46
B. Pembahasan
1. Sintesis Silika Gel dari Bagasse Tebu
Pada penelitian ini dilakukan sintesis silika gel dari bagasse tebu. Sebelum dilakukan sintesis dilakukan preparasi bagasse tebu terlebih
dahulu. Reparasi bagasse tebu dilakukan perdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Huda, 2012. Sebelum dilakukan kalsinasi bagasse tebu
dikeringkan di bawah sinar matahari selama sehari atau lebih yang bertujuan untuk mengeliminasi kandungan air yang ada di dalamnya dengan
penguapan kandungan air yang ada di dalam bagasse tebu sehingga memudahkan
dalam tahap
pembakaran. Proses
penygeringan ini
menyebabkan penyebaran panas ke dalam bahan berlangsung secara bertahap dan menyeluruh hingga lebih merata. Demikian halnya
pengeringan yang menggunakan oven. Saat bahan mulai terkena oleh panas oven, laju pengeringan mulai menurun, dan masih tersisa kandungan air
pada bahan. Adanya sisa air dalam bagasse tebu menghalangi proses difusi komponen kimia yang ada dalam bagasse tebu ketika dipanaskan Harsono,
2002.
Bagasse atau ampas tebu dibakar, menghasilkan abu yang berwarna hitam. Selanjutnya abu tersebut ditumbuk hingga halus guna untuk
memperkecil ukuran abu agar mempermudah tahap penggabungan. Tahap berikutnya, abu bagasse tebu diabukan dengan muffle furnace pada suhu
600
o
C-700
o
C selama 5 jam. Tahap pengabuan ini bertujuan untuk menghilangkan fraksi organik pengotor yang ada di dalam bagasse tebu,
47 sehingga yang tertinggal hanya fraksi anorganiknya saja. Aktivasi fisik
dengan cara pemanasan bertujuan untuk membuka dan menambah volume pori pada silika gel dan meningkatkan luas permukaan silika gel agar
kapasitas penyerapannya menjadi bertambah besar. Proses pengabuan dilakukan dibawah suhu 800
o
C untuk mencegah terjadinya transformasi silika yang berstruktur amorf menjadi kristalin, dan diatas suhu 500
o
C untuk mempercepat waktu pembakaran. Berdasarkan penelitian Govindarajan
Jayalakshmi, 2011 yang menyatakan bahwa struktur abu bagasse tebu berubah dari amorf pada 500
o
C sampai 700
o
C menjadi struktur kristalin pada suhu 1000
o
C. Semakin rendah temperatur pembakaran maka waktu yang diperlukan untuk menghasilkan abu bagasse tebu yang berwarna putih
menjadi lebih lama. Hal ini dikarenakan pada proses pembakaran reaksi organik pada temperatur yang rendah memiliki kecepatan pembakaran yang
rendah Chakraverty, Mishra, Banerjee, 1988. Bagasse tebu yang terbakar secara sempurna akan berwarna putih, sedangkan abu bagasse tebu
yang tidak terbakar sempurna akan berwarna hitam Chakraverty et. al.,
1988.
Setelah kalsinasi abu diayak dengan ukuran 200 mesh agar diperoleh abu dengan ukuran yang sama dan memperluas permukaan silika gel.
Reaksi yang terjadi pada proses pengabuan menurut Nuryono 2006 adalah
sebagai berikut: Zat berisi C, H, O dan Si s + O2 → CO2g + H2Og + SiO2s
48 Sebanyak 20 gram abu bagasse tebu yang diperoleh dari tahap
pengabuan dimasukkan dalam 1 liter HCl 0,1 M selanjutnya dikeringkan dengan oven pada suhu 80
o
C. Pencucian ini bertujuan untuk menghilangkan zat anorganik yang masih terdapat pada abu Chandrasekhar, Pramada,
Majeed, 2006.
Selanjutnya ektraksi natrium silikat dilakukan menggunakan NaOH 1 M dengan perbandingan 6 gram abu bagasse tebu dalam 200 mL NaOH
dan dipanaskan sampai mendidih. Hasil filtrat yang didapat berwarna bening kekuningan kemudian disaring menggunakan penyaring buchner.
Menurut Mardiana, Wardhani, Purwonugroho, 2013 reaksi ekstraksi
natrium silikat mengikuti persamaan sebagai berikut: SiO2 s + 2 NaOHaq Na2SiO3aq + H2O l
Proses yang terjadi adalah pelarut NaOH menebus kapiler-kapiler abu dan melarutkan silika. Dengan cara difusi akan terjadi keseimbangan
konsentrasi antara larutan silika yang terdapat dalam abu tersebut dengan larutan NaOH. Berdasarkan percobaan, didapatkan volume 180mL Na
2
SiO
3
dari 200 mL NaOH 1 M. Larutan Na
2
SiO
3
selanjutnya direaksikan dengan asam klorida, sebagai tujuan untuk berlangsungnya reaksi polimerisasi dan
kondensasi. Penggunaan larutan HCl mengacu pada penelitian terdahulu yang telah dilakukan oleh Sutrisno, 2016 dimana telah terbukti bahwa
dengan menggunakan HCl akan menghasilkan silika gel dengan porositas yang lebih besar dibandingkan penggunaan asam lain, sehingga diharapkan
kapasitas adsorpsi dari sorben yang dihasilkan lebih besar. Menurut
49 Mardiana et al., 2013, reaksi antara HCl dan Na
2
SiO
3
dapat dituliskan
sebagai berikut:
Na
2
SiO
3
aq + 2HCl aq ⟶ H
2
SiO
3
aq + 2NaCl aq
H
2
SiO
3
aq + H
2
O l ⟶ SiOH
4
aq
Selanjutnya monomer-monomer
asam silikat
mengalami polimerisasi kondensasi membentuk dimer, trimer, dan seterusnya sampai
akhirnya membentuk polimer asam silikat Prastiyanto, Azmiyawati, Darmawan, 2010. Reaksi pembentukan silika gel ditunjukkan pada
Gambar 16.
Gambar 16. Pembentukan Silika Gel Berdasarkan percobaan penambahan HCl 1 M pada larutan Na
2
SiO
3
mengakibatkan terjadinya penurunan pH, sehingga konsentrasi H
+
dalam Na
2
SiO
3
semakin meningkat. Hal ini menyebabkan silikat berubah menjadi asam silikat H
2
SO
3
yang menyebabkan sebagian gugus siloksan S-O
-
membentuk gugus silanol Si-OH
4
. Gugus Si-OH
4
ini terpolimerisasi membentuk ikatan silang
≡Si-O-Si≡ hingga terbentuk gel silika melalui proses kondensasi, sesuai persamaan reaksi:
50 ≡Si-O
-
+ H
+
⟶ ≡Si-OH ≡Si-OH + ≡Si-O
-
⟶ ≡Si-O-Si≡ + OH Asam silikat bebas akan membentuk dimer, trimer hingga terbentuk
polimer asam silikat. Agregat polimer akan bergabung membentuk bola polimer yang disebut primary silika particle. Pada ukuran tertentu Primary
Silica Particel ini akan mengalami kondensasi membentuk fasa padatan alkogel. Jika alkogel ini didiamkan akan mengalami pelepasan NaCl
sehingga dihasilkan ge yang kaku disebut hidrogel Taslimah Narsito, 2005.
Selanjutnya gel yang terbentuk disaring dengan penyaring Buchner dan dicuci dengan aquabides hingga pH netral. Proses pencucian ini
bertujuan agar gel bebas dari ion Cl
-
yang terbentuk dari penambahan HCl tadi. Apabila larutan hasil pencucian direaksikan dengan AgNO
3
akan menghasilkan filtrat yang berwarna keruh maka dapat disimpulkan bahwa
masih adanya kandungan ion Cl
-
di dalam gel. Pencucian ini dilakukan sampai larutan hasil pencucian benar-benar bening jika direaksikan dengan
AgNO
3
. Residu dikeringkan dalam oven pada suhu 80
o
C sampai massa konstan. Proses ini akan menghasilkan serbuk silika gel kering atau xerogel
yang akan digunakan sebagai adsrben. Selanjutnya silika gel digerus menggunakan mortar usahakan sampai halus bertujuan untuk memperluas
permukaan pori silika sebelum digunakan untuk adsorben.
51
2. Hasil Analisis secara Difraksi Sinar X
Kategori