Sintesis NiO@Zeolit-Y Sebagai Filler Pada Mixed Matrix Membrane Berbasis Ko-Poliimida P84 Untuk Pemisahan CO2

Fazad, M. Haikhal (2025) Sintesis NiO@Zeolit-Y Sebagai Filler Pada Mixed Matrix Membrane Berbasis Ko-Poliimida P84 Untuk Pemisahan CO2. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5004211151-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Riset ini bertujuan untuk mensintesis material pengisi (filler) NiO@Zeolit-Y yang dioptimasi melalui variasi penambahan (loading) NiO ke dalam zeolit-Y dan dilanjutkan dengan fabrikasi mixed matrix membrane (MMM) selektif dengan mengoptimasi loading filler NiO@Zeolit-Y ke dalam matriks polimer ko-poliimida P84 untuk aplikasi pemisahan gas pada sistem Direct Air Capture (DAC). Material NiO@Zeolite-Y disintesis dengan berbagai konsentrasi NiO menggunakan metode impregansi basah dan Ni(NO3)2.6 H2O sebagai prekursor. Material ini kemudian dicampurkan kedalam polimer ko-poliimida P84 untuk membentuk membran padat (dense membrane) melalui proses evaporasi pelarut. Karakterisasi FTIR and XRD mengkonfirmasi bahwa impregnasi NiO tidak mengubah kristalinitas dan struktur zeolit-Y, ditandai dengan pola difraksi yang sama seperti sebelum ditambahkan NiO. Analisis SEM mendukung pernyataan tersebut dengan menunjukkan tidak adanya perubahan morfologi signifikan antara zeolit-Y dan NiO@Zeolit-Y. Namun demikian, hasil isoterm adsorpsi-desorpsi N2 menunjukkan turunnya luas permukaan material setelah dilakukan impregnasi NiO ke dalam zeolit-Y. Melalui larakterisasi XPS, keberadaan ion Ni2+ dan dua spesi atom oksigen yang memiliki energi ikatan berbeda, mengkonfirmasi terbentuknya NiO pada zeolit-Y. Diantara berbagai MMM yang difabrikasi, MMM dengan loading filler NiO@Zeolit-Y (5% b/b NiO) sebanyak 5% b/b menunjukkan kinerja pemisahan gas paling baik, dengan meningkatkan permeabilitas CO2, serta selektivitas CO2/N2 dan O2/N2 yang masing-masing mencapai nilai 61,64 dan 11,39. Hasil analisa XRD dan SEM menunjukkan bahwa semakin tinggi loading filler pada MMM, kristalinitas dan morfologi membran berubah signifikan, walau stabilitas kimia dan termal tetap dipertahankan, yang didukung oleh hasil karakterisasi TGA/DTG. Lebih lanjut, peningkatan suhu pengujian akan meningkatkan permeabilitas gas, namun akan menurunkan selektivitas. Sementara, peningkatan tekanan pengujian menunjukkan MMM memiliki derajat plastisisasi yang rendah, terlihat dari terjaganya selektivitas pemisahan gas. Hasil riset ini menunjukkan bahwa filler NiO@Zeolit-Y memiliki potensi lebih lanjut untuk dikembangkan sebagai filler MMM dan diintegrasikan ke dalam sistem DAC untuk penangkapan CO2 yang lebih selektif dan efisien.
========================================================================================================================
This study aims to fabricate novel NiO@Zeolite-Y filler by optimizing the amount of NiO content impregnated in zeolite-Y, and fabricating selective mixed matrix membrane (MMM) by incorporating NiO@Zeolite-Y filler with varying loading amount onto P84 co-polyimide to find the optimum membrane for gas separation in direct air capture (DAC) applications. NiO@Zeolite-Y materials is synthesized with different NiO loadings using Ni(NO3)2.6H2O as the precursor using wet impregnation method. These fillers then mixed into co-polyimide P84 polymer to form dense membranes via solvent evaporation. FTIR and XRD characterization confirmed that NiO impregnation preserved zeolite-Y structure and crystallinity, characterized by the same diffraction pattern as before NiO was added. SEM analysis further supported these findings, showing no significant morphological differences between the pristine and NiO-modified zeolite-Y. However, N2 adsorption-desorption shows a decrease in material surface area upon NiO impregnation. XPS analysis identified the presence of bivalent Ni ions and two distinct oxygen species with different binding energies, confirming the formation of NiO in the zeolite-Y structure. Among the fabricated membranes, MMM with 5% wt NiO@Zeolite-Y filler with 5% wt NiO (5PN5) shows optimal gas separation performance by increasing the CO2 permeability, along with CO2/N2 and O2/N2 selectivity, reaching 61,64 and 11,39, respectively. XRD and SEM analysis show that high loading of fillers does change the crystallinity and morphology of the membrane, while its chemical and thermal stability behavior is still retained, as evidenced by its TGA/DTG characterization. Furthermore, increasing the testing temperature enhanced gas permeability but reduced its selectivity. Meanwhile, pressure testing variation shows the MMM has low degrees of plasticization as its selectivity remains stable. This study highlights the suitability of NiO@Zeolite-Y as a filler for MMM, making these MMMs a promising candidate for integration into DAC systems for more efficient and selective CO2 capture.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	NiO@Zeolite-Y, Ko-poliimida P84, Mixed Matrix Membrane, Pemisahan CO2, P84 co-polyimide, CO2 Separation.
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP1140 Polymers T Technology > TP Chemical technology > TP159.M4 Membranes (Technology) T Technology > TP Chemical technology > TP159.M6 Zeolites 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:	M. Haikal Fazad
Date Deposited:	04 Aug 2025 06:24
Last Modified:	04 Aug 2025 06:24
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/126414

Actions (login required)

View Item