## SINTESIS DAN PERBANDINGAN STRUKTUR, TEKSTUR BENTONIT ALAM DAN BENTONIT TERAKTIVASI ASAM

## Sri Hilma Siregar dan Wirdati Irma
Program Studi Kimia, Universitas Muhammadiyah Riau, Pekanbaru, Indonesia Program Studi Biology, Universitas Muhammadiyah Riau, Pekanbaru, Indonesia srihilma_siregar@yahoo.com

## ABSTRACT
Bentonite is a material that has several layers, which consists of one layer of octahedral and two tetrahedral layers or commonly known as the bentonite mineral that is composed of layers of 2: 1. Bentonite nature in general  is  less  than  optimal  when  used  as  an  adsorbent.  This  can  be  overcome  by  activating  the  natural bentonite either chemistry or physics. In this study, natural bentonite acid activated. Bentonite activated with HF acid with a variety of 1% -5%. Acid can damage the structure of octahedral layers in the space between the layers. Effect of activation with HF acid cause ion exchange of Al 3+ , Fe 3+ , Mg 2+ with H + ions from the acid HF so changes smectite crystalline structures. Activation of bentonite with lead acid cation exchange capacity decreased and significantly increases the specific surface area of 26.893 m2 / g (natural bentonite) to 43.167 m2 / g (activated).
Keywords: activation bentonite, bentonite, acid activation

## 1. PENDAHULUAN
Bentonit  merupakan  sumber  daya  mineral yang melimpah terdapat di Indonesia. Mineral bentonit  memiliki  diameter  kurang  dari  2  μm yang  terdiri  dari  berbagai  macam  mineral phyllosilicate yang mengandung silika, aluminium  oksida  dan  hidrosida  yang  dapat mengikat air. Bentonit memiliki struktur 3 layer yang terdiri dari 2 layer silika tetrahedron dan satu layer sentral octahedral. Cadangan bentonit di Indonesia cukup berlimpah sebesar ± 380 juta ton  merupakan  aset  potensial  yang  harus dimanfaatkan sebaik-baiknya (Syuhada, 2009).
Secara  geologis  tanah  lempung  adalah mineral  alam  dari  keluarga  silikat  yang berbentuk  kristal  dengan  struktur  berlapis (sering  disebut  pula  dengan  struktur  dua dimensional). Berdasarkan kandungan mineralnya,  tanah  lempung  dapat  dibedakan menjadi  smektit  (montmorillonit),  kaolit, haloisit,  klorit  dan  ilit.  Di  antara  mineral- mineral  lempung  tersebut,  smektit  atau montmorillonit adalah kelompok lempung yang paling  banyak  menarik  perhatian,  karena montmorillonite  memiliki  kemampuan  untuk mengembang.  Selain  itu  mineral  ini  juga mempunyai  kapasitas  penukar  ion  yang  tinggi sehingga  mampu  mengakomodasikan  kation dalam  antarlapisnya  dalam  jumlah  besar. Penelitian  ini  menggunakan  tanah  lempung
jenis montmorillonit/ smektit dengan pertimbangan  fakta-fakta  tersebut  (Istinia, 2003).
Lempung  alami  atau  yang  teraktivasi  asam terutama  terdiri  dari  smektit,  mineral aluminosilikat.  Hal  ini  juga  diketahui  bahwa bentonit dalam keadaan alami mereka memiliki kapasitas serap terbatas. Kemampuan ini dapat ditingkatkan  dengan  diaktivasi  dengan  asam kuat.  Ketika  bentonit  yang  diaktifkan  dengan asam,  ion  hidrogen  menyerang  lapisan aluminosililat  melalui  daerah  interlayer. Serangan  ini  mengubah  struktur,  komposisi kimia dan sifat fisik lempung (Majid, 2007 dan Taha, 2011).
Tujuan  utama  penelitian  ini  adalah  untuk meningkatkan  aktivitas  bentonit  setelah diaktivasi dengan asam.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## Material
Bentonit  alam  yang  berasal  dari  Indonesia yang berjenis Na-bentonit. Semua bahan-bahan kimia yang digunakan adalah grade pro analisis berasal dari perusahaan Merck.  Akuabides dan akuades digunakan dalam penelitian ini.
Karakterisasi X-ray  diffractograms (XRD)  dari  sampel dihasilkan  dengan  alat  Bruker  D8  Advance diffractometer (with Cu-Kα radiation, powered
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Int en sitas (a .u. ) Bilangan Gelombang (cm -1 )
a.
b. c, d,
e,
at 40 kV and 30 mA). Spektra FT–IR diperoleh dari  Shimadzu  8400  S  spectrometer,  dengan metode  konvensional  pellet  KBr.  Luas permukaan diukur pada 77.3 o K dengan metode BET  dengan  peralatan  Micromeritics  Gemini 2360 menggunakan gas N 2 .

## Prosedur
Pencucian  Bentonit  Alam  (Nurhayati, 2010)
Sebanyak 1 L akuades dimasukkan ke dalam gelas beker 2 L yang di dalamnya telah berisi 250 g bentonit alam kemudian diaduk selama 2 jam,  setelah  itu  didiamkan  selama  24  jam. Suspensi  bentonit  kemudian  disaring  dan dikeringkan.  Bentonit  yang  telah  kering kemudian  digerus  dan  diayak  dengan menggunakan ayakan ukuran 250 mesh.
Aktivasi Bentonit 250 mesh (Toor, 2015) Sebanyak  400  mL  HF  dengan  berbagai variasi  konsentrasi  1%  -4%  dimasukkan  ke dalam gelas beker 1 L yang telah berisi 100 g bentonit alam kemudian diaduk pada kecepatan 350  rpm  selama  20  menit  pada.  Aktivasi bentonit  diakhiri  dengan  menambahkan akuabides.  Bentonit  yang  teraktivasi  disaring kemudian dicuci beberapa kali dengan akuades hingga filtratnya terbebas dari ion-ion. Bentonit yang  diperoleh  kemudian  dikeringkan  pada temperatur  55 o C  selama  12  jam.  Kemudian disimpan dalam desikator.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat  fisik  dan  kimia  dari  bentonit  dan bentonit teraktivasi asam Hasil analisis dengan FTIR yang ditunjukkan  pada  Gambar  1,  menunjukkan bahwa  baik  bentonit  alam  maupun  bentonit teraktivasi  asam  masing-masing  menunjukkan vibrasi  karakteristik  yang  dimiliki  oleh montmorillonit  yaitu  bilangan  1041  cm -1 merupakan vibrasi serapan Si-O-Si (stretching), bilangan  gelombang  918,1  cm -1 merupakan vibrasiAl-O,  bilangan  gelombang  798,55  cm -1 dan  794,6  cm -1 merupakan  vibrasi  OH (regangan) yang terikat Fe 3+ dan Al 3+ . Aktivasi bentonit  dengan  asam  hanya  mengakibatkan pergeseran bilangan gelombang vibrasi OH dari 3448,72 cm -1 menjadi 3433,29 cm -1 (Faghihian,
2014).  Penurunan  bilangan  gelombang  vibrasi OH pada Na-montmorillonit disebabkan karena melemahnya kekuatan ikatan OH sebagai akibat jumlah Na yang semakin banyak dimana kation Na + mempunyai  kemampuan  mengikat  gugus OH  lebih lemah  dibandingkan  Ca 2+ yang  juga terkandung  dalam  lempung  montmorillonit. Penurunan  frekuensi  ikatan  disebabkan  oleh dehidrasi yang berpengaruh terhadap vibrasi O- H sehingga terjadi pergeseran ke arah bilangan gelombang yang lebih kecil.
Gambar 1. Spektrum infra merah dari a). bentonite alam, b). bentonit terkativasi HF 1%,
c). HF 2 %, d).HF 3%, e). HF 4%
Bentonit  memiliki  kation  dengan  ikatan yang lemah pada antar lapisnya sehingga kation ini mudah dipertukarkan, hal ini menyebabkan terjadinya  pembengkakan  struktur.  Akibatnya, lapisan  terbuka  sehingga  memungkinkan terjadinya  pertukaran  kation  yang  ada  pada antar  lapis  dengan  kation  yang  lebih  besar seperti kation poly hydroksi  (Lubis 2007, dan Faghihian, 2014). Pengaruh aktivasi asam pada bentonit dipelajari dengan analisis kimia yaitu XRF,  XRD,  FT-IR,  dan  luas  permukaan pengukuran.  Aktivasi  bentonit  dengan  asam diharapkan  dapat  menghilangkan  kation  Ca 2+ , K + dan Na + . Namun, elemen-elemen ini dalam jumlah  yang  sedikit  masih  tetap  ada  dalam bentonit yang telah teraktivasi. Hal ini mungkin karena  adanya  kuarsa  yang  melarut  sebagai kotoran. Bentonit yang teraktivasi dengan asam dapat  dapat  diamati  dengan  terjadinya penurunan Al 2 O3, Fe 2 O 3 dan MgO dan disertai dengan  peningkatan  kandungan  silika  (SiO 2 )
10 20 30 40 50 60 70 80 0 200 400 600 800 1000 1200 Int en sitas (a .u. ) 2 Theta (deg) a. b. c. d. e. f.
(Foletto, 2003), hal ini sesuai dengan Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Data XRF dari bentonit dan bentonite teraktivasi asam HF 1%.
Bentonit  yang  diaktivasi  dengan  asam bertujuan  untuk  menukarkan  kation  yang  ada dalam  pori-pori  bentonit  dengan  H+  dan melepaskan  ion  Al 3+ ,  Mg 2+ ,  dan  Fe 3+ sehingga bentonit menjadi aktif. Berkurangnya pengotor- pengotor  yang  ada  pada  permukaan  dan  pori- pori bentonit diharapkan kemampuan adsorpsinya  semakin  besar  (Naswir,  2013  dan Rotua, 2015).
Pola  XRD  untuk  bentonite  dan  bentonit teraktivasi dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Difraktogram XRD dari a). bentonit alam, b). bentonit teraktivasi HF1 %,
c). HF 2%, d). HF3 %, e). HF 4%, dan f). HF 5%
Aktivasi  bentonit  dengan  asam  HF  dilihat dari  pola  XRD  menghasilkan  perubahan minerologi yang penting. Puncak montmorillonite d (001) pada bentonit teraktivasi asam  menunjukkan  penurunan  intensitas sebagai akibat dari adanya serangan asam HF. Penurunan intensitas
dan terjadinya
peningkatan  lebar  puncak    dari  d (001) menunjukkan  bahwa  kristalinitas  bentonit sangat dipengaruhi oleh  pengaktifan asam. Ini berarti  bahwa  proses  pembentukan  fase  amorf disebabkan terdekomposisinya struktur montmorilonit.  Disamping  itu,  walaupun bentonit diaktivasi dengan asam tetapi puncak montmorillonit  masih  ada,  sehingga  kita  bisa mengasumsikan bahwa hanya struktur sebagian telah rusak.  Berdasarkan  dari  Gambar  2  dapat dilihat bahwa dengan bertambahnya konsentrasi  asam  maka  rongga-rongga  dalam montmorillonit akan semakin rusak dan bahkan bisa  runtuh.  Sehinga  dapt  diambil  kesimpulan bentonit  teraktivasi  asam  dengan  konsentrasi HF 1% adalah hasil yang terbaik.
Luas  permukaan  merupakan  hal  yang penting dalam proses adsoprsi karena semakin luas  permukaan  pori  bentonit  maka  daya adsorpsinya  juga  semakin  besar.  Luas permukaan dinyatakan dalam jumlah total luas permukaan  bentonit  yang  berbentuk  serbuk dalam  setiap  massa  bentonit.  Data  luas permukaan  bentonit  sebelum  dan  sesudah diaktivasi  dengan  asam  HF  1%  dapat  dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data luas permukaan, pori volume, dan jari-jari pori untuk proses adsorpsi dari bentonit alam dan bentonit teraktivasi asam.
Sampel Luas permukaan spesifik (m2/g) Volume pori (cc/g) Jejari pori (Å) Bentonit Bentonit teraktivasi HF 1% 26.893 43.167 0.067 0.108 15.339 15.300 Tabel 2 menjelaskan bahwa bentonite alam yang diaktivasi dengan asam dapat meningkatkan luas permukaan dari montmorillonit  yaitu  dari  26,893  m 2 /g meningkat  menjadi  43,167  m 2 /g.  Hal  ini membuktikan  bahwa  proses  aktivasi  yang dilakukan telah berhasil dan dapat
meningkatkan  daya  adsorpsi  dari  adsorben tersebut. Komposisi Bentonit (%) Bentonit teraktivasi asam HF 1% (%) Al 2 O 3 SiO 2 K 2 O CaO Fe 2 O 3 9,82 38,83 0,19 32,52 15,31 12,10 63,50 3,53 6,61 12,0
4. KESIMPULAN
1. Bentonit  alam  telah  berhasil  di  aktivasi dengan asam HF. Konsentrasi asam HF yang terbaik adalah 1%.
2. Bentonit yang teraktivasi dapat meningkatkan luas permukaan spesifik dari montmorillonit  yaitu  26,893  m 2 /g  menjadi 43,167  m 2 /g.  Aktivasi  ini  juga  dapat meningkatkan  jumlah  dari  komposisi  SiO 2 dari 36,83% menjadi 63,59%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti  mengucapkan  terima  kasih  kepada Universitas  Muhammadiyah  Riau,  Pekanbaru melalui  Kemenristek  DIKTI  Grant,  Hibah Dosen  Pemula  2015  yang  telah  memberikan bantuan dana.

## DAFTAR PUSTAKA
Auliah  A.  2009.  Lempung  Aktif  Sebagai Adsorben  Ion  Fosfat  Dalam  Air  Activated Clay  as  Adsorber  of  Phosphate  Ions  in Water. Jurnal Chemica Vol. 10 Nomor 2:14 – 23.
Faghihian,  H.,  Mohammadi,  M.,H.,  2014.  Acid activation effect on the catalytic performance  of  Al-pillared  bentonite  in alkylation  of  benzene  with  olefins.  Appl. Clay Scie., 93-94 , 1-7.
Foletto,E.L., Volzone,C., and Porto, L.M., 2003, Performance  of  an  Argentinian  Acid- activated  Bentonie  in  the  Bleaching  of Soybean Oil, Brazilian J. Chem. Eng., No 2, 20.
Istinia Y., Wijaya K., Tahir I., dan Mudasir. 2003.
Pilarisasi Dan Karakterisasi Montmorillonit.
Jurnal Sains Materi Indonesia. Vol. 4, No. 3, ISSN : 1411-1098,  hal: 1 – 7.
Lubis  S.  2007.  Preparasi  Bentonit  Terpilar Alumina dari Bentonit Alam dan Pemanfaatannya  sebagai  Katalis  pada Reaksi Dehidrasi Etanol, 1-Propanol serta 2- Propanol.  Jurnal  Rekayasa  Kimia  dan Lingkungan Vol. 6, No. 2, hal. 77-81.
Majid A., Argue S., Kingston D., Lang S. 2007.
Controlled fluorination of clays. Journal of Fluorine Chemistry. 128. 1012–1018
Naswir M. , Susila Arita , Marsi, dan Salni. 2013. Activation  of  bentonite  and  application  for reduction pH, color, organic substance, and Iron (Fe) in the peat water. Science Journal of Chemistry.  1(5): 74-82.
Nurhayati  H.,  2010.  Pemanfaatan  Bentonit Teraktivasi Dalam Pengolahan  Limbah Cair Tahu.  Skripsi.  Jurusan  Kimia.  Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Rotua V., Akmal Muchtar, Halida Sophia. 2015. Pemanfaatan Lempung Desa Gema
Teraktivasi  H 2 SO 4 Untuk  Peningkatan Kualitas Air Gambut. JOM FMIPA Volume 2 No. 1 Februari 2015.
Syuhada,  Rachmat  Wijaya,  Jayatin,  dan  Saeful
Rohman. 2009. Modifikasi Bentonit (Clay) menjadi  Organoclay  dengan  Penambahan Surfaktan. Jurnal Nanosains &
Nanoteknologi. ISSN 1979-0880. Vol. 2 No. 1. Hal. 48-51.
Taha K.K.,  Tagelsir M. Suleiman, Dan Musa A. Musa.  2011.  Performance  Of  Sudanese Activated Bentonite In Bleaching Cottonseed  Oil.  Journal  of  Bangladesh Chemical Society. Vol. 24(2), 191-201.