pengaruh konsentrasi dan temperatur … halaman awal... · 1.1 latar belakang ... m4 hasil...

PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR LARUTAN TERHADAP

KARAKTERISTIK RAPAT ARUS DIFUSI-BEDA TEGANGAN DARI

MEMBRAN KITOSAN DENGAN VARIASI MATRIK / PELARUT

SKRIPSI

BIDANG MINAT BIOFISIKA

Angelia Bella Kusumaningtyas

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR LARUTAN TERHADAP KARAKTERISTIK RAPAT ARUS DIFUSI-BEDA TEGANGAN DARI


SKRIPSI

BIDANG MINAT BIOFISIKA

Angelia Bella Kusumaningtyas

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

i

PENGARUH KONSENTRASI DAN TEMPERATUR LARUTAN TERHADAP KARAKTERISTIK RAPAT ARUS DIFUSI-BEDA TEGANGAN DARI


[SKRIPSI]

Karya tulis ini tidak dipublikasikan tetapi tersedia di perpustakaan

Dilingkungan Universitas Udayana;

diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan

tetapi pengutipan harus menyebutkan sumbernya

sesuai dengan kebiasaan ilmiah.

Karya tulis ini merupakan hak milik intelektual

Universitas Udayana

vi

ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang karakteristik rapat arus difusi-beda tegangan (J-V) dari membran kitosan. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi (C), temperatur (T) larutan, dan variasi komposisi matrix/pelarut pada pembuatan membran terhadap kurva karakteristik J-V dari membran tersebut. Membran dibuat dari kitosan, sebagai bahan dasar (matrix) dan asam asetat 1% sebagai pelarut, dengan komposisi matrix/pelarut yaitu 1%, 2%, 3%, dan 4%. Pada eksperimen transport ion digunakan larutan elektrolit NaCl dengan variasi konsentrasi 0,1 mM, 1 mM, 10 mM, 100 mM, dan 1000 mM, dan temperatur antara 300,9-340,9 K. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rapat arus difusi ion (J) bertambah seiring dengan bertambah besarnya perbandingan konsentrasi larutan di ruang 1 (C1) dan ruang 2 (C2). Kurva J-V memperlihatkan hubungan kenaikan tidak linear dan kurva bergeser kearah potensial yang lebih besar seiring dengan kenaikan temperatur. Variasi komposisi matrix/pelarut juga berpengaruh terhadap kurva karakteristik J-V, dimana semakin banyak jumlah matrix pada pembuatan membran menyebabkan rapat arus difusi dan beda tegangan dari membran meningkat. Hasil-hasil ini menunjukkan bahwa gradient konsentrasi, temperatur, dan komposisi matrix/pelarut sangat berpengaruh terhadap karakteristik J-V dari membran kitosan. Kata Kunci: Kitosan, membran, larutan elektrolit, rapat arus difusi-tegangan

ABSRACT The study about the characteristics of the diffusion current density-potential different (J-V) ofchitosan membrane has been done. It aims to determine the effect of concentration (C), temperature (T) of solution, and the ratio of matrix/solvent to the J-V characteristic curve of the membrane. The membrane made of chitosan, as the base material (matrix) and 1% acetic acid as the solvent, with the various composition ofmatrix/solvent of 1%, 2%, 3%, and 4%. In the ion transport experiments, NaCl electrolyte solution with various concentration of 0.1mM, 1mM, 10mM, 100mM, and 1000mM and with variation of temperature of 300.9 to 340.9 K. The results showed that the value of the diffusion current density of ion increases with increasing the ratio of the concentration of solution in room 1 (C1) and room 2 (C2). The J-V curve shows non-linear relationship and it’s shifted toward larger potential different with increased in temperature. These results indicate that the gradient of concentration of solution, temperature, and the ratio of matrix/solvent greatly affect the J-V characteristics of chitosan membrane. Keywords: chitosan, membranes, electrolyte solution, the diffusion current density-

voltage

viii

DAFTAR ISI

Halaman

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

FAKTA INTEGRITAS ..................................................................................... ii

LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR .................................................. iv

LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................. v

PEDOMAN PENGGUNAAN ........................................................................... vi

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii

ABSTRAK .......................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii

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

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ... ................................................................................. 3

1.4 Tujuan Penelitian ... ................................................................................. 3

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................... 3

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

2.1 Membran dan Klasifikasinya ................................................................. 4

2.2 Kitosan ................................................................................................... 7

2.3 Membran Kitosan dan Karakteristiknya ................................................ 8

2.4 Karakteristik FTIR dan Transport Ion pada Membran .......................... 9

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 14

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................ 14

3.2 Sistematika Penelitian ............................................................................ 14

3.2.1 Alat dan Bahan ............................................................................ 15

ix

3.2.2 Proses Pembuatan membran kitosan 1%, 2%, 3%, dan 4% ....... 16

3.2.3 Karakterisasi Membran ............................................................... 16

3.2.4 Persiapan Eksperimen ................................................................. 17

3.3 Pengolahan data ................................................................................... 20

3.4 Analisis Statistik .................................................................................. 20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 22

4.1 Hasil Penelitian .................................................................................... 22

4.2 Pembahasan ........................................................................................ 22

4.2.1 Ketebalan Membran Kitosan (d) ................................................ 22

4.2.2 Spektra FTIR Membran Kitosan ............................................... 23

4.2.3 Karakteristik Rapat Arus Difusi-Potensial dari Membran

Kitosan dengan Variasi Matrik/Pelarut ..................................... 27

4.2.4 Pengaruh Perubahan Konsentrasi dan Temperatur Larutan

terhadap Karakteristik Rapat Arus Difusi-Potensial Membran

Kitosan ....................................................................................... 31

4.2.5 Pengaruh Variasi Komposisi Matrik/Pelarut dari Membran

terhadap Karakteristik J-Vnya ................................................... 37

4.3 Analisis Statistik .................................................................................. 42

4.3.1 Uji Pengaruh Temperatur dan Konsentrasi pada Potensial

Membran M1, M2, M3 dan M4 ................................................. 43

4.3.2Uji Pengaruh Temperatur dan Konsentrasi pada Rapat Arus

Difusi Membran M1, M2, M3 dan M4 ...................................... 46

BAB V PENUTUP ............................................................................................. 49

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 49

5.2 Saran ................................................................................................ 49

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Rentang bilangan gelombang untuk beberapa gugus fungsi

umum pada spectra inframerah ......................................................... 10

Tabel 3.1 Tabel Anova ...................................................................................... 21

Tabel 4.1 Tebal rata-rata membran kitosan ...................................................... 22

Tabel 4.2 Gugus-gugus Fungsi pada Membran Kitosan M1, M2, M3, dan

M4 Hasil Identifikasi Menggunakan Spektrofotometer FTIR .......... 25

Tabel 4.3 a Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai

Temperatur pada Membran Kitosan M1 ........................................... 29

Tabel 4.3 b Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai


Tabel 4.3 c Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai


Tabel 4.3 d Nilai Potensial rata-rata dan Rapat Arus Difusi pada berbagai


Tabel 4.4 Nilai Gradient dari Kurva J-T pada Rasio Konsentrasi besar

(1000:0,1) untuk Membran Kitosan M1, M2, M3, dan M4 .............. 35

Tabel 4.5 Hasil Uji Varian ANOVA dua arah dengan menggunakan

pengolah data EXCEL ...................................................................... 43

Tabel 4.6 a Hasil Uji ANOVA tentang pengaruh temperatur dan konsentrasi

Larutan pada potensial membran M1, M2, M3, dan M4, dengan

two factor tanpa replication .............................................................. 43

Tabel 4.6 b Hasil Uji ANOVA tentang pengaruh temperatur dan konsentrasi

pada rapat arus difusi membran M1, M2, M3, dan M4, dengan

two-factor tanpa replication ................................................................................ 46

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Skema Proses Transport pada Membran ................................... 4

Gambar 2.2 Struktur Kitin ............................................................................. 7

Gambar 2.3 Struktur Kitosan ......................................................................... 7

Gambar 2.4 Spektrum IR Membran Kitosan 1% ........................................... 11

Gambar 2.5 Contoh Difusi Lebih Banyak Molekul di A bergerak ke

kanan daripada molekul B bergerak ke kiri ............................... 12

Gambar 2.6 Kurva Arus-Tegangan Membran Penukar Kation ..................... 13

Gambar 3.1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ........................................ 14

Gambar 3.2 Satu Set Alat Transport Membran ............................................. 15

Gambar 3.3 Letak 5 Titik Pengukuran yang Berbeda untuk

Mengukur Tebal Membran ........................................................ 17

Gambar 3.4 Skema Pengatur Temperatur Sederhana .................................... 18

Gambar 3.5 Gambar Rangkaian Alat-alat pada saat Pelaksaan Eksperimen . 19

Gambar 4.1 a Spektra FTIR membran Kitosan : M1, M2, M3, dan M4 .......... 23

Gambar 4.1 b Spektra FTIR membran Kitosan M1 ......................................... 23

Gambar 4.2 Spektra FTIR membran Kitosan: belum dipakai pada proses

transport, sudah dipakai-sudah dicuci : a) M1, b) M2, c) M3,

dan d) M4 ................................................................................... 27

Gambar 4.3 Grafik rapat arus difusi (J) terhadap gradient konsentrasi

larutan ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ΔΔ

xC pada temperatur ruang (T = 300,9 K) untuk

membran kitosan M1, M2, M3, dan M4. x pada

persamaan pada gambar = (ΔC/Δx) J1, J2, J3, dan J4

masing-masing adalah J untuk membran M1, M2, M3, dan M4 31

Gambar 4.4 a Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada

C1:C2: (A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1

untuk Membran Kitosan M1 ...................................................... 32

Gambar 4.4 b Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada

C1:C2 :(A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1

xii

xiii

Untuk Membran Kitosan M2 ..................................................... 32

Gambar 4.4 c Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada

C1:C2 : (A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1


Gambar 4.4 d Grafik Rapat Arus Difusi (J) sebagai Temperatur (T) pada

C1:C2 :(A) 1:0,1 dan 10:0,1 dan (B) 100:0,1 dan 1000:0,1


Gambar 4.5 Kurva Rapat Arus Difusi-Potensial (J-V) dari Membran

Kitosan: a) M1, b) M2, c) M3, d) M4 dengan larutan NaCl

Pada rentang temperatur 300,9-340 K ....................................... 36

Gambar 4.6 Kurva Rapat Arus Difusi-Potensial Membran rata-rata (J-V)

dari Membran Kitosan M1, M2, M3, dan M4 dengan larutan

NaCl dengan Konsentrasi C1:C2 yaitu 1:0,1; 10:0,1; 100:0,1;

dan 1000:0,1, pada Temperatur ruang T = 300,9 K – 340,9 K .. 41

pengaruh konsentrasi dan temperatur … halaman awal... · 1.1 latar belakang ... m4 hasil...

Documents