Percobaan Pendahuluan Perbandingan Daya Serap Unsur Minor dalam Larutan Natrium Silikat

VOLUME 27 NOMOR 1, APRIL 2012

ISSN 0216 – 3188

AKREDITASI : SK 187/AU1/P2MBI/08/2009
Pengantar Redaksi………………….. iii
Abstrak ………………………..…..….. v
Penanggung Jawab:
Kapuslit Metalurgi – LIPI
Dewan Redaksi :
Ketua Merangkap Anggota:
Ir. Ronald Nasoetion, MT
Anggota:
Dr. Ir. Rudi Subagja
Dr. Ir. F. Firdiyono
Dr. Agung Imadudin
Dr. Ika Kartika, MT
Ir. Yusuf
Ir. Adil Jamali, M.Sc (UPT BPM – LIPI)
Prof. Riset. Dr. Ir. Pramusanto
(Puslitbang TEKMIRA)

Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi, DEA (UI)
Dr. Ir. Sunara, M.Sc (ITB)
Sekretariat Redaksi:
Pius Sebleku, ST
Tri Arini, ST
Arif Nurhakim, S.Sos
Lia Andriyah, ST
Penerbit:
Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI
Kawasan
PUSPIPTEK,
Serpong,
Gedung 470
Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553
Alamat Sekretariat:
Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI
Kawasan
PUSPIPTEK,
Serpong,
Gedung 470

Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553
E-mail : metalurgi_magz@yahoo.com
Majalah ilmu dan teknologi terbit
berkala setiap tahun, satu volume
terdiri atas 3 nomor.

Pengaruh Waktu Pelindian pada
Proses Pemurnian Silikon Tingkat
Metalurgi Menggunakan Larutan
HCl
Bintang Adjiantoro dan Efendi Mabruri......1

Aplikasi Severe Plastic Deformation
(SPD) dan Heavy Cold Rolling pada
Baja Tahan Karat Austenitik 316L
Efendi Mabruri ....................……….……..… 7

Percobaan
Pendahuluan
Perbandingan Daya Serap Unsur

Minor dalam Larutan Natrium
Silikat
F. Firdiyono, dkk ……………….………15

Fenomena Dynamic Strain Aging
pada Proses Tempa Panas Paduan
Co-33Ni-20Cr-10Mo
Ika Kartika ………………..……………...... 27

Sifat
Listrik
Superkonduktor
YBa2Cu3O7-x Hasil Proses Pelelehan
dengan Dopant Ti
Didin S.Winatapura, dkk …..………..…… 35

Percobaan Pengisian-Pengeluaran
Hidrogen Sebuah Tangki Simpan
Hidrogen Padat
Hadi Suwarno ……………………………..... 43

Pembentukan Nanopartikel Paduan
CoCrMo dengan Metoda Pemaduan
Mekanik
Sulistioso Giat S dan Wisnu Ari Adi ……. 51

Indeks

ii | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188

PENGANTAR REDAKSI
Syukur Alhamdulillah Majalah Metalurgi Volume 27 Nomor 1, April 2012 kali ini
menampilkan 7 buah tulisan.
Tulisan pertama hasil penelitian disampaikan oleh Bintang Adjiantoro dan Efendi
Mabruri berjudul “Pengaruh Waktu Pelindian pada Proses Pemurnian Silikon Tingkat
Metalurgi Menggunakan Larutan HCl”. Selanjutnya Efendi Mabruri tentang ”Aplikasi Severe
Plastic Deformation (SPD) dan Heavy Cold Rolling pada Baja Tahan Karat Austenitik
316L”. F. Firdiyono dan Kawan-Kawan juga menulis tentang ”Percobaan Pendahuluan
Perbandingan Daya Serap Unsur Minor dalam Larutan Natrium Silikat”. Ika Kartika
menulis tentang ”Fenomena Dynamic Strain Aging pada Proses Tempa Panas Paduan Co33Ni-20Cr-10Mo”. Didin S.Winatapura dan Kawan-Kawan menulis tentang “Sifat Listrik
Superkonduktor YBa 2Cu3O 7-x Hasil Proses Pelelehan dengan Dopant Ti “ dan Hadi Suwarno

juga menulis tentang “Percobaan Pengisian-Pengeluaran Hidrogen Sebuah Tangki Simpan
Hidrogen Padat”. Berikutnya Sulistioso Giat Sukaryo dan Wisnu Ari Adi menulis tentang
”Pembentukan Nanopartikel Paduan CoCrMo dengan Metoda Pemaduan Mekanik”.
Semoga penerbitan Majalah Metalurgi volume ini dapat bermanfaat bagi perkembangan
dunia penelitian di Indonesia.

REDAKSI

Pengantar Redaksi | iii

iv | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 669.540
Bintang Adjiantoro dan Efendi Mabruri (Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI)

Pengaruh Waktu Pelindian pada Proses Pemurnian Silikon Tingkat Metalurgi Menggunakan Larutan HCl
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Proses pemurnian silikon tingkat metalurgi (MG-Si) dengan menggunakan metoda pelindian asam pada
konsentrasi 2,45mol/L HCl telah dilakukan dengan memvariasikan waktu pelindian pada temperatur didih
(±100 °C) dan gerakan pengadukan mekanik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pelindian MG-Si
dengan HCl dapat digunakan untuk menghilangkan unsur pengotor logam. Persentase hasil efisiensi ekstraksi
dari unsur pengotor yang terkandung di dalam MG-Si dengan pelarutan HCl masing-masing mencapai
99,996 % untuk Al, 98,247 % untuk Ti dan 98,491 % untuk Fe pada waktu pelindian 120 jam. Sedangkan
efisiensi larutan HCl terhadap unsur pengotor dengan gerakan pengadukan mekanik mencapai 99,04 %.
Kata kunci : Silikon tingkat metalurgi, Pemurnian dengan proses kimia, Pelindian asam, Pengotor

Effect of Leaching Time on Purification Process of Metallurgical Grade Silicon by Using Acid Solution
The purification process of metallurgical grade silicon (MG-Si) using acid leaching method at a
concentration of 2.45 mol/L HCl was performed by varying the leaching time at boiling temperature (±100
°C) and with mechanical stirring. The results showed that the leaching process of MG-Si with HCl can be
used to eliminate the element of metal impurities. The extraction efficiency of impurity elements contained
in the MG-Si by HCl dissolution is 99.996 % for Al, 98.247 % for Ti and 98.491 % for Fe at leaching time
of 120 hours. Whereas the leaching efficiency HCl solution on the impurities with mechanical stirring is
99.04 %.
Keywords : Metallurgical grade silicon, Chemical purification, Acid leaching , Impurities

Abstrak | v

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 660
Efendi Mabruri (Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI)
Aplikasi Severe Plastic Deformation (SPD) dan Heavy Cold Rolling pada Baja Tahan Karat Austenitik 316L
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Untuk meningkatkan kekuatan baja tahan karat austenitik, penghalusan butir sampai ukuran submikron (ultra
fine grain) merupakan metoda yang efektif. Tulisan ini melaporkan aplikasi severe plastic deformation
(SPD) menggunakan equal channel angular pressing (ECAP) dan aplikasi heavy cold rolling terhadap baja
tahan karat austenitik SS 316L. Hasil percobaaan menunjukkan bahwa sifat mekanik baja tahan karat
austenitik 316L dapat ditingkatkan secara signifikan masing-masing dengan kedua teknik tersebut. ECAP
pass 1 (single pass) dengan regangan 0,65 dapat meningkatkan kekuatan tarik baja tahan karat austenitik
316L menjadi 1,6 kali lipat, sedangkan heavy cold rolling 80 % dengan regangan 1,65 dapat meningkatkan

kekuatan tarik menjadi 2,1 kali lipat. Pemanasan anil pada suhu 750 °C menurunkan kekuatan tarik menjadi
1055,14 MPa tetapi nilai tersebut masih jauh lebih tinggi dari kekuatan tarik pada kondisi awal (solution
treatment) sebesar 655,53 Mpa.
Kata kunci : Baja tahan karat austenitik, Penghalusan butir, Severe plastic deformation, Equal channel
angular pressing, Heavy cold rolling

The Application of Severe Plastic Deformation (SPD) and Heavy Cold Rolling of Austenitic Stainless Steel
316L
The grain refinement down to ultrafine sizes is the efective method for strengthening of austenitic stainless
steel. This paper reports the application of severe plastic deformation (SPD) using equal channel angular
pressing (ECAP) and the application of heavy cold rolling on the austenitic stainless steel (SS) 316L. The
experimental results showed that the mechanical properties of SS 316L can be increased significantly by
these two techniques. The single pass-ECAP with 0.65 strain increased tensile strength of SS 316L by 1.6
times, whereas heavy cold rolling with 80 % reduction and 1.65 strain increased tensile strength by 2.1 times.
The annealing treatment at 750 °C decreased tensile strength of 80 % cold rolled-SS 316L down to 1055.14
Mpa, however this value is still much larger compared to that of solution treated ones of 655.53 Mpa.
Keywords : Austenitic stainless steel, Grain refinement, Severe plastic deformation, Equal channel angular
pressing, Heavy cold rolling

vi | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 540
F. Firdiyono, Murni Handayani, Eko Sulistiyono, Iwan Dwi Antoro (Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI)
Percobaan Pendahuluan Perbandingan Daya Serap Unsur Minor dalam Larutan Natrium Silikat
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Penelitian tentang kemampuan penyerapan zeolit alam Karangnunggal dan karbon aktif sebagai adsorben
dalam larutan natrium silikat telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efisiensi penyerapan
zeolit dan karbon aktif terhadap unsur pengotor Ca, Mg, Fe, dan Al dalam larutan natrium silikat serta
mengetahui hubungan penyerapan tersebut dengan beberapa parameter adsorpsi. Penentuan kondisi optimum
meliputi masa adsorben, pH, waktu kontak dan temperatur larutan. Hasil analisa menggunakan spektroskopi
serapan atom (SSA) menunjukkan bahwa zeolit alam Karangnunggal tidak efektif untuk menyerap ion Mg
dan Ca dalam larutan natrium silikat, tetapi zeolit tersebut dapat digunakan untuk menyerap ion Fe. Kondisi
optimum penyerapan ion Fe dicapai dengan parameter waktu kontak selama 60 menit, massa zeolit sebanyak
3 gram, pH 3, dan pada temperatur ruang. Efisiensi adsorpsi tertinggi oleh karbon aktif pada larutan sodium

silikat mencapai 88,43% untuk ion Al dan 41,6% untuk ion Fe.
Kata kunci : Pasir kuarsa, Natrium karbonat, Natrium silikat, Adsorpsi, Adsorben, Adsorbat, Zeolit, Karbon
aktif

Preliminary Comparative Study on the Adsorption of Minor Elements in Sodium Silicate Solution
Research studies on the adsorption capacity of Karangnunggal natural zeolite and activated carbon as a
sorbent in solution of sodium silicate has been done. This study aims to determine the efficiency of
adsorption of the zeolite and activated carbon to a solution of sodium silicate impurity elements such as Ca,
Mg, Fe and Al and to know the relationship between the adsorption of the zeolite and activated carbon with
the adsorption parameters. Determination of optimum conditions include the mass of adsorbent, pH, contact
time and temperature of solution. Results of analysis using atomic absorption spectroscopy (AAS) showed
that Karangnunggal natural zeolite is not effective to adsorb Mg and Ca ions in sodium silicate solution, but
zeolite can adsorb Fe ion. The optimum condition of Fe ion absorption is achieved with contact time
parameters for 60 minutes, the mass of zeolite is used as much as 3 gram, pH 3, and at room temperature.
The highest adsorption efficiency by activated carbon on sodium silicate solution reached 88.43% for the Al
ion and 41.6% for Fe ion.
Keywords : Quartz sand, Natrium carbonat, Natrium silicate, Adsorption, Adsorbent, Adsorbat, Zeolite,
Activated carbon

Abstrak | vii

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 530.0285
Ika Kartika (Pusat Penelitian Metalurgi - LIPI)
Fenomena Dynamic Strain Aging pada Proses Tempa Panas Paduan Co-33Ni-20Cr-10Mo
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Pada penelitian ini, telah dilakukan proses tempa panas terhadap bahan paduan Co-33Ni-20Cr-10Mo pada
selang temperatur 700-900 ºC, laju regangan (έ) berkisar antara 0,01-30 per detik dan regangan (ε) konstan
sebesar 0,5 untuk mempelajari karakteristik deformasinya. Kurva tegangan regangan menunjukkan kecepatan
pengerasan regangan pada temperatur tersebut. Pada temperatur 700-750 ºC, tegangan pada 0,2 % terlihat
menurun dengan meningkatnya laju regangan, sementara pada temperatur 800-850 ºC, tegangan pada 0,2%
tersebut tidak bergantung terhadap laju regangan. Sensitivitas laju regangan yang dihasilkan pada temperatur
700-900 ºC mempunyai nilai negatif yang menandakan bahwa interaksi dislokasi dengan atom terlarut telah
terjadi pada selang temperatur tersebut. Interaksi antara atom terlarut dan kesalahan susun yang diikat oleh
parsial Shockley merupakan fenomena dynamic strain aging (DSA) yang berasal dari segregasi Suzuki. DSA
kemudian dikategorikan sebagai salah satu fenomena yang merugikan dalam proses pengerjaan panas dari
paduan Co-33Ni-20Cr-10Mo.
Kata kunci : Paduan Co-33Ni-20Cr-10Mo, Sensitivitas laju regangan negatif, Dynamic strain aging (DSA),
Tempa panas

Dynamic Strain Aging Phenomena of Co-33Ni-20Cr-10Mo Alloy During Hot Forging
In the present study, hot deformation characteristic in Co-33Ni-20Cr-10Mo superalloy was carried out by
using hot compression test in the temperature range from 700-900 ºC and strain rates ranging from
0.01-30 s–1 with a constant strain 0.5. The flow curves showed high work hardening rate at those
temperatures. At temperatures 700-750 ºC, the 0.2% flow stress decreased with increasing strain rate, while
at temperatures 800-850 ºC, the 0.2% flow stress is independent of a strain rate. Negative strain rate
sensitivity was obtained at temperatures 700-900 ºC, suggesting the dislocation solute interaction occurred in
those temperature ranges. DSA come from Suzuki segregation; chemical interaction between solute atoms
and stacking faults bonded by the shockley partials. DSA is categorized as one of catastrophic phenomena in
a hot working process of Co-33Ni-20Cr-10Mo superalloy.
Keywords : Co-33Ni-20Cr-10Mo alloy, Negative strain rate sensitivity, Dynamic strain aging (DSA), Hot
forging

viii | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 669.620
Didin S.Winatapura, Yustinus M.P, Wisnu A.A, Deswita dan E. Sukirman (Pusat Teknologi Bahan Industri
Nuklir (PTBIN) - BATAN)
Sifat Listrik Superkonduktor YBa2Cu3O7-x Hasil Proses Pelelehan dengan Dopant Ti
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Telah dilakukan pembuatan superkonduktor YBa2Cu3O7-x (YBCO) yang didoping Ti melalui proses modified
melt textured growth (MMTG). Pembuatan cuplikan dilakukan melalui reaksi padatan dengan cara
menambahkan serbuk Ti ke dalam prekursor YBCO dengan variasi komposisi 0,4 %berat, 0,7 %berat, 1,0
%berat dan 1,3 %berat. Proses pelelehan YBCO dilakukan pada 1100 C selama 12 menit, kemudian
didinginkan dengan cepat ke 1000 C dan diikuti dengan pendinginan lambat ke 960 C. Identifikasi fasa di
dalam cuplikan dilakukan dengan menganalisis pola difraksi sinar-X dengan metode Rietveld. Rapat arus, Jc
dan suhu kritis, Tc diukur menggunakan four point probe (FPP). Struktur mikro dan komposisi fasa cuplikan
diamati dengan scanning electron microscope (SEM) dan energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). Hasil
pengamatan menunjukkan bahwa cuplikan merupakan bahan superkonduktor Tc tinggi (STT). YBa2Cu3O7x/Ti - fasa 123 berstruktur kristal ortorombik dari grup ruang Pmmm no. 47. Rapat arus kritis, Jc cuplikan
Y-0Ti diperoleh sekitar 67 A.cm-2 dan kemudian turun terus dengan kenaikan persentase doping Ti
hingga Jc  4 A.cm-2. Menyusutnya harga Jc disebabkan Ti tidak dapat mencegah pertumbuhan fasa 211.
Bila kandungan Ti bertambah, fasa 211 juga bertambah dengan distribusi tidak homogen dan tumbuh terus
serta terbentuk retakan mikro yang sejajar dan memotong butiran YBCO. Akibatnya, fasa YBCO berukuran
lebih pendek dan kecil dibandingkan fasa YBCO tanpa doping Ti. Demikian juga, dengan bertambahnya
kandungan Ti menyebabkan suhu kritis (Tc) berkurang dari 365 C menjadi 350 C.
Kata kunci : Doping, MMTG, Rapat arus kritis, Suhu kritis, Pertumbuhan butir

Electrical Characterictic of YBa2Cu3O7-x Superconductor Doped by Ti Using Melting Process
Synthesis of YBa2Cu3O7-x (YBCO) superconductor which is doped by Ti using modified melt-textured
growth (MMTG) method has been done. The specimen was made by solid state reaction by adding Ti powder
to precursor of YBCO result with composition variation (in weight %) of 0.4, 0.7, 1 and 1.3. The melt
process of YBCO was done at 1100 C for 12 minutes then cooled rapidly to 1000 C followed by slow
cooling to 960 C. Identification of the specimen phase was verified using x-rays diffraction (XRD) and
followed by Rietveld method analysis. The critical temperature, Tc and current density, Jc were measured by
means of four point probe (FPP). The microstructure and chemical composition of the specimen were
observed using scanning electronmicroscope (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). The
result shows that the specimen was YBa2Cu3O7-x high Tc superconductor of 123-phase having orthorhombic
crystal structure of Pmmm no. 47 space group. The critical current density, Jc of the specimen was obtained
about 67 A.cm-2 and then decreased continuously with increasing of Ti dopant till Jc  4 A.cm-2. Decreasing
of Jc caused by Ti can not prevent the growth of 211 phases. In increasing Ti content, 211 phases also
increase with unhomogeneous distribution and continue to grow. There is also formation of microcracks
parallel to and crossing the YBCO grains. As a result, YBCO have smaller and shorter grain size compared to
YBCO grain without Ti doping. Increasing of Ti content also cause decrease from 365 C to 350 C.
Keywords : Doping, MMTG, Critical current density, Critical temperature, Grain growth

Abstrak | ix

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 546.3
Hadi Suwarno (Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN)
Percobaan Pengisian-Pengeluaran Hidrogen Sebuah Tangki Simpan Hidrogen Padat
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Menyimpan hidrogen dalam bentuk padat sebagai paduan metal hidrid merupakan metoda baru untuk
keperluan bahan bakar kendaraan transportasi karena memiliki densitas yang lebih besar. Sebuah tangki
simpan hidrogen dengan volume sekitar 1 liter berisi serbuk nano partikel Mg2Ti5Fe6 sekitar 700 gram telah
dirakit menjadi satu kesatuan dan diuji unjuk kerjanya serta dibandingkan dengan tangki kosong bervolume
yang sama. Pengisian dan pengeluaran hidrogen ke dalam/luar tangki dilakukan pada suhu kamar dengan
tekanan bervariasi 2, 6,5 dan 8 bar. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa rasio kapasitas serapan hidrogen
tangki berisi serbuk nano partikel Mg2Ti5Fe6 terhadap tangki kosong berturut-turut 1,3, 2,3 dan 2,8.
Percobaan serapan hidrogen pada tekanan lebih tinggi tidak dapat dilakukan karena keterbatasan sarana,
namun apabila tekanan dalam tangki diperbesar, maka kapasitas serapan hidrogen masih akan bertambah.
Dari penelitian ini ditunjukkan bahwa percobaan awal penyimpanan-pengeluaran hidrogen padat dari tangki
telah berhasil baik. Penelitian lanjutan dalam bentuk pemanfaatannya di fuel cell sedang direncanakan.
Kata kunci : Nano partikel, Metal hidrid, Hydrogen storage, Pengisian-pengeluaran

Research of Charging-Discharging Hydrogen of Solid Hyrogen Storage Tank
Storing hydrogen in the form of metal-hydride is one of the most promising fuels for transport vehicles
because of its high gravimetric density. A solid hydrogen storage tank with the volume of tank about one liter
containing about 700 g of nano powders Mg2Ti5Fe6 alloy has been fabricated for performing the hydrogen
charging-discharging cycles. Charging-discharging of hydrogen into/out from the tank is conducted at room
temperature at the varied pressure of 2, 6.5 and 8 bars. It is exhibited that the ratio of hydrogen capacity of
the tank containing Mg2Ti5Fe6 nano particle to the empty tank is 1.3, 2.3 and 2.8, respectively. Charging
experiment at higher pressure could not be conducted due to the limit of facility. It is predicted that at higher
pressure the hydrogen capacity of the tank will be increased. From the experimental results it is concluded
that the preliminary study on charging-discharging solid state hydrogen has been done successfully. Further
examination in the form of its application in the fuel cell is being scheduled.
Keywords : Nano particle, Metal hydrid, Hydrogen storage, Charging-discharging

x | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188

METALURGI
(Metallurgy)

ISSN 0216 – 3188
Vol 27 No. 1 April 2012
Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.
UDC (OXDCF) 546.3
Sulistioso Giat Sukaryo dan Wisnu Ari Adi (Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir – BATAN)
Pembentukan Nanopartikel Paduan CoCrMo dengan Metoda Pemaduan Mekanik
Metalurgi, Vol 27 No. 1 April 2012
Metoda pemaduan mekanik adalah reaksi padatan dari beberapa logam dengan memanfaatkan proses
deformasi untuk membentuk suatu paduan. Pada penelitian ini dibuat paduan Co-Cr-Mo dengan proses wet
milling dengan variasi waktu milling selama 3, 5, 10, 20, dan 30 jam. Proses wet milling sangat efektif untuk
mencegah terjadinya oksidasi dan juga memicu pembentukan paduan Co-Cr-Mo dengan baik. Hasil XRD
menunjukkan bahwa telah terjadi pertumbuhan fasa γ pada durasi milling 3, 5, 10, 20, dan 30 jam, berturutturut sebesar 42,80 %; 67,61 %; 82,94 %, 84,63 % dan 88,92 %. Ukuran kristalit fasa γ sebesar 25,9 nm ;
12,5 nm ; 5,1 nm dan 4,9 nm seiring dengan meningkatnya waktu milling. Disimpulkan bahwa telah berhasil
dilakukan pembuatan paduan nanokristalin Co-Cr-Mo dengan metode pemaduan mekanik lebih dari 85 %
dengan waktu milling minimum selama 30 jam.
Kata kunci : Paduan Co-Cr-Mo, Pemaduan mekanik, Nano-kristalin

Manufacturing of Co-Cr-Mo Alloy Nano-Particle by Using Mechanical Alloying
Synthesis of Co-Cr-Mo nano-crystalline by mechanical alloying has been carried out. Mechanical alloying is
a solid state reaction of some metals by utilizing the deformation process to form an alloy. In this research,
parameter milling time used for making Co-Cr-Mo alloy by wet milling process is 3, 5, 10, 20 and 30 h. Wet
milling process is very effective to prevent oxidation and triggers the formation of fine Co-Cr-Mo alloys.
Results of XRD pattern refinement shows that Co-Cr-Mo alloys was growth by percentage approximately
around 42.80 %, 67.61 %, 82.94 %, 84.63 % and 88.92 % for milling time 3, 5, 10, 20, and 30 h,
respectively. Otherwise, crystalline size measurement after milling time 5, 10, 20, and 30 h obtained around
25.9 nm, 12.5 nm, 5.1 nm and 4.9 nm, respectively. This research concluded that the optimum milling time
could obtained synthesizes nano-crystalline of Co-Cr-Mo alloy more than 85 % is 30 h.
Keywords : Co-Cr-Mo alloy, Mechanical alloying, Nano-crystalline

Abstrak | xi

xii | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188

PERCOBAAN PENDAHULUAN PERBANDINGAN DAYA SERAP
UNSUR MINOR DALAM LARUTAN NATRIUM SILIKAT
F. Firdiyono, Murni Handayani, Eko Sulistiyono, Iwan Dwi Antoro
Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI
Kawasan Puspiptek Serpong, Gedung 470, Tangerang 15314
E-mail : ffirdiyono@yahoo.com
Masuk tanggal : 23-01-2012, revisi tanggal : 12-03-2012, diterima untuk diterbitkan tanggal : 21-03-2012

Intisari
PERCOBAAN PENDAHULUAN PERBANDINGAN DAYA SERAP UNSUR MINOR DALAM
LARUTAN NATRIUM SILIKAT. Penelitian tentang kemampuan penyerapan zeolit alam Karangnunggal dan
karbon aktif sebagai adsorben dalam larutan natrium silikat telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui efisiensi penyerapan zeolit dan karbon aktif terhadap unsur pengotor Ca, Mg, Fe, dan Al dalam
larutan natrium silikat serta mengetahui hubungan penyerapan tersebut dengan beberapa parameter adsorpsi.
Penentuan kondisi optimum meliputi masa adsorben, pH, waktu kontak dan temperatur larutan. Hasil analisa
menggunakan spektroskopi serapan atom (SSA) menunjukkan bahwa zeolit alam Karangnunggal tidak efektif
untuk menyerap ion Mg dan Ca dalam larutan natrium silikat, tetapi zeolit tersebut dapat digunakan untuk
menyerap ion Fe. Kondisi optimum penyerapan ion Fe dicapai dengan parameter waktu kontak selama 60 menit,
massa zeolit sebanyak 3 gram, pH 3, dan pada temperatur ruang. Efisiensi adsorpsi tertinggi oleh karbon aktif
pada larutan sodium silikat mencapai 88,43 % untuk ion Al dan 41,6 % untuk ion Fe.
Kata kunci : Pasir kuarsa, Natrium karbonat, Natrium silikat, Adsorpsi, Adsorben, Adsorbat, Zeolit, Karbon
aktif

Abstract
PRELIMINARY COMPARATIVE STUDY ON THE ADSORPTION OF MINOR ELEMENTS IN SODIUM
SILICATE SOLUTION. Research studies on the adsorption capacity of Karangnunggal natural zeolite and
activated carbon as a sorbent in solution of sodium silicate has been done. This study aims to determine the
efficiency of adsorption of the zeolite and activated carbon to a solution of sodium silicate impurity elements
such as Ca, Mg, Fe and Al and to know the relationship between the adsorption of the zeolite and activated
carbon with the adsorption parameters. Determination of optimum conditions include the mass of adsorbent, pH,
contact time and temperature of solution. Results of analysis using atomic absorption spectroscopy (AAS)
showed that Karangnunggal natural zeolite is not effective to adsorb Mg and Ca ions in sodium silicate solution,
but zeolite can adsorb Fe ion. The optimum condition of Fe ion absorption is achieved with contact time
parameters for 60 minutes, the mass of zeolite is used as much as 3 gram, pH 3, and at room temperature. The
highest adsorption efficiency by activated carbon on sodium silicate solution reached 88.4 3% for the Al ion and
41.6 % for Fe ion.

Keywords : Quartz sand, Natrium carbonat, Natrium silicate, Adsorption, Adsorbent, Adsorbat, Zeolite,
Activated carbon

PENDAHULUAN
Al, Fe, Ca, Mg, Ti dan lain-lain
merupakan ion-ion pengotor dalam pasir
kuarsa dari Indonesia. Pasir kuarsa ini
meskipun memiliki kemurnian yang tinggi
dengan kenampakan kristal yang baik,
ternyata memiliki pengotor dalam bentuk

ikatan kristal yang kompleks dengan
senyawa SiO2. Ikatan kompleks tersebut
membentuk senyawa kompleks di dalam
mineral pasir kuarsa. Hal ini menyebabkan
pengotor yang terkandung dalam pasir
kuarsa tersebut tidak dapat dipisahkan
dengan menggunakan proses pemisahan
fisik
seperti
pencucian,
flotasi,

magnetisasi, dan lain-lain. Indonesia
memiliki cadangan pasir kuarsa yang
berlimpah dan belum termanfaatkan secara
maksimum. Pemanfaatan pasir kuarsa
tersebut akan menjadi lebih optimal bila
unsur-unsur pengotor tersebut dapat
dieliminasi. Sampai saat ini pemanfaatan
pasir kuarsa yang ada hanya memberikan
nilai tambah yang kecil, yaitu untuk
keperluan industri gelas/kaca, industri
semen, bahan bangunan atau di ekspor
mentah untuk diolah di luar negeri. Logam
silikon merupakan bahan baku utama
dalam pembuatan panel surya, sedangkan
pasir kuarsa merupakan bahan baku untuk
pembuatan logam silikon tersebut. Untuk
dapat memberikan nilai tambah yang besar
maka pasir kuarsa harus diolah sampai
mempunyai tingkat kemurnian yang tinggi
sehingga dapat digunakan sebagai bahan
baku untuk pembuatan logam silikon.
Percobaan yang dilakukan bertujuan untuk
mengeliminasi ion-ion pengotor yang ada
dalam pasir kuarsa sehingga diperoleh
kemurnian yang tinggi. Diperlukan
bantuan senyawa alkali dan temperatur
yang tinggi untuk dapat merubah senyawa
kompleks pasir kuarsa menjadi senyawa
alkali silikat yang larut dalam air.
Senyawa kompleks yang sudah terurai
menjadi larutan silikat mengandung ionion pengotor Al, Fe, Ti, Ca, Mg dan lainlain. Ion pengotor tersebut dapat diambil
dengan
menggunakan
metode
ion
exchange, pengikatan organik, koagulasi
polimer dan adsorpsi menggunakan
adsorben karbon aktif, zeolit dan lain-lain.
Dalam penelitian ini eliminasi unsur-unsur
pengotor
akan
dilakukan
dengan
menggunakan zeolit dan karbon aktif.
TINJAUAN PUSTAKA
Potensi Pasir Kuarsa
Data Departemen Pertambangan dan
Energi menunjukkan jumlah produksi pasir
kuarsa yang dipasarkan di dalam negeri
cenderung meningkat dari tahun ke tahun
(1989: 167.200 ton, 1991: 190.500 ton, dan

1993: 300.000 ton). Sampai saat ini
pemanfaatannya untuk pabrik semen
portland 77,80 %, botol pecah belah 10,90
%, kaca lembaran 9,10 %, dan bahan
refraktori 2,20 %.
Cadangan pasir kuarsa di Indonesia
sangat besar dengan sebaran yang cukup
dominan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Potensi pasir kuarsa
DEPOSIT
( Ton )
1.000.000.000

KADAR
SiO2
95,0 %

Ketapang, Kalimantan Barat

89.200.000

99,6 %

3

Pleihari, Kalimantan Selatan

144.150.000

97,3 %

4

P. Belitung

5.180.000

97,3 %

5

P. Bangka

35.350.000

98,0 %

6

Sawah Lunto, Sumatera Barat

7

Badagai, Sumatera Utara

8

Tuban, Jawa Timur

No

DAERAH

1

Mandor, Kalimantan Barat

2

-

1.000.000.000
34.000.000

89,2 %

3.950.000

93,5 %

Pasir kuarsa yang mengandung bahan
pengotor harus dirubah ke dalam bentuk
senyawa yang lebih sederhana atau
senyawa alkali silikat yang larut dalam air.
Senyawa alkali silikat tersebut diperoleh
dengan cara mereaksikan pasir kuarsa
dengan natrium karbonat dengan reaksi :
Na2CO3 + SiO2 == Na2SiO3 + CO2 ... (1)
Proses reaksi tersebut didahului dengan
proses pembentukan Na2O terlebih dahulu.
Pembentukan
Na2O
terjadi
pada
temperatur 900 °C, kemudian jika
temperatur dinaikkan maka mulai terjadi
proses peleburan antara Na2O dan SiO2,
adapun reaksinya sebagai berikut :
Na2CO3 == Na2O + CO2 ................. (2)
Pembentukan reaksi antara Na2O dan
SiO2 berdasarkan teori dipengaruhi oleh
faktor temperatur dan komposisi campuran
Na2O dan SiO2. Adapun reaksi yang
mungkin terjadi adalah :
Na2O + SiO2 == Na2SiO3 ............ (3)
Na2O + 2 SiO2 == Na2Si2O5 .............(4)
2 Na2O + SiO2 == Na4SiO6 ............ (5)
Pada reaksi (3) terbentuk keseimbangan
antara Na2O dan SiO2 yang menghasilkan
natrium metasilikat atau water glass.
Reaksi (4) adalah pembentukan natrium
disilikat atau disebut juga Na2Si2O5 yang

16 | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188/ hal 15-26

merupakan padatan seperti kaca pada
temperatur kamar. Reaksi (5) adalah
pembentukan dinatrium silikat ( Na4SiO6 )
atau kristobalit, berupa padatan yang
mudah menyerap air atau higroskopis dan
bersifat reaktif. Proses pembentukan
metasilikat (reaksi 3) terjadi pada
temperatur di atas 1300 °C dengan
perbandingan mol yang sama. Sedangkan
reaksi natrium disilikat / orthosilikat dapat
terjadi pada temperatur 800 °C sampai
900 °C, dengan perbandingan mol Na2O
dan SiO2 adalah 1 : 2 sampai 1 : 2,3. Hal
ini dapat dilihat pada diagram fasa yang
tercantum pada Gambar 1.
Keuntungan dari proses orthosilikat
adalah temperatur operasi cukup rendah
bisa dibawah 1000 °C dan penggunaan
natrium karbonat bisa dihemat serta
natrium orthosilikat atau natrium silikat
masih dapat larut dengan sempurna dalam
air. Larutan natrium silikat ini selanjutnya
dilakukan proses eliminasi pengotorpengotornya.
Ada empat metode proses yang dapat
digunakan dalam pemurnian silika dari
unsur-unsur pengotor seperti Al, Fe, Ti,
Ca, Mg dan Mn yaitu ion exchange,
adsorpsi, koagulasi polimer dan pengikatan
secara organometalik. Dari keempat
metode ini, metode yang akan digunakan
dalam percobaan ini ialah metoda adsorpsi
yang dilakukan dengan menggunakan
zeolit dan karbon aktif.

zat tertentu yang terjadi pada permukaan
zat padat karena adanya gaya tarik atom
atau molekul pada permukaan zat padat
tanpa meresap ke dalam[1].
Adanya gaya ini, padatan cenderung
menarik molekul-molekul yang lain yang
bersentuhan dengan permukaan padatan,
baik fasa gas atau fasa larutan ke dalam
permukaannya. Akibatnya, konsentrasi
molekul pada permukaan menjadi lebih
besar daripada dalam fasa gas atau zat
terlarut dalam larutan. Adsorpsi dapat
terjadi pada antar fasa padat-cair, padat-gas
atau gas-cair. Molekul yang terikat pada
bagian antarmuka disebut adsorbat,
sedangkan permukaan yang menyerap
molekul-molekul
adsorbat
disebut
adsorben.
Berdasarkan besarnya interaksi antara
adsorben dan adsorbat, adsorpsi dibedakan
menjadi dua macam yaitu adsorpsi kimia
dan adsorpsi fisika.
Adsorpsi Kimia
Pada adsorpsi kimia, molekul-molekul
yang teradsorpsi pada permukaan adsorben
bereaksi secara kimia. Hal ini disebabkan
pada adsorpsi kimia terjadi pemutusan dan
pembentukan ikatan. Ikatan antara
adsorben dengan adsorbat dapat cukup
kuat sehingga spesies aslinya tidak dapat
ditemukan kembali. Adsorpsi ini bersifat
irreversible dan diperlukan energi yang
besar untuk melepaskan kembali. Pada
umumnya, dalam adsorpsi kimia jumlah
(kapasitas) adsorpsi bertambah besar
dengan naiknya temperatur. Zat yang
teradsorpsi membentuk satu lapisan
monomolekuler.
Adsorpsi Fisika

Gambar 1. Diagram fasa Na2O dan SiO2

Metoda Adsorpsi
Adsorpsi merupakan suatu proses
penyerapan oleh padatan tertentu terhadap

Dalam adsorpsi fisika, molekul-molekul
teradsorpsi pada permukaan adsorben
dengan ikatan yang lemah. Adsorpsi ini
bersifat reversible, sehingga molekulmolekul
yang
teradsorpsi
mudah
dilepaskan
kembali
dengan
cara
menurunkan tekanan gas atau konsentrasi

Percobaan Pendahuluan Perbandingan …../ F. Firdiyono | 17

zat terlarut. Adsorpsi fisika umumnya
terjadi pada temperatur yang rendah dan
jumlah zat yang teradsorpsi akan semakin
kecil dengan naiknya suhu. Banyaknya zat
yang teradsorpsi dapat membentuk
beberapa lapisan monomolekuler.

dimana :
n
= Valensi kation M ( alkali / alkali
tanah)
x, y = Jumlah tetrahedron per unit sel
m
= Jumlah molekul air per unit sel
M = Kation alkali/alkali tanah

Zeolit

Zeolit dibedakan menjadi 2 jenis yaitu
zeolit alam dan zeolit buatan. Zeolit alam
pada umumnya mempunyai ukuran poripori yang tidak sama. Proses aktivasi zeolit
alam dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu
secara fisika melalui pemanasan dengan
tujuan untuk menguapkan air yang
terperangkap di dalam pori-pori kristal
zeolit, sehingga luas permukaannya
bertambah[2] dan dengan cara kimia untuk
membersihkan permukaan pori, membuang
senyawa pengotor dan mengatur kembali
letak atom yang dapat dipertukarkan.
Proses aktivasi zeolit dengan perlakuan
asam HCl menyebabkan zeolit mengalami
dealuminasi dan dekationisasi yaitu
keluarnya Al dan kation-kation dalam
kerangka zeolit sehingga permukaan zeolit
bertambah dan kemampuan zeolit dalam
menyerap akan meningkat [4-5].
Zeolit yang digunakan dalam percobaan
ini ialah zeolit alam dari Karangnunggal,
Cipatujah dan Cikalong, Kabupaten
Tasikmalaya. Hasil analisis kandungan
senyawa oksida dalam mineral zeolit alam
Karangnunggal dengan menggunakan XRF
dapat dilihat pada Tabel 2.
Hasil analisis lebih lajut menggunakan
XRD untuk menentukan karakteristik
batuan zeolit menunjukkan bahwa zeolit
hijau Karangnunggal merupakan jenis
mineral mordenit yang merupakan
senyawa utama dari sampel ((Na2, Ca, K2)
Al2 Si10 O24.7 H2O)[6].

Zeolit adalah silikat hidrat dengan
struktur sel berpori yang biasanya diisi
oleh air dan mempunyai sisi aktif yang
mengikat kation yang dapat dipertukarkan.
Struktur inilah yang membuat zeolit
mampu melakukan pertukaran ion. Bila
zeolit dipanaskan maka air tersebut akan
keluar. Zeolit yang telah dipanaskan dapat
berfungsi sebagai penyerap gas atau
cairan[2].
Atom O

Si

Al

Gambar 2. Struktur penyusun zeolit

Ion-ion pada rongga berguna untuk
menjaga kenetralan zeolit. Ion-ion ini
dapat bergerak bebas sehingga pertukaran
ion yang terjadi tergantung dari ukuran dan
muatan maupun jenis zeolitnya. Sifat
sebagai penukar ion dari zeolit antara lain
tergantung dari sifat kation, suhu, dan jenis
anion[3]. Zeolit dapat dimanfaatkan sebagai
penyaring molekuler, senyawa penukar
ion, sebagai filter dan katalis. Zeolit
terbentuk dari abu vulkanik yang telah
mengendap jutaan tahun silam. Sifat-sifat
mineral zeolit sangat bervariasi tergantung
dari jenis dan kadar mineral zeolit.
Kerangka dasar struktur zeolit terdiri
dari unit-unit tetrahedral [AlO4] dan [SiO4]
yang saling berhubungan melalui atom O.
Dalam struktur tersebut Si4+ dapat diganti
Al3+, sehingga rumus umum komposisi
zeolit dapat dinyatakan sebagai berikut :
Mx/n [(AlO2)x(SiO2)y] m H2O

Tabel 2. Hasil
Karangnunggal[6]
Senyawa
CaO
Na2O
K2O
SiO2
Al2O3
MgO

18 | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188/ hal 15-26

analisa XRF zeolit alam

Zeolit Hijau
1,65 %
2,77 %
0,72 %
78,92 %
15,62 %
0,05 %

Karbon Aktif
Tabel 3. Karakteristik karbon aktif dari berbagai jenis bahan baku
Karakteristik
Pori-pori mikro
Pori-pori makro
Kekerasan
Kadar abu
Solouble ash dust
Debu
Reaktivitas
Rapat jenis

Karbon aktif
Tempurung kelapa
Tinggi
Rendah
Tinggi
5%
Tinggi
Rendah
Baik
0,48 g/cc

Karbon aktif
Batubara
Tinggi
Sedang
Tinggi
10%
Rendah
Sedang
Baik
0,48 g/cc

Karbon aktif adalah arang yang telah
diaktifkan baik secara fisika maupun
kimia, yang menghasilkan karbon dengan
pori-pori lebih terbuka sehingga luas
permukaan persatuan massa besar yaitu
mencapai 400-1600 m2/g karbon aktif dan
memiliki volume pori-pori besar lebih dari
30 cm3/100 g. Hal ini menyebabkan
karbon aktif dapat menyerap gas atau zat
lain dalam larutan dan udara. Karbon aktif
yang telah jenuh dapat direaktifasi
kembali, meskipun demikian tidak jarang
disarankan
untuk
sekali
pakai[7].
Karakteristik karbon aktif dari berbagai
bahan baku dapat dilihat pada Tabel 3.
Karbon aktif yang digunakan dalam
percobaan ini terbuat dari tempurung
kelapa yang diaktifasi dengan HCl.
Proses adsorpsi dapat dibagi menjadi 4
tahap, yaitu[8] :
1. Transfer molekul-molekul zat terlarut
yang teradsorpsi menuju lapisan film
yang mengelilingi adsorben.
2. Difusi zat terlarut yang teradsorpsi
melalui lapisan film (film diffusion
process).
3. Difusi zat terlarut yang teradsopsi
melalui kapiler/pori dalam adsorben
(pore diffusion process).
4. Adsorpsi zat terlarut yang teradsorpsi
pada dinding pori atau permukaan
adsorben (proses adsorpsi sebenarnya).

Karbon aktif
Lignit
Sedang
Tinggi
Tinggi
20%
Tinggi
Tinggi
Lemah
0,4 g/cc

Karbon aktif
Kayu
Rendah
Tinggi
5%
Medium
0,35 g/cc

Gambar 3. Mekanisme adsorpsi oleh karbon aktif

PROSEDUR PERCOBAAN
Pasir kuarsa yang digunakan adalah
pasir kuarsa yang berasal dari daerah
Samboja, Kalimantan Timur. Pasir dicuci
dengan menggunakan air bersih sampai
hilang kotoran berupa humus maupun
lumpur. Setelah bersih, ditandai dengan air
cucian yang sudah jernih. Campuran
dikeringkan dalam oven pada temperatur
110 °C selama 1 jam.
Analisa komposisi kimia pasir kuarsa
yang digunakan dalam percobaan ini
dilakukan dengan menggunakan AAS.
Analisa ini dilakukan untuk mengetahui
senyawa-senyawa pengotor apa saja yang
terdapat di dalam pasir kuarsa. Hasil
analisa AAS dapat dilihat pada Tabel 4.

Percobaan Pendahuluan Perbandingan …../ F. Firdiyono | 19

Tabel 4. Hasil analisa AAS pasir kuarsa

Senyawa
SiO2
Fe2O3
Al2O3
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
LOI

Jumlah (%)
99,2
0,19
0,063
0,048
0,008
0,008
0,023
0,020
0,39

Terhadap larutan natrium silikat
selanjutnya dilakukan proses eliminasi
pengotor dengan cara mencampurkan
larutan tersebut dengan zeolit atau karbon
aktif pada kondisi tertentu. Variabel yang
digunakan dalam percobaan meliputi
temperatur, konsentrasi absorben, pH dan
waktu proses.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Eliminasi Ion Ca dan Mg dengan Zeolit

Pasir kuarsa yang telah bersih
selanjutnya dilebur dengan natrium
karbonat agar terbentuk natrium silikat
yang larut dalam air. Proses pembuatan
natrium silikat dilakukan dengan cara
melebur 165 gr pasir kuarsa dengan 135 gr
natrium karbonat dalam tanur pada
temperatur 1200 °C selama 2 jam. Hasil
leburan selanjutnya dilarutkan dalam air
mendidih. Hasil pelarutan kemudian
disaring agar diperoleh filtrat bersih yang
bebas dari pengotor yang tidak larut.
Untuk lebih jelasnya preparasi sampel
larutan natrium silikat dapat dilihat pada
diagram alir proses dibawah ini.
Na2CO3

Mixing

Pengaruh Massa Zeolit
Zeolit dengan variabel massa 1, 3, 5,
dan 7 gram dimasukkan ke dalam 50 ml
larutan natrium silikat dengan pH 10 dan
diaduk selama 60 menit.
Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa zeolit
tidak dapat menyerap ion Mg dan ion Ca
dalam berbagai massa zeolit yang
digunakan. Hal ini karena dengan kenaikan
massa
zeolit
akan
mengakibatkan
penurunan pH, sehingga selama proses
adsorpsi terjadi pelepasan ion H+ di dalam
larutan natrium silikat. Penurunan pH
terjadi karena zeolit yang digunakan sudah
diaktivasi dengan asam.

Pasir Kuarsa

Tabel 5. Pengaruh massa zeolit terhadap adsorpsi
ion Mg dan Ca
Roasting, 1200°C, 2 jam

Grinding

Pelarutan dengan Aquades
Mendidih

Saring

Larutan Natrium Silikat

Gambar 4. Preparasi sampel larutan natrium
silikat

Konsentrasi ion
Mg
Massa
(gr) Awal Akhir
(ppm) (ppm)
1
0,0324 0,0606
3
0,0324 0,0613
5
0,0324 0,0692
7
0,0324 0,0703

Konsentrasi ion
Ca
pH
Awal Akhir Akhir
(ppm) (ppm)
0,1960 1,4480
9
0,1960 0,8139
5
0,1960 0,5906
5
0,1960 0,5716
5

Pengaruh Waktu Kontak
Zeolit sebanyak 2,5 gram dimasukan ke
dalam 50 ml larutan natrium silikat dengan
pH 10 dan variabel waktu yang digunakan
adalah 5, 10, 20, 30, 40, dan 60 menit.
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa zeolit
tidak dapat menyerap ion Mg dan ion Ca
dalam berbagai waktu kontak yang
dilakukan. Hal ini karena selama proses

20 | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188/ hal 15-26

adsorpsi terjadi penurunan pH yang
mengakibatkan adanya pelepasan ion H+ di
dalam larutan natrium silikat. Penurunan
pH terjadi karena zeolit yang digunakan
sudah diaktifasi dengan asam.
Tabel 6. Pengaruh waktu kontak terhadap adsorpsi
ion Mg dan Ca
Konsentrasi
Waktu
ion Mg
Kontak
Awal Akhir
(menit)
(ppm) (ppm)
5
0,0312 0,0581
10
0,0312 0,0585
20
0,0312 0,0593
30
0,0312 0,0552
40
0,0312 0,0625
60
0,0312 0,0735

Konsentrasi
ion Ca
Awal Akhir
(ppm) (ppm)
0,1787 0,6842
0,1787 0,7207
0,1787 0,7553
0,1787 0,7022
0,1787 0,6978
0,1787 0,7139

pH
Akhir
9
9
8
6
6
5

Pengaruh pH
Zeolit sebanyak 2,5 gram dimasukkan
ke dalam 50 ml larutan natrium silikat
dengan variabel pH yang digunakan adalah
2, 3, 4, 6, 8, dan 10. Percobaan dilakukan
selama 60 menit.
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa zeolit
tidak dapat menyerap ion Mg dan ion Ca
dalam berbagai pH. Hal ini karena zeolit
mengandung senyawa MgO dan CaO
seperti yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Ion-ion logam tersebut tidak dapat diserap
pada suasana asam karena logam
magnesium dan kalsium yang terdapat di
dalam zeolit ikut larut dalam larutan
natrium
silikat.
Hal
tersebut
mengakibatkan terjadinya peningkatan
konsentrasi ion Mg dan ion Ca setelah
proses adsorpsi.
Peningkatan konsentrasi ion Mg dan ion
Ca yang tidak terlalu besar didapat pada
larutan natrium silikat dengan pH 10, hal
ini karena pada pH 10 ion Mg dan ion Ca
mengendap. Keasaman dan kebasaan
larutan natrium silikat mempengaruhi
adsorpsi ion Mg dan ion Ca. Hal ini
berhubungan dengan protonasi atau
deprotonasi permukaan sisi aktif dari
adsorben[9].

Tabel 7. Pengaruh pH larutan terhadap adsorpsi ion
Mg dan Ca

pH
2
3
4
6
8
10

Konsentrasi ion
Mg
Awal
Akhir
(ppm)
(ppm)
0,0747 0,1752
0,0549 0,1783
0,0613 0,1808
0,0470 0,1855
0,0627 0,1838
0,0520 0,0835

Konsentrasi ion
Ca
Awal
Akhir
(ppm)
(ppm)
0,6663
10,96
0,3450
9,78
0,3821
10,04
0,2863
9,06
0,5174
8,93
0,3334
0,46

Eliminasi Ion Fe dengan Zeolit dan Ion
Fe dan Al dengan Karbon Aktif
Pengaruh Massa
Zeolit dengan variabel massa 1, 2, 3, 4,
5, 7, 9, 11 gram dan karbon aktif dengan
variabel massa 1, 2, 3, 4, dan 5 gram,
masing-masing dimasukkan ke dalam 50
ml larutan natrium silikat dengan pH 3
pada temperatur kamar dan waktu proses
selama 60 menit untuk zeolit dan 30 menit
untuk karbon aktif.
Gambar 5 menunjukkan bahwa adsorpsi
optimum dihasilkan pada larutan yang
direaksikan dengan 3 gram zeolit, yaitu
sebesar 81,81 %. Larutan yang direaksikan
dengan massa zeolit kurang dari 3 gram
belum optimal. Hal ini dikarenakan
bertambahnya massa zeolit sebanding
dengan bertambahnya sisi aktif dan poripori zeolit, sehingga menyebabkan proses
adsorpsi ion Fe lebih efektif. Larutan yang
direaksikan dengan massa zeolit lebih dari
3 gram juga tidak optimal. Hal ini mungkin
disebabkan dengan jumlah massa zeolit
yang meningkat maka pH larutan akan
menjadi turun, sehingga ion Fe stabil di
dalam larutan. Dari grafik terlihat juga bahwa
penambahan massa karbon aktif akan
meningkatkan persen adsorpsi. Hal ini karena
bertambahnya berat karbon aktif sebanding
dengan bertambahnya jumlah partikel dan luas
permukaan karbon aktif yang mengakibatkan
jumlah tempat mengikat ion logam bertambah
dan efisiensi adsorpsinya pun meningkat. Dari
hasil penelitian tentang pengaruh massa karbon
aktif ini juga menunjukkan nilai kapasitas

Percobaan Pendahuluan Perbandingan …../ F. Firdiyono | 21

adsorpsi yang semakin menurun dengan
bertambahnya massa adsorben. Hal ini
dikarenakan pada saat ada peningkatan massa
adsorben, maka ada peningkatan presentase
nilai efisiensi adsorpsi dan penurunan
kapasitas adsorpsi[10].
Fe, zeolit

Fe, karbon aktif

Al, karbon aktif

100

Adsorpsi, %

80
60

rendah dikelilingi oleh ion H+, dimana
akan terjadi tolakan antara permukaan
adsorben dengan ion logam, sehingga
adsorpsinya pun menjadi rendah[11]. Pada
pH netral atau cenderung basa efisiensi
juga menurun. Hal ini disebabkan pada pH
netral ion-ion logam dapat mengalami
reaksi hidrolisis dalam larutan sehingga
tidak stabil dan menyebabkan kemampuan
adsorben untuk menyerap ion logam
tersebut menurun. Sedangkan pada kondisi
basa atau pH basa, ion-ion logam dapat
membentuk endapan hidroksida sehingga
proses adsorpsi sulit terjadi[12].

40
Fe, zeolit

20

Fe, karbon aktif

Al, karbon aktif

100

0
1

2

3
4
5
Massa, gram

6

7

8

Gambar 5. Pengaruh massa adsorben terhadap
persen adsorpsi

Pengaruh pH
Zeolit sebanyak 3 gram dan karbon
aktif sebanyak 1 gram masing-masing
dimasukkan ke dalam 50 ml larutan
natrium silikat dengan variabel pH antara 2
sampai 8 dan kemudian diaduk pada
temperatur kamar dengan kecepatan
putaran konstan selama 60 menit untuk
zeolit dan 30 menit untuk karbon aktif.
Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa
adsorpsi optimum oleh zeolit dihasilkan
pada larutan natrium silikat dengan pH 3,
yaitu sebesar 76,05 %. Adsorpsi ion logam
Fe pada larutan natrium silikat dengan pH
kurang dari 3 tidak optimal. Kondisi pH
optimum untuk penyerapan logam Al oleh
karbon aktif terjadi pada kondisi pH 5
dengan nilai efisiensi adsorpsi sebesar
68,64 %, sedangkan untuk penyerapan
logam Fe, pH optimum terjadi pada pH 4
dengan nilai efisiensi adsorpsi sebesar
31,68 %.
Pada kondisi pH asam proses
penyerapan semua ion logam rendah. Hal
ini karena permukaan adsorben pada pH

80
Adsorpsi, %

0

60
40
20
0
1

3

pH

5

7

9

Gambar 6. Pengaruh pH larutan natrium silikat
terhadap persen adsorpsi

Pengaruh Waktu Kontak
Zeolit dan karbon aktif sebanyak 1
gram dimasukkan ke dalam 50 ml larutan
sodium silikat, pada pH optimum dari
masing-masing ion logam, kemudian
diaduk dengan variabel waktu kontak
antara 5 sampai 150 menit.
Dari Gambar 7 dapat dilihat bahwa
adsorpsi optimum oleh zeolit dihasilkan
pada larutan natrium silikat yang
direaksikan dengan zeolit selama 60 menit,
yaitu sebesar 53,64 %.
Zeolit yang direaksikan kurang dari 60
menit belum menyerap ion Fe secara
optimal. Hal ini dikarenakan belum

22 | Majalah Metalurgi, V 27.1.2012, ISSN 0216-3188/ hal 15-26

sempurnanya reaksi yang terjadi. Setelah
proses adsorpsi berlangsung selama 60
menit, prosentase ion logam Fe yang
diserap zeolit cenderung mengalami
penurunan. Hal ini dikarenakan proses
adsorpsi sudah lewat jenuh sehingga
terjadinya pelepasan kembali ion-ion Fe
yang
sudah
terikat
pada
zeolit.
Kemungkinan lain adalah pada proses
adsorpsi yang relatif lama menyebabkan
pori-pori adsorben mengalami penyusutan
kembali[13].
Pada percobaan dengan karbon aktif
terlihat bahwa persen adsorpsi akan
meningkat seiring dengan meningkatnya
waktu proses. Hal ini dapat dimengerti
karena dengan bertambahnya waktu maka
makin besar pula waktu kontak antara
adsorben dan adsorbat.
Fe, zeolit

Fe, karbon aktif

Al, karbon aktif

temperatur ruang, yaitu sebesar 59,13 %.
Semakin tinggi temperatur reaksi, semakin
rendah penyerapan ion Fe. Hal yang sama
terjadi juga pada percobaan dengan karbon
aktif. Penurunan efisiensi adsorpsi terjadi
seiring dengan kenaikan suhu. Hal ini
dikarenakan dengan semakin tinggi
temperatur maka akan menyebabkan
pecahnya struktur zeolit. Sehingga
menyebabkan kalsit (CaCO3) yang tersisa
dalam struktur zeolit keluar dan
mengganggu
penyerapan
ion
Fe.
Kemungkinan lainnya karena semakin
tinggi temperatur pada proses absorpsi,
maka pergerakan ion Fe semakin cepat
sehingga jumlah ion Fe yang terserap oleh
adsorben semakin berkurang[14-16].
Fe, zeolit

Al, karbon aktif

100
80
Adsorpsi, %

100
80
Adsorpsi, %

Fe, karbon aktif

60
40

60
40
20

20

0
20

0
0

20

40

60

40

Gambar 7. Pengaruh waktu kontak terhadap persen
adsorpsi

80

100

0

Temperatur, C

80 100 120 140 160

Waktu kontak, menit

60

Gambar 8. Pengaruh temperatur larutan natrium
silikat terhadap persen adsorpsi

KESIMPULAN

Pengaruh Temperatur
Zeolit sebanyak 3 gram dan karbon
aktif sebanyak 1 gram masing-masing
dimasukkan ke dalam 50 ml larutan
natrium silikat dengan variabel temperatur
antara 30 °C sampai 80 °C, pada pH dan
waktu optimum kemudian diaduk dengan
kecepatan putaran konstan.
Dari Gambar 8 dapat dilihat bahwa
adsorpsi optimum oleh zeolit dihasilkan
pada larutan yang direaksikan pada

Berdasarkan hasil penelitian dan
pembahasan, dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Zeolit hijau tidak efektif untuk
menyerap ion Mg dan ion Ca dalam
larutan natrium silikat.
2. Penyerapan optimum ion Fe dalam
larutan natrium silikat dihasilkan
menggunakan zeolit sebanyak 3 gram,

Percobaan Pendahuluan Perbandingan …../ F. Firdiyono | 23

pH 3, pada temperatur ruang dan waktu
proses selama 60 menit.
3. Peningkatan jumlah massa karbon aktif
dan waktu proses akan meningkatkan
persen
adsorpsi dan sebaliknya
kenaikan temperatur akan menurunkan
persen adsorpsi, sedangkan pH akan
berpengaruh meningkatkan persen
adsorpsi pada proses dengan pH sekitar
4 dan 5.
UCAPAN TERIMAKASIH
Tulisan ini merupakan bagian dari hasil
penelitian dengan judul: Pengembangan
Proses
Pembuatan
Silika
dengan
Kemurnian 99,999 % dari Pasir Kuarsa
untuk Bahan Baku Sel Surya,
yang
dibiayai melalui Program Insentif Riset
Kementerian Riset dan Teknologi (KRT)
anggaran
tahun
2010.
Penulis
mengucapkan terima kasih kepada Sdr. M.
Yahya, Afit Hendrawan, dan Qosim
Sya’ban yang telah membantu penulis
dalam melakukan percobaan ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Atkins P.W. 1999. Kimia Fisika (A