## THE CHARACTERIZATION OF CLAYS FROM LATUHALAT VILLAGE ACTIVATED USING AMMONIUM NITRATE

## Karakterisasi Lempung Asal Desa Latuhalat Yang Teraktivasi Amonium Nitrat
Jolantje Latupeirissa * , Eirene Grace Fransina
Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Pattimura University, Kampus Poka, Jl. Ir. M. Putuhena, Ambon 97134
* E-mail: jolatu@fmipa.unpatti.ac.id
Received:  September 2013 Published: January 2014

## ABSTRACT
Research on characterization clays from Latuhalat village before and after the activation using ammonium nitrate has been carried out. The brick was grinded, washed with aquadest and filtered. The clays was dried for 4 h in oven at 120°C, then it was soaked in HCl 1M for 30 min and was filtered. The clays  in oven at 110°C for 5 h. The clays were sieved and activated using ammonium nitrate solution 700 ppm for 5 hours followed by filtration and  heating  in  a  furnace  with  temperature  500 0 C  for  4  hours.  The  results  of  this  research  show  that  the adsorption of Pb 2+ metal ions by ammonium nitrate salts, activated clays occur at pH 7 with 4 hours of contact time  at  concentrations  of  100  ppm  and  heavy  absorbent  0.15  g.  Next  clays  are  not  activated  NH 4 NO 3 and activated NH 4 NO 3 are characterized by SEM, FT-IR, and XRD. After the adsorption clays are characterized also by  FT-IR.  SEM  micrograph  with  results  on  samples  of  clay  before  and  after  activated  with  magnification 10.000x  showed  a  huge  difference.  Porosity  clay  before  activation  is  relatively  small  compared  to  clay  after activated. Sample after sample surface showed that activated the typical micro-structure is clearly visible in the shape of the  flat, and slightly  layered  hexagonal.  FT-IR analysis of  clay  before and after activation, activation and  after  adsorption  showed  the  results  did  not  very  much.  On  clay  prior  to  activation  with  NH 4 NO 3 on  the uptake  about  900  cm -1 is  the  functional  group  montmorilonite.  For  the  clays  after  adsorption  showed  the existence of ties between clay particles with metal. For metal uptake there are areas around 425 cm -1 . The result analysis of x-ray diffraction of clays before and after activation of NH 4 NO 3 indicates the result value of 2θ in a row is 26,6547 0 and 26,8775 0 which is area with indication of quartz SiO 2 .
Keywords : Clays, activation, ammonium nitrate, adsorption kinetics, SSA, SEM, FTIR, XRD

## PENDAHULUAN
Mineral  lempung  ( clay )  sangat  umum digunakan  dalam  industri  keramik.  Mineral lempung  merupakan  penyusun  batuan  sedimen dan  penyusun  utama  dari  tanah  (Nelson,  2001). Lempung  adalah  material  yang  memiliki  ukuran diameter  partikel  <  2  μm  dan  dapat  ditemukan dekat  permukaan  bumi.  Bagian  luar  dari lempung  disebut  tubuh  tanah.  Pada  tubuh  tanah ini  terdapat  akar-akar  dan  sisa-sisa  tumbuh- tumbuhan dan bahan-bahan organik lainnya yang membusuk,  sehingga  memberi  warna  abu-abu sampai  hitam  pada  tubuh  tanah.  Umumnya unsur-unsur  tambahan  ini  terdiri  dari  kwarsa dalam  bermacam-macam  ukuran, feldspat ,  besi, dan  sebagainya.  Banyaknya  unsur  tambahan  ini bersama unsur organik lainnya menentukan sifat- sifat  khas  dari  bermacam  tanah  liat.  Sifat-sifat
seperti  kemungkinan  mencair,  warna  setelah dibakar,  dan  taraf  padat  dari  sesuatu  macam tanah  liat  sangat  dipengaruhi  oleh  unsur  mineral yang ada padanya (Astuti, 1997).
Semua tanah liat mempunyai sifat-sifat yang khas  yaitu    bila  dalam  keadaan  basah  akan mempunyai  sifat  plastis,  bila  dalam  keadaan kering  akan  menjadi  keras,  sedangkan  bila dibakar  akan  menjadi  padat  dan  kuat  (Astuti, 1997).
Materi-materi alami, seperti lempung merupakan bahan penyerap yang banyak terdapat di alam. Lempung merupakan salah satu  sumber daya  alam  yang  terdapat  di  hampir  seluruh wilayah Indonesia termasuk di Maluku (Wattimena, 2010). Di daerah Maluku desa yang memanfaatkan  lempung  untuk  pembuatan  batu bata  adalah  desa  Latuhalat.  Secara  geografis Latuhalat  terletak  di  sebelah  barat  kota  Ambon.
Keberadaan  lempung  di  desa  Latuhalat  sangat melimpah,  lempung  juga  murah  dan  sangat mudah  diperoleh,  sehingga  banyak  penduduk desa Latuhalat yang menjadi produsen batu bata.
Mineral lempung dalam keadaan awalnya  memiliki  daya  serap  yang  rendah.  Bila mineral  lempung  dikontakkan  dengan  asam anorganik  maka  akan  terjadi  penghilangan bermacam-macam mineral sehingga akan memperbesar pori-pori (Gondok, 2000).

## METODOLOGI

## Alat
Seperangkat  peralatan  gelas,  Difraktometer sinar-X,  Spektroskopi  infra  merah  (FT-IR), Scanning  electron  microscope  (SEM),  Tanur listrik,  Timbangan  analitik  OHAUS,  Oven (Memmert) Ayakan, Shaker GFL 3005.

## Bahan
Sisa buangan bata yang diperoleh dari sentra pembuatan  batu  bata  di  desa  Latuhalat,  asam klorida,  amonium  nitrat,  perak  nitrat,  akuades, akuabides, kertas saring whatmanNo.42.

## Persiapan Sampel
Lempung  yang  telah  diambil,  dicuci  dengan akuades beberapa kali, kemudian disaring hingga diperoleh  lempung  yang  bebas  dari  pengotor seperti  pasir,  kerikil,  dan  akar  tumbuhan. Selanjutnya,  lempung  dikeringkan  selama  2-4 jam  dalam  oven  pada  temperatur  120 ⁰ C. Penyiapan  sampel  dilakukan  dengan  melakukan perendaman  sampel  dalam  HCl  1  M  selama kurang lebih 30 menit. Setelah itu, sampel dicuci dengan  akuades  hingga  bebas  klorida  yang mungkin  terdapat  pada  permukaan  lempung sampai  filtrat  yang  diperoleh  jernih  dan  bebas ion Cl, diuji dengan AgNO 3. Sampel dikeringkan dalam  oven  pada  suhu  110 ⁰ C  selama  5  jam, selanjutnya diayak/tapis dengan ayakan. Lempung  kemudian  dikarakterisasi  dengan XRD, SEM, dan IR.
Aktivasi  dengan  garam  ammonium  nitrat (NH 4 NO 3 )
Butiran  lempung  hasil  preparasi  selanjutnya direndam  dalam  larutan  ammonium  nitrat NH 4 NO 3 pada konsentrasi 700 ppm, yang dibuat dengan  melarutkan  700  mg  NH 4 NO 3 dalam  1 liter  akuades.  Perendaman  dilakukan  selama  5 jam.  Sampel  kemudian  disaring  dan  dipanaskan dalam  tanur  listrik  pada  suhu  550 ⁰ C  selama kurang  lebih  4  jam.  Sampel  lempung  yang  telah
diaktifkan  selanjutnya  dapat  digunakan  untuk penentuan  daya  adsorbsi.  Lempung  yang teraktivasi  kemudian    dikarakterisasi  dengan SEM, FTIR.dan XRD

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi  lempung  sebelum  dan  sesudah teraktivasi  amonium  nitrat  menggunakan SEM ( Scanning Electron Microscope ) Karakteristik  lempung  sebelum  dan  sesudah teraktivasi amonium nitrat dengan menggunakan SEM  ( Scanning  Electron  Microscope )  untuk mengetahui  morfologi  permukaan  lempung. Hasil  micrograph  dengan  SEM  pada  sampel lempung sebelum dan sesudah diaktivasi dengan perbesaran 10.000x diperlihatkan pada gambar 1.
(a) (a) (b)
Gambar 1. Hasil micrograph lempung sebelum diakivasi (a) dan sesudah diaktivasi (b)
Hasil micrograph pada Gambar 1 (a) dan (b), menunjukan  bahwa  porositas  lempung  sebelum aktivasi  relatif  kecil  dibandingkan  dengan porositas  lempung  sesudah  diaktivasi.  Lempung sebelum  teraktivasi  menunjukan  cekungan  pori yang  kurang  jelas,  ukuran  pori  yng  kecil  dan
berwarna hitam. Lempung yang sudah diaktivasi terlihat  bahwa  permukaan  sampel  adalah  khas, struktur  mikro  atau  bentuk  butir  terlihat  jelas yaitu  berbentuk  pipih,  berlapis-lapis  dan  sedikit heksagonal  yang  tersusun  berlapis-lapis.  Selain itu, hasil micrograph lempung sesudah diaktivasi menunjukan  ukuran  pori  yang  besar  dan berwarna putih keabu-abuan.
Karakterisasi  lempung  sebelum  teraktivasi amonium nitrat, sesudah teraktivasi amonium nitrat dan setelah adsorpsi menggunakan FT- IR
Identifikasi  spektrum    data  infra  merah secara  kualitatif  menghasilkan  pola  yang  khas untuk  mineral  lempung  tidak  teraktivasi, teraktivasi NH 4 NO 3 dan teradsorpsi dan puncak- puncak bilangan gelombang spesifik, diperlihatkan pada tabel 1.
Tabel 1. Gugus-gugus fungsi pada lempung berdasarkan spektra IR Kode Sampel Hasil Analisis (cm -1 ) Gugus Fungsi LSDA LSSDA LSA 437,6 481,25 517,9
911,38 1004, 93 1687,74 3642,63 3696,64 435,92 476,43
516,93
1004, 93 1653,02 3642,63 3659,99 425,31
435,92
481,25 516,93 1004, 93 1683,89
3629,13 3656,13 Si-O tekuk Si-O-Si tekuk
Si-O-Al tekuk Montmorilonit dan vibrasi O-Al-O Renggangan asimetris O-Si-O Gugus –OH tekuk Al-Mg-OH/Al-Al-OH ulur OH(Al-OH) tekuk Si-O tekuk
Si-O-Si tekuk
Si-O-Al tekuk
Renggangan asimetris O-Si-O
Gugus –OH tekuk Al-Mg-OH/Al-Al-OH ulur OH(Al-OH) tekuk
Intensitas kuat dengan logam Si-O tekuk Si-O-Si tekuk Si-O-Al tekuk
Renggangan asimetris O-Si-O
Gugus –OH tekuk
Al-Mg-OH/Al-Al-OH ulur OH(Al-OH) tekuk
Keterangan
LSDA = Lempung sebelum diaktivasi LSSDA = Lempung sebelum diaktivasi LSA = Lempung setetlah adsorpsi
Dari ketiga spektra inframerah tersebut dapat diamati  bahwa  ketiga  spektra  tidak  terlalu memperlihatkan  perbedaaan  yang  signifikan.
Puncak  serapan  tajam  pada  daerah  sekitar  1000 cm - adalah karakteristik vibrasi ulur dari Si-O dan –OH (Flaningen, dkk., 1971)
Serapan  pada  daerah  sekitar  1600  dan  3400 cm -1 berturut-turut  adalah  serapan  untuk  vibrasi tekuk –OH yang terperangkap dalam kisi Kristal dan vibrasi ulur –OH. Dari seluruh data puncak- puncak  serapan  dapat  menunjukkan  bahwa sampel  mengandung  kaolin  yang  dari  mineral- mineral  yang  memiliki  gugus  fungsional  –OH dan  SiO,  merupakan  mineral  silikat  yang menyerap air. Hal ini mengarahkan dugaan pada berbagai mineral silikat kelompok lempung yang menyerap  air  seperti  kaolinit,  halosit,  klorit, smeklit dan ilit.
Pada  spektrum  FTIR  menunjukan  adanya sedikit  pergeseran  dn  perbedaan  serapan  pada daerah sekitar 900 cm -1 yang  merupakan daerah gugus  fungsi  montmorilonit.  Gugus  fungsi montmorilonit  hanya  muncul  pada  lempung sebelum  diaktivasi  dengan  amonium  nitrat. Sesudah  diaktivasi  denga  amonium  nitrat  dan setelah  adsorpsi  gugus  fungsi  montmorilonit tidak  muncul  pada  daerah  serapan  sekita  900 cm -1 . Hal yang sama juga terjadi  untuk lempung setelah  adsorpsi,  menunjukan  adanya  ikatan antara  lempung  dengan  logam  pada  daerah serapan sekitar 425 cm -1 .
Untuk  daerah  kaolin  sebelum  diaktivasi, sesudah  diaktivasi  dan  setelah  adsorpsi  terus muncul  dan  tidak  mengalami  pergeseran  daerah serapan yaitu tetap pada daerah sekitar 1004,93.

## Karakterisasi  lempung  sebelum  teraktivasi dan  sesudah  teraktivasi  ammonium  nitrat menggunakan XRD
Karakterisasi  menggunakan  difraksi  sinar-X bertujuan untuk mengkaji data lempung dari desa Latuhalat sebelum dan sesudah aktivasi NH 4 NO 3 .  Metode  analisis  difraksi  sinar-X  dapat digunakan  untuk  menentukan basal  spacing sampel  lempung.  Difraktogram  hasil  analisis XRD  lempung  sebelum  aktivasi  dan  sesudah aktivasi  diperlihatkan  dalam  bentuk  nilai  2 yang pada gambar 2 dan gambar 3.
Dari  gambar  di  atas,  difraktogram  lempung sebelum  dan  sesudah  aktivasi,  masing-masing memperlihatkan tiga puncak posisi yang memiliki  intensitas  tinggi.  Tiga  puncak  posisi tersebut  yang  ditunjukan  dalam  bentuk  nilai  2 . Puncak-puncak  setiap  mineral  lempung  adalah khas,  sudut  difraksi  2 berhubungan  dengan bidang  kisi  kristal  mineral  yang  dianalisis. Identifikasi komponen penyusun sampel dilakukan  dengan  mencocokan  harga  d hkl yang dihitung  berdasarkan  nilai  2 yang  ada  pada difraktogram  dengan  harga  d hkl mineral  yang terdapat  pada mineral  powder  diffraction  file. Nilai 2 dan d diperlihatkan pada Tabel 2. Pada gambar 2 dan  gambar 3 terlihat bahwa difraktogram  lempung  sebelum  diaktivasi  dan setelah  diaktivasi  menunjukan  nilai  2 dan  d hkl yang berbeda. Hasil difraksi sinar-X
menunjukan bahwa aktivasi menyebabkan terjadi pergeseran  jarak  dasar  pada  lempung  teraktivasi amonium  nitrat.    Untuk  lempung  sebelum diaktivasi  nilai  2 =  26,6547  (d=  3,34166) memiliki  intensitas  tertinggi  yang  merupakan daerah  karakteristik  kuarsa.  2 =  29,3738  (d= 3,03822)  merupakan  daerah  karakteristik  silika dan  2 =  8,8484  (d=  9,98572)  adalah  daerah karakteristik  montmorilonit.  Sedangkan  untuk lempung  setelah  diaktivasi  nilai  2 =  26,8775 (d=  3,31446)  memiliki  intensitas  tertinggi  yang juga  merupakan  daerah  karakteristik  kuarsa.  2 =  29,6464  (d=  01090)  merupakan  daerah  silika dan  2 =  24,2565  (d=  3,66634)  merupakan daerah karakteristik kaolinit.
Dari  data  ini  terlihat  bahwa  posisi  puncak yang  merupakan  daerah  karakteristik  kuarsa sebelum diaktivasi mengalami pergeseran ke kiri
Gambar 2. Difraktogram lempung sebelum diaktivasi
Gambar 3. Difraktogram lermpung sesudah diaktivasi
sebesar 0,0272 0 setelah diaktivasi, Posisi puncak daerah  karakteristik  kaolonit  juga  mengalami pergeseran  ke  kiri  sebesar  0,0272 0 setelah diaktivasi, dan posisi puncak daerah karakteristik.  Pergeseran  posisi  puncak  ke  kiri menyebabkan peningkatan jarak dasar. Peningkatan jarak dasar terjadi karena kemampuan  sampel  untuk  mengembang.  Selain itu  hal  ini  juga  terjadi  karena  kation  terhidrat pada  permukaan  antar  lapis  lempung  sebagai bahan dasar pembuatan batu bata ditukar dengan kation  yang  berukuran  besar  setelah  diaktivasi. Dalam hal ini ion NH 4 + .
Tabel 2. Data pengukuran jarak dasar lempung sebelum dan sesudah diaktivasi dengan amonium nitrat menggunakan XRD Kode Sampel Puncak Posisi yang memiliki intensitas tinggi 2 Derajat d - spacing Å LSDA 1 2 3 26,6547 29,3738 8,8484 3,34166 3,03822 9,98572 LSSDA 1 2 3 26,8775 29,6464 24,2565 3,31446 3,01090 3,66634 Keterangan : LSDA
= Lempung sebelum diaktivasi
LSSDA = Lempung sesudah diaktivasi
Pergeseran  jarak  dasar  yang  kecil  juga mengindikasikan bahwa aktivasi lempung dengan  amonium  nitrat  hanya  terjadi  di permukaan  saja  sehingga  tidak  merusak  kisi. Dari  hasil  difraktogram  terlihat  bahwa  intensitas puncak kuarsa,  kaolonit,  pada lempung  sesudah diaktivasi  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan dengan  intensitas  ketiga  puncak  tersebut  pada lempung  sebelum  diaktivasi.  Dengan  kata  lain adsorben  lempung  setelah  diaktivasi  cenderung memiliki  kekristalan  yang  lebih  baik  daripada lempung sebelum diaktivasi  sehingga daya  jerap lempung  sesudah  diaktivasi  lebih  baik  dari lempung sebelum diaktivasi.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan sebagai berikut:
1.  Porisitas lempung teraktivasi lebih besar  dari sebelum teraktivasi ammonium nitrat.
2.    Hasil  difraksi  sinar-X  aktivasi  menyebabkan terjadi  pergeseran  jarak  dasar  pada  lempung teraktivasi amonium nitrat.
3.  Daerah  kaolin  sebelum  diaktivasi,  sesudah diaktivasi  dan  setelah  adsorpsi  terus  muncul dan  tidak  mengalami  pergeseran  daerah serapan  yaitu  tetap  pada  daerah  sekitar 1004,93.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  ditujukan  kepada Lembaga  Penelitian  Universitas  Pattimura, Ambon dan DP 2 M Direktorat Pendidikan Tinggi Kementerian  Pendidikan  dan  Kebudayaan  RI atas disetujui dan didanainya penelitian ini sesuai dengan  surat  perjanjian  pelaksanaan  pekerjaan penelitian  Hibah  Bersaing  tahun  anggaran  2013, nomor : 07.2/UN13/SPK-PJ/LP HB/2013 tanggal 17 Juni 2013

## DAFTAR PUSTAKA
Astuti,  A.,  1997. Pengetahuan Keramik ,  edisi  1, Penerbit  Gadjah  Mada  University  Press, Yogyakarta.
Flaningen,  E.E.,  Khatami,  H.,  Szymanski,  H.A., Infrared  Structural  Studies  of  Zeolite Framework  Molecule  Sieve  Zeolit  I.
Amerrican  Society  Adv.  In  Chemistry Series No. 10, Wasshington, 291-297.
Gondok,  Y.  2000, Penyerapan  kation  Logam Berat  Timbal,  Nikel  dan  Kobal  dengan menggunakan  Mineral  Clay  Abu-Abu  dan merah-kuning , Sainstek (III), 1-7. Muhdarina,  dan  Erman..  1999. Identifikasi  dan Modifikasi  Beberapa  Karakter  Lempung Alam. Laporan Penelitian. Pekanbaru : 2010 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Riau.
Nelson, S. A. Clay Minerals . Tulane University. Sastrohamidjojo, H, 1991. Spektroskopi, Penerbit Liberty. Yogyakarta.
Wattimena,  O.  2010. Adsorpsi  Logam  Pb  Pada Lempung  Teraktivasi  Amonium  Nitrat. Skripsi.  Ambon  :  Fakultas  Matematika  dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Pattimura.