Uji Kinerja Membran Nilon dalam Proses Filtrasi Zat Warna Rhodamin B

Abstract

Pewarna sintetis, khususnya Rhodamin B, secara luas digunakan dalam berbagai sektor industri seperti tekstil, kertas, dan plastik. Meskipun efektif dalam menghasilkan warna cerah dan menarik, keberadaan Rhodamin B di lingkungan perairan menimbulkan dampak negatif yang signifikan. Zat ini bersifat toksik, sulit terurai secara biologis, dan beberapa komponennya diketahui bersifat karsinogenik. Selain itu, keberadaannya dapat menghambat proses fotosintesis dalam ekosistem perairan. Rhodamin B merupakan pewarna merah fluoresen yang sangat larut dalam air (hingga 50 g/L) dan memiliki stabilitas tinggi terhadap panas, cahaya, serta oksidasi. Karakteristik ini menyebabkan Rhodamin B sulit dihilangkan dari limbah cair industri dan berpotensi menimbulkan risiko kesehatan yang serius bagi manusia. Konsentrasi Rhodamin B dalam limbah industri sering kali jauh melebihi ambang batas yang diizinkan (1 mg/L), sehingga diperlukan metode pengolahan yang efektif. Teknik pengolahan limbah konvensional seperti flokulasi dan oksidasi umumnya kurang efisien dalam mengeliminasi Rhodamin B. Oleh karena itu, teknologi membran berbasis filtrasi dianggap sebagai alternatif yang lebih efisien dan ekonomis untuk menangani limbah cair berwarna. Sejumlah penelitian telah menunjukkan efektivitas teknologi membran dalam mengurangi konsentrasi Rhodamin B dari air limbah. Dalam penelitian ini, digunakan membran berbahan dasar poliamida (nilon), yang sejauh ini masih jarang diaplikasikan dalam proses filtrasi Rhodamin B. Membran nilon dipilih karena memiliki keunggulan seperti ketahanan terhadap pH ekstrem dan suhu tinggi, serta ukuran pori yang kecil, yang secara keseluruhan memberikan potensi tinggi untuk proses pemisahan polutan secara efisien. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinerja membran nilon dalam proses filtrasi pewarna Rhodamin B berdasarkan variasi massa nilon yang digunakan. Evaluasi dilakukan melalui pengukuran kadar swelling, fluks, dan koefisien rejeksi. Prosedur penelitian terdiri dari dua tahap utama, yaitu sintesis membran dan pengujian kinerja membran. Sintesis membran dilakukan menggunakan metode inversi fasa, yaitu proses transformasi polimer dari fase cair menjadi fase padat. Benang nilon dipotong menjadi bagian kecil menyerupai mempermudah proses pelarutan, kemudian ditimbang sesuai variasi massa yang ditentukan sebelumnya (4,5 g; 5,5 g; 6,5 g; dan 7,5 g). Nilon dilarutkan dalam campuran 20 mL HCl 25% dan 2 mL aseton, kemudian diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 1 jam pada kecepatan 350 rpm hingga terbentuk larutan yang homogen. Larutan tersebut kemudian dituangkan ke dalam cetakan kaca dan diratakan untuk membentuk lapisan yang seragam, lalu direndam dalam aquades selama 10 menit guna membentuk struktur membran. Setelah terbentuk, membran dilepaskan dan dipotong melingkar berdiameter 8 cm untuk digunakan dalam tahap pengujian. Pengujian kinerja membran meliputi uji kadar swelling, fluks, dankoefisien rejeksi. Uji swelling dilakukan dengan membandingkan massa membran dalam kondisi kering dan basah untuk menilai kapasitas penyerapan air. Uji fluks dilakukan dengan menerapkan membran pada sistem filtrasi zat warna Rhodamin B menggunakan metode aliran dead-end selama 60 menit, dengan pengukuran volume permeat setiap 10 menit. Sementara itu, pengujian koefisien rejeksi dilakukan menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk menentukan konsentrasi Rhodamin B sebelum dan sesudah proses filtrasi, guna mengukur efisiensi pemisahan zat warna oleh membran. Hasil penelitian ini memberikan gambaran mengenai performa membran nilon berdasarkan tiga parameter utama, yaitu kadar swelling, fluks, dan koefisien rejeksi. Berdasarkan hasil uji kadar swelling selama proses perendaman, diketahui bahwa peningkatan massa nilon dalam pembuatan membran cenderung menyebabkan penurunan kemampuan membran dalam menyerap air. Membran dengan massa nilon 4,5 gram menunjukkan nilai kadar swelling tertinggi sebesar 22,99%, sementara nilai terendah tercatat pada membran dengan massa 7,5 gram, yaitu sebesar 2,67%. Nilai fluks juga menunjukkan hubungan searah dengan kadar swelling, di mana semakin besar massa nilon yang digunakan, semakin rendah pula nilai fluks yang dihasilkan. Artinya, membran yang lebih padat cenderung memiliki permeabilitas air yang lebih rendah. Sebaliknya, nilai koefisien rejeksi tidak menunjukkan pola linier. Koefisien rejeksi meningkat pada membran dengan massa 4,5 gram hingga 6,5 gram, namun mengalami penurunan pada massa 7,5 gram. Koefisien rejeksi tertinggi dicapai oleh membran dengan massa nilon 6,5 gram. Hasil evaluasi melalui metode normalisasi data dan pembobotan menunjukkan bahwa membran dengan massa 6,5 gram merupakan pilihan paling optimal untuk filtrasi Rhodamin B. Membran ini menunjukkan keseimbangan yang baik antara kemampuan menolak zat warna (selektivitas), fluks (permeabilitas), dan kadar swelling, yang menunjukkan stabilitas fisik, sehingga direkomendasikan sebagai kandidat terbaik untuk aplikasi pemisahan zat pencemar.