Top Banner
  TK-4091 PENELITIAN TK 2 Semester II 2011/2012  Judul PEMISAHAN GAS DENGAN MEMBRAN PERMEASI Kelompok B.1011.3.07 Bambang Irawan (13008086)  Misbaqul Munir (13008109) Pembimbing  Dr. I Gede Wenten PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG MEI 2012
57

Membran Gas Permeation

Oct 06, 2015

Download

Documents

misbaqul munir

Research Report
Welcome message from author
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
  • TK-4091 PENELITIAN TK 2

    Semester II 2011/2012

    Judul PEMISAHAN GAS DENGAN MEMBRAN PERMEASI

    Kelompok B.1011.3.07

    Bambang Irawan (13008086)

    Misbaqul Munir (13008109)

    Pembimbing

    Dr. I Gede Wenten

    PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

    FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

    INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

    MEI 2012

  • B.1011.3.07 i

    LEMBAR PENGESAHAN

    TK-4091 PENELITIAN TK 2

    Semester II 2011/2012

    PEMISAHAN GAS DENGAN MEMBRAN PERMEASI

    Kelompok B.1011.3.07

    Bambang Irawan (13008086)

    Misbaqul Munir (13008109)

    Catatan

    Bandung, Mei 2012

    Disetujui Pembimbing

    Dr. I Gede Wenten

  • B.1011.3.07 ii

    SURAT PERNYATAAN

    TK-4091 PENELITIAN TK 2

    Semester II 2011/2012

    Kami yang bertandatangan dibawah ini:

    Kelompok : B.1011.3.07

    Nama (NIM) : Bambang Irawan (13008086)

    Nama (NIM) : Misbaqul Munir (13008109)

    dengan ini menyatakan bahwa laporan dengan judul:

    PEMISAHAN GAS DENGAN MEMBRAN PERMEASI

    Adalah hasil pekerjaan kami dimana seluruh pendapat dan materi dari sumber lain

    telah dikutip melalui penulisan referensi yang sesuai.

    Surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya, dan jika pernyataan dalam

    surat pernyataan ini dikemudian hari diketahui keliru, kami bersedia menerima

    sangsi sesuai peraturan yang berlaku.

    Bandung, 22 Mei 2012

    Tanda tangan

    Bambang Irawan

    Tanda tangan

    Misbaqul Munir

  • B.1011.3.07 iii

    TK-4091 PENELITIAN TK 2

    Pemisahan Gas dengan Membran Permeasi

    Kelompok B.1011.3.07

    Bambang Irawan (13008086) dan Misbaqul Munir (13008109)

    Pembimbing

    Dr. I Gede Wenten

    ABSTRAK

    Gas merupakan komponen yang penting bagi kehidupan. Di dalam industri gas

    yang digunakan harus memiliki kemurnian tinggi. Oleh sebab itu pemisahan gas

    harus dilakukan. Salah satu teknologi yang digunakan dalam memisahkan gas

    adalah membran. Material yang populer untuk pembuatan membran pemisahan

    gas adalah polisulfon dan jenis membran yang banyak digunakan di industri

    adalah membran asimetrik karena memiliki lapisan toplayer yang tipis sehingga

    memungkinkan permeabilitas yang besar. Membran asimetrik bekerja dengan

    prinsip mekanisme solution-diffusion. Walaupun telah banyak digunakan di

    industri, membran asimetrik memiliki kelemahan yaitu adanya permasalahan

    antara permeabilitas dan selektivitas.

    Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat membran asimetrik matriks

    campuran polisulfon/silika. Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah

    komposisi silika pada membran (0, 0,1, 0,5 %-berat) dan tekanan operasi

    membran (1-2 bar). Selain itu divariasikan penambahan aditif berupa PEG dan

    jenis koagulan yang digunakan. Data yang diperoleh berupa laju alir gas CO2 serta

    N2 pada aliran permeat. Dari data yang diperoleh dapat dilakukan analisis

    permeabilitas dan selektivitas membran.

    Permebilitas gas CO2 dan N2 yang dihasilkan sangat besar. Membran yang

    menghasilkan permeabilitas paling tinggi adalah membran dengan aditif silika

    sebesar 0,1%. Sedangkan selektitas membran yang diperoleh relatif rendah yaitu

    rentang 1-2.

    Kata kunci : membran polisulfon, pemisahan CO2, silika

  • B.1011.3.07 iv

    TK-4091 RESEARCH PROJECT 2

    Gas Separation with Membrane Permeation

    Group B.1011.3.07

    Bambang Irawan (13008086) and Misbaqul Munir (13008109)

    Advisor

    Dr. I Gede Wenten

    ABSTRACT

    Gas is an essential component for life. In the industial, gas used with high purity.

    Therefore, the separation of gas should be made. One of the ways to separate gas

    is by using membrane technology. Popular material for making gas separation

    membrane are polisulfone and types of membranes are widely used in industry is

    an asymmetric membrane having a thin toplayer allowing greater permeability.

    Asymmetric membrane work with the principle of solution-diffusion mechanism.

    Althouhgh it has been widely used in industry, asmmetric membrane has a

    weakness that is the problem between permeability and selectivity.

    The purpose of this study was to create a mixed matrix asymmetric membranes

    polysulfone/silica. Variation of this study was performed on silica on the

    membrane composition (0, 0.1, 0.5%-weight) and operating pressure (1-2 bar).

    Beside of that, variation additive like PEG and type coagulant. The data obtained

    in the form of gas flow rate of CO2 and N2 on the permeate flow. From the data

    obtained can be analyzed membrane permeability and selectivity.

    Membrane that produce CO2 and N2 gas permeability the most high is silica

    membrane with an additive of 0,1%. selectivity relatively low at range 1-2.

    Key words : polysulfone membrane, CO2 separation, silica

  • B.1011.3.07 v

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah swt karena atas rahmat-Nya penulis

    dapat menyelesaikan penulisan laporan penelitian berjudul Pemisahan Gas

    dengan Membran Permeasi. Laporan penelitian ini untuk memenuhi salah satu

    syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Teknik Kimia ITB.

    Penulis mendapatkan banyak bimbingan, bantuan, dan dukungan selama proses

    penyusunan laporan ini. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih

    kepada Dr. I. G. Wenten sebagai dosen pembimbing, Anang Satria Candranegara,

    S.T., keluarga, dan rekan-rekan yang telah memberikan masukan tentang tata cara

    penulisan laporan ini.

    Semoga tulisan ini bermanfaat bagi penulis untuk menjalankan tugas dan peran

    penulis di masa depan dan semoga dapat memperkaya perkembangan ilmu

    pengetahuan.

    Bandung, Mei 2012

    Penulis

  • B.1011.3.07 vi

    DAFTAR ISI

    LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... i

    SURAT PERNYATAAN........................................................................................ ii

    ABSTRAK ............................................................................................................. iii

    ABSTRACT ........................................................................................................... iv

    KATA PENGANTAR ............................................................................................ v

    DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi

    DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii

    DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix

    BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

    1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1

    1.2. Rumusan Masalah ...................................................................................... 2

    1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................... 3

    1.4. Ruang Lingkup Penelitian.......................................................................... 3

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 4

    2.1. Metode-Metode Pemisahan Gas secara Konvensional .............................. 4

    2.1.1. Absorpsi Pelarut Fisika ..................................................................... 4

    2.1.2. Absorpsi Pelarut Kimia ..................................................................... 4

    2.1.3. Fraksionasi Kriogenik ....................................................................... 6

    2.2. Membran untuk Pemisahan Gas ................................................................ 7

    2.2.1. Klasifikasi Membran ......................................................................... 7

    2.2.2. Membran Permeasi............................................................................ 9

    2.3. Membran Matriks Campuran ................................................................... 13

    2.4. Membran Asimetrik ................................................................................. 18

    BAB III RANCANGAN PENELITIAN .............................................................. 21

    3.1. Metodologi ............................................................................................... 21

    3.2. Percobaan ................................................................................................. 21

    3.2.1 Alat .................................................................................................. 21

  • B.1011.3.07 vii

    3.2.2 Bahan............................................................................................... 22

    3.2.3 Prosedur Percobaan ......................................................................... 23

    3.2.4 Variasi ............................................................................................. 24

    3.3. Intepretasi Data ........................................................................................ 25

    BAB IV PEMBAHASAN .................................................................................... 26

    4.1. Ketebalan Membran ................................................................................. 26

    4.2. Permeabilitas Gas..................................................................................... 26

    4.3. Selektifitas Membran ............................................................................... 30

    BAB V PENUTUP ............................................................................................... 33

    5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 33

    5.2. Saran ........................................................................................................ 33

    DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG........................................................ 34

    DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 35

    LAMPIRAN A MATERIAL SAFETY DATA SHEET ...................................... 37

    A.1 Polisulfon ................................................................................................. 37

    A.2 Aseton ...................................................................................................... 38

    A.3 N,N-Dimethylacetamide .......................................................................... 39

    A.4 Air ............................................................................................................ 40

    A.5 Etanol ....................................................................................................... 40

    A.6 Metanol .................................................................................................... 41

    A.7 Karbon dioksida ....................................................................................... 42

    A.8 Nitrogen ................................................................................................... 42

    LAMPIRAN B SAFETY ..................................................................................... 43

  • B.1011.3.07 viii

    DAFTAR TABEL

    Tabel 2. 1 Skema mekanisme solution-diffusion .................................................. 13

    Tabel 2. 4 Hasil penelitian membran matriks campuran dengan material inorganik

    berbahan dasar silika ............................................................................ 15

    Tabel 2. 5 Daftar solvent yang dapat digunakan untuk pembuatan membran

    polisulfon .............................................................................................. 20

    Tabel 3. 1 Variasi komposisi silika pada proses pembuatan membran matriks

    campuran .............................................................................................. 25

    Tabel 4. 1 Tebal Membran .................................................................................... 26

  • B.1011.3.07 ix

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2. 1 Diagram alir proses penghilangan acid gas dengan metode absorpsi

    kimia .................................................................................................. 5

    Gambar 2. 2 Membran Asimetris ............................................................................ 7

    Gambar 2. 3 Membran Simetris .............................................................................. 8

    Gambar 2. 4 Membran Berpori ............................................................................... 8

    Gambar 2. 5 Membran Tidak Berpori ..................................................................... 9

    Gambar 2. 6 jenis-jenis mekanisme gas melewati membran .................................. 9

    Gambar 2. 7 Skema mekanisme solution-diffusion .............................................. 11

    Gambar 2. 8 Skema polimer-material inorganik pada membran matriks campuran

    ......................................................................................................... 14

    Gambar 2. 11 Hasil SEM membran polisulfon/fumed silica (a) 10%-berat fumed

    silika (b) 3%-berat fumed silika ....................................................... 16

    Gambar 2. 12 Ilustrasi dari (a) jalur kontinu pada komposisi MCM-48 sebanyak

    10%-berat (b)jalur tak kontinu pada komposisi MCM-48 sebanyak

    20%-berat ......................................................................................... 16

    Gambar 2. 13 Peningkatan free volume dengan penambahan komposisi silika ... 17

    Gambar 2. 14 Hasil SEM dari penampang lintang membran yang dibuat dengan

    (a) metode kering (b) metode basah ................................................ 19

    Gambar 4. 1 Permeabilitas Gas CO2 terhadap Tekanan pada Membran dengan

    Aditif PEG400 ................................................................................. 28

    Gambar 4. 2 Permeabilitas Gas N2 terhadap Tekanan pada Membran dengan

    Aditif PEG400 ................................................................................. 28

    Gambar 4. 3 Permeabilitas Gas CO2 terhadap Tekanan pada Membran dengan

    Koagulan 25% DMAc ..................................................................... 29

    Gambar 4. 4 Permeabilitas Gas N2 terhadap Tekanan pada Membran dengan

    Koagulan 25% DMAc ..................................................................... 30

    Gambar 4. 5 Selektifitas CO2/N2 pada Membran dengan Aditif PEG dan Silika 31

    Gambar 4. 6 Selektifitas CO2/N2 pada Membran dengan Koagulan DMAc 25% 32

  • B.1011.3.07 x

  • B.1011.3.07 1

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang

    Pemisahan gas merupakan proses yang sangat penting untuk memurnikan gas

    yang diinginkan. Salah satu gas yang perlu dimurnikan adalah gas alam. Gas alam

    merupakan sumber energi yang dianggap lebih aman dan lebih bersih daripada

    minyak bumi dan batubara sehingga penggunaannya terus meningkat. Gas alam

    yang diperoleh dari perut bumi sebagian besar terdiri dari metana(CH4). Selain

    senyawa-senyawa hidrokarbon lainnya, pada gas alam juga terkandung karbon

    dioksida (CO2) dan hydrogen disulfide (H2S) yang dikenal sebagai acid gas. Acid

    gas, terutama CO2, perlu dihilangkan dari gas alam karena mengakibatkan

    beberapa kerugian, di antaranya menurunkan nilai kalor gas alam, meningkatkan

    volume gas yang harus ditransportasikan melalui jaringan perpipaan, dan

    meningkatkan kemungkinan terjadinya korosi selama transportasi dan distribusi

    gas alam.

    Pemisahan CO2 dari gas alam dapat dilakukan dengan berbagai metode. Saat ini

    70% pemisahan CO2 dari gas alam dilakukan dengan metode absorpsi larutan

    kimia. Absorpsi pelarut kimia melibatkan larutan kimia (biasanya amin) dalam

    jumlah yang besar serta harus diregenerasi untuk menghemat biaya dan

    mengurangi limbah industri. Metode lain yang dapat diaplikasikan misalnya

    pemisahan kriogenik. Pemisahan kriogenik dilakukan pada tekanan dan

    temperatur ekstrim serta hanya cocok untuk gas dengan kandungan CO2 sangat

    tinggi. Metode lain yang dapat mengatasi kelemahan dari metode-metode di atas

    adalah penggunaan membran. Pemisahan menggunakan membran tidak

    membutuhkan larutan kimia dalam prosesnya sehingga lebih aman bagi

    lingkungan. Selain itu, membran tidak memerlukan tekanan dan temperatur

    operasi yang ekstrim seperti pada metode pemisahan kriogenik.

  • B.1011.3.07 2

    Dalam pembuatan membran untuk pemisahan gas, ada dua aspek yang perlu

    diperhatikan. Aspek pertama adalah kinerja membran yang meliputi selektivitas

    dan permeabilitas. Membran diharapkan memiliki selektivitas dan permeabilitas

    gas yang baik. Aspek kedua adalah ketahanan membran terhadap kondisi operasi

    yang diterapkan..

    Polisulfon adalah polimer yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan

    membran pemisahan gas karena harganya murah dan memiliki ketahanan yang

    baik. Ada berbagai jenis membran yang dapat digunakan untuk memisahkan gas

    di antaranya adalah membran dense, asimetrik, dan komposit. Ketiga jenis

    membran tersebut telah diaplikasikan secara luas namun memiliki satu kelemahan

    yaitu adanya tawar-menawar antara nilai selektivitas dan permeabilitas membran.

    Untuk mengatasi kelemahan tersebut telah dikembangkan membran matriks

    campuran yang memiliki nilai selektivitas dan permeabilitas yang tinggi. Saat ini

    penelitian mengenai membran matriks campuran sebagian besar dilakukan dengan

    menggunakan zeolit, carbon, dan silika sebagai material inorganik campuran

    polisulfon. Pembuatan membran biasanya dilakukan dengan metode evaporasi

    sehingga diperoleh membran dengan struktur dense. Untuk mempelajari membran

    matriks campuran lebih jauh, dilakukan penelitian mengenai kinerja membran

    matrik campuran yang dibuat dengan metode inversi fasa sehingga terbentuk

    membran dengan struktur asimetrik dan penambahan material inorganik silika

    dengan ukuran spesifik. Struktur membran yang asimetrik diharapkan dapat

    meningkatkan permeabilitas dibandingkan dengan struktur membran dense.

    1.2. Rumusan Masalah

    Material inorganik pada pembuatan membran matriks campuran memiliki fungsi

    seperti penyaring gas yang ingin dipisahkan atau mengkondisikan free volume

    pada struktur membran. Material inorganik tersebut tersebar pada lapisan

    polisulfon yang berfungsi sebagai penyangga. Pada pembuatan membran matriks

    campuran, seringkali terdapat rongga tak selektif antara material inorganik dan

    polisulfon yang menurunkan selektivitas membran. Berdasarkan penelitian yang

  • B.1011.3.07 3

    telah dilakukan sebelumnya, rongga antara polisulfon dan zeolit hanya terbentuk

    setelah konsentrasi material inorganik pada campuran mencapai nilai tertentu

    (Dorosti dkk., 2011). Membran matriks campuran biasanya dibuat dengan metode

    evaporasi sehingga terbentuk membran dense. Berdasarkan penelitian yang telah

    dilakukan sebelumnya, membran asimetrik memiliki permeabilitas yang lebih

    tinggi jika dibandingkan dengan membran dense. Untuk meningkatkan

    permeabilitas gas, maka perlu dilakukan penelitian mengenai kinerja membran

    asimetrik matriks campuran.

    1.3. Tujuan Penelitian

    Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan sebelumnya, penelitian ini bertujuan

    untuk membuat membran asimetrik matriks campuran dan memperoleh nilai

    komposisi silika pada membran asimetrik matriks campuran polisulfon/silika yang

    dapat digunakan untuk pemisahan gas dan memiliki nilai selektivitas CO2/N2 serta

    permeabilitas CO2 yang baik.

    1.4. Ruang Lingkup Penelitian

    Ruang lingkup penelitian ini mencakup hal-hal berikut:

    Penentuan formulasi membran yang optimum hanya dipengaruhi oleh nilai

    selektivitas dan permeabilitas.

    Gas yang digunakan adalah CO2 dan N2

    Membran yang dibuat adalah membran asimetrik matriks campuran flat

    sheet.

  • B.1011.3.07 4

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1. Metode-Metode Pemisahan Gas secara Konvensional

    Ada berbagai metode yang digunakan untuk memisahkan gas. Pemilihan metode-

    metode tersebut didasarkan pada jumlah dan jenis gas yang akan dipisahkan.

    Salah satu aplikasi pemisahan gas yaitu pemisahan gas alam dari acid gas.

    Metode pemisahan tersebut antara lain:

    2.1.1. Absorpsi Pelarut Fisika

    Jika konsentrasi acid gas pada gas alam tinggi (10% - 50%), absorpsi bisa

    dilakukan dengan pelarutan acid gas dalam pelarut fisika yang bersifat tidak

    mudah menguap dan tidak reaktif. Absorpsi fisika dapat memberikan hasil yang

    memuaskan karena salah satu keuntungan dari proses ini adalah tidak adanya

    batas absorpsi. Prinsip kerjanya adalah Hukum Henry, dimana proses absorpsi

    ditentukan oleh tekanan dan temperatur operasi. Tekanan parsial CO2 yang tinggi,

    menyebabkan kapasitas loading CO2 juga tinggi sehingga proses absorpsi fisika

    sangat tepat jika aliran feed gas kaya akan CO2. Contoh pelarut yang digunakan

    pada proses ini adalah Selexol yang merupakan campuran dari dimetil eter dan

    polietilen glikol. Dibandingkan dengan absorpsi pelarut kimia, proses ini

    memerlukan lebih sedikit energi karena tidak terjadi ikatan kimia antara pelarut

    dan acid gas.

    2.1.2. Absorpsi Pelarut Kimia

    Jika konsentrasi acid gas rendah, yaitu sekitar 1% s/d 10%, digunakan pelarut

    yang bereaksi secara kimia dengan acid gas. Ada banyak pelarut yang dapat

    digunakan untuk proses gas sweetening. Sebagian besar merupakan produk

    alkanolamin. Seluruh pelarut tersebut digunakan dalam fasa cair. Produk

    alkanolamin yang digunakan untuk proses gas sweetening di industri antara lain

    monoetanolamin (MEA), diglicolamin (DGA), dietanolamin (DEA),

  • B.1011.3.07 5

    diisopropanolamin (DIPA), dan metildietanolamin (MDEA). Sebagai alternatif

    pelarut, digunakan juga garam-garam alkalin, misalnya kalium karbonat. Diagram

    alir proses penghilangan acid gas dengan metode absorpsi kimia disajikan pada

    Gambar II.1 di bawah ini (Kohl dan Nielson, 1997).

    Gambar 2. 1 Diagram alir proses penghilangan acid gas dengan metode absorpsi kimia

    Alkanolamin dialirkan dari bagian atas absorber sedangkan acid gas yang

    mengandung H2S dan CO2 dialirkan dari bagian bawah absorber. Larutan

    alkanolamin mengikat H2S dan CO2 sehingga sweet gas keluar dari bagian atas

    absorber dan larutan alkanolamin yang kaya akan H2S dan CO2 keluar dari bagian

    bawah absorber. Larutan alkanolamin yang kaya akan H2S dan CO2 tersebut

    selanjutnya mengalami pelucutan H2S dan CO2 pada kolom regenerator sehingga

    diperoleh larutan alkanolamin yang dapat digunakan kembali di absorber.

    Konsentrasi larutan alkanolamin yang digunakan bergantung pada jenis

    alkanolamin yang digunakan. Beberapa contoh konsentrasi dari alkanolamin yang

    sering digunakan di industri yaitu (Kohl dan Nielson, 1997):

  • B.1011.3.07 6

    Monoetanolamin: 20%-wt untuk menghilangkan H2S dan CO2, 32%-wt

    untuk menghilangkan CO2 saja.

    Dietanolamin: 20-25%-wt untuk menghilangkan H2S dan CO2.

    Metildietanolamin: 35-55%-wt untuk menghilangkan H2S dan CO2.

    Diglikolamin: 50%-wt untuk menghilangkan H2S dan CO2.

    Saat ini, 70% proses gas sweetening dilakukan menggunakan metode absorpsi

    pelarut (Bhide dkk., 1997). Faktor yang mempengaruhi biaya yang diperlukan

    dalam metode absorpsi pelarut adalah jumlah steam yang diperlukan untuk

    meregenarasi pelarut dan ukuran absorber. Di samping kemajuan dan

    perkembangan yang telah dicapai pada metode absorpsi pelarut, metode ini

    menghadapi beberapa batasan dalam pelaksanaannya, antara lain (Bhide dkk.,

    1997):

    Memerlukan energi yang besar, terutama untuk memproses gas alam

    dengan kandungan acid gas yang tinggi.

    Memerlukan biaya modal yang relatif besar untuk laju alir gas alam yang

    kecil.

    Tidak cocok diaplikasikan pada kondisi off-shore karena ukuran dan bobot

    alat-alat yang diperlukan terlalu besar.

    Walaupun memiliki beberapa kekurangan, metode absorpsi pelarut telah terbukti

    dapat mengurangi kandungan acid gas dalam gas alam sehingga memenuhi

    spesifikasi perpipaan Amerika.

    2.1.3. Fraksionasi Kriogenik

    Metode fraksionasi kriogenik diaplikasikan pada gas alam dengan konsentrasi

    CO2 yang tinggi, biasanya lebih dari 90%. Metode ini cocok untuk gas dengan

    tekanan tinggi namun memerlukan energi yang besar untuk proses refrigerasi.

    Pada proses fraksionasi kriogenik, aliran feed gas dikompresi dan didinginkan

    sampai temperatur tertentu yang memungkinkan terjadinya pemisahan dengan

    distilasi dan diperoleh CO2 cair.

  • B.1011.3.07 7

    2.2. Membran untuk Pemisahan Gas

    2.2.1. Klasifikasi Membran

    Membran bisa diklasifikasikan berdasarkan morfologi atau strukturnya.

    Struktur dari membran harus diketahui karena menentukan aplikasi dan

    mekanisme pemisahan. Berdasarkan strukturnya membran dibagi menjadi dua

    tipe, yaitu:

    a. Membran asimetris

    Struktur membran jenis ini tidak beraturan. Membran ini minimal terdiri

    dari dua lapisan yang berbeda, misalnya lapisan non-pori dan lapisan berpori.

    Pada membran komposit, lapisan biasanya dibentuk dari dua jenis polimer yang

    berbeda. Lapisan permukaan menjadi bagian yang terpenting karena menentukan

    laju permeasi dari membran.

    Gambar 2. 2 Membran Asimetris

    b. Membran simetris

    Membran jenis ini memiliki struktur yang seragam. Transfer massa yang

    terjadi di dalam membran jenis ini begantung pada ketebalan membran. Semakin

    tipis ketebalan membran maka laju permeasi semakin meningkat.

  • B.1011.3.07 8

    Gambar 2. 3 Membran Simetris

    Sedangkan berdasarkan pori, membran dibagi menjadi dua, yaitu:

    a. Membran berpori

    Membran jenis ini memiliki struktur dan fungsi yang mirip dengan filter

    konvensional. Tetapi pori pada membran berbeda dengan filter karena ukuran

    diameternya yang jauh lebih kecil. Semua komponen yang memiliki ukuran lebih

    besar dari pori tidak akan bisa melewati membran. Membran jenis ini bisa

    memisahkan komponen yang memilki ukuran berbeda. Contoh membran jenis ini

    adalah ultrafiltrasi dan mikrofiltrasi.

    Gambar 2. 4 Membran Berpori

    b. Membran non-pori

    Membran non-pori atau biasa disebut membran dense memisahkan

    komponen dengan cara difusi karena ada driving force berupa perbedaan tekanan,

    konsentrasi atau potensial listrik. Pemisahan komponen dari campuran berkaitan

    langsung dengan laju relatif masing-masing komponen di dalam membran. Laju

    relatif tersebut diperoleh dari difusivitas dan solubilitas komponen pada material

  • B.1011.3.07 9

    membran yang digunakan. Membran jenis ini dapat memisahkan komponen yang

    memiliki ukuran sama dengan syarat solubilitas atau difusifitasnya berbeda.

    Pemisahan gas, pervaporasi, dan reverse osmosis menggunakan membran jenis ini

    untuk melakukan proses pemisahan campuran. Biasanya membran ini memiliki

    struktur asimetrik untuk meningkatkan fluks.

    Gambar 2. 5 Membran Tidak Berpori

    2.2.2. Membran Permeasi

    Pemisahan gas dengan membran memiliki beberapa mekanisme cara memurnikan

    suatu campuran gas. Mekanisme tersebut yaitu knudsen diffusion, molecular

    sieving, dan solution diffusion. Mekanisme pemisahan campuran gas dapat dilihat

    pada gambar 2.6.

    Gambar 2. 6 jenis-jenis mekanisme gas melewati membran

    Aplikasi teknologi membran untuk pemisahan gas dan uap, termasuk pemisahan

    CO2 dari acid gas telah banyak dipelajari dan dikembangkan pada skala industri.

  • B.1011.3.07 10

    Membran untuk pemisahan gas dianggap sangat menarik karena kebutuhan energi

    yang rendah, biaya perawatan yang murah, stukturnya yang modular, dan kondisi

    operasi yang tidak ekstrim (Gur, 1994). Di balik aplikasi teknologi membran yang

    begitu luas dalam pemisahan gas, terdapat dua tantangan teknis yang harus

    dihadapi. Tantangan pertama adalah cara memperoleh produktivitas (laju

    permeasi) yang baik tapi juga diiringi dengan selektivitas (efesiensi pemisahan)

    yang tinggi. Tantangan kedua adalah cara menjaga produktivitas dan selektivitas

    membran tetap baik ketika umpan proses merupakan campuran kompleks dari

    berbagai senyawa dan bersifat agresif. (Koros, 2000).

    Membran untuk pemisahan CO2 dapat dibuat dari berbagai material namun hingga

    saat ini, material yang banyak digunakan dalam aplikasi di industri adalah

    polimer. Material ini dipilih kerena harganya yang relatif murah dan proses

    pembuatannya yang relatif mudah dibandingkan material lain (Gur, 1994).

    Polimer yang popular penggunaannya dalam proses pemisahan gas di antaranya

    adalah poliimida, selulosa asetat, dan polisulfon. Poliimida memiliki kemampuan

    pemisahan yang sangat baik namun ketahanan membran berbahan poliimida

    tidaklah terlalu baik. Membran berbahan dasar poliimida sangat rentan terhadap

    gas bertekanan tinggi dan kondensat yang seringkali masih terkandung pada gas

    alam. Selulosa asetat memiliki ketahanan yang lebih baik daripada poliimida

    namun tekanan plastisasinya rendah, yaitu 11 bar (Bos dkk., 1999). Polisulfon

    memiliki ketahanan yang lebih tinggi daripada poliimida dan memiliki tekanan

    plastisasi yang cukup tinggi, yaitu 34 bar (Bos dkk., 1999). Kinerja membran

    selulosa asetat dan polisulfon tidak terlalu jauh berbeda. Permeabilitas CO2 untuk

    selulosa asetat dan polisulfon adalah 6 dan 4,4 barrer. Selektivitas CO2/N2 untuk

    polisulfon antara 20-30.

    Pada dasarnya membran pemisahan gas dapat berupa membran berpori maupun

    tak berpori. Aplikasi membran berpori lebih terbatas dibandingkan membran tak

    berpori, yaitu hanya dapat digunakan untuk pemisahan campuran gas dengan

    perbedaan ukuran molekul yang besar sehingga membran tak berpori lebih

  • B.1011.3.07 11

    popoler untuk pemisahan gas. Pada membran tak berpori, molekul gas berpindah

    dengan prinsip kelarutan molekul gas pada material polimer dan difusifitas

    molekul gas melalui free volume pada struktur membran (mekanisme solution

    diffusion). Persamaan matematis yang menggambarkan hubungan kelarutan,

    difusivitas, dan laju alir gas yang melewati membran disajikan pada persaman II.1

    di bawah ini.

    (II.1)

    Dimana J adalah laju alir gas yang melewati membran (fluks), Di adalah koefisien

    difusi molekul gas i, Si adalah koefisien kelarutan gas i, l adalah ketebalan lapisan

    membran, dan pi adalah perbedaan tekanan parsial gas i (Mulder, 1996). Skema

    mekanisme solution-diffusion disajikan pada Gambar 2.2 di bawah ini (Scholes

    dkk., 2008).

    Gambar 2. 7 Skema mekanisme solution-diffusion

    Pada membran tak berpori, untuk memperoleh laju alir permeat yang besar,

    membran perlu dibuat setipis mungkin. Berdasarkan alasan tersebut dan

    mempertimbangkan kekuatan mekanik membran, tipe membran tak berpori yang

    cocok untuk pemisahan gas adalah membran asimetrik. Membran asimetrik

    adalah membran yang terdiri dari dense toplayer dan porous sublayer. Material

    pembentuk kedua lapisan tersebut sama jenisnya. Dense toplayer adalah lapisan

    tipis yang tidak berpori sedangkan porous sublayer adalah lapisan yang lebih

  • B.1011.3.07 12

    tebal dan berpori. Dense toplayer berperan dalam menentukan selektivitas

    membran dan memiliki tahanan perpindahan massa yang besar karena strukturnya

    yang tidak berpori sehingga dibuat setipis mungkin. Porous sublayer berperan

    untuk meningkatkan kekuatan mekanik membran dan memiliki tahanan

    perpindahan massa yang kecil karena strukturnya berpori (Mulder, 1996).

    Walaupun populer di industri, membran tak berpori yang bekerja dengan

    mekanisme solution-diffusion memiliki kelemahan. Kelemahan membran ini

    adalah adanya tawar-menawar antara permeabilitas dan selektivitas. Jika

    diinginkan membran dengan selektivitas gas tinggi maka permeabilitas gas yang

    diperoleh bernilai rendah dan sebaliknya. Untuk mengatasi kelemahan membran

    yang bekerja dengan mekanisme solution-diffusion, telah banyak dilakukan

    penelitian mengenai membran matriks campuran.

    Pada pemisahan gas dengan membran, parameter yang digunakan untuk

    menentukan kinerja membran yaitu permeabilitas dan selektifitas membran

    terhadap campuran gas. Permeabilitas merupakan ukuran mudah tidaknya suatu

    gas melewati membran. Sedangkan selektifitas merupakan tingkat pemisahan

    campuran gas yang bisa dilakukan oleh membran.

    (P/L) = Permeabilitas ( (cm3)/(cm2.s.cmHg) )

    Qp = Laju alir permeat (cm3/s)

    Am = Luas permukaan membran (cm2)

    P = Beda tekan permeat dan umpan (cmHg)

    A/B = selektifitas membran zat A terhadap CO2

    Permeabilitas dan selektifitas membran berbeda-beda untuk bahan membran

    yang berbeda karena dipengaruhi solubilitas bahan membran dan difusifitas suatu

  • B.1011.3.07 13

    gas. Nilai permeabilitas dari beberapa bahan membran dan gas dapat dilihat pada

    tabel 2.1

    Tabel 2. 1 Skema mekanisme solution-diffusion

    2.3. Membran Matriks Campuran

    Membran matriks campuran adalah membran yang dibuat dengan mencampurkan

    polimer dan material inorganik yang berpori maupun tak berpori. Polimer

    berfungsi sebagai penyangga bagi material inorganik. Material inorganik yang

    berpori memisahkan gas dengan prinsip penyaringan menggunakan pori-pori pada

    material inorganik tersebut. Material inorganik yang tak berpori memperbaiki

    kinerja membran dengan meningkatkan free volume pada membran sehingga

    permeabilitas meningkat. Skema polimer-material inorganik pada membran

    matriks campuran disajikan pada Gambar 2.3 di bawah ini (Gorgojo dkk., 2008).

    Masalah yang sering timbul pada pembuatan membran matriks campuran adalah

    aglomerasi material inorganik (Zornoza dkk., 2010) dan lemahnya interaksi antara

    rantai polimer dengan material inorganik (Zornoza dkk., 2009).

  • B.1011.3.07 14

    Gambar 2. 8 Skema polimer-material inorganik pada membran matriks campuran

    Aglomerasi terjadi pada membran matriks campuran jika konsentrasi material

    inorganik pada membran telah mencapai nilai yang tinggi. Aglomerasi material

    inorganik mengakibatkan terbentuknya rongga-rongga tak selektif di antara

    partikel material inorganik. Keberadaan rongga-rongga tersebut tidak diinginkan

    kerena dapat menurunkan selektivitas membran. Lemahnya interaksi antara rantai

    polimer dengan material inorganik dapat disebabkan oleh kekakuan rantai polimer

    yang digunakan. Jika rantai polimer tidak dapat melingkupi partikel material

    inorganik secara sempurna, dapat muncul rongga-rongga tak selektif yang juga

    dapat menurunkan selektivitas membran.

    Material inorganik yang dapat digunakan pada membran matriks campuran antara

    lain zeolit, carbon molecular sieve (CMS), logam oksida nano (Dorosti dkk.,

    2011), silika, dan carbon nanotubes (Zornoza dkk., 2010). Penelitian mengenai

    membran matriks campuran dengan material inorganik berbahan dasar zeolit telah

    dilakukan oleh Gur (1994) dan Dorosti dkk. (2011). Gur (1994) menggunakan

    zeolit tipe 13X sedangkan Dorosti dkk. (2011) menggunakan zeolit tipe ZSM-5.

    Zeolit memiliki faktor pemisahan yang tinggi namun mahal dan getas (Gur,

    1994).

    Penelitian mengenai membran matriks campuran dengan material inorganik

    berbahan dasar silika telah dilakukan oleh Wahab dkk. (2011), Kim dan Marand

    (2008), Kim dan Marand (2005), dan Ahn dkk. (2008). Hasil dari penelitian-

    penelitian tersebut disajikan pada Tabel II.5 di bawah ini. Wahab dkk. (2011)

  • B.1011.3.07 15

    membuat membran matriks campuran polisulfon/fumed silica. Hasil penelitian

    Wahab dkk. (2011) menunjukan bahwa penambahan fumed silica sebanyak 0,1%-

    berat dapat meningkatkan permeabilitas dan selektivitas dibandingkan dengan

    membran polisulfon murni. Penambahan fumed silica lebih lanjut mengakibatkan

    penurunan permeabilitas dan selektivitas. Pada penambahan fumed silica

    sebanyak 3%-berat dan 10%-berat terjadi aglomerasi partikel fumed silica seperti

    yang ditunjukan oleh Gambar II.6 sehingga permeabilitas dan selektivitas

    membran lebih rendah dibandingkan dengan membran polisulfon murni (Wahab

    dkk., 2011). Pada penelitian ini, jenis membran yang dibuat berbeda denga

    penelitian lainnya, yaitu membran asimetrik. Hasil penelitian secara umum

    menunjukan bahwa permeabilitas pada membran asimetrik matriks campuran

    lebih tinggi dibandingkan dengan membran dense matriks campuran.

    Tabel 2. 2 Hasil penelitian membran matriks campuran dengan material inorganik

    berbahan dasar silika

    Tipe

    silika

    Ukuran

    partikel %-berat

    Permeabilitas

    (barrer) Selektivitas Sumber

    CO2 CH4

    Fumed

    silica 7 nm

    0 78,11 2,52 31,05 Wahab

    dkk.,

    (2011)

    0,1 90,04 2,75 32,74

    3 88,06 3,57 24,64

    10 87,69 11,8 7,43

    MCM-41 80 nm

    0 4,5 0,17 23 Kim

    dan

    Marand

    (2008)

    10 6,6 0,29 23

    20 7,8 0,34 23

    40 14,8 1 15

    MCM-48 1 m

    0 4,46 0,17 25,88 Kim

    dan

    Marand

    (2005)

    10 8,45 0,33 25,47

    20 18,21 0,77 23,58

    %-volume

    Fumed

    silica

    11,1-13,3

    nm

    0 6,3 0,22 29

    Ahn

    dkk.,

    (2008)

    5 7,7 0,29 27

    10 9,3 0,38 25

    15 12,9 0,62 21

    20 19,7 1,1 18

  • B.1011.3.07 16

    Gambar 2. 9 Hasil SEM membran polisulfon/fumed silica (a) 10%-berat fumed silika (b)

    3%-berat fumed silika

    Hasil penelitian Kim dan Marand (2008) menunjukan bahwa permeabilitas

    meningkat dengan penambahan MCM-41 dan selektivitas cenderung tetap sampai

    penambahan MCM-41 sebanyak 20%-berat. Pada penambahan MCM-41

    sebanyak 40%-berat, permeabilitas meningkat dengan signifikan, baik untuk CO2

    maupun CH4 sehingga selektivitasnya menurun. Hasil penelitian Kim dan Marand

    (2005) menunjukan bahwa penambahan MCM-48 sampai 20%-berat

    menghasilkan peningkatan permeabilitas secara signifikan dan sedikit penurunan

    pada selektivitas. Peningkatan permeabilitas secara signifikan terjadi karena

    terbentuknya jalur kontinu karena semakin banyaknya fasa permeabel pada

    membran.

    Gambar 2. 10 Ilustrasi dari (a) jalur kontinu pada komposisi MCM-48 sebanyak 10%-

    berat (b)jalur tak kontinu pada komposisi MCM-48 sebanyak 20%-berat

    Gambar 2.7 menunjukan ilustrasi dari jalur kontinu pada komposisi MCM-48

    sebanyak 10%-berat dan jalur tak kontinu pada komposisi MCM-48 sebanyak

    a b

  • B.1011.3.07 17

    20%-berat (Kim dan Marand, 2005). Pada komposisi MCM-48 10%-berat,

    partikel MCM-48 terletak berjauhan satu sama lain sehingga terbentuk jalur yang

    tidak kontinu untuk gas. Pada komposisi MCM-48 sebanyak 20%-berat, partikel

    MCM-48 terletak berdekatan karena jumlah partikel yang lebih banyak. Hal ini

    mengakibatkan terbentuknya jalur kontinu untuk perpindahan gas.

    Ahn dkk. (2008) membuat membran matriks campuran polisulfon-silika dengan

    ukuran partikel silika 11,1-13,3 nm. Silika yang digunakan adalah silika yang tak

    berpori. Membran dibuat dengan menggunakan metode evaporasi. Hasil

    penelitian menunjukan bahwa permeabilitas meningkat dan selektivitas menurun

    dengan peningkatan komposisi silika. Permeabilitas gas meningkat karena adanya

    peningkatan free volume karena terdapat molekul silika pada matriks membran.

    Selain karena rongga selektif, pada komposisi silika yang tinggi, peningkatan free

    volume terjadi juga karena terbentuknya juga rongga-rongga tak selektif antara

    polisulfon dan silika sehingga selektivitas CO2/CH4 mengalami penurunan.

    Peningkatan free volume dengan penambahan komposisi silika disajikan pada

    Gambar 2.8 di bawah ini (Ahn dkk., 2008).

    Gambar 2. 11 Peningkatan free volume dengan penambahan komposisi silika

  • B.1011.3.07 18

    2.4. Membran Asimetrik

    Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Wahab dkk. (2011) diketahui bahwa

    struktur asimetrik pada membran matriks campuran dapat meningkatkan

    permeabilitas CO2. Lapisan selektif yang lebih tipis pada membran asimetrik

    menyebabkan tahanan perpindahan massa pada membran asimetrik lebih rendah

    daripada membran dense.

    Membran asimetrik untuk pemisahan gas biasanya dibuat dengan metode inversi

    fasa yang dapat meliputi presipitasi dengan penguapan pelarut dan imersi

    presipitasi. Pada metode presipitasi dengan penguapan pelarut, polimer dilarutkan

    dalam solvent lalu dilakukan casting pada larutan polimer tersebut. Pelarut

    dibiarkan menguap secara perlahan-lahan, biasanya pada atmosfer inert, sehingga

    terbentuk membran dense. Metode imersi presipitasi melibatkan tiga komponen

    dalam pembuatan membran, yaitu polimer, solvent, dan non-solvent. Langkah-

    langkah pembuatan membran flat dengan metode imersi presipitasi meliputi:

    Persiapan larutan polimer, yaitu pencampuran polimer dengan solvent.

    Casting larutan polimer menggunakan casting knife pada lapisan support

    yang sesuai. Untuk pembuatan membran skala industri, lapisan support

    yang digunakan adalah bahan non-woven sedangkan untuk skala

    laboratorium, lapisan support yang digunakan adalah pelat kaca.

    Imersi lapisan polimer tersebut dalam non-solvent di bak kogulasi.

    Pada metode imersi presipitasi, membran asimetrik terbentuk karena adanya dua

    mekanisme yang terlibat, yaitu difusi dan demixing. Difusi adalah petukaran

    solvent dan non-solvent pada lapisan polimer. Difusi mengakibatkan larutan

    polimer menjadi tidak stabil dan terjadinya demixing. Demixing adalah transisi

    kondisi cairan satu fasa menjadi cairan dua fasa. Proses demixing yang terjadi

    dengan adanya jangka waktu setelah casting menghasilkan membran dengan

    struktur toplayer yang tak berpori (Mulder, 1996).

  • B.1011.3.07 19

    Metode presipitasi dengan pengupan pelarut disebut juga metode kering. Metode

    ini menghasilkan membran dengan lapisan toplayer yang dense dan tebal.

    Permeasi gas pada membran dengan struktur tersebut sangat rendah. Metode

    imersi presipitasi disebut juga metode basah. Metode ini menghasilkan membran

    dengan struktur toplayer yangsangat tipis dan memiliki banyak pori (defect)

    (Pinnau dan Koros, 1992). Untuk pemisahan gas, membran yang digunakan harus

    bebas defect karena defect dapat menurunkan selektivitas membran. Hasil SEM

    dari penampang lintang membran yang dibuat dengan metode kering dan metode

    basah disajikan pada Gambar II.9 di bawah ini (Pinnau dan Koros, 1992).

    Gambar 2. 12 Hasil SEM dari penampang lintang membran yang dibuat dengan (a)

    metode kering (b) metode basah

    Untuk menghasilkan membran asimetrik yang baik untuk pemisahan gas, Pinnau

    dan Koros (1992) mengajukan metode kering/basah. Metode kering basah adalah

    metode yang menggabungkan evaporasi pelarut dan imersi pada bak koagulasi.

    Pada metode kering/basah, digunakan dua jenis solvent, yaitu solvent yang mudah

    menguap dan solvent yang lebih sulit menguap. Daftar solvent yang dapat

    digunakan untuk pembuatan membran polisulfon disajikan pada Tabel 2.4 di

    bawah ini (Pesek dan Koros, 1993). Selain itu, ditambahkan juga non-solvent ke

    dalam larutan polimer.

    a b

  • B.1011.3.07 20

    Tabel 2. 3 Daftar solvent yang dapat digunakan untuk pembuatan membran polisulfon

    Solvent Titik didih (oC)

    Aseton 56,5

    Tetrahidrofuran 65,4

    1,4-Dioksan 101,3

    Dimetilformamid 153

    Dimetilasetamid 165,2

    N-metilpirolidinon 202

    2-pirolidinon 234

    Setelah larutan polimer di-cast di atas pelat kaca, udara ditiupkan pada bagian atas

    larutan polimer sehingga solvent yang lebih mudah menguap akan menguap dan

    polimer akan terkonsentrasi pada bagian atas membran. Bagian yang kaya akan

    polimer inilah yang akan membentuk struktur toplayer dari membran. Langkah

    berikutnya adalah imersi membran pada bak koagulasi. Adanya non-solvent pada

    larutan polimer mengakibatkan proses demixing terjadi secara cepat sehingga

    membentuk struktur berpori yang berfungsi sebagai sublayer.

    Jika non-solvent yang digunakan adalah air, maka diperlukan tahap pertukaran

    pelarut untuk mengurangi tegangan permukaan air di pori membran. Tingginya

    tegangan permukaan air dapat mengakibatkan pori pada lapisan porous sublayer

    mengalami tekanan yang kuat dan rusak. Jika pori-pori tersebut rusak, lapisan

    porous sublayer yang seharusnya memiliki tahanan perpindahan massa yang kecil

    akan berubah sifatnya menjadi seperti lapisan dense toplayer, yaitu memiliki

    tahanan perpindahan massa yang besar.

  • B.1011.3.07 21

    BAB III

    RANCANGAN PENELITIAN

    3.1. Metodologi

    Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi silika yang optimum untuk

    membran pemisahan gas dengan struktur asimetrik dan pengaruh tekanan terhadap

    kinerja membran. Penelitian ini dimulai dengan percobaan pembuatan membran

    berbahan dasar polisulfon dan silika dengan metode kering/basah. Jenis membran

    asimetrik matriks campuran yang dibuat adalah flat sheet. Membran yang telah

    dibuat selanjutnya diuji kinerjanya menggunakan gas analyzer. Variasi percobaan

    terdiri dari tiga variasi komposisi silika pada proses pembuatan membran dengan

    penambahan PEG dan dua buah variasi komposisi silika pada proses pembuatan

    membran dengan koagulan berupa campuran DMAc dan air. Pengujian membran

    menggunakan lima variasi tekanan operasi untuk masing-masing membran yang

    dibuat. Hasil percobaan yang diperoleh dianalisis sehingga dapat ditentukan

    komposisi silika yang optimum serta pengaruh tekanan pada performa membran

    asimetrik matriks campuran untuk pemisahan gas.

    3.2. Percobaan

    Pada bagian ini, alat dan bahan yang akan dipakai, prosedur percobaan, serta

    variasi percobaan akan dijelaskan.

    3.2.1 Alat

    Peralatan yang digunakan pada penelitian ini berupa satu set alat pembuatan

    membran dengan cara casting dan satu set alat alat penentuan permeabilitas gas.

    Untuk membuat membran CA dengan cara casting digunakan alat-alat di bawah

    ini:

    Timbangan digital

    Gelas kimia 250 ml

  • B.1011.3.07 22

    Stirer

    Pelat kaca

    Aluminium foil

    Termometer

    Bubble Flow Meter

    Skema alat pengujian kinerja membran disajikan pada Gambar 3.1 di bawah ini.

    CO2

    FEED

    Bubble Flow

    N2

    Membran

    PERMEAT

    Disposal

    Gambar 3. 1 Skema alat pengujian kinerja membran

    Gas CO2 dan N2 dengan laju alir tertentu dilewatkan pada membran flat sheet

    yang telah dibuat secara dead end. Laju alir gas di bagian permeat diukur.

    3.2.2 Bahan

    Bahan yang digunakan untuk persiapan membran adalah polisulfon, silika,

    tetrahidrofuran, N,N-Dimethylacetamide (DMAc), etanol, polietlenglikol (PEG),

  • B.1011.3.07 23

    dan air. Silika yang digunakan berukuran 12 nm. Aseton dan DMAc digunakan

    sebagai solvent yang lebih mudah menguap dan solvent yang lebih sulit menguap

    dalam pembuatan membran. Etanol dan air digunakan sebagai non-solvent.

    Metanol digunakan untuk penggantian pelarut yang menurunkan tekanan

    permukaan air. Gas yang digunakan untuk menguji kinerja membran adalah CO2

    dan N2 dengan kemurnian tinggi.

    3.2.3 Prosedur Percobaan

    Prosedur pembuatan membran asimetrik matriks campuran disajikan pada

    Gambar 3.2 di bawah ini.

    Mulai

    Campurkan

    polisulfon dengan

    campuran THF,

    PEG, etanol, dan

    DMAc

    Aduk larutan polimer

    sampai homogen

    Campurkan larutan

    polimer dan silika

    Aduk campuran

    polisulfone dan silika

    Cast membran pada

    pelat kaca

    Biarkan membran

    selama 5 detik

    Masukan pelat kaca

    ke dalam air selama 1

    hari

    Masukan membran

    ke dalam metanol

    selama 2 jam

    Keringkan

    membran dengan

    cara diangin-angin

    selama 1 hari

    Silika

    Selesai

    Mulai

    Gambar 3. 2 Prosedur pembuatan membran dengan penggantian pelarut

    Prosedur pengujian kinerja membran matriks campuran disajikan pada Gambar

    3.3

  • B.1011.3.07 24

    Mulai

    Pasangkan lembaran

    membran pada alat uji

    Alirkan CO2 dan N2

    Tekanan ditentukan

    Ambil data permeat gas

    Dibutuhkan

    variasi tekanan?

    Ya

    Tidak

    Dibutuhkan

    pengujian membran

    dengan formulasi

    lain?

    Ya

    Selesai

    Matikan aliran gas

    Tidak

    Gambar 3. 3 Prosedur pengujian kinerja membran matriks campuran

    3.2.4 Variasi

    Variasi komposisi silika pada proses pembuatan membran asimetrik matriks

    campuran disajikan pada Tabel 3.1 di bawah ini. Komposisi yang digunakan

    adalah komposisi untuk membuat membran asimetrik polisulfon yang telah

    dioptimasi oleh Pesek dan Koros (1993). Membran yang diperoleh dari masing-

    masing komposisi larutan casting di atas diuji kinerjanya pada berbagai tekanan

    umpan. Umpan yang digunakan adalah gas CO2 dan N2. Tekanan umpan yang

    digunakan pada percobaan ini adalah 1-2 bar.

  • B.1011.3.07 25

    Tabel 3. 1Variasi komposisi silika pada proses pembuatan membran matriks campuran

    Polisulfon

    (%-berat)

    PEG400

    (%-berat)

    Silika

    (%-berat)

    THF

    (%-berat)

    DMAc

    (%-berat)

    EtOH

    (%-berat)

    Koagualan

    22 - - 31,8 31,8 14,4 Air

    22 5 0 31,8 31,8 9,4 Air

    22 5 0,1 31,8 31,8 9,3 Air

    22 5 0,5 31,8 31,5 8,9 Air

    22 - 0 31,8 31,8 14,4 Dmac 25%

    22 - 0,1 31,8 31,8 14,3 Dmac 25%

    22 - 0,5 31,8 31,5 13,9 Dmac 25%

    3.3. Intepretasi Data

    Dari percobaan yang dilakukan akan diperoleh data kecepatan gas serta

    konsentrasi CO2 dan N2 pada permeat. Dari data-data tersebut dapat diketahui

    fluks masing-masing gas dengan persamaan 3.1 di bawah ini.

    (3.1)

    Fluks gas CO2 dan N2 yang telah diperoleh selanjutnya digunakan untuk

    menghitung permeabilitas CO2 dan N2 dengan persamaan 3.2 di bawah ini.

    (3.2)

    Dari data permeabilitas CO2 dan N2 yang telah diperoleh dapat dihitung

    selektivitas membran dengan persamaan 3.3 di bawah ini.

    (3.3)

  • B.1011.3.07 26

    BAB IV

    PEMBAHASAN

    4.1. Ketebalan Membran

    Pada percobaan yang dilakukan, diperoleh membran dengan ketebalan yang

    bervariasi. Data ketebalan membran untuk setiap variasi dapat dilihat pada tabel

    4.1.

    Tabel 4. 1 Tebal Membran Tebal (cm)

    Psf PEG5Si0 PEG5Si0,1 PEG5Si0,5 CoagSi0 CoagSi0,1 CoagSi0,5

    0,0209 0,00865 0,0217 0,01735 0,02125 0,017 0,0255

    Perbedaan ketebalan yang cukup jauh disebabkan oleh proses pencetakan

    membran. Proses pencetakan membran dilakukan secara manual dengan tangan.

    Meskipun alat casting sudah diberi pembatas selotip dengan ketebalan tertentu,

    tetapi itu tidak menjadi jaminan ketebalan membran bisa seragam. Kecepatan dan

    kekuatan dalam mencetak membran sangat berpengaruh terhadap ketebalan

    membran. Semakin kuat dalam menekan kaca dan cepat dalam meratakan bahan

    membran maka membran yang dihasilkan semakin tipis.

    4.2. Permeabilitas Gas

    Pengukuran permeabilitas gas dilakukan pada setiap variasi membran yang telah

    dibuat. Gas yang digunakan adalah nitrogen (N2) dan karbondioksida (CO2). Gas

    dari tabung dialirkan menuju flow meter sebelum diukur tekanan umpan. Laju alir

    dibuat seragam untuk setiap run yaitu 10 cm3/s. Sedangkan tekanan umpan diatur

    antara 1-1,8 barg. Tekanan permeat diatur pada tekanan lingkungan (1 bar).

    Pertama dialirkan gas N2 murni dan diukur laju di permeat dengan menggunakan

    bubble soap meter. Setelah diperoleh laju alir permeat gas N2, dilakukan

    percobaan dengan menggunakan gas CO2. Percobaan dengan menggunakan gas N2

  • B.1011.3.07 27

    dilakukan di awal karena untuk menghindari kemungkinan plastisasi gas CO2

    terhadap membran.

    Permeabilitas CO2 dan N2 yang diperoleh dari percobaan dengan penambahan

    PEG dan silika dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan 4.2. Permeabilitas yang

    dihasilkan oleh masing-masing membran cukup besar jika dibandingkan hasil dari

    peneliti lain. Membran yang dibuat diharapkan bisa membentuk dense, tetapi jika

    dilihat dari permeabilitas gas yang dihasilkan maka membran yang terbentuk

    adalah membran berpori. Dengan demikian proses pemisahan membran bukan

    berdasarkan solution-diffusion tetapi knudsen diffusion. Membran tidak menjadi

    asimetrik karena proses pencampuran yang masih belum homogen. Akibatnya

    aditif dan pelarut yang dicampurkan belum sepenuhnya homogen dengan

    polisulfon. Pencampuran yang tidak sempurna menyebabkan perpindahan pelarut

    semakin cepat sehingga terbentuk defect yang semakin banyak.

    Permeabilitas CO2 mengalami kenaikan ketika tekanan umpan dinaikkan. Hal itu

    disebabkan laju permeat yang naik karena driving force semakin besar. Membran

    dengan penambahan PEG memiliki permeabilitas CO2 yang paling rendah. PEG

    yang menjadi aditif pada pembuatan membran seharusnya memperbesar

    permeabilitas gas. Tetapi jika dibandingkan dengan polisulfon murni

    permeabilitas gas pada membran PEGSi0 mengalami penurunan. PEG yang

    dicampurkan menjadi coating atau menjadi penutup pori pada membran sehingga

    mengurangi permeabilitas gas. Membran dengan penambahan silika mengalami

    kenaikan permeabilitas dibandingkan dengan membran PEGSi0. Silika yang

    ditambahkan sebanyak 0,1% menyebabkan membran memiliki permeabilitas yang

    paling tinggi dibandingkan membran lain. Kemungkinan defect pada membran

    semakin besar. Tujuan penambahan silika sebagai coating tidak sesuai dengan

    yang diharapkan. Jumlahnya yang terlalu sedikit menyebabkan silika tidak bisa

    merata di permukaan membran. Pengaruh jumlah dapat dilihat pada membran

    dengan penambahan 0,5% silika. Semakin banyak silika yang ditambahkan maka

    permeabilitas membran semakin turun.

  • B.1011.3.07 28

    Gambar 4. 1 Permeabilitas Gas CO2 terhadap Tekanan pada Membran dengan Aditif

    PEG400

    Gambar 4. 2 Permeabilitas Gas N2 terhadap Tekanan pada Membran dengan Aditif

    PEG400

    Sementara itu permeabilitas gas CO2 dan N2 yang melewati membran dengan

    koagulan DMAc dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan 4.4. Permeabilitas gas pada

    membran CoagSi0 lebih rendah dibandingkan dengan membran polisulfon murni.

    Hal itu disebabkan membran yang terbentuk semakin dense. Dengan

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    0 0,5 1 1,5 2

    Per

    mea

    bil

    itas

    (GP

    U)

    P (bar)

    Psf

    PEG0

    PEG0,1

    PEG0,5

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    0 0,5 1 1,5 2

    Per

    mea

    bil

    itas

    (GP

    U)

    P (bar)

    Psf

    PEG0

    PEG0,1

    PEG0,5

  • B.1011.3.07 29

    menggunakan pelarut sebagai koagulan maka proses demixing semakin lambat

    sehingga jumlah finger void menurun sehingga permeabilitas semakin rendah

    (Mansoori, et al, 2011). Selain itu penambahan silika pada larutan mengakibatkan

    permeabiltas gas pada membran mengalami kenaikan jika dibandingkan dengan

    membran CoagSi0. Penambahan zat inorganik mampu mengganggu rantai

    polimer sehingga membran yang ditambahkan silika memiliki free volume yang

    lebih besar (Zhenjie, et al, 2002). Tetapi dengan penambahan silika yang semakin

    besar permeabilitas gas semakin menurun. Hal itu disebabkan silika menjadi

    penutup bagi pori membran.

    Gambar 4. 3 Permeabilitas Gas CO2 terhadap Tekanan pada Membran dengan Koagulan

    25% DMAc

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    0 0,5 1 1,5 2

    Per

    mea

    bil

    itas

    (GP

    U)

    P (bar)

    Psf

    Coag0

    Coag0,1

    Coag0,5

  • B.1011.3.07 30

    Gambar 4. 4 Permeabilitas Gas N2 terhadap Tekanan pada Membran dengan Koagulan

    25% DMAc

    Dari gambar 4.1-4.4 diketahui bahwa permeabilitas pada membran yang

    menggunakan pelarut sebagai koagulan lebih tinggi dibandingkan dengan

    membran yang menggunakan aditif PEG. Penyebab utamanya yaitu defect yang

    terbentuk di permukaan lebih banyak terjadi pada membran yang menggunakan

    koagulan. Defect pada membran terjadi karena pelarut masih ada yang tertinggal

    dalam membran sehingga ketika disimpan terlalu lama pelarut menguap.

    4.3. Selektifitas Membran

    Secara umum membran yang telah dibuat memiliki selektifitas yang rendah. Hal

    disebabkan membran yang terbentuk bukan membran asimetrik atau pun

    membran dense. Peneliti lain menyebutkan selektifitas CO2/N2 berada di kisaran

    20-30. Sedangkan membran yang telah dibuat memiliki selektifitas sebesar 1-2.

    Perbedaan yang cukup jauh ini disebabkan permeabilitas yang diperoleh cukup

    besar. Semakin tinggi permeabilitas maka selektifitas semakin menurun. Untuk

    mengetahui efek dari penambahan PEG dan pemakaian DMAc sebagai koagulan

    maka dibuat membran polisulfon murni.

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    0 0,5 1 1,5 2

    Pe

    rmea

    bili

    tas

    (GP

    U)

    P (bar)

    Psf

    Coag0

    Coag0,1

    Coag0,5

  • B.1011.3.07 31

    Pada gambar 4.5 dapat dilihat bahwa selektifitas membran turun ketika ada

    penambahan PEG. PEG menjadikan membran semakin elastis sehingga

    selektifitas semakin turun. Sementara itu penambahan silika menyebabkan

    selektifitas semakin naik. Hal ini dapat dilihat pada membran PEGSi0 dan

    PEGSi0,1. Selain itu dapat dilihat bahwa penambahan jumlah silika tidak

    mempengaruhi selektifitas membran.

    Pada membran yang menggunakan koagulan DMAc diperoleh selektifitas yang

    tidak jauh berbeda dengan membran yang menggunakan aditif PEG. Selektifitas

    membran yang menggunakan koagulan DMAc dapat dilihat pada gambar 4.6.

    Penggunaan koagulan mengakibatkan defect di permukaan membran semakin

    meningkat sehingga selektifitas membran semakin turun. Penambahan pelarut

    dalam koagulasi mencegah terbentuknya skin layer. Semakin tipis skin layer yang

    terbentuk maka selektifitas menurun. Sementara itu penambahan silika

    menyebabkan selektifitas semakin turun. Semakin banyak silika yang

    ditambahkan maka defect yang terbentuk semakin banyak

    Gambar 4. 5 Selektifitas CO2/N2 pada Membran dengan Aditif PEG dan Silika

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    0 0,5 1 1,5 2

    Sel

    ekti

    fita

    as

    P (bar)

    Psf

    PEG0

    PEG0,1

    PEG0,5

  • B.1011.3.07 32

    Gambar 4. 6 Selektifitas CO2/N2 pada Membran dengan Koagulan DMAc 25%

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    0 0,5 1 1,5 2

    Sele

    ktif

    itaa

    s

    P (bar)

    Psf

    Coag0

    Coag0,1

    Coag0,5

  • B.1011.3.07 33

    BAB V

    PENUTUP

    5.1. Kesimpulan

    Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

    Membran yang terbentuk dari percobaan ini adalah membran berpori.

    Permeabilitas gas yang dihasilkan jauh lebih besar dibandingkan dengan data

    literatur.

    Penggunaan silika pada penelitian ini memberikan permeabilitas yang paling

    baik pada jumlah silika sebesar 0,1%.

    Membran yang divariasikan memiliki selektifitas yang lebih rendah

    dibanding polisulfon murni.

    5.2. Saran

    Variasi percobaan diperbanyak dengan mempersempit satu variabel.

    Waktu penyimpanan membran disamakan untuk tiap variasi.

    Penggunaan alat casting bisa diatur sehingga ketebalan membran lebih

    seragam.

    Penggunaan bubble soap flow meter yang lebih kecil sehingga mampu

    mengukur laju alir yang rendah

    Pengguanaan gas campuran sebagai gas uji.

  • B.1011.3.07 34

    DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

    Nama

    SINGKATAN

    CO2 Karbon dioksida

    DMAc N,N-Dimethylacetamide

    PEG Polietilen glikol

    THF Tetrahidrofuran

    LAMBANG

    J Laju alir gas yang melewati membran (fluks)

    Di Koefisien difusi molekul gas i

    Si Koefisien kelarutan gas i

    L Ketebalan lapisan membran

    pi Perbedaan tekanan parsial gas i Qi Laju alir volumetrik gas i

    A Luas permukaan membran

    Pi Permeabilitas gas i

    l Tebal membran

    Selektivitas

  • B.1011.3.07 35

    DAFTAR PUSTAKA

    1. Ahn, J., Chung, W. J., Pinnau, I., Guiver, M. D., (2008), Polysulfone/silica nanoparticle mixed-matrix membranes for gas separation, Journal of

    Membrane Science, 314, 123-133.

    2. Baker, R. W. 2004. Membrane Technology and Applications 2nd ed. John Wiley & Sons, Chichester

    3. Bhardwaj, V., Machintosh, A., Sharpe, I. D., Gordeyev, S. A., Shilton, S. J., (2003), Polysulfone hollow fiber gas separation membranes filled with

    submicron particles, Ann. N. Y. Acad. Sci., 984, 318-328.

    4. Bhide, B.D., Voskericyan, A., Stern, S.A., (1997), Hybrid processes for removal of acid gases from natural gas, Journal of Membran Science, 140,

    27-49.

    5. Bos, A., Punt, I. G. M., Wessling, M., Strathmann, H., (1998), CO2-induced plasticization phenomena in glassy polymers, Journal of Membrane

    Science, 155, 57-78.

    6. Boyars, Brian. Kathy Conley dan Saleh Wazirudin. Gas Separation by Membrane Permeation.

    7. Brunetti A., F.Scura,G.Barbieri, E.Drioli.2009.Membrane technologies for CO2 separation. Elsevier.

    8. Dorosti, F., Omidkhah, M. R., Pedram, M. Z., Moghadam, F., (2011), Fabrication and characterization of polysulfone/poliimide-zeolite mixed

    matrix membrane for gas separation, Chemical Engineering Journal, 171,

    1469-1476.

    9. Dortmundt, David dan Kishore Doshi. 1999. Recent Developments in CO2 Removal Membrane Technology. Illinois.

    10. Gorgojo, P., Uriel, S., Tellez, C., Coronas, J., (2008), Development of mixed matrix membranes based on zeolite Nu-6(2) for gas separation,

    Microporous and Mesoporous Materials, 115, 85-92.

    11. Gur, T. M., (1994), Permselectivity of zeolite filled polysulfone gas separation membranes, Journal of Membranes Science, 93, 283-289.

    12. Hadi Wibowo, Triyo. Studi karakterisasi polyimide membranes, polyethersulfone polyimide composite membranes, dan polyethersulfonezeolite mixed matrix membranes untuk pemurnian biogas. Semarang

    13. Hoffman, E.J.2003.Membrane Separations Technology. Elsevier Science & Technology Books

    14. Jintong, Li, Shichang Wang , Kazukiyo Nagai , Tsutomu Nakagawa, Albert W-H Mau.1997. Effect of polyethyleneglycol (PEG) on gas

    permeabilities and permselectivities in its cellulose acetate (CA) blend

    membranes. Elsevier

    15. Kapantaidakis, G.C., Koops G.H., Wessling M., Kaldis S. P. and Sakellarodoulos G. P .2003. CO2 Plasticization Of

    Polyethersulfone/Polyimide Gas-Separation Membranes. AIChE Journal

    16. Kim, S., Marand, E., (2005), Polusulfone and Mesoporous Molecular Sieve MCM-48 Mixed Matrix Membranes for Gas Separation, Chemical

    Materials, 18, 1149-1155

  • B.1011.3.07 36

    17. Kim, S., Chen, L., Johnson, J. K., Marand, E., (2007), Polysulfone and functionalized carbon nanotube mixed matrix membranes for gas separation:

    theory and experiment, Journal of Membrane Science, 294, 147-158.

    18. Kim, S., Marand, E., (2008), High Permeability nano-composite membranes based on Mesoporous MCM-41 Nanoparticles in a Polysulfone Matrix,

    Microporous and Mesoporous Materials, 114, 129-136.

    19. Kohl, A., Nielson, R., (1997), Gas Purification 5th ed., Gulf Publishing. 20. Koros, William. Imona C. Omole, Dhaval A. Bhandari, Stephen J. Miller.

    2010. Toluene Impurity Effects on CO2 Separation using a Hollow Fiber

    Membrane For Natural gas. Elsevier. Atlanta

    21. Koros, William J, John D wind, Donald R Paul.2003. Natural Gas Permeation in Polyimide Membranes.Elsevier.

    22. Koros, W.J., Mahajan, R., (2000), Pushing the limits on possibilities for large scale gas separation: which strategies?, Journal of Membran Science,

    175, 181-196.

    23. Mulder, M., (1996), Basic Principles of Membran Technology, Kluwer Academic Publishers, The Netherlands.

    24. Pesek, S. C., Koros, W. J., (1993), Aqueous quenched asymmetric polysulfone membranes prepared by dry/wet phase separation, Journal of

    Membrane Science, 81, 71-88.

    25. Pinnau, I., Koros, W. J., (1992), Influence of quench medium on the structure and gas permeation properties of polysulfone membranes made by

    wet and dry/wet phase inversion, Journal of Membrane Science, 71, 81-96.

    26. Scholes, C.A., Kentish, S.E., Stevens, G.W., (2008), Carbon Dioxide Separation through Polymeric Membran Sistems for Flue Gas Application,

    Recent Patents on Chemical Engineering, I, 52-66.

    27. Wahab, M. F. A., Ismail, A.F., Shilton, S.J., (2011), Studies on gas permeation performance of asymmetric polysulfone hollow fiber mixed-

    matrix membranes using nanosized fumed silica as fillers, Separation and

    Purification Technology.

    28. Zornoza, B., Irusta, S., Tellez, C., Coronaz, J., (2009), Mesoporous silica sphere-polysulfone mixed matrix membranes for gas separation, Langmuir

    Article, 25, 5903-5909.

    29. Zornoza, B., Esekhile, O., Koros, W. J., Tellez, C., Coronas, J., (2010), Hollow silicate-1 sphere-polymer mixed matrix membranes for gas

    separation, Separation and Purification Technology, 77, 137-145.

  • B.1011.3.07 37

    LAMPIRAN A

    MATERIAL SAFETY DATA SHEET

    A.1 Polisulfon

    Polisulfon

    General

    Synonyms PSF; Polysulfone resin

    Molecular formula Polymer

    Physical data

    Appearance -

    Physical State Pellets

    Melting point -

    Boiling point -

    Specific gravity -

    Flash Point -

    Autoignition

    Temperature

    -

    Decomposition

    Temperature

    -

    Solubility Insoluble in water

    Stability Product is Stable at typical use temperatures

    Personal Protective

    Equipment

    Splash goggles, Lab coat, Gloves and Dust respirator.

    Be sure to use an approved/certified respirator or

    equivalent.

  • B.1011.3.07 38

    A.2 Aseton

    Aseton

    General

    Synonyms 2-propanone; Dimethyl Ketone; Dimethylformaldehyde;

    Pyroacetic Acid

    Molecular formula C3H6O

    Physical data

    Physical state and

    appearance

    Liquid

    Melting point -95,35 oC

    Boiling point 56,2 oC

    Specific Gravity 0,79

    Flash point CLOSED CUP: -20C; OPEN CUP: -9C

    Explosion limits 2,6-12,8 %

    Autoignition

    temperature

    465 oC

    Water solubility Easily soluble in cold water, hot water

    Stability

    Stability: The product is stable.

    Conditions of Instability: Excess heat, ignition sources,

    exposure to moisture, air, or water, incompatible

    materials.

    Incompatibility with various substances: Reactive

    with oxidizing agents, reducing agents, acids, alkalis.

    Corrosivity: Non-corrosive in presence of glass.

    Polymerization: Will not occur.

    Personal protection

    Splash goggles. Lab coat. Vapor respirator. Be sure to

    use an approved/certified respirator or equivalent.

    Gloves.

  • B.1011.3.07 39

    A.3 N,N-Dimethylacetamide

    N,N-Dimethylacetamide

    General

    Synonyms Acetimethylamide; Acetic acid, dimethylamide;

    Dimethyl acetamide; Dimethylacetone amide;

    Dimethylamide acetate; DMA; DMAc

    Molecular formula C4-H9-N-O

    Physical data

    Physical State Liquid

    Melting point -18.59C

    Boiling point 163C (325.4F)

    Specific gravity 0.9429

    Flash Point CLOSED CUP: 66C (150.8F). OPEN CUP: 70C

    (158F).

    Autoignition

    Temperature

    490C

    Decomposition

    Temperature

    -

    Solubility Soluble in cold water, diethyl ether, acetone. Soluble in

    Benzene, alcohol. Miscible in most organic solvents.

    Miscible with

    aromatic compounds, esters, ethers, ketones.

    Stability The product is stable

    Personal Protective

    Equipment

    Gloves. Lab coat. Vapor respirator. Be sure to use an

    approved/certified respirator or equivalent. Wear

    appropriate respirator when ventilation is inadequate.

    Splash goggles.

  • B.1011.3.07 40

    A.4 Air

    Air

    General

    Synonyms Dihydrogen oxide

    Molecular formula H2O

    Physical data

    Physical state and

    appearance

    Liquid

    Boiling point 100 oC

    Specific Gravity 1

    Stability

    Stable

    Personal protection Safety glasses. Lab coat.

    A.5 Etanol

    Etanol

    General

    Synonyms Ethyl Alcohol; Ethyl Hydrate; Ethyl Hydroxide;

    Fermentation Alcohol; Grain Alcohol;

    Methylcarbinol;Molasses Alcohol

    Molecular formula C2-H6-O

    Physical data

    Physical State colorless clear liquid

    Melting point -114,1C

    Boiling point 78o C

    Specific gravity 0,79

    Flash Point 16,6o C

    Autoignition

    Temperature

    363o C

    Decomposition

    Temperature

    -

    Solubility Miscible

    Stability Stable under normal temperatures and pressures

    Personal Protective

    Equipment

    Use explosion-proof ventilation equipment. Facilities

    storing or utilizing this material should be equipped with

    an eyewash facility and a safety shower. Use adequate

    general or local exhaust ventilation to keep

    airborneconcentrations below the permissible exposure

    limits.

  • B.1011.3.07 41

    A.6 Metanol

    Metanol

    General

    Synonyms Wood alcohol, Methanol; Methylol; Wood Spirit;

    Carbinol

    Molecular formula CH3OH

    Physical data

    Physical State liquid

    Melting point -97.8C

    Boiling point 64.5C

    Specific gravity 0,7915

    Flash Point CLOSED CUP: 12C (53.6F). OPEN CUP: 16C

    (60.8F).

    Autoignition

    Temperature

    464C

    Solubility Easily soluble in cold water, hot water.

    Stability The product is stable.

    Personal Protective

    Equipment

    Splash goggles. Full suit. Vapor respirator. Boots.

    Gloves. A self contained breathing apparatus should be

    used to avoid

    inhalation of the product. Suggested protective clothing

    might not be sufficient; consult a specialist BEFORE

    handling this

    product.

  • B.1011.3.07 42

    A.7 Karbon dioksida

    Karbon dioksida

    General

    Synonyms Carbonic acid gas; Carbonic anhydride; Carbonic oxide;

    Carbon oxide

    Molecular formula CO2 Physical data

    Appearance colourless odourless gas

    Melting point -78,5 oC

    Boiling point -78,55 oC

    Density (lb/ft3) 0,114

    Flammability Non-flammable

    Stability Stable at normal temperatures and pressure

    A.8 Nitrogen

    Nitrogen

    General

    Synonyms Nitrogen gas, Gaseous Nitrogen, GAN

    Molecular formula CO2 Physical data

    Appearance colourless odourless gas

    Melting point -209,9 oC

    Boiling point -195,8 oC

    Density (lb/ft3) 0,072

    Flammability Non-flammable

    Stability Stable at normal temperatures and pressure

  • B.1011.3.07 43

    LAMPIRAN B

    SAFETY

  • B.1011.3.07 44

  • B.1011.3.07 45

    LEMBAR PENGESAHANSURAT PERNYATAANABSTRAKABSTRACTKATA PENGANTARDAFTAR ISIDAFTAR TABELDAFTAR GAMBARBAB I PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang1.2. Rumusan Masalah1.3. Tujuan Penelitian1.4. Ruang Lingkup Penelitian

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1. Metode-Metode Pemisahan Gas secara Konvensional2.1.1. Absorpsi Pelarut Fisika2.1.2. Absorpsi Pelarut Kimia2.1.3. Fraksionasi Kriogenik

    2.2. Membran untuk Pemisahan Gas2.2.1. Klasifikasi Membran2.2.2. Membran Permeasi

    2.3. Membran Matriks Campuran2.4. Membran Asimetrik

    BAB III RANCANGAN PENELITIAN3.1. Metodologi3.2. Percobaan3.2.1 Alat3.2.2 Bahan3.2.3 Prosedur PercobaanProsedur pembuatan membran asimetrik matriks campuran disajikan pada Gambar 3.2 di bawah ini.3.2.4 Variasi

    3.3. Intepretasi Data

    BAB IV PEMBAHASAN4.1. Ketebalan Membran4.2. Permeabilitas Gas4.3. Selektifitas Membran

    BAB V PENUTUP5.1. Kesimpulan5.2. Saran

    DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SelektivitasDAFTAR PUSTAKALAMPIRAN A MATERIAL SAFETY DATA SHEETA.1 PolisulfonA.2 AsetonA.3 N,N-DimethylacetamideA.4 AirA.5 EtanolA.6 MetanolA.7 Karbon dioksidaA.8 Nitrogen

    LAMPIRAN B SAFETY