82
barium feldspar Ba Al
2
Si
2
O
8
sedangkan secara mineralogi feldspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-feldspar.
Keberadaan feldspar dalam kerak bumi cukup melimpah. Walaupun demikian untuk keperluan komersial dibutuhkan feldspar yang memiliki kandungan K
2
O + Na
2
O 10. Selain itu, material pengotor oksida besi, kuarsa, oksida titanium dan pengotor lain yang berasosiasi dengan feldspar diusahakan sesedikit mungkin.
Feldsfar yang dignakan dalam penelitian ini diambil dari Desa Dolok Matutung Kecamatan Pangaribuan Kabupaten Tapanuli Utara.
2.2.4 Kwarsa
Struktur atomik dari kwarsa adalah tetrahedron yang mana salah satu atom silikon dikelilingi oleh empat atom oksigen. Contoh yang paling sederhana adalah :
Forsterit Mg
2
SiO
4
. Dalam Mg
2
SiO
4
ion SiO
4-
diperoleh empat elektron dari atom- atom magnesium. Masing masing atom magnesium memberikan satu elektron ke
kesatuan dari SiO
4
. Pada temperatur kamar satuan tetrahedral dari silika tersusun dalam suatu susunan heksagonal, tetapi pada temperatur 875
C kestabilan susunan tetrahedral berubah. Fasa temperature rendah dari silika disebut: kwarsa, mineral
temperatur menengah disebut tridymit dan mineral temperatur tinggi disebut kristobalit. Perubahan dari kwarsa ke tridymit merupakan perubahan besar dalam
susunan kristalnya. Kristobalit dan tridymit mungkin sebagai fasa metastabil pada temperatur
kamar, sedangkan kwarsa kemungkinan ada pada temperatur tinggi sebagai fasa
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
83
metastabil. Kristobalit mengalami suatu perubahan struktur yang lebih baik, tetapi bukan pematahan. Tridymit dua perubahan pada jangkauan metastabilnya pertama
pada temperatur 117 C dan yang lain pada temperatur 163
C. Inversi yang cepat ini mempengaruhi silika sebagai bahan refraktori bahan tahan api dengan dibawah
kondisi perubahan temperatur yang cepat. Dalam Penelitian ini digunakan kwarsa dari Desa Naga Timbul Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara.
Gambar 2.1 Beberapa Fasa Silika
2.2.5 Karbon dari Sekam Padi
Sekam padi dihasilkan dari proses penggilingan padi, sekam ini adalah lapisan beras yang meliputi kariopsis terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea
yang saling bertautan. Persentase sekam dari gabah bervariasi bergantung pada varietas padi yang berkisar antara 16,3 – 26 dan mengandung 33,7 karbon dan
17,0 silika. Menurut Houston dalam Andriati A.H 2007 sekam padi memiliki Low Quartz
High Quartz
• 16
3 C
• 11
7 C
• 21
C •
87 C
• 47
5 57
3 C
Low Cristobalite Vitreous Silica
High Cristobalite Tri Dymit
• 27
2 C
• 1
470 C
• C
• 50
C •
1 500
C •
1 723
C
T e m p e r a t u r
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
84
kadar air 11,8 – 12,9 pada RH 70-8- suhu 25 C; kerapatan jenis sekitar 0,100 gml
atau 125 kgm
3
; dan nilai kalor 3300 -3600kg sekam, nilai kalor 1 kg = 3300 kkalori. Selanjutnya menurut DTC-ITB dalam Andriati A.H 2007 komposisi kimia sekam
adalah sebagai berikut: Karbon 11,33; Hidrogen 1,540; Oksigen 33,640 dan Silica 16,980.
Sekam padi memiliki komponen anorganik hingga 20 beratnya, yang di dalamnya terkandung 94 silika dan sisanya sebanyak 6 terdiri dari K
2
O, CaO, MgO, MnO, Al
2
O
3
, P
2
O
5
dengan konsentrasi yang semakin rendah . Komponen utama organik dalam sekam padi adalah selulosa dan homo selulosa sebanyak 50,
lignin sebanyak 26 dan sisanya 4 merupakan komponen organik lainnya berupa minyak protein dan lain lain De Souza et.al: 2002.
Silika yang terdapat pada sekam ada dalam amorf terhidrat. Untuk memisahkan komponen-komponen organik lainnya melibatkan pembakaran sekam di
atas 450 C. Selama pembakaran oksida-oksida pengotor khususnya oksida logam dan
non logam, kalsium, magnesium, potassium, sodium, dan aluminium oksida seluruh komponen yang terdapat dalam sekam bereaksi dalam temperatur tinggi. Semakin
lama sintering pada temperatur yang tinggi maka akan mengalami perubahan struktur yang lebih baik De Souza et.al: 2002
Karbon dapat digunakan untuk bahan penyerap absorben gas dan senyawa- senyawa kimia tertentu sifat absorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volum
pori-pori dan luas permukaan. Untuk karbon aktif daya serapnya sangat besar yaitu 25-100 terhadap beratnya. Karbon aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
85
granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 Å, tipe pori lebih halus, digunakan dalam rase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali
pelarut katalis pemisahan dan pemurnian gas. Untuk keperluan ini karbon dapat dihasilkan dari sekam padi. Bahan ini mempunyai densitas kecil sehingga digunakan
untuk penyerap uap dan gas. Untuk pembuatan karbon proses aktifasi merupakan hal yang penting
diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap karbon yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara
memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga karbon mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas
permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya absorpsi. Metoda aktifasi yang umum digunakan dalam pembuatan karbon adalah:
a. Aktifasi Kimia: Proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan
pemakian bahan-bahan kimia. b.
Aktifasi Fisika: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO
2
. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi eksoterm
sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO
2
pada temperatur tinggi merupakan reaksi endoterm, sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan.
Karbon sebagai penyerap uap, juga dapat dibuat dengan aktifasi kimia. Proses yang melibatkan oksidasi selektif dari bahan baku dengan udara, juga digunakan
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
86
sebagai penyerap uap. Bahan baku dikarbonisasi pada temperatur 400-500 C untuk
mengeleminasi zat-zat yang mudah menguap. Kemudian dioksidasi dengan gas pada 800-1000
C untuk mengembangkan pori dan luas permukaan. Dalam beberapa hal, adalah menguntungkan untuk menghancurkan atau menghaluskan karbon menjadi
bentuk powder, kemudian membentuknya kembali menjadi pellet dengan menggunakan ter sebagai pengikat. Selanjutnya, dihancurkan kembali dan
dikarbonisasi pada 500-700 C dan diaktifasi dengan uap pada suhu 850-950
C. Proses ini akan menghasilkan partikel yang lebih mudah diaktifasi karena mempunyai
saluran-saluran yang lebih besar atau pori-pori makro sebagai jalan masuknya gas pengoksidasi dan memudahkan produk-produk reaksi untuk meninggalkan pusat
partikel. Cheremisinoff dan AC. Moressi, mengemukakan bahwa proses pembuatan
karbon terdiri dari tiga tahap yaitu: a.
Dehidrasi: proses penghilangan air. Bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170
C. b.
Karbonisasi: pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Temperatur di atas 170
C akan menghasilkan CO, C0
2
dan asam asetat. Pada temperatur 275
C, dekomposisi menghasilkan tar, metanol dan hasil sampingan lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400 – 600
C. c.
Aktifasi: dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau C0
2
sebagai aktifator. Menurut Meilita. T.S. dan Tuti Sarma S 2007, sekam padi dapat dibuat
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
87
menjadi karbon dan digunakan untuk bahan penyerap absorben. Karbon dapat mengabsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat absorpsinya
selektif, tergantung pada besar atau volum pori-pori dan luas permukaan. Untuk keperluan ini karbon dapat dihasilkan dari sekam padi. Bahan ini mempunyai densitas
kecil sehingga digunakan untuk penyerap uap dan gas. Untuk pembuatan karbon proses aktifasi merupakan hal yang penting
diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap karbon yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara
memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga karbon mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas
permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya absorbsi.
2.3 Pembentukan Keramik
