Perpustakaan Digital ITB

Poliviniliden fluorida (PVDF) membran banyak digunakan untuk pengolahan air karena beberapa keunggulannya yaitu sifat mekanik, sifat termal dan ketahanan kimia, namunfouling di permukaan membran PVDF menjadi masalah utama yang sering dihadapi dalam aplikasinya. Berbagai modifikasi membran PVDF dilakukan untuk meningkatkan kinerja PVDF dan mereduksi fouling. Modifikasi dengan penambahan material anorganik hidrofilik sebagai pengisi membran banyak dilakukan karena mudah dibuat dan terbukti mampu meningkatkan sifat termal, mekanik dan kinerja membran. Lempung merupakan oksida hidrofilik yang cukup melimpah dan murah sehingga berpotensi sebagai pengisi dalam membran hibrida PVDF untuk aplikasi ultrafiltrasi. Penelitian sebelumnya melaporkan penggunaan lempung monmorilonit (MMT) termodifikasi polivinilpirolidon mampu meningkatkan kinerja membran terhadap bovine serum albumin (BSA), sementara itu penambahan lempung cloisite (CLS) dan palygorskit mampu meningkatkan ketahanan abrasi membran. Jenis lempung lain yang cukup menjanjikan adalah bentonit (BNT). Bentonit merupakan lempung yang murah dan cukup melimpah di Indonesia. Penelitian tentang modifikasi membran ultrafiltrasi PVDF dengan penambahan lempung bentonit belum banyak diteliti. Pencampuran secara langsung lempung dengan polimer terkendala pada rendahnya daya campur yang disebabkan oleh perbedaan tegangan permukaan antara polimer dan lempung. Hal tersebut memicu terjadinya aglomerasi sehingga menghasilkan hibrida yang kurang homogen. Salah satu solusi untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan reaksi penambahan gugus silane untuk menurunkan tegangan permukaan lempung sehingga akan makin mudah berinteraksi dengan polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan lempung BNT dan BNT termodifikasi 3-aminopropiltrimetoksisilan (BNTAPS) terhadap sifat permukaan, termal, mekanik, dan kinerja ultrafiltrasi pada zat wama. Modiftkasi kimia BNT dengan 3-aminopropiltrimetoksisilan (APS) dilakukan pada berbagai pelarut dalam kondisi lunak. Membran hibrida PVDF/BNT dan PVDF/BNTAPS dibuat dengan metode inversi fasa menggunakan N,N-dimetilasetam ida (DMAc) sebagai pelarut, polietilena glikol (PEG) sebagai porogen, dan air sebagai koagulan. Komposisi BNT divariasikan 1% sampai 5% bib, sementara BNTAPS 0,25% sampai 1% bib. Membran hibrida dikarakterisasi sifat permukaannya dengan ATR-FTIR (Attenuated Total Reflection Fourier-transform infrared spectroscopy), komposisi permukaan dengan XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), sifat termal dengan DSC (Differential scanning calorimetry) dan TGA (Thermogravimetric analysis), sifat mekanik dengan uji tarik, morfologi dengan SEM (scanning electron microscope), topografi dengan AFM (atomic force microscope), dan permeabilitas - selektivitas membran dengan fluks dan rejeksi terhadap zat warna. Hasil penelitian menunjukkan BNTAPS berhasil disintesis dengan media pendispersi air. Data spektroskopi FTIR mengindikasikan adanya aminosilan terikat pada BNT yang ditunjukkan dengan adanya puneak baru pada I566 em•' dan 1499 em-1 • Anaiisis XRD dan TGA meperlihatkan bahwa gugus silan teradsopsi, dan terikat pada permukaan maupun daerah basal BNT. Pemakaian media pendispersi dengan tegangan permukaan tinggi menghasilkan total aminosilan terikat lebih tinggi karena mampu memfasilitasi interaksi APS tidak hanya di permukaan BNT, namunjuga di basal spasing BNT. Pembuatan membran hibrida dengan inversi fasa pada konsentrasi BNT 1% sampai 5% bib menghasilkan membran padat yang berwarna eoklat pudar. Data ATR-FTIR mengindikasikan PVDF yang terbentuk terdiri atas fasa a dan fasa p PVDF yang ditunjukkan dengan adanya puneak pada 763 em•' dan 840 em• . Peningkatan konsentrasi BNT menigkatkan hidrofilisitas membran yang ditunjukkan dengan peningkatan total fraksi B membran dan penurunan sudut kontak terhadap air. Penambahan BNT meningkatkan fraksi B dari 43% menjadi 48%. Penambahan BNT menurunkan porositas membran dan fluks air, namun meningkatkan selektivitas membran terhadap dekstran T-500. Selektivitas membran hibrida terhadap metilen biru diperoleh nilai di atas 90% dan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi BNT. Sementara itu filtrasi Reactive Yellow145 diperoleh rejeksi di atas 90% hanya pada penambahan BNT 1% b/b. Sifat mekanik membran menunjukkan peningkatan pada penambahan BNT sampai 3% dan menurun pada 5% bib. Membran hibrida PVDF/BNTAPS dengan variasi konsentrasi 0,25% - 1%bib menghasilkan membran yang homogen. Keberadaan BNTAPS pada permukaan membran terindikasi dari data XPS dengan adanya puneak inti Si2p pada daerah I 02-1 05 eV. Data XPS juga mengkonfirmasi polimer penyusun utama PVDF yaitu dengan diperolehnya puneak C1 s pada 208 - 292 eV dengan pola yang khas untuk PVDF. Data EDAX menunjukkan adanya puneak baru yang mengindikasikan adanya atom Aldan Si pada membran hibrida. Data ATR-FTIR menunjukkan polimer PVDF yang terbentuk berstruktur eampuran fasa a dan fasa B- Peningkatan konsentrasi BNTAPS menurunkan fasa B PVDF yaitu dari 45% menjadi 44% untuk BNTAPS I% bib. Penambahan BNTAPS menurunkan ketahanan termal membran dimana konsentrasi BNTAPS yang tinggi menurunkan titik awal degradasi. Berdasarkan data modulus Young, penambahan BNTAPS 0,5% dan I% b/b meningkatkan sifat mekanik membran. Data sudut kontak menunjukkan permukaan membran makin hidrofilik dengan penambahan BNTAPS. Permeabilitas air menunjukkan peningkatan pada konsentrasi BNTAPS cukup rendah, namun menurun pada konsentrasi tinggi, dan hal ini didukung pula oleh nilai porositas membran yang semakin mengecil dengan meningkatnya konsentrasi BNTAPS. Kinerja membran terhadap zat wama menunjukkan rejeksi di atas 90% pada metilen biru (MB), sementara zat wama anionik Acid yellow 17 (AY17) antara 60% - 80%. Pengaruh pH terhadap rejeksi MB menunjukkan peningkatan dengan makin tinggi pH larutan umpan, yaitu mencapai rejeksi 99% pada pH 7 dan 9. Rejeksi A Y17 pada berbagai pH menunjukkan sedikit peningkatan, namun nilai yang diperoleh masih lebih rendah dibandingkan PVDF mumi. Data perolehan kembali fluks air menunjukkan penambahan BNTAPS juga memberikan ketahanan fouling yang lebih baik dibandingkan membran PVDF. Analisis morfologi menginformasikan membran yang dihasilkan berstruktur asimetri yang tersusun atas pori menyerupai sponge dan pori menyerupai jari. Penambahan BNTAPS menurunkan rasio panjang pori berstruktur menyerupai jari dan mengakibatkan pada peningkatan selektivitas membran. Berdasarkan sifat fisik, permeabilitas dan selektivitas terhadap zat wama, membran hibrida PVDF/BNT dan PVDF/BNTAPS berpotensi untuk aplikasi pemumian zat wama. Komposisi optimum diperoleh pada penambahan BNT 1% b/b dan BNTAPS 0,5% bib.