KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI Mg-Al HYDROTALCITE PENGHILANGAN ION KALSIUM
SKRIPSI
dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyar
mendapatkan gelar Sarjana Sains
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli, 2012
ISASI TANPA
ersyaratan
AHUAN ALAM
commit to user
Jurusan Kimia Fakultas M Maret Surakarta Telah M
Dwi Wahyuni M030701 Hydrotalcite Like Dari
Pembimb
Dr. Eddy Hera NIP. 19640305 2
Diperta Hari Tanggal
Anggota TIM Penguji :
1. Dr. Fitria Rahmawa NIP. 19751010 20
2. Edi Pramono, M. NIP. 19830918 20
Fakulta
HALAMAN PENGESAHAN
ultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Uni elah Mengesahkan Skripsi Mahasiswa:
307010, dengan judul ” Kajian Sintesis Dan Kara Dari Brine Water Tanpa Penghilangan Ion Kalsium
Skripsi ini dibimbing oleh :
mbimbing I
y Heraldy, M.Si.
0305 200003 1002
Pembimbing
I.F. Nurcahyo, NIP. 19780617 200
Dipertahankan di depan TIM Penguji Skripsi pada:
: Kamis : 26 Juli 2012
ahmawati, M. Si 1..............
010 200003 2001
o, M. Si 2..............
918 200812 1003
Disahkan Oleh: Jurusan Kimia
akultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta Ketua Jurusan Kimia
Dr. Eddy Heraldy, M.Si. NIP. 19640305 200003 1002
m Universitas Sebelas
Karakterisasi Mg7Al Kalsium”
imbing II
ahyo, M. Si.
17 200501 1001
pada:
.............................
.............................
commit to user
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ”KAJIAN SINTESIS
DAN KARAKTERISASI Mg Al DARI
TANPA PENGHILANGAN ION KALSIUM ” adalah benar7benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Juli 2012
DWI WAHYUNI
commit to user
KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI Mg Al DARI
TANPA PENGHILANGAN ION KALSIUM
DWI WAHYUNI
Jurusan Kimia. Fakultas Matematia dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi Mg7Al hydrotalcite like dari brine water tanpa penghilangan ion kalsium. Penelitian bertujuan untuk memanfaatkan limbah desalinasi (brine water) sebagai bahan dasar sintesis Mg7Al hydrotalcite like tanpa penghilangan ion kalsium dengan metode kopresipitasi pada perbandingan rasio molar Mg/Al (2:1), suhu 65 o
C, pH 10 selama satu jam reaksi. Hasil sintesis
diidentifikasi menggunakan X Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform Infrared Spectrosphotomete (FTIR), X Ray Fluorescence (XRF), Surface Area Analyzer (SAA), Thermo Gravimetric/Differential Thermal Analyzer (TG/DTA). Hasil karakterisasi sampel dari analisis kualitatif XRD menunjukkan bahwa terdapat
anion penyeimbang muatan CO 3 27 pada Mg7Al hydrotalcite like. Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan adanya uluran O7H pada bilangan gelombang 3466,08 cm 71 . 1629,85 cm 71 merupakan tekukan O7H, 1361,74 cm 71 merupakan uluran simetris CO 3 27 , 449,41cm 71 dan 536,21 cm 71 uluran Mg7O dan Al7O serta 713,66 cm 71
merupakan uluran Ca7O. Adanya ikatan Mg7O, Al7O, Ca7O serta gugus hidroksil dan karbonat mengidentifikasikan senyawa yang disintesis merupakan hydrotalcite like. Analisis XRF menunjukkan adanya kandungan Al, Mg serta Ca di dalam hydrotalcite like serta terjadi proses dehidrogenasi dan dekarboksilasi pada analisis TG/DTA. Luas permukaan dan jari7jari pori Mg7Al hydrotalcite like adalah 154,898
m 2 /g dan 44,8632 Å. Penambahan zat aktif KF dapat menurunkan luas permukaan dan jari7jari pori Mg7Al hydrotalcite like tetapi juga mampu meningkatkan kristalinitas hydrotalcite.
Kata kunci: Sintesis, karakterisasi, brine water, ion kalsium, Mg7Al hydrotalcite like, Kalium Fluorida.
commit to user
THE STUDY OF SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF Mg Al HYDROTALCITE LIKE FROM BRINE WATER WITHOUT CALCIUM ION
ELIMINATION DWI WAHYUNI
Department of Chemistry. Mathematic and Natural Science Faculty.
Sebelas Maret Univercity
ABSTRACT
The synthesis and characterization of Mg7Al hydrotalcite7like from brine water without calcium ion elimination have been carried out. The aim of the research is to use brine water as raw material for the synthesis Mg7Al hydrotalcite7like without the removal of calcium ion. The synthesis method is co7precipitation at molar ratio of Mg to Al is 2:1 at 65 o
C, pH of reaction is 10 and the reaction time is 1 hour. The prepared materials were identified by X7Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR), X7Ray Fluorescence (XRF), Surface Area Analyzer (SAA) and Thermo Gravimetric/Differential Thermal Analyzer
(TG/DTA). The XRD pattern shows the present of CO 3 27 anion in Mg7Al hydrotalcite7like. The result of FTIR characterization shows the presence of –OH streching at wavenumber 3466.08 cm 71 , 1629.85 cm 71 the presence of –OH bending, 1361.74 cm 71 the presence of CO 3 27 symmetric streching, 449.1 cm 71 and 536.21 cm 71 are Mg7O streching and Al7O. And 713.66 cm 71 is the Ca7O streching. The presence of Mg7O bonds, Al7O bonds, hydroxyl and carbonate groups which is characterized as O7H bending indicates that the prepared material is Mg7Al hydrotalcite7like. The XRF analysis show a contents of Al, Mg and Ca in hydrotalcite7like and process dehydrogenation and decarboxylation in the analys of TG/DTA. The surface area and
the pore radius of Mg7Al hydrotalcite7like 154.898 m 2 /g and 44.8632 Å. The addition of the active substance KF can reduce the surface area and pore radius of Mg7Al hydrotalcite7like and also improve the hydrotalcite cristallinity.
Keywords: Synthesis, Characterization, Brine Water, Calcium Ion, Mg7Al
Hydrotalcite7Like, Photasium Fluoride
commit to user
MOTTO
"#
$ %&'
commit to user
PERSEMBAHAN
$&
commit to user
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat, karunia, dan ijin7Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret.
Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu dengan kerendahan hati penulis menyampaikan terimakasih kepada :
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan., M.Sc., Ph.D., selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Eddy Heraldy., M.Si., selaku ketua jurusan FMIPA UNS dan sebagai pembimbing I.
3. I. F. Nurcahyo, M.Si., selaku pembimbing II.
4. Drs. Pranoto, M.Si., selaku pembimbing Akademik.
5. Bapak Ibu dosen dan seluruh staf jurusan Kimia.
6. Kedua orang tua serta seluruh keluarga atas doa, dukungan dan motivasi yang diberikan untuk segera menyelesaikan karya ini.
7. Teman7teman seperjuangan tyas, eka, tyo, fajar, jati, muri dan devi, warga dewi sumbi (mel, dini, trias, arti, dito), mas dedi, om lala serta teman7teman kimia ’07 atas semangat dan dukungannya.
8. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu, terimakasih atas semua dukungannya selama ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak dalam menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap, semoga karya kecil ini dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan dan pembaca.
Surakarta, Juli 2012
Dwi Wahyuni
commit to user
A. Metode Penelitian ........................................................................ 23
B. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................... 23
C. Alat dan Bahan ............................................................................. 23
D. Prosedur Penelitian ...................................................................... 24
1. Sintesis dan Karakterisasi Mg7Al hydrotalcite like .................. 24
2. Preparasi KF/Mg7Al hydrotalcite like dan Karakterisasi ............ 24
E. Teknik Pengumpulan Data .................
.................................... 24
F. Teknik Analisis Data..................................................... ................ 25
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 27
A. Sintesis dan Karakterisasi Mg7Al hydrotalcite like dari Brine Water .............................................
...................... 27
B. Efek ion kalsium pada karakteristik Mg7Al hydrotalcite like ...... 32
C. Sintesis dan Karakterisasi Mg7Al hydrotalcite like ............. ........ 35
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 40
A. Kesimpulan ................................................................................. 40
B. Saran ........................................................................................... 41
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 42 LAMPIRAN .................................................................................................... 47
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia air laut dan brine water (Heraldy et al., 2010).......................................................................... 7
Tabel 2. Gugus7gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite like ............................ ....... 14 Tabel 3. Komponen penyusun hydrotalcite like
(Wegrzyn et al., 2010)...........................................................
19 Tabel 4. XRF komposisi sampel hydrotalcite (Carja et al., 2002) ................... 19
Tabel 5. Harga d tiga puncak tertinggi senyawa hasil sintesis............... .......... 30 Tabel 6. Tabulasi gugus fungsi hydrotalcite like....... ...................................... 31 Tabel 7. Komposisi Mg7Al hydrotalcite like dengan XRF........................... ... 33 Tabel 8. Data analisis termal TG/DTA...................................................... ...... 34 Tabel 9. Tabulasi intensitas d 003 ,d 006 dan d 009 ............................................ ..... 35 Tabel 10. Hasil analisis luas muka spesifik, volume pori total dan
rerata jejari pori sampel Mg7Al hydrotalcite like a ......................... .... 36 Tabel 11. Karakteristik sifat fisik hasil sintesis........................................... ...... 37 Tabel 12. Tabulasi intensitas d 003 ,d 006 dan d 009 ......................................... ....... 37 Tabel 13. Hasil analisis luas muka spesifik, volume pori total dan rerata
jejari pori sampel KF/Mg7Al hydrotalcite like a ............................. .... 39 Tabel 14. Data analisis termal TG/DTA..................................................... ....... 39
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur lapisan LDH (Raki et al. 2004) .................................... 10 Gambar 2.
Struktur lapisan hydrotalcite ..................................................... 10 Gambar 3.
Spektra FTIR dari LDH dengan perbedaan rasio molar.
A spektra OH, B spectra serapan H 2 O, C spektra serapan 7CO 3 27 dan D spektra serapan [Metal]7OH stretching. (Kang et al.,2005). ................................................................. ..... 15 Gambar 4.
Spektra FTIR Ca7Al LDH Raki and Beaudoin (2008). ............. 15 Gambar 5.
Difraktogram XRD LDH dengan perbedaan rasio mol (a) Mg/Al=2 (b) Mg/Al=2.5(c) Mg/Al=3 (Kang et al. 2005).......................... ......................................... 16
Gambar 6.
Difraktogram Ca7LDH dan Mg7LDH (Fayyazbakhsh et al. 2012)................................... ...................... 16
Gambar 7. XRD Ca7Al7CO 3 LDH dengan perbedaan rasio mol Ca/Al (Chang et al., 2011)................................................................ .... 20
Gambar 8. TG/DTA Mg/Al hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2,0)
dengan variasi suhu pemanasan selama 11 jam. (A) 70 o C (B) 110 o
C dan (C) 140 o C....................................................... .. 22
Gambar 9. TG/DTA Ca/Al LDH (Raki et al., 2004)................................... . 20 Gambar 10. TG/DTA KF/Mg(Al)O7dy (Xu et al., 2011)........................... ... 20 Gambar 11. Difraktogram XRD ................................ .................................... 28 Gambar 12. Difraktogram XRD Mg7Al hydrotalcite...................... ............... 29
Gambar 13. Spektra FTIR (a) Mg7Al hydrotalcite like a (b) Mg7Al hydrotalcite like (Setyowati, 2011)...... ..................................... 32 Gambar 14. Difraktogram XRD KF/ Mg7Al hydrotalcite like a ............................................ ............................ 35 Gambar 15. Difraktogram XRD KF/ Mg7Al hydrotalcite like a .................................................................. ....... 37
Gambar 16. Spektra FTIR (A) KF/Mg7Al hydrotalcite a
(B) KF/Mg7Al hydrotalcite like (Setyowati, 2011).................. .. 38
commit to user
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Sintesis Mg/Al Hydrotalcite Like ......................... 46 Lampiran 2. Desain Penelitian ...................................................................... 48 Lampiran 3. Skema Sintesis Mg/Al Hydrotalcite Like...... ............................. 49 Lampiran 4. Data X Ray Diffraction (XRD) Mg7Al Hydrotalcite
Tanpa Penghilangan Ion Kalsium .............................................. 50
Lampiran 5. Data X Ray Diffraction (XRD) KF/Mg7Al Hydrotalcite .......... 51 Lampiran 6. Data JCPDS Mg/Al Hydrotalcite ............................................... 52 Lampiran 7. Perbanbingan Harga d Sampel Mg7Al Hydrotalcite Like
Dengan Data JCPDS Mg7Al Hydrotalcite Like Dan Perhitungan Persentase Relatif................................................... 53
Lampiran 8. Perbanbingan Harga d Sampel Mg7Al Hydrotalcite Like
Dengan Data JCPDS Mg7Al Hydrotalcite Like Dan Perhitungan Persentase Relatif................................................... 55
Lampiran 9. Spektra FTIR........................ ..................................................... 57 Lampiran 10. Kurva Luas Area Mg7Al Hydrotalcite Dengan Metode BET .... 60 Lampiran 11. Kurva Luas Area Mg7Al Hydrotalcite Dengan Metode BJH.. ... 60 Lampiran 12. Kurva Luas Area KF/Mg7Al Hydrotalcite Dengan
Metode BET......................................... ...................................... 62 Lampiran 13. Kurva Luas Area KF/Mg7Al Hydrotalcite Dengan Metode BJH.................. .............................................................. 63
Lampiran 14. Kurva TG/DTA............................ ............................................ 64 Lampiran 15. Data XRF.. ................................................................................. 65
commit to user
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Indonesia dikenal sebagai negara maritim karena sebagian besar wilayahnya merupakan perairan teritorial dengan luas 3,2 juta km 2 sehingga memiliki banyak
potensi yang dapat dimanfaatkan untuk kehidupan manusia baik dalam bidang transportasi, ekonomi, sosial budaya maupun bidang pendidikan. Pemanfaatan air laut dalam bidang ekonomi dapat berupa pemanfaatan hasil laut untuk kehidupan manusia serta pemanfaatan dalam bidang industri seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang memanfaatkan air laut sebagai sumber alami yang akan dijadikan sebagai air bersih untuk proses produksi steam (uap). Untuk keperluan tersebut, PLTU menyediakan unit proses desalinasi air laut. Namun, dalam proses desalinasi hanya 40% air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara sisanya sebanyak 60% yang disebut dengan brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai limbah (Heraldy, 2012). Adapun komposisi kimia brine water yang dikembalikan ke laut hampir sama
dengan komposisi air laut yaitu mengandung ion Cl 7 , Na + , SO 4 27 , Mg 2+ , Ca 2+ , dan K +
(Anderson, 2003). Salah satu logam alkali tanah yang terkandung dalam brine water yang memiliki potensi tinggi untuk dimanfaatkan sebagai komponen penyusun hydrotalcite like adalah ion magnesium.
Hydrotalcite merupakan salah satu mineral anionik yang menarik dan prospektif karena dapat disintesis dengan mudah serta dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sebagai eksipien farmasi, adsorben, katalis atau precursor katalis (Tong et al., 2003; Heraldy, 2011). Hydrotalcite dalam bentuk naturalnya adalah suatu hidroksikarbonat dari magnesium dan aluminium dengan rumusan
[Mg 6 Al 2 (OH) 16 ] 2+ CO 3 27 .4H 2 O. Semua kelompok senyawa yang hampir sama dengan
hydrotalcite baik yang natural maupun sintetis disebut hydrotalcite like. Hydrotalcite atau hydrotalcite–like termasuk jenis lempung anionik yang dikenal pula sebagai layered double hydroxides, dengan rumus umum :
[M 2+ 17x M 3+ x (OH) 2 ] x+ [A n x/n ].mH 2 O
di mana M 2+ = kation divalen ( Mg, Cu, Ni, Co, Zn, Fe, Mn, Cd, Ca) ; dan M 3+ = kation trivalen (Al, Ga, Co, Fe, Mn, Cr,V, Ti, In). Sementara A n merupakan anion
commit to user
yang mengisi interlayer (OH − , Cl − , NO 3 − , CO 3 2− , SO 4 2− ) akibat adanya muatan positif
pada permukaan hydrotalcite. Muatan positif pada permukaan ini ditimbulkan oleh adanya substitusi anion divalen oleh anion trivalen (Hickey et al., 2000).
Kameda et al. (2000; 2002) telah mensintesis Mg7Al hydrotalcite dari air laut tiruan serta Heraldy (2011) dan Setyowati (2011) telah mensintesis Mg7Al hydrotalcite like dari bahan dasar brine water dengan cara menghilangkan keberadaan ion kalsium karena beranggapan adanya ion kalsium dalam air laut tiruan maupun brine water dianggap merupakan pengotor yang mampu menghambat terbentuknya kristal hydrotalcite. Disisi lain Gao et al. (2010) telah melakukan sintesis hydrotalcite dengan mengkombinasikan tiga senyawa murni sebagai komponen penyusun hydrotalcite yaitu dengan mengkombinasikan senyawa
Ca(NO 3 ) 2 .4H 2 O, Mg(NO 3 ) 2 .6H 2 O, dan Al(NO 3 ) 3 .9H 2 O menjadi Ca7Mg7 Al/hydrotalcite. Dalam penelitiannya selain membuat Ca7Mg7Al/hydrotalcite, Gao juga membuat senyawa Mg7Al/hydrotalcite dan Ca7Al/hydrotalcite. Setelah itu, untuk pembuatan katalis, Gao et al. (2010) menambahkan senyawa Kalium Fluorida (KF) ke dalam hydrotalcite yang dihasilkan. Dari hasil karakterisasi katalis tersebut, menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kristalinitas dan hasil uji katalis. Pada uji katalis, KF/Ca7Mg7Al hydrotalcite memiliki hasil konversi biodiesel yang lebih banyak bila dibandingkan dengan konvesri biodiesel menggunakan katalis KF/Mg7Al hydrotalcite maupun KF/Ca7Al hydrotalcite. Hasil konversi biodiesel yang diperoleh adalah mendekati 100 %. Hal tersebut dikarena KF/Ca7Mg7Al hydrotalcite memiliki situs aktif yang dimiliki oleh KF/Mg7Al hydrotalcite dan KF/Ca7Al hydroatlcite.
Situs aktif tersebut antara lain KMgF 3 , KCaF 3 , CaAlF 5 dan KCaCO 3 F. Berdasarkan penelitian Gao et al. (2010) yang telah mensintesis KF/Ca7Mg7 Al hydrotalcite dengan bahan dasar senyawa murni tersebut, serta belum ada penelitian tentang sintesis hydrotalcite like dari brine water tanpa penghilangan ion
Ca 2+ , maka diperlukan kajian lanjut sintesis hydrotalcite like dari brine water dengan cara tetap mempertahankan kandungan ion kalsium dalam brine water serta penambahan zat aktif KF. Dilakukannya penambahan KF ke dalam Mg7Al hydrotalcite like dalam penelitian ini, dimaksudkan untuk mengetahui kemungkinan perubahan karakteristik dari KF/hydrotalcite like. Kajian awal yang akan dilakukan
commit to user
difokuskan pada karakter fisik hydrotalcite like dan KF/hydrotalcite like. Dengan demikian akan dapat dilihat sifat kristalinitas, luas permukaan, jari7jari pori serta analisis termal antara hydrotalcite like serta KF/hydrotalcite like yang disintesis dari brine water tanpa penghilangan ion Ca 2+ .
B. Perumusan Masalah
1. Identifikasi Masalah
Salah satu logam alkali tanah yang terkandung dalam brine water yang memiliki potensi tinggi sebagai komponen penyusun hydrotalcite like adalah ion magnesium. Pada umumnya Mg7Al/hydrotalcite tersusun atas kation divalent (Mg 2+ )
dan trivalent (Al 3+ ) dengan interlayer CO 3 27 . Ion kalsium merupakan ion dominan
yang memiliki pengaruh besar sebagai untuk menghambat terbentuknya kristal Mg/Al hydrotalcite sehingga dalam sintesis Mg/Al hydrotalcite perlu dilakukan proses pengendapan ion Ca 2+ dalam brine water tiruan (Kameda et al., 2000). Oleh karena itu, sifat kimia Ca 2+ dan Mg 2+ hampir sama diduga memberikan pengaruh yang hampir sama pula terhadap proses terbentuknya kristal hydrotalcite like. Sehingga agar diperoleh fasa Mg/Al hydrotalcite yang optimum diperlukan penghilangan ion
Ca 2+ . Namun, preparasi larutan awal untuk penghilangan ion Ca 2+ memerlukan waktu yang relatif lama sehingga langkah tersebut dirasa kurang efisien. Disisi lain, Gao et al. (2010) telah mengkombinasikan tiga senyawa murni untuk mensintesis Ca7Mg7Al hydrotalcite. Berdasarkan penelitian Gao et al. (2010) tersebut, dapat dikatakan bahwa kalsium juga berpotensi dalam penyusunan fase hydrotalcite sehingga ion kalsium yang terkandung di dalam brine water dan juga dikenal sebagai pengotor dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan fase hydrotalcite like.
Upaya peningkatkan kristalinitas dan aktifitas katalis suatu hydrotalcite dapat dilakukan dengan penambahan zat aktif seperti kalium fluorida (KF) (Setyowati, 2011). Peningkatan rasio KF akan memperbesar kristalinitas dan aktifitas katalis. Akan tetapi ketika rasio KF mencapai ambang batas distribusi monolayer maka kristalinitas akan menurun seiring dengan kenaikan rasio KF sebab ketika rasio KF lebih besar dari ambang batas maka akan menutupi sisi aktif yang mengakibatkan menurunnya kristalinitas. Selain itu penambahan KF akan merusak struktur hydrotalcite sehingga dapat menurunkan luas permukaan dan jari7jari pori partikel.
commit to user
Berdasarkan penelitian sebelumnya (Gao et al., 2010) kondisi optimum dicapai dengan perbandingan berat KF/berat Mg7Al hydrotalcite like adalah 100 %.
2. Batasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah tersebut, maka dibuat batasan masalah sebagai berikut:
a. Sintesis Mg7Al hydrotalcite like dilakukan dengan tanpa penghilangan kandungan ion Ca 2+ yang terdapat dalam brine water.
b. Untuk meningkatkan kristalinitas hydrotalcite like dilakukan penambahan zat aktif KF ke dalam hydrotalcite like dengan rasio berat KF/berat hydrotalcite like adalah 100% (1:1).
3. Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah di atas, maka dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
a. Apakah senyawa Mg7Al hydrotalcite like dari brine water dapat disintesis tanpa penghilangan ion Ca 2+ yang terkandung di dalam brine water ?
b. Bagaimanakah karakteristik kristalinitas, luas permukaan dan jari7jari pori KF/Mg7 Al hydrotalcite like hasil sintesis?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Membuat senyawa Mg7Al hydrotalcite like dari bahan dasar brine water dengan tanpa penghilangan ion Ca 2+ yang terkandung di dalam brine water.
2. Mengetahui karakteristik kristalinitas, luas permukaan, dan jari7jari pori KF/Mg7 Al hydrotalcite like hasil sintesis.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberi informasi tentang alternatif pemanfaatan brine water sebagai bahan dasar sintesis Mg7Al hydrotalcite like tanpa penghilangan ion kalsium yang terkandung di dalamnya.
2. Memberi informasi tentang karakteristik kristalinitas, luas permukaan, jari7jari pori dan analisis termal KF/ Mg7Al hydrotalcite like hasil sintesis dari brine water tanpa penghilangan kandungan ion kalsium.
commit to user
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Komposisi Dan Pengolahan Air Laut
a. Komposisi Kimia Air Laut Pada dasarnya komposisi air laut disetiap wilayah didunia adalah hampir selalu konstan. Dalam 1000 gram air laut, terkandung 965 gram (96,5 %) air yang merupakan komponen terbesar penyusun air laut dan 35 gram (3,5 %) merupakan komponen garam7garam yang terlarut (salinitas). Terdapat garam7garaman utama yang berpengaruh terhadap salinitas air laut yaitu klorida (55 %), natrium (31 %), sulfat (8 %), magnesium (4 %), kalsium (1 %) dan sisanya terdiri dari bikarbonat, bromide, asam borak, stronsium dan florida (Anderson, 2003).
Berikut merupakan perbandingan komposisi kimia antara air laut dengan brine water yang tercantum pada Tabel 1 di bawah ini : Tabel 1. Komposisi kimia air laut dan brine water (Heraldy et al., 2011)
Ion
Komposisi Kimia (mg L 1 )
Air Laut
Kalium (K + )
396
661 Natrium (Na + )
16.200
27.054 Kalsium (Ca 2+ )
1.205
2.012 Magnesium (Mg 2+ )
5.395
9.010
Klorida (Cl 7 )
31.800
53.106
Sulfat (SO 4 27 )
2.600
4.342
b. Proses Pengolahan Air Laut (Desalinasi) Proses desalinasi air laut adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi kandungan garam terlarut dari air laut hingga level tertentu sehingga dapat digunakan sebagai air. Proses desalinasi melibatkan tiga aliran cairan, yaitu umpan berupa air garam misalnya air laut, produk bersalinitas rendah, dan konsentrat bersalinitas tinggi. Produk proses desalinasi umumnya merupakan air dengan kandungan garam terlarut kurang dari 500gram/L, yang digunakan untuk keperluan domestik, industri, dan pertanian. Hasil sampingan dari proses desalinasi adalah brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi tinggi (lebih dari 35000 mg/L garam terlarut).
commit to user
Distilasi adalah metode desalinasi yang paling lama dan paling umum digunakan yang merupakan metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih. Umumnya proses distilasi menggunakan prinsip mengurangi tekanan uap dari air agar pendidihan dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah, tanpa menggunakan panas tambahan. Metode lain desalinasi adalah dengan menggunakan membran. Terdapat dua tipe membran yang dapat digunakan untuk proses desalinasi, yaitu reverse osmosis (RO) dan electrodialysis (ED). Pada proses desalinasi menggunakan membran RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water7permeabel. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Kebutuhan energi utama adalah untuk memberi tekanan pada air umpan. Desalinasi air payau membutuhkan tekanan operasi berkisar antara 250 hingga 400 psi, sedangkan desalinasi air laut memiliki kisaran tekanan operasi antara 800 hingga 1000 psi. Sistem RO terdiri dari 4 proses utama, yaitu (1) pretreatment, (2) pressurization, (3) membrane separation, (4) post teatment stabilization. Bila unit desalinasi menggunakan Reverse Osmose (RO) membrane, hanya 40% air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara sisanya sebanyak 60% yang disebut brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai limbah. Padahal, brine water tersebut mengandung logam alkali dan alkali tanah dalam konsentrasi yang tinggi (Heraldy, 2012).
2.
a. Struktur hydrotalcite Hydrotalcite merupakan salah satu jenis material anorganik yang memiliki portensi dalam berbagai aplikasi industri. Hydrotalcite termasuk kedalam jenis lempung anionik yang dikenal pula sebagai layered double hydroxides (LDH) yang terdiri dari lapisan bermuatan positif dengan anion penyeimbang dan molekul air pada daerah interlayernya (Rajamanthi et al., 2001) yang memiliki struktur mirip
dengan brucite Mg(OH) 2 . Senyawa tersebut terdiri atas lapisan berbentuk heksagonal dengan sisi oktahedral yang 100 % diisi oleh kation magnesium untuk setiap lapis
commit to user
hidroksida. Lapisan struktur dibentuk dari perulangan unit OH7Mg7OH7OH7Mg7OH7 OH7Mg7OH dengan interaksi OH7OH merupakan interaksi Van der Waals. Jika kation dengan muatan tinggi tetapi memiliki ukuran jari7jari yang kecil mengganti kation Mg 2+ maka lapisan mirip brucite tersebut akan memiliki muatan positif. Kelebihan muatan ini diseimbangkan dengan penenpatan anion pada lapisan yang tidak diisi oleh atom logam bersama dengan air. Pada senyawa hydrotalcite di alam, untuk setiap satu set yang terdiri dari delapan kation Mg 2+ , dua diantaranya digantikan oleh kation Al 3+ . Penggantian ini menyebabkan kelebihan muatan positif pada lapisan hidroksida logam. Daerah antarlapisan hidroksida logam yang satu dengan yang lain akan dipisahkan oleh suatu interlayer yang merupakan gabungan
antara anion dengan empat molekul H 2 O yang terikat lemah pada sisi muatan positif yang berlebih (Arrhenius, 2003). Hydrotalcite terdiri dari tumpukan lapisan7lapisan hidroksida dari magnesium dan aluminium yang bermuatan positif sehingga membutuhkan anion di antara lapisan tersebut (anion interlayer) untuk menyeimbangkan muatannya (Orthman et al, 2000). Kelompok senyawa yang hampir sama dengan hydrotalcite baik yang natural maupun sintesis disebut sebagai hydrotalcite like. Pada umumnya hydrotalcite like tersusun atas kation logam divalent (M 2+ ), kation logam trivalent (M 3+ ), dan anion penyeimbang (A n7 ) yang memiliki rumus umum sebagai berikut:
[M 2+ 17x M 3+ x (OH) 2 ] x+ [A n7 x/n ].mH 2 O
Di mana M 2+ dapat berupa kation logam divalen (bervalensi dua), seperti Mg 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ atau Cd 2+ sedangkan M 3+ adalah kation logam trivalen (bervalensi tiga), seperti Al 3+ , Cr 3+ , Ga 3+ , atau Fe 3+ dan anion
penyeimbang A n dapat berupa CO 3 27 , SO 4 27 , Cl 7 , NO 3 7 . Sedangkan x sebagai molar
rasio yang berkisar antara 0,10 ≤ ≤ 0,33, m sebagai jumlah molekul air pada interlayernya. Kestabilan LDH atau hydrotalcite like dipengaruhi oleh besar kecilnya ukuran jari7jari kation penyusunnya sehingga struktur LDH menjadi tidak stabil apabila jari jari kation M 2+ < 0,06 nm. Struktur LDH ditunjukkan oleh Gambar 1. Menurut Cavani et al. (1991) salah satu syarat dari sintesis hydrotalcite adalah ukuran jari7jari kation logam yang digunakan tidak jauh berbeda dari kation logam Mg 2+ . Struktur hydrotalcite ditunjukkan pada Gambar 2.
commit to user
Senyawa hydrotalcite telah banyak dikembangkan karena memiliki potensi yang baik sebagai adsorben (Wright, 2002), penukar ion (Miyata, 1983) dan sebagai katalis (Kishore and Kannan, 2002; 2004). Wright (2002) menyebutkan bahwa hydrotalcite memiliki sejumlah sifat yang membuatnya berpotensi seperti tersebut di atas, diantaranya adalah:
1. Luas permukaan yang cukup besar (1007300 m 2 /gram).
2. Padatan pendukung yang dapat disisipi oleh logam katalis dengan dispersi logam pada struktur hydrotalcite yang cukup tinggi.
3. Memiliki efek sinergis antar lapisan.
4. Memiliki memory effect (dapat diregenerasi).
Gambar 1 . Struktur lapisan LDH (Raki et al., 2004)
Gambar 2. Struktur Lapisan Hydrotalcite
b. Sintesis Hydrotalcite Senyawa hydrotalcite merupakan mineral yang menarik karena dapat disintesis dengan mudah serta menghasilkan material berguna dalam berbagai aplikasi (Tong et al., 2003). Oleh karena itu, beberapa peneliti telah membuat dan
commit to user
mengembangkan senyawa hydrotalcite like berbahan dasar magnesium dengan berbagai kondisi sintesis baik dari senyawa murni maupun bahan alam yaitu:
1. Sintesis Hydrotalcite Menggunakan Bahan Senyawa Murni Gao et al. (2010) telah melakukan sintesis hydrotalcite menggunakan bahan dasar senyawa murni berupa campuran senyawa Ca(NO 3 ) 2 .4H 2 O, Mg(NO 3 ) 2 .6H 2 O, dan Al(NO 3 ) 3 .9H 2 O menjadi Ca7Mg7Al hydrotalcite dengan kondisi sintesis pada pH
10 selama 1 jam pada suhu reaksi 65 °
C. Sementara itu, Ahmad (2011) juga membuat
Mg/Al hydrotalcite like dari bahan senyawa murni yaitu dari campuran magnesium klorida dan aluminium klorida ditambahkan larutan natrium karbonat dan disintesis pada pH 10 temperatur 70 °
C selama 1 jam. Heraldy et. al. (2006) juga mensintesis
Mg/Al hydrotalcite like dengan nisbah mol Mg/Al 2,0 ; 2,5 dan 3,0 dari campuran magnesium klorida dan aluminium klorida melalui metode kopresipitasi secara langsung.
2. Sintesis Hydrotalcite Menggunakan Bahan Dari Alam Kameda dan kelompok penelitiannya yang telah membuat hydrotalcite like dari magnesium yang berasal dari air laut tiruan (artificial seawater) yang
mengandung natrium klorida (NaCl), natrium sulfat (Na 2 SO 4 ), magnesium klorida (MgCl 2 ) dan kalsium klorida (CaCl 2 ). Sintesis ini diawali dengan membuat larutan
awal (starting solution) dari air laut tiruan dengan cara menghilangkan ion kalsium terlebih dahulu. Oleh Kameda et. al. (2000), penghilangan ion kalsium dilakukan
dengan menggunakan larutan campuran antara NaHCO 3 0,2 M dan Na 2 CO 3 0,1 M dengan pengadukan selama satu jam pada suhu 95 °
C. Setelah itu, filtrat yang diperoleh ditambahkan sumber aluminium (AlCl 3 ) dengan nisbah mol awal Mg/Al bervariasi dari 2 sampai 3,7. Proses berikutnya adalah penambahan Na 2 CO 3 1,0 M
hingga diperoleh pH 10 dan kemudian larutan ini diaduk dan dipanaskan selama 1 jam pada suhu 60 ° C.
Dari bahan alam seperti bittern, Oza dan sesama peneliti dalam kelompoknya telah membuat Mg/Al hydrotalcite like dengan cara mengencerkan bittern terlebih dahulu, lalu diproses sedemikian rupa sampai diperoleh ion magnesium dengan konsentrasi antara 0,53–0,90 molar. Kemudian sintesis dilakukan dalam kondisi reaksi pada perbandingan mol antara ion aluminium dengan mol total ion magnesium
commit to user
dan aluminium 0,28 7 0,33; pH antara 8,5 7 10,5 dan temperatur antara 60 – 70 ° C (Oza et. al., 2006).
Heraldy (2011) telah memanfaatkan ion magnesium yang terdapat dalam brine water sebagai bahan dasar pembuatan hydrotalcite like dengan penambahan
AlCl 3 .6H 2 O pada rasio mol Mg/Al 2,0 yang kemudian disintesis dengan metode kopresipitasi pada pH 10,5 selama 1 jam dengan suhu reaksi 70 ° C.
3. Kalium Fluorida (KF)
Kalium Fluorida merupakan golongan logam alkali tanah yang tersusun atas logam alkali dan halida. Kalium merupakan golongan IA yang bersifat sangat reaktif, karena memiliki elektropositif yang tinggi dan merupakan senyawa ionik yang stabil bila membentuk KF bila berikatan dengan F golongan VII A yang bersifat elektronegatif sehingga disebut sebagai logam alkali halida. Sifat fisik dari kalium fluorida berupa serbuk putih dan sangat higroskopis. Selain itu juga bersifat korosif.
Dalam penelitian Gao et al.(2008 dan 2010) KF dikombinasikan dengan Mg7 Al hydrotalcite like dan Ca7Mg7Al hydrotalcite like yang digunakan untuk katalis transesterifikasi biodiesel dari minyak sawit dengan methanol. Penambahan KF dipercaya mampu meningkatkan aktivitas dari gugus aktif penyusun hydrotalcite like, kristalinitas serta efek sinergis sehingga diperoleh konversi metil ester yang tinggi. Semakin banyak konsentrasi KF yang dicampur maka kemampuan meningkatkan aktifitas gugus aktif juga semakin besar. Akan tetapi apabila penambahan berlebih maka akan menyebabkan penurunan aktifitas gugus aktifnya. Teng et al.(2009)
menggunakan KF/Al 2 O 3 untuk katalis transesterifikasi minyak kedelai menjadi
biodiesel. Xu et al. (2011) telah melakukan penambahan KF kedalam katalis heterogen Mg7Al HTlc, MO, dan M 2+ (M 3+ )O dalam sintesis biodiesel. Dalam penelitiannya penambahan KF untuk meningkatkan aktivitas katalis tidak tergantung pada jenis campuran oksida ataupun oksida tunggal yang digunakan. Selain itu luas permukaan katalis juga tidak berpengaruh langsung terhadap peningkatan kemampuan aktivitas katalis. Hal tersebut terlihat pada hasil konversi biodiesel pada
penelitiannya dimana luas permukaan katalis antara 190 m 2 /g dan 8 m 2 /g memiliki
perbedaan hasil konversi yang <10 %. Sehingga meningkatnya aktivitas katalis dengan penambahan KF dapat terjadi karena sebagian besar situs aktif telah berada
dipermukaan yaitu KF, KOH, KM x F y , dan situs aktif pada komponen itu sendiri
commit to user
sehingga mengakibatkan luas permukaan maupun pori7pori dari komponen tersebut menjadi berkurang.
4.
a. Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merupakan salah satu instrument yang digunakan untuk analisis konsentrasi unsur7unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace) dengan hasil analisa berupa kadar total unsur logam atau semi logam yang terkandung dalam sampel. Untuk mengetahui kandungan Mg 2+ dan Ca 2+ dalam sampel brine water yang akan digunakan, sebelum eksperimen sampel brine water dianalisis terlebih dahulu dengan metode Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Dengan diketahuinya konsentrasi Mg 2+ dalam brine water, maka dapat dihitung jumlah Al 3+ yang harus ditambahkan sesuai dengan rasio mol Mg/Al yang dibutuhkan. Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merupakan salah satu instrument yang digunakan untuk analisis konsentrasi unsur7unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace) dengan hasil analisa berupa kadar total unsur logam atau semi logam yang terkandung dalam sampel. Hal ini didasarkan pada kemampuan adsorpsi logam pada keadaan dasar terhadap sinar pada panjang gelombang spesifik. Sehingga, konsentrasi logam pada larutan brine water dapat dianalisis menggunakan AAS. Sehingga, dapat digunakan dalam penentuan rasio mol ion divalen dan ion divalent pada penyusun Layered Double Hydroxides (LDH).
Roto et al. (2009) menyebutkan bahwa konsentrasi Fe 2+ pada filtrat Zn7Al7 Fe(CN) 6 ditentukan menggunakan AAS sehingga diketahui kapasitas anion pengganti. Larutan standar Fe 2+ menggunakan 0,0189 g K 4 [Fe(CN) 6 ] dilarutkan pada
100 mL air yang telah dideionisasi hingga diperoleh 25 mg/L Fe 2+ yang kemudian
digunakan sebagai larutan standar pada 1000 mg/L Fe(II)NO 3 . Disisi lain, Padmasri
et al.(2002) dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa rasio komposisi Mg–Al hydrotalcite yang dikalsinasi dapat tentukan menggunakan AAS. Dalam penelitiannya, perbandingan antara M 2+ : M 3+ dalam hydrotalcite adalah 1,98. Selain itu, Thevenot et al. (1989) mengungkapkan bahwa dalam analisis kimia suatu A1, Zn, dan Na yang terkandung didalam sampel A17rich Zn7A1hydrotalcite like menggunakan AAS
commit to user
b. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) Fourier Transform Infra Red (FTIR) digunakan untuk penentuan struktur senyawa organik biasanya antara 65074.000 cm 71 . Daerah di bawah frekuensi 650 cm 7
1 dinamakan infra merah jauh dan daerah di atas frekuensi 4.000 cm 71 dinamakan
infra merah dekat. Jika suatu molekul menyerap sinar infra merah, maka di dalam molekul itu terjadi perubahan energi vibrasi dan perubahan tingkat energi rotasi. Syarat molekul dapat menyerap energi sinar infra merah adalah momen dwikutub harus tergetar (sebab dari vibrasi molekul) berinteraksi dengan vektor listrik tergetar dari berkas infra merah menyebabkan perubahan netto momen dwikutub dari gerakan vibrasi dan atau gerakan rotasi.
Johnson and Glasser (2003) telah melaporkan adanya puncak7puncak yang khas dari vibrasi gugus7gugus fungsi pada senyawa hydrotalcite. Puncak pada
bilangan gelombang 3400 cm 71 menunjukkan vibrasi ulur 7OH, 1400 cm 71 menunjukkan vibrasi ulur asimetris 7CO 3 , 800 cm 71 menunjukkan deformasi luar bidang 7CO 3 , sementara pada bilangan gelombang 6007400 cm 71 menunjukkan vibrasi
ulur M7Al7O dan vibrasi ulur serta tekuk dari M7O dengan M adalah logam. Hydrotalcite like memiliki gugus fungsi penyusun yang khas pada bilangan gelombang tertentu seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Gugus7gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite like
Gugus Fungsi
Bilangan Gelombang (cm 1 )
Uluran OH dan M7O
340073500 a,b
Tekukan OH
1650 d
Uluran simetris O=C7O
1385 a,c
Uluran asimetris O=C7O
1500,5 c
Tekukan O=C7O
650 a
Uluran Mg7O dan Al7O
4007600 a (2 puncak)
Uluran Ca7O
700 e Sumber a Kannan (1995) dalam Johnson and Glasser (2003), b Bhaumik, et al. (2004),
c Di Cosimo, et al. (1998), d Yang et al. (2007), e Gupta et al. (2008)
Spektra IR pada senyawa LDH (Kang et al.,2005), dengan perbedaan rasio molar antara Mg dan Al ditunjukkan pada Gambar 3. Plank et al. (2006) menyatakan
bahwa pada daerah bilangan 3600 cm 71 merupakan daerah serapan –OH dari lapisan anorganik dan lapisan air. Untuk Ca7Al7NO 3 7LDH pada daerah serapan 1385cm 71
merupakan daerah serapan anion penyeimbang nitrat. Serta untuk daerah serapan M7
commit to user
O dan M7OH (M=Ca, Al) dalam struktur LDH berada pada daerah serapan 421, 530,
dan 790 cm 71 . Raki and J. J. Beaudoin (2008) dalam penelitiannya Controlled Release
of Chemical Admixtures in Cement Based Materials mengkombinasikan kalsium dan alumunium sebagai komponen penyusun hydrotalcite like yang ditunjukkan dalam spektra FTIR pada Gambar 4.
bar 3. Spektra FTIR dari LDH dengan perbedaan rasio molar (A) spektra OH, (B) spektra
serapan H 2 O (C) spektra serapan 7CO 3 27 dan (D) spektra serapan [Metal]7OH
stretching.(Kang et al.,2005).
Gambar 4. Spektra FTIR Ca7Al LDH Raki and Beaudoin (2008).
c. X Ray Diffraction (XRD) Analisis terhadap padatan hasil sintesis dapat ditentukan dengan menggunakan X Ray Diffractometer (XRD). XRD digunakan untuk memperoleh informasi tentang struktur, komposisi dan tingkat kristalinitas dari suatu material. Analisis secara kualitatif bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa utama dalam sampel yaitu dengan membandingkan harga d ( ) sampel yang diperoleh dengan
harga d ( ) dari senyawa yang sudah diketahui. Referensi harga d ( ) dari senyawa
commit to user
yang sudah diketahui tersebut berasal dari data Joint Committee on Powder Diffraction Standars (JCPDS).
Kang et al.,2005 telah melakukan penelitian tentang Layered Double Hydroxide and its Anion Exchange Capacity dengan perbedaan rasio mol Mg/Al diketahui dengan semakin kecilnya molar rasio Mg/Al maka puncak d 003 yang dihasilkan memiliki intensitas yang semakin tinggi seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. Difraktogram XRD LDH dengan perbedaan rasio mol (a) Mg/Al=2 (b) Mg/Al=2.5 (c) Mg/Al=3 (Kang et al. 2005)
Fayyazbakhsh et al. (2012) menyebutkan bahwa Ca7LDH memiliki kristalinitas yang lebih bagus dan ukuran partikel yang lebih besar serta parameter lapisan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan Mg7LDH. Perbedaan tersebut dapat dilihat pada Gambar 6. Sementara itu, Chang et al. (2011) menyebutkan bahwa
Ca7Al CO 3 LDH denagn rasio mol Ca/Al (1:1 dan 3:1) memiliki karakteristik fase
hydrotalcite like dengan karakteristik puncak difraksi pada 2θ 11 o dan 23 o yang merupakan bidang dasar d 003 dan d 006 . Puncak tersebut mengindikasikan bahwa kristal yang terbentuk dengan struktur rombohedral. Difraktogram dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 6. Difraktogram Ca7LDH dan Mg7LDH (Fayyazbakhsh et al. 2012)
commit to user
Gambar 7. XRD Ca7Al7CO 3 LDH dengan perbedaan rasio mol Ca/Al (Chang et al., 2011)
Kristalinitas relatif suatu sampel dapat ditentukan dengan perbandingan kristalinitas pada sampel yang memiliki puncak difraksi tertinggi (003), kristalinitasnya dianggap 100% (Xie et al, 2003). Kristalinitas yang rendah ditandai dengan pengurangan beberapa cerminan hkl, pelebaran garis7garis puncak difraksi XRD dan penurunan intensitas (Lakraimi et al, 2000). Rendahnya kristalinitas dapat disebabkan karena efek mekanik dari pengadukan. Selain itu, XRD dapat digunakan untuk penerapan kuantitatif karena intensitas puncak difraksi yang diberikan pada campuran senyawa sebanding dengan fraksi material dalam campuran. Banyaknya
puncak pengganggu pada 2θ (20 dan 30 o ) dapat diasumsikan sebagai amorf Al(OH) 3
(Lakraimi et al, 2000). Persentase kandungan senyawa dalam sampel diketahui dengan membandingkan intensitas puncak difraksi karena intensitas tersebut sebanding dengan fraksi senyawa dalam sampel. Persentase kandungan senyawa
dalam sampel dihitung dengan rumus:
= (/)
(/)
100% Dengan (I/I1)s : jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel dan
(I/I1)t : jumlah intensitas relatif total sampel (Willard et al., 1988).
d. X Ray Fluorescence (XRF)
X Ray Flourescene (XRF) merupakan metode analisis kuantitatif non7
destruktif yang menganalisis kandungan logam dalam suatu batuan, sedimen, mineral dengan tingkat keakurasian yang tinggi dan presisi yang baik. Adapun analisa yang dapat dilakukan dengan XRF adalah analisa minyak dan bahan bakar, plastik, karet
commit to user
dan tekstil, produk farmasi, bahan makanan, kosmetik, pupuk, mineral, keramik, dan sebagainya.
Sebagai salah satu contoh analisis komponen penyusun hydrotalcite like dalam sampel random dengan anion penyeimbang nitrat/karbonat menggunakan XRF. Adapun komponen penyusun pada penelitian “ The influence of mixed anionic composition of Mg–Al hydrotalcites on the termal decomposition mechanism based on in situ study” dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Komponen penyusun hydrotalcite like (Wegrzyn et al., 2010) Sampel
Formula
Mg/Al molar ratio AN93
N88 AN54
Mg 0,697 Al 0,303 (OH) 2 (NO 3 ) 0,280 (CO 3 ) 0,011 .0,520 H 2 O Mg 0,657 Al 0,343 (OH) 2 (NO 3 ) 0,302 (CO 3 ) 0,028 .0,889 H 2 O
Mg 0,6831 Al 0,317 (OH) 2 (NO 3 ) 0,132 (CO 3 ) 0,092 .0,439 H 2 O
2,30 1,92 2,16
Selain itu, Carja et al.(2002) dalam penelitian penggantian Co dan Fe hydrotalcite dengan magnesium sebagai prekursor katalis pada sintesis metilamina tersaji pada Tabel 4.
Tabel 4. XRF komposisi sampel hydrotalcite (Carja et al., 2002)
Sampel
Mg:Me:Al (from XRF)
e. Specific Surface Area And Porosity dengan SAA Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu instrument yang digunakan untuk menentukan luas permukaan suatu pertikel dan penentuan distribusi ukuran pori partikel. Luas permukaan dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya metode Brunauer Emmet Teller (BET) dan Metilen Biru. Pada teknik Metilen biru adsorpsi membentuk lapisan monolayer dan merupakan chemisorption. Adapun dalam teknik BET, adsorpsi terjadi secara fisika dan lapisan multilayer dapat terbentuk. Metode BET ini biasa digunakan untuk menentukan luas permukaan. Luas permukaan spesifik dari adsorben berongga tergantung pada ukuran partikel penyusunnya. Adsorben mungkin memiliki porositas yang berbeda dalam ukuran maupun bentuknya.
Fetter et al (2000) menyebutkan bahwa surface area dari hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2:1) dengan interlayer CO 3 27 berkisar 210 m 2 /g. Sedangkan untuk
commit to user
surface area nitrated hydrotalcites dengan rasio mol Al/(Mg+Al) = 0.249 berkisar
antara 5 sampai 15 m 2 /g. Sharma et al. (2007) menyebutkan bahwa peningkatan luas
area hydrotalcite berbanding lurus dengan peningkatan mol Mg/Al dari 2,0 sampai 3,5 pada suhu 70 o
C selama 11 jam dalam keadaan termal dengan luas area dari 62 menjadi 73 m 2 /g. Wegrzyn et al (2010), menyatakan bahwa luas area hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2,3) adalah 200 m 2 /g. Sedangkan Chang et al. (2011)
menyebutkan bahwa peningkatan luas permukaan Ca/Al LDH sebanding dengan semakin bertambahnya rasio mol Ca/Al. Terlihat pada hasil penelitiannya Ca/Al LDH yang telah dikalsinasi pada suhu 600 o
C dengan rasio mol Ca/Al (1:1 dan 3:1) menggunakan metode BET memiliki luas permukaan sebesar 5,15 dan 9,14 m 2 /g.