Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah Melalu

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

DEALUMINASI ZEOLIT ALAM CIPATUJAH
MELALUI PENAMBAHAN ASAM DAN OKSIDATOR
Sriatun , Adi Darmawan
Jurusan Kimia, FMIPA UNDIP Semarang

ABSTRAK
Sampai saat ini zeolit tetap menjadi primadona sebagai bahan penapis molekuler
atau adsorben. Umumnya zeolit alam perlu diberi perlakuan tertentu bila akan digunakan
sebagai adsorben, karena rasio Si/Al rendah dan mengandung unsur-unsur pengotor
yang harus diminimalkan pengaruhnya. Oleh karena itu perlu dilakukan dealuminasi.
Salah satu metode dealuminasi adalah pengasaman dan untuk memaksimalkannya
ditambah dengan oksidator KMnO4.
Prosedur kerja penelitian ini meliputi
dealuminasi zeolit alam Cipatujah
menggunakan H2SO4 dan HCl serta ditambah dengan oksidator KMnO4. Selanjutnya
dilakukan karakterisasi terhadap zeolit sebelum dan sesudah perlakuan dealuminasi
menggunakan spektrofotometer inframerah (IR), difraktometer sinar-x (XRD) dan
spektroskopi serapan atom (AAS).
Dari hasil interpretasi terhadap data spektra inframerah maupun difraktogram XRD

menunjukkan bahwa zeolit alam yang digunakan termasuk jenis mordenit. Dari data
penentuan kadar unsur menggunakan AAS diperoleh hasil bahwa pada dealuminasi
menggunakan H2SO4 dan KMnO4 mampu menaikkan rasio Si/Al dari 2,852 menjadi 11-12.
sedangkan dengan menggunakan HCl rasio Si/Al naik menjadi 9,945.
Kata kunci: dealuminasi; zeolit alam; pengasaman; oksidator
ABSTRACT
Until now, the zeolite quite to be superior as a molecular sieves material or
adsorbent. Generally, natural zeolite should be certain treatment if that would used as an
adsorbent, because usually zeolite had low of Si/Al ratio and it was contains some
impurities that should minimize that influence. Therefore, natural zeolite should be
dealumination via acid adding .
The procedure of this research were dealumination of cipatujah natural zeolite
using H2SO4 and HCl, then they were added by KMnO4. The following step were
characterization of zeolite before dan after dealumination treatment
using IR
spectrophotometer, X-Ray Difractometer and Atomic Absorption Spectroscopy
instruments.
From the result of interpretation to infrared spectogram data and XRD
difractogram data showed that the natural zeolite that using in this research were
mordenite. Next, Si/Al ratio of zeolite increasing from 2,852 to be 11-12 after

dealumination by H2SO4 and KMnO4. Meanwhile, Si/Al ratio of zeolite increasing to 9,945
after dealumination by HCl.
Key words: dealumination, natural zeolite, acid adding, oxidator

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

I.

dealuminasi

PENDAHULUAN
Zeolit merupakan mineral alam

mengacu

pada

Sriyanti

(2000).

yang jumlahnya berlimpah di Indonesia.
Melimpahnya

deposit

memberikan

zeolit

kemudahan

alam

II. METODE PENELITIAN

untuk

Tahap I : Penyiapan sampel

mengeksplorasinya. Zeolit mempunyai

Zeolit alam Cipatujah, Tasikmalaya.

rongga yang berhubungan dengan lainnya

digerus sampai halus dan diayak dengan

membentuk saluran-saluran (chanel) ke

ukuran

segala

dipanaskan dalam oven pada temperatur

arah

dengan

ukuran

saluran

tergantung pada garis tengah logam M.

100-200

mesh.

Selanjutnya

110oC selama 5 jam.

Di dalam saluran tersebut dapat terisi air
yang disebut air kristal yang dapat lepas

Tahap II : Dealuminasi zeolit alam

dengan adanya pemanasan. Struktur tiga

1. Sebanyak 50 gr zeolit ditambah 100

dimensi yang unik ini menawarkan

ml H2SO4 6M dan 100 ml KMnO4 0,5 M.

rentang

yang

Campuran dipanaskan pada temperatur

merupakan bagian bentuk selektivitas

80oC selama 4 jam. Selanjutnya dicuci

material

mampu

sampai netral dan dikeringkan pada

yang

temperatur 110oC selama 5 jam (KODE

sama

A1).

difusivitas

karena

mengadsorbsi
berbentuk

yang

luas

hanya

molekul-molekul
dan

berukuran

(Augustine, 1996), bahkan zeolit dapat

2. Sebanyak 50 gr zeolit ditambah 100

dimanfaatkan untuk memperoleh normal

ml H2SO4 6 M dan 100 ml KMnO4 0,5

parafin dari berbagai timbunan umpan

M.

hidrokarbon (Sukandarrumidi, 1999).

temperatur

Dengan mengkaji sifat-sifat zeolit

Campuran

dipanaskan

80oC

selama

4

pada

jam,

didiamkan semalam pada temperatur

dapat dikatakan bahwa zeolit dapat

kamar.

menggantikan adsorben seperti silika gel.

akuades sampai netral dan dikeringkan

Dalam penelitian ini diupayakan untuk

pada pada temperatur 110oC selama 5

meningkatkan rasio Si/Al yaitu dengan

jam (KODE A2).

metode dealuminasi melalui pengasaman

3. Hasil no. 1 segera ditambah dengan

dan penambahan oksidator. Perlakuan

100 ml

Selanjutnya

H2SO4

dicuci

dengan

6 M dan dipanaskan

pada temperatur 80oC selama 5 jam

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

dengan pengadukan perlahan. Kemudian

III.

HASIL DAN PEMBAHASAN

dicuci dengan akuades sampai netral.

3.1

Karakter zeolit alam

Selanjutnya ditambah 150 ml HCl 6 M

3.1.1 Interpretasi difraktogram XRD

dan dipanaskan pada temperatur 80oC

zeolit alam

selama

3

jam

dengan

pengadukan

Karakterisasi

dengan

perlahan. Hasil dicuci dengan akuades

menggunakan difraksi

sampai netral dan dikeringkan pada

merupakan

tempeartur 110oC selama 5 jam (KODE

digunakan sebagai identifikasi kualitatif

A3).

dari zeolit. Dari pola difraktogram XRD

4. Sebanyak 50 gr zeolit ditambah 100

dapat diketahui

“sidik jarinya”, yang

ml HCL 6 M, kemudian ditambah 100 ml

memberikan

informasi

KMnO4 0,5 M. Campuran ini dipanaskan

mikrostruktur suatu kristal yaitu fasa

pada temperatur 80oC selama 4 jam.

kemurniannya dan perubahan kisi kristal.

Selanjutnya

dicuci

dengan

akuades

hal

yang

Kerangka

sinar-x (XRD)
vital

struktur

karena

tentang

zeolit

sampai netral dan dikeringkan pada

dibentuk oleh tetrahedral alumina (AlO4)-

temperatur 110oC selama 5 jam. (KODE

dan tetrahedral silikat (SiO4)4- . Satuan

A4).

bangun tetrahedral

yang membentuk

zeolit sangat bervariasi dari yang paling
Tahap III : Karakterisasi zeolit alam

sederhana yaitu cincin empat tunggal

dan hasil dealuminasi

sampai yang kompleks yaitu polihedral.

Karakterisasi

dilakukan

terhadap

Menurut Berck (1974), zeolit sebagai

zeolit alam sebelum dan sesudah proses

mineral alam maupun zeolit sintetik

dealuminasi

diklasifikasikan berdasarkan tipe satuan

yaitu

rasio

Si/Al

menggunakan spektroskopi serapan atom

bangun

(AAS), kristalinitas menggunakan XRD-

klas zeolit mempunyai kristalinitas yang

600 Shimadzu dan perubahan struktur

berbeda yang ditandai dengan munculnya

menggunakan spektroskopi infra merah

puncak-puncak khas pada sudut dan basal

(IR).

spacing tertentu pada difraktogramnya.

penyusunnya.

Masing-masing

Dalam penelitian ini, zeolit alam
yang

digunakan

sebagai

adsorben

mempunyai puncak puncak utama pada
sudut 2  seperti tertera pada gambar 3.1.

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

G
Gambar 3.1 Difraktogram XRD zeolit alam yang digunakan

Dengan membandingkan

data

yang diperoleh dengan data x-ray powder
yang terdapat pada Berck (1974) dan data

dengan metode ini dapat diketahui

dari JCPDS 2001 diketahui bahwa zeolit

karakter strukturnya. Dari sini akan

alam ini termasuk jenis mordenit dengan

diperoleh

rumus

Na2,

pendeknya ikatan yang disebabkan oleh

kalsium

lattice coupling electrotatic dan pengaruh

umum

K2)Al2Si10O24.7H2O

(Ca,
yaitu

informasi

tentang

panjang

aluminium silikat hidrat. Berdasarkan

lainnya.

strukturnya zeolit ini termasuk grup 6

tengah/sedang inframerah adalah 300-

yang tersusun oleh

satuan bangun

1300 cm-1. Pada daerah ini memberikan

sekunder (SBU) berupa kompleks 5-1,

informasi tentang komposisi dan kondisi

T8O16 yaitu 5 cincin tetrahedral SiO4 dan

tetrahedra SiO44- atau AlO45- pada zeolit

tetrahedral AlO4 tunggal.

alam. Hasil karakterisasi zeolit alam

Frekuensi

vibrasi

daerah

dengan spektroskopi inframerah dapat
3.1.2 Interpretasi spektra inframerah
zeolit alam
Pada penelitian ini salah satu
karakterisasi

zeolit

alam

dilakukan

dengan spektroskopi inframerah, karena

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

dilihat pada gambar 3.2.

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

Gambar 3.2 Spektra inframerah zeolit alam
Dari tabel 3.1 terlihat bahwa
zeolit alam ini tidak mempunyai vibrasi

diketahui

bahwa

zeolit

alam

ini

mempunyai rasio Si/Al = 2,852. Data dari

ini

penelitian ini sedikit berbeda dengan

menunjukkan bahwa dalam zeolit alam

yang dikemukan oleh Berck bahwa zeolit

tidak mengandung cincin-4 ganda (D4R)

jenis mordenit umumnya mempunyai

dan atau cincin-6 ganda (D6R), artinya

rasio Si/Al = 4,17 – 5,0. Hal ini

keduanya

menunjukkan bahwa zeolit alam yang

eksternal

D4R

D6R.

dan

bukanlah

Hal

satuan

bangun

sekunder yang menyusun kerangka zeolit

digunakan

ini. Sebagaimana data yang diperoleh dari

alumina relatif lebih tinggi. Namun

difraktogram XRD terdapat kesesuaian

kondisi ini cukup wajar, mengingat zeolit

bahwa zeolit alam yang digunakan ini

merupakan mineral batuan alam yang

adalah jenis mordenit dengan struktur

kandungan

kompleks 5-1, T8O16. Puncak-puncak

tergantung lokasinya.

yang muncul pada frekuensi di atas 1250

diuraikan pada bab sebelumnya bahwa

cm-1 bukanlah puncak karakteristik zeolit,

dengan tingginya kadar alumina berarti

dalam hal ini muncul puncak pada 1637,5

zeolit ini mempunyai kepolaran relatif

cm

-1

merupakan vibrasi rentangan C=O,

3421,5 cm-1 merupakan vibrasi rentangan
OH.
Berdasarkan
dengan

hasil

spektroskopi

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

pengukuran

serapan

atom

mempunyai

kandungan

unsur-unsurnya

berbeda

Seperti telah

tinggi atau bersifat hidrofilik.

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

Tabel 3.1 Daerah vibrasi zeolit alam yang digunakan
Zeolit alam
Daerah
vibrasi (cm-1)

Model vibrasi

Rentangan asimetris O-Si-O dan O-Al-O
Rentangan simetris O-Si-O dan O-Al-O
Vibrasi eksternal D4R dan D6R
Vibrasi tekuk Si-O dan Al-O
Vibrasi eksternal celah cincin 12

1250 - 900
850 - 680
610 - 580
500 - 420
400 - 300

Daerah
vibrasi (cm-1)
1066,6
796,5
Tidak muncul
441
333,7

Intensitas relatif
Sangat Kuat
Lemah
Kuat
kuat

Sebagai material berpori, zeolit jenis

aluminanya

mordenit juga mempunyai kemampuan

permukaannya

sebagai

molekuler/molecular

Mengingat materi yang diadsorp adalah

sieve atau sebagai adsorben. Terdapat dua

senyawa aromatik yang mempunyai sifat

hal penting yang menentukan sifat zeolit

kepolaran rendah, maka perlu dilakukan

sebagai adsorben yaitu (1) adanya pori,

pengurangan polaritas terhadap zeolit

rongga dan saluran yang merupakan

alam dengan cara mengurangi kandungan

bagian dari bentuk tiga dimensi. Bagian

aluminanya.

ini memberikan kontribusi interaksi fisik

pengurangan kandungan alumina dalam

terhadap materi yang diadsorp. (2) sifat

kerangka

permukaan

oleh

dealuminasi.

keberadaan Si dan Al. Bagian ini

Pada

penapis

yang

ditentukan

tinggi,

jadi

adalah

Dalam

zeolit

sifat

hidrofilik.

penelitian

dilakukan

penelitian

ini,

melalui

ini

hasil

memberikan kontribusi interaksi kimia

pengukuran rasio Si/Al terhadap zeolit

terhadap materi yang diadsorp.

alam setelah proses dealuminasi dapat
dilihat pada tabel 3.2. Dealuminasi

3.2

Dealuminasi zeolit alam

tertinggi terjadi pada zeolit A3, pada

3.2.1 Analisis rasio Si/Al zeolit alam

sampel ini zeolit alam mengalami dua

hasil dealuminasi

kali proses pengasaman yaitu dengan

Zeolit yang digunakan sebagai

H2SO4 kemudian dengan HCl dan waktu

sampel dalam penelitian ini mempunyai

interaksi

dengan

rasio Si/Al relatif rendah atau kandungan

sehingga

alumina

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

asam
yang

lebih
keluar

lama,
dari

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

Namun

pada atom O untuk membentuk ikatan

kenaikan rasio Si/Al pada zeolit A3 tidak

koordinasi. Dengan demikian pada Al-O

signifikan dibandingkan zeolit A1 dan

akan kekurangan elektron sehingga akan

A2.

Baik zeolit A1 maupun A2,

bersifat lebih polar dan tidak sekuat

keduanya diberi asam H2SO4 dan KMnO4

sebelumnya, sehingga Al akan putus dari

serta waktu refluks 4 jam pada temperatur

ikatannya.

kerangka zeolit lebih banyak.

80oC.

Selanjutnya

didiamkan

untuk

selama

zeolit

A2

semalam

pada

temperatur kamar. Ternyata rasio Si/Al

3.2.2

Interpretasi spektra inframerah

terhadap zeolit alam hasil dealuminasi

untuk zeolit A2 sedikit lebih tinggi

Menurut Hamdan (1992) semua

dibanding A1. Jika zeolit A1, A2 dan A3

pita yang disebabkan oleh vibrasi internal

dibandingkan dengan zeolit A4, maka

dalam kerangka adalah sensitif terhadap

rasio Si/Al untuk zeolit A4 paling rendah.

struktur dan komposisi kerangka. Dengan

Kemungkinan hal ini dikarenakan pada

naiknya kandungan Si atau dengan kata

zeolit A4 dealuminasi menggunakan HCl

lain

dan KMnO4 dengan waktu refluks 4 jam

intensitas pita pada daerah 300 – 1300

pada

temperatur

dikatakan

bahwa

o

80 C.

Jadi

untuk

waktu

dapat
dan

dengan

naiknya

rasio

Si/Al,

cm-1 akan berkurang dan bergeser ke
frekuensi yang lebih tinggi.

Vibrasi

temperatur yang sama penggunaan H2SO4

kerangka juga sensitif terhadap jenis dan

sebagai agen dealuminasi lebih efektif

muatan kation penyeimbang muatan.

dibandingkan HCl.

Perubahan struktur pada zeolit

Tabel 3.2 Hasil pengukuran rasio Si/Al
Kode sampel

Rasio Si/Al

Zeolit sebelum
dealuminasi
A1
A2
A3
A4

2,852

perlakuan

diamati

dari

dealuminasi

spektra

dapat

inframerahnya.

Dalam penelitian ini perubahan spektra
inframerah dari zeolit hasil dealuminasi

11,057
11,831
11,972
9,945

Interaksi asam dengan permukaan
zeolit mengakibatkan keluarnya spesies
+

alumina dari zeolit. Ion H yang berasal
dari asam mempengaruhi elektron bebas

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

setelah

dapat dilihat pada gambar 5.4. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa terdapat
pergeseran

frekuensi

gelombang

pada

atau

daerah

bilangan
rentangan

asimetris O-Si-O dan O-Al-O. Pergeseran
tersebut terjadi dari frekuensi 1066,6 cm-1
menjadi 1082,0 cm-1 pada A1, 1076,2 cm-

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator
1

pada A2, 1089,7 cm-1 pada A3 dan

Hampir semua pita

pada zeolit hasil

1082,0 cm-1 pada A4. Untuk daerah

dealuminasi yang telah disebutkan di atas

rentangan simetris O-Si-O dan O-Al-O

mengalami pengurangan intensitas bila

yang terdapat pada frekuensi 796,5 cm-1

dibandingkan dengan pita zeolit sebelum

tidak mengalami pergeseran kecuali pada

proses dealuminasi. Jadi dengan adanya

A2, dan pergeserannyapun sangat kecil

berkurangnya

spesies

yaitu hanya 2,1.cm-1 . Untuk daerah

kerangkan

zeolit

vibrasi tekuk Si-O dan Al-O yaitu 441,7

pergeseran frekuensi dan pengurangan

cm-1 terjadi pergeseran menjadi 447,5 cm-

intensitas pita spektra inframerah, hal ini

1

sesuai dengan teori yang dikemukakan

1

pada A1, 414,7 cm-1 pada A2, 443,6 cmpada A3 dan 455,1 cm

-1

pada A4.

alumina

menyebabkan

oleh Hamdan.

A1

A2

A3

A4

Gambar 3 .4 Spektra inframerah zeolit alam sesudah dealuminasi

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

dari

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

3.2.3 Interpretasi difraktogram XRD

ketiga zeolit lainnya dan zeolit sebelum

zeolit alam hasil dealuminasi

dealuminasi. Selain itu perubahan yang

Kerangka

dapat

struktur

zeolit

diamati

adalah

pengurangan

dibentuk oleh tetrahedral alumina (AlO4)-

intensitas puncak pada zeolit A1, A2 dan

dan tetrahedral silikat (SiO4)4-. Masing-

A4. Untuk zeolit A3 puncak-puncak yang

masing

mempunyai

muncul pada 2  < 250, hampir semua

kristalinitas yang berbeda yang ditandai

intensitas puncak mengalami penurunan,

dengan munculnya puncak-puncak khas

sedangkan puncak dengan sudut 2  >

pada

pada

250 intensitasnya sedikit bertambah. Jadi

adanya

jelas bahwa adanya peristiwa dealuminasi

peristiwa dealuminasi, maka sebagian

mengakibatkan meningkatnya rasio Si/Al.

kerangka

Keadaan

klas

zeolit

sudut

tertentu

difraktogramnya.

Dengan

zeolit

akan

mengalami

ini

turut

mempengaruhi

perubahan. Hal ini akan berakibat pada

kristalinitasnya,

perubahan kristalinitasnya.

difraktogram XRDnya hampir semua

Perubahan

data

difraktogram

dan

proses

muncul.

dengan

dapat

diketahui

dari

puncak mengalami penurunan intensitas

XRD zeolit alam sebelum dan sesudah
dealuminasi

terbukti

bahkan

sebagian

puncak

tidak

membandingkan

difraktogramnya, gambar selengkapnya

DAFTAR PUSTAKA

dapat dilihat pada gambar 3.5. Pada zeolit
hasil dealuminasi baik A1, A2, A3
maupun A4 puncak-puncak dengan sudut
2  < 10 sebagian tidak muncul. Puncak
pada 2  = 18,9400o juga tidak muncul
pada

sampel

setelah

dealuminasi.

Beberapa puncak pada sudut antara 25o

30

juga tidak muncul. Perubahan yang

cukup signifikan terdapat pada zeolit A3.
Pada sampel ini banyak puncak-puncak
yang hilang dan jumlah puncak yang
muncul relatif

lebih sedikit dibanding

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005

Augustine, R.L, 1996, “Heterogeneous
Catalysis For The Synthetic Chemist”,
1st Edition, Marcel Dekker, Inc. New
York.
Berck, D.W., 1974, “Zeolite Molecular
Sieve, Structure Chemistry and Use”,
John Willey and Sons, New York.
Hamdan, H., 1992, “Introduction to
Zeolite Synthesis, Characterization
and Modification”, 1st Edition,
Universiti
Teknologi
Malaysia,
Kualalumpur.
JCPDS, 2001, “International Center for
Diffraction Data”.

Sriatun, Dkk.:Dealuminasi Zeolit Alam Cipatujah melalui Penambahan Asan dan Oksidator

Sriyanti,
2000,
“Impregnasi
2Merkaptobenzotiazol pada Zeolit
Alam dan Pemanfaatannya pada
adsorpsi selektif Kadmium (II) dan
Besi (III) dalam Medium Air, Thesis
S-2, Universitas Gajah Mada,
Yogyakarta.
Sukandarrumidi, 1999, “ Bahan Galian
Industri”, Cetakan pertama, Gajah
Mada Press, Yogyakarta.

JSKA.Vol.VIII.No.2.Tahun.2005