pembuatan membran hibrid dari tanah liat dan tio …repository.ump.ac.id/8645/1/cover_rina...

i

PEMBUATAN MEMBRAN HIBRID DARI TANAH LIAT DAN

TiO2 DENGAN POLIMER POLIVINIL ALKOHOL UNTUK

ULTRAFILTRASI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

RINA ASIH KUSUMAJATI

1403020024

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

MEI 2018

ii

Pembuatan Membran Hibrid…, Rina Asih Kusumajati, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018

iii


iv


v

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ...………………………………………………………….. i

HALAMAN PERSETUJUAN ...………………………………………………. ii

HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………………….....iii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ………..…………………… iv

DAFTAR ISI ...…………………………………………………...………..……. v

DAFTAR TABEL ………………………………………………….………… viii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………….………. ix

DAFTAR GRAFIK ……………………………………………………………. x

DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………...... xi

ABSTRAK ….………………………………………….….…………………... xii

ABSTRACT …………………………………………………………………… xiii

KATA PENGANTAR………………………………………...………………. xiv

BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………. 1

1.1. Latar Belakang Masalah …..……………………………………...………… 1

1.2. Perumusan Masalah …………..……………………………………………. 3

1.3. Tujuan Penelitian ….……………………………………………………….. 3

1.4. Manfaat Penelitian …..……………………………………………………... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………………………….. 4

2.1. Membran ……………………………………………………………………. 4

2.1.1. Definisi Membran …………...…………………………………….…. 4

2.2. Klasifikasi Membran ………………………………………………………... 5


vi

2.2.1. Berdasarkan Morfologi ………………………………………………. 5

2.2.2. Berdasarkan Kerapatan Pori ………………………………………….. 6

2.2.3. Berdasarkan Fungsinya ………………………………………………. 6

2.2.4. Berdasarkan Strukturnya ……………………………………………... 8

2.2.5. Berdasarkan Bentuknya ……………………………………………… 8

2.2.6. Tipe Aliran Umpan ……………………….………………………….. 9

2.3. Karakteristik Membran ……………………………………………………. 10

2.3.1. Kandungan Air ……………………………………….……………... 10

2.3.2. Ukuran dan Jumlah Pori……………………………………………... 10

2.3.3. Ketebalan Membran ………………………………………………… 11

2.3.4. Luas Membran ……………………………………………………… 11

2.4. Prinsip Pemisahan dengan Membran ……………………………………… 11

2.5. Membran Ultrafiltrasi ………………………………………….…............... 13

2.6. Keunggulan dan Kelemahan Teknologi Membran ………………………... 14

2.7. Kinerja Membran Pada Proses Ultrafiltrasi ……………………………….. 15

2.7.1. Fluks ...………………………………………………………………. 15

2.7.2. Rejeksi ………………………………………………………………. 15

2.8. Tanah Liat ………………………………………………………………..... 16

2.8.1. Proses Terbentuknya Tanah Liat ……………………….…………… 16

2.8.2. Ciri-ciri atau Karakteristik Tanah Liat ……………………………… 17

2.8.3. Jenis-jenis Tanah Liat ………………………………………………. 18


vii

2.8.4. Pemanfaatan Tanah Liat …………………………………………….. 20

2.9. TiO2 ………………..………………………………………………………. 20

2.10. Polivinil Alkohol …………………………………………………………. 21

BAB III METODE PENELITIAN …………………………………………... 24

3.1. Rancangan Penelitian ………………………...………………..…………... 24

3.2. Variabel dan Kondisi Percobaan …………………………………………... 24

3.3. Alat dan Bahan …………………………………………………………….. 25

3.4. Prosedur dan Penelitian ……………………………………………………. 26

3.5. Analisis Penelitian …………………………………………………………. 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………… 29

4.1. Sintesis Membran Tanah Liat dan TiO2 …………………………………… 29

4.2. Karakteristik Membran Keramik Tanah Liat/ TiO2 ……………………….. 29

4.3. Sintesis Membran Hibrid ………………………………………………….. 32

4.4. Karakteristik Membran Hibrid Tanah Liat/ TiO2 dan PVA ……………….. 33

4.5. Morfologi Membran Keramik Hibrid Tanah Liat/ TiO2 dan PVA ………… 35

4.6. Aplikasi Membran Hibrid untuk Penghilangan Zat Warna ……………….. 36

BAB V PENUTUP ……………………………………………………………. 40

5.1. Kesimpulan ………………………………………………………………... 40

5.2. Saran ……………………………………………………………………….. 41

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………. 43

LAMPIRAN …………………………………………………………………… 45


viii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Sifat Fisika TiO2 …………………………………………………….. 21


ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Tipe Proses Pemisahan ……………………………………..……… 9

Gambar 2.2. Proses Pemisahan dengan Membran ……………………………... 11

Gambar 2.3. Rumus Struktur Polivinil Alkohol ………………………………... 23

Gambar 2.4. Rumus Struktur Polivinil Alkohol dan Asam Sitrat ……………… 24

Gambar 4.1. Skema morfologi membrane keramik dan membran hibrid dengan

Scanning Electron Microscopy (SEM) …………………………... 36

Gambar 4.2. Pengujian mikroorganisme pada filtrat dan permeat ……………... 39


x

DAFTAR GRAFIK

Halaman

Grafik 4.1. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap densitas membran keramik …. 30

Grafik 4.2. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap porositas membran keramik .... 31

Grafik 4.3. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap water absorption membran

keramik ……….……………………………………………………. 32

Grafik 4.4. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap densitas membran hibrid ……. 33

Grafik 4.5. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap porositas membran hibrid …... 34

Grafik 4.6. Pengaruh konsentrasi TiO2 terhadap water absorption membran hibrid

……………………………………………………………………… 35

Grafik 4.7. Hubungan fluks dengan konsentrasi PVA terhadap membran hibrid

……………………………………………………………………… 37

Grafik 4.8. Hubungan rejeksi dengan komposisi PVA terhadap membran hibrid

……………………………………………………………………… 38


xi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Data Hasil Analisis Densitas, Porositas, Water Absorption pada

Membran Keramik ………………………………………………… 45

Lampiran 2 Data Hasil Analisis Densitas, Porositas, Water Absorption pada

Membran Hibrid …………………………………………………… 46

Lampiran 3 Gambar-gambar …………………………………………………… 47


xii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto :

Kehilangan waktu itu lebih sulit daripada kematian karena kehilangan

waktu membuatmu jauh dari Allah dan hari akhir. Sementara itu,

kematian membuatmu jauh dari kehidupan dunia dan penghuninya saja

(Ibnu al-Qayyim)

Barangsiapa tidak berani mengambil resiko maka dia tidak akan

pernah mencapai apapun didalam kehidupannya

Kluge menschen werden nicht viel reden sondern viel tun

If you fall thousands of times, stand a million times because you do not know

how close you are to success

Persembahan

Skripsi ini kupersembahkan terutama untuk Allah SWT yang telah memberikanku

kemampuan dan kekuatan untuk menghadapi segala rintangan dalam mengerjakan

skripsi ini.

Teruntuk Mbahku Ahmadi yang tiada henti selalu mendo’akan untuk

kesuksesanku. Ibuku Tuginah yang telah melahirkanku, serta selalu memberikan

motivasi, inspirasi, masukan, selalu setia mendengar keluh kesahku, dan yang

tiada henti mendo’akan untuk kesuksesanku. Serta ayahku yang telah memberikan

dukungan materiil.

Dan teruntuk keluarga besar Gureng Family terimakasih telah mendo’akanku,

semoga yang kuraih saat ini dapat menjadi contoh serta panutan dan motivasi

yang baik untuk para sepupuku nanti.


xiii

ABSTRAK

Air merupakan salah satu senyawa kimia yang terdapat di alam secara berlimpah-

limpah akan tetapi ketersediaan air yang memenuhi syarat bagi keperluan manusia

relatif sedikit karena dibatasi oleh berbagai faktor. Air bersih dihasilkan dari

filtrasi menggunakan membran yang dapat membersihkan air dari impuritas,

warna, maupun bau. Penelitian ini bertujuan untuk membuat membran keramik

dari tanah liat dan Titanium dioksida (TiO2) menjadi membran hibrid dengan

polimer polivinil alkohol (PVA) untuk ultrafiltrasi. Membran keramik hibrid yang

dihasilkan dikarakterisasi meliputi densitas, porositas, water absorption dan

kemampuannya untuk pemurnian zat warna. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

densitas membran keramik dengan variasi konsentrasi TiO2 0%-5% antara 1,58

g/cm3-1,76 g/cm

3, porositas 27,27%-34,8%, serta water absorption 17,25%-

19,74%. Sedangkan hasil analisis densitas membran hibrid dengan variasi

konsentrasi PVA 0%-10% antara 1,89 g/cm3-2,09 g/cm

3, porositas 26,73%-

6,66%, water absorption 14,28%-3,19%. Dan hasil morfologi SEM menunjukkan

kerapatan pori yang semakin rapat serta pengujian mikroorganisme menyatakan

semakin berkurangnya mikroba pada air hasil filtrasi dengan membran hibrid.

Kata kunci : Membran keramik, Tanah liat, Polivinil alkohol, Zat warna


xiv

ABSTRACT

Water is one of the most abundant chemical compounds in the wild, however, the

availability of water which qualifies for human uses is relatively limited due to

various factors. Clean water is produced from filtration using a membrane that

can sterilize water from impurities, colors, or odors. This study aimed to create

ceramic membranes of clay and Titanium dioxide (TiO2) into hybrid membranes

with polyvinyl alcohol (PVA) polymers for ultra filtration. The resulting hybrid

ceramic membrane was characterized by its density, porosity, water absorption

and its ability to purify dyes. The results showed that the density of ceramic

membrane with variation of TiO2 0%-5% concentration was between 1.58g/cm3-

1.76g/cm3, porosity 27.27%-34.8% and water absorption 17.25%-19.74%. The

result of hybrid membrane density analysis with variation of PVA 0%-10%

concentration was between 1.89g/cm3-2.09g/cm

3, porosity 26.73% -6.66% and

water absorption 14.28%-3.19%. The morphological results of SEM showed that

the density of the pore became denser and microorganism testing indicated that

the filtration water with hybrid membrane could decrease the microbes of the

water.

Keywords: Ceramic membrane, Clay, Polyvinyl alcohol, Dyestuff


xv

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah dan puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT

yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta anugerah-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi dengan judul ”Pembuatan Membran Hibrid dari

Tanah Liat dan TiO2 dengan Polimer Polivinil Alkohol untuk Ultrafiltrasi”.

Shalawat serta salam penulis curahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga,

sahabat serta para pengikutnya hingga akhir zaman.

Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu untuk memenuhi sebagian

syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T) bagi mahasiswa program S-

1 pada program studi Teknik Kimia di Fakultas Teknik dan Sains Universitas

Muhammadiyah Purwokerto.

Dalam penulisan skripsi ini tentunya tidak akan berjalan dengan baik tanpa

bantuan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu penulis sampaikan ucapan

terimakasih yang setulus-tulusnya kepada :

1. Allah SWT atas semua nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

meyelesaikan skripsi ini dengan tepat waktu.

2. Kedua orang tua yang selalu mendo’akan dan memberikan dukungan

moral maupun materiil.

3. Bapak Muhammad Taufik Tamam, S.T., M.T selaku Dekan Fakultas

Teknik dan Sains.

4. Bapak Haryanto, Ph.D selaku Kaprodi Teknik Kimia.

5. Bapak Haris Mulyadi, S.T., M.T selaku Pembimbing Akademik.

6. Bapak Anwar Ma’ruf, S.T., M.T selaku pembimbing yang telah

memberikan motivasi, nasihat, saran dan ilmu pengetahuannya dalam

membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan

baik.

7. Bapak Ir. Regawa Bayu Pamungkas M.T dan bapak Haryanto, Ph.D selaku

penguji yang telah memberikan kritik, saran dan masukkan yang

membangun kepada penulis.


xvi

8. Seluruh dosen Teknik Kimia yang sudah mendidik dan memberikan ilmu

yang bermanfaat bagi penulis.

9. Seluruh staf Tata Usaha di Fakultas Teknik dan Sains Universitas

Muhammadiyah Purwokerto yang telah membantu dalam kelancaran dan

kelengkapan administrasi.

10. Teman-teman satu angkatan 2014 (Wahai, Ira, Aulia, Asri, Dewi, Andri,

Susi, Ega, Regina, Eka, Karnofa, Tommy, Ibnu, Ilham, Fediasta, Faris,

Uriya, Hanafi, Rudi, Hudha, Reza) yang telah berjuang bersama-sama dari

semester 1 hingga sekarang. Semoga selalu sukses dan di ridhoi Allah.

Serta adik-adikku angkatan 2015, 2016 dan 2017.

11. Ma’rifatul Umamah, Wahyu Kurnia Lestari, Miftachul Chasanah yang

telah menemani dan memberikan bantuan, motivasi seta mendengarkan

keluh kesahku selama ini.

12. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah

membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini masih terdapat

kekurangan dan jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengalaman dan

kemampuan penulis. Maka dari itu kritik dan saran yang bersifat membangun,

penulis akan menerima dengan senang hati. Semoga skripsi ini dapat memberikan

manfaat bagi pembaca, Aamiin.

Purwokerto, 30 Mei 2018

Penulis


pembuatan membran hibrid dari tanah liat dan tio …repository.ump.ac.id/8645/1/cover_rina...

Documents