PEMBUATAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT-BENTONIT
ALAM SEBAGAI FILTRASI AIR GAMBUT DESA
KAYU LABUOGAN KOMERING ILIR
TESIS
Oleh
CORNELIUS MANIK
127006012/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
PEMBUATAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT-BENTONIT
ALAM SEBAGAI FILTRASI AIR GAMBUT DESA
KAYU LABUOGAN KOMERING ILIR
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
CORNELIUS MANIK
127006012/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITASSUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Judul Penelitian : PEMBUATAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT-BENTONIT ALAM SEBAGAI FILTRASI AIR GAMBUT DESA KAYU LABU OGAN KOMERING ILIR
Nama Mahasiswa : CORNELIUS MANIK Nomor Pokok : 127006012
Program Studi : MAGISTER ILMU KIMIA
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Thamrin,M.Sc
Ketua Anggota
Dr. Marpongahtun, M.Sc
Mengetahui,
Ketua ProgramStudi MagisterKimia Dekan FMIPA USU
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Dr.Sutarman, M.Sc
Tanggal lulus : 04 Februari 2015
Telah diuji pada
Tanggal: 04 Februari 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : 1. Prof. Dr.Thamrin, M. Sc Anggota : 2. Dr. Marpongahtun, M. Sc
3. Prof. Dr. Harlem Marpaung 4. Eddyanto, Ph.D
5. Dr. Yugia Muis, MS
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis maupun diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Medan, Februari 2016 Penulis,
(Cornelius Manik)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
segala berkah dan rahmat-Nya sehingga tesis dengan judul “Pembuatan Membran
Selulosa Asetat-Bentonit Alam Sebagai Filtrasi Air Gambut Desa Kayu Labu
Kabupaten Ogan Komering Ilir” dapat diselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan
setinggi-tingginya kepada :
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 untuk menyelesaikan penulisan tesis ini.
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Ketua Program Pascasarjana
Ilmu Kimia Universitas Sumatera Utara dan telah memberikan bimbingan dan saran
selama penyelesaian penulisan tesis ini.
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku ketua komisi pembimbing, yang telah
memberikan semangat, bimbingan dan saran selama penyelesaian penulisan tesis ini.
Dr. Marpongahtun selaku anggota komisi pembimbing yang telah
memberikan arahan dan motivasi sehingga dapat diselesaikan penulisan tesis ini.
Para dosen Magister Ilmu Kimia Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
beserta rekan-rekan yang telah memberikan dorongan, saran dan perbaikan pada tesis
ini.
Orangtuaku tercinta Ayahanda (Drs. J.Manik, M.Pd), Ibunda (Dra. R.
Simarmata) beserta saudaraku Chandra Antonius Manik, Anne Agustina Manik,
ST dan Budi Christofer Manik. Sahabat seperjuangan Pascasarjana Ilmu Kimia
angkatan 12b : Hartika Samgrace Siagian, Jane Elnovreny, Elisa Putri, Rizqy
Ammaturahim, Bang Ali Akbari, Appara Cornelius Manik dan Appara Pada
Mulia Raja Harahap, dan rekan-rekan dari UNIMED: Neva Silalahi, Sumitro
Silalahi, Fendrik Sianipar, Nikmat Hutauruk, Hasian Napitu beserta
teman-teman yang ada di Pak de.
Akhirnya penulis berharap proposal penelitian ini dapat dijadikan bahan
untuk pengembangan penelitian teknologi membran baik secara laboratorium maupun
skala industri.
Medan, Februari 2016
Penulis,
PEMBUATAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT-BENTONIT
ALAM SEBAGAI FILTRASI AIR GAMBUT DESA
KAYU LABUOGAN KOMERING ILIR
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh penambahan bentonit pada membran selulosa asetat terhadap fluks dan % rejeksi membran pada filtrasi air gambut. Pembuatan membran selulosa asetat dengan penambahan variasi konsentrasi bentonit yaitu 0%; 5%; 10%; 15%; 20% dan 25% dengan teknik inversi fasa-perendaman. Karakterisasi membran yang dilakukan meliputi Fourier Transform
Infrared Spectroscopy (spektroskopi FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM)
serta uji fluks dengan menggunakan sistem aliran dead end. Analisis air yang diukur antara lain pH, kekeruhan, TSS dan TDS dengan menggunakan air gambut Desa Kayu Labu, Kabupaten Ogan Komering Ilir. Ketebalan membran yang diperoleh dari proses pencetakan bervariasi yaitu 0.13 – 0.32 mm. Berdasarkan spektrum FTIR menunjukkan tidak ada dijumpai gugus baru pada spektrum yang mengindikasikan reaksi yang berlangsung antara selulosa asetat dengan bentonit secara fisika. Karakterisasi membran selulosa asetat dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkan persebaran pori yang sedikit, namun berbeda dengan permukaan membran Selulosa asetat-Bentonit memiliki persebaran pori yang lebih banyak dan
ukuran pori yang kecil. Uji fluks optimum diperoleh membran M4 dengan nilai fluks
15 L.m-2.Jam-1 dan rejeksi membran (R) untuk kekeruhan dan organik adalah 60%
dan 55%. Hasil analisis air gambut menunjukkan penurunan setelah filtrasi dengan membran yaitu kekeruhan (18 NTU), warna (43 TCU), TSS (50 mg/L), TDS (35 mg/L).
Kata kunci : Membran, selulosa asetat, bentonit, fluks, air gambut
PREPARATION CELLULOSE ACETATE-BENTONITE
FOR PEAT WATER FILTRATION FROM KAYU
LABU VILLAGE OGAN KOMERING ILIR
ABSTRACT
This researchaims todetermined effect of adding bentoniteoncellulose acetate membraneto themembranefluxand %rejectiononpeatwaterfiltration. Preparation celluloseacetatemembranes by adding variations of bentoniteis0%; 5%; 10%; 15%;
20% and25% using aphase inversion-immersion method. Membranes
characterizationwere conducted by FourierTransform InfraredSpectroscopy(FTIR), Scanning Electron Microscopy(SEM) andfluxtestusingflow systemdeadend. Analysis ofwatermeasured werepH, turbidity, TSSandTDSusingpeatwater from Kayu Labu Village, OganKomering Ilir. The thickness of themembraneobtainedfromthe printing processvaries the0,13 to 0,32mm. Based onFTIRresultsshowednonewclusters was
detected inthe spectrum, itsindicatesthatthe
reactioncelluloseacetateandbentonitewerephysics reaction. Characterization
ofcelluloseacetatemembrane 15% (M1)by ScanningElectron Microscopy(SEM)
showed that theporesdistribution was slightly, but its different celluloseacetate 15%
-Bentonit15% membrane (M4) has a better poresdistributionandsmall. Optimum
fluxobtained of membrane M4with avalue offlux15Lm-2.Jam-1andthe rejection(R) forturbidityandorganic are 60% and55%. The results ofthe analysis peat water were showed decreasingafterfiltrationusingmembranethat isturbidity(18 NTU), color(43 TCU), TSS(50 mg/L), TDS(35 mg/L)
Key word: Membranes, celluloseacetate, bentonite, flux, peat water
DAFTAR ISI
1.6. Metodologi Penelitian 4
1.7Lokasi Penelitian 5
2.1.2.1 Permeabilitas 9
2.1.2.2 Selektivitas 9 2.1.2.3 Scanning Electron Microscopy (SEM) 10 2.2 Selulosa Asetat Sebagai Material Membran 10
2.3 Aseton 11
2.4 Modifikasi Membran 12
2.5 Bentonit 15 2.5.1. Sifat-sifat Fisis Bentonit 17 2.5.2. Bentonit Kabupaten Bener MeriahProvinsi Aceh 18 2.6 Air Gambut 18
2.6.1. Karakteristik Air Gambut 19
2.6.2. Pengolahan Air Gambut 20
2.7UjiKualitas Air 20
2.7.1DerajatKeasaman (pH) 20 2.7.2 Kekeruhan 21
3.2.5.1 AnalisisKekeruhan 26
3.2.5.2 AnalisisDerajat Keasaman 26
3.2.5.3 Analisisjumlahzat
padattersuspensi (TSS) 26
3.2.5.4 Analisisjumlahzat
padatterlarut (TDS) 27
Selulosa Asetat 33
4.3 KarakterisasiMembrandenganFourier Transform
InfraredSpectroscopy (FTIR) 35
4.4 Karakterisasi membran denganScanning
Electron Microscopy (SEM) 38
4.5 PengaruhPenambahanBentonit Terhadap
FluksMembranSelulosaAsetat 40
4.6PengaruhPenambahanBentonitTerhadap
RejeksiMembranSelulosaAsetat 42
4.7HasilAnalisa Air SetelahPenyaringanDengan
MenggunakanMembranSelulosaAsetat 44
4.7.1. AnalisisDerajatKeasaman (pH) 44
4.7.2 AnalisisKekeruhan 45
4.7.3AnalisisWarna 47
4.7.4AnalisisJumlahZatPadat Tersuspensi (TSS) 48
4.7.5AnalisisJumlahZat Padat Terlarut (TDS) 49
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 50
5.2. Saran 50
DAFTAR PUSTAKA 51
LAMPIRAN 55
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel 2.1 Hasil ketebalan dan ukuran pori membran polisulfon 12
Tabel 3.1 Komposisi pembuatan membran selulosa asetat
dengan variasi bentonit 25
Tabel 4.1 Nilai sudut 2 Ɵ bentonit 33
Tabel 4.2 Ketebalan membran 34
Tabel 4.3 Gugus Fungsi pada membran selulosa asetat dan
membran selulosa-bentonit 38
Tabel 4.4 Data fluks membran dengan variasi konsentrasi bentonit 41
Tabel 4.5 Hasil analisis Derajat Keasaman pH 45
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar 2.1 Skema pemisahan dengan menggunakan membran 6
Gambar 2.2 Struktur selulosa asetat 11
Gambar 2.3 Struktur Aseton 12
Gambar 4.1 Difraktogram XRD bentonit alam sebelum aktivasi 31
Gambar 4.2 Difraktogram XRD bentonit alam setelah aktivasi 32
Gambar 4.3 Spektrum FTIR membran selulosa asetat dan
selulosa asetat-bentonit 35
Gambar 4.4 Spektrum FTIR membran selulosa asetat 36
Gambar 4.5 Spektrum FTIR membran selulosa asetat-Bentonit 37
Gambar 4.6 Hasil pengujian SEM membran selulosa asetat
tanpa penambahan bentonit 39
Gambar 4.7 Hasil pengujian SEM membran selulosa asetat dengan
penambahan bentonit 15% 39
Gambar 4.8 Fluks membran dengan penambahan variasi bentonit 40
Gambar 4.9 Persen rejeksi kekeruhan dengan variasipenambahan bentonit 42
Gambar 4.10 Persen rejeksi zat organik dengan variasi penambahan bentonit 43
Gambar 4.11 Analisis pH air gambut 44
Gambar 4.12 Analisis kekeruhan air gambut 46
Gambar 4.13 Analisis warna air gambut 47
Gambar 4.14 Analisis Total Suspended Solid (TSS) air gambut 48
Gambar 4.15 Analisis Jumlah Zat Terlarut (TDS) air gambut 49
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran 1 Komposisi pembuatan membran 55
Lampiran 2 Hasil karakterisasi membran dengan Fourier Transform
InfraredSpectroscopy (FTIR) 57
Lampiran 3 Fluks Membran 59
Lampiran 4 Rejeksi membran 61
Lampiran 5 Hasil Analisa Air Gambut Setelah Penyaringan 63
Lampiran 6 Dokumentasi Penelitian 64
DAFTAR SINGKATAN
AMCSD : American Mineralogist Crystal Structure Database
CA : Cellulose Acetate
FTIR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy
NTU : Nephelometric Turbidy Unit
SEM : Scanning Electron Microscopy
TCU : True Color Unit
TDS : Total Dissolved Solid
TSS : Total Suspended Solid
XRD : X-Ray Diffraction
