1858-3601-2013-101-104

8/16/2019 1858-3601-2013-101-104

1/4

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi NuklirPTNBR – BATAN Bandung, 4 Juli 2013

Tema: Pemanfaatan Sains dan Teknologi Nuklir sertaPeranan MIPA di Bidang Kesehatan, Lingkungan dan

Industri untuk Pembangunan Berkelanjutan

101

MEMBRAN SELULOSA ASETAT ALBASIA TERMODIFIKASISILIKA UNTUK PERVAPORASI ETANOL-AIR

Evy Ernawati, Solihudin, dan Iman RahayuJurusan Kimia, FMIPA, Universitas Padjadjaran, Jatinangor, Sumedang 45363

[email protected]

ABSTRAK

MEMBRAN SELULOSA ASETAT ALBASIA TERMODIFIKASI SILIKA UNTUK PERVAPORASI ETANOL-AIR. Selulosa asetat adalah polimer yang banyak digunakan dalamindustri. Selulosa asetat dari pulp albasia telah dibuat sebagai membran. Namun membran ini memilikiderajat penggembungan tinggi, sehingga kinerja pemisahannya rendah. Pengembangan materialmineral-polimer dapat meningkatkan kekuatan mekanik dan kinerja pemisahan. Tujuan penelitian ini

adalah membuat membran selulosa asetat albasia dengan penambahan silika dan mengevaluasi kinerjamembran terhadap pervaporasi campuran etanol-air. Pembuatan selulosa asetat albasia dilakukandengan metode asetilasi, sementara membran selulosa asetat terisi silika dengan teknik inversi fase.

Proses pervaporasi dilakukan pada suhu 40 0C dan konsentrasi permeat ditentukan menggunakanrefraktometer. Karakterisasi membran meliputi pengukuran fluks dan selektivitas. Hasil pervaporasimenunjukkan bahwa membran selulosa asetat albasia 12% memiliki nilai selektivitas 8,015 dan fluks677,643 g/m 2 jam. Membran selulosa asetat albasia 12% termodifikasi silika 9% selektivitas meningkatmenjadi 24,508 sementara fluks sedikit menurun menjadi 612,373 g/m 2 jam.

Kata kunci : Membran selulosa asetat albasia, silika, pervaporasi

ABSTRACT

MODIFIED ALBASIAN CELLULOSE ACETATE MEMBRANE BY SILICA FOR ETHANOL-WATER PERVAPORATION. Cellulose acetate is a polymer that mostly used in industry. Celluloseacetate had been made as a membrane by using albasia pulp. This membrane has high swelling degreethus it show low separation performance. The enhancement in producing mineral-polymer material canbe used to increase the mechanical strength and performance of the membrane in a separation process.The aim of this research is making silica filled-cellulose acetate of albasia membranes and evaluatingthe performances of the membrane in separating water-alcohol mixtures using pervaporation method.The albasia cellulose acetate is made by acetilation method and cellulose acetate membranes which

filled with silica were conducted using immersion precipitation methods. The pervaporation process wasconducted at 40 oC and the concentration of permeates was measured using refractometer. Thecharacteristics of membrane are measuring selectivity and flux. The pervaporation process usingunmodified membrane containing 12% albasia cellulose acetate with selectivity 8.015 and a flux of677.643 g/m 2. hour. The silica with modified membrane (12% albasia cellulose acetate +9% w-CA of

silica) resulted in a higher selectivity of 24.508 and a flux of 612.373 g/m 2. hour.

Keywords : albasia cellulose acetate membrane, silica, pervaporation

1. PENDAHULUAN

Membran selulosa asetat dapat dibuat darikayu albasia,tetapi struktur pori dari

membrannya lebih poros dibandingkan denganmembran selulosa asetat komersial. Sehinggaapabila membran ini diaplikasikan dalam proses

pervaporasi menghasilkan selektivitas yang

DAFTAR ISI

8/16/2019 1858-3601-2013-101-104

2/4




102

rendah walaupun fluksnya tinggi [1]. Sementarakayu albasia cukup potensial sebagai bahan

baku pulp karena mengandung selulosa yangtinggi [2]. Selulosa ini digunakan sebagai bahandasar pembuatan membran selulosa asetat [3].yang sebelumnya diubah dahulu menjadiselulosa asetat melalui proses asetilasi [4]. Dari

proses isolasi dihasilkan rendemen pulp albasiadengan kandungan α-selulosa yang cukuptinggi. Dan dari pulp ini dapat dihasilkanselulosa asetat melalui proses asetilasi dengankadar asetil yang hampir sama dengan kadarasetil selulosa asetat komersial [1]. Proseshibridisasi polimer dengan silika dapatmemperbaiki struktur membran [5,6].Penelitian ini difokuskan pada peningkatankinerja membran selulosa asetat albasia yangtelah dimodifikasi silika (fluks dan selektivitas)

untuk proses pemisahan campuran etanol-airmelalui metode pervaporasi. Penelitian inidiharapkan dapat menunjang pemanfaatan bahanalam yang pendayagunannya belum maksimaluntuk proses pemisahan.

2. TATAKERJA (BAHAN DAN METODE)

2.1 Umum.

Proses pembuatan membran dilakukanmelalui teknik inversi fase dengan cara rendam-endap ( immersion precipitation ). Membran

yang dibuat ada dua macam, yaitu membranselulosa asetat albasia dan membran selulosaasetat albasia yang dimodifikasi silikakomersial. Kinerja masing-masing membrandiamati meliputi fluks dan selektivitas

berdasarkan teknik pervaporasi.

2.2 Bahan.

Polimer selulosa (CA) asetat albasia dengankadar asetil 37,63%, pelarut aseton, silika 98%,nitrogen cair, etanol, silikon ‘G’

2.3 Pembuatan Membran.

Pada pembuatan membran selulosa asetatalbasia (SAA), polimer SAA 12% w/wdilarutkan dalam aseton selama 24 jam.Selanjutnya larutan disimpan dalam lemari esuntuk proses debubbling (penghilangangelembung) selama 24 jam kemudian dicetak diatas plat kaca. Setelah itu membran disimpandalam desikator untuk menguapkan pelarutnyasampai terkelupas (sekitar 24 jam). Pada

pembuatan membran selulosa asetat albasia

yang dimodifikasi silika, polimer SAA 12% w/wdilarutkan dalam aseton. Kemudian silikadimasukkan dalam larutan membran tersebutsambil diaduk selama 24 jam. Selanjutnya

perlakuan yang sama dengan pembuatanmembran SAA. Silika yang digunakan adalahkonsentrasi 7 dan 9 b/b SAA .

2.4 Pervaporasi.

Membran diletakkan di atas pendukungsecara horizontal pada rancangan alat

pervaporasi (Gambar 1). Ke dalam labudimasukkan 100 g umpan etanol dan dipanaskansampai 40 0C. Proses pervaporasi dilakukan padatekanan vakum. Sebelum dan sesudah proses

pervaporasi, larutan umpan diambil sedikit dansetiap 1 jam sekali permeat yang dihasilkan

diambil. Pengambilan permeat dilakukansebanyak 4x. Larutan umpan dan permeatdianalisis lebih lanjut menggunakanrefraktometer. Permeat dianalisis beratnya.

Gambar 1 Rangkaian sel pervaporasi

Keterangan gambar : (1) Labu tempatumpan; (2) Termometer; (3) Pemanas; (4)Pompa sirkulasi; (5) Modul pervaporasi; (6)

Pirani gauge; (7) Kran; (8) Tabung dewar; (9) Cold trap; (10) Tabung silika gel; (11) Pompavakum; (12) Membran

Kinerja pemisahan dari pervaporasiditentukan oleh nilai fluks dan selektivitasdengan menggunakan persamaan :

J = A1

x dm/dt (1)

Keterangan: J= nilai fluks (kg/m 2 jam); A =luas membran (m 2); dan dm/dt = slope grafikantara waktu permeasi dengan massa permeat

P

11

4

2

3

5 6

7

7

7

7

7

7

7

Silikagel

8

9

8

9

10

12

1

8/16/2019 1858-3601-2013-101-104

3/4




103

W A

W A

( Y / Y )α =

( X / X ) (2)

Keterangan:α=selektivitas pemisahan; Y W=konsentrasi

air dalam permeat(%); Y A= konsentrasi etanoldalam permeat(%); X W =konsentrasi air dalamumpan(%); X A =konsentrasi etanol dalamumpan (%)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengukuran fluks dan selektivitasmembran 12% selulosa asetat albasia denganvariasi konsentrasi silika diperlihatkan dalamGambar 2.

Gambar 2.Fluks dan selektivitas sebagaifungsi konsentrasi silika dari membran SA albasia

Dari hasil pervaporasi, adanya silika dalammembran SAA mempengaruhi selektivitas danfluks. Semakin tinggi konsentrasi silika yangditambahkan, selektivitas meningkat sementaranilai fluks mengalami penurunan. Hal iniditunjukkan pada membran SAA 12 % (b/b)mula-mula selektivitas 8,015 dan nilai flukssebesar 677,643 g/m 2 jam. Penambahan silika7% (b/b SAA), selektivitas meningkat menjadi21,426 dan nilai fluks turun menjadi 642,914g/m 2 jam Jika ditambahkan lagi silika dengankonsentrasi 9% b/b (SAA) maka selektivitas

lebih meningkat menjadi 24,508 dan nilai flukssemakin menurun menjadi 612,373 g/m 2 jam.Silika dalam membran mengisi matrik kosong(volume bebas) dari membran sehinggamenjadikan struktur membran menjadi lebihrapat. Hal ini menyebabkan fluks menurunkarena terbatasnya penetran yang dapat

berpindah dari sisi umpan ke permeat sehunggakecepatan difusi etanol-air akan berkurang(Kotoky & Dolui, 2004; Zhong, 2002).Sementara semakin rapat struktur membran,

semakin menjadi lebih selektif yang ditandaidengan kenaikan nilai selektivitas. Jadi dengan

penambahan silika 9% b/b (SAA) ke dalamstruktur membran SAA 12% dapatmeningkatkan selektivitas tiga kali lipatsementara fluks sedikit turun.

4. KESIMPULAN

Penambahan silika dalam membranselulosa asetat albasia dapat meningkatkanselektivitas pemisahan dari campuran etanol-air.Komposisi membran selulosa asetat albasia 12%

b/b termodifikasi silika 9% b/b (SAA) dapatmeningkatkan selektivitas tiga kali lipat danfluks sedikit menurun.

5. UCAPAN TERIMAKASIH

Terimakasih disampaikan padaDIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKANTINGGI DEPARTEMEN PENDIDIKAN

NASIONAL, yang telah membiayai penelitianini melalui dana Hibah Bersaing tahun anggaran2012-13. Terimakasih pula disampaikan padaRossiyan, mahasiswa Jurusan Kimia UniversitasPadjadjaran yang telah membantu dalam

penelitian ini

6. DAFTAR PUSTAKA

1. ERNAWATI EVY, HARYADI, DANH.JUDI T , Pembuatan Membran SelulosaAsetat dari Limbah Kayu Albasia (Albiziafalcataria) untuk Pemisahan CampuranCairan Organik Secara Pervaporasi,Penelitian Dana Hibah Bersaing, Dikti,Bandung (2007)

2. ISKANDAR, Z., YUNANTO, TEDI,RATNASARI, JUWITA, Kayu Sengon,Jakarta, Penebar Swadaya (2011)

3. MEENAKSHI P., NOOJAHAN S.E.,RAJINI R., VENKATESWARLU U.,

ROSE R., SASTRY T.P , Mechanical andMicrostructure Studies on The Modificationof Cellulose Acetate Film by blending withPolystyrene, Indian Academy of Sciences,2002, Vol 24: 25-29.

4. SJOSTROM E , Wood Chemistry,Fundamentals and Applications. Orlando,Academic Press, Inc (1993).

5. KOTOKY TAPASI AND DOLUI S.K ,Synthesis and characterization of Polyvinilalcohol (PVA)/Silica Hybrid. Journal of

8/16/2019 1858-3601-2013-101-104

4/4




104

Sol-Gel Science and Technology, 2004,29107-114

6. ZHONG SHUN-HE, CHUAN-FENG LI,XIU-FEN XIAO, Preparation andCharacterization of Polyimide-Silica Hybrid

Membranes on Kieselguhr-Mullite Supports,Journal of Membrane Science,2002, Vol 199:53-58.

DISKUSI

Meri Suhartini : Mengapa tidak dilakukan ikat silang saja dalam menurunkan derajat swelling?

Evy Ernawati : Dalam menurunkan derajat swelling selain blending dengan silikadapat juga dilakukanikat silang misalnya dengan radiasi

Marpaung : Bagaimana ikatan yang terjadi antara selulosa asetat dengan silika?

Evy Ernawati : Ikatannya adalah ikatan fisika

Teo (ITB) : Bagaimana sifat membran yang digunakan

Evy Ernawati : Membran harus bersifat semi kritalin agar dapat terjadi transfermassa dan sifat mekanikyang tinggi karena proses pervaporasiberlangsung dalam keadaan vakum

Documents

1858-3601-2013-101-104