studi stabilitas dan kemampuan transpor fenol …digilib.unila.ac.id/59897/17/skripsi tanpa bab...
Post on 31-Mar-2020
16 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
STUDI STABILITAS DAN KEMAMPUAN TRANSPOR FENOL
MENGGUNAKAN Co-EDAF (KOPOLI EUGENOL DIALIL FTALAT)
SEBAGAI SENYAWA PEMBAWA DENGAN METODE POLYMER
INCLUSION MEMBRANE (PIM)
(Skripsi)
Oleh
Rulan Aprilia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2019
ii
ABSTRAK
STUDI STABILITAS DAN KEMAMPUAN TRANSPOR FENOL
MENGGUNAKAN Co-EDAF (KOPOLI EUGENOL DIALIL FTALAT)
SEBAGAI SENYAWA PEMBAWA DENGAN METODE POLYMER
INCLUSION MEMBRANE (PIM)
Oleh
RULAN APRILIA
Studi stabilitas dan kemampuan transpor fenol menggunakan Co-EDAF (Kopoli
Eugenol Dialil Ftalat) sebagai senyawa pembawa dengan metode polymer
inclusion membrane (PIM) telah dilakukan. Studi ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh konsentrasi plasticizer, jenis dan konsentrasi garam, stabilitas membran
PIM dengan pemakaian berulang dan umur membran. Membran dipreparasi
dengan melarutkan Co-EDAF 10%, polivinil klorida (PVC) dan dibenzileter
(DBE) ke dalam pelarut tetrahidrofuran (THF). Penentuan konsentrasi fenol
sesudah proses transpor dilakukan dengan metode spektrofotometri UV-Vis
menggunakan pereaksi 4-aminoantipirin dan absorbansinya diukur pada panjang
gelombang 456 nm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fenol tertranspor secara
efektif menggunakan membran Co-EDAF 10% dengan konsentrasi plasticizer
0,3132 g yaitu 90,73% dengan persentase membran yang hilang 21,4%.
Penambahan garam di fasa sumber yang mampu menghasilkan fenol sebesar
88,63% adalah garam NaNO3. Transpor fenol dengan melakukan penambahan
NaNO3 0,001 M di fasa sumber dan penerima menghasilkan fenol yang
tertranspor sebanyak 88,84% dan 88,25%. Banyaknya fenol yang tertranspor ke
fasa penerima menggunakan membran dengan pemakaian satu kali, dua kali, tiga
kali dan empat kali adalah 90,05; 71,55; 52,47 dan 42,73%. Tanpa penambahan
NaNO3, stabilitas membran hanya 20 hari tetapi dengan penambahan NaNO3 0,01
M stabilitasnya meningkat menjadi 108 hari.
Kata kunci: Co-EDAF (Kopoli Eugenol Dialil Ftalat), fenol, membran, PIM,
stabilitas
iii
ABSTRACT
Studies on the stability and ability of phenol transport using Co-
EDAF (Copoly Eugenol Dialil Phthalate) as a carrier compound
using the polymer inclusion membrane (PIM) method
By
RULAN APRILIA
Studies on the stability and ability of phenol transport using Co-EDAF (Kopoli
Eugenol Dialil Phthalate) as a carrier compound using the polymer inclusion
membrane (PIM) method have been carried out. This study aims to determine the
effect of plasticizer concentration, salt type and concentration, PIM membrane
stability with repeated use and membrane age. The membrane is prepared by
dissolving 10% Co-EDAF, polyvinyl chloride (PVC) and dibenzyleter (DBE) into
a tetrahydrofuran (THF) solvent. Determination of phenol concentrations after the
transport process was carried out by UV-Vis spectrophotometry using 4-
aminoantipirin reagents and their absorbance was measured at a wavelength of
456 nm. The results showed that phenol was transported effectively using a 10%
Co-EDAF membrane with a plasticizer concentration of 0.3132 g is 90.73% with
a percentage of the membrane missing 21.4%. The addition of salt in the source
phase that is able to produce phenol of 88.63% is NaNO3 salt. Phenol transport by
adding 0.001 M NaNO3 in the source and recipient phases produced 88.84% and
88.25% transported phenols. The amount of phenol that is transported to the
receiving phase using a membrane with the use of once, twice, three times and
four times is 90.05; 71.55; 52.47 and 42.73%. Without the addition of NaNO3,
membrane stability is only 20 days but with the addition of 0.01 M NaNO3 the
stability increases to 108 days.
Keywords: Co-EDAF (Copoly Eugenol Dialil Phthalate), Phenol, Membrane,
PIM, Stability
iv
STUDI STABILITAS DAN KEMAMPUAN TRANSPOR FENOL
MENGGUNAKAN Co-EDAF (KOPOLI EUGENOL DIALIL FTALAT)
SEBAGAI SENYAWA PEMBAWA DENGAN METODE POLYMER
INCLUSION MEMBRANE (PIM)
Oleh
RULAN APRILIA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
SARJANA SAINS
Pada
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2019
viii
RIWAYAT HIDUP
\Penulis bernama lengkap Rulan Aprilia, lahir di Bandar
Lampung pada tanggal 12 April 1997 merupakan anak
pertama dari tiga bersaudara, yang lahir dari pasangan
suami istri Bapak Rusli Yusuf, S.E. dan Ibu Herlina.
Penulis sekarang bertempat tinggal di Jalan Bunga Sedap
Malam 1 No. 37 Perumnas Way Kandis, Bandar
Lampung, Lampung. Penulis Menyelesaikan Pendidikan dari TK AL-Kautsar
Bandar Lampung lulus pada tahun 2003, SDS 1 AL-Kautsar Bandar Lampung
lulus pada tahun 2009, SMP Negeri 19 Bandar Lampung lulus pada tahun 2012,
SMA Negeri 10 Bandar Lampung lulus pada tahun 2015, dan pada tahun yang
sama penulis melanjutkan ke perguruan tinggi di Jurusan S1 Kimia FMIPA
Universitas Lampung melalui jalur Ujian Mandiri (UM) Selain belajar di bangku
kuliah penulis juga aktif berorganisasi. Organisasi yang pernah diikuti adalah
Himpunan Mahasiswa Kimia (HIMAKI) sebagai Kader Muda Himaki (KAMI)
tahun 2015-2016 dan anggota Bidang Sosial Masyarakat (SOSMAS) 2016. Selain
mengikuti organisasi, penulis juga pernah menjadi asisten Praktikum Kimia
Dalam Kehidupan tahun 2018 untuk mahasiswa kimia dan asisten Praktikum
Kimia Analitik II tahun 2019 untuk mahasiswa kimia.
ix
MOTTO
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baikuntuk hari tua” (Aristoteles)
“Orang-orang hebat di bidang apapun bukan baru bekerja karena
mereka baru terinspirasi, namun mereka menjadi terinspirasi
karena mereka lebih suka bekerja. Mereka tidak menyia-ntiakan
waktu untuk menunggu inspirasi”
(Ernest Newman)
“Kebanggaan kita yang terbesar adalah bukan tidak pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali kita
jatuh” (Confusius)
x
Dengan Menyebut nama Allah yang Maha pengasih lagi Maha penyayang
Dengan mengucap Alhamdulillahirobil’alamin dan segala Kerendahan hati kupersembahkan karya kecilku ini kepada
Kedua orang tuaku, Bapak Rusli Yusuf, S.E. dan Ibu Herlina tercinta
Yang telah memberikan kasih sayang, cinta sepanjang masa, dan tak
hentinya berdo’a untukku sepanjang masa
Kakakku Imelda Rusvasari serta adik-adikku
Rulva Audila dan Rulistia Amanda yang selalu memberikan doa serta dukungan
Seluruh keluarga besar Yusuf dan Haruna Alamsyah yang selalu
mendoakan keberhasilanku
Sahabat, Kerabat, dan Teman-teman yang telah memberikan banyak dukungan
Dengan penuh rasa hormat kepada Pembimbing Penelitianku, Bapak Dr. Agung
Abadi Kiswandono, M.Sc. dan Bapak Drs. R. Supriyanto, M.S. yang telah
membimbingku sampai menyelesaikan pendidikan sarjana
Almamater Tercinta
Universitas Lampung
iv
SANWACANA
Segala Hormat, Puji Syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala
rahmat, karunia, nikmat, dan kasih sayang-Nya serta shalawat salam teruntuk
Nabi Muhammad SAW. Bebekal ilmu pengetahuan dan pengalaman yang telah
diperoleh, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini yang
berjudul :
STUDI STABILITAS DAN KEMAMPUAN TRANSPOR FENOL
MENGGUNAKAN Co-EDAF (KOPOLI EUGENOL DIALIL FTALAT)
SEBAGAI SENYAWA PEMBAWA DENGAN METODE POLYMER
INCLUSION MEMBRANE (PIM)
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar Sarjana Sains
pada Jurusan Kimia FMIPA Unila. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua, Bapak Rusli dan Ibu Herlina serta kakakku Imel, adik-
adikku Rulva dan Rulistia tercinta yang selalu memberikan kasih sayang,
semangat, dukungan, motivasi, dan doa untuk penulis. Semoga Allah selalu
memberikan kesehatan, rezeki dan kebahagiaan dunia maupun akhirat kepada
kalian. Amin ya Allah.
2. Bapak Dr. Agung Abadi Kiswandono, M.Sc. selaku pembimbing akademik
dan pembimbing pertama penelitian atas segala bimbingan, perhatian,
kesabaran, kebaikan, semangat, motivasi, nasihat, saran, dan ilmu yang
bermanfaat sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
v
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan keberkahan atas semua yang
beliau berikan. Amin.
3. Bapak Drs. R. Supriyanto, M.S. selaku pembimbing kedua penelitias atas
segala bimbingan, kebaikan, kesabaran, motivasi, nasihat, dan saran sehingga
penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Semoga Allah SWT
senantiasa memberikan keberkahan atas semua yang beliau berikan. Amin.
4. Ibu Dr. Kamisah D. Pandiangan, M.Si. selaku pembahas atas segala
bimbingan, kritik, saran, dan ilmu bermanfaat yang telah diberikan kepada
penulis, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
5. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T. selaku Ketua Jurusan Kimia
FMIPA Universitas Lampung.
6. Bapak Drs. Suratman, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
7. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia FMIPA Unila atas pengalaman yang
telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi ini dengan baik.
Serta segenap staff administrasi Jurusan Kimia FMIPA Unila yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan persyaratan administrasi selama
kuliah.
8. “KELUARGA BESAR HARUNA” Tersayang : Pak Uda Erwan, Muda Sri,
Wak Tati, Encim Yati, Uncle Hardi, Wak Menak, dan Pakci Panji yang telah
memberikan bantuan, dukungan, dan motivasi kepada penulis.
9. “KITA-KITA SQUAD” Tersayang : Batin Rulva, Adek Tia, Erisa, Tiara,
Zdaky dan Reza yang telah memberikan dukuangan, bantuan, canda tawa dan
motivasi kepada penulis.
vi
10. Anngelina Tyo Cahaya yang telah menjadi sahabat baik dari SMP sampai
sekarang, yang selalu memberi dukungan, bantuan, motivasi, canda tawa, dan
kebahagiaan kepada penulis.
11. Sahabat Fantastic4 Tersayang : Ayu Safitri, Asti Retno Sari, dan Rachma
Fadillah Haq yang telah menjadi teman baik dan menyenangkan.
12. Sahabat Cucok Meyoung Tersayang : Naina Purnama Sari, Dwi Saraswati,
dan Tri Julianti yang selalu menjadi teman curhat, teman nangis, teman
kulineran, dan teman liburan. Serta yang selalu memberi bantuan, canda tawa,
nasihat, motivasi dan kebahagiaan yang menghiasi dunia perkuliahan sehinga
berkat kalian, penulis dapat melewati studinya dengan baik.
13. Partner penelitian (Membrane Research): Fatry Sinjia, Fitri Sunarsih, Gita
Tifani, dan Mba Candra yang selalu memberi bantuan, dukungan, kepedulian,
kebahagian, dan canda tawa yang menghiasi dunia penelitian sehingga berkat
kalian, penulis mampu menyelesaikan studinya dengan baik.
14. Rekan-rekan di Laboratorium Kimia Analitik dan Instrumentasi Jurusan
Kimia FMIPA Unila yang telah memberikan nasihat, dan bantuan yang
diberikan. Terimakasih untuk kebersamaannya selama ini.
15. Keluarga Kimia 2015 (Chem15try Unila) terimakasih atas kebersamaan yang
telah dilalui dalam kehidupan perkuliahan dari awal PROPTI sampai
sekarang. Semoga kita semua dimudahkan dalam berkarir setelah lulus dari
kimia.
16. Teman Seperjuanganku Ana Uhibbuka Fillah: Naina Purnama Sari, Dwi
Sarawati Luthfi, Tri Julianti, Fatry Sinjia, Ammar Luthfi, Ronerson, Fitria
Ayu, M. Alfarizi, Ahmad Gilang Arinanda, Muryadi Saputra, Rezki Perdana
vii
Bangun, Rizqy Putra Hariansyah, Isnaini Hidayati, Alifah Dyah Savira, Aulia
Yulanda, Intan Tsamrotul Fuadah, Annisa Tri Agustin, Doni Farhan, Rama
Aji, dan Wahyu Enggra atas segala ilmu yang telah diberikan dan motivasi
yang luar biasa untuk penulis.
17. Kakak dan adik tingkat penulis; kimia angkatan 2012, 2013, 2014, 2016,
2017, dan 2018 yang tidak bisa disebutkan satu per satu. Terimakasih atas
persaudaraan dan kekeluargaan kita selama ini, semoga kita semua menjadi
orang-orang sukses. Amin.
18. Almamater tercinta Universitas Lampung.
19. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung penulis dalam
penyusunan skripsi ini. Atas segala kebaikan yang telah diberikan, semoga
Allah SWT. Membalasnya dengan pahal yang berlipat-lipat ganda, Aaamiiin.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan, namun
penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna bagi rekan-rekan
khususnya mahasiswa kimia dan pembaca pada umumnya.
Bandar Lampung
Penulis,
Rulan Aprilia
viii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ................................................................................................ 1
B. Tujuan Penelitian ............................................................................................ 4
C. Manfaat Penelitian .......................................................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Fenol ............................................................................................................... 5
B. Teknologi Membran ....................................................................................... 8
C. Metode PIM (Polymer Inclusion Membrane) .............................................. 12
D. Senyawa Pembawa (Carrier) ...................................................................... 14
E. Senyawa Co-EDAF (Kopoli-Eugenol DAF) ............................................... 15
F. Pengaruh Garam ........................................................................................... 18
G. Stabilitas Membran PIM .............................................................................. 19
H. Karakterisasi ................................................................................................. 25
1. Spektrofotometri Ultraviolet-Visible (UV-Vis) ........................................ 25
2. Fourier Transform Infrared (FTIR)........................................................... 28
3. Scanning Electron Microscope (SEM) ..................................................... 30
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian...................................................................... 32
B. Alat dan Bahan ............................................................................................ 32
1. Alat............................................................................................................ 32
2. Bahan ........................................................................................................ 33
C. Prosedur Penelitian ...................................................................................... 33
1. Variasi Konsentrasi Plasticizer ................................................................. 33
2. Variasi Jenis Garam .................................................................................. 34
3. Variasi Konsentrasi Garam ....................................................................... 34
4. Pemakaian Berulang Pada Membran PIM ................................................ 35
5. Lifetime ..................................................................................................... 36
D. Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 37
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Membran PIM .............................................................................................. 38
B. Variasi Konsentrasi plasticizer .................................................................... 41
ix
C. Variasi Jenis Garam ..................................................................................... 44
D. Variasi konsentrasi Garam .......................................................................... 48
E. Pemakaian Berulang Pada membran PIM ................................................... 52
F. Lifetime ......................................................................................................... 54
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan .................................................................................................. 57
B. Saran ............................................................................................................ 57
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Bilangan gelombang dari berbagai jenis ikatan ................................................ 30
2. Komposisi membran ......................................................................................... 34
3. Perbandingan gugus fungsi PIM Co-EDAF sebelum dan sesudah transpor ..... 40
4. Perbandingan persen transpor fenol terhadap kadar ion Na dan K dari
beberapa jenis garam (konsentrasi 0,001 M).....................................................47
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Reaksi fenol dengan 4-aminoantipirin ................................................................ 8
2. Membran cair (a) BLM, (b) ELM dan (c) SLM................................................ 11
3. Reaksi polimerisasi dialil ftalat (DAF) ............................................................. 17
4. Prediksi struktur turunan polieugenol hasil taut silang dengan DAF ............ 18
5. Skema alat Spektrofotometer UV-Vis .............................................................. 28
6. Skema alat FTIR ............................................................................................... 29
7. Hamburan elektron yang jatuh pada lembaran tipis .......................................... 31
8. Diagram alir penelitian ...................................................................................... 37
9. Membran PIM sebelum transpor ....................................................................... 38
10. Hasil FT-IR sebelum transpor dan sesudah transpor ...................................... 39
11. Hasil karakterisasi permukaan membran PIM sebelum dan sesudah transpor
dengan scanning electron microscope (a perbesaran 2500 kali) (b perbesaran
2500 kali) ....................................................................................................... 40
12. Grafik pengaruh variasi konsentrasi plasticizer terhadap % fenol.................. 42
13. Grafik pengaruh variasi plasticizer terhadap % ML loss ................................ 44
14. Grafik pengaruh variasi jenis garam terhadap % fenol dan ML loss .............. 45
15. Grafik pengaruh variasi konsentrasi garam NaNO3 pada fasa sumber
terhadap % fenol dan ML loss ....................................................................... 48
16. Grafik pengaruh konsentrasi garam NaNO3 pada fasa penerima terhadap %
fenol dan ML loss .......................................................................................... 50
viii
17. Grafik pengaruh pemakaian membran PIM berulang terhadap % fenol ......... 53
18. Grafik pengaruh pemakaian berulang membran PIM terhadap % ML loss.... 53
19. Kurva pengukuran pH lifetime tanpa penambahan garam dan penambahan
garam .............................................................................................................. 54
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Teknologi pemisahan berbasis membran cair pada saat ini semakin banyak
menarik perhatian para peneliti, karena teknologi ini mempunyai spektrum
pemisahan yang luas, selektif, dan mudah dilakukan. Keunggulan tersebut
dikarenakan dalam pemisahan dengan membran tidak membutuhkan zat kimia
tambahan, kebutuhan energinya sangat minimum, sederhana, praktis, mudah
dilakukan sehingga akan berkembang dimasa yang akan datang dan diminati oleh
banyak peneliti. Beberapa peneliti bahkan telah mempublikasikan jurnal
internasional, seperti Djunaidi et al (2018) dan Benosmane et al (2018). Teknik
transpor membran cair melibatkan tiga fasa yaitu fasa sumber (source phase),
yang mengandung senyawa target, fasa membran yang berisi senyawa pembawa
dalam pelarut organik, dan fasa penerima (receiving phase) yang berfungsi
sebagai agen pelepas dari kompleks senyawa pembawa.
Senyawa pembawa merupakan salah satu komponen dalam membran sehingga
proses pemisahan dapat berjalan. Salah satu senyawa pembawa yang dapat
digunakan adalah Co-EDAF (Kopoli Eugenol Dialil Ftalat). Kopoli Eugenol
Dialil Ftalat merupakan senyawa hasil modifikasi kopolimerisasi dari senyawa
eugenol yang diharapkan dapat meningkatkan jumlah sisi aktif pada polimer yang
digunakan sebagai senyawa pembawa pada proses transpor fenol. Pada proses
2
transpor fenol, senyawa pembawa memfasilitasi senyawa target melalui membran.
Membran adalah suatu lapisan antara dua fasa bersebelahan yang bertindak
sebagai suatu penghalang selektif yang mampu mengatur transpor kompenen
kimia yang berada pada sisi yang terpisah (Ulbricht, 2006). Berdasarkan pada
struktur dan prinsip pemisahannya, membran terdiri dari tiga jenis yaitu membran
berpori, membran tidak berpori, dan membran cair. Teknik membran cair banyak
digunakan untuk pemisahan fenol dari lingkungan perairan. Membran cair
digunakan karena nilai difusivitasnya yang tinggi terhadap medium cair. Sistem
membran cair memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses lain.
Pemisahan dengan membran cair dapat dilakukan secara berkelanjutan,
penggunaan energi umumnya relatif lebih rendah, proses pemisahan dengan
membran dapat digabungkan dengan proses pemisahan lainnya, pemisahan dapat
dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan, dan komponen membran
bervariasi sehingga dapat divariasikan sesuai kebutuhan (Agustina et al., 2000).
Pemisahan fenol dengan menggunakan membran cair didasarkan atas perbedaan
kelarutan fenol yang berada dalam fasa larutan dan fasa organik. Hal ini sesuai
dengan definisi membran cair yaitu lapisan cair tipis yang bersifat semipermeabel
yang memisahkan dua fasa cair atau dua fasa gas. Prinsip pemisahan pada
membran cair tidak ditentukan oleh membran itu sendiri, tetapi oleh sifat molekul
pembawa spesifik. Senyawa pembawa (carrier) tetap berada di dalam membran
dan dapat bergerak jika dilarutkan dalam cairan (Mulder, 1996). Salah satu
membran cair yang dapat digunakan untuk memisahkan fenol adalah metode
Polymer Inclusion Membrane (PIM) (Bonesmane et al., 2018).
3
Membran PIM dibuat dengan cara mencampurkan suatu senyawa pembawa,
plasticizer dan polimer pendukung dalam suatu larutan, kemudian mencetaknya
dalam satu cetakan hingga terbentuk film yang tipis, stabil dan fleksibel (Raut et
al., 2012). Membran PIM dianggap mampu meningkatkan kestabilan karena dua
hal, yaitu polimer dasar (misalnya polivinil klorida-PVC) yang diharapkan dapat
mengatasi kebocoran senyawa pembawa, dan plasticizer yang berfungsi untuk
membuat sistem membran lebih stabil. Keunggulan dari PIM adalah mudah
dalam sistem operasinya, dapat meminimalkan penggunaan bahan kimia, serta
komposisi membran yang fleksibel dan selektif sebanding dengan pemisahan
yang efisien (Nghiem et al., 2006).
Haqiqi (2019) telah melakukan transpor fenol dengan membran PIM
menggunakan eugenol tersambung silang Dialil Ftalat (DAF) sebagai senyawa
pembawa, polivinil klorida (PVC) sebagai polymer pendukung, dan dibenzil eter
(DBE) sebagai plasticizer. Hasil penelitian Haqiqi (2019) menyatakan, bahwa
pada transpor fenol 60 ppm dapat digunakan kondisi pH optimum 5,5 pada fasa
sumber dan NaOH 0,1 M pada fasa penerima. Pada kondisi tersebut membran
PIM mampu mentranspor fenol dengan baik, pada waktu traspor optimum 48 jam.
Akan tetapi, membran PIM tersebut belum diketahui ketahanan dan kemampuan
terhadap transpor fenol. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dilakukan studi
stabilitas dan kemampuan transpor fenol meliputi variasi konsentrasi plasticizer,
variasi jenis garam, variasi konsentrasi garam, dan ketahanan membran meliputi
pemakaian berulang, dan umur membran (lifetime) menggunakan membran PIM
dengan senyawa pembwa Co-EDAF (Kopoli Eugenol Dialil Ftalat) 10%.
4
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mempelajari pengaruh variasi konsentrasi plasticizer.
2. Mempelajari pengaruh variasi konsentrasi dan jenis garam.
3. Mempelajari stabilitas membran PIM dengan melakukan uji ketahanan
membran PIM meliputi pemakaian berulang dan umur membran (lifetime).
C. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menambah pemanfaatan polimer tersambung silang kopoli (eugenol-DAF)
sebagai membran carrier dengan mengevaluasi membran untuk transpor fenol
dengan metode PIM.
2. Memberikan konstribusi pada upaya pengurangan polutan organik khususnya
fenol.
3. Meningkatkan aplikasi metode membran cair terutama PIM dalam upaya
pengurangan polutan organik, khususnya senyawa fenol.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Fenol
Fenol adalah senyawa yang memiliki gugus –OH dan cincin benzena, maka
senyawa pembawa yang akan berhasil mentranspor fenol adalah senyawa yang
juga memiliki sisi aktif tersebut atau senyawa yang memungkinkan dapat
terjadinya interaksi diantara keduanya. Interaksi yang mungkin adalah
pembentukan ikatan hidrogen dengan fenol. Atom hidrogen dari suatu molekul
yang bersifat parsial positif dapat ditarik oleh pasangan elektron bebas dari atom
suatu molekul lain yang bersifat elektronegatif. Tarikan ini disebut ikatan
hidrogen (Bartsch and Way, 1996).
Fenol merupakan senyawa organik yang bersifat toksik dan mudah larut dalam air
sehingga senyawa tersebut mudah menimbulkan pencemaran apabila masuk ke
dalam suatu perairan. Hal ini dikarenakan, jika suatu perairan terkena
pencemaran fenol akan mengakibatkan turunnya kualitas air dan gangguan
terhadap ekosistem perairan. Banyak industri menggunakan senyawa fenol dalam
proses produksi maupun sebagai salah satu bahan dasar (Suhandi dkk., 2006).
Fenol memiliki bentuk kristal putih dengan titik leleh 40,85 °C dan titik didih 182
°C. Fenol larut dalam air pada temperatur kamar. Setiap 1 g fenol larut dalam 15
mL air, larut dalam 12 mL benzena dan sangat larut dalam alkohol, kloroform,
6
eter, gliserol, dan karbon disulfida. Fenol merupakan asam lemah dengan pKa
9,98 (Cichy and Szymanowski, 2002). Molekul fenol mempunyai kecenderungan
untuk melepas ion H+ dengan penambahan basa kuat seperti NaOH menjadi ion
fenolat (C6H5O-) yang larut dalam air. Keberadaan fenol dalam bentuk
molekularnya dan fenolat dipengaruhi oleh pH larutan. Pada kondisi asam, fenol
akan berada dalam bentuk molekular, sedangkan pada kondisi basa, fenol akan
berada dalam bentuk fenolat (C6H5O-) (Xu Man-Cai et al., 2008).
Fenol adalah limbah utama dalam limbah cair, dari beberapa aktivitas industri
seperti batubara, pekerjaan tambang, penyulingan gasolin, produksi farmasi,
pabrik baja, pabrik besi, dan penyamakan kulit. Limbah fenol juga dihasilkan dari
limbah cair industri minyak, industri gas, tekstil, kertas, otomotif, pabrik bahan
kimia, serat gelas, bubur kertas, perekat, kayu lapis, cat, keramik, plastik, dan
sebagainya. Konsentrasi fenol dalam limbah industri berkisar 100-1000 mg/L
(Stanisavljevic and Nedic, 2004). Fenol berada dalam lingkungan diakibatkan
karena aktivitas industri melalui limbah yang tidak terorganisir dengan baik
(Venkateswaran and Palanivelu, 2006). Keberadaan limbah fenol dalam suatu
perairan dapat menimbulkan efek kronik bagi organisme dan menyebabkan
kematian pada ikan, dengan konsentrasi yang sangat rendah, yakni 5–25 mg/L
(Alva and Peyton, 2003). Hal tersebut dikarenakan, fenol dapat mengalami
bioakumulasi dan biomagnifikasi oleh organisme perairan (akuatik). Fenol dapat
masuk ke dalam tubuh melalui air minum dan makanan yang berasal dari
organisme akuatik, oleh sebab itu pemulihan fenol dari air limbah merupakan hal
yang sangat penting untuk melindungi dan melestarikan lingkungan. Limbah
fenol yang bersifat toksik dan korosif dapat mengakibatkan pencemaran apabila
7
dibuang begitu saja sebelum mengalami pengolahan. Metode umum yang
digunakan dalam mengatasi limbah fenol dengan cara mengetahui kadar fenol
yang terbuang ke dalam limbah industri yaitu metode spektrofotometri UV-Vis
dengan menggunakan 4-AAP sebagai reagen pengompleks (Venkanteswaran and
Palanivelu, 2006).
Li and Lee (1997) melakukan pemisahan fenol dengan metode ekstraksi padat-
cair. Slamet dkk (2005) melakukan pengolahan limbah fenol secara simultan
menggunakan fotokatalis TiO2, ZnO-TiO2 dan CdS-TiO2. Swantomo dkk (2009)
menggunakan metode adsorpsi fenol dengan batubara, arang aktif, dan kalsium
karbonat. Urtiaga et al (2009) melakukan recovery fenol dari resin fenolat dengan
menggunakan emulsion pertraction technology (EPT). Tetapi metode-metode
tersebut mempunyai kekurangan, seperti biaya operasional yang tinggi,
pembentukan produk samping yang berbahaya, efisiensi dan konsentrasi terbatas
untuk metode tertentu dan tidak ekonomis karena membutuhkan bahan, biaya dan
energi yang besar (Sun et al., 2008).
Menurut Badan Standardisasi Nasional SNI 06-6989.21-2004. Pada prinsipnya,
semua fenol dalam air akan bereaksi dengan 4-aminoantipirin dalam suasana
kalium ferri sianida (K3Fe(CN)6) yang akan membentuk warna merah kecoklatan
dari antipirin. Jika larutan berwarna sudah terbentuk kemudian diekstraksi dari
larutan fenol menggunakan kloroform dan absorbansinya diukur pada panjang
gelombang 460 nm atau 500 nm. Konsentrasi senyawa fenol dinyatakan dalam
mg/L. Reaksi yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 1.
8
Gambar 1. Reaksi fenol dengan 4-aminoantipirin (Sousa and Trancoso,
2009)
B. Teknologi Membran
Membran adalah sebuah lapisan semipermiabel yang tipis dan berfungsi sebagai
penghalang di antara dua fasa. Penggunaan membran sebagai suatu teknologi
pemisahan mempunyai keunggulan dibandingkan dengan teknologi pemisahan
lainnya. Keuntungan yang dimiliki yaitu energi yang digunakan cukup rendah
sehingga ekonomis. Membran PIM (Polymer Inclusion Membrane) melibatkan
transpor selektif dan menargetkan zat terlarut (senyawa target) dari satu larutan
melalui membran yang memisahkan antara fasa sumber dan fasa penerima.
Membran PIM terdiri dari polimer pendukung, molekul pembawa dan plasticizer.
Pemakaian PVC pada membran akan menstabilkan membran dengan cara
menahan molekul pembawa agar tetap berada pada membran. Modifikasi
menggunakan PVC untuk pembentukan gel merupakan keuntungan dari metode
PIM (Kislik, 2010). Pratomo (2003) mendefinisikan membran sebagai suatu
lapisan tipis antara dua fasa yang bersifat sebagai penghalang terhadap spesies
tertentu dan membatasi transpor dari berbagai spesies berdasarkan sifat fisik dan
kimianya.
4-aminoantipirin fenol
p-quinonemida
9
Agustina et al (2000) membedakan membran berdasarkan fungsinya menjadi 3
yaitu membran mikrofiltrasi, membran ultrafiltrasi, dan membran nanofiltrasi.
Membran mikrofiltrasi mampu memisahkan senyawa berukuran 0,04-100 mikron,
membran ultrafiltrasi merupakan teknik pemisahan menggunakan membran untuk
menghilangkan berbagai zat terlarut dengan berat molekul tinggi, koloid, mikroba,
sampai padatan tersuspensi dari larutan, sedangkan membran nanofiltrasi mampu
menghilangkan bakteri dan virus. Penggunaan membran sebagai suatu teknologi
pemisahan mempunyai keunggulan dibandingkan dengan teknologi pemisahan
lainnya.
Menurut Agustina et al (2000), keuntungan yang dimiliki yaitu :
(1) pemisahan dapat dilakukan secara berkelanjutan
(2) penggunaan energi umumnya relatif lebih rendah, dikarenakan pemisahan
menggunakan membran tidak melibatkan perubahan fasa, walaupun ada
perubahan fasa seperti pada distilasi membran, namun temperatur yang
dibutuhkan jauh lebih rendah dari pada titik didih larutan yang akan
dipisahkan
(3) proses pemisahan dengan membran dapat digabungkan dengan proses
pemisahan lainnya (hybrid processing)
(4) proses pemisahan memungkinkan dalam kondisi yang mudah diciptakan
(5) tidak membutuhkan zat bantu kimia dan tidak ada tambahan produk buangan
(6) komponen membran bervariasi sehingga dapat divariasi sesuai kebutuhan
Salah satu teknologi membran adalah membran cair. Membran cair sangat
menarik dalam hal pemisahan dan efektif pada berbagai aplikasi. Beberapa jenis
10
membran cair digunakan dalam teknik kimia, kimia anorganik, analitik,
bioteknologi dan biomedikal. Proses pemisahan dengan membran cair dapat
dilakukan pada suhu kamar, tidak bersifat destruktif dan dapat dikombinasikan
dengan proses lainnya tanpa penambahan zat lain (Mulder, 1996). Membran cair
terdiri dari cairan yang berperan sebagai penghalang semipermeabel dan tidak
bercampur dengan fasa sumber maupun penerima (Bartsch and Way, 1996).
Proses pemisahan menggunakan membran cair merupakan sebuah terobosan yang
selektif menghilangkan kontaminan dari limbah (Alvarez, 2001).
Membran cair terbagi menjadi tiga, yaitu membran cair ruah (Bulk Liquid
Membranes, BLM), membran cair emulsi (Emulsion Liquid Membranes, ELM)
dan membran cair berpendukung (Supported Liquid Membranes, SLM).
Membran cair ruah (Bulk Liquid Membranes, BLM) terdiri dari sejumlah besar
(bulk) fasa sumber dan penerima yang dipisahkan oleh sejumlah besar pelarut
organik yang tidak bercampur dengan air. BLM dipisahkan tanpa pendukung
mikropori, sehingga disebut sebagai lapisan BLM (Kislik, 2010). Menurut
Gardner et al (2006) ditinjau dari aspek ekonomis, BLM tidak dapat digunakan
dalam skala industri. Namun, BLM memiliki luas permukaan yang kecil,
sehingga penggunaannya terbatas pada kajian transpor dalam skala laboratorium
(Li, 1968). Pada membran cair emulsi (ELM), fasa penerima diemulsikan dalam
membran cair, membran cair akan terdispersi ke fasa sumber dan terjadi transfer
massa dari fasa sumber ke fasa penerima. Permasalahan dalam metode ini adalah
emulsi harus dihasilkan sebelum proses pemisahan berlangsung dan harus stabil
untuk menghindari kebocoran, namun emulsi juga harus bersifat tidak stabil saat
proses pemisahan selesai (Kocherginsky et al., 2007).
11
Pada membran cair berpendukung (Supported Liquid Membranes, SLM) terdiri
dari pelarut organik hidrofobik yang diimobilisasi dalam pori polimer pendukung
yang memisahkan fasa sumber dan penerima. SLM juga dapat dibuat dari
imobilisasi fasa membran diantara dua lapisan nonpori yang bersifat permeabel
untuk transpor suatu senyawa (Kislik, 2010). SLM sangat efektif dalam proses
pemisahan dan pemurnian pada skala industri maupun laboratorium (Yaftian et
al., 1998). SLM juga memiliki selektifitas yang baik, menggunakan sedikit
ekstraktan dan konsumsi energi rendah (Mohapatra and Manchanda, 2003).
Namun SLM memiliki permasalahan dengan stabilitas yang rendah. Pernyataan
tersebut didukung oleh penelitian yang telah dilakukan oleh Zha et al (1995); Hill
et al (1996); Yang and Fane (1998); dan Huidong et al (2009), yang menjelaskan
bahwa permasalahan pada SLM adalah mudah hilangnya komponen organik di
dalam membran sehingga mengalami kebocoran pada saat transpor.
Gambar 2. Membran cair (a) BLM, (b) ELM dan (c) SLM (Pattilo, 1995)
12
Perbedaan ketiga jenis membran ini terlihat pada Gambar 2. Menurut Alvarez
(2001) membran cair mempunyai fluks yang lebih besar dari pada membran
kovensional, hanya saja hilangnya komponen organik di dalam membran menjadi
kelemahan yang serius. Fluks adalah jumlah volume sampel yang melewati
satuan luas membran dalam waktu tertentu dengan adanya daya dorong berupa
tekanan. Koefisien rejeksi adalah fraksi konsentrasi zat terlarut yang tidak
menembus membran (Mulder, 1996). Terdapat jenis membran lain yang memiliki
stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan SLM, yaitu membran PIM
menggunakan larutan yang mengandung senyawa pembawa atau ekstraktan,
pemlastis dan polimer dasar sepetri selulosa triasetat (CTA) atau PVC membentuk
lapisan yang tipis, stabil, dan fleksibel. Hasilnya adalah membran self-supporting
yang dapat digunakan untuk memisahkan larutan yang diinginkan dengan cara
yang mirip dengan SLM (Nghiem et al., 2006).
C. Metode PIM (Polymer Inclusion Membrane)
Membran SLM dan PIM sama-sama melibatkan transpor selektif dan
menargetkan zat terlarut (senyawa target) dari satu larutan melalui membran yang
memisahkan antara fasa sumber dan fasa penerima, walaupun dari segi kestabilan
SLM mempunyai kelemahan. Oleh karena itu, sebagai upaya untuk mengatasi
ketidakstabilan pada SLM, membran cair SLM dapat dibuat menjadi gel dengan
penambahan PVC. Selain dapat memperbaiki stabilitas SLM, pembuatan
membran cair menjadi gel juga dapat meningkatkan waktu penggunaan membran
(Neplenbroek et al., 1992). Modifikasi dengan pembentukan gel pada membran
SLM menggunakan PVC disebut dengan metode PIM. Membran tipe ini
13
biasanya dibentuk oleh suatu polimer seperti selulosa triasetat (CTA) atau
polivinil klorida (PVC), molekul carrier, dan plasticizer (Kislik, 2010).
Pencampuran komponen-komponen tersebut membentuk suatu membran yang
tipis, stabil, dan fleksibel. Hasilnya adalah membran self-supporting yang dapat
digunakan untuk memisahkan larutan yang diinginkan dengan cara yang mirip
dengan SLM (Nghiem et al., 2006). Membran PIM memiliki stabilitas yang baik
dan memadai atas berbagai jenis membran cair. Komponen penyusun membran
yang hilang saat transpor digunakan sebagai parameter ketahanan, kekuatan, dan
umur membran. Pada metode PIM, senyawa pembawa, plasticizer, dan polimer
pendukung (PVC) terintegrasi dengan baik dalam film tipis (Dzygiel and
Wieczorek, 2010).
Beberapa peneliti telah melaporkan bahwa hilangnya komponen-komponen
penyusun membran merupakan salah satu alasan utama ketidakstabilan pada
proses transpor menggunakan membran cair (Zha et al., 1995, Zheng et al., 2009
dan Zhang et al., 2001), tetapi PIM dianggap mampu meningkatkan kestabilan
metode SLM karena dua hal, yaitu pemlastis yang berfungsi membuat sistem
membran lebih stabil dan polimer dasar seperti PVC yang diharapkan dapat
mengatasi kebocoran senyawa pembawa. Oleh karena itu, PIM diharapkan
mempunyai potensi yang lebih baik untuk pemisahan skala industri.
Kim et al (2002) meneliti kestabilan dari PIM dan SLM pada kondisi eksperimen
yang sama. Hasil dari penggunaan PIM dengan CTA, 2-nitrophenyl octyl ether
(2-NPOE) dan membran carrier makrosiklik yaitu tidak terjadi penurunan fluks
atau bukti hilangnya material dalam 15 hari penelitian transpor secara kontinu,
sedangkan pada SLM terlihat bukti hilangnya material organik setelah 48 jam
14
pengadukan dalam larutan. Selain itu, penelitian menggunakan membran carrier
aliquat 336 menunjukkan bahwa PIM stabil sampai transpor 30 hari, sedangkan
SLM hanya stabil 7 hari (Scindia, 2005).
PIM dianggap mampu meningkatkan kestabilan dari metode SLM karena dua hal,
yaitu polimer dasar (misalnya: PVC) yang diharapkan dapat mengatasi kebocoran
carrier, dan plasticizer yang berfungsi untuk membuat sistem membran lebih
stabil. Oleh karena hal tersebut, PIM diharapkan mempunyai potensi lebih baik
untuk pemisahan skala industri dibandingkan tipe membran cair lainnya.
Penelitian menggunakan metode PIM telah dilakukan oleh Kozlowski (2006) dan
Pont et al (2008). Kozlowski (2006) menggunakan PIM untuk transpor ion logam
Pb(II), Cd(II) dan Zn(II). Hasilnya metode PIM efektif untuk mentranspor ion
logam. Pont et al (2008) menggunakan PIM untuk transpor selektif dan
penghilangan Cd dan larutan klorida. Pont et al (2008) melaporkan bahwa PIM
terbukti efektif untuk transpor Cd baik dalam media garam maupun asam.
D. Senyawa Pembawa (Carrier)
Senyawa pembawa (Carrier) merupakan salah satu komponen dalam membran
sehingga proses pemisahan dapat berjalan. Berbagai polimer sebagai senyawa
pembawa telah digunakan dengan beberapa metode membran cair. Pemisahan
menggunakan metode ELM, senyawa pembawa ada pada fasa membran dan
dikenal sebagai esktraktan. Senyawa pembawa mempromosikan atau
memfasilitasi senyawa target melalui membran, sebagai contoh senyawa
pembawa yang digunakan dalam menggabungkan ion logam yang bersifat sedikit
15
asam seperti –COOH, –SO3H, atau kelompok senyawa pengkhelat sama baiknya
seperti senyawa pembawa dari senyawa-senyawa amina atau garam-garam
amonium (Chakraborty et al., 2010). Efisiensi dan selektivitas transpor melewati
membran dipengaruhi oleh keberadaan senyawa pembawa dalam membran.
Kemampuan solut melewati fasa membran dapat ditingkatkan dengan menambah
carrier agent (senyawa yang dapat berikatan khusus dengan solut) (Frankenfeld
and Li, 1987).
Menurut Baker (2000), senyawa pembawa berinteraksi dan membantu transpor
suatu komponen pada fasa sumber melewati membran menuju fasa penerima.
Pada transpor membran terfasilitasi, membran cair yang mengandung senyawa
pembawa memiliki interaksi kimia dengan senyawa yang akan ditranspor. Pada
teknik membran cair, senyawa pembawa sebagai fasilitator yang terdapat pada
fasa membran, sehingga memiliki peranan penting dalam kinerja pemisahan.
Proses transpor senyawa target diawali dengan difusi senyawa target pada fasa
sumber melewati fasa membran, kemudian terjadi penyerapan senyawa target
pada fasa membran. Senyawa target tertranspor di fasa membran dan melewati
fasa membran kemudian terjadi desorpsi pada fasa penerima, akhirnya senyawa
target terdifusi kembali di fasa penerima (Kiswandono et al., 2014).
E. Senyawa Co-EDAF (Kopoli-Eugenol DAF)
Kopoli (Eugenol-DAF) merupakan senyawa hasil modifikasi melalui
kopolimerisasi dari senyawa eugenol yang diharapkan dapat meningkatkan jumlah
sisi aktif pada polimer yang digunakan sebagai senyawa pembawa pada proses
transpor fenol. Eugenol yang memiliki ikatan rangkap dua, yang jika
16
ditambahkan monomer diena sebagai agen pertautan silang akan menghasilkan
suatu kopolimer yang tertaut silang. Semakin banyak agen pertautan silang
(crosslinking agent) menyebabkan berat molekul semakin tinggi serta
meningkatkan fraksi gel dan viskositas polimer. Eugenol mampu berinteraksi
dengan fenol, karena adanya sisi aktif –OH dan cincin benzena, tetapi interaksi ini
sangat terbatas, karena jumlah sisi aktif yang terdapat pada eugenol sangat
rendah. Rendahnya sisi aktif dan cincin benzena ini dikarenakan berat molekul
eugenol yang kecil. Senyawa turunan polieugenol akan memiliki berat molekul
yang lebih besar dibandingkan eugenol yang dihasilkan tidak melalui taut silang,
sehingga jumlah sisi aktif semakin banyak, dan eugenol menjadi lebih stabil.
Hasilnya sisi aktif dapat berinteraksi dengan senyawa target fenol lebih banyak,
sehingga menyebabkan peningkatan kecepatan transpor. Sebagai alternatif untuk
meningkatkan sisi aktif dapat dilakukan dengan cara kopolimerisasi melalui
ikatan rangkap dua (senyawa-senyawa diena).
Senyawa diena yang dapat digunakan adalah Dialil Ftalat (DAF). Ikatan rangkap
dua pada senyawa diena mempunyai sifat yang reaktif sehingga proses sintesis
dapat dengan mudah dilakukan hanya pada suhu kamar saja menggunakan katalis
asam lemah. Polimerisasi senyawa diena akan terjadi pada bagian gugus alil.
Polimerisasi dapat digambarkan seperti pada Gambar 3.
17
Gambar 3. Reaksi polimerisasi dialil ftalat (DAF) (Kiswandono et al., 2014)
Kopoli (eugenol-DAF) memiliki persamaan struktur dengan polieugenol.
Keduanya sama-sama memiliki gugus –OH dan senyawa benzena. Gugus
hidroksi(–OH) tersebut mampu membentuk ikatan hidrogen dengan senyawa
lain. Atom hidrogen yang parsial positif dari satu molekul ditarik oleh pasangan
elektron bebas dari atom suatu molekul lain yang elektronegatif dan tarikan ini
disebut ikatan hidrogen. Energi disosiasi ikatan hidrogen hanya 5-10 kkal/mol,
lebih kuat daripada kebanyakan tarikan dipol-dipol lainnya. Ikatan hidrogen
seperti perekat antara molekul. Walaupun ikatan hidrogen sendiri bersifat lemah
tetapi molekul kopoli (eugenol-DAF) merupakan molekul besar. Kopoli
(eugenol-DAF) berikatan dengan fenol dalam jumlah banyak dan akan
meningkatkan kekuatan ikatan hidrogen tersebut (Fessenden and Fessenden,
1990).
Selain memiliki gugus –OH, kopoli (eugenol-DAF) memiliki struktur benzena
yang memungkinkan terjadinya interaksi π-π* dengan cincin benzena aromatis
pada fenol. Interaksi π-π* merupakan interaksi yang terbentuk dari dua cincin
benzena atau lebih. Interaksi yang terjadi pada polieugenol dan fenol pada proses
transpor fenol adalah ikatan hidrogen dan ikatan π (Kiswandono, 2010).
dialilftalat
18
Gambar 4. Prediksi struktur turunan polieugenol hasil taut silang dengan
DAF (Kiswandono et al., 2014)
Mekanisme transpor fenol dengan membran kopoli (eugenol-DAF) diprediksi
terjadi melalui ikatan hidrogen dan interaksi π-π* antara fenol dan kopoli (eugenol
DAF). Selain itu, reaksi fenol dengan NaOH pada fase penerima menyebabkan
anion fenolat tidak dapat kembali ke membran hidrofobik maupun ke fase sumber.
Transpor pada membran terjadi jika komponen fenolik berada pada keadaan tidak
terdisosiasi pada fase sumber dan sebagai ion fenolat pada fase penerima. Pada
kondisi ini pH sumber berpengaruh terhadap proses transpor fenol (Lee et al.,
2002).
F. Pengaruh Garam
Happy (2012) melakukan penelitian terhadap pengaruh garam dalam transpor
fenol dengan penambahan garam dilakukan berdasarkan pengaruh efek kekuatan
ionik terhadap kestabilan membran PIM. Variasi dilakukan terhadap dua
kondisi, yaitu penambahan garam NaNO3 berbagai konsentrasi di fasa sumber
dengan fasa penerima tetap dan penambahan garam NaNO3 berbagai konsentrasi
di fasa penerima dengan fasa sumber tetap. Hasil dari penelitian ini
menunjukkan fenol tertranspor baik variasi penambahan NaNO3 di fasa sumber
19
maupun penambahan NaNO3 di fasa penerima dalam berbagai konsentrasi. Hasil
menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi NaNO3 yang ditambahkan
semakin rendah persen konsentrasi fenol yang tertranspor ke fasa penerimanya.
NaNO3 merupakan garam dengan kelarutan yang tinggi, keadaan tersebut
memberikan dampak persaingan antara NaNO3 dengan zat utama dalam
mengikat air. Konsentrasi NaNO3 yang semakin besar, menyebabkan kekuatan
ionik NaNO3 semakin kuat sehingga garam lebih dapat mengikat molekul air.
Hal ini menyebabkan penurunan kelarutan fenol dan NaOH dalam air.
Menurunnya kelarutan zat utama ini mengurangi kemampuan transpor fenol ke
fasa penerima. Peristiwa penurunan kelarutan zat utama dalam pelarut akibat
penambahan garam dikenal dengan salting out. Pengaruh kekuatan ionik,
dimana kekuatan ionik semakin besar seiring bertambahnya konsentrasi NaNO3
yang ditambahkan, mempengaruhi ML loss membran PIM. Adanya garam secara
nyata mengurangi ML loss. Membran PIM semakin stabil dengan bertambahnya
konsentrasi NaNO3, yang dinyatakan dengan ML loss semakin kecil. Semakin
besar kekuatan ionik akan menghambat terbentuknya emulsi.
G. Stabilitas Membran PIM
Stabilitas membran dapat mempengaruhi umur membran, stabilitas yang rendah
pada membran SLM, dapat mempengaruhi penggunaan SLM pada skala industri.
Hal ini merupakan motivasi utama untuk pengembangan PIM. Dalam SLM, gaya
kapiler atau tegangan antar muka bertanggung jawab atas pengikatan fasa cair
membran dengan pori-pori mendukung. Sehingga kerusakan membran dapat
20
dengan mudah terjadi melalui beberapa mekanisme destabilitasi, pembentukan
emulsi, serta dapat diperburuk oleh aliran osmotik.
Sebaliknya, pada PIM dengan komposisi, yaitu senyawa pembawa, plasticizer
dan membran dasar yang terintegrasi dengan baik ke dalam film tipis yang relatif
homogen. Meskipun beberapa studi FTIR telah mengungkapkan tanda-tanda
pembentukan ikatan kovalen antara senyawa pembawa, plasticizer dan membran
polymer, kemungkinan besar bahwa mereka terikat satu sama lain oleh bentuk
ikatan sekunder seperti hidrofobik , Van der Waals atau hidrogen. Ikatan
hidrogen jauh lebih kuat daripada antarmuka ketegangan atau kapiler pasukan.
Akibatnya, PIM yang jauh lebih stabil dari SLM dengan jelas dibuktikan dalam
studi PIM dibahas dalam ulasan ini, dimana perbandingan stabilitas antara kedua
jenis membran telah menjadi fokus dari pekerjaan Kim et al (2002) menyelidiki
stabilitas PIM dan SLM di bawah kondisi percobaan yang sama. Mereka
melaporkan tidak ada penurunan fluks atau bukti kerugian materi dalam waktu 15
hari terus menerus eksperimen transportasi dengan PIM mengandung CTA, 2-
NPOE dan operator makrosiklik. Sebaliknya, kebocoran bahan organik menjadi
jelas dalam rekan-rekan SLM setelah 48 jam agitasi dalam larutan air. PIM
lebih stabilitas superior dari SLM, telah dilaporkan untuk membran
menggunakan Aliquat 336 sebagai pembawa. Di bawah kondisi percobaan
yang sama, kinerja stabil PIM selama 30 hari tercatat sementara kebocoran
bahan organik dari SLM dilaporkan setelah 7 hari.
Kebocoran pada membran cair, biasanya digunakan untuk menilai stabilitas dari
SLM, sehingga PIM dievaluasi menggunakan stabilitas fluks karena tidak ada
21
senyawa pembawa atau plasticizer sehingga kerugian dapat diamati di sebagian
besar penelitian ini. Secara umum, PIM sangat tahan terhadap kebocoran dan
plasticizer. Ini mungkin telah mendorong penyelidikan baru-baru ini bukan
fokus pada hidrolisis polimer dasar di bawah kondisi ekstrim.
Gardner et al (2006) telah mempelajari stabilitas PIM dibuat dari eter mahkota,
2-NPOE dan berbagai turunannya polimer selulosa termasuk selulosa triasetat
(CTA), selulosa asetat propionat (CAP), selulosa asetat butirat (CAB) dan
selulosa tributirat (CTB). Para penulis telah secara konsisten menunjukkan
bahwa daya tahan polimer dasar meningkat sebagai rantai alkil yang
ditambahkan ke unit backbone selulosa glukosida. Namun, permeabilitas
membran ditemukan menurun secara proporsional. Selain itu, mereka
melaporkan bahwa membran rusak dengan cepat di bawah kondisi kaustik (3 M
KOH) sementara seumur hidup lebih lama dilaporkan dalam kondisi asam (3 M
HNO3). Hidrolisis dari membran berdasarkan CTA terjadi dalam 2,9 hari di
bawah kondisi kaustik. Dalam kondisi asam, membran berdasarkan CTA stabil
untuk 12,3 hari. Dalam studi lain, juga telah melaporkan bahwa membran
berdasarkan CTA cepat membusuk ketika fase sumber terkandung 1 M LiOH.
Stabilitas PIM berbasis PVC belum sistematis dipelajari. Namun, atas dasar
struktur polimer yang ada, membran berdasarkan PVC diharapkan lebih tahan
terhadap hidrolisis dalam kondisi kaustik atau asam ekstrim (Nghim, 2006).
Zha et al (1995) menjelaskan bahwa terdapat empat mekanisme ketidakstabilan
membran berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan, yaitu:
22
a. Mekanisme tekanan osmotik (Osmotic Pressure Mechanisms, OPM)
Ketidakstabilan pada SLM salah satunya disebabkan karena tekanan osmotik
selama proses transport. Tekanan osmotik adalah tekanan yang dibutuhkan untuk
mempertahankan kesetimbangan osmotik antara suatu larutan dan pelarut
murninya yang dipisahkan oleh suatu membran yang dapat ditembus hanya oleh
pelarut tersebut. Kebocoran membran cair terutama disebabkan oleh perbedaan
tekanan osmotik ini sebagai akibat adanya perbedaan kekuatan ionic antara fasa
sumber dan fasa penerima. Umur membran dipengaruhi oleh kandungan air
dalam membran, tekanan osmotik dan transpor (distribusi) air. Menurut Deblay et
al (1991), pengaruh kandungan air dalam membran yang disebabkan oleh tekanan
osmotik dibedakan menjadi tiga kategori, yaitu :
(1) Jika konsentrasi air lebih dari 40 g/L maka umur membran turun mendekati
nol
(2) Jika konsentrasi air dalam membran antara 15– 40 g/L maka umur akan
menurun drastis
(3) Jika konsentrasi air dalam membran kurang dari 15 g/L maka stabilitas SLM
tinggi atau besar
Meningkatnya konsentrasi garam pada fasa sumber akan mengurangi hilangnya
fasa organik pada membran, sehingga akan meningkatkan stabilitas dan umur
membran. Perpindahan air yang terjadi pada membran merupakan akibat dari
ketidakstabilan membran, bukan merupakan penyebab kebocoran membran
(Neplenbroek et al., 1992). Hubungannya dengan konsentrasi larutan bahwa
tekanan osmotik larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (molar) dari zat
terlarut semakin besar.
23
b. Mekanisme pembasahan secara progresif (Progressive Wetting Mechanisms,
PWM)
Danesi (1984) dan Takeuchi et al (1989) menyatakan bahwa, selama transpor
terjadi tegangan interfasial dan sudut kontak mempunyai peran dalam proses
hilangnya komponen penyusun membran, yaitu bertambahnya waktu
transpor akan menurunkan tegangan antar muka dan sudut kontak. Ketika
tegangan muka berkurang, emulsi akan terbentuk dan akan menyebabkan
membran cair keluar dari dalam pori polimer. Pembentukan emulsi ini akan
memicu terkikisnya permukaaan membran sehingga terjadi kehilangan komponen
penyusun membran. Hal ini disebabkan karena adanya pembentukan kompleks
logam, adanya kontaminasi dari antar muka membran dan larutan berair, serta
peruraian agen pengkhelat dan faktor lainnya, seperti:
1) Tegangan antar muka
Ketika tegangan antar muka menurun pada tingkat tertentu, maka akan
terbentuk emulsifikasi secara tiba-tiba. Hal inilah yang menyebabkan
terjadinya hilangnya komponen penyusun pada membran yang berdekatan
dengan larutan berair
2) Sudut kontak
Ketika sudut kontak pada ketiga fasa menurun ke titik kritis, maka larutan
berair akan menembus atau menerobos pori-pori membran atau terjadi
penetrasi ke pori-pori membran
Pada fasa penerima yang berisi air, ketika bertemu atau kontak dengan fasa
membran. Pada permukaan membran akan terjadi emulsi, ditambah faktor
pengadukan dan meningkatnya waktu sehingga pembentukan emulsi akan
24
semakin meningkat seiring dengan penggunaan pengadukan dan bertambahnya
waktu. Berdasarkan mekanisme ini, maka hilangnya komponen penyusun
membran pada membran harus merespresentasikan komponen pembentuk
membran, yang mana berarti hilangnya komponen penyusun membran sama
dengan pengurangan berat membran sebelum transpor dengan setelah transpor,
sehingga nilainya sebanding dengan hilangnya komponen-komponen pembentuk
membran. Kenyataan menunjukkan bahwa teori ini belum dapat menjelaskan
dengan baik tentang hilangnya bahan komposisi membran yang terdiri dari
senyawa pembawa, agen polimer pendukung dan plasticizer.
c. Mekanisme penutupan pori (Pore-Block Mechanisms, PBM)
Mekanisme ini diusulkan oleh Babcock et al (1985) yaitu terdapat dua
kemungkinan di mana pori-pori membran dapat tertutup, yaitu :
(1) Tertutupnya pori membran yang disebabkan oleh air. Penyumbatan pori
membran oleh tetesan air, pada banyak kasus merupakan fenomena yang
penting
(2) Pembentukan endapan yang disebabkan karena rendahnya kelarutan kompleks
yang terbentuk dalam membran cair sehingga merugikan dalam hal kecepatan
perembesan, tetapi mempunyai dampak yang positif terhadap pencegahan
kebocoran membran
Mekanisme ini menunjukkan bahwa air memasuki pori-pori yang terisi senyawa
organik dalam bentuk misel. Misel ini terbentuk oleh agen ion kompleks logam.
Ketika misel berdifusi ke bagian dalam membran pada bagian sisi fasa penerima,
misel ini akan terputus di suatu tempat di dalam pori dan melepaskan air karena
25
konsentrasi kompleks logam yang menurun secara bertahap. Air kemudian
bergabung dalam tetesan dan menyebabkan penyumbatan pori, penurunan fluks
dan pengeluaran larutan membran ke larutan berair yang berbatasan dengan
membran.
d. Mekanisme shear-induced emulsion
Mekanisme shear-induced emulsion ini merupakan pengembangan dari hasil
penelitian tentang hubungan antara hilangnya komponen penyusun membrane dan
kestabilan emulsi di mana Neplenbrock et al (1992) menjelaskan, bahwa kondisi
membran tidak stabil yang disebabkan karena meningkat kestabilan emulsi pada
fasa organik. Adanya membran cair yang hilang akan memaksa miniskus pada
fasa membran cair tertarik ke dalam pori-pori, kemudian air akan mengisi penuh
volume yang tersedia. Miniskus baru dari fasa membran cair akan kembali pada
posisi semula dengan cepat karena pori-pori yang lebih kecil akan terbentuk pada
permukaan membran. Mekanisme ini menjelaskan mengenai fenomena yang
berhubungan dengan ketidakstabilan membran, tetapi penelitian ini hanya
berdasar penelitian transpor nitrat saja, sedangkan mekanisme hilangnya
komponen penyusun membran belum dapat diuraikan.
H. Karakterisasi
1. Spektrofotometri Ultraviolet-Visible (UV-Vis)
Spektrofotometri UV-Vis adalah pengukuran panjang gelombang, intensitas
sinar ultraviolet, dan cahaya tampak yang diabsorbsi oleh sampel. Sinar
ultraviolet dan cahaya tampak memiliki energi yang cukup untuk
mempromosikan elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih
26
tinggi. Spektroskopi UV-Vis biasanya digunakan untuk molekul dan ion
anorganik atau kompleks di dalam larutan. Spektrum UV-Vis mempunyai
bentuk yang lebar dan hanya sedikit informasi tentang struktur yang bisa
didapatkan dari spektrum ini sangat berguna untuk pengukuran secara
kuantitatif. Sinar ultraviolet berada pada panjang gelombang 200-400 nm,
sedangkan sinar tampak berada pada panjang gelombang 400-800 nm.
Kebanyakan penerapan spektrofotometri UV-Vis pada senyawa organik
didasarkan n-π* ataupun π-π* karena spektrofotometri UV-Vis memerlukan
hadirnya gugus kromofor dalam molekul itu. Transisi ini terjadi dalam daerah
spektrum (200-700 nm) yang nyaman untuk digunakan dalam eksperimen.
Spektrofotometri UV-Vis yang komersial biasanya beroperasi dari sekitar 175
nm atau 200-1000 nm. Identifikasi kualitatif senyawa organik dalam daerah
ini jauh lebih terbatas daripada dalam daerah inframerah. Ini karena pita
serapan terlalu lebar dan kurang terinci. Tetapi, gugus-gugus fungsional
tertentu seperti karbonil, nitro, sistem tergabung, benar-benar menunjukkan
puncak yang karakteristik, dan sering dapat diperoleh informasi yang berguna
mengenai ada tidaknya gugus semacam itu dalam molekul tersebut (Day and
Underwood, 1986). Prinsip kerja spektrofotometer berdasarkan hukum
Lambert Beer, yaitu bila cahaya monokromatik (Io) melalui suatu media
(larutan), maka sebagian cahaya tersebut diserap (Ia), sebagian dipantulkan
(Ir), dan sebagian lagi dipancarkan (It) (Huda, 2001). Menurut Khopkar
(2003), instrumen spektrofotometri UV-Vis adalah :
27
1. Sumber sinar polikromatis, berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis
dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Sumber yang biasa
digunakan pada daerah UV adalah lampu deuterium atau disebut juga heavy
hidrogen, sedangkan pada daerah Vis menggunakan lampu tungsten yang
sering disebut lampu wolfram, spektrofotometer UV-Vis menggunakan
photodiode yang telah dilengkapi monokromator.
2. Monokromator, merupakan alat yang memecah cahaya polikromatis
menjadi cahaya tunggal (monokromatis) dengan komponen panjang
gelombang tertentu. Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi
monokromator dari sumber radiasi yang memancarkan radiasi polikromatis.
Monokromator terdiri dari susunan : celah (slit) masuk – filter - kisi
(grating) – celah (slit) keluar.
3. Wadah sampel (kuvet), merupakan wadah sampel yang akan dianalisis.
Kuvet dari leburan silika (kuarsa) dipakai untuk analisis kualitatif dan
kuantitatif pada daerah pengukuran 190-1100 nm, dan kuvet dari bahan
gelas dipakai pada daerah pengukuran 380-1100 nm karena bahan dari gelas
mengabsorpsi radiasi UV.
4. Detektor, menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel. Cahaya
kemudian diubah menjadi sinyal listrik oleh amplifier dan dalam rekorder
akan ditampilkan dalam bentuk angka-angka pada reader (komputer).
5. Visual display/read out, merupakan suatu sistem baca yang menangkap
besarnya isyaratlistrik yang berasal dari detektor. Menyatakan dalam bentuk
% transmitan maupun absorbansi.
28
Cara kerja alat spektrofotometer UV-Vis yaitu sinar dari sumber radiasi
diteruskan menuju monokromator. Cahaya dari monokromator diarahkan
terpisah melalui sampel dengan sebuah cermin berotasi. Detektor menerima
cahaya dari sampel secara bergantian secara berulang-ulang. Sinyal listrik dari
detektor diproses, diubah ke digital dan dilihat hasilnya, selanjutnya
perhitungan dilakukan dengan komputer yang sudah terprogram (Harjadi,
1993). Skema alat spektrofotometer UV-Vis dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Skema alat Spektrofotometer UV-Vis (Khopkar, 2003)
2. Fourier Transform Infrared (FTIR)
Fourier Transform Infra Red (FTIR) merupakan suatu metode spektroskopi infra
red yang digunakan untuk mengamati interaksi-interaksi molekul dengan radiasi
elektromagnetik. Metode ini didasarkan pada absorpsi radiasi inframerah oleh
sampel yang akan menghasilkan perubahan keadaan vibrasi dan rotasi dari
molekul sampel. Vibrasi dapat terjadi karena energi yang berasal dari sinar
infrared tidak cukup kuat untuk menyebabkan terjadinya atomisasi ataupun
eksitasi elektron pada molekul senyawa yang ditembak yang mana besarnya
29
energi vibrasi tiap atom atau molekul berbeda tergantung pada atom-atom dan
kekuatan ikatan yang menghubungkannya sehingga dihasilkan frekuensi yang
berbeda pula. Intensitas absorpsi bergantung pada seberapa efektif energi foton
inframerah dipindahkan ke molekul, yang dipengaruhi oleh perubahan momen
dipol yang terjadi akibat vibrasi molekul (Amand and Tullin, 1999).
Hal yang perlu diperhatikan dalam menginterpretasi kurva serapan inframerah
adalah bilangan gelombang, bentuk kurva serapan (sempit tajam atau melebar)
dan intensitas serapan (kuat, sedang, atau lemah). Hubungan antara persen
absorbansi dengan frekuensi dapat menghasilkan sebuah spektrum inframerah
(Kosela, 2010). Skema alat spektroskopi FTIR dan dapat dilihat pada Gambar
6.
Gambar 6. Skema alat FTIR (Dachriyanus, 2004)
Menurut Dachriyanus (2004), Jika suatu frekuensi tertentu dari radiasi
inframerah dilewatkan pada sampel suatu senyawa organik maka akan terjadi
penyerapan frekuensi oleh senyawa tersebut. Detektor yang ditempatkan pada
sisi lain dari senyawa akan mendeteksi frekuensi yang dilewatkan pada sampel
yang tidak diserap oleh senyawa. Banyaknya frekuensi yang melewati
senyawa (yang tidak diserap) akan diukur sebagai persen transmitan.
30
Spektrofotometer inframerah pada umumnya digunakan untuk menentukan
gugus fungsi suatu senyawa organik dan mengetahui informasi struktur suatu
senyawa organik dengan membandingkan daerah sidik jarinya. Kisaran
serapan yang kecil dapat digunakan untuk menentukan tipe ikatan. Untuk
memperoleh hal tersebut maka dibutuhkan tabel bilangan gelombang dari
berbagai jenis ikatan. Bilangan gelombang dari berbagai jenis ikatan disajikan
pada Tabel 1 (Dachriyanus, 2004).
Tabel 1. Bilangan gelombang dari berbagai jenis ikatan
Bilangan gelombang (cm
-1) Jenis ikatan
3750-3000 regang O-H, N-H
3000-2700 regang –CH3, -CH2, C-H aldehid
2400-2100 regang C≡C-, C≡N
1900-1650
regang C=O (asam, aldehid, keton,
amida, ester, anhidrida
1675-1500
regang C=C (aromatik dan alifatik),
C=N
1475-1300 C-H bending
1000-650 C=C-H, Ar-H bending
3. Scanning Electron Microscope (SEM)
SEM adalah suatu instrumen penghasil berkas elektron pada permukaan
spesimen target dan mengumpulkan serta menampilkan sinyal-sinyal yang
diberikan oleh material target. Alat SEM (Scanning Electron Microscope)
memiliki kegunaan dalam melakukan karakterisasi material yang heterogen
pada permukaan bahan skala mikrometer atau bahan submikrometer. Pada
31
SEM dapat diamati karakteristik bentuk, struktur, serta distribusi pori pada
permukaan bahan. Prinsip kerja alat ini adalah sumber elektron dari filament
yang terbuat dari tungsten memancarkan berkas elektron. Apabila elektron
tersebut berinterkasi dengan bahan (specimen) maka akan menghasilkan
elektron sekunder dan sinar-X karakteristik (Smallman, 2000).
Struktur suatu material dapat diketahui dengan cara melihat interaksi
yang terjadi jika suatu specimen padat dikenai berkas elektron. Berkas
elektron yang jatuh tersebut sebagian akan dihamburkan sedang sebagian
lagi akan diserap dan menembus specimen. Bila specimen cukup tipis,
sebagian besar ditransmisikan dan beberapa elektron dihamburkan secara
tidak elastis. Interaksi dengan atom dalam specimen menghasilkan
pelepasan elektron energi rendah, foton sinar-X dan elektron auger, yang
semuanya dapat digunakan untuk mengkarakterisasi material. Berikut ini
adalah gambaran mengenai hamburan elektron-elektron apabila
mengenai specimen disajikan pada Gambar 7.
Gambar 7. Hamburan elektron yang jatuh pada lembaran tipis (Smallman,
2000)
32
Interaksi antara elektron dengan atom pada sampel akan menghasilkan
pelepasan elektron dengan energi rendah, foton sinar-X, dan elektron auger,
yang seluruhnya dapat digunakan untuk mengkarakterisasi material. Elektron
sekunder adalah elektron yang dipancarkan dari permukaan kulit atom terluar
yang dihasilkan dari interaksi berkas elektron jauh dengan padatan sehingga
mengakibatkan terjadinya loncatan elektron yang terikat lemah dari pita
konduksi. Elektron auger adalah elektron dari kulit orbit terluar yang
dikeluarkan dari atom ketika elektron tersebut menyerap energi yang
dilepaskan oleh elektron lain yang jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah
(Smallman, 2000).
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama lima bulan (Maret-Juli 2019) di Laboratorium
Kimia Analitik dan Instrumentasi Universitas Lampung. Analisis spektrofotometri
UV-Vis dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik dan Instrumentasi Universitas
Lampung dan karakterisasi membran menggunakan Fourier Transform Infrared
(FTIR) dan Scanning Electron Microscope (SEM) yang dilakukan di
Laboratorium Terpadu Sentra Inovasi dan Teknologi (LTSIT) Universitas
Lampung.
B. Alat dan Bahan
1. Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, satu rangkaian alat
transpor fenol, pH meter (HM-30R), pengaduk magnet, corong pisah, alat
penunjang berupa alat-alat gelas dan plastik, neraca analitik (Mettler Toledo
AB54-S), desikator, Spektrofotometer UV-Vis HITACHI, dan Fourier Transform
Infrared (FTIR) Shimadzhu 820PC.
33
2. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, kopoli eugenol
DAF 10% hasil sintesis kopolimerisasi oleh Haqiqi (2019), dan akuades, bahan
kimia semua kualitas pure analysis produksi Merck yaitu fenol (C6H5OH), 4-
aminoantipirin, dibenzileter (DBE), polivinil klorida (PVC), tetrahidrofuran
(THF), kopoli (eugenol-DAF), natrium hidroksida (NaOH), kalium klorida (KCl),
natrium klorida (NaCl), natrium nitrat (NaNO3), natrium sulfat (Na2SO4), kalium
nitrat (KNO3), kloroform (CHCl3), K4Fe(CN)6, asam klorida (HCl), kalium
ferrisianida, pH indikator, buffer fosfat dan kertas saring.
C. Prosedur Penelitian
1. Variasi Konsentrasi Plasticizer
Membran PIM dibuat dengan variasi konsentrasi plasticizer 0,3032; 0,3100;
0,3132; 0,3200; dan 0,3232 gram (Tabel 2), ditimbang membran PIM sebelum
digunakan untuk transpor. Membran PIM ditempatkan pada tengah pipa transpor
fenol, kemudian pada kolom fasa sumber diisi 50 mL fenol 60 ppm pH 5,5 dan
pada kolom fasa penerima diisi 50 mL NaOH 0,1 M. Pipa transpor ditutup dan
diaduk dengan pengaduk magnet pada fasa sumber dan fasa penerima selama 48
jam pada suhu kamar. Setelah 48 jam, membran PIM dilepas, dikeringkan
selama 48 jam, dan ditimbang. Konsentrasi fenol pada fasa penerima dan fasa
sumber dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang 456 nm. Membran PIM yang telah digunakan untuk transpor fenol
dikarakterisasi dengan Fourier Transform Infrared (FTIR) dan Scanning
Electron Microscope (SEM).
34
Tabel 2. Komposisi membran
No PVC
(g)
Carrier
(g)
Plasticizer
(g)
1 0,1730 0,0540 0,3032
2 0,1730 0,0540 0,3100
3 0,1730 0,0540 0,3132
4 0,1730 0,0540 0,3200
5 0,1730 0,0540 0,3232
2. Variasi Jenis Garam
Membran PIM dengan komposisi optimum ditimbang sebelum digunakan untuk
transpor dan ditempatkan pada tengah pipa transpor fenol. Pada kolom fasa
sumber diisi 50 mL fenol 60 ppm pH 5,5 dengan variasi jenis garam (KCl; NaCl;
NaNO3; Na2SO4; KNO3) konsentrasi 0,01, dan pada kolom fasa penerima diisi 50
mL NaOH 0,1 M. Pipa transpor ditutup dan diaduk dengan pengaduk magnet
pada fasa sumber dan fasa penerima selama 48 jam pada suhu kamar. Setelah 48
jam, membran PIM dilepas, dikeringkan selama 48 jam, dan ditimbang.
Konsentrasi fenol pada fasa penerima dan fasa sumber dianalisis menggunakan
spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 456 nm.
3. Variasi Konsentrasi Garam
Transpor fenol dengan penambahan garam pada fasa sumber dan fasa penerima.
Membran PIM dengan komposisi optimum ditimbang sebelum digunakan untuk
transpor dan ditempatkan pada tengah pipa transpor fenol. Pada kolom fasa
sumber diisi 50 mL fenol 60 ppm pH 5,5 yang telah ditambahkan garam dengan
variasi konsentrasi 0 M; 0,001 M; 0,01 M; 0,1 M dan 1 M dan pada kolom fasa
35
penerima diisi 50 mL NaOH 0,1 M. Selanjutnya penelitian dengan fasa sumber
diisi dengan 50 mL larutan fenol 60 ppm dengan pH 5,5 sedangkan untuk fasa
penerimanya diisi dengan larutan garam dengan variasi konsentrasi 0 M; 0,001
M; 0,01 M; 0,1 M dan 1 M dalam 50 mL NaOH 0,1 M. Pipa transpor ditutup dan
diaduk dengan pengaduk magnet pada fasa sumber dan fasa penerima selama 48
jam pada suhu kamar. Setelah 48 jam, membran PIM dilepas, dikeringkan
selama 48 jam, dan ditimbang. Konsentrasi fenol pada fasa penerima dan fasa
sumber dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang 456 nm.
4. Pemakaian Berulang Pada Membran PIM
Membran PIM dengan komposisi optimum ditimbang sebelum digunakan untuk
transpor dan ditempatkan pada tengah pipa transpor fenol. Pada kolom fasa
sumber diisikan 50 mL fenol 60 ppm dengan pH yang telah diatur menjadi 5,5
dan pada kolom fasa penerima diisikan 50 mL NaOH 0,1 M. Pipa transpor
ditutup dan diaduk dengan pengaduk magnet pada fasa sumber dan fasa penerima
selama 48 jam pada suhu kamar. Setelah 48 jam, membran PIM dilepas,
dikeringkan selama 48 jam, dan ditimbang. Konsentrasi fenol pada fasa
penerima dan fasa sumber dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis
pada panjang gelombang 456 nm. Selanjutnya membran PIM digunakan kembali
untuk transpor fenol dengan beberapa kali pengulangan sampai hasil fenol yang
tertrasnpor pada fasa penerima mengalami banyak penurunan.
36
5. Lifetime
Membran PIM dengan komposisi optimum ditempatkan pada tengah pipa
transport fenol, kemudian pada kolom fasa sumber diisi 50 mL fenol 60 ppm pH
5,5 dengan dua variasi yaitu tanpa penambahan garam dan penambahan garam
optimum dengan konsentrasi garam 0,01 M dan pada kolom fasa penerima diisi
50 mL NaOH 0,1 M. Pipa transpor ditutup dan diaduk dengan pengaduk magnet
pada fasa sumber dan fasa penerima. Lifetime ditentukan dengan cara mengukur
nilai pH pada fasa sumber. Naiknya nilai pH pada fasa sumber mengindikasikan
bahwa membran PIM sudah mengalami kebocoran. pH pada fasa sumber dicek
secara berkala hingga pH pada fasa sumber ±9,0.
37
D. Diagram Alir Penelitian
Secara keseluruhan penelitian ini dirangkum dalam diagam alir penelitian yang
ditunjukkan dalam Gambar 8.
Gambar 8. Diagram alir penelitian
Membran PIM dengan
Variasi Konsentrasi
Plasticizer
Membran PIM dengan
Komposisi Optimum
Karakterisasi Uv-Vis,
FTIR, dan SEM
Variasi
Garam
Variasi
Konsentrasi
Garam
Fasa Sumber Fasa
Penerima
Pemakaian
Berulang Lifetime
Penambahan
Garam
Tanpa
Penambahan
Garam
Karakterisasi Uv-Vis,
57
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Adanya pengaruh variasi konsentrasi plasticizer pada membran PIM dengan
senyawa pembawa Co-EDAF 10% tercapai pada konsentrasi 0,3132 g dengan
persen fenol yang tertranspor sebanyak 90,73%.
2. Adanya pengaruh variasi jenis dan konsentrasi garam pada membran PIM
dengan senyawa pembawa Co-EDAF 10% tercapai pada garam NaNO3 dengan
persen fenol yang tertranspor sebanyak 88,63% dan konsentrasi garam 0,001 M
pada fasa sumber dan fasa penerima dengan persen fenol yang tertranspor
sebanyak 88,84% dan 88,25%.
3. Membran PIM dapat digunakan untuk transpor fenol sebanyak empat kali
pengulangan dengan persen fenol yang tertranspor sebanyak 42,73% dan umur
membran untuk penambahan garam menjadi lebih lama.
B. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka disarankan pada penelitian
lebih lanjut mengenai beberapa pengaruh lain yang dapat mempengaruhi stabilitas
dan ketahanan membran PIM.
58
DAFTAR PUSTAKA
Agustina, S., S. Pudji., T. Widianto., dan Trusni. 2008. Penggunaan Teknologi
Membran Pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit. Workshop
Teknologi Industri Kimia dan Kemasan.
Alva, V.A. and B.M. Peyton. 2003. Phenol and Catechol Biodegradation by the
Haloalkaliphile Halomonas Campisalis: Influence of pH and Salinity.
Environmental Scicience Technology. Vol. 37(19): 4397-4402.
Alvarez, G.S. 2001. Study on Polymeric Inclusion Membranes, Transport and
Characterisation. (Thesis). Royal Institute of Technology. Stockholm.
Amand, L.A. and C.J. Tullin. 1999. The Theory Behind FTIR Analysis:
Application Examples From Measurement at the 12 MW Circulating
Fluidized Bed Boiler at Chalmers. Dept. of Energy Conversion
Chalmers University of Technology. Gitenborg, Sweden.
Babcock, W.C., J. Brooke, and Friessen. 1985. Fundamentals of Coupled-
Trasport Membranes. U.S Department of Energy. New York.
Baker, R.W. 2000. Membrane Technology and Application. Mc Graw-Hill. New
York.
Bartsch, R.A. and J.D. Way. 1996. Chemical Separations With Liquid
Membranes. Journal of the American Chemical Society. ACS Symposium
Series.
Benosmane, N., B. Baya., M.H.Safouane, and H. Maamar. 2018. Removal of
Phenol from Aqueous Solution Using Polymer Inclusion Membrane Based
on Mixture of CTA and CA. Applied Water Science. 8:17.
Chakrabarty, K., P. Saha, and A.K. Ghosha. 2010. Separation of Mercury from
its Aqueous Solution Through Supported Liquid Membrane Using
Environmentally Benign Diluent. Journal of Membrane Science. Vol. 350:
395–401.
Cichy, W., and J. Szymanowski. 2002. Recovery of Phenol from Aqueous
Streams in Hollow Fiber Modules. Journal of Environmental Science
Technology. Vol. 36(9): 2088-2093.
59
Danesi, P.R. 1984. Separation of Metal Species by Supported Liquid Membranes.
Journal of separation Science Thechnology. Vol. 19(11-1): 857-894.
Dachriyanus. 2004. Analisis Struktur Senyawa Organik secara Spektrofotometri.
CV Trianda Anugrah Pratama. Padang.
Day, R. A., dan A.L. Underwood. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Kelima.
Penerbit Erlangga. Jakarta.
Deblay, P., R. Delepine., Minier and H. Renon. 1992. Selection of Organic
Phasefor Optimal Stability and Efficiency of Flat-Sheet Supported Liquid
Membrane. Journal of separation Science Thechnology. Vol. 26: 97.
Djunaidi, M.C., P.J. Wibawa, and R.H. Murti. 2018. Synthesis of A Novel Carrier
Compound Thiazeothyl Methyl Eugenoxyacetate from Eugenol and Its Use
in the Bulk Liquid Membrane Technique. Indonesian Journal of Chemistry.
Vol. 18(1): 121-126.
Djunaidi, M.C., R.A. Lusiana, P.J. Wibawa, D. Siswanta, dan Jumina. 2010.
Sintesis Turunan Polieugenol sebagai Carrier bagi Recovery Logam Berat
dengan Teknik Membran Cair. Reaktor. Vol. 13(1): 16-23.
Dzygiel, P., and P. Wieczorek. 2010. Stereoselective Transport of Amino Acids
and Peptides Through Liquid Membranes, Journal of Chemistry. Vol. 33.
Fessenden, R.J., dan J.S. Fessenden. 1990. Kimia Organik Jilid 1 Edisi 3, Alih
bahasa A.H., Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta.
Frankenfeld, J.W., and N.N. Li. 1987. Recent Advances in Liquid Membrane
Technology, Handbook of Separation Process Technology. John
Wiley and Sons Inc. New York.
Gardner, J.S., Q.P. Peterson, J.O. Walker, B.D. Jensen, B. Adhikary, R.G.
Harrison,and J.D. Lamb. 2006. Anion Transpor Trough Polymer Inclusion
Membranes Facilitated by Transition Metal Containing Carriers. Journal of
Membrane Science. Vol. 277: 165-167.
Guell, R., Antico, E., Kolev, S.D., Benavente, J., Salvado, V., and Fontas, c. 2011.
Development and Characterization of Polymer Inclusion Membranes for the
Separation and Speciation of Inorganic As Apecies. Journal of Membrane
Sciene. Vol. 383: 88-95.
Guenther, E. 1990. Minyak Atsiri. Universitas Indonesia. Jakarta.
Harjadi, W. 1993. Ilmu Kimia Analitik Dasar. PT Gramedia Pustaka Utama.
Jakarta.
60
Happy, M.R. 2012. Studi Stabilitas dan Kemampuan Transpor Fenol
Menggunakan Polymer Inclusion Membrane (PIM) dengan Polimer
Polieugenol Tersambung Silang Bisphenol a Diglycidyl Ether (BADGE)
Sebagai Membran Carrier. Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
Haqiqi, M.I. 2019. Studi Traspor Fenol Menggunakan Co-EDAF [Kopoli
(Eugenol-Dialil FTalat)] Sebagai Senyawa Pembawa dengan Teknik
Polymer Inclucion Membrane. Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Lampung. Lampung.
Hill, C., J.F. Dozol, H. Rouquette, S. Eymard, and B. Tournois. 1996. Study of
the Stability of Some Supported Liquid Membranes. Journal of Membrane
Science. Vol. 114: 73-80.
Huda, N. 2001. Pemeriksaan Kinerja Spektrofotometer UV-Vis GBC 911A
Menggunakan Pewarna Tartrazine CL 19140. Sigma Epsilon. Vol.
1(20): 15-20.
Huidong, Z., W. Biyu, W.U. Yanxiang, and R.E.N. Qilong. 2009. Instability
Mechanisms of Suppoeted Liquid Membrane for Phenol Transport. China
Journal of Chemistry Engineering. Vol. 17(5): 750–755.
Khopkar, S.M. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press. Jakarta.
Kim, J.S., S.H. Lee, S.H. Yu, M.H. Ch, D.W. Kim, S.G. Kwon, and E.H. Lee.
2002. Calix[6]arene Bearing Carboxylic Acid and Amide Groupsin
Polymeric CTA Membrane. Bulletion of the Korean Chemical Society. Vol.
23(8): 1085–1088.
Kislik, V.S. 2010. Liquid Membranes: Principles and Applications in Chemical
Separations and Wastewater Treatment. Elsevier. Inggris.
Kiswandono, A. A. 2010. Studi Transpor Fenol dengan Menggunakan Membran
Cair Polieugenol. (Prosiding Seminar Nasional). Jurusan Kimia. Fakultas
Ilmu Keguruan dan Pendidikan. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.
Kiswandono, A.A. 2014. Kajian Transpor Fenol Melalui Membran
Berbasis Polieugenol Tertaut Silang Menggunakan Metode Polymer
Inclusion Membrane (PIM). (Disertasi). Jurusan Kimia. Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Gadjah Mada.
Yogyakarta.
Kiswandono, A.A., D. Siswanta, and N.H. Aprilita, S.J. Santosa. 2012.
Preparation of Copoly(Eugenol-DVB) as Membrane Carrier for Transport
Phenol by Inclusion Polymer Membrane (PIM). Indonesian Journal of
Chemistry. Vol. 12(2): 105-112.
61
Kiswandono, A.A., D. Siswanta, N.H. Aprilita, S.J. Santosa, and T. Hayashita.
2013. Extending the Life Time of Polymer Inclusion Membrane Containing
Copoly (Eugenol-DVB) as Carrier for Phenol Transport. Indonesian Journal
of Chemistry. Vol. 13(3): 254-261.
Kiswandono, A.A., D. Siswanta, N.H. Aprilita, S.J. Santosa, and T. Hayashita.
2014. The Capability of Copoly (Eugenol-Divinil Benzene), Co-EDVB As a
Carrier of Phenol Transport with Polymer Inclusion Membrane (PIM).
Journal of Enviromentally Friendly Processes. Vol. 2: 57-68.
Kocherginsky, N.M., Q. Yang, and L. Seelam. 2007. Recent Advances in
Supported Liquid Membrane Technology. Separation Purification
Technology. Vol. 53: 171–177.
Kosela, S. 2010. Cara Mudah dan Sederhana Penentuan Struktur Molekul Berdasarkan Spektra Data (NMR, Mass, IR, UV). Penerbit Lembaga FE
UI. Jakarta.
Kozlowski, C.A. 2006. Facilitated Transport of Metal Ions Through Composite
and Polimer Inclusions Membranes. Desalination Vol. 198: 132-140.
Le, Q.T.H., D.S. Ehler, M. McCleskey, R.C. Dye, D.R. Pesiri, G.D. Jarvinen,
and R.C. Sauer. 2002. Ultra-thin Gates for The Transport of Phenol from
Supported Liquid Membranes to Permanent Surface Modified Membranes.
Journal of Membrbrane Science. Vol. 205: 213-222.
Li, N., and H.K. Lee. 1997. Trace Enrichment of Phenolic Compunds From
Aqueous Samples by Dynamic Ion-Exchanger Solid-Phase Extraction.
Analitical Chemistry. Vol. 69: 5193-5199.
Li, N.N., 1968, Liquid Surfactant Membranes, US Patent No. 3. 410-794.
Mohapatra, P.K., and V.K. Manchanda. 2003. Liquid Membrane Based
Separations of Actinides and Fission Products. Indian Journal of
Chemistry. Vol. 42: 2925.
Mulder, M. 1996. Basic Principles of Membrans Technology 2nd edition. Kluwer
Academic Publisher. The Nederlands.
Neplenbroek, A. M., D. Bargeman, and C.A. Smolders. 1992. Supported Liquid
Membranes: Instability Effects. Journal of Membrrane Science. Vol. 67:
121-132.
Ngadiwiyana. 2005. Polimerisasi Eugenol dengan Katalis Asam Sulfat Pekat.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Vol. 8: 1-11.
Nghiem, L.D., P. Mornane, I.D. Potter, J.M. Perera, R.W. Cattrall, and S.D.
Kolev. 2006. Extraction and Transport of Metal Ions and Small Organic
62
Compounds Using Polymer Inclusion Membranes (PIMs): Review Journal
of Membrrane Science. Vol. 281: 7–41.
Pattilo, C. 1995. Membranes: Liquid Membranes in Particular, A Tutorial of
Sorts. Rensselaer Polytechnic Institute. New York.
Pont, N., V. Salvado, and C. Fontas. 2008. Selective Transport and Removal of
Cd from Chloride Solutions by Polymer Inclusion Membranes. Journal of
Membrrane Science. Vol. 318: 340-345.
Pratomo, H. 2003. Pembuatan dan Karakterisasi Membran Komposit Selulosa
Asetat untuk Proses Ultrafiltrasi Polisulfon. Jurnal Pendidikan Matematika
Dall Saills. Edisi 3 Tahun VIII.
Purwasih, R. 2013. Studi Transpor Fenol Menggunakan Polymer Inclusion
Membrane (PIM) dengan Molekul Pembawa Kopoli (Eugenol-Dialil
Ftalat). (Skripsi). Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Raut, D.R., P.K. Mohapatra, and V.K. Manchanda. 2012. A Highly Efficient
Supported Liquid Membrane System for Selective Strontium Separation
Leading to Radioactive Waste Remediation. Journal of Membrrane Science.
Vol. 390: 76–83.
Scindia, Y.M., A.K. Pandey, and A.V.R. Reddy. 2005. Coupled-diffusion
Transport of Cr(VI) Across Anion–Exchange Membranes Prepared by
Physical and Chemical Immobilization Methods. Journal of Membrrane
Science. Vol. 249: 143-152.
Slamet, R. Arbianti, dan Daryanto. 2007. Pengolahan Limbah Organik Fenol dan
Logam Berat Cr (VI) atau Pt (IV) Secara Simultan dengan Fotokatalisis
TiO2, ZnO-TiO2 dan CdS-TiO2. Reaktor. Vol. 11(2): 78-85.
Smallman, R. E. 2000. Metalurgi Fisik Modern Edisi Keempat. PT
Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
SNI 06-698921-2004. Metode Penentuan Fenol. Badan Standardisasi Nasional.
Sousa, A.R., and M.A. Trancoso. 2009. Validation of An Environmental Friendly
Segmented Flow Method for The Determination of Phenol Index in Waters
as Alternative to The Conventional One. Talanta. Vol. 79: 796-803.
Stanisavljvici, M., and L. Nidic. 2004. Removal Of Phenol from Industrial
Wastewaters by Horseradish (Cochlearia armoracia L) Peroxidase.
Working and Living Environmental Protection. Vol. 2(4): 345–349.
Suhandi, D., T. Purwoko, dan A. Pangastuti. 2006. Biodegradasi Fenol oleh Isolat
Bacillus spp asal Sumur Kawengan Cepu. Bioteknologi. Vol. 3(1): 8-13.
63
Sun, H., N.P. Hankins, B.J. Azzopardi, N. Hilal, and C.A.P. Almeida. 2008. A
Pilot-plant Study of the Adsorptive Micellar Flocculation Process:
Optimumm Design and Operation. Purification Technology. Vol. 62(2):
273–280.
Swantomo, D., N.A. Kundari, dan S.L. Pambudi. 2009. Adsorpsi Fenol dalam
Limbah dengan Zeolit Alam Terkalsinasi. Badan Tenaga Nuklir Nasional.
Yogyakarta.
Takeuchi, H., K. Takashi, and W. Goto, 1987. Some Observation on the Stability
of Supported Liquid. Journal of Membrrane Science. Vol. 34: 19-29.
Ulbricht, M. 2006. Advanced Functional Polymer Membranes. Polymer. Vol.
46(7): 2217-2262.
Urtiaga, A., R. Gutierrez, and I. Ortiz. 2009. Phenol Recovery from Phenolic
Resin Manufacturing: Viability of The Emulsion Pertraction Technology.
Desalination. Vol. 245(1): 444-450.
Venkateswaran, P., and K. Palanivelu. 2006. Recovery of Phenol from Aqueous
Solution by Supported Liquid Membrane Using Vegetable Oils as Liquid
Membrane. Journal of Hazardous Materials. Vol. 131: 146–152.
Walkowiak, W., M. Ulewicz, and C.A. Kozlowski. 2002. Application of
Macrocycle Compounds for Metal Ions Removal and Separation. Ars
Separatoria Acta. Vol. 1: 87-98.
Xu Man-Cai, Y. Zhou, and J.H. Huang. 2008. Adsorption Behaviors of
Three Polymeric Adsorbents With Amide Groups For Phenol in Aqueous
Solution. Journal Of Colloid and Interface Science. Vol. 327: 9–14.
Yang, X.J., and A.G. Fane. 1999. Performance and Stability of Supported Liquid
Membranes Using LIX 984N for Copper Transport. Journal of Membrrane
Science.Vol. 156: 251-263.
Zha, F.F., A.G. Fane, and C.J.D. Fell. 1995. Instability Mechanisms of Supported
Liquid Membranes in Phenol Transport Process. Journal of Membrrane
Science. Vol. 107: 59-74.
Zhang, B., G. Gozzelino, dan Baldi. 2001. Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects Vol. 193: 61–70.
Zheng, H.D., W. Biyu, W. Yanxiang, dan R. Qilong. 2009. Instability
Mechanisms of Supported Liquid Membranes for Copper (II) Ion
Extraction. Colloids and Surfaces A: Physicochem Engineering Aspects.
Vol. 351: 38–45.
top related