ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (2) (2008) : 48 – 51
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pilarisasi Lempung dengan Al 2 O 3 untuk Agen Pemucat Minyak Sawit
Taslimah a* , Ratna Kusumawardani a , Choiril Azmiyawati a
a Inorganic Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: taslimah@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t Keywords: clays, pilarizaation, pale agents Clay pillarization using AlCl3 as a pillar agent has been conducted. The montmorillonite clay  was  obtained  by  separating  the  clay  fraction  from  bentonite.  Pillarization  was performed by soaking the Na-montmorillonite clay in a tetramethyl ammonium chloride (TMACl)  solution  for  24  hours,  the  separated  solid  was  washed  and  dried.  TMA- montmorillonite  was  dispersed  into  1%  AlCl 3 (b/v)  solution  stirred  for  24  hours.  The separated solids  was  washed and dried.  The  product  characterizations  were  performed using  X-ray  diffractometer  and  infrared  spectrophotometer  and  their  adsorption capability  was  determined  against  crude  palm  oil.  Based  on  the  research  it  can  be concluded that the Al 2 O 3 pillared montmorillonite has been successfully synthesized. At the optimum calcination temperature of 300°C, the resulted pillared clay had the greatest blanching ability of 49.68% for crude palm oil with the temperature of 70°C, contact time of 60 minutes and a dilution factor of 200.

## A b s t r a k
Kata kunci: lempung, pilarisasi, agen pemucat Telah  dilakukan  pilarisasi  lempung  dengan  menggunakan  AlCl 3 sebagai  agen  pemilar, Lempung montmorillonit diperoleh dengan memisahkan fraksi lempung dari bentonit. Pilarisasi  dilakukan  dengan  merendam  lempung  Na-montmorillonit  dalam  larutan tetrametil ammonium  klorida  (TMACl)  selama  24  jam,  padatan  terpisahkan dicuci  dan dikeringkan. TMA-montmorillonit didespersikan ke dalam larutan AlCl 3 1%(b/v) diaduk selama  24  jam.  Padatan  dipisahkan  dicuci  dan  dikeringkan.  Karakterisasi  produk dilakukan  dengan  menggunakan  difraktometer  sinar-X  dan  spektrofotometer  infra merah, dan kemampuan adsorpsinya ditentukan terhadap minyak kelapa sawit mentah. Berdasarkan  penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa  pilarisasi  lempung  montmorillonite dengan  Al 2 O 3 telah  berhasil  dilakukan.  Suhu  optimum  kalsinasi  pada  suhu  300°C menghasilkan lempung terpilar dengan daya pemucatan yang paling besar yakni 49,68% untuk pemucatan minyak sawit mentah pada suhu 70°C dengan waktu kontak 60 menit dan faktor pengenceran 200.

## 1. Pendahuluan
Bentonit adalah salah satu jenis bahan galian yang ketersediaannya di Indonesia cukup melimpah, bentonit banyak digunakan sebagai bahan baku pembantu dalam industri seperti industri kaca, marmar, keramik, migas, semen, industri minyak sawit dan lain-lain.Penggunaan bentonit yang lain adalah sebagai katalis atau adsorben
dalam  berbagai  bidang  seperti  pada  industri  minyak kelapa sawit [1, 2]
Bentonit adalah istilah perdagangan yang digunakan untuk lempung samektit yang mengandung paling tidak 85% montmorillonit dengan rumus kimia Al 2 O 3 .4SiO 2 .xH 2 O.  Di  alam  terdapat  dua  jenis  bentonit yakni natrium bentonit yang bersifat dapat mengembang
lebih tinggi , jenis bentonit ini banyak digunakan sebagai bahan untuk lumpur sedang kalsium bentonit yang sifat mengembangnya lebih rendah banyak digunakan sebagai adsorben.  Kemampuan bentonit  alam  sebagai adsorben masih  rendah,  karenanya  perlu  adanya  perlakuan tertentu pada bentonit untuk meningkatkan kemampuan adsorpsinya [3-5].
Lempung  smektit  mempunyai  struktur  yang berlapis sehingga mempunyai potensi untuk mengembangkan  dan  mempekecil  ruang  antar  lapis, berdasarkan  adanya  ruang  antar  lapis  tersebut  maka dapat  dilakukan  modifikasi  ukuran  ruang  antar  lapis pada  lempung  [3].  Dalam  penelitian  ini  dilakukan modifikasi  ukuran  ruang  antar  lapis  lempung  dengan pemilaran menggunakan Al 2 O 3 . Lempung terpilar yang diperoleh  akan  mempunyai  ukuran  ruang  antar  lapis yang  lebih  besar  diharapkan  mempunyai  daya pemucatan minyak sawit mentah yang lebih tinggi dari lempung alam [4, 6]
Pemilihan  Al 2 O 3 sebagai  pemilar  karena  sifatnya yang  stabil  sehingga  pada  aplikasinya  dapat  digunakan pada suhu yang cukup tinggi.

## 2. Metodologi Penelitian

## Alat dan Bahan
Alat yang digunakan meliputi peralatan gelas, oven, difraktometer sinar-X, centrifuse, furnace, spektrofotometer  UV-Vis,  ayakan,  kertas  whatman  41, thermometer.
Bahan kimia yang digunakan adalah lempung alam dari  Boyolali,  tetrametil-  ammonium  klorida,  natrium klorida,  ammonium  hidroksida,  aluminium  klorida, minyak kelapa sawit mentah

## Cara Kerja
1. Pencucian lempung alam menggunakan air
2. Pemisahan  fraksi  montmorillonit  dari  mineral  lain dalam  lempung.  Fraksi  montmorillonit  dipisahkan dengan metoda fraksinasi ukuran partkel
3. Lempung 50 gram lempung didespersikan ke dalam 800  mL  NH 4 OH  2%,  diaduk  selama  15  menit, suspensi yang terjadi didiamkan selama 10, 20, 30, 60  menit,  1  hari  dan  2  hari,Suspensi  dituang, padatan  yang  diperoleh  dikeringkan  pada  100°C selama 8 jam. Hasilnya adalah fraksi montmorillonit.
4. Pengubahan  Ca-montmorillonit  manjadi  Na- montmorillonit. Fraksi montmorillonit sebanyak 40 gram didespersikan ke dalam 700 mL larutan NaCl 1M, diaduk selama 24 jam, padatan dipisahkan dan dicuci  dengan  akuades  hingga  netral  kemudian dikeringkan  pada  100°C  selama  8  jam.  Hasil  yang diperoleh merupakan Na- montmorillonit.
5. Pilarisasi montmorillonit.
a. Lempung  Na-montmorillonit  sebanyak  28,4 gram  didespersikan  ke  dalam  500  mL  larutan
TMACl 1%(b/v), diaduk selama 24 jam. Padatan dipisahkan,  dicuci  hingga  netral  kemudian dikeringkan.
b. Lempung  TMA-montmorillonit  sebanyak  14 gram  didespersikan  ke  dalam  larutan  AlCl 3 1%(b/v),  diaduk  selama  24  jam,  padatan dipisahkan  kemudian  dikeringkan,  selanjutnya dikalsinasi  dengan  variasi  suhu  300,  400,  dan 500°C. Karakterisasi lempung sebelum maupun sesudah perlakuan dilakukan dengan menggunakan difraktometer sinr-X dan spektrofotometer infra merah.
6. Pemucatan miyak kelapa sawit mentah
Sebanyak 0,1 gram lempung terpilar ditambahkan ke dalam  4  mL  minyak  kelapa  sawit  mentah,  campuran diaduk dengan variasi waktu kontak 10,20,30,60, 75, 90 dan  120  menit,  minyak  dipisahkan.  Daya  pemucatan lempung  dan  angka  asam  minyak  ditentukan  dengan mengukur  nilai  absorbansi  dengan  menggunakan spektrofotometer  UV-Vis  dan  angka  asam  ditentukan dengan  metoda  titrasi.  Lempung  sebelum  dan  sesudah adsorpsi  dikarakterisasi  dengan  spektrofotometer  infra merah.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Pilarisasi Lempung
Keberadaan  lempung  di  alam  selalu  bersamaan dengan  komponen-  komponen  lain  seperti  pasir,  debu ataupun mineral-mineral lain. Untuk memperoleh fraksi lempung  yang  relatif  lebih  murni  perlu  dilakukan pemisahan.  Pencucian  lempung  menggunakan  air bertujuan  untuk  menghilangkan  pengotor-pengotor organik maupun anorganik yang dapat larut dalam air.
Lempung  merupakan  fraksi  halus  dari  tanah  yang mempunyai  ukuran  <  0,002nm  ,  karena  itu  lempung dapat  dipisahkan  dari  fraksi  lain  yang  lebih  besar berdasarkan berat jenisnya dalam suatu media, dua jenis partikel dengan masa jenis yang berbeda tidak mungkin memiliki distribusi ukuran partikel yang sama. Dalam hal ini  media  yang  digunakan  adalah  larutan  NH 4 OH  2%, sesuai dengan masanya, partikel dengan masa yang besar akan  mengendap  sedang  partikel  dengan  masa  yang ringan  akan  terdispersi  dalam  media  tersebut  dan terpisah dari fraksi yang lebih berat. Mineral komponen peyusun  lempung  alam  ditentukan  dengan  metoda difraksi  sinar-X,  pola  difraktogram  lempung  alam  dan lempung yang telah mengalami perlakuan disajikan pada gambar 1.
Gambar 1. Difraktogram: lempung alam, hasil fraksinasi dengan NH 4 OH, Na- Montmorillonit, TMA-monmori- lonit, lempung terpilar Al 2 O 3 . Mr = mordenit; Mo= monmori-lonit dan K = kwarsa
Berdasarkan  identifikasi  difraktogram  dengan mengacu nilai harga basal spasing dari mineral standar (ASTM)  mineral  komponen  penyusun  lempung  alam adalah  montmorillonit,  kuarsa  dan  mordenit,  yang ditandai  munculnya  puncak  utama  pada  sudut  difraksi berturut-turut 5,900 ; 26,78 0 ; 25° ,469°.
Difraktogram  lempung  hasil  fraksinasi  dengan NH 4 OH  2%,  mempunyai  pola  yang  sama  dengan difraktogram  lempung  asal  tetapi  terjadi  pergeseran sudut  difraksi  puncak  difraktogram  ke  arah  sudut difraksi yang rendah dari 5,90 menjadi 5,66° yang berarti bahwa  nilai  harga  basal  spasingnya  lebih  besar  dari sebelum  fraksinasi  hal  ini  diduga  sebagai  akibat terjadinya  pertukaran  kation  yang  kurang  sempurna sedang  intensitasnya  dan  ketajaman  puncaknya mengalami penurunan yang mengindikasikan kristalinitasnya  menurun  akibat  perlakuan  dengan NH 4 OH.
Perubahan  dari  Ca-montmorillonit  menjadi  Na- montmorillonit  intensitasnya  sedikit  menurun,  dalam hal  ini  terjadi  perubahan  ukuran  ruang  antar  lapis menjadi lebih besar karena pergantian kation Ca2+ oleh Na+  yang  ditunjukkan  terjadinya  pergeseran  sudut difraksi dari 5,64° menjadi 5,46°, ukuran Na+ lebih kecil dari Ca2+ tetapi basal spasing menjadi sedikit lebih besar kemungkinan hal ini karena Ca digantikan oleh 2 Na atau Na+  masih  dalam  bentuk  terhidratnya  sehingga  basal spasing  menjadi  sedikit  lebih  besar  .  Pada  TMA montmorillonit  pergeseran  sudut  difraksi  dari  5,46° menjadi  5,26°  ukuran  ruang  antar  lapis  menjadi  lebih besar lagi .
Pilarisasi  lempung  dengan  Al 2 O 3 tidak  dapat dilakukan  secara  langsung  tetapi  melalui  tahapan  dari lempung  Ca  yang  kurang  mengembang  menjadi lempung-Na yang dapat mengembang dengan baik, pada keadaan  ini  pemilar  dapat  dimasukkan  ke  dalam lempung  (dalam  media  air).  TMA  yang  dimasukkan
berperan  sebagai  pilar  sementara  untuk  memasukkan ion Al(H 2 O) 6 . Pada proses kalsinasi TMA akan teruapkan sedang  Al(H 2 O) 6 3+ akan  teroksidasi  menjadi  Al 2 O 3 . Adanya  kalsinasi  menyebabkan  kristalinitas  dari lempung meningkat, hal ini ditandai oleh meningkatnya intensitas dan tajamnya puncak difraktogram. Terbentuknya Al 2 O 3 ditandai terjadinya pergeseran sudut difraksi kearah sudut yang lebih besar dari sudut difraksi pada  TMA-  montmorillonit  yakni  dari  2 θ =  5,26 ( d=16,787) menjadi 2 θ = 5,600 ( d =15,768).

## Pemucatan Minyak Kelapa Sawit Mentah.
Minyak  kelapa  sawit  mentah  mempunyai  warna merah-orange  yang  kuat,  hal  ini  tidak  disukai  oleh konsumen.  Intensitas  warna  tersebut  dapat  diturunkan dengan menggunakan adsorben.
Pemucatan  minyak  kelapa  sawit  mentah  dengan menggunakan  lempung  terpilar  dilakukan  pada  suhu 70°C,  variasi  waktu  kontak  untuk  menentukan  waktu kontak  optimum,  dengan  variasi  suhu  kalsinasi adsorben,  intensitas  warnanya  diukur  menggunakan spektrofotometer  UV-Vis  pada  kmak s =  478  nm  hasil pengukuran disajikan berikut:
Temperatur. kalsinasi (°C) absorbansi Daya pemucatan (%) 300 0,551 41 400 0,693 25,80 500 0,560 40,04 Minyak asal 0,934 -
Pada  pengukuran  absorbansi  karena  intensitas warna minyak terlalu pekat maka dilakukan pengenceran minyak  dengan  faktor  pengenceran  200  dengan  yang sama  menggunakan  pelarut  n-heksan.  Dari  percobaan variasi  waktu  kontak  adsorpsi  diperoleh  waktu  kontak optimum adalah 60 menit.
Berdasarkan  data  tersebut  di  atas  suhu  kalsinasi 300°C adalah suhu optimum kalsinasi yang memberikan daya pemucatan yang paling besar yakni 41 %. Perbedaan suhu  kalsinasi  memberikan  daya  pemucatan  yang berbeda, hal ini kemungkinan karena pada suhu kalsinasi yang  berbeda  jenis  fasa  pilar  Al 2 O 3 yang  dihasilkan berbeda, pada suhu 300°C oksida yang terbentuk adalah y-alumina yang stabil, pada suhu 500°C kalsinasi oksida yang terbentuk adalah P-alumina sedangkan pada suhu 400°C oksida yang terbentuk adalah fasa transisi antara γ -alumina dengan P-alumina. Fasa transisi dari alumina merupakan  fasa  yang  belum  stabil  sehingga  ukuran ruang  antar  lapispun  masih  mengalami  perubahan karenanya  kemampuan  adsorpsi  dari  adsorben  dengan suhu kalsinasi 400°C lebih rendah.
Berkurangnya  intensitas  warna  dari  minyak disebabkan terjadinya adsorpsi zat warna dan atau zat- zat  tertentu  dari  minyak  oleh  adsorben,  untuk memperkuat  dugaan  tersebut  dilakukan  analisis adsorben  sebelum  dan  sesudah  adsorpsi  dengan
menggunakan  spektrofotometer  inframe-  rah,  spektra disajikan pada gambar 2.
Gambar 2. Spektra IR lempung terpilar sebelum(A) dan sesudah(B) adsorpsi.
Ada  perbedaan  pola  spektra  lempung  terpilar sebelum  dan  sesudah  adsorpsi  pada  gambar  di  atas, terlihat  bahwa  muncul  puncak-puncak  serapan  baru yang  tidak  dijumpai  pada  spektra  lempung  sebelum adsorpsi (A). Puncak serapan baru pada spektra B adalah dua  puncak  yang  berdekatan  pada  bilangan  gelombang 2923,9 dan 2854,5 cm -1 yang menunjukkan adanya gugus -CH 2 -yang diperkuat oleh munculnya pita serapan pada 1461,9 cm1- sebagai overtonenya.
Puncak  serapan  pada  1365  cm -1 menunjukkan adanya  gugus  metil  (-CH 3 )  [7].  Pita  serapan  kecil disekitar  730  cm -1 mengindikasikan  adanya  gugus  alkil yang mengandung tiga gugus metilen yang berdekatan (- CH 2 -CH 2 -CH 2 -),  gugus  metil  dan  metilen  tersebut diduga berasal dari gugus yang ada pada P-karoten dan tokoferol dari miyak.
Pita  serapan  yang  tajam  pada  1743,5  cm -1 mengindikasikan  adanya  gugus  C=O  ester  dari trigliserida  yang  ikut  teradsorpsi  atau  hasil  oksidasi tokoferol  pada  saat  adsorpsi  (pada  70°C)  sedang  pita serapan  pada  1705,0  cm -1 menunjukkan  adanya  vibrasi ulur dari gugus C=C dari P-karoten.
Dari pembahasan tersebut di atas dapat dinyatakan bahwa  komponen  minyak  sawit  mentah  yang  terserap oleh  adsorben  adalah  asam  lemak  bebas,  P-  karoten, tokoferol, dan hasil oksidasi tokoferol.

## 4. Kesimpulan
Dari  pembahasan  di  atas  disimpulkan  bahwa pilarisasi bentonit dengan Al 2 O 3 telah berhasil dilakukan. Suhu  optimum  Kalsinasi  dicapai  pada  suhu  300°C menghasilkan bentonit terpilar dengan daya pemucatan yang  paling  besar.  Daya  pemucatan  sebesar  49,68% dicapai  untuk  pemucatan  minyak  sawit  mentah  pada suhu 70°C dengan waktu kontak 60 menit.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  P.S.  Samuel,  Potensi  dan  Prospek  Pengembangan Industri  Bentonit  di  Indonesia,  Deputi  Teknologi Industri  Rancang  Bangun  dan  Rekayasa,  BPPT, Jakarta, 2004.
[2]  Yan  Fauzi,  Yustina  Erna  Widyastuti,  Iman Satyawibawa,  Rudi  Hartono,  Kelapa  sawit:  usaha budidaya, pemanfaatan hasil dan aspek pemasaran, Penebar Swadaya, 1992.
[3]  P.  Cool,  E.  F.  Vansant,  Pillared  Clays:  Preparation, Characterization  and  Applications,  in:    Synthesis, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 1998, pp. 265-288.
[4]  F.  Figueras,  Pillared  Clays  as  Catalysts,  Catalysis Reviews, 30 (1988) 457-499.
[5]  J.E.  Gillott,  Clay  in  Engineering  Geology,  Elsevier Pub. Co., Amsterdam, 1968.
[6]  J. Oscik, Adsorption, Ellis Horwood, 1982.
[7]  Sastrohamidjojo Hardjono, Spektroskopi, Yogyakarta: Liberty, 102 (1991).