PENDAHULUAN Latar Belakang
Saat ini teknologi membran telah berkembang pesat dan banyak digunakan pada berbagai bidang. Hal ini kemungkinan dikarenakan pemisahan dengan membran memiliki banyak keunggulan yang tidak dimiliki metode-metode pemisahan lainnya.
Membran merupakan fasa permeabel atau semi permeabel yang biasanya berupa padatan polimer tipis yang dapat menahan pergerakan bahan tertentu. Membran terbagi atas dua jenis yaitu membran alami dan sintetik. Membran alami adalah membran pada sistem dan proses kehidupan makhluk hidup yang terdiri dari lipid dan protein, sedangkan membran sintetik adalah membran buatan. Membran sintetik berdasarkan sifat listrik terbagi atas dua jenis yaitu membran bermuatan tetap dan membran netral. Membran bermuatan tetap terbagi atas membran bermuatan negatif tetap, positif tetap dan gabungan antara keduanya (double fixed charge membrane).
Selain membran selulosa asetat, membran yang sering digunakan yaitu membran polisulfon. Membran ini merupakan membran yang mengandung sulfon. Kelemahan utama polisulfon hanya terbatas pada tekanan yang rendah 100 psi (7 atm) untuk membran flat dan 25 psi (1,7 atm) untuk membran hollow fiber dan tendensi fouling yang lebih tinggi dibanding membran hidrofilik.
Banyak cara dilakukan untuk meningkatkan kinerja membran polisulfon diantaranya dengan penambahan additive membran saat proses pembuatan casting solution, diantaranya dengan menambahkan titanium dioksida (TiO2). Titanium merupakan
logam yang kuat, ringan dan memiliki kerapatan rendah. Bentuk umum mineral titanium adalah ilmenite dan rutile dalam bentuk titanium dioksida. Peranan TiO2 dalam bidang industri ialah sebagai pigmen, adsorben, pendukung katalitik, dan semikonduktor (Prihasa, 2009). Penambahan TiO2 tersebut
meningkatkan kekuatan fisik membran
sehingga membran tidak mudah
terdekomposisi, meningkatkan hidropilitas sehingga fluks meningkat (Rohman, 2009).
Dalam penelitian ini mengkaji sifat listrik dari membran polisulfon yang didadah TiO2
hasil sonikasi. Sonikasi merupakan metode yang menggunaan gelombang ultrasonik (sonikasi) dalam pembentukan materi berukuran nano (Hapsari, 2009). Metode ini digunakan pada saat proses pembuatan larutan polisulfon yang siap cetak menjadi membran
polisulfon yang didadah TiO2. Penggunaan
metode ini diharapkan agar membran yang terbentuk bersifat homogen dan ukuran partikel dalam kisaran nano.
Karakteristik membran buatan meliputi sifat listrik, termal, mekanik dan sebagainya. Tinjauan sifat membran disesuaikan dengan keperluan aplikasi dan bidang sains. Bidang fisika dan kimia sangat penting dalam tinjauan sains. Dalam bidang fisika, membran banyak ditinjau dari segi kelistrikan dan mekanik. Sifat kelistrikan dapat diperlihatkan dengan melakukan pengukuran terhadap nilai konduktansi, arus-tegangan, kapasitansi, dan impedansi membran.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari karakteristik kelistrikan diantaranya konduktansi, arus-tegangan (I-V), kapasitansi dan impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 hasil sonikasi.
Hipotesis
• Karakteristik arus-tegangan pada membran netral adalah linier. Membran polisulfon yang digunakan adalah membran netral. • Penambahan TiO2 pada membran
polisulfon dapat meningkatkan nilai konduktansi dan kapasitansi serta menurunkan nilai impedansinya. Semakin besar konsentrasi penambahan TiO2
semakin besar pula nilai konduktansi dan kapasitansi, sedangkan nilai impedansinya akan semakin menurun.
• Semakin lama waktu sonikasi maka nilai konduktansi dan kapasitansi meningkat pula, sedangkan nilai impedansinya semakin menurun.
TINJAUAN PUSTAKA Membran
Membran merupakan lapisan
semipermiabel yang tipis dan dapat digunakan untuk memisahkan dua komponen dengan cara menahan dan melewati komponen tertentu melalui pori-pori (Purwanto, 2006). Klasifikasi membran dapat dibedakan berdasarkan bahan penyusun, struktur, bentuk dan fungsi membran (Puntoajeng, 2006). Berdasarkan eksistensinya, membran dibedakan menjadi dua golongan, yaitu (1) membran alamiah yang terdapat di dalam jaringan tubuh organisme, berfungsi melindungi isi sel dari pengaruh lingkungan dan membantu proses metabolisme, dan (2) membran sintesis yang dibuat secara sengaja
untuk kebutuhan dan disesuaikan dengan sifat membran alami, dapat dibuat dari polimer seperti polikarbonat, polipropilen, polietilen, poliamida, nilon, selulosa asetat, dan polisulfon (Siburian, 2006).
Membran menurut strukturnya diklasifikasikan secara umum ke dalam tiga jenis, diantaranya (1) membran simetrik yaitu membran dengan struktur pori yang homogen, (2) membran asimetrik yaitu membran yang struktur pori lapisan atas berbeda dengan bagian bawahnya, (3) membran komposit yaitu membran yang dibuat dari dua jenis bahan yang berbeda (Puntoajeng, 2006). Bentuk membran dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu membran datar dan membran tubular. Membran datar berbentuk melebar dan penampang melintang yang besar, ada yang terdiri dari satu lembar, beberapa lembar membran yang disusun bertingkat dengan menempatkan pemisah diantara dua membran yang berdekatan, dan ada pula membran spiral bergulung yaitu membran yang disusun bertingkat dan digulung dengan pipa sentral berbentuk spiral. Membran tubular, terdiri atas tiga jenis yaitu membran serat berongga (diameter < 0,5 mm), membran kapiler (diameter 0,5 – 5 mm), dan membran tubular (diameter > 5 mm) (Purwanto, 2006).
Fungsi membran dapat dibedakan berdasarkan ukuran partikel, yaitu (1) mikrofiltrasi, memisahkan partikel berukuran 0.2 – 10 µm, (2) ultrafiltrasi, memisahkan partikel berukuran 0.1 – 0.01 µm, (3) nanofiltrasi, memisahkan partikel berukuran < 2 nm, dan (4) osmosis balik, memisahkan partikel berukuran 0.001 – 0.0001 µm (Puntoajeng, 2006). Sifat-sifat kimia yang penting antara lain (1) bersifat hidrofilik atau hidrofobik, (2) ada atau tidaknya muatan ion, (3) ketahanan terhadap suhu tinggi atau zat-zat kimia tertentu, serta (4) daya tarik terhadap partikel dalam umpan (Siburian, 2006).
Terdapat beberapa cara dalam proses pembuatan membran, yaitu sebagai berikut (Sembiring, 2005):
a. Sintering
Sintering merupakan metode preparasi membran yang cukup sederhana dan dapat menghasilkan membran organik maupun anorganik berpori. Bahan dasar pembentuk membrannya berbentuk serbuk. Prinsip kerja dari proses ini adalah bahan serbuk yang mewakili ukuran partikel tertentu diberi tekanan dan disintering pada suhu tertentu yang bergantung pada jenis bahan pembentuk membran yang digunakan. Selama proses disintering berlangsung antar muka antara
partikel yang berdekatan akan hilang dan menghasilkan pori. Pembuatan membran ini cocok untuk menggabungkan partikel-partikel kaku seperti keramik dan gelas, sehingga partikel bergabung bersama membentuk film. Tekanan dan temperatur yang tinggi diperlukan dalam proses penggabungannya. Porositas membran yang dihasilkan relatif rendah dan pori-porinya berupa ruang-ruang antar partikel. b. Streching
Pada proses ini film yang terbuat dari polimer semi kristaling ditarik tegak lurus terhadap arah ekstrusi sehingga bagian kristalin dari polimer akan terletak sejajar arah ekstrusi. Bila ada tarikan mekanik yang diberikan pada polimer, maka akan terjadi pemutusan pada polimer dan membentuk struktur pori (0,1 – 3 µm). Porositas membran yang dihasilkan akan lebih besar dibandingkan proses sintering. Kelemahan dari proses ini adalah hanya bisa digunakan pada bahan pembentuk membran yang bersifar semi kristalin.
c. Track etching
Pada proses ini film ditembak oleh partikel radiasi berenergi tinggi dengan arah tegak lurus terhadap film. Partikel tersebut akan merusak matriks polimer dan membentuk suatu lintasan. Film kemudian dimasukkan ke dalam bak asam atau basa, sehingga matriks polimer akan membentuk goresan sepanjang lintasan yang akan membentuk pori silinder yang sama dengan distribusi pori yang sempit. Porositas yang dihasilkan sebesar 0,02 – 10 µm.
d. Inversi fasa
Pada proses ini membran dibuat dengan melarutkan suatu polimer dalam pelarut yang sesuai, sehingga diperoleh larutan yang homogen (dope). Setelah itu dibuat lapisan tipis dari larutan tersebut yang kemudian dikoagulasikan dalam non pelarut (air), sehingga membentuk membran. Proses yang terjadi pada inverse fasa adalah sebagai berikut:
• Difusi pelarut ke dalam air dan difusi air terhadap lapisan tipis
• Pembentukan lapisan tipis (proses gelasi/kristalisasi)
• Pembentukan lapisan berpori di bawah lapisan tipis
• Penghilangan sisa pelarut
Umumnya pembuatan membran menggunakan reaksi inversi fasa dengan teknik presipitasi inersi, yaitu suatu proses pengubahan polimer dari fase cair ke fase padat dengan kondisi terkendali. Hal yang harus diperhatikan adalah polimer yang digunakan harus larut dalam solven atau campuran solven.
Gambar 1. Proses pemisahan partikel oleh membran
Pada proses pembuatannya, membran dapat dijadikan bermuatan tetap atau netral. Membran netral terbentuk karena molekul-molekul ionik menempel pada lathie membran tersebut secara kimiawi. Membran terbuat dari bahan polimer yang membentuk suatu jaringan lathie tidak menghantar. Ion-ion ini tidak bisa berpindah-pindah dan membentuk lapisan tipis bermuatan pada membran sehingga disebut membran bermuatan tetap. Ion-ion ini berperan penting dalam karakteristik kelistrikan membran.
Membran bermuatan tetap dapat dilalui oleh ion-ion tertentu. Membran bermuatan tetap yang hanya dapat dilalui oleh kation saja disebut Membran Penukar Kation (MPK), sedangkan jika anion saja dinamakan Membran Penukar Anion (MPA). Selain itu, ada juga membran yang merupakan gabungan dari keduanya, yaitu double fixed charge membrane. Membran yang relatif tidak memiliki muatan tetap dikenal sebagai membran netral. Membran ini sudah banyak digunakan dalam aplikasi bidang-bidang sains dan teknologi. Membran netral terdiri dari polimer yang tidak mengikat ion-ion sebagai ion tetap. Membran netral juga dapat bersifat selektif terhadap larutan-larutan kimiawi. Selektivitas membran netral ditentukan oleh unsur-unsur penyusun (monomer), ukuran kimia, ukuran pori-pori, daya tahan terhadap tekanan dan suhu, resistivitas dan konduktivitas serta karakteristik kelistrikan lainnya (Rakhmanudin, 2005).
Polisulfon
Polisulfon merupakan polimer yang banyak dipakai pada membran ultrafiltrasi. Unit pengulangannya adalah difenil sulfon. Gugus –SO2 dalam polimer polisulfon (PSf)
cukup stabil disebabkan gaya tarik elektronik
teresonansi antar gugus-gugus aromatik. Molekul-molekul oksigen dengan 2 pasang elektron tak berpasangan didonorkan untuk membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan solut atau pelarut (Acenn, 2009).
Gambar 2. Struktur kimia polisulfon
Menurut Muhammad Romli, Suprihatin dan Nastiti Siswi Indrasti (2008) menyatakan bahwa polimer polisulfon sebagai material dasar memiliki gugus sulfon yang merupakan sink untuk elektron-elektron, sehingga menjadikannya tahan terhadap pengaruh termal maupun oksidasi. Gugus eter pada tulang belakangnya yang memberikan sifat fleksibel, serta gugus alkil yang dapat menaikkan permeabilitas.
Menurut Acenn (2009), dasar pemilihan polisulfon sebagai membran ultrafiltrasi adalah sebagai berikut:
a. Resistansi kimia tinggi, tidak diserang oleh asam mineral, alkali dan garam.
b. Batasan temperatur lebar, khususnya temperatur sampai 75oC - 125oC dapat digunakan.
c. Toleransi pH yang lebar, PSf dapat secara kontinu dilakukan pada pH 1-13, hal ini memberikan keuntungan untuk tujuan pembersihan.
d. Tahan terhadap klorin, kebanyakan perusahaan menggunakan klorin sampai konsentrasi 20 ppm untuk tujuan sanitasi jangka pendek dan biasanya sampai 50 ppm untuk sanitasi jangka panjang. e. Membrannya mudah difabrikasi dengan
berbagai konfigurasi.
f. Kisaran pori-pori yang luas yang biasa dipakai untuk aplikasi UF, kisaran antara 10A-200A atau dengan MWCO 100-500 kD.
Kelemahan utama PSf hanya terbatas pada tekanan yang rendah 100 psi [7 atm]) untuk membran flat dan 25 psi (1,7 atm) untuk membran hollow fiber dan tendensi fouling yang lebih tinggi dibanding membran hidrofilik.
Menurut Radiman (2002), polisulfon merupakan salah satu jenis polimer yang banyak digunakan dalam teknologi membran karena memiliki kestabilan kimia dan termal yang cukup baik. Polisulfon cenderung bersifat
hidrofobik sehingga permeabilitasnya untuk sistem larutan air tidak terlalu baik. Polisulfon bersifat hidrofobik karena mempunyai gugus aromatik pada struktur kimianya dan memiliki kelarutan yang rendah dalam larutan alifatik rendah tetapi masih bisa larut dalam pelarut polar. Keuntungan dari penggunaan polisulfon, diantaranya tahan terhadap panas, kaku dan transparan, stabil antara pH 1.5 – 13.0, tidak larut atau rusak oleh asam-asam encer atau alkali, dan mempunyai kekuatan tarik yang baik (Sembiring, 2005).
N,N-Dimethylacetamid (DMAc)
N,N-Dimethylacetamid (DMAc) adalah pelarut yang sering digunakan untuk melarutkan polimer dalam pembuatan membran karena sifat pelarutnya yang tinggi. DMAc tidak mudah menguap dan cenderung stabil karena memiliki rentang ketahanan suhu yang relatif luas, yaitu titik didihnya diatas 164.5 – 166ºC/760 mmHg dan titik leleh -20ºC. Berat jenisnya 0.937 kg/L. Bersifat toksik dan berbahaya bagi janin. Kontaminasi dapat melalui pernafasan dan kontak dengan kulit yang dapat merusak beberapa organ tubuh seperti hati, ginjal, dan syaraf. Mudah terbakar dan mudah diserap kulit. Bersifat higroskopis dan harus disimpan dalam ruang inert (Sinaga, 2006).
Gambar 3. Struktur kimia
NN-Dimethylacetamide (DMAc) Titanium dioksida (TiO2)
Titanium dioksida (TiO2) merupakan
senyawa yang tersusun atas ion Ti4+ dan O-2 dalam konfigurasi oktahedron. Tiga macam bentuk kristal TiO2 yang telah dikenal, yaitu
anatase, rutil, dan brokit. Akan tetapi hanya anatase dan rutil yang mudah diamati di alam sedangkan brokit sulit diamati karena tidak stabil.
Gambar 4. Unit sel anatase TiO2
Bentuk kristal anatase diamati terjadi pada pemanasan TiO2 bubuk mulai dari suhu 120°C
dan mencapai sempurna pada 500°C. Pada suhu 700°C mulai terbentuk kristal rutil (Prihasa, 2009).
(a (b (c
Gambar 5. Perspektif fase kristal TiO2 (a) rutile (b) anatase (c) brokit
Penggunaan titanium dioksida (TiO2)
sintesis baik dalam bentuk tetragonal rutil maupun anatase sangat banyak digunakan dalam industri antara lain sebagai pigmen pemutih, pigmen warna superior (warna putih), bahan utama keramik untuk elektronik (BaTiO3), bahan baku untuk pembuatan TiO2
polimeric precursor yang sangat penting untuk pembuatan bahan-bahan keramik maju, antara lain pelapisan optik (film-optic), bahan elektro-optik dan bahan komposit polimer keramik. Bahan baku untuk membuat TiO2 sintesis
banyak terdapat di alam, baik sebagai deposit utama/deposit batuan keras ataupun sebagai secondary/placer deposit (yang pada umumnya dalam bentuk pasir pantai). Mineral-mineral yang dalam deposit tersebut ada yang berbentuk mineral ilmenit (FeO.TiO2), rutil
(tetragonal TiO2), anatase (tetragonal TiO2),
brokit (rhombic TiO2), dan perovskite
(CaO.TiO2) (Fadli dkk, 2003). Titanium
dioksida (TiO2) salah satu semikonduktor yang
telah diketahui aktivitas fotokataliknya (Prihasa, 2009).
Peranan TiO2 dalam bidang industri ialah
sebagai pigmen, adsorben, pendukung katalitik, dan semikonduktor. Senyawa ini banyak digunakan dalam bidang industri karena mempunyai banyak kelebihan, yaitu nontoksik, stabil, nonkorosif, tidak larut air, dan ramah lingkungan (Paramitha, 2009).
Metode Sonikasi
Gelombang ultrasonik merupakan gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi 20 kHz ke atas. Gelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum mekanik, sehingga membutuhkan medium untuk merambat sebagai interaksi dengan molekul. Media yang digunakan antara lain padat, cair dan gas (Tipler, 1990).
Penggunaan gelombang ultrasonik (sonikasi) dalam pembentukan materi berukuran nano sangatlah efektif. Gelombang ultrasonik banyak diterapkan pada berbagai bidang antara lain dalam instrumentasi, kesehatan dan lain-lain. Salah satu yang terpenting dari aplikasi gelombang ultrasonik adalah pemanfaatannya dalam menimbulkan efek kavitasi akustik. Efek ini akan digunakan dalam pembuatan bahan berukuran nano dengan metode emulsifikasi (Hapsari, 2009).
Fenomena kavitasi ini terjadi pada satu titik dalam cairan. Ketika cairan sonicating intensitas tinggi, gelombang suara yang menyebarkan ke media cairan mengakibatkan tekanan bolak-tinggi (kompresi) dan tekanan rendah (penghalusan) siklus, dengan harga tergantung pada frekuensi. Selama siklus tekanan rendah, tinggi gelombang ultrasonik intensitas menciptakan gelembung vakum kecil atau void dalam cairan. Ketika gelembung mencapai volume di mana mereka tidak bisa lagi menyerap energi, mereka keruntuhan hebat selama siklus tekanan tinggi. Fenomena ini disebut kavitasi. Selama ledakan suhu yang sangat tinggi (sekitar 5.000 K) dan tekanan (sekitar 2.000 atm) dicapai secara lokal. Ledakan dari gelembung kavitasi juga menghasilkan cairan jet hingga 280m / s kecepatan. Efek ultrasonik pada polimer adalah pemutusan dan pembentukan ikatan sehingga memungkinkan terjadinya perubahan struktur.
Konduktansi Membran
Pada membran terdapat interaksi antara ion dengan membran yang dinamakan konduktansi. Konduktansi adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Nilai konduktansi berbanding terbalik dengan nilai hambatan, hal ini sesuai dengan persamaan:
(11)
Impedansi Membran
Pada penelitian yang dilakukan oleh Fitri Azizah (2008), impedansi merupakan hambatan total suatu kapasitor yang dirangkai dengan resistor dan induktor pada rangkaian arus bolak-balik atau tingkat resistansi terhadap aliran arus listrik bolak-balik (Alternating Current). Secara pendekatan, suatu hambatan (R) untuk menghadirkan komponen dissipative (menghilangkan respon dielektrik), sedangkan suatu kapasitansi (C) menggambarkan komponen penyimpan dielektrik bahan. Jika suatu sirkuit parallel R-C yang ditunjukkan gambar berikut:
Gambar 6. Rangkaian paralel konduktansi dan kapasitansi
dipertimbangkan, hal tersebut menciptakan suatu model yang cukup dari polarisasi dielektrik pada cakupan frekuensi yang didominasi oleh perpindahan muatan bebas. Keseluruhan impedansi dari sirkuit ini diberikan oleh penjumlahan kontribusi hambatan dan kapasitansi.
Impedansi dari resistansi R dan kapasitansi C adalah , dimana j merupakan satuan imajiner. Pada rangkaian ekuivalen, impedansi Z1 dari resistansi (R1) dan sebuah
kapasitansi (reaktansi ) yang terangkai parallel dapat diperoleh dari Hukum Kirchoff,
(15)
Dari persamaan 15 didapatkan:
(16)
Model impedansi membran dengan disperse Maxwell-Wagner sebagai rangkaian setara terdiri atas konduktansi dan kapasitansi yang dirangkaikan parallel terdapat pada rangkaian berikut:
Gambar 7. Rangkaian setara untuk model membran dua lapis.
Impedansi lapisan kedua Z2 dengan kapasitansi
C2 dan konduktansi G2 adalah:
Jika persamaan 17 dikalikan dengan , sehingga persamaan 17 menjadi:
(18)
diketahui bahwa G sama dengan .
Jika kedua lapisan ini terhubung secara seri, seperti gambar berikut:
Gambar 8. Model rangkaian membran dalam larutan
Jika ditambahkan larutan Rs secara seri pada
elemen RC maka dapat dituliskan impedansi total Zm sebagai berikut:
(19)
dimana ω diganti dengan 2πf.
Arus dan Tegangan Membran
Rapat arus dari pembawa muatan yang menembus membran diberikan oleh persamaan berikut:
(20)
dimana D = uRT, D adalah difusivitas, c adalah konsentrasi pembawa muatan, merupakan perubahan konsentrasi terhadap perubahan jarak. T adalah suhu, J adalah rapat arus, u merupakan mobilitas elektron, dan F adalah bilangan Faraday. Sedangkan adalah beda potensial (beda tegangan), merupakan perubahan beda tegangan terhadap jarak. (Gulrajani, 1998) .
Kapasitansi
Menurut Aswan Hamonangan (2009), kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya.
Gambar 9. Prinsip dasar kapasitor
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulomb pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulomb. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = CV (21)
Q = muatan elektron dalam C (coulomb) C = nilai kapasitansi dalam F (farad) V = besar tegangan dalam V (volt)
Ketika ruang diantara dua konduktor pada suatu kapasitor diisi dengan dielektrik, kapasitansi naik sebanding dengan faktor k yang merupakan karateristik dielektrik (konstanta dielektrik) (Tipler, 2001). Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi
dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :
(22)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.
Tabel 1. Beberapa nilai konstanta bahan dielektrik (Halliday, 1993) Bahan Konstanta Dielektrik Kekuatan Dielektrik (kV/mm) Vakum Udara Air Kertas Ruby mica Porselen
Kwarsa yang dilebur Gelas pirex Bakelit Polietilen Amber Teflon Neopren Minyak transformator Titanium dioksida Poliestiren 1.00000 1.00054 78 3.5 5.4 6.5 3.8 4.5 4.8 2.3 2.7 2.1 6.9 4.5 100 2.6 ∞ 0.8 - 14 160 4 8 13 12 50 90 60 12 12 6 25
Sifat dielektrik menggambarkan kemampuan suatu bahan untuk menyimpan, mentranmisikan dan memantulkan energi gelombang elektromagnetik (Azizah, 2008). Kapasitas sebanding dengan konstanta dielektrik, artinya semakin besar konstanta dielektrik semakin besar juga kapasitasnya (Kanginan, 2003).
Pada gambar 7 menunjukkan membran yang tersusun seri oleh dua lapisan berbeda (skin layer dan sublayer) kapasitansi (Cm) dan konduktansi (Gm) untuk membran adalah:
(23)
(24)
C1 dan C2 sebagai kapasitansi skin layer dan
sublayer, G1 dan G2 sebagai konduktansi skin
layer dan sublayer, serta ω melambangkan frekuensi angular. Walaupun C1, C2, G1, dan
G2 tidak bergantung pada frekuensi, tetapi
secara keseluruhan untuk membran bergantung pada frekuensi.
(a)
(b)
Gambar 10. Hubungan (a) kapasitansi (b) konduktansi membran terhadap frekuensi
METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Biofisika Departemen Fisika Kampus IPB Dramaga dari bulan Oktober 2009 hingga bulan Februari 2010.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah cawan petri, sudip, neraca analitik, tabung Erlenmeyer, pengaduk, gelas ukur, gelas piala, pipet, pipet volumetric, aluminium foil, tissue, nampan plastik, gunting, kaca, corong, backer glass, hotplat stirrer (Wise-Stir MHD 200), magnetic stirer, ultrasonic processor, I-V Meter, dan LCR Hitester 3522-50. Sedangkan, bahan yang
