AKTIVASI ZEOLIT ALAM DENGAN PERLAKUAN HIDROTERMAL DAN KARAKTERISASINYA SERTA UJI AKTIVITAS ADSORPSI AIR DALAM CAMPURAN AIR-ETANOL

SRI LATIFAH AINI, Prof. Dra. Wega Trisunaryanti, M.S., Ph.D.Eng.

2011 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan aktivasi secara fisika dan kimia terhadap zeolit alam yang berasal dari Klaten. Aktivasi fisika dilakukan dengan cara menggerus, mengayak dan merendam zeolit alam tersebut dalam aquades selama 24 jam (ZA). Aktivasi kimia dilakukan dengan proses hidrotermal pada temperatur 300, 400 dan 500⁰ C yang dilanjutkan dengan oksidasi pada temperatur 500⁰ C selama 2 jam, menghasilkan sampel ZA1, ZA2 dan ZA3. Sampel kemudian dikarakterisasi untuk mengetahui perubahan kristalinitasnya dengan difraksi sinar-X (XRD), situs TO4-nya (T=Si atau Al) menggunakan Fourier-Transform Infra Red (FT-IR), rasio Si/Al dengan spektrometri serapan atom (AAS) dan jumlah situs asam dengan metode gravimetri menggunakan basa amoniak. Sampel zeolit diuji kemampuannya sebagai adsorben air dalam campuran air-etanol. Variasi waktu kontak dan rasio campuran dilakukan untuk mengetahui kapasitas adsorpsi dan derajat pemisahan zeolit terhadap air. Deskripsi kinetika adsorpsi dipelajari dengan Linear Driving Force Model (LDFM). Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa zeolit alam Klaten yang mengandung mineral mordenit tidak mengalami perubahan kristalinitas yang berarti. Hasil FTIR menunjukkan adanya perubahan bilangan gelombang dari 1049 cm -1 menjadi 1041 cm -1 untuk ZA1 dan ZA2 serta 1033 cm -1 untuk ZA3. Hasil analisis dengan AAS menunjukkan rasio Si/Al untuk ZA, ZA1, ZA2 dan ZA3 berturut-turut adalah 6,05; 5,88; 5,79 dan 5,31. Analisis keasaman dengan metode gravimetri menunjukkan jumlah situs asam pada sampel ZA, ZA1, ZA2 dan ZA3 masing-masing adalah 5,29; 4,72; 4,84 dan 5,07 mmol/g. Hasil kajian adsorpsi dengan isoterm Langmuir menunjukkan kapasitas adsorpsi dan derajat pemisahan pada konsentrasi air 4% untuk sampel ZA berturut-turut sebesar 0,257 g/g dan 1,179 sedangkan untuk sampel ZA3 berturut-turut sebesar 0,698 g/g dan 5,378. Koefisien transfer massa pada konsentrasi air 40% sebesar 0,02637 per menit untuk sampel ZA dan 0,10514 per menit untuk sampel ZA3.

The physical and chemical activation of natural zeolite from Klaten have been done. The physical activation was done by crushing, sieving and submerging the natural zeolite for 24 hours (ZA). The chemical activation was done by hydrothermal treatment at temperature of 300, 400 and 500⁰ C, and it was continued by oxidation at temperature 500⁰ C for 2 hours and the produced samples were called as ZA1, ZA2 and ZA3. Those samples were characterized their cristalinity by X-Ray Diffraction (XRD), the TO4 (T=Si or Al) sites by Fourier Transform Infra Red (FT-IR), the Si/Al ratio by Atomic Absorbance Spectrophotometry and the amount of acid sites by gravimetric method of ammonia base. The samples were tested as water adsorbent in water-ethanol mixtures. The contact time and the liquid ratio were varied to establish their influence on the zeolite adsorption capacity to water and separation factor. The description of the adsorption kinetics was studied by Linear Driving Force Model. The analysis by using XRD showed that natural zeolite from Klaten which contained mordenite mineral had no significant crystalinity alteration. Characterization by means of FTIR showed wave number alteration from 1049 cm -1 to 1041 cm -1 for ZA1 and ZA2, meanwhile there was wave number alteration to 1033 cm -1 for ZA3. The analysis by AAS showed Si/Al ratio for ZA, ZA1, ZA2 and ZA3 were 6.05; 5.88; 5.79 and 5.31 respectively. The amount of acid sites for ZA, ZA1, ZA2 and ZA3 were 5.29; 4.72; 4.84 dan 5.07 mmol/g respectively. The adsorption study by means of Langmuir isotherm at relative humidity 4% showed the adsorption capacity and separation factor for ZA were 0.257 g/g and 1.179 respectively, while for ZA3 were 0.698 g/g and 5.378 respectively. Mass transfer coefficient at relative humidity 40% were 0.02637 per minute for ZA and 0.10514 per minute for ZA3.

Kata Kunci : zeolit alam, kapasitas adsorpsi, derajat pemisahan.