Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

download Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

of 18

Transcript of Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    1/18

    4

    Bab II

    Tinjauan Pustaka

    II.1 Membran

    II.1.1 Definisi Membran

    Secara umum, membran didefinisikan sebagai lapisan tipis yang selektif di antara

    dua fasa, yaitu fasa yang akan dipisahkan (fasa umpan) dan fasa hasil pemisahan

    (fasa permeat). Membran bisa berbentuk lapisan tebal atau tipis, yang memiliki

    struktur homogen atau heterogen dan bisa berperan sebagai penyaring aktif

    maupun pasif. Proses pemisahan dengan membran terjadi karena adanya

    perbedaan sifat fisika dan kimia antara komponen dalam fasa yang dipisahkan

    dengan membran serta adanya gaya dorong yang berupa gradien konsentrasi ( C),

    gradien tekanan ( P), gradien temperatur ( T), dan gradien potensial ( E)1.

    Skema pemisahan dengan membran dapat dilihat pada Gambar II.1.

    Gambar II.1 Skema proses pemisahan dengan membran

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    2/18

    5

    II.1.2 Penggolongan Membran

    Membran dapat digolongkan berdasarkan asal, morfologi, struktur, prinsip

    pemisahan dan kerapatan pori.

    II.1.2.1 Berdasarkan Asalnya

    Berdasarkan asalnya, membran dapat digolongkan menjadi dua, yaitu :

    a. Membran alamiah, yaitu membran yang terdapat di dalam sel makhluk hidup

    baik manusia maupun hewan. Contoh yang termasuk membran alamiah adalah

    fosfolipid.

    b. Membran sintesis, yaitu membran yang dibuat berdasarkan sifat-sifat

    membran alamiah sehingga memiliki sifat dan proses pemisahan yang mirip

    dengan membran alamiah. Contoh yang termasuk membran sintesis adalah

    membran selulosa asetat dan membran polisulfon.

    II.1.2.2 Berdasarkan Perbedaan Morfologi

    Berdasarkan morfologinya, membran dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

    a. Membran simetri, yaitu membran yang memiliki struktur pori yang homogen

    di seluruh bagian membran dan memiliki ukuran pori yang relatif sama pada

    kedua sisi membran. Adapun ketebalan membran ini berkisar 10 200 m.

    b. Membran asimetri, yaitu membran yang memiliki struktur pori lebih rapat

    pada permukaannya dan pori yang lebih besar pada pendukungnya. Membran

    ini terdiri dari dua lapisan, yaitu bagian permukaan dengan ketebalan 0,1 0,2

    m dan bagian pendukung dengan ketebalan 50 200 m.

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    3/18

    6

    II.1.2.3 Berdasarkan Struktur dan Prinsip Pemisahan

    Berdasarkan struktur dan prinsip pemisahannya, membran dapat dibagi menjadi

    tiga, yaitu :

    a. Membran berpori, yaitu membran dengan prinsip pemisahan didasarkan pada

    perbedaan ukuran partikel dengan ukuran pori membran. Efisiensi pemisahan

    oleh membran ini ditentukan oleh ukuran pori dan ukuran partikel yang akan

    dipisahkan. Membran ini biasa digunakan dalam proses mikrofiltrasi dan

    ultrafiltrasi. Membran ini dibedakan menjadi dua, yaitu membran mesopori(diameter pori = 0,001 0,1 m) dan membran mikropori (diameter pori = 0,1

    10 m).

    b. Membran tidak berpori, yaitu membran dengan prinsip pemisahan yang

    didasarkan pada perbedaan kelarutan atau kemampuan berdifusi partikel yang

    dipisahkan. Membran ini biasa digunakan dalam proses pervaporasi,

    pemisahan gas dan dialisis.

    c. Membran carrier , yaitu membran dengan prinsip pemisahan tidak ditentukan

    oleh sifat membran yang digunakan, melainkan oleh sifat molekul pembawa

    (carrier ) yang spesifik. Medium pembawa merupakan cairan yang terdapat

    dalam pori membran atau gugus fungsi tertentu yang terikat secara kovalen

    dalam matriks membran. Permselektivitas membran terhadap suatu komponen

    bergantung pada kespesifikan molekul pembawa.

    Gambar II.2 Klasifikasi membran berdasarkan perbedaan morfologi(a) membran simetri; (b) membran asimetri

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    4/18

    7

    II.1.2 Teknik Pembuatan Membran

    Terdapat beberapa teknik yang bisa digunakan untuk membuat membran sintetik,

    yaitu sintering , streching , track-etching , template-leaching , inversi fasa, proses

    sol-gel dan pelapisan larutan 1. Pemilihan teknik pembuatan membran ini sangat

    menentukan struktur membran yang dihasilkan.

    Teknik sintering digunakan untuk menghasilkan membran organik dan anorganik

    yang berpori. Pada teknik ini, partikel berupa serbuk dengan ukuran tertentu

    diberi tekanan dan dibakar (di- sinter ) pada suhu tertentu. Akibatnya, antarmuka

    partikel yang berdekatan akan menghilang dan muncul pori-pori baru.

    Penggunaan teknik ini sangat luas, mulai dari serbuk polimer ( polyethylene,

    polytetrafluoroethylene dan polypropylene ), logam ( stainless stell dan tungsten),keramik (Al 2O3 dan ZrO 2), grafit (karbon) dan gelas (silikat). Teknik ini akan

    menghasilkan membran berpori, khususnya untuk proses mikrofiltrasi, dengan

    ukuran pori sekitar 0,1 10 m.

    Untuk membuat membran dengan teknik streching , film yang terbuat dari polimer

    semikristalin ditarik terhadap arah ekstrusi sehingga bagian kristalin polimer akan

    Gambar II.3 Penggolongan membran berdasarkan struktur dan prinsip pemisahan.(a) membran berpori; (b) membran tidak berpori; (c) membran

    carrier

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    5/18

    8

    terorientasi sejajar dengan arah ekstrusi. Teknik ini akan menghasilkan membran

    berpori dengan ukuran pori sekitar 0,1 3 m.

    Teknik track-etching digunakan untuk membuat membran berpori dengan ukuran

    pori sekitar 0,02 10 m. Pori yang dihasilkan berbentuk silinder dengan ukuran

    yang sama dan mempunyai distribusi pori yang sempit. Untuk membuat membran

    dengan teknik ini, film polimer ditembak dengan partikel radiasi berenergi tinggi

    yang tegak lurus terhadap arah film sehingga membentuk lintasan pada matriks

    polimer dan kemudian film dimasukkan ke dalam bak berisi larutan asam atau

    basa.

    Teknik yang lain untuk membuat membran sintetik adalah teknik inversi fasa.

    Pada teknik ini terjadi transformasi polimer secara terkontrol dari fasa cair

    menjadi fasa padat. Beberapa metode yang digunakan dalam teknik inversi fasa

    adalah metode penguapan pelarut, pengendapan dari fasa gas, penguapan

    terkontrol, pengendapan termal dan pengendapan dengan perendaman 1.

    Membran-membran anorganik banyak dibuat dengan metode sol-gel, karenadengan metode ini proses pembuatan dapat dilakukan pada temperatur kamar.

    Metode ini dilakukan melalui proses hidrolisis alkoksida logam untuk

    menghasilkan hidroksida logam yang diikuti dengan polikondensasi gugus fungsi

    hidroksil sehingga terbentuk jaringan oksida logam 5. Metode ini akan

    menghasilkan membran anorganik yang memiliki kemurnian tinggi dan

    membutuhkan temperatur sintering yang rendah.

    II.2 Keramik

    Keramik berasal dari bahasa Yunani, yaitu keramos yang berarti suatu bentuk dari

    tanah liat ( clay ) yang mengalami proses pembakaran. Keramik dapat dipandang

    sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat

    yang dibakar seperti gerabah, porselen, genteng dan sebagainya. Namun

    demikian, sekarang ini tidak semua keramik terbuat dari tanah liat. Oleh karena

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    6/18

    9

    itu, keramik didefinisikan sebagai bahan-bahan yang tersusun dari senyawa

    anorganik selain logam dan diolah melalui perlakuan dengan panas pada suhu

    tinggi. Senyawa pembentuk keramik merupakan gabungan dari unsur logam dan

    non logam seperti alumunium dan oksigen (alumina, Al 2O3), silikon dan nitrogen

    (silikon nitrida, Si 3 N4), silikon dan karbon (silikon karbida, SiC) dan sebagainya.

    Secara umum, keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia

    dibandingkan elemen penyusunnya. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur

    kristal, komposisi kimia dan mineral ikutannya. Struktur kristal keramik sangat

    rumit dengan sedikit elektron bebas di dalamnya. Akibatnya, sebagian besar

    keramik merupakan penghantar listrik dan panas yang buruk.

    Secara umum, keramik dibedakan menjadi dua golongan yaitu :

    a. Keramik tradisional, yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan

    alam, seperti tanah liat ( clay ), kaolin dan sebagainya. Contoh keramik ini

    adalah barang pecah belah ( houseware ), barang keperluan rumah tangga (ubin

    dan genteng). Keramik tradisional memiliki sifat fisik yang rapuh ( brittle ).Keramik tradisional dapat digunakan sampai temperatur 1200 oC.

    b. Keramik halus ( fine ceramics ), yaitu keramik yang terbuat dari oksida-oksida

    logam, seperti Al 2O3, ZrO 2, dan lain sebagainya. Keramik ini biasanya

    digunakan sebagai semikonduktor, elemen panas, dan sebagainya. Keramik

    halus dibuat dengan teknik sintering dan dapat digunakan sampai temperatur

    2000o

    C.

    II.3 Membran Keramik

    Dalam proses pembuatannya, keramik dapat menghasilkan pori dengan ukuran

    yang seragam. Keramik yang berpori inilah yang mempunyai aplikasi yang luas,

    baik di laboratorium maupun industri. Salah satu aplikasi keramik berpori yang

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    7/18

    10

    banyak dikembangkan para peneliti dan digunakan banyak industri adalah sebagai

    membran.

    Membran keramik banyak digunakan oleh berbagai industri karena mempunyai

    banyak kelebihan dibandingkan dengan membran polimer, yaitu mempunyai

    ketahanan kimiawi, ketahanan mekanik dan ketahanan termal yang lebih baik.

    Membran keramik banyak diaplikasikan pada proses pemisahan gas pada industri

    gas dan minyak bumi, pemurnian air, pemurnian oksigen, klarifikasi dan

    sterilisasi produk minuman 6, material pendukung katalis, sensor, penyekat termal

    dan sebagainya.

    Beberapa penelitian yang telah dilakukan oleh Aust et al 7, Falamaki et al 8, dan

    Asaeda et al 9 memanfaatkan bahan-bahan anorganik seperti silika, alumina,

    titania, dan zirkonia, yang telah umum digunakan sebagai material dasar membran

    menjadi suatu membran keramik yang diharapkan mempunyai sifat-sifat yang

    lebih baik. Pada umumnya, membran keramik dibuat dari oksida logam seperti

    silika, alumina, titania, dan zirkonia serta berbagai material lain yang bisa

    didapatkan secara komersial seperti silikon nitrida, silikon karbida dansebagainya.

    II.4 Pembuatan Membran Keramik

    Membran keramik tersusun dari kumpulan partikel-partikel yang berbentuk

    butiran sehingga terdapat ruang-ruang kosong (pori) antara partikel tersebut. Pada

    membran keramik, susunan, bentuk dan ukuran pori menjadi kunci karakterisasimembran. Membran keramik dibuat dari butiran-butiran partikel melalui beberapa

    proses, yaitu:

    a. penyiapan partikel keramik

    b. pembuatan campuran

    c. pencetakan

    d. pembakaran ( sintering )

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    8/18

    11

    Setiap tahapan proses pembentukan membran keramik di atas sangat

    mempengaruhi porositas membran keramik.

    II.4.1 Penyiapan Partikel Keramik

    Untuk mendapatkan membran keramik dengan pori yang seragam dan memenuhi

    spesifikasi membran yang diinginkan, maka ukuran partikel diusahakan seragam

    (monosize ). Jika ukuran partikel tidak seragam, maka partikel yang berukuran

    kecil akan mengisi ruang antara partikel yang berukuran besar sehingga

    kemungkinan terbentuknya pori semakin kecil. Bila partikel yang digunakan

    berukuran seragam, tetapi berukuran besar, maka akan membentuk pori yang

    besar pula sehingga membran tidak lagi selektif. Untuk itu, partikel yang

    digunakan untuk dijadikan membran keramik sebaiknya berukuran seragam

    (monosize ) dan halus.

    II.4.2 Pembuatan Campuran

    Pada penelitian ini, serbuk keramik dicampurkan dengan binder (bahan pengikat)

    dengan komposisi tertentu. Binder berfungsi untuk meningkatkan green strength

    keramik. Sejumlah binder ditambahkan sebanyak 05 % dari berat total membran

    keramik. Contoh binder untuk serbuk keramik berupa partikel koloid (selulosa

    dan clays ) atau binder molekuler seperti parafin, poli(vinil alkohol) atau PVA,

    poli(metilmetakrilat) atau PMMA dan sebagainya. Pada penelitian ini, binder

    yang digunakan adalah poli(vinil alkohol) atau PVA. Adanya gugus -OH padaPVA dapat berfungsi sebagai perekat antarpartikel keramik.

    II.4.3 Pencetakan

    Pencetakan merupakan proses pembentukan campuran keramik menjadi green

    body keramik. Untuk campuran yang basah (berupa slurry ), pencetakan dilakukan

    dengan metode slip casting dan roll forming . Untuk campuran yang kering,

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    9/18

    12

    pencetakan dilakukan dengan metode dry pressing . Metode ini digunakan secara

    luas pada industri keramik. Serbuk keramik yang sudah ditambah binder dengan

    jumlah yang tidak terlalu banyak akan membentuk partikel dengan ukuran sekitar

    50100 m, lebih besar daripada partikel awal (

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    10/18

    13

    penurunan yang mencolok pada ukuran pori rata-rata pada tahap menengah. Pada

    tahap yang terakhir akan terjadi pembentukan pori tertutup dan pori akan

    mengerut sampai ukuran yang terkecil.

    Pada proses sintering , sering dijumpai adanya vitrifikasi atau pelelehan. Adanya

    bahan pengotor dalam green body membran keramik akan bereaksi dengan sisa

    padatan sehingga menghasilkan suatu fasa cairan pada permukaan butiran. Cairan

    ini membantu mengurangi porositas membran keramik dan berubah menjadi fasa

    menyerupai gelas setelah proses pendinginan.

    II.5 Zirkonium Silikat (ZrSiO 4)

    Zirkonium silikat (ZrSiO 4) atau sering disebut zirkon dan baddeleyite (ZrO 2)

    merupakan mineral utama bagi logam zirkonium (Zr). Zirkonium merupakan

    logam transisi dengan nomor atom 40. Zirkonium memiliki kelimpahan 0,016 %

    di kerak bumi 3. Kelimpahan zirkonium ini ke-4 terbanyak dari semua logam

    transisi setelah besi (Fe), titanium (Ti) dan mangan (Mn).

    ZrSiO 4 merupakan pelengkap mineral dalam semua jenis batuan beku, khususnya

    pada meneral-mineral silikat seperti granit, granodionit, syenit dan monasit.

    Struktur kristal ZrSiO 4 berbentuk kristal tetragonal. Adapun warna ZrSiO 4

    bervariasi dari tidak berwarna, kuning keemasan, merah, coklat sampai hijau.

    Gambar II.5 Kristal ZrSiO 412

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    11/18

    14

    ZrSiO 4 yang tidak berwarna menunjukkan kualitas yang bagus seperti berlian.

    Hasil penelitian yang telah dilakukan Henmi et al 13 menunjukkan bahwa ZrSiO 4

    mengandung berbagai seyawa oksida, antara lain ZrO 2 (63,21 %), SiO 2 (33,83 %),

    HfO 2 (1,22 %), CaO (0,62 %), FeO (0,44 %), dan beberapa senyawa oksida yang

    lain dengan jumlah yang sangat kecil.

    Mineral ZrSiO 4 merupakan mineral yang sangat menarik dan banyak terdapat di

    kerak bumi. ZrSiO 4 merupakan salah satu fasa pertama yang mengkristal dari

    magma bekuan. ZrSiO 4 merupakan mineral utama untuk memperoleh logam

    zirkonium dengan proses Kroll dan proses van Arkel-de Boer 3. Logam zirkonium

    ini banyak digunakan di industri baja untuk menghasilkan baja tahan karat,

    sebagai bahan penyerap neutron di reaktor nuklir dan bila digabungkan dengan

    logam niobium akan menghasilkan suatu bahan superkonduktor 3.

    ZrSiO 4 menunjukkan kestabilan kimia yang tinggi9 dan kristal yang terbentuk

    tidak mengalami perubahan selama sedimentasi dan metamorfosis batuan. Oleh

    karena itu, ZrSiO 4 dapat digunakan untuk membedakan batuan granit beku

    dengan batuan granit yang terbentuk selama proses metamorfosis batuan14

    .

    Karena ZrSiO 4 merupakan material yang mempunyai kestabilan kimia tinggi,

    maka kegunaan utama mineral ini adalah sebagai glasir keramik untuk memberi

    aspek dekoratif pada keramik serta sebagai lapisan pelindung badan keramik 2, 15 .

    Selain itu beberapa penelitian juga menyebutkan bahwa ZrSiO 4 dapat digunakan

    sebagai material untuk pembuatan rem non logam 16 serta dapat digunakan untuk

    memperbaiki gigi17

    .

    Cadangan mineral ZrSiO 4 di Indonesia cukup besar, tersebar di beberapa daerah

    antara lain di Sumatera Utara, Pulau Bangka, Riau, Sumatera Selatan, dan

    Kalimantan Selatan 18. Mineral ZrSiO 4 biasanya mengendap dalam bentuk pasir

    dan terkonsentrasi bersama dengan mineral emas ataupun mineral timah. Menurut

    Soepriyanto 2, kadar ZrSiO 4 dalam tailing pengolahan PT Timah cukup tinggi

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    12/18

    15

    (sekitar 45 %) dan bila dilakukan proses pemurnian akan dihasilkan ZrSiO 4

    dengan kadar 99,67 %.

    II.6 Vanadium (V) Oksida (V 2O 5)

    Vanadium (V) merupakan logam transisi dengan nomor atom 23. Vanadium

    merupakan unsur di batuan bumi dengan kelimpahan sekitar 0,0136 % atau unsur

    kimia dengan kelimpahan terbanyak ke-19 dari semua unsur kimia yang

    membentuk batuan bumi 3. Selain itu, vanadium juga memiliki kelimpahan ke-5

    terbanyak dari semua logam transisi yang membentuk kerak bumi setelah besi

    (Fe), titanium (Ti), mangan (Mn) dan zirkonium (Zr). Kegunaan logam vanadium

    dan senyawa-senyawanya antara lain sebagai bahan aditif pada baja, katalis,

    fungisida, insektisida, obat-obatan, dan sebagainya 3, 19 .

    Logam vanadium yang murni berwarna perak mengkilap dan mempunyai titik

    leleh 1700 oC. Kristal vanadium mempunyai struktur kubus berpusat badan ( body

    centered cubic , bcc) 19. Vanadium biasanya ditemukan dalam bentuk senyawa

    yang sederhana, yaitu sulfida dan oksida3, 19

    . Mineral vanadium yang utamaadalah patronite (VS 4), vanadinite (PbCl 2.3Pb 3(VO 4)2) dan carnotite

    (K(UO 2)(VO 4).15H 2O)3.

    Senyawa vanadium yang paling penting adalah vanadium (V) oksida (V 2O5).

    V2O5 yang murni berwarna kuning oranye sampai merah bata yang diperoleh dari

    pemanasan amonium metavanadat (NH 4VO 3)3, 20 .

    Dekomposisi secara termal terhadap amonium metavanadat (NH 4VO 3) di udara

    melalui tahapan pembentukan senyawa NH 4V3O8 pada suhu 190250 oC

    merupakan metode yang paling umum untuk memperoleh vanadium (V) oksida

    (V2O5). Pada proses dekomposisi tersebut, pada suhu sekitar 160190 oC terjadi

    pembentukan senyawa antara (NH 4)2V4O11 atau NH 4V3O8.0,5H 2O tergantung

    pada kemurnian senyawa NH 4VO 3 yang digunakan 20.

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    13/18

    16

    Mekanisme dekomposisi NH 4VO 3 dapat dilihat pada Gambar II.5.

    V2O5 merupakan katalis yang serbaguna 3. Penggunaannya yang paling penting

    adalah pada industri asam sulfat yaitu untuk mengoksidasi SO 2 menjadi SO 3 pada

    proses kontak. V 2O5 menggantikan katalis yang digunakan sebelumnya yaitu

    logam platina yang cenderung jauh lebih mahal 3, 19 . V 2O5 juga digunakan sebagai

    katalis reaksi oksidasi berbagai senyawa organik dengan udara atau H 2O2, katalis

    reduksi olefin (alkena) dan senyawa hidrokarbon aromatik dengan H 23. Beberapa

    penelitian juga menunjukkan bahwa V 2O5 dapat digunakan sebagai katalis untuk

    mengoksidasi metana dalam fasa cair 21, 22 , katalis pada reaksi esterifikasi aldehid

    dengan H 2O223

    dan sensor optik hidrogen4

    . Bila V 2O5 digabung dengan katalisyang lain, misalnya TiO 2, maka akan lebih meningkatkan sifat fotokatalitik

    TiO 224. Gabungan katalis tersebut dapat digunakan sebagai katalis untuk

    mereduksi Hg 2+ dalam fasa cair 25 dan sebagai katalis dalam oksidasi klorofenol 26.

    II.7 Karakterisasi Membran

    Untuk melihat sifat dan karakteristik membran keramik yang telah dibuat,dilakukan karakterisasi meliputi permeabilitas air membran, analisis struktur

    dengan difraksi sinar-X ( X-Ray Diffraction ) dan analisis morfologi dengan

    mikroskop elektron (Scanning Electron Microscopy ).

    Gambar II.5 Mekanisme dekomposisi NH 4VO 320

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    14/18

    17

    II.7.1 Permeabilitas dan Permselektivitas Membran

    Permeabilitas membran merupakan salah satu cara karakterisasi membran yang

    berkaitan dengan ukuran dan jumlah pori pada membran. Untuk menentukan

    permeabilitas membran, membran diletakkan dalam sel aliran kontinu dengan

    larutan umpan berupa air suling. Sebelum dilakukan pengukuran, struktur pori

    membran dipadatkan (dikompaksi) selama beberapa saat dengan tekanan atau laju

    alir tertentu sampai diperoleh volum permeat yang tetap. Kemudian pengukuran

    dilakukan dengan cara menampung permeat yang keluar melalui membran setiap

    510 menit.

    Permeabilitas membran dinyatakan sebagai fluks (J) dengan satuan L m -2 h-1.

    Fluks membran dihitung menggunakan persamaan:

    (II.1)

    dengan : J = fluks membran (L m -2 h-1)V = volume permeat (L)

    A = luas efektif membran (m 2)

    t = waktu pengukuran(h)

    Fluks yang dinyatakan dalam persamaan II.1 dapat dihitung dengan menggunakan

    pendekatan :

    (II.2)

    Permselektivitas membran (koefisien rejeksi) merupakan ukuran kemampuan

    suatu membran untuk menahan suatu spesi atau melewatkan spesi tertentu.

    Permelektivitas membran bergantung pada antaraksi membran dengan spesi yang

    akan dipisahkan dan ukuran spesi serta ukuran pori membran.

    tAV

    J =

    dtdV

    A1

    J =

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    15/18

    18

    Permselektivitas membran dinyatakan sebagai rejeksi membran. Rejeksi membran

    dihitung dengan persamaan:

    %100 CC

    -1R f

    P

    = (II.3)

    dengan : R = rejeksi membran

    C p = konsentrasi permeat

    Cf = konsentrasi larutan umpan

    II.7.2 Densitas Membran

    Untuk menentukan densitas atau massa jenis membran keramik digunakan metode

    piknometri. Spesimen yang ingin diketahui massa jenisnya ditimbang bersama

    dengan cairan yang telah diketahui densitasnya. Syarat cairan yang digunakan

    adalah cairan yang tidak bereaksi dengan spesimen serta tidak melarutkan

    spesimen. Massa jenis spesimen dihitung melalui persamaan II.4.

    (II.4)

    dengan : w 0 = massa piknometer kosong

    w1 = massa piknometer + spesimen

    w2 = massa piknometer + spesimen + cairan

    w3 = massa piknometer + cairan

    II.7.3 Difraksi Sinar-X ( X-Ray Diffraction )

    Teknik difraksi sinar-X digunakan untuk mengidentifikasi struktur fasa kristalin

    sampel yang berupa bubuk. Fasa kristalin tersebut akan mendifraksikan sinar-X

    menurut hukum Bragg:

    ( )( ) ( )

    ( ) udaraudaracairan3201

    01spesimen - w-w - w-w

    w-w +=

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    16/18

    19

    (II.5)

    dengan : = sudut difraksi kisi kristal

    d = jarak antar kisi

    = panjang gelombang sinar -X

    n = bilangan bulat; 1, 2, 3,

    Analisis dengan teknik difraksi sinar-X dilakukan dengan cara menembak sampel

    dengan elektron penembak yang mempunyai energi kinetik tinggi. Elektron

    penembak ini mampu melempar elektron di kulit K keluar dan menyebabkan

    kekosongan di kulit K. Elektron dari kulit yang lebih luar dapat mengisi

    kekosongan tersebut disertai emisi radiasi sinar-X. Jika elektron pengisi berasal

    dari kulit L, maka sinar-X yang diemisikan disebut sinar-X K . Jika elektron

    pengisi berasal dari kulit M, maka sinar-X yang diemisikan disebut sinar-X K .

    Setiap material mempunyai pola difraksi yang khas. Oleh karena itu, identifikasi

    kristal dilakukan dengan membandingkan nilai 2 hasil percobaan dengan 2 menurut literatur.

    II.7.4 Scanning Electron Microscopy (SEM)

    Untuk memperoleh gambaran mengenai struktur mikro permukaan dan

    penampang lintang membran keramik digunakan mikroskop elektron ( Scanning

    Electron Microscopy ).

    Mikroskop elektron bekerja dengan cara menembakkan elektron primer ke arah

    spesimen sampel. Berkas elektron yang mengenai spesimen sampel akan

    dipantulkan berupa elektron sekunder yang nantinya akan dideteksi oleh detektor.

    Adapun prinsip kerja mikroskop elektron dapat dilihat pada Gambar II.6.

    sin2dn =

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    17/18

    20

    Untuk dapat dianalisis dengan mikroskop elektron, permukaan sampel harus

    bersifat konduktif secara listrik. Oleh karena itu, permukaan sampel yang bukankonduktor perlu diberi lapisan tipis logam seperti emas (Au) atau paladium (Pd).

    Selain itu, permukaan sampel harus bersih dari pengotor. Adanya material atau

    pengotor pada permukaan sampel yang tidak konduktif akan menyebabkan

    gambar yang dihasilkan oleh mikroskop elektron berwarna sangat terang.

    II.7.5 Energy Dispersive X-ray (EDX)

    Analisis EDX merupakan teknik analisis yang terintegrasi dengan SEM. EDX

    digunakan untuk menganalisa komposisi elemental dari volum mikro sampel,

    sehingga EDX sering disebut sebagai analisis mikro. Sebagaimana pada SEM,

    sampel yang akan dianalisis dikenai elektron berenergi tinggi. Tumbukan elektron

    berenergi tinggi pada permukaan sampel menyebabkan elektron pada kulit bagian

    dalam atom sampel akan tereksitasi. Akibatnya terjadi kekosongan elektron pada

    kulit tersebut. Kekosongan ini akan diisi oleh elektron yang berada pada kulit

    Gambar II.6 Prinsip kerja mikroskop elektron

  • 7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Erfanpriya 31298 3 2008ts 2

    18/18

    21

    yang lebih luar dari inti. Perpindahan elektron ke kulit yang lebih dekat dengan

    inti akan disertai pelepaskan energi. Energi ini merupakan radiasi elektromagnetik

    pada panjang gelombang sinar-X yang besarnya khas untuk tiap atom atau unsur.

    Pada EDX, sinar-X yang diemisikan dikonversi dan disimpan secara elektronik

    dan bukan dengan difraksi kristal.