Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6

(1)

PENCIRIAN MEMBRAN MIKROFILTRASI NILON-6

AKBAR SUHENDI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

ABSTRAK

AKBAR SUHENDI. Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan AHMAD SJAHRIZA.

Kendala yang utama dalam pengembangan teknologi membran saat ini adalah mahalnya bahan baku dan membran yang dihasilkan memiliki beberapa kelemahan seperti tidak tahan terhadap asam kuat, basa kuat, dan suhu tinggi. Untuk mengatasi hal itu, beberapa tahun terakhir telah dikembangkan pembuatan membran berbahan baku nilon. Nilon yang digunakan pada penelitian ini adalah benang nilon-6. Membran dibuat dengan metode pembalikan fasa. Benang nilon-6 dilarutkan ke dalam HCl 22.5% sampai terbentuk larutan homogen yang siap cetak. Konsentrasi nilon-6 dibuat tiga ragam masing-masing 30%b/v (Na), 35%b/v (Nb), dan 40%b/v (Nc). Seperangkat alat saring

cross-flow digunakan untuk pencirian membran nilon-6 yang diperoleh, meliputi pengukuran nilai fluks air serta nilai fluks dan indeks rejeksi bovine serum albumin

(BSA). Selain itu, digunakan juga scanning electron microscopy untuk analisis permukaan membran nilon-6. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai fluks air membran nilon-6 meningkat seiring bertambahnya tekanan. Nilai fluks air terbesar diperoleh pada tekanan 0.4826 bar dengan rerata untuk membran Na, Nb, dan Nc berturut-turut 180.7018 L/m2 jam, 104.4127 L/m2 jam, dan 94.5062 L/m2 jam. Oleh karena itu, membran nilon-6 yang dihasilkan memiliki fungsi mikrofiltrasi. Penambahan konsentrasi nilon-6 menurunkan nilai fluks air dan fluks BSA. Sebaliknya, penambahan konsentrasi nilon-6 menyebabkan peningkatan indeks rejeksi BSA. Membran nilon-6 yang dihasilkan memiliki struktur pori yang tidak seragam dengan diameter pori ± 3µm.

ABSTRACT

AKBAR SUHENDI. Nylon-6 Microfiltration Membrane Characterization. Supervised by SRI MULIJANI and AHMAD SJAHRIZA.

(3)

iii

PENCIRIAN MEMBRAN MIKROFILTRASI NILON-6

AKBAR SUHENDI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

(4)

Judul : Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6

Nama : Akbar Suhendi

NIM : G44201054

Menyetujui:

Pembimbing I Pembimbing II

Dra. Sri Mulijani, MS Drs. Ahmad Sjahriza

NIP 131 950 978 NIP 131 842 413

Diketahui:

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Yonny Koesmaryono, MS

NIP 131 473 999

(5)

v

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat

dan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Topik penelitian ini

ialah Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6. Penelitian dilaksanakan di

Laboratorium Kimia Anorganik IPB dan dilaksanakan sejak bulan Agustus 2006

sampai Februari 2007.

Ungkapan terima kasih penulis tujukan kepada Ibu Dra. Sri Mulijani, M.S.

dan Bapak Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing atas dorongan semangat dan

bimbingannya. Penghargaan dan terima kasih juga penulis sampaikan kepada

laboran Laboratorium Kimia Anorganik IPB yang telah banyak membantu

penelitian ini. Ungkapan terima kasih yang tak terhingga penulis sampaikan

kepada Bapak, Mamah, Fitrianingsih, Dian Agustina, serta seluruh keluarga, atas

segala doa dan kasih sayangnya. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada

rekan-rekan Kimia 38, rekan-rekan Asrama IPB Sukasari, Echi, Mirah, dan Iecka

atas segala perhatian dan persahabatan yang begitu indah.

Hanya ridho Allah SWT yang penulis harapkan dari semua yang telah

dilakukan dengan harapan semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2007

(6)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Cikampek pada tanggal 1 April 1983 dari ayah Ondi

Herdiansyah dan ibu Cunengsih. Penulis merupakan putra pertama dari tiga

bersaudara.

Pendidikan dasar ditempuh penulis di SD Melati dan SMP Negeri 1

Pagaden Kabupaten Subang. Tahun 2001 penulis lulus dari SMU Negeri 1

Karawang dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melelui jalur

Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Kimia, Jurusan

Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi staf Departemen

AKDK Badan Eksekutif Mahasiswa TPB pada tahun ajaran 2001/2002, serta

menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Lingkungan pada tahun ajaran

2005/2006. Penulis juga pernah melaksanakan Praktek Lapang di Laboratorium

PT Pupuk Kujang Cikampek pada bulan Juni 2004 dengan judul laporan

“

Analisis

Urea Prill sebagai Produk Utama PT Pupuk Kujang Cikampek

”

.

(7)

vii

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

PENDAHULUAN ...

1

TINJAUAN PUSTAKA

Nilon ...

1

Membran ...

2

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat ...

3

Pembuatan Membran Nilon-6 ...

3

Pencirian Membran ...

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

Membran Nilon-6 ...

4

Nilai Fluks Air ...

5

Nilai Fluks dan Rejeksi BSA ...

6

Analisis Permukaan Membran ...

6

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan ...

7

Saran ...

7

DAFTAR PUSTAKA ...

7

(8)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1

Rumus struktur nilon-6 ...

2

Membran nilon-6 ...

4

3

Perbandingan antara fluks air membran Na, Nb, dan Nc pada tekanan

0.3447 bar ...

5

4

0.4826 bar ...

5

Perbandingan antara fluks dan indeks rejeksi membran Na, Nb,

dan Nc pada tekanan 0.4826 bar ...

6

Permukaan membran Nb pada perbesaran 2000x ...

7

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Kisaran nilai fluks berbagai jenis membran ...

3

2 Nilai fluks air membran nilon-6 pada tekanan 0.3447 bar dan 0.4826 bar...

5

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1

Reaksi polimerisasi nilon-6 ... 10

2

Diagram alir penelitian ... 11

3

Data fluks air membran nilon-6 (Na) ... 12

4

Data fluks air membran nilon-6 (Nb) ... 13

5

Data fluks air membran nilon-6 (Nc) ... 14

(9)

PENDAHULUAN

Teknologi membran telah digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi industri. Selama 2 dasawarsa terakhir, membran telah dikembangkan khususnya untuk memenuhi kebutuhan industri bioteknologi. Hal ini meliputi aplikasi membran untuk penyaringan steril, klarifikasi, pertanian, penghilang virus, pengukuran konsentrasi protein, dan pemurnian protein (Reis & Zidney 2007). Hal ini mendorong dilakukannya berbagai penelitian terutama mengenai inovasi polimer bahan baku membran. Beberapa polimer yang biasa digunakan sebagai bahan baku membran saat ini antara lain, selulosa asetat, polisulfon, dan poliamida.

Kendala yang utama dalam pengembangan teknologi membran saat ini adalah mahalnya bahan baku dan beberapa kelemahan membran yang dihasilkan. Polimer alami seperti selulosa asetat telah banyak dipakai sebagai bahan baku membran. Namun, membran selulosa asetat memiliki beberapa kelemahan seperti tidak tahan terhadap asam kuat dan basa kuat, dan tidak tahan terhadap suhu tinggi (Moerniati et al. 1998). Untuk mengatasi hal itu, beberapa tahun terakhir telah dikembangkan pembuatan membran berbahan baku nilon. Nilon termasuk senyawa poliamida sintetis yang dilihat dari sifat fisik, kimia, dan strukturnya sangat memungkinkan untuk dijadikan membran.

Nilon dapat digolongkan menjadi nilon aromatik dan linear. Nilon aromatik adalah nilon yang memiliki gugus aromatik pada unit ulangnya, contohnya nilon-6,6. Sedangkan pada nilon linier, unit ulangnya tersusun dari rantai lurus, misalnya nilon-6. Nilon juga terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan jumlah atom karbon dalam unit ulangnya seperti 6; 6,6; 6,9; nilon-6,10; nilon-6,12; nilon-11; dan nilon-12 (Gupta 1989). Perbedaan jumlah atom karbon dalam unit penyusun nilon menyebabkan adanya sedikit perbedaan sifat fisik dan kimianya.

Penelitian lebih lanjut telah membuktikan bahwa nilon-6,6 dapat dimodifikasi menjadi membran (Sukadana 1996). Membran yang dihasilkan termasuk membran ultrafiltrasi dan telah digunakan dalam proses pengolahan limbah zat warna indigo dari industri tekstil di Bali. Moerniati et al. (1998) telah melakukan preparasi membran nilon-6 menggunakan proses pembalikan fasa. Membran yang dibuat dimodifikasi dengan menambahkan senyawa adisi N-metil-2-Pirolidon (NMP) dan dimetil

sulfoksida (DMSO) dengan pelarut asam formiat. Membran yang dihasilkan pada penelitian tersebut memiliki permeabilitas dan selektifitas yang cukup baik dilihat dari nilai fluks air sebesar 4.35 L/m2 jam dan indeks rejeksi 82.30% pada tekanan 3.5 kg/cm2.

Yoshikawa et al. (2000) melaporkan bahwa penambahan karbon grafit akan

meningkatkan permeabilitas membran

komposit karbon grafit-nilon-6 terhadap fluida campuran sikloheksana dan benzena. Beberapa penelitian lainnya antara lain oleh Lai & Chen (1992), Huang & Rhim (1992), Takagi et al. (1994), Okushita et al. (1996), dan Shieh & Huang (1998). Penelitian-penelitian tersebut menggunakan nilon-6 yang telah dimodifikasi dengan penambahan berbagai senyawa aditif untuk membuat membran.

Industri tekstil sangat banyak terdapat di Indonesia. Banyaknya industri tekstil tersebut tentu saja menghasilkan limbah industri yang juga melimpah, terutama limbah benang sebagai bahan dasar industri tekstil. Limbah benang, termasuk benang nilon, yang sangat banyak ini jika dibiarkan akan menjadi masalah tersendiri yang akan sulit dicari cara penanggulangannya. Salah satu cara yang

dapat dilakukan adalah dengan

memanfaatkannya sebagai bahan baku

pembuatan membran. Selain dapat

menyelesaikan permasalahan limbah, hal ini pun dapat meningkatkan nilai ekonomis limbah benang tersebut.

Nilon yang digunakan dalam penelitian ini adalah benang nilon-6. Selain mudah didapat, benang nilon pun memiliki harga yang sangat murah dan dapat didegradasi oleh jamur tertentu sehingga ramah lingkungan. Krzan et al. (2004) melaporkan bahwa poliamida-6 dapat didegradasi oleh jamur lignolitik Bjerkandera adusta.

Penelitian ini bertujuan mencirikan membran nilon-6 menggunakan fluks air dan indeks rejeksi serta mengamati struktur membran yang dihasilkan menggunakan

scanning electron microscopy (SEM).

Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu mendapatkan membran dari bahan baku yang relatif murah, mudah didapat, dan proses pembuatan yang lebih sederhana.

TINJAUAN PUSTAKA

Nilon

(10)

ulangnya, sehingga nilon disebut juga senyawa poliamida (Gupta 1989). Nilon bersifat semikristalin, kuat, dan tahan terhadap suhu tinggi. Oleh karena itu, nilon sangat memungkinkan untuk dipakai sebagai serat atau bahan termoplastik pada mesin, yang memiliki kemampuan setara atau lebih baik daripada logam.

Nilon yang dimodifikasi dengan

menambahkan senyawa lain, seperti timbal (Pb), akan memperkuat strukturnya dan memperbaiki sifat mekaniknya menjadi lebih tahan terhadap suhu tinggi, sangat kuat, tahan karat, dan dapat digunakan tanpa pelumas (Kohan 1995). Selain itu, nilon juga dapat dijadikan membran yang memiliki sifat fisik, kimia, dan mekanik yang sangat baik, antara lain memiliki ketahanan terhadap pH ekstrim dan suhu tinggi (Moerniati et al. 1998)

Nilon-6

Nilon-6 merupakan salah satu jenis senyawa poliamida yang paling banyak penggunaannya. Sesuai dengan namanya, nilon-6 tersusun atas 6 atom karbon pada setiap unit ulangnya seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Nilon-6 dihasilkan dari sintesis senyawa kaprolaktam pada suhu 533 K dengan katalis nitrogen selama 4-5 jam (Lampiran 1). Pada kondisi tersebut, cincin kaprolaktam akan terputus dan terjadilah polimerisasi. Lelehan senyawa tersebut lalu dialirkan melewati spineret sehingga membentuk serat nilon ([Anonim] 2006).

Gambar 1 Rumus struktur Nilon-6.

Beberapa sifat fisik dan kimia Nilon-6 antara lain memiliki suhu transisi gelas 47oC, titik leleh 220oC, bobot molekul per unit ulang 113.16 g/mol, densitas amorf pada 25oC sebesar 1084 g/cm3, dan densitas kristalin pada 25oC sebesar 1.23 g/cm3.

Membran

Membran adalah lapisan

semipermeabel berupa padatan polimer tipis yang menahan pergerakan bahan tertentu (Scott dan Hughes 1996). Sedangkan menurut Mulder (1991) membran dapat diartikan sebagai sekat permselektif diantara dua fasa. Transpor molekul melewati membran dapat disebabkan oleh konveksi atau difusi akibat

adanya perbedaan konsentrasi, tekanan atau temperatur (Srikanth 2006).

Klasifikasi Membran

Mulder (1996) dan Wenten (1999) mengklasifikasikan membran berdasarkan materi asal, morfologi (struktur pori), bentuk, dan fungsinya. Berdasarkan materi asalnya,

membran dapat digolongkan menjadi

membran alami dan sintetis. Membran alamiah merupakan membran yang terdapat pada sel tumbuhan, hewan dan manusia. Sedangkan membran sintesis merupakan membran yang dibuat sesuai dengan kebutuhan dan sifatnya disesuaikan dengan membran alamiah. Membran sintesis dibagi lagi menjadi membran organik dan membran anorganik. Kemudian berdasarkan struktur porinya, membran dibagi menjadi membran simetrik dan asimetrik. Membran simetrik adalah suatu membran yang memiliki struktur pori yang seragam. Sedangkan membran asimetrik merupakan membran yang struktur porinya tidak seragam.

Berdasarkan bentuknya, membran dapat dibagi menjadi membran datar dan tubular. Membran datar memiliki bentuk melebar dan penampang lintang yang besar. Membran tubular memliki bentuk seperti tabung dengan diameter tertentu. Berdasarkan fungsinya, membran dibagi menjadi membran mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, osmosis balik, dialisis, dan elektrodialisis. Membran mikrofiltrasi merupakan membran yang berfungsi untuk menyaring makromolekul dengan berat molekul lebih dari 500.000 g/mol atau partikel berukuran 0.1-10 ìm. Tekanan yang digunakan 0.5-2.0 atm. Membran ultrafiltrasi adalah membran yang berfungsi untuk menyaring makromolekul dengan berat molekul lebih dari 5000 g/mol atau partikel berukuran 0.001-0.10 ìm. Tekanan yang digunakan 1.0-3.0 atm.

Membran osmosis balik berfungsi untuk menyaring garam-garam organik dengan berat molekul lebih dari 50 g/mol atau partikel berukuran 0.0001-0.0010 ìm. Tekanan yang digunakan 8.0-12.0 atm.

Membran dialisis berfungsi untuk

(11)

PENCIRIAN MEMBRAN MIKROFILTRASI NILON-6

AKBAR SUHENDI

DEPARTEMEN KIMIA

(12)

ABSTRAK

AKBAR SUHENDI. Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan AHMAD SJAHRIZA.

Kendala yang utama dalam pengembangan teknologi membran saat ini adalah mahalnya bahan baku dan membran yang dihasilkan memiliki beberapa kelemahan seperti tidak tahan terhadap asam kuat, basa kuat, dan suhu tinggi. Untuk mengatasi hal itu, beberapa tahun terakhir telah dikembangkan pembuatan membran berbahan baku nilon. Nilon yang digunakan pada penelitian ini adalah benang nilon-6. Membran dibuat dengan metode pembalikan fasa. Benang nilon-6 dilarutkan ke dalam HCl 22.5% sampai terbentuk larutan homogen yang siap cetak. Konsentrasi nilon-6 dibuat tiga ragam masing-masing 30%b/v (Na), 35%b/v (Nb), dan 40%b/v (Nc). Seperangkat alat saring

cross-flow digunakan untuk pencirian membran nilon-6 yang diperoleh, meliputi pengukuran nilai fluks air serta nilai fluks dan indeks rejeksi bovine serum albumin

(BSA). Selain itu, digunakan juga scanning electron microscopy untuk analisis permukaan membran nilon-6. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai fluks air membran nilon-6 meningkat seiring bertambahnya tekanan. Nilai fluks air terbesar diperoleh pada tekanan 0.4826 bar dengan rerata untuk membran Na, Nb, dan Nc berturut-turut 180.7018 L/m2 jam, 104.4127 L/m2 jam, dan 94.5062 L/m2 jam. Oleh karena itu, membran nilon-6 yang dihasilkan memiliki fungsi mikrofiltrasi. Penambahan konsentrasi nilon-6 menurunkan nilai fluks air dan fluks BSA. Sebaliknya, penambahan konsentrasi nilon-6 menyebabkan peningkatan indeks rejeksi BSA. Membran nilon-6 yang dihasilkan memiliki struktur pori yang tidak seragam dengan diameter pori ± 3µm.

ABSTRACT

AKBAR SUHENDI. Nylon-6 Microfiltration Membrane Characterization. Supervised by SRI MULIJANI and AHMAD SJAHRIZA.

(13)

iii

PENCIRIAN MEMBRAN MIKROFILTRASI NILON-6

AKBAR SUHENDI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

(14)

Judul : Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6

Nama : Akbar Suhendi

NIM : G44201054

Menyetujui:

Pembimbing I Pembimbing II

Dra. Sri Mulijani, MS Drs. Ahmad Sjahriza

NIP 131 950 978 NIP 131 842 413

Diketahui:

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Yonny Koesmaryono, MS

NIP 131 473 999

(15)

v

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat

dan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Topik penelitian ini

ialah Pencirian Membran Mikrofiltrasi Nilon-6. Penelitian dilaksanakan di

Laboratorium Kimia Anorganik IPB dan dilaksanakan sejak bulan Agustus 2006

sampai Februari 2007.

Ungkapan terima kasih penulis tujukan kepada Ibu Dra. Sri Mulijani, M.S.

dan Bapak Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing atas dorongan semangat dan

bimbingannya. Penghargaan dan terima kasih juga penulis sampaikan kepada

laboran Laboratorium Kimia Anorganik IPB yang telah banyak membantu

penelitian ini. Ungkapan terima kasih yang tak terhingga penulis sampaikan

kepada Bapak, Mamah, Fitrianingsih, Dian Agustina, serta seluruh keluarga, atas

segala doa dan kasih sayangnya. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada

rekan-rekan Kimia 38, rekan-rekan Asrama IPB Sukasari, Echi, Mirah, dan Iecka

atas segala perhatian dan persahabatan yang begitu indah.

Hanya ridho Allah SWT yang penulis harapkan dari semua yang telah

dilakukan dengan harapan semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2007

(16)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Cikampek pada tanggal 1 April 1983 dari ayah Ondi

Herdiansyah dan ibu Cunengsih. Penulis merupakan putra pertama dari tiga

bersaudara.

Pendidikan dasar ditempuh penulis di SD Melati dan SMP Negeri 1

Pagaden Kabupaten Subang. Tahun 2001 penulis lulus dari SMU Negeri 1

Karawang dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melelui jalur

Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Kimia, Jurusan

Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi staf Departemen

AKDK Badan Eksekutif Mahasiswa TPB pada tahun ajaran 2001/2002, serta

menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Lingkungan pada tahun ajaran

2005/2006. Penulis juga pernah melaksanakan Praktek Lapang di Laboratorium

PT Pupuk Kujang Cikampek pada bulan Juni 2004 dengan judul laporan

“

Analisis

Urea Prill sebagai Produk Utama PT Pupuk Kujang Cikampek

”

.

(17)

vii

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

PENDAHULUAN ...

1

TINJAUAN PUSTAKA

Nilon ...

1

Membran ...

2

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat ...

3

Pembuatan Membran Nilon-6 ...

3

Pencirian Membran ...

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

Membran Nilon-6 ...

4

Nilai Fluks Air ...

5

Nilai Fluks dan Rejeksi BSA ...

6

Analisis Permukaan Membran ...

6

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan ...

7

Saran ...

7

DAFTAR PUSTAKA ...

7

(18)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1

Rumus struktur nilon-6 ...

2

Membran nilon-6 ...

4

3

0.3447 bar ...

5

4

0.4826 bar ...

5

Perbandingan antara fluks dan indeks rejeksi membran Na, Nb,

dan Nc pada tekanan 0.4826 bar ...

6

Permukaan membran Nb pada perbesaran 2000x ...

7

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Kisaran nilai fluks berbagai jenis membran ...

3

2 Nilai fluks air membran nilon-6 pada tekanan 0.3447 bar dan 0.4826 bar...

5

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1

Reaksi polimerisasi nilon-6 ... 10

2

Diagram alir penelitian ... 11

3

Data fluks air membran nilon-6 (Na) ... 12

4

Data fluks air membran nilon-6 (Nb) ... 13

5

Data fluks air membran nilon-6 (Nc) ... 14

(19)

PENDAHULUAN

Teknologi membran telah digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi industri. Selama 2 dasawarsa terakhir, membran telah dikembangkan khususnya untuk memenuhi kebutuhan industri bioteknologi. Hal ini meliputi aplikasi membran untuk penyaringan steril, klarifikasi, pertanian, penghilang virus, pengukuran konsentrasi protein, dan pemurnian protein (Reis & Zidney 2007). Hal ini mendorong dilakukannya berbagai penelitian terutama mengenai inovasi polimer bahan baku membran. Beberapa polimer yang biasa digunakan sebagai bahan baku membran saat ini antara lain, selulosa asetat, polisulfon, dan poliamida.

Kendala yang utama dalam pengembangan teknologi membran saat ini adalah mahalnya bahan baku dan beberapa kelemahan membran yang dihasilkan. Polimer alami seperti selulosa asetat telah banyak dipakai sebagai bahan baku membran. Namun, membran selulosa asetat memiliki beberapa kelemahan seperti tidak tahan terhadap asam kuat dan basa kuat, dan tidak tahan terhadap suhu tinggi (Moerniati et al. 1998). Untuk mengatasi hal itu, beberapa tahun terakhir telah dikembangkan pembuatan membran berbahan baku nilon. Nilon termasuk senyawa poliamida sintetis yang dilihat dari sifat fisik, kimia, dan strukturnya sangat memungkinkan untuk dijadikan membran.

Nilon dapat digolongkan menjadi nilon aromatik dan linear. Nilon aromatik adalah nilon yang memiliki gugus aromatik pada unit ulangnya, contohnya nilon-6,6. Sedangkan pada nilon linier, unit ulangnya tersusun dari rantai lurus, misalnya nilon-6. Nilon juga terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan jumlah atom karbon dalam unit ulangnya seperti 6; 6,6; 6,9; nilon-6,10; nilon-6,12; nilon-11; dan nilon-12 (Gupta 1989). Perbedaan jumlah atom karbon dalam unit penyusun nilon menyebabkan adanya sedikit perbedaan sifat fisik dan kimianya.

Penelitian lebih lanjut telah membuktikan bahwa nilon-6,6 dapat dimodifikasi menjadi membran (Sukadana 1996). Membran yang dihasilkan termasuk membran ultrafiltrasi dan telah digunakan dalam proses pengolahan limbah zat warna indigo dari industri tekstil di Bali. Moerniati et al. (1998) telah melakukan preparasi membran nilon-6 menggunakan proses pembalikan fasa. Membran yang dibuat dimodifikasi dengan menambahkan senyawa adisi N-metil-2-Pirolidon (NMP) dan dimetil

sulfoksida (DMSO) dengan pelarut asam formiat. Membran yang dihasilkan pada penelitian tersebut memiliki permeabilitas dan selektifitas yang cukup baik dilihat dari nilai fluks air sebesar 4.35 L/m2 jam dan indeks rejeksi 82.30% pada tekanan 3.5 kg/cm2.

Yoshikawa et al. (2000) melaporkan bahwa penambahan karbon grafit akan

meningkatkan permeabilitas membran

komposit karbon grafit-nilon-6 terhadap fluida campuran sikloheksana dan benzena. Beberapa penelitian lainnya antara lain oleh Lai & Chen (1992), Huang & Rhim (1992), Takagi et al. (1994), Okushita et al. (1996), dan Shieh & Huang (1998). Penelitian-penelitian tersebut menggunakan nilon-6 yang telah dimodifikasi dengan penambahan berbagai senyawa aditif untuk membuat membran.

Industri tekstil sangat banyak terdapat di Indonesia. Banyaknya industri tekstil tersebut tentu saja menghasilkan limbah industri yang juga melimpah, terutama limbah benang sebagai bahan dasar industri tekstil. Limbah benang, termasuk benang nilon, yang sangat banyak ini jika dibiarkan akan menjadi masalah tersendiri yang akan sulit dicari cara penanggulangannya. Salah satu cara yang

dapat dilakukan adalah dengan

memanfaatkannya sebagai bahan baku

pembuatan membran. Selain dapat

menyelesaikan permasalahan limbah, hal ini pun dapat meningkatkan nilai ekonomis limbah benang tersebut.

Nilon yang digunakan dalam penelitian ini adalah benang nilon-6. Selain mudah didapat, benang nilon pun memiliki harga yang sangat murah dan dapat didegradasi oleh jamur tertentu sehingga ramah lingkungan. Krzan et al. (2004) melaporkan bahwa poliamida-6 dapat didegradasi oleh jamur lignolitik Bjerkandera adusta.

Penelitian ini bertujuan mencirikan membran nilon-6 menggunakan fluks air dan indeks rejeksi serta mengamati struktur membran yang dihasilkan menggunakan

scanning electron microscopy (SEM).

Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu mendapatkan membran dari bahan baku yang relatif murah, mudah didapat, dan proses pembuatan yang lebih sederhana.

TINJAUAN PUSTAKA

Nilon

(20)

ulangnya, sehingga nilon disebut juga senyawa poliamida (Gupta 1989). Nilon bersifat semikristalin, kuat, dan tahan terhadap suhu tinggi. Oleh karena itu, nilon sangat memungkinkan untuk dipakai sebagai serat atau bahan termoplastik pada mesin, yang memiliki kemampuan setara atau lebih baik daripada logam.

Nilon yang dimodifikasi dengan

menambahkan senyawa lain, seperti timbal (Pb), akan memperkuat strukturnya dan memperbaiki sifat mekaniknya menjadi lebih tahan terhadap suhu tinggi, sangat kuat, tahan karat, dan dapat digunakan tanpa pelumas (Kohan 1995). Selain itu, nilon juga dapat dijadikan membran yang memiliki sifat fisik, kimia, dan mekanik yang sangat baik, antara lain memiliki ketahanan terhadap pH ekstrim dan suhu tinggi (Moerniati et al. 1998)

Nilon-6

Nilon-6 merupakan salah satu jenis senyawa poliamida yang paling banyak penggunaannya. Sesuai dengan namanya, nilon-6 tersusun atas 6 atom karbon pada setiap unit ulangnya seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Nilon-6 dihasilkan dari sintesis senyawa kaprolaktam pada suhu 533 K dengan katalis nitrogen selama 4-5 jam (Lampiran 1). Pada kondisi tersebut, cincin kaprolaktam akan terputus dan terjadilah polimerisasi. Lelehan senyawa tersebut lalu dialirkan melewati spineret sehingga membentuk serat nilon ([Anonim] 2006).

Gambar 1 Rumus struktur Nilon-6.

Beberapa sifat fisik dan kimia Nilon-6 antara lain memiliki suhu transisi gelas 47oC, titik leleh 220oC, bobot molekul per unit ulang 113.16 g/mol, densitas amorf pada 25oC sebesar 1084 g/cm3, dan densitas kristalin pada 25oC sebesar 1.23 g/cm3.

Membran

Membran adalah lapisan

semipermeabel berupa padatan polimer tipis yang menahan pergerakan bahan tertentu (Scott dan Hughes 1996). Sedangkan menurut Mulder (1991) membran dapat diartikan sebagai sekat permselektif diantara dua fasa. Transpor molekul melewati membran dapat disebabkan oleh konveksi atau difusi akibat

adanya perbedaan konsentrasi, tekanan atau temperatur (Srikanth 2006).

Klasifikasi Membran

Mulder (1996) dan Wenten (1999) mengklasifikasikan membran berdasarkan materi asal, morfologi (struktur pori), bentuk, dan fungsinya. Berdasarkan materi asalnya,

membran dapat digolongkan menjadi

membran alami dan sintetis. Membran alamiah merupakan membran yang terdapat pada sel tumbuhan, hewan dan manusia. Sedangkan membran sintesis merupakan membran yang dibuat sesuai dengan kebutuhan dan sifatnya disesuaikan dengan membran alamiah. Membran sintesis dibagi lagi menjadi membran organik dan membran anorganik. Kemudian berdasarkan struktur porinya, membran dibagi menjadi membran simetrik dan asimetrik. Membran simetrik adalah suatu membran yang memiliki struktur pori yang seragam. Sedangkan membran asimetrik merupakan membran yang struktur porinya tidak seragam.

Berdasarkan bentuknya, membran dapat dibagi menjadi membran datar dan tubular. Membran datar memiliki bentuk melebar dan penampang lintang yang besar. Membran tubular memliki bentuk seperti tabung dengan diameter tertentu. Berdasarkan fungsinya, membran dibagi menjadi membran mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, osmosis balik, dialisis, dan elektrodialisis. Membran mikrofiltrasi merupakan membran yang berfungsi untuk menyaring makromolekul dengan berat molekul lebih dari 500.000 g/mol atau partikel berukuran 0.1-10 ìm. Tekanan yang digunakan 0.5-2.0 atm. Membran ultrafiltrasi adalah membran yang berfungsi untuk menyaring makromolekul dengan berat molekul lebih dari 5000 g/mol atau partikel berukuran 0.001-0.10 ìm. Tekanan yang digunakan 1.0-3.0 atm.

Membran osmosis balik berfungsi untuk menyaring garam-garam organik dengan berat molekul lebih dari 50 g/mol atau partikel berukuran 0.0001-0.0010 ìm. Tekanan yang digunakan 8.0-12.0 atm.

Membran dialisis berfungsi untuk

(21)

3

Pencirian Membran

Keseragaman struktur dan ukuran pori membran berbeda-beda. Begitu pun sifat fisik dan kimia membran berbeda tergantung jenis polimer pembentuknya. Beberapa ciri tersebut merupakan salah faktor penting yang mempengaruhi kinerja membran.

Kinerja membran yang baik pada

umumnya ditentukan oleh besarnya

permeabilitas dan selektivitas membran terhadap materi yang dipisahkan. Nilai fluks dan rejeksi membran dapat digunakan untuk mengukur besaran permeabilitas dan selektifitas membran. Fluks didefinisikan sebagai aliran fluida yang melewati membran dan nilainya dipengaruhi oleh tekanan transmembran, kecepatan cross-flow dan konsentrasi larutan. Sedangkan rejeksi adalah kemampuan membran untuk menahan atau melewatkan materi tertentu (Mulder 1996). Kisaran nilai fluks dari berbagai jenis membran disajikan pada tabel.

Tabel 1 Kisaran nilai fluks berbagai jenis membran (Mulder 1996)

Jenis Membran Kisaran Tekanan (bar) Kisaran Fluks (L/m2 jam)

Mikrofiltrasi Ultrafiltrasi Nanofiltrasi Osmosis Balik 0.1-2.0 1.0-5.0 5.0-20 10-100 >50 10-50 1.4-12 0.005-1.4 Preparasi Membran

Preparasi membran dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain pelelehan, pemampatan, dan pembalikan fasa. Membran mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, osmosis balik, dan dialisis pada umumnya dibuat dengan teknik pembalikan fasa. Teknik pembalikan fasa dilakukan dengan cara mengubah larutan polimer menjadi jaringan makromolekul tiga

dimensi yang mengembang (swollen

membrane). Prosesnya diawali dengan

membuat larutan polimer yang homogen dengan kekentalan yang diinginkan, lalu sebelum larutan tersebut dicetak, dilakukan pencelupan untuk menguapkan pelarut dan mengendapkan polimer sehingga terbentuk lapisan tipis membran (Mulder 1996).

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah benang nilon-6, asam klorida pekat (22.5%), biuret, bovine serum albumin (BSA), dan air suling.

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu neraca analitik, seperangkat alat saring cross-flow, spektrofotometer sinar tampak merek

Spectronic 20D+, pengaduk listrik bermagnet

merek versamix (Fisher), pelapis ion Polaran

SC 7610 Sputter Coater, SEM LEO 4201

Oxford Link Penafet model 6599, seperangkat alat kaca, pelat kaca ukuran 20x30 cm. Analisis SEM dilakukan di Departemen Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

PembuatanMembranNilon-6

Benang nilon-6 digunting menjadi potongan-potongan yang sangat pendek, lalu

ditimbang sebanyak 15 g (30%b/v)

selanjutnya disebut membran Na, 17.5 g (35%b/v) selanjutnya disebut membran Nb, dan 20 g (40%b/v) selanjutnya disebut membran Nc. Selanjutnya benang dilarutkan ke dalam 50 ml HCl 22.5% sampai terbentuk larutan yang homogen (casting solution). Setelah itu, larutan dituangkan pada pelat kaca dan diratakan dengan gelas pengaduk sehingga memiliki ketebalan yang merata. Selanjutnya pelat kaca tersebut dicelupkan ke dalam bak berisi air dengan posisi pelat kaca ±

60o terhadap permukaan air. Lapisan tipis membran nilon ditunggu sampai terlepas dari pelat kaca dan mengambang di permukaan air. Membran nilon yang terbentuk dicuci dengan air mengalir untuk menghilangkan sisa pelarut, lalu direndam di dalam wadah plastik berisi air suling. Selanjutnya membran dipotong sesuai dengan keperluan untuk pengukuran nilai fluks, rejeksi, dan scanning electron microscopy (SEM).

Pencirian Membran

Fluks Air

Sampel membran dipotong persegi

(22)

% Rejeksi = 1 – x 100% Cp Cf

J = V

A x t

pengatur tekanan. Umpan yang digunakan adalah air suling. Selanjutnya umpan dialirkan dan tekanannya diatur sesuai dengan yang diinginkan. Variasi tekanan yang digunakan sebesar 0.3447 bar dan 0.4826 bar. Nilai fluks setiap membran diukur dengan fungsi waktu sampai dicapai kondisi tunak (steady state). Nilai fluks dinyatakan dengan persamaan berikut (Mulder 1996):

dengan

J = Fluks (L/m2 jam) V = Volume permeat (L) A = Luas membran (m2) t = Waktu (jam)

Rejeksi Membran

Pengukuran rejeksi membran

dilakukan menggunakan alat yang sama dengan alat pengukur fluks air. Hanya saja, parameter yang perlu dicatat adalah jumlah konsentrasi permeat dan umpan. Umpan yang digunakan pada pengukuran rejeksi ialah larutan BSA 200 ppm yang sebelumnya telah dibuat kurva standarnya. Konsentrasi BSA

dalam permeat diukur menggunakan

spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 520 nm. Nilai rejeksi dihitung menggunakan persamaan berikut (Baker 2004):

dengan

Cp = Konsentrasi permeat (ppm)

Cf = Konsentrasi umpan (200 ppm)

Analisis Permukaan Membran

Membran dicuci, lalu dipotong sesuai dengan ukuran tempat yang tersedia pada alat

scanning electron microscopy (SEM). Suatu

silinder logam steril yang diameternya lebih besar daripada ukuran contoh, direkatkan menggunakan double tip. Penutup sisi lain

double tip diungkit, lalu contoh dengan

ukuran 1x1 cm direkatkan. Silinder diletakkan ke dalam pelapis ion untuk divakum selama 3 jam dengan tekanan 0.1 mbar. Setelah 3 jam, contoh dilapisi dengan logam Pt-Au menggunakan pelapis ion, lalu difoto dengan instrumen.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Membran Nilon 6

Gambar 2 memperlihatkan membran nilon-6 yang diperoleh dengan ciri-ciri lembaran tipis dengan ketebalan sekitar 0.1 mm, berwarna putih, tidak transparan, dan memiliki permukaan yang halus.

Membran nilon-6 dibuat dengan modifikasi metode pembalikan fasa yang digunakan pada penelitian Moerniati et al. (1998). Membran dicetak pada pelat kaca ukuran 20 x 30 cm. Ketebalan membran yang dihasilkan tidak sama. Hal ini dikarenakan larutan homogen nilon-6 yang siap cetak (casting solution) diratakan menggunakan gelas pengaduk. Pencelupan lapisan tipis pada pelat kaca dilakukan dalam keadaan basah, mengingat proses penguapan pelarut yang sangat lama.

Gambar 2 Membran nilon-6.

Selanjutnya membran yang terbentuk direndam dalam air suling yang bertujuan menjaga membran agar tidak kering sekaligus menghilangkan sisa pelarut. Air rendaman diganti setiap beberapa hari untuk menjaga kondisi tersebut. Selain itu, akan terjadi interaksi antara gugus-gugus amida polar dengan molekul air sehingga membran bersifat hidrofilik. Hidrofilisitas membran

meningkatkan solubilitas air atau

(23)

5

fluks dan indeks rejeksi masing-masing membran.

Nilai Fluks Air

Nilai fluks air masing-masing membran diukur pada tekanan 0.3447 bar dan 0.4826 bar ditampilkan pada Tabel 2. Nilai-nilai tersebut menunjukkan bahwa nilai fluks air semakin besar seiring bertambahnya tekanan yang diberikan kepada membran. Dilihat dari rerata nilai fluks air tersebut, dapat dikatakan bahwa membran nilon-6 yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki fungsi mikrofiltrasi. Hal ini sesuai dengan Mulder (1996) yang menyatakan bahwa membran mikrofiltrasi nilai fluks air lebih dari 50 L/m2 jam.

Nilai fluks berbanding lurus terhadap tekanan. Hal ini terlihat dari data pada Tabel 2 yang menunjukkan bahwa semakin besar tekanan yang diberikan, maka nilai fluksnya semakin bertambah. Tekanan yang diberikan yaitu 0.3447 bar dan 0.4826 bar. Tekanan ini tidak diperbesar lagi karena jika tekanan yang diberikan semakin besar, maka akan terjadi kompaksi membran (Ristiyani 2006). Menurut Mulder (1996), semakin tinggi tekanan yang diberikan, maka kompaksi akan semakin cepat. Ketika terjadi kompaksi, struktur membran menjadi lebih kompak dan pori-pori membran merapat sehingga menghasilkan penurunan nilai fluks.

Tabel 2 Nilai fluks air membran nilon 6 pada tekanan 0.3447 bar dan 0.4826 bar

Jenis Membran

Fluks Air pada P=0.3447 bar

(L/m2)

Fluks Air pada P=0.4826 bar (L/m2) Na Nb Nc 143.7390 41.2909 37.6130 180.7018 104.4128 94.5062

Pengaruh konsentrasi nilon-6 terhadap nilai fluks air juga dapat dilihat pada Tabel 2. terlihat bahwa semakin besar konsentrasi nilon-6 akan menyebabkan penurunan nnilai fluks air. Hal ini sesuai dengan Moerniati (1998) bahwa semakin tinggi konsentrasi polimer di dalam casting solution akan menyebabkan fluks air menurun. Hal ini disebabkan karena konsentrasi polimer di permukaan membran menjadi lebih tinggi, yang berarti bahwa fraksi volume dari polimer naik, oleh sebab itu porositas akan menurun.

0 50 100 150 200 250 300 350

0 15 30 45 60 75

Waktu (menit) F lu k s ( L /m 2 j a m

) N a

N b N c

Gambar 3 Perbandingan antara fluks air membran Na, Nb, dan Nc pada tekanan 0.3447 bar.

Kurva pada Gambar 3 juga menunjukkan nilai fluks air membran Nb dan Nc memiliki rerata yang mendekati, sedangkan membran Na memiliki rerata nilai fluks air yang jauh lebih besar. Hal ini dapat diartikan bahwa penambahan konsentrasi nilon-6 dari 30% b/v menjadi 35% b/v memberikan pengaruh yang signifikan terhadap penurunan nilai fluks air. Namun, pada penambahan konsentrasi dari 35% b/v menjadi 40% b/v tidak memberikan pengaruh yang berarti terhadap penurunan nilai fluks air. Fenomena serupa juga terjadi pada perbandingan nilai fluks masing-masing membran pada tekanan 0.4826 bar seperti ditampilkan pada Gambar 4.

0 50 100 150 200 250 300 350

0 15 30 45 60 75

Waktu (menit) F lu k s ( L /m 2 j a m

) N a

N b N c

Gambar 4 Perbandingan antara fluks air membran Na, Nb, dan Nc pada tekanan 0.4826 bar.

(24)

tersebut akan menumpuk pada permukaan

membran dan mengurangi kemampuan

membran untuk mengalirkan air sehingga waktu alir permeat menjadi lebih lama.

Hal ini sesuai dengan Wenten (1999) yang menyatakan bahwa fouling merupakan gejala yang disebabkan oleh deposisi dan akumulasi secara tidak dapat balik dari partikel-partikel submikron pada permukaan membran atau di dalam membran itu sendiri. Fluks air murni pada proses ultrafiltrasi atau mikrofiltrasi umumnya akan mengalami penurunan nilai fluks kurang dari 5% (Mulder 1996).

Nilai Fluks dan Rejeksi BSA

Pencirian lainnya yang dilakukan pada penelitian ini adalah nilai rejeksi membran. Prinsip kerjanya sama dengan pengukuran fluks air. Namun, larutan umpan yang digunakan adalah BSA dengan konsentrasi 200 ppm. Tekanan yang digunakan pada pengukuran ini yaitu 0.4826 bar. Hal ini didasarkan pada hasil pengukuran fluks air yang memberikan hasil fluks terbesar pada tekanan 0.4826 untuk semua membran.

Nilai fluks dan konsentrasi permeat diukur setiap selang waktu 5 menit selama 30 menit untuk masing-masing membran (Lampiran 5). Rerata nilai fluks BSA membran Na, Nb, dan Nc berturut-turut adalah 85.5057 L/m2_jam,

50.8209 L/m2 jam, dan 49.6878 L/m2 jam. Hal

ini menunjukkan bahwa penambahan

konsentrasi nilon-6 akan menurunkan nilai fluks BSA. Gejala sebaliknya terjadi pada indeks rejeksi BSA yang cenderung meningkat seiring bertambahnya konsentrasi nilon-6. Rerata indeks rejeksi membran Na, Nb, dan Nc berturut-turut adalah 24.86%; 41.10%; dan 47.79%. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi nilon-6 akan menurunkan permeabilitas membran dan menaikkan selektivitasnya. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0 5 10 15 20 25

Waktu (menit) F lu k s ( L /m 2 j a m ) N a N b N c

(a)

0 10 20 30 40 50 60

0 5 10 15 20 25

Waktu (menit) In d e k s r e je k s i (% ) N a N b N c

(b)

Gambar 5 Perbandingan antara fluks (a) dan indeks rejeksi (b) membran Na, Nb, dan Nc pada tekanan 0.4826 bar.

Nilai fluks BSA cenderung turun seiring bertambahnya waktu (Gambar 5a). Penurunan nilai fluks yang cukup signifikan terjadi pada 15 menit pertama. Selanjutnya terjadi penurunan nilai fluks yang tidak terlalu besar. Fenomena ini diduga akibat adanya penyumbatan pori membran oleh molekul-molekul BSA sehingga semakin lama nilai fluks BSA semakin menurun.

Penurunan nilai fluks BSA berbanding terbalik dengan indeks rejeksinya yang cenderung meningkat seiring bertambahnya waktu (Gambar 5b). Hal ini mengindikasikan bahwa semakin lama waktu penyaringan, maka semakin banyak molekul-molekul BSA yang dapat ditolak oleh membran. BSA memiliki berat molekul lebih dari 500.000 g/mol dan ukuran partikelnya antara 0.1-10

µm, sehingga memungkinkan untuk disaring

menggunakan membran mikrofiltrasi nilon-6. berdasarkan hal itu, membran nilon-6 yang dihasilkanjuga dapat dipakai untuk menyaring partikel-partikel yang berukuran sama atau lebih besar dari BSA.

Analisis Permukaan Membran

Analisis permukaan membran

dilakukan menggunakan alat scanning

electron microscopy (SEM). Gambar 6

menunjukkan struktur permukaan membran Nb pada perbesaran 2000 kali. Berdasarkan topografinya, terlihat bahwa permukaan membran Nb memiliki ukuran pori yang tidak seragam dengan diameter pori ± 3 µm.

(25)

7

tidak dapat diamati kesimetrisannya. Untuk mengamati hal tersbut diperlukan suatu alat yang disebut transmission electron microscopy (TEM).

Gambar 6 Permukaan membran Nb pada perbesaran 2000x.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Nilai fluks air membran nilon-6 meningkat seiring bertambahnya tekanan. Rerata nilai fluks air membran Na, Nb, dan Nc pada tekanan 0.4826 bar berturut-turut adalah 180.7018 L/m2 jam, 104.4128 L/m2 jam, dan 94.5062 L/m2 jam. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa membran yang diperoleh memiliki fungsi mikrofiltrasi. Rerata nilai fluks BSA membran Na, Nb, dan Nc berturut-turut adalah 85.5057 L/m2 jam, 50.8209 L/m2 jam, dan 49.6878 L/m2 jam. Rerata indeks rejeksi membran Na, Nb, dan Nc berturut-turut adalah 24.86%, 41.10%, dan 47.79%.

Penambahan konsentrasi nilon-6 menurunkan nilai fluks air dan fluks BSA. Sebaliknya, penambahan konsentrasi nilon-6 menyebabkan peningkatan indeks rejeksi BSA. Membran nilon-6 yang dihasilkan memiliki struktur pori yang kurang seragam dengan diameter pori ± 3µm.

Saran

Ragam tekanan dan jenis pelarut sebaiknya ditambah agar diketahui tekanan dan jenis pelarut yang memberikan hasil optimal terhadap penyaringan. Selain itu, perlu dilakukan uji tarik dan elongasi untuk mengukur sifat mekanik membran, serta analisis TEM untuk mengamati struktur pori membran.

DAFTAR PUSTAKA

[Anonim]. 2006. Nylon 6.

http://en.wikipedia.org/wiki/Nylon_6. [18 Feb 2007].

Baker RW.2004. Membrane Technology and Applications. Ed ke-2. London: J Wiley.

Gupta SK. 1989. Nylon Polymerization. Didalam: Cheremisinoff NP, editor. Handbook of Polymer Science and

Technology. New York: Marcel

Dekker. hlm:211-213

Huang RYM, Rhim JW. 1992. Prediction of

pervaporation separation

characteristics for the methanol-pentane-nylon-6-poly(acrylicacid) blended membrane system. J Memb Sci 71:211-220

Kohan MI. 1995. Nylon Plastics Handbook. Munich: Hanser.

Krzan A, Friedrich J, Mohorcic M, Klun U. 2004. Polyamide-6 Degradation by Lignolytic Fungus Bjerkandera adusta. http://www.ics.trieste.it/Documents/Do wnloads/df.1669.pdf. [13 Feb 2007].

Lai JY, Chen HY. Preparation and properties of vinyl acetate-grafted nylon-6 membrane by using homografting method. 1992. J Memb Sci 66:169-178

Mulder M. 1996. Basic Principles of Membrane Technology. Netherland: Kluwer.

Mulder M. 1991. Nature of Membrane. Netherland: Kluwer.

Moerniati S, Aspiyanto, Aiman S, Wahab YB, Nurhasanah. 1998. Preparasi Membran

Poliamida dengan Menggunakan

Proses Phase Inversion [Laporan Penelitian]. Serpong: Puslitbang Kimia Terapan LIPI.

(26)

Reis R, Zydney A. 2007. Bioprocess membrane technology. J Memb Sci 297:16-50

Ristiyani R. 2006. Pencirian Membran Selulosa Asetat dari Kulit Nanas dengan Penambahan Poli(etilena glikol) Sebagai Porogen [Skripsi]. Bogor: Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor.

Scott K, Hughes R. 1996. Industrial Membrane Separation Technology. London: Blackie Academic and Professionals.

Shieh JJ, Huang RYM. 1998. Chitosan/N-methylol-nylon-6 blend membranes for the pervoration separation of ethanol-water mixtures. J Memb Sci 148:243-255

Sukadana IM. 1996. Pembuatan Membran Nilon 6,6 untuk Pemisahan Zat Warna Indigo [Laporan Penelitian]. Denpasar: Universitas Udayana.

Srikanth G. 2006. Membrane Separation Process-Technology and Business Opportunisties.

http://www.biologica.eng.uminho.pt/ps b/docs/textoficha3.pdf. [13 Feb 2007]

Takagi R, Tagawa M, Gotoh K, Nakagaki M. 1994. Variation of membrane charge of nylon-6 with pH. J Memb Sci 92:229-238

Wenten IG. 1999. Teknologi Industrial

Membran. Bandung: Departemen

Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.

(27)

(28)

(29)

11

Lampiran 2 Diagram alir penelitian

Benang nilon-6

Pemotongan

Penimbangan

(15 g, 17.5 g, 20 g)

Pelarutan

(30 % b/v, 35 % b/v, 40% b/v)

Pencetakan

(pada pelat kaca)

Pencelupan

HCl 22,5 %

(50 ml)

Pengukuran fluks air

Pengukuran indeks rejeksi

Membran nilon-6

(30)

Lampiran 3 Data fluks air membran nilon-6 (Na)

P = 0.3447 bar P = 0.4826 bar

Waktu (menit) Waktu/5 ml (detik) Waktu/5 ml (jam) Fluks (L/m2 jam)

Waktu/5 ml (detik)

Waktu/5 ml (jam)

Fluks (L/m2 jam) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 86 90 15 19 21 23 26 26 26 28 30 30 32 36 38 41 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 0.004167 0.005278 0.005833 0.006389 0.007222 0.007222 0.007222 0.007778 0.008333 0.008333 0.008889 0.010000 0.010556 0.011389 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 0.011111 306.488890 241.974083 218.950661 199.896574 176.840101 176.840101 176.840101 164.198921 153.262835 153.262835 143.676365 127.713921 120.987041 112.137958 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 114.943678 15 17 17 20 20 22 24 26 26 26 26 27 27 29 28 28 28 28 28 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0.004167 0.004722 0.004722 0.005556 0.005556 0.006111 0.006667 0.007222 0.007222 0.007222 0.007222 0.007500 0.007500 0.008056 0.007778 0.007778 0.007778 0.007778 0.007778 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 0.008333 306.488890 270.465736 270.465736 229.866668 229.866668 208.990216 191.561303 176.840101 176.840101 176.840101 176.840101 170.285228 170.285228 158.532672 164.198921 164.198921 164.198921 164.198921 164.198921 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835 153.262835

rerata 143.738975 rerata 180.701818

Contoh perhitungan (menit ke-3) P = 0.3447 bar Keterangan: J = Fluks (L/m2 jam) Fluks : J = V / A.t = 0.005 / (0.003915 x 0.004167) = 306.488890 V = Volume permeat (5 ml)

A = Luas permukaan membran (0.003915 m2₎

(31)

13

Lampiran 4 Data fluks air membran nilon-6 (Nb)

P = 0.3447 bar P = 0.4826

Waktu/5 ml (detik)

Waktu/5 ml (jam)

Fluks (L/m2 jam) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 30 50 66 79 91 101 111 113 116 120 122 123 125 137 140 142 145 146 152 156 160 161 163 163 170 170 170 170 170 170 0.008333 0.013888 0.018333 0.021944 0.025278 0.028056 0.030833 0.031389 0.032222 0.033333 0.033889 0.034167 0.034722 0.038056 0.038889 0.039444 0.040278 0.040556 0.042222 0.043333 0.044444 0.044722 0.045278 0.045278 0.047222 0.047222 0.047222 0.047222 0.047222 0.047222 153.262835 91.959908 69.674807 58.199927 50.523744 45.521072 41.421179 40.687477 39.635628 38.314559 37.685951 37.379319 36.781844 33.559470 32.840629 32.378542 31.708109 31.490759 30.248193 29.472670 28.735920 28.557292 28.206617 28.206617 27.045428 27.045428 27.045428 27.045428 27.045428 27.045428 15 30 32 34 35 40 43 45 45 47 50 51 50 51 50 51 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 0.004167 0.008333 0.008889 0.009444 0.009722 0.011111 0.011944 0.012500 0.012500 0.013056 0.013889 0.014167 0.013889 0.014167 0.013889 0.014167 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 0.015000 306.488890 153.262835 143.676365 135.232868 131.365893 114.943678 106.927261 102.171137 102.171137 97.820099 91.959908 90.148882 91.959908 90.148882 91.959908 90.148882 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614 85.142614

rerata 41.290855 rerata 104.412771

Contoh perhitungan (menit ke-3) P = 0.3447 bar Keterangan: J = Fluks (L/m2 jam) Fluks : J = V / A.t = 0.005 / (0.003915 x 0.008333) = 153.262835 V = Volume permeat (5 ml)

(32)

Lampiran 5 Data fluks air membran nilon-6 (Nc)

P = 0.3447 bar P = 0.4826

Waktu/5 ml (detik)

Waktu/5 ml (jam)

Fluks (L/m2 jam) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 40 58 68 81 90 105 116 120 124 127 130 133 137 141 146 151 154 160 166 177 178 182 182 182 182 182 182 182 182 182 0.011111 0.016111 0.018889 0.022500 0.025000 0.029167 0.032222 0.033333 0.034444 0.035278 0.036111 0.036944 0.038055 0.039167 0.040556 0.041667 0.042778 0.044444 0.046111 0.049167 0.049444 0.050556 0.050556 0.050556 0.050556 0.050556 0.050556 0.050556 0.050556 0.050556 114..943678 79.271256 67.612854 56.761742 51.085568 43.787130 39.635628 38.314559 37.078714 36.202143 35.367041 34.569597 33.560352 32.607532 31.490759 30.651096 29.855047 28.735920 27.697062 25.975537 25.830014 25.261872 25.261872 25.261872 25.261872 25.261872 25.261872 25.261872 25.261872 25.261872 18 31 35 37 42 43 45 44 46 50 52 54 54 56 59 59 58 59 60 61 60 61 61 61 61 61 61 61 61 61 0.005000 0.008611 0.009722 0.010278 0.011667 0.011944 0.012500 0.012222 0.012778 0.013889 0.014444 0.015000 0.015000 0.015556 0.016389 0.016389 0.016111 0.016389 0.016667 0.016944 0.016667 0.016944 0.016944 0.016944 0.016944 0.016944 0.016944 0.016944 0.016944 0.016944 255.427842 148.314854 131.365893 124.259507 109.465947 106.927261 102.171137 104.495108 99.948287 91.959908 88.420050 85.142614 85.142614 82.099460 77.926610 77.926610 79.271256 77.926610 76.626820 75.374127 76.626820 75.374127 75.374127 75.374127 75.374127 75.374127 75.374127 75.374127 75.374127 75.374127

rerata 37.613003 rerata 94.506216

Contoh perhitungan (menit ke-3) P = 0.3447 bar Keterangan: J = Fluks (L/m2 jam) Fluks : J = V / A.t = 0.005 / (0.003915 x0.011111) = 114.943678 V = Volume permeat (5 ml)

(33)

15

Lampiran 6 Penentuan konsentrasi permeat BSA

Data kurva standar BSA Konsentrasi

(ppm) %T Absorban

Absorban terkoreksi 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 89.6 89.4 89.2 88.4 88.0 87.6 86.8 86.2 85.8 85.4 84.4 0.0477 0.0487 0.0496 0.0535 0.0555 0.0575 0.0615 0.0645 0.0665 0.0685 0.0737 0.0000 0.0010 0.0019 0.0058 0.0078 0.0098 0.0138 0.0168 0.0188 0.0208 0.0260

Diperoleh persamaan garis lurus dengan Y = -1.9500 x 10-3 + 1.3086 x 10-4X, dengan R = 99.20%. Nilai absorban (Y) adalah fungsi dari konsentrasi (X)

Nilai fluks dan % rejeksi BSA membran nilon-6 (N a)

Waktu (menit) Waktu/5 ml (detik) Waktu/5 ml (jam) Fluks (L/m2

jam) %T Absorban

Absorban terkoreksi Konsentrasi permeat (ppm) Rejeksi (%) 5 10 15 20 25 30 28 37 36 88 99 105 0.007778 0.010278 0.015556 0.024444 0.027500 0.029167 164.198921 124.259506 82.099460 52.247554 46.441426 43.787130 85.7 85.8 85.9 86.2 86.2 86.3 0.0670 0.0665 0.0660 0.0645 0.0645 0.0640 0.0193 0.0188 0.0183 0.0168 0.0168 0.0163 162.39 158.57 154.74 143.28 143.28 139.46 18.80 20.72 22.63 28.36 28.36 30.31

rerata 85.505666 rerata 24.86

Nilai fluks dan % rejeksi BSA membran nilon-6 (N b)

jam) %T Absorban

rerata 50.820927 rerata 41.10

Nilai fluks dan % rejeksi BSA membran nilon-6 (N c)

jam) %T Absorban

(34)

Contoh perhitungan membran Na (menit ke-5)

= 162.39 ppm

= 18.30% Keterangan Cp = Konsentrasi permeat (ppm)

Cf = Konsentrasi umpan (200 ppm)

Konsentrasi permeat (ppm) = Absorban + 1.9500 x 10