28
TUGAS BAHAN GALIAN BAHAN GALIAN INDUSTRI “ ZEOLIT ” Disusun Oleh : MIRWAN HASAN AZIS SAHRI YANTI SILFIARINI PRAMITA SYAMSUL HIDAYAT PPROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS MATARAM 2010

Bahan Galian Zeolit

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Bahan Galian Zeolit

TUGAS BAHAN GALIANBAHAN GALIAN INDUSTRI “ ZEOLIT ”

Disusun Oleh :

MIRWAN HASAN AZISSAHRI YANTI

SILFIARINI PRAMITASYAMSUL HIDAYAT

PPROGRAM STUDI KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAMUNIVERSITAS MATARAM

2010

Page 2: Bahan Galian Zeolit

BAHAN GALIAN INDUSTRI

ZEOLIT

A. PENDAHULUAN

Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat

hidrat terhidrasi dengan unsur utama yang

terdiri dari kation alkali dan alkali tanah

terutama Ca, K dan Na, dengan rumus umum

(La Alb Sic O2.nH2O) dimana L adalah logam.

Sifat umum dari zeolit adalah kristal yang

agak lunak dengan warna putih coklat atau

kebiru-biruan. Senyawaan kristalnya berwujud dalam sruktur tiga dimensi yang tak

terbatas dan memiliki rongga-rongga yang saling berhubungan membentuk saluran

ke segala arah dengan ukuran saluran tergantung dari garis tengah logam alkali

ataupun alkali tanah yang terdapat pada srukturnya. Dimana rongga-rongga tersebut

akan terisi oleh air yang disebut air kristal.

Jadi, zeolit merupakan senyawa alumino silikat terhidrasi yang terdiri dari

tetrahedral (Si, Al) dan dikelilingi oleh atom‐atom O dalam ikatan tiga dimensi.

Mineral zeolit yang paling umum dijumpai adalah (Na,K)2O, Al2O3. 10 SiO2.

8H2O. Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan

banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat di alam. Penggunaan zeolit pada

umumnya didasarkan pada sifat-sifat kimia dan fisika zeolit, seperti penjerap,

penukar kation dan katalis.

Unit Penyusun Zeolit

Page 3: Bahan Galian Zeolit

B. PROSES PEMBENTUKAN ZEOLIT

Secara geologi, zeolit ditemukan dalam batuan tufa dari reaksi antara batuan

tufa asam berbutir halus dan bersifat riolitik dengan air pori atau air meteoric (air

hujan). Zeolit terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik yang telah mengalami

proses alterasi. Ada empat proses sebagai gambaran awal terbentuknya zeolit, yaitu

proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali,

proses alterasi, proses diagenesis dan proses hidrotermal.

1. Proses sedimentasi

Pada tahap ini, terbentuk karena proses sedimentasi, yakni meliputi

pelapukan, dapat berupa pelapukan fisik maupun pelapukan kimia. Erosi dan

transportasi terutama dilakukan oleh media air. Proses pengendapan terjadi jika

energi transport sudah tidak mampu mengangkut detritus tersebut.

Kerangka tektonik pada suatu proses sedimentasi adalah sebagai kombinasi

antara adanya penurunan (subsiding), keadaan stabil dan pengangkatan (rising)

dari elemen-elemen tektonik di daerah batuan asal dan daerah pengendapan.

2. Alterasi

Alterasi merupakan perubahan komposisi mineralogi batuan (dalam

keadaan padat) karena pengaruh suhu dan tekanan yang tinggi, dan tidak dalam

kondisi isokimia menghasilkan mineral lempung, kuarsa, oksida atau sulfida

logam. Proses alterasi merupakan peristiwa sekunder pembentukan batuan.

Alterasi terjadi pada intrusi batuan beku yang mengalami pemanasan dan pada

struktur tertentu yang memungkinkan masuknya air meteoric untuk dapat

mengubah komposisi mineralogy batuan (Kaharmen, 2008).

Page 4: Bahan Galian Zeolit

3. Proses Diagenesis

Diagenesis merupakan proses fisika, kimia dan biologi yang secara

umum mengubah sedimen menjadi batuan sedimen. Diagenesis kemungkinan

berlanjut bekerja setelah sedimen menjadi batuan, mengubah tekstur dan

mineraloginya. Proses diagenesis material organik yang diakibatkan oleh

proses biologis lebih dominan terjadi dalam sedimen yang baru terendapkan

(recently deposited) dan biasa terjadi pada kedalaman hingga 2 km serta

temperatur maksimal 75oC

Proses diagenesis

a. Kompaksi

Kompaksi adalah proses yang menyebabkan volume sedimen

berkurang. Ini dihasilkan oleh tekanan penutup (overburden), yang

diakibatkan oleh berat dari sedimen dan batuan di atasnya. Tekanan ini

mengakibatkan penyusunan kembali butiran dan pengeluaran fluida, hal ini

menghasilkan pengurangan porositas batuan sedimen. Kemungkinan

tingkat kompaksi merupakan fungsi dari ukuran butir, bentuk butir,

pemilahan, porositas awal dan jumlah fluida yang terdapat dalam sedimen.

b. Rekristalisasi dan pelarutan

Rekristalisasi adalah proses dimana kondisi fisika dan kima

menyebabkan pengorientasian kembali kristal lattice pada butir mineral.

Rekristalisasi bekerja melalui pelarutan dan presipitasi dari fase mineral

yang terdapat pada batuan. Ketika fluida melewati batuan atau sedimen,

komponen pada sedimen yang tidak stabil karena tekanan, pH, dan

temperatur akan mengalami pelarutan. Kemudian material yang terlarut itu

akan mengalami transportasi dan akan terpresipitasi pada pori-pori

sedimen yang memiliki kondisi yang berbeda.

c. Sementasi

Sementasi adalah proses di mana terjadi presipitasi kimia pada

pembentukan kristal baru, terbentuk didalam pori-pori sedimen atau batuan

yang mengikat satu butir dengan butir lainnya. Semen yang umum yaitu

kuarsa, kalsit dan hematit.

d. Autigenisasi

Autigenesis (neocrystalitation) adalah proses saat fase mineral baru

mengalami kristalisasi di dalam sedimen atau batuan selama proses

Page 5: Bahan Galian Zeolit

diagenesis maupun setelahnya. Mineral baru terbentuk melalui reaksi di

dalam fase yang terdapat dalam sedimen atau batuan, dan juga muncul

karena presipitasi dari material yang masuk melalui fase fluida, atau

dihasilkan dari kombinasi sedimen primer dan material yang masuk.

Beberapa yang tergolong dalam fase autogenesis, silikat seperti kuarsa,

carbonat seperti kalsit dan dolomite, evaporate mineral seperti gypsum dan

oksida seperti hematite.

e. Replacement

Replacement yaitu proses ketika mieral baru menggantikan (secara

kimia dan fisika) kondisi dalam pada endapan mineral. Replacement

mungkin bersifat :

a. neomorphic, yang mana butiran yang baru memiliki fase yang sama

dengan asalnya atau polimorpisme dari fase asalnya.

b. Pseudomorfic yang mana fase baru merupakan tiruan dari bentuk

eksternal dari fase yang digantikan tetapi fasenya berbeda,

c. allomorphic yaitu replacement dalam bentuk fase baru yang biasanya

berbeda bentuk kristalnya dan menggantikan sepenuhnya fase sediment

asal.

Fase replacement sama beragamnya dengan fase autigenesis, tetapi fase

replacement yang penting yaitu dolomite, opal, kuarsa dan ilite.

f. Bioturbasi

Bioturbasi adalah aktifitas biologis yang terjadi dekat permukaan,

termasuk burrowing, boring dan pencampuran sedimen oleh organisme.

Pada beberapa kasus proses ini dapat meningkatkan kompaksi,

menghancurkan laminasi dan perlapisan. Selama proses bioturbasi

beberapa organisme mempresipitasikan material yang berfungsi sebagai

semen.

(Geofact, 2010)

4. Proses hidrotermal

Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan

yang disebut larutan magmatik yang mungkin dapat mengandung konsentrasi

logam yang dahulunya berada dalam magma. Larutan magmatik ini yang juga

disebut larutan hidrotermal banyak mengandung logam-logam yang berasal

Page 6: Bahan Galian Zeolit

dari magma, yang sedang membeku dan diendapkan di tempat-tempat sekitar

magma yang sedang membeku tadi. Larutan yang makin jauh dari magma,

akan makin kehilangan panasnya.

Dalam perjalanan menerobos batuan, larutan hidrotermal akan

mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan

dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses

metasomatik membentuk deposit pergantian (replacement deposit). Berikut

adalah penjelasan umum tentang macam – macam deposit;

a. Deposit hipotermal.

Secara umum deposit hipotermal atau deposit replasemen terjadi pada

kondisi suhu dan tekanan tinggi, pada daerah lebih dekat dengan batuan

intrusifnya

b. Deposit epitermal

Deposit epitermal atau deposit celah adalah deposit yang lebih banyak

terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah yang terletak agak jauh

dari batuan intrusifnya.

C. PENGGOLONGAN ZEOLIT

Zeolit tidak dapat diidentifikasi hanya berdasarkan analisa komposisi

kimianya saja, melainkan harus dianalisa strukturnya. Zeolit hanya dapat

diidentifikasi berdasarkan Unit Bangun Sekunder (UBS) Tetrahedra alumina dan

silika (TO4) pada struktur kristal zeolit. Mineral zeolit yang paling umum dijumpai

adalah klinoptirotit, yang mempunyai rumus kimia (Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O. Ion

Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si

merupakan struktur kation dan oksigen yang akan membentuk struktur tetrahedron

pada zeolit.

Berikut adalah beberapa contoh jenis mineral zeolit beserta rumus kimianya :

Nama

MineralRumus Kimia

Gambar

Analsim Na16(Al16Si32O96). 16H2O

Page 7: Bahan Galian Zeolit

Kabasit(Na2,Ca)6 (Al12Si24O72).

40H2O

Klipnoptolotit(Na4K4)(Al8Si40O96).

24H2O

Erionit(Na,Ca5K) (Al9Si27O72).

27H2O

Ferrierit(Na2Mg2)(Al6Si30O72).

18H2O

Heulandit Ca4(Al8Si28O72). 24H2O

Laumonit Ca(Al8Si16O48). 16H2O

Mordenit Na8(Al8Si40O96). 24H2O

Filipsit(Na,K)10(Al10Si22O64).

20H2O

Page 8: Bahan Galian Zeolit

Natrolit Na4(Al4Si6O20). 4H2O

Wairakit Ca(Al2Si4O12). 12H2O

Penggolongan zeolit antara lain :

1. Berdasarkan cara dan lingkungan terbentuknya zeolit

a. Zeolit yang terbentuk pada temperatur yang tinggi, dimana pada masing-

masing temperatur tertentu akan terbentuk jenis zeolit tertentu pula. Yang

termasuk dalam gerup ini adalah akibat dari proses magmatik primer, proses

metamorfosa kontak, hidrotermal, dan regional.

b. Zeolit yang terbentuk didekat permukaan lingkungan sedimentasinya dengan

perubahan proses kimia merupakan faktor utama. Yang termasuk grup ini

adalah sebagai akibat pengaruh pergerakan air tanah, pelapukan ataupun

karena sifat alkalin.

c. Zeolit yang terbentuk pada suhu rendah pada lingkungan pengendapan laut.

d. Zeolit yang terbentuk sebagai akibat dari terbentuknya craters di lingkungan

dasar laut yang menghasilkan fase hidrotermal.

(Sukandarrumidi, 2004)

2. Berdasarkan rasio Si/Al

a. Zeolit silika rendah dengan perbandingan Si/Al adalah 1:5, memiliki

konsentrasi kation paling tinggi, dan mempunyai sifat adsorpsi yang

optimum, contoh zeolit silika rendah adalah zeolit A dan X

b. Zeolit silika sedang, yang mempunyai perbandingan Si/Al adalah 2:5, contoh

zeolit jenis ini adalah Mordernit, Erionit, Klinoptilolit, zeolit Y

c. Zeolit silika tinggi, dengan perbandingan kadar Si/Al antara 10:100, bahkan

lebih, contohnya adalah ZSM-5.

3. Berdasarkan bahan baku pemanfaatannya

a. Zeolit alam merupakan jenis jenis zeolit yang tersedia di alam. Pada saat ini

dikenal sekitar 40 jenis zeolit alam, meskipun yang mempunyai nilai

Page 9: Bahan Galian Zeolit

komersial ada sekitar 12 jenis, diantaranya klinoptilolit, mordernit, filipsit,

kabasit dan erionit .

b. Zeolit sintetik adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai sifat fisik dan

kimia yang sama dengan zeolit yang ada di alam, dibuat dari bahan lain

dengan proses sintetis, dimodifikasi sedemikian rupa sehingga menyerupai

zeolit yang ada di alam.

(Kusumaningtyas, 2003)

D. SIFAT KIMIA DAN FISIKA MINERAL ZEOLIT

Sifat-sifat unik zolit meliputi dehidrasi, adsorben dan penyaring molekul,

katalisator dan penukar ion dan katalis. Penjabarannya adalah sebagai berikut :

SIFAT FISIK

Morfologi

Mineral zeolit yang terdapat di batu-batuan dapat berupa kristal tunggal

(single crystal) dengan ukuran beberapa mm.

dense pollycrystalline aggregate; tahan dengan segala perubahan cuaca

zeolit yang terpisah dikenal sebagai serpihan

Mineral zeolit ditemukan pada batuan sedimen

kristal berbutiran halus (fine grain)

Sulit diindetifikasi dari sifat-sifat optisnya dan baru dapat diamati setelah

ditemukan XRD untuk powder

Zeolit sintesis Umumnya berbentuk polikristalin

Ukuran pori

Jumlah tetrahedra (Si / Al penyusun cincin): 4MR, 8MR,12MR

Selektif berdasarkan ukuran pori (size selective _molecular sieve)

Page 10: Bahan Galian Zeolit

Sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul dimungkinkan

karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap

sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran

rongganya. Selain itu kristal zeolit yang telah terdehidrasi merupakan adsorben

yang selektif dan mempunyai efektivitas adsorpsi yang tinggi.

Densitas / Kerapatan

Kerapatan zeolit cukup rendah, berkisar antara 1,9 – 2,3 g/ml.

Dipengaruhi oleh keterbukaan kerangka dan jenis kation

Meningkat bila dilakukan pertukaran kation dengan ion logam yang berat

Ba→Zeolit 2,8 g/ml

Diamond

Warna

Pada keadaan murni (pure state), mineral zeolit tidak berwarna →

Colourless

Berwarna (bila ada pengotor logam-logam transisi)

Besi berwarna pink pada Chabazite

Bubuk dari zeolit sintesis: Putih (umumnya)

Pertukaran kation : Golongan IA atau IIA ditukar dengan logam transisi

dapat memberikan warna pada zeolit yang bergantung dari tingkat hidrasi

dari kation tersebut

Ni-zeolite: lilac (terhidrasi) berwarna light green (dehidrasi)

Co-zeolite: pink (terhidrasi) dan biru (dehidrasi)

Perubahan warna pada zeolite dapat digunakan sebagai indikator adanya

uap air

Daya hantar listrik

Dipengaruhi oleh kehadiran kation dan molekul air dalam rongga (cavities)

Hantaran listrik pada zeolit bersifat ionik, disebabkan oleh perpindahan

kation-kation

Page 11: Bahan Galian Zeolit

SIFAT KIMIA

Air dalam zeolit

Zeolit mempunyai beberapa sifat antara lain mudah melepas air akibat

pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara

lembab. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi

kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini molekul

H2O seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan secara

reversibel.

Bila merupakan bagian dari pembentuk kerangka berikatan hidrogen

dengan O atau Si-OH

Bila dipanaskan secara mendadak dapat meyebabkan kerangka rusak

Proses hidrasi/dehidrasi kadang irreversible

Bila bukan merupakan bagian dari pembentuk kerangka

Ikatan dengan kerangka lemah membentuk ikatan Van der Waals

Bila dipanaskan dapat terusir seluruhnya

Proses reversible : Σ air keluar = Σ air masuk

Pengaruh pertukaran kation

Keberadaan atom aluminium ini secara keseluruhan akan

menyebababkan zeolit memiliki muatan negatif. Muatan negatif inilah yang

menyebabkan zeolit mampu mengikat kation. Sifat zeolit sebagai penukar ion

karena adanya kation logam alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat

bergerak bebas di dalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam

lain dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion atau

molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat masuk dan

terjebak. Pertukaran kation biasanya diikuti dengan perubahan yang dramatis

pada kestabilan termal, sifat adsorpsi, selektivitas dan aktivitas katalisis.

Contoh pertukaran kation

Pertukaran kation untuk memperoleh H-zeolit

Na, K – Zeolite + NH4+ → NH4 – Zeolite + Na+, K+

NH4 - Zeolite → H - Zeolite (dilakukan pada T tinggi, terjadi thermolysis/

penguraian NH3)

NH4 - Zeolite → H - Zeolite + NH3(g)

Page 12: Bahan Galian Zeolit

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat pertukaran kation pada zeolit

Kation: jenis, ukuran (terhidrat / anhidrat)

Suhu mempengaruhi kinetika reaksi

Konsentrasi kation dalam larutan

Anion yang berpasangan dengan kation tersebut dalam larutan

Pelarut (sebagian besar pertukaran ion dilakukan dalam pelarut air,

aqueous)

Kemampuan sebagai katalis

Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat-

pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk

karena adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Perbandingan

kedua jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi zeolit dan kondisi reaksi.

Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat mengikat molekul-

molekul basa secara kimiawi. Sifat katalitis zeolit disebabkan kation pada atom

Al zeolit yang dapat dipertukarkan dengan ion H dan aktif sebagai katalisis

reaksi.

E. KELIMPAHAN ZEOLIT ALAM

Sampai saat ini lebih dari 50 mineral pembentuk zeolit alam sudah

diketahui, tetapi hanya sembilan diantaranya yang sering ditemukan, yaitu

klinoptilolit, mordenit, analsim, khabasit, erionit, ferierit, heulandit, laumonit dan

filipsit. Dari hasil penyelidikan yang pernah dilakukan, jenis mineral zeolit yang

terdapat di Indonesia adalah modernit dan klipnoptilolit.

Daerah-daerah yang telah diketahui banyak mempunyai sumber daya

endapan zeolit adalah Jawa Barat, Jawa Timur, dan Lampung. Berbagai mineral

zeolit tersebut telah dikenal dengan sifat adsorben dan kemampuan pertukaran ion

yang dimilikinya. Di provinsi Jawa Barat dan Banten, sebaran zeolit terdapat

dibeberapa kabupaten, antara lain : Kabupaten Lebak, Sukabumi, Bogor dan

Tasikmalaya.

Daerah Bayah, Kabupaten Lebak, Banten

Endapan zeolit di daerah ini dijumpai di Desa Pasirgombong terdapat pada

Satuan Tufa Citorek yang telah mengalami ubahan dan metamorfosa lemah. Zeolit

Page 13: Bahan Galian Zeolit

mempunyai kenampakkan secara megaskopik berwarna putih kecoklatan, putih

kehijauan, hijau gelap, abu-abu muda dan abu-abu gelap apabila segar dan putih

kehijauan sampai kecoklatan apabila telah mengalami pelapukkan. Zeolit ini

mempunyai komposisi mineral berdasarkan hasil analisa kuantitatif dari difraksi

sinar-X (XRD) diperoleh jenis mineral mordenit (32,70 %), klinoptilotit (30,89 %),

mineral-mineral lainnya terdiri dari mika, plagioklas dan kuarsa.

Kabupaten Tasikmalaya, Jawa Barat

Zeolit di daerah Tasikmalaya terdapat di kecamatan Karangnunggal, Cipatujah

dan Cikalong yang termasuk dalam Formasi Jampang dan endapan zeolit di

Karangnunggal berasosiasi dengan batuan tufa, terdapat di beberapa daerah.

Terletak di dua desa dan dusun, yaitu di Dusun Cipatani dan sekitarnya, Desa

Karangmekar dan Dusun Cijambe dan sekitarnya, Desa Cibatuireng. Endapan

zeolit pada umumnya berwarna putih kehijauan sampai keabuan baik secara merata

maupun membentuk semacam alur-alur kehijauan menyerupai perlapisan semu,

berbintik-bintik putih dan kuning berbutir halus sampai agak kasar, padu, kompak,

agak keras namun sebagian mudah hancur bila dipalu.

Endapan zeolit di daerah Kecamatan Cipatujah pada umumnya juga

terdapat pada batuan tufa, termasuk ke dalam wilayah Lebaksaat, Desa

Sindangkerta, Kecamatan Cipatujah. Zeolit dalam keadaan segar pada umumnya

berwarna putih kehijauan, hijau gelap, putih sampai putih keabu-abuan sampai agak

kecoklatan apabila telah mengalami pelapukan, berbutir halus sampai sedang.

Zeolit pada tempat-tempat tertentu telah diusahakan atau digali/ditambang oleh

penduduk.

Endapan Zeolit di daerah kecamatan Cikalong termasuk ke dalam wilayah

desa Cikancra tersebar di beberapa lokasi, termasuk di sekitar daerah pemukiman

penduduk.

Daerah Cikembar, Kabupaten Sukabumi, Jawa Barat

Zeolit di daerah ini berupa tufa hijau berbatu apung, tufa hijau pasiran dan tufa

hijau masif, yang keseluruhannya termasuk dalam satuan batuan tufa hijau. Jenis

mineral zeolit adalah klinoptilolit dan mordenit dengan mineral lainnya yaitu

plagioklas, kuarsa, kaolinit, monmorilonit dan kristobalit.

Page 14: Bahan Galian Zeolit

Daerah Nanggung, Kabupaten Bogor, Jawa Barat

Zeolit di daerah ini termasuk Formasi Bojongmanik (Yasril Ilyas, 1985),

tersingkap dengan baik pada puncak-puncak bukit yang agak tinggi, pada lereng

tebing yang agak terjal di bagian hulu anak sungai, pada punggung bukit

bergelombang dan di anak sungai maupun pematang persawahan penduduk.

Zeolit berwarna kuning keputihan sampai abu-abu kehijauan, berukuran

halus, bersifat keras, kadang-kadang terlihat sisa fragmen batu apung yang

berukuran kasar, mengandung sedikit mineral biotit, warna lapuk coklat kehitaman,

telah mengalami retak-retak dengan arah tidak beraturan, lebar retakan bervariasi

antara 2 - 5 cm. Jenis mineral termasuk kedalam kelompok mineral mordenit dan

klinoptilolit.

Berikut ini adalah kandungan serta kadar dari mineral dalam zeolit yang

terdapat pada beberapa daerah

Daerah Kandungan senyawa Kadar senyawa

Daerah Bayah, Kabupaten

Lebak, Banten

SiO2

Al2O

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

TiO2

64,55 %

12,83 %

1,38 %

1,64 %

0,71 %

2,81 %

0,33 %

0,22 %

Daerah Cikembar,

Kabupaten Sukabumi, Jawa

Barat

Kecamatan

karangnunggal

SiO2

Al2O3

MgO

Na2O

K2O

P2O5

61,40 –70,60 %

11,49-13,84 %

0,40 – 2,77 %

0,90 – 2,53 %

0,90 – 4,01 %

0,00 – 0,14 %

Page 15: Bahan Galian Zeolit

Cipatujah

Cikalong

TiO2

CaO

Fe2O3

H2O

HD

SiO2

Al2O3

MgO

Na2O

K2O

CaO

Fe2O3

H2O

HD

SiO2

Al2O3

MgO

Na2O

K2O

CaO

Fe2O3

H2O

HD

0,06 – 0,85 %

1,88 – 4,16 %

1,15 –5,30 %

1,98 – 4,46 %

6,21 – 11,67 %

64,42 – 70,98 %

10,19 – 14,17 %

0,41 – 2,04 %

0,90 – 3,13 %

0,75 – 2,94 %

0,96 – 3,21 %

0,85 – 3,64 %

3,08 – 6,60 %

9,19 – 13,86 %

67,18 – 69,77 %

10,93 –11,69 %

0,40 – 1,02 %

1,36 – 2,68 %

1,05 –1,86 %

2,10 – 3,21 %

0,96 –1,46 %

4,17 – 5,77 %

10,02 – 13,86 %

Daerah Nanggung,

Kabupaten Bogor, Jawa

Barat

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

H2O

61,39 – 66,16 %

12,04 – 14,12 %

1,18 – 1,98 %

1,75 – 3,78 %

0,55 – 0,90 %

0,30 – 1,78 %

1,00 – 1,65 %

Page 16: Bahan Galian Zeolit

F. EKSPLORASI ZEOLIT ALAM

Mineral zeolit telah dikenal sejak tahun 1756 oleh cronsted ketika

menemukan stilbite yang bila dipanaskan sepertii batuan mendidih (boiling stone)

karena dehidrasi molekul air yang dikandungnya.

Tahun 1954 zeolit diklasifikasikan sebagai mineral tersendiri yang saat itu

dikenal sebagai molecular sieve materials. Zeolit alam, pertama kali diperkenalkan

oleh seorang ahli mineralogy swedia A.F.,Cronsted pada tahun 1976.(iqmal tahir).

Zeolit alam merupakan jenis mineral zeolt yang diperoleh langsung dari alam.

Umumnya zeolit alam digunakan untuk pupuk, penjernihan air, dan diaktifkan untuk

dimanfaatkan sebagai katalis dan absorban

Untuk mendapatkan zeolit alam diperlukan adanya penambangan. Dalam

proses penambangan ada tiga hal utama yang dilakukan yaitu eksplorasi, eksploitasi

dan pemrosesan.

1. Eksplorasi merupakan proses pencarian mineral berharga

Eksplorasi dapat dilakukan dengan melakukan pencarian lokasi,

pengambilan sample dan identifikasi sample batuan tambang yang diduga

mengandung mineral zeolit. Identifikasi ini dapat dilakukan dengan mengguakan

alat difraktometer sinar-x pada sample zeolit alam yang telah diaktifkan. zeolit

diktifasi dengan cara pemanasan batuan sampel pada suhu ±200oC selama 3 jam.

Kemudian melakukan uji daya serap terhadap mentilen. Uji ini melibatkan zeolit

600 mg yang disuspensikan kedalam 100mi aquades yang telah ditambahkan

mentilen (zat warna biru) pada konsenterasi 6 ppm, dikocok dengan sheker pada

suhu 370oC. setelah satu jam zeolit alam dipisahkan dengan centrifugsi.

Selanjutnya filtrate diukur serapannya menggunakan spektro uv-vispada panjang

gelombang 664,5 nm. Daya serap zeolit alam terhadap mentilen dapat diketahui

dengan menghitung kadar awal dikurangi kadar yang tidak terserap zeolit alam

dibagi kadar awal x 100%.

Rumusnya= %100xawalkadar

terseraptidakyangkadarawalmentilenkadar

Selain menggunakan mentilen zeolit alam juga dapat diuji dengan kuinin

HCL.

Page 17: Bahan Galian Zeolit

Page 17 of 28

2. Eksploitasi merupakan proses penambangan mineral tersebut

Umumnya bahan galian industri terdapat di dekat permukaan tetapi juga ada

yang terdapat dan terkumpul dibawah pemukaan tanah yang relative agak dalam,

selain itu bahan galian tersebut ada yang keras, lunak dan kompak. Biasanya bahan

galian industri ditambang dengan cara digali, disemprot dengan pompa tekanan

tinggi, dan disedot dengan pompa hisap.

Berdasarkan tempatnya, eksploitasi dapat pula dilakukan dengan cara

- tambang terbuka yaitu semua aktifitas penambangan dilakukan di permukaan

bumi.(kauri)

- tambang bawah tanah dan

- peledakan

Untuk bahan galian zeolit, Kebanyakan zeolit yang mempunyai nilai

ekonomi, terletak didekat permukaan. Oleh karenanya penambangan dilakukan

dengan system kauri baik dengan mengunakan alat mekanik semi mekanik ataupun

peralatan sederhana.

Penambangan dengan system kauri dapat dilakukan beberapa tahap yaitu:

- pengupasan tanah penutup (landclearing)

- bagian tanah penutup yang subur setelah dikupas, dapat dipindahkan ke tempat

penimbunan

- Berikut gambar zeolit dalam bentuk bongkahan

-

Sumber : foto-foto tambang zeolit alam di daerah wonosari – gunung kidul DIY

Page 18: Bahan Galian Zeolit

Page 18 of 28

3. Pemprosesan

Sedangkan pemrosesan merupakan kegiatan memisahkan mineral berharga

dari partikel partikel lain yang menyatu dengan mineral tersebut dengan tujuan

meningkatkan mutu dan kualitas zeolit.

Bagan alir pengolahan mineral zeolit.

- Ukuran 3 cm

aliran atas penambangan

aliran bawah

aliran bawah

Perikanan pengolahan air pengolahan air peternakan Pertanian

Zeolit (minimal 30 % klinoptit atau 60 % zeolit berukuran 15 cm)

Mesin pemecah batu/dengan palu

Mesin giling

Siklun -siklun

Fraksi – fraksi ukuran zeolit

pengaktifan

Pengantongan siap dipasarkan

Pengayakan tenaga manusia

Pemanasan(oven)

Pereaksi kimiaNaOH dan

H SO

Page 19: Bahan Galian Zeolit

Page 19 of 28

Pada prinsipnya pengolahan dilakukan dengan 2 tahap yaitu tahap

preparasi dan tahap aktifasi.

Tahap preparasi

Dengan mempertimbangkan zeolit mempunyai tingkat kekrasan yang rendah

maka preparasi dengan menggunakan mesin giling (mill) yang mampu

memproduksi sampai ukuran lebih kecil dari 100 mesh dan menkombinasikan

dengan siklun (alat sentrifugasi) untuk dapat mengelompokkan fraksinya.

Umpan untuk mesin giling ini dapat berupa hasil pemecahan secara manual

yang berukuran 3 cm ataupun dapat dilakukan dengan mesin pemecah. Ketidak

mampuan siklun dalam memisahkan menjadi fraksi menyebabkan masih

diperlukannya pengayakan. Jika berhasil maka dapat dilakukan aktifasi.

Proses aktifasi

Proses ini dilakukan dengan pemanasan atau dengan pereaksi zat yang

digunakan sebagai pereaksi adalah NaOH dan H2SO4 selanjutnya siap

diaplikasikan sesuai dengan keinginan.

(Sukandarrumidi, 2004)

Contoh gambar ekplorasi zeolit:

Lokasi Endapan Zeolit di Provinsi Jawa Barat dan Banten

Foto 1. Singkapan zeolit di daerah Pasirgombong, Lebak

Page 20: Bahan Galian Zeolit

Page 20 of 28

Singkapan zeolit di daerah Kec. Cipatujah, Kab. Tasikmalaya

G. ZEOLIT SINTETIK

1. Karakteristik Zeolit Sintetik

Zeolit alam sudah banyak dimanfaatkan sehingga jumlahnya semakin

berkurang. Selain itu mineral zeolit alam sulit dipisahkan dari batuan induknya.

Mengingat begitu pentingnya peranan zeolit dalam kehidupan, maka perlu

dilakukan usaha untuk mendapatkan zeolit dengan daya guna yang lebih sebanding

zeolit alam (Sutarti & Rachmawati, 1994).

Untuk mengatasai semakin berkurangnya zeolit alam, maka telah

dikembangkan zeolit sintetik yang memiliki kemampuan yang sama dengan zeolit

alam. Zeolit sintetis adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai sifat fisik

dan kimia yang sama dengan zeolit yang ada di alam. Zeolit sintetis ini dibuat dari

bahan lain dengan proses sintetis, yang dibuat sedemikian rupa sehingga

menyerupai zeolit yang ada di alam (Kusumaningtyas, 2003).

Perbedaan terbesar antara zeolit sintesis dengan zeolit alam adalah:

a. Zeolit sintetis dibuat dari bahan kima dan bahan-bahan alam yang kemudian

diproses dari tubuh bijih alam.

Page 21: Bahan Galian Zeolit

Page 21 of 28

b. Zeolit sintetis memiliki perbandingan silika dan alumina yaitu 1:1 dan sedangkan

pada zeolit alam hingga 5:1.

c. Zeolit alam tidak terpisah dalam lingkungan asam seperti halnya zeolit sintetis

(Saputra, R, 2006).

Zeolit sintetik sudah banyak digunakan di industri. Namun di Indonesia

belum banyak diproduksi dan umumnya diperoleh dari impor. Untuk memenuhi

kebutuhan zeolit ini, maka para ahli melakukan penelitian sehingga didapatkan

berbagai macam zeolit sintetik. Indonesia banyak membutuhkan zeolit sintetik

untuk proses-proses kimia di industri kimia seperti sebagai katalis, ion

exchanger, dan adsorbent dalam pengolahan limbah. Untuk itu dibutuhkan zeolit

sintetik yang mempunyai kemurnian tinggi dan kualitas baik. Bahan baku

pembuatan zeolit adalah bahan yang mengandung silika dan alumunium. Kedua

bahan baku ini jika diambil dari alam dan bahan logam tentunya mahal, namun

dalam bentuk senyawa banyak diperoleh dan harganya murah. Silika dapat

diperoleh dari bahan gelas/water glass, dan alumunium dapat diperoleh dari

tawas, dan masih banyak bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan zeolit

sintetik (Ulfah, dkk, 2006).

2. Pembuatan Zeolit Sintetik

Pembuatan Zeolit X

Jika dilihat dari manfaatnya, zeolit X dapat digunakan sebagai katalis,

adsorbent, separasi gas, ion-exchanger, petrochemical, dan dapat pula digunakan

sebagai deterjen (Bell, R.G., 2001). Pada penelitian sebelumnya pembuatan

zeolit X dilakukan dengan proses hidrogel, dengan bahan baku larutan natrium

aluminat, yang dicampur dengan larutan KOH dan NaOH, kemudian ke dalam

campuran tersebut ditambahkan larutan natrium silikat. Namun dapat pula

mengganti larutan natrium aluminat dengan bahan lain yang memiliki

kandungan unsur-unsur yang sama yaitu tawas. Dan waterglass digunakan

sebagai alternatif pengganti larutan natrium silikat. Penggunaan bahan baku

water glass ini didasari oleh alasan bahwa kandungan silikat dalam water glass

besar dan harganya relatif murah.

Penambahan NaOH 50% dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh

NaOH sebagai sumber gugus aktif Na+ yang berfungsi sebagai kation-exchange

dalam penjerapan logam.

Page 22: Bahan Galian Zeolit

Page 22 of 28

Ada empat tahap dalam pembuatan zeolit X, yaitu penyiapan bahan

baku, pembuatan zeolit X, pengaktifan produk zeolit X, dan pengujian produk

zeolit X sebagai penjerap logam berat misalnya Fe.

Bahan-bahan yang dipersiapkan terlebih dahulu adalah Al(OH)3 dan

silika, sebagai bahan baku utama zeolit. Al(OH)3 diperoleh dengan melarutkan

tawas (Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O) dalam larutan NaOH. Sedangkan silika

diperoleh dengan mengkalsinasi waterglass (Na2SiO3). Pembuatan zeolit X

diawali dengan mencampur Al(OH)3 dengan larutan NaOH 50% dan aquades

dalam labu leher tiga. Campuran tersebut dipanaskan sampai suhu 800 C dengan

pengadukan selama 30 menit. Lalu ke dalam campuran tersebut ditambahkan

silika dan aquades, campuran ini diaduk selama 2 jam tanpa pemanasan. Setelah

itu pengadukan dihentikan, dilanjutkan dengan pemanasan campuran selama 30

menit. Kemudian campuran tersebut disaring dan diambil endapannya. Endapan

dicuci dengan aquades lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 1200 C selama 2

jam. Setelah itu dilanjutkan dengan tahap pengaktifan produk zeolit X dengan

proses kalsinasi dalam furnace pada suhu 550oC selama 4 jam. Produk zeolit X

yang diperoleh diuji daya jerapnya terhadap logam Fe yang terdapat dalam

larutan FeSO4. Kadar Fe yang masih terdapat dalam larutan FeSO4 dianalisa

dengan Atomic Absorption Spectrometry. Secara ringkas prosedur percobaan ini

dapat dilihat dalam skema

Page 23: Bahan Galian Zeolit

Page 23 of 28

Preparasi sampel

Penambahan silika

Pengadukan dihentikan

Penyaringan

Endapan aluminium

dan silika

Pencucian

Pengeringan

Kalsinasi

filtrat

Suhu 5500C, 4 jam

Al2O3.3H2O + aquades + NaOH 50 %

800C, 0.5 jam pengadukan

Water glass + aquades 180 ml

Suhu kamar, 2 jam pengadukan

Pemanasan campuran

0,5 jam tanpa pengadukan

Dengan aquades

Suhu1200C, 2 jam

Zeolit X

Page 24: Bahan Galian Zeolit

Page 24 of 28

Rangkaian alat :

Keterangan gambar :

(nomor 1) statif

(nomor 2) klem

(nomor 3) pendingin balik sebagai tempat terjadinya reaksi

(nomor 4) termometer

(nomor 5) labu leher tiga

(nomor 6) bawah labu leher tiga diletakkan seperangkat magnetic stirrer

(Ulfah, dkk, 2006)

I. APLIKASI ZEOLIT

Secara umum zeolit alam maupun zeolit sintetis memiliki nilai ekonomi yang

bisa dikatakan tinggi, hal ini mengingat dari mineral zeolit yang jika diolah lebih

lanjut akan dapat dimanfaatkan secara optimum. Zeolit mempunyai banyak kegunaan,

dimana setiap kegunaan yang dimiliki tentunya tidak terlepas dari sifat – sifat unik

yang dimilikinya, sifat-sifat unik tersebut meliputi dehidrasi, adsorben, penyaring

molekul, katalisator dan penukar ion. Adapun kegunaan dari zeolit adalah, untuk

peningkatan unsur hara tanah, penjernih air, pembersih limbah pabrik, pakan ternak,

dll. Berikut ini disajikan ulasan tentang pemanfaatan zeolit di berbagai bidang.

Page 25: Bahan Galian Zeolit

Page 25 of 28

1. Bidang pertanian dan perkebunan

Berdasarkan kepada Kapasitas Pertukaran Kation dan retensivitas terhadap air

yang tinggi, zeolit sekarang ini telah banyak digunakan untuk memperbaiki sifat

tanah atau untuk efisiensi unsur hara pada pupuk ataupun pada tanah itu sendiri,

misalnya saja pada tanah latosol. Berdasarkan kriteria penilaian sifat kimia tanah,

tanah latosol mempunyai pH sangat masam (4.44), KTK tanah termasuk rendah,

kejenuhan basa sangat rendah, C organik sedang, N total sangat rendah dan

kejenuhan alumunium tinggi. Secara keseluruhan tanah ini mempunyai tingkat

kesuburan rendah.

Padahal kita ketahui bahwa tanaman darat dapat tumbuh baik pada tanah yang

gembur dan subur, maka agar tanaman dapat tumbuh baik pada tanah latosol, perlu

dilakukan usaha untuk meningkatkan kesuburan tanah. Salah satu usaha yang

dilakukan antara lain dengan penambahan bahan amelioran seperti zeolit.

Penambahan zeolit dapat meningkatkan jumlah unsur K, Ca, Mg dan Na serta

meningkatkan KTK tanah. Hal ini bisa terjadi karena zeolit memiliki kemampuan

mempertukarkan kation – kation. Prinsipnya adalah, kation – kation yang dimiliki

berupa alkali dan alkali tanah pada struktur zeolit dapat bergerak bebas, sehingga

dengan adanya dorongan keluar oleh ion H+, kation seperti K, Ca, Mg dan Na dapat

berpindah dari zeolit ke medium tanah yang dapat menyebabkan suplai basa – basa.

Selain itu zeolit mengandung unsur-unsur hara makro dan mikro yang dapat

disumbangkan ke dalam tanah. Penambahan zeolit dapat memperbaiki agregasi

tanah sehingga meningkatkan pori-pori udara tanah yang berakibat merangsang

pertumbuhan akar tanaman. Luas permukaan akar tanaman menjadi bertambah

yang berakibat meningkatnya jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh tanaman.

Untuk memperoleh manfaat tersebut zeolit dapat digunakan dengan bebagai

cara, di antaranya adalah dengan cara ditebarkan langsung ke tanah sebagai bahan

pembenah tanah, dicampur dengan pupuk untuk meningkatkan efisiensinya, atau

dapat juga dicampurkan langsung pada media tumbuh tanaman.

2. Bidang Peternakan

Dalam bidang ini, zeolit telah digunakan secara komersial , terutama di

negara-negara Eropa dan Jepang. Di Indonesia zeolit telah digunakan sebagai

tambahan dalam makanan ternak domba dan sapi hingga sekarang ini masih

dalam tahap penelitian. Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan didasarkan

Page 26: Bahan Galian Zeolit

Page 26 of 28

kepada dua sifat zeolit yang penting, yaitu kapasitas pengikat ion NH4+ yang

berasal dari ammonia sangat besar dan afinitas zeolit terhadap ion-ion yang

bersifat racun. Sifat zeolit sebagai penukar ion masih berperan dalam

kegunaannya di bidang ini. Selain itu mineral zeolit yang banyak mengandung

Ca, K, Mg dan Na juga baik bagi tubuh hewan dengan kadar tertentu. Tambahan

zeolit pada pakan ternak hewan – hewan ruminensia juga diketahui dapat

mereduksi penyakit lembuhg yang dideritanya.

3. Bidang Perikanan

Zeolit disini berfungsi sebagai pengontrol kandungan ion NH4+ di dalam

air. Kandungan amonia yang tinggi dalam kolam bisa jadi berasal dari kotoran

ikan, bakas pakan ikan yang membusuk, atau karena sirkulasi air kolam yang

kurang baik. Tingginya kadar amonia dalam kolam akan sangat tidak baik bagi

ikan ataupun hewan tambak lainnya.

Oleh karena kemampuannya sebagai penukar kation, zeolit dapat

dimanfaatkan untuk mengikat kation NH4+,cara yang digunakan biasanya hanya

dengan menebarkan serbuk zeolit ke dalam kolam. Reaksi antara zeolit dengan

ion amonium sebagai berikut :

NH4+ + Na, K – Zeolit NH4 – Zeolit

Sehingga ion amonium yang telah terikat dengan zeolit akan terperangkap di

dalam rongga yang dimiliki zeolit, dan air kolam kondisinya akan semakin baik

karena kadar amoniumnya berkurang.

4.Bidang pengolahan air

Pada bidang pengolahan air, zeolit bisa dimanfaatkan untuk penghilangan

kesadahan air. Dalam hal ini zeolit dimanfaatkan sebagai media filter dan media

adsorpsi. Air sadah adalah air yang banyak mengandung mineral kalsium atau

magnesium di dalamnya. Air sadah sukar digunakan untuk mencuci karena

senyawa kalsium dan magnesium bereaksi dengan sabun membentuk endapan dan

mencegah terjadinya busa dalam air. Oleh karena senyawa-senyawa kalsium dan

magnesium relatif sukar larut dalam air, maka senyawa-senyawa itu cenderung

untuk memisah dari larutan dalam bentuk endapan atau presipitat yang akhirnya

menjadi kerak.

Page 27: Bahan Galian Zeolit

Page 27 of 28

Untuk memperoleh air bersih yang layak dikonsumsi diperlukan suatu cara

untuk mengatasi kasadahan air tersebut. Salah satu cara yang bisa adigunakan

adalah filtrasi, dan dengan sifat yang dimiliki zeolit dapat berperan baik sebagai

penyaring air sadah untuk memperoleh air bersih. Tidak semua zeolit bisa

digunakan, dipilih zeolit yang kationnya bukan merupakan penyebab kesadahan

air, untuk hal ini zeolit jenis klinoptilolit yang kationnya adalah Na dapat

digunakan. Zeolit yang diletakkan sebagai filter dan akaa dileati oleh air sadah

akan bereaksi kontinu sesuai persamaan reaksi berikut :

Na – Zeolit + CaCl2 Ca – Zeolit + 2NaCl

Dari reaksi di atas terliihat bahwa antara kation Ca dan Na dipertukarkan.

5. Bidang pengolahan limbah

Zeolit yang telah diaktifkan baik secara fisika dengan pemanasan

maupun secara kimia dengan penambahan asam atau basa mampu meredam /

menurunkan kandungan logam Fe, Mn, Zn, dan Pb yang terdapat dalam air

tanah. Selain itu juga mampu menurunkan kandungan amoniak dalam air

buangan. Zeolit yang telah diaktifkan atau didehidrasi sehingga kehilangan

molekul airnya menyebabkan rongga yang ada akan lebih efektif untuk

menjerap logam – logam berat yang ada pada limbah.

Page 28: Bahan Galian Zeolit

Page 28 of 28

DATAR PUSTAKA

Bell, R.G., 2001, “Promoting The Science of Nanoporous Materials”, British

Zeolite Association Publications, London

Christine Elizabeth Kaharmen. 2008. http://kuningtelorasin.wordpress.com/batuan-macam-dan-pembentukannya/

Flanigen, E.M., 1991, “Zeolite and Molecular Sieves An Historical Perspective”,

Elsevier Science Publishers B.V., New York

Geofact, 2010. http://www.geofacts.co.cc/2008/11/provenance-proses-dan-diagenesis.html

Kusumaningtyas, Ayu Endarti. 2003. “Pemanfaatan Zeolit Sebagai Adsorben

Untuk Mengolah Limbah Industri dan Radioaktif”. Malang : Universitas

Negeri Malang.

Saputra, R. 2006. Pemanfaatan Zeolit Sintesis Sebagai Alternatif Pengolahan

Limbah Industri. (http://pdf-search-engine.com/katalis)

Sukandarrumidi, 2004. Bahan Galian Industri. Yogyakarta : UGM Press.

Sutarti, M dan Rachmawati,M. 1994. Zeolit Tinjauan Literatur, Pusat Dokumentasi

dan Informasi Ilmiah LIPI: Jakarta.

Ulfah, Eli Maria, Fani Alifia Yasnur, dan Istadi. 2006. “Optimasi Pembuatan

Katalis Zeolit X dari Tawas, NaOH dan Water Glass Dengan Response

Surface Methodology”. Semarang : Universitas Diponegoro

http://iqmal.staff.ugm.ac.id/wp-content/2004-ijc-iqmal-4-2-04-10-132-138-

dwiretno.pdf

http://mputantular.tripod.com/pra.html

http://darsono-sigit.um.ac.id/wp-content/uploads/2009/04/zeolit1.pdf

http://openpdf.com/ebook/sifat-kimia-zeolit-pdf.html

http://openpdf.com/ebook/pengolahan-zeolit-pdf.html

http://www.dim.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=493

&Itemid=395

http://www.nesmd.com/shtml/33181.shtml

http://www.dim.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=199

&Itemid=236