LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
8. Karakterisasi Hydrotalcite dan Biodiesel
a. Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS)
Spektroskopi Serapan Atom (SSA) merupakan suatu metode analisis kimia untuk menentukan unsur-unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace). Penentuan kadar logam dari suatu sampel dengan metode SSA, dapat dilakukan dengan cara kurva kalibrasi maupun penambahan standar (Skoog et al., 1997).
Penelitian Alnavis (2010) yang telah mensintesis Mg-Al hidrotalsit dari
brine water tiruan menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) untuk
mengetahui kandungan Mg2+ dan Ca2+ sebelum dan sesudah pengendapan Ca2+. Analisis kandungan Mg2+ dan Ca2+ menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) sesuai dengan prosedur SNI. Brine water sebanyak 100 mL dikocok hingga homogen dan ditambah 2 mL HCl (1:1). Larutan dipanaskan sampai hampir kering kemudian ditambahkan 1 mL lantan klorida (LaCl3) 50 g/L dan diencerkan dengan akuabides hingga 100 mL. Untuk analisis kandungan Mg2+ larutan tersebut diencerkan dengan 10.000 kali faktor pengenceran. Standar dibuat dari Mg(NO3)2.6H2O dengan variasi konsentrasi 0; 0,2 ; 0,4 ; 0,8 ; 1,2 ; 1,6 dan 2 mg/L. Sedangkan untuk analisis kandungan Ca2+ larutan diencerkan dengan 100 kali faktor pengenceran. Standar dibuat dari CaCl2.2H2O dengan variasi konsentrasi 0; 2; 4; 6; 8 dan 10 mg/L. Keasaman standar dibuat sama dengan keasaman sampel. Analisis kandungan Mg2+ dari brine water setelah pengendapan Ca2+ sesuai dengan prosedur di atas.
Kameda et al., (2000) menyatakan bahwa pengotor CaCO3 dapat diendapkan dengan cara menambahkan larutan Na2CO3 dan NaHCO3 ke dalam
brine water dan memanaskannya selama 1 jam pada temperatur 95 ºC.
Pengendapan dengan cara ini dapat mengendapkan 3% ion Mg2+ dan 96% ion Ca2+ dari total ion-ion logam tersebut dalam brine water.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
b. X-Ray Diffractometer (XRD)
Untuk mengetahui kristalinitas suatu zat padat, instrumen yang biasa digunakan adalah X-ray difraction (XRD). Setiap kristal mempunyai harga d yang khas sehingga dengan mengetahui harga d maka jenis kristalnya dapat diketahui. Referensi harga d dan intensitas suatu senyawa dapat diperoleh dari data Joint
Committee on Powder Diffraction Standars (JCPDS) yang bersumber dari International Centre for Difraction Data (West, 1992). Hidrotalsit dengan anion
antar lapisan berupa CO32- dicirikan oleh harga d sekitar 7,80 Å. Pencirian ini disebutkan pula dalam hasil penelitian yang dilakukan oleh Kloprogge, Wharton, Hickey, dan Frost (2002).
Penelitian Rhee dan Kang (2002) mendapatkan Mg/Al-hidrotalsit dengan rasio 4, 3, dan 2 dengan nilai d 7,90; 7,82; dan 7,65 Å. Nilai d menurun dengan meningkatnya kandungan Al. Penelitian Analvis (2010) yang telah mensintesis Mg-Al hydrotalcite-like dari brine water dengan rasio Mg/Al = 2,0 pada difraktogram XRD memiliki tiga puncak dengan intensitas tertinggi yaitu pada harga 2θ sebesar 11,66°, 23,45°, dan 34,57° yang merupakan karakter pada senyawa hydrotalcite.
Gambar 8. Difraktogram XRD Mg-Al hidrotalsit (a) JCPDS 14-191 (Sharma et
al., 2008), (b) Mg-Al hydrotalcite komersial, (c) Mg-Al hydrotalcite
dari brine water
Persentase kandungan senyawa dalam sampel diketahui dengan membandingkan intensitas puncak difraksi karena intensitas tersebut sebanding 22
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
dengan fraksi senyawa dalam sampel (Willard et al., 1988). Persentase kandungan senyawa dalam sampel dihitung dengan rumus:
% kandungan =
/
100% / 1 1 t s I I I I (3)(I/I1)s : jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel. (I/I1)t : jumlah intensitas relatif total sampel.
c. Thermogravimetric/Differential Thermal Analysis (TG/DTA)
Thermogravimetric Analyzer (TGA) secara otomatis mencatat perubahan
berat suatu sistem bila temperaturnya berubah dengan laju tertentu. Perubahan temperatur dan berat direkam secara kontinyu.
Differential Thermal Analyzer (DTA) akan mendeteksi setiap perubahan
termal yang terkait dengan peristiwa atau reaksi kimia, baik yang berjalan secara eksotermik maupun endotermik. Kedua peristiwa ini ditampilkan dalam bentuk termogram differensial sebagai puncak maksimum dan minimum. Puncak maksimum menunjukan peristiwa eksotermis dimana panas akan dilepaskan oleh sampel. Puncak minimum menunjukan peristiwa endotermis dimana terjadi penyerapan panas oleh sampel.
Menurut Yang et al., (2002) analisis termal Mg-Al-CO3 layered double
hydroxide dapat diidentifikasi dari :
a. Pelepasan interlayer air pada temperatur 70-190 °C dan terdapat dua fase kristal yang berbeda secara bersamaan, fase I dengan suatu basal spacing antara 7,5-7,3 Å dan fase II dengan basal spacing ~ 6,6 Å, struktur layered double
hydroxide masih tetap utuh.
b. Pada temperatur antara 190-280 °C, OH- berikatan dengan Al3+ yang mulai lepas pada suhu 190 °C dan terlepas seluruhnya pada temperatur 280 °C. Pada temperatur ini fase I diubah ke dalam fase II.
c. Pada temperatur antara 280-405 °C, OH- berikatan dengan Mg2+ yang mulai lepas pada suhu 280 °C dan terlepas seluruhnya pada temperatur 405 °C, degradasi dari struktur layered double hydroxide juga diamati pada daerah yang sama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
d. Pada temperatur 405-508 °C, CO32- mulai lepas dan terlepas seluruhnya pada temperatur 508 °C. Pada temperatur ini material menjadi suatu campuran larutan padatan oksida amorf metastabil.
Salah satu contoh bentuk termogram TG/DTA Mg-Al hydrotalcite seperti ditunjukkan oleh Gambar 10 (Zhao et al., 2003).
Gambar 9. TG/DTA Mg-Al hydrotalcite
d. Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Daerah pengamatan bilangan gelombang spektra infra merah yang biasanya digunakan untuk mencirikan kurva dari kebanyakan mineral lempung menurut Tan (1982) adalah:
a. Daerah antara 4000-3000 cm-1 yang diakibatkan oleh getaran ulur dari air yang terserap dan atau gugus OH oktahedral. Daerah ini disebut daerah gugus fungsional.
b. Daerah antara 1400-800 yan disebut daerah sidik jari.
Spektra infra merah dari hydrotalcite mempunyai puncak-puncak khas seperti pada Tabel 5.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Tabel 5. Gugus Fungsi Mg-Al hydrotalcite-like Gugus Fungsi Bilangan Gelombang (cm-1) Uluran OH dan M-O 3400-3500a,b
Tekukan OH 1650d
Uluran simetris O=C-O 1385a,c Uluran asimetris O=C-O 1500,5c
Tekukan O=C-O 650a
Uluran Mg-O dan Al-O 400-600a (2 puncak)
Sumber : aKannan (1995) dalam Johnson dan Glasser (2003), bBhaumik, et al (2004), cDi Cosimo, et al (1998), dYang et al (2007)
e. Hidrogen Nuclear Magnetic Resonance (1HNMR)
Persentase konversi metil ester yang diperoleh dapat diketahui dengan menggunakan 1HNMR. Proton disekitar gugus trigliseirda ditunjukkan oleh puncak pada daerah 4-4,3 ppm. Proton disekitar gugus metil ester ditunjukkan oleh puncak pada daerah 3,7 ppm. Sedangkan proton α–CH2 ditunjukkan oleh puncak pada daerah 2,3 ppm. Contoh spektra 1HNMR seperti pada Gambar 4.
Gambar 10. Spektrum 1H NMR hasil transesterifikasi minyak kedelai. A,G, dan
M merupakan proton dari α–CH2, gliserida, dan metil ester.
Nilai konversi metil ester (yang dinyatakan sebagai konsentrasi metil ester) ditentukan dengan rumus:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user ME TAG ME ME I 9 I 5 I 5 x 100 (%) C (6) Keterangan:
CME = konversi metil ester, %
IME = nilai integrasi puncak metil ester, %, dan ITAG = nilai integrasi puncak triasilgliserol, %.
Faktor 5 dan 9 adalah jumlah proton yang terdapat pada gliseril dalam molekul trigliserida mempunyai 5 proton dan tiga molekul metil ester yang dihasilkan dari satu molekul trigliserida mempunyai 9 proton (Knothe, 2000).