## KARAKTER MEMBRAN SELULOSA ASETAT AKIBAT PENAMBAHAN
ZAT ADITIF MONOSODIUM GLUTAMATE (MSG)
Cellulose Acetate Membranes characters Due To Additions Additive Monosodium Glutamate (MSG)
Dwi Indarti* ) ,  I Nyoman Adi Winata, Heny Yunita Novianti Jurusan Kimia FMIPA Universitas Jember * ) email: indartidwi@gmail.com

## ABSTRACT
This study purposed to determine the effect of MSG on the character of cellulose acetate membranes. This membrane preparation using phase inversion technique. The results showed that the higher the concentration of MSG, which is the character of membrane permeability coefficients and higher water flux, whereas for the character of the  membrane density test and 100-200 kDa dextran rejection further down. To test the FTIR proved that there are no additives or solvents are trapped in a membrane.
Keywords : Cellulose Acetate, phase inversion, MSG, FTIR

## PENDAHULUAN
Penggunaan  teknologi  pemisahan  merupakan hal  penting  dalam  proses  industri.  Salah  satu teknik  pemisahan  yang  digunakan  adalah teknologi  membran.  Keunggulan  membran dibandingkan  dengan  pengolahan  secara konvensional    dalam  pengolahan    air    minum antara    lain  yaitu    memerlukan  energi  yang lebih  rendah  untuk  operasi  dan  pemeliharaan, desain  dan  konstruksi  untuk  sistem  dengan skala  kecil,  sehingga  mudah  di- scale  up dan tidak  butuh  kondisi  ekstrim  (temperatur  dan pH) (Bhongsuwan et al., 2008).
Salah  satu  material  membran  ultrafiltrasi yang  berkembang  saat  ini  adalah  membran selulosa  asetat.  Kelebihan  selulosa  asetat sebagai material membran adalah mudah untuk diproduksi  dan  bahan  mentahnya  merupakan sumber  yang  dapat  diperbaharui.  Kekurangan membran  selulosa  asetat  adalah  sangat sensitive  terhadap  pH  antara  2  sampai  8, biodegradable,  yaitu  sangat  rentan  terhadap mikroba yang ada di alam (Bhongsuwan et al., 2008).
Teknik-teknik yang biasanya digunakan pada  proses  pembuatan  membran  antara  lain sintering,  stretching,  track-etching,  template- leaching  dan  inversi  fasa.  Membran  Selulosa asetat dapat dibuat dengan metode inversi fasa. Inversi  fasa  adalah  suatu  proses  pengubahan bentuk polimer dari fasa cair rmenjadi padatan dengan kondisi terkendali.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi karakteristik  membran,  salah  satunya  yaitu  zat aditif.  Salah  satu  fungsi  dari  pada  zat  aditif adalah  mempengaruhi  morfologi  dari  suatu membran,  sehingga  berpengaruh  terhadap kondisi  fisik  dan  kinerja  membran  yang dihasilkan.  Pada  penelitian  ini  diamati pengaruh  penambahan  variasi  konsentrasi  zat aditif  terhadap  karakteristik  membran  yang dihasilkan , aditif  yang  digunakan  adalah monosodium glutamate (MSG) . Kelebihan dari MSG  yaitu  sangat  hidrofilik  karena  adanya gugus  hidroksil,  murah  dan  mudah  didapat (Idris et al .,2008).  Idris,  A et  al ,  (2008) melakukan  penelitian  di  mana  konsentrasi aditif  (MSG)  yang  memiliki  struktrur  finger adalah  6%.  Pelarut  yang  digunakan  adalah asam  format.  Asam  format  merupakan  pelarut baik untuk MSG (Idris et al ., 2008).
Darunee  Bhongsuwan et,al ,  (2008)  telah meneliti  komposisi  selulosa  asetat  20%, formamida  33%  dan  aseton  47%  ,waktu penguapan  30  detik  serta  suhu  dan  waktu annealing  sebesar  70 0 C  selama  3  menit  tanpa penambahan  zat  aditif  dapat  menghasilkan membran  ultrafiltrasi  dengan  nilai  MWCO sebesar 9000 kDa (Piluharto, 2001).
Berdasarkan data di atas, variasi konsentrasi  aditif  (MSG)  yang  digunakan sekitar 6% yaitu 0 %, 4 %, 6 %, 8 % dan 10%. Variasi  konsentrasi  aditif  (MSG)  dalam penelitian  ini  diharapkan  akan  mempengaruhi morfologi membran.

## METODE

## Bahan dan Alat
Penelitian  telah  dilakukan  di  Laboratorium Kimia  Fisik  dan  analitik  Jurusan  Kimia Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan Alam,  Fakultas  Farmasi    Universitas  Jember dan  di  Universitas  Brawijaya.  Pelaksanaan penelitian  berlangsung  mulai  Agustus  2012 sampai dengan Maret 2013.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : Selulosa  Asetat Sigma  Aldrich (BM 30.000,  39.9  w%),  asam  format  (Merck) ρ= 1.21  g/mL,  pa),  aseton (Mecrk);;   ρ   =   0.79 g/mL,  pa),  MSG  (SASA),  aquades,  dekstran (100-200  kDa)  Sigma  Aldrich,  fenol  5%  dan H 2 SO 4 pekat  (Merck),  aluminium  foil,  kertas saring dan aquades.
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  antara  lain:  alat-alat  gelas, hot  plate (penangas),  pengaduk,  neraca  analitis  merk OHAUS,  kompresor ,  micrometer ,  selotip, spectrophotometer  UV/VIS 756CRT,  botol semprot,  alat  pencetak  membran  (pelat  kaca dan  lampu  neon),  bak  koagulasi, stopwatch , dan  satu  set  alat  ultrafiltrasi  modul  flat  sistem dead-end ,  dan  spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR).

## Pembuatan Membran CA
Pembuatan membran dilakukan dengan metode inversi fasa. Larutan cetak membran terdiri dari CA,  aseton,  asam  format  dan  MSG  dengan koagulan  air.  Selulosa  asetat  dengan  berat  2  g dilarutkan  dalam  4,7  g  aseton,  3,3  g  asam format  dan  MSG  dengan  variasi  0%,  -10%  di aduk  sampai  homogen  dengan  pengaduk magnetik.  untuk  lebih  lengkap  dapat  dilihat dalam Tabel 1.
Tabel 1. Rancangan penelitian membran CA
Larutan  cetak  yang  telah  homogen  dan  tidak mengandung  gelembung  udara  dituang  di  atas plat  kaca  yang  bagian  tepinya  diberi  selotip (mengatur ketebalan membran) dan dicelupkan dalam  bak  koagulasi  yang  berisi  air. Karakterisasi membran selulosa asetat meliputi
uji kerapatan,  uji struktur kimia (FTIR) dan uji kinerja membran. Pertama adalah uji kerapatan dengan  cara  diukur  luas  membran  dan  diukur ketebalannya, kemudia dihitung berat membran dan  dimasukkan  dalam  rumus  p=  m/V.  Kedua uji  fluks  air  dengan  cara  membran  yang diperoleh  kemudian  dipotong  berbentuk lingkaran  dengan  diameter  5.7  cm.  Penentuan fluks  air  diperoleh  dengan mengukur banyaknya  volume  air  yang  melewati  tiap satuan  luas  permukaan  per  satuan  waktu. Sebelum uji fluks air, terlebih dahulu dilakukan kompaksi  terhadap  membran  yang  akan  diuji. Kompaksi  dilaukan  dengan  mengalirkan  air melewati  membran  hingga  diperoleh  fluks  air yang  konstan.  Ketiga  adalah  uji  koefisien permeabilitas  dengan  cara  mencari  fluks dengan  berbagai  variasi  tekanan  1-3  bar. Keempat    uji  rejeksi,  penentuan  konsentrasi permeat  dan  retentat  diukur  dengan  metode spektrofotometri  [4].  Sebelum  menentukan konsentrasi  permeat  dan  retentat  lebih  dulu dibuat  larutan  standart  dengan  variasi konsentrasi  yaitu  1000  ppm.  Larutan  standart dibuat  dari  dekstran  100-200  kDa  yang dilarutkan  dalam  air.  Larutan  standart  ataupun sampel  ditambahkan  reagen  fenol  5%  dan H 2 SO 4 pekat  dengan  perbandingan  1:1:5  yang menghasilkan  warna  kuning  ke  orange-an. Selanjutnya permet dan retentat diukur absorbannya.

## HASIL dan PEMBAHASAN

## Pengaruh  Konsentrasi  MSG  terhadap Densitas Membran Selulosa Asetat
Konsentrasi  MSG  berpengaruh  terhadap densitas  membran  selulosa  asetat.  Pengaruh konsentrasi  MSG  terhadap  densitas  membran selulosa asetat dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar  1.  Pengaruh  konsentrasi  MSG terhadap membran CA
Gambar  1  menunjukkan  semakin  tinggi konsentrasi MSG, densitas semakin kecil. Data
lebih lengkap dalam memperoleh nilai densitas dapat dilihat di lampiran A. Adanya perubahan densitas  dimungkinkan  terjadi  karena  ketika membran  dimasukkan  ke  dalam  bak  koagulasi terjadi  proses  solidifikasi,  membran  masih berbentuk  cair  bergerak  mengisi  pori  atau berkas  kosong  yang  diakibatkan  adanya  difusi antara  pelarut  dan  aditif  ke  dalam  air. Mekanisme pembentukan pori membran terjadi karena  ada  interaksi  antara  aditif,  pelarut, polimer  dan  air  pada  bak  koagulasi.  Interaksi yang  terjadi  pada  CA  dengan  MSG  dan  CA dengan  asam  formalah  interaksi  hidrogen, tetapi  interaksi  hidrogen  CA  dengan  MSG lebih besar dari pada CA dengan asam format. Sedangkan  untuk  interaksi  antara  CA  denagn aseton  hanya  interaksi  dipol  dipol  yaitu interaksi  ikatan  hidrogen  dan  dipol-  dipol. Interaksi hidrogen lebih kuat daripada interaksi dipol dipol.
Hal ini memungkinkan yang terdifusi lebih dahulu  dengan  air  adalah  aseton,  selanjutnya asam  format  dan  MSG.  Dengan  demikian kemungkinan yang dominan dalam pembentukan  pori  yaitu  konsentrasi  MSG. Pembentukan top layer membran kemungkinan  ditentukan  karena  sebagian aseton  yang  ada  di  permukaan  atas  membran berdifusi  cepat  dengan  air  terlebih  dahulu sehingga  porinya  kecil,  di  bagian  sub  layer kedua  pelarut  tersebut  mulai  menguap  tetapi masih ada MSG dan bagian permukaan bawah pelarut hilang dan MSG mulai berdifusi dengan air  secara  perlahan.  Hal  ini  diakibatkan interaksi  antara  CA  dengan  MSG  kuat, sehingga  air  berdifusi  dengan  MSG  cukup terganggu  dengan  adanya  interaksi  MSG dengan  CA.  Hal  ini   mengakibatkan  pada bagian sub  layer akan   membentuk  pori  yang lebih  besar.  Sehingga  pori  yang  terbentuk asimetri.

## Pengaruh  Konsentrasi  MSG  Terhadap Waktu Kompaksi Membran Selulosa Asetat
Kompaksi  merupakan  suatu  proses  deformasi mekanik  pada  matriks  polimer  penyusun membran  bertujuan  untuk  menata  ulang  pori- pori  membran  yang  baru  terbentuk  tersebut, akibat dari tekanan dan perlakuan lainnya yang mempengaruhi  pori-pori  membran.  Uji  ini untuk memperoleh harga fluks air yang konstan waktu kompaksi pada tekanan operasional yang diberikan  yaitu  2  bar.  Hasil  kompaksi  pada membran  dengan  variasi  konsentrasi  MSG diperlihatkan pada Tabel 2.
Tabel  2.  Penentuan  waktu  kompaksi  pada tekanan 2 bar
Tabel  2  menunjukkan  konsentrasi  MSG berpengaruh terhadap waktu kompaksi membran selulosa asetat.
Semakin meningkatnya  konsentrasi  MSG  maka  waktu kompaksi  untuk  mencapai  fluks  air  hingga konstan semakin cepat.

## Pengaruh Konsentrasi MSG terhadap Fluks Air
Fluks  air  atau  kecepatan  permeasi  merupakan salah  satu  parameter  yang  menentukan  kinerja membran  [5].  Penentuan  fluks  air  diperoleh dengan  mengukur  banyaknya  volume  air melewati tiap satuan luas permukaan membran persatuan  waktu.  Pengaruh  konsentrasi  MSG terhadap fluks dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar  2.  Pengaruh  konsentrasi  MSG  terhadap nilai fluks membran CA
Gambar  2  menunjukkan  semakin  tinggi konsentrasi  MSG,  fluks  juga  semakin  besar. Hal  ini  juga  ditunjang  dengan  data  SEM, konsentrasi MSG semakin meningkat permukaan  atas  dari  membran  semakin lebar,memungkinkan air untuk masuk kedalam pori-pori  membran  semakin  banyak,  hal  ini juga terbukti dengan semakin tinggi konsentrasi MSG, koefisien permeabilitas juga semakin besar.
Konsentrasi  MSG  berpengaruh  terhadap Koefisien
permeabilitas membran. Permeabilitas  merupakan  ukuran  kecepatan suatu  spesi  untuk  melewati  membran. Koefisien  permeabilitas  membran  adalah gradien  kemiringan  kurva  hubungan  fluks  air (J)  terhadap  tekanan  operasi.  Semakin
meningkatnya  konsentrasi  MSG,  maka  nilai fluks  airnya  semakin  besar  dan  koefesien permeabilitas juga semakin besar.
Gambar  3.  Pengaruh  konsentrasi  MSG terhadap koefisien permebilitas membran CA

## Pengaruh  Konsentrasi  MSG  terhadap Rejeksi Membran Selulosa Asetat
Tahap  pertama  untuk  menentukan  koefesien rejeksi  adalah  ditentukan  terlebih  dahulu panjang  gelombang  maksimal  yang  diserap oleh  dekstran.  Dari  hasil scanning panjang gelombang optimum diperoleh panjang
gelombang 490 nm.
Gambar 4. Pengaruh konsentrasi MSG pada koefesien rejeksi membran
Gambar  4  menunjukkan  bahwa  koefisien rejeksi  berkurang  dengan  meningkatnya konsentrasi  MSG.  Hal  ini  dapat  dijelaskan bahwa  interaksi MSG  dengan MSG  lebih kuat dibandingkan  dengan  interaksi  MSG  dengan asam format dan MSG dengan aseton.

## Analisa  Gugus  Fungsi    Membran  Selulosa Asetat dengan FTIR
Analisa  membran selulosa  asetat dengan FTIR bertujuan  untuk  mengetahui  ada  tidaknya pelarut  atau  zat  aditif  yg  terikat  atau  terjebak dalam  membran.  Gambar  5  merupakan spektrum IR dari CA 0%, 4% dan 6%.
Gambar  5.  Spektrum  FT-IR  membran  CA variasi  (a)  0%  MSG,  (b)      4% MSG dan 6 % MSG
Tabel 3 Puncak serapan gugus fungsi membran selulosa asetat Gugus Fungsi Puncak Serapan (cm -1 ) CA ( 0% MSG) CA ( 0% MSG) CA ( 0% MSG) C=O (ester) 1373 1373 1373 C-O (ester) 1239 1239 1239 C-O (alkohol) 1051 1051 1051
Hasil  analisa  dengan  spektroskopi  IR  pada gambar  5  dan  tabel  3  menunjukkan  bahwa tidak  ada  perbedaan  puncak-puncak  serapan pada spektrum IR, baik yang 0%, 4%,  dan 6%. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  tida  ada  ikatan yang  baru  antara  CA  dengan  pelarut  dan  CA dengan MSG, selain itu data juga menunjukkan tidak  ada  pelarut  MSG  yang  terjebak  dalam membran

## KESIMPULAN
Peningkatan konsentrasi MSG dari 0 % hingga 10  %  menyebabkan  penurunan  pada  nilai densitas membran selulosa
asetat. meningkatkan  fluks  air  dan  koefisien permeabilitas  membran  selulosa  asetat  tetapi menurunkan nilai rejeksi dekstran. Begitu juga waktu  kompaksi,  sekin  tinggi  konsentrasi MSG,  waktu  kompaksi  untuk  mencapai  fluks konstan  semakin  cepat.    Karakteristik  struktur membran  selulosa  asetat  berdasarkan  data spektrum IR menunjukkan adanya  gugus O-H,
C=O ester ,  C-O ester dan  C-O alkohol .  Spektrum tersebut menandakan tidak ada pelarut maupun MSG yang terjebak.

## DAFTAR PUSTAKA
Bhongsuwan,  D.,  T.  Bhongsuwan  and  J.  NaSuwan. 2008.  Preparation  of  Cellulose  Acetate Membranes  for  Ultra-  Nano-  Filtrations . Kasetsart J. (Nat. Sci.) 42 : 311 – 317. Idris,  A,  Mieow  dan  Ahmed.  2008.  The  Effect  of Monosodium Glutamate Additive On Performance  Of  Dialysis  Membrane. J.  Sci.
Technol. Vol 3( 2): 172 – 179. Piluharto,  B.2001.  “Studi  Awal  Pengg unaan Nata De Coco   Sebagai   Membran   Ultrafiltrasi.”   Tidak Dipublikasikan.  Tesis  Bandung:  Program  Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung ITB. Mulder,  M.  1996. Basic  Prinsiple  of  Membran Technology .  2 nd edition. Dordrecht:  Kluwer Academic Publisher.
Wenten, I. G. 2000. Teknologi Membran Industrial .
Bandung: Penerbit ITB. Anonim.  2012. http://ingintaukimia.blogspot.com/2012/08/ makalah-pembuatan-natade-coco.html  [3 November 2012] Brandrup, J., John, W & son. 1975. Handbook
Polymer, Edisi ke-2. New York Bhongsuwan,  D.,  T.  Bhongsuwan  and  J. NaSuwan.  2008.  Preparation  of  Cellulose Acetate  Membranes  for  Ultra-  Nano- Filtrations . Kasetsart J. (Nat. Sci.) 42 : 311 – 317.
Idris, A, Mieow dan Ahmed. 2008. The Effect of Monosodium Glutamate Additive On
Performance  Of  Dialysis  Membrane. J.  Sci.
Technol. Vol 3( 2): 172 – 179. Piluharto,  B.2001.  “Studi   Awal   Penggunaan  Nata De  Coco  Sebaga i   Membran   Ultrafiltrasi.”
Tidak Dipublikasikan. Tesis Bandung: Program  Pasca  Sarjana  Institut  Teknologi Bandung ITB.
Mulder,  M.  1996. Basic  Prinsiple  of  Membran Technology .  2 nd edition. Dordrecht:  Kluwer Academic Publisher. Wenten,  I.  G.  2000. Teknologi  Membran Industrial . Bandung: Penerbit ITB.