Pembentukan Padatan Silika dari reaksi CO2 dengan Larutan Natrium Silikat (Na2SiO3) yang Terdapat dalam Limbah Hasil Pengolahan Coal Fly Ash

La Tansa Pramesti Dewi, Dr. Ir. Widya Rosita, S.T., M.T., IPU ; Prof. Himawan Tri Bayu Murti Petrus, S.T., M.E, D.Eng

2024 | Tesis | MAGISTER TEKNIK FISIKA

Kebutuhan silika diperkirakan terus meningkat setiap tahunnya karena memiliki banyak sekali manfaat di bidang industri maupun lingkungan. Beberapa penelitian menunjukkan, silika dapat dihasilkan dari reaksi larutan natrium silikat (Na2SiO3) dengan CO2. Natrium silikat dapat berasal dari hasil leaching NaOH terhadap coal fly ash (CFA). Silika merupakan salah satu komponen coal fly ash yang paling dominan jumlahnya. Pemanfaatan larutan Na2SiO3 dari limbah hasil reaksi NaOH dengan coal fly ash sebagai bahan baku pembentukan silika menggunakan gas CO2 merupakan pendekatan yang menjanjikan. 

Penelitian ini menggunakan bahan baku berupa larutan Na2SiO3 yang berasal dari limbah hasil reaksi NaOH dengan coal fly ash. Gas CO2 digelembungkan hingga terjadi kontak dengan larutan Na2SiO3, kemudian padatan yang terbentuk dianalisis untuk mengetahui jumlah dan fasa mineral serta efisiensi pembentukan padatan silika. Konsentrasi larutan Na2SiO3 divariasikan pada 33%, 25%, 20%, dan 16%, sedangkan laju alir gas CO2 divariasikan ada 2 L/menit, 3 L/menit, dan 4 L/menit.

Hasil analisis XRD menunjukkan konsentrasi larutan Na2SiO3 semakin tinggi, efisiensi pembentukan padatan SiO2 yang dihasilkan semakin meningkat. Efisiensi pembentukan padatan SiO2 paling tinggi didapatkan pada konsentrasi larutan Na2SiO3 33% sebesar 85,85%. Pada variasi laju alir gas CO2, efisiensi pembentukan SiO2 paling tinggi didapatkan pada laju alir gas CO2 3 L/menit sebesar 80,36%. Reaksi larutan Na2SiO3 dengan CO2 menghasilkan padatan SiO2 amorf dan mineral karbonat meliputi natrium karbonat, natrium bikarbonat, termonatrit, dan trona. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan Na2SiO3, maka semakin banyak jumlah padatan SiO2 amorf. Jumlah padatan SiO2 paling tinggi didapatkan pada konsentrasi larutan Na2SiO3 16% sebesar 88,2%. Sementara pada laju alir gas CO2 pada 4 L/menit menunjukkan jumlah SiO2 yang paling banyak terbentuk terbentuk yaitu 43,8%.

The demand for silica is expected to increase annually due to its numerous benefits in both industrial and environmental fields. Several studies have shown that silica can be produced from the reaction of sodium silicate (Na?SiO?) solution with CO?. Sodium silicate can be derived from the leaching of NaOH on coal fly ash (CFA). Silica is one of the most dominant components in coal fly ash. Utilizing the Na?SiO? solution from the waste product of NaOH and coal fly ash reactions as a raw material for silica formation using CO? gas is a promising approach.

This study uses Na?SiO? solution as a raw material, derived from the waste of NaOH reactions with coal fly ash. CO? gas is bubbled through the solution to initiate contact, and the formed solids are then analyzed to determine the quantity, mineral phase, and efficiency of silica solid formation. The concentration of the Na?SiO? solution was varied at 33%, 25%, 20%, and 16%, while the CO? gas flow rate was varied at 2 L/min, 3 L/min, and 4 L/min.

The XRD analysis results show that as the concentration of Na?SiO? solution increases, the efficiency of SiO? solid formation also increases. The highest efficiency of SiO? solid formation was achieved at Na?SiO? solution concentration of 33 %, with an efficiency of 85.85 %. In the variation of CO? gas flow rate, the highest efficiency of SiO? formation was obtained at a CO? gas flow rate of 3 L/min, with an efficiency of 80.36 %. The reaction between the Na?SiO? solution and CO? produces amorphous SiO? solids and carbonate minerals, including sodium carbonate, sodium bicarbonate, thermonatrite, and trona. The study results indicate that as the concentration of Na?SiO? solution increases, the amount of amorphous SiO? solids. The highest amount of SiO? solids was obtained at an Na?SiO? solution concentration of 16 %, amounting to 88.2 %. Meanwhile, at a CO? gas flow rate of 4 L/min, the highest amount of SiO? formed was 43.8 %.

Kata Kunci : Konsentrasi larutan Na2SiO3, Laju alir gas CO2, Natrium silikat, Silika