MEMBRAN SUPERHIDROFOBIK

Lecture Note

MEMBRAN SUPERHIDROFOBIK Pembuatan, Karakterisasi, dan Aplikasi

I G. Wenten Nurul F. Himma Sofiatun Anisah Nicholaus Prasetya

Diktat Departemen Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015 2014

Diktat Kuliah

MEMBRAN SUPERHIDROFOBIK Pembuatan, Karakterisasi, dan Aplikasi

I G. Wenten Nurul F. Himma Sofiatun Annisah Nicholaus Prasetya

Departemen Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung 2015

Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

2

Daftar Isi BAB 1

Perkembangan Membran Hidrofobik dan Superhidrofobik Membran Hidrofobik dan Perkembangannya Pentingnya Membran Superhidrofobik

BAB 2

Dasar-dasar Superhidrofobisitas Teori Superhidrofobisitas Sudut Kontak dan Model Pembasahan Histeresis Sudut Kontak Sudut Geser Inspirasi Biologis

BAB 3

Pembuatan Membran Superhidrofobik Pemrosesan Langsung Peningkatan Pemisahan Fasa Pencampuran dengan Aditif Electrospinning Modifikasi Permukaan Perlakuan Plasma Pelapisan Film Polimer Kasar Deposisi Uap Kimia Metode Sol-gel Metode Pencangkokan Metode Lain

BAB 4

Karakterisasi Membran Superhidrofobik Pengukuran Sudut Kontak Pengukuran Tekanan Masuk Membran Karakterisasi Morfologi Permukaan Karakterisasi Kekasaran Karakterisasi Kimia Permukaan


3

Daftar Isi BAB 5

Pembasahan dan Fouling pada Membran Superhidrofobik Pembasahan Membran Mekanisme Pembasahan Sifat Anti-Pembasahan pada Membran Superhidrofobik Fouling Membran Mekanisme Fouling Sifat Bebas Fouling pada Membran Superhidrofobik

BAB 6

Aplikasi Membran Superhidrofobik

Distilasi Membran Absorpsi Gas Membran Pervaporasi Emulsifikasi Membran Kristalisasi Membran Pemisahan Minyak-Air Filtrasi Minyak Nabati Aplikasi Lain Daftar Pustaka


4

BAB 1

Perkembangan Membran Hidrofobik dan Superhidrofobik Membran Hidrofobik Membran merupakan sebuah penghalang selektif antara dua fasa, yang memiliki kemampuan untuk memindahkan suatu komponen dari campuran umpan dengan lebih baik daripada komponen lain, sehingga pemisahan dapat tercapai. Sifat permukaan membran terbagi menjadi: hidrofilik dan hidrofobik. Sudut kontak air < 90°

Hidrofilik

Sudut kontak air> 90°

Hidrofobik

tidak terbasahi oleh aqueous phase

Dibutuhkan untuk aplikasi: Distilasi membran , Absorpsi gas membran, Kristalisasi membran, Filtrasi minyak


5

Bab 1 Perkembangan Membran Hidrofobik dan Superhidrofobik

Material Membran Hidrofobik Membran hidrofobik umumnya dibuat dari polimer yang memiliki energi permukaan rendah, seperti: polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylidene fluoride (PVDF) atau polytetrafluoroethylene (PTFE) (Nishikawa dkk., 1995, Albrecht dkk., 2005). Tabel 1.1 Material membran polimerik dan energi permukaannya (Mulder, 1996; Ahmad dkk., 2014) Polimer

Energi permukaan, γs (103 N/m)

Poly(dimethylsiloxane) (PDMS)

22,0

Polytetrafluoroethylene (PTFE)

19,1

Polytrifluoroethylene (PF3E)

23,9

Polyvinylidenefluoride (PVDF)

30,3

Polyvinylchloride (PVC)

36,7

Polyvinylidene chloride (PVDC)

45,0

Polyethylene (PE)

33,2

Polypropylene (PP)

30,0

Polystyrene (PS)

42,0

Polyethyleneterephthalate (PET)

44,6

Polysulfone (PSf)

41,0

Polyethersulfone (PES)

113,7

Polyamide (PA)

35,9


6


Membran Hidrofobik Komersial

Membran PP Accurel® (Flat sheet, Capillary, Tubular) Membran PTFE 11807, 11806, 11803, 11842, 15C77 (Flat sheet)

Membran PP (Hollow Fiber, Capillary, Tubular)

Membran PE (Hollow Fiber)

Membran PTFE Fluoropore (Flat sheet)

Membran PTFE, PP (Flat sheet)

Gambar 1.1 Membran hidrofobik komersial


7


Pentingnya Membran Superhidrofobik Penelitian tentang penggunaan membran hidrofobik menunjukkan bahwa meskipun membran bersifat hidrofobik, pembasahan membran oleh cairan absorben masih terjadi (Lv dkk., 2010), yang menyebabkan peningkatan tahanan perpindahan massa, dan sebagai akibatnya, terjadi penurunan kinerja membran pada operasi jangka panjang (Zhang dkk., 2008, Lv dkk., 2012b). Untuk meningkatkan kinerja pemisahan membran hidrofobik, penelitian-penelitian semakin berkembang untuk meningkatkan hidrofobisitas membran ke arah superhidrofobik.

Penurunan hidrofobisitas

θ

θ

Pembasahan pori membran gas

cairan

gas

Fluks

cairan

0

Waktu operasi

t

Gambar 1.2 Ilustrasi penurunan fluks akibat pembasahan membran


8


Perkembangan Membran Superhidrofobik Membran superhidrofobik mengalami perkembangan yang relatif cepat akhir-akhir ini. Sebagaimana ditunjukkan dengan jumlah artikel yang berkaitan dengan “superhydrophobic membrane” meningkat dengan cepat dalam lima tahun terakhir. 1000 ultrahydrophobic superhydrophobic superhydrophobic membrane

900

700 600 500 400 300

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Jumlah paper yang diterbitkan


800

200 Tahun 100 0

Tahun


60

50 40 30 20 10 0

Tahun

Gambar 1.3

Jumlah artikel terbit yang berhubungan dengan “ultrahydrophobic”, “superhydrophobic”, dan “superhydrophobic membrane” dengan TITLE-ABS-KEY yang terindeks Scopus Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

9

BAB 2

Dasar-dasar Superhidrofobisitas Latar Belakang Teoritis Secara umum, sifat permukaan membran dibagi menjadi dua, yaitu hidrofilik dan hidrofobik. Pada membran hidrofilik, air akan membasahi membran secara spontan. Sedangkan pada membran hidrofobik, pembasahan membran oleh air tidak terjadi. Hidrofobisitas suatu membran dapat diindikasikan dengan nilai sudut kontak, histeresis sudut kontak, dan sudut geser.

Sudut Kontak dan Model Pembasahan Sudut kontak (θ) adalah sudut yang dibentuk oleh sebuah garis singgung terhadap cairan pada garis kontak dan sebuah garis yang melalui dasar dari tetes cairan

Superhidrofilik θ = ~ 0°

Hidrofilik 0° < θ < 90°

θ

θ

θ

θ

Hidrofobik 90° < θ < 120°

Ultrahidrofobik 120° < θ < 150°

Superhidrofobik θ > 150°

Hidrofobisitas

Gambar 2.1 Profil tetes air dan sudut kontak pada permukaan membran dengan hidrofobisitas berbeda (Celia dkk., 2013; Onda dkk.., 1996; Roach dkk., 2008; Drelich dkk., 2011)

Model Young

 cos 

Gambar 2.2 Sudut kontak pada permukaan halus

γLV γSL γSV

SV

  SL 

 LV

valid untuk permukaan datar, halus, dan homogen

: tegangan antarmuka cairan-uap : tegangan antarmuka padatan- cairan : tegangan antarmuka padatan-uap (Good, 1992, Xu dkk., 2009b)


10

Bab 2 Dasar-dasar Superhidrofobisitas

Model Wenzel cos r  r cos

 kekasaran (r) permukaan berkontribusi penting terhadap kelakuan pembasahan pada permukaan padat  terbatas pada permukaan kasar yang homogen

Faktor kekasaran (r) merupakan parameter tak-berdimensi yang selalu lebih besar dari 1. Berdasarkan persamaan Wenzel, jika θ < π/2 maka θr < θ dan jika θ > π/2 maka θr < θ . Oleh karena itu, pada model Wenzel, kekasaran dapat meningkatkan hidrofilisitas pada permukaan yang pada awalnya terbasahi. Sedangkan pada permukaan yang pada awalnya tidak terbasahi, kekasaran dapat membuat permukaan semakin tidak terbasahi, yang menyebabkan peningkatan hidrofobisitas (Wang dkk., 2012)

Model Cassie-Baxter

cos c  f1 cos1  f2 cos2

model untuk permukaan heterogen

Jika f adalah area fraksional dari cairan yang kontak dengan padatan, (1 – f) adalah area fraksional dari udara, dengan θ =180° untuk udara

cos c  f cos  f  1

sudut kontak pada permukaan heterogen (berpori) menurun dengan peningkatan bagian permukaan terbasahi (f)

Gambar 2.3 Kelakuan droplet air pada sebuah permukaan kasar: (a) kondisi Wenzel; (b) kondisi Cassie-Baxter

Biasanya droplet air cenderung melekat pada permukaan yang mengikuti pembasahan model Wenzel, dan akan bergulir dengan mudah pada permukaan yang mengikuti pembasahan model Cassie dan Baxter. (Wenzel, 1936; Wang dkk., 2012; Cassie dan Baxter, 1944; Roach dkk., 2008)


11


Histeresis Sudut Kontak Sifat superhidrofobik juga diindikasikan dengan histeresis sudut kontak yang rendah (kurang dari 10°). Ini berarti bahwa tetes-tetes air akan berguling dengan sangat mudah pada permukaan superhidrofobik.

 hist   A   R

Δθhist θA θR

: histeresis sudut kontak : sudut kontak maksimum (advancing contact angle) : sudut kontak minimum (receding contact angle)

Adanya histeresis ini berarti bahwa sistem dalam kondisi metastable. Histeresis sudut kontak terjadi utamanya karena kekasaran dan heterogenitas permukaan.

 A   R  fSL r

cos A 0  cos A 0 2r cos 0  1

θA0 dan θR0 adalah sudut kontak advancing dan receding pada permukaan halus. Untuk antarmuka yang homogen, area fraksional antarmuka padat-cair di bawah tetesan, fSL = 1.

Untuk permukaan homogen, peningkatan kekasaran (r tinggi) menyebabkan peningkatan histeresis sudut kontak (θA – θR tinggi). Sedangkan untuk permukaan heterogen, nilai fSL yang kecil memberikan nilai histeresis sudut kontak yang kecil

Sudut Geser Sudut geser (sliding angle) didefinisikan sebagai sudut kritis dimana tetes air dengan berat tertentu mulai untuk tergelincir ke bawah pada pelat miring

Gambar 2.4 Histeresis sudut kontak (θA – θR) dan sudut geser (α) dari tetes cairan di atas permukaan membran

Sudut geser tergantung pada kekuatan interaksi antara cairan dan padatan. Sudut geser dapat dideskripsikan dengan persamaan Furmidge.

mg sin  w cos R  cos A 

σ : tegangan permukaan cairan, α : sudut geser, g : percepatan gravitasi, m dan w adalah berat dan lebar lingkaran kontak dari droplet cairan.

(Extrand dan Kumagai, 1995; Roach dkk., 2008, Celia dkk., 2013; Wang dkk., 2012; Michael dan Bhushan, 2007; Furmidge, 1962 )


12


Inspirasi Biologis Lebih dari 200 tanaman dan banyak serangga adalah water-repellent, yang berfungsi untuk melindunginya dari air.

Superhidrofobisitas pada Tanaman Water-repellency telah mendapat banyak perhatian dalam investigasi struktur permukaan tanaman pada tahun 1970an. Daun Lotus (Nelumbo nucifera) diteksturkan dengan protusions berukuran 3-10 μm dan valleys yang seragam, yang didekorasi dengan partikel-partikel dari material wax hidrofobik yang berukuran 70-100 nm. Sudut kontak air 161 ± 28°.

Struktur hirarkis (struktur mikro dan nano )

Chinese watermelon. Sudut kontak air 161 ± 28°.

Struktur kesatuan (struktur micro-line)

(Guo dan Liu, 2007) Gambar 2.5 Karakteristik morfologi daun tanaman yang memiliki sifat superhidrofobik (Guo dan Liu, 2007) Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015 13


Superhidrofobisitas pada Hewan Banyak serangga seperti water strider, kupu-kupu, jengkerik (cicada), juga menunjukkan superhidrofobisitas.

Gambar 2.5 Karakteristik morfologi hewan dengan permukaan superhidrofobik (Zhang dkk., 2012)


14

BAB 3

Pembuatan Membran Superhidrofobik Pemrosesan Langsung Pada metode pemrosesan langsung, modifikasi superhidrofobik dapat dicapai selama proses pembuatan membran.

Peningkatan Pemisahan Fasa Hidrofobisitas dengan peningkatan kekasaran permukaan melalui peningkatan pemisahan fasa, yang dapat dicapai dengan:  pemilihan koagulan pada non-solvent induced phase separation (NIPS) (Kuo dkk., 2008)  mengontrol temperatur uap, waktu pajanan atau induksi uap pada vapor-induced phase separation (VIPS) (Peng dkk., 2012a; Fan dkk., 2013; Peng dkk., 2012b)  mengontrol konsentrasi polimer awal dalam larutan casting (Peng dkk., 2012b)

Pencampuran dengan Aditif Mencampurkan aditif hidrofobik atau polimer hidrofobik ke dalam larutan polimer dalam teknik inversi fasa merupakan metode populer untuk meningkatkan hidrofobisitas membran. Aditif bisa berupa:  surface modifying macromolecule (SMM) (Hamza dkk., 1997; Essalhi dan Khayet, 2012; Suk dkk., 2010; Bakeri dkk., 2012a, Bakeri dkk., 2012b; Rahbari-Sisakht dkk., 2012a; RahbariSisakht dkk., 2012b, Mansourizadeh dkk., 2014)  nanopartikel superhidrofobik (Efome dkk., 2015)

Electrospinning Electrospinning: sebuah proses produksi fiber-fiber skala nano dan mikro yang menggunakan larutan polimerik yang bermuatan elektrostatik pada kondisi yang bervariasi. Metode ini dapat digunakan untuk membuat membran superhidrofobik, dimana kekasaran diciptakan selama spinning. Morfologi dan sifat-sifat permukaan dari electrospun fibers bergantung pada parameter sistem dan parameter proses (Khan dkk., 2013). Yang sudah dilakukan:  pemilihan pelarut (Kang dkk., 2008)  mengontrol viskositas larutan atau konsentrasi polimer (Liao dkk., 2013b; Patel dan Chase, 2014; Zhou dan Wu, 2015)  penambahan nanopartikel (Wang dkk., 2011; Liao dkk., 2014b; Li dkk., 2015)


15

Bab 3 Pembuatan Membran Superhidrofobik

Host material

improvement of the phase separation process by controlling process parameters and/or coagulant

A Host material

Additive

processing B Host material

Additive (option)

electrospinning C

High voltage power supply

Gambar 3.1. Membran superhidrofobik yang dibuat secara langsung melalui proses peningkatan pemisahan fasa (A), pencampuran dengan aditif polimer hidrofobik (B), atau proses electrospinning (C) Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

16


Modifikasi Permukaan Membran superhidrofobik dihasilkan dengan modifikasi permukaan membran yang sudah ada.

Perlakuan Plasma Umumnya, perlakuan plasma digunakan untuk meningkatkan hidrofobisitas membran dengan fluorinasi permukaan membran.

Gambar 3.2 Skema modifikasi permukaan dalam reaktor plasma (Ebnesajjad, 2009)

Tabel 3.1 Ringkasan perlakuan plasma untuk meningkatkan hidrofobisitas membran

Membran (Substrat)

Plasma

Kondisi operasi

Sudut kontak air

Ref.

PP

Freon-116

t = 1-40 menit P = 50-100 W

> 120°

Bae dkk., 2001

PP

CF4

t = 5 menit P = 20 W

143°

Lin dkk., 2009

PES

CF4

t = 40 menit P = 200 W

a124°/125°

Wei dkk., 2012

PVDF

CF4

t = 15 menit P = 150 W

162,4°

Yang dkk., 2014

PVDF

CF4

t = 20 menit P = 150 W

162,5°

Yang dkk., 2015

PP

PTFE

t = 30 menit P = 200 W

151°

Franco dkk., 2011

Benzen+Sikloheks an (8:2)

P = 150 W

167°

Lee dkk., 2011

t : lama perlakuan plasma; W : daya kerja apermukaan membran bagian atas/bawah Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

17


Pelapisan Film Polimer Kasar Lapisan polimer kasar dapat dibuat dengan menambahkan non-pelarut atau nanopartikel ke dalam larutan coating. Pelapisan Pelarut/Non-pelarut Lapisan coating superhidrofobik dibuat dengan melarutkan polimer hidrofobik dalam sebuah pelarut, diikuti dengan penambahan non-pelarut, kemudian didepositkan di atas membran substrat. Konsep dasar dari teknik ini adalah kemampuan non-pelarut untuk mengagregasikan papilla skala mikro dan nano yang bertanggung jawab terhadap peningkatan kekasaran permukaan dan dengan demikian akan meningkatkan hidrofobisitas permukaan (Erbil dkk., 2003; Ahmad dkk., 2013b).

Gambar 3.3 Skema metode pelapisan pelarut-nonpelarut (Himma dkk., 2015)

Tabel 3.2 Peningkatan hidrofobisitas dengan pelapisan pelarut/non-pelarut Membran Substrat

Polimer

Non-pelarut

Sudut kontak air (°)

Kekasaran, Rms (nm)

PP

PP

MEK

169

435

(Franco dkk., 2008)

PP

PP

MEK

149

166

(Lv dkk., 2012a)

PP

PP

Sikloheksanon

162

404

(Lv dkk., 2012a)

PP

PP

MEK+Sikloheksanon

158

274

(Lv dkk., 2012a)

PP

LDPE

Aseton+Etanol

161

219

(Ahmad dkk., 2013b)

PVDF

LDPE

Aseton+Etanol

152

223

(Ahmad dkk., 2013a)

Ref.

Rms = root mean square roughness Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

18


Penggunaan Nanopartikel Inorganik Nanopartikel dapat mempercepat proses pemisahan fasa dengan bertindak sebagai inti heterogen untuk polimer (Liu dkk., 2010, Hejazi dkk., 2014). Penggunaan kombinasi nanopartikel dan sistem pelarut/non-pelarut juga telah diusulkan untuk mengurangi jumlah nanopartikel dan naon-pelarut yang diperlukan untuk mencapai superhidrofobisitas (Seyfi dkk., 2015)

Deposisi Uap Kimia (Chemical Vapor Deposition, CVD) Chemical vapor deposition (CVD) adalah proses dimana sebuah film padat tipis didepositkan di atas sebuah substrat melalui reaksi kimia spesi gas.

Metode ini dapat mendepositkan coating secara seragam di seluruh kontur substrat dan permukaan yang kompleks, dan memiliki fleksibilitas yang lebih besar pada penggunaan prekursor kimia dengan cakupan yang luas, seperti senyawa halida, hidrida, organo-metalik (Xu dan Yan, 2010)

Metode Sol-gel Pada proses sol-gel, prekursor dikonversi menjadi material seperti kaca melalui serangkaian hidrolisis dan reaksi polikondensasi (Celia dkk., 2013). Kekasaran permukaan dapat dikontrol dengan memvariasikan kondisi sistem dan campuran reaksi (Chao-Hua dkk., 2010). Pada proses sol-gel, ikatan kovalen antara coating dan substrat dibentuk dengan kondensasi atau/dan dehidrasi dalam proses curing (Chao-Hua dkk., 2010). Oleh karena itu, coating superhidrofobik yang stabil dapat dihasilkan dengan menggunakan metode ini. Selain itu, coating sol-gel superhidrofobik biasanya memberikan resistensi yang baik terhadap temperatur.


19


Metode Pencangkokan (Grafting method) Metode grafting banyak digunakan untuk modifikasi permukaan membran keramik, dimana umumnya digunakan senyawa fluorosilane (Lu dkk., 2009; Cerneaux dkk., 2009; Yu dkk., 2015)

Gambar 3.4 Skema grafting membran keramik

Proses grafting dapat dilakukan dengan reaksi antara gugus-gugus hidroksil (-OH) pada membran penyokong dan gugus-gugus etoksi (O-Et) yang ada dalam senyawa-senyawa organosilan. Pada kasus ini, proses menyebabkan pembentukan lapisan monomolekuler ddari senyawa organosilan pada permukaan membrane penyokong. Maka, sifat hidrofobik dari membrane penyokong dapat ditingkatkan dengan menggunakan senyawa-senyawa organosilan yang mengandung rantai fluorokarbon (FAS). Proses grafting ini dapat diaplikasikan, baik untuk flat sheet dan hollow fiber, capillary, atau tubular.


20

BAB 4

Karakterisasi Membran Superhidrofobik Pengukuran Sudut Kontak Metode-metode pengukuran sudut kontak dapat dibagi menjadi metode pengukuran sudut kontak statis dan metode pengukuran sudut kontak dinamis. Metode pengukuran sudut kontak statis meliputi: metode sessile drop dan metode captive bubble. Sedangkan, pengukuran sudut kontak dinamis dapat dilakukan dengan menggunakan metode Wilhelmy plate.

Pengukuran Sudut Kontak Statis Pada metode sessile drop, sebuah tetes cairan ditempatkan pada permukaan membran, kemudian sudut kontak θ antara permukaan padat dan tangen terhadap permukaan cairan pada titik kontak (Gambar 4.1a) diukur. Pada metode ini, membran harus dikeringkan terlebih dahulu karena kehadiran air dalam strukur mengubah harga sudut kontak.

Jika tidak diinginkan untuk mengeringkan membran atau ketika permukaan membran terlalu berpori yang tidak menginjikan sudut kontak untuk diukur dengan menempatkan sebuah tetesan di atas permukaan membran, metode captive bubble bisa digunakan (Causserand dan Aimar, 2010). Pada metode ini, membran direndam dalam air. Kemudian gelembung udara dimasukkan dan sudut kontak dari gelembung udara pada permukaan membran bawah diukur (Gambar 4.1b).

Membrane Air Membrane θ

Air bubble

θ

Air

Liquid drop

θ

Membrane

Liquid

Liquid

Air injection

Gambar 4.1. Ilustrasi skematik metode (a) sessile drop, (b) captive bubble, dan (c) Wilhelmy untuk mengukur sudut kontak (Xu dkk., 2009; Causserand dan Aimar, 2010) Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

21

Bab 4 Karakterisasi Membran Superhidrofobik

Pengukuran Sudut Kontak Dinamis Pada metode Wilhelmy plate (Gambar 4.1c), sudut kontak advancing θa (sudut kontak pada pencelupan) dan sudut kontak receding θr (sudut kontak pada penarikan) dapat dihitung dengan menggunaan Pers. (4.1):

Fa,r   L p cos  a,r dimana p is perimeter membram, γL adalah tegangan permukaan cairan, dan F adalah gaya pencelupan atau penarikan

Pengukuran LEP Proses membran yang menggunakan membran hidrofobik umumnya dioperasikan dengan fasa yang tidak membasahi (nonwetting phase) pada tekanan lebih tinggi daripada fasa yang membasahi (wetting phase). Besarnya beda tekanan lintas membran, yang disebut dengan liquid entry pressure (LEP) atau breakthrough pressure tergantung pada tegangan permukaan, sudut kontak, dan ukuran pori. Secara kuantitatif, diberikan oleh Laplace Young (Kim dan Harriott, 1987):

Pc  

2 cos  r

dimana ∆P adalah beda tekanan kritis lintas membran, γ adalah tegangan permukaan cairan, θ adalah sudut kontak, dan r adalah jari-jari pori membran. Dari persamaan (4.2), untuk fluida tertentu, pembasahan membran dapat diperlambat dengan penurunan ukuran pori membran dan peningkatan sudut kontak Pengatur tekanan P Kontainer cairan Membran hollow fiber

P Pengatur tekanan Tabung N2

Gambar 4.2 Diagram skematik untuk pengukuran LEP Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

22

Bab 4 Karakterisasi Membran Superhidrofobik

Karakterisasi Morfologi Superhidrofobisitas suatu permukaan sangat dipengaruhi oleh morfologi permukaannya. Scanning electron microscope (SEM) merupakan alat yang sering digunakan untuk menampakkan karakteristik morfologi suatu material. SEM adalah sebuah instrumen yang menggunakan elektron-elektron berenergi tinggi dalam sebuah raster-scan pattern untuk membentuk gambargambar, atau mengumpulkan sinyal-sinyal lain, membentuk permukaan tiga dimensi dari sebuah sampel (Zhu dan Inada, 2012). Gambar 4.3 Konfigurasi dasar dari SEM (Xu dkk., 2009)

Karakterisasi Kekasaran Kekasaran permukaan merupakan faktor penting yang mempengaruhi hidrofobisitas permukaan yang diindikasikan dengan nilai sudut kontak. Karakterisasi kekasaran dapat dilakukan dengan menggunakan atomic force microscopy (AFM).

Gambar 4.4 Konfigurasi dasar dari AFM (Hilal dan Johnson, 2010)


23

BAB 5

Pembasahan dan Fouling pada Membran Superhidrofobik Pembasahan Sebuah membran yang dikontakkan dengan suatu cairan dapat terbasahi oleh cairan tersebut secara spontan, atau tidak terbasahi oleh cairan hingga tekanan lewat membran (transmembrane pressure) melebihi tekanan masuk cairan (liquid entry pressure, LEP). Berdasarkan persamaan Laplace-Young, untuk sifat cairan dan ukuran pori tertentu, LEP dapat ditingkatkan dengan meningkatkan sudut kontak melalui peningkatan hidrofobisitas. Oleh karena itu, superhidrofobisasi membran dapat meningkatkan LEP, yang selanjutnya meningkatkan resistensi membran terhadap pembasahan.

Gambar 4.4 Perbandingan antara kelakuan pembasahan membran hidrofobik dan superhidrofobik Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

24

Bab 5 Pembasahan dan Fouling pada Membran Superhidrofobik

Fouling Umumnya diakui bahwa membran hidrofilik kurang rentan terhadap fouling daripada membran hidrofobik. Akan tetapi, beberapa studi menunjukkan bahwa membran hidrofobik dengan energi permukaan yang rendah memiliki kecenderungan yang rendah terhadap fouling. Membran hidrofobik (membran fluoropolymer) memberikan kecenderungan fouling terkecil dalam filtrasi biological mixed liquor, dibandingkan dengan membran sululosa dan membran polisulfon. Hasil eksperiman menunjukkan bahwa fouling membran lebih tergantung pada tegangan permukaan dispersif dari material membran daripada hidrofobisitas permukaan. (Choo and Lee, 2000)

Sifat energi permukaan yang rendah dari permukaan hidrofobik dapat meminimalkan gaya antarmolekuler antara foulant-foulant dan permukaan, sehingga foulant-foulant dihilangkan dengan gaya hydrodynamic shear yang rendah atau dengan pembersihan mekanik yang sederhana, yang menunjukkan sifat “fouling-release” . (Zhao dkk., 2013)

Foulant pada permukaan hidrofobik lebih mudah untuk dibersihkan daripada membran hidrofilik (Zhu dkk., 2013)

Gambar 4.5 Energi bebas fouling antara foulant dan permukaan membran (Choo dan Lee, 2000)


25

BAB 6

Aplikasi Membran Superhidrofobik Distilasi Membran Distilasi membran (membrane distillation, MD) merupakan proses pemisahan secara nonisotermal dengan menggunakan membran. Pada proses ini, dua fluida encer dengan temperatur yang berbeda dipisahkan menggunakan membran hidrofobik mikroporous dengan temperatur operasi yang lebih rendah daripada temperatur kedua fluida tersebut. Perbedaan temperatur di antara dua fluida menyebabkan proses perpindahan molekul uap dari sisi umpan (sisi hangat) ke sisi permeat (sisi dingin) melalui pori membran

Membran Hidrofobik Mf, o Tbf,o

Tmf Pmf

Aliran pendingin Mp, i Tbp,i

Pori

Tbf J

Tmp Pmp Aliran umpan panas Mf, i Tbf,i

Tbp Lapisan batas umpan Qf

Qm

Lapisan batas permeat Qp

Mp, oi Tbp,o

Gambar 5.1 Profil temperatur dan tekanan di sepanjang membran distilasi


26

Bab 6 Aplikasi Membran Superhidrofobik

Konfigurasi proses MD dapat diklasifikasikan menjadi beberapa tipe, yaitu:  Direct Contact MD (DCMD), dimana membran berkontak dengan fase cair di kedua sisi, sedangkan fase gas terperangkap di antara pori membran. Daya dorong untuk transfer massa didukung oleh perbedaan temperatur yang dipertahankan di antara dua fase cair yang menghadap kearah membran.  Air Gas MD (AGMD), dimana tambahan celah udara terdapat di sela di antara permukaan membran dan kondensasi.  Vacuum MD (VMD), dimana fase uap dihilangkan dari fase cair melalui membran dan kondensasi atau proses dapat juga dilakukan dengan menggunakan alat terpisah.  Sweeping gas MD (SGMD), dimana pada proses ini digunakan stripping gas sebagai gas pembawa. (Gostoli dan Sarti, 1989) Keluaran

Keluaran

Umpan

Keluaran

Keluaran

AGMD Keluaran

Sweeping Gas

Tekanan vakum

Membran

Aliran umpan panas

Sweeping gas

Kondensor

Permeat

Kondensor

Membran

Aliran umpan panas Umpan

Permeat

Aliran air dingin

Keluaran

DCMD

Celah udara (Air Gap)

Permeat

Membran

Aliran umpan panas

Aliran air dingin

Air

Membran

Aliran umpan panas Umpan

Sweeping Gas

Pompa vakum

Umpan

Permeat SGMD

VMD

Gambar 5.2 Konfigurasi proses distilasi membran


27


Absorpsi Gas Membran Teknologi absorpsi gas membran (AGM) menggabungkan teknik konvensional dari absorpsi gas ke dalam larutan dan sebuah membran kontaktor sebagai perangkat transfer massa. Dalam proses AGM, membran mikropori pada membran kontaktor digunakan sebagai alat untuk menjaga transfer massa antar-fase dan untuk meningkatkan tranfer massa di antara fase. Proses transfer massa terjadi ketika gas terlarut berdifusi melalui membran dan teransorp ke dalam pelarut cair.

Mass Flux

Gas-liquid interface

Solute gas

Liquid

Hydrophobic membrane

Gas

Gambar 5.3 Skema absorpsi gas membran dengan mode tanpa pembasahan

Teknologi AGM telah digunakan untuk absorpsi gas–gas asam, seperti: CO2, SO2, H2S (Zhang dan Wang, 2013)


28

CO2/Air = 14/86

25 days

MEA 20 wt.%

CO2/N2 = 14/86

46 hours

**

165 hours

*

30 days

AMP 1 mol L-1

CO2/N2 = 15/75

MEA 20 wt.%

20 days

MEA 1 mol L-1

Absorbent

CO2/N2 = 20/80

Feed Gas

22.60b

6.48b

-a

3.54

0.5b

Unmodified PP

31.38b

6.41b

-a

7.1

1.3b

Modified PP

Acid gas flux (x104) (mol/m2.s)

11b

19

-a

48b

79b

Unmodified PP

a

7b

12

20

4b

32b

Modified PP

Flux reduction (%)

Absorption of CO2 with gas stream in the lumen. **Absorption of CO2 with gas stream in the shell. The data were not shown in the paper. bThe data were taken from figures or calculated from related data shown in papers.

*

Plasma treatment with PTFE (hollow fiber)

Solvent-nonsolvent method using cyclohexanone/MEK Plasma treatment with CF4 Plasma treatment with PTFE (flat sheet)

Modification Method

Operation Time

Tabel 5.2 Kinerja membran PP superhidrofobik untuk penghilangan gas asam (Himma dkk., 2015)

[214]

[213]

[211]

[216]

Reference



29


Pervaporasi Pervaporasi (PV) adalah proses pemisahan membran yang prinsip kerjanya berdasarkan kelarutan relatif dan difusivitas dari setiap komponen pada material membran. PV merupakan salah satu teknologi alternatif untuk proses pemisahan pada campuran azeotrop atau campuran encer dan campuran komponen organik yang memiliki properti fisik dan kimia yang mirip. Membran hidrofobik dan membran hidrofilik merupakan membran yang dapat digunakan sebagai membran dalam proses PV. Pada membran hidrofobik, komponen organik lebih diutamakan untuk meresap melewati membran, sehingga produk (permeat) yang dihasilkan akan kaya dengan komponen organik

Membran hidrofobik Permeat

Rentetat

Air

Fluks permeat

Umpan Penyerapan

Difusi

Desorpsi

Gambar 5.4 Skema transfer massa dan proses pemisahan pada proses PV


30


Emulsifikasi Membran Emulsifikasi membran adalah sebuah metode untuk menghasilkan emulsi dengan mekanisme drop-by-drop, yaitu fase terdispersi ditambahkan drop-by-drop melalui membran berpori dalam fasa kontinyu. Emulsifikasi dengan membran hidrofobik umumnya digunakan untuk pembuatan emulsi W/O, dimana air (water, W) sebagai fasa terdispersi dan minyak (oil, O) sebagai fasa kontinyu. (Piacentini dkk., 2010) Permeasi dari fasa terdispersi (pada tekanan operasi proses emulsifikasi)

Sirkulasi dari fasa kontinu Membran

Tetesan/ partikel

Gabungan tetesan

Kristalisasi Membran Kristalisasi membran adalah proses membran dimana pelarut volatile (biasanya air) menguap melalui membran hidrofobik mikropori untuk memekatkan larutan umpan di atas batas jenuhnya, sehingga mencapai lingkungan lewat-jenuh dimana kristal-kristal bisa bernukleasi dan tumbuh. Gaya dorong proses tersebut adalah gradien tekanan uap. Material membran hidrofobik lebih disukai untuk larutan umpan aqueous untuk menghindari pembasahan. ( Profio dkk., 2010)

Gambar 2.4 Prinsip umum kristalisasi membran (Di Profia dkk., 2005) Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

31


Pemisahan Air-Minyak Proses pemisahan dengan menggunakan membran superhidrofobik didasarkan pada perbedaan kemampuan keterbasahan membran oleh fluida [99]. Membran superhidrofobik mudah terbasahi oleh minyak, sehingga penggunaan membran superhidrofobik dalam proses pemisahan campuran air-minyak dapat secara efektif meningkatkan efisiensi proses pemisahan Sistem emulsi air di dalam minyak

Air Membran Minyak

Minyak murni

Gambar 5.5 Skema proses pemisahan emulsi air di dalam minyak dengan menggunakan membran hidrofobik Tabel 5.3 Kinerja dari membran superhidrofobik dalam proses pemisahan campuran air-minyak Tipe Membran/ Metode modifikasi Membran superhidrofobik alumina (SS)/ metode grafting menggunakan FAS Membran DLC-coated cotton textile / plasma treatment Membran PS-g-CNTs / metode grafting menggunakan polystyrene (PS)

Sudut kontak air (°) 158.4°

Tipe emulsi umpan Kerosene-air

169°

Air-minyak

152°

Air-minyak

Kinerja pemisahan

Ref.

Fluks kerosene maks. = 0.117 L menit-1 Tahanan membran min. = 1.03 x 1011 m-1 Rejeksi air = 99.99%

(Ahmad dkk., 2013)

Kapasitas absorpsi membran : Olive oil = ~ 400% Pump oil > 1400% Gasoline =~ 300% Fluks = 5000 L m-2 h-1 bar-1 Efisiensi pemisahan > 99.94%

(Cortese dkk., 2014)

(Gu dkk., 2014a)


32


Filtrasi Minyak Nabati Dalam industri minyak nabati, teknologi membran diaplikasikan dalam beberapa proses, seperti proses degumming, penyulingan basa untuk menghilangkan asam lemak bebas (FFA), dan penghilangan asam dari minyak nabati. Biji minyak (oil seed)

Biji minyak (oil seed) Persiapan biji minyak

Persiapan biji minyak

Ekstraksi pelarut

Ekstraksi pelarut

Evaporasi

Pendinginan

Meal

Minyak mentah (crude oil)

Degumming

Membran NF

Grinding

Toasted meal

Getah

Minyak mentah (crude oil)

Lechitin

Membran UF

Minyak degummed Deacidification/ netralisasi

Lesitin

Membran NF Sentrifugasi

Soapstoc k

Degumming

Deacidification

Membran NF

FFA

Membran UF

Pigmen

Membran MF

Wax

Pencucian Air Sentrifugasi

Pengeringan vakum

Bleaching

Dewaxing Hidrogenasi

Bleaching Membran MF

Dewaxing Hidrogenasi

Deodorization

Nickel

Metal recovery

Membran Pervaporasi

Deodorization MGA

N2 Keluaran (discharge)

Produk

Produk

(A)

(B)

Gambar 5.6 Diagram alir pengolahan minyak nabati : (A) Proses konvensional; (B) Proses pengolahan dengan menggunakan membran yang dapat mengganti proses konvensional Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

33


Aplikasi Lain Ekstraksi Membran Sekat penyokong

Membran hirofobik (mikroporous)

Profil zat terlarut di fasa larutan (konsentrasi fasa larutan)

Tekanan P0 (PAQ > P0)

Tekanan PAQ

Pori

(PAQ > P0)

Profil zat terlarut di fasa pelarut (konsentrasi fasa organik)

Gambar 5.7

Batasan antarmuka

Pendinginan Evaporatif Membran Udara yang belum didinginkan

Water Spray Nozzles

Alat pendingin evaporatif secara tidak langsung

Alat pendingin evaporatif tidak secara langsung

Blower udara Udara masuk

Permeat (udara jenuh)

Packing

Membran Fiber

Reject (udara kering)

Genangan air

Pompa sirkulasi

Makeup water

Gambar 5.8 Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

34


Aplikasi Lain


35


Aplikasi Lain


36


Aplikasi Lain Waste Lube Oil Refining with Ceramic Membrane Pemurnian minyak pelumas bekas dapat dilakukan dengan teknologi membran. Padatan serta pengotor lainnya terejeksi, sedangkan minyak beserta beberapa aditif dapat melewati membran. Hasilnya, minyak pelumas jernih didapatkan dengan kualitas seperti minyak baru. Untuk proses ini, membran keramik bersifat hidrofobik digunakan pada temperatur tinggi sehingga minyak pelumas bekas yang baru digunakan dapat langsung diproses. Selain itu, hal-hal tersebut meningkatkan fluks sehingga proses lebih ekonomis.


37


Aplikasi Lain


38

Daftar Pustaka Ahmad, A. L., H. N. Mohammed, B. S. Ooi dan C. P. Leo (2013a): Deposition of a polymeric porous superhydrophobic thin layer on the surface of poly(vinylidenefluoride) hollow fiber membrane, Polish Journal of Chemical Technology, 15, 1. Ahmad, A. L., H. N. Mohammed, B. S. Ooi dan C. P. Leo (2013b): Fabrication and Characterization of Superhydrophobic Layer of Low Density Polyethylene on Polypropylene Hollow Fiber Membrane, Caspian Journal of Applied Sciences Research, 2, 52-57. Ahmad, N. A., C. P. Leo, A. L. Ahmad dan W. K. W. Ramli (2014): Membranes with Great Hydrophobicity: A Review on Preparation and Characterization, Separation and Purification Reviews, 44, 109-134. Bae, B., B. H. Chun dan D. Kim (2001): Surface characterization of microporous polypropylene membranes modified by plasma treatment, Polymer, 42, 7879-7885. Bakeri, G., A. F. Ismail, D. Rana dan T. Matsuura (2012a): Development of high performance surface modified polyetherimide hollow fiber membrane for gas–liquid contacting processes, Chemical Engineering Journal, 198–199, 327-337. Bakeri, G., T. Matsuura, A. F. Ismail dan D. Rana (2012b): A novel surface modified polyetherimide hollow fiber membrane for gas–liquid contacting processes, Separation and Purification Technology, 89, 160-170. Cassie, A. B. D. dan S. Baxter (1944): Wettability of porous surfaces, Transactions of the Faraday Society, 40, 546-551. Causserand C, Aimar P. 1.15 - Characterization of Filtration Membranes. In: Drioli E, Giorno L, editors. Comprehensive Membrane Science and Engineering. Oxford: Elsevier; 2010. p. 311-35. Celia, E., T. Darmanin, E. Taffin de Givenchy, S. Amigoni dan F. Guittard (2013): Recent advances in designing superhydrophobic surfaces, Journal of Colloid and Interface Science, 402, 1-18. Cerneaux, S., I. Strużyńska, W. M. Kujawski, M. Persin dan A. Larbot (2009): Comparison of various membrane distillation methods for desalination using hydrophobic ceramic membranes, Journal of Membrane Science, 337, 55-60. Chao-Hua, X., J. Shun-Tian, Z. Jing dan M. Jian-Zhong (2010): Large-area fabrication of superhydrophobic surfaces for practical applications: an overview, Science and Technology of Advanced Materials, 11, 033002. Di Profio, G., E. Curcio dan E. Drioli (2010): 4.02 - Membrane Crystallization Technology, Comprehensive Membrane Science and Engineering, E. DriolidanL. Giorno, Elsevier, Oxford, 2146. Drelich, J., E. Chibowski, D. D. Meng dan K. Terpilowski (2011): Hydrophilic and superhydrophilic surfaces and materials, Soft Matter, 7, 9804-9828. Ebnesajjad, S. (2014): Chapter 9 - Plasma Treatment of Polymeric Materials, Surface Treatment of Materials for Adhesive Bonding (Second Edition), S. Ebnesajjad, William Andrew Publishing, Oxford, 227-269. Efome, J. E., M. Baghbanzadeh, D. Rana, T. Matsuura dan C. Q. Lan (2015): Effects of superhydrophobic SiO2 nanoparticles on the performance of PVDF flat sheet membranes for vacuum membrane distillation, Desalination, 373, 47-57. Essalhi, M. dan M. Khayet (2012): Surface segregation of fluorinated modifying macromolecule for hydrophobic/hydrophilic membrane preparation and application in air gap and direct contact membrane distillation, Journal of Membrane Science, 417–418, 163-173. Extrand, C. W. dan Y. Kumagai (1995): Liquid Drops on an Inclined Plane: The Relation between Contact Angles, Drop Shape, and Retentive Force, Journal of Colloid and Interface Science, 170, 515-521.


39

Daftar Pustaka Fan, H., Y. Peng, Z. Li, P. Chen, Q. Jiang dan S. Wang (2013): Preparation and characterization of hydrophobic PVDF membranes by vapor-induced phase separation and application in vacuum membrane distillation, Journal of Polymer Research, 20, 1-15. Franco, J. A., S. E. Kentish, J. M. Perera dan G. W. Stevens (2008): Fabrication of a superhydrophobic polypropylene membrane by deposition of a porous crystalline polypropylene coating, Journal of Membrane Science, 318, 107-113. Franco, J. A., D. D. deMontigny, S. E. Kentish, J. M. Perera dan G. W. Stevens (2011a): Polytetrafluoroethylene (PTFE)-Sputtered Polypropylene Membranes for Carbon Dioxide Separation in Membrane Gas Absorption: Hollow Fiber Configuration, Industrial & Engineering Chemistry Research, 51, 1376-1382. Franco, J. A., S. E. Kentish, J. M. Perera dan G. W. Stevens (2011b): Poly(tetrafluoroethylene) Sputtered Polypropylene Membranes for Carbon Dioxide Separation in Membrane Gas Absorption, Industrial & Engineering Chemistry Research, 50, 4011-4020. Furmidge, C. G. L. (1962): Studies at phase interfaces. I. The sliding of liquid drops on solid surfaces and a theory for spray retention, Journal of Colloid Science, 17, 309-324. Good, R. J. (1992): Contact angle, wetting, and adhesion: a critical review, Journal of Adhesion Science and Technology, 6, 1269-1302. Guo, Z. dan W. Liu (2007): Biomimic from the superhydrophobic plant leaves in nature: Binary structure and unitary structure, Plant Science, 172, 1103-1112. Hamza, A., V. A. Pham, T. Matsuura dan J. P. Santerre (1997): Development of membranes with low surface energy to reduce the fouling in ultrafiltration applications, Journal of Membrane Science, 131, 217-227. Hilal N, Johnson D. 1.16 – The Use of Atomic Force Microscopy in Membrane Characterization. In: Drioli E, Giorno L, editors. Comprehensive Membrane Science and Engineering. Oxford: Elsevier; 2010. p. 337-53. Himma Nurul, F.; Anisah, S.; Prasetya, N.; Wenten, I. G., J. Polym. Eng. 2015, DOI: 10.1515/polyeng2015-0112. Kang, M., R. Jung, H.-S. Kim dan H.-J. Jin (2008): Preparation of superhydrophobic polystyrene membranes by electrospinning, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 313–314, 411-414. Khan, W. S., R. Asmatulu, M. Ceylan dan A. Jabbarnia (2013): Recent progress on conventional and non-conventional electrospinning processes, Fibers and Polymers, 14, 1235-1247. Kuo, C.-Y., H.-N. Lin, H.-A. Tsai, D.-M. Wang dan J.-Y. Lai (2008): Fabrication of a high hydrophobic PVDF membrane via nonsolvent induced phase separation, Desalination, 233, 40-47. Lee, S. H., Z. R. Dilworth, E. Hsiao, A. L. Barnette, M. Marino, J. H. Kim, J.-G. Kang, T.-H. Jung dan S. H. Kim (2011): One-Step Production of Superhydrophobic Coatings on Flat Substrates via Atmospheric Rf Plasma Process Using Non-Fluorinated Hydrocarbons, ACS Applied Materials & Interfaces, 3, 476-481. Li, Y., Z. Zhu, J. Yu dan B. Ding (2015): Carbon Nanotubes Enhanced Fluorinated Polyurethane Macroporous Membranes for Waterproof and Breathable Application, ACS Applied Materials & Interfaces, 7, 13538-13546. Liao, Y., R. Wang, M. Tian, C. Qiu dan A. G. Fane (2013b): Fabrication of polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofiber membranes by electro-spinning for direct contact membrane distillation, Journal of Membrane Science, 425–426, 30-39. Liao, Y., R. Wang dan A. G. Fane (2014b): Fabrication of Bioinspired Composite Nanofiber Membranes with Robust Superhydrophobicity for Direct Contact Membrane Distillation, Environmental Science & Technology, 48, 6335-6341. Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

40

Daftar Pustaka Lin, S.-H., K.-L. Tung, W.-J. Chen dan H.-W. Chang (2009): Absorption of carbon dioxide by mixed piperazine–alkanolamine absorbent in a plasma-modified polypropylene hollow fiber contactor, Journal of Membrane Science, 333, 30-37. Lu, J., Y. Yu, J. Zhou, L. Song, X. Hu dan A. Larbot (2009): FAS grafted superhydrophobic ceramic membrane, Applied Surface Science, 255, 9092-9099. Lv, Y., X. Yu, S.-T. Tu, J. Yan dan E. Dahlquist (2010): Wetting of polypropylene hollow fiber membrane contactors, Journal of Membrane Science, 362, 444-452. Lv, Y., X. Yu, J. Jia, S.-T. Tu, J. Yan dan E. Dahlquist (2012a): Fabrication and characterization of superhydrophobic polypropylene hollow fiber membranes for carbon dioxide absorption, Applied Energy, 90, 167-174. Lv, Y., X. Yu, S.-T. Tu, J. Yan dan E. Dahlquist (2012b): Experimental studies on simultaneous removal of CO2 and SO2 in a polypropylene hollow fiber membrane contactor, Applied Energy, 97, 283288. Mansourizadeh, A., Z. Aslmahdavi, A. F. Ismail dan T. Matsuura (2014): Blend polyvinylidene fluoride/surface modifying macromolecule hollow fiber membrane contactors for CO2 absorption, International Journal of Greenhouse Gas Control, 26, 83-92. Michael, N. dan B. Bhushan (2007): Hierarchical roughness makes superhydrophobic states stable, Microelectronic Engineering, 84, 382-386. Onda, T., S. Shibuichi, N. Satoh dan K. Tsujii (1996): Super-Water-Repellent Fractal Surfaces, Langmuir, 12, 2125-2127. Patel, S. U. dan G. G. Chase (2014): Separation of water droplets from water-in-diesel dispersion using superhydrophobic polypropylene fibrous membranes, Separation and Purification Technology, 126, 62-68. Peng, Y., H. Fan, Y. Dong, Y. Song dan H. Han (2012a): Effects of exposure time on variations in the structure and hydrophobicity of polyvinylidene fluoride membranes prepared via vaporinduced phase separation, Applied Surface Science, 258, 7872-7881. Peng, Y., H. Fan, J. Ge, S. Wang, P. Chen dan Q. Jiang (2012b): The effects of processing conditions on the surface morphology and hydrophobicity of polyvinylidene fluoride membranes prepared via vapor-induced phase separation, Applied Surface Science, 263, 737-744. Piacentini, E., A. Figoli, L. Giorno dan E. Drioli (2010): 4.03 - Membrane Emulsification, Comprehensive Membrane Science and Engineering, E. DriolidanL. Giorno, Elsevier, Oxford, 47-78. Rahbari-Sisakht, M., A. F. Ismail, D. Rana dan T. Matsuura (2012a): Effect of novel surface modifying macromolecules on morphology and performance of Polysulfone hollow fiber membrane contactor for CO2 absorption, Separation and Purification Technology, 99, 61-68. Rahbari-Sisakht, M., A. F. Ismail, D. Rana dan T. Matsuura (2012b): A novel surface modified polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane contactor for CO2 absorption, Journal of Membrane Science, 415–416, 221-228. Roach, P., N. J. Shirtcliffe dan M. I. Newton (2008): Progess in superhydrophobic surface development, Soft Matter, 4, 224-240. Suk, D. E., T. Matsuura, H. B. Park dan Y. M. Lee (2010): Development of novel surface modified phase inversion membranes having hydrophobic surface-modifying macromolecule (nSMM) for vacuum membrane distillation, Desalination, 261, 300-312. Wang, S., Y. Li, X. Fei, M. Sun, C. Zhang, Y. Li, Q. Yang dan X. Hong (2011): Preparation of a durable superhydrophobic membrane by electrospinning poly (vinylidene fluoride) (PVDF) mixed with epoxy–siloxane modified SiO2 nanoparticles: A possible route to superhydrophobic surfaces with low water sliding angle and high water contact angle, Journal of Colloid and Interface Science, 359, 380-388. Wenten dkk., Institut Teknologi Bandung, 2015

41

Daftar Pustaka Wang, B., Y. Zhang, L. Shi, J. Li dan Z. Guo (2012): Advances in the theory of superhydrophobic surfaces, Journal of Materials Chemistry, 22, 20112-20127. Wei, X., B. Zhao, X.-M. Li, Z. Wang, B.-Q. He, T. He dan B. Jiang (2012): CF4 plasma surface modification of asymmetric hydrophilic polyethersulfone membranes for direct contact membrane distillation, Journal of Membrane Science, 407–408, 164-175. Wenzel, R. N. (1936): RESISTANCE OF SOLID SURFACES TO WETTING BY WATER, Industrial & Engineering Chemistry, 28, 988-994. Xu, Z., X. Huang dan L. Wan (2009b): Surface Engineering of Polymer Membranes, Springer Berlin Heidelberg, New York. Xu, Y. dan X.-T. Yan (2010): Introduction to Chemical Vapour Deposition, Chemical Vapour Deposition, Springer London, 1-28. Yang, C., X.-M. Li, J. Gilron, D.-f. Kong, Y. Yin, Y. Oren, C. Linder dan T. He (2014): CF4 plasma-modified superhydrophobic PVDF membranes for direct contact membrane distillation, Journal of Membrane Science, 456, 155-161. Yang, C., M. Tian, Y. Xie, X.-M. Li, B. Zhao, T. He dan J. Liu (2015): Effective evaporation of CF4 plasma modified PVDF membranes in direct contact membrane distillation, Journal of Membrane Science, 482, 25-32 Yu, X., L. An, J. Yang, S.-T. Tu dan J. Yan (2015): CO2 capture using a superhydrophobic ceramic membrane contactor, Journal of Membrane Science, 496, 1-12. Zhang, H.-Y., R. Wang, D. T. Liang dan J. H. Tay (2008): Theoretical and experimental studies of membrane wetting in the membrane gas–liquid contacting process for CO2 absorption, Journal of Membrane Science, 308, 162-170. Zhang, Y.-L., H. Xia, E. Kim dan H.-B. Sun (2012): Recent developments in superhydrophobic surfaces with unique structural and functional properties, Soft Matter, 8, 11217-11231. Zhang, Y. dan R. Wang (2013): Gas–liquid membrane contactors for acid gas removal: recent advances and future challenges, Current Opinion in Chemical Engineering, 2, 255-262. Zhou, Z. dan X.-F. Wu (2015): Electrospinning superhydrophobic–superoleophilic fibrous PVDF membranes for high-efficiency water–oil separation, Materials Letters, 160, 423-427.


42

MEMBRAN SUPERHIDROFOBIK

Recommend Documents