PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL UNTUK PEMISAHAN GAS CO 2 DAN CH 4

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

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

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 Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh: BAGUS ADJI PRASTOWO 103096029794

Menyetujui, Pembimbing I

Pembimbing II

DR. Adiwar NIP. 100 003 502

Isalmi Aziz, MT NIP. 150 378 023

Mengetahui, Ketua Program Studi Kimia

Sri Yadial Chalid, M.Si NIP. 150 326 907

3

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 NIP. 330 001 078

Nurhasni, M.Si NIP. 150 368 739

Pembimbing I

Pembimbing II

DR. Adiwar NIP. 100 003 502

Isalmi Aziz, MT NIP. 150 378 023

Mengetahui, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Kimia

Ketua

Program

Studi

DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis NIP. 150 317 956

Sri Yadial Chalid, M.Si NIP. 150 326 907

4

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

5

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.

6

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.

7

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.

8

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

9

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

10

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

36 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

11

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

12

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

13

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

14

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Perhitungan Data Penelitian .......................................................

58

Lampiran 2. Foto Penelitian .............................................................................

61

Lampiran 3. Desain Penelitian .........................................................................

63

Lampiran 4. Data Penelitian .............................................................................

64

15

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,

16

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

17

(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 ?

18

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).

19

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).

20

Tabel 1. Perbandingan Metode Pemisahan CO2 Metode Pemisahan

Kelebihan • Selektivitas tinggi • Biaya modal rendah • Sulit

Absorbsi

untuk

Kekurangan

Aplikasi

• Konsumsi energi

Untuk umpan

tinggi

daerah • Ada regenerasi pelarut

diatas 50 juta kaki kubik per hari (MMscfd),

terpencil

kandungan CO2 rendah

• Selektivitas tinggi • Biaya modal rendah Kriogenik

• Biaya operasional tinggi

Kandungan CO2 rendah

• Konsumsi energi tinggi

• Operasi sederhana dan • Selektivitas lebih mudah

rendah

• Tidak membutuhkan • Umur pemakaian

• Ramah

dengan kandungan CO2

energi • Biaya modal tinggi

tinggi (> 10 %)

relatif rendah Membran

50 MMscfd

pendek

ruang yang besar • Konsumsi

Umpan dibawah

lingkungan

apabila butuh rekompresi

dan dapat diregenerasi • Tidak tahan • Instalasi modul cepat

temperatur tinggi

• Cocok untuk daerah • Tidak tahan terpencil

keasamaan atau kebasaan yang tinggi

Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Kandungan CO2 di udara segar bervariasi antara 300 ppm sampai dengan 600

21

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.

22

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.

Phase 1

Phase 2

(Feed)

(Permeate)

Driving force (∆C, ∆P, ∆T, ∆E) 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).

23

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

24

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.

Size (mikrofiltrasi / ultrafiltrasi)

a

Diffusion&Solubility (pemisahan gas / pervaporasi)

b

Affinity (gas / cairan)

c

Gambar 2. Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi. (a) Membran Berpori, (b) Membran Tidak Berpori, (c) Membran dengan Pembawa

25

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.

26

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).

27

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/m3 (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/m3 (Mulder, 2000).

28

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/m3 sehingga memerlukan biaya investasi awal yang tinggi tetapi memiliki ketahanan terhadap pengotoran karena memiliki hidrodinamika fluida yang baik (Mulder, 2000). Permeate

Feed

Retentate

Gambar 6. Modul Tubular

29

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/m3 (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/m3. 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

30

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,

31

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 partikelpartikel 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.

32

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

33

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

34

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/cm2s 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.

35

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

36

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

37

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)

38

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

Referensi

Permeasi CO2

Tekanan

(cm3(STP)/cm2s cmHg)

(cmHg)

25,6

6,16 x 10-10

20

(Li, dkk. 1998)

30,3

7,49 x 10-10

20

(Li, dkk. 1998)

23,8

9,5 x 10-7

517

(H.J, dkk 1999)

63,1

5,8 x 10

-6

178,4

2,55 x 10-6

Selektivitas

PEG 6000 dicampur selulosa asetat PEG 20000 dicampur selulosa asetat PEG 20000 untuk pelapisan polisulfon PEG 20000 dicampur

(C. Yi, dkk. 96

polivinilamina

2005)

PEG 400 dicampur selulosa

103,4

(Lucia, 2006)

asetat

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 :

39

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

40

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

41

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

42

(∆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 : J = − D( Keterangan :

J

= fluks (g.cm-2s-1)

D

= Koefisien difusi

dX dx

= gaya penggerak

dX ) dx

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 :

43

P = D x S keterangan :

P = Permeabilitas [cm3 (STP) cm/cm2 s cmHg] D = Difusivitas [cm2/s] S = Solubilitas [cm3 (STP) / cm3 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

C 2 H4

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

44

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 :

P=

Keterangan : P

QI Am.∆P

= Permeabilitas gas murni (cm3 cm/cm2 det cmHg)

Q

= Laju alir permeat (cm3/det)

I

= Tebal membran (cm)

Am

= Luas membran (cm2)

∆P

= Beda tekanan umpan dan permeat (cmHg)

45

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 :

αij =

Pi Pj

atau

Di.Si Dj.Sj

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.

46

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,

47

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.

48

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 0C 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).

49

Tabel 6. Variasi Preparasi Membran

NO

Komposisi

Tebal

Waktu

Perendaman

casting

Evaporasi

PEG

(µm)

(det)

(det)

Suhu

Tempat

Koagulasi

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).

50

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

51

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 0C. Skema sel permeasi dapat dilihat pada gambar 18.

Gambar 18. Skema sel permeasi

52

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 : Q=A

dL dT = Laju alir gas menembus membran (cm3.s-1)

Dimana : Q

= Luas penampang selang (cm2)

A

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 : Qstp = Q

273 T + 273

3. Laju permeasi gas murni pada membran adalah :

Qstp P = L Am( Pi − Po) Dimana :

P L

= Laju permeasi (cm3 (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 :

α CO /CH = 2

4

P / l(CO2 ) P / l(CH 4 )

Dimana : α CO2 /CH 4 = Selektivitas ideal gas CO2 terhadap CH4 P / l(CO2 ) = Laju permeasi gas CO2 murni (cm3(STP).cm-2.s-1.cmHg-1) P / l( CH 4 ) = Laju permeasi gas CH4 murni (cm3(STP).cm-2.s-1.cmHg-1)

53

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 :

Selektivitas

40 35 30 25

9ºC

20 15 10

18ºC 25ºC

5 0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

Gambar 19. Pengaruh Suhu Koagulasi Terhadap Selektivitas Membran

54

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 0

C 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

Laju Permeasi

(10-6cm3(STP)/cm2.S.cmHg)

dilihat pada gambar berikut :

0.7 0.6 0.5

9ºC

0.4

18ºC

0.3

25ºC

0.2 0.1 0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

(a)

55

2

(10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

Laju Permeasi

3 -6

4 3.5 3 2.5 2

9ºC

1.5 1

18ºC 25ºC

0.5 0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

(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 0

C 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

56

evaporasi dilakukan pada tiga variasi, yaitu pada 30, 45, dan 60 detik. Pengujian yang dilakukan menunjukkan hasil sebagai berikut :

120

Selektivitas

100 80

30 detik

60

45 detik 60 detik

40 20 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

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 :

57

3

2

(10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

3 2.5 30 detik

2

45 detik

1.5

60 detik

1

0.5

-6

Laju Permeasi

3.5

0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

(10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

2 3 -6

Laju Permeasi

(a)

16 14 12 10

30 detik

8

45 detik

6

60 detik

4 2 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

(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

58

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 :

59

Selektivitas

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Evaporasi tanpa perendaman Evaporasi dan perendaman

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

Tekanan (psi)

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 :

60

Selektivitas

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Evaporasi dan perendaman Perendaman tanpa evaporasi

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

Tekanan (psi)

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 :

61

1.2

Tanpa perendaman PEG

1

2 3 -6

Laju permeasi

(10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

1.4

0.8

Perendaman dan Evaporasi

0.6

Perendaman tanpa evaporasi

0.4 0.2 0

60 70 80 90 10 0 Tekanan (psi)

10 20 30 40 50

2 -6

3

Laju permeasi

(10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

(a)

7 6

Tanpa perendaman PEG

5 4

Perendaman dan Evaporasi

3

Perendaman tanpa evaporasi

2 1 0

10

20 30

40 50

60 70

80 90 100

Tekanan (psi)

(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

62

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 :

63

Selektivitas

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

air desikator

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

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 :

64

2

(10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

Laju permeasi

3 -6

160 140 120 100 80 60 40 20 0

air desikator

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

Laju permeasi

(10-6cm3(STP)/cm2.S.cmHg )

(a)

120 100 80 air

60

desikator

40 20 0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tekanan (psi)

(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.

65

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 :

Selektivitas

1.4 1.2 1 0.8

desikator

0.6

hexan

0.4 0.2 0 10

20 Tekanan (psi)

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

66

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

250 200 150

desikator

100

hexan

50

-6

3

Laju permeasi 2 (10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

dilihat pada gambar berikut :

0 10

20 Tekanan (psi)

-6

3

Laju permeasi 2 (10 cm (STP)/cm .S.cmHg)

(a)

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

desikator hexan

10

20 Tekanan (psi)

(b) Gambar 29. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b) laju permeasi CO2

67

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.

68

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.

69

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.

70

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 : 229238. 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.

71

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 : 143152. 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.

72

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 V =

m p

=

2.2 g 13.5385 g .cm 3

= 0.1625 cm3 Aps

= luas penampang selang (cm2)

V

= Aps x L

A ps =

V L

=

0.1625cm 3 = 0.0325 cm2 5cm

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

73

Berdasarkan data lampiran 1, untuk tekanan 10 psi, diukur pada tiga titik, data laju alir CH4 adalah sebagai berikut:

dL / dt

jarak

waktu

0.4 cm

314.43 detik

0.7 cm

493.4 detik

1.1 cm

739.87 detik

=

jarak (cm) / waktu (detik)

= 0.4 cm / 314.43 detik

=

0.00127 cm/s

= 0.7 cm / 493.4 detik

=

0.00168 cm/s

=

0.00162 cm/s

= 1.1 cm

/ 739.87 detik

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 (Q ) = A

dL dT

= 0.0325 cm2 x 0.00152 cm.S-1 = 0.000050 cm3.s-1 QSTP = 0.000050 cm3.s-1 x (273/298)= 0.000045cm3.s-1 Laju permeasi gas CH4 ideal (P/l) adalah ∆P

= 10 psi = 51.715 cmHg

74

QSTP P = l ( Am × ∆P ) =

0.000045cm 3 .s -1 11.3 cm 2 x 51.715 cmHg

(

)

= 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 10-6cm3(STP).cm-2.s-1.cmHg-1 Jadi, selektivitas ideal (α):

P   l CO2  α= P   l CH 4 

(2.591 x 10 ) cm (7.739 x 10 )cm -6

=

-8

3

(STP).cm -2 .s.-1.cmHg -1 3 (STP).cm -2 .s.-1.cmHg -1

= 33.48

75

Lampiran 2. Foto Penelitian

Pengadukan dengan magnetik stirer

Tempat koagulasi

Proses casting

Proses annealing dalam penangas air

Penyimpanan membran dalam media air Penyimpanan membran dalam desikator

76

Pengukuran ketebalan aktual membran

Sel permeasi

Flow meter

Tabung gas

77

Lampiran 3. Desain Penelitian

78

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

79

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 konversi psi ke cm Hg A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354 CH4 CO2 waktu alir Q CH4 waktu alir Q CO2 tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CO2 (stp) 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

P/l 2.591E-06

α 33.48

2.339E-06

23.73

2.226E-06

24.52

2.265E-06

25.801466

2.251E-06

25.436107

2.235E-06

25.054243

2.303E-06

26.181911

2.268E-06

25.74221

2.402E-06

22.011211

2.422E-06

16.102707

80

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) = CH4 CO2 waktu alir Q CH4 waktu alir tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan jarak (cm) (det) dl/dt 10 0.5 149.12 0.00335 0.000109 0.000100 1.705E-07 10 0.5 13.09 0.03820 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

11.3354

Q CO2 0.001242

Q CO2 (stp) 0.001138

P/l 1.941E-06

α 11.39

0.002143

0.001964

1.675E-06

10.90

0.003559

0.003260

1.854E-06

12.55

0.005202

0.004766

2.033E-06

15.784323

0.006897

0.006318

2.156E-06

15.580997

0.008436

0.007728

2.197E-06

12.439198

0.009737

0.008920

2.174E-06

9.5614113

0.011665

0.010686

2.279E-06

9.4234078

0.013771

0.012615

2.391E-06

8.0874682

0.015678

0.014362

2.450E-06

6.4781052

81

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 waktu alir Q CH4 waktu alir tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CO2 10 0.5 198.43 0.00252 0.000088 0.000081 1.378E-07 10 0.5 9.25 0.05405 0.001859 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

Q CO2 (stp) 0.001703

P/l 2.906E-06

α 21.09

0.003653

3.116E-06

26.22

0.005592

3.180E-06

26.62

0.007570

3.228E-06

28.439748

0.009171

3.129E-06

27.455394

0.010753

3.057E-06

26.086906

0.013185

3.213E-06

27.342221

0.014726

3.140E-06

22.823501

0.017387

3.296E-06

11.764913

0.020053

3.421E-06

5.5305311

82

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 konversi psi ke cm Hg A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354 CH4 CO2 waktu alir Q CH4 waktu alir Q CO2 tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CO2 (stp) 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

P/l 2.835E-06

α 3.13

3.019E-06

6.75

3.181E-06

8.47

3.371E-06

5.259188

3.631E-06

4.217715

3.710E-06

3.073572

4.056E-06

2.403419

4.498E-06

2.198189

4.734E-06

1.833567

5.084E-06

1.624127

83

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) = CH4 CO2 waktu alir Q CH4 waktu alir (det) (stp) (det) tekanan jarak (cm) dl/dt Q CH4 P/l tekanan jarak (cm) dl/dt 10 0.5 323.41 0.00155 0.000047 0.000043 7.415E-08 10 0.5 13.09 0.03820 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

11.3354

Q CO2 0.001263

Q CO2 (stp) 0.001157

P/l 1.974E-06

α 26.62

0.002684

0.002459

2.097E-06

27.38

0.003954

0.003622

2.060E-06

28.52

0.005222

0.004784

2.040E-06

28.21825

0.006511

0.005965

2.035E-06

28.01477

0.007607

0.006969

1.981E-06

26.66181

0.009173

0.008403

2.048E-06

27.89041

0.010711

0.009812

2.092E-06

28.07686

0.011441

0.010481

1.987E-06

27.97954

0.013382

0.012259

2.091E-06

28.84333

84

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 waktu alir Q CH4 waktu alir (det) (stp) (det) tekanan jarak (cm) dl/dt Q CH4 P/l tekanan jarak (cm) dl/dt Q CO2 10 0.5 122.85 0.00407 0.000119 0.000109 1.859E-07 10 0.5 1.88 0.26596 0.008553 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 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 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 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 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 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 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! 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!

Q CO2 (stp) 0.007836

P/l 1.337E-05

α 71.91

0.010629

9.066E-06

76.26

0.020440

1.162E-05

94.49

0.026196

1.117E-05

104.0267

0.032315

1.103E-05

107.4975

0.041709

1.186E-05

85.07028

0.056160

1.369E-05

59.18978

#DIV/0!

#DIV/0!

#DIV/0!

85

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) = CH4 CO2 waktu alir Q CH4 waktu alir tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan jarak (cm) (det) dl/dt 10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 5.09 0.09823 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

11.3354

Q CO2 0.003061

Q CO2 (stp) 0.002804

P/l 4.784E-06

0.006227

0.005705

4.866E-06

39.24

0.008872

0.008128

4.622E-06

31.16

0.012274

0.011244

4.795E-06

30.939339

0.014753

0.013515

4.611E-06

22.225502

0.017627

0.016149

4.591E-06

11.582465

0.021432

0.019634

4.785E-06

10.169554

0.026460

0.024240

5.169E-06

7.6188026

0.034305

0.031426

5.957E-06

6.3881733

0.038665

0.035421

6.042E-06

5.023867

α #DIV/0!

86

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 waktu alir Q CH4 waktu alir Q CO2 (det) (stp) (det) (stp) tekanan jarak (cm) dl/dt Q CH4 P/l tekanan jarak (cm) dl/dt Q CO2 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

P/l 1.850E-06

α 28.51

1.490E-06

29.04

1.404E-06

28.93

1.331E-06

28.124301

1.328E-06

25.35594

1.292E-06

18.561836

1.285E-06

13.080268

1.254E-06

9.390591

1.285E-06

7.0686809

1.255E-06

5.3788573

87

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 konversi psi ke cm Hg A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354 CH4 CO2 waktu alir Q CH4 jarak waktu alir tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan (cm) (det) dl/dt Q CO2 10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 8.84 0.05656 0.001771 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

Q CO2 (stp) 0.001622

P/l 2.767E-06

0.003100

2.644E-06

80.92

0.004615

2.624E-06

49.45

0.006092

2.598E-06

39.855554

0.007589

2.589E-06

34.19436

0.009368

2.663E-06

32.824341

0.010652

2.596E-06

32.486241

0.012223

2.606E-06

26.525292

0.013795

2.615E-06

18.508333

0.015247

2.601E-06

15.005087

α #DIV/0!

88

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 konversi psi ke cm Hg A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354 CH4 CO2 waktu alir Q CH4 jarak waktu alir tekanan jarak (cm) (det) dl/dt Q CH4 (stp) P/l tekanan (cm) (det) dl/dt Q CO2 10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 8.84 0.05656 0.001771 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

Q CO2 (stp) 0.001622

P/l 2.767E-06

0.003100

2.644E-06

80.92

0.004615

2.624E-06

49.45

0.006092

2.598E-06

39.855554

0.007589

2.589E-06

34.19436

0.009368

2.663E-06

32.824341

0.010652

2.596E-06

32.486241

0.012223

2.606E-06

26.525292

0.013795

2.615E-06

18.508333

0.015247

2.601E-06

15.005087

α #DIV/0!

89

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 konversi psi ke cm Hg A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161 = 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354 CH4

CO2

tekanan

jarak (cm)

10

1

51.71493

waktu alir (det)

dl/dt

Q CH4

0.83

1.20482

0.041210

2

1.58

1.33333

3

2.37

1.26582

20

3

0.55

5.45455

103.4299

5

0.92

5.40541

Q CH4 (stp) 0.037752

P/l 6.440E-05

tekanan

jarak (cm)

10

1

51.7149

waktu alir (det) 0.61

Q CO2

Q CO2 (stp)

1.63934

0.060243

0.055189

9.415E-05

1.46

0.134489

0.123206

1.051E-04

0.76

2

1.12

1.96078

3

1.63

1.96078

20

3

0.73

4.10959

103.43

5

1.21

4.16667

1.26799

5.42998

dl/dt

P/l

α

1.85364 0.176474

0.161668

1.379E-04

4.13813

90

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 =

CH4

5.171

Luas membran (Am) =

11.3354

CO2 dl/dt

Q CH4

Q CH4 (stp)

0.75

1.33333

0.049721

0.045549

2

1.43

1.47059

3

1.99

1.78571

tekanan

jarak (cm)

10

1

51.71493

waktu alir (det)

P/l 7.770E-05

dl/dt

Q CO2

Q CO2 (stp)

0.67

1.49254

0.057744

0.052900

9.024E-05

1.16

2

1.24

1.75439

3

1.72

2.08333 0.173713

0.159139

1.357E-04

0.96

tekanan

jarak (cm)

10

1

51.71493

waktu alir (det)

1.52988 20

5

0.91

5.49451

103.4299

10

1.77

5.81395

15

2.69

5.43478 5.58108

P/l

α

1.77675 0.181385

0.166167

1.417E-04

20

5

0.94

5.31915

103.4299

10

1.8

5.81395

15

2.82

4.90196 5.34502

91

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 =

CH4

5.171

Luas membran (Am) =

11.3354

CO2 dl/dt

Q CH4

Q CH4 (stp)

0.4

2.50000

0.077057

0.070592

2

0.81

2.43902

3

1.27

2.17391

tekanan

jarak (cm)

10

1

51.7149

waktu alir (det)

P/l 1.204E-04

dl/dt

Q CO2

Q CO2 (stp)

0.47

2.12766

0.080106

0.073385

1.252E-04

1.04

2

0.9

2.32558

3

1.24

2.94118 0.205201

0.187984

1.603E-04

0.71

tekanan

jarak (cm)

10

1

51.71493

waktu alir (det)

2.37098 20

5

0.57

8.77193

103.43

10

1.13

8.92857

15

1.69

8.92857 8.87636

P/l

α

2.46481 0.288482

0.264278

2.254E-04

20

5

0.76

6.57895

103.4299

10

1.54

6.41026

15

2.38

5.95238 6.31386

92