1

Bab I

Pendahuluan

I.1 Latar Belakang

Membran mempunyai peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia

sehari-hari. Selama beberapa dekade, penggunaan membran dalam proses

pemisahan, pemekatan dan pemurnian spesi kimia telah berkembang pesat baik

dalam skala industri maupun laboratorium. Hal itu terjadi karena penggunaan

membran lebih efisien baik dalam hal energi maupun ekonomi dibandingkan cara

konvensional seperti distilasi, kristalisasi dan ekstraksi.

Sebagian besar industri menggunakan membran organik yang dibuat dari berbagai

bahan organik (polimer) untuk proses-proses pemisahan. Hal ini disebabkan

karena proses pembuatannya relatif sederhana dan harganya murah. Akan tetapi

membran organik ini mempunyai beberapa kelemahan, antara lain selektivitas

yang rendah, tidak stabil pada suhu tinggi dan pada pH yang ekstrem, serta

mengalami dekomposisi dalam pelarut organik. Untuk meminimalkan kelemahan-

kelemahan tersebut, beberapa peneliti mulai mengembangkan membran

anorganik. Membran anorganik ini mempunyai beberapa keunggulan dibanding

membran organik, antara lain stabilitas termal dan kimiawi yang baik, fluks yang

tinggi, kekuatan mekanik yang baik dan masa pakai yang lebih panjang1.

Salah satu jenis membran anorganik adalah membran keramik. Dahulu keramik

selalu dihubungkan dengan benda yang terbuat dari bahan utama tanah liat (clay)

melalui proses pemanasan pada temperatur tinggi seperti gerabah, genteng dan

berbagai jenis benda-benda seni berbahan dasar keramik. Namun, keramik

didefinisikan sebagai bahan-bahan yang tersusun dari senyawa anorganik selain

logam yang diolah melalui perlakuan panas pada suhu tinggi.

2

Membran keramik dapat terbentuk dari kumpulan partikel-partikel serbuk material

anorganik sehingga terbentuk ruang (pori) di antara partikel-partikel tersebut. Hal

yang perlu diperhatikan dalam proses pembuatan membran keramik adalah

ukuran partikel material keramik, komposisi campuran, cara pencetakan dan

temperatur pembakaran (sintering).

Material anorganik yang menarik untuk dijadikan membran keramik adalah

material silikat. Salah satu material silikat tersebut adalah zirkonium silikat

(ZrSiO4), yang lebih sering disebut sebagai zirkon. ZrSiO4 merupakan mineral

utama bagi logam zirkonium (Zr) selain baddeleyite (ZrO2). Selain terdapat di

alam, konsentrat ZrSiO4 juga ditemukan sebagai produk samping (tailing) dalam

pengolahan bijih timah yang sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimal.

Dalam industri keramik konvensional, serbuk ZrSiO4 digunakan sebagai

pengopak glasir dan dapat memperbaiki ketahanan glasir terhadap timbulnya

cacat retak halus (crazing). Hal ini berhubungan dengan sifat ekspansi termal

ZrSiO4 yang rendah dibandingkan dengan material kristalin lainnya dalam glasir2.

Pengembangan membran keramik ZrSiO4 menarik untuk diteliti karena di

samping mempunyai potensi untuk aplikasi pemisahan, juga mempunyai stabilitas

termal dan ketahanan kimia yang baik. Selain itu, membran keramik ZrSiO4 dapat

dijadikan sebagai pendukung membran (membrane support) sehingga dapat

dilapisi (coating) dengan senyawa kimia lain. Pelapisan ini dimaksudkan agar

membran keramik ZrSiO4 mempunyai karakteristik tertentu sehingga dapat

digunakan secara spesifik. Adapun senyawa yang biasa digunakan sebagai pelapis

adalah katalis ataupun senyawa kimia lain yang bisa meningkatkan kinerja

membran keramik.

Hampir semua katalis dapat digunakan sebagai pelapis pendukung membran,

termasuk V2O5. Katalis V2O5 merupakan katalis yang serbaguna. Penggunaannya

yang paling penting adalah dalam industri asam sulfat yaitu untuk menggantikan

katalis platina dalam proses kontak untuk mengoksidasi SO2 menjadi SO33. Selain

3

itu, V2O5 juga mempunyai sifat fotokatalitik dan dapat digunakan sebagai sensor

optik4.

I.2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk membuat membran keramik ZrSiO4 sebagai

pendukung membran (membrane support) yang kemudian dilapisi dengan katalis

V2O5. Selain itu, penelitian ini dilakukan untuk mengeksplorasi mengenai

kemungkinan diperoleh membran keramik ZrSiO4-V2O5 yang stabil secara termal

dan kimiawi serta dapat dipergunakan untuk pemisahan sekaligus mempunyai

peluang untuk dipergunakan sebagai membran katalitik.

I.3 Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini, masalah yang diteliti akan dibatasi hal-hal berikut :

a. Pendukung membran ZrSiO4 dibuat dengan metode dry pressing: serbuk

ZrSiO4 ditambah zat pengikat (binder) dengan komposisi tertentu kemudian

dicetak dan di-sinter pada temperatur tertentu. Selanjutnya katalis V2O5

dilapiskan ke pendukung membran ZrSiO4 sehingga diperoleh membran

keramik ZrSiO4-V2O5.

b. Karakterisasi membran keramik ZrSiO4-V2O5 meliputi analisis SEM untuk

mengetahui morfologi membran, analisis EDX untuk konfirmasi unsur dan

senyawa penyusun membran, uji permeabilitas air dan rejeksi membran

terhadap larutan Pb2+ untuk penentuan kinerja membran.