22/9/2025#EMBARGO# Synthesis Of Hematite-Gelatin Composite Membranes Using Variations Gelatin Concentrations by Sonication Method.

ABSTRAK:

Material membran berbasis komposit banyak dimanfaatkan untuk pengolahan air karenapenggunaanya yang efisien untuk mendegradasi polutan air. Gelatin merupakan material yangdapat digunakan sebagai matriks dalam penyusun komposit karena memiliki sifat elastis danfleksibel. Gelatin memiliki beberapa kelemahan yaitu memiliki stabilitas termal lemah danmekanik yang rendah, serta ketahanan yang lemah terhadap mikroorganisme sehingga gelatinperlu dikompositkan dengan hematit. Hematit memiliki sifat ketahanan termal dan mekanikyang tinggi serta memiliki sifat antibakteri.Hematit yang alam penelitian ini, adalah hematit yang disintesis dari limbah bubut besidengan reduktor ekstrak daun jambu. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahuikarakteristik komposit hematit-gelatin dengan variasi konsentrasi gelatin 5%, 10%, 15%, 20%dan 25%. Metode yang digunakan dalam sintesis membran komposit menggunakan metodesonikasi sedangkan fabrikasi membran menggunakan metode inversi fasa. Membrankomposit hematit-gelatin dikarakterisasi menggunakan X-Ray Difraction (XRD), ScanningElectron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared (FTIR) dan di uji daya swelling.Penambahan gelatin mempengaruhi kristalinitas dan keteraturan struktur membrankomposit yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi gelatin, struktur membran menjadi lebihamorf dan memiliki sifat hidrofilik yang tinggi. Hematit yang ditambahkan pada gelatinmeningkatkan kristalinitas membran komposit. Derajat kristalinitas dari hasil data XRDmembran komposit 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% yaitu 54,24%, 50,63%, 45,23%, 42,27, dan39,24%. Hasil SEM menunjukan bahwa morfologi membran komposit hematit-gelatin yangkurang seragam, struktur membran yang bertekstur, dan masih terdapat adanya aglomerasi.Identifikasi menggunakan FTIR terdeteksi adanya gugus N-H (3316 cm-1 dan 1534 cm-1), C-H(2960 cm-1 dan 1448 cm-1), C=O (1635 cm-1) dan C–N (1235,30 cm-1). Daya swellingmengalami peningkatan yang menandakan struktur membran memiliki kristalinitas rendahsehingga kemampuan mengembang dan menyerap air lebih tinggi seiring denganmeningkatnya konsentrasi gelatin. Membran komposit yang cukup baik diperoleh konsentrasigelatin 5%, 10%, dan 15% yaitu 4,72%, 5,17%, dan 6,18%

ABSTRACT:

Composite-based membrane materials are widely utilized in water treatment due to their efficiency in degrading water pollutants. Gelatin serves as a potential matrix component in composite structures because of its elastic and flexible properties. However, gelatin has certain limitations, including poor thermal and mechanical stability, as well as weak resistance to microbial degradation. Therefore, it needs to be composited with hematite. Hematite offers superior thermal and mechanical resistance and also exhibits antibacterial properties.
In this study, hematite was synthesized from iron lathe waste using guava leaf extract as a reducing agent. This research aims to investigate the characteristics of hematite-gelatin composites with varying gelatin concentrations of 5%, 10%, 15%, 20%, and 25%. The composite membrane synthesis was carried out using the sonication method, while membrane fabrication employed the phase inversion technique. The hematite-gelatin composite membranes were characterized using X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and swelling capacity tests.
The addition of gelatin influenced the crystallinity and structural regularity of the resulting composite membranes. Higher gelatin concentrations led to a more amorphous membrane structure and increased hydrophilic properties. The incorporation of hematite into the gelatin matrix enhanced the crystallinity of the composite membranes. Based on XRD data, the degrees of crystallinity for the 5%, 10%, 15%, 20%, and 25% composite membranes were 54.24%, 50.63%, 45.23%, 42.27%, and 39.24%, respectively. SEM analysis revealed irregular morphologies, textured structures, and the presence of agglomerates in the hematite-gelatin composite membranes. FTIR analysis confirmed the presence of functional groups including N–H (3316 cm-1 and 1534 cm-1), C–H (2960 cm-1 and 1448 cm-1), C=O (1635 cm-1), and C–N (1235.30 cm-1). The swelling capacity increased progressively, indicating lower crystallinity and thus greater ability to swell and absorb water as gelatin concentration increased. A fairly good composite membrane obtained gelatin concentrations of 5%, 10%, and 15%, namely 4.72%, 5.17%, and 6.18%.

مستخلص البحث:

عد املواد الغشائية املركبة بفضل مرونته وخواصه الفيزايئية املناسبة، إال أنه يعاين من بعض القصور مثل ضعف الثباتكمصفوفة فعالة يف البنية املر اجليالتنياحلراري وامليكانيكي، فضال ً عن اخنفاض مقاومته للتحلل امليكرويب. لذا، مت دجمه مع اهليماتيت لتحسني خصائصه الوظيفية، حيثيتميز اهليماتيت بثبات حراري وميكانيكي عالٍ، إضافة إىل نشاطه املضاد للبكترياي.مت يف هذه الدراسة ختليق اهليماتيت من خملفات احلديد ابستخدام مستخلص أوراق اجلوافة كمختزل طبيعي. وهدفتكبة الناجتة عن دمج اهليماتيت ابجليالتني برتاكيز متفاوتة (الدراسة إىل دراسة خصائص األغشية املر5،%10،%15،%20،%و25%). مت حتضري األغشية ابستخدام طريقة السونكيشن، بينما مت تصنيعها بتقنية انعكاس الطور. وقد مت توصيف األغشيةابستخدام تقنياتXRDوSEMوFTIRواختبارات قدرة االنتفاخ.كيز اجليالتني أثرت على درجة التبلور وانتظام البنية، حيث أدت الرتاكيز العالية إىل تقليل التبلورأظهرت النتائج أن زايدة تركما ساهم إدماج اهليماتيت يف تعزيز البنية البلورية. أظهرت بياانت وزايدة اخلاصية احملبة للماء.XRDكانت: أن نسب التبلور54.24( %5،)%50.63( %10،)%45.23( %15،)%42.27( %20و ،)%39.24( %25%). أظهر حتليلSEMوجود بىن غري منتظمة، ونسيج خشن، وتكتالت جسيمية، مما يدل على تفاوت يف توزيع اجلسيمات ضمن املصفوفة. أماحتليلFTIRفقد أكد وجود جمموعات وظيفية تشمل: N–Hعند3316و1534سم⁻¹، وC–Hعند2960و1448سم⁻¹، وC=Oعند1635سم⁻¹، وC–Nعند1235.30سم⁻¹.كما أظهرت نتائج قدرة االنتفاخ ازدايدًاكيز اجليالتني، مما يعكس اخنفاضًا يف التبلور وزايدة يف قابلية امتصاص املاء. ومت حتقيق أفضل أداء للغشاء املتدرجييًا مع ارتفاع تركبرعند تراكيز اجليالتني5،%10%، و15%، بقيم انتفاخ بلغت4.72،%5.17%، و6.18% على التوال