30 pemakaian zeolit P dengan dua taraf baruawal dan reuseregenerasi dengan 3
kali ulangan. Uji lanjut Duncan dilakukan untuk melihat pengaruh perlakuan parameter terhadap peningkatan kadar bioetanol dan kapasitas adsorpsi zeolit
terhadap air dalam sampel bioetanol. Data proses dehidrasi menggunakan ZAM2 sampai ZAM6 dianalisis
menggunakan bantuan software SAS versi 9.2. Model untuk RAL yang digunakan adalah sebagai berikut Sastrosupadi 1995 :
Y
ijk
= µ + A
i
+ B
j
+ AB
ij
+ ε
ijk
i = zeolit alam, zeolit alam modifikasi : ZAM2, ZAM3, ZAM4,
ZAM5, ZAM6, zeolit 3A sintetis j =
pemakaian zeolit baruawal dan reuseregenerasi dimana :
Y
ijk
= nilai pengamatan akibat faktor A jenis zeolit taraf ke i, faktor B
pemakaian zeolit taraf ke j, dan ulangan ke k. µ
= rata-rata nilai pengamatan yang sesungguhnya
A
i
= pengaruh aditif jenis zeolit ke-i
B
j
= pengaruh aditif pemakaian zeolit ke-j
AB
ij
= pengaruh interaksi antara jenis zeolit ke-i dan pemakaian zeolit
ke-j ε
ijk
= pengaruh acak dari jenis zeolit ke-i, pemakaian zeolit ke-j, dan
ulangan ke-k yang menyebar normal
31
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Modifikasi Zeolit
4.1.1 Karakteristik zeolit alam ZA Zeolit alam Bayah yang merupakan mordenit tuff, hasil proses diagenesis
dari gelas,
terdiri dari
mordenit Na,Ca
4
Al
8
Si
40
O
96
.28H
2
O, erionit
K
2
Na
2
CaMg
4
Al
8
Si
28
O
73
.28H
2
O, klinoptilolit
K
2
Na
2
Ca
3
Al
6
Si
30
O
72
.21H
2
O, kwarsa SiO
2
, kalium feldspar KAlSi
3
O
8
dan komponen gelas vulkanik Purawiardi 1999. Diagenesis adalah proses perubahan endapan menjadi satuan
sedimen melalui tekanan dan suhu yang sangat kecil sekali Depdiknas 2005. Zeolit yang digunakan pada penelitian ini adalah zeolit alam ZA yang diperoleh
dari daerah Bayah, Provinsi Banten. Komposisi utamanya diduga meliputi campuran klinoptilolit dan mordenit. Bentuk dan ukuran zeolit yang digunakan
dalam penelitian adalah bentuk pasir ± 3 mm dan bubuk ± 150 mesh. Karakteristik awal zeolit alam yang digunakan mengandung beberapa
senyawa oksida anorganik. Komposisi kimia zeolit alam Bayah ukuran 150 mesh yang dianalisis dengan metode XRF dibandingkan dengan zeolit sintesis mordenit
dan klinoptilolit dapat dilihat pada Tabel 6. Berdasarkan data hasil analisis komposisi kimia yang tersaji dalam Tabel 6, diduga bahwa jenis zeolit bayah ini
merupakan campuran dari mordenit dan klinoptilolit. Berdasarkan pada kandungan silika dan alumina dari zeolit Bayah, maka zeolit tersebut dapat
digolongkan ke dalam zeolit dengan kandungan silika menengah intermediate silica zeolite dengan perbandingan SiAl = 5,62 Tabel 6.
Stabilitas termal atau dekomposisi zeolit kristalin dengan kandungan silika rendah zeolit dengan kadar aluminium tinggi mendekati 700
o
C, sedangkan temperatur dekomposisi zeolit dengan kandungan silika tinggi berada di atas
1300
o
C. Sementara itu, selektivitas permukaan berubah dari sangat polar atau hidrofilik menjadi hidrofobik. Sifat hidrofilik dimiliki oleh zeolit dengan kadar
aluminium tinggi, sedangkan sifat hidrofobik dimiliki oleh zeolit dengan kadar silika tinggi. Timbulnya sifat hidrofobik tampak terjadi pada zeolit dengan SiAl
mendekati 10 Flanigen 1980.
32
Tabel 6 Perbandingan komposisi kimia zeolit bayah terhadap zeolit sintetis mordenit dan klinoptilolit
Komposisi Kimia Zeolit Bayah
Mor
1
Kli-K
2
Kli-Na
3
SiO
2
67,178 67,36
62,37 64,87
Al
2
O
3
10,572 12,83
11,74 12,46
Na
2
O 1,091
3,90 0,93
4,33 K
2
O 2,312
0,54 7,85
2,28 MgO
0,771 -
0,27 -
CaO 3,267
3,21 0,08
1,27 BaO
0,027 -
- 0,51
Fe
2
O
3
1,183 -
- 0,47
FeO -
- 0,08
0,08 TiO
2
0,142 -
- -
P
2
O
5
0,038 -
- -
SrO 0,061
- 1,35
- MnO
2
0.033 -
0,03 0,03
SO
3
0,065 -
- -
ZnO 0,004
- -
- Rb
2
O 0,003
- -
- Y
2
O
3
0,004 -
- -
ZrO
2
0,010 -
- -
H
2
O -
12,16 15,28
13,59 Total Oksida
86,76 100,00
99,98 99,89
SiAl 5,62
Sumber :
1
Anonim 1864;
2
Anonim 1923;
3
Anonim 1969
4.1.2 Modifikasi zeolit alam dan karakterisasi zeolit termodifikasi Modifikasi zeolit alam didasarkan pada beberapa jurnal dan paten dalam
pengembangan zeolit sebagai adsorben molecular sieve. Bedard 2010 menjelaskan bahwa sangat sulit untuk mengindentifikasi teknik-teknik khusus
yang benar-benar digunakan oleh perusahaan tertentu dalam pembuatan zeolit sebagai molecular sieve. Hal ini karena tidak adanya metode untuk menentukan
proses mana dari paten tersebut yang praktis untuk digunakan pada proses produksi molecular sieve. Selain itu, sebagian dari tahapan proses produksi masih
merupakan rahasia perusahaan yang mengajukan paten. Pada penelitian ini dicoba dengan memadukan beberapa tahapan proses
yang ada dalam paten-paten tersebut. Namun secara umum, proses modifikasi dilakukan menggunakan metode sintesis hidrotermal dengan pelarut utama air
Bedard 2010. Alasan digunakan air sebagai pelarut, diantaranya karena air dapat
melarutkan komponen-komponen campuran pereaksi pada berbagai taraf,
33
mempengaruhi konsentrasi dan pH dari tiap-tiap kerangka komponen penyusun zeolit, dan membantu dalam stabilisasi akhir dari mikroporositas kristalin melalui
koordinasi dengan kation-kation yang bermuatan seimbang dalam produk akhir dan mengisi kekosongan bagian dari mikroporositas yang dihasilkan. Selain itu,
pelarut air tersedia dengan mudah dan murah, mudah untuk didaur ulang, dan tidak bermasalah jika dibuang ke lingkungan sebagai zat non-kontaminasi. Oleh
karena itu, hampir semua proses pembuatan zeolit dan oksida molecular sieve lainnya dilakukan dalam air, bahkan muncul dalam kasus pembuatan bahan
mikroporositas seperti kerangka logam organik, air digunakan sebagai pelarut reaksi karena ekonomis dan paling ramah terhadap lingkungan Bedard 2010.
Modifikasi dilakukan melalui metode penambahan ion aluminium ke dalam kerangka zeolit alam sehingga nantinya diharapkan memiliki sifat-sifat yang
serupa dengan zeolit sintetis 3A. Proses penambahan ion aluminium ke dalam kerangka zeolit dilakukan melalui 2 metode, yaitu : Metode Asidifikasi
– Realuminasi dan Aluminasi-Langsung.
4.1.2.1 Metode asidifikasi-realuminasi Perlakuan pendahuluan terhadap zeolit alam adalah menggunakan HCl 1,5
M. Tujuan dari perlakuan tersebut adalah untuk menghilangkan logam-logam yang tidak diinginkan yang masih terkandung di dalam zeolit alam. Zeolit hasil
proses asidifikasi dikalsinasi pada suhu 500
o
C selama 2 jam. Kalsinasi adalah proses pemanasan zat padat sampai suhu dibawah titik leleh, yang mengakibatkan
penguraian oleh panas atau fase transisi selain dari pelelehan. Proses yang termasuk jenis reaksi ini antara lain : disosiasi panas, transisi fase polimorfik, dan
rekristalisasi termal EM 2008. Kalsinasi pada penelitian ini bertujuan untuk rekristalisasi sampel zeolit setelah proses modifikasi.
Selanjutnya, zeolit hasil proses kalsinasi diberi perlakuan dengan penambahan sumber ion Al
3+
ke dalam kerangka zeolit yang bertujuan untuk memperkecil perbandingan kandungan SiAl terhadap zeolit yang dimodifikasi.
Sementara itu, zeolit sintetis 3A digunakan pada penelitian ini sebagai pembanding dalam penentuan karakteristik dari zeolit yang diberi perlakuan asam
dan pengkayaan ion Al
3+
realuminasi. Modifikasi yang dilakukan terhadap zeolit yang telah beri perlakuan asam
menghasilkan zeolit alam modifikasi 1 dikodekan ZAM1 seperti yang terlihat
34
pada Gambar 11. Zeolit yang diberi perlakuan asam ZAA menampakkan luas
permukaan dan volume pori yang lebih besar jika dibandingkan dengan zeolit alam. Hal ini dapat dilihat pada data distribusi pori sampel zeolit yang terdapat
dalam Tabel 9.
Gambar 11 Zeolit hasil modifikasi sebelum dan sesudah pengeringan menggunakan metode asidifikasi-realuminasi.
Proses asidifikasi bertujuan untuk menghilangkan logam-logam pengotor yang tidak diinginkan dalam sampel zeolit sehingga zeolit yang diperoleh
diharapkan lebih murni. Hasil analisis komposisi kimia terhadap sampel zeolit hasil asidifikasi dan realuminasi menggunakan metode XRF dapat dilihat pada
Tabel 7. Tabel 7 Hasil analisis komposisi kimia menggunakan metode XRF
Komposisi unsur ZA
ZAA ZAM1
Z3A Si
31,41 31,02
27,49 19,36
Al 5,59
4,01 11,37
11,12 Na
0,81 0,27
0,76 7,71
K 1,92
1,59 0,94
0,15 Mg
0,46 0,23
0,17 1,18
Ca 2,34
0,50 0,35
0,12 Ba
0,03 0,02
0,02 0,02
Fe 0,83
0,50 0,36
0,76 S
0,03 0,01
0,01 0,01
Cl -
0,04 -
0,11 SiAl
5,62 7,74
2,42 1,74
Keterangan : ZA = zeolit alam, ZAA = zeolit alam asidifikasi, ZAM1 = zeolit alam modifikasi 1, dan Z3A = zeolit sintetis 3A.
Berdasarkan Tabel 7, terlihat bahwa sebagian besar logam-logam seperti Fe dan Ca mengalami penurunan setelah diberi perlakuan asam, begitu juga dengan
logam Aluminium. Penurunan kandungan Al tidak diharapkan karena akan memperbesar rasio SiAl dalam sampel zeolit. Jika hal ini terjadi, maka zeolit
akan bersifat lebih hidrofobik dan pori-pori zeolit akan menjadi lebih terbuka. Jika
