Uploaded by dwianandadella

makalah organosilika

advertisement
POROUS ORGANOSILICON NANOTUBE IN PEBAX BASED MIX MATRIX
MEMBRANES FOR BIOGAS PURIFICATION
OLEH:
Adinda Wulan Pangesty (16030234029)
Shofi Nur Aliyah
(16030234021)
Della Dwi Ananda
(16030234045)
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2019
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Biogas yang terutama terdiri dari metana adalah energy terbarukan yang penting.
Namun, sebagai salah satu pendampingnya pengotor dalam biogas, CO2 akan merusak
pipa gas dan mengurangi panasnya pembakaran biogas. Karena itu, perlu untuk
memurnikan biogas (CO2/ CH4 pemisahan) untuk meningkatkan efisiensi ekonomi
dan berkontribusi untuk memerangi efek rumah kaca. Teknologi pemisahan gas
berbasis membrane memiliki keuntungan yaitu :

dampak yang lebih kecil

hemat energi

ramah lingkungan diproses dengan teknologi pemisahan gas tradisional seperti
adsorpsi, penyerapan dan distilasi kriogenik.
Sehingga peneliti ingin membuktikan bahwa teknologi pemisahan gas berbasis
membran dapat meningkatkan kinerja pemisahan untuk memurnikan biogas.
1.2. Rumusan Masalah
Bagaimana hasil desain nanotube berpori untuk meningkatkan kinerja pemisahan
MMM ?
1.3. Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui desain nanotube berpori yang tepat
untuk meningkatkan
kinerja pemisahan MMM
1.4. Manfaat Penelitian
Untuk menambah pengetahuan tentang nanotube berpori untuk meningkatkan
kinerja pemisahan MMM.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
Biogas yang terutama terdiri dari metana adalah energy terbarukan yang penting.
Namun, sebagai salah satu pendampingnya pengotor dalam biogas, CO2 akan merusak
pipa gas dan mengurangi panasnya pembakaran biogas. Karena itu, perlu untuk
memurnikan biogas (CO2/CH4 pemisahan) untuk meningkatkan efisiensi ekonomi dan
berkontribusi untuk memerangi efek rumah kaca. Teknologi pemisahan gas berbasis
membrane memiliki keuntungan yaitu :

dampak yang lebih kecil

hemat energi

ramah lingkungan diproses dengan teknologi pemisahan gas tradisional seperti
adsorpsi, penyerapan dan distilasi kriogenik.
Pengisi dalam MMM ( Membran Mixed-Matriks ) dapat dibagi menjadi 2 :
1. Pengisi dalam MMM Berpori :
Saluran transportasi antar muka dan saluran transportasi didalamnya bisa
bertemu.
2. Pengisi dalam MMM Tidak Berpori :
Dapat menganggu rantai polimer dalam pengemasan dan bertemunya saluran
transport antar muka dimana antara polimer dan pengisi
Pada gambar dibawah ini merupakan ilustrasi sebagai contoh MMM berbasis
Pebax dengan pengisi berbeda jenis dan kinerja pemisahan CO2/ CH4. Itu kinerja
pemisahan, terutama permeabilitas CO2, dari MMM didoping dengan pengisi berpori
jelas lebih tinggi dari MMM dengan pengisi tidak berpori.
Pada pengisi berpori berbentuk nanotube, nanotube adalah nanomaterial satu
dimensi. Dengan saluran transportasi yang melekat dapat mengangkut molekul
dengan cepat melalui membran, oleh karena itu nanotube sebagian besar karbon yang
sering digunakan dalam MMM untuk meningkatkan kinerja pemisahan.
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Bahan
Pebax, Kopolimer Triblock, 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene (BTEB), Triethoxysilane
dan 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS, 97%), etanol anhidrat , Asam klorida
pekat (HCl) dan KCl
3.3 Langkah Penelitian :
1. Sintesis SiNT, PSiNT dan N-PSiNT
SiNT disintesis melalui proses perawatan PSiNT. Berdasarkan reaksi
hidrolisis dan ko-kondensasi antara triethoxysilane dan gugus silanol pada
permukaan PSiNTs, mikropori di dinding PSiNT dipasang untuk membentuk
SiNT.
1 g PSiNT + triethoxysilane (5 mmol)
dan methylbenzene (10 mL)
- reaktor hidrotermal PTFE dan
disimpan pada 100 ° C selama 24 jam
Setelah diisolasi dengan filtrasi, hasilnya
padatan dikeringkan dengan vakum.
2. Persiapan MMM berbasis organosilicon nanotube
Tiga jenis (SiNTs, PSiNTs dan N-PSiNTs) diultrasonik
dalam campuran etanol/air (70/30%) di suhu kamar
Sejumlah tertentu Pebax dilarutkan dalam etanol/air campuran
(70/30% berat) di bawah pengadukan magnet selama 2 jam
pada 80°C sampai dapatkan 5% larutan homogen
nanotube organosilicon dispersi ditambahkan masingmasing dalam larutan Pebax dan diaduk pada suhu tinggi
selama 12 jam
Setelah mengeluarkan gelembung, kemudian dicetak pada
cetakan dan dikeringkan di bawah kondisi ambient selama 24
jam. Kemudian membran selanjutnya dikeringkan dalam oven
pada 45°C selama 24 jam untuk menghilangkan sisa pelarut
Untuk perbandingan, membran Pebax murni juga
disiapkan mengikuti prosedur yang sama. Membran yang
dihasilkan dengan ketebalan 60–80 μm dilambangkan
sebagai Pebax-N-PSiNTs (x), Pebax-PSiNTs (x) dan
Pebax-SiNTs (x) masing-masing, di mana x (= 0,2, 0,5, 1,
2) pada konten (% berat) dari nanotube organosilicon
dalam massa total Pebax plus organanotube nosilicon.
3. Karakterisasi serbuk dan membran
FT-IR serbuk (SiNT, PSiNT dan N-PSiNT) dan MMM dilakukan oleh
Fourier transform infrared (FT-IR, BRUKER Vertex 70) spektrometer dengan
rentang pemindaian 4000–400 cm -1 dan resolusi 1,93 cm -1 . MMM diukur
dengan mode refleksi sedangkan SiNT, PSiNT, dan N-PSiNT diuji dengan
transmisi mode. Morfologi dan ukuran nanotube (SiNTs, PSiNTs dan
NPSiNTs)
diperoleh
dengan
mikroskop
elektron
transmisi
(TEM,
JEM-2100F).Mikroskop elektron pemindaian emisi lapangan (FESEM)
(Nanosem 430) terhubung dengan dispersi energi INCA Oxford Xsistem ray
(SEM-EDX) digunakan untuk memeriksa organosilicon distribusi nanotube
dalam matriks polimer. Stabilitas termal PSiNTs dan N-PSiNT dianalisis
dengan analisis termo-gravimetri (TGA) menggunakan Netzsch 209F3.
Suhu transisi gelas ( Tg ) dari membran adalah dalam vestigated via
differential scanning calorimetry (DSC) menggunakan Netzsch 200F3
kalorimeter.
4. Eksperimen permeasi gas
Dengan Kromatografi gas (Agilent 6820) dilengkapi dengan detektor
konduktif termal (TCD) diterapkan untuk menganalisis komposisi CO2 , N2
dan CH4 .
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakterisasi SiNT, PSiNTs dan N-PSiNTs
4.1.1. TEM
Morfologi SiNT, PSiNT dan N-PSiNT diperoleh oleh TEM. Seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2. dapat dilihat bahwa tiga jenis nanotube memiliki
morfologi yang serupa, dengan diameter dalam dan panjang nanotube masing-masing
sekitar 5 nm dan 40-100 nm.
4.1.2. FT-IR
Spektra FT-IR dari tiga nanotube ditunjukkan pada Gambar. 3 . Itu puncak
karakteristik pada 3035cm−1 , 1383 cm−1 dan 1160 cm−1 dari spektrum nanotube
(SiNT, PSiNT dan N-PSiNT) ditugaskan untuk CH spesies gugus aromatik, getaran
cincin benzen dan peregangan C-Si getaran masing-masing. Setelah dimodifikasi
dengan amino, N-PSiNT memiliki puncak baru muncul di 1635cm−1 , yang dianggap
berasal dari NH getaran lentur. Selain itu, karena pengenalan kelompok amino,
intensitas puncak pada 3700-3000cm−1 (peregangan NH/OH getaran) meningkat.
Intensitas puncak yang lemah berubah pada 1635 cm-1 dan 3700-3000 cm-1 dapat
dikaitkan dengan kandungan gugus amino rendah sekitar 4% berat .
4.1.3. Adsorpsi CO2
Sifat adsorpsi karbon dioksida dari PSiNTs dan N-PSiNTs adalah diukur dengan
ASAP 2020. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4, kapasitas adsorpsi N-PSiNTs
adalah 12,9 cm 3 / g (STP) pada 30 kPa (tekanan parsial CO2 pada uji) dan 30 ° C. Ini
hampir 170% lebih tinggi dari PSiNT (4,72 cm 3 (STP) / g) pada kondisi yang sama.
Perbedaan adsorpsi kapasitas dapat dikaitkan dengan fakta bahwa gugus amino dalam
N-PSiNTs menyediakan lebih banyak situs dasar yang mendukung adsorpsi
4.1.4. BET dan distribusi ukuran pori
Gambar 5(a) dan (b) menunjukkan isoterm adsorpsi N-PSiNT dan PSiNT.
N-PSiNTs dan PSiNTs menunjukkan sifat adsorpsi tipe I/IV vior dengan loop
histeresis, yang merupakan model khas untuk hidup berdampingan intensitas
mikropori (<2nm) dan mesopori (2-50nm). Di bawah tekanan, N2 jumlah adsorpsi
N-PSiNTs dan PSiNTs peningkatan secara signifikan dengan peningkatan tekanan. Ini
dapat dikaitkan itu N2 secara istimewa diadsorpsi dalam mikropori pada tekanan
rendah. Selain, lingkaran histeresis yang menonjol mencerminkan mesopori yang
berkembang dengan baik. Ini hasil membuktikan bahwa kehadiran struktur berpori
hirarkis NPSiNTs dan PSiNTs, dan distribusi ukuran diameter pori sekitar 1.2nm dan
5.2nm.
Gambar. 5(c), profil isoterm dari SiNTs menunjukkan perilaku tipe-IV, yang
merupakan model khas untuk mesopori, dan distribusi ukuran diameter pori adalah
sekitar 5,2 nm. Bisa dilihat dari Gambar. 5 bahwa mikropori di dinding adalah tentang
1.2nm dan diameter dalam nanotube sekitar 5nm, yaitu konsisten dengan gambar
TEM. Hasilnya menunjukkan bahwa organosilicon nanotube dengan berpori dan
non-berpori di dinding berhasil
4.2. Karakterisasi membran
4.2.1. FT-IR
Spektrum FT-IR dari membran disajikan dalam Gambar 6. Membran Pebax
murni, Pebax-SiNTs (0,5), Pebax-PSiNTs (0,5) dan membran Pebax-N-PSiNTs (0,5)
memiliki karakteristik yang serupa posisi puncak. Puncaknya sekitar 3308cm −1 ,
1636 cm −1 dan 1097 cm −1 sesuai dengan getaran peregangan NH (ikatan amida),
C=O (karbonil) dan C–O (ikatan eter), masing-masing . Dibandingkan membran,
puncak sekitar 3308cm −1 untuk Pebax-N-PSiNTs (0,5) membran telah bergeser
merah.
4.2.2. SEM
Morfologi cross-sectional dari Pebax murni dan Pebax-NMembran PSiNT
ditunjukkan pada Gambar7. Dapat dilihat bahwa masih asli Membran Pebax memiliki
penampang yang halus sedangkan MMMs menunjukkan a penampang kasar, dengan
penambahan N-PSiNTs. N-PSiNT adalah terdistribusi secara seragam dalam
membran dengan muatan kurang dari dengan bahwa Pebax , Pebax-SiNTs (0,5) dan
Pebax-PSiNTs (0,5) 0,5% berat. Ketika memuat lebih tinggi dari 1% berat, manifes
MMM
aglomerasi jelas seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7 (d) dan (e).
4.2.3. DSC
Kaca transisi suhu (Tg) dari Pebax dan MMM murni ditunjukkan pada Gambar. 8.
Tg terkait dengan mobilitas rantai polimer. Di Secara umum, peningkatan interaksi
antar muka menyebabkan melemahnya mobilitas rantai polimer dan peningkatan Tg
pada Gambar 8 , PSiNTs (0,5) bila dibandingkan dengan Pebax murni. pada Tg nilai
Pebax-N-PSiNTs (0,5) lebih tinggi dari Pebax-SiNTs (0,5) dan Pebax-PSiNTs (0,5).
Karena itu, pengurangan mobilitas rantai menegaskan bahwa N-PSiNTs memiliki
interaksi antar muka (ikatan hidrogen) dengan Pebax, yang konsisten dengan hasil
FT-IR.
4.3. Pertunjukan pemisahan gas
4.3.1. Permeabilitas dan selektivitas MMM
Kinerja pemisahan membran dalam gas campuran (CO2/CH4) pada kondisi
lembab dan kering ditunjukkan pada Gambar. 9. PebaxPSiNTs dan Pebax-N-PSiNTs,
mereka CO2 permeabilitas dan CO2/CH4 selektivitas menunjukkan kecenderungan
yang sama: peningkatan pertama dan kemudian menurun, dengan pengisian pengisi
meningkat dari 0,2% menjadi 2%. Ketika pengisian pengisi 0,5% berat, permeabilitas
CO2 mencapai yang tertinggi nilai (P CO2 = 972 Barrer untuk Pebax-N-PSiNTs, P
CO2 = 912 Barrer untuk Pebax-PSiNTs), yang masing-masing meningkat sebesar
95,9% dan 83,8%
Pada Gambar 10 spektrum FT-IR dari CO2 yang adsorbpsi dan desorpsi. Setelah
adsorpsi CO2, Pebax-N-PSiNTs (1) di daerah lembab menunjukkan band-band baru.
Pita lemah pada 665 cm -1 terkoneksi disamping menjadi pita serapan karakteristik
HCO3 - , sementara itu pita lebar pada 2250 cm -1 adalah indikasi CO2
Efek porositas pada dinding dan gugus amino pada CO2 permeabilitas dalam
membran diselidiki di bawah optimal kondisi pengisian. Pada Gambar. 11,
permeabilitas CO2 dari Pebax-SiNTs (0,5), Pebax-PSiNTs (0,5) dan Pebax-N-PSiNTs
(0,5) di lipatan secara bertahap dibandingkan dengan membran Pebax murni.
Permeabilitas CO2 dari Pebax-N-PSiNTs (0,5) adalah 972 Barrer, dengan CO2
Selektivitas CH4 pada 29.1, melampaui batas atas.
4.3.2. Stabilitas operasi jangka panjang
Stabilitas operasi jangka panjang sangat penting untuk penerapan selaput. Selama uji
pemisahan terus menerus 160 jam pada 2 bar dan 30℃, Yang Pebax-N-SiNTs (0,5)
ditampilkan CO sangat baik 2 / CH4 stabilitas paration tanpa kehilangan kinerja yang
cukup besar.
4.3.3. Perbandingan dengan MMM berbasis CNT lainnya
Pertunjukan pemisahan CO2 dari MMM dalam pekerjaan ini adalah dibandingkan
dengan beberapa MMM berbasis CNT, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 13.
Jelas, pemisahan CO2/CH4 Kinerja Pebax-N-PSiNTs dengan jumlah filler 0,5 dan 1
wt % menunjukkan keunggulan dibandingkan MMM berbasis CNT lainnya, dan
melampaui batas atas 2008.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dalam karya ini, PSiNTs novel dirancang untuk membuat CO2 yang efisienjalur
dalam MMM. Dibandingkan dengan CNT yang umum digunakan, berpori
organosilicon nanotube menciptakan lebih banyak saluran transportasi dan
mengintensifkan mekanisme difusi molekul gas dalam MMM. Selain itu, PSiNT yang
dimodifikasi amino (N-PSiNTs) juga disiapkan untuk dibuatMMM, mencapai
intensifikasi sinergis dari transportasi yang difasilitasimekanisme dan mekanisme
difusi. Kinerja pemisahan Pebax-N-PSiNTs dengan 0,5wt% dan 1wt% N-PSiNTs
melebihi
kebanyakan
MMM
berbasis
CNT.
Hasil
menunjukkan
bahwa
desainnanotube berpori dengan saluran transportasi gas cepat adalah yang efektif
strategi untuk meningkatkan kinerja pemisaan MMM, yang bisa diperluas untuk
membuat jenis bahan membran lainnya.
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

sport and healty

2 Cards Nova Aulia Rahman

Create flashcards