Dalam teknologi pemisahan berbasis membran, permasalahan utama yang menjadi tantangan besar yang sering dihadapi adalah masalah fouling. Fouling pada membran disebabkan oleh interaksi spesifik antara membran, dengan komponen-komponen yang terkandung di dalam umpan. Pada umumnya, bahan organik terlarut seperti senyawa-senyawa humus, polisakarida maupun protein dikenal sebagai foulant atau komponen penyebab fouling yang mengakibatkan penyumbatan pori membran, sehingga menyebabkan penurunan fluks permeasi pada proses pemisahan. Fouling mengakibatkan penurunan unjuk kerja sehingga produktifitas menurun, meningkatkan biaya operasional serta memperpendek masa umur pemakaian membran. Material polimer yang bersifat hidrofobik merupakan salah satu penyebab terjadinya fouling. Membran PES memiliki sifat hidrofobik yang tinggi. Oleh sebab itu perlu dilakukan modifikasi membran sebagai upaya menurunkan sifat hidrofobisitas membran PES dengan penambahan aditif yang memiliki sifat hidrofilik seperti Mg(OH)2 dan khitosan. Selain bersifat hidrofilik, Mg(OH)2 dan khitosan juga lebih aman dan relatif murah. Salah satu metode sederhana yang diminati dan banyak digunakan untuk memodifikasi membran adalah dengan cara blending material hidrofilik ke dalam polimer yang bersifat hidrofobik. Pada disertasi ini, modifikasi membran PES dilakukan dengan penambahan aditif Mg(OH)2, khitosan, dan hybrid Mg(OH)2 dan khitosan secara blending polimer dengan metode Non Solvent Induce Phase Separation (NIPS) dengan modul membran dead-end ultrafiltrasi. Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan. Pada penelitian pertama, pengaruh penambahan Mg(OH)2 terhadap membran PES dalam hal morfologi, gugus fungsi, water contact angle (sudut kontak air), kuat tarik, serta unjuk kerja membran telah diselidiki. Secara umum diperoleh bahwa penambahan Mg(OH)2 mampu meningkatkan pembentukan pori pada membran PES. Analisis FTIR mengkonfirmasi modifikasi Mg(OH)2 ke dalam membran PES berhasil dilakukan dengan kehadiran kelompok hidroksil (-OH) dari Mg(OH)2 pada bilangan gelombang 3.697 cm-1. Peningkatan sifat hidrofilisitas membran dapat dikonfirmasi dengan penurunan nilai water contact angle dari 84,2o menjadi 69o. Karakterisasi menggunakan SEM menunjukkan bahwa membran modifikasi berbentuk asimetrik. Penambahan Mg(OH)2 menyebabkan permeabilitas air murni optimum diperoleh pada penambahan konsentrasi 1% Mg(OH)2 yaitu sebesar 30,6 L/m2.h.bar, rejeksi asam humus sebesar 68,6%, dan kuat tarik membran turun dari 19,2 Kgf/mm2 menjadi 12,1 Kgf/mm2. Pada penelitian selanjutnya, membran PES dimodifikasi dengan penambahan khitosan.. Hasil analisis FTIR dilaporkan adanya peak yang muncul pada panjang gelombang 3.362 cm-1 dan 1.640 cm-1 yang menunjukkan keberadaan kelompok hidroksil (-OH) dan amina (-NH), yang mengkonfirmasi keberadaan khitosan di dalam membran PES. Penambahan khitosan dilaporkan menghasilkan peningkatan hidrofilisitas membran yang dikonfirmasi dengan penurunan water contact angle membran dari 84,2o menjadi 71,1o, serta kuat tarik yang lebih baik dibandingkan dengan membran PES tanpa modifikasi yaitu meningkat dari 19,2 Kgf/mm2 menjadi 23,3 Kgf/mm2. Permeabilitas air murni maksimum diperoleh pada penambahan konsentrasi 1% khitosan yaitu sebesar 11,2 L/m2.jam.bar dengan rejeksi asam humus sebesar 70,3%. Penelitian lanjutan dilakukan dengan memodifikasi membran PES menggunakan hybrid Mg(OH)2 dan khitosan pada konsentrasi 1%. Pada modifikasi ini penurunan kuat tarik membran dengan penambahan Mg(OH)2, dikompensasi dengan penambahan khitosan. Hasil penelitian menunjukkan terjadi interaksi kimia pada membran yang dimodifikasi dengan cara hybrid Mg(OH)2 dan khitosan, yang dikonfirmasi dari analisa FTIR. Membran dengan hybrid Mg(OH)2 dan khitosan juga mampu meningkatkan sifat hidrofilisitas yang dibuktikan dengan penurunan sudut kontak air dari 84,2° menjadi 68°. Hybrid Mg(OH)2 dan khitosan menyebabkan produksi permeabilitas membran menjadi 39,7 L/m2.jam.bar (lebih tinggi hampir 10 kali dari membran PES tanpa modifikasi), dengan rejeksi asam humus sebesar 72%, serta Water Flux Recovery Ratio (FRw) sebesar 42,2%. Pada penelitian terakhir dilakukan investigasi lebih mendalam, dengan penambahan variasi konsentrasi hybrid Mg(OH)2 dan khitosan pada membran PES. Secara keseluruhan dilaporkan hybrid Mg(OH)2 dan khitosan memberikan efek positif pada membran PES, khususnya dari peningkatan hidrofilisitas yang menguntungkan kinerja permeasi dan sifat antifouling membran. Membran hybrid Mg(OH)2 dan khitosan yang dibuat dari larutan casting dengan komposisi 18% PES, 5% hybrid Mg(OH)2 dan khitosan, dan 77% pelarut NMP, menunjukkan kinerja membran terbaik yang menghasilkan permeabilitas air murni sebesar 59,3 L/m2.jam.bar (lebih tinggi hampir 15 kali dari membran PES tanpa modifikasi), rejeksi sebesar 68,2%, kuat tarik sebesar15,7 Kgf/mm2, serta Water Flux Recovery Ratio (FRw) sebesar 82,7%. Selanjutnya temuan ini dapat dimanfaatkan sebagai alternatif untuk menghilangkan kandungan senyawa organik, bakteri serta virus pada proses pengolahan air, sebagai kontribusi akademisi terhadap teknologi membran. Kata kunci : polyethersulfone (PES), Mg(OH)2, khitosan, hidrofilik, hybrid, antifouling.