Fluks Permeasi Percobaan Pervaporasi

4.2.1 Fluks Permeasi

Pada percobaan pervaporasi diperoleh data-data massa permeat dalam selang waktu tertentu. Kemudian data-data tersebut diolah untuk memperoleh fluks permeasi. Fluks permeasi pada berbagai membran dengan berbagai konsentrasi umpan dan temperatur 60 o C dapat dilihat dalam tabel D.1 dalam lampiran D yang dialurkan dalam gambar 4.5 dan 4.6. Gambar 4.5 Fluks permeasi air vs konsentrasi umpan pada membran M1, M2, M3, dan M4 Gambar 4.5 dan 4.6 menunjukkan bahwa fluks permeasi air pada masing- masing membran mengalami kenaikan pada konsentrasi azeotrop 95,6 ww etanol dan juga mengalami kenaikan dengan penambahan zeolit alam sampai pada komposisi zeolit alam 20 ww zeolit terhadap berat selulosa asetat, sedangkan pada komposisi zeolit alam 25 dan 30 ww zeolit terhadap berat selulosa asetat mengalami penurunan sampai di bawah harga untuk membran dengan komposisi zeolit 20 ww. Kenaikan fluks permeasi air di atas titik azeotrop campuran etanol-air disebabkan oleh driving force yang bekerja pada titik tersebut hanya perbedaan tekanan antara bagian hilir dan hulu sehingga tahanan yang dialaminya kecil bila dibandingkan dengan keadaan di bawah titik azeotrop, di mana driving force yang bekerja adalah perbedaan tekanan dan perbedaan temperatur yang menyebabkan tahanan menjadi besar Bowen, et al., 2003. Gambar 4.7, 4.8, dan 4.9 menunjukkan bahwa pada umumnya fluks permeasi total bernilai sama pada berbagai konsentrasi umpan untuk setiap jenis membran dan mengalami kenaikan dengan bertambahnya komposisi zeolit dalam membran sampai komposisi zeolit alam 20 ww zeolit terhadap berat selulosa asetat. Seperti halnya fluks permeasi air, fluks permeasi total pada komposisi zeolit 25 dan 30 ww zeolit terhadap berat selulosa asetat mengalami penurunan sampai di bawah harga untuk membran dengan 20 ww. Gambar 4.6 Fluks permeasi air vs konsentrasi umpan pada membran M5, M5’, M6, dan M7 Baik fluks pemeasi air maupun fluks permeasi total pada membran bekas pakai relatif sama dengan membran asal. Hal ini menunjukkan bahwa pada umumnya membran memiliki kestabilan yang relatif tinggi. Pada umumnya setiap membran mampu menghasilkan fluks permeasi etanol yang jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan fluks permeasi air. Hal ini menunjukkan bahwa membran selulosa asetat termodifikasi zeolit alam bersifat permselektif terhadap air. Permselektivisitas atau sifat retensi dari membran ditentukan oleh material membran itu sendiri. Interaksi antara membran dan cairan dapat disebabkan oleh bermacam-macam mekanisme, seperti interaksi ionik, interaksi Van der Waals, dan ikatan hidrogen Bhave, 1991. Gugus –OH dari selulosa asetat akan mengikat air dan terjadi interaksi berdasarkan ikatan hidrogen Kesting, 1995. Sementara itu aluminium dalam zeolit akan menahan air berdasarkan sifat hidrofilisitas zeolit Crespo and Boddeker, 1995. Berdasarkan kedua peristiwa inilah maka membran akan mempunyai sifat retensi yang tinggi terhadap air. Modifikasi permukaan membran dapat meninggikan efektivitas pemisahan karena merubah sifat interaksi membran dengan cairan yang akan dipisahkan serta merubah sifat pemisahannya Porter, 1990. Gambar 4.7 Fluks permeasi total vs konsentrasi umpan pada membran M1, M2, dan M3 Fluks permeasi air tertinggi adalah 0,79 kgm 2 .jam yang diperoleh pada percobaan dengan membran selulosa asetat yang ditambahkan 20 ww zeolit terhadap selulosa asetat pada konsentrasi umpan etanol 90 sampai dengan 98 ww etanol di mana faktor pemisahan pada kondisi tersebut adalah 843 lihat tabel D.1. Pada penelitian terdahulu dengan menggunakan membran selulosa asetat yang dimodifikasi dengan zeolit NaY + diperoleh fluks permeasi air tertinggi adalah 1,37 kgm 2 .jam, di mana faktor pemisahannya adalah 1634 Nasrun, 2005. Pada penggunaan zeolit sintetis ternyata faktor pemisahan yang diperoleh lebih tinggi dari pada penggunaan zeolit alam. Hal ini disebabkan karena zeolit sintetis telah diaktivasi pada temperatur di atas 400 o C sehingga luas permukaan zeolit bertambah besar Liang and Ni, 2009. Gambar 4.8 Fluks permeasi total vs konsentrasi umpan pada membran M4, M5, dan M5’ Gambar 4.9 Fluks permeasi total vs konsentrasi umpan pada membran M6 dan M7 Bila dibandingkan dengan Kuhn, et al., 2009 pada penggunaan zeolit alam asal Spanyol diperoleh faktor pemisahan 20 pada temperatur 373 K dan 40 pada 348 K menunjukkan bahwa zeolit alam asal Ujong Pancu masih lebih unggul. Nikolakis, 2001 memperoleh faktor pemisahan 160 pada pemisahan benzenasikloheksana, 144 pada pemisahan benzenan-heksana, 45 pada pemisahan toluenan-heptana, 6,2 pada pemisahan propilenapropana, dan 8,4 pada pemisahan etilenametana dengan menggunakan zeolit alam faujasit yang memiliki rasio SiAl, 1 – 1,5. Fakta tersebut juga menunjukkan salah satu keunggulan yang dimiliki zeolit alam asal Ujong pancu. Fluks permeasi total yang dapat dicapai dalam penelitian ini adalah 0,84 kgm 2 .jam yang diperoleh pada membran dengan 20 ww zeolit pada konsentrasi umpan 98 ww etanol. Haryadi, dkk., 2006 telah melakukan dehidrasi etanol dengan teknik pervaporasi di mana membran yang digunakan adalah poli vinil alkohol PVA yang dimodifikasi dengan asam malat dengan tujuan menurunkan derajat pengembangan PVA dengan jalan pembentukan ikatan silang di antara rantai polimer. Ikatan silang di antara rantai polimer akan menyebabkan rantai polimer menjadi pendek sehingga derajat pengembangan akan turun Mulder, 2006. Fluks total yang mampu dicapai oleh Haryadi, dkk., 2006 adalah 0,151 kgm 2 .jam. Dengan demikian penelitian ini telah mampu meningkatkan fluks permeasi total pada dehidrasi etanol secara pervaporasi.

4.2.2 Pengaruh Derajat Pengembangan Degree of Swelling, Ds terhadap Fluks Permeasi Total J