Perpustakaan Digital ITB

Air limbah berminyak diproduksi dalam jumlah besar setiap hari, yang bersumber dari limbah industri dan limbah rumah tangga. Secara umum, air limbah berminyak mengandung komponen yang kompleks seperti zat warna, logam berat dan juga bakteri. Hal tersebut menyebabkan air limbah berminyak dapat mengganggu ekosistem jika tidak diolah dengan baik sebelum dibuang ke lingkungan. MXene, material dua dimensi (2D) dengan gugus fungsi hidrofilik memiliki potensi besar sebagai material penyusun membran untuk pemisahan emulsi miyak-air. Namun membran berbasis MXene memiliki kecenderungan tinggi untuk mengalami pembengkakan di lingkungan berair yang dapat mengurangi selektivitas pemisahan. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh penambahan mikroselulosa terhadap sifat fisiko-kimia dan kinerja membran MXene jenis V2C, pada pemisahan emulsi minyak-air. Membran V2C-selulosa dipreparasi melalui metode filtrasi vakum dengan variasi jumlah larutan mikroselulosa 0,33% (b/v) (10, 15, 20 µL). Mikroselulosa ditambahkan pada membran MXene melalui dua metode, yaitu metode lapis-demi-lapis (membran MT-X) dengan memfiltrasi larutan mikroselulosa di atas lapisan MXene, serta metode campuran (membran MC-X) dengan memfiltrasi larutan campuran MXene dan mikroselulosa. Hasil karakterisasi FTIR dan SEM mengonfirmasi keberadaan selulosa dan MXene pada membran. Analisis potensial zeta menunjukkan bahwa penambahan selulosa menyebabkan muatan permukaan membran menjadi lebih negatif. Penurunan muatan membran tersebut dapat berkontribusi untuk memberikan tolakan elektrostatik yang lebih kuat terhadap tetesan minyak. Selain itu, karakterisasi menggunakan instrumen AFM mengkonfirmasi bahwa tingkat kekasaran permukaan membran mengalami penurunan setelah penambahan selulosa. Membran MT-10 memiliki parameter kekasaran Sq sebesar 474,1 nm sedangkan pada membran MT-20 memiliki nilai Sq sebesar 377 nm. Penurunan kekasaran juga teramati pada membran campuran. Membran MC-10 memilki nilai Sq sebesar 399,1 nm, sedangkan membran MC-20 memiliki nilai Sq sebesar 321,1 nm. Pengukuran sudut kontak air (SKA) menunjukkan bahwa penambahan selulosa menurunkan hidrofilisitas membran. Membran V2C murni, MM, memiliki nilai SKA sebesar 38,8° yang menunjukkan hidrofilisitas yang tinggi. Membran campuran, MC-10 dan MC-20 masing-masing memiliki SKA sebesar 67,5° dan 64,9°. Pada membran lapis-demi-lapis, membran MT-10 dan MT-20 masing- masing menunjukkan nilai SKA sebesar 65,9° dan 67,3°. Di sisi lain, dinamika perubahan SKA mengkonfirmasi bahwa membran lapis-demi-lapis memiliki daya absorpsi air yang lebih tinggi dari membran campuran pada jumlah selulosa yang sama. Hal tersebut ditunjukkan dengan SKA membran MT-10, MC-10, MT-20 dan MC-20 masing-masing sebesar 34,4°, 41,8°, 37,1° dan 47°. Membran dengan daya absorpsi air yang lebih tinggi akan menghasilkan fluks permeat yang tinggi pula. Uji pemisahan emulsi n-heksana-air menunjukkan nilai fluks permeat membran V2C murni sebesar 989 L m-2 h-1 dan rejeksi n-heksana sebesar 97,2%. Selektivitas membran meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi mikroselulosa. Membran lapis-demi-lapis jenis MT-20 menunjukkan rejeksi n-heksana tertinggi sebesar 99,8%. Namun peningkatan selektivitas tersebut diiringi dengan penurunan fluks permeat menjadi 598 L m-2 h-1. Di sisi lain, membran campuran jenis MC-20 memiliki rejeksi sebesar 99,9% dan fluks permeat sebesar 434 L m-2 h-1. Peningkatan selektivitas mengindikasikan berkurangnya pembengkakan membran MXene, sedangkan penurunan fluks dikaitkan dengan meningkatnya hidrofobisitas akibat penambahan mikroselulosa. Ketahanan membran terhadap penyumbatan dievaluasi melalui pengukuran rasio pemulihan fluks (FRR). Membran V2C murni mengalami penurunan fluks air setelah filtrasi emulsi dan pencucian menjadi 1148 L m-2 h-1, dengan nilai FRR 90,2%. Sedangkan membran MT-20 masih mempertahankan fluks airnya menjadi 645 L m-2 h-1, dengan nilai FRR 92,2%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penambahan mikroselulosa efektif meningkatkan selektivitas dan stabilitas membran berbasis V2C untuk pemisahan emulsi minyak-air.