Development of Cellulose Acetate Membranes Using Sodium Dodecyl Sulphate.
PENGEMBANGAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT
MENGGUNAKAN NATRIUM DODESIL SULFAT
ZONA GOZALI SUMARNA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
2
ABSTRAK
ZONA GOZALI SUMARNA. Pengembangan Membran Selulosa Asetat
Menggunakan Natrium Dodesil Sulfat. Dibimbing oleh SRI MULIJANI, dan
ARMI WULANAWATI.
Perkembangan teknologi membran dalam unit pengolahan limbah saat ini
sangat pesat, khususnya dalam proses pemisahan. Teknologi membran dipilih
karena prosesnya sangat sederhana, energi yang digunakan rendah, tidak merusak
material, dan tidak menghasilkan limbah baru, sehingga tergolong sebagai
teknologi ramah lingkungan. Pembuatan membran diawali dengan pembuatan
larutan campuran polimer selulosa asetat (CA) dan natrium dodesil sulfat (SDS)
dalam pelarut aseton. Komposisi CA sebesar 15% b/v dan komposisi SDS
diragamkan 0; 0.05; 0.01; dan 0.125% b/v. Larutan polimer disonikasi
menggunakan getaran ultrasonik selama 3 jam dan dicetak pada pelat kaca
kemudian direndam dalam air hangat pada suhu 60 oC. Pencirian membran
menggunakan indeks rejeksi. Indeks rejeksi dinilai pada larutan deterjen dengan
konsentrasi 1600 ppm. Jika dibandingkan dengan nilai di bawah konsentrasimisel
krtis (KMK), nilai rerata indeks rejeksi terbaik dihasilkan saat awal pembentukan
KMK, dengan konsentrasi SDS 0.125%. Pada konsentrasi tersebut, diperoleh
nilai rerata indeks rejeksi yang cukup besar, senilai 77%. Sementara pada
konsentrasi SDS dibawah KMK, yaitu 0.05% dan 0.01%, nilai rerata indeks
rejeksi sebesar 17% dan 37%. Nilai KMK yang yang terbaik dicapai saat awal
pembentukan KMK.
ABSTRACT
ZONA GOZALI SUMARNA. Development of Cellulose Acetate Membranes
Using Sodium Dodecyl Sulphate. Supervised by SRI MULIJANI and ARMI
WULANAWATI.
Development of membrane technology is waste treatment unit is growing
rapidly and widely used in separation process. Membrane technology is chosen
because the process is simple, low energy use, nondestructive, and do not generate
new waste, thus classified as a green good technology. The production of
membrane was started by preparing polymeric mixture solution of cellulose
acetate (CA) and sodium dodecyl sulfate (SDS) in acetone. Composition of CA
was 15% w/v and composition of SDS were varied from 0; 0.05; 0.01; to 0.125%
w/v. The solution was stirred by ultrasonic for 3 hours and casted on the glass
plate surface then immersed in warm water at 60 oC. The membranes were
characterized by their rejection index. Rejection index was applied to detergent
solution with concentration of 1600 ppm. When compared with values below the
critical micelle concentration (CMC), the best average value of rejection index
was resulted at the initiation of CMC, with SDS concentration of 0.125%. At that
concentration, a quite high average values was obtained for the rejection index
(77%). While, at the SDS concentration below CMC, 0.05% and 0.01%, the
average index rejection values were 17% and 37%, repectively. The best CMC
value was reached at the initiation (0.125%).
PENGEMBANGAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT
MENGGUNAKAN NATRIUM DODESIL SULFAT
ZONA GOZALI SUMARNA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
4
Judul
Nama
NIM
: Pengembangan Membran Selulosa Asetat Menggunakan Natrium
Dodesil Sulfat
: Zona Gozali Sumarna
: G44070097
Disetujui
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Armi Wulanawati, S.Si, M.Si
NIP 19690725 200003 2 001
Dr. Sri Mulijani, M.S
NIP 19630401 199103 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Kimia
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, M.S
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus:
PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah yang berjudul Pengembangan Membran
Menggunakan Natrium Dodesil Sulfat berhasil diselesaikan. Penelitian ini
dilaksanakan sejak bulan Februari sampai September.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Sri Mulijani, M.S selaku
pembimbing pertama dan Ibu Armi Wulanawati, S.Si, M.Si selaku pembimbing
kedua yang telah banyak memberi saran selama penelitian dan penyusunan karya
ilmiah ini. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada staf Laboratorium
Kimia Fisik, Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium Kimia Bersama
Departemen Kimia IPB atas segala bantuan, fasilitas, dan saran yang diberikan.
Terima kasih yang tidak terhingga penulis sampaikan kepada orang
tersayang Mama, Bapak, Kakak, Yoga, Ayu dan Erlita atas segala doa, nasehat,
dan semangatnya. Selain itu, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bara,
Endy, Adi, Ka Karin dan teman-teman di Laboratorium Kimia Fisik atas semangat
dan bantuan yang telah diberikan selama penelitian. Penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada teman-teman kimia 44, serta kepada BUMN atas bantuan
dana beasiswa yang diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan dapat menambah wawasan.
Bogor, Agustus 2011
Zona Gozali Sumarna
6
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ciamis pada tanggal 31 Oktober 1988 sebagai anak
ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Tatang Sumarna dan Ibu Sri
Maryati. Tahun 2007 penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur SPMB. Penulis masuk Program Studi S1 Kimia, Departemen Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Selama masa perkuliahan, penulis aktif di dalam organisasi organisasi
mahasiswa daerah (OMDA) Bandung 2008/2009 dan kepanitiaan pada acara yang
diadakan Ikatan Mahasiswa Kimia (IMASIKA). Pada bulan Juli-Agustus 2010,
penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Balai Tanah, Bogor. Penulis juga
menjadi asisten Kimia Anorganik II pada tahun ajaran 2010/2011 untuk
mahasiswa Kimia dan Biokimia. Selain itu, penulis pernah mendapat beasiswa
BUMN 2010-2011.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................
viii
PENDAHULUAN ....................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Membran ...............................................................................................................
Selulosa Asetat ......................................................................................................
Surfaktan ...............................................................................................................
Laju Aliran (Fluks) ...............................................................................................
Indeks Rejeksi .......................................................................................................
1
1
2
2
2
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ......................................................................................................
Metode ..................................................................................................................
3
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran Selulosa Asetat .....................................................................................
Ciri Membran dengan Metode Fluks Air dan Analisis Membran
dengan Mikroskop Elektron Payaran (SEM) .........................................................
Indeks Rejeksi .......................................................................................................
Analisis Membran Selulosa Asetat dengan Fourier transform infrared
(FTIR) ....................................................................................................................
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ...............................................................................................................
Saran ......................................................................................................................
7
7
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................
7
LAMPIRAN ...............................................................................................................
9
3
4
6
8
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Struktur kimia selulosa asetat ..................................................................
2
2
Struktur kimia SDS ...................................................................................
2
3
Membran selulosa asetat ...........................................................................
4
4
Penurunan nilai fluks air membran dengan SDS 0% ( ), 0.05% ( ),
0,1% (×), dan 0,125% ( ) pada sonikasi 3 jam .......................................
4
5
Pengaruh penambahan SDS terhadap rerata nilai fluks air .......................
5
6
Permukaan membran CA-SDS 0,125% ....................................................
5
7
Penampang lintang permukaan membran CA murni ................................
5
8
Penampang lintang permukaan membran CA-SDS 0,125% ....................
5
9
Spektrum FTIR membran CA-SDS ..........................................................
6
10 Spektrum FTIR Selulosa asetat .................................................................
6
11 Spektrum FTIR SDS .................................................................................
7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
Diagram alir kerja penelitian ....................................................................
Gambar aliran kerja modul pemisahan crossflow ....................................
Nilai fluks air membran CA dengan SDS 0%, 0.05%, 0.10%, dan
0,125% b/v ................................................................................................
4 Penentuan kurva standar deterjen .............................................................
5 Tabel data rejeksi deterjen ...........................................................................
10
11
12
13
14
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi membran sebagai
unit pengolah limbah saat ini sangat pesat dan
banyak digunakan dalam proses pemisahan.
Teknologi membran dipilih karena prosesnya
yang sangat sederhana, konsumsi energi yang
digunakan rendah, tidak merusak material,
tidak menggunakan zat kimia tambahan dan
tidak menghasilkan limbah baru sehingga
tergolong sebagai teknologi ramah lingkungan
(Radiman dan Eka 2007). Keberhasilan
pemisahan dengan membran bergantung pada
mutu membran tersebut. Parameter penting
mutu membran diantaranya adalah memiliki
permeabilitas, selektivitas yang tinggi, dan
tahan terhadap zat kimia yang akan
dipisahkan (Mulder 1996).
Metode pengolahan limbah meggunakan
membran sudah lama dikenal dan efektif
(Baker 2004). Salah satu pengaplikasiannya
adalah untuk pengolahan limbah industri atau
pada instalasi pengolahan air limbah (IPAL).
Limbah industri, terutama industri rumah
tangga, banyak yang dibuang langsung ke
perairan, diantaranya adalah limbah deterjen.
Dengan memakai membran, limbah yang
dihasilkan oleh industri akan lebih ramah
lingkungan dan hanya memerlukan biaya yang
rendah. Selain itu membran dapat digunakan
dalam industri air minum.
Penelitian mengenai pembuatan membran
selulosa telah dilakukan sebelumnya oleh
Putri (2006) menggunakan limbah nanas.
Pengembangan
selanjutnya
mengenai
modifikasi bahan dasar membran adalah
dengan menggunakan bahan dasar selulosa
asetat (CA). Penelitian menggunakan bahan
dasar CA telah banyak dilakukan sebelumnya
oleh Nuryono (2008) dan Surgayani (2008)
dengan menambahkan polistirena (PS)
sehingga menjadi membran komposit.
Penelitian tersebut menggunakan polietilena
glikol
(PEG)
sebagai
porogen
dan
menghasilkan membran dengan ukuran pori
berkisar antara 120 dan 240 nm. Martin
(2008) membuat membran komposit CA-PS
dengan penambahan polietilena glikol (PEG)
dapat memisahkan limbah Fe3+.
Diketahui CA memiliki keselektifan yang
cukup tinggi sehingga materi-materi yang
kecilpun dapat ditahan (Mulder 1996). Untuk
meningkatkan kualitas membran maka perlu
pengembangan pembuatan membran CA.
Pada penelitian ini maka dibuatlah membran
CA yang dimodifikasi dengan penambahan
surfaktan natrium dodesil sulfat (SDS). SDS
merupakan surfaktan jenis anionik dan
termasuk kelompok surfaktan terbesar yang
diproduksi dalam aplikasi industri karena
biaya manukfakturnya relatif rendah, mudah
didegradasi (Karomah 2009). Nugraha (2010)
mendapatkan nilai konsentrasi misel kritis
(KMK) SDS sebesar 0,125%.
Dengan demikian, tujuan penelitian adalah
pengaruh penambahan SDS pada awal nilai
KMK dan dibawah nilai KMK yang berfungsi
sebagai penjerap SDS dalam larutan deterjen
yang akan meruah dalam membran.
Aplikasinya sebagai filter pada pemisahan
deterjen dalam air. Dengan melakukan
pencirian membran melalui pengukuran fluks
air,
indeks
rejeksi,
spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR), dan
mikroskop elektron susuran (SEM).
TINJAUAN PUSTAKA
Membran
Membran adalah suatu lapisan film tipis
yang
pelarut
dan
zat
terlarutnya
ditransportasikan secara selektif (Ghosh
2003). Berdasarkan asalnya, membran dapat
dibedakan menjadi 2, yaitu membran alami
dan sintetik. Membran alami adalah membran
yang terdapat dalam sel tubuh makhluk hidup.
Membran sintetik dibagi lagi menjadi
membran organik dan membran anorganik.
Beberapa membran sintetik adalah membran
yang terbuat dari polimer seperti selulosa
asetat, selulosa triasetat, polipropilena,
polietilena, poliamida, poli(eter sulfonat), dan
polisulfon (Mulder 1996).
Selulosa Asetat (CA)
Selulosa
terdiri
atas
unit-unit
anhidroglukopiranosa
yang
bergabung
membentuk rantai molekul sehingga selulosa
dapat dinyatakan sebagai polimer glukosa
linier dengan struktur rantai yang seragam.
Bobot molekulnya bervariasi antara 500.0001.500.000
g/mol
yang
tiap
unitnya
mempunyai berat molekul antara 3000-9000
g/mol. Setiap unit glukosa mengandung tiga
gugus hidroksil yang sangat tidak reaktif.
Selulosa mempunyai sifat seperti kristalin dan
tidak larut dalam air walaupun polimer ini
sangat hidrofilik. Hal ini disebabkan oleh sifat
kristalinitas
dan
ikatan
hidrogen
intermolekuler antara gugus hidroksil (Mulder
1996).
2
Selulosa asetat (Gambar 1) merupakan
ester organik selulosa yang berupa padatan
tidak berbau, tidak beracun, tidak berasa, dan
berwarna putih yang dibuat dengan
mereaksikan selulosa dengan asam asetat
anhidrida dengan bantuan asam sulfat sebagai
katalis (Kroschwitch 1990). Selulosa asetat
digunakan dalam film fotografi, sebagai
komponen dalam bahan perekat, serta sebagai
serat sintetik. Selulosa asetat juga memiliki
aplikasi yang sangat luas dalam bidang
industri seperti plastik, rayon, benang, dan
film.
nm. Nilai KMK-nya sebesar 0.125% (Nugraha
2010). Bagian kepala mengandung gugus
polar sulfat yang berinteraksi kuat dengan air.
Bagian ekornya mengandung hidrokarbon
berantai panjang yang larut dalam minyak
atau lemak.
Gambar 2 Struktur kimia SDS.
Laju Aliran (Fluks)
Fluks (J) adalah jumlah volume permeat
yang melewati satu-satuan permukaan luas
membran dengan gaya waktu tertentu dengan
adanya gaya dorong berupa tekanan. Secara
umum fluks dapat dirumuskan sebagai berikut
(Mulder 1999):
=
Gambar 1 Struktur kimia selulosa asetat
(Mulder 1996).
Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) adalah zat
yang aktif pada permukaan, dikenal sebagai
senyawa ampifilik dan mempunyai struktur
yang khas karena adanya gugus yang
mempunyai tarikan sangat kecil terhadap
air yang disebut
gugus
hidrofobik
bersama-sama
dengan gugus
yang
mempunyai tarikan kuat terhadap air yang
disebut gugus hidrofilik (Hunter 1993). Pada
konsentrasi rendah dalam suatu sistem,
surfaktan mempunyai sifat teradsorpsi pada
permukaan antarmuka pada sistem tersebut.
Berdasarkan struktur ionnya (ada tidaknya
muatan ion pada rantai panjang bagian
hidrofobiknya),
surfaktan
dapat
diklasifikasikan menjadi 4 macam, yaitu
surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan
amfoterik. Surfaktan anionik merupakan zat
aktif permukaan dengan gugus hidrofiliknya
bermuatan
negatif
(Pudjaatmaka
dan
Qodratillah 2002). Surfaktan anionik adalah
surfaktan yang digunakan dalam setiap produk
detergen.
Natrium Dodesil Sulfat (SDS) termasuk ke
dalam surfaktan anionik. Surfaktan anionik
adalah zat aktif permukaan dengan gugus
hidrofilik bermuatan negatif (Pudjaatmaka &
Qodratillah 2002). SDS memiliki rumus
molekul C12H25NaO4S dengan bobot molekul
288,38 g/mol. Ukuran partikelnya sebesar 260
×
Keterangan:
J = Fluks (L/m2.jam)
V = Volume permeat (L)
A = Luas permukaan membran (m2)
t = waktu (jam)
Masalah serius yang sering ditemui dalam
proses ultrafiltrasi adalah kecenderungan
terjadi penurunan fluks sepanjang waktu
pengoperasian akibat pengendapan atau
pelekatan material di permukaan membran
yang dikenal dengan istilah penyumbatan dan
scaling. Faktor yang mempengaruhi fluks
membran adalah material polimer, tekanan
yang digunakan, dan penyumbatan (Mulder
1996).
Indeks Rejeksi
Menurut Hartomo (1994), indeks rejeksi
(R) adalah nisbah konsentrasi zat terlarut
dalam umpan terhadap konsentrasi zat terlarut
dalam membran. Indeks rejeksi merupakan
parameter
yang
digunakan
untuk
menggambarkan selektivitas membran. Secara
umum indeks rejeksi dirumuskan sebagai
berikut:
=
−
×
%
Keterangan:
R = Indeks rejeksi (%)
Cp = Konsentrasi zat terlarut dalam permeat
(ppm)
Cf = Konsentrasi zat terlarut dalam umpan
(ppm)
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah peralatan gelas, modul penyaring
cross flow (Lampiran 1), pelat kaca, alat
ultrasonik AS ONE, SEM JEOL JSM8360LA, dan FTIR SHIMADZU 840. Bahanbahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah selulosa asetat, aseton teknis, SDS,
detergen dan air destilata.
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui beberapa
tahap, yaitu pembuatan membran CA,
pencirian membran, dan analisis morfologi
membran. Diagram alir keseluruhan penelitian
ini dapat dilihat pada Lampiran 2.
Pembuatan membran CA
Pembuatan membran selulosa asetat (CA)
dilakukan dengan metode pembalikan fasa.
Tahap awal CA sebanyak 15 gram
dicampurkan dengan surfaktan natrium
dodesil sulfat (SDS) dengan variasi bobot,
yaitu sebanyak 0,0; 0,05; 0,100; dan 0,125 g
dan dilarutkan dalam aseton 100 mL.
Kemudian
diaduk
dengan
gelombang
ultrasonik selama 3 jam hingga diperoleh
larutan polimer yang homogen. Larutan
polimer dituangkan di atas plat kaca yang
telah diberi selotip pada kedua sisinya dengan
ketebalan yang sama, lalu dicetak dengan cara
mendorong larutan polimer tersebut sampai
diperoleh lapisan tipis. Larutan tersebut
dibiarkan selama 10 menit untuk menguapkan
pelarut. Selanjutnya polimer tipis direndam di
dalam air destilata pada suhu 60ºC selama 1
jam dan polimer tersebut dilepaskan dari pelat
kaca. Polimer ini digunakan sebagai membran
Tekanan yang digunakan adalah 20 psi
(Martin 2008). Setelah itu, umpan dialirkan
melewati modul. Permeat ditampung dalam
gelas ukur. Volumenya diukur setiap 10 menit
selama 90 menit. Pengukuran dilakukan
terhadap seluruh membran. Nilai fluks
ditentukan sebagai fungsi terhadap waktu
sehingga mencapai kondisi tunak.
Indeks Rejeksi
Penentuan indeks rejeksi membran
ditentukan dengan menggunakan alat yang
sama pada penentuan fluks air. Pada
penentuan indeks rejeksi membran, parameter
yang perlu diperhatikan dan dicatat adalah
konsentrasi permeat dan umpan.
Larutan deterjen 1600 ppm disiapkan
untuk menjadi larutan umpan. Analisis
konsentrasi deterjen dalam volume permeat
menggunakan spektrofotometer UV-VIS.
Persen rejeksi deterjen dihitung dari nisbah
antara konsentrasi permeat (Cp) dan umpan
(Cf) (Baker 2004).
Analisis Morfologi Membran
SEM
Mikroskop elektron payaran (SEM)
dilakukan dengan tujuan melihat morfologi
permukaan membran. Sampel tersebut
kemudian dipotong sehingga berukuran 1x1
cm. Setelah itu, direkatkan pada permukaan
suatu silinder logam steril berdiameter 1 cm
dengan menggunakan perekat ganda. Silinder
diletakkan dalam pelapis ion untuk divakum
selama 3 jam dengan tekanan 0.1 mbar.
Setelah itu, contoh dilapisi dengan emas
menggunakan pelapis ion kemudian difoto
dengan instrumen.
FTIR
Pengukuran dengan Fourier Transform
Infrared (FTIR) adalah untuk mendapatkan
spektrum inframerah dari membran sehingga
dapat dianalisis gugus fungsinya. Sampel
membran selulosa asetat dalam bentuk lapisan
film tipis ditempatkan dalam cell holder
kemudian dicari spektrum yang sesuai.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian Membran
Membran Selulosa Asetat
Fluks air
Sampel membran ditempatkan pada modul
alat saring cross flow yang dihubungkan
dengan selang pengalir umpan, rentetat,
permeat, dan selang pengatur tekanan.
Pembuatan membran pada penelitian ini
menggunakan sonikasi agar membentuk
larutan homogen antara CA dan SDS. Proses
pembentukannya lebih cepat karena energi
gelombang dalam ultrasonik diubah menjadi
4
30
Fluks air (L/m2.jam)
energi panas sehingga menyebabkan interaksi
antara CA dan SDS semakin meningkat.
Pengadukan dilakukan selama 3 jam.
Pengadukan yang tidak baik menyebabkan
permukaan membran yang dicetak tidak
merata dan berlubang, sehingga mudah rusak
atau robek saat digunakan. Pendiaman larutan
sesaat sebelum dicetak turut berperan
menghasilkan membran yang baik. Hal
tersebut dikarenakan proses pengadukan dapat
menimbulkan gelembung udara yang akan
menciptakan lubang saat mencetak membran.
Membran CA yang terbentuk dengan
penambahan SDS dibawah konsentrasi misel
kritis (KMK) menghasilkan membran dengan
ciri-ciri berbentuk lembaran tipis, tidak
berwarna, dan permukaannya halus (Gambar
3). Membran yang terbentuk cukup homogen
terlihat dari membran yang tidak berwarna
atau transparan secara merata.
25
20
15
10
5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Baground 1
Baground 2
Waktu (menit)
Gambar 4 Penurunan nilai fluks air membran
dengan SDS 0% ( ), 0.05% ( ),
0,1% (×), dan 0,125% ( ) pada
sonikasi 3 jam.
Membran
Selulosa Asetat
Gambar 3 Membran selulosa asetat.
Ciri Membran dengan Metode Fluks Air
dan Analisis Morfologi Membran dengan
Mikroskop Elektron Payaran (SEM)
Pengukuran fluks air dimaksudkan untuk
mengukur ketahanan membran dalam
melewatkan cairan. Berdasarkan pengamatan,
nilai fluks akan berkurang seiring dengan
bertambahnya waktu. Hal ini sesuai dengan
Mulder (1996), yaitu semakin bertambahnya
waktu maka nilai fluks suatu membran
semakin turun mencapai keadaan tunak.
Penurunan nilai fluks terhadap waktu dapat
dilihat dalam grafik pada Gambar 4.
Penurunan
nilai
fluks
air
dapat
dikarenakan penyumbatan (fouling) pada poripori membran. Penggunaan membran secara
terus menerus dapat mengurangi efisiensi
kinerja membran karena adanya penyumbatan
sehingga mempengaruhi nilai fluks (Hartuti
2007).
Fouling
merupakan
peristiwa
penyerapan partikel pada permukaan bagian
luar atau dalam membran, sehingga membran
kehilangan efesiensinya. Membran CA yang
mengalami fouling dapat dikembalikan seperti
semula dengan cara back wash. Back wash
adalah pencucian pori-pori membran sehingga
pori-pori terbuka kembali.
Penurunan nilai fluks juga dapat
dikarenakan adanya kompaksi pada membran.
Peristiwa kompaksi ini terjadi akibat
pergerakan struktur membran oleh tekanan
yang diberikan (Mulder 1996). Tekanan ini
akan memberikan gaya dorong sehingga
struktur membran bergerak dan membuat
pori-pori tertekan dan merapat. Semakin besar
tekanan yang diberikan maka kompaksi akan
semakin cepat terjadi. Penurunan efisiensi
membran akibat kompaksi tidak dapat
dikembalikan seperti semula.
5
Penambahan SDS berpengaruh pada
peningkatan atau penurunan nilai fluks air.
Membran CA-SDS 0,125% memiliki rerata
nilai fluks air yang lebih tinggi (10,0471 L/m2
jam) dibandingkan dengan nilai fluks
membran CA murni (8,3951 L/m2 jam)
(Gambar 5). Nilai fluks membran CA-SDS
0,125% paling tinggi karena pada membran
terbentuk misel yang akan membentuk pori
pada permukaan membran. Pada hasil SEM
terlihat sedikit pori yang terbentuk pada
membran ini, sehingga molekul air yang
terlewati lebih banyak (Gambar 6). Namun,
nilai fluks air pada membran CA-SDS 0,05%
dan 0,1% lebih kecil dari CA murni. Hal ini
disebabkan membran CA murni pada hasil
SEM penampang lintang menunjukkan
lapisan bawah membran berbentuk menjari
yang memudahkan molekul air dapat
melewati membran (Gambar 7). Sedangkan
pada membran CA-SDS 0,05% dan 0,1%,
molekul air sulit melewati membran yang
disebabkan pada penampang lintang lapisan
bawah membran membentuk ruahan (Gambar
8). Membran dengan nilai dibawah KMK
tidak terbentuk misel yang berfungsi sebagai
pembuat pori, namun membran ini
membentuk ruahan.
Gambar 6
Permukaan membran CA-SDS
0,125% dengan perbesaran
10000×.
LAPISAN
BAWAH
LAPISAN
ATAS
12
Rerata fluks air (L/m2.jam)
10
Gambar 7
8
6
Penampang lintang permukaan
membran CA murni dengan
perbesaran 2000×.
LAPISAN
ATAS
LAPISAN
BAWAH
4
2
0
0
0,05
0,1
0,15
Konsentrasi SDS (%b/v)
Gambar 5
Pengaruh penambahan SDS
terhadap rerata nilai fluks air.
Gambar 8
Penampang lintang permukaan
membran CA-SDS dengan
perbesaran 2000×.
6
Indeks Rejeksi
Indeks rejeksi merupakan salah satu
indikator pencirian membran. Pada membran
ini, indeks rejeksi diaplikasikan terhadap
molekul deterjen 1600 ppm. Penentuan indeks
rejeksi membran pada penelitian ini dilakukan
dengan pengukuran konsentrasi permeat.
Prinsip penentuannya sama seperti fluks air,
yaitu dengan sistem cross flow, hanya saja
larutan umpan yang digunakan ialah larutan
deterjen. Pengukuran nilai rejeksi dilakukan
setiap 10 menit permeat yang keluar
(Lampiran 5).
Tabel 1 menunjukkan rerata indeks rejeksi
pada tiap jens membran. Rerata nilai indeks
rejeksi semakin besar dengan bertambahnya
konsentrasi SDS, disebabkan banyaknya SDS
yang terikat pada membran CA, sehingga SDS
pada deterjen terjerap lebih banyak. SDS
merupakan penyusun utama deterjen yang
memiliki kemampuan untuk menghasilkan
busa. Pada membran CA-SDS, kadar deterjen
dapat ditekan sampai 76,63%. Membran ini
terbukti dapat menyaring limbah deterjen,
namun hasil ini belum maksimal karena nilai
ambang batas maksimum deterjen dalam air
minum sebesar 0,5 ppm (SNI 01-3553-1994).
Hasil yang diperoleh pada tabel 1
menunjukkan kadar deterjen dapat ditekan
hingga 372,4748 ppm dari konsentrasi awal
sebesar 1600 ppm. Nilai ini tidak dapat
digunakan dalam penyaringan air minum
karena masih jauh dari nilai ambang batas
maksimum deterjen dalam air.
Tabel 1 Nilai rerata indeks rejeksi membran
Rerata
Konsentrasi
Indeks
Kadar
SDS
Rejeksi
Detergen
(%)
(%)
(ppm)
0,050
1323
17,27
0,100
1006
37,10
0,125
372
76,63
gelombang 3480.31 cm-1 yang merupakan pita
serapan dari gugus -OH yang berasal dari
selulosa
asetat.
Bilangan
gelombang
3200−3600 cm-1 adalah pita serapan dari
gugus –OH (Creswell 2005). Daerah bilangan
gelombang 1760.37 cm-1 yang merupakan pita
serapan dari gugus C=O yang berasal dari
selulosa
asetat.
Bilangan
gelombang
1640−1820 cm-1 adalah pita serapan dari
karbonil (Pavia et al. 2001). Dari spektrum di
bawah menunjukkan bahwa membran yang
dianalisis masih mengandung SDS karena
muncul pita serapan khas dari SDS gambar 9,
yaitu terdapat gugus C−O pada daerah
bilangan gelombang 1090.24 cm-1dan gugus
(S=O) pada 1223.54 cm-1.
Gambar 9 Spektrum FTIR membran CA-SDS
0,125%.
65.0
60
55
50
838.87
45
40
2124.54
%T
35
30
%T
Analisis Membran Selulosa Asetat dengan
Fourier Transform Infrared (FTIR)
492.94
25
20
1763.65
(C=O)
15
Membran
CA
diuji
kandungan
surfaktannya dengan menggunakan FTIR.
Salah satu membran CA yang diuji adalah
membran CA-SDS. Dari hasil pengujian
tersebut dapat diketahui bahwa membran
tersebut masih mengandung surfaktan.
Spektrum FTIR membran CA-SDS dapat
dilihat pada gambar 9 yang menunjukkan
bahwa terdapat serapan pada daerah bilangan
556.51
10
5
1261.96
2944.89
0
3444.65
3444.65
(-OH)
1638.03
1763.17
904.42
1379.75
603.98
-6.0
4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000
cm-1
800
600 450.0
(cm-1)
Gambar 10 Spektrum FTIR selulosa asetat.
Creswell CJ et al. 2005. Analisis Spektrum
Senyawa Organik. Padmawinata K,
Soediro I, penerjemah. Bandung:
Institut
Teknologi
Bandung.
Terjemahan dari: Spectrum Analysis of
Organic Compound
Ghosh R. 2003. Protein Bioseparation Using
Ultrafiltration:Theory, Aplication, and
New Development. London: Imperial
College Pr.
1220.24
(S=O)
Hartomo AJ, Widiatmoko MC. 1994.
Teknologi Membran Pemurnian Air.
Yogyakarta: Andi Offset.
Hartuti I. 2007. Pengaruh variabel proses
terhadap
penyumbatan
membran
selulosa asetat [terhubung berkala].
http://digilib.its.ac.id [1 Sep 2011].
Gambar 11 Spektrum FTIR SDS.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pembuatan membran selulosa asetat
dengan penambahan surfaktan natrium dodesil
sulfat (SDS) pada saat awal terbentuk
konsentrasi misel kritis (KMK), yaitu 0,125%
menghasilkan nilai yang paling baik jika
dibandingkan dengan nilai dibawah KMK.
Hal ini terlihat dari nilai rerata indeks rejeksi
yang diperoleh. Pada konsentrasi SDS 0,125%
didapat nilai rerata indeks rejeksi yang cukup
besar, yaitu 76,63%. Sedangkan pada
konsentrasi SDS dibawah KMK, yaitu 0,05%
dan 0,1% diperoleh nilai rerata indeks rejeksi
sebesar 17,27% dan 37,10%. Nilai KMK yang
baik adalah nilai pada saat awal terbentuk
KMK, yaitu 0,125%.
Saran
Penambahan konsentrasi surfaktan diatas
nilai KMK. Diaplikasikan pada limbah
deterjen yang terdapat pada lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Baker RW. 2004. Membrane Technology and
Applications. England: John Wiley &
Sons, Ltd.
Karomah A. 2009. Analisis Parameter
TexaponTM OCN (Oral Care Needle)
[Laporan]. Bogor :Fakultas matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Kroscwihtch JI. 1990. Consise of Polymer
Science and Engineering. New York:
John Wiley & Sons.
Martin M. 2008. Aplikasi membran komposit
selulosa asetat-polistirena berporogen
poli(etilena glikol) 6000 dalam
pemisahan Fe3+. [skripsi]. Bogor:
Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor.
Mulder M. 1996. Basic Principles of
Membrane Technology. Dordrecht:
Kluwer.
Nugraha I. 2009. Membran komposit selulosa
asetat-polistirena akibat pengaruh SDS
dan suhu. [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam. Institut Pertanian Bogor.
Nuryono. 2008. Kajian desalinasi membran
komposit selulosa asetat-polistirena
dengan poli(etilena glikol) sebagai
porogen. [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam. Institut Pertanian Bogor.
8
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS. 2001.
Introduction to Spectroscopy. USA:
Thomson Learning Inc.
Pudjaatmaka AH, Qodratillah MT. 2002.
Kamus Kimia. Jakarta: Balai Pustaka.
Putri TP. 2006. Ciri membran selulosa asetat
berpori dari sari kulit nanas. [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor.
Radiman CL, Eka I. 2007. Pengaruh jenis dan
temperatur
koagulan
terhadap
morfologi dan karakteristik membran
selulosa asetat. Makara, Sains11(2):
80-84.
[SNI] Standar NasionalIndonesia. 1994. Air
Minum Dalam Kemasan. SNI 01-35531994 . Jakarta: Dewan Standarisasi
Nasional.
Surgayani RU. 2008. Peningkatan mutu
membran komposit nanopori selulosa
asetat-polistirena
menggunakan
polietilena glikol (PEG) 200. [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor.
LAMPIRAN
10
Lampiran 1 Gambar aliran kerja modul pemisahan cross flow
C
B
D
E
A
Keterangan:
A. Penampung cairan/umpan
B. Pompa
C. Pengatur tekanan
D. Alat pemisahan
E. Penampung permeat
Arah cairan umpan
Arah permeat
Arah rentetat
11
Lampiran 2 Diagram alir kerja penelitian
SDS: 0; 0.05; 0.10; dan
0.125 gram
CA 15 gram
Dicampurkan aseton
sambil diaduk dengan
batang pengaduk
Diultrasonik 3 Jam
Dicetak membran pada
pelat kaca
Didiamkan selama
10 menit
Direndam membran dalam air
hangat (60°C)
Membran dianalisis
dengan SEM dan
FTIR
Ditentukan
fluks air dan
Indeks rejeksi
12
Lampiran 3 Nilai fluks air membran CA dengan SDS 0%, 0.05%, 0.10%, dan 0,125% b/v
Nilai Fluks air (L/m2.jam)
Waktu
(menit)
MSDS 1
MSDS 2
MSDS 3
MSDS 4
10
24,2424
5,6566
8,8889
11,9596
20
20,2020
4,4444
8,0808
11,6364
30
10,1010
4,0404
7,6768
10,8283
40
6,4646
3,2323
5,6566
10,6667
50
4,4444
3,0707
4,8485
10,5051
60
3,6364
2,9091
4,0404
10,3434
70
2,4242
2,7475
2,4242
9,8586
80
2,4242
2,4242
2,0202
8,7273
90
1,6162
2,1010
1,6162
5,8990
Rerata
8,3951
3,4029
5,0281
10,0471
Keterangan :
MSDS 1 : Membran CA-SDS 0%
MSDS 2 : Membran CA-SDS 0,05%
MSDS 3 : Membran CA-SDS 0,10%
MSDS 4 : Membran CA-SDS 0,125%
13
Lampiran 4 Penentuan kurva standar deterjen
Konsentrasi (ppm)
Absorbans
50
0,231
100
0,444
300
0,530
600
0,633
1000
0,775
1300
0,829
1600
0,962
1,2
Absorbansi
1
0,8
0,6
y = (3,94 10-4)x + 0,3502
R² = 0,9583
0,4
0,2
0
0
500
1000
Konsentrasi Deterjen
1500
2000
14
Lampiran 5 Tabel data rejeksi deterjen
Absorbans
Waktu (menit)
% Rejeksi Membran
MSDS 1
MSDS 2
MSDS 3
MSDS 1
MSDS 2
MSDS 3
10
0,443
0,409
0,471
26,40
53,36
80,84
20
0,466
0,450
0,524
8,15
20,84
72,43
17,27
37,10
76,63
Rerata
Contoh Perhitungan (membran MSDS 1 menit 10)
%
= 1−
%
= 1−
× 100%
1177,6650
× 100%
1600
26,40%
Keterangan:
Cp : Konsentrsi permeat
Cf : Konsentrasi Umpan
Persamaan linear:
y=0,3502 + (3,94×10-4)x
0,443=0,3502+(3,94×10-4)x
X = 1177,6650
Jadi, Cp = 1177,6650 ppm
MENGGUNAKAN NATRIUM DODESIL SULFAT
ZONA GOZALI SUMARNA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
2
ABSTRAK
ZONA GOZALI SUMARNA. Pengembangan Membran Selulosa Asetat
Menggunakan Natrium Dodesil Sulfat. Dibimbing oleh SRI MULIJANI, dan
ARMI WULANAWATI.
Perkembangan teknologi membran dalam unit pengolahan limbah saat ini
sangat pesat, khususnya dalam proses pemisahan. Teknologi membran dipilih
karena prosesnya sangat sederhana, energi yang digunakan rendah, tidak merusak
material, dan tidak menghasilkan limbah baru, sehingga tergolong sebagai
teknologi ramah lingkungan. Pembuatan membran diawali dengan pembuatan
larutan campuran polimer selulosa asetat (CA) dan natrium dodesil sulfat (SDS)
dalam pelarut aseton. Komposisi CA sebesar 15% b/v dan komposisi SDS
diragamkan 0; 0.05; 0.01; dan 0.125% b/v. Larutan polimer disonikasi
menggunakan getaran ultrasonik selama 3 jam dan dicetak pada pelat kaca
kemudian direndam dalam air hangat pada suhu 60 oC. Pencirian membran
menggunakan indeks rejeksi. Indeks rejeksi dinilai pada larutan deterjen dengan
konsentrasi 1600 ppm. Jika dibandingkan dengan nilai di bawah konsentrasimisel
krtis (KMK), nilai rerata indeks rejeksi terbaik dihasilkan saat awal pembentukan
KMK, dengan konsentrasi SDS 0.125%. Pada konsentrasi tersebut, diperoleh
nilai rerata indeks rejeksi yang cukup besar, senilai 77%. Sementara pada
konsentrasi SDS dibawah KMK, yaitu 0.05% dan 0.01%, nilai rerata indeks
rejeksi sebesar 17% dan 37%. Nilai KMK yang yang terbaik dicapai saat awal
pembentukan KMK.
ABSTRACT
ZONA GOZALI SUMARNA. Development of Cellulose Acetate Membranes
Using Sodium Dodecyl Sulphate. Supervised by SRI MULIJANI and ARMI
WULANAWATI.
Development of membrane technology is waste treatment unit is growing
rapidly and widely used in separation process. Membrane technology is chosen
because the process is simple, low energy use, nondestructive, and do not generate
new waste, thus classified as a green good technology. The production of
membrane was started by preparing polymeric mixture solution of cellulose
acetate (CA) and sodium dodecyl sulfate (SDS) in acetone. Composition of CA
was 15% w/v and composition of SDS were varied from 0; 0.05; 0.01; to 0.125%
w/v. The solution was stirred by ultrasonic for 3 hours and casted on the glass
plate surface then immersed in warm water at 60 oC. The membranes were
characterized by their rejection index. Rejection index was applied to detergent
solution with concentration of 1600 ppm. When compared with values below the
critical micelle concentration (CMC), the best average value of rejection index
was resulted at the initiation of CMC, with SDS concentration of 0.125%. At that
concentration, a quite high average values was obtained for the rejection index
(77%). While, at the SDS concentration below CMC, 0.05% and 0.01%, the
average index rejection values were 17% and 37%, repectively. The best CMC
value was reached at the initiation (0.125%).
PENGEMBANGAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT
MENGGUNAKAN NATRIUM DODESIL SULFAT
ZONA GOZALI SUMARNA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
4
Judul
Nama
NIM
: Pengembangan Membran Selulosa Asetat Menggunakan Natrium
Dodesil Sulfat
: Zona Gozali Sumarna
: G44070097
Disetujui
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Armi Wulanawati, S.Si, M.Si
NIP 19690725 200003 2 001
Dr. Sri Mulijani, M.S
NIP 19630401 199103 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Kimia
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, M.S
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus:
PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah yang berjudul Pengembangan Membran
Menggunakan Natrium Dodesil Sulfat berhasil diselesaikan. Penelitian ini
dilaksanakan sejak bulan Februari sampai September.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Sri Mulijani, M.S selaku
pembimbing pertama dan Ibu Armi Wulanawati, S.Si, M.Si selaku pembimbing
kedua yang telah banyak memberi saran selama penelitian dan penyusunan karya
ilmiah ini. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada staf Laboratorium
Kimia Fisik, Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium Kimia Bersama
Departemen Kimia IPB atas segala bantuan, fasilitas, dan saran yang diberikan.
Terima kasih yang tidak terhingga penulis sampaikan kepada orang
tersayang Mama, Bapak, Kakak, Yoga, Ayu dan Erlita atas segala doa, nasehat,
dan semangatnya. Selain itu, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bara,
Endy, Adi, Ka Karin dan teman-teman di Laboratorium Kimia Fisik atas semangat
dan bantuan yang telah diberikan selama penelitian. Penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada teman-teman kimia 44, serta kepada BUMN atas bantuan
dana beasiswa yang diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan dapat menambah wawasan.
Bogor, Agustus 2011
Zona Gozali Sumarna
6
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ciamis pada tanggal 31 Oktober 1988 sebagai anak
ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Tatang Sumarna dan Ibu Sri
Maryati. Tahun 2007 penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur SPMB. Penulis masuk Program Studi S1 Kimia, Departemen Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Selama masa perkuliahan, penulis aktif di dalam organisasi organisasi
mahasiswa daerah (OMDA) Bandung 2008/2009 dan kepanitiaan pada acara yang
diadakan Ikatan Mahasiswa Kimia (IMASIKA). Pada bulan Juli-Agustus 2010,
penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Balai Tanah, Bogor. Penulis juga
menjadi asisten Kimia Anorganik II pada tahun ajaran 2010/2011 untuk
mahasiswa Kimia dan Biokimia. Selain itu, penulis pernah mendapat beasiswa
BUMN 2010-2011.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................
viii
PENDAHULUAN ....................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Membran ...............................................................................................................
Selulosa Asetat ......................................................................................................
Surfaktan ...............................................................................................................
Laju Aliran (Fluks) ...............................................................................................
Indeks Rejeksi .......................................................................................................
1
1
2
2
2
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ......................................................................................................
Metode ..................................................................................................................
3
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran Selulosa Asetat .....................................................................................
Ciri Membran dengan Metode Fluks Air dan Analisis Membran
dengan Mikroskop Elektron Payaran (SEM) .........................................................
Indeks Rejeksi .......................................................................................................
Analisis Membran Selulosa Asetat dengan Fourier transform infrared
(FTIR) ....................................................................................................................
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ...............................................................................................................
Saran ......................................................................................................................
7
7
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................
7
LAMPIRAN ...............................................................................................................
9
3
4
6
8
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Struktur kimia selulosa asetat ..................................................................
2
2
Struktur kimia SDS ...................................................................................
2
3
Membran selulosa asetat ...........................................................................
4
4
Penurunan nilai fluks air membran dengan SDS 0% ( ), 0.05% ( ),
0,1% (×), dan 0,125% ( ) pada sonikasi 3 jam .......................................
4
5
Pengaruh penambahan SDS terhadap rerata nilai fluks air .......................
5
6
Permukaan membran CA-SDS 0,125% ....................................................
5
7
Penampang lintang permukaan membran CA murni ................................
5
8
Penampang lintang permukaan membran CA-SDS 0,125% ....................
5
9
Spektrum FTIR membran CA-SDS ..........................................................
6
10 Spektrum FTIR Selulosa asetat .................................................................
6
11 Spektrum FTIR SDS .................................................................................
7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
Diagram alir kerja penelitian ....................................................................
Gambar aliran kerja modul pemisahan crossflow ....................................
Nilai fluks air membran CA dengan SDS 0%, 0.05%, 0.10%, dan
0,125% b/v ................................................................................................
4 Penentuan kurva standar deterjen .............................................................
5 Tabel data rejeksi deterjen ...........................................................................
10
11
12
13
14
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi membran sebagai
unit pengolah limbah saat ini sangat pesat dan
banyak digunakan dalam proses pemisahan.
Teknologi membran dipilih karena prosesnya
yang sangat sederhana, konsumsi energi yang
digunakan rendah, tidak merusak material,
tidak menggunakan zat kimia tambahan dan
tidak menghasilkan limbah baru sehingga
tergolong sebagai teknologi ramah lingkungan
(Radiman dan Eka 2007). Keberhasilan
pemisahan dengan membran bergantung pada
mutu membran tersebut. Parameter penting
mutu membran diantaranya adalah memiliki
permeabilitas, selektivitas yang tinggi, dan
tahan terhadap zat kimia yang akan
dipisahkan (Mulder 1996).
Metode pengolahan limbah meggunakan
membran sudah lama dikenal dan efektif
(Baker 2004). Salah satu pengaplikasiannya
adalah untuk pengolahan limbah industri atau
pada instalasi pengolahan air limbah (IPAL).
Limbah industri, terutama industri rumah
tangga, banyak yang dibuang langsung ke
perairan, diantaranya adalah limbah deterjen.
Dengan memakai membran, limbah yang
dihasilkan oleh industri akan lebih ramah
lingkungan dan hanya memerlukan biaya yang
rendah. Selain itu membran dapat digunakan
dalam industri air minum.
Penelitian mengenai pembuatan membran
selulosa telah dilakukan sebelumnya oleh
Putri (2006) menggunakan limbah nanas.
Pengembangan
selanjutnya
mengenai
modifikasi bahan dasar membran adalah
dengan menggunakan bahan dasar selulosa
asetat (CA). Penelitian menggunakan bahan
dasar CA telah banyak dilakukan sebelumnya
oleh Nuryono (2008) dan Surgayani (2008)
dengan menambahkan polistirena (PS)
sehingga menjadi membran komposit.
Penelitian tersebut menggunakan polietilena
glikol
(PEG)
sebagai
porogen
dan
menghasilkan membran dengan ukuran pori
berkisar antara 120 dan 240 nm. Martin
(2008) membuat membran komposit CA-PS
dengan penambahan polietilena glikol (PEG)
dapat memisahkan limbah Fe3+.
Diketahui CA memiliki keselektifan yang
cukup tinggi sehingga materi-materi yang
kecilpun dapat ditahan (Mulder 1996). Untuk
meningkatkan kualitas membran maka perlu
pengembangan pembuatan membran CA.
Pada penelitian ini maka dibuatlah membran
CA yang dimodifikasi dengan penambahan
surfaktan natrium dodesil sulfat (SDS). SDS
merupakan surfaktan jenis anionik dan
termasuk kelompok surfaktan terbesar yang
diproduksi dalam aplikasi industri karena
biaya manukfakturnya relatif rendah, mudah
didegradasi (Karomah 2009). Nugraha (2010)
mendapatkan nilai konsentrasi misel kritis
(KMK) SDS sebesar 0,125%.
Dengan demikian, tujuan penelitian adalah
pengaruh penambahan SDS pada awal nilai
KMK dan dibawah nilai KMK yang berfungsi
sebagai penjerap SDS dalam larutan deterjen
yang akan meruah dalam membran.
Aplikasinya sebagai filter pada pemisahan
deterjen dalam air. Dengan melakukan
pencirian membran melalui pengukuran fluks
air,
indeks
rejeksi,
spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR), dan
mikroskop elektron susuran (SEM).
TINJAUAN PUSTAKA
Membran
Membran adalah suatu lapisan film tipis
yang
pelarut
dan
zat
terlarutnya
ditransportasikan secara selektif (Ghosh
2003). Berdasarkan asalnya, membran dapat
dibedakan menjadi 2, yaitu membran alami
dan sintetik. Membran alami adalah membran
yang terdapat dalam sel tubuh makhluk hidup.
Membran sintetik dibagi lagi menjadi
membran organik dan membran anorganik.
Beberapa membran sintetik adalah membran
yang terbuat dari polimer seperti selulosa
asetat, selulosa triasetat, polipropilena,
polietilena, poliamida, poli(eter sulfonat), dan
polisulfon (Mulder 1996).
Selulosa Asetat (CA)
Selulosa
terdiri
atas
unit-unit
anhidroglukopiranosa
yang
bergabung
membentuk rantai molekul sehingga selulosa
dapat dinyatakan sebagai polimer glukosa
linier dengan struktur rantai yang seragam.
Bobot molekulnya bervariasi antara 500.0001.500.000
g/mol
yang
tiap
unitnya
mempunyai berat molekul antara 3000-9000
g/mol. Setiap unit glukosa mengandung tiga
gugus hidroksil yang sangat tidak reaktif.
Selulosa mempunyai sifat seperti kristalin dan
tidak larut dalam air walaupun polimer ini
sangat hidrofilik. Hal ini disebabkan oleh sifat
kristalinitas
dan
ikatan
hidrogen
intermolekuler antara gugus hidroksil (Mulder
1996).
2
Selulosa asetat (Gambar 1) merupakan
ester organik selulosa yang berupa padatan
tidak berbau, tidak beracun, tidak berasa, dan
berwarna putih yang dibuat dengan
mereaksikan selulosa dengan asam asetat
anhidrida dengan bantuan asam sulfat sebagai
katalis (Kroschwitch 1990). Selulosa asetat
digunakan dalam film fotografi, sebagai
komponen dalam bahan perekat, serta sebagai
serat sintetik. Selulosa asetat juga memiliki
aplikasi yang sangat luas dalam bidang
industri seperti plastik, rayon, benang, dan
film.
nm. Nilai KMK-nya sebesar 0.125% (Nugraha
2010). Bagian kepala mengandung gugus
polar sulfat yang berinteraksi kuat dengan air.
Bagian ekornya mengandung hidrokarbon
berantai panjang yang larut dalam minyak
atau lemak.
Gambar 2 Struktur kimia SDS.
Laju Aliran (Fluks)
Fluks (J) adalah jumlah volume permeat
yang melewati satu-satuan permukaan luas
membran dengan gaya waktu tertentu dengan
adanya gaya dorong berupa tekanan. Secara
umum fluks dapat dirumuskan sebagai berikut
(Mulder 1999):
=
Gambar 1 Struktur kimia selulosa asetat
(Mulder 1996).
Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) adalah zat
yang aktif pada permukaan, dikenal sebagai
senyawa ampifilik dan mempunyai struktur
yang khas karena adanya gugus yang
mempunyai tarikan sangat kecil terhadap
air yang disebut
gugus
hidrofobik
bersama-sama
dengan gugus
yang
mempunyai tarikan kuat terhadap air yang
disebut gugus hidrofilik (Hunter 1993). Pada
konsentrasi rendah dalam suatu sistem,
surfaktan mempunyai sifat teradsorpsi pada
permukaan antarmuka pada sistem tersebut.
Berdasarkan struktur ionnya (ada tidaknya
muatan ion pada rantai panjang bagian
hidrofobiknya),
surfaktan
dapat
diklasifikasikan menjadi 4 macam, yaitu
surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan
amfoterik. Surfaktan anionik merupakan zat
aktif permukaan dengan gugus hidrofiliknya
bermuatan
negatif
(Pudjaatmaka
dan
Qodratillah 2002). Surfaktan anionik adalah
surfaktan yang digunakan dalam setiap produk
detergen.
Natrium Dodesil Sulfat (SDS) termasuk ke
dalam surfaktan anionik. Surfaktan anionik
adalah zat aktif permukaan dengan gugus
hidrofilik bermuatan negatif (Pudjaatmaka &
Qodratillah 2002). SDS memiliki rumus
molekul C12H25NaO4S dengan bobot molekul
288,38 g/mol. Ukuran partikelnya sebesar 260
×
Keterangan:
J = Fluks (L/m2.jam)
V = Volume permeat (L)
A = Luas permukaan membran (m2)
t = waktu (jam)
Masalah serius yang sering ditemui dalam
proses ultrafiltrasi adalah kecenderungan
terjadi penurunan fluks sepanjang waktu
pengoperasian akibat pengendapan atau
pelekatan material di permukaan membran
yang dikenal dengan istilah penyumbatan dan
scaling. Faktor yang mempengaruhi fluks
membran adalah material polimer, tekanan
yang digunakan, dan penyumbatan (Mulder
1996).
Indeks Rejeksi
Menurut Hartomo (1994), indeks rejeksi
(R) adalah nisbah konsentrasi zat terlarut
dalam umpan terhadap konsentrasi zat terlarut
dalam membran. Indeks rejeksi merupakan
parameter
yang
digunakan
untuk
menggambarkan selektivitas membran. Secara
umum indeks rejeksi dirumuskan sebagai
berikut:
=
−
×
%
Keterangan:
R = Indeks rejeksi (%)
Cp = Konsentrasi zat terlarut dalam permeat
(ppm)
Cf = Konsentrasi zat terlarut dalam umpan
(ppm)
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah peralatan gelas, modul penyaring
cross flow (Lampiran 1), pelat kaca, alat
ultrasonik AS ONE, SEM JEOL JSM8360LA, dan FTIR SHIMADZU 840. Bahanbahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah selulosa asetat, aseton teknis, SDS,
detergen dan air destilata.
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui beberapa
tahap, yaitu pembuatan membran CA,
pencirian membran, dan analisis morfologi
membran. Diagram alir keseluruhan penelitian
ini dapat dilihat pada Lampiran 2.
Pembuatan membran CA
Pembuatan membran selulosa asetat (CA)
dilakukan dengan metode pembalikan fasa.
Tahap awal CA sebanyak 15 gram
dicampurkan dengan surfaktan natrium
dodesil sulfat (SDS) dengan variasi bobot,
yaitu sebanyak 0,0; 0,05; 0,100; dan 0,125 g
dan dilarutkan dalam aseton 100 mL.
Kemudian
diaduk
dengan
gelombang
ultrasonik selama 3 jam hingga diperoleh
larutan polimer yang homogen. Larutan
polimer dituangkan di atas plat kaca yang
telah diberi selotip pada kedua sisinya dengan
ketebalan yang sama, lalu dicetak dengan cara
mendorong larutan polimer tersebut sampai
diperoleh lapisan tipis. Larutan tersebut
dibiarkan selama 10 menit untuk menguapkan
pelarut. Selanjutnya polimer tipis direndam di
dalam air destilata pada suhu 60ºC selama 1
jam dan polimer tersebut dilepaskan dari pelat
kaca. Polimer ini digunakan sebagai membran
Tekanan yang digunakan adalah 20 psi
(Martin 2008). Setelah itu, umpan dialirkan
melewati modul. Permeat ditampung dalam
gelas ukur. Volumenya diukur setiap 10 menit
selama 90 menit. Pengukuran dilakukan
terhadap seluruh membran. Nilai fluks
ditentukan sebagai fungsi terhadap waktu
sehingga mencapai kondisi tunak.
Indeks Rejeksi
Penentuan indeks rejeksi membran
ditentukan dengan menggunakan alat yang
sama pada penentuan fluks air. Pada
penentuan indeks rejeksi membran, parameter
yang perlu diperhatikan dan dicatat adalah
konsentrasi permeat dan umpan.
Larutan deterjen 1600 ppm disiapkan
untuk menjadi larutan umpan. Analisis
konsentrasi deterjen dalam volume permeat
menggunakan spektrofotometer UV-VIS.
Persen rejeksi deterjen dihitung dari nisbah
antara konsentrasi permeat (Cp) dan umpan
(Cf) (Baker 2004).
Analisis Morfologi Membran
SEM
Mikroskop elektron payaran (SEM)
dilakukan dengan tujuan melihat morfologi
permukaan membran. Sampel tersebut
kemudian dipotong sehingga berukuran 1x1
cm. Setelah itu, direkatkan pada permukaan
suatu silinder logam steril berdiameter 1 cm
dengan menggunakan perekat ganda. Silinder
diletakkan dalam pelapis ion untuk divakum
selama 3 jam dengan tekanan 0.1 mbar.
Setelah itu, contoh dilapisi dengan emas
menggunakan pelapis ion kemudian difoto
dengan instrumen.
FTIR
Pengukuran dengan Fourier Transform
Infrared (FTIR) adalah untuk mendapatkan
spektrum inframerah dari membran sehingga
dapat dianalisis gugus fungsinya. Sampel
membran selulosa asetat dalam bentuk lapisan
film tipis ditempatkan dalam cell holder
kemudian dicari spektrum yang sesuai.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian Membran
Membran Selulosa Asetat
Fluks air
Sampel membran ditempatkan pada modul
alat saring cross flow yang dihubungkan
dengan selang pengalir umpan, rentetat,
permeat, dan selang pengatur tekanan.
Pembuatan membran pada penelitian ini
menggunakan sonikasi agar membentuk
larutan homogen antara CA dan SDS. Proses
pembentukannya lebih cepat karena energi
gelombang dalam ultrasonik diubah menjadi
4
30
Fluks air (L/m2.jam)
energi panas sehingga menyebabkan interaksi
antara CA dan SDS semakin meningkat.
Pengadukan dilakukan selama 3 jam.
Pengadukan yang tidak baik menyebabkan
permukaan membran yang dicetak tidak
merata dan berlubang, sehingga mudah rusak
atau robek saat digunakan. Pendiaman larutan
sesaat sebelum dicetak turut berperan
menghasilkan membran yang baik. Hal
tersebut dikarenakan proses pengadukan dapat
menimbulkan gelembung udara yang akan
menciptakan lubang saat mencetak membran.
Membran CA yang terbentuk dengan
penambahan SDS dibawah konsentrasi misel
kritis (KMK) menghasilkan membran dengan
ciri-ciri berbentuk lembaran tipis, tidak
berwarna, dan permukaannya halus (Gambar
3). Membran yang terbentuk cukup homogen
terlihat dari membran yang tidak berwarna
atau transparan secara merata.
25
20
15
10
5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Baground 1
Baground 2
Waktu (menit)
Gambar 4 Penurunan nilai fluks air membran
dengan SDS 0% ( ), 0.05% ( ),
0,1% (×), dan 0,125% ( ) pada
sonikasi 3 jam.
Membran
Selulosa Asetat
Gambar 3 Membran selulosa asetat.
Ciri Membran dengan Metode Fluks Air
dan Analisis Morfologi Membran dengan
Mikroskop Elektron Payaran (SEM)
Pengukuran fluks air dimaksudkan untuk
mengukur ketahanan membran dalam
melewatkan cairan. Berdasarkan pengamatan,
nilai fluks akan berkurang seiring dengan
bertambahnya waktu. Hal ini sesuai dengan
Mulder (1996), yaitu semakin bertambahnya
waktu maka nilai fluks suatu membran
semakin turun mencapai keadaan tunak.
Penurunan nilai fluks terhadap waktu dapat
dilihat dalam grafik pada Gambar 4.
Penurunan
nilai
fluks
air
dapat
dikarenakan penyumbatan (fouling) pada poripori membran. Penggunaan membran secara
terus menerus dapat mengurangi efisiensi
kinerja membran karena adanya penyumbatan
sehingga mempengaruhi nilai fluks (Hartuti
2007).
Fouling
merupakan
peristiwa
penyerapan partikel pada permukaan bagian
luar atau dalam membran, sehingga membran
kehilangan efesiensinya. Membran CA yang
mengalami fouling dapat dikembalikan seperti
semula dengan cara back wash. Back wash
adalah pencucian pori-pori membran sehingga
pori-pori terbuka kembali.
Penurunan nilai fluks juga dapat
dikarenakan adanya kompaksi pada membran.
Peristiwa kompaksi ini terjadi akibat
pergerakan struktur membran oleh tekanan
yang diberikan (Mulder 1996). Tekanan ini
akan memberikan gaya dorong sehingga
struktur membran bergerak dan membuat
pori-pori tertekan dan merapat. Semakin besar
tekanan yang diberikan maka kompaksi akan
semakin cepat terjadi. Penurunan efisiensi
membran akibat kompaksi tidak dapat
dikembalikan seperti semula.
5
Penambahan SDS berpengaruh pada
peningkatan atau penurunan nilai fluks air.
Membran CA-SDS 0,125% memiliki rerata
nilai fluks air yang lebih tinggi (10,0471 L/m2
jam) dibandingkan dengan nilai fluks
membran CA murni (8,3951 L/m2 jam)
(Gambar 5). Nilai fluks membran CA-SDS
0,125% paling tinggi karena pada membran
terbentuk misel yang akan membentuk pori
pada permukaan membran. Pada hasil SEM
terlihat sedikit pori yang terbentuk pada
membran ini, sehingga molekul air yang
terlewati lebih banyak (Gambar 6). Namun,
nilai fluks air pada membran CA-SDS 0,05%
dan 0,1% lebih kecil dari CA murni. Hal ini
disebabkan membran CA murni pada hasil
SEM penampang lintang menunjukkan
lapisan bawah membran berbentuk menjari
yang memudahkan molekul air dapat
melewati membran (Gambar 7). Sedangkan
pada membran CA-SDS 0,05% dan 0,1%,
molekul air sulit melewati membran yang
disebabkan pada penampang lintang lapisan
bawah membran membentuk ruahan (Gambar
8). Membran dengan nilai dibawah KMK
tidak terbentuk misel yang berfungsi sebagai
pembuat pori, namun membran ini
membentuk ruahan.
Gambar 6
Permukaan membran CA-SDS
0,125% dengan perbesaran
10000×.
LAPISAN
BAWAH
LAPISAN
ATAS
12
Rerata fluks air (L/m2.jam)
10
Gambar 7
8
6
Penampang lintang permukaan
membran CA murni dengan
perbesaran 2000×.
LAPISAN
ATAS
LAPISAN
BAWAH
4
2
0
0
0,05
0,1
0,15
Konsentrasi SDS (%b/v)
Gambar 5
Pengaruh penambahan SDS
terhadap rerata nilai fluks air.
Gambar 8
Penampang lintang permukaan
membran CA-SDS dengan
perbesaran 2000×.
6
Indeks Rejeksi
Indeks rejeksi merupakan salah satu
indikator pencirian membran. Pada membran
ini, indeks rejeksi diaplikasikan terhadap
molekul deterjen 1600 ppm. Penentuan indeks
rejeksi membran pada penelitian ini dilakukan
dengan pengukuran konsentrasi permeat.
Prinsip penentuannya sama seperti fluks air,
yaitu dengan sistem cross flow, hanya saja
larutan umpan yang digunakan ialah larutan
deterjen. Pengukuran nilai rejeksi dilakukan
setiap 10 menit permeat yang keluar
(Lampiran 5).
Tabel 1 menunjukkan rerata indeks rejeksi
pada tiap jens membran. Rerata nilai indeks
rejeksi semakin besar dengan bertambahnya
konsentrasi SDS, disebabkan banyaknya SDS
yang terikat pada membran CA, sehingga SDS
pada deterjen terjerap lebih banyak. SDS
merupakan penyusun utama deterjen yang
memiliki kemampuan untuk menghasilkan
busa. Pada membran CA-SDS, kadar deterjen
dapat ditekan sampai 76,63%. Membran ini
terbukti dapat menyaring limbah deterjen,
namun hasil ini belum maksimal karena nilai
ambang batas maksimum deterjen dalam air
minum sebesar 0,5 ppm (SNI 01-3553-1994).
Hasil yang diperoleh pada tabel 1
menunjukkan kadar deterjen dapat ditekan
hingga 372,4748 ppm dari konsentrasi awal
sebesar 1600 ppm. Nilai ini tidak dapat
digunakan dalam penyaringan air minum
karena masih jauh dari nilai ambang batas
maksimum deterjen dalam air.
Tabel 1 Nilai rerata indeks rejeksi membran
Rerata
Konsentrasi
Indeks
Kadar
SDS
Rejeksi
Detergen
(%)
(%)
(ppm)
0,050
1323
17,27
0,100
1006
37,10
0,125
372
76,63
gelombang 3480.31 cm-1 yang merupakan pita
serapan dari gugus -OH yang berasal dari
selulosa
asetat.
Bilangan
gelombang
3200−3600 cm-1 adalah pita serapan dari
gugus –OH (Creswell 2005). Daerah bilangan
gelombang 1760.37 cm-1 yang merupakan pita
serapan dari gugus C=O yang berasal dari
selulosa
asetat.
Bilangan
gelombang
1640−1820 cm-1 adalah pita serapan dari
karbonil (Pavia et al. 2001). Dari spektrum di
bawah menunjukkan bahwa membran yang
dianalisis masih mengandung SDS karena
muncul pita serapan khas dari SDS gambar 9,
yaitu terdapat gugus C−O pada daerah
bilangan gelombang 1090.24 cm-1dan gugus
(S=O) pada 1223.54 cm-1.
Gambar 9 Spektrum FTIR membran CA-SDS
0,125%.
65.0
60
55
50
838.87
45
40
2124.54
%T
35
30
%T
Analisis Membran Selulosa Asetat dengan
Fourier Transform Infrared (FTIR)
492.94
25
20
1763.65
(C=O)
15
Membran
CA
diuji
kandungan
surfaktannya dengan menggunakan FTIR.
Salah satu membran CA yang diuji adalah
membran CA-SDS. Dari hasil pengujian
tersebut dapat diketahui bahwa membran
tersebut masih mengandung surfaktan.
Spektrum FTIR membran CA-SDS dapat
dilihat pada gambar 9 yang menunjukkan
bahwa terdapat serapan pada daerah bilangan
556.51
10
5
1261.96
2944.89
0
3444.65
3444.65
(-OH)
1638.03
1763.17
904.42
1379.75
603.98
-6.0
4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000
cm-1
800
600 450.0
(cm-1)
Gambar 10 Spektrum FTIR selulosa asetat.
Creswell CJ et al. 2005. Analisis Spektrum
Senyawa Organik. Padmawinata K,
Soediro I, penerjemah. Bandung:
Institut
Teknologi
Bandung.
Terjemahan dari: Spectrum Analysis of
Organic Compound
Ghosh R. 2003. Protein Bioseparation Using
Ultrafiltration:Theory, Aplication, and
New Development. London: Imperial
College Pr.
1220.24
(S=O)
Hartomo AJ, Widiatmoko MC. 1994.
Teknologi Membran Pemurnian Air.
Yogyakarta: Andi Offset.
Hartuti I. 2007. Pengaruh variabel proses
terhadap
penyumbatan
membran
selulosa asetat [terhubung berkala].
http://digilib.its.ac.id [1 Sep 2011].
Gambar 11 Spektrum FTIR SDS.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pembuatan membran selulosa asetat
dengan penambahan surfaktan natrium dodesil
sulfat (SDS) pada saat awal terbentuk
konsentrasi misel kritis (KMK), yaitu 0,125%
menghasilkan nilai yang paling baik jika
dibandingkan dengan nilai dibawah KMK.
Hal ini terlihat dari nilai rerata indeks rejeksi
yang diperoleh. Pada konsentrasi SDS 0,125%
didapat nilai rerata indeks rejeksi yang cukup
besar, yaitu 76,63%. Sedangkan pada
konsentrasi SDS dibawah KMK, yaitu 0,05%
dan 0,1% diperoleh nilai rerata indeks rejeksi
sebesar 17,27% dan 37,10%. Nilai KMK yang
baik adalah nilai pada saat awal terbentuk
KMK, yaitu 0,125%.
Saran
Penambahan konsentrasi surfaktan diatas
nilai KMK. Diaplikasikan pada limbah
deterjen yang terdapat pada lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Baker RW. 2004. Membrane Technology and
Applications. England: John Wiley &
Sons, Ltd.
Karomah A. 2009. Analisis Parameter
TexaponTM OCN (Oral Care Needle)
[Laporan]. Bogor :Fakultas matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Kroscwihtch JI. 1990. Consise of Polymer
Science and Engineering. New York:
John Wiley & Sons.
Martin M. 2008. Aplikasi membran komposit
selulosa asetat-polistirena berporogen
poli(etilena glikol) 6000 dalam
pemisahan Fe3+. [skripsi]. Bogor:
Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor.
Mulder M. 1996. Basic Principles of
Membrane Technology. Dordrecht:
Kluwer.
Nugraha I. 2009. Membran komposit selulosa
asetat-polistirena akibat pengaruh SDS
dan suhu. [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam. Institut Pertanian Bogor.
Nuryono. 2008. Kajian desalinasi membran
komposit selulosa asetat-polistirena
dengan poli(etilena glikol) sebagai
porogen. [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam. Institut Pertanian Bogor.
8
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS. 2001.
Introduction to Spectroscopy. USA:
Thomson Learning Inc.
Pudjaatmaka AH, Qodratillah MT. 2002.
Kamus Kimia. Jakarta: Balai Pustaka.
Putri TP. 2006. Ciri membran selulosa asetat
berpori dari sari kulit nanas. [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor.
Radiman CL, Eka I. 2007. Pengaruh jenis dan
temperatur
koagulan
terhadap
morfologi dan karakteristik membran
selulosa asetat. Makara, Sains11(2):
80-84.
[SNI] Standar NasionalIndonesia. 1994. Air
Minum Dalam Kemasan. SNI 01-35531994 . Jakarta: Dewan Standarisasi
Nasional.
Surgayani RU. 2008. Peningkatan mutu
membran komposit nanopori selulosa
asetat-polistirena
menggunakan
polietilena glikol (PEG) 200. [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor.
LAMPIRAN
10
Lampiran 1 Gambar aliran kerja modul pemisahan cross flow
C
B
D
E
A
Keterangan:
A. Penampung cairan/umpan
B. Pompa
C. Pengatur tekanan
D. Alat pemisahan
E. Penampung permeat
Arah cairan umpan
Arah permeat
Arah rentetat
11
Lampiran 2 Diagram alir kerja penelitian
SDS: 0; 0.05; 0.10; dan
0.125 gram
CA 15 gram
Dicampurkan aseton
sambil diaduk dengan
batang pengaduk
Diultrasonik 3 Jam
Dicetak membran pada
pelat kaca
Didiamkan selama
10 menit
Direndam membran dalam air
hangat (60°C)
Membran dianalisis
dengan SEM dan
FTIR
Ditentukan
fluks air dan
Indeks rejeksi
12
Lampiran 3 Nilai fluks air membran CA dengan SDS 0%, 0.05%, 0.10%, dan 0,125% b/v
Nilai Fluks air (L/m2.jam)
Waktu
(menit)
MSDS 1
MSDS 2
MSDS 3
MSDS 4
10
24,2424
5,6566
8,8889
11,9596
20
20,2020
4,4444
8,0808
11,6364
30
10,1010
4,0404
7,6768
10,8283
40
6,4646
3,2323
5,6566
10,6667
50
4,4444
3,0707
4,8485
10,5051
60
3,6364
2,9091
4,0404
10,3434
70
2,4242
2,7475
2,4242
9,8586
80
2,4242
2,4242
2,0202
8,7273
90
1,6162
2,1010
1,6162
5,8990
Rerata
8,3951
3,4029
5,0281
10,0471
Keterangan :
MSDS 1 : Membran CA-SDS 0%
MSDS 2 : Membran CA-SDS 0,05%
MSDS 3 : Membran CA-SDS 0,10%
MSDS 4 : Membran CA-SDS 0,125%
13
Lampiran 4 Penentuan kurva standar deterjen
Konsentrasi (ppm)
Absorbans
50
0,231
100
0,444
300
0,530
600
0,633
1000
0,775
1300
0,829
1600
0,962
1,2
Absorbansi
1
0,8
0,6
y = (3,94 10-4)x + 0,3502
R² = 0,9583
0,4
0,2
0
0
500
1000
Konsentrasi Deterjen
1500
2000
14
Lampiran 5 Tabel data rejeksi deterjen
Absorbans
Waktu (menit)
% Rejeksi Membran
MSDS 1
MSDS 2
MSDS 3
MSDS 1
MSDS 2
MSDS 3
10
0,443
0,409
0,471
26,40
53,36
80,84
20
0,466
0,450
0,524
8,15
20,84
72,43
17,27
37,10
76,63
Rerata
Contoh Perhitungan (membran MSDS 1 menit 10)
%
= 1−
%
= 1−
× 100%
1177,6650
× 100%
1600
26,40%
Keterangan:
Cp : Konsentrsi permeat
Cf : Konsentrasi Umpan
Persamaan linear:
y=0,3502 + (3,94×10-4)x
0,443=0,3502+(3,94×10-4)x
X = 1177,6650
Jadi, Cp = 1177,6650 ppm