Fabrikasi Membran Serat Berongga P84/PCs untuk Pemisahan Gas CO2/CH4

Nilamsari, Dini Nirmala (2024) Fabrikasi Membran Serat Berongga P84/PCs untuk Pemisahan Gas CO2/CH4. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 50040201032-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Energi terbarukan dinilai lebih berkelanjutan dibandingkan dengan bahan bakar fosil. Salah satu sumber energi terbarukan adalah biogas. Namun, biogas mentah tidak hanya terdiri dari gas CH4 tetapi terdapat gas pengotor CO2 yang dapat mengurangi nilai kalor pembakaran, sehingga gas pengotor tersebut perlu dipisahkan. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa karbon berpori ter-doping sulfur (PCs) yang dikarbonisasi dari prekursor PPS merupakan material yang sangat baik untuk pemisahan gas CO2. Namun, pengembangan PCs sebagai material pengisi pada mixed-matrix membrane (MMM) masih terbatas. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi suhu karbonisasi PPS yang dimodifikasi menjadi PCs pada suhu 500, 600, dan 700 oC terhadap struktur, morfologi, karakterisitik pori, dan komposisi unsur. PPS dan PCs dijadikan material pengisi MMM serat berongga dengan matriks polimer ko-polimida P84. Membran tersebut digunakan untuk memisahkan gas yang ada pada biogas dengan mengkaji selektivitasnya terhadap CO2/CH4, N2/CH4, dan CO2/N2. Pengaruh variasi material pengisi berupa PPS dan PCs terhadap pemisahan gas juga dikaji pada penelitian ini. Hasil karakterisasi material pengisi dengan XRD, SEM-EDX, N2 adsorpsi-desorpsi, dan FTIR membuktikan terbentuknya PCs yang merupakan material mikropori dan memiliki unsur sulfur. Karakterisasi membran dengan FTIR menunjukkan bahwa membran hasil modifikasi memiliki gugus fungsi imida dari matriks polimer dan sulfida dari material pengisi. Uji permeasi gas menunjukkan bahwa P84/PCs memiliki permeabilitas CO2 dan selektivitas CO2/CH4 yang lebih tinggi dibandingkan P84/PPS dan P84 murni. Permeabilitas CO2 paling tinggi terjadi pada membran P84/PCs-600, yaitu sebesar 287,21 Barrer dengan peningkatan 783,38% dibandingkan P84 murni. Selektivitas membran terhadap CO2/CH4 paling tinggi terjadi pada membran P84/PCs-700, yaitu sebesar 17,11 dengan peningkatan 900,58% dibandingkan P84 murni. Selain itu, selektivitas terbesar membran secara berturut-turut terhadap gas N2/CH4 dan CO2/N2 terjadi pada P84/PCs-700 dan P84/PPS dengan nilai 3,97 dan 5,10 serta mengalami peningkatan sebesar 89,95% dan 521,95%. ======================================================================================================================================
Renewable energy is considered more sustainable than fossil fuels. One source of renewable energy is biogas. However, raw biogas doesn't only consist of CH4 gas but also contains CO2 impurity gas, which can reduce the calorific value of combustion, so the impurity gas needs to be removed. Previous research showed that sulfur-doped porous carbon (PCs) carbonized from PPS precursors is an excellent material for the CO2 gas separation. However, the development of PCs as a filler in mixed matrix membranes (MMM) is still limited. This research is aimed to determine the effect of variations in the carbonization temperature of PPS modified to PCs at 500, 600, and 700 oC on the structure, morphology, pore characteristics, and element composition. PPS and PCs were used as filling materials for hollow fiber MMM with a P84 co-polyimide polymer matrix. This membrane is used to separate the gases in biogas by examining its selectivity towards CO2/CH4, N2/CH4, and CO2/N2. The influence of variations in filler materials in the form of PPS and PCs on gas was also studied in this research. The results of the characterization of the filler material using XRD, SEM-EDX, N2 adsorption-desorption, and FTIR prove the formation of PCs, which is a microporous material and contains sulfur elements. Membrane characterization using FTIR shows that the modified membrane has imide functional groups from the polymer matrix and sulfide from the filler material. Gas permeation tests showed that P84/PCs had higher CO2 permeability and CO2/CH4 selectivity than P84/PPS and pure P84. The highest CO2 permeability occurred in the P84/PCs-600 membrane, which is 287.21 Barrer, with an increase of 783.38% compared to P84 neat. The membrane selectivity for CO2/CH4 was highest for the P84/PCs-700 membrane, which is 17.11, with an increase of 900.58% compared to P84 neat. Other than that, the greatest membrane selectivity for N2/CH4 and CO2/N2 gases, respectively, occurred in P84/PCs-700 and P84/PPS with values of 3.97 and 5.10 and increased by 89.95% and 521.95% respectively.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Karbon berpori ter-doping sulfur, PPS, Ko-poliimida P84, Membran Serat Berongga, Pemisahan Gas, Sulfur-doped porous carbon, PPS, Co-polyimide P84, Hollow Fiber Membrane, Gas Separation
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP248.25.M46 Membrane separation
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Dini Nirmala Nilamsari
Date Deposited:	16 Aug 2024 03:25
Last Modified:	16 Aug 2024 03:25
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114425

Actions (login required)

View Item