Preparasi dan Karakterisasi Membran Polisulfon dengan Pengisi Mikrobentonit Sebagai Penyaring Air Gambut

  

PREPARASI DAN KARAKTERISASI MEMBRAN POLISULFON

DENGAN PENGISI MIKROBENTONIT SEBAGAI

PENYARING AIR GAMBUT

TESIS

PEVI RIANI

127006004/KIM

  

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

  

PREPARASI DAN KARAKTERISASI MEMBRAN POLISULFON

DENGAN PENGISI MIKROBENTONIT SEBAGAI

PENYARING AIR GAMBUT

TESIS

  Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Ilmu Kimia Pada Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

  Universitas Sumatera Utara

  

Oleh

PEVI RIANI

127006004/KIM

  

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

  PERSETUJUAN

Judul Tesis : PREPARASI DAN KARAKTERISASI MEMBRAN

POLISULFON DENGAN PENGISI MIKROBENTONIT

  

SEBAGAI PENYARING AIR GAMBUT

Nama Mahasiswa : PEVI RIANI Nomor Pokok : 127006004 Program Studi : MAGISTER (S2) ILMU KIMIA Menyetujui Komisi Pembimbing Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Prof. Dr. Thamrin, M.Sc Ketua Anggota Ketua Program Studi Dekan Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Dr. Sutarman, M.Sc Tanggal Lulus : 22 Juli 2014

  Telah diuji pada

Tanggal : 22 Juli 2014

PANITIA PENGUJI TESIS KETUA : Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D : 1. Prof. Dr. Thamrin, M.Sc

  2. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc

  3. Dr. Yugia Muis, MS

  4. Eddyanto, Ph.D

  

PERNYATAAN ORISINALITAS

PREPARASI DAN KARAKTERISASI MEMBRAN POLISULFON

DENGAN PENGISI MIKROBENTONIT SEBAGAI

PENYARING AIR GAMBUT

TESIS

  Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan jelas.

  Medan, 22 Juli 2014 Penulis PEVI RIANI Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala berkah dan rahmat-Nya sehingga tesis dengan judul “Preparasi dan Karakterisasi Membran

  

Polisulfon dengan Pengisi Mikrobentonit Sebagai Penyaring Air Gambut” dapat

diselesaikan.

  Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada Orang tua penulis ayahanda Alm. Ramli dan ibunda Masniar yang selalu mendo’akan, memberikan dukungan dan selalu membuat semangat penulis untuk terus belajar, adik-adik penulis Brigadir Gusva Riani dan suami (Briptu Joni Firmansyah Telaumbanua) dan Briptu Oswar Riani dan suami (Brigadir Gorrahman) serta nenek tercinta Nurbani yang selalu memberikan semangat untuk penulis sehingga terselesaikannya penulisan tesis ini.

  Penulis menyampaikan terima kasih kepada Bapak Prof.Dr.dr. Syahril Pasaribu, DTMH,M.Sc (CTM), SP.A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan Prof. Dr. Sutarman, M.Sc selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis dalam menyelesaikan pendidikan di Pascasarjana Ilmu Kimia. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc selaku Ketua Program Studi dan Sekretaris Pascasarjana Ilmu Kimia atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa di Pascasarjana Ilmu Kimia.

  Penulis menyampaikan terima kasih kepada Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D selaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing II atas waktu, saran, motivasi dan bimbingannya dalam penelitian dan penulisan tesis ini. Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc, Ibu Dr. Yugia Muis, MS dan Bapak Eddyanto, Ph.D selaku dosen penguji atas saran dan bimbingannya dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak/Ibu dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah memberikan disiplin ilmu selama penulis menjalani studi. Kak Lely, Bapak Amir Hamzah, Ibu Yugia Muis, Bang Edy serta asisten Laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Fisika yang telah banyak memberikan bantuan dan motivasi kepada penulis.

  Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada sahabat-sahabat terbaik penulis selama perkuliahan dan penyelesaian tesis ini : Deni Reflianto Manik, Sri Handayani dan Diana Adnanda Nasution. Sahabat dan teman-teman angkatan 2012: Bapak Thomas, Bapak Lumban, Bapak Malemta, Bang Barita, Soni, Bang Nasir, Kak Najla, Kak Mayang, Kak Lia Saragih, Buk Maulidna dan Buk Ratna Kristina. Sahabat dan teman-teman mahasiswa S3 : Bapak Taufik, Bapak Ridwanto, Buk Bina, Kak Nunuk dan teman-teman lainnya. Rekan kerja di Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan: Bapak Ir.H. Mansyur, M.Si, Bapak Hamdan.S.Bintang, ST.MM, Bapak Halomoan Simalango, SE, Buk Farida Hanum, Pak Syarifuddin, Nana Isnaini, Srikumala Tarigan, Sopar Budi Simanjuntak dan Bang Andre Chairun. Bunda Reni selaku Staf Laboratorium Kimia Fisika Universitas Riau, asisten Laboratorium Kimia Fisisk Universitas Riau serta teman-teman yang selalu mendo’akan dan telah membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari bahwa tesis ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca sangat diharapkan demi kesempurnaan tesis ini. Akhir kata, semoga tesis ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan.

  Medan, Juli 2014 Penulis, Pevi Riani

  

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kota Padang, Sumatera Barat pada tanggal 16 Februari 1984.

  Merupakan anak pertama dari 3 bersaudara (Brigadir Gusva Riani dan Briptu Oswar Riani) dari Bapak Ramli Tain (Alm) dan Ibunda Masniar. Pendidikan Formal:

   Lulus SD Negeri 05 Sawahan, Kec.Padang Timur, Padang pada tahun 1996.  Lulus SLTP Negeri 1 Padang pada tahun 1999.  Lulus SMU Negeri 1 Padang pada tahun 2002. 

  Lulus Sarjana Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas pada tahun 2006.

  Riwayat Pekerjaan: 

  Tahun 2009 diangkat sebagai Calon Pegawai Negeri Sipil di Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan, Kementerian Perindustrian R.I

   Tahun 2010 diangkat sebagai Pegawai Negeri Sipil di Pendidikan Teknologi

  Kimia Industri Medan, Kementerian Perindustrian R.I 

  Tahun 2012-sekarang sebagai fungsional dosen di Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan, Kementerian Perindustrian R.I

  

PREPARASI DAN KARAKTERISASI MEMBRAN POLISULFON

DENGAN PENGISI MIKROBENTONIT SEBAGAI

PENYARING AIR GAMBUT

ABSTRAK

  Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh penambahan mikrobentonit pada membran polisulfon terhadap nilai fluks (permeabilitas) membran pada penyaringan air gambut secara inversi fasa. Pada penelitian ini terdiri dari lima tahap pengerjaan, yaitu persiapan mikrobentonit, pembuatan membran polisulfon dengan penambahan mikrobentonit, karakterisasi membran, uji permeabilitas membran polisulfon-mikrobentonit terhadap air gambut serta analisis parameter sampel air gambut yang meliputi kekeruhan, pH, TSS dan TDS. Komposisi membran yang digunakan yaitu PSf 15% (w/w), dimetil asetamida (DMAc) dan mikrobentonit 0% ; 5% ; 10% ; 15% ; 20% (w/w). Air gambut sebelum penyaringan dengan membran polisulfon-mikrobentonit masih belum sesuai dengan standar persyaratan air bersih berdasarkan PERMENKES RI No.416/MENKES/PER/IX/1990. Hasil penelitian menunjukkan bahwa membran PSf 15% mempunyai nilai fluks paling baik yaitu 1,31

• 5

  2

  x 10 ml/cm .s; kekeruhan 3,12 NTU; pH 6.8; TSS 52 mg/L; TDS 400 mg/L dan telah memenuhi standar air bersih berdasarkan PERMENKES RI No.416/MENKES/PER/IX/1990. Karakterisasi dengan SEM menunjukkan bahwa membran polisulfon setelah penambahan mikrobentonit 15% (PSf-B15%) terjadi perubahan morfologi di permukaan membran. Analisa gugus fungsi membran polisulfon (PSf) menunjukkan adanya gugus sulfon teridentifikasi pada bilangan

• 1 -1

  gelombang 1294,41 cm , bilangan gelombang 1169,5 cm menunjukkan ulur

• 1

  asimetrik O=S=O dari gugus tersulfonasi dan 1150,45 cm merupakan ulur asimetrik O=S=O dari gugus sulfon. Analisa gugus fungsi PSf-15% dapat diidentifikasi bahwa

• 1

  O=S=O muncul pada bilangan gelombang 1294 cm . Pada bilangan gelombang 1013

• 1
• 1

  cm muncul puncak serapan O-Si-O dan 794 cm puncak serapan Al-O-Al yang menunjukkan adanya gugus yang terkandung di dalam bentonit.

  Kata kunci : polisulfon, mikrobentonit, inversi fasa, air gambut

  PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF POLYSULFONE

MEMBRANES WITH FILLER MICROBENTONITE

AS PEAT WATER FILTER

ABSTRACK

This research aimed at investigating the effect of microbentonite augmentation for membrane to membrane flux in peat water filtration with inversion phase method.

This research was carried out in five processing stages, namely preparation of

microbentonite, make of polysulfone-microbentonite membrane toward the peat water and analysis of the peat water samples parameters including water turbidity, pH, TSS,

and TDS. The composition of the membranes used were PSf 15%, DMAc and

microbentonite 0%, 5%, 10%, 15% and 20%. The result showed that peat water

before filtration with polysulfone–microbentonite membrane had not been suitable yet

with the clear water qualification based on the PERMENKES RI

NO.416/MENKES/PER/IX/1990. The result showed that PSf –B15% membrane had

• -5

  2 the best flux, that was 1,31 x 10 ml/cm .s; turbidity 3,12 NTU; pH 6,8; TSS 52 mg/L;

TDS 400 mg/L and suitable with PERMENKES RI NO.416/MENKES/PER/IX/1990.

  

The characterization by using SEM showed that the polysulfone membrane after

microbentonit augmentation had morphology changes in the membrane surface. The analysis of polysulfone membrane functional groups showed a sulfon group identified

• -1 -1

  at wave number 1294,41 cm , wave number 1169, 5 cm showed symmetric O=S=O

• -1

  

of sulfonated group and 1150,45 cm was symmetric groove O=S=O of sulfone

group. The analysis of PSf 15% functional groups can identified that O=S=O

• -1 -1

  

appeared at wave number 1294 cm . At wave number 1013 cm O-Si-O an

absorption peak appeared and Al-O-Al absoption peak appeared at wave number 794

• -1 cm that showed group consisted in the bentonite.

  Keyword : polysulfone, microbentonite, inversion phased, peat water

  

DAFTAR ISI

Halaman PERSETUJUAN

  i

  PERNYATAAN

  iii

  KATA PENGANTAR

  iv

  RIWAYAT HIDUP

  vi

  ABSTRAK

  vii

  ABSTRACK

  viii

  DAFTAR ISI

  ix

  DAFTAR TABEL

  xiii

  DAFTAR GAMBAR

  xiv

  DAFTAR LAMPIRAN

  xvi

  BAB 1 PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Perumusan Masalah

  4

  1.3 Pembatasan Masalah

  5

  1.4 Tujuan Penelitian

  5

  1.5 Manfaat Penelitian

  5

  1.6 Metodologi Penelitian

  5

  1.7 Lokasi Penelitian

  7 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Teknologi Membran

  8

  2.1.1 Klasifikasi Membran

  9

  2.1.2 Karakterisasi Membran Mikrofiltrasi

  13

  2.1.3 Teknik Pembuatan Membran

  13

  2.1.4 Kinerja Membran

  14

  2.1.4.1 Permeabilitas

  15

  2.1.4.2 Selektivitas

  15

  2.2 Polisulfon Sebagai Material Membran

  16

  2.3 N,N-Dimetilasetamida (DMAc)

  17

  2.4 Bentonit

  18

  2.4.1 Sifat-Sifat Fisik Bentonit

  21

  2.4.2 Bentonit Aceh

  22

  2.5 Karakterisasi

  22

  2.5.1 X-Ray Diffraction (XRD)

  22

  2.5.2 Scanning Electron Microscopy (SEM)

  24

  2.5.3 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

  25

  2.6 Air Gambut

  25

  2.6.1 Karakteristik Air Gambut

  27

  2.6.2 Pengolahan Air Gambut

  28

  2.7 Uji Kualitas Air

  28

  2.7.1 Kekeruhan

  28

  2.7.2 Derajat Keasaman

  29

  2.7.3 Zat Padat Tersuspensi

  29

  2.7.4 Zat Padat Terlarut

  30 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Alat dan Bahan

  31

  3.1.1 Alat-alat yang Digunakan

  31

  3.1.2 Bahan-bahan yang Digunakan

  31

  3.2 Prosedur Kerja

  31

  3.2.1 Persiapan Mikrobentonit

  31

  3.2.2 Pembuatan Membran Polisulfon-Mikrobentonit

  32

  3.2.3 Uji Permeabilitas

  32

  3.2.4 Uji Selektivitas

  32

  3.2.5 Analisis Air Gambut

  33

  3.2.5.1 Kekeruhan

  33 3.2.5.2 pH

  33

  3.2.5.3 Zat Padat Tersuspensi

  33

  3.2.5.4 Zat Padat Terlarut

  34

  3.3 Skema Kerja

  35

  3.3.1 Persiapan Mikrobentonit

  35

  3.3.2 Pembuatan Membran Polisulfon-Mikrobentonit

  36

  3.3.3 Uji Permeabilitas

  37

  3.3.4 Uji Selektifitas

  37

  3.3.5 Analisis Air Gambut

  38 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1 Preparasi dan Karakterisasi Bentonit sebagai Pengisi Membran

  39

  4.2 Membran Polisulfon dengan Bahan Pengisi Mikrobentonit

  41

  4.2.1 Sintesis Membran Polisulfon

  41

  4.3 Permeabilitas Membran

  43

  4.4 Karakterisasi dengan Fourier Transform Infrared46

  Spectroscopy (FTIR)

  46

  4.5 Karakterisasi dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)

  49

  4.6 Analisis Air Gambut

  51

  4.6.1 Analisis Air Gambut Sebelum Penyaringan dengan Membran Polisulfon

  51

  4.6.2 Analisis Kekeruhan

  52

  4.6.3 Analisis pH

  54

  4.6.4 Analisis Jumlah Zat Padat Tersuspensi (TSS)

  55

  4.6.5 Analisis Jumlah Zat Padat Terlarut (TDS)

  57 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan

  60

  5.2 Saran

  62

  62 LAMPIRAN

  67

  

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

  Tabel 4.1

  40 Nilai sudut 2θ dari bentonit Bener Meriah

Tabel 4.2 Fluks membran polisulfon dengan berbagai variasi

  43 penambahan mikrobentonit

Tabel 4.3 Pita serapan spektrum IR membran polisulfon 15%

  47 Tabel 4.4 Pita serapan spektrum IR membran polisulfon +

  49 mikrobentonit 15%

Tabel 4.5 Analisis parameter sampel air gambut sebelum

  51 penyaringan dengan membran polisulfon

Tabel 4.6 Hasil analisis kadar total padatan tersuspensi (TSS) air

  55 gambut

Tabel 4.7 Hasil analisis kadar total zat padat terlarut (TDS) air

  58 gambut

  

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar 2.1 Skema pemisahan dengan menggunakan membran

  8 Gambar 2.2 Membran berdasarkan strukturnya

  11 Gambar 2.3 Perbandingan sistem desain operasi (a) dead-end,

  16 (b) crossflow

Gambar 2.4 Struktur molekul polisulfon

  17 Gambar 2.5 Struktur N,N-Dimetilasetamida

  17 Gambar 2.6 Struktur molekul mineral monmorillonit

  18 Gambar 2.7 Difraksi sinar-X pada kristal

  23 Gambar 4.1 Difraktogram bentonit alam asal Bener Meriah sebelum

  39 aktivasi

Gambar 4.2 Difraktogram bentonit alam asal Bener Meriah setelah

  40 aktivasi

Gambar 4.3 Warna membran polisulfon dengan variasi penambahan

  42 Mikrobentonit

Gambar 4.4 Grafik fluks membran polisulfon dan polisulfon

  45 mikrobentonit

Gambar 4.5 Pola FTIR membran polisulfon (PSf15%)

  46 Gambar 4.6 Pola FTIR polisulfon + mikrobentonit 15% (PSf-B15%)

  48 Gambar 4.7 Scanning Electron Microscopy (SEM) permukaan

  50 membran tanpa mikrobentonit (PSf)

Gambar 4.8 Scanning Electron Microscopy (SEM) permukaan membran setelah penambahan mikrobentonit 15%

  50 (PSf-B15%)

Gambar 4.9 Nilai kekeruhan air gambut sebelum dan sesudah penyaringan dengan membran polisulfon dan polisulfon-

  52 mikrobentonit

Gambar 4.10 Nilai pH air gambut sebelum dan sesudah penyaringan

  54 dengan membran polisulfon dan polisulfon-mikrobentonit

Gambar 4.11 Nilai total zat padat tersuspensi (TSS) air gambut sebelum dan sesudah penyaringan dengan membran polisulfon dan

  57 polisulfon-mikrobentonit

Gambar 4.12 Nilai total zat padat terlarut (TDS) air gambut sebelum

  59 dan sesudah penyaringan dengan membran polisulfon dan polisulfon-mikrobentonit