Aktivasi Kimia Proses Aktivasi Zeolit

Tabel 3. Sifat-sifat Fisis Alkali Sifat fisis Li Na K Rb Cs Titi didih C 1342 883 759 688 671 Titik leleh C 180,5 97,7 63,3 39,3 28,4 Energi ionisasi kjmol 520,2 495,8 418,8 403 375,7 Jari-jari ion A 0,60 0,95 1,33 1,48 1,69 Konfigurasi elektron 2.1 2.8.1 2.8.8.1 2.8.18.8.1 2.8.18.18.8.1 Keelektonegatifan 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7 Kerapatan gcm 3 0,534 0,971 0,862 1,532 1,873 Dari sifat-sifat fisis pada tabel diatas dapat dilihat bahwa jari-jari unsur K lebih besar daripada Na, sehingga mempunyai daya tampung yag lebih besar. Unsur K juga mempunyai kerapatan yang lebih rendah sehingga memiliki kemampuan serap yang lebih besar. Pada praktiknya penggunaan unsur K lebih efektif dibanding unsur Na. Tabel 4. Sifat atom Na da K Atom Na Atom K Bilangan oksidasi +1, -1 oksida basa kuat Bilangan oksidasi 1 oksida basa kuat Elektronegativitas 0.93 skala Pauling Elektronegativitas 0,82 skala Pauling Energi ionisasi lebih lanjut pertama: 495.8 kJ·mol −1 ke-2: 4562 kJ·mol −1 ke-3: 6910.3 kJ·mol −1 Energi ionisasi lebih lanjut pertama: 418.8 kJ·mol −1 ke-2: 3052 kJ·mol −1 ke-3: 4420 kJ·mol −1 Jari-jari atom 186pm Jari-jari atom 227pm Jari-jari kovalen 166±9 pm Jari-jari kovalen 203±12 pm Jari-jari van der Waals 227 pm Jari-jari van der Waals 275275 pm sumber: wikipedia Indonesia, 2012 3. Aktivasi Gabungan Aktivasi gabungan adalah pengaktivasian zeolit alam secara kimia dan fisik. Setelah di aktivasi secara kimia kemudian zeolit dilanjutkan dengan aktivasi fisik, dimana suhu optimum untuk pemanasan pada aktivasi gabungan adalah 225ºC selama 2 jam pada sistem vakum Hendri, 2000 dalam Gunaryo Octo 2010. Bahan kimia yang dapat digunakan untuk proses aktivasi zeolit alam adalah larutan asam H 2 SO 4 , HCl dan HNO 3 dan larutan basa NaOH dan KOH. Humam 1996 dan Husaini 1992. Pada penelitian zeolit dengan aktivasi gabungan dapat meningkatkan daya engkol terbaik sebesar 0,144 kW 4,03, menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik terbaik yaitu sebesar 0,012 kgkWh 8,92 pada pengujian laboratorium dengan menggunakan mesin diesel 4- langkah Indrawan, 2007 dan menurut penelitian Nohan 2010, pada penggunaan zeolit pellet tekan 2,3 gr yang diaktivasi NaOH-fisik, peningkatan daya engkol pada mesin motor diesel 4-langkah terbaik diperoleh pada putaran 2500 rpm, yakni 11,064 . Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik terbaik terjadi pada putaran 3000 rpm, yakni 11,194. Zeolit memiliki stabilitas termal yang tinggi, untuk zeolit alam lampung yaitu sampai 400 ºC, kerangka zeolit tidak berubah walaupun penggunaan zeolit tidak dilakukan pada lingkungan yang bersifat asam dan bersuhu tinggi. Hendri, J. 2000 dalam Gunaryo Octo 2010. Selain itu zeolit memiliki afinitas terhadap molekul-molekul baik polar maupun non polar. Zeolit dapat digunakan berulang- ulang dengan cara pemanasan untuk memindahkan material yang dijerapnya atau diletakkan pada aliran udara bertekanan untuk memindahkan material yang ditangkapnya. Aktivasi secara kimia dilakukan dengan larutan asam H 2 SO 4 atau basa NaOH dengan tujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor, dan mengatur kembali letak atom yang dapat dipertukarkan. Pereaksi kimia ditambahkan pada zeolit yang telah disusun dalam suatu tangki dan diaduk selama jangka waktu tertentu. Zeolit kemudian dicuci dengan air sampai netral dan selanjutnya dikeringkan. Permukaan yang luas ini tersusun oleh banyaknya pori halus pada padatan tersebut. Di samping luas spesifik dan diameter pori, distribusi ukuran partikel, maupun kekerasannya merupakan sifat karakterisik yang penting dari suatu adsorben. Tergantung pada tujuan penggunaannya, adsorben dapat berupa granular biasanya untuk menyerap gas atau serbuk biasanya untuk adsorpsi campuran cair. Bernasconi, 1995. Bahan kimia yang dapat digunakan untuk proses aktivasi zeolit alam adalah larutan asam H 2 SO 4 , HCl dan HNO 3 dan larutan basa NaOH dan KOH Humam, 1996 dan Husaini, 1992 dalam Satwika 2010. Tujuan aktivasi secara kimia adalah membersihkan permukaan pori, melarutkan oksida-oksida pengotor termasuk silika dan aluminium bebas serta mengatur kembali letak atom serta melarutkan beberapa logam alkali dan alkali tanah sehingga dapat terbentuk zeolit H + atau zeolit Na + . Satwika 2010 Proses pertukaran kation pada aktivasi kimia dapat ditunjukkan sebagai berikut : Zeolit-Mn + H 2 SO 4  Zeolit-H + + MnSO 4 Zeolit-Mn + NaOH  Zeolit-Na + + MnOH Kondisi optimum pengaktifan zeolit dengan larutan asam adalah dengan menggunakan larutan H 2 SO 4 0,2 N dengan lama pengadukan 45 menit yang dapat meningkatkan luas permukaan zeolit dari 38,11 m2g menjadi 53,23m2g serta juga meningkatkan daya adsorbsi zeolit dari 82,07 ppm menjadi 90,22 ppm Humam, 1996. Bila larutan H 2 SO 4 makin pekat dan perendaman makin lama, maka dapat menyebabkan dealuminasi yaitu terlepasnya sejumlah Al dalam kerangka zeolit Al framework menjadi aluminium di luar kerangka Al non framework zeolit. Hal itu disebabkan larutan asam H 2 SO 4 dapat bereaksi dengan aluminium sehingga Aluminium dalam zeolit dapat terekstrak oleh adanya perendaman dalam H 2 SO 4. Dari beberapa hal tersebut, kualitas pembakaran di dalam ruang bakar dapat lebih diperbaiki dengan memanfaatkan zeolit yang telah diaktivasi. Salah satu penerapan secara langsung adalah dengan meletakkan zeolit yang telah diaktivasi tersebut di dalam sistem penyaringan udara pada suatu kendaraaan bermotor. Budi, 2008

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Pengujian

1. Motor diesel 4 langkah satu silinder Dalam Pengambilan data ini menggunakan motor diesel empat langkah satu silinder dengan spesifikasi sebagai berikut : MerkType : ROBIN – FUJI DY23D Jenis : Motor Diesel, 1 silinder Posisi katup : Di atas Valve rocker clearance : 0,10 mm Dingin Volume Langkah Torak : 230 cm 3 Langkah Torak : 60 mm Diameter Silinder : 70 mm Perbandingan Kompresi : 21 Torsi Maksimum : 10,5 Nm pada 2200 revsmin Daya Engkol Maksimum : 3,5 kW pada 3600 revsmin Putaran Maksimum : 3600 revsmin Waktu Injeksi Bahan-Bakar : 23˚ BTDC Berat : 26 kg Gambar 11. Motor Diesel ROBIN – FUJI DY23D 2. Instrumentasi penguji Instrumentasi penguji pada penelitian ini yaitu sebuah dinamometer hidraulik untuk mengukur torsi dan unit instrumentasi TD 114 yang merupakan panel hasil pengukuran putaran mesin, torsi, temperatur gas buang, laju pemakaian bahan bakar dan laju pemakaian udara pembakaran. Peralatan lain yang digunakan adalah tachometer yang digunakan untuk mengukur kecepatan mesin dan stopwatch untuk menghitung laju pemakaian bahan bakar. Digunakan juga sebuah wadah tempat zeolit yang ditempatkan pada saluran udara masuk bagian luar. Susunan instalasi peralatan dan instrumentasi penguji tersebut ditunjukkan pada Gambar 6 dibawah ini : Torsimeter Tachometer Manometer aliran udara Termometer gas buang Pengatur span dan zero untuk torsimeter Soket 5-pin tachometer Soket 4-pin transduser torsi Input listrik utama Katup bahan bakar dari tangki Katup bahan bakar ke mesin Saklar Onoff Pipette gelas bahan bakar Saluran udara masuk Wadah Penampung Zeolit Gambar 12. Unit Instrumentasi TD 114