PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN
POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL 20.000 UNTUK PEMISAHAN
GAS CO2 DAN CH4
BAGUS ADJI PRASTOWO
103096029794
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2008 M/ 1429 H
2
PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN
POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL 20.000 UNTUK PEMISAHAN
GAS CO2 DAN CH4
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sain dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh:
BAGUS ADJI PRASTOWO
103096029794
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2008 M/ 1429 H
3
PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN
POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL 20.000 UNTUK PEMISAHAN
GAS CO2 DAN CH4
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh:
BAGUS ADJI PRASTOWO
103096029794
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
DR. Adiwar Isalmi Aziz, MT
NIP. 100 003 502 NIP. 150 378 023
Mengetahui,
Ketua Program Studi Kimia
Sri Yadial Chalid, M.Si
NIP. 150 326 907
4
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi yang berjudul "Pembuatan Membran Dari Selulosa Asetat Dan Polietilen
Glikol Berat Molekul 20.000 Untuk Pemisahan Gas CO2 Dan CH4" telah diuji dan
dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Selasa, 9
Desember 2008. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Kimia.
Menyetujui,
Penguji I Penguji II
DR. Thamzil Las Nurhasni, M.Si
NIP. 330 001 078 NIP. 150 368 739
Pembimbing I Pembimbing II
DR. Adiwar Isalmi Aziz, MT
NIP. 100 003 502 NIP. 150 378 023
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi
Kimia
DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Sri Yadial Chalid, M.Si
NIP. 150 317 956 NIP. 150 326 907
5
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH
HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI
SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU
LEMBAGA MANAPUN
Jakarta, Desember 2008
Bagus Adji Prastowo
103096029794
6
ABSTRAK
BAGUS ADJI PRASTOWO, Pembuatan Membran Dari Selulosa Asetat Dan
Polietilen Glikol Berat Molekul 20.000 Untuk Pemisahan Gas CO2 dan CH4. Di
Bawah Bimbingan DR. ADIWAR dan ISALMI AZIZ, MT.
Pemisahan gas CO2 dari gas alam penting dilakukan karena sifatnya yang
dapat menyebabkan korosi pada pipa gas. CO2 juga dapat menurunkan nilai kalor
dari gas alam. Teknologi membran telah mulai dikembangkan untuk pemisahan
gas CO2 dari gas alam karena prosesnya yang sederhana, mudah, ramah
lingkungan, serta konsumsi energi dan biaya operasional yang rendah.
Penggunaan polietilen glikol (PEG) sebagai pembawa pada membran terbukti
mampu menghasilkan selektivitas yang cukup tinggi. Membran dibuat dari
selulosa asetat, aseton, formamida dan PEG berat molekul 20.000 menggunakan
metode inversi fasa. Pada preparasi membran dilakukan beberapa variasi yaitu:
suhu koagulasi diukur pada 9, 18 dan 25 0C. Waktu evaporasi diamati pada 30, 45
dan 60 detik. Dilihat juga pengaruh perendaman PEG cair dengan evaporasi
maupun tanpa evaporasi. Variasi media penyimpanan di dalam air dan dalam
desikator. Terakhir dilihat pengaruh kepolaran bertahap terhadap permeabilitas
dan selektivitas membran. Pemisahan gas dilakukan pada sel permeasi dengan
tekanan 10 – 100 psi. Dari hasil penelitian ditemukan bahwa hasil pemisahan gas
CO2 dengan PEG 20.000 yang optimal dilakukan dengan perendaman dalam PEG
cair tanpa evaporasi pada suhu koagulasi 25 0C dan disimpan dalam media air
dengan nilai selektivitas adalah 15 – 80,9.
Kata kunci : CO2, selulosa asetat, PEG, membran, selektivitas.
7
ABSTRACT
Bagus Adji Prastowo, The Making of Membrane From Cellulose acetate And
Polyetylene Glycol 20.000 Molecular Weight For Separation Of Gas CO2 and
CH4. Advisor DR. Adiwar and Isalmi Aziz, MT.
The separations of CO2 from natural gas are important because its
characteristics can cause corrosion. CO2 can also reduce the heat value of natural
gas. Membrane technology has been developed for the separation of CO2 gas from
the natural gas because the process is simple, easy, friendly environment, and
energy consumption and operational costs are low. The use of polyethylene glycol
(PEG) as a carrier in the membrane has proven able to generate high enough
selectivity. Membrane made from cellulose acetate, acetone, formamida and PEG
molecular weight 20000 using phase inversion method. In membrane preparation
carried out a series of variations, namely: The temperature of coagulation
measured at 9, 18 and 25 0C, evaporation time observed on 30, 45 and 60 seconds.
The influence of the soaking liquid PEG with and without evaporation, variations
of the storage media in the desiccators and water and the influence of gradually
polarity against membrane permeability and selectivity also been measured. The
separation of gas in the permeation cell is done on the gas pressure from10 to 100
psi. This research found that the optimum separation of CO2 with PEG 20,000
done with soaking in the liquid PEG without evaporation at temperature of
coagulation 25 0C and stored in water with the value of selectivity is 15 to 80.9.
Keywords: carbon dioxide, cellulose acetate, polyethylene glycol, membrane,
selectivity.
8
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan begitu banyak
nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
skripsi yang berjudul "Pembuatan Membran dari Selulosa Asetat dan
Polietilen Glikol Berat Molekul 20.000 Untuk Pemisahan Gas CO2 Dan
CH4". Skripsi ini ditulis berdasarkan penelitian yang dilakukan di Laboratorium
Separasi, KPRT Proses, PPPTMGB "LEMIGAS". Sholawat serta salam semoga
selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW beserta para sahabat dan
pengikutnya yang insyaAllah senantiasa istiqomah hingga akhir zaman.
Dalam penyelesaian skripsi ini banyak sekali pihak yang telah
memberikan bantuan, dukungan, serta motivasi. Karenanya pada kesempatan kali
ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi.
2. Sri Yadial Chalid, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia.
3. DR. Adiwar selaku pembimbing I atas segala nasehat dan saran yang telah
diberikan.
4. Isalmi Aziz, MT selaku pembimbing II yang telah banyak memberikan
bimbingan dan motivasi selama penulisan skripsi ini.
5. Seluruh staff dosen program studi kimia atas segala ilmu yang telah diberikan.
6. Ibu dan Ayah yang tiada henti-hentinya berdoa serta memberikan
dukungannya.
7. Istriku, Emi Lestari yang telah sabar membantu dalam penyelesaian tugas
akhir ini.
8. Mba Desi selaku laboran yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan
penelitian skripsi ini.
9. Habibi, Zulfakar, Mukhlis, serta teman-teman kimia lainnya atas motivasi dan
dukungan yang telah diberikan.
9
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.
Karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan
wawasan baru mengenai pemanfaatan sumber daya alam, khususnya gas alam di
Indonesia.
Jakarta, Desember 2008
Penulis
10
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................................ vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................ 3
1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................................. 4
1.4. Manfaat Penelitian ........................................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5
2.1. Konsep Dasar Pemisahan Gas Dengan Membran ............................................ 5
2.2. Definisi Membran ............................................................................................ 8
2.3. Klasifikasi Membran ........................................................................................ 9
2.3.1. Klasifikasi Membran Berdasarkan Jenis Bahan ...................................... 9
2.3.2. Klasifikasi Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi .......... 9
2.3.3. Klasifikasi Membran Berdasarkan Morfologi ......................................... 11
2.4. Modul Membran …………………………..…………………………………. 12
2.4.1. Modul Plate and Frame .......................................................................... 13
2.4.2. Modul Spiral Wound ............................................................................... 13
2.4.3. Modul Tubular ......................................................................................... 14
2.4.4. Modul Kapiler ......................................................................................... 15
2.4.5. Modul Hollow Fiber ................................................................................ 15
2.5. Teknik Pembuatan Membran ........................................................................... 16
2.6. Parameter yang Mempengaruhi Morfologi Membran ...................................... 19
2.6.1. Pemilihan polimer ................................................................................... 19
2.6.2. Pemilihan sistem pelarut dan koagulan ................................................... 21
11
2.6.3. Media Presipitasi ..................................................................................... 22
2.6.4. Waktu Evaporasi ..................................................................................... 22
2.6.5. Pemilihan Pembawa ................................................................................ 22
2.6.6. Pemilihan Aditif ...................................................................................... 25
2.7. Defect Pada Membran ..................................................................................... 26
2.8. Perpindahan Massa Pada Membran ................................................................. 27
2.9. Permeabilitas Gas Murni .................................................................................. 30
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 32
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................... 32
3.2. Bahan dan Alat ................................................................................................. 32
3.2.1. Bahan ....................................................................................................... 32
3.2.2. Alat .......................................................................................................... 32
3.3. Prosedur Kerja .................................................................................................. 33
3.3.1. Preparasi Membran .................................................................................. 33
3.3.2. Uji Permeabilitas dan Selektivitas Membran .......................................... 36
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 39
4.1. Pengaruh Suhu Koagulasi ................................................................................. 39
4.2. Pengaruh Waktu Evaporasi ............................................................................... 41
4.3. Variasi Perendaman PEG ................................................................................. 44
4.4. Variasi Media Penyimpanan ............................................................................. 48
4.5. Variasi Penyimpanan dengan Kepolaran Bertahap .......................................... 51
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 54
5.1. Kesimpulan ....................................................................................................... 54
5.2. Saran ................................................................................................................. 54
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 56
LAMPIRAN ............................................................................................................ 58
12
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Perbandingan Metode Pemisahan CO2 ...................................................... 6
Tabel 2. Perbandingan Rasio Difusivitas, Solubilitas, dan Permeabilitas Gas
CO2 dan CH4 pada Beberapa Polimer ........................................................ 20
Tabel 3. Selektivitas dan Laju Permeasi Membran yang Menggunakan PEG ......... 24
Tabel 4. Diameter Kinetik Beberapa Molekul Gas ................................................... 29
Tabel 5. Suhu Kritis (Tc) dan Solubilitas Gas Pada Karet Silikon ............................ 30
Tabel 6. Variasi Preparasi Membran ......................................................................... 35
Tabel 7. Komposisi campuran larutan kepolaran bertahap ....................................... 36
13
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Skema Pemisahan Membran ................................................................... 8
Gambar 2. Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi ............................ 10
Gambar 3. Membran Berdasarkan Morfologi ........................................................... 12
Gambar 4. Modul Plate and Frame .......................................................................... 13
Gambar 5. Modul Spiral Wounds ............................................................................. 14
Gambar 6. Modul Tubular ........................................................................................ 14
Gambar 7. Modul Kapiler ......................................................................................... 15
Gambar 8. Modul Hollow Fiber ............................................................................... 16
Gambar 9. Selulosa Asetat ........................................................................................ 21
Gambar 10. Aseton ................................................................................................... 21
Gambar 11. Perpindahan Massa pada Membran dengan Media Pembawa .............. 23
Gambar 12. Polietilen Glikol .................................................................................... 23
Gambar 13. Proses Transportasi CO2 Melewati Membran Dengan Pembawa ......... 25
Gambar 14. Formamida ............................................................................................ 25
Gambar 15. Defect Pada Membran Asimetrik .......................................................... 26
Gambar 16. Coating Pada Defect Membran ............................................................. 27
Gambar 17. Proses Pencetakan Membran Berbentuk Lembaran .............................. 34
Gambar 18. Skema Sel Permeasi .............................................................................. 37
Gambar 19. Pengaruh Suhu Koagulasi Terhadap Selektivitas Membran ................ 39
Gambar 20. Pengaruh suhu koagulasi terhadap (a) Laju permeasi CH4,
dan (b) Laju permeasi CO2 ................................................................. 41 Gambar 21. Pengaruh Waktu Evaporasi Terhadap Selektivitas Membran ............... 42
Gambar 22. Pengaruh waktu evaporasi terhadap (a) Laju permeasi CH4,
dan (b) Laju permeasi CO2 .................................................................. 43 Gambar 23. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas
membran ............................................................................................... 45 Gambar 24. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas
membran ............................................................................................... 46
14
Gambar 25. Pengaruh perendaman PEG terhadap (a) Laju permeasi CH4,
dan (b) Laju permeasi CO2 .................................................................. 47 Gambar 26. Pengaruh media penyimpanan terhadap selektivitas membran ............. 49
Gambar 27. Pengaruh media penyimpanan terhadap (a) Laju permeasi CH4,
dan (b) laju permeasi CO2 .................................................................... 50 Gambar 28. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap selektivitas membran .............. 51
Gambar 29. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap (a) Laju permeasi CH4,
Dan (b) laju permeasi CO2 ................................................................... 52
15
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Data Penelitian ....................................................... 58
Lampiran 2. Foto Penelitian ............................................................................. 61
Lampiran 3. Desain Penelitian ......................................................................... 63
Lampiran 4. Data Penelitian ............................................................................. 64
16
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan energi yang lebih ramah lingkungan membuat pemerintah
mulai menggalakkan pemakaian gas yang lebih bersih dibandingkan minyak
bumi. Indonesia merupakan salah satu penghasil gas alam terbesar dan masih
memiliki beberapa sumur gas yang belum dieksplorasi secara maksimal.
Walaupun tergolong lebih bersih, gas alam masih mengandung beberapa pengotor
seperti gas asam (CO2, H2S), logam berat, uap air dan lain-lain. Kandungan
pengotor ini harus dihilangkan agar gas dapat diolah lebih lanjut dan tidak
mencemari lingkungan (Dewi, 2007).
Salah satu bentuk pendistribusian gas alam dalam bentuk gas adalah
melalui pipa. Gas alam yang melewati pipa harus memiliki spesifikasi tertentu,
diantaranya batas maksimal kandungan karbondioksida (CO2) yang diperbolehkan
biasanya 5 % volume (Speight, 1991). Namun ada juga yang membolehkan hanya
sampai 2 % volume untuk sistem perpipaan transportasi gas alam dan 50 ppm
untuk gas alam yang dicairkan (Lin dan Benny, 2004). Hal ini dikarenakan sifat
dari CO2 yang dapat menurunkan nilai kalor gas alam. CO2 dapat bereaksi dengan
air membentuk senyawa asam karbonat (H2CO3) yang dapat menyebabkan korosi
pada pipa gas. Selain itu titik beku CO2 (-56,50C) yang lebih tinggi daripada titik
beku gas metana (CH4) yaitu -161,40C (kandungan utama gas alam) akan
mengakibatkan penyumbatan pada tangki ketika gas alam akan dicairkan (Perry,
17
1999). Maka penghilangan kandungan CO2 dari gas alam sangat penting untuk
dilakukan.
Teknologi membran telah mulai diterapkan untuk pemisahan gas CO2 dari
gas alam. Kelebihan teknologi ini adalah prosesnya yang sederhana, mudah,
ramah lingkungan, serta konsumsi energi dan biaya operasional yang rendah
(Mulder, 2000). Proses ini juga efektif untuk pemisahan gas dan cukup bersaing
dengan proses yang telah lebih dulu dikembangkan seperti distilasi kriogenik,
absorbsi, dan pressure-swing adsorption (Freeman, 1999).
Proses membran memerlukan perbedaan tekanan sebagai gaya penggerak
(driving force) agar diperoleh laju alir (fluks) CO2 yang tinggi. Pada umumnya
umpan keluaran dari sumur gas berada dalam tekanan tinggi (> 400 psi). Oleh
karena itu, proses ini kurang efektif untuk umpan gas bertekanan rendah karena
dibutuhkan kompresor untuk menaikkan tekanan gas umpan. Akan tetapi
penggunaan kompresor ini memerlukan biaya operasional dan investasi yang
besar.
Penggabungan antara dua metode, yaitu membran dan absorban yang
berupa PEG (polietilen glikol) telah diteliti sebelumnya dan terbukti dapat
menghasilkan selektivitas dan permeabilitas yang tinggi pada tekanan rendah
(Lucia, 2006). Absorban tersebut tidak membutuhkan unit regenerasi karena
berupa pembawa tetap yang telah teregenerasi dengan sendirinya yang dikenal
dengan sebutan membran matriks campuran.
Pada beberapa penelitian, penggunaan PEG sebagai carrier (pembawa)
pada membran terbukti mampu menghasilkan selektivitas yang cukup tinggi
18
(Teramoto, dkk. 2003). Menurut Dewi (2007) konsentrasi atau berat molekul PEG
yang optimal untuk pemisahan gas CO2/CH4 adalah 20.000 dengan nilai
selektivitas 138,3 – 264,2.
Selain pemilihan carrier (pembawa), ada beberapa faktor yang dapat
mempengaruhi morfologi dan kinerja membran, diantaranya sistem pelarut,
pemilihan polimer, media presipitasi, waktu evaporasi, dan suhu koagulasi.
Karena itu, pada penelitian ini ingin dilihat kondisi optimal preparasi
membran dengan PEG 20.000 terhadap selektivitas membran selulosa asetat untuk
pemisahan CO2 dan CH4 pada tekanan rendah. Aplikasi dari pemakaian membran
yang akan diteliti adalah untuk pemisahan gas CO2 dari gas alam di lapangan gas
PT. PERTAMINA Cirebon, yang tekanannya relatif rendah (30-100 psi).
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Berapakah suhu koagulasi untuk mendapatkan membran dengan selektivitas
tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?
2. Berapakah waktu evaporasi untuk mendapatkan membran dengan selektivitas
tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?
3. Bagaimanakah pengaruh perendaman dalam PEG cair terhadap kinerja
membran untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?
4. Bagaimanakah pengaruh media penyimpanan terhadap kinerja membran untuk
pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?
19
5. Bagaimanakah pengaruh pengeringan dengan kepolaran bertahap terhadap
kinerja membran untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?
1.3. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menentukan suhu koagulasi untuk mendapatkan membran dengan selektivitas
tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah.
2. Menentukan waktu evaporasi untuk mendapatkan membran dengan
selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah.
3. Menentukan perendaman membran dalam PEG untuk mendapatkan membran
dengan selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan
rendah.
4. Menentukan media penyimpanan untuk mendapatkan membran dengan
selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah.
5. Menentukan pengeringan dengan kepolaran bertahap untuk mendapatkan
membran dengan selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4
pada tekanan rendah.
1.4. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang preparasi
membran untuk mendapatkan selektivitas tertinggi pada pemisahan gas CO2 dari
gas alam di lapangan gas PT. PERTAMINA Cirebon yang tekanannya relatif
rendah (30-100 psi).
20
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Konsep Dasar Pemisahan Gas Dengan Membran
Bersamaan dengan terus meningkatnya jumlah penduduk Indonesia,
konsumsi energipun cenderung meningkat dari 305,7 juta BOE (Barrel Oil
Equivalent) ditahun 1992 sampai 506,8 juta BOE pada tahun 2003 (Purwanto,
2004). Untuk memenuhi kebutuhan energi ini maka berbagai sumber energi terus
dikembangkan, salah satunya adalah gas alam. Gas alam merupakan energi
alternatif pengganti minyak bumi yang cukup menjanjikan mengingat
ketersediaannnya di Indonesia.
Kandungan pengotor pada gas alam seperti CO2 perlu dihilangkan sebelum
diolah menjadi produk akhir yang diinginkan, karena pengotor ini dapat
menghambat proses pengolahan gas dan menimbulkan polusi lingkungan. Proses
penghilangan CO2 dari gas alam dapat dilakukan dengan berbagai macam proses,
misalnya kriogenik, cairan absorbsi, dan teknologi membran. Proses-proses ini
memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Aplikasi yang terbaik dan
paling menguntungkan untuk digunakan dalam pemisahan gas tergantung dari
sifat dan kapasitas gas yang akan diolah. Dari tabel 1 dapat dilihat perbandingan
dari proses pemisahan gas alam yang lazim dilakukan (Baker, 2000).
21
Tabel 1. Perbandingan Metode Pemisahan CO2
Metode
Pemisahan Kelebihan Kekurangan Aplikasi
Absorbsi
• Selektivitas tinggi
• Biaya modal rendah
• Sulit untuk daerah
terpencil
• Konsumsi energi
tinggi
• Ada regenerasi pelarut
Untuk umpan
diatas 50 juta
kaki kubik per
hari (MMscfd),
kandungan CO2
rendah
Kriogenik
• Selektivitas tinggi
• Biaya modal rendah
• Biaya operasional
tinggi
• Konsumsi energi
tinggi
Kandungan CO2
rendah
Membran
• Operasi sederhana dan
mudah
• Tidak membutuhkan
ruang yang besar
• Konsumsi energi
relatif rendah
• Ramah lingkungan
dan dapat diregenerasi
• Instalasi modul cepat
• Cocok untuk daerah
terpencil
• Selektivitas lebih
rendah
• Umur pemakaian
pendek
• Biaya modal tinggi
apabila butuh
rekompresi
• Tidak tahan
temperatur tinggi
• Tidak tahan
keasamaan atau
kebasaan yang tinggi
Umpan dibawah
50 MMscfd
dengan
kandungan CO2
tinggi (> 10 %)
Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau.
Kandungan CO2 di udara segar bervariasi antara 300 ppm sampai dengan 600
22
ppm bergantung pada lokasi. Menurut Otoritas Keselamatan Maritim Australia,
pada konsentrasi tiga persen berdasarkan volume di udara, ia bersifat narkotik
ringan dan menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut nadi, dan
menyebabkan penurunan daya dengar. Pada konsentrasi sekitar lima persen
berdasarkan volume, ia menyebabkan stimulasi pusat pernafasan, pusing-pusing,
kebingungan, dan kesulitan pernafasan yang diikuti sakit kepala dan sesak nafas.
Pada konsentrasi delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala, keringatan,
penglihatan buram, tremor, dan kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima
sampai sepuluh menit (Davidson, 2003).
Oleh karena bahaya kesehatan di atas, penanganan CO2 baik dalam proses
pemisahan maupun setelah berhasil dipisahkan haruslah ditangani dengan cermat
dan memperhatikan aspek keselamatan kerja dan lingkungan alam.
Ada beberapa skenario pelepasan CO2 setelah dipisahkan dari gas alam,
yaitu :
1. Gas CO2 dilepas ke udara melalui pembakaran gas buang yang tidak
bermanfaat.
2. Apabila kandungan gas CO2 pada gas alam tinggi, CO2 dapat dimasukkan
kembali ke dalam bumi di bawah batuan reservoir.
3. Gas CO2 dimanfaatkan dengan mengubah menjadi produk lain yang
bermanfaat seperti dry ice.
23
2.2. Definisi Membran
Membran secara umum didefinisikan sebagai penghalang antara dua fasa
yang bersifat selektif sehingga memungkinkan suatu fasa/komponen tertentu
menembus lebih cepat dibandingkan fasa/komponen lainnya dibawah pengaruh
gaya penggerak (driving force). Gaya penggerak ini dapat berupa perbedaan
tekanan, konsentrasi, suhu, dan potensial listrik (Mulder, 2000). Skema pemisahan
membran secara umum ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Skema Pemisahan Membran
Aliran yang masuk ke dalam membran adalah aliran umpan. fasa yang
melewati/menembus membran disebut permeat sedangkan fasa yang tidak
menembus membran disebut retentat (Fane, 2000).
(Feed) (Permeate)
Phase 2 Phase 1
Driving force
(∆C, ∆P, ∆T, ∆E)
24
2.3. Klasifikasi Membran
Membran dapat diklasifikasikan dalam beberapa kategori, seperti
klasifikasi berdasarkan jenis bahan, klasifikasi berdasarkan struktur dan prinsip
pemisahan, dan klasifikasi berdasarkan morfologinya.
2.3.1. Klasifikasi Membran Berdasarkan Jenis Bahan
Menurut jenis bahan pembentuknya membran dibagi menjadi dua macam,
yaitu (Mulder, 2000) :
a. Membran alami, yaitu membran yang terbentuk secara alamiah (tersusun atas
protein dan lipida).
b. Membran sintetik, yaitu membran yang biasanya tersusun dari bahan sintetik
baik organik (polimer) maupun anorganik (keramik, gelas).
2.3.2. Klasifikasi Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Pemisahan
Berdasarkan struktur dan prinsip separasi/pemisahan, membran
diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu (Mulder, 2000) :
a. Membran berpori
Proses pemisahannya berdasarkan ukuran partikel. Aplikasi dari membran
ini adalah mikrofiltrasi dengan ukuran pori 0,1 – 10 µm dan ultrafiltrasi dengan
ukuran pori 2 – 100 nm.
b. Membran tidak berpori
Membran jenis ini mampu memisahkan molekul yang ukurannya mirip,
yaitu pada gas-gas dan larutan. Perpindahan molekul ditentukan dengan
mekanisme difusi, dimana komponen-komponen tersebut pertama-tama terlarut
dalam membran kemudian terdifusi melewati membran karena adanya gaya
25
penggerak (driving force). Pemisahan terjadi berdasarkan perbedaan kelarutan dan
atau difusivitas. Hal ini berarti sifat intrinsik membran akan menentukan
selektivitas dan permaebilitasnya. Membran tidak berpori diaplikasikan untuk
pervaporisasi, permeasi uap, separasi gas, dan dialisis.
c. Membran dengan pembawa
Pada membran jenis ini, pemisahan terjadi karena ada molekul gas
pembawa yang memindahkan komponen yang diinginkan melewati pembatas.
Molekul pembawa ini mempunyai spesifik afinitas terhadap komponen yang
diinginkan.
a b c
Gambar 2. Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi. (a) Membran
Berpori, (b) Membran Tidak Berpori, (c) Membran dengan Pembawa
Size Diffusion&Solubility Affinity
(mikrofiltrasi / ultrafiltrasi) (pemisahan gas / pervaporasi) (gas / cairan)
26
2.3.3. Klasifikasi Membran Berdasarkan Morfologi
Berdasarkan struktur morfologisnya, membran dibedakan menjadi
(Freeman, 1999) :
a. Membran simetrik
Membran ini mempunyai struktur yang sama dari lapisan atas ke lapisan
bawah dengan ketebalan 10 – 200 µm. Membran ini terbagi menjadi tiga jenis,
yaitu membran mikropori isotropik (ukuran porinya 0,01 – 10 µm), membran
homogen tidak berpori (difusi dengan gaya penggerak), dan membran bermuatan
listrik (dinding ion bermuatan). Kelemahan dari membran ini adalah untuk
struktur yang lebih rapat, selektivitas tinggi tapi permeabilitasnya rendah.
Sedangkan untuk struktur yang lebih berpori permeabilitasnya tinggi namun
selektivitasnya rendah.
b. Membran asimetrik
Membran ini memiliki struktur yang berbeda pada lapisan atas dan lapisan
bawah. Lapisan atas membran memiliki struktur yang sangat rapat dengan
ketebalan 0,1 – 0,5 µm sedangkan lapisan bawah memiliki struktur yang lebih
berpori dengan ketebalan 50 – 150 µm. Membran ini menggabungkan struktur
membran yang lebih rapat (yang memiliki selektivitas yang tinggi) dengan
struktur membran yang lebih berpori (yang memiliki permeabilitas tinggi)
sehingga dihasilkan membran dengan selektivitas dan permeabilitas yang tinggi.
27
Gambar 3. Membran Berdasarkan Morfologi
2.4. Modul Membran
Modul membran merupakan suatu peralatan kompak yang berfungsi
sebagai area pemisah antara permeat dan retentat. Dalam skala industri biasanya
diinginkan luas area membran per unit volume yang besar sehingga dapat
meningkatkan kontak pemisahan. Secara umum ada dua tipe modul membran,
yaitu modul lembaran (flat) dan modul pipa (tubular). Tipe lembaran dapat berupa
modul plate and frame dan spiral wounds, sedangkan modul pipa dapat berupa
hollow fiber, kapiler, dan tubular (Mulder, 2000).
28
2.4.1. Modul Plate and Frame
Modul ini terdiri dari dua atau lebih membran yang diberi pembatas atau
disebut juga penyangga (support) sehingga membentuk suatu susunan yang
digabungkan dengan suatu penyekat dan diberi plat pada kedua ujungnya
sehingga membentuk modul plate and frame. Modul ini mempunyai luas
membran per unit volume antara 100 – 400 m2/m
3 (Mulder, 2000).
Gambar 4. Modul Plate and Frame
2.4.2. Modul Spiral Wounds
Modul ini merupakan pengembangan dari modul plate and frame yang
bertujuan untuk memperluas kontak pemisahan. Modul ini merupakan modul
plate and frame yang digulung membentuk suatu pipa sehingga akan
meningkatkan kontak pemisahan dan laju permeasi yang diinginkan. Modul ini
mempunyai luas membran per unit volume antara 300 – 1000 m2/m
3 (Mulder,
2000).
29
Feed Retentate
Permeate
Gambar 5. Modul Spiral Wounds
2.4.3. Modul Tubular
Membran ini mempunyai diameter 5 – 15 mm. Modul ini ditempatkan di
dalam suatu baja berpori, keramik, atau tabung plastik dengan diameter tabung
yang lebih dari 10 mm. Jumlah tabung yang dapat ditempatkan dalam modul
bervariasi antara 4 sampai 8 buah. Larutan umpan selalu mengalir melalui pusat
tabung sedangkan permeasi mengalir melalui pori. Densitas kemasan modul ini
rendah yaitu 300 m2/m
3 sehingga memerlukan biaya investasi awal yang tinggi
tetapi memiliki ketahanan terhadap pengotoran karena memiliki hidrodinamika
fluida yang baik (Mulder, 2000).
Gambar 6. Modul Tubular
30
2.4.4. Modul Kapiler
Modul ini terdiri atas sejumlah besar membran kapiler yang dipasang
bersama dalam satu modul dalam sebuah pipa yang bebas di ujung-ujungnya
dengan resin epoksi, poliuretan, atau karet silikon. Diameter yang digunakan
adalah 0,5 – 10 mm. Densitas kemasan modul ini berkisar antara 600 – 1200
m2/m
3 (Baker, 2000).
Gambar 7. Modul Kapiler
2.4.5. Modul Hollow Fiber
Modul ini berdiameter < 0,5 mm yang terdiri atas sejumlah membran yang
ditempatkan pada suatu tabung dengan diameter lebih dari 10 mm. Tabung dapat
terbuat dari keramik, besi baja, dan plastik. Jumlah tabung yang berada dalam
modul sekitar 4 – 18 buah. Salah satu pengembangan dari modul tubular yang
paling sering digunakan adalah modul hollow fiber. Modul hollow fiber atau
modul serat berongga mempunyai luas membran per unit volume sekitar 30.000
m2/m
3. perbedaan antara modul kapiler dengan modul ini hanya pada dimensi.
Pada modul ini, larutan umpan dapat masuk di dalam atau di luar serat. Serat di
31
dalam modul memiliki struktur asimetrik dengan diameter dalam sekitar 42 µm
dan diameter luar ± 85 µm (Schendel, 1984).
Gambar 8. Modul Hollow Fiber
2.5. Teknik Pembuatan Membran
Teknik pembuatan (preparasi) membran yaitu modifikasi material
membran dengan teknik tertentu untuk mendapatkan struktur membran dengan
morfologi yang diinginkan pada proses separasi tertentu. Material yang digunakan
akan membatasi teknik yang dapat dipakai untuk preparasi, morfologi membran,
dan prinsip separasi yang digunakan. Dengan kata lain tidak semua proses
pemisahan dapat dicapai dengan semua jenis material (Mulder, 2000).
Pembuatan membran merupakan tahap terpenting dalam rangkaian
pemisahan gas menggunakan membran terutama dalam skala laboratorium.
Faktor-faktor yang terlibat mulai dari pemilihan tipe polimer yang digunakan,
32
kemurnian, berat molekul, konsentrasi, jenis pelarut, sifat pelarut, komposisi tiap
bahan, tebal casting, temperatur ruangan, hingga pengotor-pengotor berukuran
milimeter akan dapat mempengaruhi kemampuan selektivitas, permeabilitas, dan
morfologi dari membran yang dihasilkan (Pandey, 2001).
Teknik pembuatan membran yang tepat akan menentukan struktur
membran dengan morfologi yang sesuai untuk pemisahan tertentu. Ada beberapa
teknik pembuatan membran yang dapat digunakan untuk membuat membran dari
material tertentu. Jenis teknik yang digunakan tergantung dari material yang
digunakan dan struktur membran yang diinginkan (yang nantinya bergantung pada
masalah separasi yang dihadapi).
Berbagai teknik berbeda dapat dipakai untuk preparasi membran, yang
dapat diaplikasikan pada membran organik maupun anorganik. Beberapa teknik
yang penting adalah (Mulder, 2000):
1. Sintering (pelelehan)
Teknik ini dapat menghasilkan membran berpori dari bahan organik
maupun anorganik. Metode ini menggunakan pemanasan tinggi terhadap partikel-
partikel padat. Selama terjadinya proses, tegangan permukaan antar partikel akan
menghilang sehingga akan membentuk pori. Teknik ini hanya dapat membentuk
pori pada membran mikrofiltrasi karena ukuran yang dihasilkan antara 0,1 – 10
µm dan hanya sekitar 10 – 20 % dari keseluruhan struktur membran.
33
2. Streching (peregangan)
Teknik ini dilakukan dengan meregangkan polimer semi kristalin, seperti
polietilena sehingga dapat dihasilkan membran berpori antara 0,1 – 3 µm. Pori
yang dihasilkan bisa sekitar 90 % dari keseluruhan struktur membran.
3. Track etching
Teknik ini dapat menghasilkan dimensi pori paralel silinder dengan
dimensi yang sama. Teknik ini dilakukan dengan meradiasi partikel film (seperti
polikarbonat) dengan radiasi partikel energi tinggi. Partikel akan merusak matriks
polimer dan menciptakan jalan (track). Kemudian film ini direndam di dalam bak
alkali atau bak asam yang dapat menggores jalan tersebut untuk dapat membentuk
pori yang sejenis. Ukuran pori berada diantara 0,02 – 10 µm. Porositas dihasilkan
dari adanya waktu radiasi. Diameter pori bergantung pada waktu penggoresan.
4. Pelapisan larutan
Teknik ini digunakan untuk dapat menghasilkan membran komposit
dimana lapisan selektif bagian atas terdiri dari bahan yang berbeda dengan lapisan
penyangga pada bagian bawahnya. Teknik ini dapat menghasilkan selektivitas
serta fluks yang tinggi.
5. Inversi fasa
Inversi fasa atau dikenal juga dengan nama presipitasi larutan atau
presipitasi polimer adalah proses dimana polimer ditransformasikan dengan
kondisi terkendali dari bentuk cairan ke padat. Pada proses ini polimer
dipresipitasi menjadi dua fasa yaitu padatan dan cairan. Fasa padat merupakan
fasa yang kaya akan polimer dan akan membentuk matriks membran. Sedangkan
34
fasa cair merupakan fasa yang sedikit polimernya dan akan membentuk pori
membran. Proses presipitasi (pemadatan) diawali dengan transisi dari satu fasa
cair menjadi dua fasa cair (liquid-liquid demixing). Pada kondisi tertentu selama
demixing, satu dari fasa cair tersebut (fasa dengan konsentrasi polimer tinggi)
akan memadat sehingga terbentuk suatu matriks padatan dan fasa cair lainnya
(fasa dengan konsentrasi polimer rendah) akan membentuk pori membran.
2.6. Parameter yang Mempengaruhi Morfologi Membran
Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi morfologi dan kinerja
membran, contohnya pemilihan polimer, pemilihan sistem pelarut dan koagulan,
media presipitasi, waktu evaporasi, pemilihan pembawa, serta aditif.
2.6.1. Pemilihan Polimer
Pada dasarnya semua jenis polimer dapat digunakan sebagai membran,
namun karena sifat fisik dan kimianya yang berbeda sehingga hanya beberapa
jenis polimer saja yang dapat digunakan sebagai membran. Polimer yang ideal
adalah yang kuat, amorf, dan tidak rapuh dengan pemakaian pada temperatur di
bawah Tg-nya. Polimer juga harus larut dalam pelarut yang sedikit larut dalam air.
Pemilihan polimer adalah faktor yang sangat penting karena akan mempengaruhi
unjuk kerja membran secara langsung. Sifat pemisahan tergantung pada struktur
dan sifat kimia polimer tersebut.
Membran yang sering digunakan untuk pemisahan gas CO2 dan CH4
adalah selulosa asetat, polisulfon, polikarbonat, dan poliimida. Perbandingan rasio
35
difusivitas, solubilitas, dan permeabilitas gas CO2 dan CH4 pada keempat jenis
membran tersebut dapat dilihat pada tabel 2 (Mulder, 2000).
Tabel 2. Perbandingan Rasio Difusivitas, Solubilitas, dan Permeabilitas Gas CO2
dan CH4 pada Beberapa Polimer
Polimer P CO2
(barrer) D CO2/ D CH4 S CO2/ S CH4 P CO2/ P CH4
selulosa asetat 6,0 4,2 7,3 30,8
poliimida 0,2 15,4 4,1 63,6
polikarbonat 10,0 6,8 3,6 24,4
Polisulfon 4,4 8,9 3,2 28,3
Keterangan : P = permeabilitas ; D = difusivitas ; S = solubilitas
1 Barrer = 10-10
cm3 (STP)cm/cm
2s cm Hg
Berdasarkan data di atas, walaupun rasio difusivitas gas CO2 terhadap CH4
pada membran selulosa asetat memiliki harga terkecil namun selulosa asetat
dipilih karena harga solubilitas CO2 dan CH4 cukup tinggi nilainya. Pemilihan
selulosa asetat ini juga didasarkan pada sifatnya yang non polar, sama seperti gas
CO2 yang lebih non polar dibandingkan gas CH4. Karena sifatnya yang non polar,
selulosa asetat memiliki afinitas yang tinggi terhadap CO2 dan akan meningkatkan
laju permeasi gas CO2 sehingga nilainya lebih tinggi dari polimer lainnya.
Selulosa asetat adalah ester dari asam asetat dan selulosa Dari segi
produksi, selulosa asetat merupakan bahan kimia yang mudah diproduksi karena
terbuat dari selulosa yang tersedia melimpah di alam seperti dari serat kapas dan
pulp kayu.
36
Gambar 9. Selulosa Asetat
2.6.2. Pemilihan Sistem Pelarut dan Koagulan
Pemilihan pelarut tergantung pada morfologi membran yang diinginkan.
Aseton merupakan salah satu pelarut yang mempunyai parameter solubilitas yang
rendah terhadap air dan laju penguapan yang cepat dibandingkan pelarut lainnya
seperti dimetilformadida (DMF), dimetilacetamid (DMAc), dan N-Metilpirolidin
(NMP). Aseton juga dapat melarutkan selulosa asetat dengan baik. Saat koagulasi
dengan air, aseton akan mengalami pemadatan yang lambat pada pencetakkan
sehingga dihasilkan membran yang relatif tidak berpori (dense). Pada pemisahan
gas, membran ini sangat cocok karena akan memberikan selektivitas yang tinggi.
Aseton adalah senyawa berbentuk cairan yang tidak berwarna dan mudah
terbakar.
Gambar 10. Aseton
37
2.6.3. Media Presipitasi
Media presipitasi yang umum digunakan adalah air karena akan
menghasilkan membran yang mempunyai fluks yang lebih tinggi dibandingkan
media presipitasi lainnya seperti i-propanol ataupun metanol. Media presipitasi
dibutuhkan dalam jumlah yang cukup banyak dan harus sering diganti sehingga
dari segi lingkungan tidak boleh dipilih suatu media presipitasi yang dapat
menimbulkan pencemaran lingkungan. Air merupakan media presipitasi yang
ramah lingkungan. Selain itu, air juga merupakan media yang murah dan mudah
didapat.
2.6.4. Waktu Evaporasi
Setelah membran dicetak, pelarut yang terdapat dalam membran tersebut
akan diuapkan dalam waktu yang dapat divariasikan. Semakin singkat penguapan
maka pori membran yang terbentuk akan semakin kecil dan densitas lapisan tipis
akan semakin kecil juga. Tetapi pada tekanan tinggi, densitas lapisan tipis tidak
bisa terlalu kecil karena membran yang terlalu tipis tidak dapat menahan tekanan
yang terlalu tinggi.
2.6.5. Pemilihan Pembawa
Biasanya membran terbuat dari bahan padat dan jarang sekali berupa
cairan. Akan tetapi prinsip keduanya sama yaitu pemisahan antara komponen
yang satu dari komponen yang lain. Pemisahan pada membran terjadi karena
adanya perbedaan solubilitas dan difusivitas. Media pembawa dapat
mengefektifkan fungsi absorbsi diluar peranan solubilitas dan difusivitas. Adanya
pembawa juga dapat meningkatkan kemurnian dari gas yang dipisahkan. Namun
38
jika pembawa ada di dalam membran dengan kemampuan yang kompleks, maka
fluks dapat ditingkatkan. Pembawa dapat berupa cairan yang bersifat bergerak
(mobile) ataupun yang tetap (mobilitasnya terbatas) dan dapat berikatan secara
kimia (kovalen) atau fisika terhadap polimer membran.
(a) (b)
Gambar 11. Perpindahan Massa pada Membran dengan Media Pembawa.
(a) Pembawa Bergerak, (b) Pembawa Tetap
Pada sistem pembawa yang bergerak, molekul pembawa berdifusi
melewati membran. Sedangkan pada sistem pembawa tetap, gas yang berikatan
dengan pembawa akan bergerak pindah dari sisi pembawa yang satu ke sisi
pembawa yang lainnya.
Gambar 12. Polietilen Glikol
Pemilihan pembawa dilakukan berdasarkan kemampuannya untuk
mengabsorbsi CO2 sehingga fluks dan selektivitasnya dapat ditingkatkan.
Absorban yang biasa digunakan pada pemisahan dengan metode absorbsi adalah
amina, karbonat, dan etilen glikol. Berdasarkan penelitian Li, dkk (1995)
39
polietilen glikol (PEG) dapat melarutkan gas-gas yang bersifat asam seperti CO2.
penggunaan PEG juga memberikan pengaruh terhadap selektivitas dan laju
permeasi CO2 seperti terlihat pada tabel 3.
Tabel 3. Selektivitas dan Laju Permeasi Membran yang Menggunakan PEG
Membran Selektivitas Permeasi CO2
(cm3
(STP)/cm2s cmHg)
Tekanan
(cmHg)
Referensi
PEG 6000
dicampur selulosa
asetat
25,6 6,16 x 10-10
20 (Li, dkk. 1998)
PEG 20000
dicampur selulosa
asetat
30,3 7,49 x 10-10
20 (Li, dkk. 1998)
PEG 20000 untuk
pelapisan
polisulfon
23,8 9,5 x 10-7
517 (H.J, dkk 1999)
PEG 20000
dicampur
polivinilamina
63,1 5,8 x 10-6
96
(C. Yi, dkk.
2005)
PEG 400
dicampur selulosa
asetat
178,4 2,55 x 10-6
103,4 (Lucia, 2006)
Satu hal yang mendasar pada membran dengan pembawa adalah reaksi
pengikatan antara carrier dengan solute harus bersifat reversible, karena jika tidak
reversibel maka transportasi gas akan berhenti ketika semua molekul pembawa
telah berikatan dengan gas yang terlarut. Energi ikatan yang dapat bersifat
reversibel berkisar antara 10 – 50 kJ/mol (King). Skema transportasi dapat dilihat
dalam gambar berikut ini :
40
Gambar 13. Proses Transportasi CO2 Melewati Membran Dengan Pembawa
CO2 adalah solute, R adalah carrier dan RCO2 adalah ikatan yang terjadi antara
gas terlarut dengan pembawa.
2.6.6. Pemilihan Aditif
Kriteria aditif yang digunakan adalah aditif harus larut dengan pelarut
tetapi tidak mudah menguap. Sifat ini dibutuhkan saat evaporasi, agar pori
membran dapat terbentuk dengan baik. Dalam penelitian ini digunakan formamida
karena sifatnya yang lebih sukar menguap dibandingkan aseton dan pada
penelitian sebelumnya dinilai cukup optimal (Lucia, 2006). Formamida berbentuk
cairan tidak berwarna namun dapat menyebabkan iritasi pada mata dan kulit.
Penambahan formamida pada membran bertujuan meningkatkan jumlah pori serta
pori yang lebih besar pada sublayer. Hal ini akan memudahkan keluarnya gas-gas
yang telah diseleksi pada lapisan membran yang lebih rapat (dense) sehingga akan
memberikan permeabilitas gas CO2 yang tinggi.
Gambar 14. Formamida
41
2.7. Defect Pada Membran
Defect merupakan cacat yang terdapat pada permukaan atas membran
yang disebabkan oleh gelembung udara, partikel debu, dan ketidaksempurnaan
dalam pembuatan membran. Defect terkadang sangat sulit untuk dihindari,
terutama bila pembuatan membran dilakukan di udara terbuka.
Pada tahap preparasi membran asimetrik, tujuan yang ingin dicapai adalah
membuat membran dengan lapisan selektif yang setipis mungkin untuk
meningkatkan fluks gas yang ingin dipisahkan. Namun lapisan selektif ini harus
bebas defect untuk mendapatkan selektivitas membran yang tinggi (Baker, 2000).
Gambar 15. Defect Pada Membran Asimetrik
Pada membran asimetrik, defect ini akan membuat lapisan selektif (dense)
berlubang sehingga pada bagian yang terkena defect tersebut, zat yang akan
dipisahkan tidak melewati lapisan dense tapi langsung menuju lapisan berpori.
Defect ini tidak akan memberikan pengaruh yang terlalu signifikan terhadap
performa dari membran asimetrik yang digunakan untuk proses pemisahan cairan
42
seperti ultrafiltrasi dan reverse osmosis, tetapi akan menjadi masalah besar untuk
aplikasi pemisahan gas.
Salah satu cara untuk mengatasi masalah defect ini adalah dengan
melakukan coating pada permukaan atas membran dengan suatu lapisan tipis yang
terbuat dari bahan yang relatif permeabel seperti silicone rubber. Lapisan ini tidak
berfungsi sebagai penghalang selektif melainkan hanya untuk mengurangi aliran
gas yang akan melewati bagian membran yang terkena defect. Karena bagian yang
terkena defect sangat kecil, adanya lapisan coating ini akan membuat defect yang
terjadi dapat dianggap diabaikan (Baker, 2000).
Gambar 16. Coating Pada Defect Membran
2.8. Perpindahan Massa Pada Membran
Membran memiliki kemampuan untuk memisahkan satu komponen
dengan komponen lainnya karena adanya perbedaan sifat fisika dan atau sifat
kimia antara membran dengan komponen permeat. Perpindahan massa pada
membran dapat disebabkan oleh adanya gaya penggerak yang dapat berupa
perbedaan konsentrasi (∆C), perbedaan tekanan uap (∆P), perbedaan temperatur
43
(∆T), ataupun perbedaan potensial listrik (∆E) antara kedua fasa. Besarnya laju
permeasi sebanding dengan besar gaya penggerak tersebut (Mulder, 2000)
Mekanisme penyerapan gas oleh membran dimana tekanan sebagai daya
penggeraknya adalah :
a. Penyerapan molekul gas oleh membran pada sisi gas yang bertekanan
tinggi
b. Pelarutan gas ke dalam membran
c. Difusi gas dalam membran ke arah yang bertekanan rendah
d. Pelepasan molekul gas dari larutannya pada sisi yang bertekanan lebih
rendah
Laju pemisahan (fluks) didefinisikan sebagai jumlah volume, massa atau
mol suatu zat yang mengalir melewati membran persatuan luas persatuan waktu.
Sedangkan gaya penggerak adalah besarnya gradien X (dapat berupa konsentrasi,
tekanan, temperatur, ataupun potensial listrik). Hubungan antara fluks dengan
gaya penggerak dinyatakan dengan persamaan :
)(dx
dXDJ −=
Keterangan : J = fluks (g.cm-2
s-1
)
D = Koefisien difusi
dx
dX = gaya penggerak
Permeabilitas pada membran adalah besaran yang menggambarkan
seberapa banyak gas yang menembus membran tersebut karena suatu perbedan
tekanan per area membran. Permeabilitas gas (P) pada membran dikendalikan
oleh mekanisme pelarutan difusi, yang secara metematis ditulis sebagai berikut :
44
P = D x S
keterangan : P = Permeabilitas [cm3 (STP) cm/cm
2 s cmHg]
D = Difusivitas [cm2/s]
S = Solubilitas [cm3 (STP) / cm
3 cmHg]
Difusivitas menunjukkan seberapa cepat suatu gas dapat berdifusi.
Difusivitas gas yang melalui membran dipengaruhi oleh ukuran molekul gas.
Difusivitas akan meningkat dengan berkurangnya ukuran molekul gas. Gas CO2
memiliki diameter kinetik yang lebih kecil dibanding CH4 sehingga memiliki
difusivitas yang lebih tinggi. Diameter kinetik beberapa molekul gas dapat dilihat
pada tabel 4 (Mulder, 2000).
Tabel 4. Diameter Kinetik Beberapa Molekul Gas
Molekul Gas Diameter Kinetik (A0)
He 2,6
Ne 2,75
H2 2,89
CO2 3,3
Ar 3,4
O2 3,46
N2 3,64
CO 3,76
CH4 3,8
C2H4 3,9
Solubilitas atau kelarutan gas pada membran polimer ditentukan oleh
kemudahan gas tersebut untuk terkondensasi. Semakin mudah terkondensasi maka
solubilitas gas tersebut semakin tinggi. Suhu kritis gas dapat menunjukkan mudah
45
tidaknya gas tersebut terkondensasi. Semakin tinggi suhu kritis suatu gas semakin
mudah gas tersebut berkondensasi sehingga solubilitas semakin tinggi pula.
Tabel 5. Suhu Kritis (Tc) dan Solubilitas Gas Pada Karet Silikon
Gas Tc (K) Solubilitas (cm3
(STP)/cm3.bar
N2 126,1 0,2
O2 154,4 0,4
CH4 190,7 0,5
CO2 304,2 2,0
Solubilitas dan difusivitas gas CO2 yang lebih tinggi dari gas CH4 akan
menghasilkan permeabilitas gas CO2 yang jauh lebih besar dibanding
permeabilitas gas CH4 pada proses pemisahan dengan membran. Hal inilah yang
menjadi salah satu dasar pertimbangan penggunaan membran untuk pemisahan
gas CO2 dengan CH4.
2.9. Permeabilitas Gas Murni
Permeabilitas gas murni adalah permeabilitas suatu gas murni terhadap
membran. Persamaan yang digunakan untuk menentukan permeabilitas gas murni
adalah : PAm
QIP
∆=
.
Keterangan : P = Permeabilitas gas murni (cm3 cm/cm
2 det cmHg)
Q = Laju alir permeat (cm3/det)
I = Tebal membran (cm)
Am = Luas membran (cm2)
∆P = Beda tekanan umpan dan permeat (cmHg)
46
Selektivitas membran umumnya dinyatakan dalam dua parameter, yakni
faktor retensi (R) untuk proses pemisahan partikulat dari larutan atau faktor
pemisahan (α) untuk proses pemisahan gas. Faktor pemisahan (α) adalah
perbandingan permeabilitas dari pasangan gas yang dialirkan (i,j) dengan rumus :
Pj
Piij =α atau
SjDj
SiDi
.
.
Selektivitas dapat dinyatakan dalam dua bentuk yaitu selektivitas ideal dan
selektivitas aktual. Selektivitas ideal adalah perbandingan permeabilitas gas murni
(i) terhadap permeabilitas gas murni (j). Selektivitas aktual adalah perbandingan
permeabilitas komponen gas (i) terhadap permeabilitas komponen gas (j) dalam
campuran gas (i) dan (j).
Kinerja membran ditentukan oleh dua parameter, yaitu fluks (J) dan
selektivitas (α). Nilai fluks yang tinggi mengarah kepada produktivitas yang
tinggi, kebutuhan luas area membran yang sempit, dan penurunan biaya.
Sedangkan selektivitas yang tinggi mempengaruhi efesiensi pemisahan dan
penurunan biaya. Pada dasarnya kedua parameter tersebut bertujuan untuk
menghasilkan proses yang lebih ekonomis. Namun pada umumnya, kedua
parameter tersebut cenderung berlawanan. Pada tekanan yang rendah, fluks yang
dihasilkan rendah namun selektivitas tinggi dan sebaliknya, pada tekanan tinggi
fluks yang dihasilkan tinggi tapi selektivitasnya menjadi rendah.
47
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan selama 10 bulan pada bulan Juli 2007 – Mei 2008
di Laboratorium Separasi, Kelompok Program Riset dan Teknologi (KPRT)
Proses, Pusat Penelitian dan Pengembangan teknologi Minyak dan Gas Bumi
(PPPTMGB) "LEMIGAS" Jl. Ciledug Raya, Cipulir Kebayoran Lama, Jakarta
Selatan.
3.2. Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: Gas CH4 dan
CO2 dengan kemurnian 99%, Selulosa asetat, Aseton, Formamida, polietilen
glikol berat molekul 600 dan 20.000, isopropil alkohol, n-hexan dan air.
3.2.2. Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: Neraca Metler
Toledo tipe PB 3002-S, Magnetic stirer merek IKAlabortechnik tipe RCT-B,
aluminium foil, pisau perata merek Yoshimitsu (0-500 mikrometer), kaca
lembaran (ukuran 26x32) tebal 5 mm, Syringe 10 ml merek B-D (Becton
Dickinson), stopwatch merek Seiko S031-4010k, penangas air, merek Grant W28,
48
o-ring, desikator, sel permeasi terdiri dari dua buah lempeng logam yang dikaitkan
dengan baut sehingga gas yang dialirkan ke dalam sel permeasi tidak bocor.
3.3. Prosedur Kerja
3.3.1. Preparasi Membran
Pembuatan membran bentuk lembaran ini menggunakan teknik inversi
fasa. Pada penelitian ini, dibuat beberapa jenis membran dengan berbagai variasi
dalam preparasi membran, namun secara umum tahapan-tahapan pada preparasi
membran adalah sebagai berikut:
1. Selulosa asetat (CA), aseton, formamida, dan PEG dilarutkan dengan
perbandingan berat ( 1 : 2,15 : 1 : 0,05 ). Selulosa asetat dilarutkan terlebih
dahulu dalam aseton kemudian baru ditambahkan PEG dan formamida.
Campuran kemudian ditutup lembaran aluminium foil dan diaduk dengan
pengaduk magnetik hingga homogen selama 24 jam.
2. Campuran yang telah homogen didiamkan selama ± 24 jam untuk
menghilangkan gelembung.
3. Adonan dituang secukupnya ke atas plat kaca dan dicetak dengan variasi
ketebalan 200 µm dengan pisau perata. Contoh proses pencetakkan dapat
dilihat pada gambar 17.
49
Gambar 17. Proses Pencetakan Membran Berbentuk Lembaran
4. Membran dikeringkan di udara terbuka dengan variasi waktu 30, 45 dan 60
detik
5. Membran segera dimasukkan ke dalam bak koagulasi berisi air dengan variasi
suhu 9, 15 dan 25 0
C selama 1 jam
6. Membran kemudian dimasukkan ke dalam bak annealing berisi air dengan
suhu 70 0C selama 10 menit
7. Membran disimpan dalam tempat penyimpanan dengan variasi desikator dan
air
Berbagai variasi preparasi membran dapat dilihat dalam tabel berikut
(Tabel 6).
50
Tabel 6. Variasi Preparasi Membran
NO Komposisi
Tebal
casting
(µm)
Waktu
Evaporasi
(det)
Perendaman
PEG
(det)
Suhu
Koagulasi
Tempat
penyimpanan
Variasi Suhu Koagulasi
1 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 25ºC air
2 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 18ºC air
3 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 9ºC air
Variasi Waktu Evaporasi
4 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 30 - 25ºC air
5 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 45 - 25ºC air
6 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 25ºC air
Variasi Perendaman PEG
7 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 25ºC air
8 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 30 25ºC air
9 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC air
Variasi Media Penyimpanan
10 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC air
11 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC Desikator
Variasi Penyimpanan dengan
Kepolaran Bertahap
12 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC n-heksan
13 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC Desikator
Variasi penyimpanan dengan kepolaran bertahap menggunakan campuran
larutan yang dapat dilihat pada tabel berikut (tabel7).
51
Tabel 7. Komposisi campuran larutan kepolaran bertahap
I Air = 100
II Air : IPA = 75 : 25
III Air : IPA = 50 : 50
IV Air : IPA = 25 : 75
V IPA = 100
VI IPA : Hexan = 75 : 25
VII IPA : Hexan = 50 : 50
VIII IPA : Hexan = 25 : 75
IX Hexan = 100
Setelah membran siap untuk disimpan, membran disimpan pertama kali
dalam larutan I (air 100%) selama 15 menit, kemudian ke larutan II selama 15
menit, kemudian dilanjutkan hingga terakhir ke larutan IX. Pada tiap larutan
waktu perendaman selama 15 menit. Ada dua variasi yang dilakukan yaitu,
penyimpanan akhir dalam hexan 100% dan penyimpanan akhir dalam desikator
(setelah disimpan dalam larutan IX 15 menit, membran dipindahkan ke dalam
desikator).
3.3.2. Uji Permeabilitas dan Selektivitas Membran
Pengujian dilakukan dalam sel permeasi dengan pengukuran laju permeasi
gas CO2 atau CH4 murni yang melewati membran. Yaitu dengan mencatat waktu
yang ditempuh oleh gas yang menembus membran untuk mencapai jarak tertentu
52
pada flowmeter. Flowmeter berupa selang yang berisi iso-propanol dan diberi
tanda jarak tertentu. Dari waktu tersebut dilakukan perhitungan untuk
memperoleh nilai permeabilitas dan selektivitas membran.
Tahapan – tahapan dalam pengukuran laju permeasi gas CO2 dan CH4
murni adalah sebagai berikut :
1. Membran dipotong berbentuk lingkaran dengan diameter 2 inchi.
Kemudian membran diletakkan di dalam sel permeasi dan ditutup serapat
mungkin untuk menghindari kebocoran gas ke udara.
2. Gas CH4 dialirkan ke dalam sel permeasi dengan variasi tekanan 10
sampai 100 psig. Pada setiap tekanan di catat tiga variasi jarak waktu
tempuh yang diperlukan untuk mencapai jarak tertentu.
3. Langkah yang sama juga dilakukan untuk gas CO2.
4. Pengujian dilakukan pada suhu kamar ± 25 0
C. Skema sel permeasi dapat
dilihat pada gambar 18.
Gambar 18. Skema sel permeasi
53
Setelah didapat 3 variasi jarak dan waktu tempuh masing-masing, maka
dapat dilakukan perhitungan dengan cara sebagai berikut :
1. Menghitung laju permeasi gas dengan persamaan berikut :
dT
dLAQ =
Dimana : Q = Laju alir gas menembus membran (cm3.s
-1)
A = Luas penampang selang (cm2)
dL/dT = Jarak yang ditempuh untuk waktu tertentu (cm.s-1
)
2. Laju alir gas pada kondisi standar (STP), 1 atm dan 2730 K, adalah :
273
273
+=
TQQstp
3. Laju permeasi gas murni pada membran adalah :
)( PoPiAm
Q
L
P stp
−=
Dimana : L
P = Laju permeasi (cm
3 (STP).cm
-2.s
-1.cmHg
-1)
QSTP = Laju alir gas permeat pada kondisi STP (cm3
(STP).s-1
)
Am = Luas penampang membran (cm2)
Pi = Tekanan masuk umpan (cmHg)
Po = Tekanan keluar permeat (cmHg)
4. Penentuan selektivitas ideal (α)
Selektivitas CO2 terhadap CH4 dihitung dengan menggunakan persamaan :
)(
)(
/CHCO
4
2
42 /
/
CH
CO
lP
lP=α
Dimana : 42/CHCOα = Selektivitas ideal gas CO2 terhadap CH4
)( 2/ COlP = Laju permeasi gas CO2 murni (cm
3(STP).cm
-2.s
-1.cmHg
-1)
)( 4/ CHlP = Laju permeasi gas CH4 murni (cm
3(STP).cm
-2.s
-1.cmHg
-1)
54
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini ingin diketahui pengaruh variabel-variabel pada proses
pembuatan membran yang meliputi waktu evaporasi, suhu koagulasi, perendaman
dalam larutan polietilen glikol (PEG) cair, media penyimpanan membran, dan
media penyimpanan dengan kepolaran bertahap sebelum membran diuji
4.1. Pengaruh Suhu Koagulasi
Pengaruh koagulasi yang dimaksudkan untuk mengendapkan dan
membentuk membran diamati dengan mengukur selektivitas membran pada tiga
suhu yang berbeda, yaitu pada suhu 9 0C, 18
0C dan 25
0C yang menunjukkan data
sebagai berikut :
Gambar 19. Pengaruh Suhu Koagulasi Terhadap Selektivitas Membran
0
5
10
15
20
25
30
35
40
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
9ºC
18ºC
25ºC
Se
lekti
vit
as
55
Secara umum, semakin rendah suhu koagulasi semakin rendah flux (aliran
gas) yang melewati membran. Artinya semakin dihasilkan membran yang
retentive. Pada gambar 19 diatas dapat dilihat bahwa hasil pengujian
menunjukkan selektivitas pada suhu 9 0C merupakan yang terendah diantara
ketiga suhu yang diuji yaitu antara 6,5 – 15,5 psi. Sedangkan pada suhu 25 dan 18
0C mempunyai nilai selektivitas yang hampir sama pada tekanan 20 – 80 psi. Hal
ini kemungkinan disebabkan pada suhu dingin (<10 0C) kecepatan pelarutan
aseton dan formamida terhadap air lebih lambat dibandingkan pada suhu kamar
sehingga pembentukan pori membran kurang sempurna. Akibatnya selektivitas
yang didapat lebih rendah diabndingkan pada suhu kamar.
Pengaruh suhu koagulasi terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat
dilihat pada gambar berikut :
(a)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Laju
Pe
rme
asi
(10 -6 cm
3 (S
TP
)/cm
2 .S
.cm
Hg
)
9ºC
18ºC
25ºC
56
(b)
Gambar 20. Pengaruh suhu koagulasi terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b)
Laju
permeasi CO2
Pada gambar 20 di atas, laju permeasi CH4 cenderung meningkat dengan
semakin rendahnya suhu koagulasi, artinya semakin sedikit CH4 yang melewati
membran dengan menurunnya suhu koagulasi. Laju permeasi CH4 pada suhu 18
0C di tekanan 90 dan 100 psi meningkat secara tajam, hal ini menyebabkan
selektivitasnya turun secara drastis yang dapat disebabkan karena timbulnya
defect pada lapisan membran pada tekanan tersebut. Laju permeasi CO2 melewati
membran yang tertinggi adalah pada suhu 18 0C.
4.2. Pengaruh Waktu Evaporasi
Evaporasi dilakukan dengan mendiamkan adonan membran yang telah
dicasting di udara terbuka selama 10 sampai 100 detik (Loeb, 1963) untuk
membiarkan sebagian pelarut menguap ke udara. Pengamatan pengaruh waktu
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Laju
Pe
rme
asi
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
25ºC
9ºC
18ºC
57
evaporasi dilakukan pada tiga variasi, yaitu pada 30, 45, dan 60 detik. Pengujian
yang dilakukan menunjukkan hasil sebagai berikut :
Gambar 21 : Pengaruh Waktu Evaporasi Terhadap Selektivitas Membran
Dari gambar 21 di atas, didapatkan hasil selektivitas yang lebih baik
diperoleh pada waktu evaporasi 60 detik. Hasil ini diduga disebabkan semakin
lama waktu evaporasi akan semakin banyak aseton yang menguap ke udara,
akibatnya lapisan selektivitas yang terbentuk akan semakin padat. Lapisan selektif
yang lebih padat membuat solubilitas gas CO2 terhadap membran akan lebih
berperan yang menjadikan membran tersebut bekerja lebih efektif. Pada waktu
evaporasi 60 detik pada tekanan di atas 70 psi tidak dapat diukur selektivitasnya,
hal ini dikarenakan lapisan selektif membran tidak mampu menahan tekanan di
atas 70 psi.
Pengaruh waktu evaporasi terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat
dilihat pada gambar berikut :
0
20
40
60
80
100
120
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Sele
kti
vit
as
30 detik
45 detik
60 detik
58
(a)
(b)
Gambar 22. Pengaruh waktu evaporasi terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b)
Laju permeasi CO2
Pada gambar 22 di atas, laju permeasi CH4 yang tertinggi di dapat pada
waktu evaporasi 30 detik. Hal ini disebabkan karena membran dengan waktu
evaporasi 30 detik memiliki lapisan selektif yang paling tipis sehingga membran
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
30 detik
45 detik
60 detik
Laju
Perm
ea
si
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
0
2 4
6
8
10
12 14
16
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
30 detik
45 detik
60 detik
Laju
Perm
ea
si
(10
-6c
m3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
59
tersebut yang paling mudah dilewati oleh CH4. Pada laju permeasi CO2 yang
paling tinggi didapat pada waktu evaporasi 60 detik. Lapisan selektif yang paling
tebal yang dihasilkan pada waktu evaporasi 60 detik menyebabkan gas CO2 paling
mudah melewati membran ini. Namun pada tekanan di atas 70 psi, membran tidak
mampu menahan tekanan yang didapat sehingga kemungkinan terjadi kebocoran
membran.
4.3. Variasi Perendaman PEG
Perendaman PEG dilakukan setelah adonan membran selesai di casting
dengan ketebalan yang diinginkan, kemudian direndam dalam PEG cair (BM 600)
selama 30 detik. Setelah perendaman dalam PEG proses selanjutnya sesuai
dengan prosedur preparasi membran. Perendaman PEG dilakukan dengan maksud
untuk meminimalkan defect yang mungkin timbul selama casting dan evaporasi di
udara terbuka.
Perendaman dalam PEG diamati dalam 3 variasi yaitu tanpa perendaman
PEG, perendaman PEG dengan evaporasi 60 detik, dan perendaman PEG tanpa
evaporasi. Pembahasan mengenai variasi ini dibagi menjadi 2 bagian, yaitu variasi
perendaman dan variasi evaporasi. Pada variasi perendaman menunjukkan hasil
sebagai berikut :
60
Gambar 23. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas
membran.
Dari gambar 23 di atas, hasil selektivitas evaporasi dengan perendaman
selektivitasnya lebih rendah pada tekanan 10 – 40 psi dibandingkan dengan
evaporasi tanpa perendaman, namun pada tekanan selanjutnya (50 – 100 psi)
selektivitasnya lebih tinggi. Membran dengan perendaman menghasilkan
selektivitas yang lebih stabil dibandingkan tanpa perendaman PEG. Hal ini
disebabkan membran dengan perendaman PEG lebih terlindungi dari
kemungkinan terjadinya defect, sehingga morfologi membran yang terbentuk
lebih baik. Variasi evaporasi dengan perendaman PEG didapat hasil sebagai
berikut :
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Sele
kti
vit
as
Evaporasi tanpa perendaman
Evaporasi dan perendaman
61
Gambar 24. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas
membran.
Dari gambar 24 di atas, selektivitas membran dengan perendaman tanpa
evaporasi lebih tinggi dibandingkan membran dengan evaporasi. Hal ini
disebabkan membran dengan evaporasi kemungkinan defect yang terjadi akibat
evaporasi di udara lebih besar dibandingkan tanpa evaporasi.
Pengaruh perendaman PEG terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat dilihat
pada gambar berikut :
0
10 20
30 40 50 60 70 80 90
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Se
lekti
vit
as
Evaporasi dan perendaman
Perendaman tanpa evaporasi
62
(a)
(b)
Gambar 25. Pengaruh perendaman PEG terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b)
Laju permeasi CO2
Pada gambar 25 di atas, laju permeasi CH4 tanpa perendaman PEG lebih
tinggi dibandingkan dengan perendaman PEG, baik dengan maupun tanpa
evaporasi. Laju permeasi CH4 pada membran tanpa perendaman pada tekanan 10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
La
ju p
erm
ea
si
Tanpa perendaman PEG
Perendaman dan Evaporasi
Perendaman tanpa evaporasi
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
0
1
2
3
4
5
6
7
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Laju
pe
rme
asi
Tanpa perendaman PEG
Perendaman dan Evaporasi
Perendaman tanpa evaporasi
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
63
psi tidak dapat diukur, hal ini karena pada tekanan tersebut CH4 belum mampu
menembus membran. Perendaman lebih mampu menahan CH4 untuk melewati
membran. Hal ini disebabkan morfologi membran yang direndam PEG memiliki
pori yang lebih rapat dengan perlakuan perendaman tersebut, sehingga difusi CH4
lebih lambat. Pada laju permeasi CO2 tanpa perendaman merupakan yang tertinggi
dibandingkan yang lain. Hal ini disebabkan pori membran tanpa perendaman lebih
besar, sehingga CO2 lebih mudah lewat. Namun karena permeasi CH4 juga besar
maka nilai selektivitasnya menjadi rendah. Laju permeasi CO2 dengan
perendaman PEG tanpa evaporasi lebih tinggi dibandingkan dengan evaporasi.
Hal ini disebabkan morfologi membran yang lebih baik pada perendaman tanpa
evaporasi.
4.4. Variasi Media Penyimpanan
Membran yang digunakan dalam pemisahan gas harus dalam kondisi
kering bebas air. Hal ini mengingat aplikasinya dalam sumur gas yang kering.
Untuk itu perlu diketahui kemampuan selektivitas membran bila disimpan dalam
kondisi kering yang dalam penelitian ini digunakan desikator sebagai media
penyimpanan. Hasilnya dapat dilihat pada gambar berikut :
64
Gambar 26. Pengaruh media penyimpanan terhadap selektivitas membran
Berdasarkan gambar di atas, penyimpanan membran dalam air
memberikan hasil selektivitas yang jauh lebih tinggi dibandingkan penyimpanan
dalam desikator. Hal ini disebabkan penyimpanan dalam desikator membuat pori
membran menjadi collaps (rubuh) sehingga membran menjadi rapuh dan
ketahanan mekanisnya rendah. Karena itu membran harus disimpan dalam air
untuk menjaga pori membran agar tidak berubah dan tidak rapuh.
Pengaruh media penyimpanan terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat
dilihat pada gambar berikut :
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Sele
kti
vit
as
air
desikator
65
(a)
(b)
Gambar 27. Pengaruh media penyimpanan terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan
(b) laju permeasi CO2
Dari gambar 27 di atas, diketahui membran yang disimpan dalam desikator
memiliki laju permeasi CH4 dan CO2 yang tinggi sehingga dihasilkan membran
dengan selektivitas membran yang rendah.
0 20 40 60 80
100 120 140 160
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Laju
perm
easi
air
desikator
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
0
20
40
60
80
100
120
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tekanan (psi)
Laju
perm
easi
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
air desikator
66
4.5. Variasi Penyimpanan dengan Kepolaran Bertahap
Dalam aplikasinya, membran digunakan dalam kondisi kering. Namun
dari hasil variasi sebelumnya diketahui penyimpanan dalam desikator belum
memberikan hasil yang baik. Oleh karena itu, variasi media penyimpanan yang
lainnya perlu dilakukan. Kepolaran bertahap adalah pengeringan membran secara
bertahap berdasarkan kepolaran dari larutan (Baker, 2000). Membran disimpan
dalam larutan yang mempunyai kepolaran yang tinggi sampai dengan kepolaran
yang rendah secara bertahap.Hasil selektivitas yang didapat dari masing-masing
membran adalah sebagai berikut :
Gambar 28. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap selektivitas membran
Dari gambar 28 di atas, menunjukkan hasil selektivitas yang rendah baik
penyimpanan akhir dalam desikator maupun dalam hexan dibandingkan
selektivitas pada variasi-variasi sebelumnya. Hal ini disebabkan semakin nonpolar
pelarut yang digunakan akan menarik molekul air di dalam membran yang dapat
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
10 20
Tekanan (psi)
Sele
kti
vit
as
desikator
hexan
67
menjaga pori membran tidak berubah atau rubuh keluar dari membran. Sehingga
membran yang dihasilkan tidak bekerja efektif.
Pengaruh kepolaran bertahap terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat
dilihat pada gambar berikut :
(a)
(b)
Gambar 29. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan
(b) laju permeasi CO2
0
50
100
150
200
250
10 20
Tekanan (psi)
La
ju p
erm
ea
si
desikator
hexan
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
0 20 40 60 80
100 120 140 160 180
10 20
Tekanan (psi)
Laju
pe
rme
asi
desikator
hexan
(10
-6cm
3(S
TP
)/cm
2.S
.cm
Hg
)
68
Dari gambar di atas diketahui bahwa kepolaran bertahap meningkatkan
laju permeasi CH4 dan CO2. Hal ini menunjukkan membran tidak mampu
menahan permeasi dari CH4 maupun CO2. Terbukti dengan hasil selektivitas dari
kedua membran yang jauh lebih rendah dibandingkan membran yang disimpan
dalam air.
69
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan preparasi terbaik untuk membran
selulosa asetat menggunakan PEG 20.000 untuk pemisahan gas CO2 dan CH4
adalah sebagai berikut :
1. Suhu koagulasi yang terbaik diperoleh pada suhu kamar (25 0C).
2. Waktu evaporasi yang terbaik diperoleh pada waktu 60 detik.
3. Perendaman dalam PEG cair (BM 600) setelah membran dicetak tanpa
melalui proses evaporasi memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan
perendaman PEG yang melalui proses evaporasi maupun yang tidak dilakukan
perendaman dalam PEG cair.
4. Media penyimpanan dalam air memberikan hasil yang lebih baik
dibandingkan dalam desikator.
5. Kepolaran bertahap yang dilakukan tidak menghasilkan membran yang lebih
baik dibandingkan penyimpanan dalam air.
5.2. Saran
1. Dalam proses pembuatan membran perlu diperhatikan kondisi-kondisi yang
terkontrol agar diperoleh membran yang seragam.
70
2. Perlu dicari variasi-variasi yang lain agar dapat diperoleh membran dengan
selektivitas yang baik pada kondisi kering mengingat aplikasinya di lapangan
gas yang dalam kondisi kering.
71
DAFTAR PUSTAKA
Andriani, Yayun. 2003. Pemakaian Membran Polisulfon untuk Pemisahan Gas
Hidrogen dan Karbon Monoksida. Thesis, FMIPA, Universitas Indonesia,
Depok.
Baker, R.W. 2000. Membrane Technology and Applications. New York :
McGraw-Hill.
C. Yi, J. Wang, M. Li, S. Wang, Z. Wang. 2005. Facilitated Transport of CO2
through Polyvinylamine/polyethylene Glycol Blend Membranes.
Desalination Journal 193 : 90-96.
Davidson, Clive. 7 February 2003. "Marine Notice: Carbon Dioxide: Health
Hazard". Australian Maritime Safety Authority.
Dewi, A.S. 2007. Efek Polietilen Glikol Berwujud Padat Terhadap Membran
Berbahan Dasar Selulosa Asetat untuk Pemisahan Gas CO2/CH4 pada
Tekanan Rendah. Skripsi, Fakultas Teknik UI, Depok.
Donald L. Kuehne, Shriden K. Friedlander. 1980. Selective Transport of sulfur
dioxide through polymer membranes. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev.
19. 609.
Fane, A.G. 2000. Introduction to Membrane Science and Technology.Australia :
School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, The University
of New South Wales
Freeman, B.D. and I. Pinnau. 1999. Polymer Membranes for Gas and Vapor
Separation. Washington D.C : American Chemical Society.
H. J. Kim, A. Tabe-Mohammadi, A. Kumar, A. F. Fouda. 1999. Asymetric
Membranes by a Two Stages Gelatin Technique for Gas Separation :
Formation and Characterization. Journal of Membrane Science 161 : 229-
238.
Kenji Matsumoto, Ping Xu, Tadashi Nishikimi. 1993. Gas Permeation of
Aromatic Polyimides. 1. Relationship Between Gas Permeabilities. J.
Membrane Sci. 81. 15
Kenji Matsumoto, Ping Xu. 1993. Gas Permeation of Aromatic Polyimides. 2.
Influence of Chemical Structur. J. Membrane Sci. 81. 23
King, J.C. Separation processes based on reversible chemical complexation,
Separation Technology. Rousseau (ed), CRC. 199.
72
Li, J., K. Nagai, T. Nakagawa, and S. Wang. 1998. Preparations of
Polyethyleneglycol (PEG) and Selulosa Acetate (CA) Blend Membrans
and Their Gas Permeabilities. Journal of Membrane Science 138 : 143-
152.
Lin, Haiqing and Benny D. Freeman. 2004. materials Selection Guidelines for
Membranes that Remove CO2 from Gas Mixtures. Journal of Molecular
Structure, xx, pp. 1-18.
Lucia, Anda. 2006. Preparasi dan Karakterisasi Membran Fixed Carrier untuk
Pemisahan CO2/CH4 pada Tekanan 104,3-517,1 cmHg. Thesis, Fakultas
Teknik UI, Depok.
Mulder, Marcel. 2000. Basic Principles of Membrane Technology, Second
Edition. Netherland : Kluwer Academic Publisher.
Pandey, Pratibha and R.S. Chauhan. 2001. Membranes for Gas Separation. Prog.
Polym. Sci 26 : 853-893.
Perry, Robert H and Don W. Green. 1999. Perry's Chemical Engineer's
Handbook. New York : McGraw-Hill.
Purwanto, Widodo. 2004. Indonesian Energy Outlook and Statistic 2004.
Pengkajian Energi Universitas Indonesia.
S. Loeb and S. Sourirajan. 1963. Sea Water Demineralization by Means of an
Osmotic Membrane. Saline Water Conversion-II. Advance in Chemistry
Series no, 28. American Chemical Society. Washington.
Schendel, R.L. 1984. Gas Separation Membrane and the Gas Industry. California
: Engineers Inc., PCGA Transmission Conference.
Speight, James G. 1991. The Chemistry and Technology of Petroleum, Second
Edition. New York : Marcel Dekker Inc.
Teramoto, Masaaki., Satoshi Kitada, Nobuaki Ohnishi, Hideto Matsuyama and
Norifumi Matsumiya. 2003. Separation and Concentration of CO2 by
capilarry-Type Facilitated Transport Membrane Module with Permeation
of Carrier Solution. Journal of Membrane Science 234 : 83-94.
73
LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Data Penelitian
Berikut perhitungan kalibrasi luas permukaan selang, perhitungan laju
permeasi, permeabilitas, dan selektivitas membran pada kondisi ideal :
A. Kalibrasi luas permukaan selang (A)
Pada temperatur 25 0C berat jenis (ρ) air raksa 13.5385 g/cc.
Berat dalam kolom sepanjang 5 cm (L) adalah 2.2 g
p
mV =
3
.5385.13
2.2
cmg
g=
= 0.1625 cm3
Aps = luas penampang selang (cm2)
V = Aps x L
L
VAps =
cm
cm
5
1625.0 3
= = 0.0325 cm2
B. Menghitung laju permeasi (QSTP), permeabilitas (P), dan selektivitas (α)
kondisi ideal
Menentukan laju permeasi (P/l) ideal: d = 3.8 cm
Am = П x (1.90)2
= 11.3 cm2
74
Berdasarkan data lampiran 1, untuk tekanan 10 psi, diukur pada tiga titik, data
laju alir CH4 adalah sebagai berikut:
jarak waktu
0.4 cm 314.43 detik
0.7 cm 493.4 detik
1.1 cm 739.87 detik
dL / dt = jarak (cm) / waktu (detik)
= 0.4 cm / 314.43 detik = 0.00127 cm/s
= 0.7 cm / 493.4 detik = 0.00168 cm/s
= 1.1 cm / 739.87 detik = 0.00162 cm/s
karena dalam percobaan digunakan tiga titik (jarak) maka untuk laju alir gas
permeat (Q) digunakan nilai rata-rata dari dL / dt yaitu = 0.00152 cm/s
laju alir gas permeat dT
dLAQ =)(
= 0.0325 cm2 x 0.00152 cm.S
-1
= 0.000050 cm3.s
-1
QSTP = 0.000050 cm3.s
-1 x (273/298)= 0.000045cm
3.s
-1
Laju permeasi gas CH4 ideal (P/l) adalah
∆P = 10 psi = 51.715 cmHg
75
( )PA
Q
l
P
m
STP
∆×=
( )cmHg 51.715 x cm 11.3
.s0.000045cm2
-13
=
= 7.739 x 10-8
cm3 (STP).cm
-2.s
-1.cmHg
-1
Pada tekanan 10 psi, hasil percobaan untuk permeasi gas CO2 diperoleh dL/dt
= 0.05102cm.s-1
. Dengan cara yang sama dengan di atas, maka diperoleh pula
laju permeasi gas CO2 ideal : P / l = 2.591 x 10-6
cm3(STP).cm
-2.s
-1.cmHg
-1
Jadi, selektivitas ideal (α):
=
4
2
CHl
P
COl
P
α
( )( ) 1-1-2-38-
-1-1-23-6
.cmHg.s.(STP).cm cm10 x 7.739
.cmHg.s.(STP).cm cm 10 x 2.591=
= 33.48
76
Lampiran 2. Foto Penelitian
Pengadukan dengan magnetik stirer Proses casting
Tempat koagulasi Proses annealing dalam penangas air
Penyimpanan membran dalam media air Penyimpanan membran dalam desikator
77
Pengukuran ketebalan aktual membran Sel permeasi
Flow meter Tabung gas
78
Lampiran 3. Desain Penelitian
79
Lampiran 4. Data Penelitian
1. Variasi suhu koagulasi
a. Suhu koagulasi pada 25 0C
b. Suhu koagulasi pada 9 0C
c. Suhu koagulasi pada 18 0C
2. Variasi waktu evaporasi
a. Waktu evaporasi 30 detik
b. Waktu evaporasi 45 detik
c. Waktu evaporasi 60 detik
3. Variasi perendaman PEG
a. Evaporasi tanpa perendaman PEG
b. Perendaman PEG dan evaporasi
c. Perendaman PEG tanpa evaporasi
4. Variasi media penyimpanan
a. Media penyimpanan air
b. Media penyimpanan desikator
5. Variasi kepolaran bertahap
a. Kepolaran bertahap dalam desikator
b. Kepolaran bertahap dalam n-hexan
80
Data 1.a
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik (II), koagulasi pada suhu kamar (250 C), tebal sebelum 170, tebal sesudah uji 165
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161
konversi psi ke cm Hg
= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.4 314.43 0.00127 0.000050 0.000045 7.739E-08 10 0.5 9.83 0.05086 0.001658 0.001519 2.591E-06 33.48
51.71493 0.7 493.4 0.00168 51.71493 1 19.84 0.04995
1.1 739.87 0.00162 1.5 29.41 0.05225
0.00152 0.05102
20 2 567.51 0.00352 0.000126 0.000116 9.858E-08 20 0.5 5.57 0.08977 0.002994 0.002742 2.339E-06 23.73
103.4299 2.4 665.77 0.00407 103.4299 1 10.91 0.09363
2.7 739.84 0.00405 1.5 16.29 0.09294
0.00388 0.09211
30 0.5 88.88 0.00563 0.000174 0.000160 9.077E-08 30 0.5 3.72 0.13441 0.004273 0.003915 2.226E-06 24.52
155.1448 1 185.85 0.00516 155.1448 1 7.7 0.12563
1.5 280.14 0.00530 1.5 11.42 0.13441
0.00536 0.13148
40 0.5 74.02 0.00675 0.000225 0.000206 8.779E-08 40 0.5 2.84 0.17606 0.005798 0.005311 2.265E-06 25.801466
206.8597 1 145.84 0.00696 206.8597 1 5.66 0.17730
1.5 217.01 0.00703 1.5 8.41 0.18182
0.00691 0.17839
50 0.5 55.93 0.00894 0.000283 0.000259 8.849E-08 50 0.5 2.27 0.22026 0.007202 0.006598 2.251E-06 25.436107
258.5747 1 112.87 0.00878 258.5747 1 4.49 0.22523
1.5 172.29 0.00841 1.5 6.77 0.21930
0.00871 0.22160
60 0.5 46.59 0.01073 0.000342 0.000314 8.919E-08 60 0.5 1.99 0.25126 0.008579 0.007860 2.235E-06 25.054243
310.2896 1 93.98 0.01055 310.2896 1 3.81 0.27473
1.5 142.4 0.01033 1.5 5.69 0.26596
0.01054 0.26398
70 0.5 42.26 0.01183 0.000394 0.000361 8.797E-08 70 0.5 1.57 0.31847 0.010317 0.009451 2.303E-06 26.181911
362.0045 1.1 92.7 0.01190 362.0045 1 3.3 0.28902
1.5 124.33 0.01265 1.5 4.75 0.34483
0.01212 0.31744
80 0.5 36.12 0.01384 0.000451 0.000413 8.812E-08 80 0.5 1.44 0.34722 0.011612 0.010638 2.268E-06 25.74221
413.7194 1 72.96 0.01357 413.7194 1 2.83 0.35971
1.5 108.11 0.01422 1.5 4.2 0.36496
0.01388 0.35730
90 0.5 28.18 0.01774 0.000629 0.000576 1.091E-07 90 1 2.32 0.43103 0.013834 0.012674 2.402E-06 22.011211
465.4344 1 54.23 0.01919 465.4344 2 4.73 0.41494
1.5 77.95 0.02108 3 7.05 0.43103
0.01934 0.42567
100 0.5 17.83 0.02804 0.000962 0.000882 1.504E-07 100 1 2.19 0.45662 0.015498 0.014197 2.422E-06 16.102707
517.1493 1 34.45 0.03008 517.1493 2 4.19 0.50000
1.5 50.73 0.03071 3 6.3 0.47393
0.02961 0.47685
81
Data 1.b
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada suhu (9º C), tebal sesudah uji 105
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 149.12 0.00335 0.000109 0.000100 1.705E-07 10 0.5 13.09 0.03820 0.001242 0.001138 1.941E-06 11.39
51.71493 0.7 201.78 0.00380 51.7149 1 26.71 0.03671
1.2 373.18 0.00292 1.5 39.29 0.03975
0.00336 0.03822
20 0.6 111.28 0.00539 0.000197 0.000180 1.537E-07 20 0.5 7.98 0.06266 0.002143 0.001964 1.675E-06 10.90
103.4299 1 171.87 0.00660 103.43 1.5 23.19 0.06575
1.6 269.3 0.00616 2 30.39 0.06944
0.00605 0.06595
30 0.5 56.81 0.00880 0.000284 0.000260 1.477E-07 30 0.5 4.49 0.11136 0.003559 0.003260 1.854E-06 12.55
155.1448 1 116.26 0.00841 155.145 1 9.08 0.10893
1.5 172.01 0.00897 1.5 13.7 0.10823
0.00873 0.10951
40 0.5 47.6 0.01050 0.000330 0.000302 1.288E-07 40 0.5 3.25 0.15385 0.005202 0.004766 2.033E-06 15.784323
206.8597 1 97.75 0.00997 206.86 1 6.51 0.15337
1.5 148 0.00995 1.5 9.4 0.17301
0.01014 0.16008
50 0.5 39.82 0.01256 0.000443 0.000405 1.383E-07 50 0.5 2.15 0.23256 0.006897 0.006318 2.156E-06 15.580997
258.5747 1 76.13 0.01377 258.575 1 4.63 0.20161
1.5 110.54 0.01453 1.5 7.1 0.20243
0.01362 0.21220
60 0.5 24.73 0.02022 0.000678 0.000621 1.766E-07 60 0.5 2.06 0.24272 0.008436 0.007728 2.197E-06 12.439198
310.2896 1 49.79 0.01995 310.29 1 3.84 0.28090
1.5 72.08 0.02243 1.5 5.8 0.25510
0.02087 0.25957
70 0.5 16.71 0.02992 0.001018 0.000933 2.274E-07 70 0.5 1.69 0.29586 0.009737 0.008920 2.174E-06 9.5614113
362.0045 1 32.29 0.03209 362.005 1 3.4 0.29240
1.5 47.92 0.03199 1.5 5.01 0.31056
0.03133 0.29960
80 0.5 13.23 0.03779 0.001238 0.001134 2.418E-07 80 0.5 1.38 0.36232 0.011665 0.010686 2.279E-06 9.4234078
413.7194 1 26.51 0.03765 413.719 1 2.76 0.36232
1.5 39.39 0.03882 1.5 4.18 0.35211
0.03809 0.35892
90 0.5 9.82 0.05092 0.001703 0.001560 2.957E-07 90 0.5 1.07 0.46729 0.013771 0.012615 2.391E-06 8.0874682
465.4344 1 19.96 0.04931 465.434 1 2.35 0.39063
1.5 28.74 0.05695 1.5 3.56 0.41322
0.05239 0.42371
100 0.5 6.62 0.07553 0.002420 0.002217 3.782E-07 100 0.5 1.04 0.48077 0.015678 0.014362 2.450E-06 6.4781052
517.1493 1 13.68 0.07082 517.149 1 2.09 0.47619
1.5 20.17 0.07704 1.5 3.11 0.49020
0.07446 0.48239
82
Data 1.c
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada suhu 18ºC, tebal sebelum 150, tebal sesudah uji 145
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 198.43 0.00252 0.000088 0.000081 1.378E-07 10 0.5 9.25 0.05405 0.001859 0.001703 2.906E-06 21.09
51.7149 1 387.91 0.00264 51.71493 1 17.7 0.05917
1.2 455.04 0.00298 1.5 26.26 0.05841
0.00271 0.05721
20 0.5 105.04 0.00476 0.000152 0.000139 1.188E-07 20 0.5 4.17 0.11990 0.003988 0.003653 3.116E-06 26.22
103.43 0.9 187.95 0.00482 103.4299 1 8.36 0.11933
1.2 255.34 0.00445 1.5 12.24 0.12887
0.00468 0.12270
30 0.5 72.17 0.00693 0.000229 0.000210 1.195E-07 30 0.5 2.74 0.18248 0.006104 0.005592 3.180E-06 26.62
155.145 0.9 129.52 0.00697 155.1448 1 5.39 0.18868
1.2 170.81 0.00727 1.5 7.99 0.19231
0.00706 0.18782
40 0.5 58.43 0.00856 0.000291 0.000266 1.135E-07 40 0.5 2 0.25000 0.008263 0.007570 3.228E-06 28.439748
206.86 0.9 101.35 0.00932 206.8597 1 4.05 0.24390
1.2 134.9 0.00894 1.5 5.91 0.26882
0.00894 0.25424
50 0.6 56.27 0.01066 0.000365 0.000334 1.140E-07 50 0.5 1.6 0.31250 0.010011 0.009171 3.129E-06 27.455394
258.575 0.9 82.63 0.01138 258.5747 1 3.33 0.28902
1.2 108.46 0.01161 1.5 4.88 0.32258
0.01122 0.30803
60 0.4 28.03 0.01427 0.000450 0.000412 1.172E-07 60 0.5 1.43 0.34965 0.011737 0.010753 3.057E-06 26.086906
310.29 0.8 59.09 0.01288 310.2896 1 2.85 0.35211
1.2 86.9 0.01438 1.5 4.16 0.38168
0.01384 0.36115
70 0.4 25.41 0.01574 0.000526 0.000482 1.175E-07 70 0.5 1.13 0.44248 0.014393 0.013185 3.213E-06 27.342221
362.005 0.8 49.71 0.01646 362.0045 1 2.22 0.45872
1.2 74.12 0.01639 1.5 3.39 0.42735
0.01620 0.44285
80 0.4 20.09 0.01991 0.000704 0.000645 1.376E-07 80 0.5 1 0.50000 0.016074 0.014726 3.140E-06 22.823501
413.719 0.8 39.63 0.02047 413.7194 1 1.96 0.52083
1.2 55.87 0.02463 1.5 3.04 0.46296
0.02167 0.49460
90 0.4 8.48 0.04717 0.001613 0.001478 2.801E-07 90 0.5 0.83 0.60241 0.018980 0.017387 3.296E-06 11.764913
465.434 0.8 16.21 0.05175 465.4344 1 1.69 0.58140
1.5 30.21 0.05000 1.5 2.57 0.56818
0.04964 0.58400
100 0.5 4.31 0.11601 0.003958 0.003626 6.185E-07 100 0.5 0.67 0.74627 0.021890 0.020053 3.421E-06 5.5305311
517.149 1 8.46 0.12048 517.1493 1 1.44 0.64935
1.5 12.34 0.12887 1.5 2.24 0.62500
0.12179 0.67354
83
Data 2.a
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 30 detik, koagulasi pada suhu kamar (25 0C), tebal sebelum 130, tebal sesudah uji 125
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161
konversi psi ke cm Hg
= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 27.57 0.01814 0.000580 0.000531 9.058E-07 10 0.5 8.5 0.05882 0.001814 0.001662 2.835E-06 3.13
51.71493 1 56.21 0.01746 51.71493 1 18.04 0.05241
1.5 84.13 0.01791 1.5 26.93 0.05624
0.01783 0.05583
20 0.5 26.8 0.01866 0.000572 0.000524 4.469E-07 20 0.5 4.03 0.12407 0.003863 0.003539 3.019E-06 6.75
103.4299 1 57.11 0.01650 103.4299 1 8.68 0.10753
1.5 85.45 0.01764 1.5 12.68 0.12500
0.01760 0.11887
30 0.5 24.1 0.02075 0.000721 0.000660 3.755E-07 30 0.5 2.7 0.18519 0.006107 0.005595 3.181E-06 8.47
155.1448 1 49.37 0.01979 155.1448 1 5.44 0.18248
1.5 68.59 0.02601 1.5 7.99 0.19608
0.02218 0.18792
40 0.5 10.15 0.04926 0.001641 0.001503 6.410E-07 40 0.5 1.88 0.26596 0.008628 0.007904 3.371E-06 5.259188
206.8597 1 20.59 0.04789 206.8597 1 3.76 0.26596
1.5 29.8 0.05429 1.5 5.65 0.26455
0.05048 0.26549
50 1 12.74 0.07849 0.002754 0.002523 8.609E-07 50 0.5 1.37 0.36496 0.011617 0.010642 3.631E-06 4.217715
258.5747 1.5 18.47 0.08726 258.5747 1 2.98 0.31056
2 24.12 0.08850 1.5 4.24 0.39683
0.08475 0.35745
60 1 7.68 0.13021 0.004635 0.004246 1.207E-06 60 0.5 1.2 0.41667 0.014246 0.013051 3.710E-06 3.073572
310.2896 1.5 11.06 0.14793 310.2896 1 2.27 0.46729
2 14.4 0.14970 1.5 3.43 0.43103
0.14261 0.43833
70 0.5 1.99 0.25126 0.007558 0.006924 1.687E-06 70 0.5 0.87 0.57471 0.018166 0.016642 4.056E-06 2.403419
362.0045 1 4.22 0.22422 362.0045 1 1.79 0.54348
1.5 6.47 0.22222 2 3.58 0.55866
0.23256 0.55895
80 0.5 1.54 0.32468 0.010476 0.009597 2.046E-06 80 1 1.48 0.67568 0.023028 0.021096 4.498E-06 2.198189
413.7194 1 3.03 0.33557 413.7194 2 2.89 0.70922
1.5 4.66 0.30675 3 4.24 0.74074
0.32233 0.70855
90 0.5 1.04 0.48077 0.014870 0.013623 2.582E-06 90 1 1.3 0.76923 0.027266 0.024978 4.734E-06 1.833567
465.4344 1 2.23 0.42017 465.4344 2 2.37 0.93458
1.5 3.29 0.47170 3 3.6 0.81301
0.45755 0.83894
100 1 1.79 0.55866 0.020031 0.018350 3.130E-06 100 1 1.08 0.92593 0.032532 0.029803 5.084E-06 1.624127
517.1493 2 3.34 0.64516 517.1493 2 2.09 0.99010
3 4.89 0.64516 3 3.01 1.08696
0.61633 1.00099
84
Data 2.b
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 45 detik, koagulasi pada suhu kamar (250C).
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 323.41 0.00155 0.000047 0.000043 7.415E-08 10 0.5 13.09 0.03820 0.001263 0.001157 1.974E-06 26.62
51.71493 1 675.41 0.00142 51.71493 1 26.02 0.03867
1.5 1029.18 0.00141 1.5 38.61 0.03971
0.00146 0.03886
20 0.5 136.86 0.00365 0.000098 0.000090 7.658E-08 20 0.5 5.88 0.08503 0.002684 0.002459 2.097E-06 27.38
103.4299 1 337.38 0.00249 103.4299 1 12.27 0.07825
1.5 509.81 0.00290 1.5 18.19 0.08446
0.00302 0.08258
30 0.5 116.01 0.00431 0.000139 0.000127 7.221E-08 30 0.5 4.15 0.12048 0.003954 0.003622 2.060E-06 28.52
155.1448 1 240.06 0.00403 155.1448 1 8.23 0.12255
1.5 352.29 0.00446 1.5 12.33 0.12195
0.00427 0.12166
40 0.5 76.23 0.00656 0.000185 0.000170 7.230E-08 40 0.5 3.23 0.15480 0.005222 0.004784 2.040E-06 28.21825
206.8597 1 175.77 0.00502 206.8597 1 6.13 0.17241
1.5 266.69 0.00550 1.5 9.36 0.15480
0.00569 0.16067
50 0.4 54.04 0.00740 0.000232 0.000213 7.264E-08 50 0.5 2.53 0.19763 0.006511 0.005965 2.035E-06 28.01477
258.5747 0.8 108.77 0.00731 258.5747 1 4.96 0.20576
1.2 168.09 0.00674 1.5 7.49 0.19763
0.00715 0.20034
60 0.5 55 0.00909 0.000285 0.000261 7.432E-08 60 0.5 2.24 0.22321 0.007607 0.006969 1.981E-06 26.66181
310.2896 1.1 122.39 0.00890 310.2896 1 4.26 0.24752
1.5 170.33 0.00834 1.5 6.42 0.23148
0.00878 0.23407
70 0.5 46.82 0.01068 0.000329 0.000301 7.342E-08 70 0.5 1.63 0.30675 0.009173 0.008403 2.048E-06 27.89041
362.0045 1 98.17 0.00974 362.0045 1 3.56 0.25907
1.5 148.46 0.00994 1.5 5.34 0.28090
0.01012 0.28224
80 0.5 43.27 0.01156 0.000381 0.000349 7.452E-08 80 0.5 1.48 0.33784 0.010711 0.009812 2.092E-06 28.07686
413.7194 1 86.73 0.01150 413.7194 1 3.14 0.30120
1.5 127.87 0.01215 1.5 4.57 0.34965
0.01174 0.32956
90 0.5 38.39 0.01302 0.000409 0.000375 7.100E-08 90 0.5 1.43 0.34965 0.011441 0.010481 1.987E-06 27.97954
465.4344 1 79.87 0.01205 465.4344 1 2.93 0.33333
1.5 119.34 0.01267 1.5 4.27 0.37313
0.01258 0.35204
100 0.5 34.54 0.01448 0.000464 0.000425 7.250E-08 100 0.5 1.08 0.46296 0.013382 0.012259 2.091E-06 28.84333
517.1493 1 69.3 0.01438 517.1493 1 2.39 0.38168
1.5 105.1 0.01397 1.5 3.67 0.39063
0.01428 0.41176
85
Data 2.c
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada suhu kamar (28 C), tebal sebelum 160, tebal sesudah uji 155
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 122.85 0.00407 0.000119 0.000109 1.859E-07 10 0.5 1.88 0.26596 0.008553 0.007836 1.337E-05 71.91
51.71493 1 267.61 0.00345 51.71493 1 3.79 0.26178
1.5 412.3 0.00346 1.5 5.7 0.26178
0.00366 0.26317
20 0.5 101.97 0.00490 0.000152 0.000139 1.189E-07 20 0.5 1.28 0.39063 0.011603 0.010629 9.066E-06 76.26
103.4299 1 210.78 0.00460 103.4299 1 2.73 0.34483
1.5 320.77 0.00455 1.5 4.22 0.33557
0.00468 0.35701
30 0.5 67.51 0.00741 0.000236 0.000216 1.230E-07 30 1 1.54 0.64935 0.022312 0.020440 1.162E-05 94.49
155.1448 1 134.28 0.00749 155.1448 2 3.13 0.62893
1.5 206.72 0.00690 3 4.41 0.78125
0.00727 0.68651
40 0.5 60.52 0.00826 0.000275 0.000252 1.074E-07 40 1 1.23 0.81301 0.028595 0.026196 1.117E-05 104.0267
206.8597 1.2 144.07 0.00838 206.8597 2 2.33 0.90909
1.5 178.42 0.00873 3 3.42 0.91743
0.00846 0.87984
50 0.5 50.02 0.01000 0.000328 0.000301 1.026E-07 50 1 0.98 1.02041 0.035275 0.032315 1.103E-05 107.4975
258.5747 1 100.75 0.00986 258.5747 2 1.95 1.03093
1.5 148.65 0.01044 3 2.78 1.20482
0.01010 1.08539
60 0.5 32.85 0.01522 0.000535 0.000490 1.394E-07 60 1 0.78 1.28205 0.045529 0.041709 1.186E-05 85.07028
310.2896 1 64.1 0.01600 310.2896 2 1.53 1.33333
1.5 91.6 0.01818 3 2.16 1.58730
0.01647 1.40090
70 0.5 16.74 0.02987 0.001036 0.000949 2.312E-07 70 1 0.6 1.66667 0.061303 0.056160 1.369E-05 59.18978
362.0045 1 32.4 0.03193 362.0045 2 1.06 2.17391
1.5 47.19 0.03381 3 1.61 1.81818
0.03187 1.88625
80 0.5 10.45 0.04785 0.001718 0.001574 3.357E-07 80 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
413.7194 1 22.05 0.04310 413.7194 1 #DIV/0!
1.5 29.44 0.06766 1.5 #DIV/0!
0.05287 #DIV/0!
86
Data 3.a
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 101
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 5.09 0.09823 0.003061 0.002804 4.784E-06 #DIV/0!
51.7149 1 #DIV/0! 51.71493 1 11.12 0.08292
1.5 #DIV/0! 1.5 16.05 0.10142
#DIV/0! 0.09419
20 0.5 114.94 0.00435 0.000159 0.000145 1.240E-07 20 0.5 2.51 0.19920 0.006227 0.005705 4.866E-06 39.24
103.43 1 230.82 0.00431 103.4299 1 5.26 0.18182
1.5 314.36 0.00599 1.5 7.84 0.19380
0.00488 0.19161
30 0.5 57.06 0.00876 0.000285 0.000261 1.483E-07 30 0.5 1.57 0.31847 0.008872 0.008128 4.622E-06 31.16
155.145 1 118.09 0.00819 155.1448 1 3.4 0.27322
1.5 171.7 0.00933 1.5 5.6 0.22727
0.00876 0.27299
40 0.5 40.15 0.01245 0.000397 0.000363 1.550E-07 40 0.5 1.19 0.42017 0.012274 0.011244 4.795E-06 30.939339
206.86 1 84.58 0.01125 206.8597 1 2.65 0.34247
1.5 123.3 0.01291 1.5 4 0.37037
0.01221 0.37767
50 0.5 29.48 0.01696 0.000664 0.000608 2.075E-07 50 0.5 1.1 0.45455 0.014753 0.013515 4.611E-06 22.225502
258.575 1 64.45 0.01430 258.5747 1 2.15 0.47619
1.5 81.11 0.03001 1.5 3.31 0.43103
0.02042 0.45392
60 0.5 10.86 0.04604 0.001522 0.001394 3.964E-07 60 0.5 0.84 0.59524 0.017627 0.016149 4.591E-06 11.582465
310.29 1 22.06 0.04464 310.2896 1 1.84 0.50000
1.5 32.1 0.04980 1.5 2.78 0.53191
0.04683 0.54238
70 0.5 7.86 0.06361 0.002107 0.001931 4.705E-07 70 0.5 0.71 0.70423 0.021432 0.019634 4.785E-06 10.169554
362.005 1 16.46 0.05814 362.0045 1 1.62 0.54945
1.5 23.33 0.07278 1.5 2.31 0.72464
0.06484 0.65944
80 0.5 4.6 0.10870 0.003473 0.003182 6.784E-07 80 1 1.36 0.73529 0.026460 0.024240 5.169E-06 7.6188026
413.719 1 9.89 0.09452 413.7194 2 2.64 0.78125
1.5 14.15 0.11737 3 3.72 0.92593
0.10686 0.81416
90 0.5 2.82 0.17730 0.005370 0.004919 9.324E-07 90 1 1.14 0.87719 0.034305 0.031426 5.957E-06 6.3881733
465.434 1 6.14 0.15060 465.4344 2 1.98 1.19048
1.5 9.12 0.16779 3 2.89 1.09890
0.16523 1.05552
100 0.5 2.06 0.24272 0.007696 0.007051 1.203E-06 100 1 0.97 1.03093 0.038665 0.035421 6.042E-06 5.023867
517.149 1 4.37 0.21645 517.1493 2 1.72 1.33333
1.5 6.36 0.25126 3 2.55 1.20482
0.23681 1.18969
87
Data 3.b
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, perendaman dalam PEG cair (BM600), koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 65
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 380.02 0.00132 0.000042 0.000038 6.489E-08 10 0.5 13.11 0.03814 0.001184 0.001084 1.850E-06 28.51
51.71493 1 714.69 0.00149 51.71493 1 27.01 0.03597
1.5 1203.35 0.00102 1.5 41.23 0.03516
0.00128 0.03642
20 0.5 268.46 0.00186 0.000066 0.000060 5.132E-08 20 0.5 8.53 0.05862 0.001908 0.001747 1.490E-06 29.04
103.4299 1 493.75 0.00222 103.4299 1 16.74 0.06090
1.5 746.11 0.00198 1.5 25.58 0.05656
0.00202 0.05869
30 0.5 171.49 0.00292 0.000093 0.000085 4.852E-08 30 0.5 5.54 0.09025 0.002695 0.002469 1.404E-06 28.93
155.1448 1 358.29 0.00268 155.1448 1 11.76 0.08039
1.5 524.64 0.00301 1.5 18.16 0.07813
0.00287 0.08292
40 0.5 132.06 0.00379 0.000121 0.000111 4.734E-08 40 0.5 4.66 0.10730 0.003408 0.003122 1.331E-06 28.124301
206.8597 1 264.46 0.00378 206.8597 1 9.32 0.10730
1.5 402.46 0.00362 1.5 14.32 0.10000
0.00373 0.10486
50 0.5 96.24 0.00520 0.000168 0.000154 5.238E-08 50 0.5 3.62 0.13812 0.004250 0.003893 1.328E-06 25.35594
258.5747 1 194.72 0.00508 258.5747 1 7.51 0.12853
1.5 290.9 0.00520 1.5 11.49 0.12563
0.00516 0.13076
60 0.5 63.42 0.00788 0.000267 0.000245 6.960E-08 60 0.5 3.13 0.15974 0.004960 0.004544 1.292E-06 18.561836
310.2896 1 126.85 0.00788 310.2896 1 6.43 0.15152
1.5 183.02 0.00890 1.5 9.84 0.14663
0.00822 0.15263
70 0.5 40.27 0.01242 0.000440 0.000403 9.823E-08 70 0.5 2.7 0.18519 0.005755 0.005273 1.285E-06 13.080268
362.0045 1 76.31 0.01387 362.0045 1 5.55 0.17544
1.5 111.21 0.01433 1.5 8.48 0.17065
0.01354 0.17709
80 0.5 24.88 0.02010 0.000684 0.000626 1.335E-07 80 0.5 2.38 0.21008 0.006419 0.005881 1.254E-06 9.390591
413.7194 1 47.92 0.02170 413.7194 1 4.96 0.19380
1.5 71.39 0.02130 1.5 7.61 0.18868
0.02103 0.19752
90 0.5 15.32 0.03264 0.001047 0.000959 1.818E-07 90 0.5 2.1 0.23810 0.007400 0.006779 1.285E-06 7.0686809
465.4344 1 30.89 0.03211 465.4344 1 4.27 0.23041
1.5 46.57 0.03189 1.5 6.6 0.21459
0.03221 0.22770
100 0.5 10.76 0.04647 0.001493 0.001368 2.334E-07 100 0.5 1.91 0.26178 0.008033 0.007359 1.255E-06 5.3788573
517.1493 1 21.52 0.04647 517.1493 1 3.96 0.24390
1.5 32.65 0.04492 1.5 6.08 0.23585
0.04595 0.24718
88
Data 3.c
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, tanpa evaporasi, perendaman dalam PEG cair (BM600), koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 90
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161
konversi psi ke cm Hg
= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan
jarak
(cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 8.84 0.05656 0.001771 0.001622 2.767E-06 #DIV/0!
51.7149 1 #DIV/0! 51.7149 1 18.44 0.05208
1.5 #DIV/0! 1.5 27.56 0.05482
#DIV/0! 0.05449
20 0.3 214.6 0.00140 0.000042 0.000038 3.268E-08 20 0.5 4.54 0.11013 0.003384 0.003100 2.644E-06 80.92
103.43 0.5 396.42 0.00110 103.43 1 9.32 0.10460
0.7 543.22 0.00136 1.5 14.44 0.09766
0.00129 0.10413
30 0.5 175.26 0.00285 0.000102 0.000093 5.307E-08 30 0.5 3.18 0.15723 0.005038 0.004615 2.624E-06 49.45
155.145 1 327.55 0.00328 155.145 1 6.37 0.15674
1.5 480.51 0.00327 1.5 9.68 0.15106
0.00313 0.15501
40 0.5 95.38 0.00524 0.000167 0.000153 6.519E-08 40 0.5 2.36 0.21186 0.006650 0.006092 2.598E-06 39.855554
206.86 1 195.56 0.00499 206.86 1 4.77 0.20747
1.5 292.28 0.00517 1.5 7.34 0.19455
0.00513 0.20463
50 0.3 42.17 0.00711 0.000242 0.000222 7.572E-08 50 0.5 1.74 0.28736 0.008284 0.007589 2.589E-06 34.19436
258.575 0.6 83.14 0.00732 258.575 1 3.82 0.24038
1 133.6 0.00793 1.5 5.93 0.23697
0.00745 0.25490
60 0.3 34.53 0.00869 0.000312 0.000285 8.114E-08 60 0.5 1.38 0.36232 0.010225 0.009368 2.663E-06 32.824341
310.29 0.6 64.44 0.01003 310.29 1 3.07 0.29586
1 104.29 0.01004 1.5 4.82 0.28571
0.00959 0.31463
70 0.3 25.48 0.01177 0.000358 0.000328 7.990E-08 70 0.5 1.45 0.34483 0.011627 0.010652 2.596E-06 32.486241
362.005 0.6 53.42 0.01074 362.005 1 2.88 0.34965
1 91.42 0.01053 1.5 4.2 0.37879
0.01101 0.35776
80 0.3 20.22 0.01484 0.000503 0.000461 9.826E-08 80 0.5 1.26 0.39683 0.013342 0.012223 2.606E-06 26.525292
413.719 0.6 39.02 0.01596 413.719 1 2.41 0.43478
1 64.6 0.01564 1.5 3.66 0.40000
0.01548 0.41054
90 0.5 19.87 0.02516 0.000814 0.000745 1.413E-07 90 0.5 1.13 0.44248 0.015058 0.013795 2.615E-06 18.508333
465.434 0.7 28 0.02460 465.434 1 2.26 0.44248
1 39.84 0.02534 1.5 3.25 0.50505
0.02503 0.46334
100 0.5 14.18 0.03526 0.001109 0.001016 1.733E-07 100 0.5 1 0.50000 0.016643 0.015247 2.601E-06 15.005087
517.149 0.7 20.91 0.02972 517.149 1 1.97 0.51546
1 28.93 0.03741 1.5 2.93 0.52083
0.03413 0.51210
89
Data 4.a
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, tanpa evaporasi, perendaman dalam PEG cair (BM600), koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 90
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161
konversi psi ke cm Hg
= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan
jarak
(cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 8.84 0.05656 0.001771 0.001622 2.767E-06 #DIV/0!
51.7149 1 #DIV/0! 51.7149 1 18.44 0.05208
1.5 #DIV/0! 1.5 27.56 0.05482
#DIV/0! 0.05449
20 0.3 214.6 0.00140 0.000042 0.000038 3.268E-08 20 0.5 4.54 0.11013 0.003384 0.003100 2.644E-06 80.92
103.43 0.5 396.42 0.00110 103.43 1 9.32 0.10460
0.7 543.22 0.00136 1.5 14.44 0.09766
0.00129 0.10413
30 0.5 175.26 0.00285 0.000102 0.000093 5.307E-08 30 0.5 3.18 0.15723 0.005038 0.004615 2.624E-06 49.45
155.145 1 327.55 0.00328 155.145 1 6.37 0.15674
1.5 480.51 0.00327 1.5 9.68 0.15106
0.00313 0.15501
40 0.5 95.38 0.00524 0.000167 0.000153 6.519E-08 40 0.5 2.36 0.21186 0.006650 0.006092 2.598E-06 39.855554
206.86 1 195.56 0.00499 206.86 1 4.77 0.20747
1.5 292.28 0.00517 1.5 7.34 0.19455
0.00513 0.20463
50 0.3 42.17 0.00711 0.000242 0.000222 7.572E-08 50 0.5 1.74 0.28736 0.008284 0.007589 2.589E-06 34.19436
258.575 0.6 83.14 0.00732 258.575 1 3.82 0.24038
1 133.6 0.00793 1.5 5.93 0.23697
0.00745 0.25490
60 0.3 34.53 0.00869 0.000312 0.000285 8.114E-08 60 0.5 1.38 0.36232 0.010225 0.009368 2.663E-06 32.824341
310.29 0.6 64.44 0.01003 310.29 1 3.07 0.29586
1 104.29 0.01004 1.5 4.82 0.28571
0.00959 0.31463
70 0.3 25.48 0.01177 0.000358 0.000328 7.990E-08 70 0.5 1.45 0.34483 0.011627 0.010652 2.596E-06 32.486241
362.005 0.6 53.42 0.01074 362.005 1 2.88 0.34965
1 91.42 0.01053 1.5 4.2 0.37879
0.01101 0.35776
80 0.3 20.22 0.01484 0.000503 0.000461 9.826E-08 80 0.5 1.26 0.39683 0.013342 0.012223 2.606E-06 26.525292
413.719 0.6 39.02 0.01596 413.719 1 2.41 0.43478
1 64.6 0.01564 1.5 3.66 0.40000
0.01548 0.41054
90 0.5 19.87 0.02516 0.000814 0.000745 1.413E-07 90 0.5 1.13 0.44248 0.015058 0.013795 2.615E-06 18.508333
465.434 0.7 28 0.02460 465.434 1 2.26 0.44248
1 39.84 0.02534 1.5 3.25 0.50505
0.02503 0.46334
100 0.5 14.18 0.03526 0.001109 0.001016 1.733E-07 100 0.5 1 0.50000 0.016643 0.015247 2.601E-06 15.005087
517.149 0.7 20.91 0.02972 517.149 1 1.97 0.51546
1 28.93 0.03741 1.5 2.93 0.52083
0.03413 0.51210
90
Data 4.b
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, tanpa evaporasi, perendaman dalam PEG cair (BM600), penyimpanan dalam desikator, tebal sesudah uji 60
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161
konversi psi ke cm Hg
= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 1 0.83 1.20482 0.041210 0.037752 6.440E-05 10 1 0.61 1.63934 0.060243 0.055189 9.415E-05 1.46
51.71493 2 1.58 1.33333 51.7149 2 1.12 1.96078
3 2.37 1.26582 3 1.63 1.96078
1.26799 1.85364
20 3 0.55 5.45455 0.176474 0.161668 1.379E-04 20 3 0.73 4.10959 0.134489 0.123206 1.051E-04 0.76
103.4299 5 0.92 5.40541 103.43 5 1.21 4.16667
5.42998 4.13813
91
Data 5.a
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, perendaman dalam PEG cair (BM600), kepolaran bertahap simpan dalam desikator, tebal sesudah uji 79
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 1 0.75 1.33333 0.049721 0.045549 7.770E-05 10 1 0.67 1.49254 0.057744 0.052900 9.024E-05 1.16
51.71493 2 1.43 1.47059 51.71493 2 1.24 1.75439
3 1.99 1.78571 3 1.72 2.08333
1.52988 1.77675
20 5 0.91 5.49451 0.181385 0.166167 1.417E-04 20 5 0.94 5.31915 0.173713 0.159139 1.357E-04 0.96
103.4299 10 1.77 5.81395 103.4299 10 1.8 5.81395
15 2.69 5.43478 15 2.82 4.90196
5.58108 5.34502
92
Data 5.b
Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, perendaman dalam PEG cair (BM600), kepolaran bertahap simpan dalam n-hexan, tebal sesudah uji 75
A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 konversi psi ke cm Hg = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354
CH4 CO2
tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CH4
Q CH4
(stp) P/l tekanan jarak (cm)
waktu alir
(det) dl/dt Q CO2
Q CO2
(stp) P/l α
10 1 0.4 2.50000 0.077057 0.070592 1.204E-04 10 1 0.47 2.12766 0.080106 0.073385 1.252E-04 1.04
51.7149 2 0.81 2.43902 51.71493 2 0.9 2.32558
3 1.27 2.17391 3 1.24 2.94118
2.37098 2.46481
20 5 0.57 8.77193 0.288482 0.264278 2.254E-04 20 5 0.76 6.57895 0.205201 0.187984 1.603E-04 0.71
103.43 10 1.13 8.92857 103.4299 10 1.54 6.41026
15 1.69 8.92857 15 2.38 5.95238
8.87636 6.31386