OLEH NASRUN /KIM

PENINGKATAN PERFORMANSI MEMBRAN SELULOSA ASETAT DENGAN PENAMBAHAN ZEOLIT ALAM UJONG PANCU, KABUPATEN ACEH BESAR PADA PEMISAHAN CAMPURAN ETANOL-AIR SECARA PERVAPORASI DISERTASI OLEH NASRUN 088103007/KIM PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

PENINGKATAN PERFORMANSI MEMBRAN SELULOSA ASETAT DENGAN PENAMBAHAN ZEOLIT ALAM UJONG PANCU, KABUPATEN ACEH BESAR PADA PEMISAHAN CAMPURAN ETANOL-AIR SECARA PERVAPORASI DISERTASI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara OLEH NASRUN 088103007/KIM PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

LEMBARAN PENGESAHAN DISERTASI Judul Disertasi : PENINGKATAN PERFORMANSI MEMBRAN SELULOSA ASETAT DENGAN PENAMBAHAN ZEOLIT ALAM UJONG PANCU, KABUPATEN ACEH BESAR PADA PEMISAHAN CAMPURAN ETANOL-AIR SECARA PERVAPORASI Nama : NASRUN Nomor Pokok : 088103007 Program Studi : Ilmu Kimia Menyetujui: Komisi Pembimbing Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD Promotor Dr. Ir. Tjahjono Herawan, MSc. Co-Promotor Prof. Dr. Tamrin, MSc. Co-Promotor Ketua Program Studi S3 Kimia Dekan FMIPA USU Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD Dr. Sutarman, MSc. Lulus Tanggal: 11 Juli 2012

Promotor Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD Guru Besar Bidang Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Co Promotor Dr. Ir. Tjahjono Herawan, MSc. Chemical Engineer Pusat Penelitian Kelapa Sawit Co Promotor Prof. Dr. Tamrin, MSc. Guru Besar Bidang Ilmu Kimia Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Telah diuji pada tanggal: 11 Juli 2012 Panitia Penguji Disertasi Ketua Anggota : Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD : 1. Dr. Ir. Tjahjono Herawan, MSc. 2. Prof. Dr. Tamrin, MSc. 3. Prof. Dr. Harlem Marpaung 4. Eddiyanto, PhD 5. Prof. Dr. Yunajar Manjang

PERNYATAAN ORISINALITAS Disertasi ini adalah karya penulis sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah penulis nyatakan dengan benar. Nama : Nasrun Nomor Pokok : 088103007/KIM Tanda Tangan :

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Desa Cot Seurani, Kecamatan Muara Batu, Kabupaten Aceh Utara, Provinsi Aceh pada tanggal 1 Januari 1964. Merupakan anak ke-5 dari 9 bersaudara dari Bapak Ibrahim Abdullah (Alm) dan Ibunda Fatimah Abdullah. Pendidikan Formal: Lulus SD Negeri 2 Muara Batu, Aceh Utara pada tahun 1976. Lulus SMP Negeri 1 Gandapura, Bireuen pada tahun 1980. Lulus SMA Negeri 1 Bireuen pada tahun 1983. Lulus Sarjana Teknik Kimia dari Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh pada tahun 1990. Lulus Magister Teknik Kimia dari Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung pada tahun 2004. Riwayat Pekerjaan: Tahun 1998 2001 sebagai dosen tetap di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh, Aceh Utara. Tahun 2000 2001 sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh, Aceh Utara. Tahun 2000 2006 sebagai Asisten Ahli dalam mata kuliah Operasi Teknik Kimia II. Tahun 2001 diangkat sebagai Calon Pegawai Negeri Sipil di Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh yang diperbantukan di Universitas Malikussaleh, Aceh Utara. Tahun 2002 diangkat sebagai Pegawai Negeri Sipil di Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh yang diperbantukan di Universitas Malikussaleh, Aceh Utara. Tahun 2004 sekarang diangkat kembali sebagai dosen tetap di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh, Aceh Utara.

Tahun 2004 2009 sebagai Kepala Laboratorium Teknik Kimia di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh, Aceh Utara. Tahun 2006 sekarang sebagai Lektor dalam mata kuliah Operasi Teknik Kimia II.

PENINGKATAN PERFORMANSI MEMBRAN SELULOSA ASETAT DENGAN PENAMBAHAN ZEOLIT ALAM UJONG PANCU, KABUPATEN ACEH BESAR PADA PEMISAHAN CAMPURAN ETANOL-AIR SECARA PERVAPORASI ABSTRAK Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh modifikasi membran selulosa asetat dengan penambahan zeolit alam Ujong Pancu terhadap unjuk kerja membran (fluks permeasi dan selektifitas membran) pada pemisahan campuran etanol-air secara pervaporasi. Penelitian ini terdiri dari enam tahap yaitu persiapan zeolit alam (termasuk aktivasi), pembuatan membran selulosa asetat, pembuatan membran selulosa asetat yang ditambahkan zeolit alam, karakterisasi membran, dan aplikasi membran sebagai media pemisah campuran etanol-air dengan percobaan pervaporasi serta uji kestabilan membran. Variasi konsentrasi umpan yang dipilih adalah 75; 85; 90; 95,6; dan 98 % (w/w) etanol. Karakterisasi membran dilakukan dengan uji sorpsi pada berbagai konsentrasi umpan dan temperatur operasi 60 o C serta uji Scanning Electron Microscopy (SEM). Fluks permeasi dan selektifitas membran ditentukan oleh mekanisme perpindahan massa melalui membran tersebut. Pervaporasi dilakukan dengan membran selulosa asetat dense berbentuk film tipis yang dibuat dengan metoda inversi fasa melalui penguapan pelarut. Pervaporasi dilakukan secara kontinyu di mana umpan disirkulasikan secara terus menerus pada temperatur operasi 60 o C dan tekanan downstream 0,5 mbar. Membran selulosa asetat tanpa zeolit dan selulosa asetat dengan penambahan zeolit alam telah dibuat dan performansinya telah diteliti. Kedua jenis membran tersebut memiliki sifat selektif terhadap air yang tinggi. Modifikasi membran selulosa asetat dengan zeolit alam berpengaruh terhadap unjuk kerja membran di mana fluks permeasi dan selektifitas membran meningkat pada pemisahan campuran etanol-air secara pervaporasi. Penambahan zeolit optimum adalah pada komposisi 20 % (w/w) zeolit terhadap berat selulosa asetat. Di samping itu terlihat bahwa membran tersebut stabil pada kondisi operasi yang sama. Sifat hidrofilik selulosa asetat dan kepolaran zeolit telah menyebabkan kecenderungan membran menyerap molekul air dibandingkan etanol sehingga telah dapat meningkatkan konsentrasi etanol dari 95,6 % (w/w) etanol menjadi 99,8 % (w/w) etanol. Selektifitas membran tertinggi yang dapat dicapai dalam penelitian ini adalah 843 yang diperoleh dari membran selulosa asetat dengan penambahan 20 % (w/w) zeolit terhadap selulosa asetat dan konsentrasi umpan 98 % (w/w) etanol serta temperatur operasi 60 o C. Fluks permeasi air pada kondisi tersebut adalah 0,79 kg/m 2.jam dan fluks permeasi total 0,84 kg/m 2.jam. Sebagai pengetahuan terbaik bagi penulis, ini adalah laporan pertama tentang membran zeolit alam dengan rasio Si/Al = 3,3 setelah aktivasi. Kata kunci : selulosa asetat, zeolit alam, pervaporasi, fluks permeasi, selektifitas

IMPROVED THE PERFORMANCE OF CELLULOSE ACETATE MEMBRANE BY ADDITING NATURAL ZEOLITE OF UJONG PANCU, KABUPATEN ACEH BESAR ON THE SEPARATION OF ETHANOL- WATER MIXTURE BY PERVAPORATION ABSTRACT The aim of this research is to study the influence of modification of cellulose acetate membranes by additing natural zeolite of Ujong Pancu towards the membrane performances (permeation flux and selectivity of the membrane) on the separation of ethanol-water mixture by pervaporation. This study consists of six stages, namely preparation of natural zeolite (including activation), the manufacture of cellulose acetate membranes, the manufacture of cellulose acetate membranes added with natural zeolite, membrane characterization, and application of membrane separation as a medium of ethanol-water mixtures by pervaporation experiments and the stability of the membrane test. Variation of feed concentration selected was 75; 85; 90; 95.6, and 98 wt % ethanol. Membrane characterization tests was carried out by sorption on a variety of feed concentration and operating temperature of 60 C and the test of Scanning Electron Microscopy (SEM). Membrane permeation flux and selectivity is determined by the mechanism of mass transfer through the membrane. Pervaporation done with thin film cellulose acetate dense membran produced with the phase inversion method through solvent evaporation. Pervaporation conducted continuously where the feed was continuously circulated at 60 C operating temperature and downstream pressure 0.5 mbar. Cellulose acetate membrane without zeolite and cellulose acetate membranes with the addition of natural zeolites have been produced and the performance has been investigated. Both type of the membranes have high selectivity to water. Modification of cellulose acetate membranes with natural zeolite affect the performance of the membrane where permeation flux and selectivity of the membrane increased on ethanolwater mixture separation by pervaporation. The addition of zeolite showed the optimum result at the composition of 20 wt % zeolite to the weight of cellulose acetate. In addition, it appears that the membrane is stable at the same operating conditions. Hydrophilic properties of cellulose acetate and the polarity of zeolite membranes has led to a tendency to absorb water molecules compared to ethanol, thus it is able to increase the ethanol concentration from 95.6 wt % to be 99.8 wt %. The highest selectivity of the membrane that can be achieved in this study is 843, obtained by additing 20 wt % zeolite to cellulose acetate membrane and the concentration of the feed 98 wt % ethanol and 60 C operating temperature. Permeation flux of water at these conditions was 0.79 kg/m 2.h and total permeation flux was 0.84 kg/m2.jam. To the best knowledge of the author, this is the first report about natural zeolite membrane with ratio of Si/Al = 3,3 after activated. Key words: cellulose acetate, natural zeolite, pervaporation, permeation flux, selectivity

UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat, karunia, dan hidayahnya, penulis dapat menyelesaikan disertasi ini. Pada kesempatan ini penulis dengan tulus dan ikhlas menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc. (CTM), SpA (K), Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. Rahim Matondang, MSIE, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, MSc., Ketua Program Doktor Ilmu Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD, dan Rektor Universitas Malikussaleh, Apridar, SE, MSi., serta mantan Rektor Universitas Malikussaleh, Prof. A. Hadi Arifin, MSi., atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di Program Doktor Ilmu Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Terima kasih dan penghargaan yang tak terhingga penulis sampaikan kepada: 1. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD, selaku Promotor yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penulisan disertasi ini. 2. Dr. Ir. Tjahjono Herawan, MSc., selaku Co-Promotor yang telah banyak memberi bantuan dan meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penulisan disertasi ini. 3. Prof. Dr. Tamrin, MSc., selaku Co-Promotor yang telah banyak memberi bantuan dan dorongan serta meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penulisan disertasi ini. 4. Isteri tercinta, Ummi Kalsum, SH, MH yang tidak bosan-bosannya memberi dorongan dan semangat kepada penulis.

5. Ananda tersayang, Maghfirah Anastamia Mariska dan Salsabila Anastamia Marshanda adalah pemicu motivasi penulis dalam menyelesaikan disertasi ini. 6. Ayahanda Ibrahim Abdullah (Alm) dan ibunda Fatimah Abdullah yang telah membesarkan dan memberikan kasih sayang yang tak terhingga baik moril maupun materil kepada penulis. 7. Ayah mertua M. Yunus Hasyim (Alm) dan ibu mertua Nurmala Budiman (Almh) yang selalu menyayangi penulis selama penulis hidup bersama mereka. 8. Meriatna, ST, MT, selaku Kepala Laboratorium Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh yang telah memberikan fasilitas dalam pelaksanaan penelitian. 9. Prof. Perdamean Sebayang, Laboratorium Fisika LIPI, dan Bapak Juju Jumbawan, staf Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi dan Kelautan (PPPGL) yang telah membantu penulis dalam analisa EDS dan SEM. Semoga Allah SWT menerima amal dan selalu melimpahkan rahmatnya kepada kita semua. Medan, Juli 2012 Nasrun

DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI DAFTAR TABEL Halaman DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN xii DAFTAR SINGKATAN xiii DAFTAR SIMBOL xiv DAFTAR SEMINAR DAN PUBLIKASI ILMIAH YANG BERHUBUNGAN DENGAN DISERTASI xvii BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 4 1.3 Hipotesis 5 1.4 Tujuan Penelitian 5 1.5 Manfaat Penelitian 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6 2.1 Membran dan Klasifikasinya 7 2.2 Sifat-Sifat Fisik Polimer 8 2.2.1 Fleksibilitas Rantai 9 2.2.2 Interaksi antar Rantai 9 2.2.3 Temperatur Transisi Gelas (Tg) 9 2.2.4 Derajat Kristalinitas 11 2.2.5 Volume Bebas Polimer 11 2.2.6 Polimer Hidrofilik dan Hidrofobik 12 2.3 Pembuatan Membran Polimer 13 i ii iii v viii

2.3.1 Presipitasi melalui Pengendapan Pelarut 13 2.4 Membran untuk Pemisahan Campuran Etanol-Air 14 2.5 Selulosa Asetat sebagai Material Membran 14 2.6 Zeolit 15 2.6.1 Modifikasi Membran dengan Zeolit 21 2.7 Pervaporasi 22 2.7.1 Perpindahan Massa pada membran pervaporasi 23 2.7.2 Pemisahan dengan Pervaporasi 25 2.8 Mekanisme Pemisahan dengan Membran Tidak Berpori (Dense) 26 2.9 Besaran dalam Pervaporasi 28 2.9.1 Fluks Massa 28 2.9.2 Selektifitas 29 2.9.3 Derajat Pengembangan (Degree of Swelling) 29 2.10 Faktor-Faktor yang Berpengaruh pada Pervaporasi 29 2.10.1 Tekanan Operasi 29 2.10.2 Temperatur Operasi 30 2.10.3 Konsentrasi Umpan 30 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 31 3.1 Bahan dan Peralatan 32 3.2 Persiapan Zeolit Alam 32 3.3 Pembuatan Membran 33 3.4 Karakterisasi Membran 34 3.5 Pervaporasi 34 3.6 Uji Kestabilan Membran 36 3.7 Analisis dan Interprestasi Data 37 3.7.1 Penentuan Fluks Massa 37 3.7.2 Penentuan Permeabilitas 37 3.7.3 Penentuan Selektifitas 37 3.8 Tempat Penelitian 38 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 39

4.1 Preparasi dan Karakteristik Zeolit Sebagai Pengisi Membran 39 4.2 Percobaan Pervaporasi 42 4.2.1 Fluks Permeasi 43 4.2.2 Pengaruh Derajat Pengembangan (Degree of Swelling), (Ds) terhadap Fluks Permeasi Total (J) 47 4.2.3 Selektifitas Membran 50 4.2.4 Pengaruh Derajat Pengembangan (Degree of Swelling), (Ds) terhadap Selektifitas Membran (α) 55 4.2.5 Karakterisasi Membran 56 4.3 Pengaruh Penambahan Zeolit Alam Ujong Pancu ke dalam Selulosa Asetat terhadap Performansi Membran 63 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 66 5.1 Kesimpulan 66 5.2 Saran 66 DAFTAR PUSTAKA 68

DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman 2.1 Nilai rata-rata kekuatan gaya primer dan sekunder 10 2.2 Beberapa jenis zeolit 19 2.3 Komposisi zeolit alam Ujong Pancu 20 4.1 Analisa kuantitatif zeolit alam sebelum aktivasi dengan EDS (rasio Si/Al = 2,3) 39 4.2 Analisa kuantitatif zeolit alam setelah aktivasi dengan EDS (rasio Si/Al = 3,3) 40 4.3 Derajat pengembangan (degree of swelling) berbagai jenis membran 57 A.1 Data kalibrasi kromatografi gas 75 B.1 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M1 78 B.2 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M2 79 B.3 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M3 79 B.4 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M4 79 B.5 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M5 80 B.6 Luas area etanol pada uji kestabilan membran M5 (M5 ) 80 B.7 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M6 80 B.8 Luas area etanol pada pervaporasi dengan membran M7 81 B.9 Data sorpsi membran M1 81 B.10 Data sorpsi membran M2 81 B.11 Data sorpsi membran M3 82 B.12 Data sorpsi membran M4 82 B.13 Data sorpsi membran M5 82 B.14 Data sorpsi membran M5 83 B.15 Data sorpsi membran M6 83 B.16 Data sorpsi membran M7 83 B.17 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M1 84 B.18 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M2 84 B.19 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M3 84

B.20 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M4 85 B.21 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M5 85 B.22 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M5 85 B.23 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M6 86 B.24 Berat permeat, m (g) pada aplikasi membran M7 86 C.1 Komposisi dope bila larutan total = 50 g dan massa CA = 7,5 g 87 C.2 Tebal rata-rata membran 88 D.1 Hasil perhitungan pada pervaporasi 94

DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 2.1 Skema pemisahan dengan membran 6 2.2 Membran berdasarkan strukturnya 8 2.3 Modulus tarik sebagai fungsi temperatur pada keadaan glassy dan rubbery 10 2.4 Struktur kimia selulosa asetat 15 2.5 Struktur aluminosilikat pada zeolit 17 2.6 Stuktur (kiri) dan saluran pori (kanan) zeolit LTA (tipe A) 18 2.7 Topografi Kecamatan Peukan Bada, Kabupaten Aceh Besar, Aceh 19 2.8 Zeolit alam jenis klinoptilolit asal Ujong Pancu 20 2.9 Skema pervaporasi (a) dengan tekanan vakum pada sisi downstream dan (b) dengan gas pembawa inert 25 2.10 Hubungan massa permeat terhadap waktu 28 3.1 Kerangka kegiatan penelitian 31 3.2 Skema rangkaian sistem pervaporasi 35 3.3 Skema modul pervaporasi 36 4.1 Spektrogram zeolit alam sebelum aktivasi dengan analisa EDS 40 4.2 Spektrogram zeolit alam setelah aktivasi dengan analisa EDS 41 4.3 SEM zeolit alam sebelum aktivasi 41 4.4 SEM zeolit alam setelah aktivasi 42 4.5 Fluks permeasi air vs konsentrasi umpan pada membran M1, M2, M3, dan M4 43 4.6 Fluks permeasi air vs konsentrasi umpan pada membran M5, M5, M6, dan M7 44 4.7 Fluks permeasi total vs konsentrasi umpan pada membran M1, M2, dan M3 45 4.8 Fluks permeasi total vs konsentrasi umpan pada membran M4, M5, dan M5 46 4.9 Fluks permeasi total vs konsentrasi umpan pada membran M6 dan M7 46 4.10 Selektifitas membran tanpa zeolit 50

4.11 Selektifitas membran dengan 5 % (w/w) zeolit (M2) 50 4.12 Selektifitas membran dengan 10 % (w/w) zeolit (M3) 51 4.13 Selektifitas membran dengan 15 % (w/w) zeolit (M4) 51 4.14 Selektifitas membran dengan 20 % (w/w) zeolit (M5) dan (M5 ) 51 4.15 Selektifitas membran dengan 25 % (w/w) zeolit (M6) 52 4.16 Selektifitas membran dengan 30 % (w/w) zeolit (M7) 52 4.17 Pengaruh ketebalan membran terhadap selektifitas pada umpan 75, 85, dan 90 % (w/w) EtOH 54 4.18 Pengaruh ketebalan membran terhadap selektifitas pada umpan 95,6 dan 98 % (w/w) EtOH 54 4.19 Hubungan konsentrasi umpan [% (w/w) EtOH] terhadap derajat swelling (Ds) pada berbagai jenis membran 57 4.20 Hubungan komposisi zeolit [% (w/w)] terhadap derajat swelling (Ds) pada berbagai konsentrasi umpan [% (w/w) etanol] 59 4.21 Scanning Electron Microscopy (SEM) permukaan membran tanpa zeolit 61 4.22 Scanning Electron Microscopy (SEM) permukaan membran dengan 20 % (w/w) zeolit terhadap selulosa asetat 61 A.1 Kurva kalibrasi kromatografi gas 76 C.1 Waktu tunak membran M1 dengan umpan 75 % (w/w) EtOH 90 E.1 Furnace sebagai alat aktivasi zeolit 96 E.2 Larutan selulosa asetat dengan zeolit 96 E.3 Larutan selulosa asetat tanpa zeolit 97 E.4 Pembuatan lembaran membran dengan metode inversi fasa 97 E.5 Membran selulosa asetat tanpa zeolit (A) dan membran selulosa asetat dengan 20 % (w/w) zeolit (B) 98 E.6 Instalasi sistem percobaan pervaporasi 98 E.7 Gas chromatography (Shimadzu GC-14B ) untuk analisa umpan, permeat, dan retentat 99

DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman A KALIBRASI KROMATOGRAFI GAS 75 A.1 Kalibrasi Kromatografi Gas (GC) terhadap Campuran Etanol-Air 75 B DATA PERCOBAAN 77 B.1 Pengukuran Tebal Membran 77 B.2 Analisa Kromatografi Gas 78 B.3 Percobaan Sorpsi 81 B.4 Berat Permeat pada Aplikasi Berbagai Jenis Membran dan Konsentrasi 84 C PERHITUNGAN 87 C.1 Komposisi Dope 87 C.2 Tebal Membran 88 C.3 Selektifitas Membran (α) 88 C.4 Fluks Permeasi (J) 89 C.5 Permeabilitas Membran (P) 90 C.6 Derajat Swelling Membran (Ds) 91 C.7 Konsentrasi Etanol yang Dihasilkan 91 D HASIL PERHITUNGAN 94 D.1 Hasil Perhitungan pada Pervaporasi 94 E FOTO PERALATAN PERCOBAAN 96

DAFTAR SINGKATAN CA Cellulose Acetate EDS Energy Dispersive Spectroscopy EtOH Etanol GC Gas Chromatography HP High Pure LIPI Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia M1 Membran selulosa asetat tanpa zeolit M2 Membran selulosa asetat dengan 5 % w/w zeolit M3 Membran selulosa asetat dengan 10 % w/w zeolit M4 Membran selulosa asetat dengan 15 % w/w zeolit M5 Membran selulosa asetat dengan 20 % w/w zeolit M5 Membran M5 yang diuji kestabilannya M6 Membran selulosa asetat dengan 25 % w/w zeolit M7 Membran selulosa asetat dengan 30 % w/w zeolit PA Poliamida PPPGL Pusat Penelitian Pengembangan Geologi Kelautan PVA Poli (vinil alkohol) RO Reverse Osmosis SEM Scanning Electron Microscopy

DAFTAR SIMBOL Simbol Nama Pemakaian pertama pada halaman A luas penampang efektif modul pervaporasi (m 2 ) 28 a keaktifan penetran 24 a 1 keaktifan penetran pada sisi upstream 24 a 2 keaktifan penetran pada sisi downstream 24 α selektifitas membran 28 α selisih koefisien pemuaian panas polimer pada suhu di atas Tg dan di bawah Tg 12 C konsentrasi cairan yang tersorpsi ke dalam polimer (kg/m 3 ) 24 C 1 konsentrasi penetran di dalam polimer pada sisi upstream (kg/m 3 ) 24 C 2 konsentrasi penetran di dalam polimer pada sisi downstream (kg/m 3 ) 24 C A konsentrasi komponen A (kg/m 3 ) 23 C beda konsentrasi (kg/m 2 ) 6 D Difusivitas (m 2 /jam) 24 D A koefisien difusivitas komponen A (m 2 /jam) 23 Do koefisien difusivitas pada konsentrasi nol (m 2 /jam) 24 Ds derajat pengembangan (degree of swelling) 29 δ ketebalan membran (m) 37 E modulus tarik (Pa) 10 E energi aktivasi permeasi (kj/mol) 30 E beda potensial listrik (volt) 6 J fluks permeasi (kg/m 2.jam) 24 J A fluks massa komponen A (kg/m 2.jam) 23 Jo faktor pre-eksponensial fluks permeasi (kg/m 2.jam) 30 Kc kesetimbangan sorpsi 24 l tebal membran 27 M ion logam alkali atau alkali tanah 16

m bilangan tertentu 16 m massa permeat (kg) 28 n muatan ion logam alkali atau alkali tanah 16 P koefisien permeabilitas 27 P permeabilitas (kg/m.mmhg.jam) 37 P beda tekanan 6 p 1 tekanan parsial upstream 27 p 2 tekanan parsial downstream 27 p o tekanan uap jenuh downstream 24 Δp beda tekanan antara sisi upstream dan downstream (mmhg) 37 R rejeksi 6 R konstanta umum gas (8,3144 x 10-3 kj/mol.k) 30 S koefisien kelarutan 27 T temperatur (K) 12 T beda temperatur (K) 6 Tg temperatur transisi gelas (K) 9 t waktu proses pervaporasi (jam) 29 τ koefisien plastisasi 24 V f volume bebas (ml) 11 v f fraksi volume 12 V T volume polimer yang teramati pada temperatur T (ml) 11 V 0 volume polimer yang teramati pada temperatur 0 K (ml) 11 V f,tg volume bebas pada suhu Tg (ml) 12 W berat membran 29 w 1u fraksi berat komponen 1 dalam umpan 29 w 2u fraksi berat komponen 2 dalam umpan 29 w 1p fraksi berat komponen 1 dalam permeat 29 w 2p fraksi berat komponen 2 dalam permeat 29 X fraksi mol cairan 24 X 1 fraksi mol cairan pada sisi upstream 24 x bilangan tertentu 16

x tebal membran (m) 23 y bilangan tertentu 16 γ koefisien keaktifan 24 γ 1 koefisien keaktifan pada sisi upstream 24 γ 2 koefisien keaktifan pada sisi downstream 24

DAFTAR SEMINAR DAN PUBLIKASI ILMIAH YANG BERHUBUNGAN DENGAN DISERTASI No. Kegiatan Judul Waktu/Tempat Keterangan 1. Pemakalah Dehidrasi Etanol secara 11 April 2012/Medan Seminar Pervaporasi dengan Nasional Kimia Membran Selulosa Asetat 2012 Program Berbasis Zeolit Alam Studi Ilmu Kimia Pascasarjana USU 2. Publikasi Dehidrasi Etanol secara 2012/Medan Prosiding Pervaporsi dengan Seminar Membran Selulosa Asetat Nasional Kimia Berbasis Zeolit Alam 2012 ISBN: 979-458-598-X Hal. 39 45 3. Pemakalah Peningkatan Performansi 11 12 Mei 2012/ Seminar dan Membran Selulosa Asetat Medan Rapat Tahunan dengan Zeolit Alam Bidang Ilmu Ujong Pancu pada MIPA Dehidrasi Etanol secara Pervaporasi 4. Publikasi Peningkatan Performansi 2012/Medan Prosiding Membran Selulosa Asetat Bidang Kimia dengan Zeolit Alam SEMIRATA Ujong Pancu pada BKS-PTN B Dehidrasi Etanol secara Tahun 2012 Pervaporasi Bidang Ilmu MIPA ISBN: 978-602-9115-24- 6, Hal. 473 478