PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN

POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL 20.000 UNTUK PEMISAHAN

GAS CO2 DAN CH4

BAGUS ADJI PRASTOWO

103096029794

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2008 M/ 1429 H

2

PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN

POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL 20.000 UNTUK PEMISAHAN

GAS CO2 DAN CH4

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sain dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

BAGUS ADJI PRASTOWO

103096029794

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2008 M/ 1429 H

3

PEMBUATAN MEMBRAN DARI SELULOSA ASETAT DAN

POLIETILEN GLIKOL BERAT MOLEKUL 20.000 UNTUK PEMISAHAN

GAS CO2 DAN CH4

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

BAGUS ADJI PRASTOWO

103096029794

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

DR. Adiwar Isalmi Aziz, MT

NIP. 100 003 502 NIP. 150 378 023

Mengetahui,

Ketua Program Studi Kimia

Sri Yadial Chalid, M.Si

NIP. 150 326 907

4

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi yang berjudul "Pembuatan Membran Dari Selulosa Asetat Dan Polietilen

Glikol Berat Molekul 20.000 Untuk Pemisahan Gas CO2 Dan CH4" telah diuji dan

dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Selasa, 9

Desember 2008. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Kimia.

Menyetujui,

Penguji I Penguji II

DR. Thamzil Las Nurhasni, M.Si

NIP. 330 001 078 NIP. 150 368 739

Pembimbing I Pembimbing II

DR. Adiwar Isalmi Aziz, MT

NIP. 100 003 502 NIP. 150 378 023

Mengetahui,

Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi

Kimia

DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Sri Yadial Chalid, M.Si

NIP. 150 317 956 NIP. 150 326 907

5

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH

HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI

SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU

LEMBAGA MANAPUN

Jakarta, Desember 2008

Bagus Adji Prastowo

103096029794

6

ABSTRAK

BAGUS ADJI PRASTOWO, Pembuatan Membran Dari Selulosa Asetat Dan

Polietilen Glikol Berat Molekul 20.000 Untuk Pemisahan Gas CO2 dan CH4. Di

Bawah Bimbingan DR. ADIWAR dan ISALMI AZIZ, MT.

Pemisahan gas CO2 dari gas alam penting dilakukan karena sifatnya yang

dapat menyebabkan korosi pada pipa gas. CO2 juga dapat menurunkan nilai kalor

dari gas alam. Teknologi membran telah mulai dikembangkan untuk pemisahan

gas CO2 dari gas alam karena prosesnya yang sederhana, mudah, ramah

lingkungan, serta konsumsi energi dan biaya operasional yang rendah.

Penggunaan polietilen glikol (PEG) sebagai pembawa pada membran terbukti

mampu menghasilkan selektivitas yang cukup tinggi. Membran dibuat dari

selulosa asetat, aseton, formamida dan PEG berat molekul 20.000 menggunakan

metode inversi fasa. Pada preparasi membran dilakukan beberapa variasi yaitu:

suhu koagulasi diukur pada 9, 18 dan 25 0C. Waktu evaporasi diamati pada 30, 45

dan 60 detik. Dilihat juga pengaruh perendaman PEG cair dengan evaporasi

maupun tanpa evaporasi. Variasi media penyimpanan di dalam air dan dalam

desikator. Terakhir dilihat pengaruh kepolaran bertahap terhadap permeabilitas

dan selektivitas membran. Pemisahan gas dilakukan pada sel permeasi dengan

tekanan 10 – 100 psi. Dari hasil penelitian ditemukan bahwa hasil pemisahan gas

CO2 dengan PEG 20.000 yang optimal dilakukan dengan perendaman dalam PEG

cair tanpa evaporasi pada suhu koagulasi 25 0C dan disimpan dalam media air

dengan nilai selektivitas adalah 15 – 80,9.

Kata kunci : CO2, selulosa asetat, PEG, membran, selektivitas.

7

ABSTRACT

Bagus Adji Prastowo, The Making of Membrane From Cellulose acetate And

Polyetylene Glycol 20.000 Molecular Weight For Separation Of Gas CO2 and

CH4. Advisor DR. Adiwar and Isalmi Aziz, MT.

The separations of CO2 from natural gas are important because its

characteristics can cause corrosion. CO2 can also reduce the heat value of natural

gas. Membrane technology has been developed for the separation of CO2 gas from

the natural gas because the process is simple, easy, friendly environment, and

energy consumption and operational costs are low. The use of polyethylene glycol

(PEG) as a carrier in the membrane has proven able to generate high enough

selectivity. Membrane made from cellulose acetate, acetone, formamida and PEG

molecular weight 20000 using phase inversion method. In membrane preparation

carried out a series of variations, namely: The temperature of coagulation

measured at 9, 18 and 25 0C, evaporation time observed on 30, 45 and 60 seconds.

The influence of the soaking liquid PEG with and without evaporation, variations

of the storage media in the desiccators and water and the influence of gradually

polarity against membrane permeability and selectivity also been measured. The

separation of gas in the permeation cell is done on the gas pressure from10 to 100

psi. This research found that the optimum separation of CO2 with PEG 20,000

done with soaking in the liquid PEG without evaporation at temperature of

coagulation 25 0C and stored in water with the value of selectivity is 15 to 80.9.

Keywords: carbon dioxide, cellulose acetate, polyethylene glycol, membrane,

selectivity.

8

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan begitu banyak

nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan

skripsi yang berjudul "Pembuatan Membran dari Selulosa Asetat dan

Polietilen Glikol Berat Molekul 20.000 Untuk Pemisahan Gas CO2 Dan

CH4". Skripsi ini ditulis berdasarkan penelitian yang dilakukan di Laboratorium

Separasi, KPRT Proses, PPPTMGB "LEMIGAS". Sholawat serta salam semoga

selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW beserta para sahabat dan

pengikutnya yang insyaAllah senantiasa istiqomah hingga akhir zaman.

Dalam penyelesaian skripsi ini banyak sekali pihak yang telah

memberikan bantuan, dukungan, serta motivasi. Karenanya pada kesempatan kali

ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

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

Teknologi.

2. Sri Yadial Chalid, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia.

3. DR. Adiwar selaku pembimbing I atas segala nasehat dan saran yang telah

diberikan.

4. Isalmi Aziz, MT selaku pembimbing II yang telah banyak memberikan

bimbingan dan motivasi selama penulisan skripsi ini.

5. Seluruh staff dosen program studi kimia atas segala ilmu yang telah diberikan.

6. Ibu dan Ayah yang tiada henti-hentinya berdoa serta memberikan

dukungannya.

7. Istriku, Emi Lestari yang telah sabar membantu dalam penyelesaian tugas

akhir ini.

8. Mba Desi selaku laboran yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan

penelitian skripsi ini.

9. Habibi, Zulfakar, Mukhlis, serta teman-teman kimia lainnya atas motivasi dan

dukungan yang telah diberikan.

9

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.

Karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi

kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan

wawasan baru mengenai pemanfaatan sumber daya alam, khususnya gas alam di

Indonesia.

Jakarta, Desember 2008

Penulis

10

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ............................................................................................ vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv

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

1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................ 3

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................................. 4

1.4. Manfaat Penelitian ........................................................................................... 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5

2.1. Konsep Dasar Pemisahan Gas Dengan Membran ............................................ 5

2.2. Definisi Membran ............................................................................................ 8

2.3. Klasifikasi Membran ........................................................................................ 9

2.3.1. Klasifikasi Membran Berdasarkan Jenis Bahan ...................................... 9

2.3.2. Klasifikasi Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi .......... 9

2.3.3. Klasifikasi Membran Berdasarkan Morfologi ......................................... 11

2.4. Modul Membran …………………………..…………………………………. 12

2.4.1. Modul Plate and Frame .......................................................................... 13

2.4.2. Modul Spiral Wound ............................................................................... 13

2.4.3. Modul Tubular ......................................................................................... 14

2.4.4. Modul Kapiler ......................................................................................... 15

2.4.5. Modul Hollow Fiber ................................................................................ 15

2.5. Teknik Pembuatan Membran ........................................................................... 16

2.6. Parameter yang Mempengaruhi Morfologi Membran ...................................... 19

2.6.1. Pemilihan polimer ................................................................................... 19

2.6.2. Pemilihan sistem pelarut dan koagulan ................................................... 21

11

2.6.3. Media Presipitasi ..................................................................................... 22

2.6.4. Waktu Evaporasi ..................................................................................... 22

2.6.5. Pemilihan Pembawa ................................................................................ 22

2.6.6. Pemilihan Aditif ...................................................................................... 25

2.7. Defect Pada Membran ..................................................................................... 26

2.8. Perpindahan Massa Pada Membran ................................................................. 27

2.9. Permeabilitas Gas Murni .................................................................................. 30

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 32

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................... 32

3.2. Bahan dan Alat ................................................................................................. 32

3.2.1. Bahan ....................................................................................................... 32

3.2.2. Alat .......................................................................................................... 32

3.3. Prosedur Kerja .................................................................................................. 33

3.3.1. Preparasi Membran .................................................................................. 33

3.3.2. Uji Permeabilitas dan Selektivitas Membran .......................................... 36

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 39

4.1. Pengaruh Suhu Koagulasi ................................................................................. 39

4.2. Pengaruh Waktu Evaporasi ............................................................................... 41

4.3. Variasi Perendaman PEG ................................................................................. 44

4.4. Variasi Media Penyimpanan ............................................................................. 48

4.5. Variasi Penyimpanan dengan Kepolaran Bertahap .......................................... 51

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 54

5.1. Kesimpulan ....................................................................................................... 54

5.2. Saran ................................................................................................................. 54

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 56

LAMPIRAN ............................................................................................................ 58

12

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Perbandingan Metode Pemisahan CO2 ...................................................... 6

Tabel 2. Perbandingan Rasio Difusivitas, Solubilitas, dan Permeabilitas Gas

CO2 dan CH4 pada Beberapa Polimer ........................................................ 20

Tabel 3. Selektivitas dan Laju Permeasi Membran yang Menggunakan PEG ......... 24

Tabel 4. Diameter Kinetik Beberapa Molekul Gas ................................................... 29

Tabel 5. Suhu Kritis (Tc) dan Solubilitas Gas Pada Karet Silikon ............................ 30

Tabel 6. Variasi Preparasi Membran ......................................................................... 35

Tabel 7. Komposisi campuran larutan kepolaran bertahap ....................................... 36

13

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Skema Pemisahan Membran ................................................................... 8

Gambar 2. Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi ............................ 10

Gambar 3. Membran Berdasarkan Morfologi ........................................................... 12

Gambar 4. Modul Plate and Frame .......................................................................... 13

Gambar 5. Modul Spiral Wounds ............................................................................. 14

Gambar 6. Modul Tubular ........................................................................................ 14

Gambar 7. Modul Kapiler ......................................................................................... 15

Gambar 8. Modul Hollow Fiber ............................................................................... 16

Gambar 9. Selulosa Asetat ........................................................................................ 21

Gambar 10. Aseton ................................................................................................... 21

Gambar 11. Perpindahan Massa pada Membran dengan Media Pembawa .............. 23

Gambar 12. Polietilen Glikol .................................................................................... 23

Gambar 13. Proses Transportasi CO2 Melewati Membran Dengan Pembawa ......... 25

Gambar 14. Formamida ............................................................................................ 25

Gambar 15. Defect Pada Membran Asimetrik .......................................................... 26

Gambar 16. Coating Pada Defect Membran ............................................................. 27

Gambar 17. Proses Pencetakan Membran Berbentuk Lembaran .............................. 34

Gambar 18. Skema Sel Permeasi .............................................................................. 37

Gambar 19. Pengaruh Suhu Koagulasi Terhadap Selektivitas Membran ................ 39

Gambar 20. Pengaruh suhu koagulasi terhadap (a) Laju permeasi CH4,

dan (b) Laju permeasi CO2 ................................................................. 41 Gambar 21. Pengaruh Waktu Evaporasi Terhadap Selektivitas Membran ............... 42

Gambar 22. Pengaruh waktu evaporasi terhadap (a) Laju permeasi CH4,

dan (b) Laju permeasi CO2 .................................................................. 43 Gambar 23. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas

membran ............................................................................................... 45 Gambar 24. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas

membran ............................................................................................... 46

14

Gambar 25. Pengaruh perendaman PEG terhadap (a) Laju permeasi CH4,

dan (b) Laju permeasi CO2 .................................................................. 47 Gambar 26. Pengaruh media penyimpanan terhadap selektivitas membran ............. 49

Gambar 27. Pengaruh media penyimpanan terhadap (a) Laju permeasi CH4,

dan (b) laju permeasi CO2 .................................................................... 50 Gambar 28. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap selektivitas membran .............. 51

Gambar 29. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap (a) Laju permeasi CH4,

Dan (b) laju permeasi CO2 ................................................................... 52

15

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Perhitungan Data Penelitian ....................................................... 58

Lampiran 2. Foto Penelitian ............................................................................. 61

Lampiran 3. Desain Penelitian ......................................................................... 63

Lampiran 4. Data Penelitian ............................................................................. 64

16

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan akan energi yang lebih ramah lingkungan membuat pemerintah

mulai menggalakkan pemakaian gas yang lebih bersih dibandingkan minyak

bumi. Indonesia merupakan salah satu penghasil gas alam terbesar dan masih

memiliki beberapa sumur gas yang belum dieksplorasi secara maksimal.

Walaupun tergolong lebih bersih, gas alam masih mengandung beberapa pengotor

seperti gas asam (CO2, H2S), logam berat, uap air dan lain-lain. Kandungan

pengotor ini harus dihilangkan agar gas dapat diolah lebih lanjut dan tidak

mencemari lingkungan (Dewi, 2007).

Salah satu bentuk pendistribusian gas alam dalam bentuk gas adalah

melalui pipa. Gas alam yang melewati pipa harus memiliki spesifikasi tertentu,

diantaranya batas maksimal kandungan karbondioksida (CO2) yang diperbolehkan

biasanya 5 % volume (Speight, 1991). Namun ada juga yang membolehkan hanya

sampai 2 % volume untuk sistem perpipaan transportasi gas alam dan 50 ppm

untuk gas alam yang dicairkan (Lin dan Benny, 2004). Hal ini dikarenakan sifat

dari CO2 yang dapat menurunkan nilai kalor gas alam. CO2 dapat bereaksi dengan

air membentuk senyawa asam karbonat (H2CO3) yang dapat menyebabkan korosi

pada pipa gas. Selain itu titik beku CO2 (-56,50C) yang lebih tinggi daripada titik

beku gas metana (CH4) yaitu -161,40C (kandungan utama gas alam) akan

mengakibatkan penyumbatan pada tangki ketika gas alam akan dicairkan (Perry,

17

1999). Maka penghilangan kandungan CO2 dari gas alam sangat penting untuk

dilakukan.

Teknologi membran telah mulai diterapkan untuk pemisahan gas CO2 dari

gas alam. Kelebihan teknologi ini adalah prosesnya yang sederhana, mudah,

ramah lingkungan, serta konsumsi energi dan biaya operasional yang rendah

(Mulder, 2000). Proses ini juga efektif untuk pemisahan gas dan cukup bersaing

dengan proses yang telah lebih dulu dikembangkan seperti distilasi kriogenik,

absorbsi, dan pressure-swing adsorption (Freeman, 1999).

Proses membran memerlukan perbedaan tekanan sebagai gaya penggerak

(driving force) agar diperoleh laju alir (fluks) CO2 yang tinggi. Pada umumnya

umpan keluaran dari sumur gas berada dalam tekanan tinggi (> 400 psi). Oleh

karena itu, proses ini kurang efektif untuk umpan gas bertekanan rendah karena

dibutuhkan kompresor untuk menaikkan tekanan gas umpan. Akan tetapi

penggunaan kompresor ini memerlukan biaya operasional dan investasi yang

besar.

Penggabungan antara dua metode, yaitu membran dan absorban yang

berupa PEG (polietilen glikol) telah diteliti sebelumnya dan terbukti dapat

menghasilkan selektivitas dan permeabilitas yang tinggi pada tekanan rendah

(Lucia, 2006). Absorban tersebut tidak membutuhkan unit regenerasi karena

berupa pembawa tetap yang telah teregenerasi dengan sendirinya yang dikenal

dengan sebutan membran matriks campuran.

Pada beberapa penelitian, penggunaan PEG sebagai carrier (pembawa)

pada membran terbukti mampu menghasilkan selektivitas yang cukup tinggi

18

(Teramoto, dkk. 2003). Menurut Dewi (2007) konsentrasi atau berat molekul PEG

yang optimal untuk pemisahan gas CO2/CH4 adalah 20.000 dengan nilai

selektivitas 138,3 – 264,2.

Selain pemilihan carrier (pembawa), ada beberapa faktor yang dapat

mempengaruhi morfologi dan kinerja membran, diantaranya sistem pelarut,

pemilihan polimer, media presipitasi, waktu evaporasi, dan suhu koagulasi.

Karena itu, pada penelitian ini ingin dilihat kondisi optimal preparasi

membran dengan PEG 20.000 terhadap selektivitas membran selulosa asetat untuk

pemisahan CO2 dan CH4 pada tekanan rendah. Aplikasi dari pemakaian membran

yang akan diteliti adalah untuk pemisahan gas CO2 dari gas alam di lapangan gas

PT. PERTAMINA Cirebon, yang tekanannya relatif rendah (30-100 psi).

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Berapakah suhu koagulasi untuk mendapatkan membran dengan selektivitas

tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?

2. Berapakah waktu evaporasi untuk mendapatkan membran dengan selektivitas

tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?

3. Bagaimanakah pengaruh perendaman dalam PEG cair terhadap kinerja

membran untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?

4. Bagaimanakah pengaruh media penyimpanan terhadap kinerja membran untuk

pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?

19

5. Bagaimanakah pengaruh pengeringan dengan kepolaran bertahap terhadap

kinerja membran untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah ?

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Menentukan suhu koagulasi untuk mendapatkan membran dengan selektivitas

tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah.

2. Menentukan waktu evaporasi untuk mendapatkan membran dengan

selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah.

3. Menentukan perendaman membran dalam PEG untuk mendapatkan membran

dengan selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan

rendah.

4. Menentukan media penyimpanan untuk mendapatkan membran dengan

selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4 pada tekanan rendah.

5. Menentukan pengeringan dengan kepolaran bertahap untuk mendapatkan

membran dengan selektivitas tertinggi untuk pemisahan gas CO2 dan CH4

pada tekanan rendah.

1.4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang preparasi

membran untuk mendapatkan selektivitas tertinggi pada pemisahan gas CO2 dari

gas alam di lapangan gas PT. PERTAMINA Cirebon yang tekanannya relatif

rendah (30-100 psi).

20

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Konsep Dasar Pemisahan Gas Dengan Membran

Bersamaan dengan terus meningkatnya jumlah penduduk Indonesia,

konsumsi energipun cenderung meningkat dari 305,7 juta BOE (Barrel Oil

Equivalent) ditahun 1992 sampai 506,8 juta BOE pada tahun 2003 (Purwanto,

2004). Untuk memenuhi kebutuhan energi ini maka berbagai sumber energi terus

dikembangkan, salah satunya adalah gas alam. Gas alam merupakan energi

alternatif pengganti minyak bumi yang cukup menjanjikan mengingat

ketersediaannnya di Indonesia.

Kandungan pengotor pada gas alam seperti CO2 perlu dihilangkan sebelum

diolah menjadi produk akhir yang diinginkan, karena pengotor ini dapat

menghambat proses pengolahan gas dan menimbulkan polusi lingkungan. Proses

penghilangan CO2 dari gas alam dapat dilakukan dengan berbagai macam proses,

misalnya kriogenik, cairan absorbsi, dan teknologi membran. Proses-proses ini

memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Aplikasi yang terbaik dan

paling menguntungkan untuk digunakan dalam pemisahan gas tergantung dari

sifat dan kapasitas gas yang akan diolah. Dari tabel 1 dapat dilihat perbandingan

dari proses pemisahan gas alam yang lazim dilakukan (Baker, 2000).

21

Tabel 1. Perbandingan Metode Pemisahan CO2

Metode

Pemisahan Kelebihan Kekurangan Aplikasi

Absorbsi

• Selektivitas tinggi

• Biaya modal rendah

• Sulit untuk daerah

terpencil

• Konsumsi energi

tinggi

• Ada regenerasi pelarut

Untuk umpan

diatas 50 juta

kaki kubik per

hari (MMscfd),

kandungan CO2

rendah

Kriogenik

• Selektivitas tinggi

• Biaya modal rendah

• Biaya operasional

tinggi

• Konsumsi energi

tinggi

Kandungan CO2

rendah

Membran

• Operasi sederhana dan

mudah

• Tidak membutuhkan

ruang yang besar

• Konsumsi energi

relatif rendah

• Ramah lingkungan

dan dapat diregenerasi

• Instalasi modul cepat

• Cocok untuk daerah

terpencil

• Selektivitas lebih

rendah

• Umur pemakaian

pendek

• Biaya modal tinggi

apabila butuh

rekompresi

• Tidak tahan

temperatur tinggi

• Tidak tahan

keasamaan atau

kebasaan yang tinggi

Umpan dibawah

50 MMscfd

dengan

kandungan CO2

tinggi (> 10 %)

Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau.

Kandungan CO2 di udara segar bervariasi antara 300 ppm sampai dengan 600

22

ppm bergantung pada lokasi. Menurut Otoritas Keselamatan Maritim Australia,

pada konsentrasi tiga persen berdasarkan volume di udara, ia bersifat narkotik

ringan dan menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut nadi, dan

menyebabkan penurunan daya dengar. Pada konsentrasi sekitar lima persen

berdasarkan volume, ia menyebabkan stimulasi pusat pernafasan, pusing-pusing,

kebingungan, dan kesulitan pernafasan yang diikuti sakit kepala dan sesak nafas.

Pada konsentrasi delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala, keringatan,

penglihatan buram, tremor, dan kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima

sampai sepuluh menit (Davidson, 2003).

Oleh karena bahaya kesehatan di atas, penanganan CO2 baik dalam proses

pemisahan maupun setelah berhasil dipisahkan haruslah ditangani dengan cermat

dan memperhatikan aspek keselamatan kerja dan lingkungan alam.

Ada beberapa skenario pelepasan CO2 setelah dipisahkan dari gas alam,

yaitu :

1. Gas CO2 dilepas ke udara melalui pembakaran gas buang yang tidak

bermanfaat.

2. Apabila kandungan gas CO2 pada gas alam tinggi, CO2 dapat dimasukkan

kembali ke dalam bumi di bawah batuan reservoir.

3. Gas CO2 dimanfaatkan dengan mengubah menjadi produk lain yang

bermanfaat seperti dry ice.

23

2.2. Definisi Membran

Membran secara umum didefinisikan sebagai penghalang antara dua fasa

yang bersifat selektif sehingga memungkinkan suatu fasa/komponen tertentu

menembus lebih cepat dibandingkan fasa/komponen lainnya dibawah pengaruh

gaya penggerak (driving force). Gaya penggerak ini dapat berupa perbedaan

tekanan, konsentrasi, suhu, dan potensial listrik (Mulder, 2000). Skema pemisahan

membran secara umum ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Skema Pemisahan Membran

Aliran yang masuk ke dalam membran adalah aliran umpan. fasa yang

melewati/menembus membran disebut permeat sedangkan fasa yang tidak

menembus membran disebut retentat (Fane, 2000).

(Feed) (Permeate)

Phase 2 Phase 1

Driving force

(∆C, ∆P, ∆T, ∆E)

24

2.3. Klasifikasi Membran

Membran dapat diklasifikasikan dalam beberapa kategori, seperti

klasifikasi berdasarkan jenis bahan, klasifikasi berdasarkan struktur dan prinsip

pemisahan, dan klasifikasi berdasarkan morfologinya.

2.3.1. Klasifikasi Membran Berdasarkan Jenis Bahan

Menurut jenis bahan pembentuknya membran dibagi menjadi dua macam,

yaitu (Mulder, 2000) :

a. Membran alami, yaitu membran yang terbentuk secara alamiah (tersusun atas

protein dan lipida).

b. Membran sintetik, yaitu membran yang biasanya tersusun dari bahan sintetik

baik organik (polimer) maupun anorganik (keramik, gelas).

2.3.2. Klasifikasi Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Pemisahan

Berdasarkan struktur dan prinsip separasi/pemisahan, membran

diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu (Mulder, 2000) :

a. Membran berpori

Proses pemisahannya berdasarkan ukuran partikel. Aplikasi dari membran

ini adalah mikrofiltrasi dengan ukuran pori 0,1 – 10 µm dan ultrafiltrasi dengan

ukuran pori 2 – 100 nm.

b. Membran tidak berpori

Membran jenis ini mampu memisahkan molekul yang ukurannya mirip,

yaitu pada gas-gas dan larutan. Perpindahan molekul ditentukan dengan

mekanisme difusi, dimana komponen-komponen tersebut pertama-tama terlarut

dalam membran kemudian terdifusi melewati membran karena adanya gaya

25

penggerak (driving force). Pemisahan terjadi berdasarkan perbedaan kelarutan dan

atau difusivitas. Hal ini berarti sifat intrinsik membran akan menentukan

selektivitas dan permaebilitasnya. Membran tidak berpori diaplikasikan untuk

pervaporisasi, permeasi uap, separasi gas, dan dialisis.

c. Membran dengan pembawa

Pada membran jenis ini, pemisahan terjadi karena ada molekul gas

pembawa yang memindahkan komponen yang diinginkan melewati pembatas.

Molekul pembawa ini mempunyai spesifik afinitas terhadap komponen yang

diinginkan.

a b c

Gambar 2. Membran Berdasarkan Struktur dan Prinsip Separasi. (a) Membran

Berpori, (b) Membran Tidak Berpori, (c) Membran dengan Pembawa

Size Diffusion&Solubility Affinity

(mikrofiltrasi / ultrafiltrasi) (pemisahan gas / pervaporasi) (gas / cairan)

26

2.3.3. Klasifikasi Membran Berdasarkan Morfologi

Berdasarkan struktur morfologisnya, membran dibedakan menjadi

(Freeman, 1999) :

a. Membran simetrik

Membran ini mempunyai struktur yang sama dari lapisan atas ke lapisan

bawah dengan ketebalan 10 – 200 µm. Membran ini terbagi menjadi tiga jenis,

yaitu membran mikropori isotropik (ukuran porinya 0,01 – 10 µm), membran

homogen tidak berpori (difusi dengan gaya penggerak), dan membran bermuatan

listrik (dinding ion bermuatan). Kelemahan dari membran ini adalah untuk

struktur yang lebih rapat, selektivitas tinggi tapi permeabilitasnya rendah.

Sedangkan untuk struktur yang lebih berpori permeabilitasnya tinggi namun

selektivitasnya rendah.

b. Membran asimetrik

Membran ini memiliki struktur yang berbeda pada lapisan atas dan lapisan

bawah. Lapisan atas membran memiliki struktur yang sangat rapat dengan

ketebalan 0,1 – 0,5 µm sedangkan lapisan bawah memiliki struktur yang lebih

berpori dengan ketebalan 50 – 150 µm. Membran ini menggabungkan struktur

membran yang lebih rapat (yang memiliki selektivitas yang tinggi) dengan

struktur membran yang lebih berpori (yang memiliki permeabilitas tinggi)

sehingga dihasilkan membran dengan selektivitas dan permeabilitas yang tinggi.

27

Gambar 3. Membran Berdasarkan Morfologi

2.4. Modul Membran

Modul membran merupakan suatu peralatan kompak yang berfungsi

sebagai area pemisah antara permeat dan retentat. Dalam skala industri biasanya

diinginkan luas area membran per unit volume yang besar sehingga dapat

meningkatkan kontak pemisahan. Secara umum ada dua tipe modul membran,

yaitu modul lembaran (flat) dan modul pipa (tubular). Tipe lembaran dapat berupa

modul plate and frame dan spiral wounds, sedangkan modul pipa dapat berupa

hollow fiber, kapiler, dan tubular (Mulder, 2000).

28

2.4.1. Modul Plate and Frame

Modul ini terdiri dari dua atau lebih membran yang diberi pembatas atau

disebut juga penyangga (support) sehingga membentuk suatu susunan yang

digabungkan dengan suatu penyekat dan diberi plat pada kedua ujungnya

sehingga membentuk modul plate and frame. Modul ini mempunyai luas

membran per unit volume antara 100 – 400 m2/m

3 (Mulder, 2000).

Gambar 4. Modul Plate and Frame

2.4.2. Modul Spiral Wounds

Modul ini merupakan pengembangan dari modul plate and frame yang

bertujuan untuk memperluas kontak pemisahan. Modul ini merupakan modul

plate and frame yang digulung membentuk suatu pipa sehingga akan

meningkatkan kontak pemisahan dan laju permeasi yang diinginkan. Modul ini

mempunyai luas membran per unit volume antara 300 – 1000 m2/m

3 (Mulder,

2000).

29

Feed Retentate

Permeate

Gambar 5. Modul Spiral Wounds

2.4.3. Modul Tubular

Membran ini mempunyai diameter 5 – 15 mm. Modul ini ditempatkan di

dalam suatu baja berpori, keramik, atau tabung plastik dengan diameter tabung

yang lebih dari 10 mm. Jumlah tabung yang dapat ditempatkan dalam modul

bervariasi antara 4 sampai 8 buah. Larutan umpan selalu mengalir melalui pusat

tabung sedangkan permeasi mengalir melalui pori. Densitas kemasan modul ini

rendah yaitu 300 m2/m

3 sehingga memerlukan biaya investasi awal yang tinggi

tetapi memiliki ketahanan terhadap pengotoran karena memiliki hidrodinamika

fluida yang baik (Mulder, 2000).

Gambar 6. Modul Tubular

30

2.4.4. Modul Kapiler

Modul ini terdiri atas sejumlah besar membran kapiler yang dipasang

bersama dalam satu modul dalam sebuah pipa yang bebas di ujung-ujungnya

dengan resin epoksi, poliuretan, atau karet silikon. Diameter yang digunakan

adalah 0,5 – 10 mm. Densitas kemasan modul ini berkisar antara 600 – 1200

m2/m

3 (Baker, 2000).

Gambar 7. Modul Kapiler

2.4.5. Modul Hollow Fiber

Modul ini berdiameter < 0,5 mm yang terdiri atas sejumlah membran yang

ditempatkan pada suatu tabung dengan diameter lebih dari 10 mm. Tabung dapat

terbuat dari keramik, besi baja, dan plastik. Jumlah tabung yang berada dalam

modul sekitar 4 – 18 buah. Salah satu pengembangan dari modul tubular yang

paling sering digunakan adalah modul hollow fiber. Modul hollow fiber atau

modul serat berongga mempunyai luas membran per unit volume sekitar 30.000

m2/m

3. perbedaan antara modul kapiler dengan modul ini hanya pada dimensi.

Pada modul ini, larutan umpan dapat masuk di dalam atau di luar serat. Serat di

31

dalam modul memiliki struktur asimetrik dengan diameter dalam sekitar 42 µm

dan diameter luar ± 85 µm (Schendel, 1984).

Gambar 8. Modul Hollow Fiber

2.5. Teknik Pembuatan Membran

Teknik pembuatan (preparasi) membran yaitu modifikasi material

membran dengan teknik tertentu untuk mendapatkan struktur membran dengan

morfologi yang diinginkan pada proses separasi tertentu. Material yang digunakan

akan membatasi teknik yang dapat dipakai untuk preparasi, morfologi membran,

dan prinsip separasi yang digunakan. Dengan kata lain tidak semua proses

pemisahan dapat dicapai dengan semua jenis material (Mulder, 2000).

Pembuatan membran merupakan tahap terpenting dalam rangkaian

pemisahan gas menggunakan membran terutama dalam skala laboratorium.

Faktor-faktor yang terlibat mulai dari pemilihan tipe polimer yang digunakan,

32

kemurnian, berat molekul, konsentrasi, jenis pelarut, sifat pelarut, komposisi tiap

bahan, tebal casting, temperatur ruangan, hingga pengotor-pengotor berukuran

milimeter akan dapat mempengaruhi kemampuan selektivitas, permeabilitas, dan

morfologi dari membran yang dihasilkan (Pandey, 2001).

Teknik pembuatan membran yang tepat akan menentukan struktur

membran dengan morfologi yang sesuai untuk pemisahan tertentu. Ada beberapa

teknik pembuatan membran yang dapat digunakan untuk membuat membran dari

material tertentu. Jenis teknik yang digunakan tergantung dari material yang

digunakan dan struktur membran yang diinginkan (yang nantinya bergantung pada

masalah separasi yang dihadapi).

Berbagai teknik berbeda dapat dipakai untuk preparasi membran, yang

dapat diaplikasikan pada membran organik maupun anorganik. Beberapa teknik

yang penting adalah (Mulder, 2000):

1. Sintering (pelelehan)

Teknik ini dapat menghasilkan membran berpori dari bahan organik

maupun anorganik. Metode ini menggunakan pemanasan tinggi terhadap partikel-

partikel padat. Selama terjadinya proses, tegangan permukaan antar partikel akan

menghilang sehingga akan membentuk pori. Teknik ini hanya dapat membentuk

pori pada membran mikrofiltrasi karena ukuran yang dihasilkan antara 0,1 – 10

µm dan hanya sekitar 10 – 20 % dari keseluruhan struktur membran.

33

2. Streching (peregangan)

Teknik ini dilakukan dengan meregangkan polimer semi kristalin, seperti

polietilena sehingga dapat dihasilkan membran berpori antara 0,1 – 3 µm. Pori

yang dihasilkan bisa sekitar 90 % dari keseluruhan struktur membran.

3. Track etching

Teknik ini dapat menghasilkan dimensi pori paralel silinder dengan

dimensi yang sama. Teknik ini dilakukan dengan meradiasi partikel film (seperti

polikarbonat) dengan radiasi partikel energi tinggi. Partikel akan merusak matriks

polimer dan menciptakan jalan (track). Kemudian film ini direndam di dalam bak

alkali atau bak asam yang dapat menggores jalan tersebut untuk dapat membentuk

pori yang sejenis. Ukuran pori berada diantara 0,02 – 10 µm. Porositas dihasilkan

dari adanya waktu radiasi. Diameter pori bergantung pada waktu penggoresan.

4. Pelapisan larutan

Teknik ini digunakan untuk dapat menghasilkan membran komposit

dimana lapisan selektif bagian atas terdiri dari bahan yang berbeda dengan lapisan

penyangga pada bagian bawahnya. Teknik ini dapat menghasilkan selektivitas

serta fluks yang tinggi.

5. Inversi fasa

Inversi fasa atau dikenal juga dengan nama presipitasi larutan atau

presipitasi polimer adalah proses dimana polimer ditransformasikan dengan

kondisi terkendali dari bentuk cairan ke padat. Pada proses ini polimer

dipresipitasi menjadi dua fasa yaitu padatan dan cairan. Fasa padat merupakan

fasa yang kaya akan polimer dan akan membentuk matriks membran. Sedangkan

34

fasa cair merupakan fasa yang sedikit polimernya dan akan membentuk pori

membran. Proses presipitasi (pemadatan) diawali dengan transisi dari satu fasa

cair menjadi dua fasa cair (liquid-liquid demixing). Pada kondisi tertentu selama

demixing, satu dari fasa cair tersebut (fasa dengan konsentrasi polimer tinggi)

akan memadat sehingga terbentuk suatu matriks padatan dan fasa cair lainnya

(fasa dengan konsentrasi polimer rendah) akan membentuk pori membran.

2.6. Parameter yang Mempengaruhi Morfologi Membran

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi morfologi dan kinerja

membran, contohnya pemilihan polimer, pemilihan sistem pelarut dan koagulan,

media presipitasi, waktu evaporasi, pemilihan pembawa, serta aditif.

2.6.1. Pemilihan Polimer

Pada dasarnya semua jenis polimer dapat digunakan sebagai membran,

namun karena sifat fisik dan kimianya yang berbeda sehingga hanya beberapa

jenis polimer saja yang dapat digunakan sebagai membran. Polimer yang ideal

adalah yang kuat, amorf, dan tidak rapuh dengan pemakaian pada temperatur di

bawah Tg-nya. Polimer juga harus larut dalam pelarut yang sedikit larut dalam air.

Pemilihan polimer adalah faktor yang sangat penting karena akan mempengaruhi

unjuk kerja membran secara langsung. Sifat pemisahan tergantung pada struktur

dan sifat kimia polimer tersebut.

Membran yang sering digunakan untuk pemisahan gas CO2 dan CH4

adalah selulosa asetat, polisulfon, polikarbonat, dan poliimida. Perbandingan rasio

35

difusivitas, solubilitas, dan permeabilitas gas CO2 dan CH4 pada keempat jenis

membran tersebut dapat dilihat pada tabel 2 (Mulder, 2000).

Tabel 2. Perbandingan Rasio Difusivitas, Solubilitas, dan Permeabilitas Gas CO2

dan CH4 pada Beberapa Polimer

Polimer P CO2

(barrer) D CO2/ D CH4 S CO2/ S CH4 P CO2/ P CH4

selulosa asetat 6,0 4,2 7,3 30,8

poliimida 0,2 15,4 4,1 63,6

polikarbonat 10,0 6,8 3,6 24,4

Polisulfon 4,4 8,9 3,2 28,3

Keterangan : P = permeabilitas ; D = difusivitas ; S = solubilitas

1 Barrer = 10-10

cm3 (STP)cm/cm

2s cm Hg

Berdasarkan data di atas, walaupun rasio difusivitas gas CO2 terhadap CH4

pada membran selulosa asetat memiliki harga terkecil namun selulosa asetat

dipilih karena harga solubilitas CO2 dan CH4 cukup tinggi nilainya. Pemilihan

selulosa asetat ini juga didasarkan pada sifatnya yang non polar, sama seperti gas

CO2 yang lebih non polar dibandingkan gas CH4. Karena sifatnya yang non polar,

selulosa asetat memiliki afinitas yang tinggi terhadap CO2 dan akan meningkatkan

laju permeasi gas CO2 sehingga nilainya lebih tinggi dari polimer lainnya.

Selulosa asetat adalah ester dari asam asetat dan selulosa Dari segi

produksi, selulosa asetat merupakan bahan kimia yang mudah diproduksi karena

terbuat dari selulosa yang tersedia melimpah di alam seperti dari serat kapas dan

pulp kayu.

36

Gambar 9. Selulosa Asetat

2.6.2. Pemilihan Sistem Pelarut dan Koagulan

Pemilihan pelarut tergantung pada morfologi membran yang diinginkan.

Aseton merupakan salah satu pelarut yang mempunyai parameter solubilitas yang

rendah terhadap air dan laju penguapan yang cepat dibandingkan pelarut lainnya

seperti dimetilformadida (DMF), dimetilacetamid (DMAc), dan N-Metilpirolidin

(NMP). Aseton juga dapat melarutkan selulosa asetat dengan baik. Saat koagulasi

dengan air, aseton akan mengalami pemadatan yang lambat pada pencetakkan

sehingga dihasilkan membran yang relatif tidak berpori (dense). Pada pemisahan

gas, membran ini sangat cocok karena akan memberikan selektivitas yang tinggi.

Aseton adalah senyawa berbentuk cairan yang tidak berwarna dan mudah

terbakar.

Gambar 10. Aseton

37

2.6.3. Media Presipitasi

Media presipitasi yang umum digunakan adalah air karena akan

menghasilkan membran yang mempunyai fluks yang lebih tinggi dibandingkan

media presipitasi lainnya seperti i-propanol ataupun metanol. Media presipitasi

dibutuhkan dalam jumlah yang cukup banyak dan harus sering diganti sehingga

dari segi lingkungan tidak boleh dipilih suatu media presipitasi yang dapat

menimbulkan pencemaran lingkungan. Air merupakan media presipitasi yang

ramah lingkungan. Selain itu, air juga merupakan media yang murah dan mudah

didapat.

2.6.4. Waktu Evaporasi

Setelah membran dicetak, pelarut yang terdapat dalam membran tersebut

akan diuapkan dalam waktu yang dapat divariasikan. Semakin singkat penguapan

maka pori membran yang terbentuk akan semakin kecil dan densitas lapisan tipis

akan semakin kecil juga. Tetapi pada tekanan tinggi, densitas lapisan tipis tidak

bisa terlalu kecil karena membran yang terlalu tipis tidak dapat menahan tekanan

yang terlalu tinggi.

2.6.5. Pemilihan Pembawa

Biasanya membran terbuat dari bahan padat dan jarang sekali berupa

cairan. Akan tetapi prinsip keduanya sama yaitu pemisahan antara komponen

yang satu dari komponen yang lain. Pemisahan pada membran terjadi karena

adanya perbedaan solubilitas dan difusivitas. Media pembawa dapat

mengefektifkan fungsi absorbsi diluar peranan solubilitas dan difusivitas. Adanya

pembawa juga dapat meningkatkan kemurnian dari gas yang dipisahkan. Namun

38

jika pembawa ada di dalam membran dengan kemampuan yang kompleks, maka

fluks dapat ditingkatkan. Pembawa dapat berupa cairan yang bersifat bergerak

(mobile) ataupun yang tetap (mobilitasnya terbatas) dan dapat berikatan secara

kimia (kovalen) atau fisika terhadap polimer membran.

(a) (b)

Gambar 11. Perpindahan Massa pada Membran dengan Media Pembawa.

(a) Pembawa Bergerak, (b) Pembawa Tetap

Pada sistem pembawa yang bergerak, molekul pembawa berdifusi

melewati membran. Sedangkan pada sistem pembawa tetap, gas yang berikatan

dengan pembawa akan bergerak pindah dari sisi pembawa yang satu ke sisi

pembawa yang lainnya.

Gambar 12. Polietilen Glikol

Pemilihan pembawa dilakukan berdasarkan kemampuannya untuk

mengabsorbsi CO2 sehingga fluks dan selektivitasnya dapat ditingkatkan.

Absorban yang biasa digunakan pada pemisahan dengan metode absorbsi adalah

amina, karbonat, dan etilen glikol. Berdasarkan penelitian Li, dkk (1995)

39

polietilen glikol (PEG) dapat melarutkan gas-gas yang bersifat asam seperti CO2.

penggunaan PEG juga memberikan pengaruh terhadap selektivitas dan laju

permeasi CO2 seperti terlihat pada tabel 3.

Tabel 3. Selektivitas dan Laju Permeasi Membran yang Menggunakan PEG

Membran Selektivitas Permeasi CO2

(cm3

(STP)/cm2s cmHg)

Tekanan

(cmHg)

Referensi

PEG 6000

dicampur selulosa

asetat

25,6 6,16 x 10-10

20 (Li, dkk. 1998)

PEG 20000

dicampur selulosa

asetat

30,3 7,49 x 10-10

20 (Li, dkk. 1998)

PEG 20000 untuk

pelapisan

polisulfon

23,8 9,5 x 10-7

517 (H.J, dkk 1999)

PEG 20000

dicampur

polivinilamina

63,1 5,8 x 10-6

96

(C. Yi, dkk.

2005)

PEG 400

dicampur selulosa

asetat

178,4 2,55 x 10-6

103,4 (Lucia, 2006)

Satu hal yang mendasar pada membran dengan pembawa adalah reaksi

pengikatan antara carrier dengan solute harus bersifat reversible, karena jika tidak

reversibel maka transportasi gas akan berhenti ketika semua molekul pembawa

telah berikatan dengan gas yang terlarut. Energi ikatan yang dapat bersifat

reversibel berkisar antara 10 – 50 kJ/mol (King). Skema transportasi dapat dilihat

dalam gambar berikut ini :

40

Gambar 13. Proses Transportasi CO2 Melewati Membran Dengan Pembawa

CO2 adalah solute, R adalah carrier dan RCO2 adalah ikatan yang terjadi antara

gas terlarut dengan pembawa.

2.6.6. Pemilihan Aditif

Kriteria aditif yang digunakan adalah aditif harus larut dengan pelarut

tetapi tidak mudah menguap. Sifat ini dibutuhkan saat evaporasi, agar pori

membran dapat terbentuk dengan baik. Dalam penelitian ini digunakan formamida

karena sifatnya yang lebih sukar menguap dibandingkan aseton dan pada

penelitian sebelumnya dinilai cukup optimal (Lucia, 2006). Formamida berbentuk

cairan tidak berwarna namun dapat menyebabkan iritasi pada mata dan kulit.

Penambahan formamida pada membran bertujuan meningkatkan jumlah pori serta

pori yang lebih besar pada sublayer. Hal ini akan memudahkan keluarnya gas-gas

yang telah diseleksi pada lapisan membran yang lebih rapat (dense) sehingga akan

memberikan permeabilitas gas CO2 yang tinggi.

Gambar 14. Formamida

41

2.7. Defect Pada Membran

Defect merupakan cacat yang terdapat pada permukaan atas membran

yang disebabkan oleh gelembung udara, partikel debu, dan ketidaksempurnaan

dalam pembuatan membran. Defect terkadang sangat sulit untuk dihindari,

terutama bila pembuatan membran dilakukan di udara terbuka.

Pada tahap preparasi membran asimetrik, tujuan yang ingin dicapai adalah

membuat membran dengan lapisan selektif yang setipis mungkin untuk

meningkatkan fluks gas yang ingin dipisahkan. Namun lapisan selektif ini harus

bebas defect untuk mendapatkan selektivitas membran yang tinggi (Baker, 2000).

Gambar 15. Defect Pada Membran Asimetrik

Pada membran asimetrik, defect ini akan membuat lapisan selektif (dense)

berlubang sehingga pada bagian yang terkena defect tersebut, zat yang akan

dipisahkan tidak melewati lapisan dense tapi langsung menuju lapisan berpori.

Defect ini tidak akan memberikan pengaruh yang terlalu signifikan terhadap

performa dari membran asimetrik yang digunakan untuk proses pemisahan cairan

42

seperti ultrafiltrasi dan reverse osmosis, tetapi akan menjadi masalah besar untuk

aplikasi pemisahan gas.

Salah satu cara untuk mengatasi masalah defect ini adalah dengan

melakukan coating pada permukaan atas membran dengan suatu lapisan tipis yang

terbuat dari bahan yang relatif permeabel seperti silicone rubber. Lapisan ini tidak

berfungsi sebagai penghalang selektif melainkan hanya untuk mengurangi aliran

gas yang akan melewati bagian membran yang terkena defect. Karena bagian yang

terkena defect sangat kecil, adanya lapisan coating ini akan membuat defect yang

terjadi dapat dianggap diabaikan (Baker, 2000).

Gambar 16. Coating Pada Defect Membran

2.8. Perpindahan Massa Pada Membran

Membran memiliki kemampuan untuk memisahkan satu komponen

dengan komponen lainnya karena adanya perbedaan sifat fisika dan atau sifat

kimia antara membran dengan komponen permeat. Perpindahan massa pada

membran dapat disebabkan oleh adanya gaya penggerak yang dapat berupa

perbedaan konsentrasi (∆C), perbedaan tekanan uap (∆P), perbedaan temperatur

43

(∆T), ataupun perbedaan potensial listrik (∆E) antara kedua fasa. Besarnya laju

permeasi sebanding dengan besar gaya penggerak tersebut (Mulder, 2000)

Mekanisme penyerapan gas oleh membran dimana tekanan sebagai daya

penggeraknya adalah :

a. Penyerapan molekul gas oleh membran pada sisi gas yang bertekanan

tinggi

b. Pelarutan gas ke dalam membran

c. Difusi gas dalam membran ke arah yang bertekanan rendah

d. Pelepasan molekul gas dari larutannya pada sisi yang bertekanan lebih

rendah

Laju pemisahan (fluks) didefinisikan sebagai jumlah volume, massa atau

mol suatu zat yang mengalir melewati membran persatuan luas persatuan waktu.

Sedangkan gaya penggerak adalah besarnya gradien X (dapat berupa konsentrasi,

tekanan, temperatur, ataupun potensial listrik). Hubungan antara fluks dengan

gaya penggerak dinyatakan dengan persamaan :

)(dx

dXDJ −=

Keterangan : J = fluks (g.cm-2

s-1

)

D = Koefisien difusi

dx

dX = gaya penggerak

Permeabilitas pada membran adalah besaran yang menggambarkan

seberapa banyak gas yang menembus membran tersebut karena suatu perbedan

tekanan per area membran. Permeabilitas gas (P) pada membran dikendalikan

oleh mekanisme pelarutan difusi, yang secara metematis ditulis sebagai berikut :

44

P = D x S

keterangan : P = Permeabilitas [cm3 (STP) cm/cm

2 s cmHg]

D = Difusivitas [cm2/s]

S = Solubilitas [cm3 (STP) / cm

3 cmHg]

Difusivitas menunjukkan seberapa cepat suatu gas dapat berdifusi.

Difusivitas gas yang melalui membran dipengaruhi oleh ukuran molekul gas.

Difusivitas akan meningkat dengan berkurangnya ukuran molekul gas. Gas CO2

memiliki diameter kinetik yang lebih kecil dibanding CH4 sehingga memiliki

difusivitas yang lebih tinggi. Diameter kinetik beberapa molekul gas dapat dilihat

pada tabel 4 (Mulder, 2000).

Tabel 4. Diameter Kinetik Beberapa Molekul Gas

Molekul Gas Diameter Kinetik (A0)

He 2,6

Ne 2,75

H2 2,89

CO2 3,3

Ar 3,4

O2 3,46

N2 3,64

CO 3,76

CH4 3,8

C2H4 3,9

Solubilitas atau kelarutan gas pada membran polimer ditentukan oleh

kemudahan gas tersebut untuk terkondensasi. Semakin mudah terkondensasi maka

solubilitas gas tersebut semakin tinggi. Suhu kritis gas dapat menunjukkan mudah

45

tidaknya gas tersebut terkondensasi. Semakin tinggi suhu kritis suatu gas semakin

mudah gas tersebut berkondensasi sehingga solubilitas semakin tinggi pula.

Tabel 5. Suhu Kritis (Tc) dan Solubilitas Gas Pada Karet Silikon

Gas Tc (K) Solubilitas (cm3

(STP)/cm3.bar

N2 126,1 0,2

O2 154,4 0,4

CH4 190,7 0,5

CO2 304,2 2,0

Solubilitas dan difusivitas gas CO2 yang lebih tinggi dari gas CH4 akan

menghasilkan permeabilitas gas CO2 yang jauh lebih besar dibanding

permeabilitas gas CH4 pada proses pemisahan dengan membran. Hal inilah yang

menjadi salah satu dasar pertimbangan penggunaan membran untuk pemisahan

gas CO2 dengan CH4.

2.9. Permeabilitas Gas Murni

Permeabilitas gas murni adalah permeabilitas suatu gas murni terhadap

membran. Persamaan yang digunakan untuk menentukan permeabilitas gas murni

adalah : PAm

QIP

∆=

.

Keterangan : P = Permeabilitas gas murni (cm3 cm/cm

2 det cmHg)

Q = Laju alir permeat (cm3/det)

I = Tebal membran (cm)

Am = Luas membran (cm2)

∆P = Beda tekanan umpan dan permeat (cmHg)

46

Selektivitas membran umumnya dinyatakan dalam dua parameter, yakni

faktor retensi (R) untuk proses pemisahan partikulat dari larutan atau faktor

pemisahan (α) untuk proses pemisahan gas. Faktor pemisahan (α) adalah

perbandingan permeabilitas dari pasangan gas yang dialirkan (i,j) dengan rumus :

Pj

Piij =α atau

SjDj

SiDi

.

.

Selektivitas dapat dinyatakan dalam dua bentuk yaitu selektivitas ideal dan

selektivitas aktual. Selektivitas ideal adalah perbandingan permeabilitas gas murni

(i) terhadap permeabilitas gas murni (j). Selektivitas aktual adalah perbandingan

permeabilitas komponen gas (i) terhadap permeabilitas komponen gas (j) dalam

campuran gas (i) dan (j).

Kinerja membran ditentukan oleh dua parameter, yaitu fluks (J) dan

selektivitas (α). Nilai fluks yang tinggi mengarah kepada produktivitas yang

tinggi, kebutuhan luas area membran yang sempit, dan penurunan biaya.

Sedangkan selektivitas yang tinggi mempengaruhi efesiensi pemisahan dan

penurunan biaya. Pada dasarnya kedua parameter tersebut bertujuan untuk

menghasilkan proses yang lebih ekonomis. Namun pada umumnya, kedua

parameter tersebut cenderung berlawanan. Pada tekanan yang rendah, fluks yang

dihasilkan rendah namun selektivitas tinggi dan sebaliknya, pada tekanan tinggi

fluks yang dihasilkan tinggi tapi selektivitasnya menjadi rendah.

47

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama 10 bulan pada bulan Juli 2007 – Mei 2008

di Laboratorium Separasi, Kelompok Program Riset dan Teknologi (KPRT)

Proses, Pusat Penelitian dan Pengembangan teknologi Minyak dan Gas Bumi

(PPPTMGB) "LEMIGAS" Jl. Ciledug Raya, Cipulir Kebayoran Lama, Jakarta

Selatan.

3.2. Bahan dan Alat

3.2.1. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: Gas CH4 dan

CO2 dengan kemurnian 99%, Selulosa asetat, Aseton, Formamida, polietilen

glikol berat molekul 600 dan 20.000, isopropil alkohol, n-hexan dan air.

3.2.2. Alat

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: Neraca Metler

Toledo tipe PB 3002-S, Magnetic stirer merek IKAlabortechnik tipe RCT-B,

aluminium foil, pisau perata merek Yoshimitsu (0-500 mikrometer), kaca

lembaran (ukuran 26x32) tebal 5 mm, Syringe 10 ml merek B-D (Becton

Dickinson), stopwatch merek Seiko S031-4010k, penangas air, merek Grant W28,

48

o-ring, desikator, sel permeasi terdiri dari dua buah lempeng logam yang dikaitkan

dengan baut sehingga gas yang dialirkan ke dalam sel permeasi tidak bocor.

3.3. Prosedur Kerja

3.3.1. Preparasi Membran

Pembuatan membran bentuk lembaran ini menggunakan teknik inversi

fasa. Pada penelitian ini, dibuat beberapa jenis membran dengan berbagai variasi

dalam preparasi membran, namun secara umum tahapan-tahapan pada preparasi

membran adalah sebagai berikut:

1. Selulosa asetat (CA), aseton, formamida, dan PEG dilarutkan dengan

perbandingan berat ( 1 : 2,15 : 1 : 0,05 ). Selulosa asetat dilarutkan terlebih

dahulu dalam aseton kemudian baru ditambahkan PEG dan formamida.

Campuran kemudian ditutup lembaran aluminium foil dan diaduk dengan

pengaduk magnetik hingga homogen selama 24 jam.

2. Campuran yang telah homogen didiamkan selama ± 24 jam untuk

menghilangkan gelembung.

3. Adonan dituang secukupnya ke atas plat kaca dan dicetak dengan variasi

ketebalan 200 µm dengan pisau perata. Contoh proses pencetakkan dapat

dilihat pada gambar 17.

49

Gambar 17. Proses Pencetakan Membran Berbentuk Lembaran

4. Membran dikeringkan di udara terbuka dengan variasi waktu 30, 45 dan 60

detik

5. Membran segera dimasukkan ke dalam bak koagulasi berisi air dengan variasi

suhu 9, 15 dan 25 0

C selama 1 jam

6. Membran kemudian dimasukkan ke dalam bak annealing berisi air dengan

suhu 70 0C selama 10 menit

7. Membran disimpan dalam tempat penyimpanan dengan variasi desikator dan

air

Berbagai variasi preparasi membran dapat dilihat dalam tabel berikut

(Tabel 6).

50

Tabel 6. Variasi Preparasi Membran

NO Komposisi

Tebal

casting

(µm)

Waktu

Evaporasi

(det)

Perendaman

PEG

(det)

Suhu

Koagulasi

Tempat

penyimpanan

Variasi Suhu Koagulasi

1 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 25ºC air

2 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 18ºC air

3 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 9ºC air

Variasi Waktu Evaporasi

4 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 30 - 25ºC air

5 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 45 - 25ºC air

6 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 25ºC air

Variasi Perendaman PEG

7 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 - 25ºC air

8 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 60 30 25ºC air

9 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC air

Variasi Media Penyimpanan

10 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC air

11 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC Desikator

Variasi Penyimpanan dengan

Kepolaran Bertahap

12 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC n-heksan

13 CA+Aseton+Form+5% PEG 200 - 30 25ºC Desikator

Variasi penyimpanan dengan kepolaran bertahap menggunakan campuran

larutan yang dapat dilihat pada tabel berikut (tabel7).

51

Tabel 7. Komposisi campuran larutan kepolaran bertahap

I Air = 100

II Air : IPA = 75 : 25

III Air : IPA = 50 : 50

IV Air : IPA = 25 : 75

V IPA = 100

VI IPA : Hexan = 75 : 25

VII IPA : Hexan = 50 : 50

VIII IPA : Hexan = 25 : 75

IX Hexan = 100

Setelah membran siap untuk disimpan, membran disimpan pertama kali

dalam larutan I (air 100%) selama 15 menit, kemudian ke larutan II selama 15

menit, kemudian dilanjutkan hingga terakhir ke larutan IX. Pada tiap larutan

waktu perendaman selama 15 menit. Ada dua variasi yang dilakukan yaitu,

penyimpanan akhir dalam hexan 100% dan penyimpanan akhir dalam desikator

(setelah disimpan dalam larutan IX 15 menit, membran dipindahkan ke dalam

desikator).

3.3.2. Uji Permeabilitas dan Selektivitas Membran

Pengujian dilakukan dalam sel permeasi dengan pengukuran laju permeasi

gas CO2 atau CH4 murni yang melewati membran. Yaitu dengan mencatat waktu

yang ditempuh oleh gas yang menembus membran untuk mencapai jarak tertentu

52

pada flowmeter. Flowmeter berupa selang yang berisi iso-propanol dan diberi

tanda jarak tertentu. Dari waktu tersebut dilakukan perhitungan untuk

memperoleh nilai permeabilitas dan selektivitas membran.

Tahapan – tahapan dalam pengukuran laju permeasi gas CO2 dan CH4

murni adalah sebagai berikut :

1. Membran dipotong berbentuk lingkaran dengan diameter 2 inchi.

Kemudian membran diletakkan di dalam sel permeasi dan ditutup serapat

mungkin untuk menghindari kebocoran gas ke udara.

2. Gas CH4 dialirkan ke dalam sel permeasi dengan variasi tekanan 10

sampai 100 psig. Pada setiap tekanan di catat tiga variasi jarak waktu

tempuh yang diperlukan untuk mencapai jarak tertentu.

3. Langkah yang sama juga dilakukan untuk gas CO2.

4. Pengujian dilakukan pada suhu kamar ± 25 0

C. Skema sel permeasi dapat

dilihat pada gambar 18.

Gambar 18. Skema sel permeasi

53

Setelah didapat 3 variasi jarak dan waktu tempuh masing-masing, maka

dapat dilakukan perhitungan dengan cara sebagai berikut :

1. Menghitung laju permeasi gas dengan persamaan berikut :

dT

dLAQ =

Dimana : Q = Laju alir gas menembus membran (cm3.s

-1)

A = Luas penampang selang (cm2)

dL/dT = Jarak yang ditempuh untuk waktu tertentu (cm.s-1

)

2. Laju alir gas pada kondisi standar (STP), 1 atm dan 2730 K, adalah :

273

273

+=

TQQstp

3. Laju permeasi gas murni pada membran adalah :

)( PoPiAm

Q

L

P stp

−=

Dimana : L

P = Laju permeasi (cm

3 (STP).cm

-2.s

-1.cmHg

-1)

QSTP = Laju alir gas permeat pada kondisi STP (cm3

(STP).s-1

)

Am = Luas penampang membran (cm2)

Pi = Tekanan masuk umpan (cmHg)

Po = Tekanan keluar permeat (cmHg)

4. Penentuan selektivitas ideal (α)

Selektivitas CO2 terhadap CH4 dihitung dengan menggunakan persamaan :

)(

)(

/CHCO

4

2

42 /

/

CH

CO

lP

lP=α

Dimana : 42/CHCOα = Selektivitas ideal gas CO2 terhadap CH4

)( 2/ COlP = Laju permeasi gas CO2 murni (cm

3(STP).cm

-2.s

-1.cmHg

-1)

)( 4/ CHlP = Laju permeasi gas CH4 murni (cm

3(STP).cm

-2.s

-1.cmHg

-1)

54

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini ingin diketahui pengaruh variabel-variabel pada proses

pembuatan membran yang meliputi waktu evaporasi, suhu koagulasi, perendaman

dalam larutan polietilen glikol (PEG) cair, media penyimpanan membran, dan

media penyimpanan dengan kepolaran bertahap sebelum membran diuji

4.1. Pengaruh Suhu Koagulasi

Pengaruh koagulasi yang dimaksudkan untuk mengendapkan dan

membentuk membran diamati dengan mengukur selektivitas membran pada tiga

suhu yang berbeda, yaitu pada suhu 9 0C, 18

0C dan 25

0C yang menunjukkan data

sebagai berikut :

Gambar 19. Pengaruh Suhu Koagulasi Terhadap Selektivitas Membran

0

5

10

15

20

25

30

35

40

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

9ºC

18ºC

25ºC

Se

lekti

vit

as

55

Secara umum, semakin rendah suhu koagulasi semakin rendah flux (aliran

gas) yang melewati membran. Artinya semakin dihasilkan membran yang

retentive. Pada gambar 19 diatas dapat dilihat bahwa hasil pengujian

menunjukkan selektivitas pada suhu 9 0C merupakan yang terendah diantara

ketiga suhu yang diuji yaitu antara 6,5 – 15,5 psi. Sedangkan pada suhu 25 dan 18

0C mempunyai nilai selektivitas yang hampir sama pada tekanan 20 – 80 psi. Hal

ini kemungkinan disebabkan pada suhu dingin (<10 0C) kecepatan pelarutan

aseton dan formamida terhadap air lebih lambat dibandingkan pada suhu kamar

sehingga pembentukan pori membran kurang sempurna. Akibatnya selektivitas

yang didapat lebih rendah diabndingkan pada suhu kamar.

Pengaruh suhu koagulasi terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat

dilihat pada gambar berikut :

(a)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Laju

Pe

rme

asi

(10 -6 cm

3 (S

TP

)/cm

2 .S

.cm

Hg

)

9ºC

18ºC

25ºC

56

(b)

Gambar 20. Pengaruh suhu koagulasi terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b)

Laju

permeasi CO2

Pada gambar 20 di atas, laju permeasi CH4 cenderung meningkat dengan

semakin rendahnya suhu koagulasi, artinya semakin sedikit CH4 yang melewati

membran dengan menurunnya suhu koagulasi. Laju permeasi CH4 pada suhu 18

0C di tekanan 90 dan 100 psi meningkat secara tajam, hal ini menyebabkan

selektivitasnya turun secara drastis yang dapat disebabkan karena timbulnya

defect pada lapisan membran pada tekanan tersebut. Laju permeasi CO2 melewati

membran yang tertinggi adalah pada suhu 18 0C.

4.2. Pengaruh Waktu Evaporasi

Evaporasi dilakukan dengan mendiamkan adonan membran yang telah

dicasting di udara terbuka selama 10 sampai 100 detik (Loeb, 1963) untuk

membiarkan sebagian pelarut menguap ke udara. Pengamatan pengaruh waktu

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Laju

Pe

rme

asi

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

25ºC

9ºC

18ºC

57

evaporasi dilakukan pada tiga variasi, yaitu pada 30, 45, dan 60 detik. Pengujian

yang dilakukan menunjukkan hasil sebagai berikut :

Gambar 21 : Pengaruh Waktu Evaporasi Terhadap Selektivitas Membran

Dari gambar 21 di atas, didapatkan hasil selektivitas yang lebih baik

diperoleh pada waktu evaporasi 60 detik. Hasil ini diduga disebabkan semakin

lama waktu evaporasi akan semakin banyak aseton yang menguap ke udara,

akibatnya lapisan selektivitas yang terbentuk akan semakin padat. Lapisan selektif

yang lebih padat membuat solubilitas gas CO2 terhadap membran akan lebih

berperan yang menjadikan membran tersebut bekerja lebih efektif. Pada waktu

evaporasi 60 detik pada tekanan di atas 70 psi tidak dapat diukur selektivitasnya,

hal ini dikarenakan lapisan selektif membran tidak mampu menahan tekanan di

atas 70 psi.

Pengaruh waktu evaporasi terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat

dilihat pada gambar berikut :

0

20

40

60

80

100

120

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Sele

kti

vit

as

30 detik

45 detik

60 detik

58

(a)

(b)

Gambar 22. Pengaruh waktu evaporasi terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b)

Laju permeasi CO2

Pada gambar 22 di atas, laju permeasi CH4 yang tertinggi di dapat pada

waktu evaporasi 30 detik. Hal ini disebabkan karena membran dengan waktu

evaporasi 30 detik memiliki lapisan selektif yang paling tipis sehingga membran

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

30 detik

45 detik

60 detik

Laju

Perm

ea

si

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

0

2 4

6

8

10

12 14

16

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

30 detik

45 detik

60 detik

Laju

Perm

ea

si

(10

-6c

m3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

59

tersebut yang paling mudah dilewati oleh CH4. Pada laju permeasi CO2 yang

paling tinggi didapat pada waktu evaporasi 60 detik. Lapisan selektif yang paling

tebal yang dihasilkan pada waktu evaporasi 60 detik menyebabkan gas CO2 paling

mudah melewati membran ini. Namun pada tekanan di atas 70 psi, membran tidak

mampu menahan tekanan yang didapat sehingga kemungkinan terjadi kebocoran

membran.

4.3. Variasi Perendaman PEG

Perendaman PEG dilakukan setelah adonan membran selesai di casting

dengan ketebalan yang diinginkan, kemudian direndam dalam PEG cair (BM 600)

selama 30 detik. Setelah perendaman dalam PEG proses selanjutnya sesuai

dengan prosedur preparasi membran. Perendaman PEG dilakukan dengan maksud

untuk meminimalkan defect yang mungkin timbul selama casting dan evaporasi di

udara terbuka.

Perendaman dalam PEG diamati dalam 3 variasi yaitu tanpa perendaman

PEG, perendaman PEG dengan evaporasi 60 detik, dan perendaman PEG tanpa

evaporasi. Pembahasan mengenai variasi ini dibagi menjadi 2 bagian, yaitu variasi

perendaman dan variasi evaporasi. Pada variasi perendaman menunjukkan hasil

sebagai berikut :

60

Gambar 23. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas

membran.

Dari gambar 23 di atas, hasil selektivitas evaporasi dengan perendaman

selektivitasnya lebih rendah pada tekanan 10 – 40 psi dibandingkan dengan

evaporasi tanpa perendaman, namun pada tekanan selanjutnya (50 – 100 psi)

selektivitasnya lebih tinggi. Membran dengan perendaman menghasilkan

selektivitas yang lebih stabil dibandingkan tanpa perendaman PEG. Hal ini

disebabkan membran dengan perendaman PEG lebih terlindungi dari

kemungkinan terjadinya defect, sehingga morfologi membran yang terbentuk

lebih baik. Variasi evaporasi dengan perendaman PEG didapat hasil sebagai

berikut :

0

5 10 15 20 25 30 35 40 45

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Sele

kti

vit

as

Evaporasi tanpa perendaman

Evaporasi dan perendaman

61

Gambar 24. Pengaruh perendaman membran dalam PEG terhadap selektivitas

membran.

Dari gambar 24 di atas, selektivitas membran dengan perendaman tanpa

evaporasi lebih tinggi dibandingkan membran dengan evaporasi. Hal ini

disebabkan membran dengan evaporasi kemungkinan defect yang terjadi akibat

evaporasi di udara lebih besar dibandingkan tanpa evaporasi.

Pengaruh perendaman PEG terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat dilihat

pada gambar berikut :

0

10 20

30 40 50 60 70 80 90

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Se

lekti

vit

as

Evaporasi dan perendaman

Perendaman tanpa evaporasi

62

(a)

(b)

Gambar 25. Pengaruh perendaman PEG terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan (b)

Laju permeasi CO2

Pada gambar 25 di atas, laju permeasi CH4 tanpa perendaman PEG lebih

tinggi dibandingkan dengan perendaman PEG, baik dengan maupun tanpa

evaporasi. Laju permeasi CH4 pada membran tanpa perendaman pada tekanan 10

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

La

ju p

erm

ea

si

Tanpa perendaman PEG

Perendaman dan Evaporasi

Perendaman tanpa evaporasi

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

0

1

2

3

4

5

6

7

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Laju

pe

rme

asi

Tanpa perendaman PEG

Perendaman dan Evaporasi

Perendaman tanpa evaporasi

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

63

psi tidak dapat diukur, hal ini karena pada tekanan tersebut CH4 belum mampu

menembus membran. Perendaman lebih mampu menahan CH4 untuk melewati

membran. Hal ini disebabkan morfologi membran yang direndam PEG memiliki

pori yang lebih rapat dengan perlakuan perendaman tersebut, sehingga difusi CH4

lebih lambat. Pada laju permeasi CO2 tanpa perendaman merupakan yang tertinggi

dibandingkan yang lain. Hal ini disebabkan pori membran tanpa perendaman lebih

besar, sehingga CO2 lebih mudah lewat. Namun karena permeasi CH4 juga besar

maka nilai selektivitasnya menjadi rendah. Laju permeasi CO2 dengan

perendaman PEG tanpa evaporasi lebih tinggi dibandingkan dengan evaporasi.

Hal ini disebabkan morfologi membran yang lebih baik pada perendaman tanpa

evaporasi.

4.4. Variasi Media Penyimpanan

Membran yang digunakan dalam pemisahan gas harus dalam kondisi

kering bebas air. Hal ini mengingat aplikasinya dalam sumur gas yang kering.

Untuk itu perlu diketahui kemampuan selektivitas membran bila disimpan dalam

kondisi kering yang dalam penelitian ini digunakan desikator sebagai media

penyimpanan. Hasilnya dapat dilihat pada gambar berikut :

64

Gambar 26. Pengaruh media penyimpanan terhadap selektivitas membran

Berdasarkan gambar di atas, penyimpanan membran dalam air

memberikan hasil selektivitas yang jauh lebih tinggi dibandingkan penyimpanan

dalam desikator. Hal ini disebabkan penyimpanan dalam desikator membuat pori

membran menjadi collaps (rubuh) sehingga membran menjadi rapuh dan

ketahanan mekanisnya rendah. Karena itu membran harus disimpan dalam air

untuk menjaga pori membran agar tidak berubah dan tidak rapuh.

Pengaruh media penyimpanan terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat

dilihat pada gambar berikut :

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Sele

kti

vit

as

air

desikator

65

(a)

(b)

Gambar 27. Pengaruh media penyimpanan terhadap (a) Laju permeasi CH4, dan

(b) laju permeasi CO2

Dari gambar 27 di atas, diketahui membran yang disimpan dalam desikator

memiliki laju permeasi CH4 dan CO2 yang tinggi sehingga dihasilkan membran

dengan selektivitas membran yang rendah.

0 20 40 60 80

100 120 140 160

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Laju

perm

easi

air

desikator

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

0

20

40

60

80

100

120

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tekanan (psi)

Laju

perm

easi

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

air desikator

66

4.5. Variasi Penyimpanan dengan Kepolaran Bertahap

Dalam aplikasinya, membran digunakan dalam kondisi kering. Namun

dari hasil variasi sebelumnya diketahui penyimpanan dalam desikator belum

memberikan hasil yang baik. Oleh karena itu, variasi media penyimpanan yang

lainnya perlu dilakukan. Kepolaran bertahap adalah pengeringan membran secara

bertahap berdasarkan kepolaran dari larutan (Baker, 2000). Membran disimpan

dalam larutan yang mempunyai kepolaran yang tinggi sampai dengan kepolaran

yang rendah secara bertahap.Hasil selektivitas yang didapat dari masing-masing

membran adalah sebagai berikut :

Gambar 28. Pengaruh kepolaran bertahap terhadap selektivitas membran

Dari gambar 28 di atas, menunjukkan hasil selektivitas yang rendah baik

penyimpanan akhir dalam desikator maupun dalam hexan dibandingkan

selektivitas pada variasi-variasi sebelumnya. Hal ini disebabkan semakin nonpolar

pelarut yang digunakan akan menarik molekul air di dalam membran yang dapat

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10 20

Tekanan (psi)

Sele

kti

vit

as

desikator

hexan

67

menjaga pori membran tidak berubah atau rubuh keluar dari membran. Sehingga

membran yang dihasilkan tidak bekerja efektif.

Pengaruh kepolaran bertahap terhadap laju permeasi CH4 dan CO2 dapat

dilihat pada gambar berikut :

(a)

(b)

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

(b) laju permeasi CO2

0

50

100

150

200

250

10 20

Tekanan (psi)

La

ju p

erm

ea

si

desikator

hexan

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

0 20 40 60 80

100 120 140 160 180

10 20

Tekanan (psi)

Laju

pe

rme

asi

desikator

hexan

(10

-6cm

3(S

TP

)/cm

2.S

.cm

Hg

)

68

Dari gambar di atas diketahui bahwa kepolaran bertahap meningkatkan

laju permeasi CH4 dan CO2. Hal ini menunjukkan membran tidak mampu

menahan permeasi dari CH4 maupun CO2. Terbukti dengan hasil selektivitas dari

kedua membran yang jauh lebih rendah dibandingkan membran yang disimpan

dalam air.

69

BAB V

KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan preparasi terbaik untuk membran

selulosa asetat menggunakan PEG 20.000 untuk pemisahan gas CO2 dan CH4

adalah sebagai berikut :

1. Suhu koagulasi yang terbaik diperoleh pada suhu kamar (25 0C).

2. Waktu evaporasi yang terbaik diperoleh pada waktu 60 detik.

3. Perendaman dalam PEG cair (BM 600) setelah membran dicetak tanpa

melalui proses evaporasi memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan

perendaman PEG yang melalui proses evaporasi maupun yang tidak dilakukan

perendaman dalam PEG cair.

4. Media penyimpanan dalam air memberikan hasil yang lebih baik

dibandingkan dalam desikator.

5. Kepolaran bertahap yang dilakukan tidak menghasilkan membran yang lebih

baik dibandingkan penyimpanan dalam air.

5.2. Saran

1. Dalam proses pembuatan membran perlu diperhatikan kondisi-kondisi yang

terkontrol agar diperoleh membran yang seragam.

70

2. Perlu dicari variasi-variasi yang lain agar dapat diperoleh membran dengan

selektivitas yang baik pada kondisi kering mengingat aplikasinya di lapangan

gas yang dalam kondisi kering.

71

DAFTAR PUSTAKA

Andriani, Yayun. 2003. Pemakaian Membran Polisulfon untuk Pemisahan Gas

Hidrogen dan Karbon Monoksida. Thesis, FMIPA, Universitas Indonesia,

Depok.

Baker, R.W. 2000. Membrane Technology and Applications. New York :

McGraw-Hill.

C. Yi, J. Wang, M. Li, S. Wang, Z. Wang. 2005. Facilitated Transport of CO2

through Polyvinylamine/polyethylene Glycol Blend Membranes.

Desalination Journal 193 : 90-96.

Davidson, Clive. 7 February 2003. "Marine Notice: Carbon Dioxide: Health

Hazard". Australian Maritime Safety Authority.

Dewi, A.S. 2007. Efek Polietilen Glikol Berwujud Padat Terhadap Membran

Berbahan Dasar Selulosa Asetat untuk Pemisahan Gas CO2/CH4 pada

Tekanan Rendah. Skripsi, Fakultas Teknik UI, Depok.

Donald L. Kuehne, Shriden K. Friedlander. 1980. Selective Transport of sulfur

dioxide through polymer membranes. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev.

19. 609.

Fane, A.G. 2000. Introduction to Membrane Science and Technology.Australia :

School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, The University

of New South Wales

Freeman, B.D. and I. Pinnau. 1999. Polymer Membranes for Gas and Vapor

Separation. Washington D.C : American Chemical Society.

H. J. Kim, A. Tabe-Mohammadi, A. Kumar, A. F. Fouda. 1999. Asymetric

Membranes by a Two Stages Gelatin Technique for Gas Separation :

Formation and Characterization. Journal of Membrane Science 161 : 229-

238.

Kenji Matsumoto, Ping Xu, Tadashi Nishikimi. 1993. Gas Permeation of

Aromatic Polyimides. 1. Relationship Between Gas Permeabilities. J.

Membrane Sci. 81. 15

Kenji Matsumoto, Ping Xu. 1993. Gas Permeation of Aromatic Polyimides. 2.

Influence of Chemical Structur. J. Membrane Sci. 81. 23

King, J.C. Separation processes based on reversible chemical complexation,

Separation Technology. Rousseau (ed), CRC. 199.

72

Li, J., K. Nagai, T. Nakagawa, and S. Wang. 1998. Preparations of

Polyethyleneglycol (PEG) and Selulosa Acetate (CA) Blend Membrans

and Their Gas Permeabilities. Journal of Membrane Science 138 : 143-

152.

Lin, Haiqing and Benny D. Freeman. 2004. materials Selection Guidelines for

Membranes that Remove CO2 from Gas Mixtures. Journal of Molecular

Structure, xx, pp. 1-18.

Lucia, Anda. 2006. Preparasi dan Karakterisasi Membran Fixed Carrier untuk

Pemisahan CO2/CH4 pada Tekanan 104,3-517,1 cmHg. Thesis, Fakultas

Teknik UI, Depok.

Mulder, Marcel. 2000. Basic Principles of Membrane Technology, Second

Edition. Netherland : Kluwer Academic Publisher.

Pandey, Pratibha and R.S. Chauhan. 2001. Membranes for Gas Separation. Prog.

Polym. Sci 26 : 853-893.

Perry, Robert H and Don W. Green. 1999. Perry's Chemical Engineer's

Handbook. New York : McGraw-Hill.

Purwanto, Widodo. 2004. Indonesian Energy Outlook and Statistic 2004.

Pengkajian Energi Universitas Indonesia.

S. Loeb and S. Sourirajan. 1963. Sea Water Demineralization by Means of an

Osmotic Membrane. Saline Water Conversion-II. Advance in Chemistry

Series no, 28. American Chemical Society. Washington.

Schendel, R.L. 1984. Gas Separation Membrane and the Gas Industry. California

: Engineers Inc., PCGA Transmission Conference.

Speight, James G. 1991. The Chemistry and Technology of Petroleum, Second

Edition. New York : Marcel Dekker Inc.

Teramoto, Masaaki., Satoshi Kitada, Nobuaki Ohnishi, Hideto Matsuyama and

Norifumi Matsumiya. 2003. Separation and Concentration of CO2 by

capilarry-Type Facilitated Transport Membrane Module with Permeation

of Carrier Solution. Journal of Membrane Science 234 : 83-94.

73

LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan Data Penelitian

Berikut perhitungan kalibrasi luas permukaan selang, perhitungan laju

permeasi, permeabilitas, dan selektivitas membran pada kondisi ideal :

A. Kalibrasi luas permukaan selang (A)

Pada temperatur 25 0C berat jenis (ρ) air raksa 13.5385 g/cc.

Berat dalam kolom sepanjang 5 cm (L) adalah 2.2 g

p

mV =

3

.5385.13

2.2

cmg

g=

= 0.1625 cm3

Aps = luas penampang selang (cm2)

V = Aps x L

L

VAps =

cm

cm

5

1625.0 3

= = 0.0325 cm2

B. Menghitung laju permeasi (QSTP), permeabilitas (P), dan selektivitas (α)

kondisi ideal

Menentukan laju permeasi (P/l) ideal: d = 3.8 cm

Am = П x (1.90)2

= 11.3 cm2

74

Berdasarkan data lampiran 1, untuk tekanan 10 psi, diukur pada tiga titik, data

laju alir CH4 adalah sebagai berikut:

jarak waktu

0.4 cm 314.43 detik

0.7 cm 493.4 detik

1.1 cm 739.87 detik

dL / dt = jarak (cm) / waktu (detik)

= 0.4 cm / 314.43 detik = 0.00127 cm/s

= 0.7 cm / 493.4 detik = 0.00168 cm/s

= 1.1 cm / 739.87 detik = 0.00162 cm/s

karena dalam percobaan digunakan tiga titik (jarak) maka untuk laju alir gas

permeat (Q) digunakan nilai rata-rata dari dL / dt yaitu = 0.00152 cm/s

laju alir gas permeat dT

dLAQ =)(

= 0.0325 cm2 x 0.00152 cm.S

-1

= 0.000050 cm3.s

-1

QSTP = 0.000050 cm3.s

-1 x (273/298)= 0.000045cm

3.s

-1

Laju permeasi gas CH4 ideal (P/l) adalah

∆P = 10 psi = 51.715 cmHg

75

( )PA

Q

l

P

m

STP

∆×=

( )cmHg 51.715 x cm 11.3

.s0.000045cm2

-13

=

= 7.739 x 10-8

cm3 (STP).cm

-2.s

-1.cmHg

-1

Pada tekanan 10 psi, hasil percobaan untuk permeasi gas CO2 diperoleh dL/dt

= 0.05102cm.s-1

. Dengan cara yang sama dengan di atas, maka diperoleh pula

laju permeasi gas CO2 ideal : P / l = 2.591 x 10-6

cm3(STP).cm

-2.s

-1.cmHg

-1

Jadi, selektivitas ideal (α):

=

4

2

CHl

P

COl

P

α

( )( ) 1-1-2-38-

-1-1-23-6

.cmHg.s.(STP).cm cm10 x 7.739

.cmHg.s.(STP).cm cm 10 x 2.591=

= 33.48

76

Lampiran 2. Foto Penelitian

Pengadukan dengan magnetik stirer Proses casting

Tempat koagulasi Proses annealing dalam penangas air

Penyimpanan membran dalam media air Penyimpanan membran dalam desikator

77

Pengukuran ketebalan aktual membran Sel permeasi

Flow meter Tabung gas

78

Lampiran 3. Desain Penelitian

79

Lampiran 4. Data Penelitian

1. Variasi suhu koagulasi

a. Suhu koagulasi pada 25 0C

b. Suhu koagulasi pada 9 0C

c. Suhu koagulasi pada 18 0C

2. Variasi waktu evaporasi

a. Waktu evaporasi 30 detik

b. Waktu evaporasi 45 detik

c. Waktu evaporasi 60 detik

3. Variasi perendaman PEG

a. Evaporasi tanpa perendaman PEG

b. Perendaman PEG dan evaporasi

c. Perendaman PEG tanpa evaporasi

4. Variasi media penyimpanan

a. Media penyimpanan air

b. Media penyimpanan desikator

5. Variasi kepolaran bertahap

a. Kepolaran bertahap dalam desikator

b. Kepolaran bertahap dalam n-hexan

80

Data 1.a

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik (II), koagulasi pada suhu kamar (250 C), tebal sebelum 170, tebal sesudah uji 165

A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161

konversi psi ke cm Hg

= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.4 314.43 0.00127 0.000050 0.000045 7.739E-08 10 0.5 9.83 0.05086 0.001658 0.001519 2.591E-06 33.48

51.71493 0.7 493.4 0.00168 51.71493 1 19.84 0.04995

1.1 739.87 0.00162 1.5 29.41 0.05225

0.00152 0.05102

20 2 567.51 0.00352 0.000126 0.000116 9.858E-08 20 0.5 5.57 0.08977 0.002994 0.002742 2.339E-06 23.73

103.4299 2.4 665.77 0.00407 103.4299 1 10.91 0.09363

2.7 739.84 0.00405 1.5 16.29 0.09294

0.00388 0.09211

30 0.5 88.88 0.00563 0.000174 0.000160 9.077E-08 30 0.5 3.72 0.13441 0.004273 0.003915 2.226E-06 24.52

155.1448 1 185.85 0.00516 155.1448 1 7.7 0.12563

1.5 280.14 0.00530 1.5 11.42 0.13441

0.00536 0.13148

40 0.5 74.02 0.00675 0.000225 0.000206 8.779E-08 40 0.5 2.84 0.17606 0.005798 0.005311 2.265E-06 25.801466

206.8597 1 145.84 0.00696 206.8597 1 5.66 0.17730

1.5 217.01 0.00703 1.5 8.41 0.18182

0.00691 0.17839

50 0.5 55.93 0.00894 0.000283 0.000259 8.849E-08 50 0.5 2.27 0.22026 0.007202 0.006598 2.251E-06 25.436107

258.5747 1 112.87 0.00878 258.5747 1 4.49 0.22523

1.5 172.29 0.00841 1.5 6.77 0.21930

0.00871 0.22160

60 0.5 46.59 0.01073 0.000342 0.000314 8.919E-08 60 0.5 1.99 0.25126 0.008579 0.007860 2.235E-06 25.054243

310.2896 1 93.98 0.01055 310.2896 1 3.81 0.27473

1.5 142.4 0.01033 1.5 5.69 0.26596

0.01054 0.26398

70 0.5 42.26 0.01183 0.000394 0.000361 8.797E-08 70 0.5 1.57 0.31847 0.010317 0.009451 2.303E-06 26.181911

362.0045 1.1 92.7 0.01190 362.0045 1 3.3 0.28902

1.5 124.33 0.01265 1.5 4.75 0.34483

0.01212 0.31744

80 0.5 36.12 0.01384 0.000451 0.000413 8.812E-08 80 0.5 1.44 0.34722 0.011612 0.010638 2.268E-06 25.74221

413.7194 1 72.96 0.01357 413.7194 1 2.83 0.35971

1.5 108.11 0.01422 1.5 4.2 0.36496

0.01388 0.35730

90 0.5 28.18 0.01774 0.000629 0.000576 1.091E-07 90 1 2.32 0.43103 0.013834 0.012674 2.402E-06 22.011211

465.4344 1 54.23 0.01919 465.4344 2 4.73 0.41494

1.5 77.95 0.02108 3 7.05 0.43103

0.01934 0.42567

100 0.5 17.83 0.02804 0.000962 0.000882 1.504E-07 100 1 2.19 0.45662 0.015498 0.014197 2.422E-06 16.102707

517.1493 1 34.45 0.03008 517.1493 2 4.19 0.50000

1.5 50.73 0.03071 3 6.3 0.47393

0.02961 0.47685

81

Data 1.b

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada suhu (9º C), tebal sesudah uji 105

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 149.12 0.00335 0.000109 0.000100 1.705E-07 10 0.5 13.09 0.03820 0.001242 0.001138 1.941E-06 11.39

51.71493 0.7 201.78 0.00380 51.7149 1 26.71 0.03671

1.2 373.18 0.00292 1.5 39.29 0.03975

0.00336 0.03822

20 0.6 111.28 0.00539 0.000197 0.000180 1.537E-07 20 0.5 7.98 0.06266 0.002143 0.001964 1.675E-06 10.90

103.4299 1 171.87 0.00660 103.43 1.5 23.19 0.06575

1.6 269.3 0.00616 2 30.39 0.06944

0.00605 0.06595

30 0.5 56.81 0.00880 0.000284 0.000260 1.477E-07 30 0.5 4.49 0.11136 0.003559 0.003260 1.854E-06 12.55

155.1448 1 116.26 0.00841 155.145 1 9.08 0.10893

1.5 172.01 0.00897 1.5 13.7 0.10823

0.00873 0.10951

40 0.5 47.6 0.01050 0.000330 0.000302 1.288E-07 40 0.5 3.25 0.15385 0.005202 0.004766 2.033E-06 15.784323

206.8597 1 97.75 0.00997 206.86 1 6.51 0.15337

1.5 148 0.00995 1.5 9.4 0.17301

0.01014 0.16008

50 0.5 39.82 0.01256 0.000443 0.000405 1.383E-07 50 0.5 2.15 0.23256 0.006897 0.006318 2.156E-06 15.580997

258.5747 1 76.13 0.01377 258.575 1 4.63 0.20161

1.5 110.54 0.01453 1.5 7.1 0.20243

0.01362 0.21220

60 0.5 24.73 0.02022 0.000678 0.000621 1.766E-07 60 0.5 2.06 0.24272 0.008436 0.007728 2.197E-06 12.439198

310.2896 1 49.79 0.01995 310.29 1 3.84 0.28090

1.5 72.08 0.02243 1.5 5.8 0.25510

0.02087 0.25957

70 0.5 16.71 0.02992 0.001018 0.000933 2.274E-07 70 0.5 1.69 0.29586 0.009737 0.008920 2.174E-06 9.5614113

362.0045 1 32.29 0.03209 362.005 1 3.4 0.29240

1.5 47.92 0.03199 1.5 5.01 0.31056

0.03133 0.29960

80 0.5 13.23 0.03779 0.001238 0.001134 2.418E-07 80 0.5 1.38 0.36232 0.011665 0.010686 2.279E-06 9.4234078

413.7194 1 26.51 0.03765 413.719 1 2.76 0.36232

1.5 39.39 0.03882 1.5 4.18 0.35211

0.03809 0.35892

90 0.5 9.82 0.05092 0.001703 0.001560 2.957E-07 90 0.5 1.07 0.46729 0.013771 0.012615 2.391E-06 8.0874682

465.4344 1 19.96 0.04931 465.434 1 2.35 0.39063

1.5 28.74 0.05695 1.5 3.56 0.41322

0.05239 0.42371

100 0.5 6.62 0.07553 0.002420 0.002217 3.782E-07 100 0.5 1.04 0.48077 0.015678 0.014362 2.450E-06 6.4781052

517.1493 1 13.68 0.07082 517.149 1 2.09 0.47619

1.5 20.17 0.07704 1.5 3.11 0.49020

0.07446 0.48239

82

Data 1.c

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada suhu 18ºC, tebal sebelum 150, tebal sesudah uji 145

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 198.43 0.00252 0.000088 0.000081 1.378E-07 10 0.5 9.25 0.05405 0.001859 0.001703 2.906E-06 21.09

51.7149 1 387.91 0.00264 51.71493 1 17.7 0.05917

1.2 455.04 0.00298 1.5 26.26 0.05841

0.00271 0.05721

20 0.5 105.04 0.00476 0.000152 0.000139 1.188E-07 20 0.5 4.17 0.11990 0.003988 0.003653 3.116E-06 26.22

103.43 0.9 187.95 0.00482 103.4299 1 8.36 0.11933

1.2 255.34 0.00445 1.5 12.24 0.12887

0.00468 0.12270

30 0.5 72.17 0.00693 0.000229 0.000210 1.195E-07 30 0.5 2.74 0.18248 0.006104 0.005592 3.180E-06 26.62

155.145 0.9 129.52 0.00697 155.1448 1 5.39 0.18868

1.2 170.81 0.00727 1.5 7.99 0.19231

0.00706 0.18782

40 0.5 58.43 0.00856 0.000291 0.000266 1.135E-07 40 0.5 2 0.25000 0.008263 0.007570 3.228E-06 28.439748

206.86 0.9 101.35 0.00932 206.8597 1 4.05 0.24390

1.2 134.9 0.00894 1.5 5.91 0.26882

0.00894 0.25424

50 0.6 56.27 0.01066 0.000365 0.000334 1.140E-07 50 0.5 1.6 0.31250 0.010011 0.009171 3.129E-06 27.455394

258.575 0.9 82.63 0.01138 258.5747 1 3.33 0.28902

1.2 108.46 0.01161 1.5 4.88 0.32258

0.01122 0.30803

60 0.4 28.03 0.01427 0.000450 0.000412 1.172E-07 60 0.5 1.43 0.34965 0.011737 0.010753 3.057E-06 26.086906

310.29 0.8 59.09 0.01288 310.2896 1 2.85 0.35211

1.2 86.9 0.01438 1.5 4.16 0.38168

0.01384 0.36115

70 0.4 25.41 0.01574 0.000526 0.000482 1.175E-07 70 0.5 1.13 0.44248 0.014393 0.013185 3.213E-06 27.342221

362.005 0.8 49.71 0.01646 362.0045 1 2.22 0.45872

1.2 74.12 0.01639 1.5 3.39 0.42735

0.01620 0.44285

80 0.4 20.09 0.01991 0.000704 0.000645 1.376E-07 80 0.5 1 0.50000 0.016074 0.014726 3.140E-06 22.823501

413.719 0.8 39.63 0.02047 413.7194 1 1.96 0.52083

1.2 55.87 0.02463 1.5 3.04 0.46296

0.02167 0.49460

90 0.4 8.48 0.04717 0.001613 0.001478 2.801E-07 90 0.5 0.83 0.60241 0.018980 0.017387 3.296E-06 11.764913

465.434 0.8 16.21 0.05175 465.4344 1 1.69 0.58140

1.5 30.21 0.05000 1.5 2.57 0.56818

0.04964 0.58400

100 0.5 4.31 0.11601 0.003958 0.003626 6.185E-07 100 0.5 0.67 0.74627 0.021890 0.020053 3.421E-06 5.5305311

517.149 1 8.46 0.12048 517.1493 1 1.44 0.64935

1.5 12.34 0.12887 1.5 2.24 0.62500

0.12179 0.67354

83

Data 2.a

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 30 detik, koagulasi pada suhu kamar (25 0C), tebal sebelum 130, tebal sesudah uji 125

A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161

konversi psi ke cm Hg

= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 27.57 0.01814 0.000580 0.000531 9.058E-07 10 0.5 8.5 0.05882 0.001814 0.001662 2.835E-06 3.13

51.71493 1 56.21 0.01746 51.71493 1 18.04 0.05241

1.5 84.13 0.01791 1.5 26.93 0.05624

0.01783 0.05583

20 0.5 26.8 0.01866 0.000572 0.000524 4.469E-07 20 0.5 4.03 0.12407 0.003863 0.003539 3.019E-06 6.75

103.4299 1 57.11 0.01650 103.4299 1 8.68 0.10753

1.5 85.45 0.01764 1.5 12.68 0.12500

0.01760 0.11887

30 0.5 24.1 0.02075 0.000721 0.000660 3.755E-07 30 0.5 2.7 0.18519 0.006107 0.005595 3.181E-06 8.47

155.1448 1 49.37 0.01979 155.1448 1 5.44 0.18248

1.5 68.59 0.02601 1.5 7.99 0.19608

0.02218 0.18792

40 0.5 10.15 0.04926 0.001641 0.001503 6.410E-07 40 0.5 1.88 0.26596 0.008628 0.007904 3.371E-06 5.259188

206.8597 1 20.59 0.04789 206.8597 1 3.76 0.26596

1.5 29.8 0.05429 1.5 5.65 0.26455

0.05048 0.26549

50 1 12.74 0.07849 0.002754 0.002523 8.609E-07 50 0.5 1.37 0.36496 0.011617 0.010642 3.631E-06 4.217715

258.5747 1.5 18.47 0.08726 258.5747 1 2.98 0.31056

2 24.12 0.08850 1.5 4.24 0.39683

0.08475 0.35745

60 1 7.68 0.13021 0.004635 0.004246 1.207E-06 60 0.5 1.2 0.41667 0.014246 0.013051 3.710E-06 3.073572

310.2896 1.5 11.06 0.14793 310.2896 1 2.27 0.46729

2 14.4 0.14970 1.5 3.43 0.43103

0.14261 0.43833

70 0.5 1.99 0.25126 0.007558 0.006924 1.687E-06 70 0.5 0.87 0.57471 0.018166 0.016642 4.056E-06 2.403419

362.0045 1 4.22 0.22422 362.0045 1 1.79 0.54348

1.5 6.47 0.22222 2 3.58 0.55866

0.23256 0.55895

80 0.5 1.54 0.32468 0.010476 0.009597 2.046E-06 80 1 1.48 0.67568 0.023028 0.021096 4.498E-06 2.198189

413.7194 1 3.03 0.33557 413.7194 2 2.89 0.70922

1.5 4.66 0.30675 3 4.24 0.74074

0.32233 0.70855

90 0.5 1.04 0.48077 0.014870 0.013623 2.582E-06 90 1 1.3 0.76923 0.027266 0.024978 4.734E-06 1.833567

465.4344 1 2.23 0.42017 465.4344 2 2.37 0.93458

1.5 3.29 0.47170 3 3.6 0.81301

0.45755 0.83894

100 1 1.79 0.55866 0.020031 0.018350 3.130E-06 100 1 1.08 0.92593 0.032532 0.029803 5.084E-06 1.624127

517.1493 2 3.34 0.64516 517.1493 2 2.09 0.99010

3 4.89 0.64516 3 3.01 1.08696

0.61633 1.00099

84

Data 2.b

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 45 detik, koagulasi pada suhu kamar (250C).

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 323.41 0.00155 0.000047 0.000043 7.415E-08 10 0.5 13.09 0.03820 0.001263 0.001157 1.974E-06 26.62

51.71493 1 675.41 0.00142 51.71493 1 26.02 0.03867

1.5 1029.18 0.00141 1.5 38.61 0.03971

0.00146 0.03886

20 0.5 136.86 0.00365 0.000098 0.000090 7.658E-08 20 0.5 5.88 0.08503 0.002684 0.002459 2.097E-06 27.38

103.4299 1 337.38 0.00249 103.4299 1 12.27 0.07825

1.5 509.81 0.00290 1.5 18.19 0.08446

0.00302 0.08258

30 0.5 116.01 0.00431 0.000139 0.000127 7.221E-08 30 0.5 4.15 0.12048 0.003954 0.003622 2.060E-06 28.52

155.1448 1 240.06 0.00403 155.1448 1 8.23 0.12255

1.5 352.29 0.00446 1.5 12.33 0.12195

0.00427 0.12166

40 0.5 76.23 0.00656 0.000185 0.000170 7.230E-08 40 0.5 3.23 0.15480 0.005222 0.004784 2.040E-06 28.21825

206.8597 1 175.77 0.00502 206.8597 1 6.13 0.17241

1.5 266.69 0.00550 1.5 9.36 0.15480

0.00569 0.16067

50 0.4 54.04 0.00740 0.000232 0.000213 7.264E-08 50 0.5 2.53 0.19763 0.006511 0.005965 2.035E-06 28.01477

258.5747 0.8 108.77 0.00731 258.5747 1 4.96 0.20576

1.2 168.09 0.00674 1.5 7.49 0.19763

0.00715 0.20034

60 0.5 55 0.00909 0.000285 0.000261 7.432E-08 60 0.5 2.24 0.22321 0.007607 0.006969 1.981E-06 26.66181

310.2896 1.1 122.39 0.00890 310.2896 1 4.26 0.24752

1.5 170.33 0.00834 1.5 6.42 0.23148

0.00878 0.23407

70 0.5 46.82 0.01068 0.000329 0.000301 7.342E-08 70 0.5 1.63 0.30675 0.009173 0.008403 2.048E-06 27.89041

362.0045 1 98.17 0.00974 362.0045 1 3.56 0.25907

1.5 148.46 0.00994 1.5 5.34 0.28090

0.01012 0.28224

80 0.5 43.27 0.01156 0.000381 0.000349 7.452E-08 80 0.5 1.48 0.33784 0.010711 0.009812 2.092E-06 28.07686

413.7194 1 86.73 0.01150 413.7194 1 3.14 0.30120

1.5 127.87 0.01215 1.5 4.57 0.34965

0.01174 0.32956

90 0.5 38.39 0.01302 0.000409 0.000375 7.100E-08 90 0.5 1.43 0.34965 0.011441 0.010481 1.987E-06 27.97954

465.4344 1 79.87 0.01205 465.4344 1 2.93 0.33333

1.5 119.34 0.01267 1.5 4.27 0.37313

0.01258 0.35204

100 0.5 34.54 0.01448 0.000464 0.000425 7.250E-08 100 0.5 1.08 0.46296 0.013382 0.012259 2.091E-06 28.84333

517.1493 1 69.3 0.01438 517.1493 1 2.39 0.38168

1.5 105.1 0.01397 1.5 3.67 0.39063

0.01428 0.41176

85

Data 2.c

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada suhu kamar (28 C), tebal sebelum 160, tebal sesudah uji 155

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 122.85 0.00407 0.000119 0.000109 1.859E-07 10 0.5 1.88 0.26596 0.008553 0.007836 1.337E-05 71.91

51.71493 1 267.61 0.00345 51.71493 1 3.79 0.26178

1.5 412.3 0.00346 1.5 5.7 0.26178

0.00366 0.26317

20 0.5 101.97 0.00490 0.000152 0.000139 1.189E-07 20 0.5 1.28 0.39063 0.011603 0.010629 9.066E-06 76.26

103.4299 1 210.78 0.00460 103.4299 1 2.73 0.34483

1.5 320.77 0.00455 1.5 4.22 0.33557

0.00468 0.35701

30 0.5 67.51 0.00741 0.000236 0.000216 1.230E-07 30 1 1.54 0.64935 0.022312 0.020440 1.162E-05 94.49

155.1448 1 134.28 0.00749 155.1448 2 3.13 0.62893

1.5 206.72 0.00690 3 4.41 0.78125

0.00727 0.68651

40 0.5 60.52 0.00826 0.000275 0.000252 1.074E-07 40 1 1.23 0.81301 0.028595 0.026196 1.117E-05 104.0267

206.8597 1.2 144.07 0.00838 206.8597 2 2.33 0.90909

1.5 178.42 0.00873 3 3.42 0.91743

0.00846 0.87984

50 0.5 50.02 0.01000 0.000328 0.000301 1.026E-07 50 1 0.98 1.02041 0.035275 0.032315 1.103E-05 107.4975

258.5747 1 100.75 0.00986 258.5747 2 1.95 1.03093

1.5 148.65 0.01044 3 2.78 1.20482

0.01010 1.08539

60 0.5 32.85 0.01522 0.000535 0.000490 1.394E-07 60 1 0.78 1.28205 0.045529 0.041709 1.186E-05 85.07028

310.2896 1 64.1 0.01600 310.2896 2 1.53 1.33333

1.5 91.6 0.01818 3 2.16 1.58730

0.01647 1.40090

70 0.5 16.74 0.02987 0.001036 0.000949 2.312E-07 70 1 0.6 1.66667 0.061303 0.056160 1.369E-05 59.18978

362.0045 1 32.4 0.03193 362.0045 2 1.06 2.17391

1.5 47.19 0.03381 3 1.61 1.81818

0.03187 1.88625

80 0.5 10.45 0.04785 0.001718 0.001574 3.357E-07 80 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!

413.7194 1 22.05 0.04310 413.7194 1 #DIV/0!

1.5 29.44 0.06766 1.5 #DIV/0!

0.05287 #DIV/0!

86

Data 3.a

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 101

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 5.09 0.09823 0.003061 0.002804 4.784E-06 #DIV/0!

51.7149 1 #DIV/0! 51.71493 1 11.12 0.08292

1.5 #DIV/0! 1.5 16.05 0.10142

#DIV/0! 0.09419

20 0.5 114.94 0.00435 0.000159 0.000145 1.240E-07 20 0.5 2.51 0.19920 0.006227 0.005705 4.866E-06 39.24

103.43 1 230.82 0.00431 103.4299 1 5.26 0.18182

1.5 314.36 0.00599 1.5 7.84 0.19380

0.00488 0.19161

30 0.5 57.06 0.00876 0.000285 0.000261 1.483E-07 30 0.5 1.57 0.31847 0.008872 0.008128 4.622E-06 31.16

155.145 1 118.09 0.00819 155.1448 1 3.4 0.27322

1.5 171.7 0.00933 1.5 5.6 0.22727

0.00876 0.27299

40 0.5 40.15 0.01245 0.000397 0.000363 1.550E-07 40 0.5 1.19 0.42017 0.012274 0.011244 4.795E-06 30.939339

206.86 1 84.58 0.01125 206.8597 1 2.65 0.34247

1.5 123.3 0.01291 1.5 4 0.37037

0.01221 0.37767

50 0.5 29.48 0.01696 0.000664 0.000608 2.075E-07 50 0.5 1.1 0.45455 0.014753 0.013515 4.611E-06 22.225502

258.575 1 64.45 0.01430 258.5747 1 2.15 0.47619

1.5 81.11 0.03001 1.5 3.31 0.43103

0.02042 0.45392

60 0.5 10.86 0.04604 0.001522 0.001394 3.964E-07 60 0.5 0.84 0.59524 0.017627 0.016149 4.591E-06 11.582465

310.29 1 22.06 0.04464 310.2896 1 1.84 0.50000

1.5 32.1 0.04980 1.5 2.78 0.53191

0.04683 0.54238

70 0.5 7.86 0.06361 0.002107 0.001931 4.705E-07 70 0.5 0.71 0.70423 0.021432 0.019634 4.785E-06 10.169554

362.005 1 16.46 0.05814 362.0045 1 1.62 0.54945

1.5 23.33 0.07278 1.5 2.31 0.72464

0.06484 0.65944

80 0.5 4.6 0.10870 0.003473 0.003182 6.784E-07 80 1 1.36 0.73529 0.026460 0.024240 5.169E-06 7.6188026

413.719 1 9.89 0.09452 413.7194 2 2.64 0.78125

1.5 14.15 0.11737 3 3.72 0.92593

0.10686 0.81416

90 0.5 2.82 0.17730 0.005370 0.004919 9.324E-07 90 1 1.14 0.87719 0.034305 0.031426 5.957E-06 6.3881733

465.434 1 6.14 0.15060 465.4344 2 1.98 1.19048

1.5 9.12 0.16779 3 2.89 1.09890

0.16523 1.05552

100 0.5 2.06 0.24272 0.007696 0.007051 1.203E-06 100 1 0.97 1.03093 0.038665 0.035421 6.042E-06 5.023867

517.149 1 4.37 0.21645 517.1493 2 1.72 1.33333

1.5 6.36 0.25126 3 2.55 1.20482

0.23681 1.18969

87

Data 3.b

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, waktu evaporasi 60 detik, perendaman dalam PEG cair (BM600), koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 65

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 380.02 0.00132 0.000042 0.000038 6.489E-08 10 0.5 13.11 0.03814 0.001184 0.001084 1.850E-06 28.51

51.71493 1 714.69 0.00149 51.71493 1 27.01 0.03597

1.5 1203.35 0.00102 1.5 41.23 0.03516

0.00128 0.03642

20 0.5 268.46 0.00186 0.000066 0.000060 5.132E-08 20 0.5 8.53 0.05862 0.001908 0.001747 1.490E-06 29.04

103.4299 1 493.75 0.00222 103.4299 1 16.74 0.06090

1.5 746.11 0.00198 1.5 25.58 0.05656

0.00202 0.05869

30 0.5 171.49 0.00292 0.000093 0.000085 4.852E-08 30 0.5 5.54 0.09025 0.002695 0.002469 1.404E-06 28.93

155.1448 1 358.29 0.00268 155.1448 1 11.76 0.08039

1.5 524.64 0.00301 1.5 18.16 0.07813

0.00287 0.08292

40 0.5 132.06 0.00379 0.000121 0.000111 4.734E-08 40 0.5 4.66 0.10730 0.003408 0.003122 1.331E-06 28.124301

206.8597 1 264.46 0.00378 206.8597 1 9.32 0.10730

1.5 402.46 0.00362 1.5 14.32 0.10000

0.00373 0.10486

50 0.5 96.24 0.00520 0.000168 0.000154 5.238E-08 50 0.5 3.62 0.13812 0.004250 0.003893 1.328E-06 25.35594

258.5747 1 194.72 0.00508 258.5747 1 7.51 0.12853

1.5 290.9 0.00520 1.5 11.49 0.12563

0.00516 0.13076

60 0.5 63.42 0.00788 0.000267 0.000245 6.960E-08 60 0.5 3.13 0.15974 0.004960 0.004544 1.292E-06 18.561836

310.2896 1 126.85 0.00788 310.2896 1 6.43 0.15152

1.5 183.02 0.00890 1.5 9.84 0.14663

0.00822 0.15263

70 0.5 40.27 0.01242 0.000440 0.000403 9.823E-08 70 0.5 2.7 0.18519 0.005755 0.005273 1.285E-06 13.080268

362.0045 1 76.31 0.01387 362.0045 1 5.55 0.17544

1.5 111.21 0.01433 1.5 8.48 0.17065

0.01354 0.17709

80 0.5 24.88 0.02010 0.000684 0.000626 1.335E-07 80 0.5 2.38 0.21008 0.006419 0.005881 1.254E-06 9.390591

413.7194 1 47.92 0.02170 413.7194 1 4.96 0.19380

1.5 71.39 0.02130 1.5 7.61 0.18868

0.02103 0.19752

90 0.5 15.32 0.03264 0.001047 0.000959 1.818E-07 90 0.5 2.1 0.23810 0.007400 0.006779 1.285E-06 7.0686809

465.4344 1 30.89 0.03211 465.4344 1 4.27 0.23041

1.5 46.57 0.03189 1.5 6.6 0.21459

0.03221 0.22770

100 0.5 10.76 0.04647 0.001493 0.001368 2.334E-07 100 0.5 1.91 0.26178 0.008033 0.007359 1.255E-06 5.3788573

517.1493 1 21.52 0.04647 517.1493 1 3.96 0.24390

1.5 32.65 0.04492 1.5 6.08 0.23585

0.04595 0.24718

88

Data 3.c

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, tanpa evaporasi, perendaman dalam PEG cair (BM600), koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 90

A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161

konversi psi ke cm Hg

= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan

jarak

(cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 8.84 0.05656 0.001771 0.001622 2.767E-06 #DIV/0!

51.7149 1 #DIV/0! 51.7149 1 18.44 0.05208

1.5 #DIV/0! 1.5 27.56 0.05482

#DIV/0! 0.05449

20 0.3 214.6 0.00140 0.000042 0.000038 3.268E-08 20 0.5 4.54 0.11013 0.003384 0.003100 2.644E-06 80.92

103.43 0.5 396.42 0.00110 103.43 1 9.32 0.10460

0.7 543.22 0.00136 1.5 14.44 0.09766

0.00129 0.10413

30 0.5 175.26 0.00285 0.000102 0.000093 5.307E-08 30 0.5 3.18 0.15723 0.005038 0.004615 2.624E-06 49.45

155.145 1 327.55 0.00328 155.145 1 6.37 0.15674

1.5 480.51 0.00327 1.5 9.68 0.15106

0.00313 0.15501

40 0.5 95.38 0.00524 0.000167 0.000153 6.519E-08 40 0.5 2.36 0.21186 0.006650 0.006092 2.598E-06 39.855554

206.86 1 195.56 0.00499 206.86 1 4.77 0.20747

1.5 292.28 0.00517 1.5 7.34 0.19455

0.00513 0.20463

50 0.3 42.17 0.00711 0.000242 0.000222 7.572E-08 50 0.5 1.74 0.28736 0.008284 0.007589 2.589E-06 34.19436

258.575 0.6 83.14 0.00732 258.575 1 3.82 0.24038

1 133.6 0.00793 1.5 5.93 0.23697

0.00745 0.25490

60 0.3 34.53 0.00869 0.000312 0.000285 8.114E-08 60 0.5 1.38 0.36232 0.010225 0.009368 2.663E-06 32.824341

310.29 0.6 64.44 0.01003 310.29 1 3.07 0.29586

1 104.29 0.01004 1.5 4.82 0.28571

0.00959 0.31463

70 0.3 25.48 0.01177 0.000358 0.000328 7.990E-08 70 0.5 1.45 0.34483 0.011627 0.010652 2.596E-06 32.486241

362.005 0.6 53.42 0.01074 362.005 1 2.88 0.34965

1 91.42 0.01053 1.5 4.2 0.37879

0.01101 0.35776

80 0.3 20.22 0.01484 0.000503 0.000461 9.826E-08 80 0.5 1.26 0.39683 0.013342 0.012223 2.606E-06 26.525292

413.719 0.6 39.02 0.01596 413.719 1 2.41 0.43478

1 64.6 0.01564 1.5 3.66 0.40000

0.01548 0.41054

90 0.5 19.87 0.02516 0.000814 0.000745 1.413E-07 90 0.5 1.13 0.44248 0.015058 0.013795 2.615E-06 18.508333

465.434 0.7 28 0.02460 465.434 1 2.26 0.44248

1 39.84 0.02534 1.5 3.25 0.50505

0.02503 0.46334

100 0.5 14.18 0.03526 0.001109 0.001016 1.733E-07 100 0.5 1 0.50000 0.016643 0.015247 2.601E-06 15.005087

517.149 0.7 20.91 0.02972 517.149 1 1.97 0.51546

1 28.93 0.03741 1.5 2.93 0.52083

0.03413 0.51210

89

Data 4.a

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, tanpa evaporasi, perendaman dalam PEG cair (BM600), koagulasi pada (250 C), tebal sesudah uji 90

A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161

konversi psi ke cm Hg

= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan

jarak

(cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 0.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 10 0.5 8.84 0.05656 0.001771 0.001622 2.767E-06 #DIV/0!

51.7149 1 #DIV/0! 51.7149 1 18.44 0.05208

1.5 #DIV/0! 1.5 27.56 0.05482

#DIV/0! 0.05449

20 0.3 214.6 0.00140 0.000042 0.000038 3.268E-08 20 0.5 4.54 0.11013 0.003384 0.003100 2.644E-06 80.92

103.43 0.5 396.42 0.00110 103.43 1 9.32 0.10460

0.7 543.22 0.00136 1.5 14.44 0.09766

0.00129 0.10413

30 0.5 175.26 0.00285 0.000102 0.000093 5.307E-08 30 0.5 3.18 0.15723 0.005038 0.004615 2.624E-06 49.45

155.145 1 327.55 0.00328 155.145 1 6.37 0.15674

1.5 480.51 0.00327 1.5 9.68 0.15106

0.00313 0.15501

40 0.5 95.38 0.00524 0.000167 0.000153 6.519E-08 40 0.5 2.36 0.21186 0.006650 0.006092 2.598E-06 39.855554

206.86 1 195.56 0.00499 206.86 1 4.77 0.20747

1.5 292.28 0.00517 1.5 7.34 0.19455

0.00513 0.20463

50 0.3 42.17 0.00711 0.000242 0.000222 7.572E-08 50 0.5 1.74 0.28736 0.008284 0.007589 2.589E-06 34.19436

258.575 0.6 83.14 0.00732 258.575 1 3.82 0.24038

1 133.6 0.00793 1.5 5.93 0.23697

0.00745 0.25490

60 0.3 34.53 0.00869 0.000312 0.000285 8.114E-08 60 0.5 1.38 0.36232 0.010225 0.009368 2.663E-06 32.824341

310.29 0.6 64.44 0.01003 310.29 1 3.07 0.29586

1 104.29 0.01004 1.5 4.82 0.28571

0.00959 0.31463

70 0.3 25.48 0.01177 0.000358 0.000328 7.990E-08 70 0.5 1.45 0.34483 0.011627 0.010652 2.596E-06 32.486241

362.005 0.6 53.42 0.01074 362.005 1 2.88 0.34965

1 91.42 0.01053 1.5 4.2 0.37879

0.01101 0.35776

80 0.3 20.22 0.01484 0.000503 0.000461 9.826E-08 80 0.5 1.26 0.39683 0.013342 0.012223 2.606E-06 26.525292

413.719 0.6 39.02 0.01596 413.719 1 2.41 0.43478

1 64.6 0.01564 1.5 3.66 0.40000

0.01548 0.41054

90 0.5 19.87 0.02516 0.000814 0.000745 1.413E-07 90 0.5 1.13 0.44248 0.015058 0.013795 2.615E-06 18.508333

465.434 0.7 28 0.02460 465.434 1 2.26 0.44248

1 39.84 0.02534 1.5 3.25 0.50505

0.02503 0.46334

100 0.5 14.18 0.03526 0.001109 0.001016 1.733E-07 100 0.5 1 0.50000 0.016643 0.015247 2.601E-06 15.005087

517.149 0.7 20.91 0.02972 517.149 1 1.97 0.51546

1 28.93 0.03741 1.5 2.93 0.52083

0.03413 0.51210

90

Data 4.b

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, tanpa evaporasi, perendaman dalam PEG cair (BM600), penyimpanan dalam desikator, tebal sesudah uji 60

A selang 0.03250 tetapan STP (To/T1) 273/298 = 0.9161

konversi psi ke cm Hg

= 5.171 Luas membran (Am) = 11.3354

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 1 0.83 1.20482 0.041210 0.037752 6.440E-05 10 1 0.61 1.63934 0.060243 0.055189 9.415E-05 1.46

51.71493 2 1.58 1.33333 51.7149 2 1.12 1.96078

3 2.37 1.26582 3 1.63 1.96078

1.26799 1.85364

20 3 0.55 5.45455 0.176474 0.161668 1.379E-04 20 3 0.73 4.10959 0.134489 0.123206 1.051E-04 0.76

103.4299 5 0.92 5.40541 103.43 5 1.21 4.16667

5.42998 4.13813

91

Data 5.a

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, perendaman dalam PEG cair (BM600), kepolaran bertahap simpan dalam desikator, tebal sesudah uji 79

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 1 0.75 1.33333 0.049721 0.045549 7.770E-05 10 1 0.67 1.49254 0.057744 0.052900 9.024E-05 1.16

51.71493 2 1.43 1.47059 51.71493 2 1.24 1.75439

3 1.99 1.78571 3 1.72 2.08333

1.52988 1.77675

20 5 0.91 5.49451 0.181385 0.166167 1.417E-04 20 5 0.94 5.31915 0.173713 0.159139 1.357E-04 0.96

103.4299 10 1.77 5.81395 103.4299 10 1.8 5.81395

15 2.69 5.43478 15 2.82 4.90196

5.58108 5.34502

92

Data 5.b

Data uji permeasi membran CA + 5% PEG 20.000, tebal casting 200mm, perendaman dalam PEG cair (BM600), kepolaran bertahap simpan dalam n-hexan, tebal sesudah uji 75

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

CH4 CO2

tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CH4

Q CH4

(stp) P/l tekanan jarak (cm)

waktu alir

(det) dl/dt Q CO2

Q CO2

(stp) P/l α

10 1 0.4 2.50000 0.077057 0.070592 1.204E-04 10 1 0.47 2.12766 0.080106 0.073385 1.252E-04 1.04

51.7149 2 0.81 2.43902 51.71493 2 0.9 2.32558

3 1.27 2.17391 3 1.24 2.94118

2.37098 2.46481

20 5 0.57 8.77193 0.288482 0.264278 2.254E-04 20 5 0.76 6.57895 0.205201 0.187984 1.603E-04 0.71

103.43 10 1.13 8.92857 103.4299 10 1.54 6.41026

15 1.69 8.92857 15 2.38 5.95238

8.87636 6.31386