SINTESIS Ɣ-AL 2 O 3 DARI ZEOLIT ALAM SUMBAWA
SYNTHESIS OF Ɣ-AL 2 O 3 FROM SUMBAWA NATURAL ZEOLITE
Emsal Yanuar 1,* , Zulkifli 1 , Wirya Sarwana 1 , Eka Putra Ramdhani 2
1 Universitas Teknologi Sumbawa Jalan Raya Olat Maras, Kecamatan Moyo Hulu, Kabupaten Sumbawa, 84371
2 Universitas Maritim Raja Ali Haji Jalan Politeknik Senggarang, Tanjungpinang Kepulauan Riau, 29115
* e-mail korespondensi: emsal.yanuar491@uts.ac.id
Abstrak
ɣ- Al 2 O 3 merupakan material yang paling luas digunakan sebagai substrat katalis dalam otomotif dan industri  petroleum,  komposit  struktural  untuk  pesawat  luar  angkasa,  serta  pelapis  tahan  panas ( Thermal wear coatings ). Kandungan aluminium dari zeolite alam sangat potensial dalam sintesis ɣ- Al 2 O 3 ,  sehingga  pada  penelitian  ini  difokuskan  pada  pemisahan  alumina  dengan  besi  dan  silika menggunakan metode pelindihan dilanjutkan dengan presipitasi, sebagai bahan dasar sintesis  ɣ-Al 2 O 3 dengan memvariasikan suhu kalsinasi. Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan pemisahan alumina dengan  besi  dan  silika  dari  zeolite  alam  Sumbawa  berhasil  dilakukan.  Hal  ini  ditunjukan  dengan persentase  alumina  sebesar  89.80%,  sehingga  sangat  potensial  sebagai  bahan  dasar  sintesis ɣ-Al 2 O 3 . Selain itu, dari ketiga variasi suhu kalsinasi yaitu pada 550, 650, dan 750 o C dalam penelitian ini, suhu 750 o C merupakan suhu yang baik dalam pembentukkan ɣ - Al 2 O 3 .
Kata kunci: p emisahan aluminium, pelindihan, proses presipitasi, kalsinasi, ɣ - Al 2 O 3

## Abstract
In  this  study,  Synthesis  of ɣ -Al 2 O 3 (Gamma  Alumina)  from  Sumbawa  natural  zeolite  using precipitation  method  was  investigated.    Natural  zeolite  was  leached  with  the  hydrochloric  acid followed by precipitation process the leached solution by controlling the pH to obtain the aluminum hydroxide.  The ɣ -Al 2 O 3 were  synthesized  from  aluminum  hydroxide  by  calcination  process  at different  temperatures  (550 o C,  650 o C  and  750 o C),  respectively.  The  synthesized  products  have  been characterized  by  meant  of  X-ray  diffraction  (XRD),  X-ray  fluorescence  (XRF),  Scanning  Electron Microscopy  (SEM)  and  FTIR  (Fourier  Transform  Infra  Red)  spectroscopy.  Besides  that,  in  this research  mechanism  of  reaction  was  also  discussed.  The  experiment  results  showed  that  gamma alumina  has been successfully  synthesized. Based on XRD pattern, at temperatures of 550 o C, 650 o C and 750 o C have shown peaks of the ɣ -Al 2 O 3 . The increasing temperature of calcination indicates  the increasing of gamma alumina crsytallinity. XRF analysis result, the composition of Al increased from 21%  to  89%  after  the  precipitation  process.  Whereas,  FTIR  spectroscopy  test  results  have  also confirmed the formation of gamma alumina.
Keywords: natural zeolite, leaching, precipitation process, calcination, gamma-alumina.

## PENDAHULUAN
Aluminium  oksida  atau  alumina  dengan rumus  kimia  Al 2 O 3 digunakan  sangat  luas  di bidang  teknologi  dan  industri  sebagai  Katalis, adsorben,  biomaterial,  komposit,  dan  logam ringan  (P.Tartaj et  al ,  2002).  Alumina  memiliki
beberapa struktur seperti fasa α-, ɣ-, ƞ-, δ-, θ-, κ- , dan χ-, (Digne et al , 2002: Wang et al , 2008). Masing  – masing fasa tersebut mempunyai sifat fisis  yang  berbeda  dan  diantara  struktur  transisi tersebut fasa ɣ- Al 2 O 3 merupakan material yang paling  luas  digunakan  sebagai  substrat  katalis
60 | Jurnal Zarah , Vol. 6 No. 2 (2018)
dalam otomotif dan industri petroleum, komposit struktural untuk pesawat luar angkasa, serta  pelapis  tahan  panas  ( Thermal  wear coatings ) (Wang et al , 2008). Hal ini disebabkan karena  ɣ-  Al 2 O 3 memiliki  struktur  kubik  yang higroskopis dan larut dalam asam, sedangkan α- Al 2 O 3 memiliki  struktur  oktahedral  seperti corundum/sapphire  yang  sangat  keras  karena memiliki  sifat  kesetabilan  yang  sangat  tinggi sehingga  tidak  mudah  larut  dalam  asam (Partington, 1961).
Sintesis  alumina  telah  banyak  dilaporkan dari  berbagai  material  seperti  bauksit,  kaolin, abu  batu  bara  (Yan et  al ,  2016)  dan  zeolite. Zeolite adalah kelompok mineral yang kandungan utamanya adalah silika dan alumina, sehingga  memiliki  potensi  untuk  dijadikan sebagai bahan dasar sintesis alumina. Disis lain, metode  untuk  sintesis  alumina  umumnya menggunakan  metode  basa  atau  lebih  dikenal dengan  proses  Bayer.  Metode  basa  atau  proses Bayer  telah  digunakan  untuk  memisahkan alumininium  dari  bijih Nepheline dan  bauksit dengan  menkontrol  suhu  pelindihan.  Namun dalam proses Bayer ini terdapat batasan dimana jumlah  kandungan  silika  dari  minerial  tidak boleh  melebihi  10%  (Andreas,  2012).  Lain dengan  proses  bayer,  metode  asam  yang dilanjutkan  dengan  proses  presipitasi  dapat memisahkan  silika  ataupun  pengotor  lainnya dengan  alumina  meskipun  kandungan  silika melebihi  10%,  seperti  pada  zeolite  alam  yang memiliki  kadar  silika  diatas  50%.  Mineral zeolite  alam  dalam  peneltian  ini  berasal  dari pulau Sumbawa.
Sebagai  daerah  yang  terkenal  dengan kekayaan  mineral,  Sumbawa  memiliki  mineral zeolite  alam  yang  telah  ditetapkan  sebagai sumber  aluminium  selain  bauksit.  Kandungan silika    dari  zeolite  alam  yang  tinggi  sekitar 54.6%  dan  21.1%  alumina,  dapat  disintesis dengan  metode  pelindihan  dilanjutkan  dengan presipitasi.  Metode  ini  dapat  dilakukan  dalam sekala laboratorium, tidak membutuhkan peralatan yang rumit dan ekonomis.
Sehingga  pada  penelitian  ini  dilakukan pemisahan  aluminium  dari  zeolite  alam  yang memanfaatkan  sumber  potensi  lokal  Sumbawa dengan  metode  asam  dan  proses  presipitasi sebagai bahan dasar sintesis ɣ- Al 2 O 3 .

## METODE PENELITIAN
Zeolite alam yang masih berupa bongkahan/batuan  sedimen  pada  tahap  awal digerus secara manual menggunakan mortar dan
alu  dengan  tujuan  agar  mendapatkan  ukuran yang  lebih  kecil.  100  gram  zeolite  alam dilakukan proses pelindihan asam menggunakan asam  klorida  pada  suhu  90°C  selama  2  jam. Larutan  hasil leaching  ditambahkan  6  M  NaOH hingga  pH  basa  untuk  memisahkan  pengotor seperti besi. Selanjutnya larutan akan dikondisikan  pH  netral  untuk  mendapatkan endapan  Al(OH) 3 .  Kemudian  disaring,  dicuci dan dikeringkan. Sampel yang telah dikeringkan dikalsinasi  pada  suhu  550,  650  dan  750 o C selama  4 jam.  Zeolite  alam,  alumina  yang  telah disintesis  dan  alumina  yang  telah  dikalsinasi selanjutnya  dikarakterisasi  menggunakan  XRD, XRF,  FTIR,  dan  SEM  untuk  mengetahui kristalografi, gugus fungsi dan morfologi setelah disintesis.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  dilakukan  pemisahan aluminium  oksida  dengan  silika  dan  besi  dari mineral  zeolite  alam.  Mineral  zeolite  alam dengan jenis  Gismondin  secara  umum  memiliki puncak pada 2θ: 21 o , 30 o , 26 o , dan 50 o , hal ini ditunjukan  dengan  Gambar  1.  analisis  XRD mineral  zeolite  alam  yang  digunakan  pada penelitian  ini  dengan  gismondin  memiliki puncak yang sama, sehingga zeolite alam dalam penelitian  ini  merupakan  jenis  gismondin. Komposisi silika yang tinggi pada penelitian ini ditunjukkan  oleh  puncak  difraksi  silika  yang dominan  pada  posisi  20.8404 o , 26.63274 o , 50.11207 o ,  sehingga  silikon  oksida  merupakan komposisi utama dari mineral zeolite alam yang digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 1. Pola XRD dari mineral Zeolit alam yang digunakan dalam penelitian ini.
Untuk  mengetahui  persentasi  alumina yang  dihasilkan  dilakukan  analisis  XRF  yang ditunjukan oleh Tabel 2. menunjukan komposisi kimia sebelum dan setelah disintesis. Komposisi aluminium  oksida  yang  mencapai  89.80% adalah  persentase  komposisi  yang  tinggi dibandingkan  dengan  logam  oksida  lainnya. Peningkatan persentase alumina dalam penelitian  ini  disebabkan  karena  pengotor seperti  silika  yang  tidak  larut  bersamaan  pada proses leaching dan besi sudah terpisah menjadi endapan  pada proses  pengkontrolan  pH.  Hal ini juga dapat dilihat dari gambar SEM pada kedua sampel  sebelum  dan  setelah  disintesis  yang ditunjukan pada Gambar 4.7 yang menggambarkan  adanya  perbedaan  ukuran partikel  dan  warna.  Sehingga  silikon,  besi  dan logam lainnya berhasil dipisahkan dalam proses sintesis.  Lain  dengan  kalsium  oksida  yang persentase  komposisinya  semakin  meningkat, hal  ini  dikarenakan  pada  proses leaching kalsium oksida larut bersamaan dengan aluminium  oksida  dan  mengalami  pengendapan bersamaan dengan aluminium oksida.
Tabel  1.  Komposisi  Kimia  dari  sebelum  disintesis dan setelah disintesis pada penelitian ini
Element Al Si Fe Ca Mn Cu Logam
Lainny a Komposis i sebelum disintesis (%) 21.1 0 54.60 10.50 1.20 0.18 0.15 12.27 Komposis i setelah disintesis (%) 89.8 0 0.12 0.19 4.08 0.08 0.13 5.60
Gambar  2. SEM  dari  sebelum  dan  setelah  disintesis dalam penelitian ini
Pada penelitian ini
untuk mengidentifikasi  transformasi  fasa  aluminium oksida  sebelum  dan selama  proses  kalsinasi ditunjukan  pada  gambar  4.9.  Dari  pola  XRD yang  terbentuk  memiliki  kesesuaian  dengan penelitian  yang  dilakukan  oleh  Zhu,  2015, bahwa  terdapat  fasa  Kristal  AlOOH  yang terbentuk  ketika  proses  presipitasi.  Setelah kalsinasi  pada  suhu  550 o C  AlOOH  akan bertransformasi dalam bentuk ɣ-Al 2 O 3 .
Gambar  3.  XRD  Pattern  Al 2 O 3 (tanpa  Kalsinasi), Al 2 O 3 550  (Kalsinasi  suhu  550 o C), Al 2 O 3 650  (Kalsinasi  suhu  650 o C),  dan Al 2 O 3 750 (Kalsinasi suhu 750 o C)
Berdasarkan  analisis  XRD  diperoleh  4 puncak intensitas tertinggi dengan suhu kalsinasi 750 o C pada 2θ: 21.38, 37.98, 45.97, dan 67.23 merupakan puncak dari ɣ-Al 2 O 3 . Suhu kalsinasi yang  meningkat  dari  550,  650  ke  750 o C membuat  fasa  ɣ-Al 2 O 3 terbentuk  dengan  jelas, hal  ini  menyimpulkan  peningkatan  puncak tertinggi  terjadi  pada  suhu  kalsinasi  750 o C. disisi  lain,  untuk  mengetahui  gugus  fungsi alumina  yang  terbentuk  pada  difraksi  XRD dilakukan analisis FTIR.
Gambar 4. Spektrum  Al 2 O 3 550 (Kalsinasi suhu 550 o C),  Al 2 O 3 650  (Kalsinasi  suhu 650 o C),  dan  Al 2 O 3 750  (Kalsinasi suhu 750 o C).
62 | Jurnal Zarah , Vol. 6 No. 2 (2018)
Analisis  FTIR  sebelum  dan  setelah disintesis ditunjukan pada gambar 5.0 menggambarkan ilustrasi spektra IR dari ke lima sampel. Pada spektra IR zeolite alam menunjukan adanya vibrasi ikatan O – Si – O dan – O – Al – O.  Vibrasi  ikatan  yang  lainnya  terjadi  pada 3408.84  dan  1637.99  cm -1 yang  menjelaskan adanya  vibrasi  ulur dan  tekuk  dari  ikatan  OH. Namun seiring dengan peningkatan suhu kalsinasi  ikatan  OH  semakin    tidak  terlihat,  hal ini  disebabkan  karena  suhu  kalsinasi  yang digunakan dalam penelitian ini mampu menghilangkan  senyawa  organik  termasuk  OH. Lain dengan OH, vibrasi ikatan O – Si – O tidak terlihat  pada  spektra  IR  Al  (tanpa  Kalsinasi), AL550  (Kalsinasi  suhu  550 o C),  AL650 (Kalsinasi  suhu  650 o C),  dan  AL750  (Kalsinasi suhu  750 o C),  hal  ini  disebakan  oleh  silika  yang sudah  berhasil  dipisahkan  pada  saat  proses sintesis. Sedangkan,  vibrasi  lainnya  pada  spektra IR  Al  (tanpa  Kalsinasi),  AL550  (Kalsinasi  suhu 550 o C),  AL650  (Kalsinasi  suhu  650 o C),  dan AL750 (Kalsinasi suhu 750 o C) terjadi persebaran pita yang paling kuat dari 300 – 1000 cm -1 untuk – Al – OH dan – O – Al – O – Al – yang sesuai dengan karakterisitik vibrasi dari Al 2 O 3 .

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian didapatkan kesimpulan  bahwa  pemisahan  alumina  dengan besi dan silika  menggunakan  metode  presipitasi dari  zeolite  alam  Sumbawa  berhasil  dilakukan. Hal  ini  ditunjukan  dengan  persentase  alumina sebesar  89.80%,  sehingga  sangat  potensial sebagai bahan dasar sintesis ɣ-Al 2 O 3.
Berdasarkan  analisis  XRD  dari  ketiga  variasi suhu kalsinasi dalam penelitian ini, suhu 750 o C merupakan suhu yang baik dalam pembentukkan ɣ - Al 2 O 3 .

## DAFTAR RUJUKAN
Andreas,  A.W,  2012, Pengaruh  temperatur pada  proses  Bayer  terhadap  ekstraksi alumina pada bijih Nepehline , FT UI.
Belver,  C.,  Munoz,  M.A.B.,  Vicente,  M.A., 2002. Chemical  activation  of  a  kaolinite under  acid  and  alkaline conditions .  Chem.
Mater.14.2033-2043.
Digne, M., Sautet, P., Raybaud, P., Toulhoat, H., Artacho,  E.,  2002, Structure  and  Stability of  Aluminium  Hydroxides :  a  theoritical study.J. Catal. 166, 340 – 346.
Parida,  K.M.,  Pradhan,  A.C.,  Das,  J.,  Sahu,  N., 2009. Synthesis  and  characterization  of nano  –  sized  porous  gamma  –  alumina  by control precipitation method . Mater. Chem.
Phys. 113,244 -248.
Shabaker, A.H., Pa, M., 1949. Process of acid – activating kaolin clay . US patent 2477664. Ting  yan,  Xiaode  Guo,  Xiang  Zhang,  Zhixiang Wang,  Jinqiu  Shi,  2016, Low  temperature synthesis of nano alpha-alumina powder by two-step  hydrolysis ,  Materials  Research Bulletin, 73, 21–28
Zhou,  S.X.,  Antoneitti,  M.,  Niederberger,  M., 2007. Low  temperature  to  synthesis  of  ɣ  - Al 2 O 3 nanocrystals from aluminum acetylacetonate  in  nonaqueous  media . Small 3, 763 – 767.