SINTESIS & KARAKTERISASI MEMBRAN ANTIBAKTERI
BERBAHAN POLISULFON DENGAN PENAMBAHAN ZnO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh: Ribka Rumintang
102316079
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS PERTAMINA
JUNI 2021
S int esis & Ka ra kter isasi Me mbra n Antibakte ri Be rba ha n P oli sulfon de nga n P ena mbaha n ZnO R ibka R umi ntang 102 316 07 9 Universitas Pertamina - ii
SINTESIS & KARAKTERISASI MEMBRAN ANTIBAKTERI
BERBAHAN POLISULFON DENGAN PENAMBAHAN ZnO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh: Ribka Rumintang
102316079
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS PERTAMINA
JUNI 2021
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Tugas Akhir Sintesis & Karakterisasi Membran
Antibakteri Berbahan Polisulfon dengan Penambahan ZnO
Nama Mahasiswa Ribka Rumintang
Nomor Induk Mahasiswa 102316079
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Fakultas Teknologi Industri
Tanggal Lulus Sidang Tugas Akhir 21 Juni 2021
Jakarta, 28 Juni 2021
MENGESAHKAN
Pembimbing I Nama Rinaldi Medali R., M.S.
NIP 119025
Pembimbing II Nama Dr. Dita Floresyona
NIP 116154
MENGETAHUI, Ketua Program Studi
Eduardus Budi Nursanto, Ph.D. NIP. 116116
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir berjudul Sintesis &
Karakterisasi Membran Antibakteri Berbahan Polysulfon dengan Penambahan ZnO ini adalah benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri dan
tidak mengandung materi yang ditulis oleh orang lain kecuali telah dikutip sebagai referensi yang sumbernya telah dituliskan secara jelas sesuai dengan kaidah penulisan karya ilmiah.
Apabila dikemudian hari ditemukan adanya kecurangan dalam karya ini, saya bersedia menerima sanksi dari Universitas Pertamina sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Pertamina hak bebas royalti noneksklusif (non-exclusive
royalty-free right) atas Tugas Akhir ini beserta perangkat yang ada. Dengan hak
bebas royalti noneksklusif ini Universitas Pertamina berhak menyimpan, mengalih media/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkatan data (database), merawat dan mempublikasikan Tugas Akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Jakarta, 28 Juni 2021
Yang membuat pernyataan,
Ribka Rumintang
ABSTRAK
Ribka Rumintang. 102316079. Sintesis & Karakterisasi Membran Antibakteri
berbahan Polisulfon dengan Penambahan ZnO.
Peningkatan kebutuhan air bersih yang semakin meningkat mendorong perkembangan pengolahan air. Teknologi membran merupakan salah satu alternatif pada pengolahan air. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis membran filtrasi berbahan polimer polisulfon dengan penambahan ZnO. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu metode pencampuran (blending) untuk pembuatan larutan
dope dan metode inversi fasa Non-Induced Phase Separation (NIPS) sebagai
metode cetak larutan dope membran. Komposisi ZnO divariasikan menjadi 0%, 0,5%, 1%, 2%, dan 3%. Hasil sintesis membran dikarakterisasi menggunakan
Fourier Tansform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope
(SEM), uji permeabilitas air murni, dan uji selektivitas dengan turbidimeter. Untuk sifat hidrofilitas membran dianalisis dengan pengkuran sudut kontak, dan karakteristik antibakteri membran dianalisis dengan uji difusi cakram. Analisis dengan FTIR menunjukkan keberadaan gugus fungsi sulfon (S=O) yang berasal dari polimer polisulfon dan gugus fungsi metil (C-H) yang berasal dari PEG. Analisis SEM menunjukkan bahwa setiap variasi membran polisulfon memiliki struktur pori permukaan atas yang rapat dengan struktur honeycomb. Uji permeabilitas air murni menunjukkan bahwa membran berpori dan mampu dilewati oleh air murni. Uji selektivitas dengan turbidimeter menunjukkan bahwa membran bersifat selektif terhadap aliran umpan yang melewatinya. Analisis pengukuran sudut kontak menunjukkan permukaan membran polisulfon bersifat hidrofilik. Analisis aktivitas antibakteri menunjukkan membran polisulfon memiliki kemampuan antibakteri dengan zona inhibisi terbesar dengan nilai 1,8 mm pada membran dengan konsentrasi ZnO terbesar.
Kata Kunci : antibakteri, membran, metode inversi fasa, polisulfon, ZnO
ABSTRACT
Ribka Rumintang. 102316079. Synthesis and Characterization of Antibacterial
Polysulfone Membrane with the Addition of ZnO.
Membrane technology is an alternative in water treatment. This study aims to synthesize a filtration membrane made of polysulfone polymer with the addition of ZnO. The method used in this research is the blending method for the manufacture of dope and the Non-Induced Phase Separation (NIPS) phase inversion method as the method of printing the membrane dope solution. The composition of ZnO was varied into 0%, 0.5%, 1%, 2%, and 3%. The results of the membrane synthesis were characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), pure water permeability test, and selectivity test with a turbidimeter. The hydrophilic properties of the membrane were analyzed by measuring the contact angle, and the antibacterial characteristics were analyzed by the disc diffusion test. Analysis by FTIR showed the presence of a sulfone functional group (S=O) derived from polysulfone polymer and a methyl functional group (C-H) derived from PEG. SEM analysis showed that each variation of the polysulfone membrane had an upper surface structure that was close to the honeycomb structure. The pure air permeability test shows that the membrane is porous and able to pass through pure air. Selectivity test with a turbidimeter showed that the membrane is selective to the feed stream that passes through it. Analysis of contact angle measurements showed that the polysulfone membrane surface was hydrophilic. Antibacterial activity analysis showed that polysulfone membrane had antibacterial ability with the largest zone of inhibition with a value 1.8 mm on the membrane with the largest concentration of ZnO.
Keywords : antibacterial, membrane, phase inversion, polysulfone, ZnO
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat- Nya penulis dapat melaksanakan tugas akhir dan menyelesaikan laporan tugas akhir. Laporan tugas akhir ini berjudul
Tugas akhir merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pertamina. Penelitian dalam tugas akhir dilaksanakan di
Selama pelaksanaan penelitian dan penulisan laporan tugas akhir, penulis telah mendapat banyak bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis tak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Orang tua dan keluarga penulis atas semua dukungan dan doa yang telah
diberikan selama ini
2. Bapak Rinaldi Medali Rachman, S.T, MS dan Eduardus Budi Nursanto, Ph.D.
selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk membimbing, memberikan masukan, dan memberikan semangat kepada seluruh bimbingannya.
3. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Universitas Pertamina yang telah memberikan banyak ilmu selama 4 tahun penulis di bangku perkuliahan.
4. Seluruh staf Program Studi Teknik Kimia Universitas Pertamina yang telah membantu selama proses perkuliahan.
5. Staf Laboratorium Operasi Teknik Kimia (OTK) dan Kimia Terintegrasi Universitas Pertamina yang telah membantu menyediakan fasilitas untuk proses penelitian.
6. Anissa Gati selaku buddy selama masa perkuliahan yang selalu menemani dan memberi banyak dukungan pada penulis.
7. Angkatan 2016 Teknik Kimia Universitas Pertamina selaku teman seperjuangan selama masa perkuliahan.
8. Alfin dan Alifa selaku teman penulis yang selalu memberikan dukungan, nasehat, dan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
9. Dan semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebesar-besarnya jika terjadi kesalahan baik yang disengaja maupun yang tidak disengaja. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini tidaklah sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat terbuka menerima kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca khususnya bagi mahasiswa Teknik Kimia Universitas Pertamina.
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...i
LEMBAR PERNYATAAN ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ...iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ...vi
DAFTAR TABEL... viii
DAFTAR GAMBAR ...ix
DAFTAR SINGKATAN ... x BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan Penelitian ... 2 1.4. Ruang Lingkup ... 3 1.5. Lokasi Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Membran ... 4
2.2. Material Penyusun Membran... 5
2.3. Metode Fabrikasi Membran... 6
2.4. Jenis Membran berdasarkan Gaya Dorong ... 7
2.5. Biofouling & Mekanisme Biofouling ... 9
2.6. Membran Nanokomposit dengan karakteristik Antibakteri ... 9
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 11
3.2. Prosedur Penelitian ... 12
3.2.1. Sintesis Membran Polisulfon ... 12
3.3. Metode Analisis ... 13
3.3.1. Analisis Karakteristik Membran dengan SEM ... 14
3.3.2. Analisis Karakteristik Membran dengan FTIR ... 14
3.3.3. Uji Permeabilitas Air Murni ... 14
3.3.4. Uji Selektivitas Membran dengan Turbidimeter ... 15
3.3.5. Analisis Karakteristik Membran dengan Sudut Kontak ... 15
3.3.6. Analisis Aktivitas Antibakterial ... 16
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pembuatan Membran polisulfon dengan Penambahan ZnO ... 17
4.2. Analisis Karakteristik Membran dengan FTIR ... 18
4.3. Analisis Karakteristik Membran dengan SEM ... 19
4.4. Uji Permeabilitas Air Murni ... 20
4.5. Uji Selektivitas Membran dengan Turbidimeter ... 21
4.6. Analisis Karakteristik Membran dengan Sudut Kontak ... 22
4.7. Analisis Aktivitas Antibakterial ... 23
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 24
5.2. Saran ... 24
DAFTAR PUSTAKA ... 25
LAMPIRAN ... 26
FORM BIMBINGAN TUGAS AKHIR ... 27
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis Membran berdasarkan Gaya Dorong ... 7
Tabel 2.2. Spesifikasi Membran Filtrasi ... 7
Tabel 3.1. Komposisi Larutan Dope ... 12
Tabel 4.1. Nilai % Removal Padatan tersuspensi ... 17
Tabel 4.2. Percobaan Membran Polimer dengan Penambahan l ZnO ... 23
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Struktur Kimia Polisulfon ... 5
Gambar 2.2. Polimer Polisulfon ... 8
Gambar 2.3. Ilustrasi Membran Komposit (Mixed-Matrix) ... 8
Gambar 2.4. Metode sintesis Non-solvent Induced Phase Separation ... 8
Gambar 2.5. Spektrum Filtrasi membran dengan Gaya Dorong Tekanan ... 8
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 11
Gambar 3.2. Syringe & Syringe Filter Holder ... 14
Gambar 3.3. Turbidimeter ... 14
Gambar 3.4. Media Nutrient agar ... 15
Gambar 3.5. Media Nutrient broth... 15
Gambar 3.6. Suspensi Bakteri Escherichia coli ... 16
Gambar 4.1. Pembuatan Larutan dope ... 17
Gambar 4.2. Larutan dope seluruh variasi ... 17
Gambar 4.3. Larutan dope sebelum & sesudah didiamkan... 17
Gambar 4.4. Casting Knife & Glass Plate ... 18
Gambar 4.5. Prosedur Uji Permeabilitas Air Murni ... 19
Gambar 4.6. Spektra FTIR Membran Polisulfon ... 19
Gambar 4.7. Mikrograf SEM Permukaan Atas Membran Polisulfon ... 21
Gambar 4.8. Mikrograf SEM Permukaan Atas Membran Sampel 4 ... 22
Gambar 4.9. Grafik Sudut Kontak Membran Polisulfon ... 24
Gambar 4.10. Sudut Kontak Membran Polisulfon ... 25
Gambar 4.11. Membran Polisulfon sebelum diinkubasi ... 25
Gambar 4.12. Membran Polisulfon setelah diinkubasi ... 26
DAFTAR SINGKATAN
Lambang/Singkatan Arti Keterangan
NMP N-Methyl-2-pyrrolidone
PEG Polyethylene glycol
NTU Nephelometric Turbidity unit
NIPS Non-Induced Phase Separation
