PENGARUH KOMPOSISI ZEOUT DAN ZnO PADA MEMBRAN KERAMIK TERHADAP ADSORBSI H2S DARI GAS ALAM DENGAN METODE TITRASI IODOMETRI -

LAPORAN PENELITIAN
P E N G A R U H K O M P O S I S I Z E O U T D A N ZDO P A D A

MEMBRAN

K E R A M I K T E R H A D A P A D S O R B S I H2S D A R I G A S A L A M D E N G A N
METODE TITRASI IODOMETRI

Oleh:
M. Rifki Agus Saputra

122012008

Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Mendapatkan Gelar Sarjana
Pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Palembang

PROGRAM STUDI T E K N I K K I M U
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

2017

PALEMBANG

L E M B A R PENGESAHAN
PENGARUH KOMPOSISI Z E O L I T DAN ZnO PADA MEMBRAN
K E R A M I K TERHADAP ADSORBSI HjS DARI GAS A L A M DI DENGAN
METODE TITRASI IODOMETRI

OLEH:
M. Rifki Agus Saputra

Palembang,

122012008

Januari 2017

Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing I I

Mengetahui,
^Ketua Program Studi Teknik Kimia FT-UMP

PENGARUH KOMPOSISI Z E O L I T DAN ZnO PADA MEMBRAN
KEILAMIK TERHADAP ADSORBSI HiS DARI GAS A L A M DENGAN
METODE TITRASI IODOMETRI

OLEH :
M. R I F K I AGUS SAPUTRA (122012008)

T e l a h d i u j i d i h a d a p a n t i m p e n g u j i p a d a t a n g g a l 10 F e b r u a r i 2017

iii

MOTTO

dan XJATX

TT'RSTM'BJATfyW

M O T T O

•

•

'BiCd k a m u tak tafian
CeCafinya
beCajary
akan menanggung perifinya
kebodofiaru

"Manjadda wajada"
S i a p a y a n g bersunggufi-sunggufiy
mendapatkan
(kesuksesan).

maka

kamu

(Imam

Syafei)

m a k a dia akan
( T e p a t a k Is

•

(dm)

Sesunggufinya
iCmu adaCak
pofion
d a n amaC

adaCafi
buafinya.
S e s e o r a n g t i d a k a k a n d i a n g g a p aCim
biCa
t i d a k mengamaCkan
iCmunya.
(JAC-kfiatfiib
aC-bagfidadi)

XupersemBafikan untuk:
•
•
•
•
•
•
•
•
"

JACfah S(\VTdan
Mabi MufiammadSJCW
X e d u a O r a n g t u a k u s e r t a ayafi & ibu t e r c i n t a
Istriku tercinta
!
Saudara - Saudaraku tersayang
T e m a n - T e m a n Teknik X i m i a U M T a n g k a t a n 2012
SeCurufi m a f i a s i s w a / i Teknik X i m i a U M T
TaCembang
T z m a n - T z m a n lAnggota
T e r s a t u a n Tzknik
Ximia
(TTTMJATTX)
XCmamaterku
Semua Teman - Tzman terbaiku
Semoga
k i t a seCaCu daCam
( i n d u n g a n JACfdfi S^WT d a n
m e n j a d i i n s a n y a n g b e r t a k w a , JAmiin
ya

rabbaC
aCamin..

IV

ABSTRAK
PENGARUH KOMPOSISI Z E O L I T DAN ZnO PADA MEMBRAN
K E R A M I K TERHADAP ADSORBSI H2S DARI GAS A L A M DENGAN
METODE TITRASI IODOMETRI
Oleh/By :
M . Rifki Agus Saputra
P a d a g a s a l a m t e r d a p a t s e n y a w a H2S y a n g h a r u s d i h i l a n g k a n k a r e n a
m e r u p a k a n zat pengotor y a n g dapat merusak katalis d a n bersifat korosif. D e n g a n
menggunakan
m e m b r a n k e r a m i k sebagai salah satu a l t e m a t i f u n t u k
m e n g h i l a n g k a n k a n d u n g a n H2S p a d a g a s a l a m . P e n e l i t i a n i n i b e r t u j u a n u n t u k
mengetahui pengaruh k o m p o s i s i zat aditif berupa zeolit d a n Z n O terhadap
a d s o r b s i H2S. P e n e l i t i a n d i l a k u k a n d i l a b o r a t o r i u m p u s a t P T . P U S R I P a l e m b a n g .
D a l a m penelitian ini menggunakan m e m b r a n k e r a m i k dengan variasi komposisi
y a i t u m e m b r a n k e r a m i k A ( 6 0 % tanah liat, 5 % Z e o l i t , 2 5 % Z n O , 1 0 % semen

putih), m e m b r a n k e r a m i k B ( 6 0 % tanah liat, 1 0 % Zeolit, 2 0 % Z n O , 1 0 % s e m e n
p u t i h ) , m e m b r a n k e r a m i k C ( 6 0 % tanah liat, 1 5 % Z e o l i t , 1 5 % Z n O , 1 0 % s e m e n
putih), m e m b r a n k e r a m i k D ( 6 0 % tanah liat, 2 0 % Zeolit, 1 0 % Z n O , 1 0 % s e m e n
p u t i h ) , m e m b r a n k e r a m i k E ( 6 0 % tanah liat, 2 5 % Z e o l i t , 5 % Z n O , 1 0 % s e m e n
putih). M e m b r a n k e r a m i k diuji adsorbsi dengan variasi w a k t u 10,20,30,40,50 d a n
6 0 m e n i t serta v a r i a b e l tetapnya adalah kecepatan a l i r a n gas 3 l i t e r / m e n i t . M e t o d e
titrasi i o d o m e t r i adalah metode y a n g digunakan u n t u k menganalisa kandungan
H2S p a d a g a s a l a m . D a r i h a s i l a n a l i s a m e n u n j u k a n p e n u r u n a n k a n d u n g a n H2S
p a l i n g r e n d a h y a i t u 0 , 3 6 1 8 p p m atau sebesar 9 5 , 8 3 % p a d a m e m b r a n k e r a m i k E
dengan komposisi 2 5 % Zeolit dan 5 %Z n O dalam w a k t u 6 0 menit.
K a t a k u n c i : Z e o l i t d a n Z n O , H2S, m e m b r a n k e r a m i k , t i t r a s i i o d o m e t r i
I

V

K A T A PENGANTAR

F u j i d a n syxikur p e n y u s u n panjatkan K e h a d i r a t A l l a h S W T atas segaia
r a h m a t dan K a r u n i a - N y a sehingga p e n y u s u n dapat m e n y e l e s a i k a n penulisan tugas
a k h i r y a n g b e r j u d u l "PENGARUH KOMPOSISI Z E O L I T DAN ZnO PADA

MEMBRAN K E R A M I K TERHADAP ADSORBSI H 2 S DARI GAS A L A M
DENGAN M E T O D E T I T R A S I I O D O M E T R I " i n i d e n g a n b a i k . P e n u l i s a n
tugas a k h i r i n i m e r u p a k a n salah satu syarat u n t u k m e n y e l e s a i k a n p e n d i d i k a n strata
satu d i Fakultas T e k n i k P r o g r a m Studi K i m i a Universitas M u h a m m a d i y a h
Palembang dan bertujuan untuk menggali d a n menerapkan

i l m u yang telah

didapat selama kuliah. Penyusun menyadari b a h w a di d a l a m penyusunan Proposal
P e n e l i t i a n m a s i h terdapat

banyak kekurangan, oleh karena penyusun

sangat

m e n g h a r a p k a n k r i t i k dan saran dari semua p i h a k agar p e n y u s u n a n tugas a k h i r i n i
dapat lebih sempuma.

1

Pada kesempatan i n i penyusun mengucapkan terimakasih kepada :
1.

Bapak Dr. Ir. K g s A . R o n i , M T . Sebagai D e k a n Fakultas T e k n i k Universitas
M u h a m m a d i y a h Palembang.

2.

Bapak

I r . Legiso, M . S i Sebagai

Ketua Program Studi Teknik

Kimia

Universitas M u h a m m a d i y a h Palembang.
3.

I b u N e t t y H e r a w a t i , S T , M T . Sebagai Sekretaris P r o g r a m Studi T e k n i k K i m i a

Universitas M u h a m m a d i y a h Palembang.

4.

B a p a k D r . Ir. K g s A . R o n i , M T . sebagai dosen p e m b i m b i n g I .

5.

I b u I r . H j . U m m i K a l s u m , M T . s e b a g a i d o s e n p e m b i m b i n g 11.

6.

Staf Pengajar d a n K a r y a w a n d i P r o g r a m Studi T e k n i k K i m i a Universitas
M u h a m m a d i y a h Palembang.

7.

S t a f K a r y a w a n L a b o r a t o r i u m Pusat P T . P U S R I Palembang

8.

Rekan-rekan Mahasiswa di Fakultas Teknik Program Studi T e k n i k K i m i a
Universitas M u h a m m a d i y a h Palembang.

I

S e m o g a tugas T u g a s A k h i r i n i dapat bermanfaat bagi k i t a semua, a m i n

Palembang,

Januari 2017

Penyusun

vi

DAFTARISI
Halaman
HALAMAN JUDUL

i

L E M B A R PENGESAHAN

ii

M O T T O dan K A T A PERSEMBAHAN

iv

ABSTRAK

V

K A T A PENGANTAR

vi

DAFTARISI

vii

DAFTAR T A B E L

ix

DAFTAR G R A F I K

x

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR LAMPIRAN

xii
1
1
3
3
3

BAB I

PENDAHULUAN
1.1. Latar B e l a k a n g
1.2. P e m m u s a n m a s a l a h
1.3. T u j u e i n P e n e l i t i a n
1.4. M a n f a a t P e n e l i t i a n

BAB I I

TINJAUAN F U S T A K A
2.1. Gas A l a m
2.2. T e k n o l o g i M e m b r a n
2.2.1. Definisi Membran
2.2.2. Jenis-Jenis M e m b r a n
2.2.3. F a k t o r - F a k t o r yang M e m p e n g a r u h i K i n e i j a M e m b r a n
2.2.4. Kelebihan dan K e k u r a n g a n M e m b r a n
2.3. M e m b r a n K e r a m i k
2.4. M e m b r a n Zeolit
2.5. Adsorbsi
2.6. M e d i a Filter
2.6.1. Zeolit
2.6.1.1. M a c a m - M a c a m Zeolit
2.6.1.2. Sifat-Sifat Z e o l i t
2.6.2. Z n O
2.7. B a h a n P e m b u a t a n K e r a m i k
2.8. Analisa T i t r i m e t n
2.8.1 .Reaksi-Reaksi y a n g D i g u n a k a n u n t u k Titrasi
2.8.2.Titrasi Iodometri
2.9. Penelitian T e r d a h u l u

4
4
5
5
6
8
9
10
11
11
13
13
15
16
17
18
19
19
20
21

BAB I I I

METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan W a k t u Penelitian
3.1.1. Tempat Penelitian

23
23
23

vil

3.2.

3.3.

3.4.

3.5.
BAB I V

BAB V

3 . 1 . 2 . Waktu Penelitian
Alat dan Bahan
3 . 2 . 1 . Alat untuk Pembuatan Membran Keramik
3 . 2 . 2 . Alat untuk Analisa
3 . 2 . 3 . Bahan untuk Pembuatan Membran Keramik
3 . 2 . 4 . Bahan untuk Standarisasi Larutan Na2S203
3 . 2 . 5 . Bahan untuk Analisa H2S
Prosedur Percobaan
3 . 4 . 1 . Prosedur Pembuatan Membran Keramik
3 . 4 . 2 . Ukuran Membran Keramik
3 . 4 . 3 . Prosedur Pembuatan Adsorber
3 . 4 . 4 . Standarisasi Larutan Na2S203
3 . 4 . 5 . Analisa H2S dengan Metode Titrasi Iodometri
Variabel
3 . 2 . 1 . Variabel Tetap
3 . 2 . 2 . Variabel Tidak Tetap
Diagram Alir Penelitian

23
23
23
23
24
24
24
24
24
25
25
26
26
27
27
27
28

H A S I L DAN PEMBAHASAN
4 . 1 . Hasil
4 . 1 . 1 . Hasil Penetapan Normalitas Larutan Na2S203
4 . 1 . 2 . Analisa H2S dengan Menggunakan Metode Titrasi
Iodometri
4 . 2 . Pembahasan

29
29
29

K E S I M P U L A N DAN SARAN
5 . 1 . Kesimpulan
5 . 2 . Saran

36
36
36

29
30

37
38
39
55

D A F T A R PUSTAKA
LAMPIRAN!
LAMPIRAN I I
LAMPIRAN HI

viii

DAFTAR T A B E L
Tabe] L I Persentase K o m p o s i s i Gas A l a m P T P U S R I PaJembang

2

Tabel 2.1 K o m p o s i s i K a n d u n g a n Gas A l a m

4

T a b e l 2.2 K o m p o s i s i T a n a h Hat

18

Tabel 4.1 Hasil Titrasi Na2S203 0,01 N

29

T a b e l 4 . 2 H a s i l T i t r a s i H2S M e n g g u n a k a n M e t o d e T i t r a s i I o d o m e t r i

29

ix

DAFTAR G R A F I K
G r a f i k 4 . 1 H u b u n g a n a n t a r a w a k t u ( m e n i t ) t e r h a d a p H2S ( p p m ) y a n g t e r s i s a
dari adsorbsi

33

G r a f i k 4.1 Pengaruh k o m p o s i s i Z e o l i t pada m e m b r a n k e r a m i k terhadap hasil
a n a l i s a H2S ( p p m ) s i s a a d s o r b s i

X

34

DAFTAR GAMBAR
G a m b a r 2.1 Tetrahedral a l u m i n a dan silika pada struktur zeolit

14

G a m b a r 3.1 S i s t e m A l a t P e n e l i t i a n

26

G a m b a r 3.2 D i a g r a m A l i r P e n e l i t i a n

28

xl

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I

Perhitungan normalitas Sodium Tiosulfat

37

L A M P I R A N I I Perhitungan kandungan Hidrogen Sulfida

39

L A M P I R A N I I I Dokumentasi Penelitian

55

xii

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Gas a l a m telah b a n y a k d i g u n a k a n sebagai bahan bakar m a u p u n

bahan

baku industri, oleh karena i t u distribusi gas a l a m merupakan bagian yang penting
d a l a m m e n u n j a n g k e g i a t a n i n d u s t r i saat i n i . S e j a k t a h u n 1 9 4 0 - a n k e b u t u h a n g a s
a l a m sebagai sumber energi m u l a i m e l o n j a k , h a l tersebut berlangsung
sekarang. Penyebab m e n i n g k a t n y a pemanfaatan

hingga

gas a l a m d i a w a l i sejak

harga

m i n y a k b u m i m e n g a l a m i kenaikan sekitar tahun 1973.
Dengan kemajuan teknologi yang ada, m a k a beberapa metoda
telah dikembangkan dalam perancangan

rekayasa

fasilitas u n t u k m e m p r o d u k s i gas a l a m

dari perut b u m i , untuk m e m i s a h k a n kondesat yang terikut, proses p e m u m i a n ,
transportasinya d a n Iain sebagainya. D a r i d a l a m perut b u m i gas a l a m diperoleh
dengan berbagai m a c a m kandungan zat. D i samping h i d r o k a r b o n

ringan

yang

d a l a m keadaan j e n u h , gas-gas l a i n y a n g t e r k a n d u n g m i s a l n y a k a r b o n d i o k s i d a ,
nitrogen, hidrogen sulfida, dan argon.
Salah satu bahan b a k u yang digunakan pada proses pembuatan a m o n i a k d i
Pabrik P TP u p u k Sriwidjaja adalah gas alam yang diperoleh dari P T Pertamina.
G a s a l a m t e r l e b i h d a h u l u d i o i a h k a r e n a b a h a n b a k u b e r u p a gas a l a m y a n g d i t e r i m a
d a r i p e r t a m i n a m a s i h m e n g a n d u n g s u l f u r a n o r g a n i k , H2O, heavy

hydrocarbon,

CO2, d a n s u l f u r o r g a n i k y a n g t i d a k d i i n g i n k a n . S e m u a u n s u r t e r s e b u t d i p i s a h k a n
d i a r e a feed

treating,

sehingga gas a l a m dapat d i g i m a k a n dalam proses pembuatan

gas s i n t e s a . S e n y a w a H2S p a d a g a s a l a m h a r u s d i h i l a n g k a n k a r e n a :
1.

M e r u p a k a n salah satu zat pengotor y a n g sangat tidak d i i n g i n k a n .

2. M e r u p a k a n racun katalis pada proses pembuatan a m o n i a k .
3. Dapat m e r u s a k alat k o m p r e s o r .
Proses
menggunakan

pemisahan

feed

beberapa bahan

treating

d i Pabrik

P T Pupuk

kimia yang digunakan

Sriwijaya

sebagai katalis

yang

b e r f u n g s i u n t u k m e n g h i l a n g k a n z a t p e n g o t o r d a r i g a s a l a m s e p e r t i , sponge

iron

yaitu katalis yang digunakan u n t u k menghilakan kadar sulfur, larutan
y a i t u l a r u t a n y a n g m e n g a n d i m g K2CO3, Di-Ethanol

1

Amine

benfield

( D E A ) , d a n V2O5

2

u n t u k m e m i s a h k a n CO2. K e l e m a h a n d a r i s p o n g e i r o n a d a l a h b i a y a o p e r a s i l e b i h
m a h a l . O l e h k a r e n a i t u p e n e l i t i m e n c o b a m e n c a r i b a h a n a l t e m a t i f p e m u m i a n gas
a l a m d a r i H2S m e n g g u n a k a n m e m b r a n k e r a m i k d e n g a n k o m p o s i s i z a t a d i t i f Z e o l i t
d a n Z n O . P e n g g u n a a n m e m b r a n k e r a m i k d a l a m a d s o r b s i H2S p a d a g a s a l a m
realtif lebih m u r a h dalam biaya operasionalnya.
G a s H2S y a n g t e r k a n d u n g p a d a gas a l a m y a n g t e r d a p a t d i Gas
Station

Metering

( G M S ) P T P u p u k Sriwidjaja Palembang y a n g digunakan sebagai bahan

b a k u p r o d u k a m o n i a k adalah sekitar 8,00 - 9,00 p p m , dengan kandungan

H2S

y a n g m a s i h besar m a k a m a s i h perlu m e m b u t u h k a n proses p e m u m i a n

untuk

m e n g h i l a n g k a n k a d a r s u l f u r . S e h i n g g a d i h a r a p k a n k o n s e n t r a s i gas H2S

yang

keluar dari adsorber dengan m e m b r a n k e r a m i k di b a w a h 1 p p m .
Tabel 1.1. P e r s e n t a s e K o m p o s i s i G a s A l a m P T P U S R I P a l e m b a n g
No

Komposisi

Persentase

1

CH4

83,03 %

2

N2

0,52 %

3

HHC

11.48%

4

CO2

4,97 %

5

H2S

8,69 p p m

Sumber : B u k u analisa di L a b o r a t o r i u m Pusat P T P u p u k Sriwidjaja Palembang

Dengan perkembangan i l m u pengetahuan dan teknologi m e m b r a n k e r a m i k
m e r u p a k a n s a l a h s a t u a l a t y a n g b i s a d i m a n f a a t k a n u n t u k p e m i s a h a n gas. M e m b r a n
keramik m e m p u n y a i keunggulan yaitu m e m i l i k i ketahanan pada suhu tinggi
sehingga tidak berpengaruh pada kualitas m e m b r a n tersebut. Proses
dengan menggunakan m e m b r a n juga tidak m e n i m b u l k a n dampak

pemisahan
pencemaran

lingkungan.
Setiap proses pemisahan m e m b r a n ditandai dengan penggunaan
untuk mencapai

pemisahan

membran

tertentu. M e m b r a n m e m i l i k i k e m a m p u a n

untuk

m e n g a n g k u t salah satu k o m p o n e n atau lebih m u d a h dipisahkan dari k o m p o n e n
yang tain berdasarkan
komponen menyerap.

perbedaan sifat fisik atau k i m i a antara m e m b r a n

dan

3

1.2. Perumusan masalah
Berdasarkan hasil uraian pada latar belakang tersebut, m a k a

dalam

penelitian i n i permasalahan y a n g t i m b u l adalah:
1. B a g a i m a n a p e n g a r u h z a t a d i t i f b e r u p a z e o l i t d a n Z n O p a d a m e m b r a n
k e r a m i k t e r h a d a p d a y a a d s o r b s i H2S p a d a g a s a l a m ?
2. Berapa k o m p o s i s i m e m b r a n k e r a m i k , seperti tanah liat, Z n O , zeolit, dan
semen putih

y a n g p a l i n g e f e k t i f t e r h a d a p d a y a a d s o r b s r i H2S p a d a g a s

alam?
3 . B a g a i m a n a p e n g a r u h w a k t u t e r h a d a p a d s o r b s i H2S p a d a gas a l a m ?

1.3.

Tujuan Penelitian
1. M e n g e t a h u i p e n g a r u h z a t a d i t i f z e o l i t d a n Z n O p a d a m e m b r a n k e r a m i k
t e r h a d a p d a y a a d s o r b s i H2S p a d a gas a l a m .
2 . M e n g e t a h u i k o m p o s i s i t a n a h l i a t , z e o l i t , zinc oxide,

dan semen putih pada

m e m b r a n k e r a m i k y a n g p a l i n g e f e k t i f t e r h a d a p d a y a a d s o r b s i H2S p a d a g a s
alam.
3 . M e n g e t a h u i w a k t u y a n g p a l i n g b a i k d a l a m a d s o r b s i H2S p a d a gas a l a m .

1.4. Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan memberikan manfaat diantaranya yaitu :
1. D a p a t m e m b e r i k a n a l t e m a t i f a d s o r b s i H2S p a d a g a s a l a m d i P T . P u s r i
Palembang.
2. M e m b e r i k a n konstribusi i l m u pengetahuan

terutama berkaitan

dengan

a d s o r b s i H2S p a d a gas a l a m .
3 . S e b a g a i r e f e r e n s i u n t u k p e n e l i t i a n s e l a n j u t n y a m e n g e n a i a d s o r b s i H2S
p a d a gas a l a m .
4. M e n a m b a h w a w a s a n i l m u pengetahuan mengenai pembuatan
k e r a m i k dan proses adsorbsi.
5. D a p a t m e m a h a m i m e t o d e titrasi i o d o m e t r i d e n g a n b a i k .

membran

BAB I I
TINJAUAN PUSTAKA

Gas a l a m atau sering disebut sebagai gas b u m i adalah bahan bakar fosil
b e r b e n t u k g a s y a n g m e m p u n y a i k o m p o n e n u t a m a b e r u p a m e t a n a (CH4), g a s a l a m
d i t e m u k a n d i ladang m i n y a k , ladang gas b u m i , d a n t a m b a n g batu bara. G a s
metana j u g a dapat diproduksi m e l a l u i p e m b u s u k a n o l e h bakteri anaerob

dari

bahan-bahan o r g a n i k selain fosil y a n g sering dikenal dengan biogas.

2.1. Gas Alam
K o m p o n e n u t a m a p a d a g a s a l a m a d a l a h m e t a n a (CH4) y a n g m e r u p a k a n
hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Selain i t u juga gas a l a m mengandung
m o l e k u l - m o l e k u l h i d r o k a r b o n y a n g l e b i h b e r a t s e p e r t i e t a n a (C2H6), p r o p a n a
(C3H8), b u t a n a (C4H]o), d a n p e n t a n a {C5H12). K o m p o n e n y a n g t e r d a p a t p a d a g a s
alam juga mengandung

g a s - g a s l a i n s e p e r t i h i d r o g e n s u l f i d a {H2S), k a r b o n

d i o k s i d a (CO2), d a n n i t r o g e n (N2). A d a p u n s e n y a w a - s e n y a w a y a n g t e r k a n d u n g
pada gas a l a m dapat dilihat pada tabel 2 . 1 .
Tabel 2.1. K o m p o s i s i K a n d u n g a n G a s A l a m
No

Komponen

%

1

CH4

74,0571

2

N2

0,1701

3

CO2

1,8733

4

C2H6

12,2755

5

C3H8

6,7944

6

i-C4H,o

1,6020

7

n-C4Hio

1,8424

8

i-C5H,2

0,7406

9

n-C5H,2

0,4489
0,1958

10
Total

100

S u m b e r : Jefri T a m p u b o l o n , 2 0 0 9

4

5

N i t r o g e n , k a r b o n d i o k s i d a , h i d r o g e n s u l f i d a , d a n a i r j u g a t e r d a p a t p a d a gas
a l a m , t e r m a s u k j u g a m e r k u r i y a n g t e r k a d u n g p a d a gas a l a m d a l a m j u m l a h k e c i l .
K o m p o n e n tersebut m e r u p a k a n k o n t a m i n a n y a n g tidak d i i n g i k a n keberadaannya
d a l a m g a s a l a m . K o m p o n e n gas a l a m b e r v a r i a s i s e s u a i d e n g a n s u m b e r g a s a l a m
y a n g d i d a p a t k a n . H i d r o g e n s u l f i d a adalah salah s a t u zat p e n g o t o r u t a m a p a d a gas
a l a m y a n g harus dipisahkan. Gas dengan j u m l a h kandungan pengotor sulfur yang
t i n g g i d i n a m a k a n sour gas d a n s e r i n g d i s e b u t j u g a d e n g a n g a s a s a m .

2.2. Teknologi Membran
M e m b r a n m e r u p a k a n s t u d i y a n g t e l a h l a m a d i l a k u k a n s e j a k a b a d 18 o l e h
berbagai saintis. Pada a w a l n y a m e m b r a n tidak digunakan d a l a m proses k o m e r s i l ,
tetapi sering digunakan d a l a m laboratorium u n t u k observasi dan penelitian yang
b e r h u b u n g a n d e n g a n t e o r i k i m i a d a n fisika. M i s a l n y a d a l a m t e o r i k i n e t i k g a s y a n g
d i l a k u k a n o l e h M a x w e l l , digunakan m e m b r a n u n t u k sifat permeaselekitivitas y a n g
baik.
T a h u n 1960, t e k n o l o g i m e m b r a n m u l a i digunakan d a l a m berbagai industri.
T i m b u l permasalahan-permasalahan
penggunaannya

d i dunia

yang berhubungan dengan m e m b r a n dalam

i n d u s t r i y a i t u : unreliable,

terlalu lama

proses

produksinya, terlalu selektif, dan terlalu mahal. Setelah sekitar 30 tahun k e m u d i a n
permasalahan-permasalahan

i t u bisa terpecahkan dan t e k n o l o g i m e m b r a n m u l a i

banyak digunakan dalam industri.

2.2.1. Definisi Membran
Membran merupakan

alat pemisah

berupa

penghalang

yang

s e l e k t i f y a n g d a p a t m e m i s a h k a n d u a fase d a r i b e r b a g a i c a m p u r a n .

bersifat

Campuran

tersebut dapat bersifat h o m o g e n atau heterogen dan dapat berupa padatan, cairan
a t a u gas. T r a n s p o r t a s i p a d a m e m b r a n t e i j a d i k a r e n a a d a n y a d r i v i n g f o r c e y a n g
dapat berupa k o n v e k s i atau difusi dari m a s i n g - m a s i n g m o l e k u l , adanya tarik
m e n a r i k antar m u a l a n k o m p o n e n atau konsentrasi larutan, dan perbedaan suhu
a t a u t e k a n a n ( P a b b y et a l , 2 0 0 9 ) .
D i t i n j a u dari bahannya

m e m b r a n terdiri dari bahan alami d a n bahan

sintetis. B a h a n a l a m i adalah bahan y a n g berasal dari a l a m m i s a l n y a pulp dan

6

kapas, sedangkan
Membran

bahan sintetis dibuat dari bahan k i m i a , m i s a l n y a polimer.

berfungsi

memisahkan

material berdasarkan

ukuran d a n bentuk

m o l e k u l , m e n a h a n k o m p o n e n dari u m p a n y a n g m e m p u n y a i u k u r a n l e b i h besar
dari pori-pori m e m b r a n dan m e l e w a t k a n k o m p o n e n yang m e m p u n y a i u k u r a n yang
lebih kecil. L a r u t a n y a n g m e n g a n d u n g k o m p o n e n y a n g tertahan disebut
k o n s e n t r a t s e d a n g k a n l a r u t a n y a n g m e n g t i l i r d i s e b u t permeat.
sebagai

sarana

pemisahan,

membran juga

dengan

Selain berfungsi

dapat berfungsi

sebagai

sarana

pemekatan d a n p e m u m i a n dari suatu larutan yang dilewatkan pada m e m b r a n
tersebut.

2.2.2. Jenis-Jenis Membran
Berdasarkan fungsinya, m e m b r a n dapat d i k l a s i f i k a s i k a n d a l a m 4 bagian,
antara lain (Handayani, 2 0 1 1 ) :
1.

Mikrofiltrasi
Merupakan pemisahan

partikel berukuran m i k r o n atau semi

mikron.

M e m b r a n m i k r o f i l t r a s i m e m l i k i u k u r a n p a r t i k e l 0 , 1 - 1,0 p m . T e k a n a n y a n g
d i g u n a k a n p a d a m e m b r a n j e n i s i n i a d a l a h 0 , 1 - 2 bar. B e n t u k n y a l a z i m b e m p a
cartridge,

y a n g berguna u n t u k m e n g h i l a n g k a n partikel dari air y a n g b e r u k u r a n

0,04 sampai 100 m i k r o n . A s a l k a n kandungan padatan total terlarut tidak m e l e b i h i
100 ppm.
2.

Ultrafiltrasi
M e m b r a n ultrafiltrasi adalah

teknik pemisahan

dengan

menggunakan

m e m b r a n u n t u k m e n g h i l a n g k a n zat terlarut dengan bobot m o l e k u l tinggi, aneka
k e l o i d , m i k r o b a sampai padatan

tersuspensi

dari a i r lautan. Dengan

ukuran

partikel 0.001 - 0.1 p m . T e k a n a n yang d i g i m a k a n pada m e m b r a n jenis i n i adalah
1 , 0 - 5 , 0 bar. M e m b r a n s e m i p e r m e a b e l d i p a k a i u n t u k m e m i s a h k a n m a k r o m o l e k u l
dari larutan. U k u r a n dan bentuk m o l e k u l yang terlarut merupakan faktor penting
dalam penggunaan
3.

membran.

Nanofiltrasi
Nanofiltrasi adalah proses pemisahan j i k a ultrafiltrasi d a n mikrofiltrasi

tidak dapat m e n g o l a h a i r seperti y a n g diharapkan. N a n o f i l t r a s i cocok bagi a i r
dengan total padatan terlarut yang rendah, d i l u n a k k a n dan dihilangkan senyawa

7

organiknya.

Formulasi dasamya

m i r i p reverse

osmosis

tetapi

mekanisme

operasionalnya m i r i p ultrafiltrasi. T e k a n a n pada m e m b r a n jenis i n i adalah 5,00 2 0 , 0 0 bar.
4.

Reverse

Osmosis

Reverse

osmosis

adalah proses pengolahan yang m e m b u t u h k a n tekanan

relatif tinggi. Dengan u k u r a n partikel 0.0001 - 0.001 p m dengan tekanan operasi
y a n g t i n g g i y a i t u 1 0 , 0 0 - 1 0 0 , 0 0 bar.

Berdasarkan jenis pemisahan

dan s t r u k t u m y a , m e m b r a n dapat dibagi

menjadi 3 kategori (Mulder, 1996):
1. Porous

membrane

Pemisahan

berdasarkan

atas u k u r a n partikel dari zat-zat

yang

akan

dipisahkan. H a n y a partikel dengan ukuran tertentu y a n g dapat m e l e w a t i m e m b r a n
sedangkan sisanya a k a n tertahan. Berdasarkan klasifikasi dari l U P A C , pori dapat
d i k e l o m p o k k a n m e n j a d i macropores
micropores

( < 2 n m ) . Porous

( > 5 0 n m ) , mesopores
membrane

(2-50 n m ) , dan

digunakan pada mikrofiltrasi

dan

ultrafiltrasi.
2.

Non-porous

membrane

Dapat digunakan u n t u k m e m i s a h k a n m o l e k u l dengan u k u r a n yang sama,
b a i k g a s m a u p u n c a i r a n . P a d a non-porous
h a l n y a porous

membrane.

membrane,

tidak terdapat p o r i seperti

Perpindahan m o l e k u l terjadi m e l a l u i m e k a n i s m e difusi.

Jadi, m o l e k u l terlarut di dalam m e m b r a n , baru k e m u d i a n berdifusi m e l e w a t i
m e m b r a n tersebut.
3.

Carrier

membrane

P a d a carrier
molecule

membrane,

perpindahan

terjadi dengan

bantuan

carrier

yang mentransportasikan komponen yang diinginkan untuk melewati

m e m b r a n . C a r r i e r molecule

m e m i l i k i afmitas yang spesifik terhadap salah satu

k o m p o n e n sehingga p e m i s a h a n dengan selektifitas y a n g t i n g g i dapat dicapai.

8

Berdasarkan m a t e r i a l n y a m e m b r a n dibagi m e n j a d i 3, ( M u l d e r , 1996):
1.

Organik (Polimer)
C o n t o h m a t e r i a l : polycarbonate,

polyamide,

polysulfone,

dan Iain-lain. Jenis

p o l i m e r yang dapat dijadikan sebagai material m e m b r a n y a i t u :
a.

M e m b r a n b e r p o r i {Porous

Membrane)

D i g u n a k a n untuk aplikasi mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi.
b . M e m b r a n t i d a k b e r p o r i {Non-Porous

Membrane)

D i g u n a k a n u n t u k a p l i k a s i p e r m e a s i gas, uap, d a n p e r v a p o r a s i .
2. Anorganik
T i p e material anorganik m e m b r a n ada empat, y a i t u :
a.

M e m b r a n gelas / kaca. B e r u p a s i l i k o n o k s i d a / s i l i k a ( S i 0 2 )

b.

M e m b r a n logam (termasuk karbon)

c.

M e m b r a n zeolit

d.

Membran keramik
Merupakan

kombinasi

dari

logam

z i r c o n i u m ) d a n n o n - l o g a m { o x i d e , nitride

3.

{alumunium,

titanium,

silicium

atau

atau carbide).

Biologi
M e r u p a k a n material m e m b r a n y a n g berasal dari m a h k l u k hidup m i s a l n y a

l i p i d a {phospholipid),

Struktur m e m b r a n dari material i n i sangat k o m p l e k s . T i a p

m o l e k u l lipid terdapat bagian y a n g h i d r o f i l i k dan h i d r o f o b i k .

2.2.3. Faktor - Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Membran
P e m b u a t a n m e m b r a n m e m p u n y a i spesifikasi khusus tergantung u n t u k apa
yang

diharapkan.

Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan m e m b r a n

diantaranya

membran

tersebut

digunakan

d a n spesifikasi

apa produk

sebagai b e r i k u t :
1.

Ukuran Molekul
U k u r a n m o l e k u l m e m b r a n sangat m e m p e n g a r u h i

kinerja membran.

pembuatan mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi m e m p u n y a i spesifikasi khusus.

Pada

9

2.

Bentuk Molekul
B e n t u k dan konfigurasi m a k r o m o l e k u l m e m p u n y a i efek pada kekuatan i o n ,
temperatur dan interaksi antar k o m p o n e n . Perbedaan bentuk i n i khusus pada
kondisi dibawah permukaan membran.

3.

Bahan Membran
Perbedaan bahan m e m b r a n akan berpengaruh
distribusi u k u r a n pori. Sebagai

p a d a h a s i l rejection

c o n t o h m e m b r a n d a r i Polysulfone

dan
dan

m e m b r a n d a r i seluiosa asetat, k e d u a m e m b r a n i n i m e n u n j u k k a n r e n d a h n y a
deviasi yang m e m p u n y a i efek pada tekanan m e m b r a n.
4. Parameter operasional
Jenis parameter yang digunakan pada operasional u m u m n y a terdiri dari
tekanan membran, permukaan membran, temperatur dan konsentrasi.
5.

Karakteristik Larutan
P a d a u m u m n y a berat m o l e k u l larutan g a r a m d a n gula m e m p u n y a i berat
molekul yang kecil dari ukuran pori membran. Karakteristik larutan i n i
m e m p u n y a i efek pada permeabilitas membran.

2.2.4. Kelebihan dan Kekurangan Membran
Kelebihan dan Kekurangan M e m b r a n adalah (Handayani, 2 0 1 1 ) :
a)

Kelebihan
1. P e m i s a h a n b e r l a n g s i m g secara k o n t i n y u / b e r l a n j u t .
2. B i a y a operasi relatif m u r a h .
3. K o n s u m s i energi yang diperlukan rendah.
4.

M u d a h u n t u k d i t i n g k a t k a n k a p a s i t a s n y a {scale

up).

5. E f i s i e n s i r u a n g .
6. M a m p u m e m i s a h k a n partikel sampai u k u r a n nanometer.
b) Kekurangan
1. B i a y a investasi a w a l c u k u p t i n g g i .
2. L e b i h m u d a h mengalami fouling.
3. P e r h i t u n g a n terhadap v a r i a b e l y a n g m e m p e n g a r u h i p e r f o r m a n s i m e m b r a n
harus cermat.
4. T i d a k bisa m e m i s a h k a n partikel solut dengan ukuran lebih kecil dari 1 n m .

10

2.3.

Membran Keramik
M e m b r a n k e r a m i k adalah m e m b r a n yang terbentuk dari kombinasi l o g a m

(aluminium, titanium, z i r k o n i u m ) dengan n o n l o g a m dalam bentuk oksida, nitrida
atau karbida. C o n t o h n y a adalah pada m e m b r a n a l u m i n a atau zirkonia. Pada
m e m b r a n k e r a m i k susunan, bentuk, dan u k u r a n pori menjadi k u n c i karakterisasi
m e m b r a n . P e r k e m b a n g a n m e m b r a n k e r a m i k s e m a k i n pesat u n t u k berbagai proses
pemisahan dan pemekatan karena membran keramik m e m i l i k i keunggulan yaitu
kestabilan termal, kimia, dan mekanik yang

tinggi sehingga m e m b r a n k e r a m i k

m e m i l i k i w a k t u p e m a k a i a n {life-time)

yang lama dan mudah dilakukan

tersebut

pencucian (Akbary, 2009).
M e m b r a n keramik banyak
ultrafiltrasi,

bahkan

digunakan u n t u k proses mikrofiltrasi

untuk pemisahan

K e t a h a n a n m e m b r a n k e r a m i k terhadap

gas

yang

memerlukan

suhu

temperatur tinggi membuat

dan

tinggi.

membran

k e r a m i k s a n g a t d i s u k a i u n t u k p e m i s a h a n gas p a d a s u h u t i n g g i , k h u s u s n y a d a l a m
kombinasi dengan

reaksi k i m i a d i m a n a m e m b r a n digunakan sebagai katalis

maupun

selektif yang akan

pembawa

memisahkan komponen

yang

sudah

dibentuk.
Fluks

m e m b r a n k e r a m i k secara langsung b e r h u b i m g a n dengan

porositas,

dimana m e m b r a n k e r a m i k yang bagus adalah m e m b r a n dengan porositas tinggi,
tetapi tidak m e n u r u n k a n k e k u a t a n m e k a n i k m e m b r a n tersebut. Porositas m e m b r a n
k e r a m i k dapat d i t i n g k a t k a n dengan aglomerisasi partikel-partikel bahan k e r a m i k
p a d a tahap a w a l p e m p r o s e s s a n , y a i t u p a d a saat p e m b e n t u k a n suspensi d a n p r o s e s
pencetakan ( A k b a r y , 2009).
D a l a m proses pembuatan m e m b r a n k e r a m i k dapat m e n g h a s i l k a n u k u r a n
pori-pori y a n g sama. M e m b r a n k e r a m i k m e m p i m y a i aplikasi y a n g sangat luas,
baik di laboratorium maupun industri. M e m b r a n keramik banyak

digunakan

dalam industri karena m e m i l i k i banyak kelebihan dibandingkan dengan membran
polimer, yaitu mempunyai ketahanan k i m i a w i , ketahanan mekanik, dan juga
ketahanan termal yang lebih baik. M e m b r a n k e r a m i k banyak diaplikasikan pada
proses pemisahan

gas p a d a i n d u s t r i gas d a n m i n y a k b u m i , p e m u m i a n a i r ,

p e m u m i a n gas, k l a r i f i k a s i d a n s t e r i l i s a s i p r o d u k m i n u m a n .

11

2.4. Membran Zeolit
Membran

zeolit termasuk

dalam

kategori membran

keramik.

Jenis

m e m b r a n i n i b a n y a k d i g u n a k a n p a d a proses k o m e r s i a l saat i n i . M e m b r a n z e o l i t
berbentuk m i k r o p o r o s y a n g dihasilkan dari zeolit d a n diproses

menggunakan

metode kristalisasi lapisan zeolit dengan temperatur dan tekanan yang tinggi.
Dengan

bentuk membran

yang

berupa

mikroporos, maka membran

zeolit

m e m i l i k i k e u n g g u l a n d a l a m m e n y e l e k s i m o l e k u l zat.
M e m b r a n zeolit sulit dihasilkan d a n m e m e r l u k a n biaya yang tinggi
terutama dalam pembuatan zeolitnya. U n t u k itu, kebanyakan dari m e m b r a n jenis
ini dihasilkan dari zeolit yang d i a m b i l langsung dari material yang mengandung
mixed

zeolit y a n g terdispersi d a l a m m a t r i k s p o l i m e r sehingga lebih sering disebut
matrix

membrane

(Akbary, 2009).

P r i n s ip selektifitas pada m e m b r a n zeolit adalah seperti p e r m o d e l a n pada
m e m b r a n mikroporos, dimana m o l e k u l yang lebih kecil dari pori akan diseleksi.
U n t u k k a s u s mixed

matrix

membrane,

digabungkan antara kedua m o d e l m e m b r a n .

Syarat pertama seleksi adalah m o l e k u l y a n g dapat b e r d i r i m e l a l u i fasa p o l i m e r dan
cukup untuk melewati pori dari zeolit (Akbary, 2009).

2.5. Adsorbsi
Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan pada permukaan suatu

adsorben,

m i s a l n y a adsorbsi z a t padat terhadap gas atau z a t cair. Z a t y a n g teradsorbsi
disebut sebagai adsorbat dan zat pengadsorbsi disebut adsorben ( K a s m a d i , 2 0 0 2 ) .
A d s o r b s i adalah salah satu proses penyerapan d i m a n a suatu cairan atau gas a k a n
terikat pada suatu padatan atau cairan (absorben) dan m e m b e n t u k lapisan

film

(adsorbat) pada permuakaannya.
Peristiwa adsorbsi dapat terjadi pada adsorben

yang pada u m u m n y a

beberapa zat padat. A d s o r b s i o l e h zat padat d i b e d a k a n m e n j a d i dua, y a i t u adsorbsi
fisis

(fisisorpsi)

d a n a d s o r b s i k h e m i s (chemisorpsi).

o l e h g a y a van der Waals.

Adsorbsi

fisik

disebabkan

P a d a a d s o r b s i fisik, m o l e k u l - m o l e k u l t e r a d s o r b s i p a d a

p e r m u k a a n dengan ikatan y a n g lemah. Pada adsorbsi k h e m i s , m o l e k u l - m o l e k u l
y a n g teradsorbsi

pada p e r m u k a a n

bereaksi

secara k i m i a ,

pemutusan dan pembentukan ikatan (Adamson, 1990).

sehingga

terjadi

12

1. Physisorption

(adsorbsi fisika)

A d s o r b s i fisika t e r j a d i k a r e n a g a y a Van der Walls

dimana ketika gaya tarik

m o l e k u l antara larutan dan p e r m u k a a n m e d i a l e b i h besar daripada gaya tarik
substansi terlarut d a n larutan, m a k a substansi terlarut akan diadsorbsi

oleh

p e r m u k a a n m e d i a . Physisorption

yang

i n i m e m i l i k i g a y a t a r i k Van der Walls

kekuatannya relatif kecil (Handayani, 2011).
Contoh:
Adsorbsi oleh zeolit, silika gel, dan karbon aktif. Aktivasi karbon aktif
pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori d a n luas
p e r m u k a a n adsorbsi y a n g besar. S e m a k i n besar luas p e r m u k a a n y a n g d i h a s i l k a n ,
m a k a s e m a k i n banyak substansi terlarut y a n g a k a n melekat pada p e r m u k a a n
m e d i a adsorbsi.
2. Chemisorption

(adsorbsi kimia)

Chemisorption

terjadi k e t i k a terbentuknya ikatan k i m i a antara substansi

terlarut dalam larutan dengan m o l e k u l d a l a m media (Handayani, 2011).
Contoh:
Metal hydride, calcium sholide,dan I o n exchange.

Faktor-faktor y a n g m e m p e n g a r u h i proses adsorbsi ( H a n d a y a n i , 2 0 1 1 ) :
1. J e n i s a d s o r b a t
a. U k u r a n m o l e k u l m e r u p a k a n h a l p e n t i n g a g a s a d s o r b s i d a p a t t e r j a d i s e c a r a
s e m p u m a , m o l e k u l yang dapat diadsorbsi adalah m o l e k u l yang d i a m e t e m y a
lebih kecil atau sama dengan diameter p o r i - p o r i adsorben,
b. A d s o r b a t dengan r a n t a i y a n g bercabang b i a s a n y a l e b i h m u d a h diadsorbsi
dibandingkan rantai yang lurus.
c. A p a b i l a d i a m e t e r s a m a , m o l e k u l - m o l e k u l p o l a r l e b i h k u a t

teradsorbsi

daripada m o l e k u l - m o l e k u l tidak polar. K e m a m p u a n adsorbsi m o l e k u l y a n g
m e m p u n y a i polarisabilitas yang tinggi.
2.

Konsentrasi
S e m a k i n t i n g g i konsentrasi m a k a s e m a k i n besar j u m l a h adsorbat y a n g dapat
teradsorbsi.

Jika

konsentrasi

absorbat

bersentuhan d e n g a n adsorben m a k i n besar.

tinggi,

kemungkinan

adsorbsi

13

3.

Luas permukaan
S e m a k i n besar luas p e r m u k a a n adsorben m a k a j u m l a h m o l e k u l absorbat y a n g
terabsorbsi a k a n s e m a k i n m e n i n g k a t . L u a s p e r m u k a a n adsorben ditentukan
o l e h u k u r a n partikel dan j u m l a h adsorben.

4.

Temperatur
P a d a saat m o l e k u l - m o l e k u l gas m e l e k a t p a d a p e r m u k a a n a d s o r b e n a k a n t e r j a d i
peristiwa pembebasan energi. Berkurangnya temperatur akan

menambah

j u m l a h absorbat yang teradsorbsi lebih banyak.

2.6. Media Filter
2.6.1. Zeolit
N a m a z e o l i t b e r a s a l d a r i k a t a zein

y a n g b e r a r t i m e n d i d i h d a n Uthos

yang

artinya batuan, dengan d e m i k i a n m i n e r a l zeolit m e r u p a k a n zat y a n g m e m p u n y a i
sifat m e n d i d i h atau m e n g e m b a n g apabila dipanaskan. Z e o l i t m e r u p a k a n batuan
atau m i n e r a l a l a m y a n g secara k i m i a w i t e r m a s u k g o l o n g a n m i n e r a l s i l i k a dan
dinyatakan sebagai a l u m i n a silikat terhidrasi, berbentuk halus, dan m e r u p a k a n
hasil p r o d u k sekunder y a n g stabil pada k o n d i s i p e r m u k a a n karena berasal dari
proses sedimentasi, pelapukan, dan aktivitas hidrotermal (Sutarti, 1994).
M i n e r a l zeolit dikenal sebagai bahan a l a m dan u m u m n y a d a l a m bentuk
batuan

clinoptilolite,

laumonlite,

mordenite,

s e d a n g k a n offerite,

barrerite,

paulingite,

chabazite,

dan mazzite

stilbite,

analcimedan

hanya sedikit dan jarang

dijumpai. Zeolit merupakan senyawa alumina silika (Si/Al) yang mempunyai pori
d a n luas p e r m u k a a n y a n g r e l a t i f besar, sehingga m e m p u n y a i sifat adsorbsi y a n g
t i n g g i . Z e o l i t d e n g a n k a n d u n g a n S i y a n g t i n g g i s e p e r t i clinoptilolite,
dan ferrierite

d i k e l o m p o k k a n sebagai batuan

mordenite,

acidic.

Zeolit merupakan kristal berongga ytmg terbentuk oleh jaringan silika
a l u m i n a tetrahedral tiga dimensi dan m e m p i m y a i struktur yang relatif teratur
dengan rongga y a n g d i d a l a m n y a terisi o l e h l o g a m alkali atau alkali tanah sebagai
penyeimbang

muatannya.

Rongga-rongga

tersebut

merupakan

saluran yang didalamnya terisi oleh m o l e k u l air (Ismaryata, 1999).

suatu

sistem

14

K e r a n g k a dasar s t r u k t u r z e o l i t terdiri dari u n i t - u n i t tetrahedral ( A 1 0 4 ) ^ ' d a n
(8104)"*' y a n g s a l i n g b e r h u b u n g a n m e l a l u i a t o m o k s i g e n d a n d i d a l a m s t r u k t u r
t e r s e b u t Si^'^dapat d i g a n t i A p ^ d e n g a n s u b s t i t u s i i s o m o r f i k . F o r m u l a u n t u k s a t u a n
s e l z e o l i t a d a l a h M x / n { ( A l 0 2 ) x ( S i 0 2 ) y } . ZH2O, d i m a n a M m e r u p a k a n k a t i o n
alkali / alkali tanah, n merupakan valensi logam alkali / alkali tanah, { }
merupakan kerangka alumina, z merupakan j u m l a h m o l e k u l air yang terhidrat,
serta x d a n y m e r u p a k a n j u m l a h t e t r a h e d r o n per u n i t sel ( M a r t i n , 2 0 0 0 ) . B i a s a n y a
y / x b e m i l a i 1 - 5 , tetapi zeolit dengan silica tinggi harga y / x dibuat hingga 10-100
atau bahkan lebih tinggi.
Struktur kerangka zeolit mengandung saluran atau hubungan rongga yang
berisi k a t i o n dan m o l e k u l air. K a t i o n a k t i f bergerak d a n u m u m n y a bertindak
sebagai i o n exchange. A i r dapat d i h i l a n g k a n secara reversibel y a n g secara u m u m
d i l a k u k a n dengan pemberian panas ( R i n i , 2 0 1 0 ) .
Semua

zeolit yang ditemukan di alam selalu mengandung

air. A i r

m e r u p a k a n m o l e k u l polar y a n g sangat m u d a h teradsorbsi di p e r m u k a a n zeolit.
Karena ukurannya kecil, air akan mengisi seluruh saluran dan

rongga-rongga

dalam

dengan

kristal zeolit. A i r teradsorbsi

i n i dapat didesorbsikan

cara

pemanasan. A d s o r b s i k e m b a l i terjadi bila zeolit d i k o n t a k k a n dengan air / uap air.
Jenis dan konsentrasi k a t i o n d a l a m kristal zeolit sangat berpengaruh pada u k u r a n
saluran bebas, m a k i n besar k a t i o n m a k i n k e c i l u k u r a n saluran saluran.
D a l a m praktik, pengaruh u k u r a n k a t i o n i n i dapat dimanfaatkan u n t u k
m e n g e n d a l i k a n sifat a y a k a n m o l e k u l . Konsentrasi k a t i o n y a n g e k u i v a l e n dengan

15

konsentrasi A l dapat m e n g h a s i l k a n medan listrik elektrostatis y a n g k e k u a t a n n y a
dipengaruhi

juga

olehjenis

d a n distribusinya.

Sifat yang

ditimbulkan i n i

berpengaruh pada selektivitas adsorbsi p e r m u k a a n zeolit ( R i n i , 2 0 1 0 ) .
Karakteristik struktur zeolit antara lain :
1. S a n g a t b e r p o r i , k a r e n a k r i s t a l z e o l i t m e r u p a k a n k e r a n g k a y a n g t e r b e n t u k d a r i
j a r i n g t e t r a h e d r a l S i 0 4 d a n AIO4 .
2.

Pori-porinya berukuran m o l e k u l , karena pori zeolit terbentuk dari t u m p u k a n
c i n c i n beranggotakan 6, 8, 10, atau 12 tetrahedral.

3. D a p a t m e n u k a r k a n k a t i o n , k a r e n a p e r b e d a a n m u a t e m A p ^ s a n Si'*^ m e n j a d i k a n
a t o m A l dapat kerangka kristal bermuatan n e g a t i f dan m e m b u t u h k a n k a t i o n
penetral. K a t i o n penetral yang bukan menjadi bagian kerangka i n i m u d a h
diganti dengan kation lainnya.
4.

Dapat dijadikan padatan yang bersifat asam, karena penggantian

kation

penetral dengan proton-proton menjadikan zeolit padatan asam Bronsted.
B a n y a k kristal zeolit baru telah disintesis dan m e m e n u h i beberapa fimgsi
penting d a l a m industri k i m i a , m i n y a k b u m i dan j u g a dipakai sebagai p r o d u k
seperti detergen. A d a sekitar 150 tipe zeolit sintetik d a n 4 0 m i n e r a l zeolit.
U m u m n y a biji zeolit kualitas tinggi ditambang dengan proses

penghancuran,

pengeringan, pembubukan, dan penyaringan.

2.6.1.1 Macam-macam Zeolit
Macam-macam zeolit dikelompokan menjadi 4 yaitu :
a.

Zeolit yang terbentuk pada suhu tinggi, dimana masing-masing

temperature

tertentu akan terbentuk jenis zeolit tertentu pula.
b. Z e o l i t y a n g t e r b e n t u k d i d e k a t p e r m u k a a n l i n g k i m g a n s e d i m e n t a s i n y a d e n g a n
perubahan kimia.
c.

Z e o l i t yang terbentuk pada suhu rendah pada l i n g k i m g a n pengendapan laut.

d. Z e o l i t y a n g t e r b e n t u k s e b a g a i a k i b a t d a r i t e r b e n t u k n y a craters
d a s a r l a u t y a n g m e n g h a s i l k a n fast
vulkanik (Rini, 2010).

hydrothermal

zeolitization

di lingkungan
dari gelas

16

2.6.1.2 Sifat-sifat Zeolit
a.

Dehidrasi
Dehidrasi adalah proses yang bertujuan untuk melepaskan

m o l e k u l air dari kisi kristal sehingga terbentuk suatu rongga dengan
y a n g l e b i h besar d a n t i d a k lagi t e r l i n d u n g i o l e h sesuatu

yang

molekulpermukaan

berpengaruh

terhadap proses adsorbsi. Proses dehidrasi m e m p u n y a i fimgsi u t a m a

melepas

m o l e k u l air dari kerangka zeolit sehingga mempertinggi keaktifan zeolit. J u m l a h
m o l e k u l air sesuai dengan j u m l a h p o r i - p o r i atau v o l u m e y a n g h a m p a y a n g a k a n
terbentuk b i l a u n i t sel kristal z e o l i t tersebut dipanaskan.
b.

Adsorbsi
Pada keadaan n o r m a l , ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh m o l e k u l

air bebas yang berada di sekitar k a t i o n . B i l a kristal zeolit dipanaskan pada s u h u
sekitar 300-400

air tersebut a k a n keluar sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai

p e n y e r a p gas a t a u c a i r a n . D e h i d r a s i m e n y e b a b k a n z e o l i t m e m p u n y a i s t r u k t u r p o r i
y a n g sangat terbuka dan m e m p u n y a i luas p e r m u k a a n internal y a n g luas.
c.

Penukar Ion
Penukar i o n d i d a l a m zeolit adalah proses d i m a n a i o n ash y a n g terdapat

dalam intra kristalin diganti dengan kation lain dari larutan. Zeolit m e m p u n y a i
s t r u k t u r a n g k a t i g a d i m e n s i y a n g t e r d i r i d a r i t e t r a h e d r a l Si02 d a n A I O 4 , t r i v a l e n t
A l ^ + dalam posisi tetrahedralnya m e m b u t u h k a n adanya penambahan

muatan

listrik, biasanya menggunakan N a + , K + , M g + , atau C a +. D a l a m struktur
r a n g k a zeolit, k a t i o n - k a t i o n tersebut t i d a k terikat pada posisi y a n g tepat, tapi dapat
b e r g e r a k b e b a s d a l a m r a n g k a z e o l i t d a n b e r t i n d a k s e b a g a i counter

ion y a n g d a p a t

dipertukarkan dengan kation-kation lain.
d.

Katalisator
Zeolit merupakan katalisator yang baik karena m e m p u n y a i pori-pori yang

besar dengan p e r m u k a a n y a n g luas dan j u g a m e m i l i k i sisi aktif. D e n g a n adanya
rongga intrakristalin, zeolit dapat digunakan sebagai katalis, reaksi k a t a l i t i k
dipengaruhi o l e h ukuran m u l u t rongga dan sistem alur karena reaksi i n i tergantung
pada difusi pereaksi dan hasil reaksi.

17

e.

Penyaring / pemisah
Zeolit m a m p u m e m i s a h k a n berdasarkan perbedaan u k u r a n , bentuk d a n

polaritas dari beberapa m o l e k u l y a n g disaring. Z e o l i t dapat m e m i s a h k a n m o l e k u l
gas a t a u padat d a r i suatu zat c a m p u r a n t e r t e n t u k a r e n a m e m p u n y a i r o n g g a y a n g
c u k u p besar dengan garis tengah y a n g b e r m a c a m - m a c a m (antara 2-3 A ) . V o l u m e
dan u k u r a n garis tengah r u a n g k o s o n g d a l a m k r i s t a l - k r i s t a l i n i m e n j a d i dasar
k e m a m p u a n z e o l i t u n t u k b e r t i n d a k sebagai p e n y a r i n g m o l e k u l . M o l e k u l y a n g
b e r u k u r a n lebih kecil dapat m a s u k k e d a l a m p o r i - p o r i , sedangkan m o l e k u l y a n g
b e r u k u r a n l e b i h besar d a r i p o r i - p o r i a k a n tertahan y a n g disebut dengan istilah
konsentrat.
U n t u k mendapatkan kandungan a l u m i n i u m yang o p t i m u m pada zeolit
dapat d i l a k u k a n dengan m e t o d e d e a l u m i n a s i . D e a l u m i n a s i dapat d i g u n a k a n u n t u k
mengontrol aktivitas keasaman d a n ukuran pori-pori zeolit yang

berhubungan

dengan fungsi z e o l i t sebagai penyerap ( K h a i r i n a l dan T r i s u n a r y a n t i , 2 0 0 0 ) .

2.6.2. ZnO
Zinc

oxide

dengan ramus m o l e k u l Z n O merupakan senyawa anorganik

y a n g b e r w u j u d padat, b e r w a m a p u t i h h i n g g a p u t i h k e k u n i n g - k u n i n g a n . Z n O
secara luas d i g u n a k a n sebagai bahan a d i t i f pada p r o d u k - p r o d u k d a n m a t e r i a l
seperti plastik, k e r a m i k , kaca, dan semen. M e s k i p u n Z n O terdapat d a l a m k e r a k
b u m i d a l a m b e n t u k m i n e r a l y a n g d i n a m a k a n zincite,
produksi

ZnO

secara

komersial

dibuat

n a m u n pada u m u m n y a
secara

sintesis.

(http://id.scribd.com/doc/74049145/Seng-Oksida).

2.7. Bahan Pembuatan Membran Keramik
1. T a n a h liat
T a n a h liat berasal dari kerak b u m i y a n g terjadi karena pelapukan, erosi angin,
a i r d a n gletser.

T a n a h liat adalah bahan b a k u u t a m a p e m b u a t a n m e m b r a n k e r a m i k ,

adapun k o m p o s i s i tanah liat sebagai berikut.

18

Tabel 2.2. K o m p o s i s i T a n a h H a t
No.

Senyawa Kimia

Persentasi ( % )

1.

Si02

62,06

2.

FezOa

6,65

3.

NH2CO3

14,13

4.

CaO

3,13

5.

MgO

0,29

6.

Na20

6,52

7.

K2O

2,69

8.

TiO

0,30

9.

H2O

0,94

Sumber : Dinas Pertambangan dan Energi Sumsel, 2005
2. Zeolit
Karakteristik struktur zeolit antara lain :
1. S a n g a t b e r p o r i , k a r e n a k r i s t a l z e o l i t m e r u p a k a n k e r a n g k a y a n g t e r b e n t u k
d a r i j a r i n g t e t r a h e d r a l S i 0 4 d a n AIO4 2. D a p a t

menukarkan kation, karena

menjadikan

perbedaan

a t o m A l dapat kerangka

kristal

muatan

A l ^ " ^ s a n Si*"^

bermuatan

negatif

dan

m e m b u t u h k a n k a t i o n penetral. K a t i o n penetral yang bukan menjadi bagian
kerangka i n i m u d a h diganti dengan kation lainnya.
3. D a p a t m e n j a d i k a t a l i s s o l i d k a r e n a m e m p u n y a i p o r i - p o r i y a n g b e s a r d e n g a n
p e r m u k a a n yang luas dan j u g a m e m i l i k i sisi aktif.
4. D a p a t d i j a d i k a n padatan y a n g bersifat a s a m , k a r e n a p e n g g a n t i a n k a t i o n
penetral dengan proton-proton menjadikan zeolit padatan asam Bronsted.

3. Z i n c o x i d e

K a r a k t e r i s t i k zinc oxide
1 . Zinc oxide

antara lain :

m e r u p a k a n s e n y a w a a n o r g a n i k y a n g b e r w u j u d padat.

2. B e r w a m a p u t i h hingga p u t i h k e k u n i n g - k u n i n g a n .
3. Secara luas d i g u n a k a n sebagai bahan a d i t i f pada p r o d u k - p r o d u k
material seperti plastik, k e r a m i k , kaca.
4. Dapat digunakan sebagai katalis.

dan

19

4. S e m e n p u t i h
S e m e n p u t i h berfungsi sebagai perekat y a n g d i g u n a k a n pada pembuatan
membran keramik.

2.8. Analisa Titrimetn
Analisa titrimetn mengacu pada analisa k i m i a kuantitatif yang d i l a k u k a n
dengan menetapkan v o l u m e suatu larutan yang konsentrasinya diketahui dengan
tepat d i p e r l u k a n u n t u k bereaksi secara k u a n t i t a t i f dengan larutan dari z a t y a n g
akan ditetapkan. Larutan dengan konsentrasi / kekuatan yang telah diketahui
tersebut disebut dengan larutan standar ( U n d e r w o o d , 1990).
L a r u t a n standar d i t a m b a h k a n dari d a l a m biuret pada proses titrasi. Proses
penambahan

larutan standar sampai titik e k u i