PEMBUATAN MEMBRAN MIKROFILTER ZEOLIT ALAM

DENGAN PENAMBAHAN SEMEN PORTLAND PUTIH

M. ALI AKBAR

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2010 M / 1431 H

PEMBUATAN MEMBRAN MIKROFILTER ZEOLIT ALAM DENGAN

PENAMBAHAN SEMEN PORTLAND PUTIH

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Pada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

M. ALI AKBAR

103096029810

Menyetujui,

Pembimbing I

Pembimbing II

DR. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU

NIP. 330 001 086

Isalmi Aziz, MT

NIP.19751110 200604 2 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Kimia

Sri Yadial Chalid, M.Si

NIP.19680313 200312 2 001

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi yang berjudul, “Pembuatan Membran Mikrofilter Zeolit Alam Dengan

Penambahan Semen Portland Putih” yang disusun oleh M. Ali Akbar, NIM

103096029810, telah diujikan dan dinyatakan “Lulus” dalam sidang Munaqosah

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah

Jakarta pada tanggal 6 September 2010. Skripsi ini telah diterima sebagai salah

satu syarat memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) pada bidang studi KIMIA.

Menyetujui,

Penguji I Penguji II

DR. Thamzil Las

NIP.19490516 197703 1 001

Nurhasni, M.Si

NIP.19740618 200501 2 005

Pembimbing I

Pembimbing II

DR. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU

NIP. 330 001 086

Isalmi Aziz, MT

NIP.19751110 200604 2 001

Mengetahui,

Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi

Ketua

Program Studi Kimia

DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis

NIP.19680117 200112 1 001

Sri Yadial Chalid, M.Si

NIP.19680313 200312 2 001

LEMBAR PERNYATAAN

MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH HASIL KARYA SENDIRI,

BUKAN MERUPAKAN HASIL PLAGIAT DAN BELUM PERNAH

DIAJUKAN MAUPUN DIPUBLIKASIKAN SEBAGAI SKRIPSI PENELITIAN

DI INSTANSI MANAPUN.

Jakarta, September 2010

M. ALI AKBAR 103096029810

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa Allah SWT. Salam sejahtera

kepada kita semua semoga diberikan kekuatan dan keselamatan di dunia akhirat.

Penulis bersyukur diberikan kesempatan melakukan studi “Pembuatan membran

mikrofilter zeolit alam dengan penambahan semen Portland putih”, untuk tujuan

pengolahan air. Dan melalui ikatan kerjasama positif dan jalinan kekeluargaan

yang harmonis antara Penulis dan pihak-pihak terkait, maka penelitian ini telah

membuahkan hasil sesuai dengan tujuan dan harapan yang ada.

Sehingga pada kesempatan ini pula penulis ingin mengucapkan

terimakasih dan apresiasi setinggi-tinginya kepada mereka yang telah berperan

besar dalam penyelesaian karya penelitian ini, diantaranya adalah:

1. DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.SIS selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Sri Yadial Chalid, M.Si Selaku Ketua Program Studi Kimia, sekaligus Dosen

Pembimbing akademik saya.

3. DR. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU, selaku Kepala Pusat Laboratorium

Terpadu (PLT) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta dan sekaligus sebagai Dosen

Pembimbing I yang telah banyak memberikan kemudahan fasilitas dan

aksesibilitas yang tak terbatas.

4. Isalmi Aziz, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

pelayanan dan pengarahan penulisan karya ilmiah ini dengan sangat baik.

5. Kepala Divisi Analisis Lingkungan, DR. Thamzil Las atas kemuliaannya,

beserta staf Laboratorium Ibu Etyn, Ibu Nita dan Bapak Maryoto, terimakasih

atas kesabaran dan dukungannya selama menjalankan penelitian.

6. Seluruh Dosen Prodi Kimia UIN Jakarta, Penulis bersyukur telah mengenal

mereka yang tak kenal lelah memberikan perhatian bagi mahasiswanya.

7. Para Aktivis Lingkungan Hidup yang tergabung dalam wadah Komunitas

Green Chemistry dan HIMKA UIN antara lain Amsiri, Shindi, Garry, Ardi

ibnu Hajar dan kawan-kawan angkatan 2005, 2006, 2007 dan 2008. Forum

Komunikasi Kader Konservasi Indonesia (FK3I-Jakarta) yang telah banyak

memberikan ruang beraktivitas dan berkreasi.

8. Sahabat Komunitas Musik Mahasiswa (KMM) RIAK, Banu I.N, Janzuar R,

Nova A, Rizky A.P, Farissa Z, Mahmal R, Andi Key, dan Miladi A.

9. Alumni SMA 47 Jakarta Angkatan 2002, terimakasih atas kemuliaan kalian,

Adri, Nico, Ka’Fir, Chalid, Dola, Oktayuda, Pheddy, Wardhana, dan Wawan.

10. Ucapan terima kasih yang terakhir kepada Nurasiyah, orangtua Penulis yang

tak pernah berhenti melafadzkan doa-doa kepada penulis sampai kapanpun.

Karena tak ada gading yang tak retak, maka penulisan karya ilmiah inipun

masih membutuhkan perbaikan, baik saran maupun kritik. Harapan dan cita-cita

untuk selalu mengubah kondisi menjadi lebih baik adalah menjadi tujuan hidup

siapapun. Maka atas perhatian dan kebaikannya, Penulis ucapkan terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Jakarta, September 2010

Penulis

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa Allah SWT. Salam sejahtera

kepada kita semua semoga diberikan kekuatan dan keselamatan di dunia akhirat.

Penulis bersyukur diberikan kesempatan melakukan studi “Pembuatan membran

mikrofilter zeolit alam dengan penambahan semen Portland putih”, untuk tujuan

pengolahan air. Dan melalui ikatan kerjasama positif dan jalinan kekeluargaan

yang harmonis antara Penulis dan pihak-pihak terkait, maka penelitian ini telah

membuahkan hasil sesuai dengan tujuan dan harapan yang ada.

Sehingga pada kesempatan ini pula penulis ingin mengucapkan

terimakasih dan apresiasi setinggi-tingginya kepada mereka yang telah berperan

besar dalam penyelesaian karya penelitian ini, diantaranya adalah:

1. DR. Syopiansyah Jaya Putra. M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Sri Yadial Chalid, M.Si Selaku Ketua Program Studi Kimia, sekaligus Dosen

Pembimbing akademik saya.

3. DR. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU, selaku Kepala Pusat Laboratorium

Terpadu (PLT) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta dan sekaligus sebagai Dosen

Pembimbing I yang telah banyak memberikan kemudahan fasilitas dan

aksesibilitas yang tak terbatas.

4. Isalmi Aziz, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

pelayanan dan pengarahan penulisan karya ilmiah ini dengan sangat baik.

vi

5. Kepala Divisi Analisis Lingkungan, DR. Thamzil Las atas kemuliaannya,

beserta staf Laboratorium Ibu Etyn, Ibu Nita dan Bapak Maryoto, terimakasih

atas kesabaran dan dukungannya selama menjalankan penelitian.

6. Seluruh Dosen Prodi Kimia UIN Jakarta, Penulis bersyukur telah mengenal

mereka yang tak kenal lelah memberikan perhatian bagi mahasiswanya.

7. Para Aktivis Lingkungan Hidup yang tergabung dalam wadah Komunitas

Green Chemistry dan HIMKA UIN antara lain Amsiri, Shindi, Garry, Ardi

ibnu Hajar dan kawan-kawan angkatan 2005, 2006, 2007 dan 2008. Forum

Komunikasi Kader Konservasi Indonesia (FK3I-Jakarta) yang telah banyak

memberikan ruang beraktivitas dan berkreasi.

8. Sahabat Komunitas Musik Mahasiswa (KMM) RIAK, Banu I.N, Janzuar R,

Nova A, Rizky A.P, Farissa Z, Mahmal R, Andi Key, dan Miladi A.

9. Alumni SMA 47 Jakarta Angkatan 2002, terimakasih atas kemuliaan kalian,

Adri, Nico, Ka’Fir, Chalid, Dola, Oktayuda, Pheddy, Wardhana, dan Wawan.

10. Ucapan terima kasih yang terakhir kepada Nurasiyah, orangtua Penulis yang

tak pernah berhenti melafadzkan doa-doa kepada penulis sampai kapanpun.

Karena tak ada gading yang tak retak, maka penulisan karya ilmiah inipun

masih membutuhkan perbaikan, baik saran maupun kritik. Harapan dan cita-cita

untuk selalu mengubah kondisi menjadi lebih baik adalah menjadi tujuan hidup

siapapun. Maka atas perhatian dan kebaikannya, Penulis ucapkan terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Jakarta, September 2010

Penulis

vii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ……………………………………………………... v

DAFTAR ISI………………………………………………………………... vii

DAFTAR TABEL…………………………………………………………... x

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….. xi

DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………….. xii

ABSTRAK …………………………………………………………………. xiii

ABSTRACT………………………………………………………………… xiv

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

1.1. Latar belakang…………………….……………………...…………… 1

1.2. Rumusan masalah ………………………………………………..….. 3

1.3. Batasan masalah …………………………………………….……..... 3

1.4. Tujuan penelitian .. …………………………………………………… 3

1.5. Manfaat penelitian …………………………………………………… 3

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

2.1. Zeolit ………………………………………………….……………... 4

2.1.1. Pengenalan zeolit …………………………………………... 4

2.1.2. Penamaan dan struktur zeolit ……………………………… 5

2.2.3. Zeolit alam......................……………………………………. 6

2.2. Semen Portland ………………………………………………………. 12

2.2.1. Pengenalan semen Portland ..……………………………….. 12

2.2.2. Sifat kimia dan fisika semen ……………………….………. 13

2.2.3. Semen Portland putih ………………………………………. 16

2.3. Membran ……………………………………………………............... 18

2.3.1. Jenis filtrasi membran………………………………............... 19

2.3.2. Kinerja membran …………………………………………… 22

2.3.3. Aplikasi membran ………………………………………….. 30

2.3.4. Pendekatan penelitian membran zeolit……... ………………. 31

2.4. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) ……………………………… 32

viii

2.4.1. Prinsip kerja SSA …………………………………………… 32

2.4.2. Skema alat spektrofotometer Serapan Atom (SSA) …..…….. 33

2.5. Turbidimeter ……………………………...………………………...... 35

BAB III METODE PENELITIAN ……………………………………… 37

3.1. Waktu dan tempat penelitian ………………………………………. 37

3.2. Bahan dan alat ……………………………………………...……….. 37

3.3. Prosedur kerja …………………………………………………….... 38

3.3.1. Preparasi zeolit ………………………………………..…….. 39

3.3.2. Pembentukan membran zeolit-semen ………………............ 39

3.3.3. Pembuatan alat uji membran ……………………………….. 40

3.3.4. Unjuk kerja membran zeolit ………………………………... 41

1. Pengukuran densitas membran ………………………..... 42

2. Pengukuran porositas membran ………………………… 42

3. Pengukuran kapasitas penyimpanan air………………..… 43

4. Pengukuran laju aliran membran (fluks membran)…..…... 43

5. Penentuan efisiensi pemisahan ion Fe2+

, Mn2+

,Mg2+

, Ca2+

dan Na+ ……………………………………….…………. 43

6. Penentuan efisiensi pemisahan kekeruhan air…………… 46

7. Pengukuran tingkat keasaman filtrat ……………………. 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………….. 49

4.1. Pengaruh persen berat zeolit terhadap sifat fisika membran..……... 49

4.1.1. Densitas membran …...….…………………..…..………….. 49

4.1.2. Porositas membran …….……………………..…………….. 50

4.1.3. Kapasitas penyimpanan air………………………….…….... 52

4.1.5. Laju alir membran (Fluks membran).…………….….......... 55

4.1.6. Efisiensi pemisahan kekeruhan air …… ……………………. 56

4.2. Pengaruh persen berat zeolit terhadap sifat kimia membran……….. 57

4.2.1 Pemisahan ion Fe2+

……..…..……………………….………. 58

4.2.2 Pemisahan ion Mn2+

….……..…………………….…………. 60

4.2.3 Pemisahan ion Mg2+

……..…………………….……………. 61

4.2.4 Pemisahan ion Ca2+

……..………………….……………….. 62

ix

4.2.5 Pemisahan ion Na+…….…………..………………………… 64

4.2.6 Tingkat keasaman (pH) filtrat ……………………….……… 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………… 68

5.1. Kesimpulan …………………………………………………………. 68

5.2. Saran………………………………………………………………… 68

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………..……... 72

LAMPIRAN………………………………………………………………… 76

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi zeolit alam dari Lampung (Yuliusman, dkk, 2009).................... 9

Tabel 2. Metode pengecilan padatan (Bernasconi, et.al, 1995) .............,................... 10

Tabel 3. Selektifitas pertukaran ion pada zeolit......................................................... 11

Tabel 4. Komposisi kimia bahan baku semen Portland putih ……………………….... 18

Tabel 5. Klasifikasi membran berdasarkan struktur dan diameter pori (Grahn, 2006).. 20

Tabel 6. Perbandingan sifat berbagai jenis membran

(Wagner, 2001),(Suwarsono, 2010)………………………………………… 22

Tabel 7. Spesifikasi bahan penelitian ………………………………………………... 37

Tabel 8. Karakteristik larutan umpan yang digunakan membran zeolit…………….. 44

Tabel 9. Pengaruh persen berat zeolit terhadap efisiensi pemisahan kekeruhan air ….. 57

Tabel 10. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Fe2+

............................ 58

Tabel 11. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Mn2+

………………. 60

Tabel 12. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Mg2+

……………….. 61

Tabel 13. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Ca2+

………………… 63

Tabel 14. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Na+………………… 65

Tabel 15. Tingkat keasaman (pH) filtrat membran ……………………..…..………… 66

Tabel 16. Total kebutuhan bahan pada pembuatan membran zeolit…………………. 76

Tabel 17. Hasil pengukuran massa membran zeolit…………….…………………….. 77

Tabel 18. Data laju alir membran zeolit……………………………………………….. 78

Tabel 19. Ringkasan hasil perhitungan sifat fisika membran zeolit…………………. 78

Tabel 20. Kalibrasi dan analisis konsentrasi ion Mn2+

……………………………….. 80

Tabel 21. Kalibrasi dan analisis konsentrasi ion Fe2+

…………………………………. 80

Tabel 22. Kalibrasi dan analisis konsentrasi ion Mg2+

……………………………….. 81

Tabel 23. Kalibrasi dan analisis konsentrasi ion Na+…………………………………. 82

Tabel 24. Kalibrasi dan analisis konsentrasi ion Ca2+

……………………………….. 82

Tabel 25. Kalibrasi alat turbidimeter………………………………………………….. 83

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Kerangka bangunan zeolit (Byrappa & Yoshimura,2001) ................ 6

Gambar 2. Peta sebaran mineral zeolit alam di Indonesia.................................... 7

Gambar 3. Prinsip aliran membran secara vertical (dead end filtration) (kiri)

dan grafik laju perpindahan massa persatuan waktu (kanan)……….. 28

Gambar 4. Selektifitas membran karena perbedaan diameter partikel dengan

diameter pori membran (Wilbert, 1999)…………………………….. 29

Gambar 5. Ilustrasi terjadinya proses penyerapan membran dan pemampatan

yang terjadi selama periode tertentu (Williams, 2006)……….……… 30

Gambar 6. Diagram sistem kerja alat Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)... 33

Gambar 7. Prinsip kerja alat turbidimeter merek HACH (Anonim, 1999) …….. 36

Gambar 8. Diagram alir penelitian ………………………………………………. 38

Gambar 9. Pembuatan alat uji membran (a) dan modul membran (b) …………. 41

Gambar 10. Rancangan penentuan efisiensi pemisahan membran ………………. 45

Gambar 11. Pengukuran kekeruhan menggunakan alat turbidimeter portable

merek HACH 2100P (Anonim, 1999)……………………………….. 47

Gambar 12. Pengaruh persen berat zeolit terhadap densitas membran……............ 49

Gambar 13. Pengaruh persen berat zeolit terhadap porositas membran ….............. 51

Gambar 14. Pengaruh persen berat zeolit terhadap kapasitas penyimpanan fluida

(sampel air) membran…………………………………….…….......... 52

Gambar 15. Pengaruh persen berat zeolit terhadap fluks membran……….……... 56

Gambar 16. Kurva kalibrasi pengukuran logam Mn2+

…………………………… 80

Gambar 17. Kurva kalibrasi pengukuran logam Fe2+

…………………………….. 81

Gambar 18. Kurva kalibrasi pengukuran logam Mg2+

……………………………. 81

Gambar 19. Kurva kalibrasi pengukuran logam Na+……………………………… 82

Gambar 20. Kurva kalibrasi pengukuran ion Ca2+

……………………………….. 83

Gambar 21. Kurva kalibrasi alat turbidimeter……………………………………. 83

Gambar 22. Peralatan uji penyaringan menggunakan membran zeolit……..…… 84

Gambar 23. Cara kerja penyaringan membran zeolit………..…………………… 85

Gambar 24. Peralatan pendukung yang digunakan selama penelitian di PLT-

UIN……………………………………………………….................. 86

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Penentuan spesifikasi membran…………………………..…….. 76

Lampiran 2. Hasil pengukuran sifat fisika membran……………………..….. 77

Lampiran 3. Penentuan efisiensi pemisahan membran ……………..........…. 80

Lampiran 4. Dokumentasi penelitian…………………………………………. 84

xiii

ABSTRAK

Pembuatan membran mikrofilter menggunakan zeolit alam pada proses

pemurnian air telah digunakan secara luas. Untuk mendapatkan struktur membran

yang kompak dan menyatu, maka ditambahkan bahan pengikat seperti semen,

keramik ataupun polimer. Pada penelitian ini zeolit alam dicampur dengan semen

Portland putih sebagai bahan pengikatnya. Benda uji membran dibuat dalam

bentuk silinder dengan diameter 43 mm dan tebal 5 mm. Tiga tipe sampel

membran yaitu Z1S, Z2S dan Z3S ditentukan sebagai representasi dari persen

zeolit terhadap semen didalam struktur membran. Hasil penentuan karaktersitik

fisika dan kimia membran diperoleh hasil sebagai berikut. Hasil pengukuran

densitas membran adalah 1,44 g/cm3; 1,41 g/cm

3 dan 1,33 g/cm

3 untuk masing-

masing tipe membran Z1S ; Z2S dan Z3S. Hasil pengukuran laju alir persatuan luas

(fluks) membran diperoleh nilai 0,40 kg.h-1

.m-2

; 1,41 kg.h-1

.m-2

dan 2,22 kg.h-1

.m-2

masing-masing untuk tipe membran Z1S, Z2S dan Z3S. Efisiensi pemisahan

membran terhadap ion Fe2+

adalah 96,4 % - 99,4 dan 99,2 %, untuk ion Mg2+

adalah 69,4 %, 86,2 % dan 73,7 % dan untuk ion Mn2+

diperoleh hasil yang

maksimal, yaitu hingga 100 %. Sedangkan efisiensi pemisahan ion Ca2+

dan Na+

belum diperoleh hasil yang maksimal.

Kata kunci: zeolit alam, semen Portland putih, mikrofilter, efisiensi pemisahan

xiv

ABSTRACT

The preparation of microfilter membrane using natural zeolite for water

purification activities have been applied widely. In addition of a binder such as

cement, ceramic or polymer are necessary in order to obtain a compact and

unified membrane structures. In this study, natural zeolite blended with white

Portland cement as a binder. Membrane samples was made in the form of a

cylinder with 43 mm of diameter and 5 mm of thickness. Three types of

membrane samples are Z1S, Z2S and Z3S defined as a representation of the percent

zeolite in the membrane structure (by wight). The determination of characteristics

of physic and chemistry membrane was obtained as the following results.

Membrane density measurement were obtained 1.44, g/cm3 1.41 g/cm

3 and 1.33

g/cm3 for each type membrane Z1S; Z2S and Z3S. The results of measurement

membrane flux were obtained 0,40 kg.h-1

.m-2

; 1,41 kg.h-1

.m-2

and 2,22 kg.h-1

.m-2

respectively for membrane type Z1S, Z2S dan Z3S. Membrane separations

efficiency of Fe2+

ions are 96,4 % - 99,4 % and 99,2 %, Mg2+

ions are 69,4 %,

86,2 % and 73,7 % and Mn2+

ions obtained maximum results with equal to 100%.

While the separation efficiency of Ca2+

and Na+ ions has not yet obtained the

maximum results.

Keywords: natural zeolite, white Portland cement, microfilter, separation efficiency.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Saat ini air bersih mulai sulit diperoleh di sejumlah daerah, terutama di

wilayah perkotaan. Hal ini dikarenakan semakin berkurang dan tercemarnya

sumber air tanah dan sumber air permukaan. Kondisi ini mendorong munculnya

pusat-pusat pengolahan air, baik yang dikelola oleh pemerintah maupun swasta.

Untuk memperoleh air bersih yang layak konsumsi, diperlukan suatu cara

pengolahan. Salah satu metode yang banyak digunakan adalah filtrasi

(penyaringan) menggunakan media filter seperti membran. Umumnya media filter

yang biasa digunakan adalah pasir, kerikil, ijuk, arang dan zeolit.

Di Indonesia sendiri zeolit belum mendapat perhatian yang cukup sebagai

bahan dasar media filtrasi air dari kontaminannya. Padahal wilayah Indonesia

secara geografis terletak pada jalur gunung berapi yang memiliki potensi zeolit

yang cukup besar. Sebagaimana kita ketahui bahwa zeolit alam memiliki

kemampuan melakukan serangkaian fungsi dalam berbagai proses kimia seperti

katalis, adsorben dan penukar ion. Melalui teknologi membran, zeolit dapat

digunakan sebagai media penyerapan dan pemisahan secara bersamaan (McLeary,

et.al., 2006).

Keuntungan penggunaan membran sebagai media filter adalah efisiensi

yang lebih besar, pengoperasian lebih sederhana dan kebutuhan energi lebih kecil.

(Kusworo, dkk, 2010). Instalasi pengolahan air membutuhkan material utama

2

sebagai media pemisahan dari zat-zat yang tidak diinginkan. Menurut Mourato

(2002) salah satu membran yang umum digunakan dalam proses pengolahan air

bersih adalah membran mikrofilter, yang cocok untuk menahan suspensi dan

emulsi. Selain itu, harga membran mikrofilter lebih murah dan tekanan operasi

yang dibutuhkan lebih kecil yaitu kurang dari 2 bar. Sehingga membutuhkan alat

pendukung utilitas yang lebih sedikit.

Untuk mendapatkan suatu bentuk membran mikrofilter berbasis zeolit,

perlu dilakukan penambahan bahan pengikat (binder). Menurut Las (1989) zeolit

alam (klinoptilolit) dapat dikombinasikan dengan bahan lain seperti polimer,

semen ataupun keramik dalam berbagai aplikasi, misalnya membran, lapisan film,

sensor dan katalis. Lebih lanjutnya lagi campuran antara zeolit alam (bagian

terbesar) dan semen dapat membentuk suatu membran komposit hal ini telah

diteliti oleh Bhakta dan Munekage (2009) yang menggunakan zeolit sebagai

membran mikrofilter untuk pengolahan air.

Penelitian ini dilakukan guna mendapatkan campuran antara zeolit

(bagian terbesar) dengan semen putih dalam suatu matriks membran mikrofilter

yang berbasis zeolit alam. Telah diketahui bahwa semen telah digunakan sebagai

bahan pengikat (binder) pada berbagai aplikasi. Namun pada penelitian ini semen

yang digunakan adalah jenis semen Portland putih. Tujuannya adalah

mendapatkan struktur membran mikrofilter zeolit-semen yang kompak dan

menyatu. Sehingga dapat digunakan sebagai salah satu media filter pada proses

pemisahan air dari kontaminannya.

3

1.2. Rumusan Masalah

1. Apakah zeolit dapat membentuk struktur yang kompak bila disatukan dengan

bahan pengikat (binder) seperti semen putih?

2. Bagaimana karakteristik fisika dan kimia membran terhadap pengaruh persen

berat zeolit dan semen Portland putih.

1.3. Batasan Masalah

Penelitian ini dibatasi pada pengaruh perbedaan persen berat zeolit dan semen

dalam campuran membran terhadap densitas, porositas, kapasitas penyimpanan

fluida, laju alir membran dan efisiensi pemisahan ion logam dan kekeruhan pada

simulasi penyaringan air dari kontaminannya.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Membuat membran mikrofilter menggunakan zeolit alam dan semen Portland

putih sebagai bahan pengikatnya.

2. Mengetahui karakteristik fisika dan kimia membran mikrofilter.

3. Mengetahui unjuk kerja membran dalam proses pemurnian air dari

kontaminannya.

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan pada proses pemurnian

air dari kontaminannya, khususnya instalasi air minum pada skala kecil.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Zeolit

2.1.1. Pengenalan Zeolit

Zeolit dikenal pertama kali pada tahun 1756 oleh seorang ilmuwan mineral

asal Swedia, Axel Cornstedt. Ia menemukan sejenis mineral yang kemudian

diketahui sebagai zeolit dengan tipe stilbite. Mineral ini bila dipanaskan akan

mengeluarkan gelembung-gelembung udara seperti batuan mendidih (boiling

stone). Di kemudian hari mineral itu disebut sebagai zeolite, yang diambil dari

bahasa Yunani, “zeo dan lithos" yang berarti batu yang mendidih, karena bila

dipanaskan akan membuih dan mengeluarkan air.

Pada tahun 1840, Damour seorang peneliti mineral, mengemukakan bahwa

mineral zeolit mempunyai kemampuan sebagai adsorben. Ia mengamati bahwa

mineral zeolit dapat terdehidrasi secara reversibel tanpa menunjukan adanya

perubahan morfologi. Kemudian pengamatan berlanjut pada kemampuan zeolit

untuk melakukan pertukaran ion (ion exchange) oleh Eichorn pada tahun 1858.

Setelah itu Weighel dan Steinhoff pada tahun 1925 melaporkan bahwa chabasite

dapat mengadsorpsi secara selektif molekul-molekul senyawa organik berukuran

kecil dalam campurannya dengan molekul-molekul besar. Menyusul kemudian

penemuan oleh McBain pada tahun 1932 yang melakukan uji coba pemanasan

mineral zeolit (aktivasi) dan mendapatkan zeolit mampu menyerap molekul-

molekul gas dengan ukuran partikel tertentu.

4

5

Beberapa tahun berikutnya penelitian tentang mineral zeolit terus

dilakukan, hingga tahun 1977 ditemukan deposit zeolit yang melimpah di USA,

Rusia, Jepang, Australia, Kuba dan sebagian Eropa Timur (Dyer, 1988).

2.1.2. Penamaan dan Struktur Zeolit

Menurut ahli kristalografi berkebangsaan Amerika J.V Smith (1984) zeolit

didefinisikan sebagai suatu kristal alumino silikat yang mempunyai struktur

kerangka tiga dimensi (framework), mempunyai rongga (cavity), dan saluran

(channel) yang mengandung kation logam alkali dan alkali tanah (Na, K, Mg,

Ca,), serta molekul air.

Menurut Asosiasi zeolit internasional (IZA) sistem penamaan struktur

kerangka zeolit didasarkan atas unit primer atau PBU (primary building unit)

yang selanjutnya bertransformasi membentuk struktur yang lebih kompleks lagi

yaitu unit sekunder atau SBU (secondary building unit), unit sub sekunder atau

SSU (secondary sub unit) dan unit periodik atau PBU (periodical building unit).

Unit struktur primer yaitu TO4, (dimana T= (Al, Si) yang tersusun dari corner-

sharing atom O dari senyawa (AlO4) dan (SiO4) tetrahedral (lihat Gambar 1

bagian A). Selanjutnya untuk unit struktur sekunder zeolit merupakan

pengembangan dari unit primer yang lebih besar yaitu rangka 3 cincin (3

Rings/3R), 4 cincin (4 Rings/4R), 5 cincin (5 Rings/5R), 6 cincin (6 Rings/6R), 8

cincin (8 Rings/8R), cincin 4 double (double 4 rings/D4R), cincin 6 double

(double 6 rings/D6R), cincin 8 double (double 8 rings/D8R), cincin 4-1 , cincin

4-2, cincin 4 – 4 =1. cincin 5 -1, cincin 5 – 2, cincin 5 – 3, cincin 6 – 2, cincin 2 –

6 – 2.(www.iza-online.org).

6

Gambar 1. Kerangka bangunan zeolit (Byrappa & Yoshimura, 2001)

2.1.3. Zeolit Alam

Menurut data Pusat Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara

(PPTMB) penambangan zeolit alam di Indonesia terus meningkat. Data pada

tahun 2003 menunjukkan produksi mineral zeolit mencapai 60 juta ton. Berikut

ini merupakan gambar peta sebaran mineral zeolit alam di Indonesia.

7

Gam

bar

2. P

eta

sebar

an m

iner

al z

eoli

t al

am d

i In

dones

ia

8

Jumlah tersebut didominasi oleh zeolit dengan jenis klinoptilolit dan

mordenit. Lokasi penambangan zeolit tersebar luas di berbagai daerah seperti

Bayah-Banten, Cikalong-Tasikmalaya, Cikembar dan Naggung- Bogor, Sukabumi

dan Kalianda, Cukuh Bulak, Talang Padang-Lampung dan seterusnya.

Pada umumnya, zeolit alam ditemukan dalam bentuk batuan atau serpihan

yang berada dipermukaan maupun berada didalam kedalaman. Sehingga mineral

zeolit telah bercampur dengan mineral lainnya. Meskipun begitu zeolit alam tetap

memiliki potensi ekonomi yang luas. Oleh karena itu, untuk mendapatkan zeolit

alam yang lebih baik diperlukan perlakuan khusus. Misalnya untuk kebutuhan

penyerapan (adsorpsi) yang lebih besar, dilakukan pengecilan, pencucian yang

dilanjutkan dengan pengaktivan zeolit.

Untuk pemanfaatan zeolit alam khususnya yang berasal dari Lampung

telah banyak dilakukan salah satunya adalah berhasil mengidentifikasi komposisi

kimia zeolit. Berdasarkan hasil pengujian komposisi kimia zeolit alam seperti

tampak pada Tabel 1, terjadi perbedaan kadar senyawa yang diperoleh. Perbedaan

ini dipengaruhi oleh kedalaman lapisan tanah dimana mineral zeolit ditambang,

meski berasal dari tempat dan wilayah yang sama (Razzak, 2009). Sehingga

penambangan pada kedalaman tertentu akan menghasilkan perbedaan kadar

senyawa yang terkandung didalam mineral zeolit jika dibandingkan dengan

penambangan yang dilakukan dipermukaan tanah.

Hal tersebut dapat dibuktikan melalui data hasil penelitian yang dilakukan

oleh beberapa peneliti, antara lain. Penelitian yang dilakukan oleh Razzak, dkk

(2009) yaitu mengetahui komposisi senyawa zeolit alam Lampung. Data hasil

9

penelitiannya menunjukkan adanya perbedaan persen kuantitas senyawa yang

terkandung didalam zeolit alam Lampung. Secara umum, untuk persentase

senyawa Fe2O3 diperoleh data yang berbeda dengan yang dilakukan oleh

Yuliusman (2009) yaitu 0,95 dan 1,19 persen, senyawa K2O 0,70 dan 2,17

persen,senyawa CaO 0,52 dan 3,56 persen.

Tabel 1. Komposisi zeolit alam dari Lampung (Yuliusman, dkk (2009)

Senyawa yang diukur Kadar berat (%)

SiO2 72.6

Al2O3 12.4

Fe2O3 1.19

Na2O 0.45

TiO2 0.16

MgO 1.15

K2O 2.17

CaO 3.56

Lain 6.32

Rumus kimia klinoptilolit secara umum

Na6 (AlO2)6 (SiO2)30.24 H2O

Klinoptilolit Lampung

Na2,94 K1,35Ca0,63 Mg0,21 Al6,25 Si29,7 4O7220H2O

Dalam hal penggunaanya, zeolit dihaluskan dalam berbagai ukuran butir

disesuaikan dengan tujuannya. Karena dengan ukuran zeolit yang lebih kecil akan

menghasilkan luas permukaan yang lebih besar, sehingga memungkinkan

terjadinya interaksi dengan bahan lain lebih intensif. Menurut Ginting (2007)

bahwa zeolit Lampung memiliki luas permukaan sebesar 10,05 m2, dengan jari-

jari pori sebesar 166,53 nm dan kapasitas penyerapan sebesar 24,5 ml/g.

Menurut Bernasconi, et.al (1995) metode pengecilan atau penghalusan

padatan dapat dilakukan dalam berbagai cara seperti terlihat pada Tabel 2 dibawah

ini.

10

Tabel. 2. Metode pengecilan padatan (Bernasconi, et.al, 1995)

Metode Penghalusan Ukuran

Padatan

Bahan yang dikecilkan

Bentuk Jenis Ǿ (mm)

Pemecahan kasar Potongan Potongan > 10

Pemecahan halus Granulat Butir 10 – 1

Pengilingan kasar Kerikil Pasir 1 – 0.1

Penggilingan halus Tepung Serbuk 0.1 – 0.01

Penggilingan sangat halus Bedak Serbuk halus 0.001 - 0.001

Penggilingan koloid Koloid Koloidal < 0.001

Menurut Yuliusman, dkk (2009) terdapat beberapa langkah utama untuk

mengaktivkan zeolit alam antara lain: pemanasan awal (pre-kalsinasi), pencucian

kimia, pertukaran ion, kalsinasi dan dealuminasi. Berikut sedikit penjelasannya.

a. Pencucian kimia

Pada proses pencucian ini biasanya digunakan larutan asam (contoh,

asam sulfat dan asam klorida) atau basa (contoh natrium hidroksida) yang

dicampur dengan zeolit. Perendaman dilakukan dalam jangka waktu tertentu

sambil dilakukan pemanasan hingga mendidih. Kemudian dicuci kembali dengan

air sampai netral dan dikeringkan. Tujuannya adalah untuk membersihkan

permukaan pori, membuang senyawa pengotor, dan mengatur kembali letak atom

yang dapat dipertukarkan.

b. Pertukaran ion

Pertukaran ion adalah proses mempertukarkan kation-kation yang terdapat

didalam sistem pori kristal zeolit alam dengan kation-kation yang berasal dari

larutan pengumpan. Dalam keadaan setimbang kondisi kation-kation yang berada

11

dalam sistem pori maupun larutan dapat digambarkan dalam persamaan sebagai

berikut:

Dimana ZA dan ZB adalah valensi dari masing-masing kation A dan B, dan

simbol zeo dann aq merujuk pada zeolit dan larutan. Selektifitas beberapa jenis

zeolit alam dapat dilihat melalui Tabel 3 berikut ini.

Tabel 3. Selektifitas pertukaran ion pada zeolit

Jenis Zeolit Selektrifitas Peneliti Sumber pustaka

Analcim K< Li < Na < Ag Barrer (1950) Yuliusman,dkk

(2009)

Chabazit Li < Ca <Sr <Ba< Na <Pb <NH <Rb

<Ag <K <Ti

Breck (1974) Hedstrom (2001)

Heulandit Ca < Ba < Sr < Li < Na < NH4 < K Filizopa

(1974)

Yuliusman, dkk

(2009)

Klinoptilolit Li < Mg < Al < Fe < Ca < Na < Sr <

Ba < NH4 < K < Rb < Cs

Ames (1960) Woinarski,et.al

(2003)

Mordenit Li < Na < Rb < K < Cs Ames (1961) Yuliusman, dkk

(2009)

Dari Tabel 3 diatas dapat dilihat bahwa kation-kation yang berada pada

bagian kanan urutan tersebut adalah kation-kation yang lebih disukai oleh zeolit.

Jika kita ingin mempertukarkan suatu kation dalam zeolit, maka kation

penukarnya harus berada di sebelah kanan kation zeolit tersebut.

c. Kalsinasi

Proses ini merupakan proses perlakuan panas terhadap zeolit pada

suhu yang relatif tinggi dalam tungku udara. Hal ini bertujuan untuk menguapkan

ZABZB+

(zeo) + ZBAZA+

(aq) ↔ ZA BZB+

(aq) + ZBAZA+

(zeo).......................(1)

(Las, 1989)

12

molekul-molekul air yang terikat secara kimia yang terdapat didalam pori-pori

zeolit sehingga diperoleh luas permukaan yang lebih besar. Selain itu, proses

kalsinasi diyakini dapat memperbaiki susunan kerangka (framework)

aluminosilikat (Al-Si-O) yang tidak stabil menjadi bentuk yang lebih stabil dan

menghasilkan susunan kristal zeolit yang lebih baik.

d. Dealuminasi

Dealuminasi dilakukan untuk mengurangi kadar Si/Al dalam struktur

zeolit. Zeolit alam jenis klinoptilolit dan mordenit umumnya memiliki kadar Si/Al

antar 5 – 6. Karena kadar Al3+

yang tinggi akan mengurangi sifat zeolit, yaitu

menjadi lebih asam dan mengurangi kestabilan pada suhu tinggi. Karenanya,

zeolit yang memiliki perbandingan Si/Al sama dengan satu akan memiliki

kerangka struktur yang teratur. Sehingga, proses dealuminasi dapat pula

memperbaiki tingkat keasaman zeolit (Purawiardi, 1999).

2.2. Semen Portland

2.2.1 Pengenalan Semen Portland

Penggunaan kata “Semen” diperoleh dari bahasa Latin, yaitu

“caementum‖ yang berarti perekat. Sedangkan pemberian nama “semen portland‖

didasarkan atas kemiripan warna hasil olahan bahan pembentuk semen yang

dilakukan oleh John Smeaton (Inggris) pada tahun 1756 dan Joseph Aspadin

(Inggris) pada tahun 1824. Mereka secara terpisah menemukan sejenis bahan

semen yang didapatkan dari hasil kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat

dan menggilingnya menjadi bubuk halus yang kemudian dinamakan―Portland

13

Cement‖. Dinamakan demikian karena warna hasil olahannya mirip dengan warna

tanah yang dijumpai di Pulau Portland, Inggris.

Semen merupakan senyawa/zat pengikat hidrolis yang terdiri dari senyawa

CaO.SiO2.H2O (kalsium silikat hidrat) yang apabila bereaksi dengan air akan

mengikat bahan padat lainnya, membentuk satu kesatuan massa yang kompak,

padat dan keras.

2.2.2. Sifat Kimia dan Fisika Semen

Menurut Austin (1985) semen memiliki jenis yang bermacam-macam

disesuaikan dengan tujuan penggunaannya. Namun umumnya diantara sifat fisika

dan kimia dari produk semen yang perlu diketahui adalah sebagai berikut, yaitu

periode pengikatan dan pengerasan semen, kehalusan semen, ketahanan asam,

hidrasi semen dan penggunaan faktor air semen.

a. Pengikatan dan Pengerasan (Setting Time and Hardening)

Menurt Austin (1985) mekanisme terjadinya setting dan hardening yaitu ketika

terjadi pencampuran semen dengan air. Maka akan terjadi reaksi antara air dengan

3CaO.Al2O3 membentuk 3CaO.Al2O3.3H2O yang bersifat kaku dan berbentuk gel.

Untuk mengatur waktu lamanya pengerasan, perlu ditambahkan gipsum. Gipsum

akan bereaksi dengan 3CaO.Al2O3.3H2O, membentuk lapisan ettringete yang akan

membungkus permukaan senyawa tersebut. Namun karena ada peristiwa osmosis

pada lapisan ettringete akan pecah dan reaksi hidarsi 3CaO.Al2O3 akan terjadi

lagi, sehingga terbentuk lapisan etteringete kembali. Begitu seterusnya hingga

senyawa gipsum habis. Proses ini akhirnya menghasilkan perpanjangan setting

14

time. Periode ini disebut Dormant Periode yang terjadi selama 1-2 jam dan selama

itu pasta masih dalam keadaan plastis dan mudah dibentuk (workable).

Selama periode ini, dalam beberapa jam, reaksi dari 3CaO.SiO2 terjadi dan

menghasilkan 3CaO.SiO2.3H2O. Semen dan air akan mengisi rongga membentuk

titik-titik kontak yang menghasilkan kekakuan. Pada tahap berikutnya terjadi

pengikatan senyawa CaO.SO4.H2O (gipsum) yang akan menghalangi mobilitas

partikel – partikel semen yang akhirnya pasta menjadi kaku dan akhir pengerasan

mulai (final setting) tercapai, lalu proses pengerasan terus berlangsung hingga air

dan gipsum habis bereaksi.

b. Ketahanan terhadap asam

Material baru hasil bentukan dari semen Portland dapat mengalami kerusakan

oleh pengaruh asam dari sekitarnya. Umumnya serangan asam tersebut merubah

kontruksi-kontruksi yang tidak larut dalam air. Misalnya, asam klorida (HCl) akan

bereaksi dengan tetrakalsium aluminoferrit (C4AF) menjadi besi klorida (FeCl2)

yang larut air. Selain itu, serangan asam dapat terjadi karena CO2 bereaksi dengan

Ca(OH)2 dari semen yang terhidrasi membentuk kalsium karbonat yang tidak larut

dalam air. Pembentukan kalsium karbonat, sebenarnya tidak menimbulkan

kerusakan pada beton tetapi proses berikutnya yaitu CO2 dalam air akan bereaksi

dengan kalsium karbonat yang larut dalam air. Reaksi :

Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) CaCO3 (s) + H2O (l)

CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l) Ca(HCO3)2 (aq)

reaksi yang terjadi dapat menghasilkan pengembangan volume sehingga

memungkinkan terjadi keretakan pada campuran semen dan agregatnya.

15

c. Kehalusan

Kehalusan dapat mewakili sifat fisika lainnya terutama terhadap kekuatan.

Bertambahnya kehalusan pada umumnya akan menambah kekuatan, mempercepat

reaksi hidrasi begitu pula waktu pengikatannya yang semakin singkat.

d. Faktor air semen

Penggunaan jumlah air terhadap pencampuran semen memiliki pengaruh

penting terhadap sifat fisika produk semen. Faktor air semen (water cement ratio)

adalah jumlah perbandingan air yang dibutuhkan untuk melakukan proses hidrasi

bahan-bahan pembentuk semen.

Faktor air semen mempengaruhi porositas, kuat tekan dan permeabilitas

produk berbahan semen. Menurut Mastuti (2009) permeabilitas merupakan

kemampuan aliran air dalam menembus sampel membran, dimana yang

mempengaruhi koefisien permeabilitas adalah perbandingan faktor air (W/C).

Persamaan perhitungan faktor air adalah sebagai berikut.

……………………………………..………….(2)

Keterangan :

W = Berat air (g)

C = Berat semen (g)

P = Berat bahan tambahan pengganti semen (g)

e. Hidrasi semen

Reaksi hidrasi adalah reaksi yang terjadi ketika mineral-mineral yang

terkandung didalam semen bereaksi dengan air membentuk senyawa hidratnya

dan melepaskan sejumlah panas hidrasi, yang pada akhirnya didapatkan produk

16

semen yang telah memadat dan keras. Hasil reaksi hidrasinya antara lain adalah

tobermorite gel yang merupakan jumlah terbesar (sekitar 50% dari jumlah

senyawa yang dihasilkan). Reaksi tersebut dapat dirangkum sebagai berikut:

2 (3CaO•SiO2) (s) + 11 H2O (l) 3 CaO•2SiO2•8H2O (s) + 3 Ca(OH)2 (aq)

Trikalsium silikat Air Kalsium silikathidrat(tobermorit) Kalsium hidroksida

2 (2CaO•SiO2) (s) + 9 H2O (l) 3 CaO•2SiO2•8H2O (s) + Ca(OH)2 (aq)

Dikalsium silikat Air Kalsium silikat hidrat Kalsium hidroksida

3 CaO•Al2O3 (s) + 3 (CaO•SO3•2H2O) (s) + 26 H2O (l) 6 CaO•Al2O3•3SO3•22H2O (s)

Trikalsium

aluminat

Gipsum Air Ettringite

3 CaO•Al2O3(s) + 6 CaO•Al2O3•3SO3•32H2O( s) + 4 H2O 3(4CaO•Al2O3•SO3•12H2O) (s)

Trikalsium

aluminat

Ettringite

Air Kaslium monosulfoaluminohidrat

3 CaO•Al2O3 (s) + Ca(OH)2 (aq) + 12 H2O (l) 4 CaO•Al2O3•13H2O (s)

Trikalsium

aluminat Kalsium

hidroksida

Air Tetra kalsium aluminat hidrat

4 CaO• Al2O3•Fe2O3 + 10 H2O + 2 Ca(OH) 2 (aq) 6 CaO•Al2O3•Fe2O3•12H2O

Tetrakalsium

aluminoferrit Air Kalsium

hidroksida Kalsium aluminoferrit hidrat

(Chapwanya, et.al. 2009)

2.2.3. Semen Portland Putih

Semen Portland putih adalah semen hidrolis yang berwarna putih dan

dihasilkan dengan cara menggiling terak (klinker) semen Portland putih yang

terutama terdiri atas kalsium silikat dan digiling bersama-sama dengan bahan

tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat. Semen

Portland putih dapat digunakan untuk semua tujuan di dalam pembuatan adukan

semen yang tidak memerlukan persyaratan khusus, kecuali warna putihnya (SNI

15-0129-2004: Semen Portland putih).

17

Semen Portland putih atau White Portland Cement (WPC) merupakan

jenis semen bermutu tinggi. Semen Portland putih dibuat dari bahan-bahan baku

pilihan yang memiliki kandungan senyawa besi oksida dan magnesium oksida

rendah (bahan-bahan tersebut menyebabkan semen berwarna abu-abu).

Derajat warna putih semen (whiteness) diukur menurut standar yang

berbeda-beda. Namun menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) Semen Portland

Putih derajat warna putih semen harus mencapai angka minimal 90 % jika

ditentukan menggunakan alat Hunter Lab dan minimal 80 % jika ditentukan

menggunakan alat Kett Meter.

Semen Portland putih dihasilkan dari klinker semen yang banyak

mengandung trikaslium aluminat (C3A), trikalsium silikat (C3S) dan sedikit tetra

kalsium aluminoferrite (CA4F) maksimal 0,4 % berat (SNI 15-0129-2004: Semen

Portland putih). Warna putih dihasilkan khususnya dari senyawa kapur (CaCO3)

berkualitas tinggi, sedangkan perubahan warna abu-hijau diakibatkan dari bahan-

bahan yang berasal dari senyawa besi (Fe2O3) dan mangan (Mn2O3), magnesium

(MgO) dan kromium (Cr2O3). Derajat warna putih semen (whiteness) pada produk

semen Portland putih yang beredar dipasaran umumnya memiliki rentang nilai

sebesar 80 – 84 %, untuk semen Portland putih berkualitas tinggi kisaran angka

derajat warna putihnya (whiteness) mencapai 84 – 88 %.

Pada umumnya untuk mendapatkan warna semen Portland menjadi putih

adalah dengan mengurangi senyawa pembentuk warna dan hanya menggunakan

batu kapur (limestone) dengan kualitas tinggi atau menggunakan kaolinite (china

clay). Berikut ini merupakan Tabel 4 yang menggambarkan bahan-bahan

18

pembentuk semen Portland abu-abu (Ordinary Portland cement/OPC) dan semen

Portland putih (White Portland Cement/WPC).

Tabel 4. Komposisi kimia bahan baku semen Portland putih.

Senyawa

yang diukur

Persen berat (%) SNI 15-0129-

2004: Semen

Portland putih

OPC (ASTM

150 C)

WPC

(Aalborg

White,

Denmark)

WPC,

(Dyckerhoff

German)*

WPC,

(Hirocem,

Slovakia)

SiO2 19 – 23 23,8 22,05 21,7 -22,5 td

Al2O3 3 – 7 5.0 3,98 4,0 – 4,3 td

Fe2O3 1,5 – 4,5 0,2 0,22 0,2 – 0,24 Maks 0,4 %

MgO 0,5 – 2,5 0,08 1,62 1,8 – 2,5 Maks. 5 %

CaO 63 – 67 70,8 67,06 65,4 – 67 td

Na2O 0,07 – 0,4 0,03 0,06 0,12 – 0,4 Maks. 0,6 %

K2O 0,1 – 1,2 0,03 0,27 Td td

SO3 2,5 – 3,5 0,06 2,48 2,2 – 2,7 Maks. 3,5 %

Lain-lain Td - 1,81 Td td

Keterangan:

td : tidak dicantumkan, *Moresova & Skvara, (2001)

2.3 Membran

Membran dapat diartikan sebagai proses pemisahan dua atau lebih

komponen dari aliran fluida melalui suatu membran. Membran berfungsi sebagai

penghalang (Barrier) yang selektif diantara dua fasa, yaitu hanya dapat

melewatkan komponen tertentu dan menahan komponen lain dari suatu aliran

fluida yang dilewatkan melalui membran. Dengan kata lain membran berfungsi

memisahkan material berdasarkan ukuran partikel zat terlarut, menahan

komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar dari pori-pori

membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran yang lebih kecil.

Proses membran melibatkan umpan (cair dan gas), dan gaya dorong (driving

force) akibat perbedaan tekanan (∆P) (Notodarmojo dan Deniva, 2004). Dengan

19

demikian, larutan yang mengandung komponen yang tertahan disebut konsentrat

dan larutan yang mengalir disebut permeat atau filtrat dan prosesnya secara

umum disebut sebagai penyaringan atau filtrasi.

Sehingga menurut Agustina, dkk (2008) filtrasi membran selain berfungsi

sebagai sarana pemisahan juga berfungsi sebagai sarana pemurnian suatu

larutan. Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan tertentu jika

dibandingkan dengan proses lain, yaitu:

o Pemisahan dapat dilakukan secara kontinu, sehingga konsumsi energi

umumnya relatif lebih rendah.

o Proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses pemisahan

lainnya.

o Pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah dikondisikan

o Mudah dalam memperbesar skala pemisahan (scale up)

o Tidak perlu adanya bahan tambahan

o Material membran bervariasi sehingga mudah diadaptasikan

pemakaiannya.

2.3.1. Jenis Filtrasi Membran

Pada umunya jenis penyaringan menggunakan sistem membran dapat

didasarkan atas ukuran pori dan besarnya gaya dorong atau tekanan. Sehingga

dapat menentukan perkiraan apakah suatu contoh larutan dapat dipisahkan dari

zat yang tidak diinginkan menggunakan membran tertentu. Untuk jenis

membran yang didasarkan atas besarnya ukuran pori membran dapat dilihat

pada Tabel 5 berikut ini.

20

Tabel 5. Klasifikasi membran berdasarkan struktur dan diameter pori

(Grahn, 2006)

Membran berdasarkan struktur Klasifikasi IUPAC

Membran porous (pori > 50 nm)

Membran nonporous (2 nm < pori < 50 nm)

Membran carrier (pori < 50 nm)

Mikropori d < 2 nm

Mesopori 2 < d <50 nm

Makropori d > 50 nm

Sedangkan, secara umum dikenal beberapa jenis membran yaitu

mikrofiltrasi (MF), ultrafiltrasi (UF), nanofiltrasi (NF), dan reverse osmosis

(RO) yang didasarkan atas besarnya gaya dorong (gradien tekan). Berikut

penjelasan masing-masing membran yang dibedakan menurut gaya tekannya.

a. Mikrofiltrasi

Mikrofiltrasi merupakan pemisahan partikel berukuran mikron atau

submikron. Baik mikrofiltrasi maupun ultrafiltrasi merupakan proses

pemisahan dengan mekanisme penyaringan, yaitu memisahkan spesi tertentu

dari yang lain berdasarkan ukuran dan digunakan untuk penyaringan udara

maupun cairan. Mikrofiltrasi mencakup diameter pori antara 0,1 µm sampai

10µm. Karena membran mikrofiltrasi mempunyai pori yang relatif besar maka

ketahanan terhadap tekanan relatif kecil dan sebagai gaya penggerak cukup

digunakan tekanan rendah.

b. Ultrafiltrasi

Ultrafiltrasi (UF) juga memisahkan atau memekatkan larutan yang

mengandung koloid dan bahan berberat molekul tinggi. Pori–pori membran

ultrafiltrasi yang halus mempunyai ukuran beberapa puluh angstrom. Sesuai

dengan ukuran pori membran, pada industri karet, ultrafiltrasi digunakan untuk

21

pemekatan lateks encer dengan kadar padatan 0,5% sampai 2,5%. Pada kondisi

ideal partikel–partikel lateks dengan ukuran antara 0,05 µm sampai 0,5 µm

secara keseluruhan dapat ditolak oleh membran ultrafiltrasi dan diperoleh

permeabilitas yang tinggi.

Membran semipermeabel dipakai untuk memisahkan makromolekul

dari larutan. Tekanan sistem ultrafiltrasi biasanya rendah, 10-100 psi (70-700

kPa), sehingga dapat menggunakan pompa sentrifugal biasa. Pada membran

ultrafiltrasi dapat terjadi penurunan permeabilitas karena gejala berikut ini :

1. Zat terlarut teradsorpsi pada permukaan membran dan pori – porinya

2. Zat terlarut tertahan di dalam pori (blocking)

3. Zat terlarut secara mekanik tertahan pada bagian atas membran (saringan)

c. Nanofiltrasi

Nano berarti sepermilyar, menunjukkan ukuran porinya. Nanofilter

ialah membran bertekanan sangat rendah, hanya melewatkan partikel di bawah

satu nanometer (10-3

mikron), berciri membran RO dan UF. Proses nanofiltrasi

memisahan kesadahan, menghilangkan bakteri dan virus, menghilangkan

warna. Nanofiltrasi cocok bagi air yang total padatan terlarut rendah,

dilunakkan dan dihilangkan senyawa organiknya. Sifat rejeksinya khas

terhadap tipe ion. Ion dwivalen lebih cepat dihilangkan dari pada yang

monovalen. Formulasi dasarnya mirip osmosis balik tetapi mekanisme

operasionalnya mirip ultrafiltrasi. Sehingga dapat dikatakan bahwa proses

nanofiltrasi membran adalah gabungan antara proses osmosis balik dan

ultrafiltrasi membran.

22

d. Osmosa Balik

Osmosa balik merupakan proses yang didorong oleh adanya tekanan,

menahan semua ion, dan meloloskan air. Membran reverse osmosis ini juga

rentan terjadinya fouling karena diakibatkan oleh zat-zat dalam air baku

misalnya kerak, pengendapan koloid, oksida logam, organik dan silika.

Dengan demikian pemilihan jenis membran dapat didasarkan atas

kebutuhan penggunannya. Karena untuk pengoperasian jenis membran tertentu

perlu dilakukan pretreatment terlebih dahulu, misalnya melalui proses

pengendapan, floatasi dan flokulasi. Sehingga membran mampu bekerja secara

maskimal. Berikut ini merupakan Tabel 6 perbandingan jenis membran yang

satu dengan lainnya dari berbagai sifat.

Tabel 6. Perbandingan sifat berbagai jenis membran

(Wagner, 2001), (Suwarsono, 2010).

Sifat membrane Osmosa Balik Ultrafiltrasi Mikrofiltrasi

Tekanan 10 – 30 bar 2 – 6 bar 2 – 6 bar)

Konsumsi energi Tinggi Rendah Rendah

Efisiensi

penyaringan

50- 80 % Maksimal 95% Maksimal 100%

Keasaman Toleransi pH 2 -11 Toleransi pH 1-13 Toleransi pH 1-13

Suhu operasi max.40 0C max. 80

0C Tahan suhu tinggi

Ketahanan

Oksidasi

Tidak tahan oksidasi Tahan oksidasi Tahan oksidasi

2.3.2. Kinerja Membran

Faktor utama yang menentukan sifat membran dalam proses

penyaringan adalah struktur membran, komposisi kimia bahan dan kondisi

23

operasi. Struktur membran, berkaitan dengan ukuran pori, distribusi pori,

jumlah pori dan ketebalan lapisan. Adapun faktor–faktor yang dapat

mempengaruhi kerja dan performa membran secara umum adalah struktur

penyusun membran, ukuran pori membran, dan kondisi operasi.

1. Struktur Membran

Umumnya membran dibuat dalam bentuk lembaran dan silinder.

Dengan mengetahui bentuk bangunan membran maka dapat diketahui pula

karakteristik fisika membran seperti, densitas, porositas dan kapasitas

penyimpanan air. Dengan begitu dapat diketahui pula pengaruhnya terhadap

kinerja membran dalam melakukan proses pemisahan. Berikut ini sedikit

penjelasan bagaimana sifat fisika membran mempengaruhi kinerjanya.

a. Densitas.

Densitas adalah suatu besaran yang menyatakan perbandingan antara

massa dalam gram dengan volume dalam cm3 (Keenan, 1980). Penentuan

Densitas dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu (Anonim, 2008):

Densitas sejati, yaitu massa dibagi volume tidak termasuk rongga yang

terbuka dan tertutup.

Densitas nyata, yaitu massa dibagi volume tidak termasuk pori/lubang

terbuka, tetapi termasuk pori yang tertutup.

Densitas efektif, yaitu massa partikel dibagi volume termasuk pori yang

terbuka dan tertutup.

24

Semakin besar densitas suatu benda, maka semakin besar pula massa

tiap satuan volumenya. Densitas dapat ditentukan menggunakan metode

Archimedes (standar ASTM Cement) yaitu sebagai berikut.

…………………(3)

Dimana,

Ms = Massa kering (g)

Mb = Massa sampel setelah direndam air (g)

Mg = Massa sampel yang digantung didalam air (g)

Mk = Massa kawat penggantung (g)

(Keenan, 1980)

b. Porositas (void space) dan Kapasitas penyimpanan fluida.

Porositas merupakan perbandingan antara volume ruang yang

terdapat dalam benda yang berupa pori-pori terhadap volume secara

keseluruhan (volume sampel + volume pori). Besar kecilnya porositas suatu

sampel akan menentukan kapasitas penyimpanan cairan (fluida reservoir).

Secara matematis porositas benda dapat ditentukan dengan mengetahui

volume pori atau void space (rongga antar partikel) dapat dinyatakan melalui

persamaan sebagai berikut:

............................................(4)

(Soltani, et.al.,2009),

Dimana, Msat adalah massa sampel (g) yang dijenuhkan menggunakan

Nitrogen cair selama 24 jam, Mdry adalah massa sampel (g) yang dikeringkan

dalam pengering oven pada suhu 60o

C, hingga tercapai massa yang konstan,

25

dan Vm adalah voleme sampel (cm3). Selain itu, terdapat pula perhitungan

lain yang digunakan untuk menentukan harga porositas nyata (apparent

porosity), yaitu sebagai berikut.

…………………(5)

(Thokchom et.al.,2009)

Dimana P adalah porositas, Mb adalah massa sampel (g) yang direndam

didalam air selama 48 jam, Ms adalah massa sampel (g) yang dikeringkan

pada 85oC selam 24 jam, Mg adalah massa sampel yang digantung didalam air

dan Mk adalah massa kawat penggantung (g). Sedangkan untuk menentukan

seberapa besar kapasitas penyimpanan air atau derajat pengembangan (degree

of swollen) pada suatu sampel dapat ditentukan melalui persamaan sebagai

berikut.

….……………………………..….…(6)

(Ghazali and Tram, 2004), (Suherman, 2009)

Dimana,

% DS = Derajat pengembangan sampel (degree of swollen)

Ms = Massa sampel didalam air (g)

Md = Massa sampel kering (g)

2. Komposisi Kimia Bahan

Umumnya penggunaan bahan membran memiliki tujuan khusus dalam

pemanfaatannya. Sehingga pada prakteknya dikenal suatu pembagian atau

klasifikasi membran berdasarkan material penyusunnya yang dibedakan

menjadi dua yaitu:

26

a. Membran biologis yang berasal dari sel makhluk hidup

b. Membran sintetis, yang berasal dari bahan polimer (membran organik) dan

berasal dari keramik, zeolit, serat logam (membran anorganik).

3. Unjuk kerja membran

Dari segi pengoperasiannya, membran dapat dioperasikan secara

dead-end ataupun cross flow. Pada modul operasi dead-end, arah aliran

umpan tegak lurus terhadap membran. Pada operasi ini, seluruh air umpan

dipaksa melewati membran secara kontinu, dan tidak ada sirkulasi air didalam

modul membran. Sedangkan pada pola aliran cross flow aliran umpan dengan

arah sejajar dengan permukaan membran dan terjadi sirkulasi umpan.

Prinsip separasi membran seperti yang dikemukakan oleh Timoti

(2005) dan Boussu (2007) adalah pemisahan antar dua bagian yang terpisah

oleh membran untuk tujuan tertentu. Meskipun sebenarnya gaya tekan umpan

juga dihasilkan akibat gaya beratnya atau lebih dikenal dengan tekanan

hidrostatik.

Tekanan hidrostatik adalah berat kolom air yang biasa diukur dalam

atmosfir (atm). Tekanan air pada setiap arah pada suatu badan air memiliki

besaran yang sama, air akan bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah

bertekanan lebih rendah. Tekanan hidrostatik dapat dinyatakan dengan

persamaan berikut (Resnick, 1985):

Phidrostatik = ρ. g. h ……….………………………………..(7)

Dimana:

Phidrostatik = Tekanan hidrostatik (tekanan/unit area)

ρ = Massa jenis air (g/cm3)

27

g = Percepatan gravitasi (9,8 m/det2)

h = Kedalaman dibawah permukaan air (cm)

Tekanan hidrostatik bertambah secara konstan seiring dengan

bertambahnya kedalaman air. Setiap kedalaman 10 m tekanan hidrostatik

bertambah sebesar 1 atm yang setara dengan 1,03 kg/cm2. Meskipun begitu,

umumnya operasi membran memerlukan gaya dorong dari luar (gradien

tekanan) sehingga spesi tertentu mampu melewati membran dan spesi yang

tidak diinginkan tetap tertahan pada permukaan membran secara efisien.

Selanjutnya untuk menentukan laju rata-rata filtrasi membran

(average filtration rate) dapat ditentukan melalui persamaan berikut ini.

………………………(8)

Ahmad and Ismail (2001), (Liu, et.al.2008)

Dimana W adalah massa dari permeat dalam satuan kg atau liter (L)

jika dihitung dalam volume, A luas permukaan membran dalam satuan m2 dan

t adalah waktu dalam satuan jam. Menurut Ghazali and Tram (2004)

perhitungan laju filtrasi membran dapat disederhanakan menjadi.

……………………………(9)

Dimana Q adalah berat (kg) atau volume (L) filtrat pada waktu tertentu

dan A adalah luas efektif area membran (m2). Untuk penggunaaan aliran

membran secara vertikal (dead end) dapat digambarkan pada Gambar 3.

berikut ini:

28

Gambar 3. Prinsip aliran membran secara vertical (dead end filtration)

(kiri) dan grafik laju perpindahan massa persatuan waktu (kanan).

Menurut Zhong et.al (2009) untuk pengukuran efektifitas area membran

dapat ditentukan melalui persamaan :

A = N . π. do . l …………………………………………(10)

Dimana,

A = Luas permukaan membran (m2)

do = Diameter luar membran (m)

N = Jumlah lapisan membran

l = Ketebalan membran (m)

Selain ditentukan fluks membran atau laju filtrasi yang juga perlu

diketahui adalah penentuan koefisien rejeksi (permselektivitas). Menurut

Notodermoko dan Deniva (2004) koefisien rejeksi suatu membran merupakan

ukuran kemampuan suatu membran untuk menahan suatu spesi (konsentrat)

atau melewatkan suatu spesi (konsentrat) tertentu. Parameter yang digunakan

untuk menggambarkan tingkat pemisahan membran terhadap suatu konsentrat

tertentu, dapat diekspresikan melalui nilai adalah koefisien rejeksi (R) atau

dapat pula disebut persen pemisahan (% Removal). Namun, seringkali nilai

rejeksi atau pemisahan membran dapat dijadikan rujukan langsung untuk

29

menggambarkan efisiensi penyaringan suatu membran. Untuk mendapatkan

persen efisiensi penyaringan dapat digunakan persamaan sebagai berikut:

......................................(11)

(Las, 1989)

dimana:

R = Persen pemisahan membran atau effisiensi penyaringan membran

terhadap zat tertentu

Ct = Konsentrasi zat terlarut dalam permeat atau filtrate (ppm)

Co = Konsentrasi zat terlarut dalam umpan (ppm)

Penggunaan membran tidak selalu menguntungkan, kekurangan teknologi

membran antara lain, dapat diidentifikasi melalui laju fluks dan selektifitas

membran. Semakin tinggi fluks seringkali berakibat menurunnya selektifitas

dan sebaliknya. Sedangkan hal yang diinginkan selama proses penyaringan

adalah mempertinggi fluks dan selektifitas, seperti terlihat pada gambar berikut

ini.

Gambar 4. Selektifitas membran yang didasarkan atas ukuran partikel pada

model aliran dead end.(Wilbert, 1999).

Kelemahan yang utama adalah terjadinya fouling, yaitu proses

terakumulasinya komponen secara permanen akibat proses filtrasi itu sendiri.

Kemungkinan terjadinya fouling sangat besar pada metode dead end filtration,

30

karena aliran larutan umpan mengalir secara vertikal. Namun begitu fouling

dapat dikurangi dengan melakukan pembilasan seperti back flow. Dapat dilihat

pada gambar 5 berikut ini, bahwa penyerapan sejumlah partikel dipermukaan

membran selama periode penggunaan membran tertentu akan menghasilkan

pemampatan membran (membrane fouling).

Gambar 5. Ilustrasi terjadinya proses penyerapan membran dan pemampatan

yang terjadi selama periode tertentu (Williams, 2006).

2.3.3. Aplikasi Membran

Salah satu keuntungan dari aplikasi teknologi membran adalah rendahnya

energi yang digunakan. Pemisahan yang berbasis membran tidak berdasarkan

hasil kesetimbangan fasa yang menggunakan banyak energi. Selain itu aplikasi

teknologi membran juga dapat dilakukan dalam kondisi normal sehingga

perubahan fasa dapat dihindari. Perubahan fasa akan mempengaruhi kualitas

bahan dan produk yang dihasilkan. Oleh karena itu teknologi membran sesuai

untuk diterapkan di industri farmasi, kimia, dan makanan.

Menurut Notodarmojo dan Deniva (2004) teknologi membran dapat

menghasilkan air bersih dengan syarat kualitas air minum. Air baku

dimasukkan ke bejana yang berisi membran semipermeabel, dengan

31

memberikan tekanan. Ini merupakan proses fisis yang memisahkan zat terlarut

dari pelarutnya. Membran hanya dilalui pelarut sedangkan zat terlarutnya

seperti kontaminan dan koloid akan tertahan (rejeksi) oleh struktur pori yang

berfungsi sebagai penyaring (siever).

Membran juga mampu mereduksi kesadahan, dan menyaring senyawa -

senyawa anorganik dan organik tanpa melalui penambahan bahan - bahan

kimia. Umpan dengan kualitas yang rendah juga mampu diolah dengan proses

membran. Dari segi kebutuhan ruang, proses membran menggunakan ruang

yang lebih kecil dibandingkan dengan proses konvesional.

2.3.4. Pendekatan Penelitian Membran Zeolit

Secara umum membran filter dapat digolongkan dalam dua kelompok,

yaitu filter dalam (depth filter) dan filter saringan (screen filter). Filter dalam

terbuat dari matriks serat atau butiran yang tersusun secara acak sehingga

membentuk suatu massa yang memiliki rongga-rongga dalam matriks filter.

Sedangkan filter saringan memisahkan partikel-partikel di atas permukaannya

seperti halnya saringan. Strukturnya lebih kuat, seragam dan sinambung

dengan ukuran pori yang dapat diatur dengan baik pada waktu pembuatannya.

Filter membran termasuk dalam golongan filter saringan. Dimana partikel akan

terpisah dari cairan karena terperangkap. (Juansah dkk, 2009)

Membran zeolit (zeolite membrane) digolongkan ke dalam jenis

membran anorganik karena bahan penyusunnya dan membran mikrofiltrasi

karena proses separasinya. Membran mikrofilter berarti membran yang

digunakan untuk memisahkan partikel berukuran 0,1-10 µm, sehingga

32

memiliki diameter pori yang relatif besar, karenanya ketahanan terhadap

tekanan relatif kecil dan sebagai gaya dorong cukup digunakan tekanan rendah.

Kombinasi antara zeolit dan bahan pengikat lainnya telah banyak

dilakukan dengan tujuan yang sama, yaitu pemisahan gas dan pemisahan air.

Beberap penelitian sejenis antara lain oleh Hennepe, et.al (1987) yaitu

melakukan pemurnian alkohol menggunakan campuran antara zeolit sebagai

medium pemisah dan karet silikon sebagai bahan pengikatnya (binder). Selain

itu, Soyer, et. Al (2009) melakukan desalinasi air laut menjadi air minum

menggunakan membran zeolit. Namun, penelitian yang benar-benar sejenis,

yaitu pencampuran antara zeolit dan semen belum banyak diperoleh data.

2.4. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Metode analisa Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) adalah salah satu

metode analisa kimia yang dilakukan berdasarkan pada pengukuran besaran sifat-

sifat fisik yang timbul atau berubah akibat adanya interaksi materi dengan

berbagai bentuk energi panas, radiasi, kimia dan listrik.

2.4.1. Prinsip Kerja SSA.

Larutan cuplikan diambil melalui kapiler dan disempurnakan sebagai

kabut halus dalam nyala api yang berbentuk memanjang. Setelah cuplikan dalam

kabut halus mengalami berbagai proses dalam nyala api, maka akhirnya unsur

logam yang dianalisa timbul sebagai atom-atom netral yang masih berada dalam

keadaan dasarnya. Atom-atom tersebut kemudian disinari dengan sinar pada

panjang gelombang tertentu sehingga terjadi absorpsi sinar oleh atom logam.

Absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi unsur logam yang di analisis.

33

Absorpsi sinar oleh atom-atom logam terjadi didalam nyala api. Sumber energi

berupa lampu katoda berongga (Hollow Chathode Lamp). Sedangkan nyala

pembakar berguna untuk mengaktivkan atom logam sebelum menyerap energi.

2.4.2. Skema Alat Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Alat SSA merupakan gabungan dari beberapa instrumen utama seperti,

sumber sinar, atomisasi, dan spektrofotometer (terdiri dari monokrometer,

detektor dan rekorder) yang dirangkai sedemikian rupa hingga dapat digunakan

sebagai alat analisis kadar logam. Berikut ini merupakan Gambar 6 yaitu diagram

alir prinsip kerja alat Spektrofotometer Serapan Atom.

Gambar 6. Diagram sistem kerja alat Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).

a. Sumber sinar

Sumber sinar yang digunakan untuk pengukuran secara spektrofotometri

serapan atom adalah hollow cathode dan setiap pengukuran logam harus

menggunakan hollow cathode khusus. Hollow cathode akan memancarkan energi

radiasi yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk transisi elektron atom.

Hollow cathode terdiri dari tungsten (bermuatan positif) dan katoda silindris

(bermuatan negatif). Kedua elektroda tersebut berada didalam sebuah tabung

gelas yang berisi gas neon (Ne) atau gas argon (Ar) dengan tekanan 1-5 Torr.

34

b. Sistem Pengatoman.

Pada sistem pengatoman unsur yang akan dianalisa diubah bentuknya dari

bentuk ion menjadi atom bebas. Proses ini juga dikendalikan oleh nebulizer,

dimana uap larutan diberi panas (suhu) tinggi sehingga terjadi proses atomisasi.

c. Monokromator.

Monokromator berfungsi untuk meneruskan panjang gelombang emisi dari

lampu katoda berongga yang diabsorpsi paling kuat oleh atom-atom di dalam

nyala api (panjang gelombang maksimum) dan menahan garis-garis emisi lain

dari lampu katoda berongga yang tidak digunakan untuk analisa.

d. Detektor.

Detektor berfungsi mengubah energi sinar menjadi energi listrik. Energi

yang dihasilkan dapat menggerakkan jarum (bila sistem pembacaannya

merupakan sistem jarum), akan mengeluarkan angka digital, atau menggerakkan

pen pada recorder maupun menampilkan angka pada layar monitor.

e. Sistem Pembacaan.

Sistem pembacaan pada SSA sangat bervariasi dan tergantung pada

keperluan. Untuk analisis raksa maupun pengatoman dengan tungku grafik yang

diperlukan adalah terutama sistem pembacaan rekorder atau monitor komputer.

Dimana cuplikan telah diubah menjadi larutannya (pada umumnya pelarut yang

digunakan adalah aquades berkualitas tinggi).

Menurut Asminar, dkk, (2008) hubungan antara absorbansi dengan

konsentrasi unsur logam yang dianalisis dinyatakan dengan hukum Lambert-Beer

sebagai berikut :

35

…………………………………………….………………(12)

………………………………………………..……………(13)

Dimana,

Io = Transmitansi awal (candela) a

= koefisien serapan radiasi (L .M-1

.cm-1

)

I = Transmitansi (candela) b = panjang medium yang dilewati

radiasi resonansi (cm)

A = Absorbansi c

= konsentrasi atom tingkat

tenaga dasar (mol.L-1

)

2.5. Turbidimeter

Pengukuran kekeruhan air dapat dilakukan melalui beberapa cara, seperti

yaitu 1) Metoda Nefelometrik (satuan NTU atau FTU) dan Metoda visual. Metoda

visual adalah cara kuno dan lebih sesuai untuk nilai kekeruhan yang tinggi, yaitu

lebih dari 25 unit, sedangkan metode nefelometrik lebih sensitif dan dapat

digunakan untuk segala tingkat kekeruhan.

Prinsip pengukuran kekeruhan menggunakan metode nefelometrik adalah

membandingkan antara intensitas cahaya yang dihamburkan dari suatu sampel air

dengan intensitas cahaya yang dihamburkan oleh sesuatu larutan standard

kekeruhan pada kondisi yang sama (SIN: 06-6989.25-2005). Sebagai larutan

standar kekeruhan dipergunakan suspensi polimer formazin. Larutan standar yang

lain digunakan SiO2 yang setara dengan 1 mg/L untuk 1 NTU.

Prinsip kerja alat seperti yang tergambar pada Gambar 7 yaitu, sumber

sinar memancarkan cahaya pada media atau sampel, dan cahaya tersebut akan

diserap, dipantulkan atau menembus media tersebut.

36

Gambar 7. Prinsip kerja alat turbidimeter merek HACH (Anonim, 1999).

Cahaya yang menembus media akan diukur dan dikonversi kedalam

bentuk angka. Nilai kekeruhan dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut

ini:

T = ao . I90……………………………………………………..(14)

T = Turbiditas

ao = Koefisien kalibrasi

I90 = Nilai turbiditi terdeteksi pada angle 90o (Sadar, 1998)

Umumnya, padatan tersuspensi (suspended solid) dan kekeruhan

(turbidity) memiliki korelasi positif yaitu semakin tinggi nilai padatan tersuspensi

maka semakin tinggi pula nilai kekeruhan. Akan tetapi, tingginya padatan terlarut

tidak selalu diikuti dengan tingginya kekeruhan. Air laut memiliki nilai padatan

terlarut yang tinggi, tetapi tidak berarti kekeruhannya tinggi pula (Effendi, 2003).

37

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) UIN Syarif

Hidayatullah Jakarta, tepatnya di Divisi Laboratorium Analisis Lingkungan.

Waktu pelaksanaan penelitian dilakukan selama delapan (8) bulan terhitung sejak

awal bulan Desember 2009 hingga akhir Juni 2010.

3.2. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah zeolit alam diperoleh dari CV. Minatama-

Zeo Kap Kan, Bandar Lampung dan semen Portland putih diperoleh dari PT

Indocement Tunggal Prakarsa (produsen merek semen Tiga Roda). Untuk produk

larutan kimia Mn(NO3)2 0,1 M; Fe(NO3)2 0,1 M; Mg(NO3)2 0,1 M; Ca(NO3)2 0,5

M dan NaNO3 0,5 M diperoleh dari perusahaan Merck (Germany). Berikut ini

merupakan Tabel 7 spesifikasi bahan zeolit dan semen:

Tabel 7. Spesifikasi bahan penelitian.

Spesifikasi Bahan Zeolit Alam

Klinoptilolit

Semen Portland Putih

Ukuran butir ± 87,5 µm ≥ 45 µm

(SNI 15-0129, 2004)

Warna Putih pucat Putih bersih

(SNI 15-0129, 2004)

Asal CV. Minamata, Lampung/

Zeo kap-kan

PT.Indocement Tunggal

Prakarsa (Tigaroda)

Peralatan yang digunakan adalah pengayak (test sieve) ukuran mesh 355

µm dan 180 µm (RETSCH, Germany); timbangan digital (Adventurer-OHAUS,

37

u

38

USA); oven (Memmert,USA) ; pH Meter (Mettler Toledo, USA); turbidimeter

Portabel Type 2100P- HACH, USA dan análisis logam Spektrometer Serapan

Atom (SSA) Type Analyst 700 (Perkin Elmer,USA).

3.3. Prosedur Kerja

Keseluruhan tahapan proses penelitian secara umum tergambar pada

Gambar 8. Diagram alir penelitian sebagai berikut:

Gambar 8. Diagram alir penelitian

39

3.3.1. Preparasi Zeolit

Tahap pertama ditimbang 500 g zeolit, kemudian digerus

menggunakan mortar. Disiapkan dua pengayak (test-siever) yang disusun

dari lubang jala (mesh) besar-kecil yaitu, no.45 (Ǿ 355 µm) dan no. 80 (Ǿ

180 µm). Serbuk zeolit yang tergerus segera diayak hingga mendapatkan

partikel zeolit yang lolos jala 355 µm dan tertahan pada jala 180 µm.

Kemudian dipindahkan kedalam botol tertutup rapat. Sehingga didapatkan

ukuran butir zeolit ± 87,5 µm.

Tahap kedua, pencucian zeolit menggunakan metode refluksi dengan

aquadest (perbandingan zeolit dan aquadest adalah 1:10). Ditimbang 200 g

zeolit 355/180 µm, kemudian dimasukkan dalam labu alas bulat berukuran

1000 ml. Selanjutnya ditambahkan 2000 ml aquadest dalam tiga hari proses

refluksi, dengan mengganti aquades yang baru sejumlah sejumlah 700 ml

pada hari ke-1, 700 ml pada hari ke-2 dan 600 ml pada hari ketiga.

Pemanasan dilakukan pada skala 5 (tertera pada alat isopad). Untuk

mengurangi letupan-letupan selama pemanasan, maka kedalamnya

ditambahkan sejumlah batu didih secukupnya. Setelah tiga hari proses

refluksi, endapan zeolit dipisahkan dari pelarutnya, kemudian dilakukan

pengeringan oven pada suhu 120 oC selama ± 8 jam. Setelah itu disimpan

dalam botol tertutup rapat dan diletakkan didalam desikator (Las, 1989).

3.3.2. Pembentukan membran zeolit

Sejumlah 45 g ; 60 g dan 66 g zeolit ditimbang dalam wadah cawan

porselin dan ditimbang pula semen sejumlah 45 g ; 30 g dan 22 g secara

40

berurutan masing-masing untuk tipe sampel membran Z1S ; Z2S dan Z3S. Ke

dalam kantong plastik berperekat, dicampurkan kedua bagian zeolit-semen

dan lakukan homogenisasi. Selanjutnya dipindahkan kedalam gelas beaker

dan diberi label. Sebanyak 45 ml air ditambahkan kedalamnya (campuran

zeolit dan semen), sedikit demi sedikit sampai habis, disertai dengan

pengadukan hingga terbentuk pasta semen-zeolit. Sementara itu disiapkan

pula kain perban yang digunting melingkar dengan diameter 4,3 cm sebagai

rangka pada membran zeolit.

Selanjutnya pencetakan membran dilakukan dengan menuangkan pasta

zeolit-semen ke dalam tutup botol (berbahan polietilen). Dipastikan tidak ada

udara yang terperangkap didalamnya, caranya dengan mengetuk secara

perlahan hingga merata. Setelah itu pindahkan ke dalam oven pada

temperatur 29 oC selama 3 x 24 jam (oven dalam posisi turn off). Setelah itu,

membran dikeluarkan dari cetakannya, kemudian dilanjutkan dengan

pemanasan pada suhu 60 oC selama 6 jam dalam oven. Sehingga akan

didapatkan tiga jenis tipe sampel berdasarkan % berat zeolit dalam membran,

yaitu: 50 % zeolit sebagai tipe Z1S, 66,67 % zeolit sebagai tipe Z2S dan 75 %

zeolit sebagai Z3S.

3.3.3. Pembuatan alat uji membran

Pertama, disiapkan membran kering kemudian direkatkan dengan

dudukannya. Kedua, membran dipasangkan pada modulnya (seperti terlihat

pada Gambar. 9). Ketiga, dipasang modul membran dengan sel umpan.

Setelah itu dilakukan pemeriksaan kebocoran dengan merendam dalam air

41

jika muncul gelembung berasal dari tepi berarti terjadi kebocoran. Keempat,

disiapkan pipa bersih sebagai sel umpan dan pasangkan modul membran

kebagian bawah pipa. Dipastikan tidak terdapat kebocoran diantara bagian-

bagian yang terhubung antara satu sama lain.

Gambar.9. Pembuatan alat uji membran (a) dan modul membran (b)

3.3.4. Unjuk kerja membran zeolit

Penentuan unjuk kerja membran dilakukan setelah proses penuaan

atau pengerasan selama tiga hari (3 x 24 jam) yang dilanjutkan dengan

pengeringan oven pada suhu 60 oC selama enam (6) jam. Sifat fisika

membran yang diukur adalah densitas, porositas, kapasitas penyimpanan air,

fluks membran, persen efisiensi penyaringan membran dan tingkat keasaman

filtrat membran.

42

1. Pengukuran Densitas Membran

Pengukuran densitas membran dilakukan dengan cara sebagai

berikut: membran zeolit yang telah dibentuk ditepatkan (fitting) kembali

dengan cetakannya. Jika terdapat kelebihan volume atau ketebalan membran

terhadap cetakan, maka dilakukan pengikisan atau penghalusan menggunakan

amplas kertas. Setelah itu dihitung volume membran, yaitu dengan mengukur

diameter membran dan ketebalan membran menggunakan mistar. Membran

dalam keadaan kering disiapkan. Kemudian dilakukan penimbangan dan catat

hasilnya sebagai massa kering membran (Mdry). Selanjutnya dilakukan hal

yang sama untuk masing-masing tipe sampel membran. Data hasil

pengukuran volume dan massa kering membran selanjutnya diolah menjadi

data densitas membran. Densitas membran dapat dihitung menggunakan

Persamaan 3.

2. Pengukuran Porositas Membran

Langkah pertama yaitu menentukan massa basah membran caranya

adalah sebagai berikut: Sejumlah 100 ml aquadest disiapkan kedalam gelas

ukur 500 ml, setelah itu dimasukkan satu buah membran kedalamnya.

Tunggu beberapa saat sampai hilang gelembung-gelembung udara yang

berasal dari body membran. Sesekali guncangkan agar air terserap secara

menyeluruh ke dalam permukaan membran menggantikan udara yang

terperangkap dalam pori membran. Setelah itu biarkan proses perendaman

selama 1 x 24 jam. Selanjutnya, membran ditimbang dalam keadaan basah,

dipastikan tidak ada air yang masih menetes dan catat hasilnya sebagai massa

43

membran tersaturasi air (Msat). Lakukan hal yang sama untuk masing-masing

tipe sampel membran yang lainnya. Data hasil pengukuran massa kering

membran dan massa basah membran diolah menjadi data persen porositas

nyata membran (apparent porosity). Porositas membran penelitian ini didapat

dari hasil perhitungan % void space seperti pada Persamaan 4.

3. Pengukuran kapasitas penyimpanan air

Penentuan kapasitas penyimpanan air didalam membran (degree of

swollen), dilakukan dengan cara sebagai berikut: gunakan data hasil

pengukuran massa kering membran (Md) dan massa membran tersaturasi air

(Mb). Setelah itu digunakan perhitungan kapasitas penyimpanan air dalam hal

ini % DS (degree of swollen) seperti pada persamaan 6. Selanjutnya

dilakukan perhitungan yang sama untuk masing-masing tipe membran.

4. Pengukuran laju aliran membran (fluks membran)

Persiapkan sistem membran yang telah terpasang sesuai dengan

skema pembuatan alat uji membran. Setelah itu, masukkan sejumlah 50 ml

aquades kedalam sel umpan. Setelah itu, ukur filtrat setiap jangka waktu 50

menit, catat hasilnya sebagai nilai laju alir (Q). Pengukuran filtrat dihentikan

pada menit ke 300, selanjutnya dibiarkan selama 2 x 24 jam agar umpan

selesai terfiltrasikan secara keseluruhan. Setelah itu dilakukan perhitungan

fluks membran menggunakan Persamaan 8 dan 9.

5. Penentuan efisiensi pemisahan ion Fe2+

, Mn2+

, Mg2+

, Ca2+

dan Na+

Pertama, persiapkan larutan umpan, yaitu sebagai berikut: Disiapkan

larutan induk 1000 mg/l dari masing-masing larutan yang mengandung ion

44

logam Na+, Mg

2+, dan Ca

2+. Dari larutan induk, dipipet sejumlah 5 ml ke

dalam labu ukur 250 ml secara terpisah masing-masing untuk logam Na+,

Mg2+

, dan Ca2+

, kemudian ditambahkan aquades hingga batas tera dan diberi

label penanda.

Disiapkan pula larutan induk 1000 mg/l dari masing masing larutan

yang mengandung ion Mn2+

dan Fe2+

. Dari larutan induk dipipet sejumlah 2,5

ml kedalam labu ukur 250 ml secara terpisah, kemudian ditambahkan aquades

hingga batas tera dan diberi label penanda.

Untuk pengukuran kekeruhan, kedalam labu ukur 250 ml dipipet

sejumlah 6,25 ml dari larutan stándar kekeruhan 800 NTU, kemudian

ditambahkan aquades sampai batas tera dan diberi label penanda.

Sehingga dari proses diatas diperoleh larutan umpan dengan

konsentrasi awal 20 mg/l untuk masing-masing ion logam Na+, Mg

2+, dan

Ca2+

dan konsentrasi 10 mg/l untuk masing-masing ion logam Mn2+

dan Fe2+

serta 30 ml larutan umpan kekeruhan dengan konsentrasi 200 NTU, seperti

tampak pada Tabel 8 berikut ini.

Tabel. 8. Karakteristik larutan umpan yang digunakan membran zeolit.

Umpan

Larutan standar baku

Ca2+

Na+ Mg

2+ Fe

2+ Mn

2+ Turbiditas

Kadar (mg/l) 20 20 20 10 10 200 NTU

Volume (ml) 20 20 20 20 20 30

Disiapkan tiga buah sistem membran seperti tampak pada Gambar

10, yang terdiri dari masing-masing tipe sampel membran berbeda.

45

Gambar 10. Rancangan penentuan efisiensi pemisahan membran.

Setelah itu larutan umpan (single solution) yang terdiri dari ion Ca2+

,

Na+, Mg

2+, Fe

2+, Mn

2+ dan larutan sampel kekeruhan, dituangkan kedalam

sel umpan kedalam masing-masing tipe membran yang berbeda. Setelah itu,

tunggu hingga satu malam agar umpan terfiltrasikan semua. dalam botol

filtrat yang telah diberi label sesuai dengan kandungan ion logam dan

sampel kekeruhan sesuai dengan tipe membran yang digunakan. Setelah itu

membran dibilas dengan satu liter aquadest, setelah itu dikeringkan didalam

pengering oven pada suhu 60 oC selama satu malam. Selanjutnya diukur

kadar konsentrasi filtrat hasil penyaringan, menggunakan Spektrometer

Serapan Atom (SSA) terkalibrasi. Untuk pengukuran ion logam Mn2+

, Fe2+

,

Ca2+

, Na+ dan Mg

+ menggunakan masing-masing panjang gelombang 279,5

nm, 248,3, 422,7, 589,0 dan 285,2. Proses ini dilakukan sebanyak dua kali

untuk masing-masing tipe membran.

Disiapkan filtrat dari masing-masing membran. Setelah itu tentukan

pula panjang gelombang cahayanya sesuai dengan logam yang ingin diukur.

Selanjutnya, filtrat diinjeksikan melalui selang (klep) yang terhubung ke

46

bagian atomisasi, diikuti dengan pembakaran, kemudian tekan tombol

pembacaan pada layar komputer, tunggu beberapa saat sampai detector dan

decoder menampilkan hasil pembacaan alat. Konsentrasi filtrat yang terbaca

selanjutnya diambil nilai rata-rata dari kelompok membran a dan b,

kemudian dikonversikan menjadi nilai % efisiensi pemisahan ion untuk

Mn2+

, Fe2+

, Ca2+

, Na+ dan Mg

+ menggunakan Persamaan 11.

6. Penentuan efisiensi pemisahan kekeruhan air

Filtrat hasil penyaringan kekeruhan air diukur menggunakan alat

turbidimeter, yaitu sebagai berikut. Sejumlah 15 ml filtrat dimasukkan

kedalam botol kaca khusus kekeruhan, setelah itu bersihkan botol kaca

dengan tisu kering untuk menghilangkan pengotor yang menempel selama

pengisian filtrat sampel. Kemudian bersihkan lagi dengan tisu yang telah

ditetesi minyak pembersih khusus (silicone oil). Setelah itu masukkan

botolnya ke dalam sel input, kemudian tutup kembali penutupnya. Setelah

itu hidupkan alatnya, tunggu beberapa saat, kemudian tekan tombol READ,

tunggu beberapa saat kembali sampai muncul angka pada layar dan catat

hasilnya. Proses ini dilakukan hingga tiga kali pengulangan pembacaan

konsentrasi kekeruhan (NTU). Setelah itu lakukan proses serupa untuk

filtrat sampel lainnya. Data yang diperoleh dihitung menggunakan

Persamaan 11, yaitu persen efisiensi pemisahan kekeruhan air menggunakan

sistem membran filtrasi. Untuk lebih jelasnya berikut ini ditampilkan

gambar alur penentuan kekeruhan sampel air.

47

Gambar 11. Cara kerja pengukuran kekeruhan menggunakan alat

Turbidimeter portable HACH-2100P, (Anonim, 1999).

7. Pengukuran tingkat keasaman filtrat

Filtrat hasil penentuan fluks membran diukur tingkat keasamannya

menggunakan alat pH Meter. Kedalam gelas beaker 25 ml, disiapkan

sejumlah 15 ml dari masing-masing filtrat sampel, kemudian tancapkan

batang elektroda pH Meter satu persatu kedalam masing-masing sampel

48

membran. Setelah itu tekan tombol READ. Goyangkan secara perlahan,

hingga tidak terjadi lagi perubahan naik-turun nilai pH yang muncul pada

layar, yang ditandai dengan angka yang tidak lagi berkedip. Setelah itu bilas

batang elektrode dengan aquades yang dilanjutkan dengan pengeringan

menggunakan tisu. Selanjutnya catat hasilnya dan lakukan kegiatan yang

sama pada filtrat sampel yang lain.

49

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengaruh Persen Berat Zeolit Terhadap Sifat Fisika Membran

4.1.1. Densitas Membran

Berdasarkan pengukuran densitas membran yang dibentuk melalui

pencampuran zeolit dan semen, hasilnya menunjukkan bahwa semakin besar

perbandingan berat zeolit terhadap semen akan menghasilkan densitas yang

lebih kecil dan sebaliknya (seperti tampak pada Gambar 12). Densitas

terbesar dicapai pada perbandingan komposisi berat zeolit terhadap semen

yaitu, 50 % (sampel Z1S). Hasil keseluruhan pengukuran nilai densitas

membran adalah 1,44 g/cm3, 1,41 g/cm

3 dan 1,33 g/cm

3 masing-masing untuk

tipe sampel membran Z1S, Z2S dan Z3S.

Gambar 12. Pengaruh persen berat zeolit terhadap densitas membran.

Hasil pengukuran nilai densitas membran jika dibandingkan dengan

densitas masing-masing bahan penyusunnya terjadi pengurangan yaitu untuk

50,00 %(Z1S)

66,67 %(Z2S)

75,00 %(Z3S)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Den

sita

s m

emb

ran

(g

/cm

3)

% Berat zeolit dalam membran

49

50

zeolit alam (Lampung) densitasnya adalah 1,9-2,3 g/cm3 (Astuti, 2007),

(Ginting, dkk, 2005) dan untuk semen Portland putih adalah 3,15 g/cm3 (SNI:

15-0129-2004 Semen Portland Putih). Keadaan ini membuktikan bahwa

belum sempurnanya reaksi hidrasi dan pengerasan membran. Hal ini

diketahui melalui dominasi sifat zeolit yang masih kuat dan nilai densitas

membran yang relatif rendah (dibandingkan dengan densitas bahan

penyusunnya).

Zeolit alam itu sendiri memiliki ruang kosong yang ditempati oleh

udara dalam keadaan keringnya, dan ditempati oleh air dalam keadaan basah.

Semakin tinggi kerapatan (densitas) membran akan menyebabkan semakin

luas kontak permukaan antar partikel terhadap perekatnya (semen), sehingga

akan menghasilkan densits membran yang lebih tinggi. Selain itu juga tingkat

keseragaman ukuran partikel mempengaruhi kerapatan. Ukuran partikel yang

seragam akan menghasilkan kerapatan yang lebih tinggi bila dibandingkan

ukuran partikel acak. Namun sebaliknya, dengan kerapatan yang tinggi akan

menghasilkan rongga antar partikel (pori) yang lebih kecil.

4.1.2. Porositas Membran

Hasil pengukuran porositas diperoleh dari hasil pengukuran volume

rongga antar partikel (void space) membran. Sehingga berdasarkan hasil

pengukurannya menunjukkan nilai yang bervariasi seperti halnya densitas

membran. Secara berurutan persentase porositas membran terhadap

volumenya adalah 40 %, 43 %, dan 45 % untuk tipe membran Z1S, Z2S dan

Z3S seperti terlihat pada Gambar 13 berikut ini.

51

Gambar 13. Pengaruh persen berat zeolit terhadap porositas (void

space) membran.

Semakin besar persen zeolit terhadap semen, maka semakin besar pula

porositas membran mikrofilter yang terbentuk. Hal ini terjadi karena

penggunaan faktor air semen yang besar yaitu 0,5. Umumnya produk semen

menggunakan faktor air semen yang telah ditetapkan yaitu sebesar 0,40.

Namun begitu, menurut Swan (2008) penambahan faktor air semen (wáter

cement ratio) dapat meningkatkan porositas.

Telah dikemukakan diatas bahwa densitas dan porositas berhubungan

satu sama lain, yaitu semakin besar densitas suatu benda akan memiliki

rongga (pori) antar partikel yang lebih kecil. Hal inilah yang dimaksud

dengan pori membran pada penelitian ini, yaitu banyaknya ruang atau rongga

antar partikel yang ditempati oleh air atau udara.

Porositas yang dimaksud adalah sebagai ruang kosong (void space)

yang menempati suatu benda tiap satuan volume. Terbentuknya pori

membran erat kaitannya dengan ukuran partikel bahan, khususnya zeolit.

Poerwadio dan Masduqi (2004) menyatakan bahwa zeolit dengan pori yang

besar akan menghasilkan penyerapan yang besar pula, sehingga semakin kecil

50 % (Z1S)

66,67 %(Z2S)

75 % (Z3S)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

% p

oro

sita

s m

emb

ran

% Berat zeolit terhadap membran

52

ukuran butir zeolit akan menghasilkan tingkat penyerapan (khususnya ion

logam) yang semakin besar.

Porositas yang dituju pada penelitian ini adalah banyaknya volume ruang

kosong yang direpresentasikan sebagai jumlah massa atau volume air yang

terserap pada membran. Karena densitas air adalah 1 g/ml, sehingga nilai

massa sama dengan nilai volumenya. Porositas dihitung berdasarkan volume

air yang terserap pada permukaan membran (proses adsorpsi) dan

terinfiltrasinya air pada makropori zeolit (proses absorpsi) per satuan volume

teoritis membran.

4.1.3. Kapasitas penyimpanan air

Pengaruh bertambahnya persen berat zeolit terhadap semen dalam struktur

membran menghasilkan daya penyerapan air yang besar pula. Hal ini

dibuktikan dengan naiknya persentase penyimpanan air sejalan dengan

bertambahnya persen berat zeolit terhadap semen.

Gambar 14. Pengaruh persen berat zeolit terhadap kapasitas penyimpanan

fluida (sampel air) membran.

Hasil pengukuran kapasitas penyimpanan air (seperti terlihat pada Gambar

14) yaitu: 28 %; 31 % dan 34 % masing-masing untuk tipe sampel Z1S: Z2S

50 % (Z1S)

66,67 %(Z2S)

75 %(Z3S)

0%5%

10%15%20%25%30%35%40%

% K

apas

itas

pen

yim

pan

an

flu

ida

Air

% Berat zeolit terhadap membran

53

dan Z3S. Besarnya kapasitas penyimpanan air pada membran dikarenakan oleh

banyaknya rongga antara partikel (void space) atau porositas yang terbentuk.

Penyebabnya adalah besarnya jumlah faktor air semen yaitu sebesar 0,5. Pada

saat pencetakan membran, terjadi bleeding (air yang berlebih) yang membawa

serta material semen. Selain itu terbentuknya gelembung-gelembung halus

karena adanya partikel zeolit yang porinya terisi oleh udara berganti dengan air.

Namun seperti telah dikemukakan sebelumnya bahwa belum sempurnanya

proses hidrasi semen telah mempengaruhi densitas dan volume rongga antar

partikel membran. Sehingga dominasi sifat zeolit masih sangat kuat.

Sebagai catatan, zeolit memiliki sifat khas, yaitu memiliki pori dan rongga

yang memungkinkan terjadinya penyerapan (proses hidrasi) dan pelepasan

(proses rehidrasi) molekul air secara reversible (Aini dan Indriati, 2006).

Namun disini pori zeolit tersebut dapat saja tertutupi dengan adanya semen

Portland putih sebagai bahan pengikat membran.

Dengan sifat intrinsik yang dimiliki oleh zeolit tersebut, dapat menambah

daya serap membran mikrofilter ini. Selain itu pengaruh pembentukan pasta

zeolit-semen juga dapat mempengaruhi besar pori dan rongga atau ruang

kosong antar butir zeolit dan semen. Ginting dkk (2007) mengatakan bahwa

zeolit alam Lampung memiliki daya sorpsi air sebesar 24,5 ml/g. Namun disini

terdapat perbedaan, yaitu zeolit ditambahkan bahan lain sehingga membentuk

material yang baru. Hasil penelitian menunjukkan kapasitas penyimpanan air

air sebesar 0,28 ; 0,31 dan 0,34 ml/g. Hal ini dikarenakan terjadi perubahan

sifat fisik yang khas dari masing-masing bahan. Sehingga dapat dikatakan

54

bahwa pencampuran antara zeolit dan semen menghasilkan material baru yang

memiliki sifat gabungan antara keduanya. Namun begitu kedua bahan tersebut

(zeolit dan semen) masih menunjukkan sifat khasnya yang utama.

Seperti telah dikemukakan diatas bahwa penyerapan air dalam membran

dapat terjadi diakibatkan oleh beberapa hal. Pertama, karena adanya gaya

lemah Van Der Waals pada permukaan dan makropori membran. Kedua,

munculnya ruang kosong yang dihasilkan dari gelembung-gelembung udara

pada saat pencetakan dimana saat terjadi pemanasan udara keluar menyisakan

ruang kosong antara partikel. Ketiga, karena sifat intrinsik yang memang

dimiliki zeolit. Sedangkan semen hanya digunakan sebagai bahan pengikat

(binder) namun masih memiliki permeabilitas sehingga air mampu menembus

lapisan membran. Namun demikian dengan kehadiran semen dapat

meningkatkan daya kerja zeolit sebagai bahan penyerap dan penyaring yang

memiliki struktur kompak dan padat.

Pada proses pembentukan pasta semen-zeolit, terjadi pengikatan awal

antara kedua bahan yang dimediasi oleh air. Menurut Austin (1985) saat

pengerasan semen (set hardening) terjadi proses hidrasi dan hidrolisis. Proses

hidrasi semen yaitu antara CaO.SiO2 yang menghasilkan senyawa berongga

tobermoite dan pembentukan padatan CaSO4 yang tidak larut dalam air.

Sehingga serbuk zeolit dapat terikat secara kuat dengan senyawa tobermorite

tersebut. Selanjutnya terjadi pula reaksi hidrasi bahan semen, yaitu antara

CaO.Al2O3 dengan air yang menghasilkan CaO.Al2O3.H2O (kalsium alumino

hidrat) kristalnya berbentuk kubus, namun dengan adanya bahan tambahan

55

seperti CaSO4 (gipsum) akan bereaksi terlebih dahulu membentuk ettringite

sulfo aluminate (kristalnya berbentuk jarum). Dan barulah ketika gipsum telah

habis bereaksi akan terbentuk CaO.Al2O3.H2O (kaslium alumino hidrat) dan

terbentuk endapan gipsum (CaSO4) yang tidak larut air (Mastuti, 2009).

4.1.4. Laju alir membran (Fluks membran)

Hasil pengukuran laju aliran membran pada tipe sampel Z3S dengan nilai

2,22 kg.h-1

.m-2

. Untuk keseluruhan tipe sampel membran memiliki fluks

sebesar 0,40 kg.h-1

.m-2

; 1,41 kg.h

-1.m

-2 dan 2,22, kg.h

-1.m

-2 untuk masing-

masing tipe sampel Z1S, Z2S dan Z3S. Sedangkan luas area membran adalah

sebesar 29,7 cm2.

Menurut Notodarmojo dan Deniva (2004) nilai fluks membran

mikrofiltrasi adalah lebih dari 50 kg.h-1

m-2

. Perbedaan yang cukup besar ini

terjadi karena perbedaan gaya tekan yang diberikan umpan saat operasi. Gaya

tekan pada operasi membran mikrofiltrasi adalah kurang dari 2,0 N/m2

atau 0,2

kg/m2. Namun disini gaya tekan pada filtrasi membran zeolit ini tidak

digunakan. Gaya dorong/tekan membran ini didasarkan hanya pada gaya berat

umpan yang diubah menjadi tekanan hidrostatik yang nilainya sangat kecil.

Tekanan hidrostatik untuk setiap 50 gram air yang diumpankan dalam tabung

filtrasi berdiamter 4,5 cm adalah sebesar P = ρ.g.h, yaitu sebesar 0,0314 kg/m2

atau 0,314 N/m2. Sehingga dengan tekanan awal sebesar itu laju perpindahan

fluida amat lambat, dan terus akan melambat seiring dengan berkurangnya

jumlah umpan. Masalah penurunan laju fluks membran menurut Ariyanti

56

(2009) juga dapat dipengaruhi oleh polaritas membran dan penyumbatan

permukaan pori membran.

Pengukuran fluks (laju alir persatuan luas) membran mengisyaratkan

bahwa dengan densitas yang besar akan memberikan fluks membran yang kecil

dan sebaliknya dengan densitas yang lebih rendah akan menghasilkan fluks

membran yang lebih tinggi, seperti tampak pada Gambar 15.

Gambar 15. Pengaruh persen berat zeolit terhadap fluks membran

4.1.5. Efisiensi pemisahan kekeruhan air

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa

kemampuan membran untuk menjernihkan air secara umum mendekati hasil

100% pada masing-masing tipe membran zeolit. Larutan umpan dengan

konsentrasi 200 NTU telah berhasil terpisahkan oleh membran zeolit. Namun

terhadapat satu tipe sampel yaitu, Z3S yang memiliki persentase pemisahan

kekeruhan air sebesar 99 %, seperti ditunjukkan pada Tabel 9 berikut ini.

50 %(Z1S)

66,67 %(Z2S)

75 % (Z3S)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Flu

ks M

emb

ran

kg

.jam

-1.m

-2

% Berat zeolit terhadap membran

57

Tabel 9. Pengaruh persen berat zeolit terhadap efisiensi pemisahan

kekeruhan air.

Tipe

sampel

Konsentrasi

Umpan

(NTU)

Konsentrasi filtrat (NTU) % efisiensi

Pemisahan

membran

hasil pengukuran Perhitungan

1/2(x1 + x2)R2

Z1S 190 X1 0,26 0,27 99.8 %

X2 0,28

Z2S 190 X1 0,28 0,42 99,7 %

X2 0,57

Z3S 190 X1 0,69 1,17 99,3 %

X2 1,68

Koefisien linear (R2): 0,99

Hasil penyaringan membran secara berturut–turut untuk tipe sampel Z1S,

Z2S dan Z3S adalah 0,02, 0,07 dan 0,11 NTU. Hasil penjernihan air ini tidak

jauh berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh Notodarmojo dan Deniva

(2004), yaitu berhasil menurunkan kekeruhan air waduk Saguling hingga 0,3 –

0,46 NTU menggunakan teknik filtrasi membran dead end.

Selain itu menurut Awaluddin (2007) penggunaan bahan zeolit dan bahan

paduannya dapat digunakan untuk menjernihkan air tanah baik untuk sistem

penyaringan skala besar maupun kecil. Jika dibandingkan dengan standar baku

mutu kualitas air minum Permenkes tahun 2002 untuk kekeruhan air maksimal

adalah sebesar 5 NTU.

4.2. Pengaruh Persen Berat Zeolit Terhadap Karakteristik Kimia Membran.

Menurut Senda (2010) unsur-unsur kimia yang memiliki diameter yang

terlalu besar tidak dapat melewati pori-pori zeolit, sehingga secara efektif

58

unsur-unsur ini tersaring. Oleh karena membran yang dihasilkan masih

memiliki dominasi sifat zeolit yang kuat. Maka dapat dikatakan bahwa proses

pemisahan yang terjadi pada membran adalah didasarkan atas ukuran partikel

dari larutan pengumpannya. Dimana, medan elektrostatik yang kuat di dalam

rongga-rongga zeolit menghasilkan interaksi yang sangat kuat dengan molekul

air, sehingga proses pemisahan atau separasi dapat terjadi.

4.2.1. Pemisahan ion Fe2+

Hasil pengukuran pemisahan ion Fe2+

untuk masing-masing tipe

membran adalah 96,4 %, 99,4 % dan 99,2 % secara berurutan untuk sampel

Z1S, Z2S dan Z3S, seperti tampak pada Tabel 10 berikut ini.

Tabel 10. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Fe2+

Tipe

sampel

Konsentrasi

Umpan

(mg/l)

Konsentrasi filtrat (mg/l) % Efisiensi

Pemisahan

membran

hasil pengukuran Perhitungan

1/2(x1 + x2)R2

Z1S 10 X1 0,12 0.36 96,4 %

X2 0,61

Z2S 10 X1 0,11 0.06 99,4 %

X2 0,01

Z3S 10 X1 0,14 0.08 99,2 %

X2 0,02

Koefisien linear (R2): 0,9989

Perbedaan persen berat zeolit dan semen dalam komposisi membran

belum memberikan informasi yang mencukupi, apakah pengaruhnya kuat atau

tidak terhadap pemisahan ion Fe2+

. Namun dipastikan pengaruh kehadiran

59

zeolit dalam komposisi membran berperan besar. Hal ini dibuktikan dengan

persentase pemisahan yang mendekati sempurna. Penggunaan zeolit sebagai

basis membran telah banyak dilakukan. Misalnya Rahman dan Hartono (2004)

menggunakan zeolit alam tanpa perlakuan khusus untuk menurunkan

konsentrat Fe2+

dalam sampel air tanah untuk keperluan air minum dan berhasil

menurunkan konsentrasinya hingga 50 %. Istadi dkk (2006) melakukan

pemisahan Fe2+

menggunakan zeolit alam dan hasilnya mampu menurunkan

konsentrasi Fe2+

hingga 92,3%. Selain itu, Saifudin dan Astuti (2005)

menggunakan zeolit yang dikemas dalam bentuk kolom membran berhasil

menurunkan kadar Fe2+

air sumur hingga 94 %.

Meskipun hasilnya belum menunjukkan pola hubungan antara persen

berat zeolit dan semen, namun dapat diduga bahwa adanya konsentrat Fe2+

dalam filtrat dipengaruhi oleh komposisi bahan pembentuk semen dan kurang

sempurnanya proses hidrasi membran. Seperti diketahui bahwa semen Portland

putih (white portland cement) mengandung senyawa Fe2O3 maksimal 0,4 %.

(SNI 15-0129-2004: Semen Portland putih). Menurut Austin (1985) pada

umumnya senyawa tersebut hanya diperlukan untuk menurunkan suhu

pembakaran saat proses pembentukan klinker semen. Sehingga konsentrat Fe2+

dalam filtrat diduga berasal dari bahan semen.

Berdasarkan Permenkes RI No 492 Tahun 2002, konsentrasi ion logam

Fe2+

maksimum yang diizinkan dalam air minum adalah 0,3 mg/l. dengan

demikian dari ketiga tipe membran hanya satu tipe sampel saja yang mendekati

nilai setara dengan yang ditetapkan pemerintah yaitu 0,3 mg/l untuk tipe

60

membran Z2S. Sementara untuk tipe Z1S dan Z3S mampu menurunkan

konsentrasi Fe2+

hingga mencapai 0,1 mg/l.

4.2.2. Pemisahan ion Mn2+

Berdasarkan hasil penyaringan ion Mn2+

melalui ketiga tipe membran,

diketahui bahwa tidak terdapat konsentrat logam Mn2+

didalam filtrat, artinya

telah terjadi pemisahan sempurna, yaitu 100 %. Seperti tampak pada Tabel 11

berikut ini.

Tabel 11. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Mn2+

Tipe

sampel

Konsentrasi

Umpan

(mg/l)

Konsentrasi filtrat (mg/l) % efisiensi

Pemisahan

membran

hasil pengukuran Perhitungan

1/2(x1 + x2)R2

Z1S 10 X1 Ttd 0 100 %

X2 Ttd

Z2S 10 X1 Ttd 0 100 %

X2 Ttd

Z3S 10 X1 Ttd 0 100 %

X2 Ttd

Koefisien linear (R2): 0,9989

Namun begitu belum dapat diketahui sejauh mana pengaruh

perbandingan komposisi zeolit terhadap semen pada pembentukan membran

ini. Namun dapat dipastikan pengaruh kehadiran zeolit berperan besar dalam

melakukan kerja penyaringan logam Mn2+

. Hal ini diperkuat oleh Rahman dan

Hartono (2004) yang menggunakan zeolit alam tanpa perlakuan khusus untuk

61

menurunkan konsentrat Mn dalam sampel air tanah untuk keperluan air minum

dan berhasil menurunkan konsentrasinya hingga 40 %.

4.2.3. Pemisahan ion Mg2+

Berdasarkan hasil uji pemisahan ion Mg2+

terhadap ketiga tipe membran,

diketahui hasilnya bervariasi, yaitu 69,4 %, 86,2 % dan 73,7 % untuk masing-

masing tipe membran Z1S, Z2S dan Z3S secara berurutan, seperti tampak pada

Tabel 12 berikut ini. Maka berdasarkan nilai pemisahan membran yang

diperoleh, belum dapat diketahui sejauhmana kemampuan membran mikrofilter

zeolit memisahan ion Mg2+

.

Tabel 12. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Mg2+

Tipe

sampel

Konsentrasi

Umpan

(mg/l)

Konsentrasi filtrat (mg/l) % efisiensi

Pemisahan

membran

hasil pengukuran Perhitungan

1/2(x1 + x2)R2

Z1S 20 X1 6,50 6,13 69,4 %

X2 5,85

Z2S 20 X1 4,86 2,76 86,2 %

X2 0,62

Z3S 20 X1 6,47 5,26 73,7 %

X2 4,12

Koefisien linear (R2): 0,9931

Sehingga belum dapat ditentukan keteraturan pola pemisahan yang

terjadi, apakah sebanding dengan besarnya komposisi zeolit terhadap semen

dalam struktur membran. Namun tetap dapat dipastikan pengaruh kehadiran

zeolit berperan besar dalam melakukan kerja penyaringan ion Mg2+

. Hal ini

62

diperkuat melalui hasil penelitian yang dilakukan oleh Astuti, dkk (2005)

menggunakan zeolit alam Lampung yang dikemas dalam bentuk membran

kolom dan hasilnya mampu menurunkan konsentrasi ion Mg2+

hingga

mencapai 50,5% dari 1240 mg/l larutan umpannya. Sehingga jika

dibandingkan dengan penelitian ini, yang menggunakan konsentrat umpan ion

Mg2+

sebesar 20 mg/l, hasilnya menunjukan nilai efisiensi yang lebih besar.

Hasil pengukuran konsentrasi Mg2+

didalam filtrat adalah 6,13 mg/l, 2,76 mg/l

dan 5,26 mg/l masing-masing untuk tipe membran Z1S, Z2S dan Z3S.

Sehingga kuat diduga bahwa kehadiran logam Mg2+

didalam filtrat

diakibatkan oleh terlarutnya bahan pembentuk campuran semen.

Sebagai catatan bahwa komposisi senyawa Mg dalam semen tipe I

adalah sebesar 5% (SNI 15-2049, 2004). Dan seperti halnya pada senyawa

Fe2O3,senyawa MgO juga ditambahkan guna menurunkan suhu pembakaran

saat proses pembentukan klinker semen (Austin, 1985). Selanjutnya pada saat

penggunaan semen hingga set pengerasan semen (hardening), senyawa MgO

terhidrasi menjadi senyawa Mg(OH)2. Sehingga diduga Mg2+

berasal dari

bagian bawah membran yang tidak mengalami kontak langsung dengan

umpan, namun ikut terbawa air pada bagian belakang membran yang

berhadapan langsung dengan filtrat.

4.2.4. Pemisahan ion Ca2+

Berdasarkan hasil pengukuran pemisahan ion logam terhadap ketiga

tipe membran, diketahui hasilnya menunjukkan persen pemisahan yang

negatif seperti terlihat pada Tabel 13. Artinya terjadi kegagalan pemisahan

63

ion Ca2+

atau telah terjadi pelarutan bahan semen Portland putih (leackage),

sehingga menaikkan konsentrasi filtrat yang terbentuk. Dapat pula diduga

bahwa penyebab utamanya, karena belum sempurnanya reaksi hidrasi semen.

Oleh karena itu, pemisahan terhadap ion Ca2+

dapat dikatakan tidak sesuai

dengan karakter membran zeolit yang terbentuk. Persentase pemisahannya

adalah (-145,7) %, (-188,6) % dan (-164,5) % untuk masing-masing tipe

membran Z1S, Z2S dan Z3S.

Tabel 13. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Ca2+

Tipe

sampel

Konsentrasi

Umpan

(mg/l)

Konsentrasi filtrat (mg/l) % efisiensi

Pemisahan

membran

hasil pengukuran Perhitungan

1/2(x1 + x2)R2

Z1S 20 X1 35,82 49,54 (-145,7) %

X2 64,26

Z2S 20 X1 48,63 57,73 (-188,6) %

X2 67,99

Z3S 20 X1 57,55 52,91 (-164,5) %

X2 49,33

Koefisien linear (R2): 0,9900

Terjadinya penambahan konsentrasi Ca2+

diduga, pertama karena

belum sempurnanya proses hidrasi semen dalam campuran membran,

disebabkan karena air telah terlebih dahulu menguap melalui proses

pemanasan dari luar. Dimana seharusnya pengujian produk semen dilakukan

setelah 28 hari, tanpa pemanasan dari luar. Sehingga sejumlah bahan semen

seperti 3CaO.SiO2 dan 2CaO.SiO2, belum seluruhnya membentuk gel

tobermorite (3CaO.2SiO2.3H2O). Kedua,bereaksinya kembali senyawa gypsum

64

dengan air setelah terjadi pengerasan. Sehingga gipsum (CaO.SO4.H2O) akan

kembali bereaksi menghasilkan senyawa Ca(OH)2 yang larut air. Sehingga

konsentrasi ion Ca2+

meningkat.

Hal yang sama terjadi pula pada Razzak dkk (2009) ketika melakukan

pemisahan logam Ca2+

menggunakan zeolit alam Lampung (tidak teraktivasi)

dan nilai pemisahan didapatkan sebesar negatif sembilan persen (-9%). Untuk

penggunaan semen Portland putih diduga kuat lebih banyak memberikan

penambahan konsentrasi ion Ca2+

didalam filtrat. Karena seperti diketahui

bahwa semen portland putih mengandung persenyawaan Ca2+

, antara lain

adalah 3CaO.SiO2; 2CaO.SiO2; 3CaO.Al2O3; 4CaO.Al2O3.Fe2O3 sebesar 64 –

68 % dan menempati bagian terbesar diantara senyawa lainnya (Mursito,

2004). Selain itu bahan semen sengaja ditambahkan gipsum (CaSO4.2H2O)

guna memperlambat terjadinya set pengerasan semen dan dilepasakan

kembali dalam bentuk senyawa CaSO4 setelah campuran mengeras (Austin,

1985). Saat proses filtrasi berlangsung, sejumlah air bereaksi dengan CaO dan

membentuk kapur Ca(OH)2 dan gipsum CaSO4 yang terbawa air melalui

bagian bawah membran (tidak kontak langsung dengan umpan). Kedua

senyawa tersebut terlarut dengan baik didalam filtrat membran dan tentu saja

akan menambah konsentrasi ion Ca2+

didalam filtrat.

4.2.5. Pemisahan ion Na+

Berdasarkan hasil uji pemisahan ion logam Na+ terhadap ketiga tipe

membran, untuk ketiga tipe membran hasilnya menunjukkan persen

pemisahan yang negatif. Seperti halnya yang terjadi pada pemisahan ion Ca2+

,

65

maka pemisahan ion Na+ dapt terjadi demikian. Terjadi pelarutan bahan

semen Portland putih (leackage), sehingga menaikkan konsentrasi filtrat yang

terbentuk. Penyeb utamanya adalah karena belum sempurnanya reaksi hidrasi

semen. Oleh karena itu, pemisahan terhadap ion Na+ dapat pula dikatakan

tidak sesuai dengan karakter membran zeolit yang terbentuk. Meskipun

begitu terdapat satu tipe sampel yang mampu memisahkan hingga mencapai

29,65 %. Efisiensi pemisahan membran diperoleh hasil, yaitu 29,65 %, (-

41,2) % dan (-82,3) % untuk masing-masing tipe membran Z1S, Z2S dan Z3S,

(seperti tampak pada Tabel 14).

Tabel 14. Pengaruh persen berat zeolit terhadap pemisahan ion Na+

Tipe

sampel

Konsentrasi

Umpan

(mg/l)

Konsentrasi filtrat (mg/l) % Efisiensi

pemisahan

membran

hasil pengukuran Perhitungan

1/2(x1 + x2)R2

Z1S 20 X1 22,99 14,07 29,65 %

X2 5,95

Z2S 20 X1 30,28 28,25 (-41,2) %

X2 27,82

Z3S 20 X1 40,48 36,46 (-82,3) %

X2 34,49

Koefisien linear (R2): 0,9727

Telah diketahui bahwa terjadi kenaikan konsentrasi ion Na+ didalam

filtrat yaitu terjadi karena kurang sempurnanya proses hidrasi semen (telah

dibahas pada sub bab pemisahan ion Ca2+

). Sebagai pembanding, hasil

penelitian yang dilakukan oleh Ghaly & Verma (2009) yang menggunakan

66

membran zeolit untuk tujuan desalinasi air dan hasilnya mampu memisahkan

ion Na+ hingga 75,5 %.

4.2.6. Tingkat Keasaman (pH) Filtrat

Berdasarkan pengukuran tingkat keasaman (pH) filtrat hasilnya

menunjukkan informasi sebagai berikut yaitu ditunjukkan pada Tabel 15

berikut ini.

Tabel 15. Tingkat keasaman (pH) filtrat membran.

Tipe

Membran

pH hasil pengukuran terhadap larutan filtrat

Ca2+

Na+ Mg

2+ Fe

2+ Mn

2+ H2O

Z1S 8,05 8,05 8,05 7,75 7,60 9,43

Z2S 7,90 8,30 8,15 8,05 7,80 9,86

Z3S 8,05 8,10 8,05 7,95 7,50 9,74

*pH umpan 6,00 5,50 3,00 1,30 3,15 6,85

*Ket: Berdasarkan data spesifikasi bahan yang tecantum pada kemasan, kecuali untuk H2O.

Semakin besar persen berat zeolit terhadap semen akan semakin

meningkatkan sifat basa pada larutan filtrat yang diperoleh. Namun yang

terjadi pada proses filtrasi membran adalah penambahan tingkat keasaman

filtrat dari sebelumnya bersifat asam (pH umpan berkisar antara 1 – 5).

Sehingga hasilnya jika dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh

Chae, et.al (2009) mendapatkan pH filtrat yang netral, yaitu berkisar antara

7,0 – 7,4.

Awaluddin (2007) mengatakan bahwa zeolit digunakan untuk

meningkatkan tingkat keasaman air yang berada dalam kondisi pH asam

menjadi lebih netral. Selain itu penggunaan semen sebagai bahan pembentuk

membran juga mempengaruhi tingkat keasaman filtrat. Menurut Wiryasa dkk

67

(2006) selama proses hidrasi semen menghasilkan kalsium hidrokida yang

kelarutannya cukup tinggi sehingga menghasilkan sifat basa. Hal ini terjadi

karena terbentuknya senyawa kapur Ca(OH)2 dan gipsum Ca(SO4) pada

proses penuaan (Austin, 1985). Kemudian pada proses filtrasi berlangsung

senyawa tersebut ikut terlarut dalam filtrat. Seperti diketahui bahwa

penambahan sejumlah kapur Ca(OH)2 diperlukan guna menaikkan keasaman

air. Hanum (2002) juga menggunakan kapur untuk meningkatkan pH air

sungai untuk keperluan air minum. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan

(Permenkes) tahun 2002 tingkat keasaman (pH) air minum yang diizinkan

adalah berkisar antara 6,5 - 8,5.

68

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Membran mikrofilter dapat dibuat dari pencampuran zeolit alam dan

semen Portland putih.

2. Membran mikrofilter zeolit memiliki densitas sebesar 1,44; 1,41 dan 1,33

g/cm3, Porositas membran sebesar 40 %, 43 dan 45 % dan kapasitas

penyimpanan fluida sebesar 0,28 ; 0,31 dan 0,34 ml/g masing-masing

untuk tipe Z1S, Z2S dan Z3S.

3. Membran mikrofilter zeolit memiliki fluks membran sebesar, 0,40; 1,41

dan 2,22 kg.h-1

.m-2

masing-masing untuk tipe Z1S, Z2S dan Z3S.

4. Membran mikrofilter zeolit mampu memisahkan 100 % ion Mn2+

, 96,4 %

ion Fe2+

dan 69,4 % ion Mg2+

(untuk tipe membran Z1S), kemudian 100

% ion Mn2+

, 99,4% ion Fe2+

dan 86,2% ion Mg2+

(untuk tipe membran

Z2S), dan 100 % ion Mn2+

, 99,2%, ion Fe2+

dan 73,7 % ion Mg2+

(untuk

tipe membran Z3S). Untuk pemisahan ion Ca2+

dan Na+ belum diperoleh

hasil yang maksimal.

5. Membran mikrofilter zeolit mampu menjernihkan kekeruhan air.

5.2. Saran

Penelitian ini masih memerlukan penambahan perbandingan persen berat

zeolit terhadap membran yang lebih banyak lagi dan penambahan perlakuan

68

69

variasi pemanasan serta penentuan diameter pori membran. Perlu perbaikan

penentuan karakteristik membran seperti kuat tekan dan fluks membran.

70

DAFTAR PUSTAKA

Agustina,dkk., 2008. Pengunaan Teknologi Membrane Pada Pengolahan Air

Limbah Industri Kelapa Sawit. Workshop Industri Kimia dan Kemasan.

Ahmad, A.L.,& Ismail,S. 2001. Prevention Of Membrane Fouling Using

Electricpulse In Dead End Microfiltration Of Titanium Suspensions.

Jurnal Teknologi.Universiti Teknologi Malaysia 34(F) p 21–38.

Aini, M.N. dan Indriati, L. 2006. Proses Pemutihan Zeolit Sebagai Bahan

Pengisi Kertas. Berita Selulosa No. 42 (1) hal. 23-28.

Anomin. 2002. Keputusan Menteri Kesehatan No.907 Tahun 2002 Tentang

Persyaratan dan Pengawasan Air Minum. Depkes RI. Jakarta.

Anonim,.2008, Penuntun Praktikum Farmasi Fisika, Tim – Penyusun, Jurusan

Farmasi UNHAS. Makassar.

Anonim.1999. Portable Turbidimeter Model 2100P: Instrument and Procedure

Manual. Hach Company. USA.

Ariyanti, D. 2009. Studi metode autoflush: Pengendalian scaling pada system

Membran Reverse Osmosis Skala Rumah Tangga. Tesis. Universitas

Diponegoro Semarang.

Asminar, R, dkk. 2008. Analisis Unsur Cu, Cr, Fe, Mg dan Zn

Dalam Paduan AlMgSi-1. Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat

Nuklir PTBN-BATAN. Serpong.

Astuti, Widi. 2005. Proses Pelunakan Air Sadah Menggunakan Zeolit Alam

Lampung.Balai Penelitian Mineral –LIPI. Lampung. Jurnal Widyariset,

Vol. 1. No. 8

Awaluddin. N. 2007.Teknologi Pengolahan Air Tanah Sebagai Sumber Air

Minum Pada Skala Rumah Tangga. FTSP UII.

Bhakta, J. N., and Munekage, Yukihiro 2009. Ceramic as a Potential Tool for

Water Reclamation: A Concise Review. Journal Of Environmental

Protection Science, Vol. 3, p.147 – 162.

Byrappa, K and Yoshimura, M..2001. Handbook of Hydrothermal Technology -

71

A Technology for Crystal Growth and Materials Processing. William

Andrew Publishing. USA.

Bernasconi, G. et.al. 1995.Teknologi Kimia-Bagian 2 (Edisi Bahsa Indonesia).

Pradnya Paramita : Bandung.

Boussu, Katleen. 2007. Influence of Membrane Characteristics on Flux Decline

and Retention in Nanofiltration. Ph.D Thesis Katholieke Universiteit

Leuven, Belgium.

Chae, et.al. 2009. Fouling characteristics of pressurized and submerged pvdf

(polyvinylidene fluoride) microfiltration membranes in a pilot-scale

drinking water treatment system under low and high turbidity

conditions. Elsevier - Science Direct-Desalination (244) p.215–226.

Chapwanya, et.al. 2009. A model for reactive porous transport during re-wetting

of hardened. Journal of Engineering Mathematics. Kluwer Academic

Publishers. www.springerlink.com.

Dyer, A. 1988. An Introduction to Zeolite Molecular Sieves. Department Of

Chemsitry and Applied Chemsitry, University of Salford. UK.

Effendi, Hefnie. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan

Lingkungan Perairan, Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Ghaly,A.E., Verma,M. 2008. Desalination of Salines Sludge Using Ion Exchange

Column With Zeolite. American Journal of Environmental Sciences 4

(4) p. 388 – 396.

Ghazali, and Tram. 2004. Pervaporation dehydration of isopropanol-water

Mixtures using chitosan zeolite-a membranes. Universiti Teknologi

Malaysia. Jurnal Teknologi, 41 (F) Keluaran Khas. Hal.61–72.

Ginting, dkk. 2007. Karakterisasi Komposisi Kimia, Luas Permukaan Pori dan

Sifat Termal dari Zeolit Bayah, Tasikmalaya, dan Lampung. BATAN.

Serpong. Jurnal Teknologi Bahan Nuklir, Vol. 3 No. 1 hal. 1–48.

Grahn, Mattias, 2006, Development Of A Novel Experimental Technique For

Studying Zeolites – Combining Zeolite Coated Atr Elements And Ftir

Spectroscopy, Ph.D Thesis Department of Chemical Engineering and

Geosciences, Luleå University of Technology.

Hanum, Farida.2002.Proses Pengolahan Air Sungai Untuk Keperluan Air

72

Minum. Teknik Kimia,Universitas Sumatera Utara.

Hedstrom. A. 2001.Ion Exchange Of Ammonium In Zeolites:Aliterature

Review.,ASCE-Sweden. Journal of Environmental Engineering, Vol.

127, No. 8

Istadi, dkk,.2006. Optimasi Pembuatan Katalis Zeolit X dari Tawas, NaOH dan

Water Glass Dengan Response Surface Methodology. Bulletin of

Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 1(3) p. 26-32.

Juansah, dkk. 2009. Peningkatan Mutu Sari Buah Nanas Dengan Memanfaatkan

Sistem Filtrasi Aliran Dead-End Dari Membran Selulosa Asetat.

Makara, Sains, Vol. 13, No. 1, hal. 94-100.

Keenan, Charles W. et.al. 1980. General College Chemistry, sixth ed (Edisi

bahasa Indonesia). Jakarta: Penerbit Erlangga.

Kusworo, T.J, Ahmad, B dan Gangga, I.G. 2010. Pengaruh Pemanasan

Terhadap Campuran Membran Polietersulfon-Zeolit Untuk Pemisahan

Karbondioksida.Jurusan Teknik Kimia, Fak. Teknik, UNDIP.Semarang.

Las, dkk, 2000. Sifat Mekanik Komposit Campuran Zeolit-PVA yang

Diiradiasi Sinar γCo-60. Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi.

Las, Thamzil. 1989. Use Of Natural Zeolites For Nuclear Waste Tretament.

Ph.D Thesis Departement of Chemistry and Applied Chemistry, Salford

University. UK.

Liu, et.al. 2008. Performance of Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes

in Metal Effluent Treatment. Chinese Journal of Chemical Engineering,

16(3) p.441- 445.

Mastuti, E. 2009. Pemanfaatan Limbah Elektroplating Sebagai Pengganti Semen

Dan Pasir Dalam Mortar. Teknik Kimia Fakultas Teknik UNS.

McLeary E.E., Jansen, J.C. and Kapteijn F., 2006. Zeolite Based films,

Membranes And Membrane Reactors: Progress And Prospects. Journal

of Microporous and Mesoporous Materials. No. 90 p.198–220.

Moresova, Karterina and Skvara,Frantisek. 2001. Review Paper: White Cement -

Properties, Manufacture, Prospects. Departemen Glass and Ceramics,

73

Institute of Chemical Technology.Czech Republic.

Mourato, 2002. Microfiltration and Nanofiltration. Zenon Environmental Inc.

Burlington, Ontario, Canada.

Mursito, A.T. 2004. Raw mix design klinker semen portland alternatif Berbasis

limbah asetilen dan pozzolan alam. Prosiding Seminar nasional

rekayasa kimia dan proses. Pusat Penelitian Geoteknologi (LIPI)

Bandung.

Notodarmojo, S dan Deniva A.2004. Penurunan Zat Organik dan Kekeruhan

Menggunakan Teknologi Membran Ultrafiltrasi dengan Sistem Aliran

Dead-End (Studi Kasus: Waduk Saguling, Padalarang). PROC. ITB

Sains & Tek. Vol. 36 A, No. 1.hal. 63-82.

Poerwadio, A.D dan Masduqi, A. 2004.Penurunan kadar besi oleh media zeolit

alam Ponorogo secara kontinyu. Jurnal Purifikasi, Vol.5, No.4, hal.

169-174.

Purawiardi, R. 1999.Karakteristik Zeolit Alam Asal Bayah dan Sukabumi Jawa

Barat. Puspiptek, Serpong . Buletin IPT. No.1 Volume V. hal.6 -12.

Rahman dan Hartono, B. 2004. Penyaringan air tanah dengan zeolit alami untuk

menurunkan kadar besi dan mangan, Makara, Kesehatan, Vol. 8, No. 1,

hal.1-6.

Razzak, Mirzan T, Las, T And Priyambodo.2009. The Characterization Of

Natural Zeolite For Wáter Filtration System. Jurnal Penelitian Dan

Pengembangan Ilmu Kimia, VALENSI - Vol. 1. No. 5 Hal.252 –

261.UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Resnick, H. 1985. Fisika Jilid 1(Edisi Bahasa Indonesia) – Ed.3. Erlangga.

Sadar, Michael J. 1998. Turbidity Science: Technical Information Series—

Booklet No. 11.HACH Company. USA.

Saifudin M. R. dan Astuti D. 2005. Kombinasi media filter Untuk menurunkan

kadar besi (Fe). Jurnal Penelitian Sains & Teknologi, Vol. 6, No. 1, hal.

49-64. Universitas Muhammadiyah. Surakarta.

Senda, S.P.,dkk. 2010. Prospek Aplikasi Produk Zeolit Untuk Slow Release

Substance (SRS) dan membran. Pusat Pengkajian Dan Penerapan

74

Teknologi Proses industri- BPPT.

Soltani, et.al. 2009.Experimental Determination of the Relationship Between

Porosity and Surface Wave Parameters of Fully and Partially Saturated

cement paste. NDTCE’09, Non-Destructive Testing in Civil

Engineering Nantes, France,

Standar Nasional Indonesia. (SNI) 15 – 0129 -2004: Semen Portland Putih.

BSN. Jakarta (www.bsn.or.id).

Suwarsono. 2010. Perancangan mesin penjernih virgin coconut oil kapasitas

100 liter/jam. Jurusan Teknik Mesin, UMM, Malang.

Suherman. 2009. Teknologi pengeringan: Sorption Isotherm. Teknik Kimia-

UNDIP.

Swan,CC. 2008. Portland Cement Concrete (I); Materials Periode #9. Civil

Engineering Materials. University Of Iowa

Timoti, Hana. 2005. Aplikasi Membran Pada Pembuatan Minyak Virgin

Coconut Oil (VCO). PT. Nawapanca Adhi Cipta.

Thokchom et.al,.2009.Effect Of Water Absorption, Porosity And Sorptivity On

Durability Of Geopolymer Mortars. ARPN Journal of Engineering and

Applied Sciences. Vol. 4, no. 7, p.28 – 32. www.arpnjournals.com.

Wagner, Jorgen. 2001. Membrane Filtration Handbook Practical Tips and

Hints-second edition. USA: Osmonics Inc.

Wilbert, Michelle Chapman.1999.Water Treatment Engineering & Research

Group U.S. Bureau of Reclamation.Colorado.

Williams, P.J. 2006. Analysis Of Factors Influencing The Performanc Of CMS

Membranes For Gas Separation. Dissertation-School of Chemical and

Biomolecular Engineering. Georgia Institute of Technology.

Wiryasa, dkk.2006. Pengaruh NaCl dan MgSO4 Terhadap Kuat Tekan dan Kuat

Tarik Belah Batu Padas Buatan. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil. Vol.10 (1

No.1

Woinarski, AZ., Snipe, I., Stevens GW, Strak, SC,.2003. The Effects Of Cold

Temperature On Copper Ion Exchange By Natural Zeolite For Use In A

Permeable Reactive Barrier In Antarctica. Science Direct-Elsevier .

75

Cold Regions Science and Technology 37 p. 159– 168.

www.iza-online.org diakses pada tanggal 23/08/2010.

Yuliusman, dkk. 2009. Studi Awal Pemanfaatan Zeolit Alam Untuk Pe Jernihan

Asap Kebakaran. Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia –SNTKI.

Bandung.

Zhong,et.al,. 2009. Preparation of PFSA/PSf hollow fiber composite membranes

with recovered PFSA for the pervaporation separation of EtOH/H2O.

Science China Chemistry. Sci-China Chem - Vol.53 No.1 p.273–280.

76

LAMPIRAN 1

SPESIFIKASI MEMBRAN

Tabel 16. Total kebutuhan bahan pada pembuatan

membran zeolit-semen.

Tipe

sampel

% berat

zeolit : semen

Zeolit

(g)

Semen

(g)

Faktor air

semen

Z1S 1 : 1

50 % : 50 % 45 45 0.5

Z2S 2 : 1

66,67 % : 33,33 % 60 30 0.5

Z3S 3 : 1

75 % : 25 % 66 22 0.5

Perhitungan spesifikasi sampel membran mikrofilter yang berbentuk silinder,

dengan diameter 4,3 cm dan ketebalan 0,5 cm, yaitu sebagai berikut:

V olume membran= 3.14 . (2,15. 2,15 ) cm. 0.5 cm

Volume membran = 7.2573 cm3 ~ 7.3 cm

3 ~ 7.3 ml

Dimisalkan jumlah sampel yang akan dibuat adalah sebanyak 12 buah, maka

dapat dilakukan perhitungan untuk masing-masing tipe sampel sebagai

berikut:

Tipe membran

Z1S ratio 1 : 1

Tipe membran

Z2S ratio 2 : 1

Tipe membran

Z3S ratio 3 : 1

Zeolit Semen Zeolit Semen Zeolit Semen

Dimisalkan

= (7,3) / 2

= 3.65 cm3

Dimisalkan

= (7,3) / 2

= 3.65 cm3

Dimisalkan

= (7,3) 2/ 3

= 4.87 cm3

Dimisalkan

= (7,3)1/3

= 2.43 cm3

Dimisalkan

= (7,3)3/4

= 5.48 cm3

Dimisalkan

=(7,3 .)1/4

=1.83 cm3

Ditimbang

3.65 x 12

Ditimbang

3.65 x 12

Ditimbang

4.87 gr x 12

Ditimbang

2.43 gr x 12

Ditimbang

5.48 gr x 12

Ditimbang

1.83 gr x 12

43.8 g

≈

45 g

43.8 g

≈

45 g

58.44 g

≈

60 g

29.16 g

≈

30 g

65.76 g

≈

66 g

21.96

≈

22 g

Faktor Penambahan air 50 % = 45 g ≈ 45 ml

77

LAMPIRAN 2

HASIL PENGUKURAN SIFAT FISIKA MEMBRAN

Tabel 17. Hasil pengukuran massa membran zeolit/semen

Kode

sampel

A B

Massa kering

(gram)

Massa basah

(gram)

Massa kering

(gram)

Massa basah

(gram)

Z1S

1 10.69 13.81 9.88 12.75

2 10.67 13.17 10.96 12.74

3 10.86 14.52 10.04 12.94

4 10.77 14.14 9.93 13.01

5 Retak - Retak -

6 Retak - Retak -

rataan 10.767 13.943 10.2 12.86

Rataan

Z2S

1 10.11 13.51 10.01 13.06

2 10.56 13.01 10.27 13.59

3 10.5 13.25 10.49 13.47

4 9.96 13.94 10.69 13.93

Retak - Retak -

Retak - Retak -

rataan 10.2825 13.4275 10.37 13.512

Z3S

1 8.64 12.11 9.7 13.04

2 8.51 12.28 10.66 13.94

3 9.4 12.57 9.51 12.51

4 9.09 13.29 9.59 12.77

Retak - Retak -

Retak - Retak -

rataan 9.505 13.063 9.973 13.065

78

Tabel 18. Data laju alir membran zeolit/semen.

Tipe

membran

uji 0 50 100 150 200 250 300 laju alir

(ml/menit)

Rataan

ml/min

Kg/jam

Z1S a 0 1.3 2.2 3.7 4.7 5.9 6.2 0.023 0.02

0.0012

b 0 1 2 2.9 3.5 4.2 5.5 0.019

Z2S a 0 4 12 16.2 20 20.5 22.5 0.094 0.07

0.0042

b 0 2.5 4.8 6.5 8.5 11 12.1 0.050

Z3S a 0 7.2 15.5 20 24 25.7 27.6 0.125 0.11

0.0066

b 0 7.5 12.8 16 19 18.5 21.6 0.104

Tabel 19. Ringkasan hasil perhitungan sifat fisika membran zeolit/semen

Tipe

membran

Densitas

(g/cm3)

Porositas (Mb-Mk) % DS Fluks membran kg.h-1.m-2

Z1S 1.44 40 2.92 28 % 0,40

Z2S 1.41 43 3.15 31 % 1,41

Z3S 1.33 45 3.32 34 % 2,22

Cara perhitungan densitas, porositas dan kapasitas penyimpanan air:

Densitas campuran bahan semen dan zeolit berdasarkan perhitungan rumus

adalah, (ρzeolit = 1,9 g/cm3 dan ρzemen 3,15 g/cm

3):

Sampel Z1S Sampel Z2S Sampel Z3S

ρzeolit-semen

= Mmem : (Vz +Vs)

= 7,3 g: (1,92 + 1,16)

= 2,37 g/cm3

ρzeolit-semen

= Mmem : (Vz +Vs)

= 7,3 : (2,56 + 0,77)

= 2,19 g/cm3

ρzeolit-semen

= Mmem:(Vz+Vs)

= 7,3 : (2,88 + 0,58)

= 2,11 g/cm3

Densitas Membran

ρmembran = Mmem : Vmem

= 10,48 g : 7,3 cm3

=1,44 g/cm3

ρmembran = Mmem : Vmem

= 10,32 g: 7,3 cm3

=1,41 g/cm3

ρmembran = Mmem : Vmem

= 9,74 g: 7,3 cm3

=1,33 g/cm3

79

Porositas membran, rumus =

=(2.92 x 100 %)/ 7.3

= 40 %

=(3.15 x 100 %)/ 7.3

= 43 %

=(3.32 x 100 %)/ 7.3

= 45 %

Kapasitas penyimpanan air , rumus

=(2.92 x 100 %)/ 10.48

= 28 %

=(3.15 x 100 %)/ 10.32

= 31 %

=(3.32 x 100 %)/ 9.74

= 34 %

Fluks membran, rumus J = Q/A

Diman Q adalah laju alir kg/jam dan A adalah luas permukaan membran 0,00297 m2

= 0.0012 kg.h-1

/0.00297m2

= 0,40 kg.h-1

.m-2

= 0.0042 kg.h-1

/0.00297m2

= 1,41 kg.h-1

.m-2

= 0.0066 kg.h-1

/0.00297m2

= 2,22 kg.h-1

.m-2

80

LAMPIRAN 3

PENENTUAN EFISIENSI PEMISAHAN MEMBRAN

1. Efisiensi membran untuk ion Mn2+

Tabel 20. Kalibrasi dan analisis konsentrasi ion Mn2+

Larutan stándar

kalibrasi (mg/l)

Hasil

Analisis

(mg/l)

Filtrat

sampel

Hasil análisis (mg/l) Efisiensi

membran

(Co-Ct)/Co

A b Rerata x

koef.lin

0 mg/l 0.00 Z1S -0.053 -0.025 -0.039 100 %

1 mg/l 1.00 Z2S -0.044 -0.027 -0.036 100 %

3 mg/l 3.1 Z3S 0.002 -0.006 -0.004 100 %

6 mg/l 5.9 Linearitas = 0.9989

Gambar 16. Kurva kalibrasi pengukuran ion Mn2+

.

2. Efisiensi membran untuk ion logam Fe2+

Tabel 21. Kalibrasi dan análisis konsentrasi ion Fe2+

.

Larutan

stándar

kalibrasi

(mg/l)

Hasil

Analisis

(mg/l)

Filtrat

sampel

Hasil análisis (mg/l) Efisiensi

membran

(Co-Ct)/Co

A B Rerata x

koef.lin

0 mg/l 0.00 Z1S 0.120 0.610 0.299 97 %

1 mg/l 1.00 Z2S 0.105 0.050 0.076 99 %

3 mg/l 3.1 Z3S 0.141 0.022 0.080 99 %

6 mg/l 5.9 Linearitas = 0.9989

81

Gambar 17. Kurva kalibrasi pengukuran ion Fe2+

.

3. Efisiensi membran untuk ion logam Mg2+

Tabel 22. Kalibrasi dan análisis konsentrasi ion Mg2+

.

Larutan

stándar

kalibrasi

(mg/l)

Hasil Analisis

(mg/l)

Filtrat

sampel

Hasil análisis (mg/l) Efisiensi

membran

(Co-Ct)/Co

A b Rerata x

koef.lin

0 mg/l 0.00 Z1S 6.495 5.854 6.134 69 %

1 mg/l 1.20 Z2S 4.855 0.616 2.736 86 %

3 mg/l 2.9 Z3S 1.768 6.470 4.120 80 %

Linearitas = 0.9931

Gambar 18. Kurva kalibrasi pengukuran ion Mg2+

.

82

4. Efisiensi membran untuk ion logam Na+

Tabel 23. Kalibrasi dan análisis konsentrasi ion Na+.

Larutan

stándar

kalibrasi (mg/l)

Hasil

Analisis

(mg/l)

Filtrat

sampel

Hasil análisis (mg/l) Efisiensi

membran

(Co-Ct)/Co

A B Rerata

x koef.lin

0 mg/l 0.0 Z1S 22.99 5.95 14.07 30 %

1 mg/l 1.4 Z2S 30.28 27.82 28.25 (-41)%

3 mg/l 3.5 Z3S 40.48 34.49 36.46 (-82) %

6 mg/l 5.5 Linearitas = 0.9727

Gambar 19. Kurva kalibrasi pengukuran ion Na+.

5. Efisiensi membran untuk ion Ca2+

.

Tabel 24. Kalibrasi dan análisis konsentrasi ion Ca2+

.

Larutan stándar

kalibrasi (mg/l)

Hasil Analisis

(mg/l)

Filtrat

sampel

Hasil análisis (mg/l) Efisiensi

membran

(Co-Ct)/Co

A b Rerata x

koef.lin

0 mg/l 0.0 Z1S 35.82 64.26 49.53 -147 %

1 mg/l 1.4 Z2S 48.63 67.99 57.72 -188 %

3 mg/l 3.2 Z3S 57.55 49.93 53.20 -160 %

6 mg/l 5.8 Linearitas = 0.990

83

Gambar 20. Kurva kalibrasi pengukuran ion Ca2+

.

6. Kurva Kalibrasi Alat Turbidimeter Portabel (2100P – HAACH)

Tabel 25. Kalibrasi alat turbidimeter.

Konsentrasi larutan (NTU) 0 100 200 800

Hasil analisis (NTU) 0 95 190 746

Gambar 21. Kurva kalibrasi alat turbidimeter.

0

95

190

746

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

has

il p

emb

acaa

n (

NTU

)

larutan standar kekeruhan

84

LAMPIRAN 4

DOKUMENTASI PENELITIAN

Gambar 22. Peralatan uji penyaringan menggunakan membran zeolit/semen.

85

Gambar 23. Cara kerja penyaringan membran zeolit/semen.

0,10 m

86

Gambar 24. Peralatan pendukung yang digunakan selama penelitian di PLT-UIN.