SINTESIS ZEOLIT A DARI ABU LAYANG BATUBARA DAN MODIFIKASINYA MENGGUNAKAN HDTMAB SEBAGAI ADSORBEN MULTIFUNGSI

DRS. JUMAERI, M.SI, Prof. Drs. Sri Juari Santosa, M.Eng.,Ph.D. ; Dr. Sutarno, M.Si. ; Dra. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D

2015 | Disertasi | S3 Kimia

Sintesis zeolit A dari abu layang batubara dan modifikasinya menggunakan hexadeciltrimethylammonium bromida (HDTMAB) telah dilakukan. Produk reaksi selanjutnya diuji aktivitasnya sebagai adsorben multifungsi untuk spesi kationik dan anionik dari zat warna maupun logam berat, serta untuk spesi nonionik molekul organik. Sintesis zeolit A dari abu layang dilakukan dengan menggunakan metode peleburan alkali yang dimodifikasi dilanjutkan proses hidrotermal. Struktur dan sifat zeolit hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, SEM-EDX, kapasitas tukar kation dan luas permukaan. Modifikasi permukaan dilakukan menggunakan surfaktan kationik HDTMAB sebesar 2 kali kapasitas tukar kation zeolit A yang dihasilkan. Pengujian aktivitas sebagai adsorben dilakukan dengan metode batch dalam variasi pH, waktu kontak dan konsentrasi awal adsorbat. Adsorbat yang digunakan meliputi zat warna anionik Congo Red, zat warna kationik Crystal Violet, ion logam Cr(III), CrO4 2-, dan p-nitrofenol sebagai spesi nonionik dalam larutan air. Penggunaan metode hidrotermal melalui tahap peleburan alkali yang dimodifikasi menghasilkan zeolit A yang selektif. Produk zeolit A menunjukkan karakteristik yang serupa dengan zeolit A standar baik dalam hal stuktur kristal, gugus fungsi maupun morfologi permukaan. Zeolit A termodifikasi surfaktan HDTMA tidak hanya mengadsorpsi spesi anionik Congo Red, CrO4 2-, tetapi juga mengadsorpsi spesi kationik dari Crystal Violet dan ion logam Cr(III), yang mana kemampuan ini tidak ditunjukkan oleh zeolit A tanpa modifikasi. Pada kondisi optimumnya, adsorpsi zeolit A termodifikasi surfaktan terhadap Congo Red, CrO4 2-, Crystal Violet dan Cr(III) berturut-turut mencapai 83,89, 55, 53,84, dan 94,34%, sedangkan terhadap para-nitrofenol mencapai 93%. Hal ini menunjukkan bahwa zeolit A termodifikasi surfaktan HDTMAB dapat digunakan sebagai adsorben multifungsi. Adsorpsi zeolit A termodifikasi surfaktan terhadap Congo Red dan Crystal Violet memenuhi model isoterm Langmuir dan model kinetika pseudo-orde dua. Untuk adsorpsi CrO4 2- dan Cr(III) oleh zeolit A termodifikasi surfaktan memenuhi model isoterm Freundlich, dan kinetika pseudo-orde satu untuk CrO4 2- dan pseudo-orde dua untuk Cr(III). Untuk adsorpsi PNP pada zeolit A dan zeolit A termodifikasi surfaktan, keduanya memenuhi model isoterm Freundlich dan kinetika pseudo-orde dua.

Synthesis of zeolite A from coal fly ash and its modification using hexadeciltrimethylammonium bromide (HDTMAB) have been conducted. The reaction products were tested for their activity as a multifunctional adsorbent for species of anionic and cationic of dye and heavy metal, and for nonionic species of organic molecule. The synthesis of zeolite A from fly ash was carried out by using a modified alkaline fusion method followed by hydrothermal process. Structure and properties of the synthesized zeolite were characterized using XRD, FTIR, SEM-EDX, cation exchange capacity and surface area. The surface modification was performed using cationic surfactant HDTMAB twice as much as the cation exchange capacity of the zeolite A resulted. Examination of activity as adsorbent was performed by batch method in the variation of pH, contact time and initial concentration of adsorbate. The used adsorbate include Congo Red anionic dye, Crystal Violet cationic dye, metal ions Cr(III), CrO4 2-, and para-nitrophenol as nonionic species in aqueous solution. The use of the hydrothermal method through stage of modified alkaline fusion can produce selective zeolite A. The product of zeolite A exhibited characteristics similar to zeolite A standard in terms of the crystal structure, functional group and surface morphology. HDTMAB surfactant-modified zeolite A did not only adsorb anionic species of Congo Red and CrO4 2-, but also adsorbed cationic species of Crystal Violet and metallic ions of Cr(III), which is not exhibited by the zeolite A without modification. At the optimum conditions, the adsorption of surfactant-modified zeolite A for Congo Red, CrO4 2-, Crystal Violet and Cr(III) respectively reached 83.89, 55.00, 53.84, and 94.34%, while for paranitrophenol at 93 %. This is indicates that the surfactant-modified zeolite A can be used as a multifunctional adsorbent. The adsorption of surfactant modified zeolite A for Congo Red and Crystal Violet followed the Langmuir isotherm models and pseudo-second order kinetics models. For adsorption of CrO4 2- and Cr(III) by surfactant-modified zeolite A followed the Freundlich isotherm models, and pseudo-first-order kinetics for CrO4 2- and pseudo-second order for Cr(III). For the PNP adsorption on zeolite A and surfactant-modified zeolite A, it is fitted both Freundlich isotherm and the pseudo-second-order kinetics models.

Kata Kunci : abu layang, sintesis zeolit A, modifikasi HDTMAB, dan adsorben multifungsi ; fly ash, synthesis of zeolite A, HDTMAB modification, and multifunctional adsorbent