Pembuatan Membran Selulosa Asetat-Bentonit Alam Sebagai Filtrasi Air Gambut Desa Kayu Labu Kabupaten Ogan Komering Ilir
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang dapat diperoleh dari
berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat. Kondisi sumber air pada
setiap daerah berbeda-beda, tergantung pada keadaan alam dan kegiatan manusia
yang terdapat di daerah tersebut. Berdasarkan kajian Pusat Sumber Daya Geologi
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral melaporkan bahwa lahan gambut di
Indonesia tersebar ± 50% berada di pulau Kalimantan, 40% di pulau Sumatera dan
sisanya tersebar di Papua dan pulau-pulau lainnya. Oleh karena itu air gambut di
Indonesia secara kuantitatif sangat potensial untuk dikelola menjadi alternatif untuk
air bersih atau air minum. Namun secara kualitatif penggunaan air gambut masih
banyak mengalami kendala.
Hal ini dikarenakan air gambut berwarna coklat kemerahan yang disebabkan
tingginya kandungan zat organik yang terlarut. Dan dalam berbagai kasus adanya
logam besi yang terikat oleh asam organik yang terlarut dalam air gambut yang
mengakibatkan warna semakin tinggi sehingga perlu pengolahan khusus sebelum siap
digunakan (Nainggolan, 2011).
Teknologi membran merupakan teknologi alternatif untuk pengolahan air yang
banyak
dikembangkan
dari
tahun
ke
tahun.
Teknologi
membran
lebih
menguntungkan untuk pengolahan air karena tidak memerlukan bahan kimia
tambahan seperti teknologi konvensional dan ramah lingkungan (Widayanti, 2013).
Penelitian untuk pengolahan air gambut dengan menggunakan membran telah
dilakukan Syafri (2007). Dari hasil penelitian menghasilkan 76,31% rejeksi zat
organik. Aryanti (2013) melakukan penelitian mengenai pengaruh aditif pada
membran Polisulfon untuk filtrasi air gambut. Penelitian ini bertujuan untuk melihat
pengaruh penambahan aseton terhadap rejeksi asam humat pada air gambut dan
1
Universitas Sumatera Utara
2
penambahan PEG. Hal ini dapat dilihat dari penambahan PEG 25% meningkatkan
laju alir air sebesar 127% dikarenakan pori-pori yang terbentuk menjadi lebih besar
jika dibandingkan tanpa penambahan PEG. Penambahan aseton 8% dapat
meningkatkan rejeksi asam humat pada air gambut dan membuat permukaan
membran menjadi lebih bagus.
Pinem (2011) melakukan penelitian menggunakan membran hibrid organikanorganik dengan memvariasikan tekanan (1 bar, 1,5 bar, 2 bar, 2,5 bar dan 3 bar).
Dari hasil penelitian menunjukkan kenaikan fluks dengan naiknya tekanan yang
diberikan dari masing-masing variasi tekanan. Fluks yang diperoleh adalah 38,44
L/m2.jam, 48,34 L/m2.jam, 59,29 L/m2.jam, 75,59 L/m2.jam, 87,88 L/m2.jam.
Notodarmojo (2004) juga melakukan studi penurunan zat organik dan kekeruhan
menggunakan tekonologi membran ultrafitrasi dengan sistem aliran dead-end.
Menurut Souza (2012) pembuatan membran hibrid polimer/organik-anorganik
dapat memperbaiki sifat pemisahan membran, ini dikarenakan membran hibrid
memiliki kedua sifat dari membran organik dan anorganik seperti hidrofilisitas yang
baik, selektivitas, permeabilitas, kekuatan mekanik, dan stabilitas termal dan
kimia.Dari struktur membran ini bagus penggunaanya dalam bidang ultrafiltrasi,
nanofiltrasi, pervaporasi, dan pemisahan gas. Hal ini diperkuat melalui penelitian
Arthanareeswaran (2008) dengan pembuatan membran yang ditambahkan dengan
silika. Akbar, dkk (2013) yang melakukan penelitian mengenai potensi lempung alam
desa Palas, Pekan Baru sebagai porogen pengganti polietilen glikol (PEG) pada
pembuatan membran hibrid polisulfon-lempung. Dalam penelitian ini lempung
berpotensi sebagai bahan aditif pada membran. Ini dibuktikan dengan besarnya
rejeksi sebesar 98, 82% dan fluks 2,65 x 10-5 mL/cm2.s. Hal ini dikarenakan tingginya
kandungan SiO2 pada lempung. Kim, dkk(2013) juga melakukan penelitian
pembuatan membran reserve osmosis dengan penambahan silika. Dari hasil
penelitian dihasilkan fluks sebesar 34 L/ m2.h dan rejeksi sebesar 97,7%.
Bentonitdapat digunakan sebagai campuran (filler) pada membran karena
bentonit tersusun atas silikataluminiumberlapisdengankelompokreaktif–OH, dan hal
Universitas Sumatera Utara
3
ini yang membuat bentonit dapat menjadi bahan absorben yang baik. Bentonit
merupakan absorben yang baik dalam menyerap campuran organik, zat warna dan
ion-ion
logam
(Danial,
2012).
Salah
satusifatbentonit
yang
dapatditerapkandalamaplikasiteknologimembranyaitupertukaran
ion.Sifatinimenentukanjumlah
air
yang
dapatdiserapbentonit.
Hal
inidisebabkankarenastrukturkisi-kisikristal mineral bentonitsertaadanyaunsurkation
yang mudahtertukarmaupunmenarik air. Kation Na mempunyaidayaserap air
lebihbesardaripada ion Mg, Ca, K dan H(Hidayat, 2013).
Banyak penelitian yang menggunakan bentonit. Sahan (2012) melakukan
penelitian daya jerap bentonit terhadap ion Cu(II). Dengan daya jerap maksimum
adalah 32,75 mg Cu(II)/g bentonit. Ajemba (2012) juga melakukan penelitian kondisi
aktivasi bentonit. Temperatur optimum untuk aktivasi bentonit adalah 132,87 oC
dengan adsorpsi sebesar 83,10 %. Iskander, dkk(2011) melakukan penelitian bahwa
adsorpsi bentonit lebih besar daripada zeolit terhadap ion zinc dan mangan. Maka dari
itu penelitian ini bertujuan untuk menambahkan bentonit pada pembuatan membran
sebagai filler.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah permeabilitas dan selektifitas membran selulosa asetat dengan
penambahan bentonit alam Bener Meriah?
2. Bagaimanakah parameter kualitas air gambut (pH, kekeruhan, warna, TSS,
dan TDS) sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat dengan bahan
pengisi bentonit alam Bener Meriah?
Universitas Sumatera Utara
4
1.3 BatasanMasalah
Adapunbatasanmasalahpadapenelitianiniadalah :
1. Bentonit yang digunakan berasal dari kabupaten Bener Meriah, Provinsi Aceh
2. Metode pembuatan membran selulosa asetat dengan bahan pengisi bentonit
adalah teknik inversi fasa presipitasi.
3. Parameter air gambut yang dianalisa yaitu pH, kekeruhan, warna, TSS, dan
TDS.
1.4TujuanPenelitian
Berdasarkanlatarbelakangdanpermasalahanyang
telahdipaparkanmakapenelitianinimempunyaitujuan:
1. Mengetahui permeabilitas dan selektifitas membran selulosa asetat dengan
penambahan bentonit alam.
2. Mengetahui parameter kualitas air gambut (pH, kekeruhan, warna, TSS, dan
TDS) sebelum dan sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat
dengan pengisi bentonit alam.
1.5ManfaatPenelitian
Adapunmanfaatpenelitianiniadalahmemberikaninformasidalampembuatanmembran
selulosa asetat-bentonitdanaplikasinyauntuk filtrasi air gambut.
1.6. MetodologiPenelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium yaitu pembuatan membran selulosa
asetat dengan penambahan bentonit alam Bener Meriah, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu:
Tahap I
: Preparasi dan aktivasi bentonit alam.
Tahap II
: Pembuatan dan karakterisasi membran selulosa asetat dengan
variasi penambahan bentonit.
Tahap III
: Analisis sampel air gambut.
Universitas Sumatera Utara
5
Adapun variabel yang digunakan adalah :
Variabel bebas
: Membran selulosa asetat dengan penambahan bentonit.
Variabel terikat
: Hasil analisa XRD, FT-IR, SEM, uji permeabilitas, uji
selektivitas.
Variabel tetap
: Tekanan, waktu.
1.7 Waktu dan Tempat Penelitian
PenelitianinidilakukanpadabulanMaretsampai Desember 2014 di Laboratorium Kimia
Polimer,
LaboratoriumIlmuDasar
FakultasMatematikadanIlmuPengetahuanAlamUniversitas
Terpadu
Sumatera
Utara,
Pendidikan Teknik Kimia Industri (PTKI) dan analisis air di Laboratorium Kesehatan
Daerah Medan.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang dapat diperoleh dari
berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat. Kondisi sumber air pada
setiap daerah berbeda-beda, tergantung pada keadaan alam dan kegiatan manusia
yang terdapat di daerah tersebut. Berdasarkan kajian Pusat Sumber Daya Geologi
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral melaporkan bahwa lahan gambut di
Indonesia tersebar ± 50% berada di pulau Kalimantan, 40% di pulau Sumatera dan
sisanya tersebar di Papua dan pulau-pulau lainnya. Oleh karena itu air gambut di
Indonesia secara kuantitatif sangat potensial untuk dikelola menjadi alternatif untuk
air bersih atau air minum. Namun secara kualitatif penggunaan air gambut masih
banyak mengalami kendala.
Hal ini dikarenakan air gambut berwarna coklat kemerahan yang disebabkan
tingginya kandungan zat organik yang terlarut. Dan dalam berbagai kasus adanya
logam besi yang terikat oleh asam organik yang terlarut dalam air gambut yang
mengakibatkan warna semakin tinggi sehingga perlu pengolahan khusus sebelum siap
digunakan (Nainggolan, 2011).
Teknologi membran merupakan teknologi alternatif untuk pengolahan air yang
banyak
dikembangkan
dari
tahun
ke
tahun.
Teknologi
membran
lebih
menguntungkan untuk pengolahan air karena tidak memerlukan bahan kimia
tambahan seperti teknologi konvensional dan ramah lingkungan (Widayanti, 2013).
Penelitian untuk pengolahan air gambut dengan menggunakan membran telah
dilakukan Syafri (2007). Dari hasil penelitian menghasilkan 76,31% rejeksi zat
organik. Aryanti (2013) melakukan penelitian mengenai pengaruh aditif pada
membran Polisulfon untuk filtrasi air gambut. Penelitian ini bertujuan untuk melihat
pengaruh penambahan aseton terhadap rejeksi asam humat pada air gambut dan
1
Universitas Sumatera Utara
2
penambahan PEG. Hal ini dapat dilihat dari penambahan PEG 25% meningkatkan
laju alir air sebesar 127% dikarenakan pori-pori yang terbentuk menjadi lebih besar
jika dibandingkan tanpa penambahan PEG. Penambahan aseton 8% dapat
meningkatkan rejeksi asam humat pada air gambut dan membuat permukaan
membran menjadi lebih bagus.
Pinem (2011) melakukan penelitian menggunakan membran hibrid organikanorganik dengan memvariasikan tekanan (1 bar, 1,5 bar, 2 bar, 2,5 bar dan 3 bar).
Dari hasil penelitian menunjukkan kenaikan fluks dengan naiknya tekanan yang
diberikan dari masing-masing variasi tekanan. Fluks yang diperoleh adalah 38,44
L/m2.jam, 48,34 L/m2.jam, 59,29 L/m2.jam, 75,59 L/m2.jam, 87,88 L/m2.jam.
Notodarmojo (2004) juga melakukan studi penurunan zat organik dan kekeruhan
menggunakan tekonologi membran ultrafitrasi dengan sistem aliran dead-end.
Menurut Souza (2012) pembuatan membran hibrid polimer/organik-anorganik
dapat memperbaiki sifat pemisahan membran, ini dikarenakan membran hibrid
memiliki kedua sifat dari membran organik dan anorganik seperti hidrofilisitas yang
baik, selektivitas, permeabilitas, kekuatan mekanik, dan stabilitas termal dan
kimia.Dari struktur membran ini bagus penggunaanya dalam bidang ultrafiltrasi,
nanofiltrasi, pervaporasi, dan pemisahan gas. Hal ini diperkuat melalui penelitian
Arthanareeswaran (2008) dengan pembuatan membran yang ditambahkan dengan
silika. Akbar, dkk (2013) yang melakukan penelitian mengenai potensi lempung alam
desa Palas, Pekan Baru sebagai porogen pengganti polietilen glikol (PEG) pada
pembuatan membran hibrid polisulfon-lempung. Dalam penelitian ini lempung
berpotensi sebagai bahan aditif pada membran. Ini dibuktikan dengan besarnya
rejeksi sebesar 98, 82% dan fluks 2,65 x 10-5 mL/cm2.s. Hal ini dikarenakan tingginya
kandungan SiO2 pada lempung. Kim, dkk(2013) juga melakukan penelitian
pembuatan membran reserve osmosis dengan penambahan silika. Dari hasil
penelitian dihasilkan fluks sebesar 34 L/ m2.h dan rejeksi sebesar 97,7%.
Bentonitdapat digunakan sebagai campuran (filler) pada membran karena
bentonit tersusun atas silikataluminiumberlapisdengankelompokreaktif–OH, dan hal
Universitas Sumatera Utara
3
ini yang membuat bentonit dapat menjadi bahan absorben yang baik. Bentonit
merupakan absorben yang baik dalam menyerap campuran organik, zat warna dan
ion-ion
logam
(Danial,
2012).
Salah
satusifatbentonit
yang
dapatditerapkandalamaplikasiteknologimembranyaitupertukaran
ion.Sifatinimenentukanjumlah
air
yang
dapatdiserapbentonit.
Hal
inidisebabkankarenastrukturkisi-kisikristal mineral bentonitsertaadanyaunsurkation
yang mudahtertukarmaupunmenarik air. Kation Na mempunyaidayaserap air
lebihbesardaripada ion Mg, Ca, K dan H(Hidayat, 2013).
Banyak penelitian yang menggunakan bentonit. Sahan (2012) melakukan
penelitian daya jerap bentonit terhadap ion Cu(II). Dengan daya jerap maksimum
adalah 32,75 mg Cu(II)/g bentonit. Ajemba (2012) juga melakukan penelitian kondisi
aktivasi bentonit. Temperatur optimum untuk aktivasi bentonit adalah 132,87 oC
dengan adsorpsi sebesar 83,10 %. Iskander, dkk(2011) melakukan penelitian bahwa
adsorpsi bentonit lebih besar daripada zeolit terhadap ion zinc dan mangan. Maka dari
itu penelitian ini bertujuan untuk menambahkan bentonit pada pembuatan membran
sebagai filler.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah permeabilitas dan selektifitas membran selulosa asetat dengan
penambahan bentonit alam Bener Meriah?
2. Bagaimanakah parameter kualitas air gambut (pH, kekeruhan, warna, TSS,
dan TDS) sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat dengan bahan
pengisi bentonit alam Bener Meriah?
Universitas Sumatera Utara
4
1.3 BatasanMasalah
Adapunbatasanmasalahpadapenelitianiniadalah :
1. Bentonit yang digunakan berasal dari kabupaten Bener Meriah, Provinsi Aceh
2. Metode pembuatan membran selulosa asetat dengan bahan pengisi bentonit
adalah teknik inversi fasa presipitasi.
3. Parameter air gambut yang dianalisa yaitu pH, kekeruhan, warna, TSS, dan
TDS.
1.4TujuanPenelitian
Berdasarkanlatarbelakangdanpermasalahanyang
telahdipaparkanmakapenelitianinimempunyaitujuan:
1. Mengetahui permeabilitas dan selektifitas membran selulosa asetat dengan
penambahan bentonit alam.
2. Mengetahui parameter kualitas air gambut (pH, kekeruhan, warna, TSS, dan
TDS) sebelum dan sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat
dengan pengisi bentonit alam.
1.5ManfaatPenelitian
Adapunmanfaatpenelitianiniadalahmemberikaninformasidalampembuatanmembran
selulosa asetat-bentonitdanaplikasinyauntuk filtrasi air gambut.
1.6. MetodologiPenelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium yaitu pembuatan membran selulosa
asetat dengan penambahan bentonit alam Bener Meriah, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu:
Tahap I
: Preparasi dan aktivasi bentonit alam.
Tahap II
: Pembuatan dan karakterisasi membran selulosa asetat dengan
variasi penambahan bentonit.
Tahap III
: Analisis sampel air gambut.
Universitas Sumatera Utara
5
Adapun variabel yang digunakan adalah :
Variabel bebas
: Membran selulosa asetat dengan penambahan bentonit.
Variabel terikat
: Hasil analisa XRD, FT-IR, SEM, uji permeabilitas, uji
selektivitas.
Variabel tetap
: Tekanan, waktu.
1.7 Waktu dan Tempat Penelitian
PenelitianinidilakukanpadabulanMaretsampai Desember 2014 di Laboratorium Kimia
Polimer,
LaboratoriumIlmuDasar
FakultasMatematikadanIlmuPengetahuanAlamUniversitas
Terpadu
Sumatera
Utara,
Pendidikan Teknik Kimia Industri (PTKI) dan analisis air di Laboratorium Kesehatan
Daerah Medan.
Universitas Sumatera Utara