Penentuan impedansi membran pada berbagai konsentrasi larutan eksternal dengan metode spektroskopi impedansi

Abstract

Membran merupakan suatu fase yang berfungsi sebagai penghalang aliran ion atau molekul dalam fluida yang menghubungkan kedua permukaannya. Membran yang digunakan dalam penelitian ini adalah membran polisulfon buatan pabrik dan nilon-6 yang dibuat sendiri. Struktur membran ini terdiri atas skin layer (lapisan kulit) dan sublayer (lapisan penyangga). Berdasarkan hasil pengamatan penampang lintang membran dengan mikroskop optik dapat ditentukan ketebalan membran sebesar 141 µm untuk membran polisulfon dan 84 µm untuk membran nilon 6. Sedangkan berdasarkan referensi ketebalan skin layer membran setebal 0.2-0.3 µm. Penelitian dilakukan untuk mengetahui pengaruh larutan eksternal terhadap impedansi membran yang terdiri atas konduktansi (G) dan kapasitansi (C). Data pengukuran yang didapatkan berupa spektra impedansi membran sebagai fungsi dari frekuensi dalam berbagai konsentrasi larutan eksternal. Perlakuan konsentrasi larutan eksternal yang digunakan adalah larutan KCI dengan konsentrasi 0.0001 M, 0.0005 M, 0.001 M, 0.005 M, 0.01M, 0.05 M dan 0.1 M Dari penelitian ini dapat ditunjukkan bahwa pada frekuensi rendah terjadi dua mekanisme dispersi impedansi. Pertama, efek polarisasi interfasial yang disebabkan oleh adanya perbedaan sifat konduksi listrik dan dielektrik bahan antara kedua permukaan membran yang dapat dijelaskan dengan dispersi Maxwell-Wagner, Kedua, efek polarisasi difusi yang disebabkan oleh perbedaan bilangan transport ion-ion pembawa arus dalam larutan dan dalam membran, sehingga dapat disebut sebagai Transport Number Effect. Karakteristik membran ditentukan dengan analisis dispersi Maxwell-Wagner pada konsentrasi rendah untuk menghindari efek bilangan transport pada konsentrasi yang lebih tinggi. Berdasarkan analisis ini didapatkan nilai Cabin byer 213 µF/m², Calm layer 2.1 µF/m², Gas leye 36 S/m², Grublayer 1.6 S/m², porositas skin laver sebesar 2.0-5.2%, sublayer sebesar 20.8 -23.4% koefisien partisi skin layer sebesar 0.04 0.2 dan sublayer sebesar 0.1-0.2. Sedangkan untuk membran polisufon Caku lager 270 µF/m², Calyer 1.7 µF/m², Gatar layer 10 S/m², Gmbler 5.3 S/m², porositas skin layer sebesar 3.9-7.9% dan sublayer sebesar 23.3-40.2%, koefisien partisi skin layer sebesar 0.007-0.02 dan sublayer sebesar 0.3-0.6.