BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Teknologi membran telah banyak digunakan dalam berbagai proses pemisahan dan pemekatan karena berbagai keunggulan yang dimilikinya, antara lain pemisahannya sangat spesifik, sifatnya yang tidak merusak zat yang dipisahkan (non-destruktif), dapat dioperasikan pada suhu rendah dan tidak menimbulkan limbah baru karena pemisahannya tidak membutuhkan zat kimia yang baru. Karena itu teknologi membran dikenal sebagai salah satu jenis pemisahan yang termasuk clean technology (Mulder, 1996). Parameter-parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan membran adalah jenis polimer, jenis pelarut, konsentrasi polimer, waktu penguapan dan konsentrasi pelarut. Pada dasarnya, material membran dapat berasal dari keramik, silika, zeolit, logam, kaca, atau polimer. Salah satu contoh polimer yang dapat digunakan untuk material membran adalah selulosa asetat. Membran yang terbuat dari bahan selulosa asetat dapat bekerja pada daerah ph 2-10, suhu maksimum 50 C dan toleransi terhadap Cl sekitar 1 ppm, bila dibandingkan dengan polimer membran lain misalnya membran dari bahan polisulfon yang dapat bekerja pada ph 1 sampai dengan 13, suhu sampai 80 C dan toleransi terhadap Cl sekitar 100 ppm (Wiesner, et al, 1992). Namun Membran yang terbuat dari polimer selulosa asetat bersifat hidrofilik karena adanya gugus di dalam rantai polimer yang mampu berinteraksi dengan molekul air melalui ikatan hidrogen, sedangkan membran polisulfon hidrofobik tidak cocok digunakan untuk pemisahan air selain itu harga polimer selulosa asetat yang jauh lebih murah dibanding harga polimer lain misalnya polisulfon dan polieter sulfon, selulosa asetat ramah lingkungan dan biodegradabel. Polimer selulosa asetat banyak disintesis, namun selulosa asetat yang baik untuk bahan membran harus mengandung asetil minimal 39,5 %. 1

2 Natalia (2012) telah mensintesis dan optimasi membran selulosa asetat pada proses mikrofiltrasi bakteri dan mendapatkan kondisi optimum dari membran selulosa asetat yang dihasilkan yaitu dengan komposisi selulosa asetat 16 %, formamida 34 %, dan aseton 50 %, nilai % rejeksi 67,83 % dan fluks 16,25 L/m 2 jam. Membran selulosa asetat telah banyak dimodifikasi dengan penambahan filler yang harapannya dapat meningkatkan kinerja membran. Zhaoan Chen, et al (2004) telah mampreparasi dan performansi membran selulosa asetat dengan penambahan PEI (Polietilenimin) pada proses mikrofiltarsi. Akibat penambahan PEI terhadap selulosa asetat menghasilkan luas permukaan 12,04 24,11 m 2 /g, flux ml/cm 2 dan porisitas membran 63-75% dengan kemampuan adsorpsi membran terhadap logam Cu 2+ pada membran 7,42 mg/g. Zeolit dapat digunakan sebagai filler pada membran. Jin Gu, et al (2012) menggunakan zeolit sebagai pengisi pada membran LDPE (Low Density Polietilen) untuk mikrofiltrasi dimana zeolit dapat meningkatkan pori pada membran karena sifatnya sebagai adsorben. Menurut laporan Kita, et al (2001) dengan penambahan zeolit pada membran mampu meningkatkan kemampuan membran dibanding dengan membran organik. Selain itu, pencampuran membran organik dengan senyawa-senyawa anorganik dapat meningkatkan pervaporasi membran. Kittur, et al (2005) telah membuat membran polidimetilsilosan (PDMS) dengan menambahkan zeolit ZSM-5 untuk memisahkan isopropil alkohol dari campuran air hasilnya fluks dan selektivitas membran bertambah dengan bertambahnya zeolit. Nasrun (2012) telah memodifikasi Membran selulosa asetat dengan penambahan zeolit alam Ujong Pancu dan digunakan dalam percobaan pervaporasi untuk pemisahan campuran etanol-air. Modifikasi membran selulosa asetat dengan zeolit alam Ujong Pancu berpengaruh terhadap unjuk kerja membran dimana fluks permeasi dan selektifitas membran meningkat pada pemisahan campuran etanol-air secara pervaporasi bila dibandingkan dengan membran tanpa zeolit.

3 Kualitas air ditentukan berbagai parameter kualitas air diantaranya DO (dissolve oxygen), BOD (Biological oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), kekeruhan, ph, TDS (Total Dissolved Solid), dan TSS (Total Suspended Solid). Nilai parameter kualitas air dipengaruhi oleh komposisi air sungai. Limbah buangan industri yang dilepaskan ke sungai dapat mempengaruhi komposisi air sungai. Dalam proses pengolahan industri dihasilkan berbagai limbah. Terdapat berbagai jenis limbah industri salah satunya besi (Fe), besi berasal dari korosi pipa-pipa air, industri baja, pupuk, pestisida, keramik, dan baterai. Air yang mengandung besi cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi selain itu dalam proses yang besar merusak organ-organ dalam pada tubuh manusia. Jika jumlah besi yang dikonsumsi terlalu berlebihan maka akan membahayakan kesehatan, seperti menyebabkan kerusakan hati, diabetes, dan penyumbatan pembuluh jantung serta berdampak buruk bagi lingkungan seperti timbulnya warna cokelat pada air. Air Sungai Sunggal merupakan bahan baku utama untuk dijadikan produk air bersih IPA Sunggal. Kualitas dan kuantitas air ini dipengaruhi oleh pemanfaatan lahan, dan adanya aktivitas masyarakat di hulu IPA. Bagian hulu IPA sungai Sunggal sebagian besar pertanian, pemukiman penduduk, bengkel, usaha-usaha masyarakat setingkat industri rumah tangga serta 1 KM pasar tradisional sebelum pengolahaan IPA. Sungai ini dimanfaatkan masyarakat untuk mandi, cuci dan kakus. Parameterparameter yang diperiksa pada penelitian ini adalah total zat padat terlarut (TDS), total padat tersuspensi (TSS), Kekeruhan, ph, dan kadar logam Fe air sungai Sunggal. Untuk itu pada penelitian ini membran selulosa asetat akan dimodifikasi dengan penambahan zeoilt alam sarulla untuk proses filtrasi air sungai sunggal

4 1.2. Permasalahan Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimanakah permeabilitas dan selektifitas membran selulosa asetat dengan penambahan mikrozeolit alam sarulla pada proses filtrasi air sungai? 2. Bagaimanakah parameter kualitas air sungai (ph, kekeruhan, TSS, TDS dan logam Fe) sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat dengan pengisi mikrozeolit alam Sarulla? 3. Apakah membran selulosa asetat dengan penambahan zeolit dapat menurunkan parameter-parameter air sungai (ph, kekeruhan, TSS, TDS dan logam Fe)? 4. Bagaimanakah interaksi zeolit sarulla terhadap padatan terlarut (tersuspensi) dan logam Fe pada proses filtrasi air sungai? 1.3. Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Mikrozeolit yang digunakan adalah zeolit alam Sarulla dari Kabupaten Tapanuli Utara Provinsi Sumatera Utara yang telah diaktivasi 2. Membran yang dibuat adalah membran selulosa asetat dengan penambahan zeolit alam sarulla untuk filtrasi air sungai 3. Parameter air sungai yang dianalisa yaitu ph, Kekeruhan,TSS, TDS dan logan Fe 1.4.Tujuan Penelitian Berdasarkan latar belakang dan permasalahan yang telah dipaparkan maka penelitian ini mempunyai tujuan : 1. Untuk mengetahui permeabilitas dan selektifitas membran selulosa asetat dengan penambahan zeolit alam sarulla pada proses filtrasi air sungai

5 2. Untuk mengetahui parameter kualitas air sungai (ph, kekeruhan, TSS, TDS dan logam Fe) sebelum dan sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat dengan pengisi mikrozeolit 3. Untuk mengetahui kemampuan membran selulosa asetat dengan penambahan zeolit untuk filtrasi air sungai 4. Untuk mengetahui interaksi antara zeolit sarulla dengan padatan terlarut (tersuspensi) dan logam Fe pada proses filtrasi air sungai 1.5. Manfaat Penelitian Adapun manfaat penelitian ini antara lain adalah dapat menghasilkan material baru dalam teknologi membran dengan memanfaatkan sumber daya alam sarulla pada khususnya Kabupaten Tapanuli Utara pada umumnya Metodelogi Penelitian Penelitian ini dilakukan beberapa tahap yaitu : 1. Persiapan mikrozeolit teraktivasi Zeolit alam dihaluskan 200 mesh kemudian diaktivasi dengan HCl 0,05 N dan diharapkan dapat meningkatkan sifat kristalin 2. Karakterisasi mikrozeolit Pada tahap ini zeolit dikarakterisasi dengan X-Ray Difraction (XRD) sebelum aktivasi 3. Pembuatan membran selulosa asetat dengan bahan pengisi mikrozeolit Pembuatan membran selulosa asetat-mikrozeolit dibuat dengan metode inversa fasa prestipitasi terendam. Selulosa asetat 15% (w/v) dari berat total campuran dilarutkan ke dalam aseton dengan variasi penambahan mikrozeolit 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% dan 30% terhadap berat selulosa asetat. Larutan dope diaduk dengan menggunakan pegaduk magnet hingga homogen dan dicetak diatas plat kaca sekitar 7 menit dan direndam ke dalam bak

6 koagulan yang berisi air selama 10 menit sehingga membran lepas dengan sendirinya. 4. Karakterisasi membran selulosa asetat- mikrozeolit Karakterisasi meliputi analisis gugus fungsi membran dengan Fourier Transform Infrared Spectrorcopy (FTIR), morfologi permukaan dan pori membran dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) 5. Uji permeabilitas membran selulosa asetat- mikrozeolit Membran yang telah dicetak dengan berbagai variasi diuji permeabilitasnya dengan melewatkan air sungai pada sel membran pada tekanan 2 bar sehingga didapat waktu alir dan nilai fluks masing-masing membran. 6. Analisis Parameter sampel air sungai Parameter kualitas air sungai (ph, kekeruhan, TSS, TDS dan logam Fe) sebelum dan sesudah penyaringan dengan membran selulosa asetat dengan pengisi mikrozeolit Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret 2014 sampai selesai di Laboratorium Ilmu Dasar Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Medan