Fabrikasi dan Uji Kinerja Membran Komposit Geopolimer Berbasis Metakaolin Bangka Belitung dengan Kuat Mekanik Tinggi

Nuhaa, Safira Habiba (2023) Fabrikasi dan Uji Kinerja Membran Komposit Geopolimer Berbasis Metakaolin Bangka Belitung dengan Kuat Mekanik Tinggi. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6004201018-Master_Tesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Teknologi filtrasi membran merupakan salah satu metode pengolahan air limbah zat warna yang memiliki nilai ekonomis, dapat digunakan berulang kali, dan lebih ramah lingkungan. Pengembangan membran geopolimer berbasis metakaolin menawarkan keunggulan seperti efisiensi fabrikasi, dan konsumsi energi yang lebih rendah dibandingkan dengan membran keramik lainnya, serta struktur yang homogen, amorf, dan memiliki stabilitas kimia yang lebih baik dibandingkan dengan geopolimer berbasis abu layang. Namun, membran geopolmer berbasis metakaolin memiliki kekuatan mekanik yang relatif rendah. Penelitian ini mempelajari optimasi komposisi massa metakaolin (MK) dan activator agent (AA) pada geopolimer berbasis metakaolin untuk mendapatkan kuat tekan yang tinggi. Modifikasi dengan penambahan penguat (reinforcement) serat kapas laminar (kasa) juga dilakukan untuk meningkatkan stabilitas dan fleksibilitas mekanik yang merupakan faktor penting untuk pemanfaatan membran secara berkelanjutan. Pembuatan komposit membran geopolimer dengan serat kapas dilakukan dengan penambahan aditif (H2O2) untuk mengatur dan membentuk pori agar fluks air meningkat. Karakterisasi bahan dasar dan spesimen dapat diketahui melalui uji XRF, XRD, FTIR, pengukuran porositas, daya serap air dan open pores (pori terbuka) serta morfologi pori komposit dapat diamati melalui hasil SEM. Penelitian ini berhasil memperoleh material geopolimer dengan kuat tekan tertinggi pada komposisi MK:AA 0,9 dengan nilai mencapai 53,82 MPa. Modifikasi penambahan reinforcement serat kapas berhasil meningkatkan kestabilan mekanik dan kuat lentur membran geopolimer dari 22,5 MPa menjadi 26,3 MPa dan 16,6 MPa menjadi 17,6 MPa pada masing masing penambahan 5% dan 7% H2O2. Porositas membran yang tinggi (variasi 7% H2O2) menghasilkan fluks air tertinggi dengan nilai 173,404 L.m-2.jam-1.bar-1. Selektivitas membran komposit geopolimer meningkat seiring dengan berjalannya waktu filtrasi. Nilai persen removal tertinggi dapat dicapai oleh komposisi 7% H2O2 yaitu 88,58% pada konsentrasi MB
6 ppm. Namun, membran komposit geopolimer dengan komposisi 7% H2O2 memiliki durabilitas lebih rendah dibandingkan membran komposit geopolimer 5% H2O2 yang dapat bertahan hingga siklus ke-3 selama 210 menit.
=================================================================================================================================
Membrane filtration technology is a dye wastewater treatment method that has economic value, can be used repeatedly and is more environmentally friendly. The development of metakaolin-based geopolymer membranes offers advantages such as fabrication efficiency, a lower energy consumption compared to other ceramic membranes, a homogeneous, amorphous structure, and better chemical stability compared to fly ash-based geopolymers. However, metakaolin based geopolymer membranes have relatively low mechanical strength. This research studied optimizing the mass composition of metakaolin (MK) and activator agent (AA) on metakaolin-based geopolymers to obtain high compressive strength. Modifications with the addition of reinforcement of laminar cotton fiber (gauze) were also carried out to improve mechanical stability and flexibility which are important factors for sustainable use of membranes. The manufacture of geopolymer membrane composites with cotton fiber is carried out by adding additives (H2O2) to regulate and form pores so that water flux increases. Characterization of base materials and specimens can be identified through XRF, XRD, FTIR tests, measurements of porosity, water absorption and open pores as well as composite pore morphology can be observed through SEM results. This study succeeded in obtaining geopolymer material with the highest compressive strength in the composition MK:AA 0.9 with a value of 53.82 MPa. Modifying the addition of cotton fiber reinforcement increased the mechanical stability and flexural strength of the geopolymer membrane from 22.5 MPa to 26.3 MPa and 16.6 MPa to 17.6 MPa in each addition 5% and 7% H2O2. High membrane porosity (7% H2O2 variation) resulted in the highest water flux with a value of 173.404 L.m-2.jam-1.bar-
1. The selectivity of geopolymer composite membranes increases with increasing filtration time. The highest percent removal value can be achieved by the composition of 7% H2O2 which is 88.58% at 6 ppm MB concentration. However, the geopolymer composite membrane with a composition of 7% H2O2 has lower durability than the 5% H2O2 geopolymer composite membrane which can last up to the 3rd cycle for 210 minutes.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Kata kunci: geopolimer, metakaolin, membran, reinforcement, kekuatan mekanik. Keywords: geopolymer, metakaolin, membrane, reinforcement, mechanical strength.
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD63.S4 Separation (Technology)
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Safira Habiba Nuhaa
Date Deposited:	13 Feb 2023 01:01
Last Modified:	13 Feb 2023 01:01
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/96942

Actions (login required)

View Item