Electronic Theses and Dissertation

Konsentrasi ion litium dalam geothermal brine umumnya jauh lebih rendah dibandingkan ion matriks utama seperti natrium, kalium, magnesium, dan kalsium, sehingga proses analisis dan pemisahan litium sangat dipengaruhi oleh efek matriks larutan. Oleh karena itu, diperlukan material adsorben dengan selektivitas tinggi terhadap ion litium, salah satunya adalah membran Lithium Ion Sieve (LIS). Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik, morfologi, dan kinerja membran LIS dalam mengadsorpsi ion litium pada geothermal brine sintesis. LIS disintesis menggunakan Lithium Manganese Oxide (LMO) sebagai prekursor dan diaplikasikan dalam bentuk membran dengan variasi kandungan LIS sebesar 0,15 g, 0,30 g, dan 0,45 g. Karakterisasi morfologi dilakukan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), sedangkan analisis adsorpsi ion litium dilakukan menggunakan Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Hasil SEM menunjukkan bahwa partikel LIS yang terbentuk memiliki morfologi tidak sferis dan mengalami aglomerasi. Meskipun demikian, hasil LIBS menunjukkan bahwa membran LIS tetap mampu mengadsorpsi ion litium. Kinerja adsorpsi terbaik diperoleh pada membran M2 dengan perlakuan kalsinasi pada suhu 350°C selama 6 jam dan 650°C selama 3 jam. Peningkatan intensitas litium pada membran M2 masing-masing sebesar 280%, 511%, dan 42% untuk kandungan LIS 0,15 g, 0,30 g, dan 0,45 g, dengan waktu tunda pengukuran 2 µs. Rasio Li/Na meningkat hingga 5,12 pada kandungan LIS 0,30 g dengan kestabilan adsorpsi pada rentang 20–40 menit. Hasil ini menunjukkan bahwa jumlah LIS mempengaruhi kinerja adsorpsi, yang ditunjukkan oleh perubahan perendaman dalam adsorpsi ion litium, dengan waktu optimum diperoleh pada jumlah LIS namun penambahan LIS yang berlebihan dapat menurunkan kemampuan adsorpsi ion litium.

The concentration of lithium ions in geothermal brine is generally much lower than that of major matrix ions such as sodium, potassium, magnesium, and calcium. This significant concentration difference causes lithium analysis and separation to be strongly affected by matrix effects, necessitating the use of adsorbent materials with high selectivity toward lithium ions, such as Lithium-Ion Sieve (LIS) membranes. This study aims to investigate the characteristics, morphology, and adsorption performance of LIS membranes from synthetic geothermal brine. LIS was synthesized using lithium manganese oxide (LMO) as a precursor and subsequently fabricated into membranes with LIS content of 0.15 g, 0.30 g, and 0.45 g. The morphology of LMO and LIS was characterized using scanning electron microscopy (SEM), while lithium-ion adsorption was analysed using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). SEM results indicate that the synthesized LIS particles exhibit non-spherical morphology and agglomeration. Nevertheless, LIBS results confirmed effective lithium adsorption by all membranes. Optimal performance was achieved by membrane M2, which calcination at 350°C for 6 h followed by 650°C for 3 h. The lithium intensity increased by 280%, 511%, and 42% for LIS concentration of 0.15 g, 0.30 g, and 0.45 g, respectively, with a delay time of 2 µs. Additionally, the Li/Na ratio increased up to 5.12 for the membrane containing 0.30 g LIS, with adsorption stability observed in the 20–40 minute. The results show that the amount of LIS in the membrane affects lithium ion adsorption. The adsorption performance increases up to an optimum LIS amount, while excessive LIS content reduces the lithium ion adsorption capacity