PEMBUATAN MEMBRAN HIBRID DARI TANAH LIAT, ZEOLIT ...repository.ump.ac.id/8063/1/EGA NABELLA ZANNA...
Transcript of PEMBUATAN MEMBRAN HIBRID DARI TANAH LIAT, ZEOLIT ...repository.ump.ac.id/8063/1/EGA NABELLA ZANNA...
i
“PEMBUATAN MEMBRAN HIBRID DARI TANAH LIAT,
ZEOLIT, TiO2 DENGAN POLIMER POLIVINIL ALKOHOL
UNTUK ULTRAFILTRASI”
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Kimia
EGA NABELLA ZANNA
1403020030
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
2018
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Skripsi yang diajukan oleh :
Nama : Ega Nabella Zanna
NIM : 1403020030
Program Studi : Teknik Kimia
Fakultas : Teknik dan Sains
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Judul : Pembuatan Membran Hibrid dari Tanah Liat, Zeolit, TiO2
dengan Polimer Polivinil Alkohol untuk Ultrafiltrasi
Telah diterima dan disetujui
Purwokerto, 19 Juli 2018
Pembimbing
Anwar Ma’ruf, S.T., M.T.
NIK. 2160178
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi yang diajukan oleh :
Nama : Ega Nabella Zanna
NIM : 1403020030
Program Studi : Teknik Kimia
Fakultas : Teknik dan Sains
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Judul : Pembuatan Membran Hibrid dari Tanah Liat, Zeolit, TiO2
dengan Polimer Polivinil Alkohol untuk Ultrafiltrasi
Telah berhasil dipertahankan dihadapan Dewan Penguji dan diterima
sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gerlar Sarjana
Teknik (S.T.) pada program studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik dan Sains,
Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
DEWAN PENGUJI
Penguji 1 (Pembimbing) Anwar Ma’ruf, S.T., M.T. ……………..
Penguji 2 Haryanto, S.T., M.T., Ph.D. ……………..
Penguji 3 Ir. Regawa Bayu P, S.T., M.T. ……………..
Ditetapkan di : Purwokerto
Tanggal : 30 Juli 2018
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik dan Sains
Muhammad Taufiq Tamam, S.T., M.T.
NIK 2160223
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
iv
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Yang bertanda tangan dibawah ini saya :
Nama : Ega Nabella Zanna
NIM :1403020030
Program Studi : Teknik Kimia
Fakultas : Teknik dan Sains
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa Skripsi ini adalah hasil
karya saya dan semua sumber baik yang dikutip maupun rujukan telah saya
nyatakan dengan benar serta bukan hasil penjiplakan dari hasil karya orang lain.
Demikian pernyataan ini dan apabila kelak dikemudian hari terbukti
ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sesuai
dengan ketentuan yang berlaku.
Purwokerto, 19 Juli 2018
Yang Menyatakan,
Ega Nabella Zanna
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
v
MOTTO
“kecerdasan emosi adalah kemampuan mersakan, memahami, dan secara efektik
menerapkan daya dan kepekaan emosi, sebagai sumber energi, informasi, koneksi,
dan pengaruh yang manusiawi.”
(Robert K. Cooper)
“Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah
dilaksanakan/diperbuatnya”
(Ali Bin Abi Thalib)
“Kerjakan sesuatu dengan ikhlas, dibalik kesulitan pasti ada kemudahan, lakukan
yang terbaik karena Allah SWT dan keajaiban terjadi dari kerja keras yang ikhlas
karena Allah SWT”
(EQS Club)
“Kegagalan hanya terjadi bila kita menyerah”
(Lessing)
Persembahan
Setiap goresan tinta ini adalah wujud dari keagungan dan kasih sayang yang
diberikan Allah SWT kepada umatnya.
Setiap detik waktu menyelesaikan karya tulis ini merupakan hasil getaran doa
kedua orang tua, saudara dan orang-orang terkasih yang mengalir tiada henti.
Setiap pancaran semangat dalam penulisan ini merupakan dorongan dan dukungan
dari kedua orang tua, yang terkasih dan sahabat-sahabatku tercinta
Alhamdulillah...
Kupersembahkan sebuah karya kecil ini dengan penuh rasa syukur kepada setiap
orang yang berharga di dalam kehidupanku atas segala dukungan yang telah
diberikan selama ini serta doa yang tiada hentinya :
Bapak dan Mamah
Kakak-kakak ku
Adik-adik ku
Sahabat-sahabat
Teman-teman
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
vi
ABSTRAK
Limbah zat warna sintetis yang berasal dari industri akan tersisa pada
air buangan yang pada akhirnya akan masuk ke dalam lingkungan sekitarnya dan
menyebabkan kelangkaan air. Cara yang banyak dipergunakan dalam pengolahan
air adalah filtrasi menggunakan teknologi membran. Teknologi membran
memiliki beberapa keuntungan, diantaranya : proses pemisahan yang dapat terjadi
pada suhu kamar dan penggunaannya tidak bersifat destruktif. Membran ialah
sebuah penghalang selektif antara dua fasa (Fauzan, 2009). Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap karakteristik
membran keramik tanah liat-zeolit, pengaruh konsentrasi polimer PVA terhadap
karakteristik membran hibrid, Mengetahui fluks dan rejeksi membran keramik
hibrid pada proses pemurnian air. Hasil penelitian menunjukan Penambahan TiO2
dapat mempengaruhi karakteristik membran, semakin banyak % TiO2 maka
densitas, porositas dan water absobtion semakin tinggi, Penambahan Polivinil
Alkohol dapat mempengaruhi karakteristik membran hybrid, semakin banyak %
PVA maka densitas semakin tinggi, porositas dan water absobtion semakin turun,
Hasil penghilangan zat warna dengan membran hybrid yang baik yaitu pada
konsentrasi PVA 7% dengan nilai fluks mencapai 0,227273% dan nilai rejeksinya
92,01521%.
Kata Kunci : Membran hibrid, tanah liat, zeolit, TiO2, PVA
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
vii
ABSTRACT
Synthetic industrial dyestuff waste which remains in the waste water will
eventually enter the surrounding environment and cause water scarcity. The most
widely used method in water treatment is filtration using membrane technology.
Membrane technology has several advantages, including: separation processes
which may occur at room temperature and its use is not destructive. Membranes
are a selective barrier between two phases (Fauzan, 2009). This study aimed to
determine the effect of TiO2 concentration to the characteristics of zeolite-clay
ceramic membrane, the effect of PVA polymer concentration on hybrid membrane
characteristics, the flux and rejection of hybrid ceramic membrane in water
purification process. The results discovered that the addition of TiO2 could affect
membrane characteristics, the more % of TiO2 the higher the density, porosity
and water absorption were. The addition of polyvinyl alcohol could affect the
hybrid membrane characteristics, the more % of PVA the higher the density was
and the lower porosity and water absorption were. Dye removal with good hybrid
membrane was at 7% PVA concentration with flux value reached 0.227273% and
its score of rejection was 92.01521%.
Keywords: hybrid membrane, clay, zeolite, TiO2, PVA
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadiran Allah SWT, yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
Skrispi dengan judul “Pembuatan Membran Hibrid dari Tanah Liat, Zeolit, TiO2
dengan Polimer Polivinil Alkohol untuk Ultrafiltrasi”.
Penyusunan Skripsi ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan
program studi Strata Satu (S1) dan memperoleh gelar Sarajana Teknik Kimia di
Fakultas Teknik Dan Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
Skripsi ini tidak akan terselesaikan tepat waktu jika tanpa bantuan dari
berbagai pihak, oleh sebab itu saya sampaikan ucapan terimakasih yang setulus-
tulusnya kepada:
1. Kedua orang tua serta keluarga besar yang telah memberikan banyak
motivasi kepada saya.
2. Bapak M. Taufik Tamam, ST.,MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Dan
Sains.
3. Bapak Haryanto, ST.,MT.,Ph.D. selaku Kaprodi Teknik Kimia.
4. Bapak Abdul Haris Mulyadi, ST.,MT. selaku Pembimbing Akademik.
5. Bapak Anwar Ma’ruf, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Dan Sains
Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
7. Wahyu Notonegoro yang telah menemani dan memberi semangat selama
ini.
8. Tata Usaha dan Civitas Akademika Teknik Kimia Universitas
Muhammadiyah Purwokerto.
9. Teman-teman angkatan 2014 dan semua pihak yang telah membantu dalam
menyelesaikan Skripsi ini.
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
ix
Saya menyadari sepenuhnya bahwa dalam menyelesaikan Skripsi ini
masih sangat jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang
bersifat membangun akan sangat diterima dengan sepenuh hati. Semoga Skripsi
ini dapat memberikan manfaat.
Purwokerto, 19 Juli 2018
Penulis
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN .......................................................... v
ABSTRAK .............................................................................................. vi
ABSTRACT ............................................................................................ vii
KATA PENGANTAR ............................................................................ viii
DAFTAR ISI ........................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 3
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 3
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. 4
2.1 Definisi Membran .................................................................... 4
2.2 Klasifikasi Membran ............................................................... 4
2.2.1 Berdasarkan Morfologinya .......................................... 4
2.2.2 Berdasarkan Kerapatan Pori ........................................ 5
2.2.3 Berdasarkan Fungsinya ............................................... 6
2.2.4 Berdasarkan Strukturnya ............................................. 8
2.2.5 Berdasarkan Bentuknya............................................... 8
2.3 Tipe Alira Umpan .................................................................... 9
2.4 Karakteristik Membran ............................................................ 10
2.4.1 Kandungan Air ............................................................ 10
2.4.2 Ukuran dan Jumlah pori .............................................. 10
2.4.3 Luas Membran............................................................. 10
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
xi
2.5 Prinsip Pemisahan dengan Membran....................................... 11
2.6 Membran Ultrafiltrasi .............................................................. 13
2.7 Keunggulan dan Kelemahan Teknologi Membran .................. 14
2.8 Kinerja Membran pada Proses Ultrafiltarasi ........................... 15
2.8.1 Fluks ............................................................................ 15
2.8.2 Rejeksi ......................................................................... 16
2.9 Bahan Dasar Membran Keramik ............................................. 16
2.9.1 Tanah Liat (Clay) ........................................................ 16
2.9.2 Zeolit ........................................................................... 17
2.10 Polivinil Alkohol (PVA) ........................................................ 18
2.11 Titanium Dioksida (TiO2) ...................................................... 22
BAB III METODE PENELITIAN.......................................................... 24
3.1 Rancangan Percobaan .............................................................. 24
3.2 Variabel dan Kondisi Percobaan ............................................. 24
3.3 Alat dan Bahan ........................................................................ 25
3.4 Prosedur Penelitian .................................................................. 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................ 31
4.1 Sintesis Membran Tanah liat, Zeolit dan TiO2 ........................ 31
4.2 Karakteristik Membran Keramik Tanah Liat, Zeolit, TiO2 ..... 31
4.3 Sintesis Membran Hibrid ......................................................... 34
4.4 Karakteristik Membran Hibrid Tanah Liat, Zeolit, TiO2 ......... 34
4.4 Morfologi Membran Keramik Hibrid Tanah Liat, Zeolit, TiO2
dan PVA ....................................................................................... 37
4.4 Aplikasi Membran Hibrid untuk Penghilangan Zat Warna ..... 38
BAB V PENUTUP .................................................................................. 43
5.1 Kesimpulan .............................................................................. 43
5.2 Saran ........................................................................................ 44
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 45
LAMPIRAN ............................................................................................ 47
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Fisika TiO2 ..................................................................... 22
Tabel 4.1 Hubungan rejeksi dengan komposisi Polivinil Alkohol terhadap
membran hybrid....................................................................................... 39
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 type proses pemisahan ........................................................ 9
Gambar 2.2. Proses Pemisahan dengan Membran ................................. 11
Gambar 2.3. Rumus Struktur Polivinil Alkohol ..................................... 20
Gambar 2.4. Pengaruh Derajat Polimerisasi terhadap Kelarutan
Polivinil Alkohol .................................................................................... 20
Gambar 3.1 Bagan Rancangan Penelitian .............................................. 25
Gambar 3.2 Alur Proses Uji Fluks dan Rejeksi ..................................... 27
Grafik 4.1. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap densitas membran
keramik ................................................................................................... 31
Grafik 4.2. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap porosity membran
keramik ................................................................................................... 32
Grafik 4.3. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap water absorbtion
membran keramik ................................................................................... 33
Grafik 4.4. Pengaruh konsentrasi Polivinil Alkohol terhadap densitas
membrane hibrid ..................................................................................... 34
Grafik 4.5. Pengaruh konsentrasi Polivinil Alkohol terhadap porosity
membran hibrid ....................................................................................... 35
Grafik 4.6. Pengaruh konsentrasi Polivinil Alkohol terhadap water
absorption membran hibrid ..................................................................... 36
Gambar 4.7. Skema morfologi membran keramik dan membran hibrid
dengan Scanning Electron Microscope .................................................. 37
Grafik 4.8. Hubungan fluks dengan komposisi Polivinil Alkohol 0%
terhadap membran hibrid ........................................................................ 38
Grafik 4.9. Hubungan rejeksi dengan komposisi Polivinil Alkohol
terhadap membran hibrid ........................................................................ 39
Gambar 4.10. Pengujian mikroorganisme pada filtrat dan permeat ....... 40
Pembuatan Membran Hibrid..., Ega Nabella Zanna, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018