Sintesis dan Karakterisasi Mesopori Silika dari Sekam Padi Dengan Metode Kalsinasi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Silika (SiO2) merupakan salah satu bahan yang sangat penting dalam industri,
baik anorganik maupun organologam seperti bahan pengisi (filler), bahan
pembuatan keramik, silikon, dan pembuatan gelas. Kualitas bahan yang dihasilkan
ini akan meningkat berdasarkan ukuran diameter dan pori silika (Della, 2002).
Silika dapat diperoleh dari berbagai bahan baku seperti pasir kuarsa,
granit, dan fledsfar namun mineral ini memiliki kadar logam pengotor yang besar
sehingga sangat sulit untuk memperoleh silika murni. Silika dengan tingkat
kemurnian tinggi dapat diperoleh dari abu sekam padi yang tingkat
kemurniaannya sebesar 88 - 90%. Komponen lain berupa senyawa organik dari
sekam padi dapat dipisahkan dengan cara kalsinasi (Luh, 1991). Sekam padi
merupakan salah satu buangan pertanian yang mencapai 120 juta ton per tahun
(FAO, 2013) yang tidak dapat digunakan secara langsung karena memiliki nilai
gizi yang rendah, kasar dan kandungan abu tinggi. (Houston, 1972).
Penelitian tentang silika telah banyak dilakukan, diantaranya Kalaphati et
al (2000) yang berhasil mendapatkan silika dari sekam padi dengan menggunakan
metode ekstraksi menggunakan natrium hidroksida pada pH 4,0 dan 7,0 dengan
penambahan asam. Kemudian ditentukan kadar silika dan mineral lain
menggunakan Dispersive X-Ray (EDX) dan Inductively-Coupled Plasma (ICP)
emission spekrometer dari silika yang diperoleh.
Harsono (2002) telah melakukan isolasi silika amorf dari limbah sekam
padi. Hasil analisis komposisi menunjukkan bahwa kandungan unsur silika cukup
dominan dalam abu sekam padi.
Universitas Sumatera Utara
Madrid et al (2012) telah melakukan penelitian mengenai karakterisasi
silika dari limbah sekam padi dengan menggunakan kalsinasi pada suhu 540oC
selama 2 jam diikuti dengan pencucian menggunakan asam sehingga diperoleh
penurunan kadar kontaminan mencapai 90% dan silika yang diperoleh dari sekam
padi bersifat amorf.
Silika dapat dimanfaakan sesuai dengan sifat dan karakteristiknya. Hal ini
berhubungan dengan kemurnian, luas permukaan, dan ukuran pori dari silika.
Untuk meningkatkan kualitas dari silika maka ukuran partikel yang seragam
sangat sering diperhatikan baik dalam bidang sains maupun dalam aplikasi
industri, seperti katalis, pigmen, farmasi, (Zawrah et al, 2009), kosmetik, dan
makanan (Nabeshi et al, 2011). Sedangkan silika dengan ukuran mesopori
kebanyakan digunakan sebagai adsorben, selain itu juga dapat digunakan sebagai
penyokong katalis (Pahlepi, R. 2013).
Proses sintesis silika mesopori telah dilakukan menggunakan natrium
silikat dari abu tanaman tebu dengan menggunakan polietilen glikol. Sehingga
dihasilkan ruang pada silika setelah dilakukan kalsinasi pada suhu 600oC yang
berukuran mesopori (Rahman, N. A., 2015)
Dari uraian di atas, peneliti tertarik melakukan penelitian mengenai silika
dengan menggunakan metode kalsinasi dari sekam padi sehingga silika yang
diperoleh memiliki tingkat kemurnian yang tinggi. Kemudian silika yang
diperoleh dicuci dengan asam klorida dengan tujuan menurunkan kadar logam
lain dari silika sehingga hasil yang diperoleh berupa silika yang benar-benar putih.
Untuk meningkatkan sifat fisik dari silika yang diperoleh, maka silika tersebut
dilarutkan dengan menggunakan natrium hidroksida sehingga diperoleh natrium
silikat. Natrium silikat ini akan ditambahkan dengan asam klorida hingga pH
mencapai 7 sehingga terbentuk proses sol-gel menghasilkan silika dengan ukuran
mesopori. Silika yang diperoleh dapat dengan mudah dipisahkan dengan
sentrifugasi dan pencucian menggunakan akuades.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Permasalahan
1. Bagaimana pengaruh suhu kalsinasi terhadap silika yang diperoleh dari
sekam padi.
2. Bagaimana ukuran pori-pori dan luas permukaan silika yang diperoleh dari
sekam padi
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk memperoleh silika dari sekam padi dengan metode kalsinasi
2. Untuk mengetahui ukuran pori-pori dan luas permukaan silika yang
diperoleh dari sekam padi
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian mengenai silika dari sekam padi ini diharapkan dapat meningkatkan
nilai tambah terhadap silika dan sekam padi serta menambah wawasan ilmu
pengetahuan.
1.5 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU
Medan. Analisa XRD dan BET dilakukan di laboratorium Kimia Universitas
Negeri Yogyakarta. Analisa FT-IR dilakukan di PT.SOCI Medan.
Universitas Sumatera Utara
1.6 Metodologi Penelitian
Sekam padi dicuci hingga bersih lalu dikeringkan. Sekam padi yang telah
bersih ditambahkan dengan H2SO4 0,5 M dan dipanaskan. Hasilnya disaring
dan residu dikalsinasi pada suhu 800oC, 850oC dan 900oC selama 6 jam. Abu
sekam padi yang diperoleh didispersikan dengan 60 mL akuadest dan
ditambahkan HCl hingga pH=1 lalu distirer selama 2 jam dan disaring.
Endapan yang diperoleh dicuci dengan aquadest kemudian ditambahkan
NaOH 1 N lalu dididihkan sambil distirer selama 1 jam kemudian disaring,
endapan yang terbentuk dicuci dengan akuadest panas. Filtrat pencucian
ditambahkan HCl 1 N hingga pH=7 lalu dibiarkan selama 18 jam. Endapan
dicuci beberapa kali dengan menggunakan aquadest lalu dioven pada suhu
100oC selama 2 jam. Kemudian hasilnya dikarakterisasi dengan menggunakan
analisa FT-IR, XRD dan BET.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Silika (SiO2) merupakan salah satu bahan yang sangat penting dalam industri,
baik anorganik maupun organologam seperti bahan pengisi (filler), bahan
pembuatan keramik, silikon, dan pembuatan gelas. Kualitas bahan yang dihasilkan
ini akan meningkat berdasarkan ukuran diameter dan pori silika (Della, 2002).
Silika dapat diperoleh dari berbagai bahan baku seperti pasir kuarsa,
granit, dan fledsfar namun mineral ini memiliki kadar logam pengotor yang besar
sehingga sangat sulit untuk memperoleh silika murni. Silika dengan tingkat
kemurnian tinggi dapat diperoleh dari abu sekam padi yang tingkat
kemurniaannya sebesar 88 - 90%. Komponen lain berupa senyawa organik dari
sekam padi dapat dipisahkan dengan cara kalsinasi (Luh, 1991). Sekam padi
merupakan salah satu buangan pertanian yang mencapai 120 juta ton per tahun
(FAO, 2013) yang tidak dapat digunakan secara langsung karena memiliki nilai
gizi yang rendah, kasar dan kandungan abu tinggi. (Houston, 1972).
Penelitian tentang silika telah banyak dilakukan, diantaranya Kalaphati et
al (2000) yang berhasil mendapatkan silika dari sekam padi dengan menggunakan
metode ekstraksi menggunakan natrium hidroksida pada pH 4,0 dan 7,0 dengan
penambahan asam. Kemudian ditentukan kadar silika dan mineral lain
menggunakan Dispersive X-Ray (EDX) dan Inductively-Coupled Plasma (ICP)
emission spekrometer dari silika yang diperoleh.
Harsono (2002) telah melakukan isolasi silika amorf dari limbah sekam
padi. Hasil analisis komposisi menunjukkan bahwa kandungan unsur silika cukup
dominan dalam abu sekam padi.
Universitas Sumatera Utara
Madrid et al (2012) telah melakukan penelitian mengenai karakterisasi
silika dari limbah sekam padi dengan menggunakan kalsinasi pada suhu 540oC
selama 2 jam diikuti dengan pencucian menggunakan asam sehingga diperoleh
penurunan kadar kontaminan mencapai 90% dan silika yang diperoleh dari sekam
padi bersifat amorf.
Silika dapat dimanfaakan sesuai dengan sifat dan karakteristiknya. Hal ini
berhubungan dengan kemurnian, luas permukaan, dan ukuran pori dari silika.
Untuk meningkatkan kualitas dari silika maka ukuran partikel yang seragam
sangat sering diperhatikan baik dalam bidang sains maupun dalam aplikasi
industri, seperti katalis, pigmen, farmasi, (Zawrah et al, 2009), kosmetik, dan
makanan (Nabeshi et al, 2011). Sedangkan silika dengan ukuran mesopori
kebanyakan digunakan sebagai adsorben, selain itu juga dapat digunakan sebagai
penyokong katalis (Pahlepi, R. 2013).
Proses sintesis silika mesopori telah dilakukan menggunakan natrium
silikat dari abu tanaman tebu dengan menggunakan polietilen glikol. Sehingga
dihasilkan ruang pada silika setelah dilakukan kalsinasi pada suhu 600oC yang
berukuran mesopori (Rahman, N. A., 2015)
Dari uraian di atas, peneliti tertarik melakukan penelitian mengenai silika
dengan menggunakan metode kalsinasi dari sekam padi sehingga silika yang
diperoleh memiliki tingkat kemurnian yang tinggi. Kemudian silika yang
diperoleh dicuci dengan asam klorida dengan tujuan menurunkan kadar logam
lain dari silika sehingga hasil yang diperoleh berupa silika yang benar-benar putih.
Untuk meningkatkan sifat fisik dari silika yang diperoleh, maka silika tersebut
dilarutkan dengan menggunakan natrium hidroksida sehingga diperoleh natrium
silikat. Natrium silikat ini akan ditambahkan dengan asam klorida hingga pH
mencapai 7 sehingga terbentuk proses sol-gel menghasilkan silika dengan ukuran
mesopori. Silika yang diperoleh dapat dengan mudah dipisahkan dengan
sentrifugasi dan pencucian menggunakan akuades.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Permasalahan
1. Bagaimana pengaruh suhu kalsinasi terhadap silika yang diperoleh dari
sekam padi.
2. Bagaimana ukuran pori-pori dan luas permukaan silika yang diperoleh dari
sekam padi
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk memperoleh silika dari sekam padi dengan metode kalsinasi
2. Untuk mengetahui ukuran pori-pori dan luas permukaan silika yang
diperoleh dari sekam padi
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian mengenai silika dari sekam padi ini diharapkan dapat meningkatkan
nilai tambah terhadap silika dan sekam padi serta menambah wawasan ilmu
pengetahuan.
1.5 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU
Medan. Analisa XRD dan BET dilakukan di laboratorium Kimia Universitas
Negeri Yogyakarta. Analisa FT-IR dilakukan di PT.SOCI Medan.
Universitas Sumatera Utara
1.6 Metodologi Penelitian
Sekam padi dicuci hingga bersih lalu dikeringkan. Sekam padi yang telah
bersih ditambahkan dengan H2SO4 0,5 M dan dipanaskan. Hasilnya disaring
dan residu dikalsinasi pada suhu 800oC, 850oC dan 900oC selama 6 jam. Abu
sekam padi yang diperoleh didispersikan dengan 60 mL akuadest dan
ditambahkan HCl hingga pH=1 lalu distirer selama 2 jam dan disaring.
Endapan yang diperoleh dicuci dengan aquadest kemudian ditambahkan
NaOH 1 N lalu dididihkan sambil distirer selama 1 jam kemudian disaring,
endapan yang terbentuk dicuci dengan akuadest panas. Filtrat pencucian
ditambahkan HCl 1 N hingga pH=7 lalu dibiarkan selama 18 jam. Endapan
dicuci beberapa kali dengan menggunakan aquadest lalu dioven pada suhu
100oC selama 2 jam. Kemudian hasilnya dikarakterisasi dengan menggunakan
analisa FT-IR, XRD dan BET.
Universitas Sumatera Utara