4 Hasil dan Pembahasan 4.1
Penyiapan Zeolit
Zeolit yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari Tasikmalaya. Warna zeolit awal adalah putih kehijauan. Ukuran partikel yang digunakan adalah +48 –65 mesh, yaitu partikel lolos pada saringan 48 mesh dan tertahan pada saringan 65 mesh. Maksudnya mesh disini adalah lubang/inchi2. Ukuran partikel mempengaruhi proses penyerapan. Makin kecil ukuran partikel, makin besar daya serapnya. Hal ini terjadi karena untuk berat yang sama, meningkatnya kehalusan zeolit akan meningkatkan luas permukaan zeolit tersebut. Dengan demikian ion-ion logam Mn2+ yang terserap akan semakin banyak. Selain itu, ukuran zeolit yang digunakan untuk penyerapan juga harus homogen. Hal ini bertujuan supaya proses penyerapan berada pada kondisi yang sama.
4.2
Penentuan Berat Jenis Zeolit
Penentuan berat jenis zeolit dilakukan untuk memastikan apakah batuan yang digunakan merupakan zeolit atau bukan. Larutan yang digunakan tergantung pada batuan yang akan ditentukan berat jenisnya. Untuk batuan yang tidak menimbulkan suspensi dalam air, cairan yang digunakan adalah pelarut polar, seperti air. Sedangkan untuk batuan yang dapat tersuspensi dalam air, pelarut yang digunakan adalah pelarut nonpolar seperti benzena (C6H6). Zeolit yang digunakan pada penelitian ini mudah tersuspensi dalam air, oleh karena itu, pelarut yang digunakan adalah benzena. Hal ini dilakukan supaya tidak ada kehilangan berat zeolit ketika piknometer ditutup. Dari percobaan diperoleh berat jenis zeolit yang digunakan adalah 2,17 g/mL. Harga berat jenis ini berada diantara 2,0 – 2,3 g/mL yang merupakan berat jenis untuk zeolit. Sehingga dapat dipastikan bahwa batuan yang digunakan dalam penelitian ini adalah zeolit. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran A.
4.3
Penentuan Konsentrasi Optimum Asam Pengaktif Zeolit
Pengaktifan zeolit dilakukan dengan cara perendaman dalam larutan asam. Jenis asam yang digunakan adalah H2SO4. Pemilihan asam ini didasarkan pada pertimbangan dari segi ekonomis. Dibandingkan dengan asam mineral lainnya, asam H2SO4 memiliki molaritas yang lebih tinggi, sehingga larutan yang diperlukan menjadi lebih sedikit. Dengan perendaman dalam asam, diharapkan daya adsorpsi zeolit dapat meningkat. Dalam hal ini diharapkan terjadi pertukaran antara kation alkali dan alkali tanah (M) yang terdapat dalam zeolit dengan kation H+ dari larutan H2SO4. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan 4.1. Z2M + H2SO4 → 2ZH + MSO4 .......................................................................................... (4.1) Setelah direndam dalam asam, zeolit kemudian dicuci hingga netral menggunakan aquadest dan dikeringkan. Hal yang harus diperhatikan dalam tahap pencucian adalah proses perubahan air cucian. Pada pencucian mula-mula, air cucian tersebut mulai dikotori oleh suspensi-suspensi berwarna putih sehingga pada pH tertentu air cucian menjadi sangat keruh. Setelah tahap ini terlampaui, suspensi berwarna putih tersebut kemudian semakin berkurang dan berangsur-angsur mejadi jernih kembali. Setelah air cucian menjadi jernih, maka pencucian lebih lanjut tidak akan meningkatkan pH air cucian. Dengan demikian, keadaan tersebut dapat dijadikan parameter untuk menentukan akhir dari pencucian, sehingga tahap pencucian tidak mutlak memerlukan alat bantu pengukur pH. Hal yang perlu diperlukan dalam proses pengaktifan zeolit oleh asam adalah penentuan konsentrasi asam. Larutan asam dapat mengaktifkan zeolit, akan tetapi jika konsentrasi asam terlalu tinggi justru dapat merusak dasar zeolit melalui proses dealuminisasi (putusnya ikatan Al dan O). Proses dealuminasasi yang dapat terjadi ditunjukkan pada reaksi di bawah ini:
Si
Si O
(-)
O
Si
Si OH
+ 4H
Al O
Si +
OH
+ Al3+
O Si
Si
Si OH
OH
Gambar 4.1 Proses dealuminasi Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada Gambar 4.1, diketahui bahwa konsentrasi asam yang optimum untuk proses pengaktifan zeolit adalah H2SO4 1,0 M. Data selengkapnya dpat dilihat di Lampiran B.2
21
mg Mn(II)/gr zeolit
0.2 0.15 0.1 0.05 0 0
1
2
3
M Asam sulfat
Gambar 4.1 Kurva penentuan konsentrasi optimum dari asam pengaktif zeolit Konsentrasi awal Mn2+ sebesar 10 ppm, dengan volume 25 mL
4.4
Penyerapan Ion Logam Mn2+ oleh Zeolit Aktif dan Non-aktif
Terdapat perbedaan daya serap antara zeolit aktif dan non-aktif. Hal yang membedakan adalah dilihat dari rasio Si/Al. Pada zeolit aktif terjadi peningkatan rasio Si/Al sehingga ion yang terikat menjadi lebih banyak. Selain itu pori pada kerangka zeolit aktif lebih mudah diisi oleh ion lain, sedangkan pori pada kerangka zeolit non-aktif masih terisi ion logam alkali atau alkali tanah, sehingga ion logam yang lain sulit untuk terikat. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada tabel 4.2, diperoleh perbedaan daya serap antara zeolit aktif dan zeolit non-aktif. Daya serap zeolit aktif adalah 0,4303 mg Mn2+/gram zeolit, sedangkan daya serap zeolit non-aktif adalah 0,1450 mg Mn2+/gram zeolit. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran B.3.
4.5
Penentuan Waktu Penyerapan Optimum Ion Logam Mn2+
Untuk memperoleh hasil penyerapan hasil optimum dengan efisiensi tinggi diperlukan waktu penyerapan yang optimum pula. Hal ini berhubungan dengan kapasitas penyerapan. Pada saat tertentu pori-pori telah terisi penuh dengan ion logam Mn2+. Setelah saat tersebut, daya serapnya akan cenderung tetap. Kemungkinan yang lain adalah partikel-partikel zeolit telah mencapai titik jenuh. Pada saat tersebut, ion logam Mn2+ yang terserap akan terlepas kembali, atau disebut pula dengan proses desorpsi. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada Gambar 4.2, diperoleh waktu penyerapan yang paling optimum adalah 3 jam,dengan daya serap 0,3245 mg Mn2+/gram zeolit. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran B.4. 22
mg Mn(II)/gram zeolit
0.34 0.33 0.32 0.31 0.3 0.29 0
1
2
3
4
5
t (jam)
Gambar 4.2 Kurva penentuan waktu penyerapan optimum ion logam Mn2+ Konsentrasi awal Mn2+ sebesar 20 ppm, dengan volume 20 mL
4.6
Penyerapan Ion Logam Mn2+ dalam Kondisi Netral dan Asam
Kondisi keasaman larutan juga berpengaruh terhadap daya adsorpsi zeolit. Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa ion Mn2+ yang stabil pada kondisi asam. Dengan perubahan keasaman, ion Mn2+ teroksidasi menjadi valensi yang lain, yaitu 3, 4, 6, dan 7. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada Tabel 4.4, diperoleh daya serap zeolit terhadap Mn2+ dalam kondisi asam lebih besar dibandingkan dalam kondisi netral. Daya serap zeolit dalam kondisi asam adalah 0,2718 mg Mn2+/gram zeolit, sedangkan dalam kondisi netral adalah 0,2131 mg Mn2+/gram zeolit. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran B.5.
4.7
Penentuan Konsentrasi Asam untuk Kondisi Penyerapan Ion Logam Mn2+
Besarnya keasaman juga berpengaruh terhadap proses penyerapan. Jika konsentrasi asam yang ditambahkan terlalu banyak, maka yang terjadi adalah ion H+ dari asam akan ikut terserap oleh zeolit sehingga mengganggu terserapnya ion Mn2+ pada zeolit. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 diperoleh konsentrasi asam untuk kondisi penyerapan ion logam Mn2+ yang paling optimum adalah HCl 0,1 M, dengan daya serap 0,3091 mg Mn2+/gram zeolit. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran B.6.
23
mg Mn(II)/gram zeolit
0.32 0.31 0.3 0.29 0.28 0.27 0
0.2
0.4
0.6
M HCl
Gambar 4.3 Kurva penentuan konsentrasi asam untuk kondisi penyerapan ion logam Mn2+ oleh zeolit aktif. Konsentrasi awal Mn2+ sebesar 20 ppm, dengan volume 20 mL
4.8 Penentuan Kapasitas Penyerapan Ion Mn2+ pada Kondisi-Kondisi Optimum Setelah dilakukan penentuan kondisi-kondisi optimum untuk penyerapan ion logam Mn2+ oleh zeolit , akhirnya dilakukan penentuan kapasitas penyerapan ion logam Mn2+ oleh zeolit pada kondisi optimum tersebut. Dari percobaan yang ditunjukkan pada Gambar 4.4, dapat diketahui seberapa besar daya serap zeolit terhadap ion logam Mn2+. Zeolit memiliki kapasitas penyerapan yang terbatas, sesuai dengan luas permukaannya. Pada saat tertentu zeolit tidak mampu lagi menyerap kation logam, sehingga daya serapnya akan cenderung tetap. Dari percobaan diperoleh konsentrasi optimum pada 30 ppm dengan daya serapnya
mg Mn(II)/gram zeolit
0,4544 mg Mn2+/gram zeolit. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran C.
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
20
40
60
80
100
120
ppm Mn(II)
Gambar 4.4
Kurva penentuan kapasitas penyerapan ion Mn2+ pada kondisi-kondisi optimum Konsentrasi awal Mn2+ sebesar 20 ppm, dengan volume 20 mL
24
