Sintesis Zeolit Berbasis Silika dari Biomassa Daun Nanas (Ananas comosus)

(1)

Volume 1, Nomor 1, 26–34, 2024

Journal homepage: https://ejournal.lembagaeinsteincollege.com/JIKP/

Sintesis Zeolit Berbasis Silika dari Biomassa Daun Nanas (Ananas comosus)

1Yogi Dian Kusuma, ¹Aulia Syafira Dedare Janu, ¹Baiq Mega Peramata Ajany, ¹Fitri Handayani,

1Indah Maryam, ¹Karina Siswandari, ¹Sudirman, ²Supriadi, ^1*Baiq Nila Sari Ningsih

1 Program Studi Kimia, Universitas Mataram

2 Program Studi Pendidikan Kimia, Universitas Mataram Email Korespondensi: [email protected]

Received: 5 Januari 2024 Accepted: 6 Januari 2024 Published: 23 Januari 2024 Abstract

Pineapple leaves are a part of the pineapple plant that is rarely used so it becomes waste. Pineapple leaf waste contains several constituent components, one of which is 38% silica. This research aims to utilize waste from pineapple leaf biomass as a source of silica in making zeolite. This research was carried out in two stages, namely alumina synthesis and silica extraction using the sol-gel method. The silica extraction uses the sol-gel method by dissolving 50 grams of pineapple leaves using 250 mL of 5 M NaOH. The gel obtained is filtered using a vacuum, then washed with hot distilled water to produce a Si(OH)4 precipitate. The precipitate was baked in the oven for 18 hours at 85°C. The extraction results from pineapple leaf biomass silica after characterization using FT-IR showed the presence of silanol functional groups (Si-O) and siloxane groups (Si-O-Si) indicating the functional groups found in silica. Zeolite synthesis was carried out using the hydrothermal method, a solution of sodium aluminate and sodium silicate was mixed and heated at a temperature of 100°C accompanied by stirring with a magnetic stirrer. The gel formed was then put into an autoclave and heated in an oven at 150℃ for 18 hours.

Characterization of zeolite synthesis was carried out using FTIR (Fourier Transform Infra Red). The results of FTIR (Fourier Transform Infra Red) analysis indicate the presence of typical peaks from the Al-O and Si-O functional groups with wave peaks of 420 cm-1 and 466 cm-1. Based on this characterization, pineapple leaf biomass waste has potential as a zeolite with the formation of Al-O and Si-O functional groups.

Keywords: Chemical laboratory management, laboratory function, laboratorium Abstrak

Daun nanas merupakan bagian dari tanaman nanas yang jarang dimanfaatkan sehingga menjadi limbah. Limbah daun nanas mengandung beberapa komponen penyusun, salah satunya yaitu silika sebanyak 38 %. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan limbah dari biomassa daun nanas sebagai sumber silika dalam pembuatan zeolit. Penelitian ini dilakukan dengan melalui dua tahapan yaitu sintesis alumina dan ekstraksi silika dengan menggunakan metode sol-gel. Adapun ekstraksi silika menggunakan metode sol-gel dengan melarutkan daun nanas 50 gr menggunakan 250 mL NaOH 5 M. Gel yang didapat disaring menggunakan alat vakum, kemudian dicuci dengan aquades panas agar dihasilkan endapan Si(OH)4. Endapan dioven selama 18 jam pada suhu 85°C. Hasil ekstraksi dari silika biomassa daun nanas setelah di karakterisasi menggunakan FT-IR menunjukkan adanya gugus fungsi silanol (Si-O) dan gugus siloksan (Si-O-Si) menunjukkan gugus fungsional yang terdapat pada silika. Sintesis zeolit dilakukan dengan metode hidrotermal, larutan natrium aluminat dan natrium silikat dicampur dan dipanaskan pada suhu 100°C disertai pengadukan dengan magnetic stirrer. Gel yang terbentuk kemudian dimasukkan kedalam autoclave dan dipanaskan dengan oven pada suhu 150℃ selama 18 jam. Karakterisasi sintesis zeolit dilakukan dengan menggunakan FTIR (Fourier Transform Infra Red). Hasil analisis FTIR (Fourier Transform Infra Red) mengindikasi adanya puncak-puncak khas dari gugus fungsi Al-O dan Si-O dengan puncak gelombang 420 cm^-1dan 466 cm^-1. Berdasarkan karakterisasi tersebut, limbah biomassa daun nanas dapat berpotensi sebagai zeolit dengan terbentuknya gugus fungsi Al-O dan Si-O.

Kata kunci: Pengelolaan laboratorium kimia, manfaat laboratorium, laboratorium

(2)

PENDAHULUAN

Daun nanas mengandung selulosa, hemiselulosa dan lignin yang berikatan satu sama lain untuk membentuk lignoselulosa. Kandungan selulosa yang tinggi dapat digunakan sebagai adsorben melalui proses penghilangan lignin (Sano et al., 2013). Dalam beberapa tahun terakhir, pencarian pembangunan berkelanjutan telah memotivasi upaya untuk memaksimalkan efisiensi penggunaan bahan baku dan meminimalkan penciptaan limbah (Georgiev et al., 2013). Daun nanas (PL) adalah residu pertanian yang dapat diperbarui setiap tahun, tersedia dalam jumlah yang melimpah, sangat jarang digunakan dan nilainya terbatas saat ini (Haleque et al., 2011). Dalam konteks ini, penggunaan residu biomassa sebagai bahan baku untuk produksi energi dan material telah menjadi objek penelitian akademik dan industri yang intensif (Ciang & Chao, 2001). Saat ini, fokus utama industri nanas di negara ini adalah buah-buahan dan bahan makanan terkait sehingga bagian tanaman lainnya (batang, akar dan terutama daun) dianggap sebagai sisa pertanian dari budidaya nanas (Amin et al., 2010). Daun nanas adalah residu pertanian terbarukan tahunan, yang dapat terurai secara hayati, tersedia melimpah (murah), sangat jarang digunakan dan nilai terbatas saat ini. Selain itu, setelah panen masih tersisa limbah daun nanas sehingga menimbulkan berbagai masalah yang harus dihadapi petani (Liu et al., 2010).

Zeolit alam dan sintetik telah menarik perhatian besar untuk menghilangkan polutan organik dan anorganik, kontaminan (misalnya anilin, surfaktan kationik, fenol, dan antibiotik sulfonamida) karena kapasitas penyerapannya yang tinggi, luas permukaan spesifik yang lebih besar, dan selektivitas yang tinggi (Lonin et al., 2015) Zeolit alam, sejenis mineral aluminosilikat terhidrasi berstruktur rangka, banyak digunakan sebagai jenis bahan pozzolan alami di beberapa wilayah di dunia (Ahmadi & Shekarchi, 2010). Zeolit yang disintesis di laboratorium dengan ukuran pori yang ditentukan memiliki berbagai macam aplikasi dalam adsorben, katalis atau saringan molekuler dan katalis kilang minyak (Rupesh et al., 2013).

Zeolit memiliki struktur tiga dimensi yang terdiri dari jaringan [SiO2]⁴⁻dan [AlO4]⁵⁻ tetrahedral yang dihubungkan satu sama lain dengan atom oksigen. Komposisi kimia umum zeolit adalah sebuah [(AlO2) sebuah (SiO2)y] H2O, di mana M mewakili logam alkali atau kation logam alkali tanah, mewakili kation logam tanah valensi. Jumlah air kristalisasi per unit sel dan y mewakili jumlah total [SiO2]⁴⁻dan [AlO4]^5-tetrahedral pada sel satuan zeolit (Carmen & Lavinia, 2008).

Zeolit merupakan kelas aluminosilikat kristal mikropori dengan jenis sistem pori spesifik yang banyak dipergunakan pada perangkat lunak adsorpsi, katalisis, serta pertukaran ion (Setyorini & Suhartana, 2018). Sintesis zeolit lebih sering digunakan karena keseragaman ukuran partikel dan tingkat kemurniannya lebih tinggi dibandingkan dengan zeolit alam. Selain itu, struktur zeolit dapat disintesis dibuat sesuai dengan yang diinginkan (Setyorini &

Suhartana, 2018). Terlebih lagi, dalam penelitian lain telah dibuktikan bahwa daun nanas telah berhasil digunakan sebagai sumber silika dalam pembuatan zeolit (minachev et al., 1996).

Zeolit dapat disintesis dengan metode hidrotermal, yang memungkinkan terjadinya kristalisasi multifasa padatan, baik fasa amorf maupun Kristal (Ashori, 2008). Sintesis zeolit dengan sifat- sifat berharga adalah tugas serius yang membutuhkan banyak penelitian laboratorium.

Zeolit NaX (disebut juga zeolit X, NaX, Linde X dan molekul saringan 13X) adalah analog dari faujasite zeolit alam, Zeolit kelas FAU (NaX, NaY, Linde X, Ultrastabl Y) di gunakan terutama menjadi penukar ion, adsorben atau katalis pada industri kimia, penyulingan minyak dan gas, selain itu bisa diterapkan dalam permunian gas alam asal senyawa belerang, untuk mengeringkan minyak serta gas (udara) menjadi zat pendingin, pada pemisahan campuran hidrokarbon, penyerapan radionuklida, dll (Santos et al., 2013). Zeolit menggunakan struktur 3 dimensi yang terjadi secara alami atau dapat disintesis di laboratorium. Zeolit mempunyai perangkat lunak serbaguna seperti remediasi lingkungan, kegiatan katalitik, perangkat lunak bioteknologi, penginderaan gas serta aplikasi obat, meskipun zeolit alami

(3)

28| Kusuma, Janu, Ajany, Handayani, Maryam, Siswandari, Sudirman, Supriadi, Ningsih

sudah tersedia, tetapi lebih ditekankan pada buatan zeolit karena sintesisnya yang mudah pada bentuk murni, kemampuan pertukaran ion yang lebih baik, serta ukuran yang banyak perhatian juga diberikan pada bagaimana zeolit disintesis dari bahan murah (misalnya sekam padi), khususnya, dengan menuntaskan masalah lingkungan utama.

Metode hidrotermal biasanya dipergunakan secara luas dalam buatan, banyak sekali zeolit berasal dari bahan baku murah mirip fly ash, abu sekam padi, terak tanur sembur, limbah padat kota, lumpur kertas, terak lithium dan kaolin. Selain itu, harapan ke depan di bidang penelitian zeolit sintetik juga disertakan (Mujiyanti et al., 2010). Zeolit memiliki struktur tiga dimensi yang terdiri dari jaringan [SiO2]⁴⁻dan [AlO4]⁵⁻ tetrahedral yang dihubungkan satu sama lain dengan atom oksigen. Komposisi kimia umum zeolit adalah sebuah [(AlO2) sebuah(SiO2)y] H2O, di mana M mewakili logam alkali atau kation logam alkali tanah, mewakili kation logam tanah valensi, adalah jumlah air kristalisasi per unit sel dan sebuah dan yg mewakili jumlah total [SiO2]⁴⁻dan [AlO4]^5-tetrahedral pada sel satuan zeolit, masing- masing. Sejumlah penelitian ilmiah mengkonfirmasi manfaat zeolit sintetis dibandingkan dengan yang alami. Efisiensi zeolit alam dalam menyisihkan limbah radioaktif dari lingkungan (radionuklida Cs dan Sr) ditemukan lebih rendah daripada zeolit sintetik (Deviani et al., 2018).

Zeolit dapat disintesis dari bahan baku yang berbeda yang dapat berupa alam atau buatan manusia. Namun, semua bahan mentah tidak cocok untuk mensintesis zeolit dari sudut pandang ekonomi. Oleh karena itu, bahan baku harus memiliki beberapa sifat. Mereka harus murah, tersedia, biaya produksi rendah, selektivitas, hasil produksi tinggi, dan lebih sedikit zat asing.

Hingga saat ini, berbagai metode fisikokimia dan solvotermal telah diadopsi dan dikembangkan untuk menghasilkan zeolit sintetik seperti metode hidrotermal (Dari, 2015).

Adsorpsi dapat dilakukan terhadap logam berat dengan menggunakan berbagai macam adsorben, di antaranya adalah zeolit, alofan, kitin-khitosan, biosorben dari spesies alga,abu terbang, karbon aktif dan selulosa (Mishra et al., 2004a). Kemampuan adsorpsi zeolit ditizon lebih rendah dibandingkan zeolit aktif, dengan waktu kontak optimum 10 menit untuk zeolit ditizon dan 30 menit untuk zeolit aktif, pH optimum yang digunakan yaitu pH 5 untuk kedua adsorben, serta konsentrasi optimum adsorpsi berada pada konsentrasi rendah yaitu 250 ppm untuk kedua adsorben (Mishra et al., 2004). Aluminium oksida (alumina atau Al2HAI3) saat ini merupakan salah satu keramik oksida yang paling berguna, karena telah digunakan di banyak bidang teknik seperti pelapis, bahan tahan panas, butiran abrasif, bahan pemotong, dan keramik tingkat lanjut. Ini karena alumina keras, sangat tahan terhadap basa dan asam, memungkinkan aplikasi suhu sangat tinggi dan memiliki ketahanan arus yang sangat baik. Alumina juga merupakan zat inert, dan pada suhu kamar, tidak larut dalam semua reagen kimia biasa (Santos et al., 2001).

METODE Bahan

Bahan utama yang digunakan pada penelitian adalah daun nanas yang diambil dari desa Jurit Baru Kecamatan Pringgasela Kabupaten Lombok Timur, Nusa Tenggara Barat. Bahan lain yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium foil, asam klorida (HCl) 31,45%, asam klorida pekat (HCl pekat), aquades (H2O), indikator pp, natrium hidroksida (NaOH) 5 M, natrium karbonat (Na2CO3).

Persiapan Biomassa

Daun nanas yang dipilih dengan kualitas yang baik, bagus dan bebas dari hama untuk dijadikan sampel penelitian. Daun nanas yang telah dibersihkan dan dipotong kecil-kecil dijemur dibawah sinar matahari selama kurang lebih 1 minggu. Daun nanas yang sudah kering kemuadian dibakar sampai menjadi abu. Preparasi biomassa pada penelitian sebelumnya

(4)

dibakar sampai menjadi arang halus kemudian di masukkan kedalam tanur dan diabukan pada suhu 650°C selama 2 jam [8]. Pengambilan biomassa dilakukan sebanyak dua kali dikarenakan pada pengambilan biomassa daun nanas yang pertama menghasilkan 60 gr abu, sedangkan dalam ekstraksi silika dibutuhkan 100 gr abu daun nanas.

Ekstraksi Silika

Abu daun nanas di oven selama 2 jam, lalu di timbang 50 gr. Abu daun nanas 50 g dilarutkan dengan 250 mL NaOH 5 M yang telah di encerkan dengan aquades sambil diaduk dengan magnetic stirrer selama 2 jam. Larutan yang diperoleh disaring dengan alat vakum untuk diambil filtratnya. Filtrat yang dihasilkan diaduk menggunakan magnetic stirrer sambil dititrasi dengan HCl pekat hingga pH 7, pengadukan dilakukan selama 24 jam. Gel yang didapat disaring menggunakan alat vakum, kemudian dicuci dengan aquades panas agar dihasilkan endapan Si(OH)4. Endapan dioven selama 18 jam pada suhu 85°C. Padatan SiO2

kemudian di gerus dengan mortal dan alu.

R = ^!"_!#× 100% (1) R : rendemen (%)

BE: berat ekstrak silika yang diperoleh (g) BS: berat simplisia awal (g)

Sintesis Alumina

Aluminium foil sebanyak 5,29 gr dilarutkan dalam 100 mL HCl 31,45 % untuk mendapatkan larutan AlCl3, selanjutnya larutan ditambahkan dengan H2O 50 mL, lalu ditambahkan dengan aluminium foil sampai aluminium foilnya larut sempurna. Larutan kemudian disaring dengan alat vakum untuk diambil filtratnya. Filtrat yang berwarna bening kemudian ditambahkan dengan 17,5 gr Na2CO3 secara perlahan sampai mendapatkan gel kasar berwarna putih. Gel kasar berwarna putih kemudian dibilas dengan merendam dalam H2O sebanyak 2 kali pengulangan dengan sesekali diaduk perlahan. Campuran selanjutnya didiamkan selama 24 jam sampai mengendap. Campuran kemudian di dekantasi dan diambil endapan lalu dimasukkan kedalam cawan petri untuk dikalsinasi pada suhu 60⁰ C untuk mendapatkan Al(OH)3. Aluminium hidroksida kemudian dimasukkan kedalam cawan porselin dan dikalsinasi pada suhu 600⁰ C selama 2 jam untuk mendapatkan γ-Al2O3. Sintesis alumina pada penelitian sebelumnya menggunakan serbuk aluminium (Al Merck) dan larutan HCl 37%

(Merck). Serbuk prekusor Al direaksikan (dissolved) dalam HCl dengan pengadukan selama 180 menit. Kemudian larutan dikeringkan pada temperatur 100°C. Pada proses pengeringan larutan berubah warna dan mengendap sedikit demi sedikit sampai membentuk endapan kering sempurna dan sebagian menjadi serbuk. Endapan dan serbuk digerus agar menghasilkan serbuk halus prekursor alumina. Prekusor dikalsinasi pada rentang temperatur 100°C, 300°C, 900°C, 1000°C, dan 1100°C. [dianita].

SintesisZeolit

Larutan natrium silikat dibuat dari 5 gr SiO2 dicampurkan dengan 20 mL NaOH 8 M.

Larutan natrium aluminat dibuat dari 3 g Al2O3 dicampurkan dengan 10 mL NaOH 8 M.

Campuran dari kedua larutan dipanaskan pada suhu 100°C disertai pengadukan dengan magnetic stirer sampai larutan silika berwarna bening. Larutan natrium aluminat secara perlahan-lahan dimasukkan kedalam larutan natrium silikat sambil diaduk selama 3 jam hingga terbentuk gel putih. Gel yang terbentuk kemudian dimasukkan kedalam autoclave dan dipanaskan dengan oven pada suhu 150⁰ C selama 18 jam. Zeolit yang terbentuk ditimbang dan dihitung persen yield. Pada penelitian sebelumnya 20 mL Natrium Silikat dicampur dengan natrium aluminat dengan cara diaduk. Kemudian dimasukkan ke dalam reaktor hidrotermal

(5)

dan dipanaskan dengan suhu 100°C waktu kristalisasi 4,5 jam. Didiamkan hingga reaktor dingin kemudian larutan dikeluarkan dan disaring.Hasil saringan dikeringkan dengan oven pada suhu 100°C selama 5 jam dan didapatkan padatan zeolit. Ekstrak yang diperoleh ditimbang dan dihitung persen rendemen menggunakan persamaan berikut.

R = ^!"_!#× 100% (2) R : rendemen (%)

BE: berat ekstrak zeolit yang diperoleh (g) BS: berat simplisia alumina+silika (g)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Ciri-ciri tanaman yang mengandung silika diantaranya, memiliki daun yang memanjang dan ujung daunnya runcing. Salah satu tanaman yang mengandung silika yaitu daun nanas.

Pembuatan silika dilakukan dengan cara preparasi sampel daun nanas untuk mempermudah proses pembuatan ekstraksi silika. Abu daun nanas dipanaskan dalam oven pada suhu 300⁰ C selama 2 jam, digunakan suhu 650⁰ C karna pada suhu ini paling banyak menghasilkan silika (Okoronknow, 2016). Abu daun nanas di reaksikan dengan NaOH untuk melarutkan SiO2 yang terkandung dalam abu, karna SiO2 hanya dapat larut dalam alkali hidroksida seperti NaOH yang bertindak sebagai penyedia ion Na⁺sehingga menghasilkan natrium silikat. Silika dalam daun nanas ketika di reaksikan dengan larutan NaOH akan mengalami pembentukan ion intermediet (SiO2OH)^-yang tidak stabil. Pada senyawa SiO2 elektronegatif. Selanjutnya akan terjadi proses hidrogenasi, hidrogen yang terdapat pada gugus hidroksil ion intermediet (SiO2OH)^-bereaksi dengan gugus hidroksil yang terikat pada NaOH membentuk molekul air dan dua ion Na⁺ pada NaOH akan menetralkan muatan negatif ion intermediet (SiO2OH)^- yang terbentuk, kemudian berinteraksi dengan ion SiO2 hingga terbentuk natrium silikat (NaSiO3) (Munasir, dkk, 2013). Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah

SiO2(s) +2NaOH(aq)→NaSiO3(aq) + H2O(l)

Natrium silikat yang diperoleh berbentuk larutan yang berwarna coklat bening. Larutan natrium silikat di aduk dengan magnetic stirrer sambil dititrasi dengan larutan HCl pekat hingga pH 7. Digunakan HCl karena untuk mendapatkan pengendapan silika optimum setelah proses ekstraksi, maka dilanjutkan proses pengendapan pH rendah menggunakan larutan asam.

Pada proses ini terjadi peristiwa pembentukan gugus siloksi dan gugus silanol. Gugus silanol berinteraksi dengan siloksan sehingga membentuk silika dengan produk sampingan NaCl selanjutnya pada proses aging dan penetralan atau penghilangan NaCl dengan aquades (Munasir, dkk, 2013).

Penghilangan NaCl dilakukan dengan pencucian gel dengan aquades panas sampai substrat yang awalnya kuning menjadi putih. Gel silika yang diperoleh dikeringkan pada oven dengan suhu 85℃ selama 18 jam untuk memperoleh padatan silika. Hal ini dilakukan karena semakin tinggi suhu yang diberikan maka semakin besar energi termal yang diterima oleh serbuk. Pemanasan silika juga bertujuan untuk memutuskan ikatan antara Si-O-Si sehingga membentuk Kristal. Pemanasan dilakukan pada suhu 900℃ selama 4 jam, silika yang diperoleh dari hasil sintesis berbentuk padatan putih, setelah proses pemanasan silika yang diperoleh tetap berbentuk padatan putih, hal ini sesuai sifat fisik silika yaitu mineral yang berbentuk padatan putih (Wardani,2017). Silika yang di dapatkan pada penelitian yang dilakukan sebanyak 6,27 % dengan dua kali pengulangan. Untuk mengetahui gugus fungsi bisa digunakan analisis instrumen (FTIR).

(6)

Gambar 1. Silika daun nanas

Gambar 1. (Spektrum FTIR silika berbasis biomassa daun nanas).

Spektrum FTIR dari biomassa daun nanas yang bertujuan untuk megidentifikasi adanya bilangan gelombang pada spektrum Si-OH dan Si-O-Si. Pada Gambar 2. Terlihat adanya pita tajam pada bilangan gelombang 3653 cm^-1yang disebabkan adanya vibrasi ulur O-H, Bilangan gelombang 2426 cm^-1 menunjukkan adanya C-H alifatik. Serapan khas pada bilangan gelombang 1064 cm^-1dan 454 cm^-1 yang menunjukkan adanya vibrasi siloksan (Si-O-S), sedangkan bilangan gelombang 799 cm^-1 menunjukkan adanya gugus fungsi silanol (Si-O).

Gugus silanol (Si-O) dan gugus siloksan (Si-O-Si) menunjukkan gugus fungsional yang terdapat pada silika [19]. Pada serapan khas bilangan gelombang 1616 cm^-1 terdapat gugus fungsi keton dan pada bilangan gelombang 949 cm^-1terdapat gugus fungsi selulosa.

Ekstraksi Alumina dari aluminium foil dapat menghasilkan Al2O3 , penambahan HCl dalam ekstraksi ini membantu mendapatkan kadar aluminium oksida yang lebih banyak, pada penelitian ini mendapatkan ekstraksi alumina sebanyak 5,4 gram. Alumina di reaksikan dengan HCl sehingga menghasilkan aluminium klorida dan gas hidrogen. Hasil dari sintesis yang dilakukan berbentuk serbuk prekusor Al2O3, hasil prekusor yang telah dikalsinasi pada variasi berbagai temperature secara umum apabila diamati secara fisik berbentuk serbuk berwarna putih dan halus (Dianita, 2014). Aluminium foil pada umumnya digunakan sebagai pembungkus karenakan sifatnya yang tahan panas dan sebagai sumber hydrogen fuel cell pada aluminium foil mengandung 99% aluminium yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber alumina pada pembuatan zeolit (Nugroho dan Athiek, 2015). Pelarutan aluminium foil dengan HCl 31,45% untuk mendapatkan larutan AlCl3(s). Aluminium dapat bereaksi dengan asam yang

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Transmitan %

Panjang Gelombang cm^-1

3653 2426 1616

1064

949

799

454

O-H C=O

Si-O C₆H_1OO₅

C-H

Si-O-Si

(7)

terdapat ion klorida di dalamnya seperti asam klorida yang encer yang dapat menghasilkan larutan aluminium klorida. Contoh reaksinya di bawah ini:

Al2O3(s) + 6HCl(l) → 2AlCl3(l) + 3H2O(l) .

Sintesis zeolit berbasis silika dari biomassa daun nanas mendapatkan nilai yield sebesar 86%, nilai randemen sebesar 54,625 % dan di dapatkan berat zeolit sebesar 4,37 gr. Sintesis zeolit berbasis silika dari biomassa daun nanas dilakukan dengan menggunakan metode hidrotermal, Pengadukan alumina dan silika yang ditambahkan dengan NaOH dengan disertai pemanasan, mengakibatkan NaOH terdisosiasi sempurna membentuk ion logam Na⁺ dan ion OH^-. Elektronegativitas atom O yang tinggi pada SiO2 menyebabkan Si lebih elektropositif serta terbentuk intermediet [SiO2OH]^-yang tidak stabil dan akan menyebabkan terjadinya dehidrogenasi. Ion OH^- yang kedua akan berikatan dengan hidrogen membentuk molekul air dan dua ion logam Na⁺ akan menyeimbangkan muatan negatif ion SiO32- sehingga terbentuk natrium silikat. Pada proses pengovenan menggunakan autoclave terjadi proses pembentukkan tekstur struktur suatu padatan yang mengikuti hukum termodinamika dan mengurangi energi bebas pada sistem. Perubahan pada tekstur murni akan menyebabkan reduksi pada luas permukaan dan meningkatkan ukuran partikel dan pori . Fungsi NaOH yang ditambahkan dalam sintesis zeolit tidak hanya bekerja sebagai reagen saja tetapi juga sebagai metalizer (materi pendukung) dan sebagai (mineralizer). Dilakukan proses hidrotermal yang bertujuan untuk proses kristalisasi dan menyeragamkan ukuran kristal. Kristalisasi dalam proses sintesis terjadi pada proses transisi dari sol menjadi gel. Proses kristalisasi agar berlangsung secara maksimal maka ditambahkan proses hidrotermal.

Uji keasaman mineral bertujuan untuk mengetahui tingkat keasaman mineral pada zeolit.

Penentuan tingkat keasaman dari mineral alam dapat dilakukan dengan menitrasi residu zeolit yang sudah dicuci dengan aquades hingga pHnya menyerupai aquades. Hasil percobaan menunjukkan bahwa penitrasian membutuhkan 1 tetes indikator PP untuk mencapai warna merah muda dan membuktikan zeolit sebagai mineral alam yang memiliki sifat asam. Zeolit perlu indikator PP untuk mengetahui sifatnya. Dealuminasi zeolit alam sebagai aluminosilikat dengan HCI dapat dipandang sebagai proses penggantian alumunium dengan hidrogen yang melibatkan perubahan strufttur aluminosilikat Si-O-Al menjadi struktur silika dalam bentuk gugus silanol (Si-OH). Semakin besar konsentrasi HCI yang digunakan untuk mengaktivasi zeolit menyebabkan kristalinitas zeolit relatif mengalami penurunan. Hal ini disebabkan oleh penambahan konsentrasi HCI yang semakin besar dan menyebabhn dealuminasi (Al yang keluar dari kerangka zeolit) semakin banyak. Lepasnya atom Al yang semakin banyak dari kerangka struktur. Zeolit menyebabkan dekristalisasi yang akan mengakibatkan meningkatnya struktur kristal yang tidak teratur sehingga kristalinitas berkurang.

Gambar 3. Spektrum FTIR zeolit

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Transmitan %

Panjang Gelombang cm^-1 992

723

655

420 466 O-Al-O

Si-O / Al-O

Si-O

Al-O O-Si-O

(8)

Spektrum FTIR dari sintesis zeolit pada gambar 3. Menunjukkan adanya gugus fungsi Si-O/Al-O pada serapan bilangan gelombang 992 cm^-1 , sedangkan pada puncak spektrum FTIR bilangan gelombang 655 cm^-1menunjukkan adanya gugus fungsi O-Al-O. Pada serapan panjang gelombang 723 cm^-1terdapat gugus fungsi O-Si-O. Teridentifikasi gugus fungsi Al- O dan Si-O pada puncak bilangan gelombang 420 cm^-1dan 466 cm^-1.

KESIMPULAN

Zeolit merupakan kelas aluminosilikat kristal mikropori dengan jenis sistem pori spesifik yang banyak dipergunakan pada perangkat lunak adsorbsi, katalisis, serta pertukaran ion.

Berdasarkan penelitian ini dapat disimpulkan bahwa, sintesis zeolit menggunakan silika daun nanas dapat dilakukan dengan menggunakan metode hidrotermal, yang memungkinkan terjadinya kristalisasi multi fasa padatan baik fasa amorf maupun Kristal dan didapatkan nilai randemen sebesar . Hasil ekstraksi dari silika biomassa daun nanas setelah dikarakterisasi menggunakan FT-IR menunjukkan adanya gugus fungsi silanol (Si-O) dan gugus siloksan (Si- O-Si) menunjukkan gugus fungsional yang terdapat pada silika. Zeolit disintesis dari daun nanas sebagai sumber silika dan alumina. Hasil sintesis zeolit menggunakan silika daun nanas didapatkan sebanyak 4,37 g dari 3 g alumina dan 5 g silika. Zeolit dikarakterisasi menggunakan FT-IR mendapatkan hasil yang baik dan dapat dilihat pada spektrum yang di hasilkan tidak terdapat lagi gugus fungsi (SiO2).

DAFTAR PUSTAKA

Ahmadi, B., & Shekarchi, M. (2010). Use of natural zeolite as a supplementary cementitious material. Cement and Concrete Composites, 32(2), 134–141.

Amin, N., Akhtar, J., & Rai, H. (2010). ., Screening of combined zeolite-ozone system for phenol and COD removal,. Chemical Engineering Journal, 158(3), 520–527.

Ashori, A. (2008). Wood-plastic composites as promising green-composites for automotive industries. Bioresource Technology . Bioresource Technology 99, 4661–4667.

Carmen, P., & Lavinia, T. (2008). Investigations On The Possibility Of Natural Hemp Fibers Use For Zn(Ii) Ions Removal From Wastewaters. Environmental Engineering and Management Journal, 7(6), 687–693.

Ciang, A., & Chao, K. (2001). Membranes and films of zeolite and zeolite-like materials.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 62(9–10), 1899–1910.

Dari, I. (2015). Imobilisasi Difenilkarbazida Pada Silika Gel Dari Abu Sekam Padi Melalui Teknik Sol Gel. . Jurnal Kimia, 9(2), 153–159.

Deviani, Mahatmanti, & Widiarti. (2018). Sintesis dan Karakterisasi Zeolit dari Abu Sekam Padi Menggunakan Metode Hidrotermal. Indonesian Journal of Chemical Science, 7(1), 86–93.

Georgiev, D., Bogdanov, B., Markovska, I., & Hristov, Y. (2013). A study on the synthesis and structure of zeolite NaX. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 48(2), 168–

173.

Haleque, A., Alam, M., Mondal, S., & Haider, S. (n.d.). ., Zeolite synthesis from low-cost materials and environmental applications: A review. Environmental Advances.

Liu, H., Peng, S., Shu, L., Chen, T., Bao, T., & Frost, R. (2010). Magnetic zeolite NaA:

Synthesis, characterization based on metakaolin and its application for the removal of Cu2+, Pb2+. Chemosphere, 91(11), 1539–1546.

Lonin, A., Levenets, V., Neklyudov, I., & Shchur, A. (2015). The usage of zeolites for dynamic sorption of cesium from waste waters of nuclear power plants. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(1), 56–63.

(9)

minachev, K., Garanin, V., & Isakov, Y. (1996). Applocation of synthetic. zeolites (molecular sieves) to catalysis. Russ. Chem. Rev, 4661–4667.

Mishra, S., Mohanty, A., Dizal, L., MIsra, M., & Hinrichsen. (2004a). . A review on pineapple leaffibers, sisalfibers andtheir biocomposites. MacromolecularMaterials and Engineering , 955–974.

Mishra, S., Mohanty, A., Dizal, L., MIsra, M., & Hinrichsen. (2004b). . A review on pineapple leaffibers, sisalfibers andtheir biocomposites. MacromolecularMaterials and Engineering , 955–974.

Mujiyanti, Nuryono, & Kunarti. (2010). ., Sintesis dan Karakterisasi Silika Gel dari Abu Sekam Padi yang Dimobilisasi dengan 3-(Trimetoksisilil)-1-Propantiol. Jurnal Sain Dan Kimia Terapan, 4(2), 150–167.

Rupesh, K., Vishnu, P., & Jasmeen, S. (2013). Alumina. International Journal of Current Engineering and Technology, 3(5).

Sano, T., Sadakane, M., & Itakura, M. (2013). High potential of interzeolite conversion method for zeolite synthesis. Journal of the Japan Petroleum Institute, 56(4).

Santos, D., Nepomuceno, Abreu, & Carvalho. (2001). Teores de polifenóis de caule e folha de quatro cultivares de abacaxizeiro. Revista Brasileira de Fruticultura, 23(2), 274–276.

Santos, D., Neto, W., Silverio, H., & Martins, D. (2013). Cellulose nanocrystals from pineapple leaf, a new approach for the reuse of this agro-waste, . Industrial Crops and Products, 50, 707–714.

Setyorini, A., & Suhartana, S. (2018a). Natural zeolite modification using dithizone and its application as adsorbent of Cu (II). Jurnal Kimia Sains Dan Aplikasi, 21(2), 98–101.

Setyorini, A., & Suhartana, S. (2018b). Natural zeolite modification using dithizone and its application as adsorbent of Cu (II). Jurnal Kimia Sains Dan Aplikasi, 21(2), 98–101.

(10)

(11)

(12)