MAKALAH KAPITA SELEKTA

ZEOLIT SEBAGAI ADSORBEN

Disusun Oleh :

Kelompok 7

1. Rania Fardyani 0621.12.001

2. Alfian Mauluddin 0621.12.007

3. Hanna Handayani 0621.12.013

4. Hilda Rosyanti A. 0621.12.027

5. Mutia Tri Subekti 0621.12.034

6. Faisal Akbar 0621.14.704

7. Syaiful Bahri 0621.14.707

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNVERSITAS PAKUAN

BOGOR

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Pengertian Adsorben

Adsorben merupakan zat padat yang dapat menyerap komponen tertentu dari

suatu fase fluida (Saragih, 2008). Kebanyakan adsorben adalah bahan-bahan yang

sangat berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori-pori atau pada

letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Oleh karena pori-pori biasanya sangat kecil

maka luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih besar daripada

permukaan luar dan bisa mencapai 2000 m/g. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot

molekul atau karena perbedaan polaritas yang menyebabkan sebagian molekul melekat

pada permukaan tersebut lebih erat daripada molekul lainnya. Adsorben yang digunakan

secara komersial dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu kelompok polar dan non polar

(Saragih, 2008).

1. Adsorben polar disebut juga hidrofilik. Jenis adsorben yang termasuk ke dalam

kelompok ini adalah silika gel, alumina aktif, dan zeolit.

2. Adsorben non polar disebut juga hidrofobik. Jenis adsorben yang termasuk ke dalam

kelompok ini adalah polimer adsorben dan karbon aktif.

Menurut IUPAC (Internasional Union of Pure and Applied Chemical) ada

beberapa klasifikasi pori pada adsorben, yaitu :

1. Mikropori : diameter < 2nm

2. Mesopori : diameter 2 – 50 nm

3. Makropori : diameter > 50 nm

B. Pengertian Adsorbat

Adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang terkonsentrasi pada

permukaan adsorben. Adsorbat terdiri atas dua kelompok yaitu kelompok polar seperti

air dan kelompok non polar seperti metanol, etanol dan kelompok hidrokarbon (Suzuki,

1990 dalam Saragih, 2008).

Karbondioksida merupakan jenis adsorbat yang sesuai digunakan untuk

adsorben jenis hidrofobik seperti karbon aktif. Karbondioksida merupakan

persenyawaan antara karbon dengan oksigen. Pada kondisi tekanan dan temperatur

atmosfir, karbondioksida merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak

reaktif, tidak beracun dan tidak mudah terbakar (non flammable). Pada kondisi triple

point, karbondioksida dapat berupa padat, cair ataupun gas bergantung pada kondisinya.

Karbondioksida berada pada fase padat pada temperatur -109°F (-78,5oC) dan pada

tekanan atmosfir akan langsung menyublimasi tanpa melalui fase cair terlebih dahulu.

Sedangkan pada tekanan dan temperatur di atas triple point dan di bawah temperatur

87,9°F (31,1oC) maka karbondioksida cair dan gas akan berada pada kondisi

kesetimbangan.

C. Adsorpsi

Adsorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan dimana komponen dari

suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben).

Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia yang

merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin

terjadi proses yang bolak-balik.

Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu :

1. Adsorpsi fisika yang disebabkan oleh gaya Van Der Waals yang ada pada permukaan

adsorben. Apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar

dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut

akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses

kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah. Pada proses ini gaya yang

menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama

dengan gaya kohesi molekul pada fase cair. Keseimbangan antara permukaan solid

dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.

2. Adsorpsi kimia, yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang

teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar

daripada adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi

kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya

valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul.

Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorben akan terbentuk suatu

lapisan, di mana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan

selanjutnya oleh bantuan adsorben sehingga efektifitasnya berkurang.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi (Prawira, 2008) :

1. Agitation (Pengadukan)

Tingkat adsorbsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori,

tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

2. Karakteristik Adsorban

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting karbon

aktif sesuai dengan fungsinya sebagai adsorban. Ukuran partikel karbon

mempengaruhi tingkat adsorbsi; tingkat adsorbsi naik dengan adanya penurunan

ukuran partikel. Oleh karena itu adsorbsi menggunakan karbon PAC (Powdered

Acivated Carbon) lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan karbon GAC

(Granular Acivated Carbon). Kapasitas total adsorbsi karbon tergantung pada luas

permukaannya. Ukuran partikel karbon tidak mempengaruhi luas permukaanya. Oleh

sebab itu GAC atau PAC dengan berat yang sama memiliki kapasitas adsorbsi yang

sama.

3. Kelarutan Adsorbat

Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap pelarutnya

sehingga lebih sulit diadsorbsi dibandingkan senyawa tidak larut.

4. Ukuran Molekul Adsorbat

Tingkat adsorbsi pada alifatik, aldehid atau alkohol biasanya naik diikuti

dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan bahwa

gaya tarik antara karbon dan molekul akan semakin besar ketika ukuran molekul

semakin mendekati ukuran pori karbon. Tingkat adsorbsi tertinggi terjadi jika pori

karbon cukup besar untuk dilewati oleh molekul.

5. pH (derajat keasaman)

Adsorbsi asam organik lebih mudah teradsorbsi pada pH rendah, sedangkan

adsorbsi basa organik efektif pada pH tinggi.

6. Temperatur

Tingkat adsorbsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun diikuti

dengan penurunan temperatur.

BAB II

ISI

A. Pengertian Zeolit

Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat hidrat terhidrasi dengan unsur utama

yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah terutama Ca, K dan Na, dengan rumus

umum Lm [(AlO2)x (SiO2)y] nH2O di mana L adalah logam. Sifat umum dari zeolit

adalah kristal yang agak lunak dengan warna putih coklat atau kebiru-biruan.

Senyawaan kristalnya berwujud dalam sruktur tiga dimensi yang tak terbatas dan

memiliki rongga-rongga yang saling berhubungan membentuk saluran ke segala arah

dengan ukuran saluran tergantung dari garis tengah logam alkali ataupun alkali tanah

yang terdapat pada srukturnya. Di mana rongga-rongga tersebut akan terisi oleh air yang

disebut air kristal. Jadi, zeolit merupakan senyawa alumino silikat terhidrasi yang terdiri

dari tetrahedral (Si, Al) dan dikelilingi oleh atom‐atom O dalam ikatan tiga dimensi.

Mineral zeolit terdapat dalam senyawaan hampir murni dan mempunyai struktur

framework tiga dimensi dan menunjukkan sifat penukar ion, sorpsi molecular sieving

dan katalis sehingga memungkinkan digunakan dalam pengolahan limbah industri dan

limbah nuklir. Zeolit juga ditemukan sebagai bantuan endapan pada bagian tanah jenis

basalt dan komposisi kimianya tergantung pada kondisi hidrotermal linkungan lokal,

seperti suhu, tekanan uap air setempat dan komposisi air tanah lokasi kejadiannya. Hal

itu menjadikan zeolit dengan warna dan tekstur yang sama mungkin berbeda komposisi

kimianya bila diambil lokasi yang berbeda, disebabkan karena kombinasi mineral yang

berupa partikel halus dengan impuritis lainnya.

B. Struktur Zeolit

Zeolit berbentuk kristal aluminosilikat terhidrasi yang mengandung muatan

positif dari ion-ion logam alkali dan alkali tanah dalam kerangka kristal tiga

dimensi (Hay, 1966), dengan setiap oksigen membatasi antara dua tetrahedral.

Struktur zeolit merupakan polimer kristal anorganik didasarkan kerangka

tetrahedral yang diperluas tak terhingga dari AlO4 dan SiO4 dan dihubungkan satu

dengan lainnya melalui pembagian atau pemakaian bersama ion oksigen.

Unit pembentuk kerangka utama zeolit adalah tetrahedral, pusatnya ditempati

oleh atom silikon (Si) atau atom aluminium (Al), dengan empat atom oksigen di sudut-

sudutnya. Setiap atom oksigen menjadi bagian dari dua tetrahedral.

Zeolit pada dasarnya memiliki tiga variasi struktur yang berbeda yaitu:

1. Struktur seperti rantai (chain-like structure), dengan bentuk kristal acicular dan

prismatic, contoh: natrolit.

2. Struktur seperti lembaran (sheet-like structure), dengan bentuk kristal platy atau

tabular biasanya dengan basal cleavage baik, contoh: heulandite.

3. Struktur rangka, dimana kristal yang ada memiliki dimensi yang hampir sama,

contoh: kabasit.

C. Sifat Fisika dan Kimia Zeolit

1. Sifat Fisika

a. Mineral zeolit yang terdapat di batu-batuan dapat berupa kristal tunggal

(single crystal) dengan ukuran beberapa mm.

b. Zeolit sintesis umumnya berbentuk polikristalin.

c. Kerapatan zeolit cukup rendah, berkisar antara 1,9–2,3 g/ml yang dapat

meningkat bila dilakukan pertukaran kation dengan ion logam yang berat menjadi

2,8 g/ml .

d. Pada keadaan murni (pure state), mineral zeolit tidak berwarna akan menjadi

berwarna bila ada pengotor berupa logam-logam transisi atau terjadi pertukaran

kation sehingga dapat memberikan warna pada zeolit yang bergantung dari tingkat

hidrasi dari kation tersebut.

e. Daya hantar listrik pada zeolit bersifat ionik, disebabkan oleh perpindahan

kation-kation.

2. Sifat Kimia

a. Dehidrasi

Zeolit mempunyai sifat dehidrasi yaitu melepaskan molekul H2O apabila

dipanaskan. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi

kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Molekul H2O dapat

dikeluarkan secara reversibel. Pada pori-porinya terdapat kation-kation dan atau

molekul air. Bila kation-kation dan atau molekul air tersebut dikeluarkan dari pori

dengan perlakuan tertentu maka zeolit akan meninggalkan pori yang kosong.

Secara alami pori-pori Zeolite yang belum diolah akan mengandung

sejumlah molekul air dan alkali atau alkali tanah hidrat. Proses pemanasan pada

temperature 300-400°C dapa menghilangkan kandungan air dan hidrat pada alkali

atau alkali tanah hidrat. Zeolit yang sudah mengalami pemanasan ini disebut

Zeolite Teraktivasi Fisika artinya Zeolite terdehidrasi atau Zeoli tyang kehilangan

air.

b. Penjerap

Zeolit mempunyai kapasitas yang tinggi sebagai penjerap (adsorben).

Mekanisme adsorpsi yang mungkin terjadi adalah adsorpsi fisika (melibatkan

gaya Van der Walls), adsorpsi kimia (melibatkan gaya elektrostatik), ikatan

hidrogen dan pembentukan kompleks koordinasi. Molekul atau zat yang dijerap

akan menempati posisi pori. Daya serap zeolit tergantung dari jumlah pori dan

luas permukaan. Molekul-molekul dengan ukuran lebih kecil dari pori yang

mampu terjerap oleh zeolit.

c. Pertukaran Kation

Kation-kation pada pori berperan sebagai penetral muatan zeolit. Kation-

kation ini dapat bergerak bebas sehingga dapat dengan mudah terjadi pertukaran

ion. Mekanisme pertukaran kation tergantung pada ukuran, muatan dan jenis

zeolitnya.

d. Penyaring

Zeolit dengan struktur kerangka “framework” mempunyai luas permukaan

yang besar dan berperan sebagai saluran yang dapat menyaring ion/molekul

(molecular sieving). Peran Zeolit sebagai penyaring ataupun pemisah molekul

didasarkan pada perbedaan bentuk, ukuran, dan polaritas molekul yang disaring.

Sifat ini disebabkan zeolit mempunyai pori dengan ukuran tertentu. Molekul yang

berukuran lebih kecil dari pori dapat melintas sedangkan yang berukuran lebih

besar dari pori akan tertahan.

e. Katalis

Sifat sebagai katalis didasarkan pada adanya ruang kosong yang dapat

digunakan sebagai katalis ataupun sebagai penyangga katalis untuk reaksi

katalitik. Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat-

pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena

adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis.

Perbandingan kedua jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi zeolit

dan kondisi reaksi. Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat

mengikat molekul-molekul basa secara kimiawi. Zeolite dengan rasio Si/Al yang

tinggi akan menyebabkan keasaman tinggi.

D. Jenis Zeolit

Berdasarkan cara pembentukannya zeolit dibagi menjadi 2, yaitu :

1. Zeolit Alam

Zeolit alam merupakan jenis-jenis zeolit yang tersedia di alam yang

merupakan suatu kelompok mineral yang dihasilkan dari proses hidrotermal pada

batua beku basa. Mineral ini biasanya dijumpai mengisi celah-celah ataupun

rekahan dari batuan tersebut. Pada umumnya, zeolit dibentuk oleh reaksi dari air

pori dengan berbagai material seperti gelas, poorly cristalline clay, plagioklas,

ataupun silika. Pembentukan zeolit alam ini tergantung pada komposisi dari

batuan induk, temperatur, tekanan, tekanan parsial dari air, pH dan aktifitas dari

ion-ion tertentu.

Pada saat ini dikenal sekitar 40 jenis zeolit alam, meskipun yang mempunyai

nilai komersial ada sekitar 12 jenis, diantaranya klinoptilolit, mordernit, filipsit,

kabasit dan erionit.

NamaMineral

Rumus Kimia Gambar

Analsim Na16(Al16Si32O96).16H2O

Kabasit (Na2,Ca)6(Al12Si24O72).40H2O

Klipnoptolotit (Na4K4)(Al8Si40O96).24H2O

Ferrierit (Na2Mg2)(Al6Si30O72).18H2O

Heulandit Ca4(Al8Si28O72).24H2O

Laumonit Ca(Al8Si16O48).16H2O

Mordenit Na8(Al8Si40O96).24H2O

Filipsit (Na,K)10(Al10Si22O64).20H2O

Natrolit

Na4(Al4Si6O20).4H2O

2. Zeolit Sintetik

Zeolit sintetis adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai sifat fisik

dan kimia yang sama dengan zeolit yang ada di alam. Zeolit sintetis ini dibuat dari

bahan lain dengan proses sintetis, yang dibuat sedemikian rupa sehingga

menyerupai zeolit yang ada di alam.

Salah satu pembuatan zeolit sintetis adalah dengan proses hidro-gel

(Lefond, 1983). Alumina trihidrat Al2O3.3H2O, diuraikan dalam suhu tertentu

dan dicampur dengan sodium silikat dalam suatu tangki pembuat gel hingga

terbentuk suatu gel yang homogen. Gel ini kemudian dipompakan pada suatu

tangki yang lain, sesudah itu dikristalisasikan setelah beberapa jam pada suhu

200°F diikuti dengan difraksi oleh sinar X (Lefond, 1983). Zeolit sintetis juga

dapat dibuat dengan proses clay conversion, proses ini menghasilkan bubuk yang

memiliki tingkat kemurnian rendah–tinggi yang tidak saling terikat yang

kemudian menghasilkan zeolit dalam matriks lempung.

Perbedaan terbesar antara zeolit sintesis dengan zeolit alam adalah :

1. Zeolit sintetis dibuat dari bahan kimia dan bahan-bahan alam yang kemudian

diproses dari tubuh bijih alam.

2. Zeolit sintetis memiliki perbandingan silika dan alumina yaitu 1:1 dan sedangkan

pada zeolit alam hingga 5:1.

3. Zeolit alam tidak terpisah dalam lingkungan asam seperti halnya zeolit sintetis.

Zeolit sintetis dibuat dengan rekayasa yang sedemikian rupa sehingga

mendapatkan karakter yang sama dengan zeolit alam. Zeolit sintetis sangat

bergantung pada jumlah Al dan Si, sehingga ada 3 kelompok zeolit sintetis :

a. Zeolit silika rendah dengan perbandingan Si/Al adalah 1:5, memiliki

konsentrasi kation paling tinggi, dan mempunyai sifat adsorpsi yang optimum.

Zeolit jenis ini banyak mengandung Al, berpori, mempunyai nilai ekonomi

tinggi karena efektif untuk pemisahan dengan kapasitas besar. Volume porinya

dapat mencapai 0,5 cm3 tiap cm3 volume zeolit. Contoh zeolit silika rendah adalah

zeolit A dan X.

b. Zeolit silika sedang, Jenis zeolit modernit mempunyai perbandingan Si/Al = 5

sangat stabil, maka diusahakan membuat zeolit Y dengan perbandingan Si/Al

= 1-3. Contoh zeolit sintetis jenis ini adalah zeolit omega, Mordernit, Erionit,

Klinoptilolit, zeolit Y.

c. Zeolit silika tinggi, dengan perbandingan kadar Si/Al antara 10:100, bahkan lebih.

Zeolit jenis ini sangat higroskopis dan menyerap molekul non polar sehingga

baik untuk digunakan sebagai katalisator asam untuk hidrokarbon. Zeolit jenis

ini misalnya zeolit ZSM-5, ZSM-11, ZSM-21, ZSM-24.

E. Kegunaan Zeolit

Zeolit mempunyai banyak kegunaan, dimana setiap kegunaan yang dimiliki

tentunya tidak terlepas dari sifat-sifat yang dimilikinya. Adapun kegunaan dari zeolit

adalah :

1. Pengolahan Limbah Industri Dan Nuklir

Untuk pemisahan ion ammonia/ammonium dari air limbah industri, untuk

pemisahan hasil fisi dari limbah radioaktif dan penggunaan dibidang limbah

pertanian. Clinoptilolit dapat memisahkan 99% ammoniak/ ammonium dari limbah

industri. Zeolit juga digunakan untuk dekontaminasi air pendingin reaktor Three

Mile Island Unit II dan pada tahun 1987 untuk penyerapan gas radioaktif reaktor

Chernobiel yang terbakar. Zeolit juga digunakan untuk pemisahan radionuklida hasil

fisi dalam air kolam penyimpanan bahan bakar nuklir disamping untuk pengganti

pasir digunakan campuran zeolit, fly ash dan slug pada proses sementasi limbah.

2. Bidang Industri

Berdasarkan sifat adsorpsinya terhadap gas dan hidrasi molekul air, zeolit

digunakan untuk pengeringan pada berbagai produk industri. Molekul uap air dapat

diserap sebanyak 8-10 g dengan 100 g zeolit dibandingkan 3 g dan 1,2 g oleh Al2O3

dan gel silika dengan berat yang sama pada kondisi 1,33 atm dan 25oC.

Sebagai "drying agent" dari senyawa organik, zeolit digunakan antara lain :

a. Pada proses pemurnian metil khlorida dalam industri karet

b. Pemurnian fraksi alkohol, metanol, benzen, xylene, LPG dan LNG pada industri

petro- kimia

c. Untuk hidrokarbon propellents-fillers aerosol untuk pengganti freons

d. Penyerap klorin, bromin dan fluorin

e. Menurunkan humiditas ruangan.

Zeolit digunakan dalam proses penyerapan gas seperti :

a. Gas mulia antara lain Ar, Kr dan gas He,

b. Gas rumah kaca ( NH3, CO2, SO2, SO3 dan nox ),

c. Gas organik CS2, CH4, CH3CN, CH3OH, termasuk pirogas dan fraksi

etana/etilen,

d. Pemurnian udara bersih mengandung O2,

e. Penyerapan gas N2 dari udara sehingga meningkatkan kemurnian O2 diudara,

f. Campuran filter pada rokok,

g. Penyerapan gas dan penghilangan warna dari cairan gula pada pabrik gula.

3. Bidang Pertanian dan Lingkungan

Zeolit digunakan sebagai "soil conditioning" yang dapat mengontrol dan

menaikkan pH tanah serta kelembaban tanah. Dalam pengalaman petani di Jepang,

penambahan zeolit pada pupuk tanaman bervariasi dari 15-63% terutama untuk

tanaman apel dan gandum. Penambahan zeolit pada pupuk kandang ternyata juga

akan meningkatkan proses nitrifikasi. Pada saat ini bidang pertanian merupakan

pemakai zeolit terbesar di Indonesia. Disamping untuk "slow release fertilizer",

zeolit juga digunakan untuk sebagai carrier pestisida/herbisida dan fungisida.

Namun ada keraguan penambahan zeolit pada pupuk akan terjadi akumulasi zeolit

pada lahan pertanian. Jumlah penambahan zeolit ini akan tergantung pada jenis

tanah setempat. Untuk tanah arid dan semi desert penggunaan zeolit sebagai

campuran pupuk mungkin perlu dikurangi.

Dalam bidang peternakan, zeolit juga digunakan sebagai "food supplement"

pada ternak ruminansia dan non-ruminansia masing-masing dengan dosis 2.5 - 5%

dari rasio pakan perhari yang dapat mneningkatkan produktivitas baik susu, daging

dan telur, laju pertumbuhan serta memperbaiki kondisi lingkungan kandang dari bau

yang tidak sedap. Dalam hal fauna laut, zeolit berperan sebagai pengontol pH air

dan penyerap NH3NO3- dan H2S, filter air masuk ke tambak, pengontrol kandungan

alkali, oksigen dan perbaikan lahan dasar tambak melalui penyerapan logam berat

Pb, Fe, Hg, Sn, Bi dan As. Selektivitas penyerapan ion sangat penting ditentukan

mengingat kompleksnya komposisi kimia air (air tanah, permukaan, air limbah)

yang diperlakukan terhadap zeolit baik dalam penggunaannya pada bidang pertanian

dan lingkungan.

4. Bidang Peternakan

Dalam bidang ini, zeolit telah digunakan sebagai tambahan dalam

makanan ternak domba dan sapi hingga sekarang ini masih dalam tahap

penelitian. Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan didasarkan kepada dua

sifat zeolit yang penting, yaitu kapasitas pengikat ion NH4+ yang berasal

dari ammonia sangat besar dan afinitas zeolit terhadap ion-ion yang bersifat

racun. Sifat zeolit sebagai penukar ion masih berperan dalam kegunaannya

di bidang ini. Selain itu mineral zeolit yang banyak mengandung Ca, K, Mg dan

Na juga baik bagi tubuh hewan dengan kadar tertentu. Tambahan zeolit pada

pakan ternak hewan-hewan ruminensia juga diketahui dapat mereduksi

penyakit lembuhg yang dideritanya.

5. Bidang Perikanan

Zeolit disini berfungsi sebagai pengontrol kandungan ion NH4+di dalam air.

Kandungan amonia yang tinggi dalam kolam bisa jadi berasal dari kotoran ikan,

bakas pakan ikan yang membusuk, atau karena sirkulasi air kolam yang kurang baik.

Tingginya kadar amonia dalam kolam akan sangat tidak baik bagi ikan ataupun

hewan tambak lainnya.

Oleh karena kemampuannya sebagai penukar kation, zeolit dapat

dimanfaatkan untuk mengikat kation NH4+, cara yang digunakan biasanya hanya

dengan menebarkan serbuk zeolit ke dalam kolam. Reaksi antara zeolit dengan ion

amonium sebagai berikut :

NH4++ Na, K – Zeolit NH4– Zeolit

Sehingga ion amonium yang telah terikat dengan zeolit akan

terperangkap di dalam rongga yang dimiliki zeolit, dan air kolam kondisinya

akan semakin baik karena kadar amoniumnya berkurang.

Di dalam budidaya tambak, zeolite dapat berguna untuk membantu

mengendalikan kualitas tanah dasar tambak. Tepung zeolite juga berfungsi untuk

menjaga kualitas air tambak agar nilainya selalu sesuai dengan syarat hidup ikan.

Berikut ini adalah beberapa kegunaan tepung zeolite:

a. Mampu meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air (DO), khususnya

elemen SiO2 dan Al2O3. Pada tahap ini, peningkatan kadar DO secara tidak

langsung terjadi akibat pengikatan amoniak yang bersifat mereduksi.

b. Mampu menjaga derajat keasaman (pH) dalam tambak melalui daya tukar

ion yang terkandung di dalamnya.

c. Mampu menjaga kesadahan air (hardness) dalam tambak melalui daya tukar

ion yang terkandung didalamnya.

d. Mempunyai daya absorbsi terhadap gas-gas dalam wujud pakan yang tersisa

(tidak termakan) maupun yang berasal dari metabolisme organisme lain yang

hidup didasar tambak.

e. Mampu mengikat logam-logam berat, seperti Pb, Fe, Hg, Sn, Bi dan As, yang

terdapat didalam air maupun tanah dasar tambak, yang dapat mengancam

kelangsungan hidup ikan.

f. Mampu mengembalikan kesuburan tanah dasar tambak, dikarenakan mineral

yang terdapat didalam zeolite dapat mengembalikan mineral tanah dasar

tambak yang hilang selama masa operasional produksi.

g. Membantu tumbuh dan berkembangnya fitoplankton di tambak, sehingga

ketersediaan pakan alami untuk udang selalu terjaga.

h. Membantu udang terhindar dari penyakit kulit lembek dikarenakan tepung

zeolite mengandung kalsium dalam jumlah banyak.

i. Dapat memperbaiki nilai konversi pakan ikan.

j. Mampu menjaga kestabilan suhu air tambak dan suhu dilingkungan tambak.

Meskipun mempunyai banyak kegunaan, dalam setiap penggunaannya,

harus memperhatikan beberapa hal, diantaranya:

a. Dosis tepat guna. Selain mencegah membengkaknya biaya produksi,

penggunaan zeolite secara berlebihan dapat menyebabkan terjadinya blooming

plankton. Blooming plankton ini dapat menyebabkan naiknya derajat

keasaman (pH) air tambak yang pada akhirnya nanti dapat membahayakan

hidup ikan.

b. Zeolit berkualitas tinggi. Zeolit yang dipilih (dibeli) adalah zeolite yang telah

mendapat rekomendasi mutu dari Ditjen Pertambangan Umum Bagian Pusat

Pengembangan Teknologi Mineral.

6. Bidang pengolahan air

Pada bidang pengolahan air, zeolit bisa dimanfaatkan untuk penghilangan

kesadahan air. Dalam hal ini zeolit dimanfaatkan sebagai media filter dan media

adsorpsi. Air sadah adalah air yang banyak mengandung mineral kalsium atau

magnesium di dalamnya. Air sadah sukar digunakan untuk mencuci karena senyawa

kalsium dan magnesium bereaksi dengan sabun membentuk endapan dan mencegah

terjadinya busa dalam air. Oleh karena senyawa-senyawa kalsium dan magnesium

relatif sukar larut dalam air, maka senyawa-senyawa itu cenderung untuk memisah

dari larutan dalam bentuk endapan atau presipitat yang akhirnya menjadi kerak.

Untuk memperoleh air bersih yang layak dikonsumsi diperlukan suatu cara

untuk mengatasi kasadahan air tersebut. Salah satu cara yang bisa adigunakan adalah

filtrasi, dan dengan sifat yang dimiliki zeolit dapat berperan baik sebagai penyaring

air sadah untuk memperoleh air bersih. Tidak semua zeolit bisa digunakan,

dipilih zeolit yang kationnya bukan merupakan penyebab kesadahan air, untuk hal

ini zeolit jenis klinoptilolit yang kationnya adalah Na dapat digunakan. Zeolit

yang diletakkan sebagai filter dan akaa dilewati oleh air sadah akan bereaksi kontinu

sesuai persamaan reaksi berikut :

Na – Zeolit + CaCl2 Ca – Zeolit + 2NaCl

Dari reaksi di atas terlihat bahwa antara kation Ca dan Na dipertukarkan.

BAB III

PEMBAHASAN

A. Aktivasi Zeolit

Pengaktifan zeolit dimaksudkan sebagai suatu usaha untuk memodifikasi

keadaan pada struktur kerangka atau non kerangka zeolit sehingga diperoleh sifat-fisika-

kimia zeolit yang diinginkan. Pada zeolit alam, pengaktifan memberikan efek pencucian

atau penghilangan komponen pengotor (impurities) dari mineral zeolit sehingga

mempunyai kemampuan sebagai adsorben. Pengaruh pengaktifan zeolit, yaitu dapat

memurnikan zeolite dari komponen pengotor, menghilangkan jenis kation logam

tertentu dan molekul air yang terdapat dalam rongga, memperbesar volume pori,

sehingga memiliki kapasitas yang lebih tinggi, aktivasi menyebabkan terjadinya

perubahan perbandingan Si/Al dan terjadi peningkatan porositas zeolit. Oleh sebab itu

zeolit alam perlu diaktifkan terlebih dahulu sebelum digunakan, untuk mempertinggi

daya kerjanya. Pengaktifan zeolit dapat dilakukan melalui beberapa cara antara lain:

1. Aktivasi Secara Kimia

Aktivasi secara kimia dapat dilakukan dengan menggunakan asam-asam

mineral (HCl atau H2SO4) atau basa-basa kuat (NaOH) dengan tujuan untuk

membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor dan mengatur

kembali letak atom yang dapat dipertukarkan. Proses aktivasi zeolit dengan

perlakuan asam HCl pada konsentrasi 0,1 N hingga 1 N menyebabkan zeolit

mengalami dealuminasi dan dekationisasi yaitu keluarnya Al dan kation-kation

dalam kerangka zeolit. Aktivasi asam menyebabkan terjadinya dekationisasi

yang menyebabkan bertambahnya luas permukaan zeolit karena berkurangnya

pengotor yang menutupi pori-pori zeolit. Luas permukaan yang bertambah

diharapkan meningkatkan kemampuan zeolit dalam proses penjerapan.

Zeolit alam yang sudah diaktivasi dengan asam mineral (H2SO4), akan lebih

tinggi daya pemucatnya karena asam mineral tersebut bereaksi dengan komponen

berupa garam Ca dan Mg yang menutupi pori-pori adsorben. Disamping itu asam

mineral melarutkan Al2O3 sehingga dapat menaikkan perbandingan jumlah SiO2 dan

Al2O3. Zeolit dengan perbandingan jumlah SiO2 dan Al2O3 tinggi bersifat hidrofilik

dan akan menyerap molekul yang tidak polar (Sutarti dan Rahmawati, 1994).

2. Aktivasi Secara Fisika

Aktivasi secara fisikawi dilakukan dengan pamanasan pada suhu tinggi.

Pemanasan terhadap zeolit alam bertujuan untuk mengeluarkan air atau garam

pengotor dari dalam rongga-rongga kristal zeolit. Kemampuan atau sifat

pertukaran kation zeolit teruatama selektifitas dan kapasitas pertukarannya akan

sangat ditentukan oleh struktur kristalnya.

Pemakaian panas terlalu tinggi menyebabkan terjadinya pelepasan

aluminium dari struktur kerangka tetrahedral zeolit. Menurut Barrer (1982)

aktifasi pemanasan yang terlalu tinggi akan menyebabkan terjadinya

dehidroksilasi gugus OH pada struktur zeolit. Akibat terjadinya pemutusan ikatan

Si-O-Al, menyebabkan pembentukan gugus siloksan (Si-O-Al) dan aluminium yang

miskin gugus hidroksil. Akibatnya bila terjadi kerusakan pada struktur zeolit

tersebut maka kemampuan mempertukarkan kation dan adsorbsinya berkurang atau

menurun.

Kestabilan zeolit terhadap temperatur tergantung pada jenis kandungan

mineral zeolitnya (perbandingan Si dengan Al, dan kation yang terdapat dalam

zeolit). Umumnya zeolit dengan silika lebih banyak mempunyai kestabilan yang

lebih besar. Clinoptilolit alam yang kaya akan Kalsium rusak pada temperatur

500°C, jika kationnya diganti dengan Kalium, maka akan tetap utuh pada

temperature 800°C. Komposisi kation yang berbeda dan perbandingan Si dan Al

yang berbeda dan perbandingan Si dengan Al yang berbeda pada beberapa zeolit

alam menyebabkan kestabilannya pada temperatur yang berbeda-beda. Seperti

modernit yang stabil pada 800-1000°C sedangkan philipsit stabil pada 360-400°C.

B. Rasio Unsur Silikon-Alumunium(Rasio Si/Al)

Parameter kimia yang penting dari zeolit adalah perbandingan Si/Al, yang

menunjukkan persentase Si yang mengisi di dalam tetrahedral, jumlah kation

monovalen dan divalen, serta molekul air yang terdapat di dalam saluran kristal.

Perbedaan kandungan atau perbandingan Si/Al akan berpengaruh terhadap ketahanan

zeolit terhadap asam atau pemanasan. Ikatan ion Al-Si-O adalah pembentuk

struktur kristal sedangkan logam alkali adalah kation yang mudah tertukar

(exchangeable cation). Jumlah molekul air menunjukkan jumlah pori-pori atau

volume ruang kosong yang terbentuk bila unit sel kristal tersebut dipanaskan.

1. Perbandingan Silikon-Alumuniuml (Si/Al) Tinggi

Zeolit memiliki Silikon tinggi dengan kandungan Alumunium rendah.

Muatan zeolit dapat menjadi lebih rendah dengan kation yang lebih sedikit. Pori-pori 

zeolit akan lebih Hidrofobik, artiya pori-pori lebih tidak suka air atau cenderung

kering. Zeolit memiliki daya adsorpsi tinggi pada senyawa karbon. Selain itu zeolit

memiliki affinitas tinggi terhadap hidrokarbon. Rasio Si/Al yang tinggi

menyebabkan zeolit memiliki lebih banyak pusat aktif dengan keasaman tinggi.

Perubahan rasio  Si/Al dapat dilakukan dengan proses dealuminasi.

2. Perbandingan Silikon-Alumunium (Si/Al) Rendah

Zeolit memiliki lebih banyak alumunium daripada silikon. Muatan zeolit

akan menjadi lebih tinggi dengan kation yang lebih banyak. Hal ini akan

menyebabkan kapasitas tukar ion menjadi lebih banyak. Pori-pori zeolit lebih

Hidrofilik artinya pori-pori lebih suka air, atau mudah basah. Zeolit memiliki daya

adsorpsi yang rendah. Zeolit dengan rasio Si/Al rendah mempunyai afinitas tinggi

terhadap molekul bersifat polar.

C. Zeolit sebagai Adsorben

Zeolit yang sudah diaktivasi baik secara kimia maupun fisika dapat digunakan

sebagai adsorben. Adsorpsi pada zeolit terjadi pada permukaan pori membran. Partikel

zeolit memiliki tiga tipe pori, yaitu macropore dan micropore (masing-masing dengan

ukuran > 50 nm dan < 2 nm). Di antara keduanya terdapat mesopore. Macropore

merupakan jalan masuk ke dalam partikel menuju micropore. Macropore tidak

berkontribusi terhadap besarnya luas permukaan membran zeolit. Sebaliknya,

micropore adalah penyebab besarnya luas permukaan membran zeolit. Micropore

tersebut sebagian besar terbentuk selama proses aktivasi. Pada micropore inilah

sebagian besar peristiwa adsorpsi terjadi.

Proses adsorpsi terjadi melalui tiga tahap, yaitu:

1. Macro transport : pergerakan material organik melalui sistem macropore membran

zeolit.

2. Micro transport : pergerakan material organik melalui sistem mesopore dan

micropore dari membran zeolit.

3. Sorption : melekatnya material organik pada permukaan membran zeolit, yaitu di

permukaan macropore, mesopore dan micropore.

Ini karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap

sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran

rongganya. Selain itu kristal zeolit yang telah terdehidrasi merupakan adsorben yang

selektif dan mempunyai efektivitas adsorpsi yang tinggi. Zeolit yang terdehidrasi akan

mempunyai struktur pori terbuka dengan internal surface area besar sehingga

kemampuan mengadsorb molekul selain air semakin tinggi. Ukuran cincin dari jendela

yang menuju rongga menentukan ukuran molekul yang dapat teradsorb. Sifat ini yang

menjadikan zeolit mempunyai kemampuan penyaringan yang sangat spesifik yang dapat

digunakan untuk pemurnian dan pemisahan. Chabazite (CHA) merupakan zeolit

pertama yang diketahui dapat mengadsorb dan menahan molekul kecil seperti asam

formiat dan metanol tetapi tidak dapat menyerap benzena dan molekul yang lebih besar.

Selain itu zeolit juga dapat digunakan sebagai adsorben zat warna brom dan untuk

pemucatan minyak sawit mentah.

BAB IV

PENUTUP

A. Simpulan

Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat hidrat terhidrasi dengan unsur

utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah terutama Ca, K dan Na,

dengan rumus umum Lm [(AlO2)x (SiO2)y] nH2O dimana L adalah logam. Sifat umum

dari zeolit adalah kristal yang agak lunak dengan warna putih coklat atau kebiru-

biruan.

Zeolit mempunyai sifat kimia seperti dehidrasi, pertukaran kation, katalis,

penyaring dan menjerap. Zeolit dibagi menjadi 2 jenis, yaitu zeolit alam dan zeolit

sintetis. Sebelum digunakan sebagai adsorben zeolit harus diaktivasi terlebih dahulu

baik secara fisika (pemanasan suhu tinggi) maupun secara kimia (menggunakan asam

atau basa kuat).

Zeolit dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang seperti:

1. Bidang industri

2. Bidang pertanian dan perkebunan.

3. Bidang peternakan.

4. Bidang perikanan.

5. Bidang pengolahan air.

6. Bidang pengolahan limbah industri

B. Saran

Mineral zeolit memiliki manfaat baik itu dalam bidang pertanian, perkebunan,

peternakan, perikanan, pegolahan air, maupun dalam bidang pengolahan limbah. Untuk

itu pegolahan mineral zeolit, harus dilakukan dengan baik, sehingga mineral ini dapat

menjadi mineral yang lebih bernilai ekonomis.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2015. http://angkringan-kimia.blogspot.co.id/2013/01/perbaikan-mutu-

minyak-goreng-bekas.html. Selasa, 14 Oktober 2015 pukul 09.00.

Anonim. 2015. http://ardra.biz/sain-teknologi/mineral/mineral-zeolit/karakteristik-

sifat-sifat-zeolit/. Selasa, 13 Oktober 2015 pukul 14.45.

Anonim. 2015. http://pestacarolgabe.blogspot.co.id/2010/10/pengertian-

adsorbenadsorben-merupakan.html. Selasa, 13 Oktober 2015 pukul 15.38.

Anonim. 2015. http://material-sciences.blogspot.co.id/2010/03/zeolit-struktur-dan-

fungsi.html. Rabu, 14 Oktober 2015 pukul 13.23.

Anonim. 2015. http://www.batan.go.id/ptlr/11id/?q=content/potensi-zeolit-untuk-

mengolah-limbah-industri-dan-radioaktif. Rabu, 14 Oktober 2015 pukul 19.50.

Anonim. 2015. https://id.wikipedia.org/wiki/Adsorpsi. Kamis, 15 Oktober 2015

pukul 05.15.

Anonim. 2015. http://guide-prof.blogspot.co.id/2011/10/zeolit.html. Kamis, 15

Oktober 2015 pukul 05.24.

Kurniasari, L, 2010. Potensi Zeolit Alam Sebagai Adsorben Air Pada Alat

Pengering. Makalah Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim,

Semarang.

Oben, A R dkk, 2011. Mineral Zeolit. Makalah Jurusan Teknik Pertambangan

Fakultas Sains dan Teknik Universitas Nusa Cendana, Kupang.