penelitian ini telah dapat meningkatkan konsentrasi etanol dari 95,6 ww etanol menjadi 99,8 ww etanol lihat Lampiran C.7.2.
4.2.3 Selektifitas Membran
Kandungan etanol-air dalam permeat dan umpan diperoleh dengan kromatografi gas. Data tersebut diolah untuk mendapatkan selektifitas membran.
Selektifitas setiap jenis membran pada berbagai konsentrasi umpan dapat dilihat dalam tabel D.1 yang dialurkan dalam gambar 4.10 – 4.16.
Gambar 4.10 Selektifitas membran tanpa zeolit M1
Gambar 4.11 Selektifitas membran dengan 5 ww zeolit M2
Gambar 4.12 Selektifitas membran dengan 10 ww zeolit M3
Gambar 4.13 Selektifitas membran dengan 15 ww zeolit M4
Gambar 4.14 Selektifitas membran dengan 20 ww zeolit M5 dan M5’
Gambar 4.15 Selektifitas membran dengan 25 ww zeolit M6
Gambar 4.16 Selektifitas membran dengan 30 ww zeolit M7 Gambar 4.10 – 4.16 menunjukkan bahwa selektifitas pada masing-masing
membran umumnya selalu meningkat dengan bertambahnya konsentrasi umpan dan bertambahnya komposisi zeolit alam yang ditambahkan terhadap polimer
selulosa asetat sampai komposisi zeolit alam 20 ww M5 terhadap berat selulosa asetat. Gao, et al., 1996 telah meneliti tentang fenomena tersebut pada
pemisahan etanol-air dengan membran zeolit di mana fluks bertambah dengan bertambahnya kandungan air dalam umpan yang disebabkan oleh konsentrasi air
yang lebih tinggi dalam membran. Pada membran dengan komposisi zeolit alam 25 dan 30 ww M6 dan M7 zeolit terhadap berat selulosa asetat,
selektifitasnya menurun bila dibandingkan dengan membran dengan komposisi
zeolit alam 20 ww zeolit terhadap berat selulosa asetat. Hal ini disebabkan pada komposisi 25 dan 30 ww zeolit kandungan zeolitnya sudah overload
sehingga akan menutupi bagian-bagian amorf polimer yang berfungsi pada pemisahan dan akhirnya selektifitas membran akan menurun Mulder, 2006.
Pada konsentrasi umpan di bawah komposisi azeotrop [95,6 ww etanol], selektifitas membran meningkat secara perlahan karena efek plastisisasi
pada polimer oleh air dan selanjutnya meningkat dengan tajam pada konsentrasi umpan di atas komposisi azeotrop Gao, et al., 1996. Hal ini menunjukkan bahwa
pemisahan campuran azeotrop etanol-air sangat mudah diaplikasikan dengan pervaporasi karena daya dorong berupa perbedaan tekanan antara bagian hulu dan
hilir. Sebagaimana telah diketahui bahwa energi aktivasi pada pervaporasi lebih rendah bila dibandingkan dengan distilasi seperti yang telah dikemukakan oleh
Chen, et al., 2011. Huang, et al., 2006 telah meneliti tentang kebutuhan energi aktivasi untuk dehidrasi etanol-air di mana pada distilasi membutuhkan energi
aktivasi sebesar 10.376 kJ per kg etanol, distilasi azeotropik membutuhkan 3.305 kJ per kg etanol, dan 423 kJ per kg etanol pada pervaporasi.
Gambar 4.17 dan 4.18 memperlihatkan bahwa selektifitas membran berbanding lurus dengan ketebalan membran. Ketebalan membran disebabkan
oleh bertambahnya komposisi zeolit dalam membran, di mana membran yang tebal akan lebih selektif terhadap komponen-komponen tertentu yang akan
dipisahkan Mulder, 2006. Li, et al., 2001 mendapatkan peningkatan selektifitas membran dengan ketebalan 40 µm pada pemisahan 1,3-propanediol dari gliserol
dan glukosa menggunakan membran zeolit ZSM-5. Sementara itu, Fathanah dan Praptowidodo, 2002 telah mendapatkan kenaikan selektifitas membran dengan
ketebalan 39 µm pada pemisahan etanol air dengan membran zeolit. Tentang keselektifan membran terhadap komponen-komponen tertentu
yang akan dipisahkan melalui membran dengan ketebalan tertentu telah dijelaskan juga oleh Matsuoka, et al., 2002. Dalam kasus ini, diperkirakan bahwa dengan
bertambahnya komposisi zeolit yang ditambahkan ke dalam membran selulosa
asetat di mana ketebalan membran akan bertambah akan menyebabkan aktivitas zeolit dapat meningkat sehingga selektifitas membran akan meningkat pula.
Penelitian yang dilakukan oleh Shi, et al., 2012 dengan membran zeolit ZIF-8 menunjukkan bahwa dengan penambahan zeolit dapat meningkatkan selektifitas
pada dehidrasi alkohol dengan pervaporasi.
Gambar 4.17 Pengaruh ketebalan membran terhadap selektifitas pada umpan 75, 85, dan 90 ww EtOH
Gambar 4.18 Pengaruh ketebalan membran terhadap selektifitas pada umpan 95,6 dan 98 ww EtOH
Selektifitas tertinggi yang dapat diperoleh adalah 843 pada percobaan dengan membran selulosa asetat dengan penambahan 20 ww zeolit terhadap
selulosa asetat pada konsentrasi umpan 98 ww etanol. Bila dibandingkan dengan penelitian Haryadi, dkk 2006 yang mampu memperoleh selektifitas
membran 55,92 maka penelitian ini telah mampu meningkatkan performansi membran. Kuhn, et al., 2009 memperoleh selektifitas atau faktor pemisahan dari
20 pada 373 K sampai 40 pada 348 K pada pemisahan etanol dengan pervaporasi menggunakan membran MFI yang tinggi silika. Zhou, et al., 2012 memperoleh
faktor pemisahan 296 ± 4 pada dehidrasi campuran 9010 berat etanolair dengan pervaporasi pada 65
o
C menggunakan membran zeolit X tipis. Huang, et al.,
2012 mendapatkan faktor pemisahan berturut-turut pada pemisahan gas H
2
CO
2
, H
2
N
2
, H
2
CH
4
, dan H
2
C
3
H
8
adalah 6,5; 6,0; 4,0; dan 11,1 dengan membran zeolit dense. Wang, et al., 2012 mendapatkan faktor pemisahan 5461
pada dehidrasi campuran 5050 berat asam asetatair pada suhu 60
o
C menggunakan membran polybenzimidazole tersulfonasi secara pervaporasi. Wang,
et al., 2012 mendapatkan faktor pemisahan 130 pada pemisahan larutan
isopropanol 90 berat dengan membran silika secara pervaporasi. Sato, et al., 2012 memperoleh faktor pemisahan 1100 pada dehidrasi larutan N-methyl
pyrrolidone menggunakan membran zeolit secara pervaporasi.
4.2.4 Pengaruh Derajat Pengembangan Degree of Swelling, Ds terhadap Selektifitas Membran
Kategori