Gambar 2.7 Ilustrasi dari beberapa hasil Lempung Terpilar dengan Menggunakan
agen pemilar prekursor yang berbeda: Al-PILC A, Zr-PILC B, Ti-PILC C, dan Fe-PILC D. Cool P., Vansant E.F., 2002.
2.3.3. Interkalasi Agen Pemilar
Al-lempung dan Zr-lempung dapat dipertimbangkan sebagai sebuah model, sehingga preparasinya lebih mendetail, dan diskusinya difokuskan pada kedua sistem ini. Proses
kimia yang terjadi adalah pertukaran ion Ion Exchanging. Dapat diprediksikan kemudian bahwa faktor fisika dan kimia akan mempengaruhi derajat pertukaran dan
distribusi kation dalam partikel lempung. Faktor tersebut antar lain: konsentrasi dan pH larutan, adanya kation lain di satu sisi dan batas difusi di sisi lain.
Secara umum, berbagai spesies ion terdapat dalam larutan, seperti Al
13 7+
,, Al
3+
, Al
8 4+
dan H
+
. Proses yang terjadi dapat dijelaskan sebagai kompetisi antara ion ini dengan kation asli lempung. Selektivitas pertukaran kation dalam silikat tergantung
pada muatan dan ukuran kation. Selektivitas akan tinggi apabila aktion bermuatan besar, dan laju pertukaran menjadi lebih rendah untuk spesies yang lebih meruah.
Dapat diperkirakan bahwa pada kesetimbangan termodinamik, kation Al
13 7+
dan Zr
4 8+
akan mengalami pertukaran secara spesifik, meskipun situasi intermediet mungkin saja berbeda bila kation ini memiliki ukuran yang besar, yang seharusnya dapat
dikeluarkan dari lempung.
Yedid Novrianus Larosa : Studi Pengetsaan Bentonit Terpilar Fe
2
O
3
, 2007 USU Repository © 2008
Al dan Zr yang terdapat pada keadaan dasar steady state tidak tergantung pada kondisi eksperimen, kecuali pH yang mengontrol distribusi spesies ionik dalam
larutan. Hal ini dapat diamati dengan membandingkan hasil yang berbeda dalam literatur, yaitu d
001
spacing dan luas permukaan surface area.
Distribusi spesies polimer kationik dalam partikel tergantung pada batas difusi dan kompetisi dengan kation lain, dan hal ini lebih sulit untuk direproduksi,
karena tergantung pada kondisi eksperimen. Pertukaran kation makro Zr dalam lempung montmorilonit merupakan suatu proses random, seperti ditunjukkan dengan
evolusi garis 001. Inisial sampel adalah sangat kristalin, dan garis 001 pertama yang melebar dan menurun intensitasnya selama pertukaran ion, selanjutnya
meningkat dan menajam saat derajat pertukaran meningkat.
Luas permukaan juga berpengaruh, yaitu akan menurun apabila ukuran partikel lempung meningkat. Menarik untuk dicatat bahwa stabilitas thermal dari 2
dua sampel yang berbeda dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut ini:
Tabel 2.2 Evolusi Luas Permukaan 2 dua Zr-PILC Kalsinasi pada
Temperatur yang berbeda Luas Permukaan m
2
g setelah kalsinasi pada suhu Sampel
250
o
C 500
o
C 700
o
C S 360 260 205
V 280 210 130 Pengaruh distribusi pilar dalam lempung terhadap stabilitas thermal Lempung
Terpilar PILC dapat dijelaskan dengan fakta jarak rata-rata antar pilar, sehingga dapat memfasilitasi sintering, yang tergantung pada distribusi ini. Jadi, dapat
Yedid Novrianus Larosa : Studi Pengetsaan Bentonit Terpilar Fe
2
O
3
, 2007 USU Repository © 2008
dihipothesis bahwa stabilitas thermal merupakan determinasi tidak langsung dari distribusi pilar yang tergantung pada berbagai kondisi eksperimen pertukaran ion.
Secara garis besar, pengaruh temperatur yang digunakan terhadap penampilan pertukaran ion telah diselidiki oleh Bartley dan Burch. Keduanya
mengamati stabilitas thermal yang lebih baik untuk Zr-lempung yang dipreparasi melalui refluks terhadap larutan ZrOCl
2
dengan lempung. Burch R., 1997.
Kation dari lempung juga menunjukkan beberapa pengaruh, seperti
ditunjukkan pada tabel 2.3 dalam kasus Zr-lempung dan Al-lempung. Pada
Zr-lempung, stabilitas thermal sangat jelas berpengaruh, dan struktur lempung terinterkalasi rusak pada suhu yang lebih rendah bila padatan dipreparasi dari bentuk
Na-lempung menggunakan jenis lempung yang sama. Pada sampel ini, garis 001 tidak muncul melalui kalsinasi pada suhu 500
o
C. Dapat dikatakan, bahwa luas permukaan sedikit lebih tinggi pada sampel yang dipreparasi dari bentuk Ca-lempung.
Pada kasus Al-lempung, pengaruh kation lempung terhadap tekstur material yang dihasilkan juga sangat jelas. Difraksi Sinar-X tidak merefleksikan variasi terlalu
banyak, tetapi luas permukaan menunjukkan interkalasi lempung yang lebih baik bila kation lempung memiliki muatan positif yang lebih besar. Pengaruh ini dapat
dijelaskan melalui kompetisi antara kation asal dengan agen pemiliar. Selektivitas pertukaran kation meningkat dengan meningkatnya muatan, sehingga kompetisi antara
Na
+
dengan Al
13 7+
lebih baik atau lebih menguntungkan terhadap inkorporasi Al, dibandingkan dengan kompetisi antara Ce
3+
dengan Al
13 7+
. Dengan tidak adanya kompetisi ion, Al
13 7+
bertukar secara cepat, dan akan bergerak ke pusat partikel. Penggunaan kompetisi ion, seperti Ce
3+
, akan menurunkan kekuatan adsorbsi dan daya kation Al
13 7+
dalam partikel, sehingga menghasilkan distribusi kation yang homogen dan luas permukaan yang lebih besar.
Tabel 2.3 Pengaruh Kation Asal Lempung terhadap Sifat Tekstur Lempung
Terpilar PILC
a
250
o
C 400
o
C 500
o
C
b
Kation Asal
d
001
Å 25
o
C S d
001
d
’ 001
S
Yedid Novrianus Larosa : Studi Pengetsaan Bentonit Terpilar Fe
2
O
3
, 2007 USU Repository © 2008
m
2
g Å Å m
2
g Zr-montmorilonit
Na 21,5 288 21 Rusak -
Ca 21 323
21 18 284 Al-montmorilonit
Na-Ca 20 18,4
329 Li 20
18 295 Ce 20
18,2 453 La 20
18,6 430
Keterangan:
a
jenis lempung yang digunakan adalah Na-bentonit
b
Zr-montmorilonit dikalsinasi pada suhu 500
o
C, dan
Al-montmorilonit dikalsinasi pada suhu 400
o
C. Pinnavaia, 1985.
2.3.4. Preparasi Lempung Terpilar
