Poliviniliden fluorida (PVDF) adalah polimer organik yang telah banyak diaplikasikan dalam filtrasi zat warna. Namun, fenomena fouling pada PVDF menjadi masalah yang sering terjadi sehingga menghambat kinerja filtrasi membran. Oleh karena itu, pada penelitian ini telah dilakukan modifikasi membran PVDF dengan kaolin yang termodifikasi 3-aminopropiltrietoksisilan (APS) untuk mengetahui pengaruhnya terhadap hidrofilisitas, permeabilitas, dan selektivitas terhadap campuran 3 komponen model Methylene Blue (MB), Reactive Yellow (RY), serta Humic Acid (HA) sebagai larutan umpan. Membran PVDF/Kaolin-APS dengan variasi konsentrasi 2%, 4%, 6%, dan 8% difabrikasi melalui metode inversi fasa. Membran yang dihasilkan dikarakterisasi hidrofilisitas, sifat pori, dan gugus fungsinya dengan ATR-FTIR. Sedangkan kinerja membran dianalisis dengan pengukuran fluks, rejeksi, dan FRR pada campuran zat warna MB, RY, dan HA. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan Kaolin-APS mampu meningkatkan hidrofilisitas dan sifat pori membran. Penambahan Kaolin-APS meningkatkan performa membran meliputi permeabilitas, selektivitas, serta sifat anti-fouling membran. Nilai fluks air murni membran meningkat dari 23,5 Lm-2 h -1 ke 40,69 Lm-2 h -1 pada MPKA6. Kemampuan rejeksi zat warna dari membran mencapai 98,42% untuk komponen MB dan 92,13% untuk RY pada MPKA6. Sedangkan rejeksi HA paling baik pada membran PVDF tanpa Kaolin-APS hingga 97,59%. Sifat anti-fouling membran yang ditunjukkan oleh nilai Flux Recovery Ratio (FRR) mengalami peningkatan maksimum pada PKA-6, yaitu sebesar 91,08%. Hasil ini menunjukkan bahwa Kaolin-APS memiliki potensi untuk digunakan sebagai pengisi membran PVDF dalam teknologi membran filtrasi campuran zat warna.