Optimasi Zeolit Alam TermodifikasiFe(OH)3 sebagai Penukar Anion

OPTIMASI ZEOLIT ALAM TERMODIFIKASI-Fe(OH)3
SEBAGAI PENUKAR ANION

FITRIYANI SIDDIQ

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

i

ABSTRAK
FITRIYANI SIDDIQ. Optimasi Zeolit Alam Termodifikasi-Fe(OH)3 sebagai
Penukar Anion. Dibimbing oleh CHARLENA dan SRI SUGIARTI.
Proses aktivasi dan modifikasi dengan Fe(OH)3 dapat meningkatkan
kemampuan zeolit alam sebagai penukar anion. Aktivasi dilakukan dengan HCl
dengan variasi konsentrasi 2, 4, 6, dan 8 M dengan variasi waktu pengocokan
selama 60, 90, dan 120 menit. Keadaan optimum ditentukan dari nilai kapasitas
tukar anion (KTA) yang tinggi, yaitu HCl 4 M dan waktu pengocokan 90 menit

dengan nilai KTA sebesar 15.71 mek/100 g. Keadaan optimum pembuatan zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3 ialah bobot zeolit 1.5 g, konsentrasi Fe(OH)3 0.1 M, waktu
pengadukan 120 menit, dan waktu pendiaman 24 jam. Nilai KTA dan kapasitas
tukar kation (KTK) yang dihasilkan pada keadaan optimum berturut-turut ialah
21.82 dan 100.80 mek/100 g. Adsorpsi Fe(OH)3 ke dalam zeolit aktif diduga
mengikuti isoterm adsorpsi Langmuir. Uji adsorpsi zeolit termodifikasi-Fe(OH)3
optimum dilakukan terhadap larutan fenol. Efisiensi dan kapasitas adsorpsi zeolit
aktif termodifikasi-Fe(OH)3 berbanding lurus dengan konsentrasi fenol. Nilainya
berturut-turut 3.69% dan 2.01 mg/g terhadap larutan fenol konsentrasi 80 ppm.
Meningkatnya nilai KTA dan masih tingginya nilai KTK pada zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3 ini memungkinkan pemanfaatannya sebagai adsorben atau
penukar ion untuk limbah bermuatan negatif, positif, maupun campuran.

ABSTRACT
FITRIYANI SIDDIQ. Optimation of Fe(OH)3-Modified Natural Zeolite as Anion
Exchanger. Supervised by CHARLENA and SRI SUGIARTI.
Activation and modification with Fe(OH)3 can increase the ability of zeolite as
anion exchanger. Activation were carried out with HCl concentration of 2, 4, 6,
and 8 M with variation of agitation time of 60, 90, and 120 minutes. Optimum
condition was determined from the highest anion exchange capacity (AEC), that

was 4 M of HCl and contact time of 90 minutes with AEC value of 15.71 meq/100
g. Optimum condition of zeolite modification with Fe(OH)3 was 1.5 g of zeolite
weight, 0.1 M of Fe(OH)3 concentration, 120 minutes of contact time, and 24
hours of aging time. The AEC and cation exchange capacity (CEC) obtained in
this optimum condition were 21.82 and 100.80 meq/100 g, respectively.
Adsorption of Fe(OH)3 into activated zeolite surface data was fitted to Langmuir
adsorption isoterm. Phenol was used for batch adsorption studies of optimum
Fe(OH)3-modified zeolite. The sorption efficiency (%) and sorption capacity of
this zeolite were increased linearly with phenol concentration. The amount were
3.69% and 2.01 mg/g, respectively at 80 ppm of phenol. Increment in AEC value
as well as still high CEC value in Fe(OH)3-modified zeolite is potencial to be
utilized as adsorbent or ion exchanger for waste with negative or positive charge
or combination of both.

i

OPTIMASI ZEOLIT ALAM TERMODIFIKASI-Fe(OH)3
SEBAGAI PENUKAR ANION

FITRIYANI SIDDIQ

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

ii

Judul Skripsi
Nama
NIM

: Optimasi Zeolit Alam Termodifikasi-Fe(OH)3 sebagai Penukar
Anion

: Fitriyani Siddiq
: G44096034

Disetujui

Pembimbing I

Pembimbing II

Dr Charlena, MSi
NIP. 19671222 199403 2 002

Sri Sugiarti, PhD
NIP. 19701225 199512 2 001

Diketahui
Ketua Departemen Kimia

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP. 19501227 197603 2 002

Tanggal Lulus:
iii

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Padaherang pada tanggal 12 Juni 1988. Penulis
merupakan putri tunggal dari ayah H Sodikin SPdI dan ibu Hj Yati Rohayati.
Tahun 2006 penulis lulus dari SMUN 1 Banjar dan pada tahun yang sama lulus
seleksi masuk Program Diploma IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk
(USMI) IPB dengan memilih program keahlian Analis Kimia. Tahun 2009 penulis
lulus dari Program Diploma IPB dan melanjutkan pendidikan S1 melalui Program
Alih Jenis Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor (IPB).
Selama perkuliahan diploma IPB, penulis melakukan praktik kerja Lapangan
di Balai Pengawasan dan Pengendalian Mutu Barang (PPMB) Direktorat Jendral
Perdagangan Luar Negeri-Jakarta dengan judul laporan Identifikasi Nitrofuran
dalam Udang dengan Kromatografi Cair-Spektrometri Massa.

iv

PRAKATA
Segala puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas semua
karunia dan kesehatan dalam menyusun karya ilmiah ini dengan judul “Optimasi
Zeolit Termodifikasi-Fe(OH)3 sebagai Penukar Anion”.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr Charlena dan Sri Sugiarti PhD
selaku pembimbing yang telah memberikan arahan, masukan, motivasi, dan
semangat selama penulis melakukan penelitian dan penulisan karya ilmiah.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ayah, Ibu, dan keluarga yang
selalu mendoakan, memberikan semangat dan kasih sayang.
Penulis juga mengucapakan terima kasih kepada seluruh pegawai
laboratorium Kimia Anorganik (Teh Nurul, Pak Sawal, Pak Caca, Pak Mulyadi,
Umi) atas fasilitas dan bantuan yang diberikan. Selain itu, terima kasih Penulis
ucapakan kepada Diah, Aah, Ayu serta teman-teman penelitian lain (Gina, Putri,
Kak Doni, Meysi, Irma, Noja) yang telah memberikan semangat dan masukan.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu Penulis menyelesaikan
karya ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Semoga karya ilmiah ini dapat memberikan ilmu yang bermanfaat.

Bogor, September 2012

Fitriyani Siddiq

v

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ viii
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan ............................................................................................... 2
Metode Penelitian........................................................................................... 2
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Optimum Aktivasi Zeolit .................................................................. 3
Ciri-ciri Zeolit ................................................................................................ 5
Zeolit Termodifikasi-Fe(OH)3 ....................................................................... 6
Isoterm Adsorpsi ............................................................................................ 8
Hasil Uji Adsorpsi Zeolit Termodifikasi-Fe(OH)3 Terhadap Larutan Fenol . 9
SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan ........................................................................................................ 9
Saran ............................................................................................................... 9
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 9
LAMPIRAN .......................................................................................................... 11

vi

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Data parameter ketiga model isoterm adsorpsi ................................................... 8
2 Data uji adsorpsi zeolit terhadap larutan fenol .................................................... 9

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Reaksi dealuminasi kerangka zeolit dengan asam ............................................. 4
2 Difraktogram sinar-X zeolit tanpa aktivasi (a), zeolit teraktivasi HCl 4 M (b),
dan zeolit termodifikasi Fe(OH)3 (c) ................................................................. 5
3 Hasil SEM perbesaran
zeolit tanpa aktivasi (a), zeolit dengan aktivasi
HCl 4 M (b), zeolit aktif termodifikasi- Fe(OH)3 (c) ........................................ 6

4 Pengaruh bobot zeolit terhadap nilai KTK dan KTA ........................................ 7
5 Pengaruh konsentrasi Fe(OH)3 terhadap nilai KTK dan KTA ........................... 7
6 Pengaruh waktu pengocokan terhadap nilai KTK dan KTA ............................. 7
7 Pengaruh waktu pendiaman terhadap nilai KTK dan KTA ............................... 8

vii

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Bagan alir penelitian ........................................................................................ 12
2 Data penentuan nilai KTA dan KTK pada optimasi aktivasi zeolit ................. 13
3 Hasil EDX zeolit teraktivasi HCl 8 M (a), 6 M (b), dan 2 M (c) ...................... 14
4 Hasil EDX zeolit termodifikasi-Fe(OH)3 (a) dan zeolit teraktivasi-HCl 4 M (b)
.......................................................................................................................... 15
5 Pangkalan data XRD zeolit Heulandit-Ca ........................................................ 16
6 Data penentuan nilai KTA dan KTK pada optimasi modifikasi zeolit . ........... 17
7 Data perhitungan isoterm adsorpsi ................................................................... 18
8 Data perhitungan parameter isoterm adsorpsi .................................................. 19

viii

1

PENDAHULUAN
Zeolit alam merupakan bahan mineral
yang banyak digunakan sebagai adsorben,
penukar ion, dan penyangga katalis.
Pemanfaatan zeolit umumnya berdasarkan
porositas yang tinggi, muatan di permukaan,
keberadaan kation-kation dapat tukar, serta
keberadaan yang melimpah di alam (Khabibi
et al. 2003). Zeolit merupakan senyawa
aluminosilikat terhidrasi yang mengikat
kation-kation alkali dan alkali tanah,
membentuk
kerangka
tiga
dimensi
tektosilikat (Swantomo et al. 2009).
Kation alkali dan alkali tanah dalam

struktur zeolit merupakan penyeimbang
muatan pada permukaan zeolit. Kation-kation
ini bersifat dapat-tukar sehingga zeolit dapat
diaplikasikan sebagai penukar kation. Zeolit
memiliki muatan negatif di permukaan akibat
penggantian ion Si4+ dengan Al3+ (Erdem et
al. 2004).
Permukaan yang bermuatan negatif dapat
diubah menjadi bermuatan positif dengan
melakukan dealuminasi pada struktur zeolit.
Dealuminasi ialah teknik modifikasi melalui
pengurangan aluminium di kerangka ataupun
permukaan zeolit. Berkurangnya aluminium
menyebabkan nisbah Si/Al meningkat
sehingga zeolit menjadi lebih bermuatan
positif (Khabibi et al. 2003) dan dapat
dimanfaatkan sebagai penukar anion.
Syafii (2011) melakukan modifikasi zeolit
alam dengan Fe(OH)3 yang menyebabkan
nilai kapasitas tukar anion (KTA) meningkat.
Nilai KTA zeolit tanpa modifikasi ialah
7.193 mek/100 g, meningkat menjadi 19.695
mek/100 g setelah dimodifikasi dengan
Fe(OH)3. Kapasitas tukar anion (KTA)
merupakan jumlah miligram ekuivalen anion
yang dapat dipertukarkan maksimum oleh
100 gram zeolit (Al-Jabri 2008). Peningkatan
nilai KTA merupakan indikator kemampuan
zeolit sebagai adsorben senyawa yang
bermuatan negatif (anion). Ion Fe3+
digunakan sebagai bahan pemodifikasi
karena memiliki bilangan koordinasi 6
sehingga dapat mengikat anion dan
membentuk kompleks dengan bilangan
koordinasi 6. Kompleks dengan koordinasi 6
bersifat stabil (Cotton & Wilkinson 1989).
Zeolit alam teraktivasi dengan ataupun
tanpa modifikasi banyak dimanfaatkan
sebagai adsorben limbah logam berat seperti
arsenat (Ford & Shevade 2004), tembaga dan
timbel (Njoku et al. 2011), kromium (Cr),
atau limbah yang mengandung senyawa
organik. Modifikasi zeolit dengan Fe3+
dilakukan Rahmani et al. (2010) untuk

mengadsorpsi limbah bermuatan negatif
seperti fluorida ( F¯ ).
Pengolahan limbah organik umumnya
melalui berbagai tahapan seperti reaksi
fotokatalisis atau melalui pemecahan
senyawa menjadi lebih sederhana dan ramah
lingkungan. Proses adsorpsi digunakan
sebagai alternatif pengolahan limbah organik,
salah satunya ialah limbah fenol. Proses
adsorpsi dipilih karena biaya yang relatif
lebih murah, mudah, dan sederhana.
Adsorben yang lazim digunakan di antaranya
karbon aktif, zeolit, batu bara, dan kalsium
karbonat (Swantomo et al. 2009). Limbah
fenol pada konsentrasi tinggi dapat
menyebabkan luka bakar pada kulit,
kerusakan sistem saraf pusat, dan dapat
mematikan organisme perairan (Wardhani
2005). Limbah fenol dihasilkan dari buangan
industri penyulingan minyak bumi, gas,
farmasi, dan tekstil, dan termasuk limbah B3
(bahan berbahaya dan beracun). Ambang
batas fenol total di perairan menurut
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup
Nomor Kep.42/MENLH/10/1996 ialah 2
mg/L (Swantomo et al. 2009).
Karbon aktif efektif sebagai suatu
adsorben limbah fenol hanya pada
konsentrasi rendah, yaitu 30 ppm dengan
metode kolom lapik tetap dan menghasilkan
konsentrasi limbah fenol sisa pada 5 menit
pertama ialah 0.43 ppm (Sari et al. 2006).
Swantomo et al. (2009) melakukan adsorpsi
fenol menggunakan zeolit alam terkalsinasi
yang menunjukkan persen adsorpsi tertinggi
83.54% pada kondisi bobot zeolit 3 g dan
konsentrasi fenol 60 ppm. Modifikasi zeolit
alam dengan surfaktan heksadesiltrimetil
amonium (HDTMA) dilakukan Khabibi et al.
(2003) dan mampu mengadsorpsi fenol
sebesar 94.39 mg/L.
Peningkatan nilai KTA pada zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3 pada penelitian Syafii
(2011) diteliti lebih lanjut dengan beberapa
variasi, meliputi variasi bobot zeolit aktif,
konsentrasi Fe(OH)3, waktu pengocokan, dan
waktu pendiaman. Keempat variasi ini
menghasilkan kondisi optimum pembuatan
zeolit termodifikasi-Fe(OH)3. Optimasi juga
dilakukan terhadap proses aktivasi dengan
meragamkan
konsentrasi
HCl
untuk
dealuminasi zeolit dan waktu pengadukan.
optimum
Zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3
dicirikan dengan difraksi sinar-X (XRD) dan
mikroskop
elektron
pemayaran-sinar-X
dispersif
energi
(SEM-EDX)
lalu
diaplikasikan sebagai penjerap larutan fenol
dan ditentukan jenis isoterm adsorpsinya.

1

2

BAHAN DAN METODE

NaOH yang terpakai dicatat. Nilai KTA
dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan meliputi
spektrofotometer ultraviolet-tampak (UVVis) Shimadzu 7000, XRD Shimadzu 7000,
SEM SMART Zeiss EVO 50-50-87, EDX
Bruker, dan peralatan kaca.
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini di antaranya zeolit alam asal
Lampung, larutan FeCl3, NaOH, HCl,
CH3COONa, CH3COONH4, larutan fenol,
indikator Conway, indikator fenolftalein,
H2SO4, asam oksalat, K3Fe(CN)6, K2S2O8,
KSCN, 4-aminoantipirin (AAP), akuades.

dengan
Vb : Volume NaOH yang dibutuhkan untuk
titrasi blangko (mL)
Vc : Volume NaOH yang dibutuhkan untuk
titrasi contoh (mL)
N : Normalitas NaOH hasil standardisasi.

Metode Penelitian
Metode
penelitian
secara
umum
dirangkum dalam bagan alir di Lampiran 1.
Penelitian dilakukan di Laboratorium
Penelitian Kimia Anorganik IPB.
Preparasi Zeolit Alam
Zeolit alam asal Lampung diayak hingga
lolos ayakan 100 mesh. Zeolit yang telah lolos
dicuci dengan akuades dan dipanaskan dalam
tanur pada suhu 300 οC selama 3 jam.
Optimasi Aktivasi Zeolit Alam
Optimasi dilakukan dengan variasi
konsentrasi HCl (2, 4, 6, dan 8 M) serta
waktu pengadukan (60, 90, dan 120 menit).
Sebanyak 100 g zeolit alam dimasukkan ke
dalam gelas piala 500 mL dan ditambahkan
250 mL larutan HCl dengan variasi
konsentrasi, kemudian diaduk menggunakan
pengaduk magnet dengan variasi waktu
pengadukan. Zeolit disaring dengan cara
dienap-tuangkan dan dicuci dengan akuades
hingga pH netral. Setelah itu, zeolit
dimasukkan ke dalam cawan porselen dan
dipanaskan dalam tanur pada suhu 300 οC
selama 3 jam.
Zeolit alam dicirikan dengan XRD dan
SEM, serta ditentukan nilai KTA dan
kapasitas tukar kation (KTK). Zeolit aktif
optimum ialah yang memiliki nilai KTA
paling tinggi.
Penentuan Kapasitas Tukar Anion (KTA)
(modifikasi SNI 13-3494-1994)
Sebanyak 0.5 g zeolit ditambahkan 50 mL
HCl 0.2 N. Campuran dikocok selama ±4 jam
dengan shaker, lalu disaring dan diambil
filtratnya. Sepuluh mL filtrat dititrasi dengan
NaOH yang telah distandardisasi. Indikator
yang digunakan ialah fenolftalein. Volume

Penentuan Kapasitas Tukar Kation (KTK)
(modifikasi Furi 2010)
Sebanyak 2 g zeolit dimasukkan ke dalam
gelas piala 10 mL dan ditambahkan 10 mL
larutan CH3COONH4 pH 4. Campuran diaduk
dengan pengaduk magnetik selama 6 jam, lalu
disaring. Zeolit yang telah menjerap
CH3COONH4 dipindahkan ke labu bulat,
ditambahkan 5 mL NaOH 50% dan 150 mL
akuades serta batu didih. Erlenmeyer berisi 25
mL H2SO4 0.1 M dan 5¯ 6 tetes indikator
Conway disiapkan sebagai penampung
distilat. Distilasi dihentikan ketika volume
distilat mencapai 150 mL, lalu distilat dititrasi
menggunakan NaOH 0.06 N. Nilai KTK dapat
dihitung dengan persamaan

Keterangan:
Va :Volume H2SO4 yang digunakan di
penampung awal (mL)
Vc :Volume NaOH yang digunakan untuk
menitrasi contoh (mL).
Optimasi
Pembuatan
Zeolit
Termodifikasi-Fe(OH)3
Variasi Bobot Zeolit. Sebanyak 1, 1.5, 2,
2.5, dan 3 g zeolit aktif ditambahkan 10 mL
Fe(OH)3 0.05 M. Campuran diaduk selama 2
jam dan didiamkan selama 24 jam. Setelah itu,
campuran disaring. Zeolit termodifikasi
dipanaskan di dalam oven pada suhu 100 οC
selama 1 jam.
Variasi Konsentrasi Fe(OH)3. Sebanyak
1.5 g zeolit (bobot optimum) ditambahkan
larutan Fe(OH)3 dengan variasi konsentrasi
0.005, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, dan 0.2 M.
Campuran diaduk selama 2 jam dan
didiamkan 24 jam, lalu disaring. Zeolit hasil
modifikasi dipanaskan dalam oven pada suhu
100 οC selama 1 jam.
Variasi Waktu Pengadukan. Sebanyak
1.5 g zeolit ditambahkan larutan Fe(OH)3

2

3

konsentrasi optimum. Campuran diaduk
dengan variasi waktu 60, 90, 120, 150, dan
180 menit, lalu didiamkan 24 jam. Perlakuan
selanjutnya sama seperti sebelumnya.

Nilai
digunakan untuk menghitung nilai
energi adsorpsi (E) dengan persamaan

Variasi Waktu Pendiaman. Sebanyak 1.5
g zeolit ditambahkan larutan Fe(OH)3
konsentrasi optimum dan diaduk selama
waktu pengadukan optimum. Setelah itu,
campuran didiamkan dengan variasi 1, 3, 6,
12, dan 24 jam. Perlakuan selanjutnya sama
seperti sebelumnya.
Zeolit yang dihasilkan dari keempat variasi
tersebut masing-masing ditentukan nilai KTA
dan KTK-nya. Keadaan optimum ditentukan
dengan melihat nilai KTA yang tinggi. Zeolit
termodifikasi optimum dicirikan dengan
XRD, SEM, dan EDX.

Keterangan:
C0 :Konsentrasi awal contoh terukur (mg/L)
Ce :Konsentrasi akhir contoh terukur (mg/L)
E :Energi adsorpsi (kJ/mol)
Kf :Kapasitas adsorpsi relatif
n :Intensitas adsorpsi
Qe :Kapasitas adsorpsi (mg/g)
Qm :Kapasitas adsorpsi maksimum (mg/g)
Qd :Kapasitas adsorpsi teoretis (mol/g)
R :Nilai tetapan gas ideal 8.314 J mol-1 K-1
RL :Parameter kesetimbangan
T :Suhu (K)
ε :Energi potensial permukaan
β :Koefisien energi adsorpsi (mol2/J2)

Pengujian Isoterm Adsorpsi
Komposisi optimum pembuatan zeolit
dalam
termodifikasi-Fe(OH)3 digunakan
pengujian isoterm adsorpsi. Larutan Fe(OH)3
0.1 M awal (C0) diukur serapannya dengan
spektrofotometer UV-Vis.
Selanjutnya, sebanyak 1.5 g zeolit
ditambahkan 10 mL larutan Fe(OH)3 0.1 M,
diaduk selama 2 jam, dan didiamkan pada
suhu 28 οC selama 16 jam. Campuran disaring
dan filtrat yang masih mengandung Fe(OH)3
diukur serapannya dengan spektrofotometer
UV-Vis, dinyatakan dengan Ce.
Isoterm adsorpsi yang ditentukan ialah
isoterm Langmuir, Freundlich, dan DubininReduscevich. Isoterm Langmuir dapat
ditentukan dari persamaan

Uji Adsorpsi Zeolit Termodifikasi Fe(OH)3
dengan Larutan Fenol
(modifikasi Swantomo et al. 2009)
Sebanyak
0.3
g
zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3 optimum ditambahkan
20 mL larutan fenol dengan konsentrasi 20,
40, dan 80 ppm ditambahkan. Larutan fenol
awal (C0) untuk setiap konsentrasi diukur
serapannya dengan spektrofotometer UV-Vis
pada panjang gelombang (λ) maksimum.
Campuran didiamkan selama 24 jam,
kemudian disaring. Filtrat yang masih
mengandung fenol diukur serapannya,
dinyatakan sebagai Ce. Metode penentuan
fenol mengacu pada SNI 06-6989.21-2004.
Nilai kapasitas adsorpsi (Qe) dan efisiensi
adsorpsi ditentukan menggunakan persamaan

Nilai b dapat digunakan untuk menghitung
parameter kesetimbangan (RL) dengan rumus

Persamaan isoterm Freundlich ialah

dan persamaan untuk isoterm
Reduscevich ialah sebagai berikut:

√

Keterangan :
V : Volume fenol yang ditambahkan (L)
C0: Konsentrasi awal fenol terukur (mg/L)
Ce: Konsentrasi akhir fenol terukur (mg/L)
Qe: Kapasitas adsorpsi (mg/g)
m : Bobot zeolit (g)

Dubinin-

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Optimum Aktivasi Zeolit

dengan
(

)

Proses aktivasi zeolit dilakukan dengan
penambahan
asam.
Asam
berfungsi
melarutkan logam-logam pengotor yang
berada pada pori atau permukaan zeolit
sehingga meningkatkan luas permukaan dan

3

4

membuka pori-pori zeolit (Samin et al. 2000).
Asam yang digunakan pada penelitian ini
ialah HCl dengan variasi konsentrasi.
Telah banyak penelitian zeolit alam yang
menggunakan HCl sebagai larutan pengaktif.
Khabibi et al. (2003) mengaktivasi zeolit alam
asal Wonosari dengan HCl 6 M, Swantomo et
al. (2009) mengaktivasi zeolit alam dengan
HCl 1 N. Keduanya memanfaatkan zeolit
teraktivasi sebagai adsorben. Syafii (2011)
mengaktivasi zeolit dengan HCl 4 M.
Optimasi aktivasi zeolit alam dilakukan
untuk melihat pengaruh konsentrasi HCl dan
waktu pengocokan terhadap nilai KTK dan
KTA serta melihat pengaruh penggunaan
asam terhadap spektrum XRD zeolit,
kristalinitas, dan nisbah Si/Al. Keadaan
optimum dilihat berdasarkan nilai KTA
tertinggi pada kedua variasi yang dilakukan.
Perhitungan nilai KTA dan KTK
diberikan pada Lampiran 2. Nilai KTK
meningkat pada penggunaan HCl 2 M
dengan waktu pengocokan 60 dan 90 menit,
serta pada HCl 4 M dengan waktu
pengocokan 90 dan 120 menit. Peningkatan
nilai KTK disebabkan terjadinya pelarutan
oksida logam pengotor yang menempel pada
rongga-rongga
zeolit.
Pelarutan
ini
menyebabkan rongga zeolit menjadi lebih
terbuka, luas permukaan meningkat, dan
kation-kation dapat tukar yang tertutup logam
pengotor menjadi lebih aksesibel (Swantomo
et al. 2006). Masih tingginya nilai KTK pada
penggunaan HCl 6 M dan 8 M diduga karena
masih terdapat kation-kation dapat-tukar
pada kerangka zeolit. Berdasarkan hasil
EDX, kation seperti K, Ca, dan Fe terukur
sebanyak 0.83%, 0.77%, dan 1.11% pada
zeolit yang diaktivasi dengan HCl 8 M dan
sebanyak 1.03%, 0.70%, dan 1.03% ketika
digunakan HCl 6 M (Lampiran 3). Kation Na
dan K cenderung melarut pada penggunaan
HCl. Nilai KTK pada penggunaan HCl 6 M
dan 8 M relatif lebih rendah jika
dibandingkan dengan nilai KTK pada
penggunaan HCl 4 M dengan waktu
pengocokan 120 menit (A2B3). Penurunan
ini diduga karena telah terjadinya proses
dealuminasi.
Dealuminasi merupakan pemutusan ikatan
Al-O pada kerangka zeolit sehingga nisbah
Si/Al meningkat dan muatan pada permukaan
zeolit menjadi cenderung positif (Khabibi et
al. 2003). Gambar 1 menunjukkan reaksi yang
terjadi pada proses dealuminasi. Selain terjadi
peningkatan nisbah Si/Al, penelitian Ulku dan
Ozkan
(2004)
menunjukkan
bahwa
peningkatan konsentrasi HCl dan suhu

menurunkan kation-kation seperti Fe3+, Ca2+,
Mg2+, Na+, dan K+.

Gambar 1 Reaksi dealuminasi kerangka zeolit
dengan asam.
Selain berpengaruh terhadap nilai KTK,
penggunaan HCl sebagai larutan pengaktif
berpengaruh terhadap nilai KTA. Nilai KTA
meningkat pada penggunaan HCl 2 M. Nilai
KTA paling tinggi diperoleh pada penggunaan
HCl 4 M dengan waktu pengocokan selama
90 menit yaitu sebesar 15.71 mek/100 g.
Peningkatan nilai KTA disebabkan karena
membukanya rongga atau pori pada
permukaan zeolit akibat melarutnya logamlogam pengotor (Syafii 2011). Selain itu,
proses dealuminasi dapat menyebabkan nisbah
Si/Al meningkat sehingga permukaan zeolit
menjadi bermuatan positif dan lebih menyukai
komponen bermuatan negatif. (Khabibi et al.
2003).
Variasi konsentrasi HCl memengaruhi
kelarutan logam-logam penyusun zeolit.
Berdasarkan hasil EDX, aluminium larut
seiring peningkatan konsentrasi HCl yang
digunakan. Saat konsentrasi HCl 2 M, silikon
dan aluminium dalam zeolit ialah 30.18 dan
7.12%, sedangkan pada konsentrasi 8 M turun
menjadi 28.87 dan 5.63% (Lampiran 3).
Pelarutan
logam-logam
penyusun
kerangka utama ini memengaruhi nisbah Si/Al
zeolit. Semakin besar konsentrasi HCl, nisbah
Si/Al semakin meningkat. Meningkatnya
nisbah Si/Al meningkatkan nilai KTA. Nisbah
Si/Al pada saat konsentrasi HCl 2, 4, 6, dan 8
M berturut-turut ialah 4.24, 4.50, 4.93, 5.13.
Waktu pengocokan divariasikan dari 60,
90, dan 120 menit. Pada penggunaan HCl 2
M, nilai KTK dan KTA relatif meningkat pada
waktu pengocokan 90 menit, dan menurun
pada waktu pengocokan 120 menit (Lampiran
2). Hal ini menunjukkan pada waktu
pengocokan 120 menit permukaan zeolit telah
melewati batas jenuh adsorpsi (Medvidovich
et al. 2006).
Nilai KTA pada zeolit tanpa perlakuan
ialah 1.20 mek/100 g dan meningkat pada saat
aktivasi menggunakan HCl 2 M menjadi 2.43
mek/100 g. Kondisi optimum diperoleh pada

4

5

konsentrasi HCl 4 M dan waktu pengocokan
selama 90 menit dengan nilai KTA dan KTK
berturut-turut 15.71 dan 104.39 mek/100 g.
Syafii (2011) melakukan aktivasi zeolit alam
dengan HCl 4 M dan waktu pengocokan
selama 60 menit, menghasilkan nilai KTA dan
KTK berturut-turut sebesar 7.91 dan 91.44
mek/100 g. Nilai KTA dan KTK yang
dihasilkan pada penelitian ini diperoleh
berdasarkan penggunaan NaOH 0.06 N pada
proses titrasi. Penggunaan NaOH teknis
menyebabkan keterulangan data kurang baik.
Akan tetapi, pola perilaku zeolit pada
penambahan HCl konsentrasi 2 dan 4 M tetap
menunjukkan peningkatan nilai KTA maupun
KTK.

a

b

Ciri-ciri Zeolit
Zeolit dicirikan antara lain dengan analisis
XRD untuk mengukur kristalinitas zeolit dan
mengidentifikasi jenis zeolit. Analisis SEM
digunakan untuk mengamati morfologi
permukaan zeolit dan analisis EDX dilakukan
untuk melihat komponen logam utama dalam
zeolit sehingga nisbah Si/Al dapat dihitung.
Gambar 2a menunjukkan difraktogram
sinar-X zeolit alam tanpa perlakuan. Sudut
difraksi
berada pada rentang 5¯ 50ο.
Puncak spektrum mulai muncul pada sudut
difraksi 9.88ο. Secara keseluruhan terdapat 26
puncak, tetapi hanya 4 puncak yang
intensitasnya cukup tinggi, yaitu pada sudut
difraksi 21.69ο, 22.3ο, 27.94ο, dan 30.0ο.
Difraktogram zeolit teraktivasi-HCl 4 M
(Gambar
2b)
dan
zeolit
alam
termodifikasi-Fe(OH)3
(Gambar
2c)
menunjukkan pergeseran sudut puncak dengan
intensitas tertinggi. Puncak tertinggi pada
zeolit tanpa aktivasi berada pada sudut 22.31ο,
sedangkan pada zeolit teraktivasi-HCl 22.41ο,
dan pada zeolit termodifikasi-Fe(OH)3 22.37ο.
Selain itu, puncak pada sudut 27.94ο (Gambar
2a) mengalami pemecahan pada Gambar 2b
dan 2c. Perubahan difraktogram zeolit
teraktivasi asam disebabkan penggunaan HCl
pada proses aktivasi melarutkan pengotor.
Munculnya puncak di sudut 46.2ο pada
Gambar 2c menunjukkan peningkatan Fe
akibat penambahan Fe(OH)3. Hal ini sesuai
dengan hasil pengukuran menggunakan EDX,
bahwa kadar besi pada zeolit termodifikasi
meningkat menjadi 2.74% dari kadar besi
zeolit teraktivasi-HCl 2 M yang sebesar
1.32% (Lampiran 3 dan 4).

c

Gambar 2 Difraktogram sinar-X zeolit tanpa
aktivasi (a), zeolit teraktivasi HCl
4 M (b), dan zeolit termodifikasi
Fe(OH)3 (c).
Puncak-puncak pada sudut 9.86ο, 22.3ο,
22.8ο, dan 30.04ο khas untuk zeolit.
Perbandingan pola spektrum zeolit dengan
International Center Difraction Data (ICDD)
menunjukkan bahwa zeolit yang digunakan
pada penelitian memiliki struktur kerangka
utama golongan heulandit (Lampiran 5).
Heulandit memiliki kerangka utama yang
sama dengan klinoptilolit, tetapi dengan
nisbah Si/Al < 4, sedangkan pada klinoptilolit
nisbah Si/Al ≥ 4 (Coombs et al. 1997). Nisbah
Si/Al ditentukan berdasarkan pengukuran
EDX (Lampiran 3), dan hasilnya rata-rata ≥ 4.
Berdasarkan hasil pengukuran, kerangka
utama zeolit dalam penelitian ini mengikuti
pola golongan heulandit, dan nisbah Si/Al ≥ 4
mengikuti jenis klinoptilolit. Oleh sebab itu,
dapat dikatakan bahwa jenis zeolit yang
digunakan pada penelitian ini merupakan
golongan heulandit dengan jenis klinoptilolit.
Selain menentukan jenis zeolit alam,
pengukuran dengan XRD dapat mengukur
tingkat kristalinitas. Hal tersebut dapat
membantu mengidentifikasi struktur zeolit
sebelum dan sesudah aktivasi dengan HCl.

5

6

Kristalinitas zeolit awal sebesar 56.63%,
setelah aktivasi dengan HCl 2 M menurun
menjadi 52.2% dan terus menurun dengan
meningkatnya konsentrasi HCl hingga
mencapai 42.62% pada konsentrasi HCl 8 M.
Penurunan kristalinitas diduga karena
hilangnya
pengotor-pengotor
yang
memengaruhi kristalinitas dan merusak zeolit
(Subariyah 2011). Kristalinitas zeolit kembali
meningkat
menjadi
48.55%
setelah
dimodifikasi dengan Fe(OH)3.
Gambar 3a menunjukkan morfologi zeolit
tanpa proses aktivasi. Terlihat serpihanserpihan kecil di permukaan. Permukaan
zeolit teraktivasi HCl 4 M (Gambar 3b)
terlihat sedikit halus dan lebih bersih,
sedangkan morfologi zeolit termodifikasi
Fe(OH)3 (Gambar 3c) memperlihatkan banyak
serpihan yang menempel pada permukaan.

a

b

c
Gambar 3

Hasil SEM perbesaran 2500×
zeolit tanpa aktivasi (a), zeolit
dengan aktivasi HCl 4 M (b),
zeolit
aktif
termodifikasiFe(OH)3 (c).

Kandungan mineral logam dalam zeolit
dianalisis dengan EDX. Komponen yang
terukur di antaranya oksigen, silikon,
aluminium, natrium, kalsium, dan besi
(Lampiran 3 dan 4). Komponen yang paling

banyak terdapat dalam zeolit ini ialah silikon,
aluminium, dan oksigen yang merupakan
penyusun kerangka utama zeolit. Peningkatan
kadar besi menunjukkan bahwa proses
modifikasi telah berhasil dilakukan.
Zeolit Termodifikasi Fe(OH)3
Modifikasi dilakukan untuk meningkatkan
KTA zeolit yang telah diaktivasi. Zeolit yang
dimodifikasi adalah yang menghasilkan nilai
KTA optimum pada proses aktivasi.
Dilakukan beberapa variasi perlakuan dalam
optimasi
proses
modifikasi,
meliputi
konsentrasi Fe(OH)3, bobot zeolit teraktivasi,
waktu pengocokan, dan waktu pendiaman.
Nilai KTA dan KTK pada beberapa variasi
perlakuan diberikan pada Lampiran 6.
Fe3+ merupakan ion logam trivalen yang
sering dimanfaatkan untuk modifikasi zeolit.
Zeolit termodifikasi Fe3+ umumnya digunakan
sebagai adsorben arsenat dan ion halida. Fe3+
memiliki afinitas yang kuat terhadap F(Cotton & Wilkinson 1999). Hal ini dapat
diaplikasikan sebagai adsorben senyawaan
yang bermuatan negatif. Ion Fe3+ akan
berinteraksi dengan kation dapat-tukar pada
zeolit seperti Na+. Satu ion Fe3+ akan
berinteraksi dengan dan menggantikan 3 Na+
dalam kerangka zeolit (Rahmani et al. 2010).
Variasi Bobot Zeolit
Bobot zeolit teraktivasi optimum yang
dapat berinteraksi dengan larutan Fe(OH)3,
ditentukan dari nilai KTA dan KTK yang
dihasilkan. Bobot zeolit berhubungan dengan
luas permukaan zeolit yang dapat berinteraksi
dengan larutan Fe3+. Semakin luas permukaan
zeolit, kemampuan adsorpsi Fe3+ akan
meningkat.
Masuknya ion Fe3+ ke dalam rongga zeolit
meningkatkan jumlah kation dalam zeolit. Hal
ini
menyebabkan
nilai
KTK
zeolit
termodifikasi-Fe3+ meningkat dibandingkan
dengan zeolit teraktivasi-HCl.
Bobot zeolit divariasikan dari 1 hingga 3
g. Berdasarkan Gambar 4, nilai KTK menurun
pada saat bobot zeolit 1.5 g, meningkat tajam
pada bobot zeolit 2 g, dan menurun kembali
pada 2.5 g sampai 3 g bobot zeolit. Penurunan
kembali nilai KTK ini disebabkan permukaan
zeolit telah jenuh mengadsorpsi Fe3+ atau
afinitas permukaan zeolit terhadap air lebih
tinggi sehingga ion Fe3+ dalam larutan
Fe(OH)3 kurang teradsorpsi pada permukaan
zeolit.

6

7

Nilai KTA yang dihasilkan berbanding
lurus dengan meningkatnya konsentrasi
Fe(OH)3 sampai mencapai keadaan jenuh.
Sesudah lewat jenuh, nilai KTA kembali
menurun, tetapi tidak signifikan. Nilai KTK
yang dihasilkan tidak berbeda jauh dengan
nilai KTK pada variasi bobot zeolit optimum.

100
50
0
1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
Bobot Zeolit (g)

Gambar 4

Pengaruh bobot zeolit terhadap
nilai KTK( ) dan KTA ( ).

Masuknya ion Fe3+ ke dalam rongga zeolit
mengubah komposisi kation dalam zeolit
sehingga berpengaruh terhadap nisbah Si/Al.
Nisbah Si/Al yang meningkat menyebabkan
permukaan zeolit cenderung bermuatan positif
sehingga KTA meningkat. Penurunan nilai
KTA mulai terjadi pada bobot zeolit 2 g.
Seperti halnya nilai KTK, pada saat nilai KTA
mulai menurun diduga telah terjadi
penjenuhan pada permukaan zeolit.
Bobot zeolit optimum untuk modifikasi
Fe(OH)3 ditentukan berdasarkan nilai KTA
yang tinggi, yaitu pada bobot 1.5 g zeolit
teraktivasi optimum (HCl 4 M). Nilai KTA
yang dihasilkan ialah 17.18 mek/100 g.

mek/100 g

Variasi Konsentrasi Fe(OH)3
Variasi dilakukan untuk mengetahui
seberapa tinggi konsentrasi Fe(OH)3 yang
dapat berinteraksi atau teradsorpsi oleh bobot
zeolit
teraktivasi
optimum.
Kisaran
konsentrasi yang digunakan ialah 0.005 M
sampai dengan 0.2 M (Gambar 5).
Konsentrasi Fe(OH)3 yang menghasilkan
nilai KTA paling tinggi ialah 0.1 M, yaitu
sebesar 21.09 mek/100 g. Penelitian Syafii
(2011)
dengan
zeolit
teraktivasi-HCl
menunjukkan konsentrasi optimum Fe(OH)3
ialah 0.025 M, yaitu 19.69 mek/100 g dengan
bobot zeolit 1.5 g. Perbedaan konsentrasi
Fe(OH)3 optimum disebabkan perbedaan jenis
dan asal zeolit alam yang digunakan.
200
150
100
50
0

konsentrasi Fe(OH)3 (M)
Gambar 5

Pengaruh konsentrasi Fe(OH)3
terhadap nilai KTK ( ) dan
KTA ( ).

Variasi Waktu Pengocokan
Proses adsorpsi dengan adsorben berupa
padatan dan adsorbat berupa larutan akan
lebih mudah terjadi jika dikocok. Pengocokan
memaksimumkan interaksi antara zeolit dan
larutan Fe(OH)3. Semakin sering permukaan
zeolit berinteraksi dengan larutan Fe(OH)3,
semakin banyak ion Fe3+ yang teradsorpsi di
permukaan zeolit. Akan tetapi, jika telah
melewati batas jenuh, kemampuan adsorpsi
zeolit akan menurun.
Nilai KTA paling tinggi diperoleh pada
waktu pengocokan selama 2 jam (Gambar 6).
Pengocokan selama 2.5 jam meperlihatkan
penurunan nilai KTA dan KTK yang
menunjukkan telah tercapainya keadaan
jenuh. Nilai KTA dan KTK yang dihasilkan
pada waktu pengocokan selama 2 jam
berturut-turut ialah 19.60 dan 132.36 mek/100
g.
150
mek/100 g

mek/100 g

150

100
50
0
1 1.5 2 2.5 3
Waktu Pengocokan (Jam)

Gambar 6

Pengaruh waktu pengocokan
terhadap nilai KTK ( ) dan
KTA ( ).

Variasi Waktu Pendiaman
Waktu pendiaman juga dimaksudkan
untuk interaksi zeolit dengan larutan Fe(OH)3.
Semakin lama kontak antara zeolit dan larutan
Fe(OH)3, diharapkan semakin banyak ion Fe3+
teradsorpsi ke permukaan zeolit. Akan tetapi,
jika interaksi ini terlalu lama, dapat terjadi
pelepasan kembali zat yang telah teradsorpsi
(desorpsi) akibat telah melewati batas jenuh.
Perbedaan afinitas permukaan zeolit
terhadap ion Fe3+ dan air juga berpengaruh.
Jika permukaan zeolit memiliki afinitas yang
lebih tinggi terhadap air, ion Fe3+ yang
teradsorpsi menjadi lebih sedikit dan
memengaruhi nilai KTA dan KTK yang
dihasilkan.

7

8

Waktu pendiaman optimum dilihat dari
nilai KTA tertinggi ialah 24 jam dengan nilai
KTA dan KTK berturut-turut 21.82 dan
100.80 mek/100 g (Gambar 7). Meningkatnya
nilai KTA dan KTK pada modifikasi zeolit
alam dengan Fe(OH)3 merupakan indikasi
kemampuan zeolit tersebut dalam menjerap
limbah yang bermuatan positif ataupun
negatif.

mek/100 g

200
150
100
50
0
1

4

8

15

24

Waktu Pendiaman (jam)
Gambar 7

Pengaruh waktu pendiaman
terhadap nilai KTK ( ) dan
KTA ( ).

Dibandingkan dengan hasil penelitian
Syafii (2011), yang menghasilkan nilai KTA
dan KTK berturut-turut 19.69 dan 75.06
mek/100 g, nilai KTA meningkat meskipun
nilai KTK
masih tinggi. Hal ini
memungkinkan
pemanfaatan
zeolit
adsorben
termodifikasi-Fe(OH)3 sebagai
limbah bermuatan negatif ataupun positif.
Isoterm Adsorpsi
Isoterm adsorpsi dibuat untuk melihat pola
interaksi pada adsorpsi Fe(OH)3 ke
permukaan
zeolit.
Isoterm
Langmuir
mengasumsikan adsorpsi monolapisan pada
tapak aktif adsorben yang homogen.
Parameter yang diperoleh dari model isoterm
ini ialah nilai kapasitas adsorpsi maksimum
(Qm) teoretis dan tetapan Langmuir (b). Nilai
b dapat digunakan untuk menentukan
parameter
lain,
yaitu
parameter
kesetimbangan atau dimensi adsorpsi (RL).
Empat kemungkinan kisaran nilai RL, ialah
, artinya proses adsorpsi bersifat
favorable: adsorpsi relatif tinggi pada
konsentrasi rendah;
, artinya proses
adsorpsi bersifat unfavorable;
, artinya
proses adsorpsi terajadi secara linear; jumlah
adsorbat sebanding dengan konsentrasinya
dalam fluida; dan
, artinya proses
adsorpsi bersifat ireversibel (Zheng et al.
2009).
Isoterm
Freundlich
menggambarkan
adsorpsi multilapisan (heterogen) dengan
energi adsorpsi yang seragam (Subariyah

2011). Parameter yang dapat ditentukan
berdasarkan persamaan ini ialah nilai
kapasitas adsorpsi relatif (Kf) dan tetapan
Freundlich (n). Nilai
menunjukkan
bahwa proses adsorpsi terjadi secara favorable
(Zheng et al. 2009).
Isoterm Dubinin-Redushkevich dapat
menggambarkan tipe adsorpsi, yaitu adsorpsi
secara fisik atau secara kimia. Tipe adsorpsi
ditentukan dari nilai β (tetapan energi
adsorpsi). Parameter lain yang dapat diperoleh
dari model isoterm ini ialah kapasitas adsorpsi
monolapisan teoretis (Qd) (Zheng et al.
2009). Nilai β dapat digunakan untuk
menghitung nilai energi adsorpsi (E) yang
digunakan untuk penentuan tipe adsorpsi.
Menurut Zheng et al. (2009), nilai energi yang
berkisar 1¯ 8 kJ/mol merupakan ciri proses
adsorpsi secara fisik, sedangkan nilai E
berkisar antara 8¯ 16 kJ/mol mencirikan proses
adsorpsi secara kimia. Perhitungan parameter
pada ketiga isoterm adsorpsi diberikan di
Lampiran 7 dan 8. Hasilnya diringkaskan pada
Tabel 1.
Tabel 1 Data parameter ketiga model isoterm
adsorpsi
Isoterm
Parameter
Langmuir
Qm (mg/g)
53.48
b (L/mg)
0.0099
R2
0.9677
RL
0.004¯ 0.15
Freundlich
Kf (mg/g(L/mg)1/n) 4.24
n
3.25
R2
0.7728
Dubinin- Reduschevich
β(mol2/kJ2)
87.41
Qd (mol/g)
51.85
E (kJ/mol)
0.07
R2
0.7183
Berdasarkan Tabel 1, koefisien korelasi
isoterm Langmuir paling besar, yaitu 0.9677.
Hal ini menunjukkan bahwa proses adsorpsi
Fe(OH)3 pada permukaan zeolit diduga
mengikuti
isoterm
Langmuir
yang
mengasumsikan adsorpsi monolapisan pada
permukaan yang homogen. Kapasitas adsorpsi
maksimum zeolit terhadap larutan Fe(OH)3
diperoleh sebesar 53.4 mg/g.
Nilai RL yang dihasilkan berada pada
dan nilai
, maka proses
adsorpsi bersifat favorable. Nilai RL yang
mendekati 0 menunjukkan bahwa proses

8

9

adsorpsi Fe(OH)3 lebih disukai pada
konsentrasi rendah. Energi adsorpsi pada suhu
ruang (28 οC) berdasarkan perhitungan model
isoterm Dubinin-Redushkevich ialah 0.07
kJ/mol, maka proses adsorpsi Fe(OH)3 pada
permukaan zeolit diduga terjadi secara
fisisorpsi.
Hasil Uji Adsorpsi Zeolit
Termodifikasi-Fe(OH)3 Terhadap Larutan
Fenol
Berdasarkan hasil percobaan, zeolit
termodifikasi Fe(OH)3 dapat meningkatkan
nilai KTA dan KTK. Nilai KTA
mengindikasikan
kemampuan
zeolit
mengadsorpsi larutan bermuatan negatif,
sedangkan
nilai
KTK
menunjukkan
kemampuan mengadsorpsi larutan bermuatan
positif. Fenol merupakan salah satu limbah
yang bermuatan negatif dan berukuran besar
dengan cincin aromatik pada strukturnya.
Dalam penelitian ini, adsorpsi larutan fenol
diuji
menggunakan
zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3.
Berdasarkan Tabel 2, nilai kapasitas
adsorpsi zeolit aktif termodifikasi-Fe(OH)3
lebih tinggi dibandingkan dengan zeolit tanpa
aktivasi termodifikasi-Fe(OH)3. Hal tersebut
disebabkan proses aktivasi telah membuka
pori-pori zeolit dan melarutkan pengotorpengotor sehingga meningkatkan luas
permukaan zeolit. Selain itu, adanya logam
Fe3+ yang teradsorpsi dapat meningkatkan luas
permukaan zeolit
Tabel 2

Data uji adsorpsi zeolit terhadap
larutan fenol

Jenis zeolit

Co
(ppm)

Qe
(mg/g)

%
Adsorpsi

Zeolit aktif
termodifikasiFe(OH)3

40
80

1.10
2.01

34.79
36.92

Zeolit tanpa
aktivasi
termodifikasiFe(OH)3

40
80

0.05
0.15

1.53
2.76

Kapasitas adsorpsi fenol meningkat
sebanding dengan konsentrasi fenol. Hal ini
menunjukkan bahwa proses adsorpsi fenol
pada konsentrasi 80 ppm belum melewati
batas jenuh (belum mencapai titik optimum).
Pada konsentrasi tersebut, zeolit aktif
termodifikasi Fe(OH)3 dapat mengadsorpsi
fenol sebanyak 36.92%. Nilai ini lebih kecil
jika dibandingkan dengan zeolit termodifikasi

HDTMA yang dibuat Khabibi et al. (2003).
Hal ini diduga karena zeolit aktif
termodifikasi-Fe(OH)3 memiliki nilai KTA
yang lebih kecil dibandingkan dengan nilai
KTK sehingga kemampuannya mengadsorpsi
larutan bermuatan negatif tidak sebaik
kemampuannya mengadsorpsi larutan atau
limbah bermuatan positif.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kondisi optimum aktivasi zeolit alam asal
Lampung ialah menggunakan HCl 2 M dan
waktu pengocokan selama 90 menit. Nilai
KTA dan KTK yang diperoleh pada keadaan
optimum sebesar 104.09 dan 15.71 mek/100
g. Kondisi optimum pembuatan zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3 ialah bobot zeolit 1.5
g, konsentrasi Fe(OH)3 0.1 M, waktu
pengocokan 2 jam, dan waktu pendiaman 24
jam. Nilai KTA dan KTK yang dihasilkan
ialah 21.82 dan 100.80 mek/100 g.
Proses adsorpsi Fe(OH)3 diduga mengikuti
isoterm adsorpsi Langmuir yang menunjukkan
bahwa proses adsorpsi terjadi pada permukaan
yang homogen dan lebih disukai pada
konsentrasi Fe(OH)3 rendah. Adsorpsi terjadi
secara fisisorpsi. Uji adsorpsi dengan larutan
fenol 80 ppm menghasilkan kapasitas adsorpsi
2.01 mg/g dengan menggunakan zeolit aktif
termodifikasi-Fe(OH)3 dan efisiensi adsorpsi
sebesar 36.92%. Meningkatnya nilai KTA dan
masih tingginya nilai KTK pada zeolit
termodifikasi-Fe(OH)3
memungkinkan
pemanfaatan zeolit ini sebagai adsorben atau
penukar ion untuk limbah bermuatan positif,
negatif, ataupun campuran.
Saran
Adsorpsi perlu diujikan pada larutan
bermuatan positif, negatif, dan campuran
(positif dan negatif). Selain itu, perlu dikaji
isoterm adsorpsi dengan beberapa kisaran
suhu sehingga dapat dipastikan proses
adsorpsi yang terjadi pada saat modifikasi.
Penambahan perlakuan pemanasan pada
proses aktivasi zeolit juga perlu dilakukan
untuk memaksimumkan proses dealuminasi.

DAFTAR PUSTAKA
Al¯ Jabri M. 2008. Kajian metode penetapan
kapasitas tukar kation zeolit sebagai
pembenah tanah untuk lahan pertanian
terdegradasi. J Standardisasi 20:56¯ 69.

9

10

[BSN] badan Standardisasi Nasional. 1994.
Mineral Zeolit : Pengukuran Kapasitas
Pertukaran Kation. SNI 13-3494-1994.
Jakarta: BSN.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2004.
Air dan Limbah Bagian 21: Cara Uji
Kadar Fenol secara Spektrofotometer. SNI
06-6989.21-2004. Jakarta: BSN.
Coombs et al. 1997. Recommended
nomenclature for zeolite minerals: Report
of The Subcommitee on Zeolites of The
International Mineralogical Association,
Commision on New Minerals and Mineral
Names. The Canadian Mineralogist
35:1571-1606.
Cotton FA, Wilkinson G. 1989. Kimia
Anorganik Dasar. Suharto S, penerjemah.
Jakarta: UI Pr. Terjemahan dari: Basic
Inorganic Chemistry.
Erdem E, Karapinar N, Donat R. 2004. The
removal of heavy metal cations by natural
zeolites. J Coll & Interface Sci 280:309314.
Furi RP. 2010. Pengembangan pengekstrak
fase padat berbasis zeolit untuk adsorpsi
kromium heksavalen. [skripsi]. Bogor:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Ford RG, Shevade S. 2003. Use of synthetic
zeolites for arsenate removal from
pollutant water. Water Res 38:3197-3204.
Khabibi, Gunawan, Mutngimaturrohmah.
2003. Aplikasi zeolit alam terdealuminasi
dan termodifikasi HDTMA sebagai
adsorben fenol [skripsi]. Semarang:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan
Alam,
Universitas
Diponogoro.
Medvidovich NV, Peric J, Trgo M. 2006. A
comparative study of ion exchange
kineticks in zinc/lead-modified zeoliteclinoptilolite system. J Hazardous Mat
B136:938-945.
Njoku VO, Oguzie EE, Obi C, Bello OS,
Ayuk AA. 2011. Adsorption of copper (II)
and lead (II) from aqueous solutions onto a
Nigerian natural clay. Australian J Basic
& Appl Sci 5:346-353.

Rahmani A, Nouri J, Kamal GS, Mahvi AH,
Zarem R. 2010. Adsorption of fluoride
from water by Al3+ and Fe3+ pretreated
natural Iranian zeoliteirs. Int J Environ Res
4:607-614.
Samin, Iswani, Nurwijayadi, Sulistarihani N.
2000. Solidifikasi zeolit dan limbah logam
berat (Cs) menjadi keramik limbah. Di
dalam:
Prosiding
Pertemuan
dan
Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu
Pengetahuan dan Teknologi Nuklir;
Yogyakarta, 25-26 Jul. Yogyakarta:
P3TM-BATAN. 2000. hlm 281-286.
Sari Z, Arbianti R, Bismo S, Slamet. 2006.
Penyisihan fenol dengan kombinasi
adsorpsi dan fotokatalis menggunakan
karbon aktif dan TiO2. J Teknol 4:303-311.
Subariyah I. 2011. Adsorpsi Pb(II)
menggunakan zeolit alam termodifikasi
asam fosfat [tesis]. Bogor: Program
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Swantomo D, Kundari NA, Pambudi SL.
2009. Adsorpsi fenol dalam limbah dengan
zeolit alam terkalsinasi. Di dalam: Seminar
Nasional SDM Teknologi Nuklir V;
Yogyakarta, 5 Nov. Yogyakarta: Sekolah
Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN. 2009.
hlm. 705¯ 714.
Syafii F. 2011. Modifikasi zeolit melalui
interaksi
dengan
Fe(OH)3
untuk
meningkatkan kapasitas tukar anion
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Ulku S, Ozkan FC. 2004. The effect of HCl
treatment on water vapor adsorption
characteristics of clinoptilolite rich natural
zeolite. Microporous and Mesoporous Mat
77:47-53.
Wardhani S. 2005. Studi pengaruh konsentrasi
Zn (II) pada preparasi katalis zeolit-ZnO
terhadap oksidasi fenol [skripsi]. Malang:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya.
Zheng H, Liu D, Zheng Y, Liang S, Liu Z.
2009. Sorption isoterm and kinetic
modeling of aniline on Cr-bentonite. J
Hazardous Mat 167:141-147.

10

11

LAMPIRAN

11

12

Lampiran 1 Bagan alir penelitian
Preparasi zeolit alam
Lampung, lolos ayakan
100 mesh

Optimasi aktivasi: variasi
konsentrasi HCl dan waktu
pengocokan

Penentuan
KTA dan KTK

Pencirian
XRD, SEMEDX

Zeolit alam
aktif optimum

Modifikasi zeolit
dengan Fe(OH)3

Bobot zeolit

Konsentrasi
Fe(OH)3

Waktu
pengadukan

Waktu
pendiaman
Isoterm
adsorpsi

Zeolit aktif termodifikasi
optimum

Uji adsorpsi dengan
larutan fenol

% adsorpsi dan Qe

12

13

Lampiran 2 Data penentuan nilai KTA dan KTK pada optimasi aktivasi zeolit
Kode

KTK rerata KTA rerata
(mek/100 g) (mek/100 g)

ZNA
A1B1
A1B2
A1B3
A2B1
A2B2
A2B3
A3B1
A3B2
A3B3
A4B1
A4B2
A4B3

101.28
103.33
103.51
103.44
99.29
104.39
107.89
105.90
97.04
97.91
98.90
101.60
101.16

1.20
2.43
4.29
3.05
7.13
15.71
6.57
8.45
10.94
13.15
8.28
7.17
9.77

*Keterangan:
ZNA: zeolit tanpa aktivasi
A: aktivasi dengan HCl
(A1: 2 M, A2: 4 M, A3: 6 M, A4: 8 M)
B: waktu pengocokan
(B1: 60 menit, B2: 90 menit, B3: 120 menit)

Contoh Perhitungan:

13

14

Lampiran 3 Hasil EDX zeolit teraktivasi HCl 8 M (a), 6 M (b), dan 2 M (c).

a

b

c

Perolehan Spektrum (a)
Unsur
Deret
Norm.C
[% bobot]
Oksigen
K-deret
62.79
Silikon
K-deret
28.87
Aluminium K-deret
5.63
Kalium
K-deret
0.83
Besi
K-deret
1.11
Kalsium
K-deret
0.77
Jumlah
100.00

Atom.C
[% atom]
75.16
19.69
3.99
0.41
0.38
0.37
100.00

Perolehan Spektrum (b)
Unsur
Deret
Norm.C
[% bobot]
Oksigen
K-deret
62.37
Silikon
K-deret
28.99
Aluminium K-deret
5.88
Kalium
K-deret
1.03
Besi
K-deret
0.70
Kalsium
K-deret
1.03
Jumlah
100.00

Atom.C
[% atom]
74.78
19.80
4.18
0.51
0.24
0.49
100.00

Perolehan Spektrum (c)
Unsur
Deret
Norm.C
[% bobot]
Oksigen
K-deret
58.93
Silikon
K-deret
30.18
Aluminium K-deret
7.12
Kalium
K-deret
1.27
Besi
K-deret
1.32
Kalsium
K-deret
1.18
Jumlah
100.00

Atom.C
[% atom]
72.12
21.04
5.17
0.63
0.46
0.58
100.00

14

15

Lampiran 4 Hasil EDX zeolit termodifikasi-Fe(OH)3 (a) dan zeolit teraktivasiHCl 4 M (b).

a

Perolehan Spektrum (a)
Unsur
Deret
Norm.C
[% bobot]
Oksigen
K-deret
62.59
Silikon
K-deret
27.43
Aluminium K-deret
5.93
Kalium
K-deret
0.84
Besi
K-deret
2.74
Kalsium
K-deret
0.47
Jumlah
100.00

Atom.C
[% atom]
76.37
18.81
4.23
0.41
0.95
0.23
100.00

b

Perolehan Spektrum (b)
Unsur
Deret
Norm.C
[% bobot]
Oksigen
K-deret
60.29
Silikon
K-deret
28.95
Aluminium K-deret
6.43
Kalium
K-deret
1.59
Besi
K-deret
1.15
Kalsium
K-deret
1.59
Jumlah
100.00

Atom.C
[% atom]
73.33
20.06
4.64
0.79
0.40
0.77
100.00

15

16

Lampiran 5 Pangkalan data XRD zeolit Heulandit-Ca.

16

17

Lampiran 6 Data penentuan nilai KTA dan KTK pada optimasi modifikasi zeolit.

Bobot zeolit (g)

1.00 g
1.50 g
2.00 g
2.50 g
3.00 g

KTA
(mek/100 g)
8.81
17.19
16.48
13.58
11.66

KTK
(mek/100 g)
117.92
95.57
130.60
125.50
105.03

Konsentrasi Fe(OH)3
(M)

0.005 M
0.025 M
0.050 M
0.075 M
0.100 M
0.200 M

13.43
13.51
10.90
17.49
21.09
18.51

122.26
104.70
130.10
134.92
142.87
134.14

Waktu pengocokan
(jam)

1 jam
1.5 jam
2 jam
2.5 jam
3 jam

15.87
14.14
19.60
17.92
19.18

121.55
134.93
132.36
108.55
119.06

Waktu pendiaman
(jam)

1 jam
4 jam
8 jam
15 jam
24 jam

17.59
21.87
20.40
20.51
21.82

122.14
144.12
140.18
90.46
100.80

Jenis Variasi

17

18

Lampiran 7 Data perhitungan isoterm adsorpsi.
Konsentrasi
Fe(OH)3 awal
(C0) ppm
564.45
2100.37
5632.99
8781.63
13811.77
25139.19

Langmuir

Freundlich

Dubinin-Reduscevich

Ce (ppm)

Qe

Ce/Qe

log Ce

log Qe

ln Qe

ε

ε2

16.2040
215.0300
1192.7198
5734.7450
4947.9200
21093.9600

7.29
25.07
57.36
40.47
118.07
53.65

2.22
8.57
20.79
141.71
41.90
393.15

1.2096
2.3325
3.0765
3.7585
3.6944
4.3242

0.8625
1.3992
1.7586
1.6071
2.0722
1.7296

1.9860
3.2219
4.0493
3.7005
4.7713
3.9826

149.86
11.61
2.10
0.44
0.51
0.12

22458.16
134.81
4.40
0.19
0.26
0.01

Contoh perhitungan:

Log Qe

(

2.5000
2.0000
1.5000
1.0000
0.5000
0.0000
0.0000

600.00

)

Freundlich

y = 0.3078x + 0.6279
R² = 0.7228
2.0000
4.0000
Log Ce

6.0000

Langmuir

Ce/Qe

400.00
y = 0.0187x - 1.8739
R² = 0.9674

200.00
0.00

-200.00

ln Qe

6

0

10000

20000

30000

0.02

0.03

Ce
D-R

4
y = -87.407x + 3.9484
R² = 0.7183

2
0
0

0.01
ε2

18

19

Lampiran 8 Data perhitungan parameter isoterm adsorpsi.
Langmuir
Freundlich
Dubinin-Reduscevich
Ce/Qe = 0.0187 Ce -1.8739 Log Qe = 0.3078 Log Ce + 0.6279
Ln Qe = -87.4070 ε2 + 3.9484
R2 = 0.9677
R2 = 0.7228
R2 = 0.7183
Qm= 53.48
Kf= 4.24
Qd= 51.85
b= 9.98E-3
n= 3.25
*E= 0.07
*Ce: Konsentrasi Fe(OH)3 sisa yang terukur; Qe: Kapasitas adsorpsi; Qm: Kapasitas adsorpsi
maksimum; b: Tetapan yang berhubungan dengan energi bebas adsorpsi; Kf: kapasitas adsorpsi
relatif; n: Intensitas adsorpsi.

Contoh Perhitungan:
Langmuir

Freundlich

Dubinin-reduscevich

√

√

19

21

21