Perpustakaan Digital ITB

Peningkatan jumlah industri di Indonesia menimbulkan beberapa permasalahan yang cukup pelik, salah satunya adalah jumlah limbah cair yang berlebih. Sebelum dibuang ke lingkungan limbah cair ini harus diolah terlebih dahulu. Salah satu metode penanganan limbah cair yang cukup menjanjikan adalah metode mikrofiltrasi dengan menggunakan membran. Teknologi pengolahan limbah cair berbasis membran cukup disukai karena memiliki efisiensi energi yang cukup tinggi, dan pengoperasiannya yang mudah tanpa menggunakan bahan kimia yang berbahaya. Poliviniliden fluorida (PVDF) telah umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan membran karena memiliki sifat stabilitas termal yang tinggi serta ketahanan kimia yang baik. Namun, dalam aplikasinya masih dijumpai masalah dalam kinerja membran karena PVDF bersifat hidrofobik. Oleh karena itu, dalam penelitian ini adalah untuk PVDF dimodifikasi dengan menambahkan material anorganik berbasis titanium karbida (MXene). MXene merupakan suatu material anorganik bermorfologi lembaran nano (nanosheet) yang tersusun atas logam transisi, karbida, nitrida dan karbonitrida dengan rumus secara umum Mn+1XnTx. Pada penelitian ini terdapat 3 tahapan besar yaitu diawali dengan proses pembuatan MXene, kemudian pembuatan membran komposit PVDF/MXene dan dilanjutkan dengan karakterisasi membran yang telah dibuat. Pada tahap pembentukan MXene, dilakukan pencucian dengan menggunakan HF in-situ untuk menghilangkan lapisan aluminium. Setelah dicuci dengan HF, kemudian dilakukan sonikasi selama 2 jam agar diperoleh lapisan 2D MXene. Terdapat 2 tipe membran yang diuji pada penelitian ini yaitu mixed-matrix membrane (MMM) dan thin film nanocomposite (TFN). Membran dibuat dengan metode inversi fasa menggunakan air sebagai koagulan. Dalam proses pembuatan membran digunakan N,N-dimetilasetamida (DMAc) sebagai pelarut dan polietilena glikol (PEG 400) sebagai porogen. Membran tipe MMM dibuat dengan mencampurkan secara langsung MXene dengan PVDF, PEG serta DMAc. Sementara itu, membran tipe TFN dibuat dengan melapisi membran PVDF yang telah jadi menggunakan MXene. Karakteristik membran diamati melalui uji permeabilitas, selektivitas, hidrofilisitas, sifat mekanik, porositas dan antifouling membran. Selain itu dilakukan juga uji XRD (X- ray diffraction) pada MXene dan uji SEM (scanning electron microsopy) untuk mengamati morfologi permukaan membran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan MXene pada membran PVDF meningkatkan kinerja (rejeksi metilen biru). Rejeksi metilen biru konsentrasi 800 ppm pada membran PVDF meningkat dari 84,56% menjadi 91,7% (TFN) dan 88,11% (MMM). Rejeksi metilen biru konsentrasi 50 ppm pada membran PVDF meningkat dari 84,31% menjadi 86,05% (TFN) dan 92,84% (MMM). Sementara itu, fluks metilen biru 800 ppm untuk membran PVDF, PVDF/MXene tipe TFN dan MMM berturut-turut sebesar 6,94; 6,34 dan 7,7 L/m2.jam. Fluks metilen biru 50 ppm untuk membran PVDF, PVDF/MXene tipe TFN dan MMM berturut-turut sebesar 12,29; 9,49 dan 8,74 L/m2.jam Berdasarkan hasil uji sudut kontak, penambahan MXene menyebabkan membran semakin hidrofil. Kinerja membran optimum saat penambahan konsentrasi MXene 0,7 mg/cm2 (TFN) dan 3,5% (MMM). Membran bekerja baik dalam menyaring metilen biru dengan konsentrasi rendah. Berdasarkan hasil uji kekuatan mekanik, penambahan konsentrasi MXene mampu meningkatkan elastisitas membran PVDF Pada penggunaan metilen biru konsentrasi rendah (50 ppm), membran tipe TFN memberikan sifat antifouling lebih baik dengan nilai flux ratio recovery sebesar 89,4%; meningkat dari membran PVDF yang hanya 81%. Sementara pada konsentrasi tinggi, membran tipe MMM memberikan sifat antifouling yang lebih baik dengan nilai flux ratio recovery sebesar 59,8%; meningkat dari membran PVDF yang hanya 43,7%.