JKPK (JURNAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA) , Vol. 2, No. 2, Tahun 2017 Program Studi Pendidikan Kimia  Universitas Sebelas Maret https://jurnal.uns.ac.id/jkpk
Hal. 90-96 ISSN 2503-4146 ISSN 2503-4154 (online)
KAJIAN PENGARUH ASAM-BASA PADA AKTIVASI ZEOLIT DAN KARAKTERISASINYA SEBAGAI ADSORBEN PEWARNA BIRU METILENA
Study of The Acid-Base Effect on Zeolite Activation and Its Characterization as Adsorbent of Methylene Blue Dye
Yulius Dala Ngapa *
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Flores
Jl. Sam Ratulangi Ende-Flores, Indonesia 86319
* Untuk korespondensi: Tel : 082260078253, e-mail: ydalangapa@gmail.com
Received: June 24, 2017
Accepted: August 31, 2017
Online Published: September 7, 2017
DOI : 10.20961/jkpk.v2i2.11904

## ABSTRAK
Aktivasi merupakan salah satu proses yang banyak dilakukan untuk meningkatkan kualitas zeolit  alam.  Proses  aktivasi  pada  zeolit  akan  merubah  rasio  Si/Al  dan  dapat  meningkatkan terbentuknya  rongga  kosong  sehingga  kemampuan  zeolit  sebagai  adsorben  menjadi  optimal. Pada  penelitian  ini,  zeolit  alam  yang  digunakan  berasal  dari  kabupaten  Ende,  Nusa  Tenggara Timur. Aktivasi zeolit alam Ende dilakukan secara kimia dengan menggunakan larutan HCl dan NaOH  pada  variasi  konsentrasi  yaitu  0,5  M;  1,5  M;  dan  3,0  M.  Selanjutnya  zeolit  yang  telah diaktivasi  digunakan  untuk  mengadsorpsi  zat  pewarna  biru  metilena.  Berdasarkan  hasil penelitian, aktivasi zeolit alam secara kimia dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi terhadap zat warna  biru  metilena.  Nilai  kapasitas  adsorpsi  zeolit  alam  Ende  sebelum  dan  sesudah  aktivasi berturut-turut adalah 17,289 mg/g dan 19,988 mg/g. Model Langmuir lebih sesuai untuk proses kesetimbangan adsorpsi isotermal.
Kata kunci: zeolit, aktivasi, kapasitas adsorpsi, KTK

## ABSTRACT
Activation is one of the processes by which are mostly done to improve the quality of natural zeolite.  Activation  process  by  zeolite  will  change  the  ratio  of  the  Si/Al  and  can  increase  the formation of empty cavities so that the capability  of  zeolite as an adsorbent be  optimal. In this research, natural zeolite from the district of Ende, Nusa Tenggara Timur. Activation Ende natural zeolite done chemically using HCl and NaOH solution, with variations concentrate 0,5 M; 1,5 M; and 3,0 M. Next, zeolite which has activated used to adsorb dye methylene blue. Based on the research results, chemically of activation from natural zeolite can increase the adsorption capacity to substance methylene blue. The adsorption capacity in the Ende natural and after activation is 17,289  mg/g  and  19,98  mg/g  respectively.  The  Langmuir  model  most  closely  matched  the isothermal adsorption of equilibrium process.
Keywords: zeolite, activation, adsorption capacity, CEC

## PENDAHULUAN
Inovasi penelitian yang saat ini dikem- bangkan di Indonesia adalah memanfaatkan sumber  daya  alam  yang  ketersediaannya melimpah  sehingga  dapat  memberikan kontribusi  penting  terhadap  pengembangan material  aplikatif  sebagai  upaya  dalam memajukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Salah satu mineral  yang ketersediaannya  di Indonesia  dalam  jumlah  yang  besar  adalah zeolit  [1].  Zeolit  merupakan  mineral  dengan gugusan  alumina  silika  yang  bertaut  silang melalui  pengikatan  atom  oksigen  dengan struktur  (Al,Si)O 4 tetrahedral  yang  terhidrasi logam alkali dan alkali tanah [2]. Lokasi zeolit alam  dapat  dijumpai  di  daerah  yang  secara geografis  terletak  pada  jalur  pegunungan vulkanik  seperti  pulau  Sumatera,  Jawa,  dan Nusa Tenggara Timur [3].
Data  dari  Departemen  Energi  dan Sumber Daya Mineral mencantumkan bahwa cadangan  zeolit  alam  yang  terdapat  di kabupaten  Ende,  Nusa  Tenggara  Timur sekitar 6.115.000 ton [4]. Meskipun cadangan  zeolit  di  daerah  ini  cukup  besar namun  tidak  diikuti  oleh  pemanfaatan  yang maksimal. Oleh karena itu, upaya peningkatan  potensi  zeolit  alam  perlu dikembangkan dengan baik sehingga aplikasinya  lebih  bervariasi  untuk  keperluan dalam  bidang  lingkungan,  industri,  dan pertanian.
Secara  umum,  kualitas  dan  potensi zeolit  dapat  ditingkatkan  melalui  proses aktivasi.  Selain  untuk  menghilangkan  unsur pengotor,  proses  aktivasi  zeolitpun  dapat merubah  rasio  Si/Al  sehingga  karakteristik zeolit  sesuai  dengan  bahan  yang  akan
diadsorpsi  [5].  Aktivasi  dapat  dilakukan secara fisika dan kimia. Proses aktivasi fisika dapat dilakukan dengan kalsinasi zeolit alam pada suhu 600 o C. Aktivasi zeolit alam secara kimia dilakukan dengan senyawa asam (HCl) dan basa (NaOH)  pada berbagai konsentrasi [6].
Industri  tekstil  di  Indonesia  telah berkembang dengan pesat. Kemajuan industri ini dapat meningkatkan perekonomian bangsa,  namun  banyaknya  penggunaan  zat pewarna  pada  proses  pencelupan  akan menghasilkan  polutan  yang  menjadi  sumber utama pencemaran lingkungan salah satunya pencemaran air. Zat pewarna tekstil umumnya merupakan  turunan  benzena  seperti  metil merah,  metil  jingga,  dan  biru  metilena  [7]. Permasalahan limbah yang berwarna memer- lukan  penanganan  yang  tepat.  Pengelolaan limbah  pewarna  dapat  dilakukan  dengan berbagai cara, salah satunya dengan metode adsorpsi. Metode adsorpsi me-rupakan alternatif yang lebih menarik dan baik karena merupakan  proses  yang  sederhana  dan efektif  dalam  penanganan  limbah  yang disebabkan oleh pewarna [8].
Proses  adsorpsi  melibatkan  adanya interaksi  yang  efektif  antara  analit  dengan permukaan adsorben. Interaksi biru metilena dalam  air  akan  menghasilkan  ion  biru metilena  yang  bermuatan  positif.  Peng- gunaan  zeolit  dalam  mengimobilisasi  zat warna  dari  limbah  telah  memenuhi  kriteria sebagai  adsorben,  antara  lain:  mudah didapatkan, tidak larut dalam analit (zat cair) yang diadsorpsi, luas permukaan besar, dan memiliki  muatan  yang  berlawanan  dengan analit sehingga daya serapnya besar [9].
Perlakuan aktivasi terhadap zeolit alam dilakukan  agar  mempunyai  kemampuan adsorpsi  yang  tinggi.  Pilihan  proses  aktivasi yang  dipilih  dalam  penelitian  ini  adalah aktivasi  secara  kimia.  Selanjutnya  dilakukan uji  adsorpsi  zeolit  alam  yang  telah  diaktivasi pada  berbagai  konsentrasi  HCl  dan  NaOH terhadap pewarna biru metilena. Oleh karena itu, penelitian  ini bertujuan  untuk mengetahui pengaruh  konsentrasi  HCl  dan  NaOH  pada aktivasi zeolit alam Ende terhadap kemampuan  zeolit  sebagai  adosorben  zat pewarna biru metilena.

## METODE PENELITIAN
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  limbah  pewarna  biru metilena, NaOH (Merck) dan HCl (p.a), serta adsorben zeolit yang berasal dari kabupaten Ende-NTT.  Kapasitas  adsorpsi    zeolit  alam Ende terhadap zat warna biru metilena diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV- Vis  Shimadzu  1700,  kandungan  logam  Fe yang  terlarut  pada  proses  aktivasi  diukur dengan  SSA  (Spektrofotometer  Serapan Atom) Shimadzu AA-7000.

## 1.  Preparasi Sampel Zeolit Alam
Sampel  zeolit alam diubah ukurannya menjadi  serbuk  halus  dengan  ukuran  200 mesh,  dicuci  dengan  akuades,  kemudian dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  100 o C, dan disimpan dalam desikator untuk pemakaian selanjutnya.

## 2.  Aktivasi Zeolit Alam
50  gram  zeolit  alam  dimasukkan  ke dalam  larutan  HCl  dan  NaOH  pada konsentrasi  0,5  M;  1,5  M;  dan  3,0  M.
campuran diaduk dengan pengaduk magnet selama  3  jam,  kemudian  dibilas  dengan akuades  sampai  pH  netral  dan  dikeringkan dalam tanur pada suhu 300 o C.

## 3.  Penentuan Kapasitas Adsorpsi
0,2  gram  sampel  zeolit  dicampurkan dengan  15  mL  larutan  biru  metilena, kemudian dishaker selama 1 jam dan disen- trifuse pada kecepatan 3500 rpm selama 15 menit. Filtrat diukur pada panjang gelombang maksimum.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1.  Hasil Preparasi Sampel Zeolit Alam
Penelitian ini diawali dengan preparasi sampel  zeolit  alam  yang  berasal  dari kabupaten  Ende  provinsi  Nusa  Tenggara Timur  (NTT).  Preparasi  awal  dilakukan dengan  menggiling  zeolit  hingga  dihasilkan serbuk  halus  yang  lolos  ayakan  200  mesh. Penggilingan  ini  bertujuan  untuk  meng- homogenkan ukuran dan memperbesar luas permukaan  kontak  sehingga  kemampuan zeolit sebagai adsorben dapat lebih maksimal  [10].  Proses  pencucian  dan pemanasan  yang  dilakukan  pada  tahap preparasi ini bertujuan untuk menghilangkan pengotor  dan  menguapkan  uap  air  yang terjerap dalam pori zeolit sehingga keaktifan zeolit meningkat disebabkan karena terbukanya pori-pori zeolit.

## 2.  Hasil Aktivasi Zeolit Alam
Aktivasi  zeolit  alam  dilakukan  dengan menggunakan  HCl  dan  NaOH.  Perlakuan asam (HCl) bertujuan  untuk melarutkan dan menghilangkan  oksida-oksida  logam  yang terjerap  dan  menutupi  permukaan  zeolit
sehingga  lebih  porous  dan  permukaan bidang kontak menjadi lebih besar, sedangkan  perlakuan  basa  (NaOH)  akan menghasilkan  pembentukan  senyawa  silikat sehingga  permukaan  zeolit  akan  berubah menjadi  lebih  negatif.  Permukaan  luas bidang  kontak  yang  semakin  besar  dan pembentukan muatan permukaan zeolit yang lebih negatif akan memaksimalkan cara kerja zeolit  sebagai  adsorben  zat  warna  biru metilena [11].
Variasi  konsentrasi  HCL  dan  NaOH 0,5 M; 1,5 M; dan 3,0 M yang digunakan pada proses  aktivasi  bertujuan  untuk  men- dapatkan  hasil  aktivasi  terbaik  serta  dapat mengetahui ketahanan struktur zeolit terhadap  senyawa  asam  dan  basa.  Zeolit alam  relatif  stabil  disebabkan  struktur  yang banyak  mengandung  oksida  logam  ikut berperan  dalam  mempertahankan  struktur dasar zeolit.
Salah  satu  oksida logam yang keberadaannya  cukup  besar  dalam  struktur zeolit  alam  Ende  adalah  besi  (Fe).  Hal  ini dibuktikan  dengan  hasil  pengukuran  kan- dungan  besi  terlarut  dalam  HCl  dan  NaOH pada  konsentrasi  3,0  M  setelah  proses aktivasi.  Besarnya  kandungan  Fe  terlarut dalam  proses  aktivasi  zeolit  menggunakan larutan  asam  sebesar  3100,221  mg/L  dan pada larutan basa sebesar 7,724 mg/L.

## 3.  Kapasitas Adsorpsi
Penentuan  kapasitas  adsorpsi  dilaku- kan  untuk  mengetahui  daya  adsorpsi  zeolit alam Ende terhadap pewarna  biru metilena. Nilai  kapasitas  adsorpsi  meningkat  setelah dilakukan  aktivasi  secara  kimia  terhadap
zeolit  alam.  Kapasitas  adsorpsi  dihitung dengan persamaan:
qe = V (C o −  C e ) m
keterangan  :  q e =  kapasitas  adsorpsi/ion pewarna  biru  metilena  yang  teradsorpsi (mg/g);  V    =  volume  larutan  (L);  C o = konsentrai awal ion  biru metilena (mg/L); C e =  konsentrasi  ion  biru  metilena  dala  larutan pada saat kesetimbangan (mg/L); m = massa zeolit (g).
Hasil kapasitas adsorspi sebelum dan sesudah  diaktivasi  dengan  senyawa  asam dan  basa  pada berbagai  konsentrasi ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Kapasitas adsorpsi zeolit alam
Kapasitas Adsorpsi aktivasi HCl (mg/g) Kapasitas Adsorpsi aktivasi basa (mg/g) HCl 0,5 M 18,385 NaOH 0,5 M 19,789 HCl 1,5 M 18,419 NaOH 1,5 M 19,858 HCl 3,0 M 18,385 NaOH 3,0 M 19,988
Proses  aktivasi  terhadap  zeolit  alam mampu  meningkatkan  kapasitas  adsorpsi. Adanya  kenaikan  nilai  kapasitas  adsorpsi zeolit  alam  terhadap  pewarna  biru  metilena disebabkan  perlakuan  tersebut  telah  mem- bersihkan rongga pori zeolit dari molekul air dan  oksida-oksida  logam  yang  dianggap sebagai  pengotor.  Rongga-rongga  kosong yang terbentuk pada permukaan zeolit dapat memperbesar  permukaan  aktif  sehingga kemampuan  adsorpsi  menjadi  lebih  besar [12].
Aktivasi  dengan  asam  (HCl)  me- nunjukkan  nilai  kapasitas  adsorpsi  yang sedikit  lebih  kecil  dibandingkan  dengan aktivasi basa (NaOH) pada konsentrasi yang
NaOH 0,5 M 18,663 19,988 1,5 M 18,581 19,419 3,0 M 18,532 19,202
sama.  Hal  ini  disebabkan  asam  akan melarutkan  aluminium  sehingga  permukaan zeolit  mengalami  proses  dealuminasi  yang menyebabkan struktur zeolit menjadi kurang negatif.
Pengaruh aktivasi basa (NaOH) menyebabkan  nilai  kapasitas  adsorpsi  lebih besar  disebabkan  oleh  ion  Na + basa berperan penting dalam melarutkan Si untuk membentuk natrium silikat sehingga struktur zeolit  menjadi  lebih  negatif  [13].  Sifat  zeolit yang demikian akan bersinergi dalam meng- hilangkan  pewarna  biru  metilena  melalui proses adsorpsi
Perbandingan kapasitas adsorpsi zeolit alam Ende terhadap biru metilena dari beberapa negara yang telah dilaporkan dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Kapasitas adsorpsi zeolit alam Ende dan  beberapa  negara  terhadap  biru metilena Asal zeolit Kapasitas adsorpsi (mg/g) Literatur Ende 19,98 Penelitian Cina 19,94 14 Iran 20,21 15 Australia 20,15 16

## 4.  Isoterm Adsorpsi
Penentuan isoterm adsorpsi bertujuan untuk menentukan hubungan antara konsentrasi  adsorbat  dan    tingkat  penye- rapanya  ke  permukaan  adsorben  (zeolit). Kenaikan  konsentrasi  awal  biru  metilena seiring  dengan  kenaikan  jumlah  zat  yang teradsorpsi.  Semakin  tinggi  konsentrasi adsorbat  menyebabkan jumlah biru metilena yang teradsorpsi semakin banyak.
Kesetimbangan  isoterm  adsorpsi  biru metilena pada suhu kamar ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar  1.  Isoterm  adsorpsi  biru  metilena pada konsentrasi 250 mg/L – 1250 mg/L dengan bobot adsorben 0.2 gram.
Data  percobaan  isoterm  adsorpsi  zat warna  biru  metilena  Ende  dianalisis  dengan dua  model  isoterm  adsorpsi  yaitu  model
Langmuir dan Freundlich. Isotermal Langmuir  berdasarkan  adsorpsi  monolayer pada  sisi  aktif  adsorben  yang  homogen, sebaliknya isoterm Freundlich meng- gambarkan adsorpsi pada permukaan multilayer (heterogen) dengan energi adsorpsi seragam. Berdasarkan persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich maka nilai
parameter  isoterm  qm,  Kf,  n,  dan  R 2 dapat ditentukan  dari  kemiringan  dan  intersep. Hasil  perhitungan  nilai  parameter  isotermal disajikan pada Tabel 3.
Tabel  3.  Parameter  isoterm  adsorpsi Langmuir dan Freundlich
Parameter Langmuir Parameter Freundlich qm 50 Kf 21,57 R 2 1,000 R 2 0,843 b 0,36 n 0,145
RL 0,011
0 10 20 30 40 50 60 -200 0 200 400 600 800 qe (m g/g ) Ce (ppm)
Pada  adsorpsi  zat  biru  metilena dengan  zeolit  alam  Ende  menunjukkan  nilai korelasi model Langmuir lebih besar
dibandingkan model Freundlich, me-
nunjukkan bahwa
proses
adsorpsi didominasi  adsorpsi  monolayer.  Isoterm Langmuir  menggambarkan  adsorpsi  kimia pada  satu  sisi  aktif  dimana  sekali  molekul menempati sebuah sisi aktif maka tidak akan terjadi penyerapan lebih lanjut [17].
Parameter  lain  yang  dapat  digunakan untuk  menentukan  proses  adsorpsi  adalah RL,  yang  merupakan  parameter  kesetim- bangan  atau  dimensi  adsorpsi.  Jika  RL>1 menggambarkan adsorpsi yang kurang baik, RL=1 proses adsorpsi linier, 0<RL<1 proses adsorpsi  yang  menguntungkan  dan  RL=0 proses adsorpsi tidak dapat balik ( irreversible ).  Pada  Tabel  5  nilai  RL  pada zeolit  alam  Ende  berada  pada  rentang 0<RL<1 yang menunjukkan proses adsorpsi terhadap  biru  metilena  adalah  mengun- tungkan  mendekati  adsorpsi irreversible yang  cocok  digunakan  sebagai  adsorben [18].

## KESIMPULAN
Metode aktivasi zeolit alam Ende-NTT dapat dilakukan dengan menggunakan asam (HCl) dan basa (NaOH). Proses aktivasi akan mempengaruhi  kemampuan  adsorpsi  zeolit terhadap  pewarna  biru  metilena.  Ber- dasarkan  hasil  analisis  optimalisasi  aktivasi zeolit  diketahui  bahwa  konsentrasi  optimum HCl dan NaOH yang dapat digunakan untuk proses  aktivasi  zeolit  alam  Ende  adalah  3,0 M.  hasil  ini  didukung  oleh  kemampuan adsorpsi  zeolit  yang  semakin  besar  ketika
konsentrasi  HCl  dan  NaOH  dinaikkan berturut-turut  dari  0,5  M;  1,5  M;  dan  3,0  M. Adsorpsi  pewarna  biru  metilena  oleh  zeolit mengikuti isoterm Langmuir.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] Razzak,  M.  Las,  T.  and  Priyambodo., 2013, Valens i., 3(2), 129-137.
[2] Gougazeh, M. Buhl, J.C., 2014, Journal of  the  Association  of  Arab  Universities for Basic and Applied  Science ., 15, 35- 42.
[3] Wustoni, S. Mukti, R.R. Wahyudi, A. and Ismunandari.,  2011, Jurnal  Matematika dan Sains ., 16(3), 34-41.
[4]  Arryanto,  Y.  Suwardi.  Husaini.  Affandi, T.  Amini,  S.  Al-Jabri,  M.  Siagian,  P. Setyorini, D. Rahman, A. and Pujiastuti, Y., Zeolit  dan  Masa  Depan  Bangsa ., Imperium Pr, Yogyakarta (ID), 2012.
[5]  Kurniasari, L. Djaeni, M. and Purbasari, A., 2011, Reaktor ., 13(3), 178-184.
[6]  Djaeni,  M.  Kurniasari  L.  Purbasari,  A. and Sasongko, S., 2010, Proceeding of the  1 st International  Conference  on Materials  Engineering .,  November  25-
26, Yogyakarta.
[7]  Widjajanti, E. Tutik, R. and Utomo, M.P., 2011, Prosiding  Seminar  Nasional Penelitian,  Pendidikan  dan  Penerapan MIPA.
[8]  Stancovik, V. Dragana, B. Milan. G, and Bogdanovic.,  2009, Chemical  Industry and  Chemichal  Engineering  Quarterly ., 15, 237-249.
[9]  Wang, S. and Peng, Y., 2010, Chemical Engeneering Journal ., 156, 11-24.
[10]  Kim, K. and Ahn, H., 2011, Microporous and Mesoporous Materials ., 152, 78-83.
[11]  Wang,  X.  Ozdemir,  O.  Hampton,  M. Nguyen,  A.  V.  and  Duong,  D.,  2012, Water Research ., 46(16), 5247-5254.
[12]  Alshameri,  A.  Yan,  C.  Al-ani,  Y. Dawood,  S.  Ibrahim,  A.  Zhou,  C.  and Wanga, H., 2014, Journal of the Taiwan Institute of Chemichal Engineers ., 45(2), 554-564.
[13]  Johnson,  E.  and  Arshad,  S.,  2014, Applied Clay Science ., 98, 215-221.
[14]  Han,  R.  Zhang,  J.  Han,  P.  Wang,  Y. Zhao,  Z.  Tang,  M.,  2009, Chemical Engineering Journal ., 145, 496-504.
[15]  Jafari-zare.  and  Habibi-yangjeh,  F., 2010, China  Journal  Chemistry .,  28, 349-356.
[16]  Wang, S. and Zhu, Z., 2006, Journal of Hazardous ., 136, 946-952.
[17]  Rasaouli,  M.  Yaghobi,  N,  and  Hafezi, M.,  2012, Journal  of  Industrial  and Engineering Chemistry ., 18, 1970-1976.
[18]  Auta, M. and Hameed, B., 2013, Journal of Industrial and Engneering Chemistry ., 19(4), 1153-1161.