BIDANG MINAT BIOFISIKA

Transkripsi

1 PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR LARUTAN TERHADAP KARAKTERISTIK RAPAT ARUS DIFUSI-BEDA TEGANGAN DARI MEMBRAN KITOSAN DENGAN VARIASI MATRIK / PELARUT SKRIPSI BIDANG MINAT BIOFISIKA Angelia Bella Kusumaningtyas JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2015

2 PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR LARUTAN TERHADAP KARAKTERISTIK RAPAT ARUS DIFUSI-BEDA TEGANGAN DARI MEMBRAN KITOSAN DENGAN VARIASI MATRIK / PELARUT SKRIPSI BIDANG MINAT BIOFISIKA Angelia Bella Kusumaningtyas JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2015 i

3 ii

4 iii

5 iv

6 v

7 PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR LARUTAN TERHADAP KARAKTERISTIK RAPAT ARUS DIFUSI-BEDA TEGANGAN DARI MEMBRAN KITOSAN DENGAN VARIASI MATRIK / PELARUT [SKRIPSI] Karya tulis ini tidak dipublikasikan tetapi tersedia di perpustakaan Dilingkungan Universitas Udayana; diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan tetapi pengutipan harus menyebutkan sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah. Karya tulis ini merupakan hak milik intelektual Universitas Udayana vi

8 vii

9 ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang karakteristik rapat arus difusi-beda tegangan (J-V) dari membran kitosan. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi (C), temperatur (T) larutan, dan variasi komposisi matrix/pelarut pada pembuatan membran terhadap kurva karakteristik J-V dari membran tersebut. Membran dibuat dari kitosan, sebagai bahan dasar (matrix) dan asam asetat 1% sebagai pelarut, dengan komposisi matrix/pelarut yaitu 1%, 2%, 3%, dan 4%. Pada eksperimen transport ion digunakan larutan elektrolit NaCl dengan variasi konsentrasi 0,1 mm, 1 mm, 10 mm, 100 mm, dan 1000 mm, dan temperatur antara 300,9-340,9 K. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rapat arus difusi ion (J) bertambah seiring dengan bertambah besarnya perbandingan konsentrasi larutan di ruang 1 (C 1 ) dan ruang 2 (C 2 ). Kurva J-V memperlihatkan hubungan kenaikan tidak linear dan kurva bergeser kearah potensial yang lebih besar seiring dengan kenaikan temperatur. Variasi komposisi matrix/pelarut juga berpengaruh terhadap kurva karakteristik J-V, dimana semakin banyak jumlah matrix pada pembuatan membran menyebabkan rapat arus difusi dan beda tegangan dari membran meningkat. Hasil-hasil ini menunjukkan bahwa gradient konsentrasi, temperatur, dan komposisi matrix/pelarut sangat berpengaruh terhadap karakteristik J-V dari membran kitosan. Kata Kunci: Kitosan, membran, larutan elektrolit, rapat arus difusi-tegangan ABSRACT The study about the characteristics of the diffusion current density-potential different (J-V) ofchitosan membrane has been done. It aims to determine the effect of concentration (C), temperature (T) of solution, and the ratio of matrix/solvent to the J-V characteristic curve of the membrane. The membrane made of chitosan, as the base material (matrix) and 1% acetic acid as the solvent, with the various composition ofmatrix/solvent of 1%, 2%, 3%, and 4%. In the ion transport experiments, NaCl electrolyte solution with various concentration of 0.1mM, 1mM, 10mM, 100mM, and 1000mM and with variation of temperature of to K. The results showed that the value of the diffusion current density of ion increases with increasing the ratio of the concentration of solution in room 1 (C 1 ) and room 2 (C 2 ). The J-V curve shows nonlinear relationship and it s shifted toward larger potential different with increased in temperature. These results indicate that the gradient of concentration of solution, temperature, and the ratio of matrix/solvent greatly affect the J-V characteristics of chitosan membrane. Keywords: chitosan, membranes, electrolyte solution, the diffusion current densityvoltage viii

10 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i FAKTA INTEGRITAS... ii LEMBAR PERSYARATAN GELAR... iii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iv LEMBAR PERSETUJUAN... v PEDOMAN PENGGUNAAN... vi KATA PENGANTAR... vii ABSTRAK... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Membran dan Klasifikasinya Kitosan Membran Kitosan dan Karakteristiknya Karakteristik FTIR dan Transport Ion pada Membran... 9 BAB III METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Sistematika Penelitian Alat dan Bahan ix

11 3.2.2 Proses Pembuatan membran kitosan 1%, 2%, 3%, dan 4% Karakterisasi Membran Persiapan Eksperimen Pengolahan data Analisis Statistik BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Pembahasan Ketebalan Membran Kitosan (d) Spektra FTIR Membran Kitosan Karakteristik Rapat Arus Difusi-Potensial dari Membran Kitosan dengan Variasi Matrik/Pelarut Pengaruh Perubahan Konsentrasi dan Temperatur Larutan terhadap Karakteristik Rapat Arus Difusi-Potensial Membran Kitosan Pengaruh Variasi Komposisi Matrik/Pelarut dari Membran terhadap Karakteristik J-Vnya Analisis Statistik Uji Pengaruh Temperatur dan Konsentrasi pada Potensial Membran M1, M2, M3 dan M Uji Pengaruh Temperatur dan Konsentrasi pada Rapat Arus Difusi Membran M1, M2, M3 dan M BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

12 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Rentang bilangan gelombang untuk beberapa gugus fungsi umum pada spectra inframerah Tabel 3.1 Tabel Anova Tabel 4.1 Tebal rata-rata membran kitosan Tabel 4.2 Gugus-gugus Fungsi pada Membran Kitosan M1, M2, M3, dan M4 Hasil Identifikasi Menggunakan Spektrofotometer FTIR Tabel 4.3 a Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai Temperatur pada Membran Kitosan M Tabel 4.3 b Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai Temperatur pada Membran Kitosan M Tabel 4.3 c Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai Temperatur pada Membran Kitosan M Tabel 4.3 d Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai Temperatur pada Membran Kitosan M Tabel 4.4 Nilai Gradient dari Kurva J-T pada Rasio Konsentrasi besar (1000:0,1) untuk Membran Kitosan M1, M2, M3, dan M Tabel 4.5 Hasil Uji Varian ANOVA dua arah dengan menggunakan pengolah data EXCEL Tabel 4.6 a Hasil Uji ANOVA tentang pengaruh temperatur dan konsentrasi Larutan pada potensial membran M1, M2, M3, dan M4, dengan two factor tanpa replication Tabel 4.6 b Hasil Uji ANOVA tentang pengaruh temperatur dan konsentrasi pada rapat arus difusi membran M1, M2, M3, dan M4, dengan two-factor tanpa replication xi

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Skema Proses Transport pada Membran... 4 Gambar 2.2 Struktur Kitin... 7 Gambar 2.3 Struktur Kitosan... 7 Gambar 2.4 Spektrum IR Membran Kitosan 1% Gambar 2.5 Contoh Difusi Lebih Banyak Molekul di A bergerak ke kanan daripada molekul B bergerak ke kiri Gambar 2.6 Kurva Arus-Tegangan Membran Penukar Kation Gambar 3.1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian Gambar 3.2 Satu Set Alat Transport Membran Gambar 3.3 Letak 5 Titik Pengukuran yang Berbeda untuk Mengukur Tebal Membran Gambar 3.4 Skema Pengatur Temperatur Sederhana Gambar 3.5 Gambar Rangkaian Alat-alat pada saat Pelaksaan Eksperimen. 19 Gambar 4.1 a Spektra FTIR membran Kitosan : M1, M2, M3, dan M Gambar 4.1 b Spektra FTIR membran Kitosan M Gambar 4.2 Spektra FTIR membran Kitosan: belum dipakai pada proses transport, sudah dipakai-sudah dicuci : a) M1, b) M2, c) M3, dan d) M Gambar 4.3 Grafik rapat arus difusi (J) terhadap gradient konsentrasi ΔC larutan pada temperatur ruang (T = 300,9 K) untuk Δx membran kitosan M1, M2, M3, dan M4. x pada persamaan pada gambar = (ΔC/Δx) J1, J2, J3, dan J4 masing-masing adalah J untuk membran M1, M2, M3, dan M4 31 Gambar 4.4 a Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada C 1 :C 2 : (A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1 untuk Membran Kitosan M Gambar 4.4 b Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada C 1 :C 2 :(A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1 xii

14 Gambar 4.4 c Gambar 4.4 d Gambar 4.5 Gambar 4.6 Untuk Membran Kitosan M Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada C 1 :C 2 : (A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1 untuk Membran Kitosan M Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada C 1 :C 2 :(A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1 untuk Membran Kitosan M Kurva Rapat Arus Difusi-Potensial (J-V) dari Membran Kitosan: a) M1, b) M2, c) M3, d) M4 dengan larutan NaCl Pada rentang temperatur 300,9-340 K Kurva Rapat Arus Difusi-Potensial Membran rata-rata (J-V) dari Membran Kitosan M1, M2, M3, dan M4 dengan larutan NaCl dengan Konsentrasi C 1 :C 2 yaitu 1:0,1; 10:0,1; 100:0,1; dan 1000:0,1, pada Temperatur ruang T = 300,9 K 340,9 K.. 41 xiii