4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Membran Keramik Keramik dapat di definisikan menjadi sebuah senyawa padatan yang terbentuk melalui panas, atau kombinasi panas dan tekanan, yang tersusun setidaknya dari dua unsur yang salah satu diantara unsur penyusunnya adalah unsur padatan non logam. Unsur lainnya dapat berupa logam atau unsur non logam lainnya. (Barsoum,1997). Membran keramik dapat digambarkan sebagai sebagai sebuah media selektif permiabel yang mempunyai pori dengan diameter tertentu dimana faktor permeabilitas dan separasi merupakan indicator – indicator yang paling penting dalam menentukan performanya. Untuk sebuah membran keramik berpori (porous), terdapat ciri – ciri tertentu yaitu jika dilihat dari ketebalan, ukuran pori dan permukaan porositas dari membran (Li, 2007). Membran keramik berpori adalah membran dengan tipe asimetrik yang memiliki ketebalan support sekitar 1 – 3 mm. Lapisan mikrofiltrasi biasanya berukuran 10 – 30μm dan oksida yang umum digunakan untuk membran adalah zirconia (ZrO 2 ) dan alumina (Al 2 O 3 ). Membran ultrafiltrasi tebalnya hanya beberapa mikrometer dan terbuat dari alumina, zirconia, titania (TiO 2 ) dan cerium (CeO 2 ). Membran nanofiltrasi ketebalannya kurang dari 1μm, umumnya terbuat dari zirconia dan titania. Support dan lapisan mikrofiltrasi dihasilkan dari teknik keramik klasik, dimana proses sol-gel digunakan untuk lapisan ultra dan Pengaruh Penambahan Abu..., Nanang Surya Prayitno, Fak. Teknik UMP, 2015
15
Embed
BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/1070/3/NANANG SURYA BAB II.pdf · unsur padatan non logam. ... proses fabrikasi membran keramik berpori terdiri
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Membran Keramik
Keramik dapat di definisikan menjadi sebuah senyawa padatan yang
terbentuk melalui panas, atau kombinasi panas dan tekanan, yang tersusun
setidaknya dari dua unsur yang salah satu diantara unsur penyusunnya adalah
unsur padatan non logam. Unsur lainnya dapat berupa logam atau unsur non
logam lainnya. (Barsoum,1997).
Membran keramik dapat digambarkan sebagai sebagai sebuah media
selektif permiabel yang mempunyai pori dengan diameter tertentu dimana faktor
permeabilitas dan separasi merupakan indicator – indicator yang paling penting
dalam menentukan performanya. Untuk sebuah membran keramik berpori
(porous), terdapat ciri – ciri tertentu yaitu jika dilihat dari ketebalan, ukuran pori
dan permukaan porositas dari membran (Li, 2007).
Membran keramik berpori adalah membran dengan tipe asimetrik yang
memiliki ketebalan support sekitar 1 – 3 mm. Lapisan mikrofiltrasi biasanya
berukuran 10 – 30µm dan oksida yang umum digunakan untuk membran adalah
zirconia (ZrO2) dan alumina (Al2O3). Membran ultrafiltrasi tebalnya hanya
beberapa mikrometer dan terbuat dari alumina, zirconia, titania (TiO2) dan
cerium (CeO2). Membran nanofiltrasi ketebalannya kurang dari 1µm, umumnya
terbuat dari zirconia dan titania. Support dan lapisan mikrofiltrasi dihasilkan dari
teknik keramik klasik, dimana proses sol-gel digunakan untuk lapisan ultra dan
Pengaruh Penambahan Abu..., Nanang Surya Prayitno, Fak. Teknik UMP, 2015
5
nanofiltrasi. Membran keramik kebanyakan dibuat dalam dua bentuk geometri
utama : tubular dan flat. Membran keramik terutama yang berbasis Palladium
telah lama digunakan pada mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi karena sifatnya yang
stabil terhadap pengaruh panas, bahan kimia dan solvent (Baker 2004).
Kelebihan membran keramik terletak pada kestabilan temperaturnya yang
baik, tahan terhadap senyawa kimia, degradasi biologis ataupun mikroba. Sifat-
sifat menunjukkan keunggulan bila dibandingkan dengan membran yang terbuat
dari senyawa polimer, dan relatif mudah untuk dibersihkan dengan cleaning
agent. Ketahanan terhadap zat kimia menyebabkan membran keramik banyak
digunakan pada prosesing makanan, produk bioteknologi dan farmasi.
Kekurangan membran keramik terutama timbul dari proses preparasinya dimana
sangat sulit mencapai kualitas produk akhir yang reproducible. Hal ini karena
pada dasarnya sifat brittle dari membran keramik membuatnya lebih mahal
daripada sistem membran polimer. Selain itu, harga sistem membran meningkat
signifikan seiring dengan meningkatnya kebutuhan sifat-sifat produk, antara lain
porositas, ukuran pori, reproducibility, dan reliability.
2.2 Zeolit
Zeolit berasal dari kata Yunani zein yang berarti membuih dan lithos yang
berarti batu. Zeolit merupakan mineral hasil tambang yang bersifat lunak dan
mudah kering. Warna dari zeolit adalah putih keabu-abuan, putih kehijau-hijauan,
atau putih kekuning-kuningan. Ukuran kristal zeolit kebanyakan tidak lebih dari
10-15 mikron (Mursi Sutarti, 1994).
Pengaruh Penambahan Abu..., Nanang Surya Prayitno, Fak. Teknik UMP, 2015
6
Zeolit terbentuk dari abu vulkanik yang telah mengendap jutaan tahun
silam. Sifat-sifat mineral zeolit sangat bervariasi tergantung dari jenis dan kadar
mineral zeolit. Zeolit mempunyai struktur berongga biasanya rongga ini diisi oleh
air serta kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki ukuran pori tertentu. Oleh
karena itu zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekuler, senyawa
penukar ion, sebagai filter dan katalis.
2.2.1 Struktur Zeolit
Kerangka dasar struktur zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral [AlO4] dan
[SiO4] yang saling berhubungan melalui atom O
Gambar 2.1 Kerangka Utama Zeolit
2.2.2 Sifat – sifat Zeolit
Zeolit mempunyai struktur berongga (gambar 4) yang biasanya diisi oleh air
dan kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki ukuran pori tertentu.
Gambar 2.2 Struktur Pori di dalam Zeolit (Weller, 1994)
Pengaruh Penambahan Abu..., Nanang Surya Prayitno, Fak. Teknik UMP, 2015
7
Zeolit mempunyai sifat-sifat kimia, diantaranya :
A. Dehidrasi
Sifat dehidrasi zeolit berpengaruh terhadap sifat serapannya. Keunikan zeolit
terletak pada struktur porinya yang spesifik. Pada zeolit alam didalam pori-porinya
terdapat kation-kation atau molekul air. Bila kation-kation atau molekul air tersebut
dikeluarkan dari dalam pori dengan suatu perlakuan tertentu maka zeolit akan
meninggalkan pori yang kosong
B. Penyerapan
Dalam keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air
yang berada disekitar kation. Bila zeolit dipanaskan maka air tersebut akan keluar.
Zeolit yang telah dipanaskan dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan
C. Penukar Ion
Ion-ion pada rongga berguna untuk menjaga kenetralan zeolit. Ion-ion ini dapat
bergerak bebas sehingga pertukaran ion yang terjadi tergantung dari ukuran dan
muatan maupun jenis zeolitnya. Sifat sebagai penukar ion dari zeolit antara lain
tergantung dari sifat kation, suhu, dan jenis anion (Bambang P, dkk, 1995).
D. Katalis
Zeolit sebagai katalis hanya mempengaruhi laju reaksi tanpa mempengaruhi
kesetimbangan reaksi karena mampu menaikkan perbedaan lintasan molekular dari
reaksi. Katalis berpori dengan pori-pori sangat kecil akan memuat molekul-molekul
kecil tetapi mencegah molekul besar masuk. Selektivitas molekuler seperti ini disebut
molecular sieve yang terdapat dalam substansi zeolit alam (Bambang P, dkk, 1995).
Pengaruh Penambahan Abu..., Nanang Surya Prayitno, Fak. Teknik UMP, 2015
8
E. Penyaring / Pemisah
Zeolit sebagai penyaring molekul maupun pemisah didasarkan atas perbedaan
bentuk, ukuran, dan polaritas molekul yang disaring. Sifat ini disebabkan zeolit
mempunyai ruang hampa yang cukup besar. Molekul yang berukuran lebih kecil dari
ruang hampa dapat melintas sedangkan yang berukuran lebih besar dari ruang hampa
akan ditahan (Bambang P, dkk, 1995).
2.3 Sekam Padi
Menurut Mittal (1997) sekam padi merupakan salah satu sumber penghasil
silika terbesar setelah dilakukan pembakaran sempurna. Abu sekam padi hasil
pembakaran yang terkontrol pada suhu tinggi (500-600oC) akan menghasilkan abu
silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia (Putro, 2007).
Houston (1972) mengatakan bahwa abu sekam padi mengandung silika sebanyak
86%-97% berat kering. Silika merupakan bahan baku utama pada industri kaca,
keramik, industri refraktori dan bahan baku yang penting untuk produksi larutan
silikat, silikon dan alloy (Kirk-Othmer, 1967). Abu dari hasil pembakaran
sekam padi memiliki komponen kimia yang ditunjukkan pada tabel 2.2:
Tabel 2.1. Komponen Kimia Abu Sekam Padi Komponen Kandungan (%)