PEMURNIAN SILIKA AMORF HASIL DARI PEMUNGUTAN LUMPUR PANAS BUMI DIENG : METODE PENCUCIAN KERING

RENUNG RENINGTYAS, Prof. Ir. I Made Bendiyasa, M.Sc., Ph.D

2013 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Pembangkit listrik panas bumi di Dieng, Indonesia menghasilkan limbah berupa lumpur panas bumi, yang mengandung silika amorf dengan kemurnian sekitar 55%. Limbah tersebut merupakan salah satu sumber bahan baku alternatif silika yang sangat potensial. Penelitian pemungutan silika dari lumpur panas bumi Dieng dengan sol-gel ekstraksi dalam larutan natrium hidroksida telah dilakukan dan diperoleh silika amorf dengan kemurnian 80%, dengan kandungan sisanya adalah pengotor yang terdiri atas natrium dan material volatil. Pada penelitian ini, dicoba dua metode pencucian untuk memurnikan silika yaitu metode pencucian gel dan pencucian kering. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari metode pencucian kering dan memodelkan pengeringan gel silika. Keuntungan utama menggunakan metode pencucian kering adalah jumlah air pencuci yang digunakan untuk memproduksi silika persatuan berat produk dengan kandungan natrium ±7% adalah sekitar 40% dari volum air yang diperlukan pada metode pencucian gel. Penghilangan natrium menggunakan metode pencucian kering jauh lebih mudah dan lebih cepat dibandingkan dengan pencucian gel. Kandungan natrium dalam silika dianalisis dengan menggunakan spektroskopi serapan atom (AAS) sedangkan gugus fungsional dianalisis menggunakan fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Proses pengeringan gel silica dianalisis dengan thermal gravimetric - differential thermal (TG-DTA), dengan eksperimen nonisotermal pada laju kenaikan suhu yang berbeda. Pengeringan silika gel dimodelkan sebagai dua proses simultan, yaitu perpindahan massa air terikat secara fisik dari gel ke udara dan reaksi order satu pelepasan air yang terikat secara kimia. Spektrum hasil FTIR menunjukkan adanya gugus silanol di dalam silika kering, yang mengindikasikan adanya air terikat secara kimia. Dari perhitungan dengan metode isokonversi Friedman, energi aktivasi teramati reaksi pemutusan air terikat berada dalam kisaran 50-170 kJ /mol.

Geothermal power plant in Dieng, Indonesia, always produces sludge as a side product which mainly contains amorphous silica with a purity of about 55%. The waste is one of promising sources as a raw material for producing high grade amorphous silica. Preliminary study in recovery of silica from Dieng’s geothermal sludge through sol-gel extraction in sodium hydroxide solution had been performed and 80% purity of amorphous silica was obtained. The impurities were mainly sodium and volatile matters. In the presence work, two washing methods to remove sodium were applied namely wet-gel and dried gel washing methods. The objectives of this research were to study dried gel washing methods for increasing the purity of amorphous silica product and to propose a mathematical model for silica gel drying. The main advantage of using dried gel washing method was that the amount of distilled water used to produce silica with ±7% sodium in purity was about 40% of water used for wet-gel washing method. The removal of sodium using dried gel washing method was much easier and faster compared with that of wet-gel washing method. Sodium content in silica was determined using atomic absorption spectroscopy (AAS) and functional group using fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Drying process was investigated by thermal gravimetric differential thermal analysis (TG-DTA) through nonisothermal experiments at different heating rates. Two simultaneous processes, namely mass transfer of physically bounded water from gel to air and first order reaction of chemically bounded water to become physically bounded water, were included in the silica gel drying model. From FTIR intrepetation, the chemically bounded water was showed by the presence of silanol groups. According to Friedman isoconversional methods, the apparent activation energy of chemically bounded water reaction is in the range of 50-170 kJ/mole.

Kata Kunci : pemurnian, silika amorf, lumpur panas bumi, ekstraksi sol-gel, metode isokonversi