zeolit bab 1

7/25/2019 Zeolit BAB 1

1/8

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Zeolit disebut batuan mendidih, karena mineral inimempunyai sifat mendidih atau mengembang jika dipanaskan.Zeolit merupakan senyawa aluminio-silikat yang membentukkerangka tiga dimensi, mempunyai rongga (pori atau celah)

dengan permukaan bagian dalam kristal yang luas (Swantomodkk., 2009).

Secara geologi Indonesia berpotensi besar untuk memiliki

cadangan zeolit alam, karena letaknya yang berada dalam wilayahrangkaian gunung api. Diperkirakan deposit zeolit tersebar di

pulau Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, dan Maluku dengan

potensi deposit sebesar 16,6 juta ton. Di Indonesia sampai saat

ini telah dieksplorasi meneral zeolit yang tersebar lebih dari 50

daerah diantaranya dari daerah Sumatra, Jawa Timur, JawaTengah, Jawa Barat, Kalimantan, Nusatenggara, Maluku hinggaSumatra. Hingga sekarang terdapat lebih dari 40 jenis zeolit yangdiketahui dengan pasti baik sebagai hasil proses hidrotermal,maupun proses diagenesa dari batuan vulkanik (Purawiardi,

1999).Zeolit biasanya ditemukan sebagai batuan endapan pada

bagian tanah jenis basalt dan komposisi kimianya tergantung pada

kondisi hidrotermal lingkungan lokal, seperti suhu, tekanan uap

air setempat dan komposisi air tanah lokasi kejadiannya. Hal itumenjadikan zeolit dengan warna dan tekstur yang sama mungkin

berbeda komposisi kimianya bila diambil dari lokasi yang

berbeda, disebabkan karena kombinasi mineral dengan impuritislainnya (Sherman, 1999).

Hingga saat ini, zeolit sintetik lebih banyak digunakandari pada zeolit alam, karena melalui proses sintesis dapat dibuat

zeolit sesuai dengan fungsi yang dikehendaki. Zeolit sintetik


2/8

2

dibuat dari bahan lain dengan proses sintesis, diproses sedemikian

rupa hingga menyerupai zeolit alam dengan komposisi yang

homogen dan bebas pengotor. Namun, kebutuhan zeolit sintetikdi Indonesia hingga saat ini masih dipasok dari luar negeri, di sisilain Indonesia sangat kaya akan kandungan zeolit alam (Senda

dkk., 2006).

Dalam proses adsorpsi, zeolit alam lebih efektif biladibandingkan dengan zeolit sintetik, karena kemampuannyasebagai adsorben dalam menurunkan kesadahan air lebih besar.

Penggunaan zeolit alam bisa diterima karena tersedia di alam

cukup banyak dan mudah di dapat serta harganya lebih murahjika dibandingakan dengan zeolit sintetik . Namun, disisi lain

komposisi zeolit alam masih mengandung banyak pengotor,

sehingga perlu proses aktivasi untuk meningkatkan dayaadsorpnya (Setiadi dan Pertiwi, 2007).

Dalam aplikasinya zeolit secara luas digunakan sebagai

molekular sieve, adsorben, ion-exchange dan katalis (Wang danPeng, 2010). Salah satu kegunaan zeolit alam yang menjadi

banyak sorotan adalah sebagai bahan penyerap (adsorben).

Teknologi adsorpsi berkembang sebagai suatu teknik pemisahanyang sangat potensial, terutama untuk pemurnian alkohol,

pemurnian air, pengolahan limbah, pemurnian pada industriminyak dan gas, dan sebagainya. Akan tetapi pemanfaatan zeolit

sebagai media adsorpsi terkendala oleh mahalnya harga zeolitsintetik yang digunakan (Shukla dkk., 2009). Sehingga dilakukan

beberapa penelitian untuk memproduksi zeolit yang lebih murah

dengan karakteristik dan kinerja yang menyerupai zeolit sintetik.

Berbagai macam penelitian dilakukan untukmeningkatkan daya serap zeolit alam, hingga karakterisiknya

menyerupai zeolit sintetik. Seperti yang dilakukan oleh Imbert

dkk. (1994) mengembangkan zeolit tipe A yang dibuat darialuminosilikat dengan kalsinasi, akan tetapi banyak pengotor

senyawa hidroksisodalite yang diperoleh. Swantomo dkk. (2009)melakukan kalsinasi terhadap zeolit alam untuk meningkatkandaya adsorpsi fenol dalam limbah serta mendapatkan model


3/8

3

kesetimbangan adsorpsi yang sesuai. Namun zeolit alam hasil

kalsinasi masih mengandung pengotor sehingga dalam

aplikasinya masih belum optimum.Alkan dkk. (2005) mempelajari pengaruh konsentrasi

penambahan alkali dan rasio solid/liquid pada sintesis zeolit NaA

dari kaolin. Burriesci dkk. (1984) mengembangkan proses

hidrothermal untuk memproduksi zeolit dengan bahan baku silikaalumina. Semua proses tersebut menghasilkan jumlah pengotorkuarsa atau hidroksisodalite yang cukup besar.

Untuk penggunaan bahan baku yang berasal dari zeolit

alam, Kang dkk. (1998) merubah zeolit alam Korea yang banyakmengandung feldspar menjadi zeolit tipe X dan tipe P melalui

reaksi hidrothermal dengan atau tanpa fusi NaOH. Wang dan Lin

(2008) melakukan sintesis penukar kation kapasitas tinggi denganbahan baku zeolit alami dari Cina. Wang dan Peng (2009)

memodifikasi zeolit alam dengan asam dan surfaktan untuk

digunakan sebagai adsorben pada pengolahan limbah. De Faziodkk. (2008) melakukan sintesis zeolit alam tipe klinoptilolite

dengan menggunakan proses hidrothermal pada suhu rendah,

namun kuarsa dan feldspar masih terkandung didalam produk.Kazemian dkk. (2009) meneliti proses produksi zeolite type A

dari zeolit alami Iran tipe klinoptilolite dengan mekanisme sol gel dengan satu langkah proses. Produk yang dihasilkan dari

sintesis zeolit alam menjadi beberapa jenis zeolit sintetik tersebutmemberi hasil yang lebih baik jika dibandingkan hasil pembuatan

zeolit dari bahan aluminasilikat lain. Namun adanya pengotor dan

homogenitas produk masih menjadi persoalan. Herudati dan

rahmawati (2010) meneliti proses peningkatan performa adsorpsizeolit alam pada etanol-air dengan metode aluminasi alkali

disgestion, produk yang dihasilkan memiliki performa adsorpsi

lebih tinggi daripada zeolit alam sebelum aktivasi. Namun, lebihrendah dari zeolit sintetis. Hal ini dikarenakan tingginya pengotor

Ca yang terdapat pada zeolit alam setelah aktivasi yangmenyebabkan rendahnya performa adsorpsi zeolit alam. Olehkarena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk


4/8

4

meningkatkan kualitas zeolit alam sehingga karaktersitiknya

menyerupai zeolit sintetik dengan proses yang lebih efektif dan

efisien.

1.2 Tinjauan Penelitian Terdahulu

Zeolit sintetik sebagian besar dibuat dari reagentkomersial dengan sifat tertentu seperti yang diinginkan. Namun

pemanfaatan bahan mineral dengan nilai ekonomi rendah juga

banyak dilakukan untuk pembuatan zeolit sintetik, seperti fly ash,kaolin, diatomite, dan smektit (Sherman, 1999).

Proses sintetik zeolit dari bahan mineral seperti kaolin

dilakukan dalam beberapa tahap. Zeolit tipe A dari kaolindikembangkan melalui tiga tahap proses yaitu kalsinasi pada 500

1000 C selama 5 jam, pencampuran dengan larutan NaOH

selama 24 jam dan kristalisasi dengan penambahan beberapasenyawa oksida. Temperatur optimum yang diperoleh pada 750

C dan kristal zeolit A yang diperoleh sangat bervariasi

tergantung dari kondisi reaksi hidrothermal nya (Imbert dkk.,1994).

Proses lain yang dikembangkan adalah pembuatan zeolitNa-A dari kaolin dengan dua langkah. Yang pertama adalah

aktivasi fisik dengan dilakukan kalsinasi pada 600 C selama 2jam untuk memproduksi metakaolinite. Kemudian dilanjutkan

dengan proses hidrothermal dengan penambahan NaOH pada

beberapa konsentrasi. Namun masih banyak juga ditemukan

impuritis yang berupa kuarsa dan hidroksisodalite dalamproduknya (Alkan, 2005).

Pada proses lain dikembangkan prosedur yang lebih

sederhana yaitu pencucian asam dengan penambahan HCl pada80 oC dan dilanjutkan pada kondisi alkali hydrothermaldengan

penambahan NaOH pada suhu 600 Cuntuk mendapatkan zeolitX dan dapat dilanjutkan pencampuran dengan NaAlO2 untuk


5/8

5

mendapatkan zeolit tipe A. Sebagian impuritis seperti kuarsa, dan

feldspar masih muncul pada proses ini (Wang, 2008).

Untuk menghilangkan impuritis yang masih terdapat padaproduk zeolit sintetik, Shigemoto (1993) melakukan fusionterhadap NaOH terlebih dahulu sebelum terjadinya reaksi

hydrothermal untuk menghilangkan impuritis yang ada. Metode

yang sama dilakukan oleh Berkgaut (1996) dan Ojha (2004)untuk mensintesa zeolit dari fly ash dengan menghasilkan Zeolit

NaP atau Na X dengan kemurnian yang cukup tinggi.

Fotovat dkk. (2008) melakukan sintesis zeolit Na A dan

zeolit tipe faujasit dari fly ash dengan kadar Si tinggimenggunakan proses hidrothermal dengan didahului oleh fusi

NaOH pada 600 C. Akan tetapi sulit untuk mendapatkan sifat

produk yang homogen, karena Zeolit Na-A, Na-X dan Na-Y padabeberapa derajat kristalinitas dan kemurnian diperoleh secara

bersamaan dari proses ini.

Beberapa penelitian dikembangkan untuk melakukanpeningkatan kualitas zeolit alam menjadi zeolit sintetik untuk

memperoleh sifat yang lebih homogen. Wang dan Lin (2009)

melakukan sintesis zeolit Na

P menggunakan bahan bakuberupa zeolit alam dari Cina dengan dan tanpa fusi NaOH

sebelum reaksi hidrothermal dilakukan. Tanpa fusi denganNaOH, produk masih mengandung kuarsa, sedangkan dengan

proses fusi diperoleh zeolit Na-Y dan Na-P dengan kemurnianyang cukup tinggi. Penghilangan kuarsa dengan tanpa fusi NaOH

dapat dilakukan pada suhu tinggi dan tekanan tinggi, dimana pada

kondisi tersebut hanya sedikit zeolit Na yang terbentuk. Metode

yang sama juga diaplikasikan untuk zeolit alam dari Koreadengan menghasilkan zeolit Na X yang bersih dari pengotor

ketika dilakukan fusi terlebih dahulu. (Kang, 1998).

De Fazio dkk. (2008) mengembangkan proseshidrothemal zeolit Na P dari zeolit alam Italia pada suhu rendah

(70 100 C ). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa proseshidrothermal pada suhu rendah yang mengalami pengadukanlebih baik daripada tanpa pengadukan. Kondisi terbaik terjadi


6/8

6

pada konsentrasi 2 M larutan NaOH + Al(OH)3. Akan tetapi pada

proses hidrothermal suhu rendah ini masih terdapat pengotor

kuarsa dan feldspar pada produknya.Novembre dkk. (2004) menggabungkan proses

hidrothermal pada suhu rendah dengan proses sol gel untuk

menghasilkan zeolit Na X dari zeolit alam Italia. Penelitian

dilakukan dengan menggunakan alkali silikat dan alkali aluminatpada kondisi hidrothermal dengan beberapa komposisi danpembentukan sol gel dilakukan dengan pencampuran sodium

aluminate. Sintesis bermacam macam zeolit alam menjadi

beberapa jenis zeolit sintetik menjadi mungkin untuk dilakukandengan melakukan variasi rasio antara Si/Al.

Kazemian (1999) mensintesis zeolit P dari zeolit alam

asal Iran dengan proses hydrothermal. Kemudian Kazemian dkk.(2009) berhasil mengembangkan zeolit LTA (Linde Type A)

yang memenuhi standar industri (industrial grade) dari zeolit

alam Iran dengan dengan satu kali proses menggunakan NaOHdan NaAlO2 sebagai prekursor agent. Proses berlangsung pada

suhu rendah (70 90 C) dan waktu yang singkat (1 8 jam).

Proses konversi zeolit alam menjadi zeolit sintetik industrialgradedengan satu kali proses ini memberi alternatif proses yang

lebih mudah, dan murah untuk dikembangkan. Akan tetapi padabeberapa kondisi yang di variasikan masih di temui adanya

kuarsa, hidroksisodalite dan senyawa zeolit alami klinoptiloliteyang tidak terkonversi selama proses berlangsung.

Alternatif lain yang dipublikasikan oleh Taffarel dan

Rubio (2006) menggunakan prinsip ion removal untuk

menghilangkan pengotor kation dalam zeolit seperti Ca2+

dan K+

.Metode ini mampu mereduksi lebih dari separuh jumlah kation

Ca2+ dan K+ dalam zeolit, yang berpengaruh pada peningkatan

kapasitas adsorpsinya.


7/8

7

1.3 Perumusan Masalah

Cadangan zeolit alam di Indonesia sebagian besar beradadi deret pegunungan karst, sehingga kadar Ca dalam zeolitIndonesia cukup besar dan lebih dari 5% (Rodiana Eddy, 2007).

Sedangkan zeolit alam dari luar negeri hanya mengandung CaO

kurang dari 3%, jumlah ini sesuai dengan kadar Ca pada zeolitkomersial. Penelitian ini mengkaji produksi zeolit sintetik darizeolit alam Indonesia kualitas rendah dengan kadar Ca tinggi.

Kajian tentang pemanfaatan zeolit alami asal Indonesia

untuk dijadikan zeolit sintetik belum banyak dilakukan. Produksizeolit sintetik dari zeolit alam sebagian besar berlangsung pada

suhu tinggi dan waktu yang lama, hal ini menyebabkan harga

zeolit komersial cukup mahal, sehingga perlu dikembangkanproses sintesis zeolit yang lebih sederhana, dengan produk yang

homogen dan biaya produksi lebih rendah.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk meningkatkan

performa adsorpsi zeolit alam asal Bandung dengan caraeliminasi Ca2+ menggunakan metode aktivasi pertukaran ion

dilanjutkan dengan aktivasi fisika dan kimia serta pengembanganmetode kalsinasi sehingga zeolit yang dihasilkan memiliki

kualitas menyerupai zeolit sintetis komersial.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat dalamperkembangan ilmu pengetahuan, khususnya dalam teknologi

adsorpsi. Mengingat keberadaan zeolit alam cukup melimpah diIndonesia, karena secara geografis terletak pada jalur pegunungan

berapi sehingga memiliki potensi zeolit yang cukup besar. Maka


8/8

8

diharapkan hasil pengembangan metode aktivasi ini, dapat

memberikan kontribusi yang positif terhadap peningkatan

performa penyerapan air dari campuran etanol air menggunakanzeolit alam teraktivasi.

zeolit bab 1

Documents