Intercalation Xilanol Orange on the Natural Zeolit and Their Application as the Zeolite Modified Electrode for Cd Measurement

INTERKALASI XILENOL ORANGE PADA ZEOLIT DAN
APLIKASINYA SEBAGAI ELEKTRODA TERMODIFIKASI
ZEOLIT UNTUK PENGUKURAN Cd

FITRIYAH

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Interkalasi Xilenol
Orange pada Zeolit dan Aplikasinya sebagai Elektroda termodifikasi zeolit untuk
Pengukuran Cd adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Fitriyah
NRP G451090351

SUMMARY
FITRIYAH. Intercalation Xilanol Orange on the Natural Zeolit and Their
Application as the Zeolite Modified Electrode for Cd Measurement. Supervised
by ETI ROHAETI and LATIFAH K. DARUSMAN.
Zeolite is a mineral inorganic micropores of alumina silicate hydrate
compounds with alkali metals and alkaline that has a skeleton-shaped cavity.
Zeolite mineral have a distinctive trait that matters, namely is high cation
exchange capacity so the zeolite is not only used as nutrient sinks, but can be used
to bind heavy metals ions. Zeolite is divided into natural zeolites and zeolite
synthesis, generally adsorption capacity of natural zeolite is lower than the zeolite
synthesis, so to enhance the capacity of the adsorption, the character of natural
zeolite surfaces need to be modified with surface modification process through a
variety of methods, one of the method is intercalation. Intercalation is the
insertion of the guest species (ion, atom, or molecules ) between layer compound.
The purpose of this research is intercalated color substances is xilenol

orange into natural zeolite Lampung and applying it as a selective electrode for
the determination of the concntration of ions Cd. Through the process of
intercalation is expected to improve the usefulness and added value of the zeolite.
Modified zeolite is expected to have a specific surface properties of cadmium ions
so that the adsorption can be used as a tools in the set up of selective ion
electrode.
Electrode is made by mixing powder carbon, zeolite intercalated, mineral oil
on a comparison of 6: 1: 3 so that a homogeneous paste is obtained. Paste is then
packed in glass tubes with a diameter of 3 mm in copper wire as the tools which
has give electrical contact. Zeolite intercalated xilenol orange prepared by mixing
the two grams of zeolite (who had previously been activated) with 100 mL of
orange xilenol in the range pH 5–10. Activation of the zeolite is carried out by
means of washing away 60 mesh size zeolite with 1 M HCl and heating on
temperatures 130o C.
Results show, that xilenol orange can be intercalated into a zeolite, this is
seen from the spectrum FTIR which had absorption at num waves 1383 cm-1. That
exhibits absorption of' S=O symmetric and asymmetrical in a –SO3H group is
suspected because XO having a SO3 group so as to cause the presence of an attack
HSO3 of XO on protons of a zeolite. Binding of xilenol orange also can be
detected of a decrease in cristalinty on difractogram X rays. The measurement of

the concentration of ions Cd2+ best occurring at pH 9. It can be seen with a peak
of pH on that point, reach a maximum with the percentage of 46 %. The
measurement of working electrodes using a paste of carbon which is modified of
the zeolite intercalated xilenol orange indicated the result that better than the
measurements of an electrode paste carbon without modification of the zeolite.
Repeatabilty measurement by ZMCPE which made against ion Cd 10-6 M is good
enough. That shown by the results obtained from the current average of 91.82 A
with standard deviation of 0,342. XRD results show that the zeolite used in this
research is a clinoptilolite type. Because it has a main peak at 22.5 XRD; 28,19
and 30,12. Based on this research can be abstracted that ZMCPE with the

insertion of xilanol orange at first, zeolite can be used as an ion detector electrode
Cd2+.
Keywords: Lampung natural zeolite, xylanol orange, intercalation, zeolite
modified electrode, cadmium, potensiostat

RINGKASAN
FITRIYAH. Interkalasi Xilenol Orange pada Zeolit dan Aplikasinya Sebagai
Elektroda Pasta Karbon Termodifikasi Zeolit untuk Pengukuran Cd. Dibimbing
oleh ETI ROHAETI dan LATIFAH K. DARUSMAN.

Zeolit merupakan mineral anorganik mikropori berupa senyawa alumina
silikat hidrat dengan logam alkali dan alkali tanah yang memiliki struktur
kerangka berbentuk rongga. Mineral zeolit mempunyai sifat khas yang penting
yaitu kapasitas tukar kation yang tinggi sehingga zeolit tidak hanya dimanfaatkan
sebagai penyerap unsur hara, akan tetapi dapat dipergunakan untuk mengikat ionion logam berat. Zeolit terbagi menjadi zeolit alam dan zeolit sintesis, kapasitas
adsorpsi zeolit alam umumnya lebih rendah daripada zeolit sintesis, sehingga
untuk meningkatkan kapasitas adsorpsinya, karakter permukaan zeolit alam perlu
diubah dengan melakukan proses modifikasi permukaan melalui berbagai metode,
salah satunya dengan metode interkalasi. Interkalasi adalah suatu penyisipan
spesies tamu (ion, atom, atau molekul) ke dalam antarlapis senyawa berstruktur
lapis.
Tujuan penelitian ini yaitu menginterkalasi zat warna xilenol orange ke
dalam zeolit asal daerah Lampung dan mengaplikasikannya sebagai elektroda
yang selektif untuk penentuan kadar ion Cd. Melalui proses interkalasi diharapkan
dapat meningkatkan kegunaan dan nilai tambah dari zeolit. Zeolit termodifikasi
ini diharapkan memiliki sifat permukaan spesifik terhadap penjerapan ion
kadmium sehingga dapat digunakan sebagai media pada pembuatan elektroda
selektif ion.
Elektroda dibuat dengan mencampurkan serbuk karbon, zeolit terinterkalasi,
minyak mineral pada perbandingan 6 : 1 : 3 sehingga diperoleh pasta homogen.

Pasta ini selanjutnya dikemas dalam tabung gelas berdiameter 3 mm yang di beri
kawat tembaga sebagai media kontak listrik. Zeolit terinterkalasi xilenol orange
disiapkan dengan cara mencampurkan dua gram zeolit (yang sebelumnya telah
diaktifasi) dengan 100 mL xilenol orange dalam rentang pH 5-10. Aktifasi zeolit
dilakukan dengan cara mencuci zeolit ukuran lolos 60 mesh dengan HCl 1M dan
memanaskannya pada temperatur 130o C.
Hasil menunjukkan bahwa xilenol orange dapat diinterkalasikan ke dalam
zeolit, hal ini dapat dilihat dari pita spektrum FTIR yang memiliki serapan pada
bilangan gelombang 1383 cm-1 yang menunjukkan serapan dari S=O simetris dan
asimetris pada gugus –SO3H ini diduga dapat terjadi karena XO memiliki gugus
SO3 sehingga menyebabkan adanya serangan HSO3 dari XO pada proton H dari
zeolit. Pengikatan xilenol orange juga dapat dideteksi dari penurunan kristalinitas
pada difraktogram sinar X. Pengukuran konsentrasi ion Cd2+ terbaik terjadi pada
pH 9. Hal ini ditunjukan dengan puncak pH yang mencapai maksimum pd titik
tersebut, dengan persentase 46 %. Pengukuran elektroda kerja menggunakan pasta
karbon yang dimodifikasi zeolit terinterkalasi xilenol orange menunjukkan hasil
yang lebih baik dibandingkan pengukuran dengan elektroda pasta karbon tanpa
modifikasi zeolit. Kebolehulangan pengukuran oleh elektroda Zeolit. Elektroda
pasta karbon termodifikasi zeolit (ZMCPE) yang dibuat terhadap ion Cd 10-6M
cukup baik. Hal ini ditunjukkan dari hasil yang diperoleh yaitu arus puncak ratarata sebesar 91.82 µA dengan standar deviasi sebesar 0,342. Hasil XRD

menunjukan zeolit yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis klinoptilolit.

Karena memiliki puncak utama XRD pada 22,5; 28,19 serta 30,12. Berdasarkan
penelitian ini dapat disarikan bahwa ZMCPE dengan penyisipan xilanol orange
pada zeolit terlebih dahulu, dapat digunakan sebagai elektroda pendeteksi ion
Cd2+.
Kata kunci : Zeolit Lampung, xilenol orange, interkalasi, elektroda, logam
kadmium(II), potensiostat

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

INTERKALASI XILENOL ORANGE PADA ZEOLIT DAN

APLIKASINYA SEBAGAI ELEKTRODA TERMODIFIKASI
ZEOLIT UNTUK PENGUKURAN Cd

FITRIYAH

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Kimia

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

viii

Penguji luar komisi pada Ujian Tesis: Dr. Irmanida Batubara

Judul Tesis : Interkalasi Xilenol Orange pada Zeolit dan Aplikasinya Sebagai
Elektroda Termodifikasi Zeolit untuk Pengukuran Cd
Nama
: Fitriyah
NIM
: G451090351

Disetujui oleh,
Komisi Pembimbing

Dr. Dra. Eti Rohaeti Azis, M.S
Ketua

Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman, M.S
Anggota

Diketahui oleh,

Ketua Program Studi Kimia

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Dyah Iswantini, M.Agr.Sc

Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc.Agr

Tanggal Ujian:

Tanggal Lulus:

2013

x

PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT, zat pemilik alam karena atas berkat
kemudahannya lah penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul Interkalasi
Xilenol Orange pada Zeolit Alam dan Aplikasinya Sebagai Elektroda
termodifikasi zeolit untuk Pengukuran Cd.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima

kasih kepada semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan dan dukungan
kepada penulis hingga menyelesaikan studi ini, sebagai berikut :
Dr. Dra. Eti Rohaeti, MS; selaku ketua komisi pembimbing dan
Prof.Dr.Ir.Latifah K. Darusman, MS; selaku anggota yang telah banyak
memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis mulai dari penyusunan
Proposal Penelitian sampai penulisan Tesis ini. Kepada Prof. Dr. Dyah Iswantini,
M.Agr.Sc selaku Ketua Program Studi Kimia atas segala arahan selama masa
studi. Seluruh staf dosen kimia dan laboran atas segala arahan, sumbangsih,
bantuan dan kerja sama yang baik selama masa studi. My beloved husband, Abdul
Darda. Terima kasih untuk segala dukungan, bantuan, cinta dan kasih sayangmu.
Special untuk pelita hati kami, my syakura. Sembah sujud dan penghargaan yang
sebesar-besarnya penulis persembahkan kepada kedua orang tua, ayahanda H.M
Suhaemi dan ibunda Hj.Laelah Hartini beserta seluruh kakak-kakak dan teteh
teteh, keponakan-keponakanku tercinta.
Sebagai manusia biasa yang tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tesis ini masih jauh dari kesempurnaan.
Olehnya kritik dan saran sangat diharapkan dari semua pihak sehingga dapat
menjadi motivasi bagi penulis. Semoga tesis ini dapat bermanfaat

Bogor, Januari 2014

Fitriyah

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xi

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR LAMPIRAN

xi

DAFTAR PUSTAKA

20

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Tabel 2.

Identifikasi XRD pada puncak utama zeolit sebelum dan sesudah
diaktivasi

12

Kebolehulangan Pengukuran Cd2+

18

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur zeolit mordenit

4

Gambar 2. Struktur zeolit klinoptilolit

4

Gambar 3. Struktur kerangka zeolit dalam dua dan tiga dimensi

5

Gambar 4. Struktur xilenol orange

6

Gambar 5. Diagram Alir Penelitian

8

Gambar 6. Difraktogram sinar X pada zeolit sebelum dan sesudah aktivasi

11

Gambar 7. Difraktogram sinar X pada zeolit sebelum dan sesudah Interkalasi 13
Gambar 8. Profil Spektrum FTIR zeolit aktivasi dan zeolit diinterkalasi XO

15

Gambar 9. Voltamogram pulsa diferensial ZMCPE pada rentang pH 6-10

17

Gambar 10.Voltamogram pulsa diferensial elektroda pasta karbon

17

-6

Gambar 11.Kurva kalibrasi pengukuran Cd(II) nitrat 10 M sebanyak 20 kali

19

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Kurva kalibrasi pulsa diferensial
Lampiran 2. Potensiostat EDAQ
Lampiran 3. Lampiran 3. XRD mineral Klinoptilolit

29

xii

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Zeolit merupakan mineral mikropori anorganik berupa senyawa alumina
silikat hidrat dengan logam alkali dan alkali tanah yang memiliki struktur
kerangka berbentuk rongga. Gugusan alumina dan silika pada zeolit saling bertaut
silang melalui pengikatan atom oksigen sehingga menghasilkan struktur berpori
dengan ukuran sekitar 2-4 nm. Kandungan utama zeolit adalah silikon, aluminium
dan oksigen dalam kerangka, serta kation, air dan atau molekul lain dalam pori
porinya. Mineral zeolit mempunyai sifat khas yang penting, yaitu (1) kapasitas
tukar kation yang tinggi, (2) sifat penyaring molekuler, dan (3) dehidrasi dan
rehidrasi. Sifat penting yang utama yaitu kapasitas tukar kation yang dimilikinya
menyebabkan zeolit tidak hanya dimanfaatkan sebagai penyerap unsur hara, akan
tetapi dapat dipergunakan untuk mengikat ion-ion logam berat, yaitu sebagai
adsorben.
Berdasarkan asalnya, zeolit dibedakan menjadi dua, yaitu zeolit alam dan
zeolit sintetik. Zeolit alam terbentuk selama ribuan tahun dalam bentuk sedimen
yang terjadi karena pencampuran debu-debu vulkanis dengan air hujan, air tanah,
atau air laut. Sementara zeolit sintetik dibuat di laboratorium. Zeolit alam maupun
zeolit sintetik merupakan kristal dengan struktur yang padat. Deposit zeolit di
seluruh dunia terdapat tiga jenis utama, yaitu klipnoptilolit, mordenit, dan apatit.
Klasifikasi ini didasarkan perbedaan komposisi yaitu bentuk linear, lembaran, atau
kristal zeolit (Ulfah et al. 2006).
Kerja adsorpsi zeolit alam umumnya lebih rendah daripada zeolit sintesis,
sehingga untuk meningkatkan kapasitas adsorpsinya, karakter permukaan zeolit
perlu diubah sifatnya dengan melakukan proses modifikasi permukaan melalui
berbagai metode. Aktivasi permukaan zeolit merupakan salah satu metode untuk
menghilangkan pengotor dan membuka pori zeolit agar kemampuannya sebagai
adsorben dapat lebih optimum. Metode lain yang dapat dilakukan yaitu dengan
memodifikasi permukaannnya yang bertujuan untuk mendapatkan sifat yang
diinginkan dari suatu zeolit seperti kemampuan interaksi dengan senyawa lain,
pengubahan ukuran pori, kemampuan adsorpsi terhadap molekul tertentu serta
berbagai manfaat lainnya yaitu dengan modifikasi interkalasi (Mockovciakova et
al. 2008).
Interkalasi adalah modifikasi permukaan dengan penyisipan spesies tamu
(ion, atom, atau molekul) ke dalam antar lapis senyawa berstruktur lapis. Schubert
(2002) mendefinisikan interkalasi merupakan suatu penyisipan suatu spesies pada
ruang antarlapis dari padatan dengan tetap mempertahankan struktur berlapisnya.
Atom-atom atau molekul-molekul yang akan disisipkan disebut sebagai interkalan,
sedangkan yang merupakan tempat yang akan dimasuki atom-atom atau molekulmolekul disebut sebagai interkalat. Metode ini akan memperbesar pori material,
karena interkalan akan mendorong lapisan atau membuka antarlapisan untuk
mengembang.
Interkalasi pada zeolit yang mampu meningkatkan daya kerjanya sebagai
elektroda telah dibuktikan beberapa peneliti. Zendehdel et al. (2007) melaporkan
bahwa hasil analisis voltameter pengukuran Cu menggunakan elektroda zeolit

2

terinterkalasi dengan pewarna morin, kalmagit dan xilenol orange (XO),
menunjukkan puncak yang terukur lebih tinggi dibanding dengan elektroda zeolit
tanpa pewarna. Ini memperlihatkan bahwa pewarna berfungsi sebagai agen
pengkelat untuk deteksi logam Cu(II). Pada konsentrasi logam Cu(II) yang
sebanding, adanya modifikasi oleh zat pewarna pada zeolit NaY menyebabkan
kemampuan deteksinya semakin meningkat dibandingkan dengan zeolit NaY
tanpa dimodifikasi.
Modifikasi pada zeolit, dalam aplikasi pemanfaatannya selama ini, banyak
digunakan pada industri katalisis, jerapan dan aplikasi pemisahan. Pemanfaatan
zeolit ini sekarang semakin berkembang, misalnya pemanfataan zeolit sebagai
membran pemisahan, sensor kimia, elektroda termodifikasi zeolit, dan aplikasi
lainnya. Elektroda termodifikasi zeolit merupakan sensor kimia banyak
dikembangkan (Walcarius 1998, Walcarius 1999). Elektroda termodifikasi zeolit
yang dikenal dengan ZME (Zeolite Modified Electrode) merupakan suatu sensor
kimia yang memanfaatkan zeolit sebagai penyusunnya. Sifat yang menarik dari
zeolit, misalnya kapasitas tukar ion, selektivitas muatan dan bentuk, kestabilan
pada suhu tinggi, cenderung murah dan resisten terhadap kondisi suhu ekstrim
menjadikan zeolit semakin dikembangkan penggunaannya sebagai ZME
(Walcarius et al. 1997).
Elektroda pasta karbon yang termodifikasi zeolit, terutama diaplikasikan
pada fotokimia, zeolit yang diinterkalasikan dengan zat pewarna merupakan
potensi industri yang menjanjikan yaitu sebagai pigmen pada zeolit. Arvand et al.
(2003) melaporkan bahwa modifikasi elektroda semakin memperlihatkan suatu
sifat yang menarik dan menguntungkan ketika metilen biru diimmobilisasi pada
mordenit dan digunakan dalam pembuatan elektroda pasta karbon untuk
mempelajari oksidasi elektrokatalisis dari asam askorbat. Hasil penelitian
Zendehdel et al. (2007) menunjukkan bahwa elektroda termodifikasi zeolit untuk
deteksi logam Cu(II), diantara zeolit yang diinterkalasi dengan XO, morin dan
kalmagit memiliki interaksi yang paling baik dimiliki oleh XO. Sampai saat ini,
interkalasi XO pada zeolit alam dengan metode pertukaran ion belum dilaporkan.
Diperlukan suatu pengetahuan mengenai kemampuan zat pewarna XO yang
diinterkalasikan ke zeolit sebagai pigmen kemudian diaplikasikan sebagai
elektroda termodifikasi zeolit untuk mendeteksi logam.
Logam yang menjadi target deteksi pada penelitian adalah adalah logam
kadmium (Cd). Logam Cd dalam bentuk kation Cd2+ merupakan salah satu
polutan utama yang menyebabkan penyakit serius termasuk diantaranya kecacatan
mental (Senthilkumar dan Saraswathi 2009). Toksisitas Cd lebih tinggi dari Cu
dengan kata lain ambang batas Cd2+lebih rendah dari ambang batas logam Cu2+
sehingga diperlukan alat untuk mendeteksi logam pada konsentrasi yang lebih
rendah.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menginterkalasikan zat warna xilenol orange
(XO) ke dalam zeolit serta mempelajari karakteristik dan aplikasi dari zeolit
terinterkalasi XO sebagai elektroda pasta karbon termodifikasi zeolit untuk
deteksi dan penentuan kadar ion Cd2+.

3

Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan bermanfaat memberikan informasi ilmiah
mengenai kemampuan interkalasi XO pada zeolit. Informasi mengenai kinerja
zeolit terinterkalasi XO sebagai pemodifikasi elektroda pasta karbon dalam
deteksi logam Cd. Hal ini dimasa yang akan datang diharapkan menjadi tekn
ologiuntuk mendeteksi logam Cd atau sensor Cd di lingkungan.
Hipotesis Masalah
Interkalasi zeolit alam oleh xilenol orange (XO) dapat dilakukan. Zeolit
terinterkalasi XO dapat diaplikasikan sebagai elektroda pada deteksi (sensor)
logam kadmium.

TINJAUAN PUSTAKA

Zeolit
Zeolit merupakan senyawa alumino silikat terhidrasi, dengan unsur utama
yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga
dimensi dan mempunyai pori yang rapat berisi molekul air. Rumus empiris zeolit
adalah M2/nO. Al2O3. X(SiO2). yH2O dengan (M) kation alkali atau alkali tanah, (n)
valensi kation, (X) bernilai 2-10, dan (y) bernilai 2 -7. Muatan listrik yang
dimiliki oleh kerangka zeolit, baik yang dimiliki oleh kerangka zeolit yang
terdapat di permukaan maupun di dalam pori, menyebabkan zeolit dapat berperan
sebagai penukar kation, penjerap dan katalis. Pembentukan zeolit mengandung
perbandingan yang besar dari M2+ dan H+ pada Na+, K+ dan Ca2+. Pembentukan
zeolit ini bergantung pada komposisi dari batuan induk, suhu, tekanan, tekanan
parsial dari air, pH dan aktifitas dari ion-ion tertentu. (PPTM 1997).
Berdasarkan komposisi mineralnya zeolit terbagi menjadi beberapa jenis,
diantara lebih dari 40 jenis zeolit alam dan 200 zeolit sintetis yang paling umum
adalah mordenit, klinoptilolit, kabaksit, erionit dan pilifsit (Valdes et al. 2006).
Jenis umum yang ditemukan di Indonesia adalah jenis klinoptilolit dan mordenit
(Sastiono 1993). Klinoptilolit dan mordenit merupakan alumina dengan
kandungan silika yang paling tinggi. Struktur krisal klinoptilolit memiliki saluran
yang terlihat dua dimensi, terbentuk melalui lapisan tetrahedral. Kristal mordenit
walaupun tampilannya lebih sederhana, namun struktur kristalnya lebih rumit
karena memiliki dua tipe yang berbeda pada saluran pori dan sistem ruang
kosongnya (Korkuna et al. 2007). Struktur mordenit dan klinoptilolit ditunjukkan
pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Penelitian ini menggunakan zeolit alam yang berasal dari Lampung. Zeolit
alam Lampung termasuk jenis klipnoptilolit (Rohaeti 2007). Menurut Alam
(2009), pada dasarnya penggunaan mineral zeolit alam sama dengan zeolit sintesis.
Hal ini disebabkan oleh persamaan sifat fisik dan kimia yang dimiliki oleh kedua
jenis zeolit. Walaupun pada umumnya mineral zeolit sintesis lebih murni, namun

4

persamaan utama dua jenis tersebut adalah kemampuan pertukaran ion, adsorpsi,
dan penyaring molekular.
Sifat dan Karakteristik Zeolit
Zeolit merupakan kelompok silikat yang dikenal dengan tektosilikat yaitu
mineral berbasis silika yang hubungan tetrahedral SiO44- nya membangun pola
tiga dimensi yang semua atom O nya digunakan bersama dengan tetrahedral
tetangganya. Namun demikian beberapa atom Si dapat digantikan oleh atom Al
sehingga menghasilkan pengurangan muatan positif pada kerangkanya (Valdes et
al. 2006). Karena adanya pengurangan muatan positif, dengan demikian muatan
listrik kristal zeolit tersebut bertambah. Kelebihan muatan ini biasanya diimbangi
oleh kation-kation logam K+, Na+, dan Ca2+ dan Mg2+ yang menduduki tempat
tersebar dalam struktur zeolit yang bersangkutan. Pada susunan kristal zeolit
terdapat dua jenis mordenit dan klinoptilolit. Struktur dari zeolit mordenit dan
klinoptilolit ditampilkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Struktur kristal 3 dimensi
disajikan di Gambar 3. Zeolit klinoptilolit memiliki kerangka struktur unit
tetrahedral [AlO4]5- dan [SiO4] dengan unit bangun sekunder T10O20. Zeolit
klinoptilolit alam pasda suhu 25oC dan pada tekanan 2,6666 kPa kapasitas
adsorpsinya terhadap H2O dapat mencapai 16 gram H2O/100 gram (Inglezakis et
al. 2004).

Gambar 1Struktur zeolit mordenit (Su dan Norberg 2001)

Gambar 2 Struktur zeolit klinoptilolit (Kazemian et al. 2009)

5

Gambar 3 Struktur kerangka zeolit dalam dua dan tiga dimensi (Valdes et al.
2006)
Ikatan ion Si-O-Si atau Si-O-Al sebagai pembentuk struktur kristal dengan
pengisi pori logam alkali sebagai kation yang mudah tertukar (exchangeable
cation). Logam Al dalam bentuk tetrahedral sehingga atom Al akan bermuatan
negatif karena berkoordinasi dengan 4 atom oksigen dan selalu dinetralkan oleh
kation alkali atau alkali tanah untuk mencapai senyawa yang stabil. Selain jumlah
logam alkali yang dapat dipertukarkan (kapasitas tukar kation), jumlah molekul
air juga menunjukkan jumlah pori-pori atau volume ruang h7mpa yang akan
terbentuk bila unit sel kristal zeolit tersebut dipanaskan.
Sifat yang penting pada pemanfaatan zeolit sebagai elektroda salah satunya
adalah kapasitas tukar kation (KTK) yaitu ukuran jumlah kation yang dapat
dipertukarkan per berat atau volume. Sifat ini merupakan salah satu karakterisitik
zeolit. Nilai KTK tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain
konsentrasi kation yang dipertukarkan dan waktu kontak. Mordenit dan
klinoptilolit mempunyai diameter rongga 3x6 Ǻdan 6x7 Ǻ dengan nilai kapasitas
tukar kation (KTK) masing- masing sebesar 2,29 meq/g dan 2,54 meq/g.
Kapasitas tukar kation pada zeolit bergantung pada beberapa faktor yaitu (1)
topologi kerangka (konfigurasi saluran dan ukuran), (2) ukuran dan bentuk
(kemampuan polarisasi) ion, (3) kerapatan muatan di saluran, (4) valensi dan
kerapatan muatan ion, dan (5) komposisi elektrolit dan konsentrasi dalam larutan
eksternal (Khaorapapong et al. 2007).
Jumlah saluran dan penataan ruang, menentukan sifat difusi dari suatu zeolit.
Ukuran kation dan dan ukuran saluran zeolit menentukan apakah suatu kation
dapat menetap dalam suatu kerangka zeolit, misalnya analsim yang mempunyai
saluran diameter efektif sekitar 0.28 nm dimana hampir semua Na+ nya dapat
bertukar dengan Rb+ (jari-jari ionnya sama dengan 0.149 nm) namun berbeda
halnya dengan Cs+ yang terlalu besar untuk dapat melalui saluran karena jari-jari
ionnya sama dengan 0.165 nm (Sastiono 1993).

6

Zat Pewarna Xilenol Orange (XO)
Xilenol orange adalah pereaksi organik yang umumnya digunakan sebagai
indikator untuk titrasi logam. XO merupakan asam polibasa lemah yang tergolong
pewarna trifenilmetana. Struktur ini dapat digambarkan dengan rumus H6X, yang
menunjukkan adanya kehadiran enam hidrogen terionisasi. Pelarutan XO di dalam
air menghasilkan enam ligan dari XO yang didistribusikan dalam kisaran pH 2
sampai 12. Pada pH6.5 panjang
gelombang yang menunjukan serapan maksimum ditunjukkan pada 580 nm.
Xilenol orange menunjukkan perubahan warna sesuai dengan perubahan pH. Hal
ini dikarenakan panjang gelombang dimana xilanol orange bekerja, puncak pada
433 nm mulai berkurang dan puncak akan muncul pada 578 nm, puncak ini sangat
signifikan pada pH 7. Setelah pH >8 warna larutan menjadi ungu-merah, pada saat
inilah XO bekerja maksimum. (lvsic et al. 2009).
XO termasuk indikator kompleksometri yang sangat baik, dan merupakan
pereaksi potensiometrik untuk penentuan ion logam. Struktur kimia XO disajikan
di Gambar 4.

Gambar 4. Struktur xilenol orange (Lvsic et al. 2009).
XO merupakan reagen pewarna yang non selektif dan bergantung pada pH.
Hanya sedikit reagen pewarna yang bekerja spesifik. Madrakian et al. (2005)
melaporkan bahwa reaksi Be(II) dan Al(II) dengan XO membentuk kompleks
warna dalam media larutan yang tersubstitusi sempurna. Pada penelitian yang lain,
reaksi pengkompleksan antara Pb(II) dan XO telah dilakukan oleh Ensafi et al.
(2008) yang melaporkan bahwa XO merupakan indikator logam yang dapat
digunakan untuk penentuan analitik. Pembentukan antara kompleks XO dengan
logam Pb(II) cukup stabil. Sebagai agen pengkompleks, ligan pada XO bekerja
selektif pada pH 6 dan adsorpsi maksimum XO pada permukaan karbon teraktifasi
setelah interaksinya selama 36 jam.
Proses Interkalasi
Proses interkalasi merupakan suatu penyisipan spesies pada ruang
antarlapis dari padatan dengan tetap mempertahankan struktur berlapisnya.
Menurut Rusman (1999) mekanisme pembentukan interkalasi dapat
dikelompokkan menjadi lima golongan, yaitu (1) Senyawa interkalasi yang
terbentuk dari pertukaran kation. Senyawa terinterkalasi jenis ini terbentuk dari
pertukaran kation tamu dengan kation yang menyetimbangkan muatan lapis.
Jumlah kation tamu yang dapat terinterkalasi tergantung pada jumlah muatan yang
terkandung pada lapisan utamanya. (2) Senyawa interkalasi yang dibentuk dari

7

interaksi dipol dan pembentukan ikatan hidrogen. Interkalasi terbentuk jika
spesies tuan rumah (host) bersifat isolator dan tidak memiliki muatan permukaan.
Interaksi antara spesies tamu dan lapisan spesies tuan rumah hanya berupa
interaksi dipol dan ikatan hidrogen. (3) Interkalasi yang dibentuk karena interaksi
dipol antara spesies tamu dan ion-ion antar lapis. Interkalasi dapat terjadi melalui
pertukaran molekul-molekul pelarut yang melarutkan ion-ion dalam antarlapis
dengan molekul-molekul tamu. Hal tersebut terjadi jika molekul tamu mempunyai
polaritas yang tinggi. (4) Senyawa interkalasi yang dibentuk dengan ikatan
hidrogen Bila dibandingkan dengan senyawa interkalasi yang lain, maka spesies
tamu akan terikat lebih kuat di dalam spesies induk, sehingga deinterkalasi lebih
sulit terjadi. (5) Senyawa interkalasi yang dibentuk dari transfer muatan.
Interkalasi ini terjadi jika lapisan bahan induk bersifat konduktif.
Elektroda Termodifikasi Zeolit
Zeolit umumnya mengandung silikon, aluminium, dan oksigen dalam
kerangka dan kation, air dan atau molekul lain, dengan melakukan proses
modifikasi permukaan melalui berbagai metode, karakter permukaan zeolit dapat
diubah sifatnya. Cara yang dapat dilakukan adalah dengan memodifikasi pada
permukaannya menggunakan senyawa seperti asam untuk membersihkan pori dari
logam yang terjerap dan tambahan gugus lainnya. Untuk mendapatkan sifat yang
diinginkan dari suatu zeolit misalnya kemampuannya berinteraksi dengan
senyawa lainnya, perubahan ukuran pori, kemampuan adsorpsi terhadap suatu
adsorbat tertentu dan berbagai hal lainnya, maka dilakukan pengubahan
permukaan (Mockovciakova 2008). Pemanfaatan elektrode zeolit termodifikasi
dilakukan melalui empat cara yaitu, (1) dispersi zeolit di suatu matriks padat, (2)
pemampatan zeolit di substrat konduktif, (3) pelapisan zeolit dengan bentuk lapis
tipis di permukaan elektroda padat, dan (4) ikatan kovalen zeolit dengan lapisan
permukaan elektrode (Walcarius 1998, Walcarius 1999).
Salah satu sifat yang menguntungkan untuk pengembangan sensor dengan
memanfaatkan ZME, yaitu kapasitas tukar ion dari zeolit dan juga selektivitas
berupa ukuran, bentuk, muatan molekular zeolit (Zen et al. 2003). Royea (2006)
melaporkan bahwa penelitian yang menyangkut interaksi antara zeolit dan adanya
kehadiran molekul selama proses reaksi redoks dan mekanisme promosi transfer
elektron pada zeolit modifikasi elektroda merupakan hal yang sangat penting
dalam pemisahan muatan fotokimia. Pemanfaatan elektroda termodifikasi zeolit
dalam aplikasinya yang penting di bidang elektrokatalisis adalah sebagai sensor,
serta nanoelektroda termodifikasi zeolit.
Kadmium (Cd)
Logam kadmium termasuk ke dalam logam golongan berat yang memiliki
bilangan valensi +2, terletak pada golongan IIB. Konfigurasi elektron unsur Cd
dengan nomor atom 48 adalah [Kr] 5S2 4d10, sedangkan bobot atom 207,19 g/mol,
densitasnya pada suhu 293oK adalah 8,65 g/cm3, bila dilarutkan dengan larutan
yang mengandung ion OH- akan mengalami pengendapan. Sifat fisika logam Cd,
merupakan logam yang lunak, berwarna putih seperti putih perak, kehilangan
kilapnya bila berada dalam udara yang basah dan lembab, cepat mengalami

8

kerusakan bila terkena uap amoniak dan sulfur hidroksida, titik didihnya 765oC,
titik lelehnya 321oC (Palar 1994).
Logam kadmium mempunyai kemampuan untuk mengikat gugus sulfur dan
karboksil (-COOH) dari molekul-molekul protein, asam amino dan amida. Zat
pencemar Cd dalam air berasal dari buangan industri dan limbah pertambangan
(Palar, 1994). Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup tentang baku mutu
limbah cair No.Kep-51/MENLH/10/1995 menyatakan bahwa batas maksimum
untuk logam Cd adalah 0,05 mg/L sedangkan keputusan Menteri Kesehatan
tentang air minum No.907/MENKES/SK/VII/2002 menyatakan bahwa batas
maksimum untuk logam Cd adalah 0,005 mg/L. Menurut Senthilkumar &
Saraswathi (2009) diantara kontaminan logam, ion-ion logam berat misalnya Cd2+
dan Pb2+ termasuk ke dalam dua polutan utama yang merupakan penyebab
penyakit didalam kehidupan manusia, bahkan termasuk diantaranya kecacatan
mental.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Januari 2011 sampai dengan Juli 2011
bertempat di Laboratorium Bagian Kimia Analitik dan Laboratorium Bersama
Departemen Kimia FMIPA IPB.
Penelitian meliputi beberapa tahap, yaitu karakterisasi zeolit, preparasi
zeolit, interkalasi zeolit dengan xilenol orange, karakterisasi zeolit hasil
interkalasi dengan xilenol orange, aplikasinya sebagai elektroda zeolit termodikasi
pasta karbon serta pengukuran elektrokimia. Diagram alir penelitian dapat dilihat
pada Gambar 5. Prosedur untuk menginterkalasikan xilenol orange merujuk pada
metode yang dikembangkan oleh Zendehdel et al.(2007) dengan modifikasi
beberapa aspek didalamnya.
Zeolit alam Lampung
Diubah ukuran fisik lolos 60 mesh
Aktivasi zeolit
Interkalasi dengan xilenol orange

Analisis XRD dan FTIR

Pembuatan elektroda pasta karbon

Pengukuran elekrokimia elektroda termodifikasi zeolit
(respon terhadap logam Cd) dengan potensiostat

Gambar 5 Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini menggunakan zeolit alam asal daerah Lampung (yang
selanjutnya disebut zeolit alam) diubah ukuran fisiknya dengan menggiling dan

9

mengayaknya menjadi ukuran lolos 60 mesh. Kemudian untuk mengidentifikasi
jenis zeolit yang terdapat dalam contoh dilakukan karakterisasi menggunakan
difraksi sinar X.
Aktivasi Zeolit
Sebanyak 50g zeolit yang telah diubah ukuran fisiknya menjadi lolos 60
mesh ditambahkan 1000 mL HCl 1M, diaduk dengan menggunakan pengaduk
magnet selama 3 jam. Campuran kemudian dibilas dengan akuades sampai pH
netral, filtrat diuji menggunakan [Ag(NH3)2]+ sampai tidak terbentuk endapan
AgCl, kemudian zeolit yang telah bebas ion Cl- dipanaskan pada suhu 130oC
selama 3 jam (Venglovsky et al. 2005).
Preparasi Interkalasi Zeolit dan Xilenol Orange
Sebanyak dua gram zeolit teraktivasi asam dicampurkan dengan 100 mL
larutan xilenol orange pada konsentrasi 10-5 M distirer selama 24 jam pada suhu
ruang, pH larutan dioptimasi dalam rentang pH antara 5-10 menggunakan larutan
buffer NH4Cl dan NH3. Campuran didekantasi dan padatan dikeringkan pada suhu
100o C selama 5 jam. (Zendehdel et al. 2007).
Pembuatan Elektroda
Zeolit sebanyak 100 mg terinterkalasi xilenol orange dicampur dengan
serbuk karbon sebanyak 600 mg (Zendehdel et al. 2007) dalam mortar.
Selanjutnya, 300 mg minyak mineral ditambahkan sampai diperoleh pasta
homogen. Untuk pembuatan elektroda pasta karbon, elektroda kerja dibuat dengan
cara mengemasnya ke dalam salah satu ujung tabung kaca yang berukuran
diameter 3 mm, kemudian kawat tembaga dimasukkan ke dalam ujung yang lain
agar terjadi kontak listrik. Permukaan elektroda dihaluskan menggunakan amplas
dan kertas minyak.
Pengukuran Elektrokimia
Pengukuran elektrokimia zeolit (sebelumnya telah diinterkalasi dengan
xilenol orange) yang telah dimodifikasi dengan elektroda pasta karbon atau
dikenal dengan ZMCPE (Zeolit Modified Carbon Paste Electrode). Elektroda
yang telah dibuat direndam dalam 50 mL larutan 5×10-6 M kadmium(II) nitrat dan
larutan elektrolit natrium nitrat 0.05 M selama 15 menit, pada rangkaian terbuka.
Selanjutnya elektroda dikeluarkan dari larutan dan dicuci dengan air suling triple
destilat. Selanjutnya untuk memperoleh data voltamogram elektroda dicelupkan
kembali ke dalam 50 mL 0.05 M larutan natrium nitrat untuk memperoleh data
voltamogramnya.Voltamogram dicatat pada diferensial negatif yang berkisar pada
skala 0.3V-0.2V.
Pengukuran elektrokimia dilakukan dengan metoda Pulsa diferensial,
menggunakan Potensiostat Galvanostat EDAQ. Sel elektrokimia yang dibangun
dari elektroda pasta karbon yang telah dibuat menjadi ZMCPE sebagai elektroda
kerja, kawat platina sebagai elektroda pembantu, serta elektroda kalomel sebagai
elektroda referensi. Pulsa voltammetri diferensial diukur dengan pulsa amplitudo

10

50 mv, kecepatan analisis pada 20 mv s-1, dan pulsa internal pada 0,3 s (Walcarius
1999)
Kebolehulangan Pengukuran
Kebolehulangan pengukuran dari elektroda zeolit terinterkalasi XO
ditentukan dengan melakukan pengukuran sebanyak 10 kali terhadap larutan
Cd(II) nitrat 10-6 M dalam Na nitrat 0,1 M. (Horta et al. 2005)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Preparasi Zeolit dan Aktivasi Zeolit
Zeolit alam umumnya mempunyai ukuran pori yang tidak seragam dan
mengandung banyak pengotor. Oleh karenanya, perlu dilakukan proses preparasi
dan aktivasi zeolit. Proses aktivasi dapat meningkatkan kemampuan zeolit sebagai
adsorben maupun penukar ion (Fatimah 2000). Pada proses preparasi zeolit diayak
menggunakan ayakan 60 mesh, untuk kemudian diaktivasi melalui penambahan
HCl.
Aktivasi yang dilakukan antara lain, aktivasi secara kimia dan aktivasi
secara fisika. Aktivasi secara kimia bertujuan untuk membersihkan permukaan
pori, membuang senyawa pengotor, mengatur kembali letak atom yang
dipertukarkan. Penambahan pereaksi tertentu sehingga diperoleh pori-pori zeolit
yang bersih merupakan prinsip dari aktivasi secara kimia (Fatimah 2000). Proses
aktivasi menyebabkan nisbah Si/Al mencapai optimum sehingga zeolit alam
mengalami peningkatan luas permukaan dan tidak mengalami kerusakan
struktural yang besar. (Weitkamp dan Puppe. 1999). Aktivasi secara kimia
dilakukan dengan penambahan asam HCl 1 M. Aktivasi secara fisik pada zeolit
dilakukan dengan pemanasan pada suhu 130 oC selama 3 jam. Proses ini
bertujuan menguapkan air yang terperangkap dalam pori-pori zeolit sehingga luas
permukaan meningkat (Venglovsky et al. 2005).
Banyak analisis yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi zeolit. Pada
penelitian ini, identifikasi zeolit dilakukan melalui analisis XRD dan analisis
FTIR. Identifikasi dengan XRD dilakukan pada zeolit sebelum dan setelah
aktivasi untuk mengetahui jenis mineral zeolit. Puncak-puncak khas 2θ yang
diperoleh dibandingkan dengan data-data nilai 2θ puncak standar. Hasil
karakterisasi dengan XRD diperoleh kemiripan nilai 2θ dengan basis data standar.
Zeolit diaktivasi melalui metode pengasaman menggunakan HCl 1 M dan
diikuti pemanasan pada suhu 130 oC. Tujuan dari aktivasi adalah untuk
membersihkan zeolit dari senyawa pengotor serta membuka ruang porinya. Pada
keadaan normal sebelum aktivasi, ruang pori zeolit terisi oleh berbagai zat
diantaranya adalah kation-kation dan molekul-molekul air yang tidak terikat.
Penghilangan molekul dari ruang pori zeolit akan membuat pori lebih hampa. Bila
kristal zeolit tersebut diaktivasi dan dipanaskan pada suhu sampai dengan 130 oC,
rongga zeolit dapat berfungsi lebih maksimal sebagai adsorben.

11

Aktivasi zeolit menggunakan zeolit yang sebelumnya telah digiling menjadi
ukuran lolos 60 mesh. Ukuran ini merujuk pada penelitian yang telah dilakukan
oleh Handoko (2001). Struktur kristal serta komposisi utama mineral zeolit
sebelum dan sesudah diaktivasi dapat diamati dari difraktogram difraksi sinar X,
sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 6. Terdapat perbedaan pada difraktogram
sebelum dan sesudah aktivasi. Perbedaan terutama pada puncak 2θ = 28.5, pada
zeolit setelah aktivasi nampak bahwa intensitas puncak ini meningkat. Rohaeti
(2007) menyatakan bahwa zeolit asal Lampung berjenis klinoptilolit, analisis ini
berdasarkan jenis dan komposisi zeolit dari difraksi sinar X.
Menurut Castaldi et al. (2008) puncak utama klinoptilolit terjadi pada 2θ
22.36° dan 22.5° atau dengan λ = 1.54 Ǻ. Puncak tersebut menunjukkan jarak
bidang d 3.98 Ǻ dan 3.95Ǻ. Berdasarkan analisis kedua puncak tersebut dapat
dikatakan zeolit asal Lampung ini memiliki jenis klinoptilolit.

Gambar 6 Difraktogram sinar X pada zeolit sebelum dan sesudah aktivasi
Difraktogram difraksi sinar-X sampel zeolit memberikan informasi tentang
jenis mineral dan tingkat kristalinitas struktur komponen penyusun sampel. Jenis
mineral penyusun sampel ditunjukan oleh daerah munculnya puncak (2θ).
Sedangkan tingkat kristalinitas struktur komponen ditunjukkan oleh tinggi
rendahnya intensitas puncak. Puncak (2θ) 22,50 pada zeolit sebelum aktivasi
intensitas I/I0 mengalami penurunan intensitas dari 100 menjadi 54. Penurunan
I/I0 dikarenakan ada kenaikan intensitas pada puncak (2θ) 28,17 (d=3.16 Å) dari
39 menjadi 100, meningkatnya intensitas puncak pada zeolit memperlihatkan
bahwa dengan adanya proses aktivasi asam kemurnian zeolit menjadi semakin
bertambah.
Berdasarkan penelitian, diketahui bahwa puncak puncak utama dari hasil XRD
o
o
o
yaitu pada 2θ: 22,50 (d=3.95 Å), 28,19 (d=3,16 Å), dan 30,12 (d=2,96 Å).
o
Menurut Castaldi et al. (2008) puncak spesifik klinoptilolit yaitu 2θ pada 22,36
o
(d=3,98 Å) dan 22,50 (d=3.95 Å). Oleh karena itu berdasarkan data pada puncak

12

utama XRD yang ada pada Tabel 1, dan merujuk pada data sekunder (lampiran 3)
zeolit yang digunakan dalam penelitian pada sebelum ataupun sesudah aktivasi ini
adalah jenis mineral klinoptilolit. Namun demikian karena zeolit yang digunakan
adalah zeolit alam, ada beberapa kemungkinan ketidakmurnian pada kandungan
zeolit yang digunakan, sehingga kandungan klinoptilolitnya bukanlah klinoptilolit
murni. Hal ini dapat dilihat dari hasil analisis XRD yang menunjukkan adanya
pergeseran puncak utama zeolit antara sebelum aktivasi dan sesudah aktivasi yaitu
pada puncak pada 2θ=28,17, pergeseran puncak tersebut kemungkinan
dikarenakan adanya proses pemanasan pada saat aktivasi yang mengakibatkan
adanya kandungan mineral zeolit selain klinoptilolit yaitu puncak mordenit. Pada
saat sebelum aktivasi puncak mineral mordenit 2θ=28,17 belum terlihat
dikarenakan porinya belum terbuka kemungkinan karena adanya pengotor
maupun kandungan air yang terdapat dalam zeolit, namun setelah diaktivasi
puncak tersebut baru dapat terlihat (Treacy dan Higgins, 2001).
Berdasarkan analisis tersebut kandungan zeolit alam Lampung mineral
utamanya yaitu klinoptilolit yang mengandung mineral mordenit. Zeolit
klinoptilolit merupakan zeolit alam yang mengandung kadar silika yang tinggi,
daya tukar kationnya relatif besar sedangkan zeolit modernit memiliki sistem
kristal ortorombik. Zeolit modernit memiliki sifat-sifat sebagai berikut, struktur
kristal kerangka berbentuk tiga dimensi, swelling sangat kecil, kestabilan panas
tinggi, kestabilan radiasi sedang, adsorpsi tinggi, penukar kation sedang,
penyaring molekul tinggi, dan sifat katalis yang tinggi (Rahmawati et al. 1994).
Zeolit modernit seperti halnya klinoptilolit memiliki potensi yang besar untuk
dikembangkan sebagai elektroda selektif ion karena memiliki sifat adsporsinya
yang tinggi. Dengan melihat potensi yang dimiliki zeolit alam yang digunakan
dalam penelitian, maka elektroda ini diharapkan berpotensi menjadi elektroda
kerja yang selektif dan memiliki sensitifitas yang tinggi.
Tabel 1 Identifikasi XRD pada puncak utama zeolit sebelum dan sesudah
diaktivasi
Zeolit
N

Belum teraktivasi

Teraktivasi

2θ

d(A)

I/I0

2θ

d(A)

I/I0

1

22,50

3,94

100

22,50

3,95

54

2

28,19

3,16

39

28,17

3,16

100

3

30,12

2,96

41

30,18

2,96

23

13

Interkalasi Xilenol Orange pada Zeolit
Karakterisasi struktur zeolit pada zeolit yang belum dan telah diinterkalasi
dilakukan menggunakan XRD. Difraktogram sinar-X sampel zeolit memberikan
informasi tentang jenis mineral dan tingkat kristalinitas struktur komponen
penyusun sampel, sehingga dengan adanya senyawa yang bergabung dengan
senyawa tertentu, dapat diamati dari adanya pergeseran puncak. Adanya
interkalasi dari senyawa XO terhadap zeolit, diharapkan dapat teramati dari
pergeseran puncak XRD zeolit sebelum dan sesudah interkalasi. Hasil analisa
XRD pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Berdasarkan Gambar 7 perbedaan yang cukup signifikan pada puncak utama
XRD 2θ 28,17(d=3,95 Å) pada saat zeolit sebelum dan sesudah interkalasi, yaitu
terlihat dari intensitas puncak (I/I0). Intensitas yang semula bernilai 100 kemudian
setelah zeolit diinterkalasi mengalami penurunan menjadi 30.
Penurunan intensitas ini kemungkinan dikarenakan adanya jerapan XO ke
dalam zeolit sehingga kemurnian zeolit mengalami penurunan, masuknya suatu
senyawa tertentu pada zeolit menyebabkan kristalinitas mengalami penurunan. Ini
dapat terlihat pada zeolit aktivasi nilai kristalinitas adalah 94,42 sedangkan setelah
diinterkalasi dengan XO kristalinitas mengalami penurunan menjadi 73,64. Pada
puncak utama yang mencirikan jenis mineral klinoptilolit yaitu pada 2θ
22,50(d=3,95 Å sebelum aktivasi), setelah diinterkalasi mengalami pergeseran
menjadi 2θ 22,42 (d=3,95 Å).

22,5

28,1
7

y
94,42

Zeolit
Aktivasi

22,50

28,17

7
3,64

Zeolit
Interkalasi

2θ
Gambar 7 Difraktogram sinar X pada zeolit sebelum dan sesudah Interkalasi

14

Adanya pergeseran tinggi puncak puncak pada XRD serta intensitas yang
mengalami perubahan pada puncak utama 2θ dapat membuktikan bahwa XO telah
terinterkalasi pada zeolit. Hal ini dapat menjelaskan bahwa XO yang terinterkalasi
pada zeolit menyebabkan intensitas kemurnian zeolit mengalami penurunan. Oleh
karena itu dapat dsimpulkan bahwa XO dapat masuk ke dalam zeolit melalui
metode interkalasi.
Dari Gambar 7 dan dengan merujuk kepada data sekunder (lampiran 3) juga
dapat disimpulkan bahwa zeolit yang digunakan merupakan zeolit alam yang
mengandung kemungkinan ketidakmurnian pada kandungan zeolit yang
digunakan, sehingga kandungan klinoptilolitnya bukanlah klinoptilolit murni. Hal
ini dapat dilihat dari hasil analisis XRD yang menunjukkan adanya pergeseran
puncak utama zeolit antara sebelum aktivasi dan sesudah aktivasi yaitu pada
puncak pada 2θ=28,17, pergeseran puncak tersebut kemungkinan dikarenakan
adanya proses pemanasan pada saat aktivasi yang mengakibatkan adanya
kandungan mineral zeolit selain klinoptilolit yaitu puncak mordenit. Selain
klinoptilolit, mineral mordenit juga terkandung pada zeolit alam Lampung namun
pada saat sebelum aktivasi melalui proses pengasaman puncak mineral mordenit
2θ=28,17 belum terlihat dikarenakan porinya belum terbuka atau karena tertutupi
mineral pengotor lainnya.

Analisis FTIR Interkalasi Xilenol Orange pada Zeolit
Untuk memperkuat hasil analisa, spektrofotometri FTIR juga digunakan
untuk mengidentifikasi zeolit. Hasil analisis dapat dilihat pada Gambar 8. Secara
spektroskopis, zeolit dapat diamati pada rentang bilangan gelombang 300˗1300
cm-1. Bilangan gelombang tersebut merupakan daerah utama serapan ikatan
tetrahedral dari komponen utama penyusun zeolit, SiO44- dan AlO45-. Rentangan
simetri O-Al-O atau O-Si-O pada internal tetrahedral akan muncul pada daerah
650-720 cm-1 sedang untuk pertautan eksternal akan muncul pada daerah 750-820
cm-1. Tekukan Si-O atau Al-O akan muncul pada daerah 420-500 cm-1,
sedangkan serapan pada daerah 950-1250 cm-1 menunjukkan rentangan
asimetri (Wietkamp dan Puppe 1999), sedangkan menurut Mutngimaturohmah et
al (2005) bahwa pada zeolit rentangan asimetri ditunjukkan pada pita 1076,2 cm-1
dan pada zeolit aktivasi ditunjukkan pada pita 1087,8 cm.
Hasil penelitian menunjukkan tekukan Si-O atau Al-O terdapat pada daerah
458 dan 608 cm-1 untuk zeolit (sebelum interkalasi) serta daerah 466.46 cm-1 dan
461 cm-1 untuk zeolit+XO (interkalasi), ini menunjukkan adanya rentangan
asimetri zeolit yang telah teraktivasi yaitu pada pita antara 1087 cm-1. Sedangkan
menurut Wietkamp dan Puppe (1999), untuk serapan external linkage akan
muncul pada 750-820 cm-1, pada penelitian ini pita muncul pada 792 cm-1 pada
zeolit yang teraktivasi maupun pada zeolit setelah diinterkalasi dengan XO,
namun terdapat perbedaan pita serapan yang menjadi lebih sempit terutama pada
daerah 950-1250 cm-1.

15

Gambar 8 Profil spektrum FTIR zeolit terinterkalasi dan zeolit non interkalasi
Li et al (2005) melakukan penelitian dengan memasukan TiO2 pada zeolit.
Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa pita serapan pada daerah antara zeolit
yang diaktivasi dengan zeolit yang sudah terinterkalasi dengan TiO2 menunjukkan
bahwa bilangan gelombang 3610 cm-1 (vibrasi stretching OH), antara zeolit murni
dan zeolit-TiO2 pita spektrum menjadi lebih sempit karena adanya geseran dari
TiO2 terhadap OH. Pada penelitian ini daerah serapan OH yaitu pada 3676 cm 1
pada zeolit yang teraktivasi juga mengalami pergeseran pita menjadi lebih sempit
dibandingkan setelah diinterkalasi begitu juga pada daerah 950-1250 cm-1. Pitapita serapan menjadi lebih lemah setelah adanya interkalasi. Hal ini kemungkinan
dikarenakan adanya yang gugus yang masuk pada zeolit sehingga mengubah
struktur senyawa semula.
Terjadinya interkalasi juga dapat diamati dari adanya pergeseran pada
spektrum vibrasi spektrum ke arah bilangan gelombang yang lebih tinggi, vibrasi
ulur zeolit pada pita 1200 cm-1. Perbedaan rentangan asimetri antara zeolit pada
pita 1900 cm-1, dimana pada zeolit terinterkalasi puncak yang awalnya melebar
menjadi lebih sempit, ini diduga karena adanya gugus S=O pada pita 1164 cm-1
sehingga bilangan gelombang mengalami pergeseran ke arah lebih rendah.
Adanya indikasi bahwa XO telah terjerap ke dalam zeolit juga ditunjukkan pada
pita daerah 1383 cm-1 yang disebabkan adanya vibrasi stretching dari gugus S=O
dari xilanol orange (XO). Serapan pada 1164 cm-1 dan 1383 cm-1 yang
menunjukkan pita serapan S=O simetris dan asimetris pada gugus –SO3H ini

16

diduga dapat terjadi karena XO memiliki gugus SO3 sehingga menyebabkan
adanya serangan HSO3 dari XO pada proton H dari zeolit. Atom S pada SO3
memiliki momen dipol positif karena kerapatan elektron ditarik ke atom O yang
memiliki nilai kelektronegatifan 3,5 sedangkan keelektronegatifan S hanya 2,5
(Sykes, 1996). Sehingga terjadi serangan elektron π dari ikatan aromatik (dari
gugus XO) ke elektrofil sulfur, mendorong muatan keluar dari elektronegatif O
membentuk senyawa antara dan kemudian menyerang gugus hidrogen pada zeolit.
Oleh karena itu, hal ini memperlihatkan bahwa telah terjadi interkalasi XO ke
dalam zeolit dengan adanya gugus sulfat dari XO melalui mekanisme pertukaran
dengan gugus hidrogen (H).
Aplikasi Zeolit Sebagai Elektroda Untuk Menentukan Logam Cd
Pada penelitian ini dibuat dua macam elektroda kerja yaitu elektroda kerja
pasta karbon dan elektroda kerja pasta karbon termodifikasi, hal ini untuk
membandingkan pengaruh keberadaan zeolit dan XO. Elektroda kerja dibuat
dalam berbagai variasi pH dengan tujuan untuk melihat dalam rentang pH
manakah elektroda kerja tersebut bekerja optimal, selain itu elektroda kerja dibuat
dalam beberapa variasi, Gambar 9 menampilkan voltammogram pulsa diferensial
pengukuran dari 5.10-6 M Cd (II) pada pH 6 sampai10 menggunakan potensiostat
EDAQ. ZMCPE sebagai elektroda kerja. Untuk pengukuran dengan elektroda
pasta karbon ditunjukan pada Gambar 10. Dari kedua Gambar tersebut dapat
terlihat adanya perbedaan puncak arus.
Berdasarkan Gambar 9, arus puncak terendah untuk elektroda zeolit yang
diinterkalasi dengan XO yaitu pada pH 6, namun jika dibandingkan dengan
elektroda pasta karbon tanpa adanya interkalasi (Gambar 10) puncak arus
voltammogramnya lebih tinggi dibandingkan yang tanpa adanya interkalasi. Arus
puncak untuk pengukuran Cd (II) ini diperoleh pada masing-masing kondisi
dengan voltammetri dengan scan pulsa w 50