PEMANFAATAN ABU TERBANG BATUBARA UNTUK BAHAN BAKU ZEOLIT MELALUI PERLAKUAN ASAM KLORIDA (HCl) DAN NATRIUM HIDROKSIDA (NaOH).

SKRIPSI

PEMANFAATAN ABU TERBANG BATUBARA
UNTUK BAHAN BAKU ZEOLIT MELALUI
PERLAKUAN ASAM KLORIDA (HCl) DAN
NATRIUM HIDROKSIDA (NaOH)

Oleh :

YONATHAN PRIYO UTOMO
0552010005

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURABAYA
2012
.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

SKRIPSI

PEMANFAATAN ABU TERBANG BATUBARA
UNTUK BAHAN BAKU ZEOLIT MELALUI
PERLAKUAN ASAM KLORIDA (HCl) DAN
NATRIUM HIDROKSIDA (NaOH)
untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh
Gelar Sarjana Teknik (S-1)

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

Oleh :

YONATHAN PRIYO UTOMO
0552010005

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURABAYA

2012
.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

SKRIPSI

PEMANFAATAN ABU TERBANG BATUBARA
UNTUK BAHAN BAKU ZEOLIT MELALUI
PERLAKUAN ASAM KLORIDA (HCl) DAN
NATRIUM HIDROKSIDA (NaOH)
Oleh :

YONATHAN PRIYO UTOMO
0552010005
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Pada hari : kamis Tanggal : 24 oktober 2012

Menyetujui,
Pembimbing

Penguji I

Ir. Putu Wesen, MS
NIP : 19520920 198303

Dr.Ir. Munawar, MT
NIP : 19600401 198803 1 00 1
Penguji II
Okik Hendriyanto C., ST.,MT.
NIP : 3 7507 99 0172
Penguji II

Mengetahui,
Ketua Program Studi

Ir.Yayok Suryo Purnomo, MS
NIP : 19600601 198703 1 00 1

DR. Ir. Munawar Ali, MT
NIP : 19600401 198803 1 00 1
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
Untuk memperoleh gelar sarjana (S1), tanggal :.............................
Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan
Ir. Naniek Ratni Jar., M. Kes
NIP : 19590729 198603 2 00 1
.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

CURRICULUM VITAE
Penelit i
Nama Lengkap
NPM
Tempat/ tanggal
lahir
Alamat

Telp rumah
Nomor Hp.
Email

: YONATHAN PRI YO UTOMO
: 0652310041
: Mojokerto, 22 Maret 1987
: JL.MERAK 1 P33 NO 11 REWWI N WARU
SI DOARJO
: 031-8544355

: 085648160466
: Yonathan.priyo@yahoo.com

Pendidik an
No.

Nama Univ / Sekolah

1

UPN ”Veteran” Jatim

2

SMK NEGERI 3
Surabaya
SLTP Kemala
Bhayangkari 1
Surabaya
SDN 1 kepuh kiriman
waru sidoarjo

3

4

Program
Studi
Teknik

Lingkungan
Kontruksi
Bangunan

2005
2002

2005

Lulus

Umum

1999

2002

Lulus

Umum

1993

1999

Lulus

Dari

Mulai
Sampai
2012

Keterangan
Lulus

Tugas Ak adem ik
No.

Kegiatan

1

Kuliah lapangan

2

Kunjungan
Pabrik

3

KKN

4

Kerja Praktek

5

PBPAB

6

SKRI PSI

Tempat/ Judul
Pemkab. Jembrana, JI CA Mangrove Bali,
UPN “Veteran” Yogyakarta, UI I
PT. PJB Paiton, PT.Semen Gresik, PT.
Petrokimia, PT. Leces Probolinggo, I PAM
Karang Pilang I I , air minum Megumi Bali
Jembrana,
Medokan ayu
Studi Manajemen K3
divisi printing
PT.MI WON I NDONESI A Driyorejo - Gresik
Perencanaan Bangunan Pengolahan air
limbah I ndustri Rumah pemotongan Hewan
(RPH)

Pemanfaatan abu terbang batubara untuk
bahan baku zeolit melalui perlakuan asam
klorida (HCl) dan Natrium hidroksida
(NaOH)

Selesai tahun
2007

2008
2007
2008
2012

2012

Or ang Tua
Nama
Alamat
Pekerjaan

.

: Totok Priyantono
: JL.MERAK 1 P33 NO 11 REWWI N WARU SI DOARJO
: Wiraswasta

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, Tuhan semesta alam, Yang Maha pengasih,
lagi Maha Penyayang. Sholawat dan salam senantiasa tercurah kepada junjungan
Nabi Muhammad SAW, juga atas keluarga dan sahabat – sahabatnya .
Berkat rahmat, karunia, serta hidayah Allah SWT. penyusun dapat
menyelesaikan Skripsi dengan judul Pemanfaatan abu terbang batubara untuk
bahan baku zeolit melalui perlakuan asam klorida (HCl) dan Natrium hidroksida
(NaOH).
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan bagi setiap mahasiswa
Program studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, UPN
“Veteran” Jawa Timur untuk mendapatkan gelar sarjana pendidikan Strata 1 (S-1).
Selama menyelesaikan Skripsi ini, penyusun telah banyak memperoleh
bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Melalui tulisan ini
penyusun mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Ir. Nanik Ratni JAR Mkes, selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan, UPN “Veteran” Jawa Timur.
2. Bapak Dr. Ir. Munawar MT, selaku Ketua Program studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan UPN “Veteran” Jawa Timur,.
3. Bapak Dr.Ir.Edi Mulyadi Su, selaku pengajar mata kuliah metodologi
penelitian.
4. Bapak Ir. Putu Wesen MS, sebagai dosen pembimbing yang membimbing dan
membantu mulai awal hingga akhir skripsi, yang telah memberikan banyak

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

i

waktunya dan selalu memberikan masukan dan solusi tugas maupun buku –
buku penunjang skripsi disaat saya sebagai mahasiswa kesulitan membuat
skripsi. Yang selalu memberikan motivasi yang lebih, yang selalu bersabar
menghadapi saya sebagai mahasiswa yang rada bandel. Terima kasih Bapak,
Smoga ilmu bapak memberi manfaat bagi saya.
5. Bapak Okik H.,C., ST, MT sebagai Sekertaris program studi teknik
lingkungan yang banyak membantu kelancaran skripsi ini dan membantu
upaya penelitian di laboratorium.
6. Ibu Firra R.,ST. MT sebagai ketua laboratorium yang banyak membantu
kelancaran skripsi ini.
7. Bapak Ir. Tuhu Agung R., MT, selaku Dosen pembimbing Akademik. Yang
telah banyak memberikan bimbingan dan dorongan/ Motivasi.
8. Ibu Juli Winarti, sebagai asisten laboratorium. Yang telah membantu upaya
penelitian di laboratorium dan yang memberikan masukan ketika dalam
kesulitan dan menyiapkan berbagai peralatan tentang penelitian.
9. Para Dosen penguji
10. Kedua Orang tua dan keluarga serta Reny (my girlfriend) yang selalu bersabar
dan memberikan dukungan baik moral maupun spiritual serta material selama
menyusun skripsi ini.
11. Semua Rekan di Teknik Lingkungan UPN ”Veteran” Jawa Timur dan semua
pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu, yang telah membantu
kelancaran skripsi ini.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

ii

Dalam penyusunan laporan ini, penyusun menyadari masih memiliki
kekurangan. Diharapkan dengan kritik dan saran dari saudara memicu kami dalam
penyempurnaan yang lebih baik. Semoga laporan ini bermanfaat bagi
pengetahuan kita semua.

Surabaya, 19 september 2012

Penyusun

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………………..…… i-iii
DAFTAR ISI……………………………………………………...……..….. iv-vii
DAFTAR TABEL…...……………………………………………..………..... viii
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….... ix
INTISARI................................................................................................................x
ABSTRAK.............................................................................................................xi
BAB I

PENDAHULUAN
I.1 Latar belakang………………………………………….......1-3
I.2 Perumusan masalah …………..…………...……………........3
I.3 Tujuan penelitian……….…………………………………… 3
I.4 Manfaat penelitian……….……..……..……………………...3
I.5 Ruang lingkup.....……….……..……..…………...………..…4

BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA
II.1. Abu terbang batubara (Coal Fly Ash)...................................... 5
II.2. Zeolit.....................................................................................5-6
II.2.1 Klasifikasi zeolit.. ……………………...……...…....7
II.2.1.1 Zeolit alam...................................................7
II.2.1.2 Zeolit sintesis...........................................8-9
II.2.2 Karakteristik zeolit........………......….…..….....10-11
II.2.3 Penggunaan zeolit …..........................................11-18
II.3. Sintesis Zeolit dari Abu terbang batubara…………....….18-22

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iv

II. 4 Proses pembuatan zeolit sintesis dari abu terbang batubara
………………………………………………..…..……..21-22
II. 5 Kapasitas Pengikatan Kalsium (KPK)…………………. 22-23
BAB III

METODE PENELITIAN
III.1. Tempat dan Waktu Penelitian ……………..………………24
III.2. Bahan dan Alat
III.2.1. Bahan………………………………………...….. 24
III.2.2. Alat …………………………………..……….... 24
III.3. Variabel Penelitian ………………………..…………….... 25
III.4 Cara Kerja …….…………………….……..…………….... 25
III.2.1. Pengurangan kandungan besi oksida dengan
perlakuan HCl……………………...………………….... 26
III.2.2. Aktivasi Zeolit………………….……………….. 26
III.2.3. Tahap pengujian kapasitas pengikatan kalsium26-27
III.5 Kerangka penelitian………………………..…………….... 28

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1. Identifikasi komposisi kimia abu terbang batubara ……29-30
IV.2. Pengaruh penambahan HCl terhadap pengurangan besi
oksida ………………………………………………..…30-35
IV.3. Hasil aktivasi zeolit…………………………...….….... 35-37
IV.4 Uji Kapasitas pengikatan kalsium ……..………..…..... 37-40

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan ………………………………………..……41-42

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

v

V.2. Saran ……………………………………....………………..42
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................42-44
LAMPIRAN A CARA PERHITUNGAN
A.1.Perhitungan analisa besi dengan metoda Spektrofotometri
A.1.1. Prinsip analisa besi dengan metoda spektrofotometri
……………………………………………………….….. 45
A.1.2. Bahan dan alat……………………………..…..45-46
A.1.3. Prosedur Analisa
A.1.3.1 Prosedur Analisa besi pada cairan yang terlarut dari
abu terbang batubara...................................…..46-47
A.1.3.2 Prosedur Analisa besi pada padatan abu terbang
batubara........................................................…..47-48
A.1.4. Perhitungan
A.1.4.1 Perhitungan larutan standart................48-50
A.1.4.2 Perhitungan sampel besi terlarut pada
analisa besi..........................................50-51
A.1.4.2 Perhitungan sampel besi pada padatan abu
terbang...............................................51-52
A.2. Menghitung berat kristal……………………………………52
A.3. Perhitungan pengujian KPK
A.3.1 Prinsip analisa kesadahan kalsium (Ca++)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

vi

melalui titrasi EDTA…...........................52-53
A.3.2 Prosedur analisa kalsium..............................53
A.3.3.Perhitungan ............................................53-55
LAMPIRAN B GAMBAR PENELITIAN………………………....………56-59

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

vii

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Komposisi kimia abu terbang batubara ………………………………29
Tabel 4.2 Pengaruh perubahan waktu pengadukan pada volume HCl 5 M terhadap
pengurangan besi oksida ……………………………………..……….31
Tabel 4.3 Pengaruh perubahan variasi berat abu terbang dan volume HCl 5 M
terhadap besi oksida …...……………………………….....……….33-34
Tabel 4.4 Pengaruh Perubahan Temperatur dan Waktu Aktivasi terhadap Berat
Hasil …...……………………………………………………..……….35
Tabel 4.5 Pengaruh Perubahan Temperatur dan Waktu Aktivasi terhadap hasil uji
Kapasitas Pengikatan Kalsium (KPK) ………………………..………38

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Kerangka Penelitian...…………………………………………........28
Gambar 4.1 Hubungan antara waktu pengadukan dengan Besi oksida padaVolume
HCl 250 ml …………………………………………………………32
Gambar 4.2 Hubungan antara berbagai Volume HCl 5 M dan berat abu terbang
batubara terhadap Besi oksida ……………………………………..34
Gambar 4.3 Hubungan antara Waktu Aktivasi Terhadap Berat Zeolit pada berbag
ai Temperatur ……………………………………..………………..36
Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Aktivasi terhadap nilai KPK pada berbagai
Temperatur ………………………………………...………………..39
Gambar B.1 Sampel abu terbang batubara……………………………..………...56
Gambar B.2 Timbangan digital…………..……………………………..………..56
Gambar B.3 Magnetit stirrer……………..……………………………..………..56
Gambar B.4 Besi yang menempel pada stirrer………….……………...………..57
Gambar B.5 Proses penyaringan……………..……………..…………..………..57
Gambar B.6 Proses aktivasi zeolit……………..…………………...…..………..57
Gambar B.7 Proses penyaringan aktivasi zeolit……………..……...…..………..58
Gambar B.8 Hasil penyaringan lalu dioven….……………..…………..………..58
Gambar B.9 Proses pengadukan dengan magnetik stirrer pada uji kapasitas
Pengikatan kalsium……………………….………………...………..58
Gambar B.10 Hasil uji kapasitas pengikatan kalsium…………..…..…..………..59

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

ix

ABSTRAK

Konversi abu terbang batubara menjadi zeolit merupakan metode alternatif
pemanfaatan abu terbang. Pada penelitian ini, Pengurangan kandungan besi oksida
dengan perlakuan HCl 5 M dan aktivasi menggunakan perlakuan alkali
hidrotermal kemudian dilakukan pengujian penentuan kapasitas pengikatan
kalsium telah dilakukan. Proses pengurangan kandungan besi oksida dilakukan
dengan perlakuan HCl 5 M dengan variasi volume HCl 5 M pada kisaran 150 ml
– 550 ml dan berat abu terbang batubara pada kisaran 15 – 55 gram dengan
pengadukan 300 rpm selama 15 menit. Hasil pengurangan besi terbaik diperoleh
pada volume 550 ml dan berat 25 gram yaitu 0,187 %. Abu terbang dengan besi
yang kecil dipakai dalam proses Aktivasi dengan mencampurkan 50 gr abu
terbang batubara dan larutan NaOH 3 N 500 ml. Proses aktivasi dilakukan dengan
variasi waktu pada kisaran 6 – 20 jam dan temperatur pada kisaran 90 – 150 oC
dengan pengadukan cepat 300 rpm. Hasil kristal yang diperoleh dikeringkan ke
dalam oven dengan suhu 110 oC selama 24 jam. Hasil menunjukkan bahwa
pembentukkan hasil berat zeolit yang terbanyak pada temperatur 150 oC dan
waktu 20 jam yaitu 49,77 gr. Zeolit yang dihasilkan selanjutnya diuji kapasitas
pengikatan kalsium dengan mencampurkan CaCl2 250 ml dan 0,5 gr zeolit. Dari
hasil uji dicapai pada kondisi temperatur 150 oC dan waktu 20 jam kapasitas
pengikatan kalsium yang terbaik adalah 670,33 meq/100 gr, hal ini menunjukkan
bahwa hasil yang diperoleh cukup bagus.
Kata kunci : Abu terbang, HCl, Kapasitas pengikatan kalsium, Zeolit

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

x

ABSTRACT

Conversion of coal fly ash into a zeolite is an alternative method of fly ash
utilization. In this research, Reduction the content of iron oxide by treatment with
HCl 5 M and activation using alkali hydrothermal treatment then tested the
calcium binding capacity determination has been made. The process of reduction
of iron oxide content was done by treatment with HCl 5 M volume variation in the
range of 150 ml - 550 ml and the weight of the coal fly ash in the range of 15-55
grams with stirring at 300 rpm for 15 min. Best iron reduction results obtained in
550 ml volume and weight of 25 grams is 0,187%. Fly ash with a small iron used
in the process of activation by mixing 50 g of coal fly ash and NaOH 3 N solution
500 ml. The activation process is done by the time variation in the range of 6-20
hours and a temperature in the range of 90-150 °C with rapid stirring at 300 rpm.
The results obtained crystals were dried in an oven with a temperature of 110 ° C
for 24 hours. The results indicate that the formation of zeolites the most severe
results at 150 ° C and 20 hours is 49,77 grams. The resulting zeolite further tested
by mixing the calcium-binding capacity 250 ml CaCl2 and 0,5 g zeolite. From the
test results achieved at the temperature of 150 °C and conditions within 20 hours
of the best calcium binding capacity was 670.33 meq/100 g,
indicating that there sultsare pretty good.
Keywords: Fly ash, calcium binding capacity, zeolite

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

xi

BAB I
PENDAHULUAN

I. 1 Latar belakang
Abu terbang batubara merupakan limbah padat yang dihasilkan oleh
pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Kuantitas abu terbang batubara dari
sejumlah PLTU di Indonesia akan terus meningkat. Pada tahun 1996, PLTU
Suralaya, Paiton dan Bukit asam menghasilkan limbah abu terbang batubara
sekitar 400.000 – 500.000 ton/ tahun dan diperkirakan meningkat menjadi 1 – 2
juta ton / tahun oleh adanya pembangunan PLTU baru dan penambahan unit
pembangkit dari PLTU yang telah beroperasi (Prijatama dan Sumarnadi, 1996).
Saat ini, kurang dari setengah kuantitas limbah abu terbang batubara yang
dimanfaatkan. Abu terbang umumnya dimanfaaatkan sebagai bahan mentah (raw
material) untuk produksi semen dan bahan kontruksi. Skala pemanfaatannya
dinilai masih sangat kecil dan umumnya bernilai jual rendah. Sementara itu,
sisanya dibuang pada landfill yang menyebabkan masalah lingkungan hidup
berupa polusi tanah dan air tanah (Sudarno, 2008).
Prijatama, (1994) menyatakan bahwa, di Negara maju seperti Jepang,
Amerika Serikat, dan Eropa, abu terbang batubara telah dimanfaatkan untuk
tujuan tujuan, berikut ini :
1.Bahan dasar klinker semen
2.Bahan campuran semen untuk beton
3.Kontruksi jalan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

1

2

4.Bahan dasar untuk bahan bangunan
5.Bahan keramik
6.Sumber bahan mineral dan logam
7.Reklamasi
8.Bahan untuk zeolit sintesis
Menurut Querol dkk,(1999), Salah satu permintaan yang potensial bagi
abu terbang batubara untuk menghasilkan nilai tinggi pada produk – produk
industri dengan pemanfaatan teknologi lingkungan adalah sebagai sintesis zeolit.
abu terbang batubara mempunyai komponen fasa amorf seperti silika (SiO2),
alumina (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3) maka, abu terbang batubara dapat di
manfaatkan sebagai zeolit sintesis (Sutarno, dkk., 2004). Secara umum, zeolit
mampu menyerap/sebagai absorben, menukar ion (ion exchange), dan menjadi
katalis yang beguna untuk keperluan alternatif pengolahan limbah (Saputra,
2006).
Umumnya, daya jerap dan tukar kation dengan bahan baku abu terbang
batubara belum maksimal. Untuk memperoleh zeolit dari abu terbang batubara
dengan daya guna tinggi dan agar mempunyai sifat fisik dan kimia yang
diinginkan, abu terbang

batubara memerlukan suatu treatment yaitu dengan

aktivasi secara fisis dan kimia (Srihapsari, 2006). Salah satu aktivasi yang efektif
digunakan adalah aktivasi dengan alkali hidrotermal yaitu menggunakan
pemanasan dengan NaOH. Namun, Kelemahan abu terbang batubara pada PLTU
adalah kandungan besi yang tinggi yang akan mengganggu proses zeolitisasi.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

3

Menurut Heru, (2009), kandungan logam seperti besi oksida dapat dihilangkan
dengan perlakuan asam yaitu dengan larutan HCl.
Dengan melihat permasalahan diatas, diharapkan pemanfaatan abu
terbang batubara untuk bahan baku zeolit melalui perlakuan NaOH dan HCl dapat
dilakukan penelitian lebih lanjut.
I. 2 Perumusan Masalah
Saat ini, kurang dari setengah kuantitas limbah abu terbang batubara yang
dimanfaatkan, sisanya dibuang pada landfill yang menyebabkan masalah
lingkungan hidup berupa polusi tanah dan air tanah
Umumnya, daya jerap dan tukar kation dengan bahan baku abu terbang
batubara belum maksimal dan kelemahan abu terbang batubara pada PLTU adalah
kandungan besi yang tinggi yaitu sebesar 6,5 %, yang akan mengganggu proses
zeolitisasi.
I. 3 Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
1.Memanfaatkan material abu terbang batubara untuk bahan baku zeolit
2.Mempelajari pengaruh perlakuan HCl dan NaOH terhadap kemampuan
zeolit dari Abu terbang batubara
I. 4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian dari pemanfaatan limbah abu terbang batubara untuk
bahan baku zeolit, diharapkan dapat memberikan nilai ekonomis pada limbah
tersebut serta menghasilkan nilai tinggi pada produk – produk industri dengan
pemanfaatan teknologi lingkungan.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

4

I. 5 Ruang lingkup
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah
1.Abu terbang batubara berasal dari PT Tjiwi Kimia
2.Sebelum aktivasi zeolit, dilakukan pengurangan kandungan besi dengan
menggunakan larutan HCl
3.Aktivasi zeolit dilakukan melalui proses alkali hidrotermal dengan NaOH
4.Uji kapasitas kemampuan zeolit

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA

II. 1 Abu terbang batubara (Coal Fly Ash)
Abu terbang batubara (Coal Fly Ash) merupakan salah satu residu padatan
yang dihasilkan dalam proses pembakaran batubara dalam PLTU. Secara umum,
abu terbang batubara sebagai abu batubara ini dapat didefinisikan sebagai sisa
material sisa atau pengotor dari batubara (lempung, kuarsa, feldspar) yang tidak
habis terbakar dan berfusi dalam proses pembakaran karbon, hidrogen, sulfur,
oksigen, dan penguapan air yang terkandung dalam batubara. Abu terbang
Batubara merupakan bagian terbesar sekitar 80 persen lebih dari abu batubara.
warnanya lebih terang (keabu-abuan) dan mempunyai ukuran butir yang halus
yaitu lebih kecil dari 200 µm. Abu terbang ditangkap dengan menggunakan
presipitator elektrostatik, filter atau siklon. Komposisi kimianya, didominasi oleh
Alumina (Al2O3) dan silikat (SiO2). Dengan komposisi tersebut, abu terbang
mempunyai potensi untuk berbagai pemanfaatan dalam berbagai bidang seperti
untuk bahan baku membuat zeolit (Prijatama dan Sumarnadi, 1996) .
II. 2 Zeolit

Istilah zeolit berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari kata zein yang
berarti membuih dan lithos yang berarti batu. Nama ini sesuai dengan sifatnya
yang akan membuih jika dipanaskan pada suhu 100oC (Widianti, 2006).

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

5

6

Zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal Aluminosilikat
terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga
dimensinya. Ion ion logam tersebut dapat diganti oleh kation lain tanpa merusak
struktur zeolit dan dapat menyerap air secara reversibel. Kerangka dasar struktur
zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral AlO4 dan SiO4 yang saling berhubungan
melalui atom O dan didalam struktur tersebut SiO4+ dapat diganti AlO4+. (Sutarti
dan Rachmawati, 1994). Menurut (Anonim, 2010), Rumus umum zeolit dapat
dituliskan sebagai berikut :

Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].mH2O
Dengan :
M

= kation alkali dan alkali tanah seperti K+ ,Na+, Ca2+ atau Mg2+, dll.

n

= valensi logam alkali

x

= bilangan tertentu (2-10)

y

= bilangan tertentu (2-7)

Jadi, Zeolit terdiri kation yang dipertukarkan yaitu kerangka aluminosilikat
[(AlO2)x(SiO2)y] dan fase air (H2O) ikatan ion Al-Si-O membentuk struktur kristal
atau molekul air yang terhidrat dalam kerangka zeolit (Anonim, 2010), Sedangkan
logam alkali merupakan sumber kation yang mudah dipertukarkan (Widianti,
2006).

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

7

II. 2.1 Klasifikasi Zeolit
Zeolit berdasarkan pada asal pembentukannya dibedakan menjadi 2
macam yaitu zeolit alam dan zeolit sintesis. Zeolit alam terbentuk karena adanya
perubahan alam (zeolitisasi) dari bahan vulkanik (Srihapsari, 2006) sedangkan
Zeolit sintesis dibuat dengan rekayasa sedemikian rupa sehingga mendapatkan
karakter yang sama dengan zeolit alam (Saputra, 2006).
II. 2.1.1 Zeolit alam
Mineral Zeolit telah diketahui sejak tahun 1756 oleh ahli mineralogi
bangsa swedia bernama F.A.F. Cronstedt. Dialam banyak dijumpai zeolit dalam
lubang-lubang batuan lava dan dalam batuan sedimen terutama sedimen
piroklastik berbutir halus (tuf). Menurut proses terbentuknya, batuan sedimen
dibedakan dalam 7 kelompok yaitu mineral zeolit yang terbentuk dari endapan
gunung berapi didalam gunung tertutup, terbentuk didalam danau air tawar atau
dalam lingkungan air tanah terbuka, terbentuk dilingkungan laut, terbentuk karena
proses metamorphose berderajat rendah,karena pengaruh timbunan, terbentuk oleh
aktivitas hidrotermal atau air panas, terbentuk dari endapan gunung berapi
didalam tanah yang bersifat alkali, dan terbentuk dari batuan atau mineral lain
yang tidak menunjukkan bukti adanya hubungan langsung dengan kegiatan
vulkanis. Telah diketahui lebih dari 40 jenis mineral zeolit di alam. Dari jumlah
tersebut hanya 20 jenis yang terdapat di batuan sedimen (Sutarti dan Rachmawati,
1994).

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

8

II. 2.1.2 Zeolit Sintesis
Zeolit Sintesis terbentuk akibat rekayasa oleh manusia secara proses
kimia. Zeolit sintesis yang dibuat tidak dapat persis sama dengan Zeolit Alam.
Namun Zeolit Sintesis mempunyai sifat fisis yang jauh lebih baik daripada Zeolit
Alam (Saputra, 2006). Sifat zeolit yang unik yaitu susunan atom maupun
komposisinya yang dapat dimodifikasikan membuat zeolit sintesis, sehingga para
peneliti berupaya untuk membuat zeolit sintesis yang mempunyai sifat khusus
sesuai dengan keperluannya. Dari usaha itu dapat direkayasa berbagai macam
zeolit sintesis. Zeolit sintesis banyak digunakan secara komersil daripada zeolit
alam. Ini disebabkan juga oleh karena kemurnian kristal dan keseragaman ukuran
partikelnya. Sumber silika alam banyak digunakan dalam sintesis zeolit misalnya
Kaolin, silika vulkanis, limbah abu sekam padi, limbah padat PLTU salah satunya
Abu terbang batubara (Hermaningtyas, 2010).
Menurut (Sutarti dan Rachmawati, 1994) Zeolit Sintesis dikelompokkan
sesuai dengan perbandingan kadar komponen Al dan Si dalam zeolit menjadi 4
kelompok yaitu,
1. Zeolit kadar Si rendah (kaya Al)
Zeolit jenis ini mempunyai pori-pori, komposisi dan saluran rongga
optimum sehingga mempunyai nilai ekonomi tinggi karena sangat efektif dipakai
untuk pemisahan atau pemurnian dengan kapasitas besar. Volume pori pori dapat
mencapai 0,5 cm3/cm3 volume Zeolit. Kadar maksimum Al dalam Zeolit dicapai
bila perbandingan Si/Al mendekati 1 dan keadaan ini menyebabkan daya
penukaran ion dari zeolit maksimum. Contoh Zeolit A, Zeolit X.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

9

2. Zeolit kadar Si sedang
Dari beberapa penelitian diketahui bahwa kerangka tetrahedral Al dari
Zeolit tidak stabil terhadap asam atau panas. Selain itu diketahui pula bahwa zeolit
jenis modernit yang mempunyai perbandingan Si/Al = 5 adalah sangat stabil.
Maka diusahakan untuk membuat Zeolit dengan kadar Si yang lebih tinggi dari 1
yang kemudian diperoleh Zeolit Y dengan perbandingan kadar Si/Al antara 1-3.
Contoh Zeolit Omega.
3. Zeolit kadar Si tinggi
Zeolit ini mempunyai perbandingan kadar Si/Al antara 10-100 bahkan
lebih dan mempunyai sifat permukaan yang kadang kadang tidak dapat
diperkirakan sebelumnya. Sifatnya sangat hidropilik dan akan menyerap molekul
yang tidak polar dan baik digunakan sebagai katalisator asam untuk hidokarbon.
Contoh Zeolit ZSM-5, ZSM-11, dan ZSM-24.
4. Zeolit silika
Zeolit ini tidak tidak mengandung Al sama sekali atau tidak mempunyai
kation sama sekali. Sifat zeolit ini sangat hidrofilik-hidrofobik sehingga dapat
mengeluarkan atau memisahkan suatu molekul organik dari suatu campuran air.
Contoh : silikasit.
II. 2.2 Karakteristik zeolit
Menurut (Wika, dkk., 2009), Zeolit mempunyai sifat fisika dan kimia yang
unik. Sehingga dalam dasawarsa ini, zeolit oleh peneliti dijadikan sebagai mineral
serba guna. Sifat-sifat unik tersebut, yaitu

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

10

1. Dehidrasi
Zeolit mempunyai sifat dehidrasi karena mudah melepaskan molekul H2O
apabila dipanaskan. Pada umumnya, struktur kerangka zeolit akan menyusut.
Tetapi kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini
molekul H2O seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan
secara reversibel
2.Penyaring Molekuler
Zeolit mempunyai sifat sebagai penyaring molekuler, dimungkinkan
karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah
besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya.
Selain itu kristal zeolit yang telah terhidrasi merupakan adsorben yang selektif dan
mempunyai efektifitas adsorpsi yang tinggi.
3.Katalis
Menurut (Sutarti dan Rachmawati, 1994), Ciri paling khusus dari zeolit
yang secara praktis akan menentukan sifat khusus zeolit yaitu ruang kosong yang
akan membentuk saluran didalam strukturnya. Bila zeolit digunakan pada proses
penyerapan atau katalistis maka akan terjadi difusi molekul kedalam ruang bebas
diantara kristal. Dengan demikian dimensi serta lokasi saluran sangat penting dan
reaksi kimia juga terjadi dipermukaan saluran tersebut. Sistem saluran ada 3
macam yaitu satu, dua dan tiga dimensi. Pada saluran 3 dimensi, molekul yang
berdifusi dapat bergerak kesemua arah atau semua kisi kristal. Saluran 2 dimensi
memberikan kemungkinan molekul berdifusi dua arah atau dalam satu bidang
datar. Sedangkan pada saluran 1 dimensi molekul hanya dapa bergerak ke satu

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

11

arah saja. Zeolit merupakan katalisator yang baik karena mempunyai permukaan
pori-pori yang besar dengan permukaan yang maksimum (Sutarti dan
Rachmawati, 1994).

4.Penukar Ion

Zeolit mempunyai sifat sebagai penukar ion karena adanya kation logam
alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak bebas didalam rongga dan
dapat dipertukarkan dengan kation logam lain dengan jumlah yang sama. Akibat
struktur zeolit berongga, anion atau molekul berukuran lebih kecil atau sama
dengan rongga dapat masuk dan terjebak (Anonim, 2009).

II. 2.3 Penggunaan zeolit
Keunikan kemampuan yang dipunyai zeolit seperti dehidrasi, penukar ion,
adsorbsi, katalis, dan penyaring / pemisah membuat zeolit telah digunakan dalam
berbagai bidang yang dikutip dari (Sutarti dan Rachmawati, 1994) adalah sebagai
berikut:
1.Bidang peternakan
Dalam bidang peternakan, zeolit dimanfaatkan untuk :
a. Penggemukan ternak
Dari sebuah penelitian di Jepang menunjukkan bahwa peran zeolit
sebagai mineral dalam ransum ternak bukan sebagai mineral, melainkan
cenderung merupakan penyangga zat – zat makanan dalam rumen yang
dapat

meningkatkan

efektifitas

daya

cerna

dan

mengakibatkan

meningkatkan mutu ransum. Di dalam pencernaan, protein maupun

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

12

nitrogen non protein yang telah dicerna akan menghasilkan amonia.
Penggunaan zeolit di dalam ransum akan membantu mengikat NH4+ yang
dilepaskan, karena zeolit bersifat sebagai penukar ion. Kemampuan zeolit
untuk mengikat ammonia ini dapat mengurangi efek keracunan ternak dari
NH4+

yang terdapat dalam cairan rumen. Selain itu penambahan

klinoptilolit pada sapi muda juga dapat merangsang nafsu makan dan
menurunkan terjadinya diare. Zeolit yang dipakai berukuran (-5+10) mesh
dan telah diaktivasi dengan pemanasan.
b. Kesehatan kandang
Kotoran ayam atau ternak lain yang ransumnya diberi tambahan
zeolit, lebih kering dan tidak berbau dibandingkan dengan bila tidak diberi
zeolit. Pemakaian zeolit untuk campuran alas kandang juga membantu
menyerap baud an amoniak yang timbul, mengurangi keracunan ternak
terhadap amoniak sehingga akan memperbaiki keadaan ternak.
c. Penyerap kontaminan tambak
Tambak biasanya mengalami gangguan yaitu meningkatnya
keasaman air tambak akibat pergantian air tambak yang tidak teratur.
Kendala penggantian air tambak adalah biaya pemompaan air yang besar
dan terbatasnya air pengganti. Keasaman air tambak juga dapat
ditimbulkan oleh meningkatnya amoniak yang berasal dari pembusukan
pakan, plankton yang mati, serta menumpuknya kotoran hewan peliharaan
didalam tambak. Kadar amoniak yang tinggi dapat meracuni hewan
peliharaan dalam tambak. Sebagai contoh kadar amoniak 0,2 ppm saja

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

13

sudah dapat mematikan udang dalam tempo 35 hari. Untuk mengatasi
gangguan tersebut dapat digunakan zeolit yang ditebarkan secara merata
dalam ke dalam tambak, karena kemampuan menyerap amoniak.
2.Bidang pertanian
Dalam bidang pertanian zeolit digunakan untuk keperluan yaitu:
a. Pupuk
Penggunaan zeolit dalam bidang pertanian sudah lama dipergunakan
oleh para petani di Jepang untuk menjaga kelembaban tanah. Setiap gram
zeolit alam dapat menyerap lebih dari 1 meq ion amonium dan ion kalium
yang terkandung dalam pupuk, kemudian melepasnya secara bertahap ke
dalam tanah. Dengan demikian zeolit dapat memperpanjang fungsi mineral
dalam pupuk terhadap tanah.
Agar pemakaian zeolit dalam pertanian memperoleh hasil optimum perlu
diketahui keterbatasan dari zeolit. Bila zeolit dipakai sebagai penyubur tanah,
maka yang perlu diketahui adalah jenis kation yang dominan dalam zeolit serta
jenis tanah. Hasil positif akan diperoleh bila kadar Na+ yang dapat dipertukarkan
di dalam zeolit tidak tinggi. Bila kadar Na+ dalam zeolit tinggi, zeolit dapat
melepaskan Na+ yang bersifat racun dan akan menghambat tekanan osmose dari
pertanian. Penggantian Na+ dengan Ca++ akan memberi hasil vang lebih baik.
akan tetapi kadar Na+ dalam zeolit menaikkan daya tukar NH4+ yang diperlukan
dalam pertanian. Bila klinoptilolit mempunyai kadar Na+ rendah maka, harus
mempunvai kadar K+ tinggi. Kalium ini tidak dikeluarkan klinoptilolit dengan
jalan pertukaran ion.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

14

b. Peningkatan produksi
Pemakaian zeolit dapat neningkatkan produksi padi dengan hasil
vang sama seperti pada pemakaian Kapur. Akan tetapi pemakaian zeolit
harus dikombinasikan dengan pupuk N, P dan K, karena pemakaian
zeolit saja tidak menunjukkan hasil yang meningkat. Kelemahan kapur
bila diberikan bersamaan dengan pupuk P dapat terjadii senyawa Ca-P,
sehingga fosfat yang tersedia berkurang. Sedangkan zeolit tidak
mengikat fosfat maupun N dari pupuk, bahkan akan menaikkan ketersediaan

kalium.

Penggunaan

kombinasi

kapur

dan zeolit

akan

mempercepat pertumbuhan tanaman. Kapur berfungsi sebagai penjaga
keasaman tanah dan penyerap aluminium yang beracun, sedangkan
zeolit berfungsi sebagai penukar ion, penyerap dan penyimpan air,
serta dapat berfungsi sebagai perantara untuk herbisida, fungisida dan
insektisida.
c. Penyerap logam berat dalam tanah
Zeolit yang bersifat mudah menyerap bahan lain dapat
digunakan untuk menyerap logarn berat seperti Cd, Pb, Cu dan Zn
yang terdapat di dalam tanah. Logam tersebut terserap oleh akar tanaman
dan bercampur dengan zat makanan lain sehingga dapat meracuni
tanaman. Oleh zeolit logam tersebut diikat sehingga tidak dapat terserap
oleh akar tanaman.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

15

d.Perantara herbisida, fungisida
zeolit berfungsi sebagai penukar ion, penyerap dan penyimpan
air, serta dapat berfungsi sebagai perantara untuk herbisida, fungisida
dan insektisida.
3. Bidang kedokteran/kesehatan Bidang pertanian
Dalam bidang kedokteran zeolit digunakan untuk berbagai keperluan yaitu
a. Kedokteran gigi seperti tapal gigi, resin gigi, semen gigi, mahkota gigi
Jepang telah mematenkan Penggunaan zeolit sebagai antimikroba
dalam campuran semen gigi. Semen gigi tersebut dibuat dengan campuran
fluoroaluminosilikat, zeolit dan polikarbosilat. kemudian juga menemukan
bahan pembuat gigi bersifat anti bakteri dari bahan yang mengandung ion
logam Ag dan Zn yang diperoleh dari pertukaran kation dalam zeolit.
Zeolit juga digunakan dalam pembuatan resin gigi. Selain itu, juga
dipatenkan pembuatan mahkota gigi yang membuat mahkota ini
mengandung anti mikroba yang membuat mahkota ini terhindar dari adesi
atau menempelnya mikroorganisme ke permukaan mahkota.
b. Kesehatan seperti penghilang bau nafas
Penggunaan zeolit sebagai penghilang bau nafas telah diperkenalkan
dengan bentuk kapsul yang berisi zeolit, karbon, silika gel, lempung aktif,
alumina dan deodoran(ekstrak tumbuh-tumbuhan)
4. Bahan bangunan
zeolit digunakan sebagai bahan bangunan untuk berbagai keperluan yaitu

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

16

a. Campuran semen puzolan atau semen Portland
Semen puzolan dibuat dari tuf yang lebih baik mutunya
dibandingkan dengan yang dibuat dari tras dan lempung. Ini disebabkan
karena unsur Si dari mineral aluminosilikat mudah digantikan oleh unsur
Al.
b.Penyerap air/ zat yang tidak diinginkan
Penambahan zeolit kedalam campuran bahan bangunan yang
mempunyai sifat sifat dapat menyerap dan melepaskan air. Sebuah paten,
menyatakan bahwa penambahan zeolit pada campuran

gypsum dan

karbon aktif yang kemudian dicetak untuk bahan bangunan akan berfungsi
sebagai bahan penyerap zat zat yang tidak diinginkan sehingga
menghasilkan udara bersih.
5.Bidang Lingkungan
Dalam bidang Lingkungan zeolit digunakan untuk berbagai keperluan yaitu
a. Pengolahan air
Zeolit klinoptilolit sangat efektif untuk memurnikan air dengan
kekeruhan tinggi yaitu 30-70 ppm bahkan sampai kekeruhan sangat tinggi
500 ppm. Selain itu dapat juga memisahkan fitoplankton dan bakteri lebih
baik dari pada penyaring kuarsa. Penggunaan penyaring zeolit juga tahan
lama. Pada pengolahan air sungai zeolit dapat menghilangkan NH4+
sampai 0 ppm pada pH 7,5. sebelum dipakai harus dilakukan aktivasi
dengan cara pemanasan atau direaksikan dengan NaOH. Peranan zeolit
pada air buangan kota dan air buangan industri adalah untuk menyerap

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

17

logam berat seperti Fe, Mn, Zn, Cu. Sehingga terjadi penurunan
konsentrasi sampai pada tingkat yang tidak membahayakan. Disamping itu
juga terjadi penurunan konsentrasi NH4 sampai 0,5 ppm dan COD sampai
22 ppm.
b. Penanganan limbah radioaktif
Pemakaian klinoptilolit dengan ukuran 0,1 mm mampu menyerap
CS137 dengan baik sekitar 94 %. Serta limbah radioaktif lainnya
c. Penanganan udara tercemar
Zeolit alam maupun sintesis dapat menyaring molekul nitrogen
dalam biner O2 - N2 (udara) sehingga memperkaya O2 dalam udara
6. Industri
Salah satu industri yang menggunakan zeolit untuk keperluannya adalah
Industri deterjen. Fungsi fosfat untuk menurunkan ion-ion Ca2+ dan Mg2+ dalam
air yang dapat menghambat timbulnya buih pada waktu pencucian. Zeolit sebagai
penukar ion dapat mengganti Ca2+ dan Mg2+ tersebut dengan ion yang lunak
seperti Na+. keuntungan lain adalah Ca2+ dan Mg2+ akan membentuk endapan
sedangkan Na+ tidak. Oleh sebab itu dipromosikan pembuatan deterjen yang
mempunyai daya cuci yang tinggi terbuat dari campuran zeolit A yang
mempunyai ion Na dan campuran kadar fosfat rendah.
II. 3 Sintesis Zeolit dari abu terbang batubara
Menurut Bhatia didalam Sudarno, (2008), Secara konvesional zeolit
disintesis melalui preparasi larutan gel aluminosilikat dan dikristalisasi secara
hidrotermal dalam autoclave pada suhu dan waktu tertentu. Sumber alumina dan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

18

silika dicampur dan dilarutkan dalam larutan basa (NaOH) untuk membentuk fasa
gel.
Kemampuan abu terbang untuk bahan baku zeolit batubara seperti daya
jerap dan tukar belum maksimal, Oleh karena itu dilakukan sintesis zeolit.Untuk
memperoleh zeolit sintesis dari abu terbang batubara dengan daya guna tinggi
agar mempunyai sifat fisik dan kimia yang diinginkan, abu terbang batubara
memerlukan suatu perlakuan yaitu dengan aktivasi secara fisis dan kimia
(Srihapsari, 2006). Ada 2 metode dalam proses aktivasi abu terbang batubara yaitu
Alkali hidrotermal dan Alkali fusi.
1.Alkali Hidrotermal
Alkali hidrotermal dilakukan dengan mencampurkan abu terbang batubara
dalam larutan basa alkali yang disertai pengadukan dengan suhu 75 o C - 150o.C
(Sutarti dan Rachmawati, 1994). Perlakuan Aktivasi secara fisis berupa
pemanasan zeolit bertujuan untuk menguapkan air yang terperangkap dalam pori
– pori kristal zeolit, sehingga luas permukaan pori – pori bertambah. Selain
aktivasi fisis juga dilakukan aktivasi secara kimia yaitu menggunakan larutan basa
(NaOH) dengan tujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa
pengotor dan mengatur kembali letak atom yang dapat dipertukarkan.
2. Alkali Fusi
Aktivasi abu terbang juga dapat dilakukan dengan metode alkali fusi, yaitu
mencampurkan abu terbang batubara ini dengan basa alkali lalu dipanaskan pada
suhu tinggi sekitar 550 o.C - 650o.C sehingga akan terjadi perubahan struktur
kimia abu terbang batubara menjadi garam. Garam yang terbentuk mempunyai

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

19

sifat mudah larut dalam air, sehingga diharapkan Si dan Al terlarutnya lebih
banyak dibandingkan dengan metode alkali hidrotermal (Hermaningtyas, 2010).
Salah satu aktivasi yang efektif digunakan adalah aktivasi dengan alkali
hidrotermal yaitu menggunakan pemanasan dengan NaOH. Peran NaOH sebagai
mineralizer dalam proses sintesis zeolit secara alkali hidrotermal, seperti
ditunjukkan oleh reaksi (Ojha, dkk., 2004) yaitu,
NaOH + x Al2O3y SiO2 → Na

2SiO3 +

Na2 AlO2

Alkali hidrotermal

[Na x (AlO2)y (SiO2) z .NaOH.H2O] (gel)

Nap[(AlO2)p(SiO2)q]. hH2O

Reaksi pembentukan zeolit dari abu terbang batubara terdiri dari proses
pelarutan spesies Si an Al dari abu terbang batubara yang dapat larut, dan proses
pembentukkan dari kedua spesies tersebut oleh karena itu akan menghasilkan fasa
kristal zeolit yang dihasilkan (Jumaeri, dkk., 2007).
Zeolit sintesis dari abu terbang batubara memiliki nilai komersial tinggi
karena mempunyai sifat sebagai penukar ion, katalis, adsorben, alternatif
pengolahan limbah (Saputra, 2006).
Menurut Hermaningtyas, (2010), Sintesis zeolit dari Abu terbang batubara
secara umum dilakukan melalui beberapa proses yaitu
a. Aktivasi dan desalifikasi abu terbang dengan basa alkali
b.Preparasi larutan gel dengan penambahan Al dari sumber lain
c. Kristalisasi zeolit
d.Filtrasi padatan dari filtratnya

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

20

Pengembangan metode Sintesis dari Abu terbang Batubara juga telah
dilakukan yaitu dengan mereduksi terlebih dahulu kandungan besi yang tinggi
pada abu terbang batubara yang akan dapat menghambat kristalinitas Zeolit dan
juga dapat terinkorporasi dalam struktur Zeolit sehingga menurunkan kristalinitas
zeolit. Metode pengurangan kandungan besi dalam abu terbang batubara dapat
dilakukan dengan metode pemisahan magnetik dan metode pencucian asam
(Sudarno, 2008). Metode pengurangan besi dengan pemisahan magnetik
dilakukan dengan cara pengadukan campuran air dan abu terbang batubara untuk
menghomogenkan campuran dan meratakan pengambilan besi dari abu terbang
batubara melalui pemisah magnetik yang sudah ditempeli besi sehingga akibat
medan magnet besi dari abu terbang batubara menempel kemudian dibersihkan.
Pengurangan kandungan besi yang dilakukan Sudarno., (2008), adalah dengan
mengunakan pemisahan magnetik. Metode ini telah berhasil mengurangi
kandungan Fe2O3 sebesar 17 %. Sedangkan metode pencucian dengan HCl
terhadap abu terbang batubara dapat dilakukan secara batch untuk tujuan
membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor dan mengatur
kembali letak atom. pencucian asam menyebabkan terjadinya dekationisasi yang
menyebabkan bertambahnya luas permukaan zeolit karena berkurangnya pengotor
yang menutupi pori-pori zeolit. Luas permukaan yang bertambah diharapkan
meningkatkan kemampuan zeolit dalam proses penjerapan (Srihapsari, 2006).
II. 4 Proses Pembuatan Zeolit Sintesis dari Abu Terbang Batubara
Berbagai negara telah mematenkan berbagai proses pembuatan zeolit
sintesis dari abu terbang batubara. Salah satunya adalah Negara Jepang, Menurut

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

21

(Sutarti dan Rachmawati, 1994), Jepang mematenkan proses menggunakan 50 gr
abu terbang dan 500 ml larutan NaOH 3 N. Campuran dipanaskan pada suhu 90150 oC selama 20 jam, kemudian disaring dan kristal zeolit yang terbentuk adalah
zeolit P, kemudian dikeringkan pada suhu 110 oC selama 24 jam (Sutarti dan
Rachmawati, 1994).
Sebelum diolah menjadi zeolit sintesis dengan aktivasi hidrotermal dan di
ujicobakan, abu terbang harus diperlakukan dengan pencucian asam yaitu HCl
untuk mereduksi besi oksida. Menurut Hidayati, (2008) yang diambil dari Heru,
(2009), menyatakan bahwa dengan perlakuan HCl 5 M dapat mengurangi kadar
besi oksida pada abu terbang batubara.
II. 5 Kapasitas Pengikatan Kalsium (KPK)
Zeolit mempunyai kation yang bukan merupakan bagian integral didalam
kerangka Zeolit. Kation ini (misal Na+ , NH3+ , Mg2+ ,dll.) dikenal dengan kation
yang dapat dipertukarkan, bebas bergerak dan siap digantikan dengan kation lain.
Oleh sebab itu zeolit dapat diaplikasikan sebagai penukar ion lebih besar
dibandingkan dengan zeolit dengan kadar silika tinggi (Rasio Si/Al besar)
(Hermaningtyas, 2010).
Kapasitas pengikatan kalsium (KPK) adalah kemampuan suatu material
dalam mengikat ion kalsium dengan cara menukarkan kation dalam strukturnya.
Menurut Hermaningtyas, (2010), Nilai KPK hasil aktivasi menunjukkan kenaikan
14,16 kali lipat dibanding abu terbang tanpa aktivasi yaitu 28,728 meq/100gr. Dan
dibandingkan dengan zeolit alam yaitu 167, 58 meq/100 gram, Zeolit sintesis
mempunyai kenaikan sebesar 2,43 kali lipat dari nilai kapasitas pengikatan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

22

kalsium

yaitu

406,980

(Hermaningtyas,

2010).

Metode

yang

dipakai

Hermaningtyas, (2010) menggunakan aktivasi hidrotermal namun tanpa perlakuan
awal dengan pengurangan besi pada proses awalnya. Nilai KPK dapat dihitung
dengan rumus (Sudarno, 2008):

KPK =

{Cawal − Cakhir (mg / l )} * eq * Vlaru tan( L)
*100
Ar ( gr / mol ) * mzeolit ( gr )

= ………meq/100gr
Dimana,
Cawal

= Konsentrasi larutan Ca awal

Cakhir

= Konsentrasi larutan Ca akhir

Eq

= Eqivalen muatan Ca (2)

Vlarutan

= Volume larutan Ca (0.25)

100

= faktor kali massa 100 gr padatan

Ar

= Massa atom relatif Ca (40 gr/mol)

Mzeolit

= Massa zeolit yang digunakan (0,5 gr)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB III
METODE PENELITIAN

III. 1 Tempat dan Waktu Penelitian
. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium PROGDI TEKNIK
LINGKUNGAN FTSP UPN “ VETERAN” JATIM. yang dilanjutkan dengan
pengolahan data, penyusunan lapor