Language
Country/Area
No result found
Kekuatan super membran: Bagaimana menangani polarisasi konsentrasi dan meningkatkan efisiensi pemisahan?
Dalam pengembangan ilmu dan teknologi membran, "polarisasi konsentrasi" merupakan konsep yang krusial. Fenomena ini mengacu pada pengangkutan selektif spesies tertentu melalui membran, yang mengakibatkan terbentuknya gradien konsentrasi pada antarmuka membran/larutan. Hal ini tidak hanya memengaruhi fungsionalitas membran, tetapi juga efisiensi berbagai proses pemisahan.
Polarisasi konsentrasi merupakan fitur inheren dari semua proses pemisahan membran dan akan memengaruhi efek pemisahan dan masa pakai membran.
Dalam proses elektrokimia, polarisasi konsentrasi juga terjadi. Ketika arus mengalir melalui antarmuka elektroda/larutan, perubahan konsentrasi elektrolit menyebabkan terjadinya polarisasi. "Polarisasi" di sini mengacu pada perubahan perbedaan potensial dalam sel elektrokimia dibandingkan dengan nilai kesetimbangan. Gradien konsentrasi yang dihasilkan secara langsung memengaruhi laju reaksi elektrokimia.
Dalam proses pemisahan membran, kemampuan membran untuk mentransfer berbagai zat secara selektif menentukan efisiensi pemisahannya. Misalnya, selama osmosis balik, konsentrasi zat tertentu pada permukaan membran meningkat, sementara konsentrasi zat lain menurun karena zat tersebut diangkut secara selektif. Hal ini menyebabkan konsentrasi di hulu membran menjadi encer, yang selanjutnya memperburuk fenomena polarisasi konsentrasi.
Seiring berjalannya proses operasi membran, laju aliran untuk zat tertentu akan menurun, yang akan memengaruhi laju dan efek pemisahan.
Dalam pemisahan gas atau proses membran lainnya seperti nanofiltrasi, ultrafiltrasi, dan mikrofiltrasi, adanya gradien konsentrasi mengakibatkan peningkatan fluks difusi pelarut dan penurunan fluks zat dalam membran. Ketidakseimbangan ini pada akhirnya akan menyebabkan sistem mencapai keadaan stabil, di mana aliran dalam membran sesuai dengan aliran dalam fluida, dengan efisiensi proses ini dipengaruhi oleh tekanan eksternal dan selektivitas membran.
Untuk mengurangi dampak polarisasi konsentrasi, meningkatkan laju aliran larutan di antara membran dan menggunakan sekat untuk meningkatkan turbulensi telah menjadi metode yang efektif. Teknologi ini dapat secara efektif meningkatkan derajat pencampuran larutan, mengurangi ketebalan lapisan batas difusi, dan dengan demikian meningkatkan efisiensi pemisahan.
"Konveksi yang disebabkan oleh arus memungkinkan kerapatan arus dalam larutan encer menjadi jauh lebih tinggi daripada kerapatan arus yang membatasi."
Selain itu, selama elektrodialisis, penerapan tegangan yang lebih tinggi dapat lebih jauh mencampur larutan, menciptakan fenomena yang dikenal sebagai elektrokonveksi. Fenomena ini disebabkan oleh pengangkutan volume dalam larutan bermuatan yang terjadi di hadapan medan listrik, yang secara efektif meningkatkan efisiensi pemisahan secara keseluruhan.
Dengan pesatnya perkembangan mikrofluida, banyak ide baru telah diterapkan pada teknologi membran, terutama dalam desalinasi air dan aplikasi lainnya. Konsep interdisipliner ini terus membuka kemungkinan baru bagi masa depan membran.
Bagaimana kita dapat lebih meningkatkan teknologi membran untuk mencapai efisiensi pemisahan yang lebih tinggi saat menghadapi tantangan polarisasi konsentrasi? Ini tetap menjadi topik dan tantangan penting dalam penelitian sains membran.
