Pengembangan Membran Komposit Polisulfon Berbahan Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIF-67 dan ZIF-8) Termodifikasi Ion Logam Ni(II) dan Amina (PSF/Ni-ZIF-ED) untuk Aplikasi Pemisahan CO2/CH4

Sulistiono, Dety Oktavia (2024) Pengembangan Membran Komposit Polisulfon Berbahan Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIF-67 dan ZIF-8) Termodifikasi Ion Logam Ni(II) dan Amina (PSF/Ni-ZIF-ED) untuk Aplikasi Pemisahan CO2/CH4. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 70042010002-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Pemisahan gas CO2/CH4 menggunakan membran komposit masih menjadi tantangan karena kedua gas tersebut memiliki diameter kinetik yang hampir sama (CO2=3,6 Å dan CH4=3,8 Å). Tinjauan terhadap ukuran pori saja tidaklah cukup untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi sehingga perlu penambahan material pengisi yang mempunyai interaksi kimia yang baik terhadap molekul gas untuk lebih meningkatkan kinerjanya. Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis dan karakterisasi ZIF-67 dan ZIF-8 tersubstitusi Ni dan terfungsionalisasi etilendiamin (ED) (baik secara in-situ maupun modifikasi pasca sintesis) sebagai pengisi yang potensial dalam membran komposit sebagai pemisahan gas CO2/CH4. Selanjutnya membran komposit (PSF/Ni-ZIF-ED) dibuat menggunakan teknik inversi fasa rendam endap. Pengaruh variasi rasio substitusi Ni (10-50%) dan fungsionalisasi amina terhadap pengisi juga ditinjau dalam penelitian ini terhadap karakteristik material, membran, dan kinerjanya dalam pemisahan CO2/CH4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa substitusi ion logam Ni 10% menghasilkan sifat yang unik pada kedua pengisi dengan karakteristik pori mikro 3,6 Å yang sesuai untuk aplikasi pemisahan gas CO2/CH4. Selain itu, fungsionalisasi etilendiamin pada pengisi Ni-ZIF-67 menghasilkan pengisi dengan karakteristik luas permukaan 1277 m2/g dan volume pori 1,73 cm3/g yang relatif tinggi dan menguntungkan dalam aplikasi penyimpanan dan pemisahan gas. Membran komposit dengan penambahan pengisi 4% Ni-ZIF-67-ED dalam matriks polimer PSF (PSF/4NiZIF67-ED) menghasilkan permeasi CO2 tertinggi sebesar 71,16 GPU dan selektivitas CO2/CH4 sebesar 22,13, meningkat masing-masing sebesar 3642,13% dan 879,80% terhadap membran PSF murni. Selain itu, kinerja pemisahan gas pada material pengisi Ni-ZIF-67-ED memiliki kapasitas adsorpsi CO2 tertinggi sebesar 32,76 cm3/g. ==================================================================================================
CO2/CH4 separation using a composite membrane is still challenging because the two gasses have almost the same kinetic diameter (CO2=3.6 Å and CH4=3.8 Å). Reviewing the pore size alone is insufficient to obtain high selectivity so it is necessary to add fillers which have good chemical interactions with gas molecules to further improve the performance. In this research, the synthesis and characterization of Ni-substituted and ethylenediamine-functionalized ZIF-67 and ZIF-8 were carried out (both in-situ and post-synthesis method) as potential fillers in composite membranes for CO2/CH4 separation. Next, the composite membrane (PSF/Ni-ZIF-ED) was made using the precipitate immersion phase inversion technique. The effect of varying the Ni substitution ratio (10-50%) and amine functionalized of fillers was also reviewed in this research, as well as the characteristics of the material, membrane, and its performance in CO2/CH4 separation. The research results show that 10% Ni metal substitution produces unique properties in both fillers with micropore characteristics of 3.6 Å, which are suitable for CO2/CH4 gas separation applications. In addition, ethylenediamine functionalization on the Ni-ZIF-67 filler results in a surface area of 1277 m2/g and a pore volume of 1.73 cm3/g, which is relatively high and advantageous in gas storage and separation applications. The composite membrane with the addition of 4% Ni-ZIF-67-ED filler in the PSF polymer matrix (PSF/4NiZIF67-ED) produced the highest CO2 permeation of 71.16 GPU and CO2/CH4 selectivity of 22.13, representing increase of 3642.13% and 879.80 %, respectively, compared to neat PSF membrane. Furthermore, the Ni-ZIF-67-ED filler demonstrated the highest CO2 adsorption capacity of 32.76 cm3/g.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	membran Komposit, pengisi, modifikasi logam, fungsionalisasi amina, pemisahan gas composite membranes, fillers, metal modification, amine functionalization, gas separation
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP159.M4 Membranes (Technology) T Technology > TP Chemical technology > TP248.25.M46 Membrane separation
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Dety Oktavia Sulistiono
Date Deposited:	09 Aug 2024 01:41
Last Modified:	09 Aug 2024 01:41
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114393

Actions (login required)

View Item