bahan galian zeolit
Post on 20-Jun-2015
3.313 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TUGAS BAHAN GALIANBAHAN GALIAN INDUSTRI “ ZEOLIT ”
Disusun Oleh :
MIRWAN HASAN AZISSAHRI YANTI
SILFIARINI PRAMITASYAMSUL HIDAYAT
PPROGRAM STUDI KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAMUNIVERSITAS MATARAM
2010
BAHAN GALIAN INDUSTRI
ZEOLIT
A. PENDAHULUAN
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
(La Alb Sic O2.nH2O) dimana 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. Dimana 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 yang paling umum dijumpai adalah (Na,K)2O, Al2O3. 10 SiO2.
8H2O. Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan
banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat di alam. Penggunaan zeolit pada
umumnya didasarkan pada sifat-sifat kimia dan fisika zeolit, seperti penjerap,
penukar kation dan katalis.
Unit Penyusun Zeolit
B. PROSES PEMBENTUKAN ZEOLIT
Secara geologi, zeolit ditemukan dalam batuan tufa dari reaksi antara batuan
tufa asam berbutir halus dan bersifat riolitik dengan air pori atau air meteoric (air
hujan). Zeolit terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik yang telah mengalami
proses alterasi. Ada empat proses sebagai gambaran awal terbentuknya zeolit, yaitu
proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali,
proses alterasi, proses diagenesis dan proses hidrotermal.
1. Proses sedimentasi
Pada tahap ini, terbentuk karena proses sedimentasi, yakni meliputi
pelapukan, dapat berupa pelapukan fisik maupun pelapukan kimia. Erosi dan
transportasi terutama dilakukan oleh media air. Proses pengendapan terjadi jika
energi transport sudah tidak mampu mengangkut detritus tersebut.
Kerangka tektonik pada suatu proses sedimentasi adalah sebagai kombinasi
antara adanya penurunan (subsiding), keadaan stabil dan pengangkatan (rising)
dari elemen-elemen tektonik di daerah batuan asal dan daerah pengendapan.
2. Alterasi
Alterasi merupakan perubahan komposisi mineralogi batuan (dalam
keadaan padat) karena pengaruh suhu dan tekanan yang tinggi, dan tidak dalam
kondisi isokimia menghasilkan mineral lempung, kuarsa, oksida atau sulfida
logam. Proses alterasi merupakan peristiwa sekunder pembentukan batuan.
Alterasi terjadi pada intrusi batuan beku yang mengalami pemanasan dan pada
struktur tertentu yang memungkinkan masuknya air meteoric untuk dapat
mengubah komposisi mineralogy batuan (Kaharmen, 2008).
3. Proses Diagenesis
Diagenesis merupakan proses fisika, kimia dan biologi yang secara
umum mengubah sedimen menjadi batuan sedimen. Diagenesis kemungkinan
berlanjut bekerja setelah sedimen menjadi batuan, mengubah tekstur dan
mineraloginya. Proses diagenesis material organik yang diakibatkan oleh
proses biologis lebih dominan terjadi dalam sedimen yang baru terendapkan
(recently deposited) dan biasa terjadi pada kedalaman hingga 2 km serta
temperatur maksimal 75oC
Proses diagenesis
a. Kompaksi
Kompaksi adalah proses yang menyebabkan volume sedimen
berkurang. Ini dihasilkan oleh tekanan penutup (overburden), yang
diakibatkan oleh berat dari sedimen dan batuan di atasnya. Tekanan ini
mengakibatkan penyusunan kembali butiran dan pengeluaran fluida, hal ini
menghasilkan pengurangan porositas batuan sedimen. Kemungkinan
tingkat kompaksi merupakan fungsi dari ukuran butir, bentuk butir,
pemilahan, porositas awal dan jumlah fluida yang terdapat dalam sedimen.
b. Rekristalisasi dan pelarutan
Rekristalisasi adalah proses dimana kondisi fisika dan kima
menyebabkan pengorientasian kembali kristal lattice pada butir mineral.
Rekristalisasi bekerja melalui pelarutan dan presipitasi dari fase mineral
yang terdapat pada batuan. Ketika fluida melewati batuan atau sedimen,
komponen pada sedimen yang tidak stabil karena tekanan, pH, dan
temperatur akan mengalami pelarutan. Kemudian material yang terlarut itu
akan mengalami transportasi dan akan terpresipitasi pada pori-pori
sedimen yang memiliki kondisi yang berbeda.
c. Sementasi
Sementasi adalah proses di mana terjadi presipitasi kimia pada
pembentukan kristal baru, terbentuk didalam pori-pori sedimen atau batuan
yang mengikat satu butir dengan butir lainnya. Semen yang umum yaitu
kuarsa, kalsit dan hematit.
d. Autigenisasi
Autigenesis (neocrystalitation) adalah proses saat fase mineral baru
mengalami kristalisasi di dalam sedimen atau batuan selama proses
diagenesis maupun setelahnya. Mineral baru terbentuk melalui reaksi di
dalam fase yang terdapat dalam sedimen atau batuan, dan juga muncul
karena presipitasi dari material yang masuk melalui fase fluida, atau
dihasilkan dari kombinasi sedimen primer dan material yang masuk.
Beberapa yang tergolong dalam fase autogenesis, silikat seperti kuarsa,
carbonat seperti kalsit dan dolomite, evaporate mineral seperti gypsum dan
oksida seperti hematite.
e. Replacement
Replacement yaitu proses ketika mieral baru menggantikan (secara
kimia dan fisika) kondisi dalam pada endapan mineral. Replacement
mungkin bersifat :
a. neomorphic, yang mana butiran yang baru memiliki fase yang sama
dengan asalnya atau polimorpisme dari fase asalnya.
b. Pseudomorfic yang mana fase baru merupakan tiruan dari bentuk
eksternal dari fase yang digantikan tetapi fasenya berbeda,
c. allomorphic yaitu replacement dalam bentuk fase baru yang biasanya
berbeda bentuk kristalnya dan menggantikan sepenuhnya fase sediment
asal.
Fase replacement sama beragamnya dengan fase autigenesis, tetapi fase
replacement yang penting yaitu dolomite, opal, kuarsa dan ilite.
f. Bioturbasi
Bioturbasi adalah aktifitas biologis yang terjadi dekat permukaan,
termasuk burrowing, boring dan pencampuran sedimen oleh organisme.
Pada beberapa kasus proses ini dapat meningkatkan kompaksi,
menghancurkan laminasi dan perlapisan. Selama proses bioturbasi
beberapa organisme mempresipitasikan material yang berfungsi sebagai
semen.
(Geofact, 2010)
4. Proses hidrotermal
Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan
yang disebut larutan magmatik yang mungkin dapat mengandung konsentrasi
logam yang dahulunya berada dalam magma. Larutan magmatik ini yang juga
disebut larutan hidrotermal banyak mengandung logam-logam yang berasal
dari magma, yang sedang membeku dan diendapkan di tempat-tempat sekitar
magma yang sedang membeku tadi. Larutan yang makin jauh dari magma,
akan makin kehilangan panasnya.
Dalam perjalanan menerobos batuan, larutan hidrotermal akan
mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan
dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses
metasomatik membentuk deposit pergantian (replacement deposit). Berikut
adalah penjelasan umum tentang macam – macam deposit;
a. Deposit hipotermal.
Secara umum deposit hipotermal atau deposit replasemen terjadi pada
kondisi suhu dan tekanan tinggi, pada daerah lebih dekat dengan batuan
intrusifnya
b. Deposit epitermal
Deposit epitermal atau deposit celah adalah deposit yang lebih banyak
terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah yang terletak agak jauh
dari batuan intrusifnya.
C. PENGGOLONGAN ZEOLIT
Zeolit tidak dapat diidentifikasi hanya berdasarkan analisa komposisi
kimianya saja, melainkan harus dianalisa strukturnya. Zeolit hanya dapat
diidentifikasi berdasarkan Unit Bangun Sekunder (UBS) Tetrahedra alumina dan
silika (TO4) pada struktur kristal zeolit. Mineral zeolit yang paling umum dijumpai
adalah klinoptirotit, yang mempunyai rumus kimia (Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O. Ion
Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si
merupakan struktur kation dan oksigen yang akan membentuk struktur tetrahedron
pada zeolit.
Berikut adalah beberapa contoh jenis mineral zeolit beserta rumus kimianya :
Nama
MineralRumus Kimia
Gambar
Analsim Na16(Al16Si32O96). 16H2O
Kabasit(Na2,Ca)6 (Al12Si24O72).
40H2O
Klipnoptolotit(Na4K4)(Al8Si40O96).
24H2O
Erionit(Na,Ca5K) (Al9Si27O72).
27H2O
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
Wairakit Ca(Al2Si4O12). 12H2O
Penggolongan zeolit antara lain :
1. Berdasarkan cara dan lingkungan terbentuknya zeolit
a. Zeolit yang terbentuk pada temperatur yang tinggi, dimana pada masing-
masing temperatur tertentu akan terbentuk jenis zeolit tertentu pula. Yang
termasuk dalam gerup ini adalah akibat dari proses magmatik primer, proses
metamorfosa kontak, hidrotermal, dan regional.
b. Zeolit yang terbentuk didekat permukaan lingkungan sedimentasinya dengan
perubahan proses kimia merupakan faktor utama. Yang termasuk grup ini
adalah sebagai akibat pengaruh pergerakan air tanah, pelapukan ataupun
karena sifat alkalin.
c. Zeolit yang terbentuk pada suhu rendah pada lingkungan pengendapan laut.
d. Zeolit yang terbentuk sebagai akibat dari terbentuknya craters di lingkungan
dasar laut yang menghasilkan fase hidrotermal.
(Sukandarrumidi, 2004)
2. Berdasarkan rasio Si/Al
a. Zeolit silika rendah dengan perbandingan Si/Al adalah 1:5, memiliki
konsentrasi kation paling tinggi, dan mempunyai sifat adsorpsi yang
optimum, contoh zeolit silika rendah adalah zeolit A dan X
b. Zeolit silika sedang, yang mempunyai perbandingan Si/Al adalah 2:5, contoh
zeolit jenis ini adalah Mordernit, Erionit, Klinoptilolit, zeolit Y
c. Zeolit silika tinggi, dengan perbandingan kadar Si/Al antara 10:100, bahkan
lebih, contohnya adalah ZSM-5.
3. Berdasarkan bahan baku pemanfaatannya
a. Zeolit alam merupakan jenis jenis zeolit yang tersedia di alam. 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 .
b. Zeolit sintetik adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai sifat fisik dan
kimia yang sama dengan zeolit yang ada di alam, dibuat dari bahan lain
dengan proses sintetis, dimodifikasi sedemikian rupa sehingga menyerupai
zeolit yang ada di alam.
(Kusumaningtyas, 2003)
D. SIFAT KIMIA DAN FISIKA MINERAL ZEOLIT
Sifat-sifat unik zolit meliputi dehidrasi, adsorben dan penyaring molekul,
katalisator dan penukar ion dan katalis. Penjabarannya adalah sebagai berikut :
SIFAT FISIK
Morfologi
Mineral zeolit yang terdapat di batu-batuan dapat berupa kristal tunggal
(single crystal) dengan ukuran beberapa mm.
dense pollycrystalline aggregate; tahan dengan segala perubahan cuaca
zeolit yang terpisah dikenal sebagai serpihan
Mineral zeolit ditemukan pada batuan sedimen
kristal berbutiran halus (fine grain)
Sulit diindetifikasi dari sifat-sifat optisnya dan baru dapat diamati setelah
ditemukan XRD untuk powder
Zeolit sintesis Umumnya berbentuk polikristalin
Ukuran pori
Jumlah tetrahedra (Si / Al penyusun cincin): 4MR, 8MR,12MR
Selektif berdasarkan ukuran pori (size selective _molecular sieve)
Sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul dimungkinkan
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.
Densitas / Kerapatan
Kerapatan zeolit cukup rendah, berkisar antara 1,9 – 2,3 g/ml.
Dipengaruhi oleh keterbukaan kerangka dan jenis kation
Meningkat bila dilakukan pertukaran kation dengan ion logam yang berat
Ba→Zeolit 2,8 g/ml
Diamond
Warna
Pada keadaan murni (pure state), mineral zeolit tidak berwarna →
Colourless
Berwarna (bila ada pengotor logam-logam transisi)
Besi berwarna pink pada Chabazite
Bubuk dari zeolit sintesis: Putih (umumnya)
Pertukaran kation : Golongan IA atau IIA ditukar dengan logam transisi
dapat memberikan warna pada zeolit yang bergantung dari tingkat hidrasi
dari kation tersebut
Ni-zeolite: lilac (terhidrasi) berwarna light green (dehidrasi)
Co-zeolite: pink (terhidrasi) dan biru (dehidrasi)
Perubahan warna pada zeolite dapat digunakan sebagai indikator adanya
uap air
Daya hantar listrik
Dipengaruhi oleh kehadiran kation dan molekul air dalam rongga (cavities)
Hantaran listrik pada zeolit bersifat ionik, disebabkan oleh perpindahan
kation-kation
SIFAT KIMIA
Air dalam zeolit
Zeolit mempunyai beberapa sifat antara lain mudah melepas air akibat
pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara
lembab. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi
kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini molekul
H2O seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan secara
reversibel.
Bila merupakan bagian dari pembentuk kerangka berikatan hidrogen
dengan O atau Si-OH
Bila dipanaskan secara mendadak dapat meyebabkan kerangka rusak
Proses hidrasi/dehidrasi kadang irreversible
Bila bukan merupakan bagian dari pembentuk kerangka
Ikatan dengan kerangka lemah membentuk ikatan Van der Waals
Bila dipanaskan dapat terusir seluruhnya
Proses reversible : Σ air keluar = Σ air masuk
Pengaruh pertukaran kation
Keberadaan atom aluminium ini secara keseluruhan akan
menyebababkan zeolit memiliki muatan negatif. Muatan negatif inilah yang
menyebabkan zeolit mampu mengikat kation. Sifat zeolit sebagai penukar ion
karena adanya kation logam alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat
bergerak bebas di dalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam
lain dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion atau
molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat masuk dan
terjebak. Pertukaran kation biasanya diikuti dengan perubahan yang dramatis
pada kestabilan termal, sifat adsorpsi, selektivitas dan aktivitas katalisis.
Contoh pertukaran kation
Pertukaran kation untuk memperoleh H-zeolit
Na, K – Zeolite + NH4+ → NH4 – Zeolite + Na+, K+
NH4 - Zeolite → H - Zeolite (dilakukan pada T tinggi, terjadi thermolysis/
penguraian NH3)
NH4 - Zeolite → H - Zeolite + NH3(g)
Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat pertukaran kation pada zeolit
Kation: jenis, ukuran (terhidrat / anhidrat)
Suhu mempengaruhi kinetika reaksi
Konsentrasi kation dalam larutan
Anion yang berpasangan dengan kation tersebut dalam larutan
Pelarut (sebagian besar pertukaran ion dilakukan dalam pelarut air,
aqueous)
Kemampuan sebagai katalis
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. Sifat katalitis zeolit disebabkan kation pada atom
Al zeolit yang dapat dipertukarkan dengan ion H dan aktif sebagai katalisis
reaksi.
E. KELIMPAHAN ZEOLIT ALAM
Sampai saat ini lebih dari 50 mineral pembentuk zeolit alam sudah
diketahui, tetapi hanya sembilan diantaranya yang sering ditemukan, yaitu
klinoptilolit, mordenit, analsim, khabasit, erionit, ferierit, heulandit, laumonit dan
filipsit. Dari hasil penyelidikan yang pernah dilakukan, jenis mineral zeolit yang
terdapat di Indonesia adalah modernit dan klipnoptilolit.
Daerah-daerah yang telah diketahui banyak mempunyai sumber daya
endapan zeolit adalah Jawa Barat, Jawa Timur, dan Lampung. Berbagai mineral
zeolit tersebut telah dikenal dengan sifat adsorben dan kemampuan pertukaran ion
yang dimilikinya. Di provinsi Jawa Barat dan Banten, sebaran zeolit terdapat
dibeberapa kabupaten, antara lain : Kabupaten Lebak, Sukabumi, Bogor dan
Tasikmalaya.
Daerah Bayah, Kabupaten Lebak, Banten
Endapan zeolit di daerah ini dijumpai di Desa Pasirgombong terdapat pada
Satuan Tufa Citorek yang telah mengalami ubahan dan metamorfosa lemah. Zeolit
mempunyai kenampakkan secara megaskopik berwarna putih kecoklatan, putih
kehijauan, hijau gelap, abu-abu muda dan abu-abu gelap apabila segar dan putih
kehijauan sampai kecoklatan apabila telah mengalami pelapukkan. Zeolit ini
mempunyai komposisi mineral berdasarkan hasil analisa kuantitatif dari difraksi
sinar-X (XRD) diperoleh jenis mineral mordenit (32,70 %), klinoptilotit (30,89 %),
mineral-mineral lainnya terdiri dari mika, plagioklas dan kuarsa.
Kabupaten Tasikmalaya, Jawa Barat
Zeolit di daerah Tasikmalaya terdapat di kecamatan Karangnunggal, Cipatujah
dan Cikalong yang termasuk dalam Formasi Jampang dan endapan zeolit di
Karangnunggal berasosiasi dengan batuan tufa, terdapat di beberapa daerah.
Terletak di dua desa dan dusun, yaitu di Dusun Cipatani dan sekitarnya, Desa
Karangmekar dan Dusun Cijambe dan sekitarnya, Desa Cibatuireng. Endapan
zeolit pada umumnya berwarna putih kehijauan sampai keabuan baik secara merata
maupun membentuk semacam alur-alur kehijauan menyerupai perlapisan semu,
berbintik-bintik putih dan kuning berbutir halus sampai agak kasar, padu, kompak,
agak keras namun sebagian mudah hancur bila dipalu.
Endapan zeolit di daerah Kecamatan Cipatujah pada umumnya juga
terdapat pada batuan tufa, termasuk ke dalam wilayah Lebaksaat, Desa
Sindangkerta, Kecamatan Cipatujah. Zeolit dalam keadaan segar pada umumnya
berwarna putih kehijauan, hijau gelap, putih sampai putih keabu-abuan sampai agak
kecoklatan apabila telah mengalami pelapukan, berbutir halus sampai sedang.
Zeolit pada tempat-tempat tertentu telah diusahakan atau digali/ditambang oleh
penduduk.
Endapan Zeolit di daerah kecamatan Cikalong termasuk ke dalam wilayah
desa Cikancra tersebar di beberapa lokasi, termasuk di sekitar daerah pemukiman
penduduk.
Daerah Cikembar, Kabupaten Sukabumi, Jawa Barat
Zeolit di daerah ini berupa tufa hijau berbatu apung, tufa hijau pasiran dan tufa
hijau masif, yang keseluruhannya termasuk dalam satuan batuan tufa hijau. Jenis
mineral zeolit adalah klinoptilolit dan mordenit dengan mineral lainnya yaitu
plagioklas, kuarsa, kaolinit, monmorilonit dan kristobalit.
Daerah Nanggung, Kabupaten Bogor, Jawa Barat
Zeolit di daerah ini termasuk Formasi Bojongmanik (Yasril Ilyas, 1985),
tersingkap dengan baik pada puncak-puncak bukit yang agak tinggi, pada lereng
tebing yang agak terjal di bagian hulu anak sungai, pada punggung bukit
bergelombang dan di anak sungai maupun pematang persawahan penduduk.
Zeolit berwarna kuning keputihan sampai abu-abu kehijauan, berukuran
halus, bersifat keras, kadang-kadang terlihat sisa fragmen batu apung yang
berukuran kasar, mengandung sedikit mineral biotit, warna lapuk coklat kehitaman,
telah mengalami retak-retak dengan arah tidak beraturan, lebar retakan bervariasi
antara 2 - 5 cm. Jenis mineral termasuk kedalam kelompok mineral mordenit dan
klinoptilolit.
Berikut ini adalah kandungan serta kadar dari mineral dalam zeolit yang
terdapat pada beberapa daerah
Daerah Kandungan senyawa Kadar senyawa
Daerah Bayah, Kabupaten
Lebak, Banten
SiO2
Al2O
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
TiO2
64,55 %
12,83 %
1,38 %
1,64 %
0,71 %
2,81 %
0,33 %
0,22 %
Daerah Cikembar,
Kabupaten Sukabumi, Jawa
Barat
Kecamatan
karangnunggal
SiO2
Al2O3
MgO
Na2O
K2O
P2O5
61,40 –70,60 %
11,49-13,84 %
0,40 – 2,77 %
0,90 – 2,53 %
0,90 – 4,01 %
0,00 – 0,14 %
Cipatujah
Cikalong
TiO2
CaO
Fe2O3
H2O
HD
SiO2
Al2O3
MgO
Na2O
K2O
CaO
Fe2O3
H2O
HD
SiO2
Al2O3
MgO
Na2O
K2O
CaO
Fe2O3
H2O
HD
0,06 – 0,85 %
1,88 – 4,16 %
1,15 –5,30 %
1,98 – 4,46 %
6,21 – 11,67 %
64,42 – 70,98 %
10,19 – 14,17 %
0,41 – 2,04 %
0,90 – 3,13 %
0,75 – 2,94 %
0,96 – 3,21 %
0,85 – 3,64 %
3,08 – 6,60 %
9,19 – 13,86 %
67,18 – 69,77 %
10,93 –11,69 %
0,40 – 1,02 %
1,36 – 2,68 %
1,05 –1,86 %
2,10 – 3,21 %
0,96 –1,46 %
4,17 – 5,77 %
10,02 – 13,86 %
Daerah Nanggung,
Kabupaten Bogor, Jawa
Barat
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
H2O
61,39 – 66,16 %
12,04 – 14,12 %
1,18 – 1,98 %
1,75 – 3,78 %
0,55 – 0,90 %
0,30 – 1,78 %
1,00 – 1,65 %
F. EKSPLORASI ZEOLIT ALAM
Mineral zeolit telah dikenal sejak tahun 1756 oleh cronsted ketika
menemukan stilbite yang bila dipanaskan sepertii batuan mendidih (boiling stone)
karena dehidrasi molekul air yang dikandungnya.
Tahun 1954 zeolit diklasifikasikan sebagai mineral tersendiri yang saat itu
dikenal sebagai molecular sieve materials. Zeolit alam, pertama kali diperkenalkan
oleh seorang ahli mineralogy swedia A.F.,Cronsted pada tahun 1976.(iqmal tahir).
Zeolit alam merupakan jenis mineral zeolt yang diperoleh langsung dari alam.
Umumnya zeolit alam digunakan untuk pupuk, penjernihan air, dan diaktifkan untuk
dimanfaatkan sebagai katalis dan absorban
Untuk mendapatkan zeolit alam diperlukan adanya penambangan. Dalam
proses penambangan ada tiga hal utama yang dilakukan yaitu eksplorasi, eksploitasi
dan pemrosesan.
1. Eksplorasi merupakan proses pencarian mineral berharga
Eksplorasi dapat dilakukan dengan melakukan pencarian lokasi,
pengambilan sample dan identifikasi sample batuan tambang yang diduga
mengandung mineral zeolit. Identifikasi ini dapat dilakukan dengan mengguakan
alat difraktometer sinar-x pada sample zeolit alam yang telah diaktifkan. zeolit
diktifasi dengan cara pemanasan batuan sampel pada suhu ±200oC selama 3 jam.
Kemudian melakukan uji daya serap terhadap mentilen. Uji ini melibatkan zeolit
600 mg yang disuspensikan kedalam 100mi aquades yang telah ditambahkan
mentilen (zat warna biru) pada konsenterasi 6 ppm, dikocok dengan sheker pada
suhu 370oC. setelah satu jam zeolit alam dipisahkan dengan centrifugsi.
Selanjutnya filtrate diukur serapannya menggunakan spektro uv-vispada panjang
gelombang 664,5 nm. Daya serap zeolit alam terhadap mentilen dapat diketahui
dengan menghitung kadar awal dikurangi kadar yang tidak terserap zeolit alam
dibagi kadar awal x 100%.
Rumusnya= %100xawalkadar
terseraptidakyangkadarawalmentilenkadar
Selain menggunakan mentilen zeolit alam juga dapat diuji dengan kuinin
HCL.
Page 17 of 28
2. Eksploitasi merupakan proses penambangan mineral tersebut
Umumnya bahan galian industri terdapat di dekat permukaan tetapi juga ada
yang terdapat dan terkumpul dibawah pemukaan tanah yang relative agak dalam,
selain itu bahan galian tersebut ada yang keras, lunak dan kompak. Biasanya bahan
galian industri ditambang dengan cara digali, disemprot dengan pompa tekanan
tinggi, dan disedot dengan pompa hisap.
Berdasarkan tempatnya, eksploitasi dapat pula dilakukan dengan cara
- tambang terbuka yaitu semua aktifitas penambangan dilakukan di permukaan
bumi.(kauri)
- tambang bawah tanah dan
- peledakan
Untuk bahan galian zeolit, Kebanyakan zeolit yang mempunyai nilai
ekonomi, terletak didekat permukaan. Oleh karenanya penambangan dilakukan
dengan system kauri baik dengan mengunakan alat mekanik semi mekanik ataupun
peralatan sederhana.
Penambangan dengan system kauri dapat dilakukan beberapa tahap yaitu:
- pengupasan tanah penutup (landclearing)
- bagian tanah penutup yang subur setelah dikupas, dapat dipindahkan ke tempat
penimbunan
- Berikut gambar zeolit dalam bentuk bongkahan
-
Sumber : foto-foto tambang zeolit alam di daerah wonosari – gunung kidul DIY
Page 18 of 28
3. Pemprosesan
Sedangkan pemrosesan merupakan kegiatan memisahkan mineral berharga
dari partikel partikel lain yang menyatu dengan mineral tersebut dengan tujuan
meningkatkan mutu dan kualitas zeolit.
Bagan alir pengolahan mineral zeolit.
- Ukuran 3 cm
aliran atas penambangan
aliran bawah
aliran bawah
Perikanan pengolahan air pengolahan air peternakan Pertanian
Zeolit (minimal 30 % klinoptit atau 60 % zeolit berukuran 15 cm)
Mesin pemecah batu/dengan palu
Mesin giling
Siklun -siklun
Fraksi – fraksi ukuran zeolit
pengaktifan
Pengantongan siap dipasarkan
Pengayakan tenaga manusia
Pemanasan(oven)
Pereaksi kimiaNaOH dan
H SO
Page 19 of 28
Pada prinsipnya pengolahan dilakukan dengan 2 tahap yaitu tahap
preparasi dan tahap aktifasi.
Tahap preparasi
Dengan mempertimbangkan zeolit mempunyai tingkat kekrasan yang rendah
maka preparasi dengan menggunakan mesin giling (mill) yang mampu
memproduksi sampai ukuran lebih kecil dari 100 mesh dan menkombinasikan
dengan siklun (alat sentrifugasi) untuk dapat mengelompokkan fraksinya.
Umpan untuk mesin giling ini dapat berupa hasil pemecahan secara manual
yang berukuran 3 cm ataupun dapat dilakukan dengan mesin pemecah. Ketidak
mampuan siklun dalam memisahkan menjadi fraksi menyebabkan masih
diperlukannya pengayakan. Jika berhasil maka dapat dilakukan aktifasi.
Proses aktifasi
Proses ini dilakukan dengan pemanasan atau dengan pereaksi zat yang
digunakan sebagai pereaksi adalah NaOH dan H2SO4 selanjutnya siap
diaplikasikan sesuai dengan keinginan.
(Sukandarrumidi, 2004)
Contoh gambar ekplorasi zeolit:
Lokasi Endapan Zeolit di Provinsi Jawa Barat dan Banten
Foto 1. Singkapan zeolit di daerah Pasirgombong, Lebak
Page 20 of 28
Singkapan zeolit di daerah Kec. Cipatujah, Kab. Tasikmalaya
G. ZEOLIT SINTETIK
1. Karakteristik Zeolit Sintetik
Zeolit alam sudah banyak dimanfaatkan sehingga jumlahnya semakin
berkurang. Selain itu mineral zeolit alam sulit dipisahkan dari batuan induknya.
Mengingat begitu pentingnya peranan zeolit dalam kehidupan, maka perlu
dilakukan usaha untuk mendapatkan zeolit dengan daya guna yang lebih sebanding
zeolit alam (Sutarti & Rachmawati, 1994).
Untuk mengatasai semakin berkurangnya zeolit alam, maka telah
dikembangkan zeolit sintetik yang memiliki kemampuan yang sama dengan zeolit
alam. 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 (Kusumaningtyas, 2003).
Perbedaan terbesar antara zeolit sintesis dengan zeolit alam adalah:
a. Zeolit sintetis dibuat dari bahan kima dan bahan-bahan alam yang kemudian
diproses dari tubuh bijih alam.
Page 21 of 28
b. Zeolit sintetis memiliki perbandingan silika dan alumina yaitu 1:1 dan sedangkan
pada zeolit alam hingga 5:1.
c. Zeolit alam tidak terpisah dalam lingkungan asam seperti halnya zeolit sintetis
(Saputra, R, 2006).
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 harganya murah. 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 (Ulfah, dkk, 2006).
2. Pembuatan Zeolit Sintetik
Pembuatan Zeolit X
Jika dilihat dari manfaatnya, zeolit X dapat digunakan sebagai katalis,
adsorbent, separasi gas, ion-exchanger, petrochemical, dan dapat pula digunakan
sebagai deterjen (Bell, R.G., 2001). 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. Namun dapat pula
mengganti larutan natrium aluminat 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.
Penambahan NaOH 50% dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh
NaOH sebagai sumber gugus aktif Na+ yang berfungsi sebagai kation-exchange
dalam penjerapan logam.
Page 22 of 28
Ada empat tahap dalam pembuatan zeolit X, yaitu penyiapan bahan
baku, pembuatan zeolit X, pengaktifan produk zeolit X, dan pengujian produk
zeolit X sebagai penjerap logam berat misalnya Fe.
Bahan-bahan yang dipersiapkan terlebih dahulu adalah Al(OH)3 dan
silika, sebagai bahan baku utama zeolit. Al(OH)3 diperoleh dengan melarutkan
tawas (Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O) dalam larutan NaOH. Sedangkan silika
diperoleh dengan mengkalsinasi waterglass (Na2SiO3). Pembuatan zeolit X
diawali dengan mencampur Al(OH)3 dengan larutan NaOH 50% dan aquades
dalam labu leher tiga. Campuran tersebut dipanaskan sampai suhu 800 C dengan
pengadukan selama 30 menit. Lalu ke dalam campuran tersebut ditambahkan
silika dan aquades, campuran ini diaduk selama 2 jam tanpa pemanasan. Setelah
itu pengadukan dihentikan, dilanjutkan dengan pemanasan campuran selama 30
menit. Kemudian campuran tersebut disaring dan diambil endapannya. Endapan
dicuci dengan aquades lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 1200 C selama 2
jam. Setelah itu dilanjutkan dengan tahap pengaktifan produk zeolit X dengan
proses kalsinasi dalam furnace pada suhu 550oC selama 4 jam. Produk zeolit X
yang diperoleh diuji daya jerapnya terhadap logam Fe yang terdapat dalam
larutan FeSO4. Kadar Fe yang masih terdapat dalam larutan FeSO4 dianalisa
dengan Atomic Absorption Spectrometry. Secara ringkas prosedur percobaan ini
dapat dilihat dalam skema
Page 23 of 28
Preparasi sampel
Penambahan silika
Pengadukan dihentikan
Penyaringan
Endapan aluminium
dan silika
Pencucian
Pengeringan
Kalsinasi
filtrat
Suhu 5500C, 4 jam
Al2O3.3H2O + aquades + NaOH 50 %
800C, 0.5 jam pengadukan
Water glass + aquades 180 ml
Suhu kamar, 2 jam pengadukan
Pemanasan campuran
0,5 jam tanpa pengadukan
Dengan aquades
Suhu1200C, 2 jam
Zeolit X
Page 24 of 28
Rangkaian alat :
Keterangan gambar :
(nomor 1) statif
(nomor 2) klem
(nomor 3) pendingin balik sebagai tempat terjadinya reaksi
(nomor 4) termometer
(nomor 5) labu leher tiga
(nomor 6) bawah labu leher tiga diletakkan seperangkat magnetic stirrer
(Ulfah, dkk, 2006)
I. APLIKASI ZEOLIT
Secara umum zeolit alam maupun zeolit sintetis memiliki nilai ekonomi yang
bisa dikatakan tinggi, hal ini mengingat dari mineral zeolit yang jika diolah lebih
lanjut akan dapat dimanfaatkan secara optimum. Zeolit mempunyai banyak kegunaan,
dimana setiap kegunaan yang dimiliki tentunya tidak terlepas dari sifat – sifat unik
yang dimilikinya, sifat-sifat unik tersebut meliputi dehidrasi, adsorben, penyaring
molekul, katalisator dan penukar ion. Adapun kegunaan dari zeolit adalah, untuk
peningkatan unsur hara tanah, penjernih air, pembersih limbah pabrik, pakan ternak,
dll. Berikut ini disajikan ulasan tentang pemanfaatan zeolit di berbagai bidang.
Page 25 of 28
1. Bidang pertanian dan perkebunan
Berdasarkan kepada Kapasitas Pertukaran Kation dan retensivitas terhadap air
yang tinggi, zeolit sekarang ini telah banyak digunakan untuk memperbaiki sifat
tanah atau untuk efisiensi unsur hara pada pupuk ataupun pada tanah itu sendiri,
misalnya saja pada tanah latosol. Berdasarkan kriteria penilaian sifat kimia tanah,
tanah latosol mempunyai pH sangat masam (4.44), KTK tanah termasuk rendah,
kejenuhan basa sangat rendah, C organik sedang, N total sangat rendah dan
kejenuhan alumunium tinggi. Secara keseluruhan tanah ini mempunyai tingkat
kesuburan rendah.
Padahal kita ketahui bahwa tanaman darat dapat tumbuh baik pada tanah yang
gembur dan subur, maka agar tanaman dapat tumbuh baik pada tanah latosol, perlu
dilakukan usaha untuk meningkatkan kesuburan tanah. Salah satu usaha yang
dilakukan antara lain dengan penambahan bahan amelioran seperti zeolit.
Penambahan zeolit dapat meningkatkan jumlah unsur K, Ca, Mg dan Na serta
meningkatkan KTK tanah. Hal ini bisa terjadi karena zeolit memiliki kemampuan
mempertukarkan kation – kation. Prinsipnya adalah, kation – kation yang dimiliki
berupa alkali dan alkali tanah pada struktur zeolit dapat bergerak bebas, sehingga
dengan adanya dorongan keluar oleh ion H+, kation seperti K, Ca, Mg dan Na dapat
berpindah dari zeolit ke medium tanah yang dapat menyebabkan suplai basa – basa.
Selain itu zeolit mengandung unsur-unsur hara makro dan mikro yang dapat
disumbangkan ke dalam tanah. Penambahan zeolit dapat memperbaiki agregasi
tanah sehingga meningkatkan pori-pori udara tanah yang berakibat merangsang
pertumbuhan akar tanaman. Luas permukaan akar tanaman menjadi bertambah
yang berakibat meningkatnya jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh tanaman.
Untuk memperoleh manfaat tersebut zeolit dapat digunakan dengan bebagai
cara, di antaranya adalah dengan cara ditebarkan langsung ke tanah sebagai bahan
pembenah tanah, dicampur dengan pupuk untuk meningkatkan efisiensinya, atau
dapat juga dicampurkan langsung pada media tumbuh tanaman.
2. Bidang Peternakan
Dalam bidang ini, zeolit telah digunakan secara komersial , terutama di
negara-negara Eropa dan Jepang. Di Indonesia zeolit telah digunakan sebagai
tambahan dalam makanan ternak domba dan sapi hingga sekarang ini masih
dalam tahap penelitian. Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan didasarkan
Page 26 of 28
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.
3. 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.
4.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.
Page 27 of 28
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 dileati oleh air sadah
akan bereaksi kontinu sesuai persamaan reaksi berikut :
Na – Zeolit + CaCl2 Ca – Zeolit + 2NaCl
Dari reaksi di atas terliihat bahwa antara kation Ca dan Na dipertukarkan.
5. Bidang pengolahan limbah
Zeolit yang telah diaktifkan baik secara fisika dengan pemanasan
maupun secara kimia dengan penambahan asam atau basa mampu meredam /
menurunkan kandungan logam Fe, Mn, Zn, dan Pb yang terdapat dalam air
tanah. Selain itu juga mampu menurunkan kandungan amoniak dalam air
buangan. Zeolit yang telah diaktifkan atau didehidrasi sehingga kehilangan
molekul airnya menyebabkan rongga yang ada akan lebih efektif untuk
menjerap logam – logam berat yang ada pada limbah.
Page 28 of 28
DATAR PUSTAKA
Bell, R.G., 2001, “Promoting The Science of Nanoporous Materials”, British
Zeolite Association Publications, London
Christine Elizabeth Kaharmen. 2008. http://kuningtelorasin.wordpress.com/batuan-macam-dan-pembentukannya/
Flanigen, E.M., 1991, “Zeolite and Molecular Sieves An Historical Perspective”,
Elsevier Science Publishers B.V., New York
Geofact, 2010. http://www.geofacts.co.cc/2008/11/provenance-proses-dan-diagenesis.html
Kusumaningtyas, Ayu Endarti. 2003. “Pemanfaatan Zeolit Sebagai Adsorben
Untuk Mengolah Limbah Industri dan Radioaktif”. Malang : Universitas
Negeri Malang.
Saputra, R. 2006. Pemanfaatan Zeolit Sintesis Sebagai Alternatif Pengolahan
Limbah Industri. (http://pdf-search-engine.com/katalis)
Sukandarrumidi, 2004. Bahan Galian Industri. Yogyakarta : UGM Press.
Sutarti, M dan Rachmawati,M. 1994. Zeolit Tinjauan Literatur, Pusat Dokumentasi
dan Informasi Ilmiah LIPI: Jakarta.
Ulfah, Eli Maria, Fani Alifia Yasnur, dan Istadi. 2006. “Optimasi Pembuatan
Katalis Zeolit X dari Tawas, NaOH dan Water Glass Dengan Response
Surface Methodology”. Semarang : Universitas Diponegoro
http://iqmal.staff.ugm.ac.id/wp-content/2004-ijc-iqmal-4-2-04-10-132-138-
dwiretno.pdf
http://mputantular.tripod.com/pra.html
http://darsono-sigit.um.ac.id/wp-content/uploads/2009/04/zeolit1.pdf
http://openpdf.com/ebook/sifat-kimia-zeolit-pdf.html
http://openpdf.com/ebook/pengolahan-zeolit-pdf.html
http://www.dim.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=493
&Itemid=395
http://www.nesmd.com/shtml/33181.shtml
http://www.dim.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=199
&Itemid=236
top related