JURNAL ZEOLIT INDONESIA Journal of Indonesian Zeolites

JURNAL ZEOLIT INDONESIA Journal of Indonesian Zeolites Vol. 2 No.1, November, Tahun 2003

ISSN 1411-6723

IKATAN ZEOLIT INDONESIA (IZI) Indonesian Zeolite Assosiation (IZA)

ISSN 1411-6723

JURNAL ZEOLIT INDONESIA Journal of Indonesian Zeolites Vol.2 No.1, November 2003 EDITOR INTERNASIONAL : Prof. Dr. Alan Dyer DSc. FRCC. (University of Salford, UK) Prof. Dr. G.Q. Max Lu (University of Queensland, Australia) Prof. Dr. Yoshiaki Goto (University of Ryukoku, Japan)

DEWAN EDITOR : Dr. Yateman Arryanto Dr. Siti Amini Dr. Suwardi

PELAKSANA EDITOR:

Pengantar Redaksi IZI merupakan wadah kesatuan dan persatuan para ilmuwan dari berbagai lembaga/institusi litbang termasuk perguruan tinggi pemerintah maupun non-pemerintah, pengusaha serta industriawan yang menekuni bidang zeolit. Selanjutnya kami berharap melalui jurnal ini IZI dapat mewujudkan tujuannya, yaitu menjadikan JZI sebagai wadah komunikasi ilmiah tentang zeolit dan bahan sejenisnya serta teknologi pengembangannya agar dapat dioptimalkan pendayagunaannya untuk kesejahteraan masyarakat luas di Indonesia. Artikel yang dimuat dalam volume ini telah dipresentasikan pada Seminar Nasional Zeolit III di Bogor bulan Juli 2003.

Drs. Supandi MSc Ir. Dian Anggraini

Pimpinan Redaksi/Chief Editor: Siti Amini Alamat redaksi/Address : Siti Amini Kawasan PUSPIPTEK BATAN Gd. 20, Serpong 15314

Indonesia Telpon. (021) 7560915-hunting, 7560562 pes.2023 Faksimili: (021) 7560909, emails: [email protected], [email protected], [email protected]

Salam, Redaksi

Editorial IZI is a forum for the scientists and technologists in research and development centres from governmental and non-governmental institutes including the universities as well as the professional industries, producers and individual persons who have interests in zeolites. We hope IZI will develop its capability through the JZI, in the future to reach the goal for the developments of zeolites and other typical materials applications and lead to its optimized development for the people welfare in Indonesia.

The articles in this volume have been presented in the Third National Zeolite Seminar in July 2003 at Bogor.

J. Zeolit Indonesia diterbitkan oleh IZI (Ikatan Zeolit Indonesia) setahun duakali pada bulan Maret dan November, dalam versi bahasa Indonesia yang dilengkapi dengan abstrak berbahasa Indonesia dan Inggris (abstract) atau semua ditulis dalam versi English.

Naskah yang diterbitkan dalam Jurnal Zeolit Indonesia (JZI) ini mengandung tulisan ilmiah baik berupa tinjauan, gagasan, analisis, ilmu terapan, teknologi proses dan produksi zeolit, zeotipe atau bahan lain yang terkait dengan nanopori material Jurnal Zeolit Indonesia dapat diperoleh di sekretariat IZI Pusat maupun Cabang diantaranya di Bandung, Jabotabek, Yogya karta, Surabaya, dan Lampung, juga Asosiasi Pengusaha Zeolit di Indonesia.

Best regards,

Editors

Catatan Untuk Penulis: Kontribusi naskah dapat disampaikan kepada Pimpinan Redaksi JZI, disertai lampiran surat pernyataan penulis dan pembantu penulis (jika ada) tentang keabsahan dan persetujuan bahwa isi tulisan tersebut benar-benar merupakan hasil temuan sendiri dan belum pernah dipublikasikan. Naskah yang tidak memenuhi persyaratan yang telah ditentukan Staf Editor, tidak akan dikembalikan. Komunikasi antar Penulis dengan Editor dapat diadakan secara langsung demikian pula komunikasi antara pembaca dengan penulis. Isi dan kebenaran dari makalah di luar tanggung jawab redaksi.

JURNAL ZEOLIT INDONESIA Journal of Indonesian Zeoliteis Vol. 2 No.1, November, 2003 1411-6723

ISSN

DAFTAR ISI 1.

Pengaruh Zeolit dan Tepung Darah sebagai Sumber Protein dalam Ransum terhadap Kualitas Karkas Babi (Polung H. Siagian, Muladno, dan Alfonsus Agun Gumilang)

1

2.

Keselektifan Zeolit Lampung terhadap Kation-kation Matrik Hasil Fisi Uranium (Siti Amini, Dian Anggraini, Yusuf Nampira, Rosika Noviarti, dan Arif Nugroho)

9

3.

Modifikasi Zeolit Alam Asal Cikalong Jawa Barat dengan Hexadecil Trimetil Ammonia dan Uji Daya Serapnya Terhadap Ion Sulfat dan Kromat (Husaini dan Trisna Sunara)

15

4.

Preservasi Kesegaran Cabai Merah (Hot Beauty & Keriting) dengan Zeolit Alam Teraktivasi (Dewi Fatimah dan Lenny M. Estiaty)

24

5.

Pengaruh Zeolit Terhadap Logam Berat dan Bahan Kimia Terlarut pada Air Tanah: Studi Kasus Areal Permukiman Darmaga Bogor, Jawa Barat (Dwita Siallagan dan Suwardi)

31

6.

Improvement of Animal Manure by Mixing with Natural Zeolite (Lenny Estiaty, M. Estiaty, Dewi Fatimah, and Yoshiaki Goto)

37

7.

Simulasi Pola Difraksi Sinar-X Berbagai Jenis Mineral Zeolit Alam dengan Program Rietan (Supandi Suminta)

45

Diterbitkan Oleh:

IKATAN ZEOLIT INDONESIA (IZI) Indonesian Zeolite Assosiation (IZA) Alamat Redaksi/Address: Kawasan PUSPIPTEK, BATAN Gd. 20, Serpong 15314, Indonesia Telepon. (021) 7560915-hunting, 7560562 pes. 2023 Faksimili: (021) 7560909, email: [email protected], [email protected], [email protected]

Pengaruh Zeolit dan Tepung Darah sebagai Sumber Protein dalam Ransum terhadap Kualitas Karkas Babi 1

1

2

Pollung H. Siagian , Muladno , dan Alfonsus Agan Gurmilang 1

Staf pengajar Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor 2 Mahasiswa Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor Jl. Agatis Kampus IPB Darmaga, Fakultas Peternakan, IPB Bogor 16680 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh taraf pemberian zeolit dan tepung darah dalam ransum terhadap kualitas karkas babi. Kualitas karkas babi dipengaruhi oleh faktor sebelum dan sesudah pemotongan , dimana salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kualitas karkas sebelum pemotongan adalah pemberian pakan. Pemberian pakan yang sesuai dapat memenuhi kebutuhan ternak, sehingga dapat meningkatkan kualitas karkas babi. Ternak percobaan yang digunakan adalah 27 ekor dengan rataan berat awal 25,59 ± 2,67 kg, sedangkan rancangan penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial 3×3, dimana faktor pertama adalah taraf zeolit (0, 3, dan 6%) dan faktor kedua adalah taraf tepung darah (0, 5, dan 10%) sehingga ada sembilan ransum perlakuan (R1 hingga R9) dan tiap perlakuan mempunyai tiga ulangan. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa taraf zeolit dalam ransum tidak menunjukkan pengaruh yang nyata (P>0,05) terhadap semua parameter yang diamati, demikian juga pengaruh taraf tepung darah, kecuali terhadap loin eye area berpengaruh nyata (P<0,05) dimana tingkat pemberian 5% mempunyai loin eye area yang lebih luas daripada 10% dan tanpa (0%) tepung darah dalam ransum dengan nilai 2 masing-masing 31,16 ± 4,25; 27,74 ± 3,32, dan 29,18 ± 4,85 cm . Interaksi taraf zeolit dan tepung darah dalam ransum sangat nyata (P<0,01) mempengaruhi bobot potong, berat karkas dan loin eye area, serta berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap panjang karkas, tetapi tidak berpengaruh nyata (P>0,05) terhadap persentase karkas dan tebal lemak punggung karkas babi. Bobot potong dan berat karkas tertinggi dan terendah dihasilkan oleh ternak yang masing-masing mendapatkan R5 dan R4, nilai rataan tebal lemak punggung dan loin eye area yang tertinggi adalah yang mendapatkan R8 dan yang terendah adalah R4. Ternak babi dengan perlakuan R7 dan R4 masing-masing memiliki karkas yang paling panjang dan pendek, sedangkan persentase karkas tertinggi R4 dan terendah R6. Kata Kunci: Karkas babi, sumber protein, tepung darah

ABSTRACT EFFECTS OF ZEOLITE AND BLOOD FLOUR RATE AS THE SOURCE OF PROTEIN ON RANSOM ON PIG CARCASS QUALITY. The objectives of this research is to know the effects of zeolite and blood flour rate effects as the source of protein on ransom on pig carcass quality. Pig carcass quality is influenced by several factors before and after slaughtering. One of the factors that influences pig carcass before slaughtering is feeding. The right feeding can fulfill the pig needs and increases the pig carcass quality. The average weight of 27 pigs used on this research is 25,59 ± 2,67 kg and the research design is 3×3 complete randomize design which the first factor is zeolite rate (0, 3, and 6%) and second rate is blood flour rate (0, 5, and 10%), so we have nine treatments ransom (R1 to R9) with three repetition on each treatment. The result showed that zeolite rate on ransom did not affect any parameter (P>0,05) and neither the blood flour, except for the loin eye area larger than 10% 2 and without blood flour on ransom with the scores 31,16 ± 4,25; 27,74 ± 3,32, and 29,18 ± 4,85 cm . The effect of interaction between zeolite rate and blood flour on ransom is very real (P<0,01) on slaughter weight, carcass weight and loin eye area and effect the length of carcass but did not effect (P>0,05) on carcass percentage and the thickness of pig carcass back fat. The highest and the lowest slaughter weight and carcass weight is the pig whose have R5 and R4. The highest average of back fat thickness and loin eye area is the pig whose have R8 and R4 is the lowest. The pig whose have R7 and R4 each have the longest and shortest carcass while the highest carcass percentage is the pig whose have R4 and the lowest is R6.

Keywords: Pig carcass, protein source, blood flour

1

JURNAL ZEOLIT INDONESIA Vol. 2 No.1. November 2003 Journal of Indonesia Zeolites

PENDAHULUAN Ternak babi merupakan salah satu komoditi yang mempunyai peranan penting dalam pemenuhan kebutuhan masyarakat akan daging sebagai sumber protein hewani. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut diperlukan usaha meningkatkan produksi dan kualitas dari daging babi yang dihasilkan. Sebagai penghasil daging, ternak babi mempunyai beberapa keunggulan diantaranya pertumbuhan yang cepat sehingga dapat dipotong atau dijual hidup dalam waktu yang relatif singkat, cepat berkembang biak, beranak banyak (prolific),dan interval beranak lebih singkat dari pada ternak ruminansia besar dan kecil dimana dapat beranak dua kali dalam setahun bahkan lima kali dalam dua tahun serta efisien dalam mengubah pakan menjadi daging. Usaha untuk meningkatkan produksi dan kualitas daging babi yang akan dihasilkan tidak terlepas dari ransum yang diberikan pada ternak babi selama pertumbuhannya. Ransum yang baik harus mengandung zat-zat makanan yang seimbang yang dibutuhkan ternak babi untuk pertumbuhannya. Zeolit merupakan potensi alam yang perlu dimanfaatkan kegunaannya, mineral ini mempunyai sifat khusus yaitu memiliki daya serap dan kapasitas tukar kation tinggi, maka dengan sifat yang dimiliki ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi penggunaan protein dalam tubuh. Zeolit bukan merupakan mineral tunggal melainkan sekelompok mineral yang terdiri dari beberapa jenis. Secara umum mineral adalah senyawa Aluminosilikat Hidrat dengan logam alkali. Kandungan mineral zeolit adalah kalsium, natrium, kalium, magnesium, stronsium, dan barium (Ming dan Mumpton, 1989). Pertukaran ion dan kemampuan penyerapan dari zeolit dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen ransum dalam makanan ternak, untuk mengurangi penyakit usus pada anak babi dan ruminansia, mengontrol kandungan air dan amonia dalam kotoran ternak, untuk penyaringan air buangan dari industri penetasan dan untuk menurunkan kandungan nitrogen dalam pemberian

ISSN:1411-6723

makanan ternak serta air buangan industri peternakan (Mumpton dan Fishman, 1977). Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan sudah banyak dilakukan untuk berbagai tujuan dengan taraf pemberian tertentu dalam ransum. Poulsen dan Niels (1995) menyatakan bahwa pemberian 0 dan 3% zeolit (klinoptilolit) dalam ransum ternak babi sedang bertumbuh dapat meningkatkan ekskresi nitrogen pada kotoran ternak dan menurunkan ekskresi nitrogen pada urin. Pemberian 3% klinoptilolit dalam ransum ternak babi periode bertumbuh dan bertumbuh pengakhiran dapat meningkatkan konversi ransum dan laju pertumbuhan serta meningkatkan kandungan nitrogen yang terdapat dalam kotoran sebesar 0,33 gram setiap harinya. Menurut Siagian (1991) pemberian 6% zeolit dalam ransum ternak babi sedang bertumbuh, meningkatkan pertambahan berat badan harian yang lebih baik dibandingkan dengan pemberian 3 dan 9% zeolit. Salundik dan Siregar (1991) menyatakan bahwa pengaruh tingkat penggunaan zeolit dalam ransum basal tidak berpengaruh nyata terhadap konsumsi ransum harian, pertambahan berat badan harian dan efisiensi penggunaan makanan, namun demikian penggunaan mineral zeolit dalam ransum memberikan penampilan yang lebih baik dibandingkan dengan ransum tanpa mineral zeolit. Penelitian tentang penampilan karkas, Setiawaty (1993) menyatakan bahwa pemberian 0, 3, 6 dan 9% zeolit dalam ransum ternak babi tidak memberikan perbedaan yang nyata terhadap jumlah hari mencapai bobot siap potong, berat dan persentase karkas, panjang karkas, tebal lemak punggung, dan loin eye area. Peningkatan jumlah pemotongan ternak menyebabkan peningkatan hasil ikutan dan limbah yang terbuang dimana apabila tidak ditangani secara optimal akan menyebabkan pencemaran pada lingkungan, sehingga diperlukan alternatif pemanfaatan hasil ikutan ternak. Darah sebagai hasil ikutan ternak dari pemotongan ternak memiliki kandungan lisin dan protein yang tinggi. Pengolahan darah menjadi tepung darah merupakan salah satu alternatif pemanfaatan hasil ikutan ternak.

2

Tepung darah dapat dimanfaatkan sebagai penyusun ransum karena mengandung asam amino esensial dan protein penting untuk pertumbuhan. Tepung darah sebagai penyusun ransum telah dicobakan oleh beberapa peneliti dan terbukti dapat meningkatkan penampilan serta produksi ternak babi. Percobaan yang dilakukan oleh King’ori et al. (1998) dengan menggunakan 15 ekor ternak babi betina dengan berat 18,7 kg dan dipelihara selama 42 hari menunjukkan bahwa ternak babi yang diberi 10% tepung darah hasil fermentasi tidak mempengaruhi penampilan ternak babi sedang bertumbuh. Sedangkan berdasarkan hasil penelitian M’ncene et al. (1998) pemberian 6% tepung darah hasil fermentasi dalam ransum ternak babi dapat meningkatkan bobot badan sebesar 800 gram per hari. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Wahlstrom dan Libal (1977) dimana penambahan 6% tepung darah hasil pengering rotary steam dapat meningkatkan pertambahan bobot badan sebesar 690 gram per hari.

dengan tiga ekor ternak babi sebagai ulangan. Penempatan tiap ekor ternak babi sebagai satu satuan unit percobaan dan untuk mendapatkan ransum perlakuan dilakukan secara acak. Pemberian makan dan minum adalah ad libitum dilakukan dua kali setiap hari yaitu pagi dan sore hari. Setelah mencapai bobot potong sekitar 90 kg (87,5-92,5 kg) ternak dipotong dimana sebelumnya dipuasakan kurang lebih 24 jam, untuk menentukan kualitas karkas peubah yang diamati adalah bobot potong, berat karkas, persentase karkas, panjang karkas, tebal lemak punggung, dan loin eye area. HASIL DAN PEMBAHASAN Bobot Potong Pencapaian bobot potong yang berbeda akibat perlakuan ransum maka diperoleh hasil bobot potong pada akhir penelitian sebesar 79,78±12,65 kg (Tabel 1). Bobot potong optimum yang disarankan oleh Whittemore (1980) adalah antara 50-120 kg.

MATERI DAN METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan di kandang penelitian Laboratorium Non Ruminansia dan Satwa Harapan (NRSH), Jurusan Ilmu Produksi Ternak, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor dan untuk pengamatan dan penilaian kualitas karkas babi dilaksanakan di Rumah Pemotongan Hewan (RPH) Kotamadya Bogor yang berlangsung selama lima belas bulan pada tahun 2002-2003. Ternak babi yang digunakan dalam penelitian ini adalah babi hasil persilangan berumur tiga bulan dengan bobot awal 25,59±2,67 kg sebanyak 27 ekor. Ransum perlakuan adalah mengandung zeolit dengan taraf 0, 3, dan 6% dan tepung darah dengan taraf 0, 5, dan 10%. Susunan ransum penelitian diperlihatkan pada Tabel 1.

Pengaruh taraf zeolit dan tepung darah dalam ransum tidak memberi perbedaan yang nyata terhadap bobot potong, akan tetapi bobot potong babi dengan taraf zeolit 6% lebih tinggi dari pada 3% dan tanpa zeolit dalam ransum. Pemberian 10% tepung darah dalam ransum cenderung mencapai bobot potong yang lebih rendah dimana 5% tepung darah dalam ransum mencapai bobot potong tertinggi (85,11±12,55 kg). Pengaruh interaksi antara taraf zeolit dengan tepung darah dalam ransum memberikan perbedaan yang sangat nyata (P<0,01) terhadap bobot potong dimana perlakuan R5 mempunyai bobot potong tertinggi (96,33±2,88 kg) dan yang terendah adalah perlakuan R4 (63,00±8,00 kg). Berat dan Persentase Karkas

Rancangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) Pola Faktorial 3x3, dimana faktor pertama adalah taraf zeolit (0, 3, dan 6%) dan faktor kedua adalah taraf tepung darah (0, 5, dan 10%) yang menghasilkan sembilan jenis ransum perlakuan (R1-R9) masing-masing

Rataan berat dan persentase karkas masingmasing 60,22±9,32 kg dan 76,18±1,18% (Tabel 1). Kisaran berat karkas menurut Whittemore (1980) adalah sekitar tiga per empat dari bobot potong. Taraf penggunaan

3


ISSN:1411-6723

Tabel 1. Nilai Rataan Pengaruh Perlakuan terhadap Bobot Potong (kg) Zeolit (%) Tepung Darah (%) 0 3 6 ABC E AB 86.00±14.10 (R1) 63.00±8.00 (R4) 88.00±5.19 0 5 10 Rataan

CDE

A

AB

Rataan (R7)

79.00±14.73

70.67±9.50 (R2) ABCD (R3) 82.33±13.57

96.33±2.88 (R5) DE 70.00±5.19 (R6)

88.33±3.78 (R8) BCDE 73.33±4.72 (R9)

85.11±12.55 75.22±9.43

79.67±12.90

76.44±16.02

83.22±8.42

79.78±12.65

HASIL DAN PEMBAHASAN Bobot Potong Pencapaian bobot potong yang berbeda akibat perlakuan ransum maka diperoleh hasil bobot potong pada akhir penelitian sebesar 79,78±12,65 kg (Tabel 2). Bobot potong optimum yang disarankan oleh Whittemore (1980) adalah antara 50-120 kg. Pengaruh taraf zeolit dan tepung darah dalam ransum tidak memberi perbedaan yang nyata terhadap bobot potong, akan tetapi bobot potong babi dengan taraf zeolit 6% lebih tinggi dari pada 3% dan tanpa zeolit dalam ransum. Pemberian 10% tepung darah dalam ransum cenderung mencapai bobot potong yang lebih rendah dimana 5% tepung darah dalam ransum mencapai bobot potong tertinggi (85,11±12,55 kg). Pengaruh interaksi antara taraf zeolit dengan tepung darah dalam ransum memberikan perbedaan yang sangat nyata (P<0,01) terhadap bobot potong dimana perlakuan R5 mempunyai bobot potong tertinggi (96,33±2,88 kg) dan yang terendah adalah perlakuan R4 (63,00±8,00 kg). Berat dan Persentase Karkas Rataan berat dan persentase karkas masingmasing 60,22±9,32 kg dan 76,18±1,18% (Tabel 3). Kisaran berat karkas menurut Whittemore (1980) adalah sekitar tiga per empat dari bobot potong. Taraf penggunaan 6% zeolit dalam ransum cenderung menghasilkan berat karkas (63,47±6,38 kg) yang semakin tinggi dibanding dengan taraf pemberian 0 dan 3% zeolit meskipun secara statistik tidak berbeda nyata. Demikian halnya dengan pengaruh tingkat penggunaan tepung darah tidak memberikan pengaruh

nyata terhadap berat karkas. Pemberian 5% tepung darah dalam ransum menghasilkan berat karkas tertinggi yaitu 63,44±8,94 kg. Interaksi antara pemberian taraf zeolit dan tepung darah terhadap berat karkas berpengaruh sangat nyata (P<0,01) dimana babi yang mendapatkan R5 dan R4 masingmasing menghasilkan berat karkas paling tinggi dan rendah (71,88±2,65 kg vs 48,42±4,96 kg). Dengan demikian babi yang mempunyai bobot potong yang tinggi cenderung menghasilkan berat karkas yang tinggi dan sebaliknya. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi persentase karkas pada umumnya adalah pakan, umur, bobot hidup, jenis kelamin, hormon dan bangsa ternak. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa taraf zeolit, tepung darah dan interaksinya tidak berpengaruh nyata terhadap persentase karkas. Taraf penggunaan 0, 3, dan 6% zeolit dalam ransum cenderung menghasilkan persentase karkas yang relatif sama, demikian juga dengan taraf penggunaan tepung darah dimana rataan umum hasil penelitian adalah 76,18±1,18%. Rataan persentase karkas tertinggi adalah 77,01±2,36% yang diperoleh dari babi dengan ransum perlakuan R4, sedangkan terendah adalah 75,01±1,91% dengan ransum perlakuan R6. Dengan demikian persentase karkas tertinggi tidak selalu dihasilkan dari berat karkas tertinggi, hal ini tidak sesuai dengan pendapat Forrest et al. (1975) yang menyatakan bahwa persentase karkas akan meningkat dengan meningkatnya bobot potong.

4

Tabel 2. Komposisi Bahan Makanan Penyusun Ransum Penelitian

Bahan Makanan

R1

R2

R3

R4

R5

a

b

a

b

a

b

a

b

a

10.66

6.35

2.58

1.57

0

1.5

2.87

2.21

1.55

R6

R7

R8

R9

b

a

b

a

b

a

b

a

b

0.59

0

1.5

3.96

1.25

1.79

0.3

0.12

1.5

(%) Bungkil kedelai Dedak padi

20

24.46

26

26.08

18

20

20

20

20

20

20

21.48

20

20

20

13

17.49

10

Jagung kuning

58.35

59.66

56.9

60.96

56.94

58.12

56.56

62.13

58.95

63.06

54.12

56.03

50.8

56.28

53.16

65.73

57.03

60.47

Minyak nabati

4.5

4.5

4.5

4.5

6.93

5.68

5

4.5

5

5

7.49

6.1

7

6.5

7

5.5

7

7.54

Premix-D

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0,2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

Tepung ikan

5.36

4

3.47

0

0

0

11.87

7.9

5.29

1.78

0

0

11.89

9.57

5.99

3.13

0

0

Tepung tulang

0.93

0.83

1.35

1.7

7.93

4.5

0.5

0.06

1.01

1.37

5.19

1.69

0.15

0.2

0.86

1.14

2.6

4.29

0

0

0

0

0

0

3

3

3

3

3

3

6

6

6

6

6

6

Zeolit Tepung darah

0

0

5

5

10

10

0

0

5

5

10

10

0

0

5

5

10

10

Jumlah

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Protein kasar Energi metb. (kkal/kg)

15

13

15

13

15

13

15

13

15

13

15

16

15

13

15

13

15

15

3260

3275

3260

3275

3260

3275

3260

3275

3260

3275

3260

3275

3260

3275

3260

3275

3260

3275

Kalsium

0.6

0.5

0.6

0.5

1.943

1.174

0.816

0.5

0.6

0.5

1.355

0.5

0.734

0.617

0.6

0.5

0.6

1.105

Phospor

0.684

0.655

0.686

0.63

1.185

0.862

0.768

0.621

0.642

0.621

0.912

0.579

0.723

0.66

0.632

0.534

0.581

0.747

Harga/kg (Rp)

1729.7 1665.6 1605.9 1610 1760.3 1711.6 1556.3 1555.6 1598.4 1598.8 1715.7 1664.1 1591.8 1539.9 1618.5 1649.3 1672.5 1753.4

5


Tabel 3.

ISSN:1411-6723

a

Nilai Rataan Pengaruh Perlakuan terhadap Berat Karkas (kg) dan Persentase Karkas b (%) Tepung Zeolit (%) Rataan Darah (%) 0 3 6 -------Berat Karkas (kg)-------ABC E AB 0 65.73±11.49 48.42±4.96 67.50±3.96 60.55±11.24 CDE A ABC 5 54.33±7.50 71.88±2.65 66.92±2.55 63.44±8.94 ABCD DE BCDE 10 62.58±10.15 52.50±3.92 56.00±3.84 57.03±7.28 Rataan 60.88±9.94 55.81±10.69 63.47±6.38 60.22±9.32 ----Persentase Karkas (%)--0 76.35±0.81 77.01±2.36 76.70±0.88 76.69±1.35 5 76.86±0.74 75.26±0.01 75.76±0.37 76.05±0.83 10 76.04±0.44 75.01±1.91 76.35±0.51 75.80±1.81 Rataan 75.82±1.90 76.27±0.68 76.18±1.18 76.42±0.69

Hal ini mungkin disebabkan karena bobot potong dari ternak babi penelitian yang tidak seragam sehingga mempengaruhi berat dan persentase karkas ternak babi penelitian. Menurut Miller (1991) persentase karkas dipengaruhi oleh faktor genetik dimana nilai heritabilitasnya berkisar antara 25-35%. Panjang Karkas Penggunaan taraf zeolit dan tepung darah dalam ransum tidak memberi pengaruh yang nyata terhadap panjang karkas tetapi nyata (P<0,05) dipengaruhi oleh interaksi dari kedua faktor tersebut. Nilai rataan pengaruh perlakuan terhadap panjang karkas dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4 memperlihatkan bahwa taraf penggunaan 6% zeolit dalam ransum cenderung menghasilkan karkas (74,39±4,76 cm) yang lebih panjang daripada pemberian 0 dan 3% masing-masing 72,61±6,03 dan 68,31±5,42 cm. Sedangkan taraf pemberian 10% tepung darah dalam ransum menghasilkan karkas sedikit lebih pendek (72,61±6,03 cm) dibanding dengan taraf pemberian 0 dan 5%. Interaksi antara taraf zeolit dan tepung darah yang menghasilkan karkas paling panjang adalah ternak babi yang mendapat R7 (77,50±2,29 cm) sedangkan yang paling pendek (64,57±5,86 cm) dengan perlakuan R4. Perbedaan panjang karkas yang dihasilkan mungkin

disebabkan oleh karena perbedaan dalam tingkat protein yang diberikan, sebagaimana Nold et al. (1997) menyatakan bahwa karkas lebih panjang pada ternak babi yang diberi ransum berprotein tinggi dibanding dengan berprotein rendah. Panjang karkas sangat dipengaruhi oleh genetik dari ternak tersebut dimana nilai heritabilitasnya adalah 40-60% (Miller, 1991). Tebal Lemak Punggung dan Loin Eye Area Rataan umum tebal lemak punggung (TLP) dan Loin Eye Area (LEA) masing-masing 2 3,32±0,68 cm dan 29,29±4,26 cm . Taraf zeolit, tepung darah dan interaksi antara kedua faktor tersebut tidak memperlihatkan adanya perbedaan yang nyata terhadap TLP, sementara berpengaruh nyata (P<0,05) akibat pengaruh taraf tepung darah dan interaksi zeolit dengan tepung darah berpengaruh sangat nyata (P<0,01) terhadap LEA (Tabel 5). Pemberian 3% zeolit dalam ransum cenderung manghasilkan TLP (2,99±0,55 cm) yang lebih baik dibandingkan dengan pemberian 6% dan tanpa zeolit dalam ransum. Sedangkan penggunaan 10% tepung darah dalam ransum menghasilkan lemak punggung yang lebih tipis dibanding dengan 5% tetapi keduanya lebih tebal dengan tanpa tepung darah dalam ransum

6

Tabel 4. Nilai Rataan Pengaruh Perlakuan terhadap Panjang Karkas (cm) Zeolit (%) Tepung Darah (%) 0 3 6 -----Panjang Karkas (cm)------ab c a 0 76.67±5.68 64.57±5.86 77.50±2.29 abc ab ab 5 74.50±2.12 76.50±3.90 68.92±3.50 abc bc abc 10 72.25±7.45 67.92±2.62 69.17±2.84 Rataan 72.61±6.03 68.31±5.42 74.39±4.76 Tabel 5. Nilai Rataan Pengaruh Perlakuan terhadap Tebal Area (cm2). Zeolit (%) Tepung Darah (%) 0 3 ----------(TLP, cm)----------0 3.63±0.0038 2.55±0.42 5 2.72±1.07 3.70±0.42 10 3.27±0.66 2.98±0.13 Rataan 0 5 10 Rataan

3.20±0.77

Tabel 5 memperlihatkan bahwa, dengan semakin meningkatnya taraf penggunaan zeolit dalam ransum cenderung menghasilkan LEA yang semakin luas. Penggunaan 6% zeolit dalam ransum 2 mempunyai rataan LEA (31,05±3,75 cm )

72.91±7.56 73.16±4.63 72.61±6.03 71.90±5.80

Lemak Punggung (cm) dan Loin Eye

6 3.51±0.74 3.93±0.45 3.68±0.50

2.99±0.55 3.70±0.53 2 ---------(LEA, cm )---------AB C A 24.08±3.07 32.22±2.20 31.24±4.54 BC A 33.81±0.63 34.29±0.66A 26.25±2.21 AB BC BC 30.57±4.48 25.99±1.09 26.65±2.09 29.35±4.11 27.23±4.51 31.05±3.75

Kombinasi atau interaksi taraf zeolit dan tepung darah yang menghasilkan lemak punggung paling tipis adalah perlakuan R4 (2,55±0,42 cm) dan paling tebal adalah yang mendapatkan ransum perlakuan R8 (3,93±0,45 cm). Dikaitkan dengan bobot potong dan berat karkas, TLP mempunyai hubungan yang erat dimana ternak yang mendapat ransum perlakuan R4 menghasilkan bobot potong dan berat karkas yang paling rendah masing-masing 63,00±8,00 kg dan 48,41±4,96 kg. Mili et al. (1999) menyatakan bahwa ternak dengan bobot potong minimum akan menghasilkan berat karkas dan TLP yang lebih rendah bila dibandingkan dengan ternak yang memiliki bobot potong optimum.

Rataan

Rataan

3.23±0.69 3.42±0.87 3.31±0.52 3.32±0.68 ab

29.18±4.85 31.16±4.25a b 27.74±3.32 29.29±4.26

yang lebih luas dari pada penggunaan 0 dan 3% zeolit masing-masing dengan nilai 2

27,23±4,51 dan 29,35±4,11 cm . Sementara pemberian tepung darah 5% menghasilkan 2 LEA (31,16±4,25 cm ) nyata (P<0,05) lebih luas dibanding dengan 10% tepung darah 2 (27,74±3,32 cm ) tetapi tidak berbeda nyata dengan tanpa zeolit dalam ransum 2 (29,18±4,85 cm ) Ternak babi yang mendapatkan R8 memiliki rataan LEA (34,29±0,66 cm2) paling luas dari pada perlakuan lainnya meskipun tidak berbeda nyata dengan perlakuan R1, R3, R5 dan R7. Menurut Miller (1991) faktor genetik sangat mempengaruhi LEA dimana nilai heritabilitasnya berkisar antara 40-60%.

7


KESIMPULAN Hasil penelitian memperlihatkan bahwa taraf penggunaan zeolit dalam ransum tidak berpengaruh nyata terhadap parameter yang diamati, hal ini berarti bahwa taraf pemberian zeolit hingga 6% dapat digunakan dalam ransum tanpa memberikan pengaruh nyata terhadap kualitas karkas babi.

6.

7. Taraf penggunaan tepung darah juga tidak menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap semua parameter kecuali terhadap loin eye area berpengaruh nyata (P<0,05), dimana nilai rataan loin eye area dengan pemberian 5% tepung darah dalam ransum lebih luas daripada pemberian 10% dan tanpa tepung darah dengan nilai masing-masing 31,16±4,25; 27,74±3,32 dan 29,18±4,85 2 cm .

8.

9. Interaksi taraf zeolit dan tepung darah berpengaruh sangat nyata (P<0,01) terhadap bobot potong, berat karkas dan loin eye area. serta berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap panjang karkas, sedangkan terhadap persentase karkas dan tebal lemak punggung tidak berpengaruh nyata.

10.

DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3.

4.

5.

Forrest, J. C., D. E. Aberle, H. B. Hendrick, M. D. Judge and R. A. Markel. 1975. Principles of Meat Science. W. H. Freman and Company, San Fransisco. King’ ori, A. M., J. K. Tuitoek and H. K. Muiruri. 1998. Comparison of Fermented Blood Meal and Cooked Dried Blood Meal as Protein Supplements for Growing Pigs. J. Trop. Anim. Health and Prod. 30 : 191-196. Mili, D. C., D. R. Nath and A. B. Sarker. 1999. Effect of Slaughter Weight on Certain Carcass and Meat Quality Traits of Hampsire Barrows. J. Indian Vet. 76 : 313-316. Miller. R. H. 1991. A Compilation of Heritability Estimates For Farm Animals. In: Handbook of Animal Science. Editor: Putnam, A. Academic Press, Inc. California. USA. Ming, D. W. and F. A. Mumpton. 1989. Zeolites in Soils. Dalam : J. B. Dixon and

11.

12.

13.

14.

ISSN:1411-6723

S. B. Weed (Eds). Mineral in Soil Environments. Soil Science Society of America. Wisconsin, USA. M’ ncene, W. B., J. K. Tuitoek and H. K. Muiruri. 1998. Nitrogen Utilization and Performance on Pigs Given Diets Containing a Dried or Undried Fermented Blood/Molasses Mixture. J. Anim. Feed Sci. and Tech. 78 : 239-247. Mumpton, F. A. and P. H. Fishman. 1977. The Aplication of Natural Zeolite in Animal Science and Agriculture. J. Anim. Sci. 45 (5) : 1188-1203. Nold, R. A., J. R. Romans, W. J. Castello, J. A. Henson and G. W. Libal, 1997. Sensory Characteristics and Carcass Traits of Boars, Barrow and Gilt Fed High or Adequate Protein Diets and Slaughtered at 100 or 110 kilograms. J. Anim. Sci. 75:2641-2651. Poulsen, H. D. and O. Niels. 1995. Effect of Dietary Inclusion of a Zeolite (Clinoptilolite) on Performance and Protein Metabolism of Young Growing Pigs. J. Anim. Feed Sci. and Tech. 53: 297-303. Salundik dan C. H. Siregar. 1991. Pengaruh Penggunaan Zeolit Alam yang Diaktivasi dan Tidak Diaktivasi terhadap Penampilan Ternak Babi. Laporan Akhir Penelitian. OPF-IPB. Bogor. Setiawaty, E. S. 1993. Pengaruh Pemberian Taraf Protein dan Mineral Zeolit dalam Ransum Babi terhadap Kualitas Karkas. Skripsi. Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor. Siagian, P. H. 1991. Pengaruh Sumber, Tingkat Pemberian Zeolit dalam Ransum dan Interaksinya terhadap Performans Ternak Babi sedang Bertumbuh. IPBAustralia Project, Bogor. Wahlstrom, R. C. and G. W. Libal. 1977. Dried Blood Meal as a Protein Source in Diets for Growing-Finishing Swine. J. Anim. Sci. 44 : 778-783. Whittemore, C. T. 1980. Pig Production The Scientific and Practical Principles. Longman Handbook in Agriculture London.

8

Keselektifan Zeolit Lampung terhadap Kation–Kation Matrik Hasil Fisi Uranium Siti Amini, Dian Anggraini, Yusuf Nampira, Rosika, Noviarti, dan Arif Nugroho Pusat Pengembangan Teknologi Bahan Bakar Nuklir dan Daur Ulang (P2TBDU) Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN), Telp. 021-7560526 Fax. –7560909, E-mail: [email protected]

ABSTRAK Keselektifan Zeolit Lampung (ZKK) Terhadap Kation–Kation Matrik Hasil Fisi Uranium telah diteliti menggunakan kation-kation jenis hasil fisi bukan radioaktif dengan metoda penukaran kation sistim statis (batch-exchange). Berdasarkan penelitian terdahulu bahwa zeolit Lampung mampu effektif menyerap ion sesium dari limbah radioaktif, maka adanya kation-kation lain yang terdapat dalam hasil fisi uranium diasumsikan dapat sebagai kation tandingan yang akan mempengaruhi keselektifan zeolit terhadap penukaran ion-Cs atau daya penukar kation zeolit terhadap ion Cs + + 2+ akan berkurang. Kation-kation matrik itu terutama ialah K , Na dan Ca yang terdapat dalam + 2+ 2+ 4+ zeolit alam serta ion Cs , Ba , Sr dan Ce yang merupakan beberapa ion hasil fisi yang terdapat dalam larutan elemen bakar nuklir. Counterpart kation-kation yang ada dalam zeolit, diuji + 2+ 2+ 4+ daya penukarannya terhadap masing-masing ion Cs , Ba , Sr dan Ce dan atau campuran dari ion-ion tersebut. Keselektifan zeolit terhadap daya penukaran ion-ion tersebut ditunjukkan oleh korelasi fraksi konsentrasi ion atau campuran ion tertentu yang terdapat dalam zeolit (Az) terhadap fraksi konsentrasi ion atau campuran ion tersebut dalam larutannya dalam keadaan proses kesetimbangan (As). Hasil percobaan menunjukkan bahwa Keselektifan zeolit lampung (tanpa + 2+ 2+ 4+ + pemurnian) terhadap ion Cs > Ba = Sr > Ce . Daya penukaran-kation zeolit terhadap ion Cs 2+ 2+ 4+ menurun dengan adanya kombinasi ion Ba , Sr dan Ce , begitu pula daya penukaran dari ionion tandingan tersebut.

Kata kunci: Keselektifan, penukar kation, kation hasil-fisi, zeolit Lampung.

ABSTRACT SELECTIVITY OF LAMPUNG ZEOLITE TOWARDS MATRICES CATIONS GENERATED FROM URANIUM FISSION. Selectivity of zeolite-lampung (ZKK) towards some matrices cations generated from uranium fission products has been investigated using some typical fission productnon-radioactive cations by cation-exchange batch-system process. The previous investigation showed that zeolite-lampung is effectively able to absorb cesium ion from radioactive waste, consequently the presence of others cations i.e. generated cations from the uranium fission products are assumed as the competitive cations which may affect the zeolite selectivity on to Csexchanges, on the otherhand the Cs-exchange capacity of zeolite would decrease. The main + + 2+ matrices cations which present in the natural zeolite are K , Na and Ca and those are generated + 2+ 2+ 4+ from fission products such as Cs , Ba , Sr and Ce exist in the nuclear spent fuel solution. The + 2+ 2+ 4+ ion exchanges of counterpart cations in zeolites with that each of Cs , Ba , Sr and Ce ion or/and its mixtures have been examined. The selectivity of zeolite onto mentioned exchanged cations has been shown by the correlation of fraction of the cations concentration in the zeolite (Az) towards that in equilibrated solution (As). The results show that the raw zeolite-lampung + 2+ 2+ 4+ selectivity is decrease in order to Cs > Ba = Sr > Ce . The exchanged capacity of zeolite into + 2+ 2+ 4+ Cs ion is decreased by the presence of combining ions of Ba , Sr and Ce , and so are those competitive cations.

Keywords: Selectivity, cations exchange, fission products cations, Lampung zeolite.

9


PENDAHULUAN Elemen bakar nuklir, yaitu mengandung bahan fisil diantaranya adalah isotop U-235 yang mana setelah diiradiasi akan mengalami reaksi fisi dimana U-235 mengurai menjadi isotop-isotop yang lebih ringan seperti Sr-90, Cs-134, Cs-137, Ba-140, Ce-144 dan sebagainya, disertai pelepasan energi dan partikel n yang dapat menghasilkan reaksi fisi selanjutnya. Secara umum reaksi fisi itu dapat dituliskan sebagai berikut: 238U + 1n (90-144) X + 2n+E 92 0 (36-56) X adalah jenis isotop yang pada umumnya mempunyai nomor atom diantara 36 sampai dengan 56, dan nomor massa dari 90 sampai dengan 144. Isotop-isotop tersebut dapat memancarkan sinar α, atau β ataupun γ, serta dapat dikelompokkan sebagai isotop berumur pendek (dalam orde detik, menit, jam maupun hari), berumur sedang (dalam orde puluhan hari atau bulan) dan yang berumur panjang (dalam orde lebih besar daripada 1 tahun). Unsur-unsur yang diteliti pada percobaan ini diambil jenis unsur yang mempunyai isotop radioaktif pemancar-γ, dan berumur panjang, mengingat kepentingannya untuk mengungkung efek radiasi dari limbah larutan elemen bakar bekas (yang telah mengalami iradiasi tersebut). Unsur-unsur tersebut diantaranya adalah Cs, Sr, Ba dan Ce yang mempunyai isotop pemancar-γ dan berumur sedang/panjang, dengan hasil fisi yang relatif lebih tinggi daripada isotop[1] isotop hasil fisi lainnya. Pada Tabel-1 terlampir ditunjukkan data-data ion dan jenis isotop terkait dengan hasil fisi U-235. Zeolit Lampung terdiri dari 72% campuran mordenit dan klinoptilolit, lainnya adalah kwarsa, serisit, lempung dan gelas volkanik. Data ini didapat dari pemeriksaan awal dengan menggunakan polarisasi mikroskop optik. Penentuan komposisi jenis zeolit tidak diamati lebih lanjut pada percobaan ini. Namun yang diutamakan di sini adalah untuk mengetahui kemampuannya sebagai penukar kation.

10

ISSN:1411-6723

Pada umumnya zeolit murni misalnya -1 mordenit, mempunyai KTK 2,17 meq.g sedangkan KTK klinoptilolit adalah 2,92 meq.g-1. Bilamana zeolit alam itu tidak murni, yaitu hanya mengandung 72%, maka daya tukar zeolite tersebut tentu saja menurun. Pada penelitian ini digunakan bahan alam tanpa pemurnian, dan dengan mengoreksi komposisi bahan-bahan pengotornya yang berjumlah 28% yang terdiri dari kwarsa, lempung, gips dsb, komposisi atau unit sel [2] struktur zeolit dapat ditentukan. Proses penukaran kation dalam zeolit, dapat mencapai keadaan setimbang pada kondisi kapasitas penukaran kation yang maksimum sesuai dengan persamaan reaksi sebagai berikut: nM

m+

+ m A

Z

n+

n+

mA

m+

Z

+ nM

(1)

n dan m masing-masing adalah muatan kation A dan kation M, dimana ion M adalah ion yang terdapat dalam zeolit Z. Pada kesetimbangan, konstanta kesetimbangan proses pertukaran kation adalah K, yaitu: m

n

[A] zeo. [M] larutan K=

n

m

[M] zeo [A] larutan

Az.Ms atau = Mz.As

jika n=m (2) z dan s masing-masing menunjukkan fasa zeolit dan fasa solution (larutan). Dalam keadaan padat dan ideal, zeolit dihipotesakan tidak memiliki kecenderungan untuk mengikat kation A maupun kation M, sehingga aktifitas ion A (aA) sama dengan aktifitas ion M (aM) atau nilai aA/aM adalah 1, dan itu berarti bahwa zeolit tidak selektif.[3] Keaktifan ion, dapat ditulis sebagai a = γ. C, dimana γ adalah koefisien keaktifan ion, dan C adalah konsentrasi ion dalam molal (jumlah mole/1kg). Sedangkan keselektifan zeolit yaitu KS dapat dirumuskan sebagai [3,4] berikut: Untuk proses penukaran uni-univalent: K

= S

2 Z S.γMCl

A .M M

.

2

Z.ASγACl

(3)

Untuk proses penukaran uni-divalent: atau K

A .M 2.γ4 = Z S MCl.2N S M 2Z.A S 3AC2 l .γ

(4)

N = total kenormalan larutan kation A dan M dalam keadaan kesetimbangan. AZ dan AS = fraksi ekivalen dari kation A di dalam zeolit dan di dalam larutan. MZ dan MS = fraksi ekivalen dari kation M di dalam zeolit dan di dalam larutan. Pada campuran yang iso normal, AZ + MZ =1 [3,4,5] atau AS + MS = 1. Untuk mengetahui keselektifan zeolit nilai KS pada AZ = 0,5 atau K0,5 digunakan sebagai tolok ukuran. Bila nilai K0,5 ≤ 1, berarti zeolit itu tidak selektif terhadap ion tersebut. Diduga bahwa keselektifan zeolit terhadap kation Cs akan berkurang dengan adanya kation tandingan seperti Sr, Ba dan Ce. METODA Pengukuran keselektifan zeolit berdasarkan prinsip kesetimbangan pada proses penukaran-kation yang terdapat di dalam larutan dengan kation sejenis yang ada di dalam zeolit. Bahan dan Alat : Zeolit yang digunakan adalah ZKK atau zeolite lampung, sedangkan kation yang digunakan untuk menguji keselektifan zeolit tersebut adalah Cs, Sr, Ba yang diperoleh dari larutan garam khlorida standar 0,1 N dan Ce dari Ce(NO3)4 0,05 N dan larutan kation matrik yang ada dalam zeolit yaitu K dan Na dalam bentuk larutan khlorida 0,1 N untuk mempertahankan komposisi larutan yang isonormal. Alat pengocok (shaker) elektrik digunakan untuk melalukan proses penukaran kation cara statis, sedangkan pemisahan larutan dari campuran zeolitnya menggunakan alat sentrifuse. Konsentrasi kation yang terdapat di dalam zeolit dan dalam larutannya masing-masing dianalisis/ditentukan dengan alat XRF dan ICPS. Tata kerja: Larutan isonormal 0,1 N dibuat dari masingmasing kation serta campurannya kecuali ion Ce menggunakan konsentrasi encer yaitu

0,05 N. Larutan disiapkan sesuai dengan rancangan percobaan sebagai berikut: + 1. Campuran Na dengan masing-masing + 2+ ion Cs , Sr , Ba2+ dan Ce4+ dengan berbagai perbandingan volume yaitu 0:10, 1:9, 3:7, 5:5, 7: 3, dan 9:1 ml. + 2. Campuran K dengan masing-masing ion + 2+ 2+ 4+ Cs , Sr , Ba dan Ce dengan berbagai perbandingan volume yaitu 0:10, 1:9, 3:7, 5:5, 7: 3, dan 9:1 ml. + 3. Campuran Na dan K isonormal (0,1N) + 2+ dengan masing-masing ion Cs , Sr , 2+ Ba isonormal (0,1 N) kecuali dengan 4+ Ce isonormalnya 0,05N dengan berbagai perbandingan volume yaitu 0:10, 1:9, 3:7, 5:5, 7: 3, dan 9:1 ml. + 4. Campuran Na dan K isonormal (0,1N) + 2+ 2+ dengan larutan campuran Cs , Sr , Ba isonormal (0,1 N) dengan perbandingan volume yaitu 0:10, 1:9, 3:7, 5:5, 7: 3, dan 9:1 ml. Setiap 1 gram zeolit dicampurkan dengan masing-masing 10 ml larutan yang sudah disiapkan tersebut di atas, dan dilakukan proses penukaran secara statis (batchexchange) selama 8 jam, menggunakan alat pemutar (shaker), kemudian disentrifuse dan endapan dipisahkan dari larutannya. Masingmasing endapan dan larutan dianalisis komposisi serta konsentrasinya. Endapan dikeringkan pada 353 K dan dianalisis dengan XRF, sedangkan supernatannya diencerkan secara tepat hingga konsentrasinya kira-kira mendekati orde ppm untuk dianalisis dengan alat ICP-AES. Konsentrasi unsur di dalam zeolit dan dalam larutannya setelah mencapai kesetimbangan, dapat diketahui. Fraksi ekivalen kation dalam zeolit di plot terhadap nilai fraksi kation tersebut di dalam larutan. KS atau koefisien keselektifan dapat diketahui, dan KS pada Az=0,5 dapat dihitung. HASIL DAN BAHASAN Hasil analisis zeolit awal dengan karakteristik daya penukaran kationnya ditunjukkan pada Tabel 2. Daya tukar effektif (%) dihitung dari Kapasitas Tukar Kation (KTK) yang terukur dibandingkan dengan KTK teoritis (=2,29 -1 meq.g ). Komposisi per unit sel Zeolit Lampung (=Z) adalah Na6K2[Al8Si40O96]

11


24H2O dengan nilai KTK terhadap Amonium (bentuk asetat, sesuai dengan cara standar [6] untuk penentuan KTK) adalah 1,36± 0,06 -1 meq.g . Dalam kaitannya dengan pengungkungan radiasi dari limbah larutan radioaktif, ion Cs memegang peranan penting karena mempunyai waktu paruh yang panjang dan juga pemancar radiasi-γ (dari anak 137 luruhnya, Ba). Peneliti lain memperoleh nilai Cs-uptake oleh zeolit Lampung adalah 1,1 -1 [7] meq.g . Pada penelitian ini diperoleh nilai -1 Cs-uptake adalah 1,21 meq.g . Perbedaan hasil analisis yang sekitar 10% itu masih dalam batas kewajaran. Namun demikian kiranya penting dilakukan uji profisiensi khususnya untuk mineral zeolit.

ISSN:1411-6723

Baik kation matrik na maupun K dalam zeolite, menujukkan pertukaran yang cukup selektif terhadap kation M (Cs, Sr, Ba dan Ce). Keselektifan zeolit terhadap ion Cs lebih tinggi daripada terhadap ion Ba ataupun Sr dan Ce. Namun zeolit dalam bentuk Na, lebih sempurna melakukan proses pertukaran ionion tersebut. Hal ini dibuktikan dengan tidak adanya lagi kation Na dalam zeolit setelah proses pertukaran berlangsung. Hal itu juga dapat dilihat dari nilai K0,5 pada sistim pertukaran ion K-Z/M yang relatif lebih rendah daripada nilai K0,5 pada sistim pertukaran ion Na-Z/M (lihat Tabel 3). Gambar 4 menunjukkan keselektifan zeolit dalam pertukaran-biner kation yaitu (Na+K)/M, dimana M adalah campuran kation Cs, Sr, Ba dan Ce. Masing-masing kation dalam zeolit diamati fraksi ekivalennya. Ternyata ada penurunan yang diakibatkan oleh adanya pertandingan proses pertukaran kation. Namun penurunan tersebut tidak signifikan pada pertukaran dengan kation Cs, kecuali pada ion Ba, Sr dan Ce. Jadi dugaan bahwa adanya kation tandingan dapat menurunkan keselektifan zeolit terhadap penyerapan kation Cs tidak terbukti. Melainkan, dapat dikatakan bahwa sistim pertukaran kation pada zeolit tersebut adalah spesifik untuk jenis-jenis kation tertentu.

Kurva keselektifan zeolit lampung terhadap kation-kation tertentu ditunjukkan pada Gambar 1 sampai dengan Gambar 4. Pertukaran kation mono-kation yaitu Na/Cs, Na/Sr, Na/Ba dan Na/Ce dapat dilihat pada Gambar 1. Nilai koefisien keselektifan zeolit pada Az = 0,5 untuk masing-masing kation ditunjukkan pada Tabel 3. Pertukaran kation K/Cs, K/Sr, K/Ba dan K/Ce ditunjukkan pada Gambar 2, sedangkan Gambar 3 menunjukkan keselektifan zeolit dalam pertukaran ion Na dengan campuran ion Cs, Sr, Ba dan Ce, dimana keselektifan zeolit terhadap masing-masing ion tersebut ditandingkan.

235

Tabel 1. Data ukuran ion dan jenis isotop hasil fisi U Jenis isotop Hasil fisi,% yield Sifat Radioaktif dan Waktu Paruh 134

Cs; 137Cs Sr 133 140 Ba; Ba 144 Ce 90

6.8% ; 6.3% 5.93% 6.36% 4.5%

Pemancar-γ 2.1 thn ; 30.2 thn Pemancar-γ 29 tahun Pemancar-γ 10.5 ; 12.8 hari Pemancar-γ 285 hari

[8]

Ukuran ion, pm 167 112 134 94

Tabel 2. Komposisi dan kapasitas tukar-kation zeolit -1 -1 Zeolit Lampung Komposisi/Unit Sel KTK(meq.g ) Tukar Effektif Cs-uptake (meq.g ) (%) =Z Na6K2[Al8Si40O96] 24H2O 59.40 1.36± 0.06 1.21± 0.04 Na-Z Na7.5K0.5[Al8Si38O92] 23H2O 73.80 1.69± 0.05 1.80± 0.06 NH4-Z (NH4)7.5K0.5[Al8Si38O92]23 H2O 87.77 2.01± 0.10 1.71± 0.08

12

Tabel 3. Nilai Koefisien Keselektifan (K0,5) Zeolit Lampung Sistim Pertukaran dengan kation M Cs Sr Na/M 1.44 1.22 K/M 1.20 1.04 Na/M-campur: Cs+Sr+Ba+Ce (K+Na)/M-campur

1.40 1.22

1.04 1.08

Ba

Ce

1.22 1.10

1.1 1.0

1.12 1.10

1.0 1.0

1 0.9 0.8

1,0

0.7 0.6

Cs

0,8

Cs

0,6

Sr

Sr

As 0.5

Ba

0.4 0.3

As

Ce

Ba

0,4

0.2 0.1

Ce

0,2 0,0

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

Az

Gambar 1. Kurva keselektifan zeolit lampung terhadap ion Cs, Sr, Ba dan Ce dalam sistim pertukaran dengan ion Na 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 As 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

0,5 Az

1

Gambar 3. Kurva keselektifan zeolit lampung terhadap campuran ion Cs, Sr, Ba dan Ce dalam sistim pertukaran dengan ion Na

1,0 Cs Sr

As

0,8

Cs

0,6

Sr

Ba

0,4

Ce

0,2

Ba Ce

0,0 0

0,5

1

0

0,5 Az

1

Az Gambar 2. Kurva keselektifan zeolit lampung terhadap ion Cs, Sr, Ba dan Ce dalam sistim pertukaran dengan ion K.

Gambar 4. Kurva keselektifan zeolit lampung terhadap campuran ion Cs, Sr, Ba dan Ce dalam sistim pertukaran dengan campuran ion Na dan K.

.

13


KESIMPULAN Zeolit Lampung merupakan penyerap yang cukup baik untuk ion Cs. Keselektifannya terhadap Cs>Ba=Sr>Ce. Dalam campuran ion-ion matrik hasil fisi, keselektifan zeolit terhadap kation tersebut menurun, namun penurunan keselektifan tersebut tidak signifikan untuk ion Cs, kecuali pada proses penukaran dengan ion Ba, Sr dan Ce. Zeolit dalam bentuk Na-Z lebih sempurna digunakan untuk penukar-kation baik Cs, Ba, Sr maupun Ce dibandingkan dalam bentuk KZeolit. Proses penukaran kation di dalam zeolit adalah spesifik. UCAPAN TERIMAKASIH Kami sampaikan terima kasih khususnya kepada semua pihak yang telah memberikan fasilitas terutama kepada Ka. BTDUPI, seluruh rekan-rekan di bidang/bagian P2TBDU-BATAN yang memberikan fasilitas pengerjaan penelitian dan PT. Minatama yang telah mensuplai zeolit, juga kepada rekan-rekan yang telah bekerjasama dalam menganalisis dengan alat ICPS dan XRF.

DAFTAR PUSTAKA 1. IAEA, Determination of Research Reactor Fuel Burnup, IAEA-TECDOC-633, (1992) 55-68. 2. S. Amini, Upaya Peningkatan Manfaat Zeolit Sebagai Penukar Ion, Seminar Zeolit-II, Ikatan Zeolit Indonesia – Cabang Jawa Barat, Bandung, 21 Agustus 2001. 3. R. Harjula, Ion Exchange and Hydrolysis Reactions in Zeolites, Academic Dissertation, University of Helsinki, Finland, Report Series in Radiochemistry 8/1993. 4. Rees L.V.C., in The Properties and Application of zeolites, TOWNSEND. R.P. (Ed)., The Chem. Soc. Pub., London, No. 33 (1980)218-243. 5. Fletcher. P., Townsend. R. P., J. chem.. Soc. Farad. Trans. II, 77 (1981) 2077. 6. Bain, D.C., Smith, B.F.L., in A Handbook of Determinative Methods in Clay Mineralogy, M.J. WILSON (Ed.), Backie & Son Ltd., Glassgow, UK (1987) 258-262.

14

ISSN:1411-6723

7. Setiawan, Penyerapan Radionuklida Cesium-134 oleh Beberapa Jenis Mineral Zeolit Alam, Seminar IZI-2, Bandung 21 Agustus (2001). nd 8. J. Emsley, The Elements, 2 -ed, Clarendon Press, Oxford (1991)251pp

Modifikasi Zeolit Alam Asal Cikalong Jawa Barat dengan Hexadecil Trimetil Ammonia dan Uji Daya Serapnya Terhadap Ion Sulfat dan Kromat Husaini dan Trisna Soenara Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara Jl. Jenderal Sudirman No. 623 Bandung, Telp. 022-6030483, E-mail: [email protected]

ABSTRAK Zeolit alam jenis mordenit asal Cikalong, Jawa Barat, dengan nilai KTK rata-rata 154,2 meq/100 g telah digunakan dalam percobaan modifikasi. Proses modifikasi dimaksudkan untuk meningkatkan kemampuan daya serap zeolit terhadap anion-anion dalam larutan. Dalam percobaan ini, zeolit dimodifikasi dengan hexa decil trimetil ammonium (HDTMA) menggunakan cara pengadukan dalam sebuah gelas piala. Sebelum modifikasi dilakukan, zeolit dijenuhkan dengan larutan bufer sodium asetat pada pH 5 terlebih dahulu. Variabel percobaan meliputi: ukuran butir zeolit (–10+18 mesh, 18+28 mesh, dan –28+48 mesh), dan dosis HDTMA (50%, 100%, dan 200%). Zeolit hasil modifikasi ini selanjutnya diuji daya serapnya terhadap ion sulfat dan kromat. Hasil percobaan modifikasi menunjukkan, bahwa persen berat HDTMA yang melapisi zeolit berkisar antara 4,21 – 13,49 %, dengan nilai kapasitas tukar kation (KTK) berkisar antara 137,05 – 143,00 meq/100 g. Hasil uji daya serap terbaik diperoleh pada zeolit berukuran butir -28 + 48 mesh dan dosis HDTMA 200 % untuk ion sulfat yang mencapai nilai 49,46 mg/100g (5,15 mmol/kg), sedangkan untuk ion kromat didapat pada zeolit berukuran butir -10 + 18 mesh dengan dosis HDTMA50% dengan nilai daya serap sebesar 61,05 mg/100g (6,36 mmol/kg). Kata Kunci: Zeolit alam, zeolit sintesis, daya serap

ABSTRACT MODIFICATION OF NATURAL ZEOLITE FROM CIKALONG WEST JAVA WITH HEXADECIL TRIMETIL AMMONIA AND ABSORPTION RATE TEST OF SULPHATE AND CHROMATE IONS. Cikalong mordenit natural zeolite with the average of cation exchange capacity (CEC) 154,2 meq/100 g has been used on modification trial. This modification attempts to increases the rate of anions absorbtion of zeolite in solution. On this research, zeolite is modificated using HDTMA through stirring process on beaker glass. Before the modification start, zeolite is set on pH 5 using sodium acetate solution. Variables on this research are: zeolite size (–10+18 mesh, -18+28 mesh, and –28+48 mesh), and HDTMA dosage (50%, 100%, and 200%). Furthermore modification of zeolite is tested it’s suphaate and chromate ions absorbtion rate. The modification of zeolite showed that the range of HDTMA weight percent that covers the surface of zeolite is 4,21 – 13,49% with the range of exchange ion capacity rate 137,05 – 143,00 meq/100 g. The best result of the absorbtion rate test is the -28 + 48 mesh zeolite with HDTMA dosage 200% for 49,46 mg/100g (5,15 mmol/kg) sulphate and for the cromat ion on -10 + 18 mesh zeolite with 50% HDTMA dosage, the absorbtion rate is 61,05 mg/100g (6,36 mmol/kg). Keywords: Natural zeolite, synthesis zeolite, absorption rate

PENDAHULUAN Tanah seperti Na, Ca, Mg, K. Di beberapa Negara Industri, peggunaan zeolit cenderung meningkat sedangkan di Indonesia pemanfaatan zeolit alam masih relatif

rendah. Pada dasarnya zeolit dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu secara alami Mineral zeolit dapat Sejauh ditemukan di beberapa wilayah di Indonesi dan secara sintetik. ini pemanfaatan zeolit alam terbatas pada bidang-bidang pertanian, perikanan, peternakan, industri kertas, industri pengolahan makanan dan

15

JURNAL ZEOLIT INDONESIA Vol. 2 No.1. Juli 2003 Journal of Indonesia Zeolites

pengolahan air. Proses pengolahannya terbatas pada aktivasi fisis seperti proses penggilingan dan proses pemanasan saja. Sementara proses pengolahan dengan cara kimia seperti proses modifikasi masih belum ada yang menerapkannya. Zeolit alam dapat dimodifikasi dengan bahan-bahan organik seperti HDTMA (Hexa Decil Trimetil Amonium), Vinil piridin, Chitosan dsb. Salah satu jenis zeolit alam yang mempunyai sifat penukar ion adalah mordenit. Modifikasi mordenit dengan bahan organik HDTMA dimaksudkan untuk merubah permukaan zeolit sehingga dapat menghilangkan anorganik oksianion dari suatu larutan encer.

ISSN:1411-6723

Zeolit alam adalah suatu senyawa alumina silikat yang mempunyai struktur rangka tiga dimensi dari tetrahedral (SiAl)O4 mengandung pori-pori yang terisi molekulmolekul air dan kation-kation yang dapat dipertukarkan. Saat ini telah ditemukan lebih dari 50 spesi (jenis) zeolit alam. Beberapa spesi zeolit tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.1. Zeolit alam yang ditemukan mempunyai kadar air tinggi yang masuk ke lubang atau pori-pori dan dapat dihilangkan dengan aktivasi fisis pemanasan pada temperatur o 120 C. Adsorpsi

Tujuan penelitian ini adalah memodifikasi zeolit dengan bahan organik HDTMA melalui proses pertukaran ion untuk menguji kemampuan daya serap zeolit termodifikasi tersebut dengan sulfat dan kromat. HDTMA memiliki ukuran molekul yang lebih besar dari ukuran pori-pori zeolit dan hanya menukar kation yang ada pada permukaan zeolit. Sedangkan zeolit alam yang tidak dimodifikasi dengan HDTMA tidak bisa menukar anion karena tidak memiliki daya tarik untuk oksianion. TINAJAUAN TEKNOLOGI Zeolit Alam Tabel 1. Spesi Zeolit Alam Spesi Zeolit Analcime Phillipsite Erionite Faujasite Natrolit Mordenite Heulandite Clinoptilolite Stilbite Ferrierite Laumontite Linde A (syinth)

16

Adsorpsi adalah suatu proses dimana molekul-molekul dari senyawa diserap oleh permukan zat padat atau zat cair yang lain. Sedangkan istilah absorpsi digunakan jika penyerapan sampai ke dalam. Zat yang mengadsorpsi disebut adsorben, sedangkan zat yang diadsorpsi disebut adsorbat. Proses adsorbsi dapat terjadi pada batas permukaan dua fasa, sebagai contoh : fasa cair dan fasa gas, misalnya adsorbsi pada campuran gas klor dalam air. Banyaknya yang teradsorbsi sebagian besar tergantung pada zat padatnya dan molekul yang teradsorpsi.

Rumus Formula Na16(Al16Si32)96).16 H2O (Na, K)10(Al10Si22O64).20 H2O (Na, K,Ca)9(Al9Si27O72).27 H2O Na58(Al58Si134O384).240 H2O Na16(Al16Si24O80).16 H2O Na8(Al8Si40O96).24 H2O Ca4(Al8Si28O72).27 H2O (Na4Ka)(Al8Si40O96).24 H2O Ca5(Al10Si26O72).28 H2O (Na2Mg2)(Al6Si30O72).18H2O Ca4(Al8Si16O48).16 H2O Na12(Al12Si12O48).27 H2O

Dari teori adsorbsi Langmuir menunjukkan bahwa permukaan suatu zat padat terdiri dari ruang yang masing-masing dapat mengadsorpsi satu molekul gas. Penurunan isoterm adsorbsi Langmuir mencakup lima asumsi mutlak sebagai berikut: 1. gas yang teradsorbsi berkelakuan ideal dalam fasa uap, 2. gas yang teradsorbsi dibatasi sampai monomolekul, 3. permukaan adalah homogen, artinya afinitas dari setiap kedudukan ikatan moleku gas adalah sama, 4. tidak ada antaraksi lateral antara molekul adsorbat, 5. molekul gas teradsorbsi terlokalisasi, artinya tidak dapat bergerak pada permukaan.

Suatu persamaan linier dibuat dengan tujuan untuk mendapatkan persamaan penurunan dari persamaan Langmuir sebagai berikut : (X/M) = K + C

Hexa Decil Trimetil Ammonium (HDTMA) Hexa Decil Trimetil Ammonium (HDTMA) adalah suatu tetra-substitusi kation ammonium dengan pengikatan nitrogen bervalensi lima secara permanen dan jaringan lurus panjang alkil (C16) yang memberikan tingkat hydrophobisitas. HDTMA mempunyai berat molekul 320 gram/mol dan berat jenis 0,89 kg/liter. Rumus molekulnya yaitu C19H42ClN dan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : o flash point 15 C, bersifat korosif sehingga mudah terbakar, sangat berbahaya jika dikonsumsi secara langsung oleh manusia. Rumus bangun HDTMA adalah sebagai berikut: CH3 CH3

+

N

(CH2 )15

CH3

(1/n)

Keterangan : X = mg kromat atau sulfat M = kg zeolit K = konstanta adsorbsi C = konsentrasi kesetimbangan HDTMA n = konstanta Langmuir Rumus diatas bila dilogkan menjadi : Log (X/M) = log K + (1/n) Log C Keterangan : Log K = intersept Log (1/n) = slope Modifikasi Modifikasi adalah mengubah sifat permukaan zeolit dengan cara pelapisan dengan senyawa organik atau anorganik. Senyawa organik yang dapat digunakan antara lain vinil piridin, HDTMA, dan chitosan. Adapun kualitas zeolit yang dimiliki Indonesia seperti pada tabel 2.2.

Cl

-

CH3 Zeolit yang dimodifikasi secara baik dengan amina kuarter seperti HDTMA kemampuan daya serapnya dapat meningkat secara nyata khususnya untuk menghilangkan anorganik oksianion dalam larutan-larutan encer. Demikian juga, zeolit yang sudah dimodifikasi dengan HDTMA telah menujukkan kemampuannya untuk pembebasan senyawa-senyawa klorinasi alipatik. Perlakuan proses pelapisan permukaan zeolit dengan amina kwartener tidak menurunkan sifat daya serap zeolit yang secara alamiah memang tinggi. Seperti mineral lempung (smektit), kebanyakan zeolit memilki muatan negatif dalam struktur jaringan yang merupakan hasil dari substitusi isomorfik kation dalam jaringan kisi-kisi kristal. Karena adanya muatan

17


ISSN:1411-6723

Tabel 2. Kualitas Zeolit Indonesia Zeolit Asal Bayah Nanggung Sukabumi Lampung Cikalong Ciamis Malang

Kadar Zeolit %

KTK Meq/100 gr

60.79 70.42 41.27 32.6 66.1 70.46 76.2

86.42 71.53 68.83 61 167 165

negatif ini maka zeolit alam memiliki kemampuan yang kecil bahkan tidak memiliki daya serap terhadap anion. Kwartener amina dan kation ekstrastruktural (yaitu Na, Ca dan K) pada permukaan eksternal zeolit dapat menetralisir muatan negatif.

Luas Permukaan 2 Spesifik /gram) 89.39 74.14 68.79 85.2 156.5 162.3 174.5

Jenis zeolit Klinoptilolit, Klinoptilolit, Klinoptilolit, Klinoptilolit, Mordenit Mordenit Mordenit

mordenit mordenit mordenit mordenit

pulverizer), timbangan, pengayak (rotap shaker); alat untuk modifikasi dan uji adsorpsi (shaker dan erlenmeyer dan alat-alat gelas lainnya), penyaring, dan alat uji komposisi kimia (AAS dan SEM). Bahan-bahan yang digunakan

Oleh karena itu, perlu dilihat ada tidaknya penyerapan anion dengan suatu organozeolit menunjukkan adanya sifat pada oksianion anorganik dari larutan encer. Dalam hal ini yang akan dikemukakan adalah mengenai penyerapan kalium kromat dan natrium sulfat oleh HDTMA-zeolit dan membahas mekanisme-mekanisme potensialnya terhadap proses penyerapan. Kalium kromat dipilih oleh karena senyawa ini sangat berbahaya apabila mencemari lingkungan. Natrium sulfat merupakan suatu oksianion bervalensi dua, namun kurang peka terhadap reduksi kimiawi. METODE PENELITIAN Penelitian modifikasi zeolit alam asal Cikalong dengan HDTMA ini dilakukan pada skala laboratorium melalui proses pertukaran ion yang menyebabkan terjadinya pelapisan HDTMA pada permukaan luar zeolit. Sebelum proses modifikasi ini dilakukan, zeolit alam dipreparasi sampai ukuran terentu.

terlebih

Bahan-bahan yang digunkan terdiri dari : zeolit jenis mordenit asal Cikalong, HDTMACl, buffer sodium asetat, natrium sulfat, kalium kromat, air, dan kertas pH. Prosedur percobaan Dalam penelitian ini, variabel yang ditetapkan nilainya adalah: waktu penggoyangan o (kontak) selama 24 jam, temperatur 25 C, larutan buffer sodium asetat pH 5. Sedangkan variabel yang divariasikan meliputi :ukuran partikel : -10 + 18 mesh, -18 + 28 mesh, dan -28 + 48 mesh, perbandingan berat zeolit dengan volume larutan HDTMA, serta konsentrasi HDTMA 50 %, 100 %, 200 %. Secara garis besar, percobaan modifikasi zeolit alam dengan HDTMA dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: -

dahulu -

Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan meliputi: alat preparasi seperti : pengering (oven), penggerus (crusher, roll crusher, dan

18

-

Zeolit asal dikeringkan, digerus, diayak, kemudian ditimbang sesuai kebutuhan Zeolit selanjutnya dikontakkan dengan larutan buffer (50 ml Na-asetat pada pH 5), didekantasi dan dibilas dengan air Setelah itu zeolit diperlakukan dengan HDTMA, didekantasi, dibilas dengan air, dikeringkan (diangin-angin), dan kemudian ditimbang Zeolit hasil modifikasi dengan HDTMA diuji daya desarpnya terhadap ion kromat

Hasil pengujian karakteristik zeolit alam dapat dilihat pada tabel 3.

zeolit alam juga dengan ukuran (-28 + 48) mesh lebih besar dibandingkan dengan ukuran (-10 + 18) mesh. Karena zeolit alam dengan KTK yang tinggi dapat menukar kation yang besar, tetapi sangat kecil dalam menukar anion. Sedangkan pada zeolit termodifikasi mempunyai kemampuan untuk menyerap anion sulfat dan kromat tinggi. Namun zeolit termodifikasi kemampuan menukar kationnya relatif menurun pada ukuran (-10 + 18) mesh, untuk HDTMA 50 % KTK = 137,05, HDTMA 100 % KTK = 139, HDTMA 200 % KTK = 142,23 (meq /100g). Ini diakibatkan karena pemukaan luar zeolit lebih kecil daripada molekul HDTMA.

Hasil uji karakteristik zeolit-HDTMA.

Hasil pelapisan zeolit dengan HDTMA

Hasil pengujian zeolit-HDTMA dapat dilihat pada tabel 3. Hasil percobaan zeolit alam pada Tabel 4 nilai kapasitas tukar kation (KTK) = 156,5 meq / 100 g, sedangkan zeolit termodifikasi pada Tabel 4. dengan konsentrasi 50%. Nilai KTK = 137,05 meq/100gr. Dilihat dari hasil nilai KTK terbukti bahwa zeolit alam lebih besar dibandingkan zeolit yang termodifikasi. Hal ini disebabkan oleh adanya pelapisan HDTMA pada permukaan zeolit, sehingga luas permukaan pori-pori zeolit berkurang yang akibatnya nilai KTK-nya turun.

Berat dan persentase HDMA yang melapisi zeolit (berat 5 g) dapat dilihat pada table di bawah. Dari data di atas dapat dilihat, bahwa semakin halus ukuran butir zeolit, HDTMA yang menempel pada permukaan zeolit semakin banyak, karena luas permukaan spesifik zeolit semakin besar. Untuk ukuran butir –10+18 mesh dan dosis HDTMA 50 %, diperoleh persen dan berat HDTMA yang menempel pada permukaan zeolit dengan berat 5 gram masing-masing 4,21 % dan 0,22 g. Sedangkan untuk ukuran butir zeolit –28+48 mesh persen dan berat yang menempel pada permukaan zeolit masing-masing 8,75 % dan 0,48 g. Demikian juga untuk dosis HDTMA, semakin besar dosis yang ditambahkan, jumlah HDTMA yang menempel semakin besar pula (lihat table 5).

-

-

dan sulfat dengan penggoyangan (shaker). Larutan kromat dan sulfat sebelum dan sesudah diadsorpsi oleh zeolit-HDTMA dianalisis kadarnya Zeolit alam dan zeolit hasil modifikasi dengan HDTMA diuji nilai KTK-nya, struktur mikro dengan SEM.

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN Hasil uji karakteristik zeolit alam.

Selain nilai KTK, ukuran dan dosis HDTMAi sangat berpengaruh untuk zeolit termodifikasi, dimana ukurannya (-28 + 48) mesh dengan dosis 200 % HDTMA-nya lebih besar dibandingkan dengan ukuran (-10 + 18) mesh. Sama halnya zeolit termodifikasi,

Tabel 3. Karakteristik zeolit alam Cikalong Tasikmalaya Komposisi Kimia Ukuran Mesh Komposisi Mineral Mordenit, Al2SO3, SiO2, -10 + 18 Feldspathoid, Fe 2O3, MgO, Dll -18 + 28 Feldspar,dll -28+48

KTK meq/100 g 156.5 154.3 151.8

Tabel 4. Karakteristik zeolit termodifikasi dengan HDTMA-Cl. Ukuran Mesh -10 + 18 -18 + 28 -28+ 48

Komposisi Mineral Mordenit

Komposisi Kimia HDTMA

KTK

( meq / 100 g )

50 %

100 %

200 %

137.05 137.38 138.49

139 139.2 139.5

142.23 142.4 143

19


ISSN:1411-6723

Tabel 5. Persen dan berat HDTMA yang melapisi zeolit Ukuran

Konsentrasi 50 % (%)

(mesh) -10 + 18 -18 + 28 -28 + 48

4.21 6.36 8.75

Konsentrasi 100 % (%)

(g) 0.22 0.34 0.48

(g) 0.34 0.62 0.72

6.36 11.03 12.58

Pengaruh ukuran butir zeolit terhadap kemampuan daya serap zeolit-HDTMA untuk on sulfat

(g) 0.44 0.65 0.78

5 0 %H D TM A 1 0 0 %H D T M A

-1 0+ 18 # -1 8+ 28 # -2 8+ 48 #

2 0 0 %H D T M A

100%HDTMA 200%HDTMA

-18+28 #

Gambar 3. Grafik hubungan antara ukuran butir vs daya serap (konsentrasi ion sulfat awal 295,83 mg/l)

-28+48#

Ukuran butir zeolit (mesh)

Gambar 1. Grafik hubungan antara ukuran butir vs daya serap (konsentrasi ion sulfat awal 73,96 mg/l) b. Untuk konsentrasi ion sulfat awal 147,91 mg/l dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml Grafik hubungan antara ukuran butir zeolit-HDTMA vs daya serap terhadap ion sulfat 3 2.5 2

50%HDTMA

1.5

100%HDTMA

1

200%HDTMA

Pengaruh ukuran butir zeolit terhadap kemampuan daya serap zeolit-HDTMA untuk ion kromat a. Untuk konsentrasi ion kromat awal 83,50 mg/l dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml Daya serap (mmol/kg zeolit)

Daya serap (mmol/kg zeolit)

8.08 11.50 13.49

Ukuran butir zeolit (m esh)

50%HDTMA

-10+18#


(%)

7 6 5 4 3 2 1 0

a. Untuk konsentrasi ion sulfat awal 73,96 mg/l dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

Konsentrasi 200 %

2 1.5 1 0.5 0

50%HDTMA 100%HDTMA 200%HDTMA

-10+18# -18+28 -28+48# #

0.5 0

-10+18#

-18+28 #

-28+48#



Gambar 2. Grafik hubungan antara ukuran butir vs daya serap (konsentrasi ion sulfat awal 147,91 mg/l) c. Untuk konsentrasi ion sulfat awal 295,83 mg/l dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml

20

Gambar 4. Grafik hubungan antara ukuran butir vs daya serap (konsentrasi ion kromat awal 83,50 mg/l) b. Untuk konsentrasi ion kromat awal 167,0 mg/l dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml

3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

5 0 %H D TM A

ukuran butir zeolit yang digunakan, data daya serap terhadap ion kromat yang diperoleh semakin turun (gambar 4 s/d 6). Hal ini mungkin disebabkan adanya kesalahan dalam sampling baik untuk sample zeolit maupun larutan.

1 0 0 %H D TM A

-18+28#

6

A

A

-28+48#

20 0% H D TM

7

Dosis HDTMA

5 4

50%HDTMA

3

100%HDTMA

2

200%HDTMA

1 0

-28+48#

-10+18#

1

-18+28# -28+48#

20

0%

H D TM

H D TM

A

A

0

0%

Ukuran butir zeolit yang sudah dimodifikasi dengan HDTMA berpengaruh terhadap kemampuan daya serapnya untuk ion sulfat maupun ion kromat. Semakin halus ukuran butir zeolit, daya serapnya terhadap ion sulfat cenderung meningkat, tetapi sebaliknya untuk ion kromat kemampuan daya serapnya cenderung menurun. Untuk ion sulfat, data yang didapat sesuai dengan teori yang menyatakan, bahwa semakin halus ukuran butir, maka semakin besar luas permukaannya dan akibatnya kemampuan daya serapnya juga semakin tinggi (gambar 1 s/d 3). Keadaan menyimpang terjadi pada adsorpsi ion kromat, yaitu semakin halus

2

A

Pengaruh ukuran butir zeolit

3

10

Gambar 6. Grafik hubungan antara ukuran butir vs daya serap (konsentrasi ion kromat awal 334,0 mg/l)

b. Untuk ukuran butir zeolit –10+18 mesh dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml, konsentrasi sulfat 147,91 mg/l.

% H D TM

-18+28 #


50

-10+18#

Gambar 7. Grafik hubungan antara dosis HDTMA vs daya serap (konsentrasi ion sulfat 73,96 mg/l)



-10+18#

A

c. Untuk konsentrasi ion kromat awal 334,0 mg/l dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml.

1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

10 0% H D TM

Gambar 5. Grafik hubungan antara ukuran butir vs daya serap (konsentrasi ion kromat awal 167,0 mg/l)

a. Untuk ukuran butir zeolit –10+18 mesh dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml, konsentrasi sulfat 73,96 mg/l.

50 % H D TM

Ukuran butir zeolit (m esh)

Pengaruh konsentrasi ion sulfat terhadap kemampuan daya serap zeolitHDTMA


-2 8+ 48 #

-1 0+ 18 # -1 8+ 28 #

2 0 0 %H D TM A

Dosis HDTMA

Gambar 8. Grafik hubungan antara dosis HDTMA vs daya serap (konsentrasi ion sulfat 147,91 mg/l) b. Untuk ukuran butir zeolit –10+18 mesh dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml, konsentrasi sulfat 295,83 mg/l

21

Grafik hubungan antara dosis HDTMA vs daya serap (konsentrasi ion kromat 167,0 mg/l)

6 5 4 3 2 1 0

-10+18# -18+28#

c.

A

Pengaruh konsentrasi ion kromat terhadap kemampuan daya serap zeolitHDTMA a. Untuk ukuran butir zeolit –10+18 mesh dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml, konsentrasi kromat 83,50 mg/l 2 1.5 1

-10+18# -18+28#

0.5

-28+48# 0 100%HDTMA

200%HDTMA

Dosis HDTMA

Gambar 10. Grafik hubungan antara dosis HDTMA vs daya serap (konsentrasi ion kromat 83,50 mg/l) Untuk ukuran butir zeolit –10+18 mesh dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml, konsentrasi kromat 167,0 mg/l

4 3 2 1 0

-10+18# -18+28#

DT M 0% H 20

10

0% H

TM

D TM

A

A

A

-28+48#

% HD 50


c.

7 6 5 4 3 2 1 0

-10+18# -18+28#

10

0% H D TM 20

H D TM

0% HD TM

A

A

A

-28+48#

% 50

Gambar 9. Grafik hubungan antara dosis HDTMA vs daya serap (konsentrasi ion sulfat 295,83 mg/l)

50%HDTMA

Untuk ukuran butir zeolit –10+18 mesh dan berat zeolit 2,5 g, volume larutan 10 ml, konsentrasi kromat 334,0 mg/l

H D TM 0% 20

10

50

0%

% H D TM

H D TM

A

A

-28+48#



ISSN:1411-6723




Dosis HDTMA

Gambar 12. Grafik hubungan antara dosis HDTMA vs daya serap (konsentrasi ion kromat 334,0 mg/l) Pengaruh dosis HDTMA Dosis HDTMA yang ditambahkan ke dalam zeolit berpengaruh terhadap mutu hasil pelapisan HDTMA pada permukaan zeolit. Semakin tinggi dosis HDTMA yang ditambahkan khususnya untuk ukuran butir zeolit relatif kasar (-10+18) mesh dan (– 18+28 mesh) menunjukkan kecenderungan penurunan kemampuan daya serapnya terhadap ion sulfat maupun ion kromat. Tetapi untuk ukuran butir zeolit lebih halus ( – 28+48 mesh) terjadi hal sebaliknya, yaitu semakin besar dosis HDTMA yang digunakan, kemampuan daya serap terhadap ion sulfat maupun kromat meningkat. Untuk ukuran butir zeolit relatif kasar (-10+18) mesh dan (–18+28 mesh) yang berarti luas permukaan spesifik lebih kecil dibandingkan dengan zeolit yang berukuran butir (–28+48) mesh. Hal ini menyebabkan HDTMA yang ditambahkan jumlahnya berlebihan yang mengakibatkan terjadinya lapisan ganda (double layer) pada permukaan zeolit. Hal ini justru tidak dikehendaki, karena permukaan zeolit yang terbentuk tidak mampu menyerap anion baik sulfat maupun kromat.

Dosis HDTMA

Gambar 11.

22

Pengaruh kromat

konsentrasi

ion

sulfat

dan

3. Konsentrasi ion sulfat dan ion kromat dalam larutan berpengaruh terhadap daya serap zeolit-HDTMA. Semakin tinggi konsentrasi ion sulfat maupun kromat, jumlah ion yang teradsopsi persatuan berat zeolit (daya adsorpsi dinyatakan dalam mmol/kg zeolit) semakin tinggi. Hal ini mudah dipahami, yaitu semakin tinggi konsentrasi ion sulfat maupun kromat, mobilitas ion makin tinggi, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan ion-ion tersebut dengan zeolit semakin besar, akibatnya jumlah ion yang teradsorpsi semakin besar pula. Sebagai gambaran daya serap zeolit-HDTMA ukuran butir (10+18 mesh) untuk ion sulfat, berkisar antara 0.7 – 0,9 mmol/kg untuk konsentrasi ion sulfat 73,96 mg/l; 0,9 – 1,9 mmol/kg untuk konsentrasi ion sulfat 147,91 mg/l; dan 2,5 – 4 mmol/kg untuk konsentrasi ion sulfat 295,83 mg/l. Sedangkan untuk ukuran butir zeolit-HDTMA yang lebih halus, angka-angka tersebut semakin tinggi, yaitu untuk ukuran butir zeolit-HDTMA (28+48)mesh dan konsentrasi ion sulfat masing-masing 73,96 mg/l, 147,91 mg/l, dan 293,83 mg/l berturut-turut memberikan angka daya serap berkisar antara 1 – 1,18 mmol/kg, 2 – 2,4 mmol/kg, dan 4,1 – 5,0 mmol/kg. KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.

2.

Zeolit alam mempunyai kapasitas tukar kation (KTK) yang lebih besar dibandingkan dengan zeolit yang sudah dimodifikasi dengan HDTMA, tetapi zeolit termodikasi tersebut mempunyai kemampuan daya adsorpsi terhadap anion yang lebih besar . Jumlah kromat teradsorbsi untuk ukuran butir (-28 + 48) mesh = 5,15 mmol/kg pada dosis HDTMA 200 %, sedangkan jumlah sulfat teradsorbsi dengan dosis HDTMA 200 % pada ukuran (-10 + 18) mesh = 6,36 mmol/kg.. Hal ini membuktikan bahwa zeolit termodifikasi memiliki kemampuan adsorbsi terhadap anion sulfat lebih besar dibandingkan dengan anion kromat.

4.

5.

Berat HDTMA yang menempel pada permukaan zeolit terbanyak pada ukuran (-28 + 48) mesh dengan dosis 200 % HDTMA adalah 0,78 gram. Hasil percobaan modifikasi menunjukkan, bahwa persen berat HDTMA yang melapisi zeolit berkisar antara 4,21 – 13,49 %, dengan nilai kapasitas tukar kation (KTK) berkisar antara 137,05 – 143,00 meq/100 g. Hasil uji daya serap terbaik diperoleh pada zeolit berukuran butir -28 + 48 mesh dan dosis HDTMA 200 % untuk ion sulfat yang mencapai nilai 49,46 mg/100g (5,15 mmol/kg), sedangkan untuk ion kromat didapat pada zeolit berukuran butir -10 + 18 mesh dengan dosis HDTMA 50 % dengan nilai daya serap sebesar 61,05 mg/100g (6,36 mmol/kg).

DAFTAR PUSTAKA 1. Bowman, R.S., Flynn, M.Haggerty, G.M., Huddeston, R.C., Neel, D. “OrganoZeolites for sorption of non polar organics, inorganic cations, and Inorganic Anion”, In proceeding of 1993 Joint CSCE-ASCE Conference on Environmental Engineering, Montreal, Quebec, 1993; Geotechnical Research Center of Mc Gill University, Montreal, Canada, 1993 pp 1103-1109. 2. Barrer, R.M., “Zeolites and Clay Minerals as Sorbents and Molecular Sieves”, Academic Press, London, 1978; pp 5-20 3. Ming, D.M., Mumpton, F.A., “Zeolites in nd Soil”, in Mineral in Soil Environments, 2 ed., Dixon, J.B., Weed, S.B.eds, Soil Science Society of America, Madison, WI, 1989, pp 873-911 4. Breck, D.W., “Zeolite Molecular Sieve, Structure, Chemistry and Use, John Wiley and Sons, New York, 1974, pp 771.

23


ISSN:1411-6723

Preservasi Kesegaran Cabai Merah (Hot Beauty & Keriting) dengan Zeolit Alam Teraktivasi Dewi Fatimah dan Lenny M.Estiaty Pusat Penelitian Geoteknologi–LIPI, Bandung Jl. Cisetu 21/154D Sangkuriang, Bandung 40135 telp. 022-2507771-3 [email protected]

ABSTRAK Preservasi cabai merah dengan mineral silikat alam (zeolit), dilakukan melalui aktivasi zeolit berbagai besar butir & suhu serta penyerapannya terhadap air. Material diujikan terhadap cabai merah (jenis keriting, hot beauty) untuk melihat daya preservasi zeolit terhadap cabai tersebut. Zeolit Cikancra dengan jenis mordenit dan klinoptilolit mengalami desorpsi & adsorpi maksimal o pada aktivasi suhu 400 C pada ukuran butir -100+140 mesh dan mampu mempertahankan kesegaran cabai jenis keriting selama 23 hari serta jenis hot beauty selama 18 hari. Dengan kadar vitamin C & zat organik 378.29 mg/100g, sedangkan jenis hot beauty menjadi 606.87 mg/100g. pH hot beauty pada penyimpanan tidak mengalami penurunan, sedangkan pada cabai keriting terjadi penurunan dari 5.68 menjadi 5.39. Kandungan pati untuk jenis keriting mengalami kenaikan menjadi 2.22% dan jenis hot beauty mengalami penurunan menjadi 2.01 %. Kandungan TSS untuk ke-2 jenis varietas ini mengalami penurunan di bawah 0.95 %. Terbentuk jamur pada kurun waktu percobaan belum dapat diantisipasi seluruhnya. Secara umum preservasi kesegaran cabai merah dengan zeolit teraktivasi dalam penyimpanan tertutup, didapatkan cabai dengan kandungan gizi yang baik. Kata Kunci: Preservasi cabai merah, zeolit alam teraktivasi

ABSTRACT PRESERVATION OF HOT CHILI WITH ACTIVATED NATURAL ZEOLITE. Investigation has been done for chilli (keriting and hot beauty type) preservation using natural silicate (zeolite). Zeolite from Cikancra (mordenite and clinoptilolite type is prepared in various particle sizes and activated at different temperatures. The activated zeolite is tested for its ability to absorb water. It is found that zeolite with particle size of -100 +140 mesh and activated at 400ºC has the highest capability for water absorption. This zeolite is then used in the preservation tests. Zeolite can extend the preservation of chillies up to 18 days for ‘hot beauty’ type and 23 days for ‘keriting’ type. Vitamin C plus (Vit.C + organics) content of chillies after preservation is also increased to 378.29 mg/100g (keriting) and 606.87 mg/100g for hot beauty. During preservation period, pH of hot beauty chilli is constant while pH of keriting chilli is decreased from 5.66 to 5.39. Carbohydrate content is increased for keriting chilli from 2.18% to 2.33% but it is decreased for hot beauty chilli from 2.77% to 2.01%. Total soluble solid (TSS) content of both chillies is decreased to below 0.95%. Water content of fresh chillies, for keriting type is 79.73% and for hot beauty type is 88.40%. Unexpectedly, fungi’s are formed in small parts of chillies during preservatio. However, in general, the preservation tests in closed system have produced fresh chillies with high nutrition content Keywords: Preservation of hot chili, activated natural zeolite

24

PENDAHULUAN Latar Belakang dan Tujuan Penelitian Komoditi sayur pada pasca panen masih melakukan proses hidup sehingga akan mengalami kemunduran hingga mencapai senescence. Kerusakan tersebut diakibatkan oleh proses transpirasi dan evaporasi serta ditunjang oleh faktor lain seperti pengaruh fisiologis, mekanik, fisik, kimia, parasit/mikrobiologis. Kerusakan pasca panen pada negara berkembang seperti Indonesia mencapai 20% - 50%. Saat musim panen raya, komoditi pasca panen jumlahnya melimpah; sehingga jumlah kerusakan akan lebih meningkat lagi. Sedangkan pada negara-negara maju kerusakan pasca panen berkisar antara 5% 25%. Perbedaan jumlah kerusakan tersebut, karena negara maju telah menggunakan teknologi pasca panen yang memadai. Untuk mengatasi masalah pasca panen, salah satu caranya adalah dengan cara pengawetan/memperpanjang masa simpan komoditi, dimana penyimpanan bertujuan a.l: memperpanjang daya simpan; memperlambat aktivitas fisiologis; menghambat perkembangbiakan mikroorganisma perusak dan memperkecil penguapan. Pendinginan merupakan salah dengan cara penyimpanan pada suhu dingin, baik dengan kontrol atmosfir, kombinasinya ataupun hanya kontrol suhu saja dengan tujuan untuk mempertahankan kesegaran komoditi. Telah banyak dilaporkan penelitian pemanfaatan mineral silikat alam (zeolit) di berbagai bidang industri, tetapi pemanfaatan yang khusus di bidang komoditi pasca panen khususnya preservasi sayuran belum tampak ke permukaan. Pusat Riset Geoteknologi-LIPI telah melakukan penelitian awal dalam memperpanjang masa simpan sayuran (cabai merah) dengan menggunakan mineral silikat alam. Sasaran utama pemanfaatan mineral silikat alam (zeolit), berdasarkan sifat yang khas dari mineral tersebut yaitu mampu menyerap air pada suhu kamar secara reversible dengan cara mengaktifkan mineral tersebut dalam berbagai suhu aktivasi. Hasil aktivasi tersebut diperlakukan terhadap komoditi

pasca panen sayuran (cabai merah). Kondisi optimum penyerapan diperlakukan terhadap cabai merah yang telah mengalami sorting & grading. Melalui sejumlah eksperimentasi dan analisis kimia, diketahui sejauh mana sifat alamiah (perubahan gizi) yang dicapai oleh cabai selama masa penyimpanan dengan bahan mineral alam ditinjau dari vitamin C, pH, kadar air, total soluble solid (tss) dan kadar pati. Keistimewaan cara ini adalah dilakukan pada suhu kamar dan tekanan atmosfir, dengan tetap terjaganya keseimbangan kandungan air di dalam komoditi, seperti halnya tetap terjaganya kesegaran komoditi pada penyimpanan suhu rendah. Penggunaan zeolit sebagai preservasi 0 sayuran dilakukan pada suhu kamar (25 C) dan material zeolit dapat di digunakan kembali karena sifat reversible-nya. Preservasi produk pasca panen seperti sayur 0 pada suhu kamar (25 C), merupakan satu langkah baru dalam dunia preservasi, dimana selama ini penyimpanan selalu menggunakan lemari es sehingga memerlukan alat khusus dan kondisi khusus serta suhu khusus dan diketahui pula bahwa harga barang elektronik tersebut cukup mahal, dan kurang terjangkau oleh petani Indonesia pada umumnya. Keberhasilan penanganan pasca panen dengan cara di atas, secara khusus tidak hanya dirasakan oleh produsen (petani) tetapi juga oleh konsumen, dimana konsumen akan mendapatkan komoditi sayuran diluar musim dalam mutu terbaik dan dengan cara yang murah dan mudah, tanpa harus menggunakan alat khusus/lemari es. Dan secara lebih jauh lagi akan membantu pemerintah dalam meminimisasi kerusakan pasca panen. LINGKUP DAN KEGIATAN Kegiatan penelitian dilakukan di laboratorium dan lapangan. Kegiatan lapangan terbagi dua, yang pertama pengambilan contoh mineral silikat alam (zeolit) alam diambil langsung dari daerah Cikancra dan Cikalong, Tasikmalaya, Jawa Barat. Sedangkan cabai merah diambil langsung dari petani di Desa Cibodas, Lembang dan dari Kp. Babakan, Nyalindung, Desa Cikole Lembang Kabupaten Bandung.

25


HIPOTESA KERJA Zeolit sebagai silika aluminium hidrat yang mempunyai struktur kerangka tiga dimensi 5yang terbentuk oleh caturtira alumina (AlO4 ) 4dan silika (SiO4 ) dengan rongga-rongga di dalam yang terisi ion-ion logam, biasanya alkali atau alkali tanah dan molekul air yang dapat bergerak bebas. Zeolit memiliki polaritas muatan sehingga dapat berafinitas terhadap molekul-molekul polar, seperti air, sehingga semua zeolit yang ditemukan di alam selalu mengandung air. Air atau kation penetral bukan merupakan bagian dari kerangka zeolit, tetapi terdistribusi di dalam saluran dan rongga-rongga kerangka, bersifat mudah bergerak, tetapi tidak mudah meninggalkan kristal, kecuali ditukar dengan kation lain untuk tetap mempertahankan kenetralan kristal. Air akan mengisi seluruh saluran dan rongga-rongga di dalam kristal zeolit dan dapat diadsorpsi/didesorpsikan secara reversible, apabila ada panas atau tekanan. Zeolit (air) + Energi (panas) < ===== >Zeolit (kering) + Air – Energi (panas) Dalam keseimbangan Sifat reversible dari zeolit alam tersebut akan dimanfaatkan untuk memperpanjang masa kesegaran komoditi pasca panen yang memiliki kadar air tinggi, mudah layu, cepat rusak seperti sayuran ataupun buah-buahan. Dengan penyimpanan dalam wadah tertutup pada suhu kamar, keseimbangan air akan terjaga, diharapkan komoditi akan tetap segar.

ISSN:1411-6723

menggunakan metoda gravimetri, analisis pati dengan metoda Luff Schorl dan vitamin C &zat organik menggunakan metoda Iodimetri.

2θ Gambar1: Difraktogram (Raw)

Cikancra Tasikmalaya

DIAGRAM ALIR PROSES PENELITIAN Panen (Cabe Merah)

Zeolit Alam

Pemilahan yg baik/buruk

Penggerusan & Penyaringan Karakterisasi (Adsorp/ Desorp Air, AAS, XRD) Pemanasan 105, 400, 800)

Cuci & Grading

METODA PENELITIAN Tiriskan

Penelitian dilakukan dengan menggunakan 3 (tiga) ukuran partikel zeolit yaitu -25 mesh +100 mesh-100mesh +140 mesh-140 mesh o +200 mesh dengan suhu aktivasi 105 C; o o 400 C dan 800 C dan penyerapan air oleh zeolit dilakukan di dalam eksikator yang dilengkapi dengan NH4Cl jenuh. Identifikasi zeolit alam dilakukan dengan alat X-Ray Difraktometer. Analisis major element zeolit menggunakan alat Atomic Absorption Spcctrophotometer (AAS). Analisis terhadap cabai merah dilakukan dengan menggunakan pH-meter digital, TSS dan kadar air

26

Analisis (pH,tss,vitC, pati,air)

Pembaluran

Pengemasan Tertutup (18, 23 hari)

Analisis (pH,tss,vitC, pati,air)

Pendinginan Suhu Kamar

HASIL PENELITIAN Tabel 1. Hasil Analisis Kimia Zeolit Cikancra, Tasikmalaya: No. Parameter 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Konsentrasi(%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO TiO2 P2O5 CaO MgO Na2O K2O LOI H2OH2O+

63.89 9.20 1.57 0.002 0.44 Ttd 0.06 0.07 1.92 1.49 10.84 8.81 3.42

Tabel 2 : Hasil Analisis Jumlah Air yang dilepaskan/diserap zeolit pada berbagai ukuran partikel ; suhu aktivasi dan waktu penyerapan o o o No Ukuran Partikel 105 C (D) 400 C (D) 800 C (D) 17 Jam (A) 40 Jam (A) 40 Jam (A) 1.

-25 +100 mesh

2.

-100 + 140 mesh

3.

-140 +200 mesh

5.28 % 6.64 % 3.74 % 5.54 % 4.8 % 6.31 %

8.25 % 9.68 % 9.12 % 10.21 % 8.48 % 9.72 %

10.87 % 8.1 % 10.48 % 7.52 % 10.48 % 7.78 %

D = desorpsi (pelepasan air) A = Adsorpsi (penyerapan air)

Tabel 3 : Pengamatan Cabai hot beauty pada hari ke-18 No. Sample Warna Kekera Dalam box plastik san 1. Cabai segar (blanko), + + 2. Cabai balur zeolit ++ ++

Tangkai & Kulit

Jamur

Lembek/busuk Hijau & merah

Ada Ada

Catatan : ++++ = baik sekali (segar) +++ = baik ++ = agak baik + = kurang baik

Tabel 4 : Pengamatan Cabai Keriting pada hari ke-23 No. Sample Warna Kekerasan Dalam box plastik 1. Cabai segar (blanko) + + 2. Cabai balur zeolit +++ +++

Tangkai & Kulit

Jamur

Lembek/busuk Basah

ada ada

27


ISSN:1411-6723

Gambar 1 : Pengamatan Cabai Hot Beauty 5

Gambar 2 : Pengamatan cabai keriting Kesegaran 5 4

Kesegaran

3

4

2

3

1

2 1

0

0 1

8

5

15

18

19

Hari Kesegaran cabai balur Zeolit

Kesegaran Blanko

0

10

Hari

Kesegaran cabai balur Zeolit

20

30 Kesegaran Blanko

2θ Gambar 1 : Difraktogram Cikancra Tasikmalaya (Raw)

Tabel 5 : Hasil Analisis Cabai “Hot Beauty” No Parameter 1. 2. 3. 4. 5.

Kadar Air pH Kadar Pati Kadar TSS Vitamin C

Hot beauty (0 hari) 88.40 % 5.90 2.77 % 7.69 % 535.46 mg/100g

Hot beauty*) (18 hari) 87.55 5.94 2.01% 6.76% 606.87 mg/100g

*) Hasil paling segar (no2)

Tabel 6 : Hasil Analisis Cabai Keriting No Parameter 1. 2. 3. 4. 5.

Kadar Air pH Kadar Pati Kadar TSS Vitamin C

Cabai Keriting (0 hari) 79.73 % 5.68 2.18 % 6.91 % 498.48 mg/100g

Cabai Keriting*) (23 hari) 86.26 5.66 2.01 % 7.39 % 360.1 mg/100g

*) Hasil paling segar (no2)

Tabel 7 : Nilai pH dan Kadar Air Cabai hot beautyPada hari ke-18 No. Sample (dalam box plastik) Kadar Air 1. 2.

Cabai blanko Cabai balur zeolit

69.10 87.55

Tabel 8 : Nilai pH dan Kadar Air Cabai Keriting pada hari ke-23 No. Sample (dalam box plastik) Kadar Air 1. 2.

28

Blanko Cabai balur zeolit

80.07 81.04

pH 5.66 5.94

pH 5.38 5.30

DISKUSI DAN PEMBAHASAN Hasil X-RD zeolit Cikancra mempunyai jenis mordenit dan klinoptilolit, berdasarkan analisis kimia (major element) material didominasi oleh senyawa silikat dan aluminat. Dari tabel 2, terlihat bahwa pelepasan air pada berbagai suhu lebih kecil dari penyerapannya, hal ini disebabkan karena zeolit yang belum teraktivasi telah menyerap air dari udara. Penyerapan air oleh zeolit teraktivasi dilakukan pada kurun waktu 17 jam untuk suhu aktivasi 105oC, untuk suhu o 400 C pada kurun waktu 40 jam sedangkan o suhu 800 C pada kurun waktu 40 jam. Waktu-waktu tersebut didapatkan setelah terjadi kesetimbangan berat secara gravimetri, dalam arti tidak terjadi penambahan berat. Pada suhu aktivasi o 800 C terjadi sebaliknya, yaitu pelepasan material (air dan volatile) lebih besar nilainya daripada penyerapan air, walaupun waktu penyerapan mencapai 40 jam. Hal ini mungkin kristal zeolit telah mengalami destruksi partial baik dari jenis mordenit maupun klinoptilolit akibat dari pemanasan tersebut. Penyerapan/pelepasan air optimal terlihat pada ukuran butir -140 +200 mesh o dengan suhu aktivasi 400 C. Penyimpanan dengan menggunakan zeolit teraktivasi pada kondisi tertutup (didalam box plastik) untuk cabai jenis hot beauty kesegarannya maksimal mampu bertahan sampai 18 hari, sedangkan jenis cabai keriting sampai 23 hari. Ini disebabkan karena kandungan air pada jenis hot beauty (88.40%) lebih besar dari pada jenis keriting (79.73%). Secara organoleptis, cabai hot beauty maupun keriting, memperlihatkan kondisi yang baik, baik dari segi warna, kesegaran, kekerasan maupun aroma cabai. Dalam kurun waktu sebelum batas maksimal penyimpanan, kedua jenis varietas dalam kesegaran yang lebih baik (Gambar 1 dan Gambar 2). Pada hari ke - 19, varietas hot beauty dan pada hari ke-24 varietas keriting, mengalami kemunduran kualitas, hal tsb kemungkinan zeolit teraktivasi sudah tidak mampu mempertahankan keseimbangan adsorpsi dan desorpsinya terhadap air yang dikeluarkan oleh komoditi selama masa

penyimpanan akibat proses respirasi dan evaporasi. Kandungan air hot beauty segar 88.40% dan selama penyimpanan menjadi 87.55%, terjadi penurunan sebesar 0.85%. Kandungan (vitamin C dan zat organik) pada jenis hot beauty selama penyimpanan mengalami kenaikan dari 535.46 menjadi 606.87, hal tersebut mungkin disebabkan oleh penurunan kandungan air. Penentuan vitamin C dilakukan dengan metoda iodimetri, dengan metoda tersebut tidak saja vitamin C yang dioksidasi oleh iodium, tetapi juga zatzat organik lain. Cabai hot beauty blanko (cabai yang tidak diperlakukan dengan zeolit) mengalami penurunan pH mencapai 5.6 atau pH asam memperlihatkan selama penyimpanan terjadi degradasi pati menjadi asam-asam melalui siklus Crebs, sebagai akibat dari proses transpirasi dan respirasi, sedangkan yang diperlakukan dengan zeolit (kode no. 2 pada percobaan) mempunyai harga pH 5.94, dimana pH awal cabai segar adalah 5.90, disini terlihat proses transpirasi dan evaporasi dapat dicegah oleh adanya zeolit tersebut. Kandungan pati (sakarida) mengalami penurunan sebanyak 0.76% selama penyimpanan dan kandungan TSS (total soluble solid) turun sebanyak 0.93 % seiring dengan turunnya kadar air. Kandungan air cabai keriting yang dibalur zeolit, selama penyimpanan 23 hari, mengalami penurunan sebesar 0.12 % , perubahan yang tidak terlalu signifikan. Sedangkan yang tanpa dibalur zeolit terjadi kenaikan kadar air menjadi 86.26 %, ini menunjukkan adanya pembusukan akibat tidak adanya material penyerap. Kandungan pati cabai keriting, mengalami kenaikan menjadi 2.22 %, kemungkinan terjadi degradasi polisakarida menjadi disakarida, ini merupakan hal yang baik untuk gizi komoditi Sedangkan kadar TSS mengalami penurunan sebanyak 0.71 % seiring dengan turunnya kadar air. Pada blanko, terjadi kenaikan TSS sebesar 0.48% , setara dengan naiknya kadar air akibat terjadinya pembusukan. Begitu juga pada pH terjadi perubahan angka, karena cabai merupakan komoditi hidup, yang sedikit banyak akan

29


mengalami metabolisme, tetapi berkisar lebih besar dari angka 5.

ISSN:1411-6723

masih 5.

Secara umum terlihat zeolit mampu secara aktif mempertahankan kesegaran cabai merah sampai batas tertentu setara dengan jumlah zeolit yang digunakan. Sehingga dengan demikian zeolit teraktivasi dapat digunakan sebagai bahan preservasi untuk mempertahankan kesegaran komoditi sayur pada penyimpanan suhu kamar. Walaupun masih ada yang harus diatasi yaitu tumbuhnya jamur dalam kelembaban yang tinggi dan kondisi anaerob, tetapi hal tersebut mungkin bisa diatasi dengan penambahan kuantitas jumlah zeolit teraktivasi yang digunakan terhadap komoditi. Sebab di dalam penelitian yang telah dilakukan zeolit teraktivasi yang digunakan dalam jumlah yang sangat sedikit (hanya dilakukan dalam bentuk pembaluran/pembedakan yang sangat tipis sekali). KESIMPULAN Zeolit Cikancra, Tasikmalaya berjenis mordenit dan klinoptilolit, dengan kandungan silika 63.89 % dan alumina 9.20 %. Pelepasan/penyerapan air paling tinggi pada ukuran partikel -100+140mesh, suhu desorpsi maksimal aktivasi 400oC dan memerlukan waktu 40 jam. Zeolit teraktivasi mampu mempertahankan kesegaran cabai jenis hot beauty maksimal 18 hari dan terhadap varietas keriting mampu mempertahankan kesegaran sampai 23 hari, pada penyimpanan tertutup suhu kamar. Untuk mengatasi tumbuhnya jamur dalam kelembaban tinggi dan kondisi anaerob, dimungkinkan dengan penambahan kuantitas zeolit teraktivasi yang digunakan. DAFTAR PUSTAKA 1. Adhi Santika Ph.D., (1999) Agri Bisnis Cabai 2. Abdjad Asih Nawangsih, Ir.,dkk. (2000) Cabai Hot Beauty,Penebar Swadaya, jakarta, cetakan ke-9, Tahun 2000 3. Final Prajananto.,Ir. (2001) Agri Bisnis cabai Hibrida, Penebar Swadaya, Jakarta, cetakan ke-8 Tahun 2001 4. Tim Penulis PS, (1994) Pasca Panen Sayur, Penebar Swadaya, cetakan ke-2,

30

6.

7.

8.

Tahun 1994 Jakarta, ISBN 979-489-1509 Mursi Sutarti dkk (1994) Zeolit (tinjauan literatur) R.Lees (1971). Laboratory Handbook of Methods of Food Analysis, Leonard Hill, London, 2 nd Edition, 1971 R.M. Barrer FRS, (1982), Hydrothermal Chemistry of Zeolites, Department of Chemistry Imperial College of Science and Technology, Academic Press, London. Yani Sudaro dkk. (2000) Pengeringan Cabai, Penebar Swadaya, Jakarta, cetakan ke-4, Tahun 2000.

Pengaruh Zeolit terhadap Logam Berat dan Bahan Kimia Terlarut pada Air Tanah: Studi Kasus Areal Permukiman Darmaga Bogor Jawa Barat

1

Dwita Siallagan dan Suwardi

2

1

Mahasiswa Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor Staf Pengajar Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor Jl. Meranti, Kampus Darmaga IPB, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, IPB-Bogor 16680, Telp. 0251-629360, Fax. 629358, E-mail: [email protected] 2

ABSTRAK Sanitasi lingkungan yang buruk di daerah permukiman mahasiswa di Darmaga mengakibatkan kualitas air tanah menurun, padahal air tanah merupakan sumber air utama di daerah tersebut. Parameter fisik, kimia dan biologi kualitas air tanah menunjukkan kondisi air tanah yang dikonsumsi masyarakat pada beberapa lokasi telah tercemar rembesan bahan organik dari septic tank, padatan tersuspensi seperti partikel-partikel tanah yang berasal dari pengikisan dinding sumur dan logamlogam berat (besi dan mangan). Kadar logam berat seperti besi (Fe) dan mangan (Mn) pada air sumur berturut-turut sebesar 0,0066-0,1657 mg/l dan 0,035-0,072 mg/l. Sedangkan pada air limbah kandungan besi dan mangan berturut-turut sebesar 0,2193-0,7102 mg/l dan 1,90-4,70 mg/l. Padatan tersuspensi pada air tanah maupun air limbah rumah tangga berturut-turut sebesar 8-24 mg/l dan 44-24 mg/l. Secara kimia bila dibandingkan dengan standar baku air minum, kadar besi dan mangan pada air tanah masih berada pada batas yang diperbolehkan yaitu sebesar 0,3 mg/l dan 0,1 mg/l, namun secara fisik kondisi air terlihat berwarna, memiliki rasa dan berbau. Hal ini terjadi diduga karena selain pembuangan dan penumpukan sampah yang tidak teratur, perumahan yang terlalu padat dan adanya intrusi bahan organik dari septic tank ke sumur karena jaraknya hanya berkisar 6-10 m. Usaha untuk menurunkan kadar logam dan padatan tersuspensi yang terlarut dalam air tanah terus dilakukan. Salah satu alternatif yang digunakan adalah dengan menggunakan zeolit. Hasil analisis air tanah menunjukkan, zeolit mampu menurunkan kadar besi dan mangan dari 0,92 ppm menjadi 0,07 ppm dan dari 0,34 ppm menjadi 0,048 ppm atau sekitar 85-90 %.

Keywords: Zeolit, logam berat, padatan tersuspensi ABSTRACT EFFECT OF ZEOLITE ON HEAVY METALS AND DISSOLVED CHEMICAL SUBSTANCES IN THE WATER: CASE STUDY OF STUDENT NEIGHBORHOOD AREA IN DARMAGA, WEST JAVA. Bad sanitation environment on student neighborhood area causes the decreasing of ground water quality, whereas the ground water is the main water source of that area. Physical, chemical, and biological parameters showed that the ground water which consumed are contaminated by organic matters from safety tank, ground particles and heavy metal (Fe and Mn). Fe and Mn rates on the well water are 0,0066-0,1657 mg/l dan 0,035-0,072 mg/l. While Fe and Mn ratea on waste water are 0,2193-0,7102 mg/l dan 1,90-4,70 mg/l. Dissolve solid suspention rate on the ground water and domestic waste water are 0,0066-0,1657 mg/l dan 0,035-0,072 mg/l respectively. Chemically, it was below the permitted limit 0,3 mg/l and 0,1 mg/l, but physically the ground water looks coloured, tested and smell. These may be caused by littering and too crowded neighborhood and organic matter intrusion to the well. One of the alternative to decrease the metal rate and dissolve solid suspention on water ground is using zeolite. Ground water analysis showed that zeolite can decreases the Fe and Mn rates from 0,92 ppm to 0,07 ppm and from 0,34 ppm to 0,048 ppm (around 85-90 %). Keywords: Zeolite, heavy metals, solid suspention

31


PENDAHULUAN Latar belakang Pencemaran air akhir-akhir ini makin meningkat. Bahan pencemar yang paling banyak terdapat dalam air adalah garamgaram anorganik, bahan organik, padatan tersuspensi, kemasaman dan alkalinitas, buih dan senyawa beracun, dan bakteri penyebab penyakit (patogen). Penggunaan air tanah untuk air minum bersih di daerah bersanitasi lingkungan buruk biasanya menghadapi kendala utama dalam hal kualitas air. Salah satu contoh daerah yang memiliki air buruk adalah daerah Babakan, Kampus IPB Darmaga. Beberapa ciri sanitasi lingkungan yang buruk di daerah Babakan antara lain: (1) ketidakteraturan sarana pembuangan limbah rumah tangga, (2) penanganan limbah padat (sampah) dan pengangkutan yang tidak terkontrol, (3) pembangunan areal pemukiman di lahan yang relatif sempit, tidak teratur dan padat, (4) jarak septic tank berdekatan dengan sumur (6-10 m) dan (5) jumlah penduduk yang terlalu padat. Pengamatan atas sejumlah air sumur di daerah Babakan menunjukkan bahwa air tanah telah berubah sifat menjadi berwarna keruh, berbau dan memiliki rasa. Hal ini diduga air tanah telah terkontaminasi oleh bahan kimia dan logam berat terlarut dalam air tanah. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menghilangkan senyawa toksik tersebut, antara lain melalui proses oksidasi yang dilanjutkan denghan pengendapan menggunakan oksidator seperti Cl2, KMnO4 serta ozon. Namun proses tersebut disamping mahal juga memerlukan teknologi canggih. Alternatif yang lebih sederhana adalah dengan menggunakan zeolit karena zeolit memiliki kapasitas tukar kation tinggi (80-180 meq/100 g) sehingga dapat menjerap dan menukar kation-kation yang terlarut dalam air. Selain itu zeolit praktis digunakan dan juga dapat diregenerasi sehingga dapat digunakan secara terusmenerus. Sampai saat ini pemanfaatan zeolit

32

ISSN:1411-6723

dalam pemurnian air masih terbatas, padahal cadangan zeolit di Indonesia cukup banyak dan belum ditangani secara optimal. Tujuan penelitian adalah untuk mempelajari dan mengungkapkan kemampuan zeolit dalam menurunkan kadar bahan kimia terlarut dan logam berat dalam tanah terutama besi (Fe) dan mangan (Mn) sehingga air tanah layak untuk dikonsumsi masyarakat. Dengan penelitian ini diharapkan zeolit dapat lebih dikenal sebagai bahan penyerap senyawa anorganik pencemar air dan dapat digunakan secara luas bagi masyarakat sehingga dapat membantu dalam meningkatkan kualitas air tanah yang memenuhi syarat air minum melalui penghilangan senyawa toksik dengan mengunakan metode yang sederhana, praktis, ekonomi dan mudah tersedia. BAHAN DAN METODE Model peralatan pemanfaatan yang dipergunakan untuk penyaringan air tanah adalah satu seri kolom yang telah diisi dengan butiran zeolit untuk dapat bekerjanya penyerap dan penukar kation zeolit secara perkolasi. Seri ini mempunyai tiga kolom, dan cairan-cairan yang akan diproses ditampung dalam tiga buah drum, yang kemudian dipompakan ke kolom-kolom tersebut (influent), sedangkan cairan yang sudah diproses dikeluarkan melalui pipa (efluent) yang kemudian ditampung dalam sebuah drum lain. Untuk percobaan dengan air juga ditambahkan ijuk untuk menahan partikel-partikel yang kasar dan lain-lain dari cairan. HASIL DAN PEMBAHASAN Sanitasi lingkungan Parameter sanitasi lingkungan yang diamati adalah sumber air, kedalaman sumber air, keberadaan septic tank, jarak antara septic

tank dengan sumber air, kondisi air dan penanganan sampah. > 10m 16%

Sumber air

<5m 30%

1. Tipe sumber air Umumnya penduduk Babakan menggunakan sumur sebagai sumber air utama untuk keperluan sehari-hari. Kedalaman sumur yang terdapat di kedua daerah tersebut berkisar antara <5 m sampai dengan kedalaman >10 m. Namun sebagian besar sumur memiliki kedalaman antara 6-10 m.

6-10 m 54%

Gambar 2. Komposisi jarak antara septik tank dengan sumur

2. Keberadaan sumur 4. pemanfaatan dan kondisi sumur Sebagian besar (45%) sumur dibangun antara tahun 1981-1990. Kondisi ini sejalan dengan semakin tingginya laju pertumbuhan pembangunan areal kost-kostan mahasiswa di Darmaga (Gambar 1).

>1990 17%

<1971 6%

Hasil penelitian menunjukkan 23% kondisi air telah berubah warna menjadi keruh, 4% bau dan 73% masih jernih. Meskipun persentasi air jernih lebih besar namun perlu diwaspadai akan adanya rembesan bahan organik dari septic tank (Gambar 3). . keruh 4%

19711980 33%

19811990 44%

jernih 73%

Gambar 1. Komposisi tahun dibangunnya sumur.

Gambar 3. Kondisi air sumur

3. Septic tank

Pengaruh kondisi terhadap air tanah

Sebagian besar rumah telah dilengkapi dengan septic tank, namun karena pembangunan areal perumahan tidak teratur dan lahan yang dipergunakan relatif sempit mengakibatkan septic tank yang dibangun hanya berjarak 6-10 m dari air sumur baik dalam satu rumah maupun antar rumah (Gambar 2). Sebanyak 54% septic tank berjarak 6-10 m dari sumur, 16% berjarak >10 m dan 30% berjarak <5 m. Kondisi ini berdampak pada adanya intrusi atau rembesan bahan organik ke air sumur.

bau 23%

fisik

lingkungan

Parameter fisik air Penumpukan sampah terjadi dimana-mana yang cenderung menambah beban pencemaran air tanah. Sebagian besar masyarakat (40%) tidak memiliki tempat pembuangan sampah sendiri. Umumnya sampah dimasukkan ke dalam plastik kemudian ditimbun di tempat sampah di tepi jalan. Kondisi ini berdampak pada perubahan parameter kualitas air antara lain: suhu, daya hantar listrik (DHL) dan padatan tersuspensi. Suhu air, DHL dan padatan tersuspensi pada

33


ISSN:1411-6723

Tabel 1. Data kualitas air daerah Babakan, Kampus IPB, Bogor Lokasi Pengambilan Air Sumur No. Satuan Parameter Uji Babakan Raya Babakan Tengah Fisika 1. Suhu 2. Daya hantar listrik (DHL) 3. Padatan tersuspensi Kimia 1. pH 2. BOD 3. 4.

Besi Mangan

Biologis (mikrobiologis) Escherichia coli

°C µS/cm mg/l

26 220 24

28 210 22

mg/l

5.2 1.5

4.5 7.5

mg/l mg/l

0.1657 0.053

0.0236 0.035

sel/ml

30

930

air sumur diperoleh berturut-turut 26-28°C, 210-220 µS/cm, 22-24 mg/l. Data ini menunjukkan bahwa suhu air, DHL dan padatan tersuspensi masih memenuhi syarat baku mutu air.

diduga karena terlalu dekatnya jarak antara septic tank dan sumur. Proses Penyerapan Bahan Kimia Terlarut dan Logam Berat dalam Air Tanah dengan Zeolit

Parameter kimia air Nilai pH air contoh adalah 4,5-5,2. Menurut standar baku mutu air pH air minum berada pada kisaran 5-9. Ini menunjukkan bahwa pH air sumur Babakan relatif masam. Kandungan besi air sumur berkisar 0,0660,1657 mg/l. Nilai ini masih di bawah standar baku mutu air (0,3) mg/l. Namun dalam jangka panjang akan berdampak pada kesehatan manusia. Kandungan besi ini dapat menimbulkan rasa pahit pada air dan warna air menjadi agak kemerahan dan menimbulkan endapan pada pipa dan bahan cucian. Kandungan mangan berkisar 0,035-0,072 mg/l. Nilai ini masih berada di bawah standar baku mutu air (0,1) tetapi sudah berdampak rasa pahit dan warnanya menjadi agak kecoklatan. Parameter biologis kualitas air Umumnya air sumur telah mengandung bakteri Escherichia coli sebanyak 30-930 sel/ml. Banyaknya junlah bakteri ini juga

34

Contoh air diambil dari air sumur di lokasi Babakan Raya dan Babakan Tengah. Ukuran zeolit yang digunakan adalah 2-5 mm. Diusahakan tidak ada fraksi halus dalam zeolit agar zeolit halus tersebut tidak masuk ke dalam air. Agar lebih aman air endapkan dahulu di dalam bak pengendapan. Proses penjernihan air secara garis besar terdiri dari (1) proses pemisahan air dari partikel padat, (2) pemisahan ion dari bahan-bahan terlarut, (3) sterilisasi dari kuman-kuman penyakit, (4) peningkatan pH agar sesuai dengan standar air. Ada 3 bak yang dirancang untuk penjernihan air. Air yang masuk ke bak I melewati dinding bagian bawah kemudian masuk ke bak II dan seterusnya air keluar menuju bak III melalui dinding bawah. Kemudian air dipompakan ke atas untuk diolah lebih lanjut di dalam tiga buah kolom yang telah diisi zeolit. Zeolit dimasukkan ke dalam kolom-kolom tersebut yang bercampur dengan air tanah yang akan disaring. Air yang keluar kemudian ditampung dalam sebuah drum yang telah disiapkan dan air tersebut siap didistribusikan ke konsumen setelah pH-nya memenuhi

Tabel 2. Hasil penyaringan air dengan menggunakan zeolit pada air minum No. Parameter Air Pompa Air Saringan Standar Air Minum *) (ppm) (fresh) (ppm) (ppm) 1. Fe (besi) 0.92 tidak terdeteksi 0.3 2. Mn (mangan) 0.34 0.048 0.1 3. Ca (kalsium) 9.91 27.20 75 (Ca yang dianjurkan) 200 (Ca yang diperbolehkan) 4. Mg (magnesium) 14.37 14.00 30 (Mg yang dianjurkan) 150 (Mg yang diperbolehkan) -2 5. SO4 (sulfat) 42.6 2.00 400 6. NO3-N (nitrat) 0.73 0.59 7. NO2-N (nitrit) 0.095 0.17 8. NH4-( ammonium) 0.006 0.007 *)

Standar Air minum Dep. Kesehatan RI dan KLH

syarat. Peran zeolit diduga dapat meningkatkan pH air karena bahan-bahan terlarut umumnya menyebabkan kemasaman air. Zeolit sebagai bahan penyerap kation Zeolit mampu menurunkan konsentrasi besi dari 0,92 ppm menjadi tidak terdeteksi sehingga memenuhi syarat air minum. Mangan konsentrasinya terlihat menurun dari 0,3 ppm menjadi 0,1 ppm. Demikian halnya dengan anion sulfat juga mengalami penurunan. Kation lain seperti Ca meningkat dari 9,94 ppm menjadi 27,20 ppm dan Mg dari 14,37 ppm menjadi 14,00 ppm. Kadar Ca dan Mg pada air tanah ini meningkat mendekati kadar standar air minum yang dianjurkan. Peningkatan kadar Ca dan Mg ini diduga karena adanya pertukaran kation dari zeolit dengan kation lainnya, karena susunan kation yang dapat dipertukarkan pada zeolit tergantung pada komposisi mineral. Mg yang dapat dipertukarkan adalah kation yang paling sedikit diantara basa yang dapat dipertukarkan. Umumnya zeolit mengandung kation-kation alkali seperti kalium dan natrium dan alkali tanah terutama kalsium. Diantara molekul-molekul polar, zeolit sangat reaktif menjerap ion amonium atau gas amoniak karena diameter rongga-rongga dalam zeolit yang besarnya sekitar 0,22 nm sesuai dengan ukuran ion amonium. Data ini menunjukkan bahwa zeolit mampu menurunkan kadar Fe dan Mn dalam air pompa sebesar >75%. Kemampuan

adsorbsi zeolit diakibatkan selektifitas zeolit terhadap logam berat yaitu: Ba2+ > Pb2+ > 2+ 2+ 2+ > Zn > Cu . Zeolit dapat Cd menghilangkan molekul mikro dari air karena zeolit akan bersifat adsorban hidrofobik dalam air dan memiliki saluran 3 dimensi yang mampu menyerap molekul berdiameter 0,6 nm. KESIMPULAN 1. Berdasarkan hasil pengukuran terhadap parameter fisika, kimia dan biologi dapat diketahui kualitas air sumur memiliki nilai untuk daya hantar listrik 90-220; padatan tersuspensi 8-24 mg/l; besi (Fe) 0,00660,1657 mg/l; mangan (Mn) 0,0350,072 mg/l; pH 4,5-6,9; Escherichia coli 30-930 sel/ml. 2. Pemberian zeolit sebesar 1% mampu menurunkan kadar Fe dan Mn sekitar 8590% dalam air tanah yang tercemar hingga memenuhi standar baku mutu air minum.

DAFTAR PUSTAKA 1. Anwar K. P., Yahya Nugraha dan Kurnia. 1985. Prospek Pemakaian Zeolit Bayah sebagai Penukar Kation. Dirjen Pertambangan Umum Pusat Pengembangan Teknologi Mineral. 2. Effendi, H. 2000. Telaahan Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumberdaya dan Lingkungan Perairan [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, Fakultas Perikanan.

35


3. Mumpton, F. A.1984. Development of Uses for Natural Zeolites: A Critical Commentary. Di dalam: D. Kallo dan H.S. Sherry, editor. Occurence, Properties and Utilization of Natural Zeolites. Akademiai Kiado, Budapest. p 333-366. 4. Nadiadipoera, T. 1990. Bahan Galian Industri di Indonesia. Direktorat Sumber Daya Mineral, Bandung 5. Peraturan Daerah (Perda). 1991. SK Gubernur kepala Daerah Tingkat I Jawa Barat No. 38 Tahun 1991. Peruntukan Air dan Baku Mutu pada Sumber Air di Jawa Barat. Jawa Barat. 6. Suwardi. 1999. Pengunaan Zeolit sebagai Bahan Penjernih Air Baku Minum. Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut PeRtanian Bogor. 7. Syarip, A. W. 2001. Zeolit atau Pasir Hijau Penyerap Besi dan Mangan dalam Air Minum/Limbah. Teknik Kimia Undip. http://www. Yahoo.com. [17 April 2002].

36

ISSN:1411-6723

Improvement of Animal Manure by Mixing with Natural Zeolite 1

1

2

Lenny Marilyn Estiaty , Dewi Fatimah , and Yoshiaki Goto 1

Research Center for Geotechnology, LIPI, Ryukoku University, Japan Jl. Cisetu 21/154D Sangkuriang, Bandung 40135 telp. 022-2507771-3 E-mail: [email protected]

ABSTRACT Nowadays, Indonesia suffer a serious economic crisis. The situation is mainly caused by national industrial development strategy which is depend on import materials, e.g. in agriculture . In the cases, the national need are depend on import fertilizer, so that makes the national food stock become decreasing. This research is designed to offer another alternative in preparing and producing own fertilizer that we need, to solve the problem. New compotition of Animal manure has been made by addition of natural zeolite to gain a high nitrogen content. Characterisation analysis of materials included chemical composition of natural zeolite and manure fertilizer using AAS and Kyedhal analysis, structure analysis by XRD and SEM and CEC. The result of experiments showed that addition of natural zeolite to excrement (animal waste) increased the content of nitrogen and decreased the content of water in manure fertilizer. Ammonia absorption by natural zeolite with particle size of either –8+14 or –14+20 mesh was almost similar. The nitrogen content of manure fertilizer which mixed with natural zeolite from kedung Banteng , Malang was bigger than that which mixed with natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya. The adsorbtion of water by natural zeolite of both particle sizes was also similar. Manure fertilizer which mixed with natural zeolite from Kedung Banteng was dryer than that which mixed with natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya. The improved animal manure has better properties like a high nitrogen content, dry and not malodorous.

Keywords: Animal manure, natural zeolite ABSTRAK PERBAIKAN KOTORAN HEWAN DENGAN MENCAMPUR DENGAN ZEOLIT ALAM. Saat ini Indonesia sedang menghadapi krisis ekonomi. Situasi ini disebabkan karena strategi pengembangan industri nasional tergantung pada bahan-bahan import, sebagai contoh pada pertanian. Pada kasus ini kebutuhan nasional tergantung pada pupuk import, sehingga membuat cadangan makanan menurun. Penelitian ini direncanakan untuk memilih alternatif lain dalam penyiapan dan produksi pupuk yang kita butuhkan untuk mengatasi masalah ini.Komposisi baru dari pupuk kandang telah dibuat dengan menambahkan zeolit alam dari Cikancra Tasikmalaya dan Kedung Banteng, Malang untuk mendapatkan kandungan nitrogen yang tinggi. Karakterisasi yang dilakukan meliputi , komposisi zeolit alam dan pupuk kandang dengan menggunakan AAS dan analisa Kyedhal, analisa struktur dengan XRD dan SEM serta KTK. Hasil dari penelitian memperlihatkan bahwa penambahan zeolit alam pada kotoran hewan dapat menaikkan kadar nitrogen dan mengurangi kadar air pada pupuk kandang. Penyerapan amonia oleh zeolit alam yang mempunyai ukuran –8 +10 mesh hampir sama dengan penyerapan amonia oleh zeolit alam yang mempunyai ukuran –14 +20 mesh. Zeolit alam dari kedung Banteng menyerap nitrogen lebih baik daripada zeolit Cikanra. Penyerapan air oleh zeolit alam yang mempunyai ukuran baik – 8+10 maupun –14+20 mesh hampir sama. Pupuk kandang yang dicampur zeolit alam Kedung Banteng lebih kering bila dibandingkan dengan pupuk kandang yang dicampur dengan zeolit alam Cikancra. Pupuk kandang yang dihasilkan mempunyai kadar nitrogen lebih tinggi, kering dan tidak berbau Kata Kunci: Kotoran hewan, zeolit alam

37


INTRODUCTION Indonesia is an archipelago which rich in natural resources including natural zeolites. More than 50 zeolite deposits have been identified distributing mainly in Sumatra, Java, Sulawesi, Nusa Tenggara and Maluku, although the application in It is well known that among the nutrient elements which agriculture is still limited in small scale. The most important properties of natural zeolites are cation exchange capacity (CEC) , capability to capture ammonium ion , to absorp water and gas. These properties might be exploited for many utilization including agriculture. often limits the yield of crops, nitrogen (N) is the important and it is often the key to increase production. Ammonia from the excrement (wastes) usually loss to the air, causing the fertilizer poor in nitrogen. To reduce nitrogen loss , zeolites which have capability to capture ammonium ion might be used by mixing them with excrement. The objectives of these experiments were to evaluate the possibility of utilization natural zeolites for improving the organic fertilizer through adsorbing water and NH3 from excrement (animal waste) of the livestock (cow). It causes that the animal manure become high in N (nitrogen) content, drying, low of larva , not stink and limited leach in rain water.

-

ISSN:1411-6723

Identification of mineral by XRD and SEM Chemical analysis by AAS and Kyedhal analysis CEC

Mixing (manure fertilizer treatment) 25 gr of each natural zeolite was mixed by excrement of cow. The ratio of excrement and natural zeolite are : 2 : 1, 3 : 1, 5 : 1. Half of the samples was mixed by natural zeolite of particle sizes between –8 + 10 and the other half by natural zeolite of particle sizes –14 +20. The control was excrement without mixed by natural zeolite. During the mixing periode, the mixture was dried by air in room temperature. After 1 (one) month, the contents of N, P2O5, K,Ca, Mg and H2O were analyzed by AAS and Kyedhal methods.

ZEOLITE

Animal Wastes

Preparation And Characterisation

Mixing

Applications of zeolite for improving of the manure fertilizer are expected to give some positive yields and creating some benefits to maximize the Indonesia natural zeolite utilization.

Ratio: 2/1, 3/1, 5/1

Manure Fertilizer

METHODS Natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya, West Java and Kedung Banteng , Malang , East Java were used. The excrement of cow was directly Bandung.

taken

from

Lembang

,

Preparation of natural zeolite, the materials was ground and sieved to A–8 +10 mesh and –14 +20 mesh. Characterisation includes :

38

of

natural

zeolites,

Analysis (N, P, K, Ca, Mg, H2O)

Fig.1. FLOWCHART MANURE PROCESS

OF

ANIMAL

Concentration of nitrogen (%)

RESULT

1 0.8 0.6 0.4 -8 +10 mesh

0.2

-14 +20 mesh

0

2

3

5

Ratio zeolite/exc

Fig.5. Relationship between concentration of Nitrogen and the ratio of excrement – zeolite Cikancra of Nitrogen and the ratio of excrement – zeolite Kedung Banteng Concentration of nitrogen (%)

1.2

Fig.2. X-Ray Diffraction of Zeolite Tasikmalaya, West Java & Zeolite Kedung Banteng, Malang, East Java Indonesia

1 0.8 0.6 0.4 -8 + 10mesh

0.2

-14 +20 mesh

0 2

3 Ratio zeolite/Exc

5

Concentration of fosfate (%)

Fig.6. Relationship between concentration of Nitrogen and the ratio of excrement – zeolite Kedung Banteng 1.2 1 0.8 0.6 0.4 -8+10 mesh -14+20 mesh

0.2 0 1

2

3

Ratio zeolite/Exc

Fig.3, SEM Photograph of Cikancra Tasikmalaya, West Indonesia

Zeolite Java, Fig.7. Relationship between concentration of P2O5 and the ratio of excrement – zeolite Cikancra Concentration ofi fosfate (%)

1.4

1.2

1

0.8

0.6 -8+10mesh -14+20mesh

0.4

0.2

0 1

Fig.4. SEM Photograph of Zeolite Kedung Banteng, Malang, East Java, Indonesia

2 Ratiozeolite/E xc

3

Fig.8. Relationship between concentration and the ratio of excrement – of P2O5 zeolite Kedung Banteng

39


ISSN:1411-6723

Table 1: The Chemical composition of natural zeolite Cikancra, Tasikmalaya, West Java and Kedung Banteng, Malang, East Java. No. Composition *) Concentration (Wt %) Cikancra Kedung Banteng 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO TiO P2O5 CaO MgO Na2O K2O LOI H2O-

66.64 11.98 0.89 0.01 0.45 0.04 0.14 0.14 3.07 0.93 15.65 4.69

67.38 11.66 0.56 0.02 0.7 0.04 0.18 0.04 4.22 1.07 13.88 2.93

*) Quantitative analysis by AAS (Shimadzu )

Table 2 : C.E.C of Natural Zeolite Cikancra, Tasikmalaya, West Java and Kedung Banteng, Malang, East Java. No. Material C.E.C ( meq/00 gr ) 1. Zeolite Cikancra 155 2.

Zeolite Kedung Banteng

175

Table 3: Chemical Analysis of Animal Manure Tasikmalaya, West Java. Compositions A(%) B(%) C(%) N total P2O5 CaO MgO K2O H20

0.81 0.57 0.07 0.22 1.06 6.25

0.66 1.01 0.10 1.05 1.22 6.83

0.87 0.91 0.12 1.04 1.14 7.75

Mixed by Natural

Zeolite from Cikancra,

D(%)

E (%)

F(%)

Control

0.39 0.51 0.06 0.69 1.06 5.56

0.76 0.43 0.07 0.79 1.07 6.64

0.69 0.94 0.12 1.01 1.10 7.50

0.08 2.34 1.30 2.19 1.15 10.54

Note : A,B and C excrement mixed by natural zeolite with particle size –8 + 10 D,E, and F excrement mixed by natural zeolite with particle size –14 + 20 Control is excrement without mixed by zeolite

Table 4 : Chemical Analysis of Animal Manure Banteng, Malang, East Java. Compositions G(%) H(%) I(%) N total P2O5 CaO MgO K2O H20

0.54 0.94 0.07 0.48 1.11 5.72

0.70 1.20 0.09 0.48 1.09 4.91

1.10 1.31 0.17 0.72 1.10 6.53

Mixed by Natural J(%)

K (%)

L(%)

Control

0.52 0.68 0.07 0.41 1.03 5.08

0.74 0.70 0.07 0.49 1.11 5.18

1.02 0.92 0.10 0.74 1.20 6.23

0.08 2.34 1.30 2.19 1.15 10.54

Note : G,H and I excrement mixed by natural zeolite with particle size –8 + 10 J,K, and L excrement mixed by natural zeolite with particle size –14 + 20 Control is excrement without mixed by zeolite

40

Zeolite from Kedung

0.2

Concentration of K2O (%)

Concentration of CaO (%)

1.25

-8+10 mesh

0.15

-14 +20 mesh

0.1 0.05

1.2 1.15 1.1 1.05

1

2

3

-8 +10 mesh -14 +20 mesh

1

0

0.95

ratio zeolite/exc

1

2

3

Ratio zeolite/Exc

Fig. 13. Relationship between concentration of K2O and the ratio of excrement – zeolite Cikancra Concentration of K2O (%)

Fig.9. Relationship between concentration of CaO and the ratio of excrement – zeolite Cikancra

Concentration of CaO (%)

0.14 0.12 0.1 0.08 0.06

-8+10 mesh

0.04

-14 +20 mesh

0.02 0 1

2

3

1.25 1.2 1.15 1.1 1.05 1 -8 +10 mesh -14 +20 mesh

0.95 0.9 1

Ratio zeolite/Exc

2

3

Ratio zeolite/Exc

Fig.10. Relationship between concentration of CaO and the ratio of excrement – zeolite Kedung Banteng

Concentration of MgO (%)

Concentration of Water (%)

3 2.5

-8 +10 mesh -14 +20 mesh

2 1.5 1 0.5 0 1

2

Fig. 14. Relationship between concentration of K2O and the ratio of excrement – zeolite Kedung Banteng

3

14 12

- 8 +10 mesh - 14 +20 mes h

10 8 6 4 1

Ratio zeolite/Exc

2

3

Ratio zeolite/Exc

Fig.11. Relationship between concentration of MgO and the ratio of excrement- zeolite Cikancra

Fig.15.Relationship between concentration of H2O and the ratio of excrement – zeolite Cikancra

-8 +1 0 me s h -14 +20 mes h

2

1 .5 1

0 .5 0 1

2

R a t io z e o lit e / E x c

3

Fig.12. Relationship between concentration of MgO and the ratio of excrement- zeolite Kedung Banteng

Concentration of water (%)

MgO (%)

Concentration of

3 2 .5

14 12 - 8 +10 mesh

10

- 14 +20 mesh

8 6 4 1

2

3

Ratio zeolite/Exc

Fig.16. Relationship between oncentration of H2O and the ratio of excrement – zeolite Kedung Banteng

41


DISCUSSION X Ray Diffractogram were obtained by RINT 2000, RIGAKU. Cu-K Alpha 1, voltage at 40 kV and current 30 mA were used for this purpose. The mineral compositions of zeolite Cikancra and Kedung Banteng were identified by XRD and presented by X Ray Diffractogram in Fig.2. In zeolite Cikancra the presence of two groups of peaks shows that the sample contained both mordenite and clinoptilolite. Detailed examination also shows that the sample contains quartz as the impurities. Zeolite Kedung Banteng shows only one peak of mordenite. Mordenite and clinoptilolite are two major zeolites found in Indonesia so far. The two minerals have been obtained together in varied propotion. In general the presence of mordenite is more dominant than clinoptilolite. The minerals form was identified by scanning electron microscop, JEOL JSM – T 3302 and the picture are shown in Fig.3 and 4. Microscopical investigation using SEM confirms the XRD analysis results that Cikancra natural zeolite is formed by both mordenite and clinoptilolite and Kedung Banteng natural zeolite is only by mordenite. For Cikancra natural zeolite , mordenite is found in the form of fibrous and needle, while clinoptilolite is in platy and octahydral form . In Kedung Banteng natural zeolite , mordenite is found in the form of fibrous. Quantitative chemical analysis was carried out using Atomic Absorption Spectrofotometer Shimadzu . Results of chemical analysis are presented in Table 1. Silica and alumina are forming the major composition of zeolites. Zeolites are known as a crystalline frameworks of oxygen, alumunium and silicon extending in a three dimensional framework. If an alumunium atom present rather than a silicon atom , a positive metal ion is required to maintain a charge balance. The cation are loosely bound in the structure and maybe exchanged, to varying degrees, by each other. Based on chemical analysis, sodium is the main cation in zeolite Cikancra and zeolite Kedung Banteng. Sodium has been known as the main cation in mordenite and clinoptilolite structures. Other elements present in the zeolites are potassium, calsium and magnesium. Those elements

42

ISSN:1411-6723

are contamination in zeolite structure and can be exchanged. Other contaminant is iron. The number of water molecules in crystal structure is agreeable with pore or crystal space volumes when the crystal unit cell is heated . LOI value of natural zeolite from Cikancra and Kedung Banteng are 15,65 % and 13.88 %, it can be considered as a high LOI. High LOI Value is also an indication of high zeolite content in rocks and low LOI is related with low zeolite content. Zeolite with high LOI can be expected to have a good capability to be used as absorbent. Adsorption property of zeolite is useful for application as dryer, deodorize , etc. Cation exchange capacity (C.E.C) values of natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya, West Java and from Kedung Banteng, Malang are given in Table 2. ( 155 and 175 meq/ g ). This is the number of cation that can be exchanged by zeolites without activation. C.E.C value above 100 meq/g can be considered as high for natural zeolite and it reflects the good quality of zeolite Cikancra and zeolite Kedung Banteng. This cation exchange property may be used for several zeolite applications in agriculture (fertilizer, releasing agent, etc.) . Animal Manure analysis results by kyedhal are given in Table 3 and 4. The content of N from the control specimen ( animal manure without zeolite) is 0.08, lower than the content of N from animal manure which mixed by zeolite. Fig.5 and 6, show that the content of N increased with increasing excrement percentages. Ammonia absorption by natural zeolite with particle size either – 8+10 or –14+20 mesh is almost similar, because the selection of particle size is to close. The nitrogen content of animal manure which mixed with natural zeolite from Kedung Banteng, Malang is bigger than that which mixed with natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya. Due to C.E.C value and the impurities, the quality of natural zeolite from Kedung Banteng is better than natural zeolite from Cikancra. In Table 3 and 4, the content of P2O5 from control specimen 2.34.Fig.7 and 8, show the content of P2O5 from animal manure

lower than the control specimen, due to addition of zeolite into excrement. The content of P2O5 increase with increasing excrement percentages. In Table 3 and 4, the content of CaO from control specimen is 1.30.Fig.9 and 10, show that the content of CaO from animal manure is lower than the control specimen. The content of CaO increases with increasing excrement percentages. In Table 3 and 4, the content of MgO from control specimen is 2.19. Fig.11 and 12, show that the content of MgO from manure fertilizer is lower than the control specimen. The content of MgO increases with increasing excrement percentages. In Table 3 and 4, the content of K2O from control is 1.15. Fig.13 and 14, show that the content of K2O from animal manure lower than the control specimen. The content of K2O increases with increasing excrement percentages. In Table 3 and 4, the content of H2O from control specimen is 10.54. Fig.15 and 16, show that the content of H2O is lower than the control. The absorption of water by natural zeolite with particle size of either – 8 +14 or –14+20 mesh is almost similar, because the selection of particle size is to close. Animal manure which is mixed with natural zeolite from Kedung Banteng is dryer than that which mixed with natural zeolite from Cikancra. All zeolites are moleculer sieves, because of their internal structure, and can selectively adsorp molecul according to their size and/or shape. The size shape and charge of the adsorbed phase also influence molecular sieving. Water and amonia which have diameter about 3 A°, enter the framework of mordenite and/or clinoptilolite. Ammonium from urine and excrement which is usually lost to air, can be absorped. It causes animal manure is high nitrogen content. with same mechanism water and odours from urine and excrement can also be absorbed, it causes animal manure product dryer and more malodorous. Furthermore based on their attractive ion exchange, adsorption and hydration properties, natural zeolites

have been found to act as slow release fertilizers to provide potasium and nitrogen to agriculture soils, as carriers of herbicides, fungisides and insecticides. Zeolite has also been found to improve the nutrients such as Fe, Mn, K, Ca, Mg and P (see Table 1.). SUMMARY 1. Natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya, West Java contained both mordenite and clinoptilolite. Quartz and montmorillonite are the impurities.Natural zeolite from Kedung Banteng , Malang, east Java contained only mordenite without the impurities. 2. C.E.C value are 155 meq/100g and 175 meq/100g, which means that zeolites Cikancra and zeolite Kedung Banteng are a good quality. Due to its high C.E.C value, zeolite Cikancra and zeolite Kedung Banteng can be used in agriculture such as fertilizer and releasing agent. 3. LOI are 14.950 % and 13.88 % It reflects the high content of zeolite mineral in rocks. Due to its high LOI, zeolite Cikancra can be used as a drying and odour control. 4. The addition of natural zeolite to excrement (animal wastes), increase the content of nitrogen in animal manure. 5. Ammonia absorption by natural zeolite with have particle size of either –8 +10 or –14+20 mesh almost similar. The nitrogen content of animal manure which mixed with natural zeolite from Kedung Banteng, Malang was bigger than that which mixed with natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya. 6. The addition of natural zeolite to the excrement decrease the content of water in animal manure . 7. The absorption of water by natural zeolite with have particle size of either –8 +10 or –14+20 mesh almost similar. Animal manure which mixed with natural zeolite from Kedung Banteng, Malang was dryer than that which mixed with natural zeolite from Cikancra, Tasikmalaya. 8. The produce of animal manure has better properties like a high in nitrogen content, dry and not malodorous.

43


REFERENCE 1.

2.

3. 4.

5.

6.

7.

8.

44

Barrer R.M. (1978) Zeolites and Clay Minerals as Sorbents and Moleculer Sieves. Academic Press. London. Djadjuli,Apud , The Report of Zeolite Utilization as a layer of Chicken at Taman Ternak Ragunan Dki- Jakarta. Bandung ; Pusat Pengembangan Teknologi Mineral, 1990. L.B. Sand and F.A. Mumpton (1978) Natural Zeolite, Occurance Properties, use Pergamon 451 – 462. Tsitsishvili, G.V. et.al. Natural Zeolites England ; Ellis Horward Limited. 1992. p.295 Goto, I., 1990.The Application of Zeolite In Agriculture: Effects of zeolite on soil improvement. Zeolite, 7 (3) 815. Pusat Pengembangan Teknologi Mineral. 1990. Kegunaan dan Prospek Zeolit di Indonesia. Laporan Ekonomi Bahan Galian, No 72. Suwardi, et al. The quality of Natural Zeolites from Japan and Indonesia and Their Application Effects for Soil Amendment. Jour. Agri. Sci. Tokyo Nogyo Daigaku, 39 (3), 133-148 (1994).

ISSN:1411-6723

Simulasi Pola Difraksi Sinar-X Berbagai Jenis Mineral Zeolit Alam dengan Program Rietan Supandi Suminta Pusat Penelitian dan Pengembangan Iptek Bahan Badan Tenaga Nuklir Nasional E-mail: [email protected]

ABSTRAK Analisis struktur kristal mineral dapat dilakukan melalui suatu teknik simulasi difraksi sinar-X dengan program Rietan. Program simulasi ini menghasilkan informasi pola difraksi struktur kristal yang representatif bagi material zeolit tersebut. Sebagai masukan pada program ini ada dua bagian besar yakni 1. parameter global yaitu parameter untuk mengoreksi titik nol pola difraksi : zero-point shift dan parameter untuk menghitung latar belakang : parameter background, 2. parameter fasa dependent yaitu parameter untuk menyesuaikan intensitas yang terintegrasi : faktor skala, prefered-orientation, parameter profil dan parameter struktur seperti lattice, fraksi koordinat, faktor occupation dan vibrasi termal isotropik (B). Keluaran yang diperoleh dari program simulasi ini berupa grafik (Igor pro) profil pola difraksi dan data struktur kristal yang memberikan gambaran tentang profil dan jenis (phase) mineral zeolit tersebut. Sebagai contoh aplikasi pada analisis struktur kristal tujuh jenis mineral zeolit alam yakni clinoptilolite, heulandite, mordenite, analcime, phillipsite, chabazite dan erionite. Hasil simulasi dalam bentuk grafik profil pola difraksi dan informasi data struktur kristal (output) menunjukkan hasil yang signifikan dan representatif dari ke tujuh fasa zeolit tersebut. Aplikasi pada jenis zeolit lain atau pada bahan kristal pada umumnya dapat dengan mudah dilakukan pula. Program ini sifatnya aplikatif dan relatif mudah diterapkan. Program simulasi RIETAN ini diharapkan dapat membantu pihak-pihak yang melakukan analisis karakterisasi/ identifikasi zeolit secara kualitatif seperti peneliti, industriawan, pengusaha, produsen, geolog dan semua pemerhati/pengguna yang menggeluti bidang zeolit. Kata Kunci: Pola difraksi sinar-X, zeolit alam, program Rietan

ABSTRACT SIMULATION OF X-RAY DIFFRACTION PATTERN OF A VARIOUS KINDS OF NATURAL ZEOLITE CRYSTAL USING RIETAN PROGRAM. The simulation analysis of natural zeolite crystal structure have been carried out using RIETAN program. The simulation results provide diffraction pattern of some crystal structure data representing as zeolite materials. There are two sets of input data : First Global parameter : a. parameter to correct the zero-point shift of the diffraction pattern : zero-point error,Z, b. parameter to calculate the background : background parameters. Second : Phase-dependent parameters : a. parameter to adjust integrated intensities :scale factor,S, b. prefered orientation parameters, c. profile parameters :FWHM parameters,d parameters to determine peak position : lattice parameters and e.crystal structure parameters: fractional coordinates. The output data contain some information such as:profile diffraction pattern, R factor, final adjusted parameters and their estimated standard deviations, lattice parameters and unit cell volume, structure parameters, number and weight of each species in the unit cell and density,and summary of reflection such as : hkl, 2 theta, d, observation intensity, calculated intensities and structure factors. These output data provide diffraction patterns for some zeolite phases, i.e. : clinoptilolite, heulandite, mordenite, analcime, phillipsite, chabazite and erionite. Results show that was significant and the aplication can be used for all kind of zeolites and other crystal materials in general applications. The program can be applied easily and the resulting patterns represent all phases significandly. RIETAN simulation program is expected to help hope that helpful suggestion for all people who are identification and characterisation of zeolites qualitatively. Keywords: X-ray diffraction pattern, natural zeolite, Rietan program

45


PENDAHULUAN Potensi zeolit alam di Indonesia sangat besar karena Indonesia dilalui gugusan gunung berapi. Zeolit terbentuk dari abu vulkanik yang telah mengendap jutaan tahun [1]. Para ahli kristalografi dan mineralogi telah mengklasifikasi zeolit ke dalam golongan tersendiri yakni kristal mineral. Kristal mineral ini mempunyai kerangka (framework) berbentuk sangkar (cage) disertai rongga (cavity) dan saluran (channel) yang ditempati oleh alkali atau alkali tanah dan air. Kurang lebih telah ditemukan 50 lokasi yang mengandung mineral zeolit yang tersebar di Sumatra, Jawa, Bali, Nusa Tenggara, Sulawesi, Maluku dan Irian Jaya. Deposit yang telah ditambang baru dilakukan di Sumatra dan Jawa antara lain di Lampung, Bayah, Nanggung, Nagrek, Cikalong dan Cipatujuh (Suwardi, IPB) [2]. Sampai saat ini baru 7-8 jenis mineral zeolit dalam batuan sedimen yang diketahui mempunyai arti ekonomi dan ditemukan di Indonesia yaitu Clinoptilolite, Heulandite, Mordenite, Analcime, Filipsite, Erionite, Ferrierite dan Kharbazite [3]. Clinoptilolite, dan Mordenite adalah dua jenis zeolit alam yang populer dan banyak ditemukan di Indonesia. Zeolit dapat digunakan untuk berbagai keperluan di bidang industri, pertanian, perikanan, peternakan, perlindungan terhadap lingkungan,kosmetik, dll. Dengan banyaknya fungsi zeolit ini, maka pendayagunaan dapat lebih ditingkatkan sehingga potensi sumber alam yang melimpah ini menjadi lebih bermanfaat. Pada umumnya para pengusaha dan pengelola bahkan peneliti sekalipun memiliki pengetahuan sangat terbatas tentang struktur kristal, dan sifat-sifat zeolit serta informasi tentang kegunaannya. Oleh karena itu zeolit yang melimpah sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Karena zeolit merupakan bahan yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, maka sebaiknya identifikasi struktur kristal zeolit untuk masing-masing keperluan harus diketahui dengan jelas. Informasi tentang kualitas zeolit sangat diperlukan baik oleh konsumen maupun produsen. Standar kualitas ditentukan berdasarkan parameter yang berkaitan dengan kegunaan zeolit.

46

ISSN:1411-6723

Standar kualitas untuk industri berbeda dengan standar kualitas untuk pertanian. Untuk keperluan expor standar kualitas zeolit harus memperhatikan permintaan negara pengimpor. Penelitian implementasi zeolit artinya penelitian yang langsung dapat dimanfaatkan oleh masyarakat khususnya para petani dan industriawan telah banyak dilakukan, tetapi hasil penelitian ini setelah digunakan di lapangan ada yang berhasil dan ada pula yang tidak. Faktor ketidak berhasilan ini banyak sekali diantaranya karena kondisi tanah atau jenis zeolit (phase) yang tidak cocok atau kualitas zeolit yang tidak baik. Difraksi Sinar-X [4] Dari sudut pandang kristalografi sinar-X , kristal merupakan ruang pola tiga-dimensi kerapatan elektron (electron density). Susunan internal elektron dalam kisi kristal ini dapat menentukan kedudukan arah dan intensitas hamburan sinar-X. Terjadinya pengumpulan atom-atom dalam kristal dapat menghasilkan simetri distribusi kerapatan elektron dan bentuk serta ukuran pengulangan bagian terkecil dari ruang tiga-dimensi suatu kristal. Bagian terkecil ini dikenal sebagai sel satuan atau disebut juga volume sel satuan. Di dalam sel satuan banyak mengandung informasi struktur seperti posisi atom dan simetri kristal. Volume sel satuan dibatasi oleh parameter tiga sumbu (kisi) a,b dan c dan tiga sudut α, β dan γ. Tujuh bentuk sel satuan yang berbeda dapat dibentuk oleh parameterparameter ini, dikenal sebagai sistim kristal konvensional. Tujuh sel satuan ini, bila dikombinasikan dengan posisi atomatomnya akan menghasilkan 14 kisi Bravais. Dalam sebuah atom, elektron-elektron didistribusikan secara kontinu sebagai kerapatan awan elektron (electron density). Persamaan hukum Bragg menunjukkan bahwa famili tiap bidang (hkl) merefleksikan sinar-X pada sudut yang berbeda. Selama bidang refleksi (indeks Miller) dihubungkan dengan parameter sel, posisi puncak dalam profil pola difraksi sinar-X secara langsung dapat memberikan penggunaan spce group suatu kristal. Pengukuran intensitas (Ihkl) ditentukan oleh penguatan bidang(hkl) dari refleksi sinar-X.

n λ = 2 d hkl sin θ Tambahan, bahwa tiap atom r, mempunyai kerapatan elektron yang berbeda. Dalam sinar-x tiap atom memberikan hamburan elektron masing-masing. Hamburan dari distribusi elektron atom r, diwakili oleh faktor hamburan, fr .

(ion). Besarnya sudut difraksi θ, tergantung pada panjang gelombang target λ, dan jarak antar bidang d. Interferensi konstruktif akan muncul jika perbedaan lintasan adalah kelipatan bilangan bulat n untuk panjang gelombang tersebut.

Sejumlah kontribusi seluruh atom dalam lattice, dan scattering dengan atomic positions x,y,z didefinisikan sebagai Fhkl (faktor struktur) dinyatakan dengan rumus berikut :

Rietan [5] Penggunaan program komputer dalam simulasi merupakan pilihan yang sangat menarik dan semakin penting. Dengan tersedianya sarana komputer yang dapat melakukan perhitungan dengan cepat maka peranan program simulasi menjadi semakin menonjol dalam menyelesaikan hasil-hasil penelitian. Pemanfaatan program simulasi dapat menghemat waktu dengan hasil akhir yang dapat diandalkan.

F hkl = ∑ f j exp 2π i (hx 1 + ky 1 + lz 1 ) 1

(1) Keterangan : fj = faktor hamburan(scattering) atom yang ke j hkl = indeks Miller bidang refleksi (hkl) xj,yj,zj= raksi koordinat atom ke j dalam sel satuan Intensitas difraksi dihitung dengan rumus : 2 I = (Fhkl) . Penentuan struktur kristal mineral zeolit dapat dilakukan dengan metode difraksi. Difraksi adalah suatu metode experimen hamburan elastis, dimana proses transfer/perubahan energi dapat diabaikan dalam proses hamburan tersebut. Informasi yang diperoleh dari metode difraksi ini yakni data koordinat atom-atom dalam kristal mineral zeolit yang mendasari sifat dan karakteristik bahan pada umumnya. Beberapa metode difraksi yang dapat dilakukan sehubungan dengan penentuan koordinat atom-atom yaitu difraksi sinar-X dan neutron. Kedua metode ini saling mengisi (komplemen), ada bahan yang baik ditentukan oleh sinar-X dan sebaliknya tidak baik oleh neutron. Sebagai contoh suatu bahan yang baik ditentukan oleh neutron yakni yang mempunyai unsur ringan seperti oksigen dan hidrogen. Dalam beberapa hal penggunaan neutron untuk penelitian bahan sering memberikan informasi yang tidak mungkin diperoleh dengan teknik lainnya. Hal ini disebabkan neutron mempunyai sifat-sifat khusus yang menguntungkan. Prinsip dasar dari masing-masing metode difraksi adalah sama yaitu harus memenuhi hukum Bragg ( nλ = 2 d hkl sin θ ). Bila seberkas sinar-X jatuh pada suatu bahan, maka berkas ini akan didifraksikan oleh bidang kristal yang disusun oleh atom-atom

RIETAN (RIETveld ANalysis) adalah merupakan suatu paket perangkat lunak (software) komputer yang telah dikembangkan penggunaannya dalam metode Rietveld untuk menganalisis data difraksi neutron maupun difraksi sinar-x. Keunggulan metode Rietveld dibanding dengan metode lain adalah dapat memisahkan puncak-puncak pola difraksi yang saling bertumpuk dan kompleks. Simulasi pola difraksi dapat dilakukan pula oleh program ini. Prinsip dasar dari metode Rietveld adalah menghitung intensitas pola difraksi titik demi titik berdasarkan model perhitungan yang kemudian dicocokkan dengan intensitas pola difraksi dari pengamatan. Perhitungan intensitas tersebut melibatkan fungsi profil puncak difraksi yang tergantung dari ukuran butiran, resolusi alat dan lain-lain. Proses pencocokkan itu sendiri dapat dilakukan dengan metode least squares atau metode optimasi [6]. Software RIETAN menggunakan metode least squares marquardt. Untuk software simulasi RIETAN metode least squares marquardt tidak digunakan. Metode Rietveld menganggap bahwa setiap titik pada pola difraksi sebagai suatu pengamatan tunggal yang mungkin mengandung kontribusi sejumlah refleksi Bragg yang berbeda. Untuk mewujudkan hal ini dipilih fungsi yang sesuai dengan bentuk profil puncak yang muncul pada pola difraksi suatu kristal. Intensitas yang diamati (hasil percobaan), Yi(0) pada step tertentu i, dimodelkan/dicocokkan oleh

47


intensitas hasil perhitungan Yi(c) sebagai berikut :

(c ) = ∑ s Fk m k Pk L (θ )G (∆ θ ik ) + Yib (c ) Yi (2) k 2 2 F(3) = F (crystal ) 2

k

k

bila bahan bersifat persamaan menjadi :

Fk

2

= F k (crystal

)2

magnetik,

+ F k (magn

maka

)2

(4)

∆θ ik = θ i − θ k

ISSN:1411-6723

METODE Program simulator RIETAN dibuat oleh F.Izumi dan Y.Hamaguchi dan dipasang pada Macintosh Computer. Metode yang digunakan adalah analisis struktur dengan teknik Rietveld menggunakan program RIETAN. Simulasi profil pola difraksi dapat dilakukan pula oleh program ini. Analisis metode Rietveld yang akan dilakukan adalah dengan cara memasukkan dua jenis data yaitu data parameter struktur kristal dan intensitas.

(5) Keterangan : k s Fk mk Pk L(θk) polarisasi G(∆θik ) Yib(c)

θi θk

= jumlah refleksi = faktor skala = faktor struktur = multiplisitas = faktor koreksi untuk kecenderungan berorientasi = faktor Lorentz dan = fungsi bentuk profil = intensitas latar belakang (background) = sudut hamburan = sudut Bragg = faktor struktur kristal = faktor magnetik = 0

F k (crystal) F k (magn) untuk bahan yang tidak bersifat magnetik

Penelitian tentang struktur kristal zeolit sangat jarang dilakukan di Indonesia, oleh karena itu penulis mencoba mempelajari penelitian struktur ini dengan cara simulasi menggunakan program RIETAN. Penelitian ini bertujuan untuk identifikasi struktur pada tujuh jenis zeolit alam sehingga dapat memberikan gambaran profil pola difraksi yang representatif. Data informasi ini dapat diaplikasikan sebagai acuan untuk identifikasi cuplikan zeolit alam secara kualitatif. Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu dan memudahkan identifikasi serta dapat dilakukan sendiri oleh pihak-pihak yang melakukan analisis identifikasi zeolit secara kualitatif seperti peneliti, industriawan, pengusaha, produsen, geolog dan semua pengguna yang menggeluti bidang zeolit. Sedangkan data struktur material zeolit yang lengkap tersedia dalam Atlas Zeolit yang disusun oleh IZA (International Zeolite Association).

48

Data parameter struktur kristal adalah data masukan suatu model perhitungan yang diajukan sedangkan data intensitas berasal dari intensitas difraksi sinar-X suatu sampel. Untuk analisis simulasi data intensitas yang berasal dari XRD tidak perlu dimasukkan.Hasil pengolahan program RIETAN akan memberikan informasi berupa data parameter struktur, data intensitas hasil perhitungan dan profil pola difraksi. File program yang akan dirubah nilai parameternya (misalnya mordenit) disimpan dalam file mordenit. ins, Dengan cara drop and drug melalui software BBE. dit.lite akan keluar teks program. Setelah semua nilai parameter struktur dimasukkan, kemudian diproses melalui software RIETAN’97. Dengan keluaran berupa teks RIETAN. Teks ini adalah print out hasil proses Rietan (output from RIETAN) dan disimpan dalam file mordenit.lst. Kemudian mordenit.lst diproses dengan software Igor Pro untuk menampilkan profil pola difraksi sampel tersebut dan disimpan dalam file mordenit pat. Selanjutnya dilakukan pula analisis pada zeolit lainnya dengan prosedur yang sama. Data lengkap parameter struktur kristal dari beberapa jenis mineral zeolit alam yang akan diajukan sebagai data masukan yakni clinoptilolite, heundalite, mordenite, eriorite, chabazite, analcime dan phillipsite dapat dicari pada buku Atlas of Zeolite Structure types, IZA Structure commission (1978). Proses simulasi RIETAN dilakukan dengan cara mengasumsikan bahwa setiap jenis zeolit (disebut fasa) memiliki parameter kisi, grup ruang dan posisi atom dalam sel satuan sebagai data masukan seperti berikut :

1. Clinoptilolite, HEU (fasa 1) parameter kisi : a = 17,662, b = 17,911, c = 7,407 Å o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 116,4 o dan γ = 90 grup ruang : C12/m1 (No. 12) 2. Heulandite,HEU (fasa 2) parameter kisi : a = 17,767, b = 17,958, c = 7,431 Å o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 115,93 o dan γ = 90 grup ruang : C12/2m1 (No. 12) 3. Mordenite, MOR (fasa 3) parameter kisi : a = 18,11 Å, b = 20,53 Å, c = 7,528 Å o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 90 dan o γ = 90 grup ruang : Cmcm (No. 63) 4. Eriorite, ERI (fasa 4) parameter kisi : a = 13.27 Å, b = 13.27 Å, c = 15,05 Å o sudut antar kisi : α = 90.00 , β = o o 90.00 dan γ = 120.00 grup ruang : P63/mmc (No.194) 5. Chabazite,CHA (fasa 5) parameter kisi : a = 9,459 Å, b = 9,459 Å, c = 9,459 Å o sudut antar kisi : α = 94.07 , β = o o 94.07 dan γ = 94.07 grup ruang : R-3mR (No. 166) 6. Analcime, ANA (fasa 6) parameter kisi : a = 13,73 Å, b = 13,73 Å, c = 13,73 Å o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 90 o dan γ = 90

grup ruang : Ia-3d (No. 230) 7. Phillipsite, PHI (fasa 7) parameter kisi : a = 9,865 Å, b = 14,30 Å, c = 8,668 Å o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 124.2 o dan γ = 90 grup ruang : P21/m (No. 11) HASIL DAN PEMBAHASAN Puncak refleksi yang muncul pada kondisi simetri sangat banyak (berdasarkan parameter masukan yang diajukan). Untuk memudahkan analisis diambil tiga sampai empat puncak pada sudut 2 theta kecil atau d hkl besar seperti terlihat pada Tabel 1 sampai dengan 7 berikut :

Fasa 1 (clinoptilolite) (Heulandite)

dan

Fasa

2

Fasa 1 dan 2 memiliki sistim kristal yang sama yakni monoklinik. Fasa ini menunjukkan nilai data struktur yang tidak jauh berbeda, sehingga kedua jenis zeolit clinoptilolite dan heulandite ini sulit untuk dibedakan dan keduanya termasuk kategori structure type code : HEU. Yang membedakan kedua zeolit ini adalah jumlah atom Si dan Al dalam sel satuan : untuk klinoptilolit : Si =30 dan Al = 6 atom, dan untuk heulandit : Si = 27 dan Al = 9 atom.

Tabel 1 : Data struktur dan refleksi yangmuncul pada zeolit clinoptilolite 3 parameter kisi : a = 17,662, b = 17,911, c = 7,407 Å, Volume sel satuan = 2098,8 Å o o o : C12/m1 (No. 12) sudut antar kisi : α = 90 , β = 116,4 dan γ = 90 , grup runag monoclinic, rumus kimia dalam sel satuan : Na1,84 K1,76 Mg0,20 Ca1,24 (Si29,84 Al 6,16 O72).21,36 H2O hkl 2 theta d hkl I(cal) = It /Io F (struktur) Multiplisitas 110 7.45 11.86 50.26 26.17 4 020 9.87 8.96 100.00 219.00 2 200 11.18 7.91 19.82 156.71 2 Tabel 2 : Data struktur dan refleksi yang muncul pada zeolit heulandite 3 parameter kisi : a = 17,767, b = 17,958, c = 7,431 Å, Volume sel satuan = 2132,2 Å o o o sudut antar kisi: α = 90 , β = 115,93 dan γ = 90 , grup ruang : C12/2m1 (No. 12) monoclinic, rumus kimia dalam sel satuan : K8,48 (Si26,64 Al 9,36 O72).18,00 H2O hkl 2 theta d hkl I(cal) = It /Io F (struktur) Multiplisitas 110 7.43 11.94 32.94 26.17 4 020 9.85 8.98 100.00 219.00 2 200 11.12 7.98 19.82 156.71 2

49


Fasa 3 (Mordenite) Fasa 3, memiliki sistim kristal ortorombik. Bila dibandingkan dengan fasa 1 dan 2 (pada 2 theta antara 5 -12 derajat), fasa 3 memiliki nilai indeks Miller refleksi bidang (hkl) yang sama, akan tetapi letak posisi 2 theta atau d berbeda. Namun bila kita perhatikan pada refleksi bidang hkl (020) fasa 1,2 dan refleksi bidang hkl (200) fasa 3 terletak pada sudut 2 theta yang berimpit berturut turut yakni 9,87, 9,85 dan 9,76 derajat. Data inilah yang menyulitkan analisis berdasarkan Tabel Hanawalt. Untuk membedakan fasa 1, 2 dari fasa 3 adalah dengan melihat puncak dari bidang yang sama yakni refleksi bidang hkl (110) yang muncul pada posisi sudut 2theta berbeda. Fasa 1,2 muncul pada sudut 2 theta 7,45 derajat atau d = 11,9 Å, sedangkan fasa 3 pada sudut 6,50 derajat atau d = 13,6 Å,. Yang lebih jelas lagi untuk membedakan kedua fasa HEU dan MOR ini adalah dengan memperhatikan indeks Miller refleksi bidang hkl (200) yang pada fasa 1,2 terletak pada sudut 2 theta 11,18 derajat atau d = 7,91Å, sedangkan pada fasa 3 terletak pada posisi sudut 2 theta 9,76 derajat atau d = 9,1 Å. Puncak-puncak

ISSN:1411-6723

lain pada sudut 2 theta yang lebih besar atau jarak antar bidang d yang lebih kecil dari kedua fasa tersebut tidak dapat dianalisis karena terletak pada sudut yang sangat berdekatan sehingga puncaknya berimpit. Fasa 4 (Eriorite) Pada fasa 4 (eriorite) puncak yang berasal dari refleksi bidang hkl dengan indeks Miller (100) muncul pada posisi sudut 2 theta 7,69 derajat atau jarak antar bidang, d = 11,49 Å (100), diikuti dengan refleksi bidang hkl (101) dan seterusnya (Tabel 4). Fasa 4 memiliki sistim kristal heksagonal. Fasa 5 (Chabazit e) Pada fasa 5 (chabazite) puncak yang berasal dari refleksi bidang hkl dengan indeks Miller (100) muncul pada posisi sudut 2 theta 9,41 derajat dan mendekati nilai yang sama dengan jarak antar bidang, d = 9,39 Å , diikuti refleksi bidang hkl (-110) atau jarak antar bidang, d = 6,92 Å dan seterusnya (Tabel 5). Fasa 5 memiliki sistim kristal Trigonal.

Tabel 3 : Data struktur dan refleksi yang muncul pada zeolit mordenite 3 parameter kisi: a =18,11Å, b = 20,53 Å, c = 7,528 Å,Volume sel satuan = 2798,9 Å o o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 90 dan γ = 90 , grup ruang : Cmcm (No. 63) Orttorombic, rumus kimia dalam sel satuan : Na8,0 (Si40,0 Al 8,0 O96).25,0 H2O hkl 2 theta d hkl I(cal) = It /Io F (struktur) Multiplisitas 110 6.50 13.58 100.00 149.55 4 020 8.61 10.27 13.08 101.39 2 200 9.76 9.06 56.57 239.19 2

Tabel 4 : Data struktur dan refleksi yang muncul pada zeolit eriorite 3 parameter kisi :a = 13,27 Å, b = 13.27 Å, c = 15.05 Å, Volume sel satuan = 2295,1 Å o o o : P 63/m m c (No. sudut antar kisi : α = 90.00 , β = 90.00 dan γ = 120.0 , grup ruang 194) hexagonal rumus kimia dalam sel satuan: Na1,86 K2,00 Mg0,68 Ca1,32 (Si27,00 Al 9,00 O72).10,92 H2O hkl 2 theta d hkl I(cal) = It /Io F (struktur) Multiplisitas 100 7.69 11.49 100.00 183.13 6 101 9.68 9.13 17.66 68.59 12 002 11.75 7.52 16.83 199.53 2 110 13.33 6.63 27.49 167.27 6

50

Tabel 5 : Data struktur dan refleksi yang muncul pada zeolit chabazite 3 parameter kisi : a = 9,459 Å, b =9,459 Å, c=9,459Å, Volume sel satuan = 838,1 Å o o o sudut antar kisi: α= 94.07 , β= 94.07 dan γ= 94.07 grup ruang : R-3mR (No. 166) Trigonal (Rhombohedral Setting) rumus kimia dalam sel satuan : Na4,16 (Si8,16 Al 3,84 O24).8,39 H2O hkl 100 -110 111 -210

2 theta 9.41 12.78 17.52 20.43

d hkl 9.39 6.92 5.05 4.34

I(cal) = It /Io 100.00 19.27 11.24 50.16

F (struktur) 63.28 37.63 69.54 69.38

Multiplisitas 6 6 2 12

Tabel 6 : Data struktur dan refleksi yang muncul pada zeolit analcime 3 parameter kisi : a = 13,73 Å, b = 13,73 Å, c = 13,73 Å, Volume sel satuan = 2588,3 Å o o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 90 dan γ = 90 grup ruang : Ia-3d (No. 230) cubic rumus kimia dalam sel satuan : Na16,08 (Si32,16 Al 15,84 O96).16,00 H2O hkl 211 220

2 theta 15.79 18.26

d hkl 5.61 4.85

I(cal) = It /Io 55.68 13.94

400 332

25.94 30.51

3.43 2.93

100.00 51.78

F (struktur) 153.74 126.14 686.17 292.78

Multiplisitas 24 12 6 24

Tabel 7: Data struktur dan refleksi yang muncul pada zeolit phillipsite 3 parameter kisi : a = 9,865 Å, b = 14,30 Å, c = 8,668 Å, Volume sel satuan = 1011,3 Å o o o sudut antar kisi : α = 90 , β = 124.2 dan γ = 90 , grup ruang : P21/m (No. 11) monoclinic, rumus kimia dalam sel satuan : K2,00 Ca1,50 (Si10,00 Al 5,00 O32).12,00 H2O hkl -101

2 theta 10.92

d hkl 8.09

I(cal) It /Io 47.06

F (struktur) 53.54

Multiplisitas 2

001 011 120 041

12.33 13.81 16.47 27.86

7.17 6.41 5.38 3.20

70.44 37.86 38.95 100.00

74.08 43.04 52.22 143.95

2 4 4 4

Fasa 6 (Analcime) Pada fasa 6 (Analcime) puncak yang berasal dari refleksi bidang hkl dengan indeks Miller (211) muncul pada posisi sudut 2 theta yang cukup besar yakni 15,79 derajat dengan jarak antar bidang, d yang kecil yakni 5,61 Å (Tabel 6). Fasa 6 memiliki sistim kristal kubik. Fasa 7 (Phillipsite) Pada fasa 7 (Phillipsite) puncak yang berasal dari refleksi bidang hkl dengan indeks Miller (-101) muncul puncak pada posisi sudut 2 theta 10,92 derajat dengan jarak antar bidang, d = 11,49 Å. Selanjutnya

puncak ini diikuti oleh refleksi bidang hkl (001) pada posisi sudut 2 theta 12,33 derajat dengan jarak antar bidang, d = 7,17 Å dan seterusnya (Tabel 7). Fasa 7 memiliki sistim kristal monoclinic. Gambar 1 dan 2 adalah profil pola difraksi ketujuh jenis zeolit alam hasil simulasi dan zeolit Bayah (raw data) hasil pengukuran XRD-P3IB-BATAN pada sudut 2 theta = o o 5 - 50 , yang menggambarkan sidik jari dari zeolit alam. Gambar 1 adalah profil pola difraksi zeolit alam hasil simulasi (a)

51


mordenite (b) heulandite (c) clinoptilolite dan (d) zeolit Bayah (raw data). Bila kita perhatikan Gambar 1a sampai dengan 1c menunjukkan puncak-puncak yang tajam dan ramping karena diperoleh dari hasil simulasi, sedangkan Gambar 1d adalah profil zeolit Bayah, terlihat puncakpuncak yang gemuk karena mempunyai background dan parameter profil yang tinggi (resolusi alat yang rendah). Untuk mengidentifikasi zeolit Bayah secara kualitatif, kita perhatikan Gambar 1a, b, c dan d. Pada fasa clinoptilolite, heulandite dan mordenite puncak untuk bidang refleksi dengan indeks Miller hkl (110), (020), dan (200) muncul pada posisi sudut 2 theta berturut-turut 6,50; 7,45; 8,61; 9,87; 9,76 dan 11,18 derajat. Kemudian tarik garis lurus secara vertikal, maka akan tampak puncak hasil bidang refleksi hkl (110) pada posisi sudut 2 theta = 6,50 derajat milik fasa mordenite. Sedangkan pada posisi sudut 2 theta = 7,45 derajat ada puncak hasil refleksi bidang hkl (110) yang sama milik fasa clinoptilolite. Pada posisi sudut 2 theta 8,61 derajat ada puncak hasil refleksi bidang hkl (020) milik fasa mordenite. Sedangkan pada posisi sudut 2 theta = 9,87 derajat ada puncak hasil refleksi bidang hkl (020) milik fasa clinoptilolite (Gambar 1c) yang berimpit dan menunjukkan dua puncak pada posisi sudut 2 theta = 9,76 derajat hasil reflekasi bidang hkl (200) milik fasa mordenite (Gambar 1a). Pada sudut 2 theta = 11,18 derajat ada puncak hasil refleksi bidang hkl (200) milik fasa clinoptilolite (Gambar 1c). Bila kita tarik garis lurus secara vertikal dari Gambar 1a sampai dengan 1d, maka pada pola difraksi zeolit Bayah ada puncak pada posisi sudut 2 theta = ± 11,18 derajat dan bila diidentifikasi sebagai puncak hasil refleksi bidang dengan indeks Milller hkl (200) (Gambar 1d) akan dengan jelas menunjukkan puncak kepunyaan fasa clinoptilolite. Meskipun puncak-puncak lainnya sulit dipisahkan. Dengan mencermati beberapa puncak lain yang ada pada pola difraksi dari zeolit Bayah dapatlah dikatakan bahwa secara kualitatif zeolit Bayah termasuk jenis zeolit clinoptilolite. Gambar 2a sampai dengan 2d adalah profil pola difraksi zeolit alam hasil simulasi program RIETAN yang menggambarkan sidik jari dari jenis zeolit Erionite,

52

ISSN:1411-6723

Phillipsite, Chabazite dan Analcime. Bila kita perhatikan Gambar 2a, b, c dan d, menunjukkan puncak-puncak yang tajam dan ramping karena diperoleh dari hasil simulasi (sama seperti Gambar 1a, b dan c). Idealnya zeolit di alam memiliki profil seperti Gambar 2, namun sangat sulit diperoleh. Biasanya zeolit alam dengan preparasi proses pemurnian yang baik, hasil pengukuran XRD akan memperlihatkan profil pola difraksi dengan puncak-puncak yang lebih tajam dan ramping, hampir menyamai profil pola difraksi zeolit hasil sintesa. Gambar 3 adalah profil pola difraksi campuran dua jenis zeolit hasil simulasi program RIETAN yang menggambarkan sidik jari dari campuran dua fasa yakni fasa mordenite dengan clinoptilolite. Perbandingan komposisi fasa didasarkan pada perbandingan scale factor, s, clinoptilolite : mordenite = 95 : 5 (Gambar 3a), clinoptilolite : mordenite = 5 : 95 (Gambar 3b), clinoptilolite : mordenite = 70 : 30 Gambar 3c) dan clinoptilolite : mordenite = 30 : 70 (Gambar 3d). Hasil analisis simulasi program RIETAN akan memberikan hasil komposisi fasa masingmasing seperti dijelaskan berikut ini. Perbandingan komposisi fasa clinoptilolite dan mordenite diperoleh nilai berturut-turut 91,97% dan 8,03% yang didominasi oleh clinoptilolite (Gambar 3a). Gambar 3b adalah profil campuran dua jenis zeolit yang didominasi oleh fasa mordenite dengan perbandingan komposisi fasa clinoptilolite dan mordenite masing-masing 3,07% dan 96,93%. Gambar 3c adalah gambaran campuran 2 jenis zeolit yang mempunyai perbandingan komposisi fasa clinoptilolite dan mordenite dengan fraksi hampir sama yakni masing-masing 58,44% dan 41,56%. Gambar 3d mempunyai perbandingan komposisi fasa clinoptilolite dan mordenite masing-masing 20,53 % dan 79,47 % yang didominasi oleh fasa mordenit. Gambaran tentang dominasi fasa dapat dibuktikan pula dengan memperhatikan profil pola difraksi Gambar 3a, b, c dan d. Pada posisi sudut 2 theta = 11,18 derajat hasil refleksi bidang dengan indeks Miller hkl (200) muncul puncak yang sangat tajam. Hasil refleksi bidang profil ini menunjukkan puncak milik fasa clinoptilolite (Gambar 3a). Sedangkan Gambar 3b pada posisi sudut 2 theta

muncul puncak hasil refleksi bidang dengan indeks Miller hkl yang sama milik fasa mordenite. Ini berarti bahwa Gambar 3a didominasi oleh fasa clinoptiloite dan Gambar 3b oleh Mordenite. Begitu pula Gambar 3c didominasi fasa clinoptilolite dan Gambar 3d oleh fasa mordenite. Dominasi jenis zeolit (Gambar 3) dapat juga dibuktikan dengan memperhatikan puncak hasil refleksi bidang dengan indeks Miller hkl (110) pada posisi sudut 2 theta = 6,50 derajat. Pada pola ini muncul puncak yang sangat tajam dan tinggi (kecuali Gambar 3a). Profil ini menunjukkan puncak milik fasa mordenit, seperti terlihat pada Gambar 3b, dan 3d yang didominasi oleh mordenite. Pada Gambar 3c posisi sudut 2 theta = 6,50 derajat muncul puncak 100 % dari refleksi bidang dengan indeks Miller hkl (110). Hal ini disebabkan fasa clinoptilolite dan mordenite mengandung komposisi yang hampir sama yakni masing-masing 58,44 % dan 41,56 %.

yang telah memberikan kuliah dan bimbingan praktek RIETAN dan CrystalMaker hingga dapat menggunakan sendiri . Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada kepala P3IB-BATAN dan ketua beserta anggota KPTP-P3IB yang telah memberikan bantuan, bimbingan dan dorongan hingga selesainya percobaan ini. DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3.

4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian simulasi dengan menggunakan metode Rietveld mengunakan program RIETAN dapat disimpulkan bahwa : 1. Berdasarkan data parameter struktur yang diajukan dari ketujuh zeolit alam yakni clinoptilolite, heulandite, mordenite, erionite, phillipsite, chabazite dan analcime, menunjukkan bahwa ketujuh jenis zeolit alam tersebut menghasilkan profil pola difraksi dan puncak-puncak refleksi cukup segnifikan dan representatif. 2. Metode Rietveld yang menggunakan program RIETAN dapat juga digunakan untuk campuran dua jenis zeolit atau lebih. 3. Aplikasi pada jenis zeolit lain atau pada bahan kristal pada umumnya dapat dengan mudah dilakukan pula. Program ini sifatnya aplikatif dan relatif mudah diterapkan. 4. Informasi hasil simulasi program RIETAN ini diharapkan dapat membantu pihak-pihak yang akan melakukan analisis identifikasi zeolit alam secara kualitatif.

5.

6. 7.

8.

9.

10. 11.

12.

13. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyampaikan terima kasih kepada DR.F.Izumi dan Prof.Y. Hamaguchi

14.

Endang R.,Muta'alim., Arief S., Karakterisasi Zeolit Indonesia Untuk Industri Argo, Puslitbang Teknologi Mineral Direktorat Jendral Pertambangan Umum (1999) Suwardi., Penetapan Kualitas Mineral Zeolit dan Prospeknya di Bidang Pertanian, Jurusan Tanah Fak.Pertanian IPB (1999) Nur A. Latif., dkk, Zeo-Agroindustri, Direktorat Jendral Geologi dan Sumberdaya Mineral, Bandung (1999). http://suzy.unl.edu/bruno/zeodat/XRD. ht, X-Ray Diffraction Zeolit Database, Created by Bruno Herreros on October 28,1995. IZUMI F., “ Rietveld Analysis System”, RIETAN, Part I. A Software Package for the Rietveld Analysis and Simulation of X-Ray and Neutron Diffraction Patterns, Rigaku J 6, No.1, 10 (1989). H. William, at all, Numerical Recipes in C, Cambridge University, June 1992 K.Koyama and Y.Takeuchi, Z.Kristallorgraphy, 145, 216-239 (1977) MEIER W.M., The crystal Structure of Mordenite (ptilolite), Zeitschrift fur Kristallographie, Bd.115, S. 439-449 (1961) E.Galli., G. Gottardi., H.Mayer., A.Preisinger and Passaglia, Acta Cryst, B39, 189-197 (1983) V.Gramlich, PhD dissertation, ETH, Zurich (1971) J.A. Gard and J.M. Tait, G. Nardin and L. Randaccio, Zeolites 3, 205-208 (1983) G. Ferraris, D.W. Jones and J.Yerkess, Z./ Kristallorgraphy. 135, 240-252 (1972) M.Calligaris, G.Nardin and L.Randaccio, Zeolites 3, 205-208 (1983) R. Rinaldi, J.J. Smith. Acta Cryst. B30, 2426-2433 (1974)

53


3 2,5 2 1,5


1 0,5 0 50%HDTMA

15. A..ALBERTI., at all., “The crystal structure refinement of a natural mordenite” , Zeitschrift Kristallographie 175. 249-256 (1986). 16. IZUMI F., “ The Rietveld Method”, Oxford University Press, Chap. 13 (1993).

54

ISSN:1411-6723

Tata Cara Penulisan Naskah

Instructions for Authors

Naskah yang akan dimuat dalam Jurnal Zeolit Indonesia harus bersifat asli, belum pernah dipublikasikan atau diterbitkan dalam media cetak lain. Naskah ditulis secara ilmiah dan sistimatika sesuai dengan panduan berikut:

Journal of Indonesian Zeolites is the journal providing communication among users, potential users and person otherwise interested in topics such as zeolites and zeotypes microporous and nanoporous materials including reviews, articles, reports characterizations, analyses, modification and synthesizing process technology, its products and their usage, development of materials applications.

Judul, Abstrak dengan kata kunci (bahasa Indonesia dan Bahasa Ingris), Isi teks terdiri dari sub judul Pendahuluan, Bahan dan Metoda eksperimen, Hasil dan bahasan, Kesimpulan, Ucapan Terimakasih (kalau ada), dan Daftar Acuan Pustaka, dan atau Daftar Pustaka (Bibliografi) yang terkait, ditulis dengan huruf kapital Arial 10 tebal. Format: Naskah diketik menggunakan Microsoft Word atau pdf.format dan dicetak pada kertas HVS ukuran A4, dengan batasan sebagai berikut: Margin atas dan margin kiri masing-masing 3,2 cm, margin kanan dan bawah masing-masing 2,6 cm. Jumlah halaman maksimum 25 halaman termasuk gambar dan tabel. 1. Judul ditulis singkat dan informative (huruf kapital, tebal, huruf Arial ukuran 12, di posisi tengah). 2. Nama penulis (huruf normal, Arial ukuran 10, di posisi tengah), dengan catatan kaki Alamat Penulis yang ditulis di baris terakhir halaman tersebut. Unit kerja penulis ditulis di bawah penulis dengan jarak 1 spasi. 3. Abstrak (sebagai judul: ditulis dengan huruf Arial kapital 10, tebal, di tengah. Isi abstrak ditulis dengan huruf Arial 9). Isi abstrak ditulis dalam bahasa Indonesia dan bahasa Inggris. Semua tulisan berbahasa Inggris menggunakan huruf miring termasuk judul makalah dalam bahasa Inggris ditulis dengan huruf miring kapital, Arial 9 tebal. Abstrak terdiri dari satu paragraf tunggal dengan jarak baris 2 spasi. 4. Kata kunci dan key words ditulis di bawah abstrak masing-masing, dengan huruf dan ukuran sama seperti isi abstrak. 5. Isi teks ditulis dengan huruf Arial 10 dengan spasi 2 dan dibagi 2 kolom dengan jarak antar kolom 1 cm. Antar sub-judul dengan baris pertama alinea atau antar alinea diberi jarak spasi-2 menggunakan format justify. 6. Gambar dan Tabel ditulis menggunakan perangkat lunak yang kompatibel dengan Microsoft Word, dicetak dengan huruf jelas berkualitas tinggi, dan pada lembar terpisah. 7. Daftar Acuan Pustaka ditulis berdasarkan nomor urut di dalam isi teks dengan huruf superscript dan sesuai dengan nomor daftar acuannya. Cara penulisan pustaka meliputi: Nama semua penulis, Judul tulisan, Nama buku atau majalah, Volume, Nomor, Tahun (dalam kurung) dan Nomor halaman. 8. Makalah yang diterima harus dilengkapi dengan disket file dokumennya, dan diserahkan kepada pimpinan redaksi.

Manuscript should contain the original reviews, experimental results or ideas written in English or Indonesian systematically, and it has not been published in any other publications. It contains of Title, Abstract with appropriate key words and Full Text which cover sub-titles of Introduction, Experimental methods, Result and Discussion, Conclusion, Acknowledgment (if it's necessary), References, and related Bibliography, which are respectively written using bold capital Arial 10 font. Format: The manuscript should be written on A4 paper size using the Microsoft Word or pdf format, with the top and left margin of 3.2 cm, and the right and bottom margin of 2.6 cm. The maximum total pages are not exceeded from 25 pages include figures and tables. 1. Title, use a brief and informative (Capital Arial-12 bold font, and center) 2. Authorship, provide full names of authors and the name of institutions where the work is completed. Use the footnote for the addresses of all authors on the last line of the first full page. 3. Abstract as a title is written in Arial 10 capital bold and centre. The contents of abstract is written in normal font Arial 9, containing of a paragraph using a double spaced line. 4. Key words written using the same fonts as in Abstract. 5. Full Text is written using Arial 10 font and double spacing line with justify align with two column format, with column space of 1 cm. Between sub-title and the first line of the paragraph or between paragraphs should use a double spacing line. 6. Figures and Tables should be done using the Microsoft Word compatible software, and printed with clearly high quality printing on separated sheets. 7. Reference to other work should be numbered consequently and indicated by superscript number in the text corres-ponding to that in the reference list. It covers The name of all authors, Title, Name of Book or Journal/Publication, Volume and Number Year (in the bracket) and numbers of pages of publication. 8. The accepted manuscript should be completed with document file and submitted to the Chief Editor.

JURNAL ZEOLIT INDONESIA Journal of Indonesian Zeolites

Recommend Documents