FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
AFNI FAHRIANI FAZRI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2010
AFNI FAHRIANI FAZRI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ABSTRAK
AFNI FAHRIANI FAZRI. Kajian Sifat Listrik Membran Polisulfon yang Didadah Titanium Dioksida (TiO2) dengan Metode Sonikasi. Dibimbing oleh Jajang Juansah, M.Si dan Dr. Ir. Irmansyah, M.Si.
Saat ini teknologi membran telah berkembang pesat dan banyak digunakan pada berbagai bidang. Membran merupakan fasa permeabel atau semi permeabel yang biasanya berupa padatan polimer tipis yang dapat menahan pergerakan bahan tertentu. Banyak cara dilakukan untuk meningkatkan kinerja membran polisulfon diantaranya dengan penambahan additive membran saat proses pembuatan casting solution, diantaranya dengan menambahkan titanium dioksida (TiO2). Dalam proses pembuatan membran polisulfon yang didadah TiO2 ini melibatkan proses
inverse fasa dan emulsifikasi dengan proses sonikasi. Pada proses inverse fasa, polimer
(polisulfon) dilarutkan dengan pelarut (DMAc), kemudian dibuat lapisan tipis dan dikoagulasikan dalam non pelarut (air). Sebelum dikoagulasikan, larutan membran distirring dan disonikasi untuk mendapatkan larutan yang lebih homogen. Parameter yang divariasikan adalah konsentrasi penambahan TiO2 (20%, 16.7% dan 13.3%) dan waktu sonikasi (0 jam, ½ jam, 1 jam dan 3 jam). Karakterisasi yang dilakukan yaitu sifat kelistrikan yang mencakup karakteristik I-V, konduktansi, impedansi dan kapasitansi. Karakteristik I-V membran dilakukan dengan mengukur arus dan tegangan membran. Pengukuran arus dan tegangan membran dengan menggunakan I-V meter. Sedangkan pengukuran konduktansi, impedansi dan kapasitansi menggunakan LCR Hitester 3522-20. Dari hasil analisis, karakteristik I-V membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi dan variasi waktu sonikasi menunjukkan linier yang mngindikasikan bahwa membran bersifat ohmik. Nilai konduktansi, impedansi dan kapasitansi dipengaruhi oleh konsentrasi, namun adanya batasan maksimum perbandingan polisulfon dan TiO2. Variasi waktu sonikasi tidak begitu berpengaruh terhadap konduktansi, impedansi dan kapasitansi membran, hanya terlihat perbedaannya saat waktu sonikasi 3 jam.
Judul : Kajian Sifat Listrik Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 dengan Metode Sonikasi Nama : Afni Fahriani Fazri
NRP : G74060599
Menyetujui,
Pembimbing 1 Pembimbing 2
Jajang Juansah, M.Si Dr. Ir. Irmansyah, M.Si
NIP. 19771020 200501 1 002 NIP. 19680916 199403 1 001
Mengetahui,
Ketua Departemen Fisika FMIPA IPB
Dr. Ir. Irzaman, M.Si NIP. 19630708 199512 1 001
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Rangkasbitung, pada tanggal 25 April 1988 dari pasangan Bapak H. Dudi Juhdi Permana dan Ibu Ida Robiatul Adawiah. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara.
Penulis memulai pendidikan formal pada tahun 1992 di TK PGRI 1. Tahun 1994-2000 penulis menuntut ilmu di SD Negeri Kaduagung Timur 1, kemudian melanjutkan studi ke SLTP Negeri 1 Rangkasbitung dan lulus pada tahun 2003. Setelah itu, pada tahun 2006 penulis telah menyelesaikan masa studi di SMA Negeri 1 Rangkasbitung. Pada tahun yang sama, penulis diterima masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Pada tingkat kedua studi di IPB, penulis masuk program studi Fisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dengan minor Ilmu Konsumen Departemen Ilmu Keluarga dan Konsumen.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten Fisika Dasar untuk mahasiswa Sarjana (S1) pada tahun ajaran 2008-2009. Selain itu, penulis juga pernah mengikuti beberapa organisasi. Penulis merupakan bendahara Himpunan Mahasiswa Fisika periode 2007-2008, anggota Keluarga Mahasiswa Banten (KMB) dan juga anggota Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Lises Gentra Kaheman.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas segala rahmat, hidayah dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Kajian Sifat Listrik Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 dengan Metode Sonikasi” . Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat kelulusan pada program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini, diantaranya:
1. Bapak Jajang Juansah,M.Si dan Bapak Dr. Irmansyah, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, motivasi, serta arahan kepada penulis.
2. Kegiatan Hibah Kompetitif sesuai Prioritas Nasional Batch I T.A 2009 Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional Nomor 160/SP2H/PP/DP2M/V/2009.
3. Bapak Dr. Agus Kartono selaku dosen penguji, Bapak M. Nur Indro selaku Komisi Pendidikan, serta seluruh dosen dan staf Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor (Pak Firman, Pak Tony ”honey”, Pak Jun, Pak Asep, Pak Yani, dan lain-lain).
4. ”Mama dan Papa” tercinta, terima kasih atas segenap kasih sayang dan untaian doa yang tidak pernah putus hingga saat ini, serta adik-adikku tersayang, M. Irfan Fazlur Rahman dan M. Affan Ghaffar Rahman yang selalu memotivasi penulis untuk selalu berusaha menjadi contoh yang baik.
5. My Big Family in Rangkasbitung, Banten.
6. Sobat-sobat seperjuangan penelitian, Yulistia “Uliz” Lupita Wardhani, Dina “Dino” Mawardah dan Rendra “Boz” Juniarzadinata.
7. Kak Anwar Fauzi, terima kasih atas doa, dukungan dan motivasinya.
8. Bobby Novian (Alm.), terima kasih atas kenangan indah dan pelajaran hidup yang begitu berarti.
9. Kawan-kawan Fisika 43: Rosyid, Camot, Tatay, Sastri, Desna, Ratih, Galih, Ridwan, Nady, Fabian, Rudi, Chanse, Acca, Ninin, Pandu, Wandi, Mila, Santi, Husein, Tyas, Mufti, Lea, Misbah, Gesang, Welly, Bang Adi, Mangil, Yuas, Vian, Alex, Didah. Kakak-kakak Fisika 42 (mba Wenny dan lain-lain), 41(kak TB Gamma, kak Fazmi, dll) dan 40 (Teh Tia, kak Opik ), kak Mamat, mba Nurul, serta adik-adik Fisika 44 dan 45.
10. My Best Friends: Kerokers (Yuni, Inda, Anci, Lela, Mia, Tita); Tiara`ers (Ega, Qoi, Picil, Pales, Tata, Aul, Ria, Tati, Fasta, Desi, Nani, Mba Nura, Mba Fiya, Mba Dina, Mba Vivi, Mba Riyant, Syelvi); rekan-rekan seperantauan (Yully, Maya, Nisa, Nunuz, Yayat), Nia, Arya, Risman dan Rifki.
11. Bus Rudi, Warnas Bude, ATM BNI Darmaga, Yellow Corner, Kantin Sapta, Kios-kios di Bara, angkot kampus dalam, 03 dan 02.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat dan memberikan kontribusi bagi penelitian-penelitian selanjutnya.
Bogor, Juli 2010
Afni Fahriani Fazri
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
RIWAYAT HIDUP... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 1 Hipotesis ... 1 TINJAUAN PUSTAKA ... 1 Membran ... 1 Polisulfon ... 3 N,N-Dimethylacetamid (DMAc) ... 4
Titanium dioksida (TiO2) ... 4
Metode Sonikasi ... 4
Konduktansi Membran ... 5
Impedansi... 5
Arus dan Tegangan Membran ... 6
Kapasitansi... 6
METODOLOGI PENELITIAN ... 7
Tempat dan Waktu Penelitian ... 7
Alat dan Bahan ... 7
Metode Penelitian ... 8
Pelaksanaan Penelitian ... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 9
Karakteristik Arus-tegangan Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 pada Berbagai Konsentrasi ... 9
Karakteristik Arus-tegangan Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 dengan variasi Waktu Sonikasi ... 99
Spektroskopi Konduktansi, Impedansi dan Kapasitansi Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 pada Berbagai Konsentrasi ... 10
Spektroskopi Konduktansi, Impedansi dan Kapasitansi Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 dengan Variasi Waktu Sonikasi ... 11
KESIMPULAN DAN SARAN ... 12
Kesimpulan ... 12
Saran ... 12
DAFTAR PUSTAKA ... 12
DAFTAR GAMBAR
1. Proses Pemisahan pada Membran ... 3
2. Struktur Polisulfon ... 3
3. Struktur NN-Dimethylacetamide (DMAc) ... 4
4. Unit Sel Anatase TiO2 ... 4
5. Perspektif fase kristal TiO2 (a rutile (b anatase (c brokite ... 4
6. Rangkaian Paralel Resistansi dan Kapasitansi ... 5
7. Rangkaian setara untuk model membran dua lapis. Masing-masing lapisan terdiri atas hubungan parallel dari kapasitansi dan konduktansi. ... 5
8. Model Rangkaian Membran dalam Larutan ... 6
9. Prinsip Dasar Kapasitor ... 6
10. Hubungan kapasitansi dan konduktansi membran terhadap frekuensi ... 7
11. LCR Hitester 3522-50 ... 8
12. Karakteristik Arus-tegangan Membran Polisulfon yang didadah TiO2 pada Berbagai Konsentrasi ... 9
13. Karakteristik I-V membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi ... 10
14. Spektra (a Konduktansi (b Impedansi (c Kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 sebagai fungsi dari frekuensi pada berbagai konsentrasi ... 10
15. Spektra (a Konduktansi (b Impedansi (c Kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 sebagai fungsi dari frekuensi dengan variasi waktu sonikasi ... 11
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
Diagram Tahap-tahap Penelitian ... 155
Diagram proses pembuatan membran dengan variasi konsentrasi ... 16
Diagram proses pembuatan membran dengan variasi waktu sonikasi ... 17
Alat dan Bahan Penelitian ... 18
Skema Penelitian ... 19
Data arus-tegangan membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi ... 20
Data arus-tegangan membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi ... 21
Data konduktansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi ... 22
Data konduktansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi ... 22
Data impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi ... 22
Data impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi ... 23
Data kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi ... 23
Data kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi ... 23
Data fasa membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi ... 24
Data fasa membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi ... 24
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada konsentrasi TiO2 20% ... 25
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada konsentrasi TiO2 16.7% ... 25
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada konsentrasi TiO2 13.3% ... 25
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada waktu sonikasi 0 jam (tanpa sonikasi) ... 26
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada waktu sonikasi 0.5 jam ... 26
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada waktu sonikasi 1 jam ... 26
Representasi real dan imajiner dari impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 pada waktu sonikasi 3 jam ... 27
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
digunakan antara lain polisulfon, N-N Dimetilacetamid (DMAc), Titanium dioksida
(TiO2), dan aquades.
Gambar 11. LCR Hitester 3522-50 Metode Penelitian
Penelitian ini terbagi menjadi dua langkah yaitu pembuatan membran polisulfon didadah dengan TiO2 dan karakterisasi sifat kelistrikan membran polisulfon didadah dengan TiO2. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini meliputi persiapan penelitian, persiapan eksperimen, eksperimen, pengambilan data, dan analisis data.
Persiapan Penelitian
Sebelum penelitian ini dimulai, dilakukan pencarian literatur untuk mempersiapkan dasar-dasar teori dan perumusan fisika yang berhubungan dengan penelitian ini sebagai acuan, seperti buku, jurnal, skripsi, artikel dan sebagainya.
Persiapan Eksperimen
Persiapan yang dilakukan sebelum melakukan eksperimen antara lain sebagai berikut:
• Persiapan Alat
Menyediakan alat yang digunakan seperti cawan petri, sudip, neraca analitik, tabung erlenmeyer, pengaduk, gelas ukur, gelas piala, pipet, pipet volumetrik, 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. Plat kapasitor yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari PCB berbentuk persegi yang berukuran 1x1 cm. • Persiapan Bahan
Membuat membran dengan bahan dasar polisulfon dengan bahan tambahan zat aditif TiO2 (titanium dioksida) dengan perbedaan konsentrasi TiO2 20%, 16.7% dan 13.3%. • Perancangan Sistem
Untuk karakteristik I-V digunakan I-V Meter, sedangkan pengukuran konduktansi, kapasitansi dan impedansi menggunakan peralatan LCR Hitester 3522-50 dan plat kapasitor.
Eksperimen
Langkah awal penelitian ini adalah membuat larutan membran polisulfon yang didadah dengan TiO2. Membran polisulfon tersebut dibuat dengan dua perlakuan yaitu memvariasikan konsentrasi penambahan TiO2 dengan waktu sonikasi konstan (dinamakan membran C), dan memvariasikan waktu sonikasi pada konsentrasi larutan yang sama (dinamakan membran S). Teknik yang digunakan dalam pembuatan membran ini adalah teknik inversi fasa rendam-endap.
Pada pembuatan membran C, sampel dibagi menjadi tiga yaitu C1, C2 dan C3. Mula-mula polisulfon ditimbang sebanyak 1,96; 2,352; dan 3,94 gram, lalu menimbang TiO2 sebanyak 0,04; 0,048; dan 0,06 Polisulfon dan TiO2 tersebut dimasukkan ke dalam tiga tabung Erlenmeyer yang berbeda, kemudian polisulfon tersebut dilarutkan
dengan menggunakan pelarut
dimethylacetamid (DMAc) 100% sebanyak 18;
17,6; dan 17 gram atau 19,15; 18,7; dan 18,1 ml untuk masing-masing tabung erlenmeyer sehingga diperoleh larutan polisulfon dengan konsentrasi TiO2 20% (b/b) sebagai sampel C1, 16.7% (b/b) sebagai sampel C2, dan 13.3% (b/b) sebagai sampel C3. Selanjutnya, ketiga larutan tersebut ditutup dengan aluminium foil dan disimpan pada suhu ruang selama ± 24 jam sampai polisulfon larut. Setelah disimpan selama ±24 jam, larutan distirring selama 1 jam agar lebih homogen dan disonikasi selama 3 jam. Sebelum disonikasi, alat ultrasonic
processor diatur terlebih dahulu dengan
mengatur waktu sonikasi 3 jam, kemudian probe pada alat dicelupkan pada larutan agar terendam dengan kedalaman setengah dari tinggi larutan. Setelah siap barulah larutan dapat disonikasi selama 3 jam hingga diperoleh larutan yang siap dicetak.
Untuk membuat larutan membran S, langkah – langkah yang dilakukan sama halnya dengan membran C, hanya saja dibuat tiga larutan pada konsentrasi TiO2 yang sama yaitu 16.7% (b/b), namun waktu sonikasinya berbeda, antara lain ½, 1 dan 3 jam. Ketiga larutan tersebut diberi label masing-masing S1, S2, dan S3 untuk waktu sonikasi ½, 1 dan 3 jam.
Untuk langkah selanjutnya larutan siap cetak dituang di atas plat kaca yang bersih,
kemudian diratakan dengan batang silinder spatula agar menjadi lapisan tipis, proses ini disebut casting solution. Lapisan tipis tersebut selanjutnya dicelup selama 5-10 detik ke dalam nampan yang berisi akuades sebagai media koagulasi. Selama pencelupan, terjadi presipitasi larutan dan terbentuklah membran polisufon asimetris berwarna putih. Setelah itu membran ditiriskan hingga bau dari DMAc hilang, dan membran siap untuk dikarakterisasi.
Pengambilan Data
Sifat kelistrikan yang akan diuji yaitu karakteristik konduktansi, kapasitansi, impedansi dan arus-tegangan. Untuk mengukur konduktansi, kapasitansi, dan impedansi digunakan sepasang elektroda yang mengapit membran lalu dihubungkan dengan alat LCR Hitester 3522-50. Tegangan pada rangkaian menggunakan tegangan tetap (CV) sebesar 1 V. Selanjutnya pada tombol-tombol yang tertera di LCR, pilih G untuk konduktansi, Cs untuk kapasitansi, dan Z untuk impedansi. Frekuensi yang digunakan dalam pengukuran bervariasi dari 100 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 5 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz dan 40 kHz.
Untuk mengukur karakteristik I-V sama menggunakan sepasang plat kapasitor yang mengapit membran kemudian dihubungkan dengan I-V meter. Pengukurannya dilakukan dengan memasukkan nilai tegangan awal, tegangan akhir (-5 volt hingga 5 volt) dan step atau selang perubahan dari tegangan awal sampai akhir. Kemudian, secara otomatis akan didapat hasil pengukuran karakteristik I-V. Analisis Data
Analisis data yang dilakukan yaitu menggambarkan grafik berdasarkan data dari karakteristik I-V, hubungan frekuensi terhadap konduktansi, kapasitansi dan impedansi membran pada berbagai konsentrasi dan variasi waktu sonikasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Arus-tegangan Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 pada Berbagai Konsentrasi
Dari data eksperimen diperoleh grafik I-V dengan variasi konsentrasi TiO2 yaitu 20%, 16.7% dan 13.3% seperti pada gambar 11 Dengan melihat grafik tersebut, ternyata karakteristik I-V membran polisulfon yang didadah TiO2 menunjukkan linier (bersifat ohmik).
Asumsi awal, semakin besar konsentrasi TiO2 yang digunakan, kemiringan grafik meningkat. Namun hasil yang diperoleh tidak demikian, ternyata pada konsentrasi 16.7% menunjukkan kemiringan grafik tertinggi, kemudian dilanjutkan pada konsentrasi 20% dan yang terendah pada konsentrasi 13.3%.
Gambar 12. Karakteristik Arus-tegangan Membran Polisulfon yang didadah TiO2 pada Berbagai Konsentrasi
Pada grafik tersebut terlihat bahwa karakterisasi I-V relatif sama, hal ini dikarenakan perbedaan perbandingan pemberian TiO2 yang tidak terlalu jauh berbeda. Sehingga dapat dikatakan untuk perlakuan dari 13.3%, 16.7% dan 20% tidak signifikan berbeda.
Karakteristik Arus-tegangan Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 dengan variasi Waktu Sonikasi
Hasil karakteristik I-V dengan variasi waktu sonikasi diperlihatkan pada gambar 12 Grafik tersebut menunjukkan bahwa karakteristik I-V menunjukkan linier (bersifat ohmik).
Terlihat bahwa waktu sonikasi ikut berpengaruh pada karakteristik I-V membran polisulfon yang didadah TiO2. Pada konsentrasi yang sama membuat besarnya arus yang mengalir lebih besar. Jika ditinjau pada pemberian tegangan yang sama untuk ketiga perlakuan tersebut, maka pada perlakuan lama sonikasi 3 jam menunjukkan arus yang mengalir lebih besar. Sehingga dapat dikatakan
bahwa semakin lama waktu sonikasi kemiringan grafik meningkat.
Gambar 13. Karakteristik I-V membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi
Grafik pada waktu sonikasi 0.5 dan 1 jam relatif sama, karena rentang waktu antara 0.5 jam dan 1 jam tidak signifikan. Lain halnya dengan waktu sonikasi selama 3 jam memiliki rentang yang cukup signifikan.
Spektroskopi Konduktansi, Impedansi dan Kapasitansi Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 pada Berbagai Konsentrasi
Dari kemiringan grafik karakterisasi I-V menyatakan nilai konduktansi membran dengan nilai konduktansi tertinggi terdapat pada membran dengan perbandingan pemberian TiO2 sebesar 16.7%, kemudian pada 20% dan terendah pada konsentrasi TiO2 13.3%, hal ini sesuai dengan nilai konduktansi membran yang diukur dengan LCR Meter 3522-50, seperti terlihat pada gambar 13.a. Namun, pada ketiga variasi konsentrasi tersebut tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan karena titanium dioksida (TiO2) merupakan senyawa yang tergolong bahan semikonduktor sehingga tidak begitu berpengaruh terhadap konduktansi membran. Pada grafik terlihat bahwa frekuensi mempengaruhi nilai konduktansi. Seiring peningkatan frekuensi, konduktansi pun semakin meningkat.
Dari kemiringan grafik karakterisasi I-V menyatakan nilai konduktansi membran dengan nilai konduktansi tertinggi terdapat pada membran dengan perbandingan pemberian TiO2 sebesar 16.7%, kemudian pada
20% dan terendah pada konsentrasi TiO2 13.3%, hal ini sesuai dengan nilai konduktansi membran yang diukur dengan LCR Meter 3522-50, seperti terlihat pada gambar 14.a. Namun, pada ketiga variasi konsentrasi tersebut tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan karena titanium dioksida (TiO2) merupakan senyawa yang tergolong bahan semikonduktor dan sehingga tidak begitu berpengaruh terhadap konduktansi membran. Pada grafik terlihat bahwa frekuensi mempengaruhi nilai konduktansi. Seiring peningkatan frekuensi, konduktansi pun semakin meningkat.
(a)
(b)
Gambar 14. Spektra (a) Konduktansi (b) Impedansi (c) Kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 sebagai fungsi dari frekuensi pada berbagai konsentrasi
Nilai konduktansi berbanding terbalik dengan nilai hambatan, hal ini sesuai dengan persamaan:
(11)
Gambar 14.b menunjukkan bahwa pada perbandingan pemberian TiO2 13.3% merupakan konsentrasi dengan nilai impedansi tertinggi, lalu pada 20% dan 16.7% impedansi terendah. Pada grafik terlihat frekuensi berbanding terbalik dengan impedansi, semakin tinggi frekuensi, maka impedansi membran semakin rendah.
Sama halnya seperti konduktansi, kemampuan tertinggi suatu kapasitor menampung muatan elektron terjadi pada perbandingan pemberian TiO2 sebesar 16.7%, setelah itu pada konsentrasi 20% dan terendah pada 13.3%. Gambar 14.c menunjukkan terjadinya penurunan kapasitansi yang signifikan pada frekuensi 500Hz, namun pada frekuensi lebih dari 500Hz nilai kapasitansi relatif sama dan bentuk grafik menjadi landai.
Ketidaksebandingan konsentrasi ini dimungkinkan karena adanya batasan maksimum perbandingan polisulfon dan TiO2. Terjadi peningkatan nilai konduktansi dan kapasitansi dari konsentrasi 20% ke konsentrasi 16.7%, namun saat konsentrasi 13.3% nilai konduktansi dan kapasitansi mengalami penurunan. Hal ini berbanding terbalik pada impedansi.
Pada gambar 14 terlihat bahwa frekuensi mempengaruhi nilai konduktansi, impedansi dan kapasitansi. Frekuensi yang digunakan merupakan termasuk frekuensi rendah (ambang pendengaran manusia). Digunakannya frekuensi ini agar gangguan dari gelombang suara dapat diketahui, karena pada frekuensi rendah telinga manusia masih dapat mendeteksinya. Selain itu, pada daerah frekuensi ini alat ukur yang digunakan masih bekerja dengan baik.
Spektroskopi Konduktansi, Impedansi dan Kapasitansi Membran Polisulfon yang Didadah TiO2 dengan Variasi Waktu Sonikasi
Efek untrasonik pada polimer adalah pemutusan dan pembentukan ikatan sehingga memungkinkan terjadinya perubahan struktur. Peningkatan waktu sonikasi mempengaruhi
peningkatan nilai konduktansi dan kapasitansi membran, sedangkan nilai impedansinya semakin menurun.
(a)
(b)
(c)
Gambar 15. Spektra (a) Konduktansi (b) Impedansi (c) Kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 sebagai fungsi dari frekuensi dengan variasi waktu sonikasi
Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan grafik konduktansi, impedansi dan kapasitansi membran seperti terlihat pada gambar 15. Pada
gambar 15.a menyatakan nilai konduktansi semakin besar seiring semakin lamanya waktu sonikasi. Hal ini sesuai dengan kemiringan grafik I-V yang ditunjukkan pada gambar 13. Walaupun masih dapat diidentifikasi bahwa nilai konduktansi tertinggi terjadi saat proses sonikasi dilakukan selama 3 jam, kemudian dengan sonikasi 1 jam, lalu sonikasi 0.5 jam dan terendah saat waktu sonikasi 0 jam atau tanpa sonikasi. Namun, pengaruh waktu sonikasi tidak begitu signifikan menggeser gradien grafik konduktansi. Gambar tersebut juga memperlihatkan peningkatan nilai konduktansi membran terhadap kenaikan frekuensi.
Kapasitansi membran dapat dilihat pada gambar 15.c, nilai kapasitansi tertinggi terjadi saat lama sonikasi 3 jam, lalu saat waktu sonikasi 0.5 jam, kemudian saat sonikasi 0 jam atau tanpa sonikasi, dan nilai kapasitansi terendah terjadi saat waktu sonikasi 1 jam. Sama halnya dengan impedansi, variasi frekuensi berpengaruh terhadap kapasitansi membran. Kapasitansi menurun seiring peningkatan frekuensi. Penurunan nilai kapasitansi secara drastis terjadi saat frekuensi 500 Hz, namun saat frekuensi di atas 500 Hz grafik menjadi landai karena nilai frekuensinya relatif sama.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Karakteristik I-V pada membran polisulfon yang didadah TiO2 pada berbagai konsentrasi menunjukkan linier (mendekati ohmik), begitu pula dengan membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi sonikasi. Kemiringan kurva I-V menunjukkan nilai konduktansi membran polisulfon yang didadah TiO2. Kemiringan kurva tersebut sesuai dengan nilai konduktansi hasil pengukuran menggunakan LCR Hitester.
Berdasarkan satuan yang digunakan untuk nilai konduktansi, kapasitansi dan impedansi terlihat bahwa untuk nilai konduktansi dinyatakan dalam orde nano, dan untuk besarnya kapasitansi dinyatakan dalam orde pico, sedangkan untuk impedansi dalam orde mega. Hal ini menunjukkan bahwa membran bersifat resistif.
Berdasarkan hasil pengamatan, peningkatan nilai konduktansi dan kapasitansi serta penurunan impedansi membran dipengaruhi oleh konsentrasi perbandingan penambahan TiO2, dimungkinkan karena adanya batasan maksimum perbandingan
polisulfon dan TiO2. Lain halnya dengan variasi waktu sonikasi, hanya saat waktu sonikasi 3 jam yang terlihat berpengaruh terhadap konduktansi, kapasitansi dan impedansi membran. Dengan bertambahnya frekuensi nilai konduktansi membran semakin meningkat. Sedangkan seiring peningkatan frekuensi, nilai kapasitansi dan impedansi membran menjadi semakin menurun.
Saran
Saat pengukuran atau pengambilan data lebih hati-hati agar tidak terjadi kontak antar kabel atau plat. Selain itu, penambahan variasi perbandingan polisulfon dan TiO2, serta variasi waktu sonikasi yang lebih banyak. Adanya karakterisasi sifat listrik membran dengan variasi suhu.
DAFTAR PUSTAKA
Acenn. 2009. Membran. http://ace2n. blogspot.com /2009/ 12/ cah-ayu.html[8 Mei 2010]
Anonim. 2009. Dimethylacetamide.
http://www.wikipedia.com/dimethylaceta mide.htm. [8 Mei 2010]
Anonim. 2009. Titanim Dioxida (TiO2)
Fotokatalis (Photocatalist) yang Potensial.
http://www.curvatech.com/2009/09/25/tit
anium-dioxida-tio2-fotokatalis-photocatalist-yang-potensial/. [20 Desember 2009]
Azizah, Fitri. 2008. Kajian Sifat Listrik
Membran Selulosa Asetat yang Direndam dalam Larutan Asam Klorida dan Kalium Hidroksida. [Skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Fadli A, Supranto, Sumardi. 2003. Model Kinetika Reaksi Destruksi Mineral Ilmenit pada Sintesa Titanium Dioksida (TiO2) dengan Asam Sulfat. Jurnal Natur
Indonesia 6(1): 34-38.
Gulrajani, M Ramesh. 1998. Bioelectricity and
Biomagnetism. United State of America:
John Wiley & Sons, Inc.
Halliday D, Resnick R. 1993. FISIKA Edisi
Sucipto, penerjemah. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: PHYSICS 3rd Edition.
Juansah, Jajang. 2000. Karakterisasi
Arus-Tegangan Membran Polisulfon dalam Larutan Elektrolit pada Berbagai Frekuensi, Konsentrasi dan Suhu.
[Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Kanginan, Marthen. 2003. Fisika 2000. Jakarta: Erlangga
Prihasa, Novan. 2009. Magic Box sebagai
Pereduksi Polutan Udara.
http://novanprihasa.files.wordpress.com/2 009/03/magic-box-sebagai-pereduksi-polutan-udara.pdf. [20 Desember 2009] Puntoajeng, Retnayu. 2006. Produksi dan
Karakterisasi Membran dari Polisulfon dengan Pelarut N,N-Dimethylacetamid (DMAc). [Skripsi]. Bogor: Fakultas
Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Purwanto, Eko. 2006. Kajian Penggunaan
2-Propanol sebagai Media Pencelupan (Immersion Precipitant) pada Pembuatan Membran Ultrafiltrasi dari Polisulfon.
[Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Radiman CL, Yuliany, Suendo V. 2002.
Pengaruh Media Perendam terhadap Permeabilitas Membran Polisulfon.
Jurnal Matematika dan Sains 7(2): 77-83.
Rahmat, Mamat. 2000. Penentuan Impedansi
Membran pada Berbagai Konsentrasi Larutan Eksternal dengan Metode Spektroskopi Impedansi. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Rakhmanudin, Maman. 2005. Karakteristik
Kelistrikan Membran Selulosa Asetat dalam Berbagai Tingkat Keasaman Larutan. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Rohman, Saepul. 2009. Membran Polisulfon
Sintetik. http://majarimagazine.com/ 2009/05/membran-polisulfon-sintetik/. [20 Desember 2009]
Romli M, Suprihatin, Indrasti NS. 2006. Pengembangan Proses Pembuatan Membran Ultrafiltrasi Polimerik dengan Metode Inversi Fasa Efek Komposisi Larutan Polimer pada Struktur dan Kinerja Membran. Lembaga Penelitian
dan Pemberdayaan Masyarakat, in press.
Sembiring, R Sari. 2005. Preparasi dan
Karakterisasi Membran Berbahan Dasar Polisulfon Menggunakan Pelarut Dimethyilacetamid (DMAc). [Skripsi].
Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Siburian, M Putra. 2006. Kajian Efektifitas
Membran Polisulfon untuk Desinfeksi Air. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi
Pertanian Institut Pertanian Bogor. Sinaga, P Rosari. 2006. Kajian Karakterisasi
Listrik Membran Ultrafiltrasi Berbahan Polisulfon pada Berbagai Tingkat Ketebalan. [Skripsi]. Bogor: Fakultas
Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Smith, Joe. Mineral Structure and Property
Data TiO2 Group. http://ruby.colorado.
edu/~smyth/min/tio2.html [8 Mei 2010]
Suslick KS. 1998. Kirk-Othmer Encyclopedia
of Chemical Technology 4th Ed. New
York: Jonh Wiley and Sons.
Tipler, Paul A. 1990. FISIKA Untuk Sains dan
Teknik Edisi 3 Jilid 1. Bambang
Soegijono, penerjemah; Wibi Hardani, editor. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: PHYSICS for Scientists and Engineers .
Tipler, Paul A. 2001. FISIKA Untuk Sains dan
Teknik Edisi 3 Jilid 2. Bambang
Soegijono, penerjemah; Wibi Hardani, editor. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: PHYSICS for Scientists and Engineers .
Lampiran 1. Diagram Tahap-tahap Penelitian
Pencarian Literatur
Penyediaan alat dan bahan
Pembuatan membran polisulfon dengan variasi konsentrasi larutan polisulfon + TiO2: 10%, 12%, 15% (b/b)
Pembuatan membran polisulfon dengan variasi waktu sonikasi: tanpa sonikasi (0 jam), 1/2, 1 dan 3 jam
Pengukuran sifat kelistrikan
Karakteristik I-V Kapasitansi Impedansi Konduktansi
Penyusunan skripsi
Lampiran 2. Diagram proses pembuatan membran dengan variasi konsentrasi + + Diamkan 24 jam Strring 1 jam Larutan C2 Sonikasi 3 jam
Larutan C2 siap cetak
Tuang larutan C2 ke plat kaca dan ratakan
Celup ke media koagulasi
Rendam selama 5-7 detik
Membran C2
Lampiran 3. Diagram proses pembuatan membran dengan variasi waktu sonikasi + + Diamkan 24 jam Stirring 1 jam Larutan C2 Sonikasi 1 jam
Larutan S2 siap cetak
Tuang larutan S2 ke plat kaca dan ratakan
Celup ke media koagulasi
Rendam selama 5-7 detik
Membran S2
Lampiran 4. Alat dan Bahan Penelitian
(a) (b) (c) (d)
(e) (f) (g) (h)
Keterangan gambar: (a) tabung Erlenmeyer, gelas ukur, corong, pipet, cawan petri, sudip, aquades, backer glass, kaca, (b) hotplat stirrer (Wise-Stir MHD 200), (c) neraca analitik, (d) DMAc, TiO2, Polisulfon, (e) Polisulfon, (f) TiO2, (g) I-V meter, (h) ultrasonic processor.
Lampiran 5. Skema Penelitian
Polisolfon
Sonikasi
TiO2 DMAc Stirer
Pencetakan membran Membran Pengukuran I-V Pengukuran Konduktansi, Kapasitansi dan Impedansi
Lampiran 6. Data arus-tegangan membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi Tegangan (Volt) Arus (nA) TiO2 20% TiO2 16.7% TiO2 13.3% -5.00 -1.16 -1.30 -1.13 -4.80 -2.82 -3.14 -2.70 -4.60 -2.72 -3.01 -2.60 -4.40 -2.62 -2.91 -2.50 -4.20 -2.51 -2.75 -2.41 -4.00 -2.38 -2.64 -2.28 -3.80 -2.23 -2.52 -2.18 -3.60 -2.12 -2.40 -2.08 -3.40 -2.02 -2.26 -1.96 -3.20 -1.90 -2.13 -1.86 -3.00 -1.78 -2.01 -1.74 -2.80 -1.66 -1.88 -1.64 -2.60 -1.56 -1.79 -1.53 -2.40 -1.44 -1.62 -1.41 -2.20 -1.31 -1.50 -1.29 -2.00 -1.21 -1.37 -1.18 -1.80 -1.11 -1.26 -1.08 -1.60 -0.98 -1.11 -0.96 -1.40 -0.86 -1.00 -0.85 -1.20 -0.74 -0.88 -0.73 -1.00 -0.62 -0.70 -0.60 -0.80 -0.50 -0.59 -0.48 -0.60 -0.38 -0.45 -0.37 -0.40 -0.26 -0.33 -0.26 -0.20 -0.13 -0.20 -0.14 0.00 -0.03 -0.06 -0.03 0.20 0.09 0.08 0.11 0.40 0.27 0.19 0.19 0.60 0.32 0.32 0.31 0.80 0.44 0.46 0.42 1.00 0.56 0.59 0.53 1.20 0.67 0.74 0.65 1.40 0.77 0.84 0.76 1.60 0.89 0.99 0.87 1.80 1.01 1.10 0.98 2.00 1.14 1.25 1.10 2.20 1.24 1.36 1.20 2.40 1.35 1.52 1.31 2.60 1.47 1.63 1.42 2.80 1.60 1.78 1.55 3.00 1.74 1.89 1.67 3.20 1.84 2.04 1.77 3.40 1.96 2.17 1.90 3.60 2.09 2.33 2.01 3.80 2.22 2.44 2.13 4.00 2.34 2.60 2.27 4.20 2.46 2.73 2.38 4.40 2.60 2.86 2.52 4.60 2.71 3.01 2.67 4.80 2.86 3.16 2.80 5.00 2.99 3.30 2.92
Lampiran 7. Data arus-tegangan membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi -4.00 -1.80 -2.07 -2.01 -2.64 -3.80 -1.73 -1.98 -1.93 -2.52 -3.60 -1.62 -1.89 -1.84 -2.40 -3.40 -1.55 -1.80 -1.74 -2.26 -3.20 -1.45 -1.71 -1.64 -2.13 -3.00 -1.37 -1.55 -1.53 -2.01 -2.80 -1.26 -1.48 -1.43 -1.88 -2.60 -1.19 -1.38 -1.33 -1.79 -2.40 -1.07 -1.28 -1.24 -1.62 -2.20 -0.99 -1.19 -1.14 -1.50 -2.00 -0.90 -1.09 -1.05 -1.37 -1.80 -0.83 -0.99 -0.95 -1.26 -1.60 -0.72 -0.89 -0.86 -1.11 -1.40 -0.64 -0.79 -0.77 -1.00 -1.20 -0.53 -0.67 -0.65 -0.88 -1.00 -0.45 -0.57 -0.55 -0.70 -0.80 -0.35 -0.47 -0.43 -0.59 -0.60 -0.28 -0.37 -0.34 -0.45 -0.40 -0.18 -0.26 -0.25 -0.33 -0.20 -0.10 -0.13 -0.14 -0.20 0.00 0.00 -0.07 -0.05 -0.06 0.20 0.07 0.03 0.06 0.08 0.40 0.18 0.13 0.15 0.19 0.60 0.25 0.23 0.25 0.32 0.80 0.35 0.33 0.35 0.46 1.00 0.44 0.43 0.46 0.59 1.20 0.52 0.53 0.56 0.74 1.40 0.61 0.61 0.66 0.84 1.60 0.70 0.73 0.77 0.99 1.80 0.79 0.81 0.86 1.10 2.00 0.87 0.91 0.97 1.25 2.20 0.96 1.01 1.07 1.36 2.40 1.06 1.12 1.18 1.52 2.60 1.15 1.22 1.27 1.63 2.80 1.25 1.32 1.38 1.78 3.00 1.34 1.42 1.48 1.89 3.20 1.45 1.52 1.60 2.04 3.40 1.53 1.62 1.69 2.17 3.60 1.65 1.75 1.80 2.33 3.80 1.73 1.85 1.91 2.44 4.00 1.85 1.95 2.02 2.60 4.20 1.95 2.07 2.13 2.73 4.40 2.06 2.18 2.26 2.86 4.60 2.17 2.29 2.38 3.01 4.80 2.26 2.40 2.48 3.16 5.00 2.39 2.51 2.57 3.30 Tegangan (Volt) Arus (nA)
0 Jam 0.5 Jam 1 Jam 3 Jam -5.00 -0.87 -1.12 -1.18 -1.30 -4.80 -2.16 -2.43 -2.41 -3.14 -4.60 -2.09 -2.35 -2.33 -3.01 -4.40 -2.00 -2.25 -2.23 -2.91 -4.20 -1.91 -2.15 -2.13 -2.75
Lampiran 8. Data konduktansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi Frekuensi
(kHz)
Konduktansi (nS)
TiO2 20% TiO2 16.7% TiO2 13.3%
0.1 1.178 1.545 1.168 0.5 1.937 1.964 1.68 1 3.281 4.247 2.901 5 4.99 5.711 3.657 10 8.84 14.19 6.365 15 27.79 32.61 25.66 20 31.08 37.07 28.53 30 49.18 55.07 37.34 40 62.8 64.64 49.96
Lampiran 9. Data konduktansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi
Frekuensi (kHz)
Konduktansi (nS)
0 Jam 0.5 Jam 1 Jam 3 Jam
0.1 0.287 0.9176 1.123 1.545 0.5 0.9432 1.587 1.633 1.964 1 1.908 1.853 2.195 4.247 5 3.45 3.755 4.675 5.711 10 9.277 11.65 13.4 14.19 15 25.28 27.12 31.2 32.61 20 30.47 31.65 34.51 37.07 30 32.84 44.05 54.39 55.07 40 42.31 58.68 62.46 64.64
Lampiran 10. Data impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi
Frekuensi (kHz)
Impedansi (MΩ)
TiO2 20% TiO2 16.7% TiO2 13.3%
0.1 98.73 64.66 106.7 0.5 30.63 17.72 39 1 16.04 9.052 21.15 5 3.327 1.802 4.532 10 1.691 0.938 2.23 15 1.264 0.5825 2.266 20 0.8019 0.448 0.9729 30 0.5486 0.3071 0.7405 40 0.4366 0.2352 0.5656
Lampiran 11. Data impedansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi
Frekuensi (kHz)
Impedansi (MΩ)
0 Jam 0.5 Jam 1 Jam 3 Jam
0.1 134.2 102.3 107.9 64.66 0.5 26.59 23.21 39.27 17.72 1 13.3 11.64 20.61 9.052 5 2.735 2.32 3.93 1.802 10 1.363 1.194 2.119 0.938 15 0.8861 0.8565 1.212 0.5825 20 0.6964 0.5752 1.035 0.448 30 0.4747 0.3897 0.6667 0.3071 40 0.3477 0.3004 0.533 0.2352
Lampiran 12. Data kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi
Frekuensi (kHz)
Kapasitansi (pF)
TiO2 20% TiO2 16.7% TiO2 13.3
0.1 16.32 24.74 15.03 0.5 10.41 17.99 8.18 1 9.94 17.60 7.54 5 9.57 17.66 7.03 10 9.41 16.97 7.11 15 8.40 18.22 7.04 20 9.93 17.77 8.58 30 9.67 17.28 7.17 40 9.12 16.92 6.99
Lampiran 13. Data kapasitansi membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi
Frekuensi (kHz)
Kapasitansi (pF)
0 Jam 0.5 Jam 1 Jam 3 Jam
0.1 11.87 15.663 14.86 24.74 0.5 11.98 13.72 8.123 17.99 1 11.97 13.67 7.731 17.6 5 11.64 13.72 8.1 17.66 10 11.68 13.33 6.72 16.97 15 11.98 12.39 8.763 18.22 20 11.43 13.84 7.691 17.77 30 11.18 13.61 7.968 17.28 40 11.34 13.25 7.469 16.92
Lampiran 14. Data fasa membran polisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi konsentrasi Frekuensi
(kHz)
Fasa (θ)
TiO2 20% TiO2 16.7% TiO2 13.3%
0.1 -99.07 -88.48 -97.16 0.5 -86.6 -88.01 -86.24 1 -86.88 -87.8 -86.48 5 -89.05 -89.41 -90.96 10 -89.14 -90.76 -89.18 15 87.99 -88.91 -89.41 20 -88.57 -89.05 -85.97 30 -91.56 -89.03 -91.58 40 -88.73 -89.13 -88.37
Lampiran 15. Data fasa terhadap frekuensi memebran poisulfon yang didadah TiO2 dengan variasi waktu sonikasi
Frekuensi (kHz)
Fasa (θ)
0 jam 0.5 Jam 1 Jam 3 Jam 0.1 -87.79 -84.61 -96.96 -88.48 0.5 -88.56 -87.8 -88.68 -88.01 1 -88.55 -88.7 -87.41 -87.8 5 -89.46 -89.5 -88.95 -89.41 10 -88 -89.2 -88.37 -90.76 15 -88.72 -91.33 -92.17 -88.91 20 -88.78 -88.96 -87.95 -89.05 30 -90.89 -89.02 -99.08 -89.03 40 -89.71 -88.99 -88.96 -89.13
Lampiran 16. Representasi real dan imajiner dari impedansi pada konsentrasi TiO2 20%
Lampiran 17. Representasi real dan imajiner dari impedansi pada konsentrasi TiO2 16.7%
Lampiran 19. Representasi real dan imajiner dari impedansi pada waktu sonikasi 0 jam (tanpa sonikasi)
Lampiran 20. Representasi real dan imajiner dari impedansi pada waktu sonikasi 0.5 jam
