ArneI ft : Kegunaan Zeoftt Termodfflkasl sebagai Penyerap Anion

## KEGUNAAN ZEOLIT TERMODUTKASI SEBAGAI PENYERAP ANION
Arnelli, Lucia Hermawad dan Ismaiyata
Laboratorium Kimia Fisik Jurusan Kimia Fakultas MTPA Undip Kampus Tembalang Semarang

## Abstrak
Telah dilakukan penelitian tentang kegunaan zeolit alam yang dimodifikasi untuk penyerap anion dengan tujuan untuk mempelajari altematif lain penggunaan zeolit selain sebagai penukar kation. Zeolit alam terlebih dahulu dimodifikasi dengan cara mencuci dengan asam dan dipanaskan, kemudian direndam di dalam larutan NXLNOa dan dikalsinasi pada suhu 550 °C, zeolit ini siap digunakan sebagai penyerap anion ( Cl", NCÿ', NO3' dan CN~). Hasil penelitian menunjukkan bahwa Cl', NO2', NO3' dan CN" yang terserap masing-masing adalah 75 %, 78%, 77 % dan 81 %. Kesimpulan dari penelitian ini adalah zeolit hasil modifikasi dapat digunakan untuk penyerap anion.
(Kata kunci : ZeolU termodifikasi dan penyerap anion)
The Use Of Modiflcated Zeolite As Anion Adsorber
Abstract:
A research about the use of modificated natural zeolite for anion adsorber had been done. The purpose was to studi other alternative of using zeolite besides as cation exchanger. At first the natural zeolite was washed by acid, hated and then soaked in NH4NO3 solution, finally it was calsinated at 550 °C and ready to be used as anion adsorber (Cl', NCY, NOa' and CN'). Result of this research showed that Cl", NCV, NOa' and CbT could be adsorbed respectively at 75 %, 78 %, 77 % and 81 %. The conclusion was modificated zeolite and be used as anion adsorber.
(Keywords: modijirawd zeolite and onion adsorber}

## PENDAHULUAN
dikelitingi oleh air. Bentuk kristal zeolit relatif tcratur dengan rongga yang sating berhubungan ke segala arah menyebabkan permukaan zeotit menjadi sangat hias sehingga baik bfla digunakan sebagai adsorbcn (penyerap). (1) Zcotit alam mengandung kation logam alkali dan alkali tanah dimana kation-kation tcrsebut dapat digantikan oleh kation lain melalui pertukaran kation, proses
Zeotit adalah sumber mineral yang banyak teikandung di bumi Indonesia yang pemanfaatannya fcelum optimal. Menurut Hamdan (1992) zeotit didefinisikan sebagai hidrat alumina-silika yang mempunyai
struktur kerangka tiga dimensi. Struktur zeolit dibentuk oleh tetrahedral alumina (A104 ) dan silika (Si04 ) dengan rongga yang didalamnya terisi oleh ion-ion logam alkali/alkati tanah dan
42 AIn. Artikel • IQ/1 999 tKimin Ftvik)
Jurnal Kimla Sains dan Apllkasi, 2 (2), 42-47, 1999
didasarkan pada sifat mineral yang udah rnengembang bila dipanaskan. (2)
Rumus umum dari zeoBt adalah
Mx/n { (A102x (Si02)y } ZH20
dimana M adalah kation dengan muatan n yang menetralkan muatan kerangkanya dan dapat digantikan oleh kation lain melalui
proses pertukaran kation dan z adalah jumlah molekul air yang terhidrat. Rumus tersebut menunjukkan stniktur satu unit sel dari zcolit dan bagian di dalam kurung menunjukkan komposisi kerangkanya, struktur zeolit dapat ditulis sebagai berikut:
ini sudah umum digunakan luituk mengurangi kandungan logam berat di perairan. Melalui perlakuan tertentu zeolit alam dapat dimbah menjadi zeolit yang bermuatan positil' di permukaannya dan pusat-pusat positif ini diharapkan dapat menyerap anion, mengingat banyak sekali anion terdapat di dalam air limbah industri seperti industri bahan peledak. pupuk dan insektisida schingga perlu adanya suatu car a untuk mengurangi pcnccmaran lingkungan yang disebabkan oleh anion-anion. Menurut BaiTer (1978) zeolit berasal dari kata zein yang berarti mendidih dan kata lithos yang berarti batuan.
Pemberian
naina
O M+ O O JO M*
\ / \ / A./ N Si / \ / \ / \ 000 000 I I ! Ill Beberapa perlakuan diperlukan untuk mendapatkan zeolit dengan bentuk vang berbeda-beda atau ratio Si/Al yang sesuai untuk suatu keperluan. Modifikasi zeolit dimaksudkan untuk mengubah struktur kerangka zeolit, kation pengganti, ukuran pori atau rongga maupun perbandingan silika- ahiminanya. Beberapa teknik moditikasi yang paling umum adalah proses dehidrasi.
pertukaran
kation. kalsinasi dan dealuminasi.(1) \ / AJ Si Si /VI
\ / \ / \ OOO
T I I
0 0 0
digantikan oleh kation lain dari larutan. pertukaran tergantung pada muatan dan jari-
jaii kation yang terlibat.
Perlakuan termal terhadap zeoBt dengan suhu pemanasan yang relatif lebih tinggj dibanding pemanasan biasa (100-110
°C) dikenal deng3n proses kalsinasi,
perlakuan tcrmal akan menyebabkan luas permukaan zeoBt akan bertambah besar dan lial ini dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi.<3) Dehidrasi adalah proses yang
bertujuan untuk melepaskan molekul air dari kisi kristal zeolit sehingga membentuk rongga dengan permukaan yang lebih besar dan tidak teriindungi yang sangat beipengaruli pada
proses adsorpsi.
Proses dealuminasi dilakukan untuk mengurangi kandungan Al dari kerangka zeoBt dan hal ini bertujuan untuk mendapatkan zeoBt yang mempunyai ratio Si/Al yang tinggi . mempunyai kestabilan yang tinggi dan bersifat lebih hidrofob. (i,) Salah satu teknik petnbentukan zeoBt kekurangan Al ndalah perlakuan kalsinasi dari NR, -zeoBt.
Pertukaran kation adalali proses
dimana kation logam alkaB pada zeolit dapat
No. Artike 1 : 29/1999 (Kimia Nisi*) 4.5
ArneUl : Kegunaan ZeoM Termed fflkasi sebagal Penyerap Anion
Pemanasan pada suhu 300 °C akan terbentuk akan terbentuk pusat positif pada zcolit gugus hidroksil dan bfla pemanasan sampai dengan reaksi sebagai berikut t5,6)
temperatur tertentu (lebih tirnggi dan 300 °C)
p O M* O O Ov
/ \ / \ / \ / \ / x 2 Si AT Si Si 9 xo o xo o xo o \
O ,0 NH4/O o o „ /\/\ /\/\/\ * 2 Si Al- Si Si / \ /\ / \ / \ o 060 o 060
I III I I I I pemanasan 300 °C NH, H A O O ,CL
/ \ / \ Si 3i
O N0 6 \ I I pemanasan p\ / * Si Al
+ NH3
2 0 o o o \ : At o o ,0 .O \ / \ / \ /V Si Al- Si Si / \ / \ / \ / N O OO OO OO o 1 T111 1 T 1 P O o °\ p \ / \ / \ /
Al Si7 Si ? 9 ? ? 9 ? Si+ + \ / \ / \ 1
+H2O
Selain perlakuan dengan larutan NH4NO3, mekanisme adsorpsi adalah melalui pasangan pembentukan gugus hidroksil dapat juga ion dimana pada mekanisme ini muatan terbentuk melaiui pencucian dengan air atau negatif akan terdistribusi pada tempat-tempat dengan asam. Pusat positif pada permukaan yang kosong pada permukaan yang zeolit dapat menarik anion dari larutan melalui bermuatan positif. (7)
proses adsoipsi fisik, karena salah satu
+ + + G>- O- + + 0- O- + + 0 + + Gh o-
Fasa antarmuka Fasa larutan Sebelum adsorpsi
Sesudah adsorpsi
44
No. Artikel : 39/1999 (Kimia Fisik)
Mckanismc lain pads adsorpsi padat-cair adalah melalui pertnkaran ion, ikatan hidrogcn, ikatan hidrofob, polarisasi elcktron- n dan ikatan Van dcr waals.
pada suhu 550 °C (zcolit-3). Ketiga jcnis zeolit ini siap digunakan sebagai adsorben anion (CT, N02\ NO, dan CN").
looses adsorpsi
Zcolit basil modifikasi ditinibang dan diinasukkan kedalam kolom yang telah berisi glass wool , larutan anion diinasukkan kedalam kolom secara perlahan-lahan, filtrat ditampung dan siap dianalisa. Cl dianalisa menggunakan metoda argentometri. N02' dan NO? dianalisa dcngan spektofotometcr UV-
VIS untuk N02 digunakan pcngomplcks asam sulfanilat sehingga terbentuk kompleks berwania orange-kcmerahan dan diukur absorbansinya pada panjang gclombang 507
tun,
NO? dikomplekskan dengan Brucine sulfanilat dalam suasana asam dan absorbansinya diukur pada panjang gelombang 370-450 nm, sedangkan CN- dianalisa inengunakan metoda piridin- piralozon seliingga terbentuk komplcks wama biin dan absorbansinya diukur pada panjang gelombang 612 nm. •

## METODOLOGI PENEUTIAN
Alaiyang digunakan : Alat-alat gelas, oven. furnace.
spektrofotometer UV-VIS. AAS dan Iain-lain
Bahan yang digunakan:
HF 1%, HC1 1%. NH4NO? 1M. zeolit alam. Naa NaN02, NaNO?. KCN dan lain-lain
Cara kerja:
Penclitian dilakukan melalui dua tahap yaitu tahap modifikasi zeolit dan tahap adsorpsi. Ada tiga car a untuk memodifikasi zeolit yang dilakukan yaitu pertama pencucian dengan HC1 1% dan dilanjutkan dengan pengeringan (suhu 105-110 °C) (zeolit-1), kedua
Pencucian dengan HF 1 %. dipanaskan pada berbagai suhu (150; 250; 350; 450; 550 °C).
dilanjutkan perendaman dengan larutan NH4NO3 1M dan dikeringkan (zeolit-2) dan yang ketiga adalah pencucian dengan HF 1%. dipanaskan. direndam dengan larutan
NH4NO? 1 M dan selanjutnya dikalsinasi

## H.\SD. DAN PE MB AHA, SAN
Basil penelitian ini dapat dilihat dari 3 tabel beiikut:
Tabel 1. Persentase Kation dan Anion terserap oleh zeolit-1.
n.Ml.AII ION TERSERAP (%) NO. JENfSlON Na* 50,56 1. 2. NO; 2,08 3. NO? 1,63
Zeolit-1 adalah zeolit yang dimodifikasi melalui perendanian dengan HQ 1%, dikeringkan (105-110 °C)
45
No. Arlikel : 39/1999 ( Kimia Fisik )
Arnelli : Keguman ZeoM Termodtfttast sebagal Penyerap Anion
Tabcl 2. Pcrscntasc Cl Tcrscrap Olch Zcolit -2.
NO.
__ • x •• ZSOLIT - •• Q IBKSERAP(%) _v l£ 1. Z-2-1S0 29,53 2. Z-2-250 34,29 3. Z-2-350 3923 Z-2-450 39,93 4. 5. Z-2-550 38,87 Keterangan : Z-2-150 adalah zeolit yang dicuci dengan HF 1%, dipanaskan (150 °C), direndam dengan NH4NO3 1M dan dikeringkan.
Tabel 3. Persentase Anion Tcrserap Oleh Zeolit-3. NO. I JENIS ANION : j ANION TERSERAP (%) cr 1. 75,29 2. NO2' 77,90 3. NO? 77,02 ON" 4. 80,89
Zeolit-3 adalah zeolit yang dimodifikasi melalui pencucian dengan HF 1%, dipanaskan pada 350 ®C , direndam dengan NH4NQ3 1 M dan dikalsinasi pada 550 °C Keterangan :

## PEMBAHASAN
Tabel 1. menunjukkan kemampuan penyerap an zeolit (yang dicuci dengan HC1 1% dan dikeringkan) terhadap Na+, NO2 dan NO3 , Ration yang terserap lebih besar dibandingkan dengan anion, hal ini dapat dimengerti bahwa pada proses modifikasi akan terbentuk zcolit yang mengandung gugus hidroksil (zeolit-H) dimana atom H pada gugus hidroksil dapat digantikan oleh Na+ melalui mekanisme pertukaran kation dan gugus hidroksil tidak dapat digantikan
kedudukannya oleh anion, jadi dalam hal ini zeolit hasil modifikasi lebih bersifat penukar kation, walaupun ada pengurangan
konsentrasi dari anion setelah adsorpsi walaupun sedikit, mungkin dikarenakan terperangkapnya anion dalam suatu pori dengan ukuran yang sesuai Pcngaruh temperatur pemanasan
pada proses modifikasi melalui pencucian dengan HF 1% dan perendaman dengan NH4NO3 1M tanpa kalsinasi terhadap jumlah anion (Cl ) yang terserap dapat dilihat pada tabcl 2. Temperatur pemanasan optimum adalah 350 °C dimana jumlah Ct tcrscrap optimum (39,93%). Pada proses modifikasi ini akan terbentuk zeolit-H dan luas permukaan lebih besar dibandingkan zeolit-1,
Nn Ariikfi! • tO/7999 (K\n*n Fhiik) 46
Jurnal Klmla Sains dan ApRkasl, 2 (2), 42-47, 1999
fungsi pengasaman dan pcmanasan adalah untuk melepaskan aluminium dari kcrangka zeolit, menguapkan molckul-molekul air dari kisi kristal zcolit dan dapat juga menguapkan
molekul-molekul gar am yang menutup pcrmukaan zcolit sehingga luas pcrmukaan zeolit meningkat dan meningkat pula kapasitas adsorpsinya.
Proses kalsinasi pada zeolit-Nttf memberikan hasil yang enkup memuaskan (tabcl 3), anion yang dapat tcrscrap adalah lebih dari 75 %, kalsinasi pada snhu 550 °C akan menyebabkan gugus hidroksil yang terdapat pada zcolit akan lepas sehingga zcolit akan benmuatan positif. Permukaan yang bermuatan positif akan cendnmg untuk mcnarik anion schingga terjadi proses adsorpsi dan mekanisme yang terjadi adalah mclalui pasangan ion dan ikatan Van der waals (ikatan yang sclalu ada pada proses adsorpsi fisik). Anion yang digunakan pada penelitian ini mempunyai muatan yang sama (•1) sehingga jumlah anion terserap juga tidak begitu jauh berbeda, yang menyebabkan ada perbedaan kccil pada pcnycrapan mungkin disebabkan oleh ukuran dari masing-masing anion tersebut. Untuk membuktikan adanya pengaruh muatan anion (anion dengan muatan lebih besar akan terserap lebih
banyak) pada proses penyerapan oieh zeolit yang mempunyai pennukaan yang bennuatan positif 1 akan dilanjutkan pada penelitian berikut.
dan dikeringkan (zcolit-1) bersifat sebagai penukar kation dan tidak dapat menyerap anion, zeolit yang dicuci dengan asam,
dipanaskan (350 °C), direndam dengan NHÿNOi dan dikeringkan (zeolit-2) akan menyerap anion lebih kecil dibandingkan dengan zeolit yang sama tapi dikalsinasi
(zeolit-3) dan kesimpulan yang terakhir adalali kemampuan pcnycrapan
hampir sama imtuk anion dengan muatan sama. zeolit*3 Refercnsi : l. Hamdan H.. 1992, “Introduction to
Zeolite. Synthesis, Characterisation and Modification”, UTM, Malaysia.
2. Batter R.M., 1978, “Zeolite and Clay Mineral as Sorbent and Molecular Sieve”,
Academic Press. New York.
3. Setiaji B.. 1996, “Some Uses Of Natural Zeolite”. Makalah joint seminar. UGM,
yogyakarta.
4. Smart L. Moore E.. “Solid State Chemistry an Introduction” Chapman &
Hall. London.
5. Totnazovic B., Ceranic T., Sijaric G.,
1996. J. ZeolUe, 16, p.301-308. 6. Jacobs P.A.. Beyer H.K., 1979, J.Physical Chemistry, 83 (9), p. 1174-
1177.
7. Rosen M.J., 1978, “Surfactants and Interfacial Phenomena” John Wiley &
Sons, New York.
KESIMPULAN Ditfrima : Maret 1999, tdah direvisi dan ditrritna (cembali mrlalui Dwi Hudiyanti,
MSc (April 1999)
Dari hasil penelitian dan uraian-uraian diatas dapat disimpulkan baltwa zeolit yang dimodifikasi melalui pencucian dengan asam
47 No. Artlkel : 39/1999 (Klmla Flstk)