Surface modification of thin-thin composite polyamide reverse osmosis membranes by coating N-isopropylacrylamice-co-acrylic acid copolymers for improved membrane properties
Download as PPTX, PDF
0 likes468 views
Tiga kalimat ringkasan dokumen tersebut adalah: Membran reverse osmosis dimodifikasi dengan melapisi kopolimer P(NIPAm-co-Aac) untuk meningkatkan sifat hidrofilik dan memperbaiki ketahanan terhadap fouling. Uji coba menunjukkan bahwa modifikasi permukaan meningkatkan permeabilitas air murni namun menurunkan permeabilitas larutan garam. Konsentrasi optimal pelapisan kopolimer adalah 80 mg/l.
Surface modification of thin-thin composite polyamide reverse osmosis membranes by coating N-isopropylacrylamice-co-acrylic acid copolymers for improved membrane properties
- 1. SURFACE MODIFICATION OF THIN-THIN COMPOSITE POLYAMIDE REVERSE OSMOSIS MEMBRANES BY COATING N- ISOPROPYLACRYLAMICE-CO-ACRYLIC ACID COPOLYMERS FOR IMPROVED MEMBRANE PROPERTIES O L E H : OLIVIA CESARAH KEZIA ELKARDIANA GALIH MERY University of Indonesia
- 2. LATAR BELAKANGMembran Reverse Osmosis Modifikasi Permukaan Membran Massa Operasi Terbatas Reverse Osmosis University of Indonesia
- 3. MODIFIKASI MEMBRAN Meningkatkan Sifat Hidrofilik Mempengaruhi Muatan Permukaan Membran Mempermudah Penghilangan Fouling University of Indonesia
- 4. PERCOBAAN 1. Material dan Reagen 2. Sintesis dan Karakteristik dari kopolimer P(NIPAm-co-Aac) 3. sheet cross-flow permeation test unit 4. Surface Modification of the commercial thin-film composite membrane 5. Karakterisasi Sifat Permukaan Membran 6. Membran Fouling dan cleaning Experiments. 7. Long Term Tests Of The Modified Membrane University of Indonesia
- 5. 1. MATERIAL DAN REAGEN N-isopropylacrylamide (NIPAm) , acrylic acid (Aac) N.N-Azobisisobutyronitrile (AIBN) Membran secara kontinyu diproduksi melalui polimerisasi interfacial dari m-phenylenediamine (MPD) dan trimesoyl chloride (TMC) pada reinforce substrat pori pori polisulfon University of Indonesia
- 6. 2. SINTESIS DAN KARAKTERISTIK DARI KOPOLIMER P(NIPAM-CO- AAC) kopolimer P(NIPAm-co-Aac) yang mengandung variasi konsentrasi Aac( 1,0 2,0 3,0 4,0 dan 5,0 %mol) selanjutnya sintesis melalui kopolimerisasi dalam 1,4 dioxane 75% menggunakan AIBN sebgai inisator (0,3 %mol dari monomer). Komposisi umpan yang digunakan dalam percobaan ditunjukkan dalam tabel 1. University of Indonesia
- 7. 3. SHEET CROSS-FLOW PERMEATION TEST UNIT University of Indonesia
- 8. 4.SURFACE MODIFICATION OF THE COMMERCIAL THIN-FILM COMPOSITE MEMBRANE Dimulai dengan, lapisan tipis membran komposit polyamide direndam dalam air deionisasi selama 1 jam, selanjutnya dilakukan pembilasan dengan air deionisasi untuk menghilangkan material pengawet sebelum dipasang di sel uji. Untuk memodifikasi membran, larutan poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) yang telah diketahui konsentrasinya, dilakukan preparasi melalui pelarutan poly(N- isopropylacrylamide-co-acrylic acid) dalam air de ionisasi, melalui sirkulasi dan perendaman yang dilakukan pada kondisi ambient selama 4 jam, kemudian kopolimer P(NIPAm-co-Aac) dilekatkan pada permukaan membran polyamide University of Indonesia
- 9. 5. KARAKTERISASI SIFAT PERMUKAAN MEMBRAN 1. Analisis ATR-FTIR 2. Analisis SEM dan AFM 3. Pengukuran Sudut Kontak 4. Evaluation of membrane reverse osmosis performance University of Indonesia
- 10. 6. MEMBRAN FOULING DAN CLEANING EXPERIMENTS Percobaan fouling membran dilakukan dengan larutan 100 mg/l mengandung BSA dan 500 mg/l NaCl pada 0,5 MPa, pada suhu 25 oC dan pH 6,8 menggunakan uji cross-flow permeasi. Percobaan pembersihan membran dilakukan melalui sirkulasi alternatif dan perendaman dengan air de-ionisasi dengan suhu berbeda selama 3 jam pada tekanan 0,17 MPa. University of Indonesia
- 11. 7. LONG TERM TESTS OF THE MODIFIED MEMBRANE Test umur membran dilakukan pada kondisi operasi 1,55 MPa dengan larutan 2000 mg/l NaCl pada pH 6,8 dan suhu 25 oC untuk mengetahui ketahanan dan performa stabilitas dari membran komposit polyamide. Pengukuran berkala dilakukan untuk memeriksa laju fluks air dan rejeksi garam dari membran.
- 12. SINTESIS DAN KARAKTER DARI P(NIPAM-CO-AAC) COPOLYMER University of Indonesia Gambar . Proses sintesis dari P(NIPAm-co-AAc) copolymer
- 13. SINTESIS DAN KARAKTER DARI P(NIPAM-CO-AAC) COPOLYMER University of Indonesia Gambar . Spektra FTIR (a) Monomer NIPAm (b) Monomer AAc (c)NIPAm-AAc
- 14. EFEK DARI MODIFIKASI PERMUKAAN TERHADAP STRUKTUR KIMIA PADA PERMUKAAN MEMBRAN University of Indonesia Gambar. Spektrum ATR-FTIR pada (a) awal komposit lapisan tipis membran poliamida (b) lapisan tipis termodifikasi membrane dengan P(NIPAm-5AAc)
- 15. EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU SECARA STRUKTUR MORFOLOGI University of Indonesia TINJAUAN STRUKTUR MORFOLOGI SEM AFM
- 16. EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU SECARA STRUKTUR MORFOLOGI University of Indonesia Hasil SEM (a) sebelum modifikasi membran (b) modifikasi membrane dengan larutan 80 ppm P(NIPAm-3AAc) (c) modifikasi membrane dengan larutan 200 ppm P(NIPAm-3AAc) (d) modifikasi membrane dengan larutan 500 ppm P(NIPAm- 3AAc) (e) modifikasi membrane dengan larutan 1000 ppm P(NIPAm-3AAc)
- 17. EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU SECARA STRUKTUR MORFOLOGI University of Indonesia Hasil SEM (a) sebelum modifikasi membran (b) modifikasi membrane dengan larutan 80 ppm P(NIPAm-3AAc) (c) modifikasi membrane dengan larutan 200 ppm P(NIPAm-3AAc) (d) modifikasi membrane dengan larutan 500 ppm P(NIPAm- 3AAc) (e) modifikasi membrane dengan larutan 1000 ppm P(NIPAm-3AAc)
- 18. EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU SECARA STRUKTUR MORFOLOGI University of Indonesia Tabel. Hasil RPM dan Rpv dari uji AFM sebelum dan setelah modifikasi
- 19. EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU BERDASARKAN HIDROFILITASNYA University of Indonesia Gambar. Perubahan sudut kontak dengan konsentrasi pada permukaan membrane terlapisi P(NIPAm-AAc)
- 20. University of Indonesia Gambar. Kurva perubahan sudut kontak terhadap temperature lingkungan pada (a) permukaan belum termodifikasi (b) membrane terlapisi p(NIPAm-1AAc) (c) membrane terlapisi p(NIPAm- 2AAc (d) membrane terlapisi p(NIPAm-3AAc ) (e) membrane terlapisi p(NIPAm-4AAc) (f) membrane terlapisi p(NIPAm-5AAc) dengan konstrasi larutan pada modfikasi membrane 80mg/l EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU BERDASARKAN HIDROFILITASNYA
- 21. University of Indonesia EFEK MODIFIKASI PERMUKAAN PADA PERMUKAAN MEMBRAN DITINJAU BERDASARKAN MUATAN PERMUKAAN Gambar. Kurva perubahan potensi zeta terhadap perubahan pH. Kondisi tes pada kekuatan ionik=0.01 mol/1 KCl dan temperature 25C dengan konstrasi larutan pada modfikasi membrane 100mg/l
- 22. EFFECT OF SURFACE MODIFICATION ON MEMBRANE PERMEATION PROPERTIES
- 23. PURE WATER VS SALT WATER
- 24. Permeabilitas Air Murni: Meningkat pada konsentrasi pelapisan yang rendah Menurun pada konsentrasi pelapisan yang tinggi (>1000 mg/l) Kenaikan Sifat Hidrofilik pada Membrane karena Modifikasi Permukaan Daya serap air pada permukaan membran berkurang sehingga meningkatkan permeabilitas air Kenaikan resitansi membran pada permeat air Adanya penambahan resistansi dari pelapisan permukaan Pure Water
- 25. Salt Water Permeabilitas Terhadap Air Garam (NaCl) : Menurun seiring konsentrasi pelapisan mengalami kenaikan Besarnya kopolimerP(NIPAm-co-AAc) yang ter deposisi pada permukaan membran mengalami kenaikan Permeabilitas menurun dengan adanya kenaikan pada fraksi molar dari monomer Aac Kenaikan muatan pada permukaan membran Alasan untuk penurunan permeabilitas garam Pemisahan senyawa ionik akan dipengaruhi dari interaksi elektrostatis antara spesi ionik permeat dan membran
- 26. Various Salt Testing pH Modified Membrane 2 Kenaikan gaya tolak menolakantar kation (Na+ and MG2+) dengan permukaan membran mempersulit kation untuk melewati membran 9 Kenaikan gaya tarik menarik antar kation dengan permukaan membran akan mempermudah kation untuk melewati membran
- 28. Membrane Fouling Behaviour Larutan Pengotor (fouling) BSA 100 mg/l Nacl 500 mg/l pH 6.8 and 25oC Flux massa dari kedua membran menurun secara kontinu sebagai efek dari fouling (modified : 45.5 / virgin : 35.5) Membuktikan bahwa deposisi pada pelapisan permukaan membran menaikkan resistansi terhadap pengotor Membran yang telah dimodifikasi Modified meningkatkan sifat hidrofilik dan kenaikan muatan negatif pada permukaan membran
- 29. Membrane Cleaning Property Flux kembali meningkat setelah dibersihkan dengan air yang diionisasi Penggunaan suhu yang lebih tinggi (50oC) Menghasilkan flux yang lebih tinggi Modified flux : 86.5% Virgin flux : 67.5
- 31. Membran yang dimodifikasi memperlihatkan durabilitas dan performa yang stabil untuk jangka waktu yang panjang (700 jam) Modified Membrane Salt rejection : 98.7-99% Water flux : 115-120 l/m2h Virgin Membrane Salt rejection : 98.4 Water flux : 98.4 l/m2h
- 32. Conclusion of Surface Modification Objective Memperbaiki properti membran yang dibuat dari sintesis kompositpolyamide thin-film composite pada membran reverse- osmosis dengan mendepostikan N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid copolymers P(NIPAm-co-AAc). Result Kopolimer P(NIPAm-co-Aac) berhasil di depositkan pada permukaan membran Permukaan membran termodifikasi relatif seragam dan menunjukkan fitur yang merata Modifikasi membran meningkatkan sifat hidrofilik permukaan yang disebabkan oleh deposisi lapisan P(NIPAm-co-Aac) yang hidrofilik, memberikan properti permukaan membran yang bersifat thermo responsive.
- 33. Result (cont) : Aplikasi dari kopolimer P(NIPAm-co-Aac) pada lapisan permukaan meningkatkan resistansi terhadap fouling dari membran Kondisi Optimum dari Modifikasi adalah: Surface coating material : P(NIPAm-3AAc) Coating Solution concentration : 80 mg/l
- 34. THANK YOU U n i v e r s i t y o f I n d o n e s i a