PENGEMBANGAN METODE KALSINASI PADA AKTIVASI ALKALI DIGESTION UNTUK SINTESA ZEOLIT ALAM BANDUNG Biyas Rakhmad Bagus Purnomo (2307100041), Ricky Fredinansyah (2307100046) Pembimbing: Prof.Dr.Ir.Gede Wibawa,M.Eng , Dr.Ir.Kuswandi,DEA Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia ITS Kata kunci : zeolit alami, ion removal, alkali digestion, kalsinasi Abstrak Pada penelitian ini telah dikembangkan metode aktivasi zeolit alam klinoptilolit dengan kadar CaO tinggi dari Bandung Jawa Barat dengan gabungan proses ion removal, alkali digestion dan kalsinasi. Proses ion removal, kandungan CaO dalam zeolit dihilangkan dengan menggunakan larutan NH 4 Cl yang direaksikan dengan zeolit alam. Process alkali digestion dilakukan dengan mencampur zeolit hasil proses ion removal dengan NaOH dan NaAlO 2 pada suhu 80 °C dengan disertai pengadukan selama 8 jam untuk menyeimbangkan rasio SiO 2 /Al 2 O 3. Selanjutnya, kalsinasi produk akhir pada suhu 800 °C selama 4 jam. Metode ini mampu menurunkan rasio SiO 2 /Al 2 O 3 dan kandungan CaO pada zeolit dari 12,1 menjadi 2,50 dan dari 12,0% menjadi 6,12%. Berdasarkan analisa X-Ray Fluorescence, X-Ray Diffraction dan Scanning Electronic Microscope, produk zeolit teraktivasi yang dikembangkan memiliki karakteristik mirip zeolit A komersial. 1. Pendahuluan Zeolit disebut batuan mendidih, karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang jika dipanaskan. Zeolit merupakan senyawa aluminio-silikat yang membentuk kerangka tiga dimensi, mempunyai rongga (pori atau celah) dengan permukaan bagian dalam kristal yang luas (Swantomo dkk, 2009). Secara geologi Indonesia berpotensi besar untuk memiliki cadangan zeolit alam, karena letaknya yang berada dalam wilayah rangkaian gunung api. Diperkirakan deposit zeolit tersebar di pulau Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, dan Maluku dengan potensi deposit sebesar 16.600.000 ton. Di Indonesia sampai saat ini telah dieksplorasi meneral zeolit yang tersebar lebih dari 50 daerah diantaranya dari daerah Sumatra, Jawa Timur, Jawa Tengah, Jawa Barat, Kalimantan, Nusatenggara, Maluku hingga Sumatra. Hingga sekarang terdapat lebih dari 40 jenis zeolit yang diketahui dengan pasti baik sebagai hasil proses hidrotermal, maupun proses diagenesa dari batuan vulkanik (Purawiardi, 1999). Hingga saat ini, zeolit sintetik lebih banyak digunakan dari pada zeolit alam, karena melalui proses sintesis dapat dibuat zeolit sesuai dengan fungsi yang dikehendaki. Zeolit sintetik dibuat dari bahan lain dengan proses sintesis, diproses sedemikian rupa hingga menyerupai zeolit alam dengan komposisi yang homogen dan bebas pengotor. Namun, kebutuhan zeolit sintetik di Indonesia hingga saat ini masih dipasok dari luar negeri, di sisi lain Indonesia sangat kaya akan kandungan zeolit alam (Senda dkk, 2006). 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 silika – alumina. Semua proses tersebut menghasilkan jumlah pengotor kuarsa atau hidroksisodalite yang cukup besar. Untuk penggunaan bahan baku yang berasal dari zeolit alam, Kang dkk (1998) merubah zeolit alam Korea yang banyak mengandung feldspar menjadi zeolit tipe X dan tipe P melalui reaksi hidrothermal dengan atau tanpa fusi NaOH. De Fazio dkk (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 tersebut memberi 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 aktivasi zeolit alam Bandung untuk peningkatan performa adsorpsinya pada etanol-air dengan metode aluminasi alkali disgestion, produk yang dihasilkan memiliki karakteristik seperti zeolit A tetapi masih memiliki pengotor CaO yang masih tinggi. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan kualitas zeolit alam sehingga karaktersitiknya menyerupai zeolit A sintetik. Penelitian ini ditujukan untuk mengembangkan metode aktivasi zeolit alam klinoptilolit kualitas rendah (kadar CaO tinggi) dari Bandung, Jawa Barat sehingga memiliki karakteristik zeolit A. 2. Bahan dan Metode Penelitian a. Bahan Pada penelitian ini, bahan baku zeolit alam yang digunakan adalah zeolit alam yang berasal dari Bandung, Jawa Barat. Zeolit alam Bandung
5
Embed
PENGEMBANGAN METODE KALSINASI PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-20042-2307100046-Paper.pdf · diagenesa dari batuan vulkanik (Purawiardi, 1999). Hingga saat ini, zeolit sintetik
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGEMBANGAN METODE KALSINASI PADA AKTIVASI ALKALI DIGESTION
Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia ITS
Kata kunci : zeolit alami, ion removal, alkali digestion, kalsinasi
Abstrak
Pada penelitian ini telah dikembangkan metode aktivasi zeolit alam klinoptilolit dengan kadar CaO
tinggi dari Bandung Jawa Barat dengan gabungan proses ion removal, alkali digestion dan kalsinasi. Proses ion removal, kandungan CaO dalam zeolit dihilangkan dengan menggunakan larutan NH4Cl yang direaksikan
dengan zeolit alam. Process alkali digestion dilakukan dengan mencampur zeolit hasil proses ion removal
dengan NaOH dan NaAlO2 pada suhu 80 °C dengan disertai pengadukan selama 8 jam untuk menyeimbangkan
rasio SiO2/Al2O3. Selanjutnya, kalsinasi produk akhir pada suhu 800 °C selama 4 jam. Metode ini mampu
menurunkan rasio SiO2/Al2O3 dan kandungan CaO pada zeolit dari 12,1 menjadi 2,50 dan dari 12,0% menjadi
6,12%. Berdasarkan analisa X-Ray Fluorescence, X-Ray Diffraction dan Scanning Electronic Microscope,
produk zeolit teraktivasi yang dikembangkan memiliki karakteristik mirip zeolit A komersial.
1. Pendahuluan
Zeolit disebut batuan mendidih, karena mineral
ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang
jika dipanaskan. Zeolit merupakan senyawa aluminio-silikat yang membentuk kerangka tiga
dimensi, mempunyai rongga (pori atau celah)
dengan permukaan bagian dalam kristal yang luas
(Swantomo dkk, 2009).
Secara geologi Indonesia berpotensi besar
untuk memiliki cadangan zeolit alam, karena
letaknya yang berada dalam wilayah rangkaian
gunung api. Diperkirakan deposit zeolit tersebar di
pulau Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, dan Maluku
dengan potensi deposit sebesar 16.600.000 ton. Di
Indonesia sampai saat ini telah dieksplorasi meneral zeolit yang tersebar lebih dari 50 daerah diantaranya
dari daerah Sumatra, Jawa Timur, Jawa Tengah,
Jawa Barat, Kalimantan, Nusatenggara, Maluku
hingga Sumatra. Hingga sekarang terdapat lebih dari
40 jenis zeolit yang diketahui dengan pasti baik
sebagai hasil proses hidrotermal, maupun proses
diagenesa dari batuan vulkanik (Purawiardi, 1999).
Hingga saat ini, zeolit sintetik lebih banyak
digunakan dari pada zeolit alam, karena melalui
proses sintesis dapat dibuat zeolit sesuai dengan
fungsi yang dikehendaki. Zeolit sintetik dibuat dari
bahan lain dengan proses sintesis, diproses sedemikian rupa hingga menyerupai zeolit alam
dengan komposisi yang homogen dan bebas
pengotor. Namun, kebutuhan zeolit sintetik di
Indonesia hingga saat ini masih dipasok dari luar
negeri, di sisi lain Indonesia sangat kaya akan
kandungan zeolit alam (Senda dkk, 2006).
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 silika – alumina. Semua proses tersebut menghasilkan
jumlah pengotor kuarsa atau hidroksisodalite yang
cukup besar.
Untuk penggunaan bahan baku yang berasal
dari zeolit alam, Kang dkk (1998) merubah zeolit alam Korea yang banyak mengandung feldspar
menjadi zeolit tipe X dan tipe P melalui reaksi
hidrothermal dengan atau tanpa fusi NaOH. De
Fazio dkk (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 tersebut memberi 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
aktivasi zeolit alam Bandung untuk peningkatan
performa adsorpsinya pada etanol-air dengan metode
aluminasi alkali disgestion, produk yang dihasilkan
memiliki karakteristik seperti zeolit A tetapi masih
memiliki pengotor CaO yang masih tinggi. Oleh
karena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan kualitas zeolit alam sehingga
karaktersitiknya menyerupai zeolit A sintetik.
Penelitian ini ditujukan untuk mengembangkan
metode aktivasi zeolit alam klinoptilolit kualitas
rendah (kadar CaO tinggi) dari Bandung, Jawa Barat
sehingga memiliki karakteristik zeolit A.
2. Bahan dan Metode Penelitian
a. Bahan
Pada penelitian ini, bahan baku zeolit alam
yang digunakan adalah zeolit alam yang berasal dari Bandung, Jawa Barat. Zeolit alam Bandung
merupakan zeolit tipe klinoptilolit dengan kualitas
rendah karena banyaknya kadar pengotor CaO
sebesar 12,0 % yang terdapat di dalamnya dan
mempunyai rasio SiO2/Al2O3 sebesar 12,1. Oleh
karena itu dibutuhkan proses treatment untuk
mereduksi kadar CaO dalam zeolit dan merubah
rasio SiO2/Al2O3 menjadi 1-2 yang merupakan range
rasio SiO2/Al2O3 dari zeolit A.
Imbert dkk.. (1994), melakukan riset dengan
proses sintetik zeolit dari bahan mineral seperti
kaolin dilakukan dalam beberapa tahap. Zeolit tipe A dari kaolin dikembangkan melalui tiga tahap
proses yaitu kalsinasi pada 500 – 1000 °C selama 5
jam, pencampuran dengan larutan NaOH selama 24
jam dan kristalisasi dengan penambahan beberapa
senyawa oksida. Temperatur optimum yang
diperoleh pada 750 °C dan kristal zeolit A yang
diperoleh sangat bervariasi tergantung dari kondisi
reaksi hidrothermal nya.
Taffarel dan Rubio (2008), melakukan reduksi
CaO dalam zeolit dengan metode aktivasi pertukaran
ion menggunakan larutan NH4Cl. Dengan metode ini didapatkan kadar CaO dalam zeolit mengalami
penurunan dari 6.19% menjadi 1.43%.
Kazemian dkk (2009), yang melakukan sintesis
zeolit LTA (Linde Type A) dari zeolit alam Iran tipe
klinoptilolit menggunakan metode aluminasi pada
proses alkali digestion. Proses berlangsung pada
suhu rendah dan tekanan atmosfir. Prinsip dari
proses ini adalah merubah rasio SiO2/Al2O3 dari
rasio sebelumnya 5.5–6 menjadi 1.2–1.6. Metode
yang sama dilakukan oleh Herudati dan Rahmawati
(2010) terhadap zeolit alam Bandung tetapi proses disertai dengan kalsinasi produk akhir dimana proses
terbaik diperoleh saat pencampuran dengan NaOH 2
M dengan waktu pengadukan 8 jam.
Penelitian ini menggabungkan metode alkali
digestion yang dikembangkan oleh Herudati dan
Rahmawati (2010) dan metode ion removal yang
dikembangkan oleh Falah dan Mustain (2011) yang
selanjutnya dimodifikasi dengan metode kalsinasi
yang dikembangkan oleh Imbert dkk. (1994)
terhadap zeolit alam Bandung kualitas rendah.
Penelitian dilakukan di Laboratorium
Thermodinamika Teknik Kimia, Laboratorium Studi Energi dan Rekayasa Institut Teknologi Sepuluh
Nopember Surabaya, Laboratorium dan
Laboratorium Sentral FMIPA Universitas Negeri
Malang.
b. Peralatan
Peralatan sintesis yang digunakan terdiri dari
reaktor 100 ml yang dilengkapi dengan pengaduk,
pemanas, dan thermocouple. Suhu dikontrol
menggunakan thermocontrol (Transmitt G-7)
dengan akurasi + 1oC. Rangkaian peralatan sintesis zeolit penelitian ini seperti pada Gambar 1 dibawah
ini.
Gambar 1. Rangkaian skematis peralatan sintesis zeolit