Perpustakaan Digital ITB

Industri tekstil memberikan pengaruh positif terhadap perkembangan ekonomi di seluruh dunia. Namun, industri tersebut juga menimbulkan masalah seperti limbah zat warna. Limbah zat warna yang dihasilkan salah satunya adalah metilen biru (MB). Jika terbuang ke perairan, keberadaan limbah metilen biru ini dapat merusak lingkungan, karena mempunyai sifat yang sulit terdegradasi dalam perairan. Selain itu, limbah zat warna juga dapat menimbulkan bahaya bagi kesehatan manusia. Pada penelitian ini penanganan limbah metilen biru dilakukan menggunakan teknologi membran filtrasi. Membran filtrasi menawarkan keunggulan seperti efisiensi pemisahan yang relatif tinggi serta aplikasi yang mudah, sederhana dan ekonomis. Polyvinylidene Fluoride (PVDF) merupakan polimer semi-kristalin yang banyak diaplikasikan pada membran karena stabil secara termal dan mekanik. Namun, membran PVDF juga memiliki kelemahan karena sifatnya hidrofobik sehingga rentan mengalami fouling. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan modifikasi PVDF dengan material MXene Ti3C2 menjadi mixed matrix membrane (MMM) untuk diaplikasikan pada filtrasi zat warna MB. MXene merupakan material anorganik 2D dengan struktur berlapis nano yang memiliki hidrofilisitas yang baik serta selektivitas yang unggul. Lebih lanjut, MXene dapat dimodifikasi dengan polyethyleneimine (PEI) untuk melihat pengaruhnya terhadap kinerja membran. Penelitian ini dibagi menjadi empat tahap yaitu sintesis MXene dan MXene termodifikasi PEI, sintesis mixed matrix membrane (MMM), filtrasi zat warna metilen biru, dan karakterisasi membran. Sintesis MXene dilakukan dengan melakukan proses etching fasa MAX menggunakan campuran LiF/HCl. Selanjutnya dilakukan delaminasi melalui proses interkalasi DMSO dan sonikasi selama 10 jam agar diperoleh material 2D MXene. Dilakukan juga modifikasi pada MXene menggunakan PEI sehingga diperoleh MXene-PEI. MXene dan MXene- PEI kemudian ditambahkan pada matriks PVDF membentuk membran komposit PVDF/MXene (PM) dan PVDF/MXene-PEI (PM-PEI). Pembuatan membran PM dengan variasi konsentrasi MXene yang berbeda (0,25%; 0,5% dan 1%) dilakukan. Membran komposit disintesis melalui metode inversi fasa dengan bak koagulan berupa aquades. Uji kinerja membran diamati melalui uji permeabilitas, selektivitas, dan antifouling membran. Sementara itu, karakteristik membran diamati melalui hidrofilisitas dan morfologinya. Pada penelitian ini, telah berhasil dilakukan sintesis MXene (Ti3C2) dari fasa MAX (Ti3AlC2). Karakterisasi X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan keberhasilan etching lapisan Al pada fase MAX, ditunjukkan melalui penurunan intensitas puncak khas Al pada 38,8° serta pergeseran puncak (002) pada 2? dari 9,52° ke 5,67°. Pada karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM), MXene Ti3C2 menunjukkan bentuk lembaran-lembaran yang berlapis dan unsur-unsur penyusun material tersebut diperlihatkan melalui karakterisasi Energi Dispersive X-Ray (EDX). Sementara itu, modifikasi MXene oleh PEI dapat dikonfirmasi oleh karakterisasi Fourier Transform Infrared (FTIR) melalui keberadaan pita serapan N-H stretching pada bilangan gelombang 3438 cm-1 dan -NH2 pada bilangan gelombang 1634 cm-1. Penambahan MXene dapat meningkatkan hidrofilisitas membran ditunjukkan dengan penurunan nilai sudut kontak dari PVDF 82,04° menjadi sebesar 65,43° untuk PM 0,25, 69,95° untuk PM 0,5 dan 74,34° untuk PM 1, berturut-turut. Pada filtrasi MB, kondisi optimum dicapai pada konsentrasi MXene 0,25%, memberikan nilai fluks air murni 85,56 L m-2 jam-1 dan rejeksi sebesar 95,73%. Sementara itu, modifikasi MXene menggunakan PEI menurunkan permeabilitas membran namun meningkatkan selektivitas membran terhadap zat warna MB. Membran PVDF/MXene-PEI menunjukkan nilai fluks air murni 51,73 L m-2 jam-1 dan rejeksi sebesar 97,43%. Lebih lanjut, nilai FDR pada membran PVDF/MXene-PEI diperoleh sebesar 95,75%. Nilai FDR tinggi dari PVDF/MXene-PEI menandakan sedikit terjadinya fouling dan membran memiliki sifat antifouling yang cukup baik.