Preparasi Batuan Bentonit 20 Struktur Bentonit Sifat –Sifat Bentonit

DAFTAR ISI Halaman PERSETUJUAN ii PERNYATAAN iii PENGHARGAAN iv ABSTRAK v ABSTRACT vi DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN xi BAB 1. PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 3 1.3. Tujuan Penelitian 3 1.4. Pembatasan Masalah 3 1.5. Manfaat Penelitian 4 1.6. Metodologi Penelitian 4 1.7. Lokasi Penelitian 6 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 7 2.1. Bentonit 7 2.1.1. Struktur Bentonit 7 2.1.2. Sifat-Sifat Bentonit 8 2.1.3. Prospek Aplikasi Bentonit 8 2.2. Montmorillonite 9 2.2.1. Struktur Montmorillonite 9 2.2.2. Sifat-Sifat Montmorillonite 10 2.2.3. Prospek Aplikasi Montmorillonite 11 2.3. Nano Teknologi 11 2.3.1. Sifat Nano Material 11 2.3.2. Metode Pembuatan Nanomaterial 12 2.4. Sedimentasi 13 2.5. Ultrasonik 14 2.6. X-Ray Diffraction 15 2.7. Fourier Transform Infrared 16 2.8. Particle Size Analyzer 18 BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Alat – Alat 19 3.2. Bahan – Bahan 19

3.3. Prosedur Percobaan

3.3.1. Preparasi Batuan Bentonit 20

3.3.2. Pembuatan Montmorillonite Menjadi Nano Montmorillonite 20 Universitas Sumatera Utara 3.3.3. Karakterisasi Montmorillonite 20 3.4. Bagan Percobaan 3.4.1. Bagan Preparasi Bentonit 21 3.4.2. Bagan Sedimentasi Bentonit 22 3.4.3. Bagan Pembuatan Nanopartikel Montmorillonite 23 . BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil 4.1.1. Hasil Isolasi Monmorillonite Dari Bentonit Dengan Metode 24 Ultrasonikasi 4.1.2. Hasil Mechanical Alloying montmorillonite dengan 24 Menggunakan Planetary Ball Mill 4.1.3. Hasil Spektroskopi X-Ray Diffraction XRD Bentonit 25

4.1.4. Hasil Spektroskopi X-Ray Diffraction XRD Dari Bentonit 25

yang Telah di Ultrasonikasi dan Sedimentasi 4.2. Pembahasan 4.2.1. Analisa Hasil Isolasi Monmorillonite Dari Bentonit Dengan 26 Metode Ultrasonikasi dan Sedimentasi 4.2.2. Analisa Hasil Spektroskopi X-Ray Diffraction XRD 26 Bentonit 4.2.3. Analisa Hasil Spektroskopi X-Ray Diffraction XRD 28 Bentonit yang Telah di Ultrasonikasi dan Sedimentasi 4.2.4. Analisa Hasil Karakterisasi Particle Size Analyzer PSA 29 Nanopartikel Montmorillonite 4.2.4.1. Milling 20 jam 4.2.4.2. Milling 30 jam 4.2.5. Analisa Hasil Fourier Transform Infrared FT-IR Bentonit 31 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 32 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA 33 LAMPIRAN 36 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1. Data Hasil Sedimentasi Bentonit 24 Tabel 4.2. Kandungan Sampel Bentonit 25 Tabel 4.3. Kandungan Sampel yang Telah di Ultrasonikasi dan Sedimentasi 25 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Struktur Montmorillonite 9 Gambar 4.1. Difraksi Sinar-X dari Bentonit 26 Gambar 4.2. Difraksi sinar-X Dari bentonit yang Telah di Ultrasonikasi dan 27 Sedimentasi Gambar 4.3. Grafik Bilangan Distribusi Montmorillonite penggilingan 20 jam 28 Gambar 4.4. Grafik Bilangan Distribusi Montmorillonite penggilingan 30 jam 29 Gambar 4.5. Spektrum FTIR sampel bentonit 30 Universitas Sumatera Utara DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 : Gambar Bentonit dan Planetary Ball Mill 33 Lampiran 2 : Gambar Wadah Penggiling dan Bola Penggiling 34 Lampiran 3 : Gambar Particle Size Analyzer dan Ultrasonic Batch 35 Lampiran 4 : Gambar Data XRD Montmorillonite dan Anorthite 36 Lampiran 5 : Gambar Data XRD Quartz dan Ca-Clinoptilolite 37 Lampiran 6 : Peta Lokasi Conto dan Geologi Blok Lampahan Kabupaten 38 Aceh Tengah dan Benar Meriah Lampiran 7 : Peta Kabupaten Benar Meriah 39 Universitas Sumatera Utara ISOLASI DAN KARAKTERISASI NANOPARTIKEL MONTMORILLONITE DARI BENTONIT KABUPATEN BENAR MERIAH ABSTRAK Isolasi montmorillonite dari bentonit telah dilakukan. Proses isolasi meliputi; pelarutan dalam akuades, ultrasonikasi dan proses sedimentasi selama 15 menit. Hasil isolasi dimilling dengan planetary ball mill untuk memperoleh montmorillonite dalam ukuran nanopartikel dengan variasi waktu milling 20 dan 30 jam . Proses ultrasonikasi dan sedimentasi meningkatkan kadar montmorillonite yang diperoleh dari 1,52 menjadi 5,22 . Variasi waktu milling 20 dan 30 jam masing-masing menghasilkan montmorillonite dengan ukuran partikel 388 nm dan 186 nm. Kata Kunci : Montmorillonite, Ultrasonikasi, Sedimentasi, Waktu Milling Universitas Sumatera Utara ISOLATION AND CHARACTERIZATION MONTMORILLONITE NANOPARTICLES OF BENER MERIAH BENTONITE ABSTRACT Isolation of montmorillonite from bentonites has been done. Isolation process involve: dissolving bentonites in water, ultrasonication and gravitational sedimentation process. After isolation was milling with a planetary ball to obtain montmorillonite nanoparticles in size with milling time the variation of miliing 20 and 30 hours. Ultrasonication and sedimentation process increasing amount montmorillonite from 1,53 become 5,22 . Variation milling 20 and 30 hours respectively produce montmorillonite with size 388 nm and 186 nm. Keyword : Montmorillonite, Ultrasonication, Sedimentation, Time Milling Universitas Sumatera Utara BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bentonit adalah sejenis batuan yang di dalamnya banyak mengandung mineral montmorillonite . Sifatnya yang khas yaitu; dapat mengembang swelling dalam air, interkalasi dan bersifat penukar ion menjadikan bahan ini menarik digunakan sebagai bahan katalispenyangga katalis, organo clay, pillared clay, nanoclay, bahan penyerap, membrane dan nanocomposite polymer Grim, 1978. Bentonit adalah istilah yang digunakan di dalam dunia perdagangan untuk sejenis lempung yang mengandung mineral montmorillonite. Potensi endapan bentonit cukup banyak dan tersebar di berbagai daerah di Indonesia, seperti Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Sumatera Utara, Sumatera Barat dan Lampung Dinas Pertambangan Lampung, 2003. Pasaran bentonit di dalam negeri cukup besar untuk berbagai keperluan industri. Hal ini dapat dilihat dari kebutuhan Ca-bentonit untuk industri minyak goreng, bahan kimia dasar, dan bahan galian non logam yang pada tahun 1993 mengkonsumsi sekitar 90,4 dari total konsumsi bentonit yaitu mencapai 20.498 ton. Industri pemurnian minyak merupakan konsumen terbesar bentonit sebagai bahan pemucat CPO, diperkirakan sekitar 200.000 ton bentonit dibutuhkan oleh industri pemurnian minyak Low, 1998. Bentonit cukup baik untuk digunakan dalam dunia industri, terutama dalam pengeboran minyak dan gas bumi, industri minyak nabati, industri kosmetika, farmasi Universitas Sumatera Utara dan cat, sehingga pemakaian kebutuhan akan bahan dasar akan semakin meningkat, untuk itu diperlukan kajian tentang bahan tambang itu sendiri Grim, 1978. Litologi yang menyusun Blok Lampahan Kabupaten Bener Meriah terdiri dari 15 satuan batuan diantaranya batuan berumur kuarter berupa alluivium, konglomerat, breksi andesit serta bat tufaan dan lahar, batuan beku granit, batu gamping, dan batuan malihan Armin, 2007 Montmorillonite adalah mineral utama yang dikandung oleh bentonit. Kualitas dan karakteristik bentonit sebagian besar tergantung pada kualitas dan kuantitas dari montmorillonite yang dikandungnya. Montmorillonite murni dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang penggunaan, seperti kertas fotokopi tanpa karbon, adsorben selektif, pengobatan, membran, organoclay, polymeric clay, pillared clay, nanoclay dan produksi katalis Vaccari, 1998. Penelitian sebelumnya tentang isolasi montmorillonite dengan metode ultrasonikasi dan sedimentasi Bentonit yang berasal dari Sukabumi telah berhasil dilakukan dengan kadar montmorillonite sebesar 24 Fisli, 2007 Perkembangan nano teknologi tidak terlepas dari riset mengenai material berdimensi nano. Pengembangan metoda sintesis nanopartikel merupakan salah satu bidang yang menarik minat banyak peneliti. Nanopartikel dapat terjadi secara alamiah ataupun melalui proses sintesis oleh manusia. Sintesis nanopartikel bermakna pembuatan nanopartikel dengan ukuran yang kurang dari 100 nm dan sekaligus mengubah sifat atau fungsinya Nabok, 2011. Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian isolasi montmorillonite dari bentonit yang berasal dari Desa Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah. Montmorillonite yang diperoleh dikarakterisasi dengan menggunakan X- Ray Difraction XRD untuk menentukan kadar montmorillonite. Kemudian montmorillonite yang diperoleh dibuat dalam bentuk nanopartikel dengan menggunakan alat Planetary Ball Mill PBM dan dikarakterisasi nanopartikel montmorillonite menggunakan Particle Size Analyzer PSA Universitas Sumatera Utara

1.2. Perumusan Masalah

1. Bagaimanakah teknik mengisolasi montmorillonite dari bentonit 2. Bagaimanakah pembuatan nanopartikel montmorillonite 3. Berapa kandungan montmorillonite dalam bentonit yang berasal dari Desa Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah

1.3. Pembatasan Masalah

Penelitian ini dibatasi pada : 1. Bentonit yang digunakan berasal dari Desa Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah 2. Metode isolasi montmorillonite dengan teknik ultrasonikasi dan sedimentasi 3. Pembuatan nanopartikel montmorillonite dengan menggunakan Planetary Ball Mill PBM

1.4. Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui bagaimana teknik isolasi montmorillonite dari bentonit Desa Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah 2. Untuk mengetahui bagaimana teknik karakterisasi Nanopartikel montmorillonite 3. Untuk mengetahui kandungan montmorillonite dalam bentonit Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah

1.5. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai bahan informasi mengenai metode isolasi montmorillonite dalam bentonit dan kandungan montmorillonite dalam bentonit Universitas Sumatera Utara Kabupaten Benar Meriah dan merubahnya menjadi nanopartikel montmorillonite dengan metode mechanical alloying menggunakan Planetary Ball Mill PBM

1.6. Metodologi Penelitian

Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium , yaitu untuk mengetahui bagaimana hasil isolasi montmorillonite dari bentonit dengan menggunakan metode ultrasonikasi dan sedimentasi dan hasil mechanical alloying montmorillonite dengan menggunakan Planetary Ball Mill PBM melalui karakterisasi sifat kimia dari montmorillonite yang dihasilkan. Tahapan penelitian meliputi : 1. Isolasi montmorillonite dari bentonit 2. Mechanical alloying montmorillonite menjadi Nanopartikel montmorillonite 3. Karakterisasi sifat kimia yaitu analisa struktur montmorillonite dengan menggunakan Spektroskopi Infra Merah FT-IR, analisa kandungan montmorillonite dalam bentonit dengan X-Ray Diffraction XRD dan analisa ukuran nanopartikel montmorillonite menggunakan Particle Size Analyzer PSA. Teknik Sampling Pengambilan sampel bentonit dilakukan dengan cara teknik secara nonprobabilitas yaitu teknik pengambilan sampel yang ditemukan atau ditentukan sendiri oleh peneliti atau menurut pertimbangan pakar. Teknik sampling yang dilakukan adalah Purposive sampling merupakan cara pengambilan sampel yang dilakukan dengan memilih subjek berdasarkan kriteria spesifik yang ditetapkan peneliti, hal ini dilakukan karena sampel bentonit banyak ditemukan di daerah sungai sehingga ditetapkanlah bahwa sampel yang diambil berasal dari salah satu sungai yang terdapat di Desa Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah. Universitas Sumatera Utara Adapun parameter yang digunakan pada penelitian ini : 1. Variabel tetap meliputi : 1.1.Bentonit berasal dari Desa Negeri Antara Kecamatan Pintu Rime Gayo Kabupaten Bener Meriah 1.2.Pemberian gelombang ultrasonik selama 15 menit 1.3.Temperatur pada saat pemberian gelombang ultrasonik pada suhu kamar 1.4.Mechanical alloying dengan menggunakan Planetary Ball Mill PBM. 2. Variabel bebas meliputi : Penggilingan dilakukan dengan menggunakan Planetary Ball Mill dengan variasi waktu penggilingan 20 dan 30 jam 3. Variabel terikat meliputi : 3.1.Karakterisasi struktur montmorillonite dengan menggunakan Spektroskopi Infra Merah FT-IR 3.2.Karakterisasi penentuan kandungan montmorillonite dengan menggunakan X-Ray Difraction XRD 3.3.Penentuan ukuran nano montmorillonite dengan menggunakan Particle Size Analyzer PSA

1.7. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika FMIPA USU, Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU, Pusat Penelitian Fisika LIPI, Laboratorium Penelitian Farmasi, Laboratorium BATAN dan NanoTech Indonesia Serpong. Universitas Sumatera Utara BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bentonit

Bentonit adalah batu yang terbentuk dari tanah liat yang sangat koloid dan plastik terutama terdiri dari montmorillonite, mineral lempung kelompok smektit, dan diproduksi oleh devitrifikasi dari abu vulkanik. Bentonit mengandung feldspar, kristobalit, dan kristal kuarsa. Sifat khusus dari bentonit adalah kemampuan untuk membentuk gel thixotrophic dengan air, kemampuan untuk menyerap besar jumlah air, dan kapasitas kation tukar yang tinggi, sifat bentonit ini berasal dari struktur kristal kelompok smektit, yang merupakan lembaran alumina oktahedral antara dua tetrahedral silika lembar Grim, 1978. Bentonit yang kejadiannya berasal dari abu gunung api vulcanic ash akan membeku dalam berbagai kondisi hidrotermal, sehingga bentonit suatu lokasi dengan warna dan tekstur yang sama mungkin berbeda dalam komposisi kimia dengan bentonit yang diperoleh dari tempat lain yang disebabkan karena kombinasi lempung material yang berupa partikel halus dengan berbagai impuritis. Hal ini telah menyebabkan dikenalnya berbagai jenis bentonit seperti bentonit Wyoming Amerika, bentonit Surray Inggris dan bentonit Kunipia Departemen Pertambangan dan Energi, 2000. Bentonit dikenal dan dipasarkan dengan berbagai sinonim seperti sabun tanah liat, sabun mineral, wilkinite, staylite, vol-clay, aquagel, ardmorite, refinite: merupakan beberapa nama dagang yang disiapkan untuk bentonit Johnstone, 1961. Universitas Sumatera Utara

2.1.1. Struktur Bentonit

Bentonit sebagai mineral lempung, terdiri dari 85 montmorillonite dengan rumus kimia bentonit adalah Mg, Ca xAl 2 O 3 . ySiO 2 . n H 2 O dengan nilai n sekitar 8 dan x,y adalah nilai perbandingan antara Al 2 O 3 dan SiO 2 . Fragmen sisa bentonit umumnya terdiri dari campuran kristoballit, feldspar, kalsit, gipsum, kaolinit, plagioklas, illit Gillson, 1960. Setiap struktur kristal bentonit mempunyai tiga lapisan yaitu lapisan oktahedral dari alumunium dan oksigen yang terletak antara dua lapisan tetrahedral dari silikon dan oksigen. Penyusun terbesar bentonit adalah silikat dengan oksida utama SiO 2 silika dan Al 2 O 3 aluminat yang terikat pada molekul air, Penggabungan pada satu lapisan tetrahedral silika dengan satu lapisan oktahedral alumina membentuk dua lapisan silika-alumina Thomas, 1978. Berikut ini adalah rumus molekul dari bentonit : Ca Al,Mg Ca,Na AlSi 4 OH 2 O 10 x H 2 O Nanocor,2006

2.1.2. Sifat –Sifat Bentonit

Secara umum bentonit dibedakan atas Na-bentonit bentonit Wyomming dan Ca- bentonit. Na dan Ca merupakan kation-kation dapat dipertukarkan yang mendominasi komplek serapan. Na bentonit mempunyai daya mengembang dan plastisitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan Ca-bentonit. Berat jenis mineral bentonit berkisar antara 2,2 – 2,7 gml, nilai ini tergantung komponen besi di dalam bentonit. Sementara itu warnanya bervariasi antara lain putih keabu-abuan, kuning, hijau, biru, dan hitam. Bentonit menunjukkan kilap lilin dalam keadaan segar baru digali Grim, 1978 Nilai kapasitas tukar kation KTK berbagai bentonit bervariasi dari 60-135 me100gram, sedangkan luas permukaannya adalah 700-800 m 2 gram. Besarnya luas permukaan dan KTK ini menjadikannya memiliki sifat koloidal yang tinggi Tan, 1982. Universitas Sumatera Utara Na bentonit memiliki kandungan Na + yang besar pada antar lapisnya, memiliki sifat mengembang dan akan tersuspensi bila didispersikan ke dalam air. Pada Ca-bentonit, kandungan Ca 2+ dan Mg 2+ relative lebih banyak bila dibandingkan dengan kandungan Na + . Ca-bentonit bersifat sedikit menyerap air dan jika didispersikan ke dalam air akan cepat mengendap atau tidak terbentuk suspensi Riyanto, 2004.

2.1.3. Prospek Aplikasi Bentonit