Download - GMI wildan
-
7/25/2019 GMI wildan
1/10
TUGAS TERSTRUKTUR
GEOLOGI MINERAL INDUSTRI
Mineral Zeolit Dalam Bidang Industri
Disusun ole! "
#ildan Zar$as%i
&'()'*)+)
KEMENTERIAN ,ENDIDIKAN TINGGI- RISET- DAN TEKNOLOGI
UNI.ERSITAS /ENDERAL SOEDIRMAN
(AKULTAS TEKNIK
,ROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI
,URBALINGGA
0)'1
-
7/25/2019 GMI wildan
2/10
BAB I
,ENDA&ULUAN
Zeolit merupakan suatu kelompok mineral yang dihasilkan dari proses hidrotermal
pada batuan beku basa. Mineral ini biasanya dijumpai mengisi celah-celah ataupun rekahan
dari batuan tersebut. Selain itu zeolit juga merupakan endapan dari aktivitas volkanik yang
banyak mengandung unsur silika. Pada saat ini penggunaan mineral zeolite semakin
meningkat, dari penggunaan dalam industri kecil hingga dalam industry berskala besar. Di
negara maju seperti merika Serikat, zeolit sudah benar-benar diman!aatkan dalam industri.
"arena si!at-si!at yang dimiliki oleh zeolit, maka mineral ini dapat diman!aatkan
dalam berbagai bidang, seperti dalam bidang industri yaitu sebagai bahan yang dapat
digunakan untuk membantu pengolahan limbah pabrik. Masalah limbah industri semakin
meresahkan masyarakat, sehingga banyak dilakukan usaha usaha untuk mengatasi
pencemaran limbah ini, baik itu dengan mengurangi volume limbah yang terbuang ataupun
dengan mendaur ulang kembali limbah tersebut.
Seorang ahli mineralogi dari S#edia pada tahun $%&' (Sheppard, $)')* +%&-++'.
Zeolit menurut proses pembentukannya dibagi , yaitu * zeolit alam (natural zeolit dan
zeolit sintetis (syntetic zeolit. Sedangkan berdasarkan ukuran porinya, zeolit dapat
diklasi!ikasikan menjadi golongan, yaitu* zeolite dengan pori kecil (small pore zeolit,
zeolit dengan pori medium (medium pore zeolit, dan zeolit dengan pori besar (large pore
zeolit. Zeolit alam biasanya mengandung kation-kation "/ ,0a/ , 1a/ atau Mg/
sedangkan zeolit sintetik biasanya hanya mengandung kation-kation "/ atau 0a/ . Pada
zeolit alam, adanya molekul air dalam pori dan oksida bebas di permukaan seperti l2,
Si2, 1a2, Mg2, 0a2, "2 dapat menutupi pori-pori atau situs akti! dari zeolit sehingga
dapat menurunkan kapasitas adsorpsi maupun si!at katalisis dari zeolit tersebut.
-
7/25/2019 GMI wildan
3/10
BAB II
,EMBA&ASAN
A2 Si3at (isi$ Mineral Zeolit
Gambar 1 : mineral zeolite
Mineral zeolit adalah kelompok mineral alumunium silikat terhidrasi 3ml4Siy2z 5
n62, dari logam alkali dan alkali tanah (terutama 1a, dan 0a, m, 4, y, dan z merupakan
bilangan hingga $7, n koe5sien dari 62, serta 3 adalah logam. Zeolit secara empiris
ditulis (M/, M/ l2gSi2 5 z62, M/berupa 0a atau " dan M/berupa Mg, 1a, atau
8e. 3i , Sr atau 9a dalam jumlah kecil dapat menggantikan M/atau M/, g dan z bilangan
koe!isien. 9eberapa specimen zeolite ber#arna putih, kebiruan, kemerahan, coklat, dll.,
karena hadirnya oksida besi atau logam lainnya. Densitas zeolit antara ,7 : , g;cm,
dengan bentuk halus dan lunak. "ilap yang dimiliki bermacam-macam. Struktur zeolit dapat
dibedakan dalam tiga komponen yaitu rangka aluminosilikat, ruang kosong saling
berhubungan yang berisi kation logam, dan molekul air dalam !ase occluded (8lanigen, $)+$
dalam 6arben < "uzvart, $))'.
Struktur zeolit merupakan polimer kristal anorganik didasarkan kerangka tetrahedral
yang diperluas tak terhingga dari l2= dan Si2=dan dihubungkan satu dengan lainnya
melalui pembagian atau pemakaian bersama ion oksigen. >nit pembentuk kerangka utama
zeolit adalah tetrahedral, pusatnya ditempati oleh atom silikon (Si atau atom aluminium
-
7/25/2019 GMI wildan
4/10
(l, dengan empat atom oksigen di sudut-sudutnya. Setiap atom oksigen menjadi bagian
dari dua tetrahedral. ?etrahedral membentuk kerangka yang kontinyu. Subtitusi Si=/ oleh
atom l/ menentukan muatan negati! kerangka, yang dikompensasi oleh kation
monovalensi atau kation divalensi yang berlokasi sama dengan molekul air dalam struktur
kanal.
Gambar 2 : Struktur Tetrahedral SiO4 dan AlO4Pembentuk Struktur Zeolit
?etrahedral Si2 dan l2 saling berhubungan pada sudut-sudut tetrahedralnya untuk
membentuk l, Si !rame#ork tiga dimensi yang berpori. "ation-kation alkali monovalen
atau divalen menempati posisinya di dalam pori-pori. "ehadiran kation-kation ini akan
menetralkan muatan zeolit. Sebagian pori ditempati atau diisi oleh molekul-molekul air.
Gambar 3 : Skematika Tetrahedral Pembentuk Struktur Zeolit
Zeolit mengandung unsur utama silikon, aluminium, dan oksigen serta mengikat
sejumlah tertentu molekul air di dalam porinya. >nsur lain yang juga terdapat pada zeolit
adalah unsur logam alkali dan alkali tanah. Secara umum rumus kimia zeolit dapat
dituliskan sebagai berikut* Mk;n@(l2 (Si2yAm62, n B valensi kation, 4, y B jumlah
tetrahegron per unit sel, m B jumlah molekul air per unit sel, M B kation alkali;alkali tanah,
@(l2 (Si2 B kerangka zeolit yang bermuatan negative, 6 2 B molekul air yang terhidrat
dalam kerangka zeolite.
-
7/25/2019 GMI wildan
5/10
Gambar 4 : Tabel 1 komposisi dan formula dari zeolit an! bertipe kalsik "#eer$1%&3
dalam 'a$ 1%&&(
Gambar ) : Tabel 2 komposisi dan formula dari zeolit an! bertipe alkalik "#eer$1%&3
dalam 'a$ 1%&&(
B. Sum4er dan ,em4entu$an Mineral Zeolit
Zeolit terbentuk dari abu vulkanik yang telah mengendap jutaan tahun silam. Si!at-
si!at mineral zeolit sangat bervariasi tergantung dari jenis dan kadar mineral zeolit.
Mineral zeolit ditemukan pada batuan sedimen piroklatik. Zeolit alam terbentuk dari
reaksi antara batuan tu!a asam berbutir halus bersi!at rhyolitik dengan air pori atau air
meteorik (air hujan. MineralCmineral yang termasuk dalam grup zeolit terbentuk darihasil sedimentasi debu vulkanik yang telah mengalami proses alterasi. Secara geologi,
endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau
yang bersi!at alkali (air asin, proses diagenetik (metamor!osa tingkat rendah, dan proses
hidotermal.
-
7/25/2019 GMI wildan
6/10
Gambar & : Skematika Pembentukan *atuan Zeolit
Zeolit terdapat secara alami didaerah batuan sedimen di sekitar daerah gunung api
atau mengendap sebagai batuan sedimen, pada bagian tanah jenis basalt didaerah sumber
air panas (hot spring. "omposisi kimia zeolite alam ini banyak tergantung pada kondisi
hidrotermal lingkungan lokal, seperti suhu, tekanan uap air setempat dan komposisi air
tanah lokasi kejadiannya. 6al ini menyebabkan zeolit alam dari suatu lokasi, meskipun
mempunyai #arna dan tekstur yang sama tet api mungkin berbeda berbeda dalam
komposisi kimia dari yang diperoleh dari tempat lain karena adanya campuran mineral
lainnya berupa partikel halus sebagai impuritis.
52 Kegunaan Mineral Zeolit Dalam Bidang Industri$. Sebagai 9ahan Pengering ( Drying gent
Setiap zeolit mengandung air, bila klinoptilolit dan mordernit dipanaskan
&7-771 akan mempunyai kemampuan dalam menyerap uap air. Sebagai bahan
pengering klinoptilolit dan mordernit dapat digunakan untuk pemurnian produk
industri petrokimia seperti pada pemurnian !raksi alkohol, metanol, benzen,
4ylene, pemurnian gas alam 3PE;30E, pemurnian metil khlorida dalam industri
karet, dan menurunkan humiditas ruangan. Molekul uap air dapat diserap
sebanyak +-$7 g dengan $77 g klinoptilolit yang sudah diakti!kan pada suhu 77-
&71 selama - jam, dibandingkan g oleh l 2dan $, g oleh silika gel
dengan berat yang sama pada kondisi $, atm dan &1.
. Penyerap Eas
Struktur zeolit dengan sangkar dimensi menyebabkan zeolit mempunyai
si!at sorpsi terhadap gas. "linoptilolit mempunyai dua saluran ukuran 7,= 4 7,&&
-
7/25/2019 GMI wildan
7/10
nm (+-ring dan 7,== 4 7,% nm ($7 ring dengan demikian klinoptilolit ideal
menyerap 2, 12, S2. 6e, 06, 6, 0, 2, 12, r, etilen, metanol, etanol,
benzen, isopren, untuk penyerap klorin, bromin dan !luorin. Zeolit mordenite
dapat menyerap gas 06, 1l 61l, 1S, 16=, 1610, 1626, S2, S2 dan
0o4. Zeolit digunakan dalam proses penyerapan gas mulia antara lain r, "r dan
gas 6e, gas rumah kaca ( 06, 12, S2, S2 dan 024, gas organik 1S,
16=, 1610, 1626, termasuk pirogas dan !raksi etana; etilen, pada
pemurnian udara bersih mengandung 2, penyerapan gas 0 dari udara sehingga
meningkatkan kemurnian 2 di udara, campuran !ilter pada rokok, penyerapan
gas dan penghilangan #arna dari cairan gula pada pabrik gula klinoptilolit dan
mordernit juga digunakan sebagai katalis untuk menggantikan penggunaan l2
pada katalisasi reaksi 02 menjadi 02. Makki, menunjukkan kemampuan
klinoptilolit sebagai katalis untuk hidrokarbon aromatik melalui proses
dehydrogenation dan dealkilasion, untuk cracking para!in, disportion
toluen;benzene dan 4ylen.. Pengolahan 3imbah Fndustri
3imbah industri adalah salah satu diantara tiga pencemar air sungai yang
memberikan kontribusi cukup besar disamping limbah domestik rumah tangga
dan pertanian. Dari pengalaman penulis dan beberapa lieratur, klinoptilolit dan
mordernit dapat menyerap logam berat dengan selektivitas sebagai berikut *
1sGHbG"G06=GPbGgG9aGnaGSrG1aG3iG1dG1uGZn1sGgGHbG"G06=GPb
G0aG9aGSrG3iG1aG1dG1uGZn.
Penggunaan zeolit dalam pengolahan limbah industri sangat ideal karena
mencakup proses pengolahan limbah cair, proses immobilisasi limbah dan sebagai
bahan pengisi (back!ill material pada sistim penyimpanan limbah. Dalam industri
nuklir, klinoptilolit telah digunakan pada tahun $)%) untuk dekontaminasi air
pendingin reactor ?hree Mile Fsland >nit FF. ?ahun $)+%, pada kecelakaan reaktor
1hernobyl, pada pemisahan radionuklida hasil !isi dalam air kolam penyimpanan
bahan bakar nuklir di SFIJP (Site Fon-J4change Plant 9ritish 0uclear 8uel
3imited, Sella!ield, Fnggris.
-
7/25/2019 GMI wildan
8/10
9alek menggunakan klinoptilolit untuk penyerapan 1s dan Sr, 1o dan Hu dan
gas Hu2= pada suhu &71 dan suhu kamar. "ekha#atiran terhadap pencemaran
lingkungan oleh natrium poli!os!at yang digunakan sebagai KbuilderL pada produk
deterjen, klinoptilolit telah digunakan sebagai pengganti poli!os!at. Penelitian
menunjukkan klinoptilolit dalam deterjen tidak akan menyebabkan akumulasi
pada sistim air buangan dan tidak bersi!at toksik terhadap hehidupan di air. Di
epang klinoptilolit digunakan untuk !illerL kertas, karet dan polimer yang
memperoleh material dengan densitas rendah ?chernev menggunakan zeolit yang
klinoptilolit dalam Ksolar heatin!+,oolin!L pada panel energi cahaya matahari
berdasarkan adsorpsi;desorpsi molekul air di#aktu siang dan malam hari. $,&,+,)
Sekitar $ ton klinoptilolit yang ditempatkan di atap dengan dimernsi $),' m
(roof area dapat mendinginkan $ ton udara.
=. Slo# release ammonium dan pestisida;herbisida
Penggunaan pupuk yang berlebihan akan menyebabkan pencemaran air,
udara dan tanah pertanian. Sekitar &7N urea akan terdegradasi menjadi
ammoniak;ammonium, nitrat atau nitrit sebelum diserap oleh akar tanaman. 6al
yang sama terjadi pada penggunaan pestisida dan herbisida. "linoptilolit dan
mordernit dapat digunakan dalam bidang pertanian sebagai Ksoil ,onditionin!L
atau Kslo- releaseL ammonium dan pestisida;herbisida. Pada pertengahan tahun
$))), klinoptilolit telah direkomendasikan oleh Departemen Pertanian sebagai
campuran pupuk urea.
KESIM,ULAN
Zeolit sangat berman!aat dalam bidang industri, sebagai bahan alternative
pengolahan limbah industri. 6al ini adalah karena si!at-si!at yang dimiliki oleh zeolite itu
seniri yaitu kemampuan untuk menyerap molekul, menukar ion, dan menjadi katalis. Zeolit
sintetis adalah suatu senya#a kimia yang mempunyai si!at !isik dan kimia yang sama
-
7/25/2019 GMI wildan
9/10
dengan zeolit yang ada di alam, zeolit sintetis ini dibuat dari bahan lain dengan proses
sintetis, yang dibuat sedemikian rupa sehingga menyerupai zeolit yang ada di alam. Zeolit
sintetis mampu sebagai bahan pengolah limbah yang e!ekti!, karena si!at yang dimiliki jauh
lebih baik dari zeolit alam, sebagai contoh zeolit sintetis tipe O60a mampu menyerap S2
dari gas residu dari limbah pabrik, pada akhirnya dapat menjaga lingkungan dan kesehatan
masyarakat.
"arena si!at-si!at yang dimiliki oleh zeolit, maka mineral ini dapat diman!aatkan
dalam berbagai bidang, seperti dalam bidang industri yaitu sebagai bahan yang dapat
digunakan untuk membantu pengolahan limbah pabrik. Masalah limbah industri semakin
meresahkan masyarakat, sehingga banyak dilakukan usaha usaha untuk mengatasi
pencemaran limbah ini, baik itu dengan mengurangi volume limbah yang terbuang ataupun
dengan mendaur ulang kembali limbah tersebut.
DA(TAR ,USTAKA
Sudrajat, M. 77. .ristalo!rafi/0ineralo!i. 9andung * F?9.
-
7/25/2019 GMI wildan
10/10
6ardjatmo., 6usaini, Stud theProperties of some ndonesian atural Zeolites , on 2ne Day
Seminar onMineral Property and >tilization o!0atural Zeolite, SPS-9PP?, akarta,
($))'.
Supandi, et. al.efinement Stru,tur .ristal .linoptilolit dan 0ordernit Alam .urnal Flmu
dan Hekayasa Material, ol$, 0o $, &-, akarta, ($)))
3as ?2 se of zeolite for radioa,ti5e 6aste treatmen and #isposal . on 2neDay Seminar on
Mineral Property and>tilization o! 0atural Zeolite SPS9PP?,akarta, $) 8ebruari
($))'
6arjanto, S. $)+%.7empun!$ zeolit$ dolomit$ dan ma!nesit: 8enis$ sifat 9sik$ ,ara teradi dan
pen!!unaana. Publikasi "husus Direktorat Sumberdaya Mineral, direktoat
Sumberdaya Mineral, Dirjen Eeologi dan Sumberdaya Mineral. Departemen
Pertambangan dan Jnergi Hepublik Fndonesia. akarta, h. $7+-$''.