Upload
adonica
View
111
Download
12
Embed Size (px)
DESCRIPTION
SINTESIS, KARAKTERISASI, DAN APLIKASI MEMBRAN ZEOLITE UNTUK FILTRASI LARUTAN KCl. Latar Belakang. Reverse osmosis merupakan salah satu metode untuk pengolahan limbah menjadi air bersih yang memiliki prospek sangat baik di Indonesia dikarenakan banyaknya pabrik yang berdiri di Indonesia. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
SINTESIS, KARAKTERISASI, DAN APLIKASI MEMBRAN ZEOLITE
UNTUK FILTRASI LARUTAN KCl
Latar Belakang• Reverse osmosis merupakan salah satu metode untuk
pengolahan limbah menjadi air bersih yang memiliki prospek sangat baik di Indonesia dikarenakan banyaknya pabrik yang berdiri di Indonesia.
• Di samping itu, metode reverse osmosis dapat digunakan untuk desalinasi air laut guna meningkatkan kandungan NaCl dan senyawa-senyawa ionik lainnya pada garam yang dihasilkan. Hal ini akan meningkatkan kualitas garam yang dihasilkan
Latar Belakang
• Seperti yang kita ketahui bahwa sebagian besar wilayah kita terdiri dari lautan. Akan tetapi, menurut sumber yang diperoleh dari http://qitori.wordpress.com/2009/08/24/hoalah-ri-impor-garam-rp-900-miliar/ (yang dikutip dari kompas.com), Indonesia masih mengimpor garam sebanyak 1,58 juta ton per tahun senilai Rp 900 miliar
Latar Belakang
• Metode reverse osmosis yang ada saat ini masih menggunakan membran polimer yang memiliki kelemahan sebagai berikut (Li Liangxiong, et.al, 2004) :– Mudah terhidrolisis– Sensitif terhadap perubahan pH
Latar Belakang• Penelitian yang dilakukan oleh Li Liangxiong, et.al
menunjukkan bahwa membran anorganik yang dalam hal ini membran keramik (membran zeolit yang ditumbuhkan di atas support ceramic membrane)memiliki banyak keuntungan dibandingkan membran polimer, antara lain:– Fluks yang tinggi – Kestabilan kimia dan termal yang tinggi – Kemampuan untuk regenerasi– Biaya pretreatment yang lebih murah
Tujuan Penelitian• Melakukan sintesis dan karakterisasi membran zeolit
yang ditumbuhkan di atas support ceramic membrane secara in-situ hidrotermal.
• Menentukan besarnya fluks dan %rejeksi ion membran zeolit yang berhasil disintesis guna mengetahui efisiensi membran untuk aplikasi reverse osmosis.
• Melakukan studi komputasi untuk meramalkan hasil eksperimen kemudian membandingkan hasil eksperimen dengan hasil teoretis.
Cara KerjaSintesis support ceramic membrane (Shu-Chuan Hang, et.al, 1998)
• Sintesis hidrotermal membran zeolit I (membran zeolit yang menggunakan template TPABr) (Yushan Yan,et.al, 1995)
Setelah 20 jam
50 ml aqua DM + 0.6656 gr TPABr+NaOH 0,4000 gr +Al2O3 0.0013 gr +
TEOS 3.3 mL
Di-stirrer selama 24 jam
Support Ceramic
Membrane
Larutan siap untuk sintesis hidrotermal
Dimasukkan ke dalam teflon
pada autoclave
Autoclave di-sealDipanaskan di
oven pada suhu 1750C selama 20
jam
Autoclave dikeluarkan dari dalam oven,
kemudian autoclave dibuka, dan sampel
dikeluarkan dari autoclave
Sampel dicuci dengan aqua DM dan dikeringkan di oven pada suhu 1100C selama 12
jam
Sampel di-furnace pada suhu 5000C
selama 12 jam
Sampel siap dipakai dan
dikarakterisasi
50 ml aqua DM + 0.8 mL TPABr+
NaOH 0,4000 gr +Al2O3 0.0013 gr +
TEOS 3.3 mL
Di-stirrer selama 24 jam
Support Ceramic
Membrane
Larutan siap untuk sintesis hidrotermal
Dimasukkan ke dalam teflon
pada autoclave
Autoclave di-sealDipanaskan di
oven pada suhu 1750C selama 20
jam
Autoclave dikeluarkan dari dalam oven,
kemudian autoclave dibuka, dan sampel
dikeluarkan dari autoclave
Sampel dicuci dengan aqua DM dan dikeringkan di oven pada suhu 1100C selama 12
jam
Sampel di-furnace pada suhu 5000C
selama 12 jam
Sampel siap dipakai dan
dikarakterisasi
Sintesis hidrotermal membran zeolit I (membran zeolit yang menggunakan template TBABr)
Dasar-dasar Pemodelan Komputasi
• Pemodelan-pemodelan komputasi yang telah dilakukan sebelumnya (D.W. Lewis, et.al, 1995) memodelkan secara komputasi interaksi antara zeolite ZSM-5 dengan templatenya (TPABr) menggunakan teknik energy minimization dan metode molecular dyanmics seperti pada gambar di bawah ini :
(Maria J. Sabater, et.al, 2001) melakukan pemodelan interaksi antara zeolite ZSM-18 dan template-nya seperti gambar di bawah ini :
Dasar-dasar pemodelan komputasi
• (German Sastre, et.al, 2002) melakukan pemodelan interaksi zeolite ZSM-12 dengan template-nya :
• (H.Van Koningsveld , et.al, 1986) berhasil menggambarkan posisi zeolite ZSM-5 dan template-nya ion TPA+ dari data XRD, yang ditunjukkan seperti gambar di bawah ini :
Ring 4 E = 4,337.37 kj/mol
Ring 5 E = 3,179.62 kj/mol
Ring 6 E = 2,043.93 kj/mol
Ring 7 E = 912,973 kj/mol
Ring 8 E = 36.0914 kj/mol
Ring 9 E = -523.508 kj/mol
Ring 10 E = -824.799 kj/mol
ORGANIC TEMPLATE TPABr
Ring 4 E = 4,420.09 kj/mol
Ring 5 E = 3,182.65 kj/mol
Ring 6 E = 2,034.73 kj/mol
Ring 7 E = 977.058 kj/mol
Ring 8 E = 143.144 kj/mol
Ring 9 E = -387.235 kj/mol
Ring 10 E = -678.331 kj/mol
Jumlah Ring TBABr TPABr
4 4,337.37 4,420.09
5 3,179.62 3,182.65
6 2,043.93 2,034.73
7 912,973 977.058
8 36.0914 143.144
9 -523.508 -387.235
10 -824.799 -678.331
Grafik Jumlah Ring Vs. Energi
Analisis
• Energi sistem pada pembentukan ring 4 – ring 10 yang menggunakan template TBABr < yang menggunakan template TPABr (kecuali ring 6) Jumlah ring 4 – ring 10 pada sistem yang menggunakan TBABr > sistem yang menggunakan TPABr (kecuali jumlah ring 6)
• Dengan demikian jumlah pori yang berukuran kecil pada sistem yang menggunakan TBABr > sistem yang menggunakan TPABr
ANALISIS• Dapat diramalkan bahwa jumlah volume
permeat (setelah kompaksi) yang melalui membran zeolit yang menggunakan TBABr akan lebih kecil dibandingkan dengan membran zeolit yang menggunakan TPABr
• Dapat diramalkan pula bahwa % rejeksi ion oleh membran zeolit yang menggunakan TBABr > membran zeolit yang menggunakan TPABr
• Hal ini sesuai dengan hasil eksperimen
Hasil Eksperimen
Hasil Eksperimen
Hasil Eksperimen
Sebelum diberi tekanan (1000x)
Zeolit dengan template TBABr
Zeolit dengan template TPABr
support
Zeolit dengan template TBABr (perbesaran 500x)
Zeolit dengan template TPABr (Perbesaran 500x)
Support membrane (perbesaran 5000x)
Zeolit yang tumbuh pada support membrane dengan menggunakan template TBABr (perbesaran 5000x)
Bagian penampang
EDX ZEOLITE DENGAN TEMPLATE TBABr
EDX ZEOLIT DENGAN TEMPLATE TPABr
Setelah diberi tekanan 10 psi (muka atas)
Zeolite dengan template TBABr
Zeolite dengan template TPABr
Support membrane
Penampang
Zeolite dengan template TBABr
Zeolite dengan template TPABr
Support membrane
EDX Zeolit dengan template TBABr
EDX Zeolit dengan template TPABr
EDX Support Membrane
Kesimpulan• Membran zeolit berhasil ditumbuhkan di atas
support membrane ceramic secara in-situ hidrotermal baik yang menggunakan template TBABr maupun yang menggunakan template TPABr
• %Rejeksi ion K+ untuk membran zeolit yang disintesis menggunakan TBABr > membran zeolit yang disintesis menggunakan TPABr
• Hasil studi komputasi dapat meramalkan secara kualitatif hasil eksperimen yang akan didapat.
Referensi
• Li, Liangxiong; Dong, Junhang; Nenoff, Tina M.; Lee, Robert. Desalination by reverse osmosis using MFI zeolite membranes. Journal of Membrane Science 243 (2004) 401.
• Yan, Yushan; Davis, Mark E.; Gavalas, George R. Preparation of Zeolite ZSM-5 Membranes by In-Situ Crystallization on Porous alpha Al2O3. Ind. Eng. Chem. Res., 1995, 34(5), 1652-1661
Referensi• Huang, Shu-Chuan; Huang, Chung-Tai; Lu, Shih-
Yuan; Chou, Kan-Sen. Ceramic-Polyaniline Composite Porous Membranes. Journal of Porous Materials, 6 (1999), 153-159.
• Lewis, D.W.; Freeman, C.M.; Catlow, C.R.A. Predicting theTemplating Ability of Organic Additives for the Synthesis of Microporous Materials. J.Phys.Chem. 1995, 99, 11194-11202.
Referensi• Sabater, Maria J.; Sastre, German. A Computational Study on the
Templating Ability of the Trispyrrolidinium Cation in the Synthesis of ZSM-18 Zeolite.Chem.Mater. , 2001, 13(12), 4520-4526.
• Sastre, German; Leiva, Sandra; Sabater, Maria J.; Gimenez, Ignacio; Rey, Fernando; Valencia, Suzana; Corma, Avelino. Computational and Experimental Approach to the Role of Structure-Directing Agents in the Synthesis of Zeolites : The Case of Cyclohexyl Alkyl Pyrrolidinium Salts in the Synthesis of , EU-1, ZSM-11, and ZSM-12 Zeolites. J.Phys.Chem. B, 2003, 107, 5432-5440.
• Koningsveld, H.Van; Bekkum, H.Van; Jansen, J.C.; On the Location and Disorder of the Tetrapropylammonium (TPA) Ion in Zeolite ZSM-5 with Improved Framework Accuracy . Acta Cryst., 1987, B43, 127- 132.