Zeolit merupakan salah satu bahan kekayaan alam yang sangat bermanfaat bagi industri kimia di Indonesia. Zeolit ada dua macam yaitu zeolit alam dan sintetik. Zeolit alam sudah banyak dimanfaatkan sehingga jumlahnya semakin berkurang. Umumnya zeolit alam digunakan untuk pupuk, penjernihan air, dan diaktifkan untuk dimanfaatkan sebagai katalis dan adsorbent. Zeolit sintetik sudah banyak digunakan di industri namun di Indonesia belum banyak diproduksi dan umumnya diperoleh dari impor. Untuk memenuhi kebutuhan zeolit ini maka para ahli melakukan penelitian sehingga didapatkan berbagai macam zeolit sintetik. Indonesia banyak membutuhkan zeolit sintetik untuk proses – proses kimia di industri kimia seperti sebagai katalis, ion exchanger, dan adsorbent dalam pengolahan limbah. Untuk itu dibutuhkan zeolit sintetik yang mempunyai kemurnian tinggi dan kualitas baik. Bahan baku pembuatan zeolit adalah bahan yang mengandung
silika dan alumunium. Kedua bahan baku ini jika diambil dari alam dan bahan logam tentunya mahal, namun dalam bentuk senyawa banyak diperoleh dan murah harganya. Silika dapat diperoleh dari bahan gelas / water glass, dan alumunium dapat diperoleh dari tawas, dan masih banyak bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan zeolit sintetik.
Zeolit adalah kristal alumino silikat dari elemen grup IA dan grup IIA seperti natrium, kalium, magnesium, dan kalsium [6]. Secara kimia zeolit dapat ditulis dengan rumus empirik :
M2/nO.Al2O3.ySiO2.wH2O
dimana y adalah 2 atau lebih besar, n adalah valensi kation, dan w melambangkan air yang terkandung didalamnya. Struktur zeolit adalah kompleks yaitu merupakan polimer kristal anorganik didasarkan kerangka tetrahedral yang diperluas tak terhingga dari AlO4 dan SiO4 dan dihubungkan satu dengan lainnya melalui pembagian bersama ion oksigen.
Struktur kerangka ini mengandung saluran yang diisi oleh kation dan molekul air. Kation aktif bergerak dan umumnya bertindak sebagai ion exchange. Air dapat dihilangkan secara reversibel yang secara umum dengan pemberian panas. Jika zeolit didasarkan pada satu unit sel kristal dapat dituliskan sebagai :
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].wH2O
dimana :
n : valensi dari kation M
w : jumlah molekul air per unit sel
x dan y : jumlah total tetrahedral per unit
sel
Biasanya y / x bernilai 1 - 5, tetapi zeolit dengan silika tinggi harga y / x dibuat hingga 10 – 100 atau bahkan lebih tinggi.
Banyak kristal zeolit baru telah disintesis dan memenuhi beberapa fungsi penting dalam industri kimia dan minyak bumi dan juga dipakai sebagai produk seperti deterjen. Telah diketahui lebih dari 150 tipe zeolit sintetik dan 40 mineral zeolit. Beberapa jenis zeolit berdasarkan rasio Si / Al antara lain, zeolit silika rendah dengan perbandingan Si/Al 1 – 1,5, memiliki konsentrasi kation paling tinggi, dan mempunyai sifat adsorp s i yan g op timu m , contoh zeoli t silika rendah adalah zeolit A dan X; zeolit silika sedang, yang mempunyai perbandingan Si/Al adalah 2-5, contoh zeolit jenis ini adalah Mordernit, Erionit, Klinoptilolit, zeolit Y; zeolit silika tinggi, dengan perbandingan kadar Si/Al antara 10 – 100, bahkan lebih, contohnya adalah ZSM-5.
Proses pembuatan zeolit secara komersial terbagi menjadi tiga kelompok yaitu pembuatan zeolit dari gel reaktif aluminosilika atau hidrogel, konversi dari mineral tanah liat menjadi zeolit, dan proses berdasarkan pada penggunaan material mentah zeolit yang sudah ada di alam. Hidrogel dan konversi dari mineral tanah liat
membentuk bubuk atau pellet zeolit dengan kemurnian tinggi. Produk zeolit bubuk biasanya terikat dengan oksida organik atau mineral membentuk partikel yang menyatu untuk mempermudah dalam menangani dan menggunakannya.
Kristal zeolit kemurnian tinggi yang digunakan dalam proses adsorbsi harus dibentuk menjadi gumpalan yang mempunyai kekuatan fisik tinggi dan ketahanan terhadap keausan. Bubuk kristal dibentuk menjadi gumpalan dengan tambahan pengikat anorganik umumnya adalah tanah liat, dalam campuran basah. Campuran tanah liat zeolit kemudian dipotong menjadi pellet tipe silinder atau dibentuk menjadi manikmanik, setelah itu dikalsinasi membentuk komposit yang kuat. Proses komersial pertama dalam pembuatan zeolit sintesis dalam skala besar yang berdasarkan sintesis dalam laboratorim adalah dengan menggunakan hidrogel tak berbentuk (amorphous hydrogels). Material yang digunakan adalah natrium silikat, natrium aluminat, dan natrium hidroksida. Hydrogel process didasarkan baik sebagai sel gel homogen yang hidrogelnya disiapkan dari alumina reaktif atau silika dalam bentuk padat sebagai contoh bubuk silika padat. Bahan baku diukur dalam tangki pencampuran dalam rasio yang tepat. Kristalisasi dilakukan dalam kristaliser terpisah. Langkah aging pada
suhu kamar sebelum kristalisasi mungkin diperlukan untuk sintesa beberapa zeolit kemurnian tinggi. Umumnya suhu kristalisasi adalah dekat titik didih air, dalam kasus tertentu seperti sintesa zeolit tipe mordenit suhu yang lebih tinggi diperlukan. Setelah periode penghancuran, slurry kristal dalam larutan disaring pada rotary filter.
Jika dilihat dari manfaatnya, zeolit X dapat digunakan sebagai katalis, adsorbent, separasi gas, ion-exchanger, petrochemical, dan dapat pula digunakan sebagai deterjen. Oleh karena berbagai manfaat tersebut, maka penelitian mengenai pembuatan zeolit X ini perlu dilakukan. Pada penelitian sebelumnya pembuatan zeolit X dilakukan dengan proses hidrogel, dengan bahan baku larutan natrium aluminat, yang dicampur dengan larutan KOH dan NaOH, kemudian ke dalam campuran tersebut ditambahkan larutan natrium silikat. Pada penelitian ini, kami mengganti larutan natrium aluminat, KOH, dan NaOH, dengan bahan lain yang memiliki kandungan unsur-unsur yang sama yaitu tawas. Dan waterglass digunakan sebagai alternatif pengganti larutan natrium silikat. Penggunaan bahan baku water glass ini didasari oleh alasan bahwa kandungan silikat dalam water glass besar dan harganya relatif murah. Kondisi operasi optimum dalam pembuatan zeolit X dapat ditentukan dengan metode Response Surface Methodology (RSM). Dengan metode ini dapat diketahui bagaimana kombinasi kondisi proses yang cukup baik untuk mendapatkan zeolit X dengan perolehan hasil atau yield yang baik. Di samping itu, dalam metode RSM ini juga ditinjau pengaruh interaksi antar variabel. Tujuan penelitian ini adalah mencari kondisi operasi optimum dari pembuatan zeolit X dari bahan tawas dan waterglass.
Flanigen, E.M., 1991, “Zeolite and Molecular Sieves An Historical Perspective”, Elsevier Science Publishers B.V., New York
0 komentar:
Post a Comment