Modifikasi zeolit melalui interaksi dengan Fe(OH)3 untuk meningkatkan kapasitas tukar anion

FIRDAUS SYAFII. Modifikasi Zeolit melalui Interaksi dengan Fe(OH)3 untuk
Meningkatkan Kapasitas Tukar Anion. Dibimbing oleh CHARLENA dan SRI
SUGIARTI.
Struktur zeolit yang bermuatan negatif yang diakibatkan penggantian atom Si
oleh atom Al pada proses pembentukannya, membuat zeolit berfungsi sebagai
penukar kation dan sedikit sebagai penukar anion. Peningkatan kemampuan zeolit
sebagai penukar anion dapat ditingkatkan melalui modifikasi zeolit. Salah satu
caranya adalah dengan penambahan Fe(OH)3. Prinsipnya adalah ion Fe masuk
dalam rongga zeolit dan membentuk kompleks dengan senyawa anion (ligan).
Berdasarkan hasil penelitian, modifikasi zeolit dengan Fe(OH)3 dapat dilakukan
pada zeolit alam dan zeolit alam teraktivasi sehingga kapasitas tukar anion zeolit
semakin meningkat. Kapasitas tukar anion zeolit termodifikasi lebih tinggi
dibandingkan zeolit sebelum modifikasi, berturut turut sebesar 5.064 dan 17.449
mek/100 g. Modifikasi zeolit dengan Fe(OH)3 menghambat proses adsorpsi
terhadap biru metilena, hal ini karena perubahan struktur sifat zeolit setelah
dimodifikasi. Kapasitas adsorpsi zeolit terhadap biru metilena terbesar terdapat
pada zeolit aktif yang tidak dimodifikasi sebesar 0.7199 mg/g

FIRDAUS SYAFI’I. Zeolite Modification by Interaction with Fe(OH)3 to Increase
Anion Exchange Capacity. Supervised by CHARLENA and SRI SUGIARTI
Zeolite structure, that bears negative charge caused by replacement of Si with

Al in the process of its formation, makes the zeolite has a function as cation
exchanger and some anion exchange. To improve its anion exchange properties,
zeolite can be modified by addition of Fe(OH)3. Fe3+ ions will enter empty cavities
of the zeolite and bind the anions (ligands) to form complexes. Based on the
esperiment, the modified zeolite with Fe(OH)3 can be made from both natural and
active zeolites, increasing the anion exchange capacity of the zeolite. The anion
exchange capacity of the modified zeolite was higher that of the zeolite before
modification,i.e. 5.064 and 17.449 meq/100 g, respectively. Modification of
zeolite with Fe(OH)3 inhibited adsorption of methylene blue, due to structural
changes in the nature of the zeolite after modification. Zeolite adsorption capacity
from methylene blue were the largest on the unmodified active zeolite, which was
0.7199 mg/g.

1

Kegiatan industri menghasilkan limbah
yang mencemari lingkungan. Bahan pencemar
yang dihasilkan berwujud cairan yang
sebagian besar mengandung polutan organik.
Salah satu cara menurunkan kandungan

pencemar dalam air limbah adalah perlakuan
sorpsi melalui pertukaran ion. Metode sorpsi
melibatkan interaksi antara analit dan
permukaan zat padat (adsorben) (Diantariani
2008). Adsorben yang sekarang ini
banyak digunakan adalah zeolit alam.
Zeolit merupakan senyawa alam yang
banyak terdapat di wilayah Indonesia. Zeolit
ini memiliki berbagai macam kegunaan. Salah
satunya adalah untuk penjerap senyawa
organik, misalnya fenol (Bouffard dan Duff,
2000). Zeolit mempunyai struktur tiga
dimensi unik yang berperan penting terhadap
penyaringan molekul. Zeolit terdiri atas
gugusan alumina dan gugusan silika-oksida
yang masing-masing berbentuk tetrahedral
dan saling dihubungkan oleh atom oksigen
sehingga membentuk kerangka tiga dimensi.
Zeolit digunakan sebagai adsorben karena
struktur kristalnya berpori dan memiliki luas

permukaan yang besar, tersusun oleh
kerangka silika–alumina, mengandung ion Na,
K, Mg, Ca yang dapat dipertukarkan dan
molekul air, memiliki stabilitas termal yang
tinggi, harganya murah, serta keberadaannya
cukup melimpah.
Zeolit alam pada umumnya memiliki
kristalinitas yang tidak terlalu tinggi, ukuran
porinya sangat tidak seragam, aktivitas
katalitiknya rendah, dan mengandung banyak
pengotor. Kandungan zeolit alam di Indonesia
pada umumnya terdiri atas jenis mordenit dan
klinoptilolit yang kadarnya bervariasi. Salah
satu cara untuk meningkatkan daya guna
zeolit alam adalah dengan aktivasi dan
modifikasi (Setyawan dan Handoko 2003).
Aktivasi zeolit pada umumnya dilakukan
dengan kalsinasi, penambahan asam, atau
penambahan basa. Asam yang digunakan
adalah H2SO4, HF, dan HCl, sedangkan basa

yang digunakan adalah NaOH. Perendaman
zeolit alam dengan larutan HCl 4 M dapat
menghilangkan oksida-oksida pengotor, tetapi
tidak merusak struktur kristal mordenit
sehingga
kristalinitas
zeolit
secara
keseluruhan meningkat (Setyawan dan
Handoko 2003).
Salah satu cara untuk melihat kualitas dari
zeolit adalah dari kemampuan pertukaran ion,
yang dinyatakan sebagai nilai KTK (kapasitas
tukar kation). KTK adalah jumlah miligram

ekuivalen (mek) ion logam yang dapat
dipertukarkan maksimum oleh 100 g bahan
penukar ion (zeolit) dalam kondisi
kesetimbangan. Nilai KTK zeolit bergantung
pada derajat substitusi

jumlah ion Al3+
4+
terhadap Si
yang menghasilkan muatan
negatif pada kerangka zeolit. Semakin besar
derajat substitusi, semakin banyak kation
alkali atau alkali tanah yang diperlukan untuk
menetralkan muatan negatif pada kerangka
sehingga nilai KTK makin besar (Ming dan
Mumpton 1989). Semakin tinggi nilai KTK,
semakin bagus kualitas dari zeolit. Oleh
karena itu, besarnya nilai KTK zeolit dapat
digunakan untuk menduga kandungan mineral
zeolit (Suwardi 1998).
Penggantian atom Si oleh atom Al
mengakibatkan struktur zeolit bermuatan
negatif menyebabkan zeolit berfungsi sebagai
penukar kation dan sedikit sebagai penukar
anion. Untuk meningkatkan sebagai penukar
anion, zeolit dimodifikasi. Salah satunya

adalah dengan penambahan senyawa kation
hidroksida. Prinsipnya adalah kation yang
digunakan dalam modifikasi ini akan masuk
ke dalam rongga kosong zeolit dan juga bisa
menggantikan susunan atom Al pada kerangka
utama zeolit. Senyawa kation hidroksida yang
digunakan adalah Fe(OH)3. Ion Fe3+ memiliki
bilangan koordinasi 6 dan dapat mengikat
senyawa anion (ligan) membentuk kompleks.
Senyawa
kompleks
dengan
bilangan
koordinasi 6 paling stabil, sebab pada
pembentukan kompleks itu dilepas sejumlah
besar energi ikatan membentuk ikatan dengan
ligan (Cotton dan Wilkinson 1989). Pada
proses ini diharapkan interaksi zeolit dengan
senyawa Fe(OH)3 meningkatkan KTA zeolit.
Penelitian ini bertujuan meningkatkan KTA

zeolit dengan memodifikasi zeolit melalui
penambahan Fe(OH)3

#
$ %&
Zeolit
memiliki
kerangka
struktur
berongga yang ditempati oleh molekulmolekul air dan kation. Kation pada rongga
zeolit dapat bergerak bebas sehingga
memungkinkan pertukaran ion tanpa merusak
struktur zeolit (Ming dan Mumpton 1989).
Oleh karena itu zeolit dapat dimanfaatkan
sebagai penyaring molekular, senyawa
penukar ion, sebagai filter, dan katalis.
Selama proses pembentukannya, unsur Si
yang bervalensi empat digantikan oleh unsur
Al yang bervalensi tiga sehingga terjadi

1

Kegiatan industri menghasilkan limbah
yang mencemari lingkungan. Bahan pencemar
yang dihasilkan berwujud cairan yang
sebagian besar mengandung polutan organik.
Salah satu cara menurunkan kandungan
pencemar dalam air limbah adalah perlakuan
sorpsi melalui pertukaran ion. Metode sorpsi
melibatkan interaksi antara analit dan
permukaan zat padat (adsorben) (Diantariani
2008). Adsorben yang sekarang ini
banyak digunakan adalah zeolit alam.
Zeolit merupakan senyawa alam yang
banyak terdapat di wilayah Indonesia. Zeolit
ini memiliki berbagai macam kegunaan. Salah
satunya adalah untuk penjerap senyawa
organik, misalnya fenol (Bouffard dan Duff,
2000). Zeolit mempunyai struktur tiga
dimensi unik yang berperan penting terhadap

penyaringan molekul. Zeolit terdiri atas
gugusan alumina dan gugusan silika-oksida
yang masing-masing berbentuk tetrahedral
dan saling dihubungkan oleh atom oksigen
sehingga membentuk kerangka tiga dimensi.
Zeolit digunakan sebagai adsorben karena
struktur kristalnya berpori dan memiliki luas
permukaan yang besar, tersusun oleh
kerangka silika–alumina, mengandung ion Na,
K, Mg, Ca yang dapat dipertukarkan dan
molekul air, memiliki stabilitas termal yang
tinggi, harganya murah, serta keberadaannya
cukup melimpah.
Zeolit alam pada umumnya memiliki
kristalinitas yang tidak terlalu tinggi, ukuran
porinya sangat tidak seragam, aktivitas
katalitiknya rendah, dan mengandung banyak
pengotor. Kandungan zeolit alam di Indonesia
pada umumnya terdiri atas jenis mordenit dan
klinoptilolit yang kadarnya bervariasi. Salah

satu cara untuk meningkatkan daya guna
zeolit alam adalah dengan aktivasi dan
modifikasi (Setyawan dan Handoko 2003).
Aktivasi zeolit pada umumnya dilakukan
dengan kalsinasi, penambahan asam, atau
penambahan basa. Asam yang digunakan
adalah H2SO4, HF, dan HCl, sedangkan basa
yang digunakan adalah NaOH. Perendaman
zeolit alam dengan larutan HCl 4 M dapat
menghilangkan oksida-oksida pengotor, tetapi
tidak merusak struktur kristal mordenit
sehingga
kristalinitas
zeolit
secara
keseluruhan meningkat (Setyawan dan
Handoko 2003).
Salah satu cara untuk melihat kualitas dari
zeolit adalah dari kemampuan pertukaran ion,
yang dinyatakan sebagai nilai KTK (kapasitas

tukar kation). KTK adalah jumlah miligram

ekuivalen (mek) ion logam yang dapat
dipertukarkan maksimum oleh 100 g bahan
penukar ion (zeolit) dalam kondisi
kesetimbangan. Nilai KTK zeolit bergantung
pada derajat substitusi
jumlah ion Al3+
4+
terhadap Si
yang menghasilkan muatan
negatif pada kerangka zeolit. Semakin besar
derajat substitusi, semakin banyak kation
alkali atau alkali tanah yang diperlukan untuk
menetralkan muatan negatif pada kerangka
sehingga nilai KTK makin besar (Ming dan
Mumpton 1989). Semakin tinggi nilai KTK,
semakin bagus kualitas dari zeolit. Oleh
karena itu, besarnya nilai KTK zeolit dapat
digunakan untuk menduga kandungan mineral
zeolit (Suwardi 1998).
Penggantian atom Si oleh atom Al
mengakibatkan struktur zeolit bermuatan
negatif menyebabkan zeolit berfungsi sebagai
penukar kation dan sedikit sebagai penukar
anion. Untuk meningkatkan sebagai penukar
anion, zeolit dimodifikasi. Salah satunya
adalah dengan penambahan senyawa kation
hidroksida. Prinsipnya adalah kation yang
digunakan dalam modifikasi ini akan masuk
ke dalam rongga kosong zeolit dan juga bisa
menggantikan susunan atom Al pada kerangka
utama zeolit. Senyawa kation hidroksida yang
digunakan adalah Fe(OH)3. Ion Fe3+ memiliki
bilangan koordinasi 6 dan dapat mengikat
senyawa anion (ligan) membentuk kompleks.
Senyawa
kompleks
dengan
bilangan
koordinasi 6 paling stabil, sebab pada
pembentukan kompleks itu dilepas sejumlah
besar energi ikatan membentuk ikatan dengan
ligan (Cotton dan Wilkinson 1989). Pada
proses ini diharapkan interaksi zeolit dengan
senyawa Fe(OH)3 meningkatkan KTA zeolit.
Penelitian ini bertujuan meningkatkan KTA
zeolit dengan memodifikasi zeolit melalui
penambahan Fe(OH)3

#
$ %&
Zeolit
memiliki
kerangka
struktur
berongga yang ditempati oleh molekulmolekul air dan kation. Kation pada rongga
zeolit dapat bergerak bebas sehingga
memungkinkan pertukaran ion tanpa merusak
struktur zeolit (Ming dan Mumpton 1989).
Oleh karena itu zeolit dapat dimanfaatkan
sebagai penyaring molekular, senyawa
penukar ion, sebagai filter, dan katalis.
Selama proses pembentukannya, unsur Si
yang bervalensi empat digantikan oleh unsur
Al yang bervalensi tiga sehingga terjadi

2

kelebihan muatan negatif.
gatif. Kelebihan muatan
negatif dapat dinetralkan
lkan oleh
o
adanya kationkation yang didominasi
asi oleh
ol Na, K, Mg, Ca
untuk membentuk senyawa
nyawa yang stabil (Ming
dan Pumpton 1989). Katio
Kation-kation ini dalam
struktur rongga zeolitt tidak terikat pada posisi
yang tetap, tetapi dapat
at bergerak
ber
bebas dalam
rongga zeolit dan bertinda
ertindak sebagai penukar
ion yang dapat dipertukar
rtukarkan dengan kation
lainnya. Sifat tersebut
ut memungkinkan
me
zeolit
berfungsi sebagai penukar
penuk
ion (Thamzil
2005).

Gambar 1 Struktur
uktur dasar zeolit
(Thamzil
zil 2005)
20
Berbagai jenis zeolit
olit ala
alam telah ditemukan
dan dianalisis rumus kimia unit selnya. Pada
saat ini dikenal sekitar
itar 40 jenis zeolit alam,
meskipun yang mempuny
punyai nilai komersial
ada sekitar 12 jenis, diantaranya
dianta
klinoptilolit,
mordernit, filipsit, kabasit
abasit dan erionit (Tabel
1). Zeolit sintetik dihasil
ihasilkan dari beberapa
perusahaan seperti Union Carbide, ICI dan
Mobil Oil dan lebih
ih dar
dari 100 jenis telah
dikenal strukturnya antara
ntara lain
la zeolit A, X, Y,
dan L seperti tertera pada Tabel 2 (Thamzil
2005).
eral zeolit alam yang
Tabel 1 Jenis mineral
terdapat dalam
lam bbatuan zeolit
Nama
Faujasit
Ferrierit
Hulandit
Klinoptilolit
Mordenit
Natrolit
Scolecit
Thomsonit
Wairakit
Yugawaralit
Kabasit

Rumus Kima Unit Sel
Na58(Al58Si134O384).18H2O
(Na2Mg2)(Al6Si30O72).18H2O
Ca4(Al8Si28O72).24H2O
(Na4K4)(Al8Si40O96).24H2O
Na8(Al8Si40O96).24H2O
Na4(Al4Si6O20).4H2O
Ca2(Al4Si6O20).6H2O
(Na4K4)(Al8Si40O96).24H2O
Ca(Al2Si4O12).2H2O
Ca(Al4Si6O20).6H2O
Ca2[Al4Si8O24].13H2O

&'(&')

$ %&

Zeolit
merupakan
an
kristalin
dari
aluminosilikat terhidrat
rat yang
y
terdiri atas
satuan-satuan tetrahedral
ral SiO4 dan AlO4 yang
saling berhubungan satu
atu sama
sa
lain melalui
penggunaan bersama atom oksigen sebagai
penghubung antara atom
tom Si
S dan atom Al
membentuk rongga-rongga
rongga dan saluransaluran yang teratur. Secara
Seca umum rumus
kimia untuk zeolit adalah
[MxDy] [Alx+2y Sin-(x+2y)O2n]. mH2O, dengan
M : K+, Na+, atau kation
tion monovalen
m
lainnya;
D : Mg2+, Ca2+, atau kation bivalen lainnya;
x, y, z : bilangan tertentu;
tentu;
m
: jumlah moll air.
Kation-kation yang terdapat
terda
dalam tanda
kurung pertama adalah
lah kation
ka
yang dapat
ditukar (
) sedangkan
yang kedua adalah kation
tion struktural,
s
disebut
struktural (penyusun dasar) karena bersamasama dengan atom O menyusun
me
kerangka
zeolit (Gottardi 1976).
). Beberapa
Be
spesimen
zeolit berwarna putih,, kebiruan,
kebir
kemerahan,
dan coklat. Hal ini disebabk
isebabkan oleh hadirnya
oksida besi atau logam lainnya.
lainn Struktur zeolit
dapat dibedakan dalam tiga komponen, yaitu
rangka aluminosilikat,
t, ruang
ruan kosong saling
berhubungan yang berisi
risi kation
k
logam, dan
molekul air (Flanigen,, 1981 dalam Harben &
Kuzvart 1996).
Kerangka aluminasilikat
ilikat zeolit terdiri atas
unit bangun primer, sekunde
ekunder, dan polihedral
sebagaimana terlihatt pada
pad Gambar 2-4.
Struktur kristal zeolit dimana
diman semua atom Si
dan Al dalam bentuk tetrahedral
tetrahed (TO4) disebut
Unit Bangun Primer. Unit bangun sekunder
terdiri dari unit tetrahedral
hedral SiO4 dan AlO4
yang saling berhubungan
gan dengan
d
pemakain
bersama atom oksigen
en me
membentuk cincin,
seperti cincin tunggal jenis
nis lingkar 4, 6, 8,
bentuk kubus, cincin ganda lingkar 4, prisma
heksagonal dan dua cincin
incin lingkar 6. Zeolit
hanya dapat diidentifikasi
ikasi berdasarkan Unit
Bangun Sekunder (UBS).
(UBS) Unit bangun
polihedral terdiri darii unit bangun sekunder
(Thamzil 2005).

Sumber: Hay (1966)
it sinte
sintetik
Tabel 2 Jenis-jenis zeolit
Nama
A
X
Y

Rumus Molekul
M
Na12[(AlO2)12(SiO2)12].27H2O
Na86[(AlO2)86(SiO2)106].264H2O
Na56[(AlO2)56(SiO
6(SiO2)136].250H2O

L
K9[(AlO2)9(SiO2)27].22H2O
Sumber: Hay (1966)

Gambar 2 Tetrahedral
ral alumina
alu
dan silika
(TO4) pada struktu
struktur zeolit
(Thamzil
il 200
2005).

3

Gambar 3

Unit bangun
angun sekunder struktur
zeolit:
-4(S4R),
-4(D4R), dan
4-1 (T5O10)
(Thamzil
zil 2005).
20

menyebabkan zeolit mengalami
menga
dealuminasi
dan dekationisasi, yaitu
itu keluarnya
k
Al dan
kation-kation
dalam
kerangka
k
zeolit.
Aktivasi asam menyebabka
ebabkan bertambahnya
luas permukaan zeolit
lit karena
kare
berkurangnya
pengotor yang menutupi
pi pori-pori
por
zeolit. Luas
permukaan yang bertam
ertambah diharapkan
meningkatkan kemampuan
mpuan zeolit dalam
proses
penjerapan
(We
(Weitkamp
1999).
Tingginya kandungan Al dalam kerangka
zeolit menyebabkan kerangka
kerang
zeolit sangat
hidrofilik. Sifat hidrofilik
ilik da
dan polar dari zeolit
ini merupakan hambatan
tan dalam
da
kemampuan
penjerapannya. Proses aktiv
aktivasi dengan asam
dapat meningkatkan kristalinitas,
kristali
keasaman
dan luas permukaan. Proses
Pros
pelepasan Al
dalam kerangka menjadi
adi Al
A diluar kerangka
ditunjukan pada persamaan
aan berikut
b

polih
struktur
Gambar 4 Unit bangunn polihedral
Zeolit (Thamzil
amzil 22005).
(&%* +%

$ %&

Aktivasi zeolit adalah proses persiapan
sebelum zeolit digunakan.
akan. Aktivasi bertujuan
untuk menghilangkan
an pengotor
p
(mineral
penggangu) yang berupa
rupa oksida logam dari
alam yang menutupi
tupi rongga, sehingga
kapasitas tukar ion dan kapasitas adsorpsi
menjadi optimal. Proses
oses aaktivasi zeolit alam
dapat dilakukan dengan
an 2 cara, yang pertama
yaitu secara fisika melalui
elalui kalsinasi dengan
tujuan untuk menguap
enguapkan air yang
terperangkap di dalam
m pori-pori
pori
kristal zeolit,
sehingga luas permuka
rmukaannya bertambah
(Khairinal, 2000). Proses
Prose kalsinasi zeolit
dikontrol, karena pemanasa
anasan yang berlebihan
kemungkinan akan menyebabkan
me
zeolit
tersebut rusak. Proses
es pemanasan
pem
(kalsinasi)
dilakukan pada suhu 300 °C-375 °C selama 34 jam (Suwardi 2000).
00). Cara yang kedua
adalah aktivasi zeolit
lit secara
sec
kimia dengan
tujuan untuk membersihka
rsihkan permukaan pori,
membuang senyawa pengotor
pengo
dan mengatur
kembali letak atom yang
ang dapat
d
dipertukarkan.
Aktivasi secara kimia
ia dapa
dapat dilakukan dengan
penambahan asam dan penambahan
p
basa.
Penambahan asam yaitu
itu menggunakan
me
larutan
asam klorida atauu as
asam sulfat dan
Penambahan basa yaitu
itu menggunakan
me
larutan
natrium hidroksida (Suyartono
(Suyar
dan Husaini
1991).
Proses aktivasi zeolit
olit dengan perlakuan
asam HCl pada kons
konsentrasi 0.1N-11N

Gambar 5 Reaksi zeolit dengan asam
(Weitkamp 1999).
19

$,%-%( +%

$ %& , ". "

Zeolit memiliki muatan
muata negatif dalam
struktur jaringan yang merupakan
meru
hasil dari
isomorfik kation dalam
lam jaringan
j
kisi-kisi
kristal, karena adanya muatan
muata negatif ini maka
zeolit memiliki kemampuan
mpuan yang kecil atau
bahkan tidak memiliki
iki daya
day jerap terhadap
anion, sehingga memiliki
miliki kapasitas tukar
anion yang rendah. Untuk
Untu meningkatkan
fungsi zeolit sebagaii penukar
penu
anion maka
zeolit perlu dimodifikasi.
Modifikasi zeolit
lit merupakan
me
sebuah
perlakuan terhadap zeolit alam sehingga
diperoleh zeolit yang memiliki
mem
kemampuan
yang lebih baik (Sutarti
tarti Rahmawati,
R
1994).
Salah satu cara modifika
odifikasi zeolit untuk
meningkatkan kemampuan
mpuan zeolit adalah
melalui interaksi dengan
gan F
Fe(OH)3. Ion Fe3+
memiliki bilangan koordinasi
koord
6 dapat
mengikat senyawa anion (ligan) yang
membentuk kompleks.
s. Senyawa
Sen
kompleks
dengan bilangan koordina
ordinasi 6 merupakan
kompleks yang palingg stabil,
sta
sebab pada
pembentukan kompleks
ks itu dilepas sejumlah
besar energi ikatan memben
mbentuk ikatan dengan
ligan.

4

Zeolit memiliki rongga-rongga yang berisi
air dan kation-kation logam yang dapat
dipertukarkan. Penambahan senyawa Fe(OH)3
terhadap zeolit menjadikan ion Fe3+ dapat
memasuki rongga-rongga zeolit yang masih
kosong dan menggantikan kation-kation
dalam rongga yang didapat dipertukarkan. Ion
Fe3+ yang memasuki rongga zeolit dapat
membentuk kompleks dengan senyawa anion.
Oleh karena ukuran rongga zeolit yang tidak
terlalu besar, maka anion-anion yang dapat
dipertukarkan hanya dalam ukuran kecil
seperti ion klor, nitrat, pospat dan lain-lain.
Agar dapat mengikat anion yang ukurannya
lebih besar seperti senyawa fenol, maka atom
Fe juga dapat menggantikan susunan atom Al
pada kerangka utama zeolit yang menjadikan
ukuran pori besar sehingga Fe dapat mengikat
anion-anion yang ukuranya lebih besar. Pada
proses ini interaksi zeolit dengan senyawa
Fe(OH)3 juga dapat membentuk hidroksida
bilayer yang mengakibatkan zeolit lebih
bermuatan positif. Jadi, dengan adanya
interaksi zeolit dengan senyawa Fe(OH)3
menjadikan KTA pada zeolit semakin
meningkat.

gelombangnya yang pendek (0.5-2.0 Å). Sinar
ini dihasilkan dari penembakan logam dengan
elektron berenergi tinggi. Elektron itu
mengalami perlambatan saat masuk ke dalam
logam dan menyebabkan elektron pada kulit
atom logam tersebut terpental membentuk
kekosongan. Elektron dengan energi yang
lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan
memancarkan kelebihan energinya sebagai
foton
sinar-X
(Chorkendroff
JW,
Niemantsverdiet, 2003).

/ (&)$+($/% %-) (+% %" )01

Penelitian ini terdiri atas lima tahap
(lampiran 1). Tahap pertama ialah preparasi
zeolit
pengukuran KTK, KTA dan uji
adsoprsi, Tahap kedua adalah modifikasi
zeolit dengan Fe(OH)3 serta pengukuran KTK,
KTA, dan uji adsoprsi. Tahap ketiga
mencakup aktivasi zeolit alam dengan
pengasaman, pengukuran KTK, KTA dan uji
adsorpsi. Tahap keempat adalah modifikasi
dengan Fe(OH)3, penentuan KTK dan KTA,
dan uji adsorpsi. Tahap kelima adalah
pencirian zeolit tahap satu sampai empat
dengan menggunakan XRD untuk mengetahui
komposisi mineral zeolit.
Preparasi zeolit meliputi proses pencucian,
penggerusan, pengayakan dengan ayakan 100
mesh, dan pemanasan dalam oven 300°C
selama 3 jam. Aktivasi zeolit dengan
pengasaman menggunakan HCl 4.0 M diikuti
pencucian dengan akuades dan pemanasan
dalam oven 300 °C selama 1 jam3 Selanjutnya,
zeolit siap pakai disimpan dalam wadah
tertutup terhadap zeolit yang telah dipreparasi,
sebelum dan sesudah aktivasi dilakukan
pencirian KTK dan uji adsorpsi dengan biru
metilena.
Zeolit sebelum dan sesudah diaktivasi
dimodifikasi dengan Fe(OH)3. Modifikasi
dilakukan dengan mencampurkan zeolit dalam
larutan Fe(OH)3 dengan konsentrasi yang
beragam. Campuran diaduk selama 2 jam,

Spektroskopi difraksi sinar-X merupakan
salah satu metoda karakterisasi material yang
paling tua dan paling sering digunakan hingga
sekarang. Teknik ini digunakan untuk
mengidentifikasi fasa kristalin padatan dengan
cara menentukan parameter struktur kisi serta
untuk
mendapatkan
ukuran
partikel
(Chorkendroff JW, Niemantsverdiet, 2003).
Berdasarkan persamaan Bragg, jika
seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel
kristal, maka bidang kristal itu akan
membiaskan sinar-X yang memiliki panjang
gelombang sama dengan jarak antar kisi
dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan
akan ditangkap oleh detektor kemudian
diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi.
Makin banyak bidang kristal yang terdapat
dalam sampel, makin kuat intensitas
pembiasan yang dihasilkannya. Tiap puncak
yang muncul pada pola XRD mewakili satu
bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu
dalam sumbu tiga dimensi. Puncak-puncak
yang didapatkan dari data pengukuran ini
kemudian dicocokkan dengan standar difraksi
sinar-X untuk hampir semua jenis material.
Keuntungan utama penggunaan sinar-X
dalam
karakterisasi
material
adalah
kemampuan penetrasinya, sebab sinar-X
memiliki energi sangat tinggi akibat panjang

2 ", "

&

Bahan-bahan yang digunakan adalah zeolit
klinoptilolit asal Gunung Kidul Yogyakarta,
FeCl3 2M, H3BO3, AgNO3, CH3COONH4 pH
7, etanol 96%, dan biru metilena.
Analisis penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan spektroksokpi Difraksi sinar-X
(XRD).
&$,

" %&% "

4

Zeolit memiliki rongga-rongga yang berisi
air dan kation-kation logam yang dapat
dipertukarkan. Penambahan senyawa Fe(OH)3
terhadap zeolit menjadikan ion Fe3+ dapat
memasuki rongga-rongga zeolit yang masih
kosong dan menggantikan kation-kation
dalam rongga yang didapat dipertukarkan. Ion
Fe3+ yang memasuki rongga zeolit dapat
membentuk kompleks dengan senyawa anion.
Oleh karena ukuran rongga zeolit yang tidak
terlalu besar, maka anion-anion yang dapat
dipertukarkan hanya dalam ukuran kecil
seperti ion klor, nitrat, pospat dan lain-lain.
Agar dapat mengikat anion yang ukurannya
lebih besar seperti senyawa fenol, maka atom
Fe juga dapat menggantikan susunan atom Al
pada kerangka utama zeolit yang menjadikan
ukuran pori besar sehingga Fe dapat mengikat
anion-anion yang ukuranya lebih besar. Pada
proses ini interaksi zeolit dengan senyawa
Fe(OH)3 juga dapat membentuk hidroksida
bilayer yang mengakibatkan zeolit lebih
bermuatan positif. Jadi, dengan adanya
interaksi zeolit dengan senyawa Fe(OH)3
menjadikan KTA pada zeolit semakin
meningkat.

gelombangnya yang pendek (0.5-2.0 Å). Sinar
ini dihasilkan dari penembakan logam dengan
elektron berenergi tinggi. Elektron itu
mengalami perlambatan saat masuk ke dalam
logam dan menyebabkan elektron pada kulit
atom logam tersebut terpental membentuk
kekosongan. Elektron dengan energi yang
lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan
memancarkan kelebihan energinya sebagai
foton
sinar-X
(Chorkendroff
JW,
Niemantsverdiet, 2003).

/ (&)$+($/% %-) (+% %" )01

Penelitian ini terdiri atas lima tahap
(lampiran 1). Tahap pertama ialah preparasi
zeolit
pengukuran KTK, KTA dan uji
adsoprsi, Tahap kedua adalah modifikasi
zeolit dengan Fe(OH)3 serta pengukuran KTK,
KTA, dan uji adsoprsi. Tahap ketiga
mencakup aktivasi zeolit alam dengan
pengasaman, pengukuran KTK, KTA dan uji
adsorpsi. Tahap keempat adalah modifikasi
dengan Fe(OH)3, penentuan KTK dan KTA,
dan uji adsorpsi. Tahap kelima adalah
pencirian zeolit tahap satu sampai empat
dengan menggunakan XRD untuk mengetahui
komposisi mineral zeolit.
Preparasi zeolit meliputi proses pencucian,
penggerusan, pengayakan dengan ayakan 100
mesh, dan pemanasan dalam oven 300°C
selama 3 jam. Aktivasi zeolit dengan
pengasaman menggunakan HCl 4.0 M diikuti
pencucian dengan akuades dan pemanasan
dalam oven 300 °C selama 1 jam3 Selanjutnya,
zeolit siap pakai disimpan dalam wadah
tertutup terhadap zeolit yang telah dipreparasi,
sebelum dan sesudah aktivasi dilakukan
pencirian KTK dan uji adsorpsi dengan biru
metilena.
Zeolit sebelum dan sesudah diaktivasi
dimodifikasi dengan Fe(OH)3. Modifikasi
dilakukan dengan mencampurkan zeolit dalam
larutan Fe(OH)3 dengan konsentrasi yang
beragam. Campuran diaduk selama 2 jam,

Spektroskopi difraksi sinar-X merupakan
salah satu metoda karakterisasi material yang
paling tua dan paling sering digunakan hingga
sekarang. Teknik ini digunakan untuk
mengidentifikasi fasa kristalin padatan dengan
cara menentukan parameter struktur kisi serta
untuk
mendapatkan
ukuran
partikel
(Chorkendroff JW, Niemantsverdiet, 2003).
Berdasarkan persamaan Bragg, jika
seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel
kristal, maka bidang kristal itu akan
membiaskan sinar-X yang memiliki panjang
gelombang sama dengan jarak antar kisi
dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan
akan ditangkap oleh detektor kemudian
diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi.
Makin banyak bidang kristal yang terdapat
dalam sampel, makin kuat intensitas
pembiasan yang dihasilkannya. Tiap puncak
yang muncul pada pola XRD mewakili satu
bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu
dalam sumbu tiga dimensi. Puncak-puncak
yang didapatkan dari data pengukuran ini
kemudian dicocokkan dengan standar difraksi
sinar-X untuk hampir semua jenis material.
Keuntungan utama penggunaan sinar-X
dalam
karakterisasi
material
adalah
kemampuan penetrasinya, sebab sinar-X
memiliki energi sangat tinggi akibat panjang

2 ", "

&

Bahan-bahan yang digunakan adalah zeolit
klinoptilolit asal Gunung Kidul Yogyakarta,
FeCl3 2M, H3BO3, AgNO3, CH3COONH4 pH
7, etanol 96%, dan biru metilena.
Analisis penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan spektroksokpi Difraksi sinar-X
(XRD).
&$,

" %&% "

5

hasilnya diukur nilai KTK, KTA, dan diuji
adsorpsi. Untuk penentuan komposisi
mineralnya dilakukan analisis dengan difraksi
sinar-X.
) / ) +% $ %&
(SNI 13-3494-1994)
Zeolit dicuci dengan akuades, digiling
dengan mortar, lalu diayak sehingga diperoleh
zeolit dengan ukuran butir lolos ayakan 100
mesh. Setelah itu dilakukan pemanasan dalam
oven bersuhu 300°C selama 3 jam (Suwardi
2000).
(&%* +% 4 $ %&
(SNI 13-3494-1994)
Aktivasi zeolit dilakukan secara kimia,
yaitu dengan cara pengasaman. Sampel zeolit
siap pakai ditimbang sebanyak 100 gram, dan
ditambah larutan HCl 4.0 M sebanyak 250
mL. Campuran diaduk dengan pengaduk
magnet selama 60 menit dan kemudian
disaring dan dibilas dengan akuades sampai
pH netral dan dikeringkan dalam oven pada
suhu 300°C selama 3 jam. Pencucian
dihentikan apabila sudah tidak terdapat
endapan pada filtrat ketika ditambah dengan
AgNO3 (Setyawan dan Husaini 1991).

!5' & "

$ %&

$,%-%( +%

Sebanyak 1 g zeolit dan dimasukan dalam
tabung reaksi, lalu ditambahkan 5 mL larutan
Fe(OH)3.0.025M Kemudian larutan di kocok
selama 2 jam dan di diamkan selam 1 hari.
Hasilnya lalu disaring dan dikering udarakan
dalam oven pada suhu 105 0C selama 1 jam.
Dibuat perlakuan yang sama dengan
perbandingan 1 g zeolit dengan Fe(OH)3
0.005M, 1.5 g zeolit dengan Fe(OH)3 0.025M,
1.5 g zeolit dengan Fe(OH)3 0.005M, 2 g
zeolit dengan Fe(OH)3 0.025M, dan 2 g zeolit
dengan Fe(OH)3 0.005M. perlakuan dilakukan
terhadap zeolit sebelum dan sesudah aktivasi.

diatasnya 2.5 g pasir kuarsa, bagian tengah
diisi 2.5 g zeolit, lalu bagian atas ditutup
dengan penambahan 2.5 g pasir. Ketebalan
setiap lapisan pada sekeliling tabung
diupayakan supaya sama. Selanjutnya
diperkolasi dengan amonium asetat pH 7
sebanyak 2 x 25 mL dengan selang waktu 30
menit. Setelah itu tabung perkolasi yang
masih berisi contoh diperkolasi dengan 100
mL etanol 96% untuk menghilangkan
kelebihan amonium dan perkolat ini dibuang.
Sisa etanol dalam tabung perkolasi dibuang
dengan pompa isap dari bawah tabung
perkolasi atau pompa tekan dari atas tabung
perkolasi. Selanjutnya zeolit diperkolasi
dengan NaCl 10 % sebanyak 50 mL, filtrat
ditampung dalam labu takar 50 mL dan
diimpitkan dengan larutan NaCl 10 %. Setelah
itu dipindahkan secara kuantitatif ke dalam
labu didih. Digunakan akuades untuk
membilas
labu
takar.
Selanjutnya
ditambahkan sedikit batu didih dan akuades
sampai setengah volume labu didih. Disiapkan
pula penampung untuk NH3 yang dibebaskan,
yaitu erlenmeyer yang berisi 10 mL H3BO3 1
% yang ditambahkan 3 tetes indikator
(berwarna merah) dan dihubungkan dengan
alat destilasi. Dengan gelas ukur, ditambahkan
NaOH 40% sebanyak 10 mL ke dalam labu
didih yang berisi contoh dan secepatnya
ditutup. Destilasi dilanjutkan sampai volume
penampung mencapai 75 mL (berwarna
hijau). Destilat dititrasi dengan HCl 0.05 N
hingga warna merah muda. Disiapkan pula
blanko dengan pengerjaan seperti contoh
tetapi tanpa contoh butiran zeolit. Volume
hasil titrasi contoh dan blanko dicatat
(Peraturan
Menteri
Pertanian
No.02/Pert/HK.060/2/2006, diacu dalam AlJabri
2008).
KTK
zeolit
dihitung
menggunakan rumus sebagai berikut:
KTK (mek/100 g) =

#! − ! " ×

6 100

Keterangan:
= volume HCl yang dibutuhkan
pada titrasi blanko (mL)
Vc
= volume HCl yang dibutuhkan
pada titrasi contoh (mL)
N HCl = normalitas HCl
Vb

" "&' "
/ +%& + '( )
(SNI 13-3494-1994)

&%$"

Sebanyak 2,5 g contoh butiran zeolit, lalu
dimasukkan ke dalam tabung perkolasi yang
telah dilapisi berturut-turut dengan
dan pasir terlebih dahulu dengan susunan
bagian bawah adalah
untuk
menutup lubang pada dasar tabung dan

" "&' "
/ +%& + '( ) "%$"
(SNI 13-3494-1994)
Ditimbang 5 g contoh zeolit, tambahkan
500 mL Larutan asam hidroklorik 0.2 M

6

diaduk dan
$ r selama 12 jam. Hasilnya
disaring/disentrifusa dan diambil filtratnya.
Tempatkan 10 mL filtrat pada erlenmeyer, dan
dititrasi dengan NaOH 0.1 M menggunakan
indikator phenolfthelein dan dibuat pula
blanko.
(Peraturan
Menteri
Pertanian
No.02/Pert/HK.060/2/2006, diacu dalam AlJabri 2008). Kapasitas tukar anion zeolit
dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:
#! − ! " ×
%
KTA (mek/100 g) =

6 100

Keterangan :
Vb
= volume NaOH yang dibutuhkan
pada titrasi blanko (mL)
Vc
= volume NaOH yang dibutuhkan
pada titrasi contoh (mL)
N NaOH = normalitas NaOH

7% ,+$)/+%

$ %&
%)'

". "
&% "

!(

− )

Keterangan:
Q = kapasitas adsorpsi (mg/g)
V = volume larutan (L)
Co = konsentrasi metilena biru awal (ppm)
C = konsentrasi metilena biru sisa (ppm)
m = massa zeolit (g)
"8%)% "

$ %&

Proses aktivasi zeolit alam dilakukan
menggunakan HCl 4 M selama 1 jam yang
merupakan konsentrasi dan waktu optimum
untuk proses aktivasi. Pada proses ini nisbah
Si/Al mencapai optimum sehingga zeolit alam
mengalami peningkatan luas permukaan dan
tidak mengalami kerusakan struktural yang
besar. Pelarut yang digunakan dalam proses
adalah adalah air. Hal ini bertujuan untuk
mengoptimalkan Si (dalam bentuk Si(OH)4)
yang akan dimasukkan untuk menggantikan
atom-atom Si pada kerangka struktur zeolit.
(Weitkamp, J and Puppe, L 1999). Mekanisme
reaksinya dapat dilihat pada Gambar 6.

)'& "

Uji adsorpsi biru metilena dibuat dengan
beragam konsentrasi masing-masing 10 ppm,
20 ppm, dan 30 ppm. Sebanyak 25 mL larutan
metilen biru yang diketahui konsentarsinya
dicampurkan dengan 1 g zeolit dan
ditempatkan pada
$
selama 3 jam.
Setelah itu campuran disaring, dan filtratnya
dianalisis dan ditentukan konsentrasinya
dengan spektrofotometer &!'! pada rentang
panjang gelombang 600-700 nm. Dibuat
kurva standar larutan metilen biru dengan
konsentrasi 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, dan 2
ppm untuk mengetahui konsentrasi metilena
biru yang telah diadsorpsi (Clesceri
.
2005). Kapasitas adsorpsi dihitung tiap
perlakuan, dengan cara :
Q=

)$+ + (&%* +%

$ %&

Kandungan mineral Zeolit dari kondisi awal
sampai akhir perlakuan dikarakterisasi XRD
untuk mengetahui komposisi mineral zeolit.

Gambar 6 Reaksi Aktivasi Zeolit
(Flanigen, 1971)
Pada proses aktivasi, ion H+ yang
dihasilkan dari reaksi penguraian HCl dalam
medium air akan mengurai ikatan atom Al
yang ada pada struktur zeolit. Ion H+ ini akan
diserang oleh atom oksigen yang terikat pada
Si dan Al. Harga energi dissosiasi ikatan Al-O
(116
kkal/mol)
jauh
lebih
rendah
dibandingkan dengan energi disosiasi ikatan
Si-O (190 kkal/mol), maka ikatan Al-O jauh
lebih mudah terurai daripada Si-O. Karena itu
ion H+ akan cenderung memutus ikatan Al-O,
dan akan terbentuk gugus silanol. Ion Cl- hasil
penguraian ion HCl juga akan mempengaruhi
kekuatan ikatan Al-O dan Si-O. Ion Clmemiliki elektronegativitas yang tinggi (3.16)
dan berukuran kecil ( ( 0.97 Å), sehingga
mudah berikatan dengan kation bervalensi
besar seperti Si4+ dan Al3+. Namun, ion Clakan cenderung berikatan dengan atom Al
karena elektronegativitas atom Al lebih kecil
(1.61) dibandingkan dengan atom Si (1.90)
(Weitkamp J, dan Puppe L 1999).

6

diaduk dan
$ r selama 12 jam. Hasilnya
disaring/disentrifusa dan diambil filtratnya.
Tempatkan 10 mL filtrat pada erlenmeyer, dan
dititrasi dengan NaOH 0.1 M menggunakan
indikator phenolfthelein dan dibuat pula
blanko.
(Peraturan
Menteri
Pertanian
No.02/Pert/HK.060/2/2006, diacu dalam AlJabri 2008). Kapasitas tukar anion zeolit
dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:
#! − ! " ×
%
KTA (mek/100 g) =

6 100

Keterangan :
Vb
= volume NaOH yang dibutuhkan
pada titrasi blanko (mL)
Vc
= volume NaOH yang dibutuhkan
pada titrasi contoh (mL)
N NaOH = normalitas NaOH

7% ,+$)/+%

$ %&
%)'

". "
&% "

!(

− )

Keterangan:
Q = kapasitas adsorpsi (mg/g)
V = volume larutan (L)
Co = konsentrasi metilena biru awal (ppm)
C = konsentrasi metilena biru sisa (ppm)
m = massa zeolit (g)
"8%)% "

$ %&

Proses aktivasi zeolit alam dilakukan
menggunakan HCl 4 M selama 1 jam yang
merupakan konsentrasi dan waktu optimum
untuk proses aktivasi. Pada proses ini nisbah
Si/Al mencapai optimum sehingga zeolit alam
mengalami peningkatan luas permukaan dan
tidak mengalami kerusakan struktural yang
besar. Pelarut yang digunakan dalam proses
adalah adalah air. Hal ini bertujuan untuk
mengoptimalkan Si (dalam bentuk Si(OH)4)
yang akan dimasukkan untuk menggantikan
atom-atom Si pada kerangka struktur zeolit.
(Weitkamp, J and Puppe, L 1999). Mekanisme
reaksinya dapat dilihat pada Gambar 6.

)'& "

Uji adsorpsi biru metilena dibuat dengan
beragam konsentrasi masing-masing 10 ppm,
20 ppm, dan 30 ppm. Sebanyak 25 mL larutan
metilen biru yang diketahui konsentarsinya
dicampurkan dengan 1 g zeolit dan
ditempatkan pada
$
selama 3 jam.
Setelah itu campuran disaring, dan filtratnya
dianalisis dan ditentukan konsentrasinya
dengan spektrofotometer &!'! pada rentang
panjang gelombang 600-700 nm. Dibuat
kurva standar larutan metilen biru dengan
konsentrasi 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, dan 2
ppm untuk mengetahui konsentrasi metilena
biru yang telah diadsorpsi (Clesceri
.
2005). Kapasitas adsorpsi dihitung tiap
perlakuan, dengan cara :
Q=

)$+ + (&%* +%

$ %&

Kandungan mineral Zeolit dari kondisi awal
sampai akhir perlakuan dikarakterisasi XRD
untuk mengetahui komposisi mineral zeolit.

Gambar 6 Reaksi Aktivasi Zeolit
(Flanigen, 1971)
Pada proses aktivasi, ion H+ yang
dihasilkan dari reaksi penguraian HCl dalam
medium air akan mengurai ikatan atom Al
yang ada pada struktur zeolit. Ion H+ ini akan
diserang oleh atom oksigen yang terikat pada
Si dan Al. Harga energi dissosiasi ikatan Al-O
(116
kkal/mol)
jauh
lebih
rendah
dibandingkan dengan energi disosiasi ikatan
Si-O (190 kkal/mol), maka ikatan Al-O jauh
lebih mudah terurai daripada Si-O. Karena itu
ion H+ akan cenderung memutus ikatan Al-O,
dan akan terbentuk gugus silanol. Ion Cl- hasil
penguraian ion HCl juga akan mempengaruhi
kekuatan ikatan Al-O dan Si-O. Ion Clmemiliki elektronegativitas yang tinggi (3.16)
dan berukuran kecil ( ( 0.97 Å), sehingga
mudah berikatan dengan kation bervalensi
besar seperti Si4+ dan Al3+. Namun, ion Clakan cenderung berikatan dengan atom Al
karena elektronegativitas atom Al lebih kecil
(1.61) dibandingkan dengan atom Si (1.90)
(Weitkamp J, dan Puppe L 1999).

7

$,%-%( +%

$ %&

!

". "

Zeolit alam dimodifikasi dengan Fe(OH)3
untuk meningkatkan KTA zeolit. Prinsipnya
adalah melalui pembentukan kompleks antara
ion Fe3+ yang mengisi rongga-rongga kosong
zeolit dan senyawa anion (ligan). Kompleks
dengan ligan ini meningkatkan kebolehjadian
tukar anion zeolit.
Ion Fe3+ yang memasuki rongga-rongga
kosong zeolit harus dikondisikan atau
diperhitungkan jumlahnya supaya struktur
zeolit tidak rusak dan ion Fe3+ bisa masuk
dalam rongga-rongga zeolit . Pada penelitian
ini digunakan beberapa nisbah antara jumlah
zeolit dan larutan Fe(OH)3 untuk memperoleh
kondisi modifikasiyang baik dan optimum.
Zeolit yang termodifikasi dengan Fe(OH)3
dilakukan berbagai kondisi sampel.
Keberhasilan modifikasi ini ditentukan
oleh masuk atau tidaknya ion Fe dari larutan
Fe(OH)3 ke dalam rongga zeolit. Masuknya
ion Fe3+ dapat dilihat dari warna larutan
Fe(OH)3 dan endapan Fe yang terbentuk
(Tabel 3). Jika larutan menjadi tidak berwarna
dan tidak timbul endapan, maka ion Fe3+
kemungkinan masuk dalam rongga zeolit.
Struktur zeolit yang dimodifikasi dengan
Fe(OH)3 harus dijaga supaya tidak rusak.
Zeolit mudah rusak jika memliki pH yang
rendah (Flanigen, 1971).
Tabel 3 Hasil modifikasi zeolit
Zeolit
awal
1g
awal
1.5 g
awal
2g
aktif
1g
aktif
1.5 g
aktif
2g

Sampel
Fe(OH)3

Warna
Larutan

Endapan

pH

dan1 g zeolit teraktivasi modifikasi Fe(OH)3
0.005M, serta 1.5 g zeolit teraktivasi
modifikasi Fe(OH)3 0.005. Pada sampel ini
warna larutan Fe(OH)3 tidak berwarna, tidak
terbentuk endapan, dan pH yang tidak terlalu
rendah yaitu 4
" "&' "

/ +%& + '( )

&%$"

Nilai KTK lazim digunakan sebagai
parameter kualitas zeolit sebagai penukar ion.
Kation-kation yang dapat dipertukarkan dari
zeolit adalah yang tidak terikat kuat di dalam
kerangka tetrahedral zeolit sehingga mudah
dipertukarkan melalui penggantian oleh H+
pada pencucian asam.
Pertukaran kation pada zeolit ditunjukkan
dari kemampuan tingkat substitusi Al terhadap
Si yang menghasilkan muatan negatif.
Semakin banyak Si yang digantikan oleh Al,
muatan negatif zeolit yang semakin banyak,
sehingga semakin banyak pula jumlah kation
NH4+ yang diperlukan untuk menetralkannya.
Oleh karena itu, nilai KTK akan meningkat.
Hal ini dilihat bahwa nilai KTK zeolit
teraktivasi lebih besar dibandingkan dengan
zeolit awal sebelum diaktivasi (Tabel 4). Hasil
ini mendukung simpulan Haryati (2007)
bahwa
aktivasi
oleh
asam,
dapat
meningkatkan KTK. Modifikasi zeolit dengan
Fe(OH)3 akan memengaruhi nilai KTK zeolit.
Ion besi yang masuk dalam rongga zeolit akan
mengurangi muatan negatif dan karena itu
nilai KTK menurun (tabel 5).

Tabel 4 Data kapasitas tukar kation zeolit
sebelum modifikasi

0.025 M

kuning seulas

sedikit

5

0.005 M

kuning seulas

sedikit

4

0.025 M

kuning seulas

sedikit

5

Sampel

KTK (mek/100 g)

0.005 M

kuning seulas

sedikit

5

zeolit awal

81.15

0.025 M

kuning seulas

sedikit

5

zeolit aktif

91.44

0.005 M

kuning seulas

sedikit

5

0.025 M

tidak berwarna

tidak ada

4

0.005 M

tidak berwarna

tidak ada

4

0.025 M

kuning seulas

tidak ada

4

0.005 M

tidak berwarna

tidak ada

4

0.025 M

kuning seulas

tidak ada

3

0.005 M

tidak berwarna

tidak ada

3

Ion Fe3+ yang masuk dalam rongga zeolit
akan mengasamkan zeolit sehingga jumlahnya
harus diperhitungkan supaya tidak merusak
zeolit. Pada penelitian ini modifikasi zeolit
yang paling baik adalah pada sampel 1 g
zeolit teraktivasi modifikasi Fe(OH)3 0.025M,

Tabel 5 Data kapasitas tukar kation zeolit
setelah modifikasi
Sampel
Zeolit

KTK ( mek/100 g)
Fe(OH)3
Fe(OH)3
0.025 M
0.005 M

awal 1 g

47.24

41.91

awal 1.5 g

55.63

51.44

awal 2 g

60.34

56.17

aktif 1 g

70.10

50.29

aktif 1.5 g

75.06

70.10

aktif 2 g

6 1.15

55.63

8

Hasil pengujian nilai KTK zeolit tertinggi
yaitu pada zeolit aktivasi sebelum modifikasi
sebesar 99.44 mek/100g. Modifikasi zeolit
dengan Fe(OH)3 secara umum dapat
menurunkan nilai KTK
" "&' "

/ +%& + '( ) "%$"

Kapasitas tukar anion (KTA) merupakan
jumlah miligram ekuivalen (mek) anion yang
dapat dipertukarkan maksimum oleh 100 g
zeolit. Nilai KTA zeolit dilihat dari tingkat
kemampuan ion Fe3+ yang masuk dalam
rongga zeolit pada proses modifikasi dengan
Fe(OH)3. Ion Fe3+ tersebut akan terikat kuat
dan membentuk kompleks koordinasi dengan
mengikat ligan (anion). Kompleks koordinasi
ini akan meningkatkan nilai tukar zeolit
terhadap anion. Semakin banyak ion Fe3+
yang masuk dalam rongga zeolit (pada kondisi
optimum), semakin banyak kemungkinan
anion yang dapat terkompleks oleh Fe
sehingga KTA zeolit semakin meningkat
( Tabel 7).
Tabel 6 Data kapasitas tukar Anion zeolit
sebelum modifikasi
sampel

KTA (mek/100 g)

zeolit awal

5.064

zeolit aktif

7.193

Tabel 7 Data kapasitas tukar Anion zeolit
setelah modifikasi
Sampel
Zeolit

KTA (mek/100 g)
Fe(OH)3
Fe(OH)3
0.025 M
0.005 M

awal 1 g

14.055

13.656

awal 1.5 g

17.449

16.889

awal 2 g

11.598

11.598

aktif 1 g

18.131

17.119

aktif 1.5 g

19.695

19.338

aktif 2 g

13.835

12.695

Proses aktivasi juga dapat meningkatkan
nilai KTA zeolit, karena dapat menghilangkan
oksida-oksida pengotor yang menutupi
rongga. Luas permukaan rongga zeolit yang
akan memperbesar kemungkinan ion Fe3+
masuk dalamnya sehingga nilai KTA zeolit
meningkat. Hal ini terliahat bahwa nilai KTA
zeolit awal nilainya lebih rendah sebesar
5.064 mek/100g dibandingkan zeolit yang
sudah diaktivasi sebesar 7.193 mek/100 g

Modifikasi dengan Fe(OH)3 secara umum
juga dapat meningkatkan nilai KTA zeolit.
Nilai KTA tertinggi yaitu pada 1.5 gram zeolit
teraktivasi termodifikasi Fe(OH)3 0.025M,
yaitu sebesar 19.695 mek/100 g

" "&' " 7% ,+$)/+%

$ %&

Salah satu metode yang digunakan untuk
menghilangkan zat pencemar dari limbah cair
adalah adsorpsi (Diantariani
2008).
Adsorpsi merupakan terjerapnya suatu zat
(molekul atau ion) pada permukaan adsorben.
Zat yang diadsorpsi disebut fase teradsorpsi
(adsorbat) dan zat yang mengadsorpsi disebut
adsorben. Adsorben pada umumnya adalah zat
padat yang berongga, yaitu zeolit. Adsorbat
yang digunakan pada penelitian ini adalah zat
warna metilena biru. Zat warna yang memiliki
struktur bermuatan positif, sehingga cocok
digunakan sebagai adsorbat pada zeolit yang
memiliki struktur negatif.
Pada penelitian ini digunakan metode
tumpak. Larutan contoh dicampur dan
dikocok bersama-sama dengan adsorben
sampai tercapainya kesetimbangan. Zat yang
tidak teradsorpsi dipisahkan dari adsorben
dengan
cara
penyaringan.
Kemudian
dilakukan pengukuran konsentrasi sisa
larutan.
Kondisi adsorpsi zeolit terhadap biru
metilena dilakukan pada konsentrasi metilena
biru 10, 20, dan 30 ppm. Kondisi optimum
pada Tabel 6 adalah pada konsentrasi 30 ppm.
Modifikasi zeolit dengan Fe(OH)3 akan
menghambat proses adsorpsi terhadap
metilena biru. Hal ini dikarenakan adanya
perubahan struktur sifat zeolit setelah
dimodifikasi. Kapasitas adsorpsi zeolit
terhadap metilena biru terbesar terdapat pada
zeolit aktif yang tidak dimodifikasi sebesar
0.7199 mg/g (Tabel 8).
Tabel 8 Kondisi optimum adsorpsi zeolit
Biru metilena
)
Sampel
teradsorpsi (ppm)
mg/g
Zeolit awal
27.907
0.6949
Zeolit aktif
28.937
0.7199
Zeolit awal
22.656
0.5658
modifikasi
Zeolit aktif
22.909
0.5710
modifikasi
"8%)% "

$ %&

Pencirian zeolit dilakukan menggunakan
XRD untuk mengetahui komposisi utama

9

mineral zeolit. Prinsipnya adalah Jika
seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel
kristal, maka bidang kristal akan membiaskan
sinar-X dan akan ditangkap oleh detektor
kemudian diterjemahkan sebagai sebuah
puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal
yang terdapat dalam sampel, makin kuat
intensitas pembiasan yang dihasilkannya. Tiap
puncak yang muncul pada pola XRD
mewakili satu bidang kristal yang memiliki
orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi.
Puncak-puncak yang didapatkan dari data
pengukuran ini kemudian dicocokkan dengan
standar. Hasil analisis pencirian zeolit alam,
dan zeolit sebagai standar.
Gambar 7 dan 8 menunjukkan spektrum
XRD zeolit alam. Secara jelas dapat diketahui
berbagai posisi puncak-puncaknya berada
pada rentang sudut difraksi (2θ) antara 20-40°
(Pertiwi, A 2007) Penentuan stuktur zeolit
alam dilakukan dengan membandingkan
posisi puncak zeolit yang dianalisis dengan
puncak zeolit standar.
Spektrum standar menunjukan Intensitas
tertinggi muncul pada sudut 27.82 (°2θ)
dengan puncak sebesar 1963.33, sedangkan
spektrum pada zeolit alam menunjukan
intensitas tertinggi muncul pada sudut 27.72
(°2θ) dengan puncak sebesar 1672. hal ini
menunjukan
bahwa
kristalinitas
yang
terbentuk pada zeolit alam adalah klinoptilolit
dan tercampur dengan beberapa senyawa
pengotor.

Gambar 7 Spektrum difraksi sinar-X zeolit
sebagai standar

Gambar 8 Spektrum difraksi sinar-X zeolit
alam
Zeolit hasil modifikasi dengan Fe(OH)3
menunjukan spektrum difraksi sinar-X yang
ditunjukan pada Gambar 9. Berdasarkan
gambar tersebut, spektrum difraksi sinar-X
memiliki puncak yang berbeda dengan zeolit

awal sebelum modifikasi. Hal ini dikarenakan
dari jumlah logam Fe yang terkandung dalam
zeolit. Zeolit sebelum modifikasi memiliki
puncak intensitas yang rendah terhadap Fe,
sedangkan zeolit modifikasi memiliki puncak
intensitas yang tinggi terhadap Fe (terlihat
pada sudut 36.3° (2θ) ). Hal ini menunjukan
keberhasilan modifikasi zeolit dengan
Fe(OH)3 yang menunjukan jumlah Fe
modifikasi lebih banyak dibandingkan
sebelum modifikasi.

Gambar 9 Spektrum difraksi sinar-X zeolit
alam termodifikasi Fe(OH)3

%!/' "
Berdasarkan hasil penelitian diambil
kesimpulan bahwa modifikasi zeolit dengan
Fe(OH)3 dapat dilakukan terhadap zeolit alam
dan zeolit alam teraktivasi sehingga kapasitas
tukar anion zeolit semakin meningkat.
Kapasitas tukar kation zeolit sebelum
modifikasi lebih tinggi lebih tinggi
dibandingkan zeolit modifikasi berturut-turut
sebesar 81.15 dan 41.91 mek/100 g. Kapasitas
tukar anion zeolit modifikasi lebih tinggi
dibandingkan zeolit sebelum modifikasi
berturut turut sebesar 5.064 dan 17.449
mek/100 g. Proses aktivasi dapat meningkatkan nilai KTK dan KTA zeolit. Nilai KTK
sebelum dan sesudah aktivasi berturut-turut
sebesar 81.15 dan 99.44 mek/100 g,dan nilai
KTA zeolit modifikasi sebelum dan sesudah
aktivasi berturut-turut sebesar 17.449 dan
19.695 mek/100 g. Modifikasi zeolit dengan
Fe(OH)3 akan menghambat proses adsorpsi
terhadap metilena biru, hal ini dikarenakan
adanya perubahan struktur sifat zeolit setelah
dimodifikasi. Kapasitas adsorpsi zeolit
terhadap metilena biru terbesar terdapat pada
zeolit aktif yang tidak dimodifikasi sebesar
0.7199 mg/g
) "
Tahapan selanjutnya perlu dilakukan
banyak variasi perbandingan zeolit dengan
larutan Fe(OH)3 sehingga diperoleh lebih baik

9

mineral zeolit. Prinsipnya adalah Jika
seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel
kristal, maka bidang kristal akan membiaskan
sinar-X dan akan ditangkap oleh detektor
kemudian diterjemahkan sebagai sebuah
puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal
yang terdapat dalam sampel, makin kuat
intensitas pembiasan yang dihasilkannya. Tiap
puncak yang muncul pada pola XRD
mewakili satu bidang kristal yang memiliki
orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi.
Puncak-puncak yang didapatkan dari data
pengukuran ini kemudian dicocokkan dengan
standar. Hasil analisis pencirian zeolit alam,
dan zeolit sebagai standar.
Gambar 7 dan 8 menunjukkan spektrum
XRD zeolit alam. Secara jelas dapat diketahui
berbagai posisi puncak-puncaknya berada
pada rentang sudut difraksi (2θ) antara 20-40°
(Pertiwi, A 2007) Penentuan stuktur zeolit
alam dilakukan dengan membandingkan
posisi puncak zeolit yang dianalisis dengan
puncak zeolit standar.
Spektrum standar menunjukan Intensitas
tertinggi muncul pada sudut 27.82 (°2θ)
dengan puncak sebesar 1963.33, sedangkan
spektrum pada zeolit alam menunjukan
intensitas tertinggi muncul pada sudut 27.72
(°2θ) dengan puncak sebesar 1672. hal ini
menunjukan
bahwa
kristalinitas
yang
terbentuk pada zeolit alam adalah klinoptilolit
dan tercampur dengan beberapa senyawa
pengotor.

Gambar 7 Spektrum difraksi sinar-X zeolit
sebagai standar

Gambar 8 Spektrum difraksi sinar-X zeolit
alam
Zeolit hasil modifikasi dengan Fe(OH)3
menunjukan spektrum difraksi sinar-X yang
ditunjukan pada Gambar 9. Berdasarkan
gambar tersebut, spektrum difraksi sinar-X
memiliki puncak yang berbeda dengan zeolit

awal sebelum modifikasi. Hal ini dikarenakan
dari jumlah logam Fe yang terkandung dalam
zeolit. Zeolit sebelum modifikasi memiliki
puncak intensitas yang rendah terhadap Fe,
sedangkan zeolit modifikasi memiliki puncak
intensitas yang tinggi terhadap Fe (terlihat
pada sudut 36.3° (2θ) ). Hal ini menunjukan
keberhasilan modifikasi zeolit dengan
Fe(OH)3 yang menunjukan jumlah Fe
modifikasi lebih banyak dibandingkan
sebelum modifikasi.

Gambar 9 Spektrum difraksi sinar-X zeolit
alam termodifikasi Fe(OH)3

%!/' "
Berdasarkan hasil penelitian diambil
kesimpulan bahwa modifikasi zeolit dengan
Fe(OH)3 dapat dilakukan terhadap zeoli