1 Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Membran mempunyai

Bab I
Pendahuluan
I.1 Latar Belakang
Membran mempunyai peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia
sehari-hari. Selama beberapa dekade, penggunaan membran dalam proses
pemisahan, pemekatan dan pemurnian spesi kimia telah berkembang pesat baik
dalam skala industri maupun laboratorium. Hal itu terjadi karena penggunaan
membran lebih efisien baik dalam hal energi maupun ekonomi dibandingkan cara
konvensional seperti distilasi, kristalisasi dan ekstraksi.
Sebagian besar industri menggunakan membran organik yang dibuat dari berbagai
bahan organik (polimer) untuk proses-proses pemisahan. Hal ini disebabkan
karena proses pembuatannya relatif sederhana dan harganya murah. Akan tetapi
membran organik ini mempunyai beberapa kelemahan, antara lain selektivitas
yang rendah, tidak stabil pada suhu tinggi dan pada pH yang ekstrem, serta
mengalami dekomposisi dalam pelarut organik. Untuk meminimalkan kelemahankelemahan tersebut, beberapa peneliti mulai mengembangkan membran
anorganik. Membran anorganik ini mempunyai beberapa keunggulan dibanding
membran organik, antara lain stabilitas termal dan kimiawi yang baik, fluks yang
tinggi, kekuatan mekanik yang baik dan masa pakai yang lebih panjang1.
Salah satu jenis membran anorganik adalah membran keramik. Dahulu keramik
selalu dihubungkan dengan benda yang terbuat dari bahan utama tanah liat (clay)
melalui proses pemanasan pada temperatur tinggi seperti gerabah, genteng dan
berbagai jenis benda-benda seni berbahan dasar keramik. Namun, keramik
didefinisikan sebagai bahan-bahan yang tersusun dari senyawa anorganik selain
logam yang diolah melalui perlakuan panas pada suhu tinggi.
1
Membran keramik dapat terbentuk dari kumpulan partikel-partikel serbuk material
anorganik sehingga terbentuk ruang (pori) di antara partikel-partikel tersebut. Hal
yang perlu diperhatikan dalam proses pembuatan membran keramik adalah
ukuran partikel material keramik, komposisi campuran, cara pencetakan dan
temperatur pembakaran (sintering).
Material anorganik yang menarik untuk dijadikan membran keramik adalah
material silikat. Salah satu material silikat tersebut adalah zirkonium silikat
(ZrSiO4), yang lebih sering disebut sebagai zirkon. ZrSiO4 merupakan mineral
utama bagi logam zirkonium (Zr) selain baddeleyite (ZrO2). Selain terdapat di
alam, konsentrat ZrSiO4 juga ditemukan sebagai produk samping (tailing) dalam
pengolahan bijih timah yang sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimal.
Dalam industri keramik konvensional, serbuk ZrSiO4 digunakan sebagai
pengopak glasir dan dapat memperbaiki ketahanan glasir terhadap timbulnya
cacat retak halus (crazing). Hal ini berhubungan dengan sifat ekspansi termal
ZrSiO4 yang rendah dibandingkan dengan material kristalin lainnya dalam glasir2.
Pengembangan membran keramik ZrSiO4 menarik untuk diteliti karena di
samping mempunyai potensi untuk aplikasi pemisahan, juga mempunyai stabilitas
termal dan ketahanan kimia yang baik. Selain itu, membran keramik ZrSiO4 dapat
dijadikan sebagai pendukung membran (membrane support) sehingga dapat
dilapisi (coating) dengan senyawa kimia lain. Pelapisan ini dimaksudkan agar
membran keramik ZrSiO4 mempunyai karakteristik tertentu sehingga dapat
digunakan secara spesifik. Adapun senyawa yang biasa digunakan sebagai pelapis
adalah katalis ataupun senyawa kimia lain yang bisa meningkatkan kinerja
membran keramik.
Hampir semua katalis dapat digunakan sebagai pelapis pendukung membran,
termasuk V2O5. Katalis V2O5 merupakan katalis yang serbaguna. Penggunaannya
yang paling penting adalah dalam industri asam sulfat yaitu untuk menggantikan
katalis platina dalam proses kontak untuk mengoksidasi SO2 menjadi SO33. Selain
2
itu, V2O5 juga mempunyai sifat fotokatalitik dan dapat digunakan sebagai sensor
optik4.
I.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk membuat membran keramik ZrSiO4 sebagai
pendukung membran (membrane support) yang kemudian dilapisi dengan katalis
V2O5. Selain itu, penelitian ini dilakukan untuk mengeksplorasi mengenai
kemungkinan diperoleh membran keramik ZrSiO4-V2O5 yang stabil secara termal
dan kimiawi serta dapat dipergunakan untuk pemisahan sekaligus mempunyai
peluang untuk dipergunakan sebagai membran katalitik.
I.3 Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini, masalah yang diteliti akan dibatasi hal-hal berikut :
a. Pendukung membran ZrSiO4 dibuat dengan metode dry pressing: serbuk
ZrSiO4 ditambah zat pengikat (binder) dengan komposisi tertentu kemudian
dicetak dan di-sinter pada temperatur tertentu. Selanjutnya katalis V2O5
dilapiskan ke pendukung membran ZrSiO4 sehingga diperoleh membran
keramik ZrSiO4-V2O5.
b. Karakterisasi membran keramik ZrSiO4-V2O5 meliputi analisis SEM untuk
mengetahui morfologi membran, analisis EDX untuk konfirmasi unsur dan
senyawa penyusun membran, uji permeabilitas air dan rejeksi membran
terhadap larutan Pb2+ untuk penentuan kinerja membran.
3