Download - ZEOLIT
BAB I
GEOLOGI
I.1 Mula Jadi
Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya
dijumpai pada batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik
yang telah mengalami proses alterasi.
Secara geologi, endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu
vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali (air asin), proses diagenetik
(metamorfosis tingkat rendah), dan proses hidrotermal.
a. Endapan Zeolit Berasal dari Sedimen Vulkanik pada Lingkungan
Danau
Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralogi secara
lateral. Keadaan ini diakibatkan oleh perubahan komposisi air danau, yaitu
mulai dari indikasi debu vulkanik yang tidak mengalami alterasi dan
tersingkap pada batas cekungan danahu, kemudian diikuti oleh zona zeolit
non-analsimik hingga zona analsimik, yang pada akhirnya terbenntuk zona
natriu felspar di tengah-tengah cekungan.
b. Endapan Zeolit yang Berasal dari Hasil Alterasi Air Tanah
Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa zeolitik yang
tebal. Zona zeolit yang terbentuk lebih bersifat vertikal daripada
horizontal. Keadaan ini disebabkan oleh perubahan komposisi kimia
sebagai akibat dari reaksi air tanah.
Endapan ini mempunyai ketebalan yang dapat mencapai ratusan
meterl. Mineral yang pada umumnya dijumpai adalah klinoptilolit dab
mordenit.
c. Endapan Zeolit Jenis Diagenetik
Endapan zeolit jenis ini dicirikan dengan perlapisan yang sangat
tebal (sampai ratusan meter) dengan penyebaran yang sangat luas, namun
jkandungan mineral zeolit sangat rendah.
I-1
d. Endapan Zeolit Jenis Hidrothermal
Endapan zeolit jenis in dicirikan oleh zona mineralisasi
klipnotilolit dan mordenit pada daerah intrusi yang terdangkal dan
terdingin. Meskipun endapan zeolit jenis ini mempunyai kadar yang
tinggi, keterdapatannya di alam sangat terbatas, sehingga kurang begitu
ekonomis untuk ditambang.
I.2 Mineralogi
Zeolit alam merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi, dengan unsur
utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga
dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air. Rumus empiris
zeolit alam adalah :
M2/n.Al2O3.x(SiO2)yH2O
Sebagai contoh adalah formula unit sel dari klinoptilolit, yang merupakan
mineral zeolit yang paling umum dijumpai, yaitu:
(Na3K3) (Al6Si30O72).24H2O
Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus
dan bersifat rhyolitik dengan air pori atau meteorik. Komponen utama pembangun
struktur zeolit adalah struktur bangun primer yang mampu membentuk struktur
tiga dimensi. Muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit, baik yang terdapat
di permukaan maupun di dalam pori menyebabkan zeolit dapat berperan sebagai
penukar kation, penjerap, dan katalis.
Pori-pori zeolit terbentuk dengan cara pengusiran air pada pemanasan di
atas 100 derajat celcius. Keadaan seperti ini yang memungkinkan zeolit dapat
menjerap molekul-molekul yang mempunyai garis tengan lebih kecil dari pori-
pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit
biasanya berkisara antara 10-35%.
Perbandingan antara atom Si dan Al uang bervariasi akan menghasilkan
banyak jenis zeolit yang terdapat di alam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih
dari 50 jenis zeolit. Namun, mineral pembentuk zeolit terbesar hanya ada
sembilan jenis. Seperti yang ditunjukkan pada (Tabe 1)
IV-1
Tabel 1. Formula Unit-Sel dan Sifat Fisik Zeolit Alam
Jeni MineralZeolit
Komposisi Kestabilan Panas
Volume Pori (%)
Garis Tengah
Pori (°A)
Kapasitas Tukar Kation (meq/100g)
Analsim Na16(Al6Si32O96).16H2O Tinggi 18 2,6 4,54
Kabasit (Na3,C)6(Al2Si24O72).40H2O Tinggi 47 3,7-4,2 3,84
Fillipsit (NaK)5(Al5Si11O32).20H2O Sedang 31 2,8-4,8 3,31
Klinoptilolit (Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O Tinggi 34 3,9-5,4 2,16
Erionit (Na, Mg1/2, K)9(Al9Si27O72).
27H2O
Tinggi 35 3,6-5,2 3,12
Ferrierit (Na2,Mg2)(Al6Si30O72).18H2O Tinggi 28 3,4-5,5 2,33
Mordenit Na8(Al8Si40O96).24H2O Tinggi 28 2,9-7,0 2,29
Heulandit Ca4(Al8Si28O72).24H2O Rendah 39 4,0-7,2 2,91
Laumonit Ca4(Al8Si16O48). 16H20 Rendah 34 4,6-6,3 4,25
I-1
BAB II
PENAMBANGAN DAN PENGOLAHAN
I.1 Penambangan
Penambangan zeolit ada umumnya dilakukan secara tambang terbuka
(kuari). Peralatan yang digunakan dapat berupa peralatan sederhana hingga
peralatan mekanis, bergantung kepada kapasitas produksi tambang. Untuk
tambang-tambang zeolit skala menengah ke atas, penggalian zeolit dengan cara
pemboran dan peledakan tidak dapat dihindari, mengingat kekerasan zeolit cukup
tinggi. Tahap-tahap penambangan zeolit terdiri atas :
a) Pengupasan tanah penutupan
b) Penggalian zeolit, manual atau dengan pemboran dan peledakan
c) Pemuatan
d) Pengangkutan.
I.2 Pengolahan
Pengolahan zeolit dilakukan dalam dua tahapan, yaitu pengecilan ukuran
dan proses aktivasi.
1) Pengecilan Ukuran
Pengecilan ukuran dilakukan melalui beberapa tingkatan, yaitu
mulai dari peremukan (crushing) sampai dengan penggerusan
(grinding).
Tujuan tahapan ini adalah untuk memperoleh ukuran produk yang
sesuai dengan tujuan penggunaannya. Produk yang dihasilkan dapat
secara langsung digunakan (bidang pertanian dan peternakan) atau
terllebih dahulu melalui proses aktivasi untuk tujuan penggunaan
tertentu.
Tingkatan dan peralatan yanng digunakan dalma tahap pengecilan
ukuran adalah :
IV-1
Peremukan :
a) Crusher dan screen (ayakan)
b) Ukuran produk 3 cm.
Penggerusan :
a) Hammer mill dan siklon.
b) Ukuran produk hingga 100 mesh.
2) Aktivasi
Proses aktivasi bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat khusus
zeolit dengan cara menghilangkan unsur-unsur pengotor (mineral
pengganggu) yang terdapat di dalam zeolit. Terdapat dua cara yang
pada umumnya digunakan dalam proses aktivasi zeolit, yaitu dengan
cara pemanasan dan cara kimia.
a) Pemanasan
Pemanasan dilakukan dalma suatu tungku putar (rotary
klin) dengan menggunakan hembusan udara panas yang bersuhu
200-400 derajat celcius.
b) Kimia
Aktivasi zeolit secara kimia dilakukan dengan cara
perendaman dan pengadukan zeolit dalam suatu larutan asam
ataupun dalam larutan soda kaustik (NaOH).
I-1
BAB III
KEGUNAAN DAN SPESIFIKASI
III.1 Dasar-Dasar Penggunaan
Zeolit alam sebenarnya telah lama dikenal dan digunakan, namun hanya
terbatas sebagai bahan bangunan (semen pozolan, blok batu ringan, batu untuk
ukiran dan agregate beton ringan). Penggunaan zeolit pada umumnya didasarkan
pada sifat-sifat kimia dan fisika zeolit, seperti penjerap, penukar kation dan
katalis.
a. Penjerap
Penjerap adalah proses ikatan suatu moleku atau unsur-unsur pada
permukaan unsur lain. Penggunaan zeolit sebagai bahan penjerap karena
1) Zeolit bersifat selektif dan mempunyai kapasitas tukar kation
yang cukup tinggi.
2) Zeolit dapat memisahkan molekul-molekul berdasarkan ukuran
dan bentuk struktur kristal zeolit.
b. Penukar Kation
Kation-kation dalam zeolit dapat dipertukarkan dengan kation lain
dalam suatu larutan. Hal ini disebabkan oleh ion-ion dalam pori-pori
kristal zeolit selalu memelihara kenetralan muatan listriknya, selain
disebabkan pula oleh ion-ion tersebut yang dapat bergerak bebas.
Kapasitas pertukaran kation tergantung pada ukuran, muatan ion, dan jenis
zeolit.
c. Katalis
Reaksi katalistik terjadi di dalam pori-pori kristasl zeolit. Oleh
karena itu, sifat zeolit yang sangat penting sebagai katalis adalah ukuran
pori-pori dan volume kosong yang besar. Akan tetapi, sifat ini sangat
jarang dijumoai pada zeolit alam, sehingga penggunaan zeolit buatan
sebsgsi katalis lebih umum. Selain itu, kedudukan kation dalam struktur
IV-1
zeolit dan perbandingan atom. Si dan Al juga mempengaruhi sifat zeolit
sebagai katalis.
Sebagai katalis, zeolit mempunyai keistimewaan, yaitu lama
pemakaian yang lebih panjang bila dibandingkan dengan bahan katalis
lainnya.
III.2 Penggunaan Zeolit
Sekarang ini zeolit sudah berkembang kegunaannya. Berikut ini beberapa
macam kegunaan zeolit di berbagai bidang.
a. Bidang Pertanian dan Perkebunan
Berdasarakan kapasitas pertukaran kation dan retensivitas terhadap
air yang tinggi, zeolit sekarang ini telah banyak digunakan untuk
memperbaiki sifat-sifat tanah, terutama tanah yang banyak mengandung
pasir dan tanag podzolik.
Dalam penggunaan zeolit sebagai pemantap tanah, masalah penting
yang harus diketahui adalah jenis kation dominan yang terkandung dalam
zeolit.zeolit dengan kandungan ion Na yang tidak lebih tinggi daripada
kation yang dapat dipertukarkan akan memberikan hasil yang baik. Namun
bila ion Na berlebihan akan menyebabkan banyak ion ini masuk ke dalam
tanah, sehingga dapat menimbulkan keracunan dan hambatan dalam proses
osmosa pada tanaman. Penggunaan zeolit, terutama jenis klinoptilolit telah
memperlihat hasil, yaitu berupa peningkatan ketersedian unsur nitrogen
dalam tanah. Tanah pertanian yang berupa pozolan merah-kuning
merupakan lahan yang kurang subur dan perlu diperbaiki.
b. Bidang Peternakan
Dalam bidang peternakan, zeolit telah digunakan secara komersial,
terutama di negara-negara Eropa dan Jepang. Di Indonesia, zeolit
digunakan sebagai imbuh makanan (feed additive) ternak babi dan ayam.
Penggunaan untuk ternak domba dan sapi hingga saat ini masih dalam
proses penelitian.
I-1
Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan di dasarkan pada
kedua sifat zeolit yang penting, yaiu :
1) Kapasitas pengikat ion NH yang berasal dari ammonia sangat
besar
2) Afinitas zeolit terhadap ion-ion bersifat racun
Pada ternak ruminansia (domba, babi, sapi, ayam, dll), proses
pencernaan protein dan non-protein nitrogen sangat berbeda bila
dibandingkan dengan proses pencernaan pada ternak non-ruminansia.
Dengan demikian zeolit disini berfungsi sebagai buffer ion NH. Adanya
mekanisme tersebut, pemanfaatan protein oleh ternak ruminansia lebih
efisien, yang pada akhirnya dapat meningkatkan pertumbuhan dan
produksi ternak.
Spesifikasi zeolit untuk penggunaan ini adalah :
1) Zeolit digerus sampai ukuran -200 mesh
2) Bunga matahari juga digerus
3) Kedua bahan tadi dicampur dengan rumput
c. Bidang Perikanan
Pada peternakan udang, kendala yang di hadapi adalah rendahnya
produksi (1 ton per ha per tahun), sedangkan produksi tambak udang di
Taiwan mencapai 20 ton/ha/tahun. Hal ini umumnya disebabkan oleh
tingkat kematian benur yang masih tinggi karena sirkulasi air yang belum
baik. Peningkatan produksi dapat dilakukan dengan memperbaiki sistem
pengairan dan pemanfaatan zeolit.
d. Bidang Industri
1) Pengeringan dan Pemurnian Gas
Zeolit (khabazit dan erionit) berfungsi untuk menjerap gas
CO2. Zeolit jenis mordenit merupakan zeolit terbaik untuk
meningkatkan konsentrasi oksigen. Zeolit jenis lain yang juga
dapat digunakan adalah klinoptilolit, khabazit, erionit, dan
analsim. Spesifikasinya ditunjukkan pada (Tabel 1)
IV-1
Tabel 1. Spesifikasi Zeolit yang Digunakan
Sebagai Bahan Pemurnian Oksigen
Uraian Spesifikasi
Jenis Zeolit Modenit (50-55% dalam zeolit)
Ukuran Butir -3+8Mesh
Pengaktivan Pemanasan (500-600°C)
Kekerasan Tinggi
2) Bahan Pengisi (filler)
Zeolit dapat digunakan pada industri kertas dan kayu lapis
(multipleks) sebagai pengisi (filler). Pada industri kertas, zeolit
jenis klinoptilolit digunakan untuk menghasilkan kertas
berkualitas super untuk menggantikan kaolin atau kalsium
karbonat. Spesifikasinya ditunjukkan pada (Tabel 2) berikut ini.
Tabel 2. Spesifikasi Zeolit sebagai Pengisi Kertas
Uraian Spesifikasi
Ukuran Butir 300 Mesh
+10 Mesh 25%
-10 Mesh 54%
Brightness 70-73%
pH 9,1-9,3
3) Bahan Keramik
Pada suhu 500 derajat celcius dan tekanan 2.000 Mpa,
zeolit-Y akan berubah menjadi jadeite (batu giok), yang
merupakan batu permata yang sangat keras dan kaku.
Zeolit dalam bentuk penukar magnesium akan meleleh
menjadi glass pada suhu 1600 derajat celcius dan pada suhu
10.000 derajat celcius akan mengalami proses rekristalisasi
membentuk kordirit.
I-1
e. Bidang Energi
1) Gasifikasi Batubara
Zeolit digunakan sebagai katalisator pada proses gasifikasi
batubara, terutama pada batubara yang berkadar belerang dan/atau
nitrogen tinggi. Penggunaan zeolit dapat membantu untuk
memperoleh gas batubara yang bersih karena zeolit tersebut dapat
menjerap unsur-unsur pengotor.
2) Industri Perminyakan
Dalam industri perminyakan, zeolit selain digunakan
sebagai petunjuk paleo environment pada lapangan minyak bumi,
juga dapat digunakan pada proses pemurnian. Tujuan penggunaan
zeolit disini adalah untuk menjerap air dan karbon dioksidan yang
terkandung di dalam minyak bumi. Jenis zoelit yang dapat
digunakan dalam proses ini adalah khabazit, klinopttilolit, dan
mordenit. Penggunaan zeolit ini dapat berlangsung lama dan
berulang-ulang dalam lingkungan yang bersifat asam.
3) Energi Matahari
Dalam industri pemanfaatan energi matahari, zeolit
digunakan sebagai bahan penjerap dan pelepasan panas kembali.
Zeolit yang digunakan adalah jenis khabazit dan klinoptilolit.
Penjerapan dan pelepasan panas radiasi matahari digunakan
untuk pembuatan alat pemanasan dan pendingin ruangan (air
conditioner) atau alat pemanas air (heater). Selain itu, panas
radiasi matahari juga dapat diubah fungsinya sebagai sumber
energi listrik.
Pada dasarnya, fungsi zeolit disini adalah untuk
menciptakan keadaan yang kering pada siang hari dan lembab
pada malam hari. Proses pengeringan dan pelembaban oleh bubuk
zeolit dapat menyebabkan perubahan panas beberapa ratus BTU
unutk setiap kilogram bubuk zeolit.
IV-1
f. Kelestarian Lingkungan
Dalam masalah lingkungan hidup, zeolit digunakan sebagai bahan
penghilang bau (deodorizer), penghilang warna dan bahan pengontrol
polusi.
Penggunaan zeolit sebagai bahan pengontrol polusi pada umumnya
didasarkan kepada kemampuan zeolit untuk mengubah kation suatu
limbah dalam jumlah besar secara selektif.
Sekarang ini penggunaan deterjen sudah merata di masyarakat,. Untuk
menghilangkan kesadahan deterjen tersebut, biasanya digunakan sodium
trifosfat sebagai pelembut air. Bahan kimia ini ternyata sangat berbahaya
bila berada dalam air secara berlebihan karena dapat mempercepat
pertumbuhan lumut hijau, yang dapat mengurangi kadar oksigen dalam
air. Oleh karena itu, timbul pemikiran untuk mengganti senyawa fosfat
tersebut dengan zeolit, karena selain mempunyai sifat sebagai pelembut,
zeolit juga dapat menjerap dye-stuffs dan pigment dirt.
g. Bahan Bangunan
Penggunaan zeolit sebagai bahan bangunan dan ornamen telah
dilakukan sejak jaman Romawi kuno. Penggunaan tersebut meliputi
jalan, pondasi rumah atau bangunan, saluran air, jembatan, bahan perekat
atau plester, dan lain-lain. Ornamen yang dibuat meliputi dinding berukir
dan patung.
I-1
BAB IV
PERTANYAAN
1. Sebutkan 4 tahapan penambangan zeolit!
2. Sebutkan 3 sifat zeolit berdasarkan sifat kimia/fisikanya!
3. Jelaskan penggunaan zeolit untuk imbuh ternak!
4. Sebutkan dan jelaskan 2 macam aktivasi dalam pengolahan zeolit!
5. Sebutkan 3 penggunaan zeolit di bidang industri ?
IV-1