Pembuatan dan Karakterisasi Membran Dialisis untuk Pemisahan Cu(II) dari Larutan yang Mengandung Pb(II) Fabrication and Characterization of Dialysis Membrane for Cu(II) Separation from Solution Contains Pb(II)
SKRIPSI
Sony Virawan Sonata 10503011
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung
Menerangkan bahwa Skripsi yang disusun oleh:
Nama: Sony Virawan Sonata NIM: 10503011
Telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia
Bandung,
September 2007
Pembimbing
Dr. Suryo Gandasasmita, M.T. NIP 132163880
iv
#$Ü Gµ% Æǵáß e
% Ñ mµs
µÝe`k
x´
°·® ¹klµ*É
Tiada suatu ucapanpun yang diucapkannya melainkan ada di dekatnya malaikat Pengawas yang selalu hadir. (QS. Qaaf (50): 18)
v
Ucapan Terima Kasih Segala puji bagi Allah, yang telah menciptakan hati manusia dengan fitrah yang baik, yang akan menjadi tenang dan tenteram bila senantiasa mengingat-Nya dan menjadi lapang bila selalu mengerjakan amal shalih. Atas berkat rahmat dan karunia-Nya, Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, keluarganya, sahabatnya, dan pengikutnya sampai hari kiamat nanti. Penulis ucapkan terima kasih kepada: 1. Papa, Mama, Mbak Hera, Mbak Dian, Mas Warto, dan Mas Anto atas dukungan yang tak pernah berhenti diberikan. 2. Bapak Dr. Suryo Gandasasmita, M.T. selaku pembimbing tugas akhir yang dengan sabar membimbing penulis selama tugas akhir. 3. Ibu dra. Samitha D Djajanti, Bapak Dr. M. Bachri Amran, Bapak Dr. Ali Zulfikar, Bapak Prof. Dr. Buchari, dan Bapak Aminudin Sulaeman yang selalu siap membantu penulis selama tugas akhir. 4. Mas Destria Widiatmoko, M.T., Bapak Isa Asharimurti, M.T., Mas Arif Lukman, S.T., Nendi Mulyadi, Bapak Fadly H Purnomo,S.T., Bapak Irfan Hendarsah,S.T., dan Bapak Arief Sungkar, S.T. (Penghuni DP 27 F dan Baladewa). Kita sudah seperti keluarga. 5. Bagus Rully, Reza Sulistya, Ryan Octavianus, Adam Arizal, dan Anisah. Kalian adalah sahabat-sahabat terbaikku. 6. Robert Kuncoro, Mega P Afrianti, Fajar Setiawan, Wisasurya Jatiwiramurti, Lelly D Ambarini, Fahriansyah, dan Rizal Leonardo. Terima kasih, kalian telah membuatku kembali tersenyum. 7. Kang Ali Hamid, M.Si., Kang Rusnadi, M.Si, Kang Catur, S.Si, dan Kang Asep Rohiman. Terima kasih atas mentoring yang Akang-akang berikan. Semuanya sangat membantu saya. Semoga Allah selalu merahmati kita.
vi
8. Agus Kaban, S.Si. Terima kasih atas saran-saran yang diberikan. 9. Pak Lanang, Pak Dede, Pak Sukawi. Saya senang berada di Lab Kimia Analitik. 10. Ibu Sony yang tak kenal lelah mengurus seluruh mahasiswa kimia. 11. Bapak Dr. Ir. Adityanto Ramelan dan Bapak Achmadi dari Teknik Mesin. Atas bantuan beliau, penulis dapat melakukan pengamatan menggunnakan SEM di Teknik Mesin. 12. Seluruh dosen dan karyawan Program Studi Kimia ITB. 13. Teman-teman Kimia Angkatan 2003. Empat tahun sudah kita bersama. 14. Teman-teman Kimia Angkatan 2004. Senang rasanya bisa dekat dengan kalian. Sayangnya Aku baru mengenal kalian awal 2007 ini. 15. Seluruh pihak yang telah membantu penulis. Semoga penelitian yang telah penulis lakukan bermanfaat dan bernilai ibadah di sisi Allah.
Bandung, September 2007
Penulis
vii
Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Sony Virawan Sonata NIM
: 10503011
Menyatakan bahwa penulis skripsi dengan judul: Pembuatan dan Karakterisasi Membran Dialisis untuk Pemisahan Cu(II) dari Larutan yang Mengandung Pb(II) di bawah bimbingan: Dr. Suryo Gandasasmita, M.T. Adalah benar-benar skripsi tersebut hasil karya tulis berdasarkan data hasil eksperimen/perhitungan/pemodelan penulis selama melakukan Tugas Akhir Sarjana di Program Studi Kimia FMIPA-ITB. Dengan ini penulis menyerahkan/melimpahkan Hak Cipta dari karya tulis Skripsi tersebut kepada Program Studi Kimia FMIPA-ITB.
Bandung,
Sony Virawan Sonata
2007
Abstract Currently, two kinds of dialysis membranes were fabricated and characterized. They were PMMA membranes blended with two types of complexing agent, i.e. dithizone(PMMAdithizone) and oxin (PMMA-oxin). Both membranes were used for Cu(II) separation from solution containing Pb(II) as a model of a diaboleite mineral. The concentration of Cu(II) and Pb(II) ions in the feed and permeate solutions was determined using atomic absorption spectrophotometer. The experiment showed that copper(II) ions did not permeate through both membranes. It might be due to the membrane morphology which was dense, as it was revealed by the microstucture of the membranes. Nevertheless, a small amount of copper(II) could permeate through the PMMA-oxin membrane. PMMA-oxin membrane was then immersed in a 6-ppm Cu(II) solution. Analysis of the solution after two days of immersion showed that Cu(II) concentration can not be detected anymore. However, the same phenomenon was not observed for the case of PMMA-dithizone. It was supposed to be caused by less polarity that dithizone had than oxin did. Thus, the copper(II) and lead(II) ions were difficult to interact with PMMAdithizone.
ii
Abstrak Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan dan karakterisasi membran dialisis untuk pemisahan tembaga(II) dalam larutan umpan simulasi yang mengandung Pb(II) sebagai pemodelan mineral diaboleite. Dalam penelitian ini digunakan membran PMMA yang mengandung pengkompleks ditizon (PMMA-ditizon) dan pengkompleks oksina (PMMA-oksina). Kadar ion logam dalam larutan umpan dan permeat diukur dengan menggunakan spektrofotometri serapan atom. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ion tembaga(II) tidak berpermeasi menembus kedua membran. Hal ini diperkirakan akibat morfologi membran yang rapat, seperti yang ditunjukkan oleh foto SEM membran. Namun demikian, dalam jumlah sedikit, ion Cu(II) dapat berpermeasi menembus membran PMMA-oksina. Kemudian membran PMMA-oksina direndam dalam larutan Cu(II) 6 ppm. Analisis terhadap larutan tersebut setelah dua hari perendaman menunjukkan bahwa konsentrasi larutan Cu(II) tidak lagi dapat dideteksi. Akan tetapi, tidak demikian halnya dengan membran PMMA-ditizon. Hal ini diperkirakan terjadi karena ditizon bersifat kurang polar daripada oksina sehingga ion tembaga(II) atau timbal(II) yang berada dalam fasa air sukar untuk berinteraksi dengan membran PMMAditizon.
iii
Daftar Isi ABSTRACT................................................................................................................................... ii ABSTRAK.................................................................................................................................... iii UCAPAN TERIMA KASIH......................................................................................................... vi DAFTAR ISI............................................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR………………….....………………………………………………….........x DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………………………….xii 1 PENDAHULUAN .................................................................................................................... 1 1.1
Latar Belakang ..................................................................................................................... 1
1.2
Hipotesis Penelitian ............................................................................................................. 2
1.3
Tujuan Penelitian ................................................................................................................. 2
1.4
Ruang Lingkup Penelitian.................................................................................................... 2
2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................................... 3 2.1
Tembaga .............................................................................................................................. 3
2.2
Timbal.................................................................................................................................. 3
2.3
Diaboleite............................................................................................................................. 4
2.4
Membran.............................................................................................................................. 4
2.4.1 Definisi ................................................................................................................................ 4 2.4.2 Klasifikasi............................................................................................................................ 5 2.4.3 Pembuatan Membran ........................................................................................................... 5 2.4.4 Karakterisasi ........................................................................................................................ 8 2.4.5 PMMA, Poli (metil metakrilat).......................................................................................... 10 2.5
Dialisis ............................................................................................................................... 10
2.6
Pengkompleks.................................................................................................................... 11
2.6.1 Ditizon ............................................................................................................................... 11 2.6.2 Oksina................................................................................................................................ 13 3 PERCOBAAN ........................................................................................................................ 14 3.1
Bahan Penelitian ................................................................................................................ 14
3.2
Peralatan ............................................................................................................................ 14
3.3
Diagram Alir...................................................................................................................... 14
viii
3.4
Pembuatan Membran ......................................................................................................... 15
3.4.1 Pembuatan Membran PMMA-Ditizon .............................................................................. 15 3.4.2 Pembuatan Membran PMMA-Oksina ............................................................................... 16 3.5
Karakterisasi Membran...................................................................................................... 16
3.5.1 Analisis SEM dan EDX ..................................................................................................... 16 3.5.2 Analisis FTIR .................................................................................................................... 16 3.6
Pembuatan Larutan Fasa Umpan dan Fasa Permeat .......................................................... 16
3.6.1 Percobaan I ........................................................................................................................ 16 3.6.2 Percobaan II....................................................................................................................... 17 3.7
Penentuan Konsentrasi Tembaga dan Timbal.................................................................... 17
4 HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................................. 19 4.1
Pembuatan Membran ......................................................................................................... 19
4.1.1 Membran PMMA-Ditizon................................................................................................... 19 4.1.2 Membran PMMA-Oksina ................................................................................................... 21 4.2 Analisis Morfologi Membran dengan Menggunakan SEM .................................................. 22 4.3 Dialisis ................................................................................................................................. 24 4.4 Analisis Struktur Gugus Fungsi Membran dengan Spektroskopi Inframerah ...................... 32 5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................................. 34 5.1
Kesimpulan ........................................................................................................................ 34
5.2
Saran .................................................................................................................................. 34
6 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................. 35
ix
Daftar Gambar Gambar 2. 1 Mineral Diaboleite .................................................................................................... 4 Gambar 2. 2 Proses Sintering......................................................................................................... 6 Gambar 2. 3 Proses Track-etching................................................................................................. 6 Gambar 2. 4 Struktur membran komposit...................................................................................... 8 Gambar 2. 5 Instrumen SEM ......................................................................................................... 9 Gambar 2. 6 Struktur PMMA ...................................................................................................... 10 Gambar 2. 7 Skema dialisis ......................................................................................................... 11 Gambar 2. 8 Struktur ditizon ....................................................................................................... 12 Gambar 2. 9 Senyawa kompleks bis(ditizon) tembaga(II)........................................................... 12 Gambar 2. 10 Struktur oksina ...................................................................................................... 13 Gambar 2. 11 Struktur kompleks dioksina tembaga(II)............................................................... 13 Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian............................................................................................ 15 Gambar 4. 1 Foto SEM penampang melintang PMMA-ditizon dengan pembesaran 1000x....... 22 Gambar 4. 2 Foto SEM morfologi permukaan PMMA-ditizon dengan pembesaran 1000x ....... 23 Gambar 4. 3 Foto SEM penampang melintang PMMA-oksina dengan pembesaran 1000x ....... 23 Gambar 4. 4 Foto SEM morfologi permukaan PMMA-oksina dengan pembesaran 1000x ........ 24 Gambar 4. 5 Konsentrasi larutan tembaga(II) pada fasa umpan sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMA-ditizon................. 26 Gambar 4. 6 Konsentrasi larutan tembaga(II) pada fasa permeat sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMAditizon .................................................................................................................... 26 Gambar 4. 7 Konsentrasi larutan timbal(II) pada fasa umpan sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMA-ditizon................ 27 Gambar 4. 8 Konsentrasi larutan timbal(II) pada fasa permeat sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMA-ditizon................ 28 Gambar 4. 9 Konsentrasi larutan tembaga(II) pada fasa umpan sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMA-oksina ................ 29
x
Gambar 4. 10 Konsentrasi larutan tembaga(II) pada fasa permeat sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMAoksina.................................................................................................................... 30 Gambar 4. 11 Konsentrasi larutan timbal(II) pada fasa umpan sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMAoksina ................................................................................................................. 31 Gambar 4. 12 Konsentrasi larutan timbal(II) pada fasa permeat sebagai fungsi waktu dalam proses dialisis dengan menggunakan membran PMMA-oksina ..................................................................................................... 31
xi
Daftar Lampiran LAMPIRAN A Kurva Larutan Standar ....................................................................................... 37 LAMPIRAN B Spektrum EDX ................................................................................................... 41 LAMPIRAN C Spektrum FTIR................................................................................................... 43
