Pembentukan Ukuran Pori dari Silika Sekam Padi dengan Penambahan Gliserol sebagai Template
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sekam padi memiliki kandungan silika yang cukup tinggi yaitu sebesar 18-22%
dan abu sekam padi memiliki kandungan silika sebesar 88,32% . Silika sekam
padi dapat diisolasai dengan metode pembakaran yang sederhana. Komponen
senyawa organik dapat dihilangkan ketika pembakaran (Luh, 1991). Siburian
(2015) telah melakukan penelitian tentang kemurnian silika dengan menggunakan
variasi suhu 8000C, 8500C dan 9000C,dan mendapatkan silika yang lebih murni
adalah pada saat pembakaran 9000C. Hal ini akan meningkatkan nilai tambah
sekam padi. Silika sekam padi banyak dimanfaatkan dalam bidang industri
misalnya dalampembuatan gelas,pembuatan keramik, katalis, dan adsorben (KirkOthmer, 1984; Sun, 2001).
Selain dari kemurnian hal yang tidak kalah penting dari silika adalah
adanya silika berpori. Luas pori silika menurut IUPAC terbagi 3 yaitu: mikropori
(50nm). Untuk mengetahui informasi
tentang porositas,densitas,luas permukaan spesifik atau ukuran pori dan distribusi
ukuran pori pada padatan berpori tergantung pada adsorpsi molekul yang masuk
kedalam celah. Hasil yang akan diperoleh dipengaruhi pada ukuran molekul yang
dilewatkan pada pori (Schubert and Husing,2006).
Silika memiliki ukuran pori, luas permukaan, ukuran partikel dan volume
pori. Ukuran pori dari silika dapat dimodifikasi dengan cara menambahkan
template yang mengandung karbon. Sintesis mesopori silika sekam padi telah
dilakukan oleh Siburian (2015) dengan metode kalsinasi dan menyimpulkan hasil
kalsinasi 900 0C mendapatkan ukuran pori 5 nm- 17 nm. Sintesis material
mesopori dengan penggabungan komponen anorganik sebagai material mesopori
Universitas Sumatera Utara
dan komponen organik sebagai template berupa surfaktan kemudian dilakukan
kalsinasi untuk menghilangkan komponen organiknya (Larsen,2000). Template
dipakai sebagai cetakan
(pembantu dan pengarah) dalam pembentukan pori,
dimana partikel koloidal primer akan mengisi celah-celah di antara susunan
templat, sehingga ketika templat dikeluarkan dari partikel silika, akan terbentuk
partikel yang berongga (Yang, 2011).
Beberapa pendekatan untuk sintesis partikel berpori telah dilaporkan, di mana
kebanyakan dari mereka menggunakan template organik. Savitri (2012)
melakukan peneltian tentang perbedaan Alkali treatment ZSM (zeolit socony
mobil) dan ZSM berpori dan disimpulkan bahwa ZSM dengan ,menggunakan
template tetrapropilamonium (TPAOH) menghasilkan ukuran pori yang seragam.
Penghilangan senyawa organik sebagai template dapat dihilangkan dengan cara
kalsinasi.
Salah satu kandidat template adalah polystyrene latex (PSL). PSL efektif
karena mudah dihilangkan (baik dengan perlakuan panas atau pelarutan solvent)
dan tersedia dalam bentuk homogen. Karena ukurannya yang seragam, maka
penghilangan PSL menghasilkan pembentukan pori yang homogen pada material
yang akan disintesa. Dari hasil perhitungan pada rate LPG 0,5 lpm dan rasio
volume ZrO2/PSL (%v/v): 0.3, 0.65, dan 1.7 dihasilkan luas permukaan partikel
berturut-turut sebesar 92.885, 30.668, dan 18.721 m2/g. Semakin meningkatnya
penambahan volume PSL maka semakin meningkat pula ukuran partikel dan
diameter kristal ZrO2 yang dibentuk. (Rahman,2012).
Salah satu komponen organik yang dapat digunakan sebagai template adalah
gliserol. Gliserol
merupakan senyawa organik yang berbentuk fluida,mudah
didapat, ketika dilakukan pembakaran maka akan mudah menguap.
Hasil penelitian (Sriwahyuni, 2013) menunjukkan bahwa metode kalsinasi
ternyata dapat menghilangkan senyawa PEG lebih baik dibandingkan dengan
metode ekstraksi solvothermal. Untuk pengaruh konsentrasi templat PEG
Universitas Sumatera Utara
(polyethylene glycol), didapatkan hasil bahwa luas permukaan partikel silika
cenderung turun dengan penambahan templat dan naik kembali pada konsentrasi
0,0178 g/mL. Kapasitas
ionik terbesar di-dapat pada silika dengan metode
solvothermal yaitu sebesar 12,603 mmol/g silika.
Pujiyanto (2010) rekayasa pori pada karbon aktif mendapatkan karbon
bereaksi dengan oxidizing agent dan menghasilkan karbon dioksida yang berdifusi
pada permukaan karbon. Amorphous carbon yang menghalangi pori bereaksi pada
tahap oksidasi awal dan sebagai hasilnya closed pore akan terbuka. Selanjutnya
reaksi akan berlanjut dengan mengikis dinding karbon untuk membentuk pori-pori
baru (Sontheimer, 1985)
Silika banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan sesui dengan
kemurnian,luas permukaan dan ukuran pori silika misalnya silika berpori dapat
diaplikasikan sebagai penyokong katalis (Zawrah dkk, 2009).
Rekayasa porositas bahan merupakan salah satu hal terpenting pada industri
besar untuk mendesain pembuatan katalis, adsorben, membran, dan keramik.
Selain itu, porositas merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi interaksi
fisik material dengan gas ataupun cairan (Rouquerol dkk, 1994).
Dari urain diatas, peneliti tertarik melakukan peneltian mengenai sintesis pori
silika sekam padi dengan menggunakan gliserol sebagai template. Dalam hal ini
abu sekam akan dimurnikam terlebih dahulu kemudian ditambahkan NaOH untuk
membentuk natrium silikat. Natrium silikat ini ditambahkan dengan HCl untuk
membentuk proses sol gel. Hasil yang didapatkan kemudian ditanur dan terbentuk
padatan kristal silika. Silika yang dihasilkan kemudian ditambahkan dengan
gliserol dengan tujuan untuk mengetahui ukuran pori dan luas permukaan pori
silika setelah ditambahkan template.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Permasalahan
-
Bagaimanaperanan gliserol sebagai template terhadap silika yang
diperoleh sekam padi?
-
Bagaimana ukuran pori dan luas permukaan silika dengan menggunakan
gliserol sebagai template?
1.3 Tujuan penelitian
-
Untuk memperoleh silika sekam padi dengan menggunakan gliserol
sebagai template
-
Untuk mengetahui
ukuran pori dan luas permukaan silika dengan
menggunakan gliserol sebagai template
1.4 Manfaat penelitian
Penelitian mengenai silika dengan menggunakan template ini diharapkan
dapat menambah wawasan ilmu pengetahuan tentang penggunaan gliserol
sebagai template.
1.5 Lokasi penelitian
Peneltian ini dilakukan di Laboratoriun Ilmu Dasar dan Umum FMIPA USU
Medan. Analisa FT-IR dilakukan di PT.Soci Medan. Analisa. Analisa XRD
dilakukan di Laboratorium Fisika Universitas Negeri Medan. Analisa BET
dilakukan di BATAN .
1.6 Metodologi penelitian
Universitas Sumatera Utara
Sekam padi dicuci hingga bersih lalu dikeringkan. Sekam padi yang telah
bersih dikalsinasi pada suhu 9000C. Abu sekam padi yang telah diperoleh
didispersikan dengan 60 ml akuadest dan ditambahkan HCl 1M hingga pH=1
lalu diaduk selama 2 jam dan disaring. Endapan yang telah diperoleh dicuci
dengan akuadest dan didispersikan dengan NaOH 3N lalu dididihkan sambil
diaduk dengan menggunakan magnetic stirer selama 2 jam kemudian disaring.
Endapan yang diperoleh dicuci dengan akuadest panas. Filtrat pencucian
ditambahkan dengan gliserol. Hasil yang diperoleh ditambahkan HCl 1N
hingga pH =7 lalu dibiarkan selama 18 jam. Endapapn dicuci dengan akuadest
dan dikeringkam pada suhu 600 0C lalu silika yang dihasilkan dihaluskan.
Kemudian hasilnya dianalisa dengan menggunakan XRD,FT-IR, BET.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sekam padi memiliki kandungan silika yang cukup tinggi yaitu sebesar 18-22%
dan abu sekam padi memiliki kandungan silika sebesar 88,32% . Silika sekam
padi dapat diisolasai dengan metode pembakaran yang sederhana. Komponen
senyawa organik dapat dihilangkan ketika pembakaran (Luh, 1991). Siburian
(2015) telah melakukan penelitian tentang kemurnian silika dengan menggunakan
variasi suhu 8000C, 8500C dan 9000C,dan mendapatkan silika yang lebih murni
adalah pada saat pembakaran 9000C. Hal ini akan meningkatkan nilai tambah
sekam padi. Silika sekam padi banyak dimanfaatkan dalam bidang industri
misalnya dalampembuatan gelas,pembuatan keramik, katalis, dan adsorben (KirkOthmer, 1984; Sun, 2001).
Selain dari kemurnian hal yang tidak kalah penting dari silika adalah
adanya silika berpori. Luas pori silika menurut IUPAC terbagi 3 yaitu: mikropori
(50nm). Untuk mengetahui informasi
tentang porositas,densitas,luas permukaan spesifik atau ukuran pori dan distribusi
ukuran pori pada padatan berpori tergantung pada adsorpsi molekul yang masuk
kedalam celah. Hasil yang akan diperoleh dipengaruhi pada ukuran molekul yang
dilewatkan pada pori (Schubert and Husing,2006).
Silika memiliki ukuran pori, luas permukaan, ukuran partikel dan volume
pori. Ukuran pori dari silika dapat dimodifikasi dengan cara menambahkan
template yang mengandung karbon. Sintesis mesopori silika sekam padi telah
dilakukan oleh Siburian (2015) dengan metode kalsinasi dan menyimpulkan hasil
kalsinasi 900 0C mendapatkan ukuran pori 5 nm- 17 nm. Sintesis material
mesopori dengan penggabungan komponen anorganik sebagai material mesopori
Universitas Sumatera Utara
dan komponen organik sebagai template berupa surfaktan kemudian dilakukan
kalsinasi untuk menghilangkan komponen organiknya (Larsen,2000). Template
dipakai sebagai cetakan
(pembantu dan pengarah) dalam pembentukan pori,
dimana partikel koloidal primer akan mengisi celah-celah di antara susunan
templat, sehingga ketika templat dikeluarkan dari partikel silika, akan terbentuk
partikel yang berongga (Yang, 2011).
Beberapa pendekatan untuk sintesis partikel berpori telah dilaporkan, di mana
kebanyakan dari mereka menggunakan template organik. Savitri (2012)
melakukan peneltian tentang perbedaan Alkali treatment ZSM (zeolit socony
mobil) dan ZSM berpori dan disimpulkan bahwa ZSM dengan ,menggunakan
template tetrapropilamonium (TPAOH) menghasilkan ukuran pori yang seragam.
Penghilangan senyawa organik sebagai template dapat dihilangkan dengan cara
kalsinasi.
Salah satu kandidat template adalah polystyrene latex (PSL). PSL efektif
karena mudah dihilangkan (baik dengan perlakuan panas atau pelarutan solvent)
dan tersedia dalam bentuk homogen. Karena ukurannya yang seragam, maka
penghilangan PSL menghasilkan pembentukan pori yang homogen pada material
yang akan disintesa. Dari hasil perhitungan pada rate LPG 0,5 lpm dan rasio
volume ZrO2/PSL (%v/v): 0.3, 0.65, dan 1.7 dihasilkan luas permukaan partikel
berturut-turut sebesar 92.885, 30.668, dan 18.721 m2/g. Semakin meningkatnya
penambahan volume PSL maka semakin meningkat pula ukuran partikel dan
diameter kristal ZrO2 yang dibentuk. (Rahman,2012).
Salah satu komponen organik yang dapat digunakan sebagai template adalah
gliserol. Gliserol
merupakan senyawa organik yang berbentuk fluida,mudah
didapat, ketika dilakukan pembakaran maka akan mudah menguap.
Hasil penelitian (Sriwahyuni, 2013) menunjukkan bahwa metode kalsinasi
ternyata dapat menghilangkan senyawa PEG lebih baik dibandingkan dengan
metode ekstraksi solvothermal. Untuk pengaruh konsentrasi templat PEG
Universitas Sumatera Utara
(polyethylene glycol), didapatkan hasil bahwa luas permukaan partikel silika
cenderung turun dengan penambahan templat dan naik kembali pada konsentrasi
0,0178 g/mL. Kapasitas
ionik terbesar di-dapat pada silika dengan metode
solvothermal yaitu sebesar 12,603 mmol/g silika.
Pujiyanto (2010) rekayasa pori pada karbon aktif mendapatkan karbon
bereaksi dengan oxidizing agent dan menghasilkan karbon dioksida yang berdifusi
pada permukaan karbon. Amorphous carbon yang menghalangi pori bereaksi pada
tahap oksidasi awal dan sebagai hasilnya closed pore akan terbuka. Selanjutnya
reaksi akan berlanjut dengan mengikis dinding karbon untuk membentuk pori-pori
baru (Sontheimer, 1985)
Silika banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan sesui dengan
kemurnian,luas permukaan dan ukuran pori silika misalnya silika berpori dapat
diaplikasikan sebagai penyokong katalis (Zawrah dkk, 2009).
Rekayasa porositas bahan merupakan salah satu hal terpenting pada industri
besar untuk mendesain pembuatan katalis, adsorben, membran, dan keramik.
Selain itu, porositas merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi interaksi
fisik material dengan gas ataupun cairan (Rouquerol dkk, 1994).
Dari urain diatas, peneliti tertarik melakukan peneltian mengenai sintesis pori
silika sekam padi dengan menggunakan gliserol sebagai template. Dalam hal ini
abu sekam akan dimurnikam terlebih dahulu kemudian ditambahkan NaOH untuk
membentuk natrium silikat. Natrium silikat ini ditambahkan dengan HCl untuk
membentuk proses sol gel. Hasil yang didapatkan kemudian ditanur dan terbentuk
padatan kristal silika. Silika yang dihasilkan kemudian ditambahkan dengan
gliserol dengan tujuan untuk mengetahui ukuran pori dan luas permukaan pori
silika setelah ditambahkan template.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Permasalahan
-
Bagaimanaperanan gliserol sebagai template terhadap silika yang
diperoleh sekam padi?
-
Bagaimana ukuran pori dan luas permukaan silika dengan menggunakan
gliserol sebagai template?
1.3 Tujuan penelitian
-
Untuk memperoleh silika sekam padi dengan menggunakan gliserol
sebagai template
-
Untuk mengetahui
ukuran pori dan luas permukaan silika dengan
menggunakan gliserol sebagai template
1.4 Manfaat penelitian
Penelitian mengenai silika dengan menggunakan template ini diharapkan
dapat menambah wawasan ilmu pengetahuan tentang penggunaan gliserol
sebagai template.
1.5 Lokasi penelitian
Peneltian ini dilakukan di Laboratoriun Ilmu Dasar dan Umum FMIPA USU
Medan. Analisa FT-IR dilakukan di PT.Soci Medan. Analisa. Analisa XRD
dilakukan di Laboratorium Fisika Universitas Negeri Medan. Analisa BET
dilakukan di BATAN .
1.6 Metodologi penelitian
Universitas Sumatera Utara
Sekam padi dicuci hingga bersih lalu dikeringkan. Sekam padi yang telah
bersih dikalsinasi pada suhu 9000C. Abu sekam padi yang telah diperoleh
didispersikan dengan 60 ml akuadest dan ditambahkan HCl 1M hingga pH=1
lalu diaduk selama 2 jam dan disaring. Endapan yang telah diperoleh dicuci
dengan akuadest dan didispersikan dengan NaOH 3N lalu dididihkan sambil
diaduk dengan menggunakan magnetic stirer selama 2 jam kemudian disaring.
Endapan yang diperoleh dicuci dengan akuadest panas. Filtrat pencucian
ditambahkan dengan gliserol. Hasil yang diperoleh ditambahkan HCl 1N
hingga pH =7 lalu dibiarkan selama 18 jam. Endapapn dicuci dengan akuadest
dan dikeringkam pada suhu 600 0C lalu silika yang dihasilkan dihaluskan.
Kemudian hasilnya dianalisa dengan menggunakan XRD,FT-IR, BET.
Universitas Sumatera Utara