8 ditambang secara intensif antara lain di Bayah, Banten, Cikalong, Tasikmalaya,
Nanggung dan Lampung Suryartono, 1986.
2.2.1. Struktur Zeolit
Zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga dimensi.
Zeolit disusun oleh tatrahedral silika dan alumina yang saling berikatan melalui atom oksigen, struktur ruang yang berisi kation-kation dan molekul air yang
berfungsi sebagai kerangka zeolit memiliki muatan negatif. Secara umum rumus zeolit adalah :
M
xn
[AlO
2 x
SiO
2 y
] wH
2
O M
: Kation n
: Valensi kation M w
: Jumlah molekul air per unit sel X dan Y : Jumlah tetrahedral persatuan sel
Kerangka dasar struktur zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral AlO
4 -
dan SiO
4
yang saling berhubungan melalui atom O. Zeolit terdiri dari tiga komponen yaitu: kation yang dipertukarkan, kerangka aluminosilikat dan fase air Army,
2006. Ikatan ion Al-Si-O membentuk struktur kristal, sedangkan logam alkali merupakan sumber kation yang mudah dipertukarkan. Zeolit mempunyai struktur
berongga dan biasanya struktur rongga ini diisi oleh air dan kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki pori dengan ukuran tertentu. Struktur tersebut
membuat zeolit banyak dimanfaatkan sebagai: penyaring molekuler molekuler sieves
, penukar ion, bahan penyerap dan katalis. Bentuk fisik mineral zeolit
9 berupa kristal yang berwarna putih, kehijaun dan sedikit agak kecoklatan.
Stabilitas zeolit terhadap panas dan radiasi sangat tinggi, hal ini disebabkan oleh susunan kimianya terdiri dari kristal hidrat dan alumina silikat.
Atom Si dan Al adalah pusat dari tiga dimensi tetrahedral. Seluruh sudut dikelilingi oleh empat atom oksigen. Secara rumus kimia ikatan antara atom Si
dan Al adalah tetrahedral. Senyawa AlO
4 -
tetrahedral dikelilingi oleh SiO
4
tetrahedral dan keduanya saling berikatan dengan oksigen secara kerangka struktur. Atom Al yang bermuatan negatif akan berikatan dengan empat oksigen
dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2. Kerangka dasar aluminasilika pada zeolit
2.2.2. Sifat-Sifat Zeolit
a. Dehidrasi Merupakan pelepasan molekul air dari rongga permukaan zeolit. Sifat
dehidrasi ini sangat penting, karena tanpa melakukan dehidrasi zeolit sulit digunakan sebagai penyerap hilangnya molekul air dapat mempermudah interaksi
antara molekul yang diserap dengan sisi aktif zeolit. Winarko, 1997.
Si Al-
10 Sifat dehidrasi dari zeolit akan berpengaruh terhadap sifat adsorpsi. Zeolit
dapat melepaskan molekul air dari dalam rongga permukaan yang menyebabkan medan listrik meluas ke dalam rongga utama dan akan efektif terinteraksi dengan
molekul yang akan di adsorpsi. Jumlah molekul air sesuai dengan pori-pori ruang hampa yang akan terbentuk bila unit sel kristal zeolit tersebut dipanaskan.
b. Adsorpsi Adsorpsi merupakan peristiwa terakumulasinya atom atau molekul suatu
zat pada permukaan zat lain, karena ketidakseimbangan antara gaya kohesi partikel sefase dengan gaya adhesi partikel antar fase pada bidang batas suatu fase
dengan fase lainnya. Ketidakseimbangan ini berakibat senyawa tersebut teradsorpsi pada permukaan adsorben. Fase pengadsorpsi disebut adsorben,
sedangkan fase teradsorpsi disebut adsorbat. Secara umum jenis adsorpsi dibagi menjadi dua yaitu:
i. Fisisorpsi adsorpsi secara fisika
Adsorpsi ini terjadi karena adanya gaya Van Der Waals antara adsorben dengan adsorbat membentuk ikatan yang lemah dan lapisan dipermukaan
adsorben. ii.
Kemisorpsi adsorpsi secara kimia Adsorpsi ini merupakan interaksi antara molekul dengan valensi-valensi bebas
dan membentuk ikatan kimia antara molekul adsorbat dan permukaan adsorben. Kemisorpsi mempunyai selektifitas yang tinggi, yaitu molekul-
molekul tertentu yang dapat diserap oleh partikel zat padat. Adsorpsi secara kimia.
11 Menurut Sharma, 1986 dalam banyak kasus adsorpsi tidak hanya terjadi
secara fisika atau kimia saja. Tetapi peristiwa ini umumnya merupakan gabungan kedua jenis adsorpsi tersebut. Zat yang dapat digunakan sebagai adsorben harus
mempunyai struktur yang berpori atau berongga, atau struktural kimia senyawa padatan tersebut memiliki sisi aktif yang dapat berinteraksi dengan adsorbat
Yateman, 1994. Proses adsorpsi pada adsorben yang berongga terjadi karena terjebaknya molekul adsorbat dalam rongga mengalami penyaringan sedangkan
pada sisi aktifnya terjadi interaksi dengan molekul adsorbat. Zeolit dapat bertindak sebagai adsorben penukar kation, karena adanya
kation alkali dan alkali tanah yang dapat bergerak secara bebas dalam rongga yang dapat dipertukarkan dengan kation lain dengan jumlah yang sama. Dalam
keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada di sekitar kation. Bila kristal zeolit dipanaskan pada suhu 300-400
C, maka air tersebut akan keluar sehingga zeolit berfungsi sebagai penyerap gas atau
cairan. Selain mampu menyerap gas atau zat, zeolit juga mampu memisahkan molekul berdasarkan ukuran kepolarannya.
c. Penukar Ion
Rongga-rongga zeolit diisi oleh logam alkali dan alkali tanah yang merupakan sumber dari kation. Al sebagai pusat dari kerangka tiga dimensi akan
berkoordinasi dengan empat atom oksigen sehingga bermuatan negatif dan akan dinetralkan oleh kation-kation dalam kerangka zeolit. Kation-kation ini mampu
bergerak bebas sehingga pertukaran ion dapat terjadi. Pertukaran kation dapat
12 dipengaruhi oleh; jenis kation, ukuran kation dan muatan kation mempengaruhi
proses pertukaran kation. Mekanisme pertukaran ion dapat digunakan untuk penyisihan anion dan
kation. Sebagai media pertukaran ion pada dasarnya digunakan resin. Pertukaran ion pada dasarnya terjadi dalam suatu larutan yang mengandung anion, kation dan
molekul air yang mana salah satu atau sebagian ion akan terikat pada resin penukar ion. Molekul air dapat berada dalam mikropori bersama ion Anion dan
kation dengan muatan yang berlawanan dari resin sehingga terjadi keseimbangan muatan untuk mencapai keadaan netral. Salah satu resin penukar ion yang
digunakan adalah zeolit. Hal ini disebabkan karena zeolit mempunyai komposisi kimia dan struktur yang unik. Perbedaan zeolit dengan tanah lempung dapat
ditunjukkan oleh tabel berikut Las, T. 1989.
Tabel 1. Perbedaan Zeolit dengan Resin lain No Sifat
Lempung Zeolit
1 Struktur
Layer 2 dms Kristal
2 Swelling
Besar Kecil 3 Sorpsi
Tinggi Tinggi
4 Penyaring Rendah
Tinggi 5
Kestabilan terhadap panas Rendah
Tinggi 6 Kestabilan
terhadap kimia Tinggi
Rendah 7 Kestabilan
terhadap radiasi
Rendah Tinggi
Sumber Las, T. Use Natural Zeolit for Nuclear Waste Treatment.
13 Kation-kation yang dipertukarkan tidak terikat secara kuat pada kerangka
alumina silikat sehingga mudah untuk dipisahkan. Kemampuan pertukaran ion zeolit merupakan parameter utama dalam menentukkan kualitas zeolit yang akan
digunakan. Kapasitas Tukar Kation KTK adalah jumlah ion logam yang dapat diserap maksimum oleh 1 gram zeolit dalam kondisi kesetimbangan. KTK dari
zeolit bervariasi dari 1,5 sampai 2 meqgram. Nilai KTK zeolit ini banyak bergantung pada jumlah atom Al dalam struktur kerangka Las, T. 1994. Makin
besar pergantian semakin besar kekurangan muatan positif, sehingga makin banyak pula jumlah kation alkali atau alkali tanah yang dibutuhkan dari unsur
zeolit. d.
Penyaring atau Pemisah Molekuler Sievies Selain mampu menyerap gas, zeolit juga mampu memisahkan molekul
berdasarkan ukuran kepolarannya. Molekul-molekul akan masuk ke dalam rongga zeolit dan akan diserap berdasarkan kepolarannya. untuk molekul- molekul yang
polar, berukuran kecil dan tidak jenuh akan diadsorpsi oleh zeolit secara efektif karena zeolit juga bersifat polar. Sifat zeolit sebagai penyaring atau pemisah
didasarkan pada volume dan ukuran garis tengah ruang hampa dalam kisi-kisi kristal. Diameter pori-pori zeolit bervariasi sesuai dengan jenis zeolit, sedangkan
volume rongga kosong dapat mencapai 30 sampai 50 dari volume total zeolit Suryanti, 1998.
14 e. Katalis
Zeolit juga digunakan sebagai katalis yang dapat mempercepat reaksi, karena pori yang terdapat dalam zeolit uniform. Zeolit yang digunakan sebagai
katalis dengan pori yang besar, luas permukaan maksimum dan volume kosong yang tersedia dalam jumlah yang banyak. Semakin besar ukuran pori zeolit maka
proses katalisasi akan semakin cepat.
2.2.3. Jenis Zeolit
Kategori