Sintesis Cu@Karbon Berpori Sebagai Filler Pada Mixed Matrix Membrane Berbasis Pebax

Atiqah, Atiqah (2025) Sintesis Cu@Karbon Berpori Sebagai Filler Pada Mixed Matrix Membrane Berbasis Pebax. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5004211112-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Teknologi pemisahan gas memiliki peran penting di berbagai sektor industri seperti energi, medis, dan lingkungan, sehingga menjadikannya sebagai bidang yang banyak diminati. Namun, hingga kini Indonesia masih belum mampu untuk mengembangkan teknologi pemisahan gas tersebut secara mandiri. Salah satu teknologi pemisahan gas yang dapat digunakan adalah teknologi membran karena memiliki keunggulan dalam konsumsi energi yang rendah dan dampak lingkungan yang minimal. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi optimal dari membran gabungan berbasis Pebax yang digabungkan dengan filler karbon berpori tertemplat tembaga (Cu@PC) dengan variasi penambahan filler. Filler berupa karbon dari sukrosa dimodifikasi dengan templating menggunakan logam Cu sebagai pembentuk pori dan doping nitrogen. Filler dikarakterisasi menggunakan intrumen X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), dan N2 Adsorpsi-Desorpsi Isoterm menunjukkan adanya perbedaan akibat pengaruh etsa logam Cu dan doping nitrogen. Selanjutnya, filler diuji kapasitas adsorpsi dan selektivitasnya terhadap gas CO2 dan CH4. Filler Cu@NPC menunjukkan kapasitas adsorpsi CO2 dan CH4 lebih besar dibandingkan dengan Cu@PC. Namun, selektivitas adsorpsinya menurun dibandingkan dengan Cu@PC yang memiliki selektivitas CO2/CH4 sebesar 1,41. Hal ini menunjukkan bahwa material Cu@PC lebih optimal untuk digunakan sebagai filler pada membran pemisahan gas, khususnya CO2/CH4. Fabrikasi membran dilakukan menggunakan metode solvent evaporation dalam bentuk modulasi flat sheet. Membran hasil fabrikasi dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), dan Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mempelajari struktur kristalin, interaksi kimia, serta morfologi permukaan membran. Performa membran dievaluasi menggunakan gas tunggal dari beberapa gas yaitu H2, CO2, CH4, dan N2. Membran Pebax/1% Cu@PC memiliki kinerja pemisahan gas terbaik dengan selektivitas untuk masing-masing gas CO2/CH4, H2/N2, H2/CH4, H2/CO2, dan CO2/N2 sebesar 0,93; 5,07; 3,18; 3,4; dan 1,49. Adapun peningkatan performa pemisahan gas terbaik didapatkan untuk gas H2/N2 dengan permeabilitas H2 meningkat sebesar 266,76% dan selektivitas H2/N2 sebesar 227,75% dibandingkan dengan Pebax neat. Oleh karena itu, membran Pebax/1% Cu@PC berpotensi untuk digunakan sebagai membran pemisahan gas, terutama gas H2.
========================================================================================================================================
Gas separation technology plays a crucial 1role in various industrial sectors, such as energy, medical, and environmental, making it a highly sought-after field. However, to date, Indonesia has not been able to independently develop this gas separation technology. One promising gas separation technology is membrane technology, which offers advantages such as low energy consumption and minimal environmental impact. This research aims to determine the optimal composition of a Pebax-based mixed matrix membrane incorporated with copper-templated porous carbon (Cu@PC) filler, by varying the filler addition. The carbon filler, derived from sucrose, was modified through templating copper (Cu) metal as a pore former and nitrogen doping. The filler was characterized by X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), and N2 Adsorption-Desorption Isotherm instruments. These analyses revealed differences attributed to the influence of copper metal etching and nitrogen doping. Furthermore, the filler’s adsorption capacity and selectivity for CO2 and CH4 gases were tasted. The Cu@NPC filler showed higher CO2 and CH4 adsorption capacities compared to Cu@PC. However, its selectivity decreased compared to Cu@PC, which is exhibited a CO2/CH4 selectivity of 1,41. This indicates that the Cu@PC material os more optimal for use as a filler in gas separation membranes. Membrane fabrication was performed using the solvent evaporation method in a flat sheet module configuration. The fabricated membranes were characterized using X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), and Scanning Electron Microscope (SEM) to study their crystalline structure, chemical interactions, and surface morphology. Membrane performance was evaluated using single gas permeation of H2, CO2, CH4, and N2. The Pebax/1% Cu@PC membrane demonstrated the best gas separation performance with selectivities for CO2/CH4, H2/N2, H2/CH4, H2/CO2, and CO2/N2 of 0,93; 5,07; 3,18; 3,4; and 1,49 respectively. The most significant improvement in gas separation performance was observed for H2/N2 gas, with H2 permeability increasing by 266,76% and H2/N2 selectivity by 227,75% compared to neat Pebax. Therefore, the Pebax/1% Cu@PC membrane shows great potential for use as a gas separation membrane, especially for H2 gas.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Doping nitrogen, Karbon berpori, Pemisahan gas, Pebax, Sukrosa===============================================================Nitrogen doping, Porous carbon, Gas separation, Pebax, Sucrose
Subjects:	Q Science > QD Chemistry
Divisions:	Faculty of Natural Science > Chemistry > 47201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Atiqah .
Date Deposited:	04 Aug 2025 11:43
Last Modified:	04 Aug 2025 11:43
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127177

Actions (login required)

View Item