Membran polistirena dengan penambahan pluronic® untuk pervaporasi etanol

MEMBRAN POLISTIRENA DENGAN PENAMBAHAN

PLURONIC UNTUK PERVAPORASI ETANOL

RANTI DIAN PRANAWATI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ABSTRAK

RANTI DIAN PRANAWATI. Membran Polistirena dengan Penambahan

Pluronic

®

untuk Pervaporasi Etanol. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan ARMI

WULANAWATI.

Salah satu aplikasi pemanfaatan membran adalah pervaporasi. Pervaporasi

merupakan proses pemisahan cairan yang efisien menggunakan membran. Salah

satu senyawa yang dapat dimurnikan ialah

e

tanol. Membran polistirena yang

digunakan untuk pervaporasi etanol memiliki kelebihan di antaranya mudah

dalam pengerjaan dan hemat energi. Membran polistirena dibuat dengan

menambahkan surfaktan nonionik (Pluronic

®

) sebagai pembentuk pori.

Penambahan Pluronic

®

yang dilakukan adalah 0; 0,5; 1; 1,5; dan 2 g dengan

ragam waktu pengadukan 10 dan 20 jam untuk setiap komposisi. Pencirian

membran dilakukan dengan Spektroskopi inframerah transformasi Fourier

permukaan membran menggunakan mikroskopi elektron payaran. Uji pervaporasi

yang dilakukan menghasilkan faktor pemisahan (αsep

) terbesar , yaitu 38,9082,

pada pengadukan 20 jam dengan tambahan Pluronic

®

1,5 g. Konsentrasi etanol

meningkat dari 60% menjadi 87%.

ABSTRACT

RANTI DIAN PRANAWATI. Polystyrene Membranes With Variation Pluronic

®

Addition for Ethanol Pervaporation. Under direction of SRI MULIJANI and

ARMI WULANAWATI.

MEMBRAN POLISTIRENA DENGAN PENAMBAHAN

PLURONIC UNTUK PERVAPORASI ETANOL

RANTI DIAN PRANAWATI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul : Membran Polistirena dengan Penambahan Pluronic

®

Untuk

Pervaporasi Etanol

Nama : Ranti Dian Pranawati

NRP : G44060741

Menyetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Sri Mulijani, MS.

Armi Wulanawati, S.Si., M. Si.

NIP. 19630401 199103 2 001

NIP. 19690725 200003 2 001

Mengetahui,

Ketua Departemen Kimia FMIPA IPB

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS.

NIP. 19501227 197603 2 002

PRAKATA

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat

dan hidayah-Nya sehingga skripsi

yang berjudul “

Membran Polistirena dengan

Penambahan Ragam Pluronic

®

untuk Pervaporasi Etanol

”, dapat terselesaikan.

Untuk itu, Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Ibu Dr. Sri Mulijani,

MS. selaku pembimbing pertama, dan Ibu Armi Wulanawati, S.Si., M.Si, selaku

pembimbing kedua yang telah memberikan pengarahan, sumbangan pikiran, dan

waktu dalam penulisan laporan ini. Secara khusus penulis ucapkan terima kasih

yang tak terhingga kepada Bapak dan Mamah yang selama ini memberikan kasih

sayang, motivasi, serta doa yang tak ada habisnya hingga Penulis dapat mencapai

hasil yang sekarang ini. Serta kakak-kakakku yang memberikan dorongan,

karyawan laboratorium kimia fisik serta teman-teman, yaitu Karin, Tyas, Fiul,

Rony, Mitha, Agnes, Tiwi, Nadya, Lele, dan Keke yang membantu mengeluarkan

aspirasinya dalam laporan ini

Kiranya Allah jualah yang dapat membalas segala budi baik yang telah

Penulis terima selama ini. Akhirnya Penulis berharap agar laporan ini dapat

berguna/bermanfaat bagi semua yang membutuhkan.

Bogor, Mei 2011

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 26 Februari 1988 dari Ayah

Suherman dan Ibu Suharmini. Penulis merupakan putri ke-4 dari empat

bersaudara.

Tahun 2006 penulis lulus SMA Negeri 68 Jakarta dan pada tahun yang sama

lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru

(SPMB). Penulis memilih Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam.

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

PENDAHULUAN ... 1

TINJAUAN PUSTAKA

Membran Polistirena ... 1

Pluronic

®

... 2

Pervaporasi ... 2

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan ... 2

Metode ... 2

HASIL DAN PEMBAHASAN

Membran Polistirena dengan Penambahan Pluronic

®

... 3

Pervaporasi Etanol ... 5

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan ... 6

Saran ... 6

DAFTAR PUSTAKA ... 6

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1

Struktur polistirena ... 1

2

Struktur Pluronic

®

... 2

3

Penampang lintang membran polistirena ... 3

4

Penampang lintang membran PS 0,5 ... 3

5

Penampang lintang membran PS 1 ... 4

6

Penampang lintang membran PS 1,5 ... 4

7

Penampang lintang membran PS 2 ... 4

8

Spektrum IR membran polistirena dan polistirena dengan penambahan

Pluronic

®

... 5

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Bagan alir penelitian . ... 9

2 Rangkaian pervaporasi . ... 10

3 Nilai faktor pemisahan pervaporasi etanol

. ... 11

PENDAHULUAN

Etanol lazim digunakan sebagai pelarut, disinfektan, bahan baku minuman, kimia, dan farmasi. Kemurnian etanol menjadi hal yang penting dalam penggunaan tersebut. Beberapa industri membutuhkan etanol absolut. Namun, pemurnian menggunakan proses distilasi hanya mampu menghasilkan etanol dengan

kadar 94,5−95% karena terbentuk kondisi

azeotrop. Untuk menghasilkan etanol absolut, dibutuhkan proses pemurnian lanjut, seperti distilasi azeotrop, pertukaran ion, dan distilasi ekstraktif dengan penambahan garam. Namun, teknik tersebut juga terbatas pada kebutuhan

pereaksi kimia dan konsumsi energinya yang

tinggi (Rongqi & Zhanting 1998).

Pemurnian etanol kini dapat dilakukan

dengan teknologi membran. Aplikasi

membran untuk pemisahan telah banyak digunakan dalam industri. Proses pemisahan

menggunakan membran di antaranya

mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, elektrodialisis, pervaporasi, pemisahan gas, dan osmosis balik. Keunggulan penggunaan membran ialah dapat beroperasi pada suhu kamar, hemat energi, waktu pemisahannya relatif singkat, tidak merusak bahan yang akan dipisahkan, mudah cara mengerjakannya, aman terhadap lingkungan, dan tidak memerlukan penambahan zat kimia pada

proses pemisahannya (Rahayu et al. 2009).

Campuran cair-uap etanol dapat

dipisahkan dengan proses pervaporasi melalui membran tidak berpori. Beberapa penelitian antara lain telah dilakukan menggunakan membran poli(vinilalkohol) (PVA) oleh Widodo S, Widiasa IN, dan Wenten IG

(2004), Cordierite dengan ZSM-5 oleh Zhou

et al. (2005), polieter uretan oleh Das et al. (2008), kitosan dengan zeolit-A oleh Ghazali et al. (2007), poli(etilen tereftalat)-graft-polistirena oleh Khayet et al. (2005), dan polisulfon oleh Tsai et al. (2000).

Polistirena merupakan polimer yang kuat, tahan lama, mudah dibentuk, dan murah. Membran polistirena tidak berpori dan bersifat hidrofobik. Membran ini dapat dibuat berpori agar kinerjanya dalam pemisahan bisa lebih baik. Pembuatan membran komposit polistirena dengan selulosa asetat dan penambahan porogen telah dilakukan oleh Martin M dan Nuryono (2008) menggunakan poli(etilena glikol), serta Onggowosito T (2008) menggunakan natrium lauril sulfat, yang menghasilkan membran mikropori.

Surfaktan juga dapat digunakan sebagai porogen, diantaranya Span-80 seperti yang

digunakan oleh Tsai et al (2000), dan Pluronic oleh Raslan R dan AW Mohammad (2010).

Pluronic® yang ramah lingkungan memiliki

kelebihan sebagai anti fouling, meningkatkan

kinerja ultrafiltrasi dan stabil dalam campuran membran.

Pada penelitian ini membran polistirena

dibuat dengan penambahan surfaktan

nonionik, yaitu Pluronic®, serta pengadukan

ultrasonik. Pencirian morfologi dengan

mikroskopi elektron payaran (SEM) dilakukan untuk menentukan ukuran dan struktur dari pori-pori membran. Spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) digunakan untuk melihat ada tidaknya surfaktan pada membran yang telah terbentuk. Kinerja membran dalam

memurnikan etanol dilakukan dengan

pengukuran pervaporasi sehingga akan didapat nilai faktor pemisahan (αsep). Etanol

hasil pervaporasi diuji dengan kromatografi

gas (GC) untuk menentukan tingkat

kemurniannya.

TINJAUAN PUSTAKA

Membran Polistirena

Polistirena (Gambar 1) adalah salah satu polimer vinil yang mempunyai nama IUPAC

poli(1-feniletilena) (Steven MP 1999).

Polimer ini tersusun atas monomer stirena

yang berpolimerisasi adisi membentuk

homopolimer. Polistirena tahan terhadap asam, basa, dan zat pengkarat. (Cowd MA 1991). Polistirena larut dalam etilbenzena, CHCl3, CCl4, tetrahidrofuran, metil etil keton

(Lide 2005).

Gambar 1 Struktur polistirena (Cowd MA 1991).

Kegunaan polistirena diantaranya bahan pengemas, perabotan rumah tangga, mainan anak, dan dapat dibuat menjadi membran. Membran (Ghosh R 2003) adalah struktur yang memiliki dimensi lateralnya lebih besar daripada ketebalan, melalui transfer massa yang terjadi di bawah berbagai gaya penggeraknya.

2

2004). Pada metode ini polimer akan ditransformasi dari cairan menjadi padat atau yang biasa disebut proses solidifikasi. Proses ini biasanya diinisiasi dengan transisi dari

keadaan cair ke dalam dua cairan (

liquid-liquid demixing). Selama proses demixing, salah satu fase cairan (yakni fase dengan konsentrasi polimer paling tinggi) akan berubah menjadi padatan.

Presipitasi imersi terjadi ketika lapisan membran disiapkan dengan terlebih dahulu membuat larutan polimer (berisi polimer dan

pelarutnya) kemudian larutan tersebut

dituangkan di atas permukaan kaca untuk membuat lembaran polimer, proses ini disebut casting solution. Setelah itu, casting solution direndam di dalam bak koagulasi yang berisi anti pelarut dari polimer tersebut. Di dalam bak koagulasi tersebut akan terjadi presipitasi yang disebabkan terjadinya pertukaran antara pelarut dan anti pelarut pada casting solution.

Pluronic®

Pluronic® (Gambar 2) merupakan nama

dagang dari surfaktan noninonik polietilena

oksida dan polipropilena oksida yang

membentuk kopolimer. Kelebihan Pluronic®

daripada surfaktan nonionik lain adalah bobot molekul dan keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB) yang berbeda dari setiap bagian hidrofilik dan hidrofobik sehingga nilainya

bervariasi. Pluronic® memiliki berbagai

macam jenis, berbeda wujud dan sifat dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

Pluronic® F-127 merupakan salah satu

jenisnya, Pluronic® ini berwarna putih dan berbentuk serbuk. Surfaktan ini berbobot molekul rata-rata 13000 dengan bentuk umum etilena oksida106 propilena oksida70 etilena

oksida106 (Chavez et al. 2006). Polietilena

oksida menjadi bagian yang hidrofilik,

sedangkan polipropilena oksida bagian

hidrofobik. Surfaktan ini Nilai HLBnya 18-23.

Gambar 2 Struktur Pluronic® (Chavez et al. 2006).

Pervaporasi

Pervaporasi ialah teknik pemisahan

berdasarkan transfer selektif melalui lapisan padat dan dihubungkan dengan evaporasi permeatnya. Efisiensi proses pervaporasi bergantung pada sifat intrinsik polimer yang

digunakan sebagai bahan dasar membran (Tsai 2000). Pada proses pervaporasi, campuran cairan akan bersentuhan dengan membran dan salah satu komponen cairan akan melewati sebagai uap. Uap komponen yang lebih mudah menyerap akan didinginkan melalui kondensor dan digerakan dengan vakum (Baker 2004).

α sep = faktor pemisahan, P dan F = fraksi

massa permeat dan umpan (Kittur et al. 2000).

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah pengaduk ultrasonik, GC merek Shimadzu 17A, SEM merek JEOL JSM 6360 LA, spektrofotometer FTIR merek Perkin Elmer Spectrumone, dan pervaporator.

Bahan-bahan yang digunakan adalah polistirena (Merck), diklorometana, akuades, etanol, dan Pluronic® F-127 (Sigma-Aldrich).

Metode

Pembuatan Membran Polistirena

Polistirena sebanyak 17 g dicampurkan dengan Pluronic® dengan variasi bobot, yaitu sebanyak 0,0; 0,5; 1,0; 1,5 dan 2,0 g. Campuran dilarutkan dalam diklorometana hingga 100 mL kemudian diaduk dengan gelombang ultrasonik dengan variasi waktu selama 10 dan 20 jam, sehingga akan didapatkan 6 larutan. Masing-masing larutan dituang ke atas pelat kaca yang telah ditempeli selotip pada keempat sisinya, dan diratakan dengan bantuan pengaduk kaca dengan cara digulingkan. Larutan dipastikan menempel sempurna pada pelat kaca dan mempunyai ketebalan yang sama sehingga membentuk lapisan. Lapisan yang telah kering diambil dari pelat dalam wadah berisi akuades hangat (60 oC). Lapisan membran polistirena akan lepas dari pelat, dan siap untuk diuji menggunakan SEM, FTIR, dan pervaporator, serta GC (Lampiran 1).

Pengukuran Kinerja Membran Polistirena

Analisis SEM

Permukaan membran polistirena

direkatkan pada silinder logam yang

3

dengan logam emas dalam kondisi vakum. Selanjutnya membran dimasukkan ke dalam instrumen lalu diatur dan difoto dengan perbesaran tertentu.

Analisis FTIR

Membran polistirena yang berdiameter

1,5 cm ditempatkan dalam cell holder.

Pengujian dengan FTIR dilakukan terhadap

membran polistirena, Pluronic®, dan

campurannya.

Pervaporasi

Alat untuk pervaporasi menggunakan alat sederhana (Lampiran 2). Etanol 60% (larutan umpan) sebanyak 50 mL dimasukkan dalam labu Erlenmeyer kemudian dipanaskan hingga titik didih etanol, yaitu suhu 78 oC. Uap etanol naik dan mengalir baik sebagai uap maupun cairan kemudian akan melewati membran polistirena. Luas membran polistirena adalah

9,0746 cm2. Etanol yang melewati membran

ditampung ke dalam botol sebagai permeat. Etanol yang tidak melewati membran akan mengalir kembali ke dalam labu Erlenmeyer yang berisi larutan umpan. Proses dilakukan selama 1 jam. Bobot dari larutan umpan dan

permeat masing-masing dihitung sesuai

dengan rumus faktor pemisahan (α sep).

Kromatografi Gas

Sebanyak 2 µL masing-masing larutan permeat dan umpan disuntikkan untuk mengetahui tingkat kemurniannya. Kondisi alat yang digunakan ialah kolom quadrex (kolom kapiler) dengan isi metil 5% fenil silika sepanjang 60 m, I.D 0,25 mm, dan ketebalan 0,25 µm, suhu 80 ºC, suhu injektor 200 ºC, dan suhu FID 200 ºC.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Membran Polistirena dengan Penambahan Pluronic®

Membran polistirena dibuat dengan

melarutkan polistirena menggunakan

diklorometana dan diaduk dengan gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik membantu meningkatkan interaksi antara polistirena dan diklorometana. Pelarutan polistirena menjadi

lebih homogen dan tidak membentuk

gelembung udara. Membran polistirena

merupakan membran tidak berpori dan berbentuk seperti jari pada lapisan bawah (Gambar 3).

Gambar 3 Penampang lintang membran polistirena.

Penambahan surfaktan Pluronic® bertujuan

merubah pola lapisan bawah membran berbentuk jari menjadi pori (Gambar 4, 5, 6,

dan 7). Pluronic® merupakan surfaktan

nonionik yang mempunyai dua sifat, yaitu polar dan nonpolar. Bagian nonpolar (ekor), yaitu polipropilena oksida, akan berinteraksi dengan membran polistirena yang bersifat hidrofobik. Sementara bagian polar (kepala),

yaitu polietilena oksida, akan saling

berinteraksi sehingga membentuk misel.

Konsentrasi Pluronic® yang ditambahkan

melebihi konsentrasi misel kritis (CMC), yaitu 0,3 % b/v (Christian SD 1995). Sehingga misel inilah yang kemudian membentuk pori pada membran polistirena setelah direndam

dalam air. Pluronic® bagian polar larut dalam

air rendaman yang juga bersifat polar dan meninggalkan pori pada membran polistirena. Membran yang dihasilkan dikategorikan

berdasarkan penambahan konsentrasi

Pluronic®_{, yaitu membran PS 0,5; membran}

PS 1; membran PS 1,5; dan membran PS 2.

Gambar 4 Penampang lintang membran PS 0,5.

Lapisan atas

Lapisan bawah

4

Gambar 5 Penampang lintang membran PS 1.

Gambar 6 Penampang lintang membran PS 1,5.

Gambar 7 Penampang lintang membran PS 2.

Pori yang terbentuk pada membran polistirena lapisan bawah setelah penambahan

Pluronic®, berukuran nano dan asimetrik.

Semua konsentrasi (0,5; 1,0; 1,5; 2,0) membran polistirena setelah penambahan

Pluronic® mengalami perubahan morfologi.

Pada lapisan bawah terbentuk pori yang mempengaruhi kinerja dari membran tersebut. Pori yang terbentuk masing-masing membran tidak sama. Pada membran PS 0,5 (Gambar 4) ukuran pori paling kecil dan merata. Membran PS 1 (Gambar 5) dan membran PS 1,5 (Gambar 6) memiliki morfologi yang mirip, yaitu tidak merata. Membran PS 2 (Gambar 7) pori tersebar merata dan ukurannya lebih besar. Pori yang terbentuk tersebut akan mempengaruhi proses pervaporasi membran.

Pluronic® berfungsi sebagai pembentuk

pori, karena saat perendaman, Pluronic® larut dalam air. Namun, pada membran polistirena

ini masih mengandung Pluronic®. Hal ini

ditunjukkan oleh spektrum inframerah (IR) pada Gambar 8.

Spektrum IR membran polistirena

mempunyai serapan yang kuat pada bilangan

gelombang 2849,74 cm-1 yang menunjukkan

regangan C-H serta pada 756,87 dan 698,97

cm-1 yang menunjukkan serapan benzena

monosubstitusi. Hal yang sama ditunjukkan oleh spektrum membran polistirena dengan

penambahan Pluronic®. Serapan kuat pada

bilangan gelombang 2911,91 cm-1

menunjukkan regangan C-H dan serapan pada 755,90 dan 698,11 cm-1 merupakan serapan benzena monosubstitusi. Adanya serapan Pluronic® terlihat pada Gambar 8, serapan di antara bilangan gelombang 1154,02 dan 1069,50 cm-1. Pada spektrum tersebut tidak diketahui secara pasti serapannya, tapi di antara bilangan gelombang tersebut terdapat puncak spektrum yang berasal dari serapan

Pluronic®. Hal ini dapat dilihat adanya

serapan yang penciri yang sama pada

spektrum Pluronic® murni, yaitu pada serapan

1116,40 cm-1 yang menunjukaan serapan C-O

serta pada bilangan gelombang 3200-3600 yang menunjukkan serapan O-H di Lampiran 4. Serapan tersebut membuktikan bahwa

Pluronic® tidak lepas atau tidak larut

sempurna dalam air saat perendaman dan

tetap menghasilkan pori. Pluronic® yang tidak

larut sempurna dalam air saat perendaman karena air saat perendaman sudah jenuh oleh

Pluronic® sehingga tidak dapat lagi

melarutkan Pluronic® lebih banyak. Perlu

dilakukan penggantian air saat perendaman.

Lapisan atas Lapisan bawah Lapisan atas Lapisan bawah

Lapisan bawah Lapisan

5

Gambar 8 Spektrum IR membran polistirena dan polistirena dengan penambahan Pluronic®.

Pervaporasi Etanol

Membran polistirena yang telah dibuat dilihat kinerja pervaporasi untuk memisahkan etanol. Pervaporasi didasarkan pada sifat hidrofilitas membran terhadap larutan yang akan dipisahkan. Penghilangan air dari

komponen organik (etanol) melalui

pervaporasi, penyerapan selektif air menjadi faktor terpenting (Schwarz 2001). Secara umum, membran hidrofobik mempunyai interaksi yang kuat terhadap alkohol (Tsai 2000). Membran polistirena yang bersifat hidrofobik akan melewatkan larutan atau uap yang juga bersifat hidrofobik. Etanol yang bersifat polaritasnya lebih rendah daripada air akan melewati membran polistirena. Etanol akan berdifusi melewati membran. Sementara air akan tertahan dan tidak akan melewati membran.

Penambahan Pluronic® pada pembuatan

membran menghasilkan membran polistirena yang berpori dan mempengaruhi kinerja pemisahan etanol dan air melalui proses pervaporasi. Besarnya pemisahan etanol akibat penambahan Pluronic® dapat dihitung dari besarnya faktor pemisahan (αsep).

Membran polistirena dengan pengadukan 10 jam memiliki nilai faktor pemisahan yang relatif sama. Membran polistirena tanpa

penambahan Pluronic® memiliki nilai faktor

pemisahan yang lebih besar daripada

membran polistirena dengan penambahan

Pluronic®, kecuali pada konsentrasi 1% (b/v).

Membran tanpa penambahan Pluronic®

(Gambar 3) tidak berpori pada lapisan atas dan lapisan bawah membentuk seperti jari yang mengakibatkan etanol bisa terjebak dalam pola dari jari tersebut.

Gambar 9 Grafik hubungan konsentrasi membran polistirena terhadap faktor pemisahan.

Pada pengadukan 20 jam memiliki nilai faktor pemisahan yang lebih tinggi daripada pengadukan 10 jam dan membran PS 1,5 atau

4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0

-3.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 93.0 cm-1 %T

Laboratory Test Result

Polistirena

Pluronic 20 jam

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

αsep

konsentrasi

6

konsentrasi 1,5% (b/v) merupakan nilai faktor

pemisahan tertinggi, yaitu 38,9082.

Konsentrasi ini memiliki nilai faktor

pemisahan yang sangat tinggi terhadap nilai faktor pemisahan konsentrasi lainnya. Faktor yang mempengaruhi proses pada membran di antaranya struktur kimia dan morfologi membran tersebut yang menjadi parameter proses yang terjadi pada membran tersebut,

misalnya suhu, tekanan, dan kondisi

hidrodinamik (Schwarz 2001). Pada

konsentrasi tersebut, pori yang terbentuk juga terdapat pada lapisan atas membran, hal yang tidak terjadi pada membran polistirena dengan konsentrasi lain. Pori pada lapisan bawah

tidak terlalu banyak diseluruh lapisan

sehingga lebih selektif.

Konsentrasi lain pada pengadukan 20 jam memiliki nilai faktor pemisahan yang tidak jauh berbeda. Konsentrasi 0,5% (membran PS 0,5) dan 2% (membran PS 2) dapat dilihat dari hasil SEM (Gambar 4 dan 7) pori yang

terbentuk pada lapisan bawah merata

diseluruh lapisan tersebut. Hal ini menunjukan larutan yang melewati membran lebih banyak baik etanol maupun air. Bobot dari etanol yang dihasilkan lebih banyak daripada membran PS 1,5 dan sisa pervaporasi (air) lebih sedikit (Lampiran 3), tapi tidak menunjukkan kemurnian etanol yang lebih tinggi. Hasil pengujian menggunakan GC

memperlihatkan hasil kemurnian etanol

melalui membran PS 1,5 lebih tinggi (86,98% (v/v)) dibandingkan dengan membran PS 0,5 (77,13% (v/v)). Sedangkan membran PS 1 dapat melewatkan etanol yang lebih sedikit daripada membran PS 0,5 dan membran PS 2 serta sisa pervaporasi (air) yang lebih sedikit. Maka faktor pemisahannya lebih besar (Lampiran 3). Pada membran ini (Gambar 4) lapisan atas tidak ada pori dan pada lapisan bawah terdapat pori asimetrik dan tidak merata serta ukuran pori cenderung lebih kecil daripada membran PS 1,5 (Gambar 6).

Membran PS 1,5 menunjukkan faktor pemisahan terbesar. Nilai faktor pemisahan ini berbeda jauh dari faktor pemisahan membran

lainnya. Penambahan Pluronic®

1,5% (b/v) dengan pengadukan 20 jam memperlihatkan

jumlah optimum penambahan surfaktan

tersebut dalam polistirena. Keadaan optimum inilah yang mengakibatkan matriks dari polistirena dan Pluronic® _{menjadi kuat. Pori} yang dihasilkan juga lebih besar sehingga lebih memudahkan etanol untuk berdifusi.

Hasil pervaporasi yang dilihat dari faktor

pemisahan membran polistirena ini

menunjukkan bahwa semakin sedikit etanol

yang dilewatkan dan semakin banyak air yang tersisa maka semakin besar nilai faktor

pemisahannya. Pada membran PS 1,5

membuktikan bahwa faktor pemisahan paling besar memiliki kemurnian etanol yang paling tinggi.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Penambahan surfaktan dan pengadukan dengan gelombang ultrasonik menghasilkan membran polistirena yang berpori asimetrik dan berukuran nano. Membran polistirena, yaitu membran PS 1,5 dengan penambahan Pluronic®

1,5% (b/v) dapat digunakan untuk pervaporasi etanol yang paling baik.

Saran

Rangkaian alat untuk pervaporasi dibuat lebih baik. Untuk melepaskan surfaktan juga sebaiknya dilakukan menggunakan metode perendaman lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Baker Richard W. 2004. Membrane

Technology and Applications second edition. California : Wiley.

Chavez E, et al. 2006. Applications of

Thermoreversible Pluronic F-127 Gels in

Pharmaceutical Formulations. Pharm

Pharmaceut Sci 9:339-358.

Christian SD. 1995. Solubilization in

Surfactant Aggregrates Surfactant Science. New York : IRC Press.

Cowd MA. 1991. Kimia Polimer. Firman H,

penerjemah; Padmawinata K, editor. London: J Murray. Terjemahan dari: Cowd, Polymer Chemistry.

Ghazali M, Nawawi M, and Tram. 2007. Pervaporation dehydration of isopropanol-water mixtures using chitosan zeolite-a

membranes. Teknologi 41:61-72.

Ghosh R. 2003. Protein Bioseparation Using

7

Khayet M, et al. 2006. Application of

poly(ethylene

terephthalate)-graft-polystyrene membranes in pervaporation. Desalination 193:109-118.

Kittur A A, et al. Pervaporation separation of water-isopropanol mixtures using ZSM-5 zeolite incorporated poly (vinyl alcohol) membranes.

Lide DR, editor. 2004-2005. Handbook of

Chemistry and Physics, Ed ke-85. CRC Pr.

Martin M. 2008. Aplikasi membran komposit

selulosa asetat-polistirena berporogen

poli(etilena glikol) 6000 dalam pemisahan

Fe3+ [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Nuryono. 2008. Kajian desalinasi membran

komposit selulosa asetat-polistirena

dengan poli(etilena glikol) sebagai

porogen [skripsi]. Bogor: Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Onggowosito T. 2008. Peningkatan mutu membran komposit nanopori selulosa asetat-polistirena menggunakan natrium lauril sulfat sebagai porogen [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Rahayu I, Ahmad S, Wulansari R. 2009. Pengaruh variasi suhu larutan pintal terhadap karakteristik membran serat berongga polisulfon [skripsi]. Bandung:

Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas

Padjadjaran.

Rongqi Z, Zhanting D. 1998. Extractive

Distillation with Salt in Solvent. Beijing. Department of Chemical Engineering, Tsinghua University.

Raslan R and AW Muhammad. 2010.

Polysulfone/Pluronic F-127 blend

ultrafiltration membranes: Preparation and characterizations. J Applied Sci 10:2628-2632.

Schwarz Hans-Hartmut, Regine Apostel, and Dieter Paul. 2001. Membranes based on polyelectrolyte-surfactant complexes for

methanol separation. Membrane Science

194:91-102.

Stevens Malcolm P. 1999. Polymer Chemistry

an Introduction third edition. New York : Oxford University Press.

Tsai HA, et al. 2000. Effect of surfactant

addition on the morphology and

pervaporation performance of asymmetric

polysulfone membranes. Membrane Sci

176:97-103.

Widodo S, Widiasa IN, dan Wenten IG. 2004.

Pengembangan Teknlogi pervaporasi

untuk produksi etanol absolut. [Prosiding]

Semarang: Universitas Dipenogoro.

Rekayasa Kimia dan Proses ISSN:1411-4216.

Zhou L, et al. 2005. Cordierite-supported

ZSM-5 membrane: preparation and

pervaporation properties in the dehydration

of water-alcohol mixture. Separation

8

9

Lampiran 1 Bagan alir penelitian

Pluronic® dengan variasi bobot

Polistirena 17 g Diklorometana

hingga 100 ml

Membran polistirena

1. Sonikasi dengan variasi waktu pengadukan

2. Cetak pada pelat kaca 3. Rendam dalam akuades 60 oC

Membran dengan α sep

terbesar

Pori membran yang terbentuk Pervaporasi

etanol

Nilai kemurnian etanol

Analisis menggunakan kromatografi gas

Analisis dengan SEM

10

Lampiran 2 Rangkaian pervaporasi

Keterangan:

A = Penampung larutan umpan

C = Reaktor membran

11

Lampiran 3 Nilai faktor pemisahan pervaporasi alkohol

Pengadukan 10 jam

Konsentrasi (% b/v)

Bobot Larutan Umpan, F (g) Bobot Larutan Permeat, P (g) Faktor Pemisahan

(αsep)

Air Etanol Air Etanol

0,0 19,9757 24,7083 13,5376 8,6665 1,9321

0,5 20,3166 24,4127 11,7902 19,4369 0,7289

1,0 20,1036 24,5758 21,2552 11,2271 2,3144

1,5 19,6280 24,7433 29,5386 12,1816 0,5196

2,0 19,7444 25,4074 7,0925 17,6108 0,5182

Pengadukan 20 jam

Konsentrasi (% b/v)

Bobot Larutan Umpan, F (g) Bobot Larutan Permeat, P (g) Faktor Pemisahan

(αsep)

Air Etanol Air Etanol

0,0 20,3121 24,4764 19,4604 8,0698 2,9058

0,5 20,3877 24,3729 26,8154 13,1769 2,4328

1,0 20,0985 24,7048 31,5117 8,1754 4,7380

1,5 20,2237 24,5805 41,0064 1,8022 38,9082

2,0 20,2468 24,1979 28,8065 13,3726 2,5745

Contoh perhitungan :

12

Lampiran 4 Spektrum IR Pluronic®

4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0

-2.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26.0

cm-1 %T

Laboratory Tes t Result

Pluronic F-127 2895.78

1467.57

1343.47 1281.08

1116.40 963.28

841.82

528.97

O−H