Membran Pervaporasi Polistirena Dengan Variasi Penambahan Konsentrasi Pluronic

 
 

MEMBRAN PERVAPORASI POLISTIRENA DENGAN
VARIASI PENAMBAHAN KONSENTRASI PLURONIC

DISKA MEYLIA SARI

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

 
 

ABSTRAK
DISKA MEYLIA SARI. Membran Pervaporasi Polistirena Dengan Variasi
Penambahan Konsentrasi Pluronic. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan ARMI
WULANAWATI.

Membran polistirena dimodifikasi dengan penambahan pluronic sebagai
porogen. Pembuatan membran tersebut menggunakan fase terbalik. Komposisi
polistirena,
diklorometan sebagai pelarut, dan Pluronic adalah 17:82:1,
17:81.5:1.5, dan 17:81:2. Campuran tersebut dihomogenkan menggunakan
pengaduk ultrasonik selama 3 jam kemudian dicetak di atas pelat kaca. Membran
tersebut direndam dan dicuci pada suhu berbeda, yaitu 60 °C dan 65 °C. Membran
dengan pori terbaik ditemukan pada perendaman di suhu 65 °C. Hasil pervaporasi
menunjukkan adanya peningkatan konsentrasi etanol dalam larutan umpan
alkohol yang sebelumnya tidak diketahui konsentrasi etanol awal, yaitu dari 12,60
% menjadi 15,5 %. Pada larutan umpan lainnya, yaitu etanol murni yang dibuat
menjadi 70 % etanol dan 30 % air, konsentrasi etanolnya pun meningkat dari 70
% menjadi 78,6 %. Faktor separasi dari larutan alkohol dan etanol 70 % berturutturut adalah 1.04 dan 0.63.

ABSTRACT
DISKA MEYLIA SARI. Polystyrene Pervaporation Membrane With Different
Concentration Pluronic Addition. Supervised by SRI MULIJANI and ARMI
WULANAWATI.
Polystyrene membrane was modified by adding pluronic as porogen. The
membranes were prepared by reverse phase method. The composition of

polystyrene, dichloromethane as a solution, and pluronic were 17:82:1,
17:81.5:1.5, and 17:81:2. The mixture was homogenized by ultrasonic stirrer in 3
hours and then molded on to the glass plate surface. The membrane was
submerged and washed into water of 60 °C and 65 °C. Pervaporation result shows
that there is an increasing of ethanol concentration in unknown alcohol solution,
which the first ethanol concentration is unknown before, from 12.6 % to 15.5 %.
The feed solution of ethanol solution, which is made of 70% ethanol and 30%
water resulted that ethanol concentration increased from 70% to 78.6%.
Separation factor from unknown alcohol solution and ethanol 70% are 1.04 and
0.63.

 
 

MEMBRAN PERVAPORASI POLISTIRENA DENGAN
VARIASI PENAMBAHAN KONSENTRASI PLURONIC

DISKA MEYLIA SARI

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

 
 

Judul

: Membran Pervaporasi Polistirena Dengan Variasi Penambahan
Konsentrasi Pluronic
: Diska Meylia Sari
: G44070080

Nama
NIM

Menyetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Sri Mulijani, MS
NIP 19630401 199103 2 001

Armi Wulanawati, S. Si., M. Si
NIP 19690725 200003 2 001

Mengetahui
Ketua Departemen Kimia

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal lulus :

 
 

PRAKATA
Alhamdulillahhirobbil’alamin..
Ucapan penuh kesyukuran penulis haturkan kepada Alloh SWT. atas segala
anugerah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah
dengan judul: Membran Pervaporasi Polistirena Dengan Variasi Penambahan
Konsentrasi Pluronic. Shalawat dan salam tercurah kepada Rasul Muhammad
SAW, keluarga, sahabat, dan pengikutnya yang setia.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Sri Mulijani, MS. dan
Ibu Armi Wulanawati S.Si., M.Si. selaku pembimbing atas dorongan, nasihat,
kritik, serta bimbingannya selama masa penelitian dan penyusunan karya ilmiah
ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada staf laboran, yaitu Om Em,
Pak Mail, Bu Ai, dan Pak Nano yang sangat membantu penulis selama masa
penelitian.
Ucapan terima kasih tak terhingga kepada Suami, Papa, Mama, dan adikadikku atas nasihat, semangat, dan doa-doanya. Selain itu penulis mengucapkan

terima kasih kepada Tari, Ega, Lucky, Loli, Zona, Erlita, Rojali, Niken, dan
Fanindra atas semangatnya yang telah membantu dalam penyelesaian karya ilmiah
ini.
Semoga tulisan ini bermanfaat dan dapat menambah wawasan ilmu bagi
penulis khususnya dan pembaca umumnya. Wallahua’lam.

Bogor, September 2011

Diska Meylia Sari

 
6

 

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 27 Mei 1990 dari Ayah Salim
dan Ibu Lanita Sari. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dan istri
dari Tesar Dzikrulloh S.Si.
Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Negeri 13 Jakarta dan pada tahun yang

sama penulis masuk IPB Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur SPMB. Selama masa
perkuliahan penulis aktif mengajar di bimbingan belajar dan privat mahasiswa
MSC sebagai staf pengajar kimia dan bahasa inggris. Penulis pernah menjadi
asisten praktikum Sintesis Kimia Anorganik Program ekstensi tahun ajaran
2009/2010 dan praktikum Kimia Biologi Program S1 tahun ajaran 2009/2010.
Bulan Juli-Agustus 2010 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Lab Centre
Departemen PDQC PT ISM Tbk. Bogasari Flour Mills Jakarta dengan judul
Pengawasan Mutu Pasta sebagai Produk Makanan Cepat Saji.

 

DAFTAR ISI
Halaman

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

viii

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................

viii

PENDAHULUAN ..........................................................................................

1

TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................

1

Membran Polistirena ................................................................................
Pluronic ....................................................................................................
Pervaporasi ...............................................................................................

1
2
2

METODE

Bahan dan Alat .........................................................................................
Pembuatan Membran Polistirena .............................................................
Pervaporasi Etanol ...................................................................................
Analisis SEM ...........................................................................................
Anaisis FTIR ............................................................................................
Gas Chromatography (GC) .....................................................................

2
3
3
3
3
3

HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran PS-pluronic ..............................................................................
Kajian SEM ..............................................................................................
Kajian FTIR .............................................................................................
Pengaruh Suhu Perendaman Dengan Hasil SEM ....................................
Pervaporasi Etanol ...................................................................................

Analisis Kemurnian Etanol ......................................................................

3
4
4
5
5
6

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ..................................................................................................
Saran .........................................................................................................

6
6

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

6

LAMPIRAN ....................................................................................................

8

8

 

DAFTAR GAMBAR
Halaman

1
2
3
4
5

Struktur Polistirena ..................................................................................
Struktur Pluronic ......................................................................................
Membran PS-Pluronic ..............................................................................
Hasil SEM Membran PS-Pluronic ...........................................................
Spektrum FTIR Membran PS-Pluronic ....................................................

2
2`
3
4
5

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman

1
2
3
4
5

Diagram alir penelitian .............................................................................
Modul pervaporator ..................................................................................
Penentuan nilai faktor separasi ................................................................
Spektrum FTIR ........................................................................................
Analisis kemurnian alkohol .....................................................................

9
10
11
12
14

 

PENDAHULUAN
Teknologi membran telah menjadi topik
hangat dalam beberapa tahun terakhir. Hal itu
dipicu oleh fakta bahwa pemisahan dengan
membran memiliki banyak keunggulan yang
tidak dimiliki metode-metode pemisahan lain,
diantaranya yaitu tidak membutuhkan zat
kimia tambahan, kebutuhan energi yang
sangat minim, dan dapat bertindak sebagai
filter yang spesifik. Selain itu, murah,
sederhana, dan ramah terhadap lingkungan
(Rahayu et al. 2009).
Banyak cara yang dilakukan untuk
mengaplikasikan suatu membran, salah
satunya pervaporasi. Pervaporasi merupakan
penghilangan komponen organik dari airnya
dengan pemisahan selektif dan difusi melalui
sebuah membran (Jou et al. 1999). Ketika
membran berinteraksi dengan campuran, salah
satu dari komponennya bisa dihilangkan dari
campuran tersebut berdasarkan afinitasnya
serta sifat difusi pada membran (Shao &
Huang 2007). Keberhasilan pemisahan
menggunakan membran bergantung pada
kualitas dari membran tersebut. Menurut
Mulder (1996), parameter mutu membran
diantaranya ialah memiliki permeabilitas dan
selektivitas yang tinggi, tahan terhadap zat
kimia yang akan dipisahkan, dan kestabilan
mekanik.
Modifikasi
pembentukkan
membran
melalui pencampuran polimer dengan material
pendukung dilakukan untuk mendapatkan
membran baru yang sifatnya sesuai dengan
penggunaannya sehingga memperluas aplikasi
membran tersebut. Penelitian membran yang
diarahkan untuk aplikasi pervaporasi telah
banyak dilakukan. Katresna (2010) membuat
membran polistirena dengan porogen SDS
(Sodium Dodecyl Sulfate) yang diaplikasikan
pada pervaporasi alkohol
menghasilkan
peningkatan kemurnian alkohol sebesar 1,8 %.
Nilai α sep yang didapatkan yaitu 5,23 dan
menghasilkan
membran
terbaik
pada
penambahan SDS 0,5 % (b/v). Lestari (2010)
membuat membran selulosa asetat-SDS untuk
pervaporasi metanol. Membran terbaik yaitu
pada penambahan SDS sebanyak 2 % dengan
αsep 6,76. Hasil yang diperoleh berupa
peningkatan konsentrasi metanol sebesar 19
%.
Polistirena banyak digunakan sebagai
bahan dasar pembentuk membran karena
memiliki beberapa kelebihan seperti memiliki
stabilitas panas dan dimensi baik, keras,
sedikit getas, dan murah (Chanda & Roy
2006). Polistirena dapat digunakan sebagai

bahan dasar membran karena polistirena
bersifat nonpolar sehingga dapat menyerap
alkohol dibandingkan air (Tsai et al. 2000).
Pada penelitian ini, membran PS dimodifikasi
dengan penambahan pluronic (1 %, 1.5 %,
dan 2 % b/v) yang berfungsi sebagai
pembentuk pori pada membran (porogen).
Penelitian sebelumnya mengenai membran
PS-pluronic dilakukan oleh Ikrammurti
(2010). Penelitian tersebut membuat membran
PS-pluronic (0 dan 1 % b/v) dengan suhu air
perendaman 40, 50, dan 60 °C. Membran
terbaik yang didapatkan yaitu membran
dengan suhu air perendaman 50 °C. Faktor
separasi 0,94 dengan kemurnian alkohol 90,2
%. Penelitian tersebut menunjukkan adanya
sisa pluronic di dalam membran sehingga
pori-pori yang terbentuk belum maksimal.
Berdasarkan hal tersebut, suhu air perendaman
dilakukan pada 60 °C dan 65 °C. Suhu
perendaman
ditingkatkan
untuk
menghilangkan sisa pluronic di permukaan
membran dan diharapkan dengan adanya
peningkatan
suhu
dan
penambahan
konsentrasi pluronic (1 %, 1.5 %, dan 2 %)
dapat menghasilkan pori-pori membran yang
lebih kecil dan homogen. Selain itu, semakin
meningkatnya konsentrasi porogen yang
ditambahkan, diharapkan semakin banyak
pori-pori yang terbentuk dalam membran.
Dengan demikian, tujuan penelitian ini
adalah membentuk membran PS-pluronic
melalui variasi penambahan konsentrasi
pluronic dan suhu sehingga terbentuk pori
yang lebih seragam,tanpa adanya sisa
pluronic,
diketahui
melalui
pencirian
membran menggunakan Scanning Electron
Microscop (SEM), Fourier Transform
Infrared (FTIR), serta dapat diaplikasikan
untuk pervaporasi etanol yang diuji
kemurniannya dengan Gas Chromatography
(GC).

TINJAUAN PUSTAKA
Membran Polistirena
Membran
adalah
lapisan
tipis
semipermeabel berupa padatan polimer tipis
yang menahan pergerakan bahan tertentu
(Scott & Hughes 1996). Menurut Osada dan
Nakagawa (1992), membran merupakan
lapisan semipermeabel yang tipis dan dapat
digunakan untuk memisahkan dua komponen
dengan cara menahan dan melewatkan
komponen
tertentu
melalui
pori-pori.
Membran sebagai lapisan tipis dari suatu

2

 

material berpori dapat digunakan untuk
beberapa proses pemisahan (Eryan 2004).
Polistirena (PS) adalah suatu polimer
aromatik yang terbuat dari monomer aromatik
stirena (Gambar 1). PS merupakan polimer
termoplastik yang berwujud padatan tak
berwarna pada suhu ruang, tetapi dapat
meleleh jika dipanaskan dan kembali menjadi
padatan jika didinginkan (Steven 2007).
Pelarut yang biasa digunakan untuk
polistirena adalah diklorometana, etilbenzena,
CCl4,
tetrahidrofuran,
dan
CHCl3,
metiletilketon (Lide 2005). Polistirena banyak
digunakan
sebagai
bahan
pengemas,
perabotan rumah tangga, mainan anak, dan
dapat diaplikasikan menjadi bahan dasar
pembuatan suatu membran.
Membran polistirena, pada dasarnya
merupakan membran nonpori maka dari itu
dibutuhkan adanya suatu zat pembentuk pori
yang dinamakan porogen, berguna untuk
membentuk pori-pori mikro pada lapisan
membran tersebut.

Gambar 1 Struktur polistirena (Cowd 1991)
Pluronic
Pluronic atau dapat disebut poloxamer
termasuk polimer dengan jenis kopolimer blok
yang mengandung kopolimer polioksietilenapolipropilena dengan kisaran konsentrasi
antara 20-30 % (Gambar 2). Gugus oksietilena
sebagai gugus hidrofilik sedangkann gugus
propilena sebagai gugus hidrofobik pada
pluronic (Escobar et al 2006). Pluronic
memiliki berat molekul 12,600 g/mol dan
berat jenis 500 kg/m3. Pluronic berbentuk
padat, partikel kasar, dan berwarna putih.
Kelarutan pluronic dalam air adalah 175 g/L
(23 °C). Pluronic tidak akan menyebabkan
iritasi apabila terkena mata ataupun kulit
(Brenntag 2007). PLURONIC memiliki HLB
berkisar antara 18-23. Hal ini menyebabkan
pluronic dapat larut dalam pelarut organik
yang polar (Salager 2002).
Pluronic ini yang nantinya akan bertindak
sebagai pembentuk pori pada membran
polistirena. Penambahan pluronic ke dalam
polistirena harus di atas nilai konsentrasi
misel kritis (KMK) sebesar 0,7 % b/v (DongHua et al 2010).

Gambar 2 Struktur pluronic (EscobarChavez 2006)
Pervaporasi
Pervaporasi merupakan teknik pemisahan
berdasarkan transport selektif melalui celah
tebal yang digabungkan dengan evaporasi
(Tsai et al. 2000). Pervaporasi ini adalah salah
satu aplikasi membran yang secara teoritis
dapat memisahkan semua campuran uap-cair
dengan berbagai konsentrasi. Akan tetapi
dalam prakteknya baru kompetitif dalam
campuran azeotrop, pemisahan campuran
isomer, atau menggantikan kesetimbangan
reaksi kimia (Baker 2004).
Menurut Shao dan Huang (2007)
pervaporasi dapat diaplikasikan untuk
dehidrasi pelarut organik (seperti alkohol,
eter, ester, dan asam) dan penghilangan
komponen larutan organik dari air. Metode ini
banyak dilakukan untuk pemisahan senyawa
azeotrop yang memiliki titik didih hampir
berdekatan. Pada proses pervaporasi, larutan
akan bersentuhan dengan membran dan salah
satu komponen dari larutan tersebut akan
melewati membran sebagai titik-titik uap. Uap
komponen yang lebih mulai terserap akan
didinginkan
melalui
kondensor
dan
digerakkan vakum (Baker 2004). Kinerja
pervaporasi (Kittur et al. 2000) dapat dilihat
dari faktor separasi yang dapat dirumuskan
sebagai berikut:
! !"# =

!" ! !"#$
!" ! !"#$

αsep = faktor separasi, P dan F = fraksi massa
atau konsentrasi permeat dan umpan (Kittur et
al 2000).

METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan yaitu
polistirena (Merck), pluronic F-127 (Aldrich),
akuades, diklorometana, etanol 96 %, dan
etanol p.a.
Alat-alat yang digunakan adalah pengaduk
ultrasonik, pervaporator, kromatografi gas
varian 14 B di SMAKBO, SEM JEOL JSM

 

8360 LA, dan spektrofotometer FTIR Perkin
Elmer Spectrumone
Pembuatan Membran Polistirena
Larutan
polimer
dalam
100
ml
diklorometana dicampurkan dengan pluronic
dengan komposisi PS:diklorometana:pluronic
yaitu 17:83:0, 17:82:1, 17:81.5:1.5, dan
17:81:2. Masing-masing campuran tersebut
kemudian dihomogenisasi dengan ultrasonik
selama 3 jam hingga diperoleh larutan polimer
yang homogen. Larutan tersebut didiamkan
selama 10 menit lalu dicetak di atas pelat kaca
yang telah diberi selotip pada seluruh sisinya
dengan ketebalan yang sama. Kemudian
dilakukan pelepasan membran dengan
perendaman dalam air pada suhu 60 °C dan 65
°C. Membran tersebut dicuci dengan air
mengalir untuk menghilangkan kelebihan
pelarut.
Pervaporasi Etanol
Larutan umpan yang digunakan adalah
alkohol teknis yang tidak diketahui
konsentrasi etanol awal di dalamnya dan
etanol 70 % yang dibuat dari 99,9 % etanol
murni yang kemudian diencerkan menjadi 70
% etanol dan 30 % air. Masing-masing larutan
umpan dilewatkan pada pervaporator yang
terlebih dahulu mengalami proses pemanasan
di suhu 70 °C hingga senyawa yang lebih
rendah titik didihnya seperti etanol akan
menguap terlebih dahulu dibanding air. Uap
yang menetes pada membran kemudian
ditampung sebagai hasil permeat.

Gas Chromatography (GC)
Sebanyak 5 µ L larutan standar etanol dan
metanol (PA), larutan umpan (unknown
alcohol), dan larutan permeat alkohol serta
etanol 70 % (hasil penyaringan membran PS),
masing-masing disuntikkan ke dalam GC
untuk mengetahui tingkat kemurniannya
dengan kondisi alat fase gerak N₂, kolom
Carbowax26, laju aliran N₂ 20 ml/menit, laju
aliran H2 70 ml/menit, suhu injektor 130 °C,
detektor inonisasi nyala, suhu detektor 150
°C.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran PS-Pluronic
Suatu membran yang akan diaplikasikan
untuk pervaporasi harus memiliki pori-pori
yang baik. Secara alami, membran PS tidak
memiliki pori pada permukaannya, oleh
karena itu diperlukan adanya tambahan zat
yang berperan sebagai pembentuk pori
(porogen). Dalam penelitian ini digunakan
pluronic sebagai porogen. Membran PSpluronic yang dihasilkan berbentuk lembaran
tipis dan berwarna putih (Gambar 3).

Analisis SEM

Gambar 3 Membran PS-Pluronic

Sampel ditambahkan N₂ cair kemudian
dipatahkan. Sampel dengan ukuran 1×1 cm²
kemudian direkatkan (perekat ganda) dalam
suatu silinder logam. Kemudian silinder
diletakkan ke dalam pelapis ion untuk
divakum selama 3 jam dengan tekanan 0,1
mbar. Kemudian contoh dilapisi dengan
logam Pt-Au, lalu difoto dengan perbesaran
tertentu.

Jumlah pluronic yang dicampurkan pada
polistirena harus di atas nilai KMK pluronic
yaitu sebesar 0,7 % b/v (Dong-Hua et al
2010). Hal tersebut disebabkan pada
konsentrasi 0,7 % b/v terbentuk misel berupa
agregat-agregat molekul sabun yang apabila
konsentrasinya di atas nilai KMK, didapatkan
bentuk misel yang sempurna. Misel ini yang
nantinya akan berfungsi dalam pembentukan
pori di dalam membran. Maka dari itu,
penelitian ini diawali dengan penambahan
pluronic dengan konsentrasi 1 % b/v.

Analisis FTIR
Sampel membran dalam bentuk lapisan
film tipis berdiameter 1,5 cm ditempatkan
dalam cell holder. Pengujian dengan FTIR
dilakukan dengan tujuan melihat spektrum
inframerah
dari
membran PS-pluronic,
polistirena, dan pluronic.

Kajian SEM
Hasil pengamatan menggunakan SEM
dapat menentukan statistika pori yaitu berupa
ukuran pori, distribusi pori, kerapatan pori,

4

 

dan rongga dalam membran. Pori yang
diharapkan terbentuk yakni yang berukuran
kecil dan homogen. Pori ini dapat diperoleh
melalui perendaman dalam air hangat selama
beberapa menit (Rabek 1980). Proses
perendaman dalam air hangat ini sangat
menentukan baik tidaknya pori yang terbentuk
dalam membran. Pori yang ada pada membran
terbentuk akibat agregat-agregat misel dari
pluronic yang terjerap di dalam membran,
kemudian kembali lepas karena adanya
pencucian dengan air hangat.
yang
diuji
Membran
PS-pluronic
menggunakan SEM adalah membran dengan
konsentrasi pluronic 2 % b/v, baik yang
direndam dalam air bersuhu 60 °C maupun
pada suhu 65 °C, sehingga dapat diketahui
membran dengan suhu perendaman yang
menghasilkan pori yang terbaik.
Berdasar hasil SEM, pori-pori membran
merupakan pori yang terdapat dari sisi
penampang
lintang
membran
dengan
perbesaran 2000 kali (Gambar 4). Ketika
dibandingkan dengan penampang lintang (b)
dapat terlihat dengan jelas adanya perbedaan
pori baik dalam bentuk, jumlah maupun
ukuran.

sedangkan pada perendaman air 65 °C
(Gambar 4b) yaitu 1,17 µm. Hal ini
menunjukkan bahwa membran dengan
perendaman di suhu 65 °C menghasilkan poripori yang lebih kecil dan lebih homogen
dibandingkan dengan membran di suhu
perendaman 60 °C. Ukuran pori seperti ini
yang diharapkan selektif dalam proses difusi
sehingga partikel yang lebih kecil dapat
terpisah dari partikel yang lebih besar. Maka
dari itu, dapat dikatakan membran PSpluronic yang terbaik dari struktur pori adalah
yang memiliki konsentrasi pluronic terbanyak
yaitu 2 % b/v dalam suhu perendaman 65 °C.
Kajian FTIR
Analisis FTIR dilakukan pada membran
PS, membran PS-pluronic, dan serbuk
pluronic. Analisis ini ditujukan untuk
mengidentifikasi gugus fungsi yang ada dalam
suatu senyawa. Berdasarkan kemampuannya
tersebut, FTIR dapat digunakan untuk melihat
ada tidaknya sisa pelarut pada lapisan
membran, serta porogen yang masih terdapat
pada membran.

a

C‐H 

b
Gambar 4 Membran PS-pluronic 2 % b/v
dengan suhu perendaman a) 60 °C
dan b) 65 °C dengan perbesaran
2000 kali
Ukuran pori membran pada perendaman
air 60 °C (Gambar 4a) adalah 3,63 µm,

a

Ar‐H 

 

O‐H 

C‐O 

b
Gambar 5 Hasil FTIR a) Membran PSpluronic dan b) Pluronic
Spektrum FTIR membran PS-pluronic
(Gambar 5a) menunjukkan adanya serapan
pada daerah bilangan gelombang 699,95 dan
757,06 cm-1 yang merupakan serapan dari
gugus aromatik serta pada daerah bilangan
gelombang 2851,43 cm-1 yang merupakan
serapan dari gugus C-H yang berasal dari
monomer polistirena. Pada spektrum FTIR
membran PS-pluronic ini, tidak ditemukan
adanya pita serapan identik pluronic seperti
yang terlihat pada spektrum FTIR pluronic
(Gambar 5b) dengan serapan pada bilangan
gelombang 3500 cm-1 untuk O-H dan 1111,58
cm-1 untuk C-O.
Hal ini menunjukkan bahwa tidak
ditemukan senyawa pluronic dalam membran
PS, dibuktikan dengan tidak adanya pita
serapan identik pluronic (O-H dan C-O) pada
membran tersebut. Pluronic hanya berfungsi
sebagai porogen yang kemudian akan terlarut
pada perendaman dan pencucian dengan air
hangat.
Pengaruh Suhu Perendaman dengan Hasil
SEM
Suhu perendaman merupakan faktor utama
yang perlu diperhatikan dalam pembentukan
pori yang homogen, selain dari proses
pengadukan ultrasonik. Berdasarkan hasil
SEM untuk kedua membran dengan
konsentrasi pluronic sama (2 % b/v), namun

berbeda suhu perendamannya (60 dan 65 °C),
ditemukan hasil yang berbeda pula.
Pada membran dengan suhu perendaman
60 °C didapatkan pori yang lebih besar dan
tidak homogen. Tidak seperti yang ditemukan
pada membran dengan suhu perendaman 65
°C yang memiliki pori kecil dan seragam.
Hasil ini menunjukkan bahwa suhu
perendaman optimum pada penelitian ini
adalah 65 °C. Dengan suhu perendaman
tersebut didapatkan pori-pori membran yang
terbaik sehingga selektif dalam memisahkan
partikel kecil dari partikel yang berukuran
lebih besar.
Faktor suhu merupakan faktor yang sangat
berpengaruh dalam proses pembentukan pori
dalam membran. Rabek (1980) menyatakan
bahwa dibutuhkan adanya perendaman
membran dalam air hangat selama beberapa
menit.
Air
hangat
tersebut
akan
mempengaruhi keseimbangan bagian lipofilik
pada misel hingga rusak dan terbawa pada
perendaman yang kemudian dilanjutkan
dengan pencucian membran. Perendaman
membran tidak dilakukan pada suhu di atas 65
°C karena dikhawatirkan akan adanya
pengaruh termal pada membran tersebut. Hal
ini ditandai dengan swealing
yaitu
pembengkakan misel yang kemudian pecah
karena tidak tahan dengan adanya suhu tinggi.
Pervaporasi Etanol
Pervaporasi
didasarkan
pada
sifat
hidrofilitas membran terhadap larutan yang
akan dipisahkan (Schwarz 2001). Membran
polistirena yang bersifat hidrofobik akan
melewatkan uap atau cairan yang bersifat
hidrofobik seperti etanol. Etanol yang
kepolarannya lebih rendah dari air akan
melewati membran polistirena dan berdifusi
melewati
membran
tersebut.
Dengan
ditambahkannya pluronic ke dalam membran
polistirena akan membuat membran tersebut
berpori
dan
tentunya
mempengaruhi
kemampuan membran dalam memisahkan
etanol dari air.
Selain faktor kepolaran dan pori membran,
suhu pemanasan larutan umpan yang dijaga
konstan 70 °C ikut mempengaruhi proses
pervaporasi ini. Larutan umpan dipanaskan
pada suhu tersebut dengan tujuan menguapkan
komponen etanol lebih awal sehingga terpisah
dari komponen air. Besarnya pemisahan
etanol dari larutan umpan dapat dihitung dari
faktor separasi (αsep).
Faktor separasi yang didapat dari dua
larutan umpan, yaitu unknown alcohol dan

6

 

etanol 70 % murni, berturut-turut yaitu 1,04
dan 0,63 (Lampiran 3).

sedangkan metanol mengalami penurunan
konsentrasi sebesar 4,4 %.

Analisis Kemurnian Etanol

SIMPULAN DAN SARAN
Analisis GC ini dilakukan pada hasil
pervaporasi yang menggunakan membran PSpluronic 2 % b/v pada suhu perendaman 65
°C. Pervaporasi etanol menghasilkan tingkat
kemurnian berbeda pada masing-masing
larutan umpan (Tabel 1).
Tabel 1 Hasil analisis kemurnian etanol
Larutan
Konsentrasi etanol ( %)
Awal
Akhir
umpan
Alkohol
12,6
15,5
Etanol 70 %
70,0
78,6

Simpulan
Membran PS-pluronic menunjukkan pori
terbaik pada penambahan pluronic sebanyak 2
% b/v serta suhu perendaman optimum yaitu
65 °C yang menghasilkan pori-pori kecil dan
homogen. Adanya peningkatan konsentrasi
etanol pada larutan hasil pervaporasi
membuktikan bahwa membran PS-pluronic
baik diaplikasikan untuk pervaporasi.
Saran

Berdasarkan hasil analisis (Tabel 1)
diketahui bahwa dalam larutan unknown
alcohol, terjadi peningkatan konsentrasi etanol
sebesar 2,9 % dengan nilai faktor separasi
1,04. Larutan etanol 70 % setelah mengalami
proses pervaporasi didapatkan adanya
peningkatan kemurnian etanol sebesar 8,6 %
dengan faktor separasi 0,63 (Lampiran 3).
Larutan etanol 70 % ini mengalami kenaikan
konsentrasi etanol yang cukup signifikan
dibandingkan dengan larutan unknown
alcohol walaupun dengan faktor separasi
(0,63) yang lebih kecil dari larutan unknown
alcohol (1,04).
Kecilnya faktor separasi ini disebabkan
oleh komposisi etanol 70 % yang hanya terdiri
dari etanol dan air sehingga kemampuannya
melewati
membran
PS-pluronic
yang
cenderung hidrofobik lebih selektif dan
mengakibatkan sedikitnya permeat yang
didapatkan. Jika dibandingkan dengan larutan
umpan unknown alcohol, setelah dianalisis
menggunakan GC diketahui bahwa dalam
larutan umpan tersebut terdiri dari metanol
(81,7 %), etanol (12,6 %) dan sisanya air
(Lampiran 5). Titik didih metanol dan etanol
hampir berdekatan sehingga terjadi persaingan
antara kedua komponen tersebut dalam
melewati membran PS-pluronic.
Sifat etanol yang lebih hidrofobik
dibanding metanol membuat etanol lebih
mudah melewati membran daripada metanol.
Hal ini dibuktikan melalui hasil GC dari
permeat larutan unknown alcohol (Lampiran
5). Konsentrasi metanol dan etanol berturutturut yaitu 77,3 % dan 15,5 %. Hasil ini
menunjukkan bahwa etanol lebih banyak
melewati membran, dikaitkan dengan adanya
peningkatan konsentrasi etanol sebesar 2,9 %,

Sangat dibutuhkan adanya waterbath
dengan suhu pemanasan yang konstan serta
uji kekuatan tarik membran.

DAFTAR PUSTAKA
Brenntag. 2007. Basf pluronic F 127. Canada:
Brenntag Canada Inc.
Baker RW. 2004. Membrane Technology and
Application. New York: J Wiley.
Chanda M, Roy SK. 2006. Plastics
Technology Handbook. Ed ke-4. New
York: CRC Pr.
Cowd MA. 1991. Kimia Polimer. Firman H,
penerjemah; Padmawinata K, editor.
London: J Murray. Terjemahan dari:
Cowd, Polymer Chemistry.
Dong-Hua W et al. 2010. Solubilization of
ibuprofen in pluronic block copolymer F127 micelles. Acta Physico-Chimica
Sinica. 26(X): 0001-0009.
Eryan. 2004. Pemisahan gas dengan membran
berpori. http://www.eryan@tf.itb.ac.id. [16
Desember 2010].
Escobar JJ et al. 2006. Application of
thermoreversible PLURONIC F-127 gels
in pharmaceutical formulations. J Pharm
Pharmaceut Sci. 9:3 339-358.
Ikrammurti K. 2010. Membran polistirena
dengan variasi suhu perendaman untuk
pervaporasi
alkohol.[skripsi].
Bogor:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam. Institut Pertanian
Bogor

 

Jou et al. 1999. A novel ceramic-supported
polymer membrane for pervaporation of
dilute volatile organic compounds. Journal
of membrane science. 162: 269-284.
Katresna TC. 2010. Pervaporasi alkohol
menggunakan membrane polistirenaSDS.[skripsi].
Bogor:
Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Institut Pertanian Bogor.
Kittur A A, et al. 2000. Pervaporation
separation of water-isopropanol mixtures
using ZSM-5 zeolite incorporated poly
(vinyl alcohol) membranes. New Delhi:
Department of Science and Technology.
Lestari IW. 2010. Pervaporasi methanol
menggunakan
membrane
selulosa
asetat/polivinil pirolidon dan natrium
dodesil sulfat.[bogor]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Institut Pertanian Bogor
Lide DR, editor. 2004-2005. Handbook of
Chemistry and Physics. Ed ke-85. London:
CRC Pr.
Mulder M. 1996. Basic Principles of
Membrane
Technology.
Netherland:
Kluwer Academic Publisher.
Osada Y, Nakagawa T. 1992. Membrane
Science and Technology. New York:
Marcel Dekker.
Rabek JK. 1980. Experimental Methods in
Polymer Chemistry: Physical Principles
and Applications. Chichester: J Wiley

Rahayu I. 2009. Pengaruh Variasi Suhu
Larutan Pintal Terhadap Karakteristik
Membran Serat Berongga Polisulfon.
[skripsi]. Bandung: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Padjajaran.
Salager JL. 2002. Surfactants Types and Uses.
Venezuela: FIRP Booklet.
Scott K, Hughes R. 1996. Industrial
Membrane
Separation
Technology.
London:
Blackie
Academic
and
Proffesionals.
Schwarz H et al. 2001. Membranes based on
polyelectrolyte-surfactant complexes for
methanol separation. Journal of membrane
science. 194: 91-102. separation. J Memb
Sci 194:91-102.
Shao P, Huang RYM. 2007. Polimeric
membrane pervaporation. J Memb Sci 287:
162-179.
Steven MP. 2007. Kimia Polimer. Sopyan I,
penerjemah. Jakarta: Pradnya Paramitha.
Terjemahan dari: Polymer Chemistry: An
Introduction.
Tsai et al. 2000. Effect of surfactant addition
on the morfology and pervaporation
performance of symetric polysulfone
membranes. J Membr Sci. 176: 97-103.
Zuraidah
NS.
2010.
Pengembangan
membrane
selulosa
asetat
dengan
pengadukan ultrasonik dan tambahan
pluronic F-127.[skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Institut Pertanian Bogor.

8

 

LAMPIRAN

 

Lampiran 1 Diagram alir metode penelitian

polistirena, diklorometan dan pluronic

komposisi 17:82:1, 17:81.5:1.5, dan 17:81:2

ultrasonik selama 3 jam

pencetakan membran di atas pelat kaca

perendaman membran dalam air hangat 60˚
dan 65˚C

Analisis kinerja membran: faktor separasi
dan GC

Analisis morfologi membran: FTIR dan SEM

10

 

Lampiran 2 Modul pervaporator

Keterangan:
A.
B.
C.
D.

Penampung umpan
Pompa
Reaktor membran
Penampung permeat

 

Lampiran 3 Penentuan nilai faktor separasi

Parameter uji

Etanol 70 %

Unknown alcohol
umpan

permeat

Umpan

permeat

[air] ( %)

5,7

7,3

30

21,4

[etanol] ( %)

12,6

15,5

70

78,6

Faktor separasi

1,04

0,63

Contoh perhitungan faktor separasi unknown alcohol:

 
7,3
! !"# =

15,5
5,7
12,6

= 1,04

12

 

Lampiran 4 Spektrum FTIR
Membran PS-pluronic

757.06 
2851.43 

699.9

Pluronic

O-H

C-O

 

Lampiran 4 lanjutan

Polistirena
93.0
90

Laboratory Test Result
Polistirena

85
80
2336.76

75

1669.66

70

1746.80

1541.68

65
1869.66
1802.12

60

942.31
841.40

1942.81

620.45

964.39

55
1328.31

1154.56
1181.37

50
%T 45

1583.02

1372.26

1069.15
906.58

40
35
3001.40

30
25

1028.44

20
3081.89
2849.74

15

1601.22

539.85

10
3059.85

1452.25

698.97

2922.42

5

3025.75

1492.74

756.87

-1.0
4000.0

3600

3200

2800

2400

2000

1800

1600
cm-1

1400

1200

1000

800

600

450.0

14

 

Lampiran 5 Analisis kemurnian alkohol

Sampel

Metanol
% (b/b)

Etanol
% (b/b)

% Total alkohol (b/b)

Standar alkohol

80

20

99,9

81,7

12,6

94,3

77,3

15,5

92,7

Larutan umpan
unknown alcohol
Larutan permeat
unknown alcohol
Standar etanol

-

100

100

Larutan permeat
etanol 70 %

-

78,6

78,6