Pembuatan dan Penggunaan Membran Bentonit Zeolit untuk Pemisahan Ion Cu 2+ dalam Larutan

Transkripsi

1 Pembuatan dan Penggunaan Membran Bentonit Zeolit untuk Pemisahan Ion Cu 2+ dalam Larutan Preparation and Application of Bentonite Zeolite Membrane for Separation Cu 2+ Ion in Solution SKRIPSI Megawati Aviantari PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Abstract The development of membrane technologies has introduced the membrane mineral which are prepared from ceramic materials. They have some superior properties, especially in mechanical strength, thermal and chemical stabilities. Examples of ceramic materials are zeolite and bentonite. They are both alumino-silicates which has ability as adsorbent. Zeolite also has the ability to exchange cations. Membranes of bentonite and zeolite with various compositions have been prepared in this work. Membrane with composition of bentonite : zeolit = 50 : 50 has a highest retention of Cu 2+ ions among the others. This result can be caused by the influence of capacity ion exchange of zeolite. ii

3 Abstrak Teknologi membran semakin berkembang dengan pembuatan membran dari material keramik. Membran dari material keramik memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, tahan terhadap suhu tinggi dan keasaman. Contoh material keramik adalah zeolit dan bentonit. Keduanya merupakan senyawa alumina silikat yang memiliki kemampuan sebagai adsorben. Selain itu, zeolit juga memiliki kemampuan sebagai penukar kation. Dalam penelitian ini telah berhasil dibuat membran bentonit - zeolit dengan berbagai variasi komposisi bentonit dan zeolit. Hasil percobaan memperlihatkan membran dengan komposisi bentonit : zeolit sebesar 50 : 50 memiliki retensi terhadap ion Cu 2+ yang paling tinggi diantara membran yang lain. Hal ini dapat disebabkan karena adanya pengaruh kapasitas penukar kation pada zeolit. iii

4 Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung Menerangkan bahwa Skripsi yang disusun oleh: Nama : Megawati Aviantari NIM : telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia Bandung, Juni 2008 Pembimbing Dr. Suryo Gandasasmita, M. T NIP iv

5 Ketika kumohon pada Allah kekuatan, Allah memberiku kesulitan agar aku menjadi kuat. Ketika kumohon pada Allah kebijaksanaan, Allah memberiku masalah untuk kupecahkan. Ketika kumohon pada Allah kesejahteraan, Allah memberiku akal untuk berpikir. Ketika kumohon pada Allah keberanian, Allah memberiku kondisi bahaya untuk kuatasi. Ketika kumohon pada Allah sebuah cinta, Allah memberiku orang orang bermasalah untuk kutolong. Ketika kumohon pada Allah bantuan, Allah memberiku kesempatan. Aku tak pernah menerima apa yang kupinta, tetapi aku menerima segala yang kubutuhkan. Doaku terjawab sudah... (Anonymous) Untuk Ayah, Mamah, Lucky, Lulu... v

6 Ucapan Terimakasih Setelah rasa syukur pada Allah SWT atas segala nikmat, karunia, rahmat, hidayah dan ampunannya yang tidak terhitung, selayaknya ucapan terimakasih yang tulus dan sederhana, penulis ucapkan kepada: 1. Ayah dan Mamah, yang tidak pernah berhenti untuk mendoakan, mendukung dan memberi pelajaran hidup yang tidak ternilai harganya (semoga Mega selalu bisa buat Ayah dan Mamah bahagia). Adik adikku: Lucky Meisyananda Setiawan dan Lulu Maulia Mentari, yang selalu bisa membuat suasana menjadi menyenangkan dan membuat penulis selalu ingin menjadi kakak yang lebih baik (semoga kalian bisa jauh lebih baik dari Teteh). 2. Dr. Suryo Gandasamita, M. T, selaku dosen pembimbing. Atas seluruh dedikasi dan bimbingan (demi anak didiknya, Bapak rela menghabiskan waktu untuk merevisi skripsi di malam menjelang hari bersejarah Bapak, luar biasa! =). 3. Prof. Dr. Buchori, yang sangat rendah hati, atas seluruh waktu dan nasehatnya. 4. Dr. M. Bachri Amran, DEA, atas izin penggunaan AAS dan kuliah yang menyenangkan. 5. Seluruh staf pengajar, atas seluruh ilmu pengetahuan dan didikan yang berharga. 6. Dr. Ir. Aditianto Ramelan dan Bapak Akhmadi, atas kemudahan saat analisa SEM. 7. M. Norman Nurhakim dan keluarga, atas semua dukungan, perhatian dan doa (makasih buat semuanya ya, Man! Kapan nulis ucapan terimakasih buat aku? =). 8. Geng Dandy: Maharani Indah Kartika Sari, Tina Pebrianti, Ria Sri Rahayu, Ozi Jumadilla, Putrika Swasti Warapsari, atas dukungan, kebersamaan dan empat tahun yang berwarna warni (makasih, teman! Tanpa sadar, aku tumbuh bareng kalian). 9. Teman teman seperjuangan: Robert, Ratih, Nurhani, Burhan, Robbie, Yudhis atas dukungan dan semangat yang tidak pernah putus. 10. Teman teman angkatan 2004, atas kebersamaan empat tahun dan cerita cerita yang seru untuk diceritakan pada anak cucu, semoga kita jadi kisah klasik untuk masa depan. vi

7 11. Teman teman AMISCA, AMISCA TIGA KALI! 12. Seluruh staff dan pegawai program studi Kimia ITB. Khususnya yang bertugas di Lab Kimia Analitik: Pak Dede, Pak Kawi, Pak Lanang, Pak Ajat, Pak Encu. Tidak lupa pada Bu Soni, Bu Tini atas seluruh pengertian dan dukungan. 13. Bang Aman (makasih buat semuanya, Bang!), Teh Ganis, Ka Allaudin, Ka Erfan (akhirnya, kita lulus juga!), Mas Cepi di Anorganik (terimakasih mau berbagi). 14. Ozoners, khususnya Rina, Manda, Muz, Deden, dan satu anggota Ucrat Acret, terimakasih atas persahabatan yang indah. 15. Nendy, atas bantuannya mengganti power supply komputer penulis pada beberapa jam sebelum skripsi dikumpulkan. 16. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT melipatgandakan seluruh amal baiknya, amin. Cimahi, 24 Juni 2008 Penulis vii

8 Daftar Isi Abstract... ii Abstrak... iii Ucapan Terimakasih... vi Daftar Isi... viii Daftar Tabel... x Daftar Gambar... xi Daftar Lampiran... xii 1 Pendahuluan Latar Belakang Hipotesis Tujuan Ruang Lingkup Tinjauan Pustaka Tembaga Zeolit Fungsi zeolit Bentonit Jenis jenis Bentonit Natrium bentonit Kalsium bentonit Membran Jenis membran Keunggulan pemisahan dengan membran Spektrofotometri Serapan Atom Prinsip analisis dengan SSA Bagian bagian SSA Gangguan gangguan pada SSA Scanning Electron Microscopy (SEM) Percobaan Alat dan Bahan viii

9 3.1.1 Alat Bahan Percobaan Aktivasi zeolit Pembuatan membran bentonit Pembuatan membran bentonit - zeolit Uji fluks air Kinerja membran bentonit dan membran bentonit zeolit terhadap ion Cu Karakterisasi membran Hasil dan Pembahasan Aktivasi Zeolit Pembuatan Membran Bentonit dan Membran Bentonit Zeolit Karakterisasi Awal Membran Kinerja Membran Bentonit dan Membran Bentonit Zeolit terhadap Ion Cu Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran Daftar Pustaka ix

10 Daftar Tabel Tabel 2. 1 Jenis jenis zeolit berdasar perbandingan Si / Al... 5 Tabel 4.1 Perbandingan puncak 2θ antara bentonit dengan membran bentonit zeolit 50 : Tabel 4.2 Perbandingan puncak 2θ antara zeolit dengan membran bentonit zeolit 50 : x

11 Daftar Gambar Gambar 2.1 Struktur montmorillonit... 7 Gambar 2.2 Proses pemisahan dengan membran... 9 Gambar 2.3 Proses serapan atom Gambar 2.4 Bagian bagian pada SSA Gambar 2.5 Bagian bagian pada SEM Gambar 3.1 Diagram alir penelitian Gambar 4.1 Aluran fluks terhadap laju alir pada setiap membran Gambar 4.2 Penampang melintang membran bentonit zeolit 70 : Gambar 4.3 Penampang melintang membran bentonit zeolit 50 : Gambar 4.4 Konsentrasi ion Cu 2+ di larutan umpan dan permeat dengan membran bentonit...24 Gambar 4.5 Konsentrasi ion Cu 2+ di larutan umpan dan permeat dengan membran bentonit zeolit 70 : Gambar 4.6 Konsentrasi ion Cu 2+ di larutan umpan dan permeat dengan membran bentonit zeolit 50 : Gambar 4.7 Perbandingan kinerja membran melalui nilai % retensi pada membran bentonit, membran bentonit zeolit 70 : 30 dan membran bentonit zeolit 50 : Gambar 4. 8 Difraktogram membran bentonit zeolit 50 : xi

12 Daftar Lampiran LAMPIRAN A LAMPIRAN B xii