MODIFIKASI KATALIS BERBASIS HIERARCHICAL
ZEOLITE UNTUK REAKSI ESTERIFIKASI DALAM
PEMBUATAN SURFAKTAN BERBASIS GLISEROL
SKRIPSI
RIZKY ACHMAD FAUZI
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2019 M / 1440 H
MODIFIKASI KATALIS BERBASIS HIERARCHICAL ZEOLITE UNTUK
REAKSI ESTERIFIKASI DALAM PEMBUATAN SURFAKTAN
BERBASIS GLISEROL
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh:
RIZKY ACHMAD FAUZI
11140960000026
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2019 M / 1440 H
ABSTRAK
RIZKY ACHMAD FAUZI. Modifikasi Katalis Berbasis Hierarchical Zeolite
untuk Reaksi Esterifikasi dalam Pembuatan Surfaktan Berbasis Gliserol.
Dibimbing oleh ISALMI AZIZ dan SILVESTER TURSILOADI.
Gliserol merupakan produk samping pembuatan biodiesel, namun pemanfaatannya
masih sangat sedikit. Gliserol dapat dikonversi menjadi produk yang lebih bernilai
ekonomi seperti monogliserida melalui reaksi esterifikasi. Monogiserida
merupakan produk konversi gliserol yang dimanfaatkan salah satunya sebagai
surfaktan. Esterifikasi gliserol dapat dipercepat dengan penggunaan katalis. Salah
satu katalis yang telah dikembangkan berupa katalis berbasis zeolit, akan tetapi
zeolit mudah mengalami deaktifasi akibat timbulnya kokas dipermukaannya. Pada
penelitian ini dilakukan modifikasi ukuran pori zeolit menjadi hierarchical zeolite
dengan metode desilikasi untuk meningkatkan sifat katalitik zeolit. Karakterisasi
menggunakan SAA menunjukkan terjadi pengubahan zeolit menjadi hierarchical
dengan terdapatnya pori mikro dan meso dengan luas permukaan masing-masing
sebesar 97,05 m2/g dan 51,15 m2/g. Hasil XRD menunjukkan jenis zeolit tipe
mordenit dengan puncak tertinggi pada 2θ= 26,66o. Hasil uji keasaman
menunjukkan terjadinya peningkatan keasaman yang diakibatkan dari peningkatan
pori meso dan mikro. Hasil reaksi terbaik didapat dengan menggunakan zeolit
dengan treatment NaOH 0,3 M, dengan nilai konversi sebesar 92,04% dan
selektivitas sebesar 74,88%. Produk yang dihasilkan diantaranya monoolein
gliserol, monostearat gliserol, asam lemak, dan beberapa produk lainnya.
Kata kunci: desilikasi, esterifikasi, hierarchical zeolite, surfaktan.
ABSTRACT
RIZKY ACHMAD FAUZI. Modification of Zeolite Hierarchy Based Catalysts
for Esterification Reactions In Preparation of Glycerol Based Surfactants. Guided
by ISALMI AZIZ and SILVESTER TURSILOADI.
Glycerol is a byproduct of making biodiesel, but its utilization is still very little.
Glycerol can be converted into more economic value products such as
monoglycerides through esterification reactions. Monogiseride is a glycerol
conversion product which is used one of them as a surfactant. Esterification of
glycerol can be accelerated by the use of catalysts. One catalyst that has been
developed is a zeolite-based catalyst, but zeolite is easily deactivated due to the
emergence of coke on its surface. In this study modification of zeolite pore size into
hierarchical zeolite by desilication method to improve the catalytic properties of
zeolite. Characterization using SAA showed that zeolite conversion was
hierarchical with micro and meso pores with a surface area of 97.05 m2 / g and
51.15 m2 / g, respectively. The XRD results show the type of mordenite zeolite
with the highest peak at 2θ = 26.66o. The acidity test results showed an increase in
acidity caused by an increase in meso and micro pores. The best reaction results
were obtained by using zeolite with treatment of 0.3 M NaOH, with a conversion
value of 92.04% and selectivity of 74.88%. The products produced include
monoolein glycerol, monostearate glycerol, fatty acids, and several other products.
Keywords: desilication, esterification, heterogeneous catalyst, surfactant.
viii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim
Alhamdulillahirabbil’alamin, puji dan syukur senantiasa penulis lantunkan
pada Sang Khalik Allah SWT, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Sholawat serta salam kepada junjungan Nabi akhir zaman Muhammad SAW
beserta sahabat serta orang yang berjuang dalam menegakkan risalah beliau. Atas
rahmat, hidayah dan izin Allah SWT penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Modifikasi Katalis Berbasis Hierarchical Zeolite untuk Reaksi
Esterifikasi dalam Pembuatan Surfaktan Berbasis Gliserol“. Skripsi ini tidak
mungkin selesai tanpa pihak lain yang terus memberikan bimbingan serta
dukungannya. Oleh sebab itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Isalmi Aziz, M.T selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan
dan arahan serta waktunya untuk berdiskusi dengan penulis;
2. Prof. Dr. Silvester Tursioadi, M.Eng selaku Pembimbing II yang telah
memberikan ilmu pengetahuan, bimbingan, dan arahan selama pelaksanaan
di lapangan;
3. Nanda Saridewi, M.Si selaku penguji I dan Tarso Rudiana, M.Si selaku
penguji II yang senantiasa memberikan arahan dan masukkan terhadap
penulis;
4. Dr. La Ode Sumarlin, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia, Fakultas
Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta;
5. Prof. Dr. Lily Surayya Eka Putri, M.Env Stud selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta;
ix
6. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), khususnya Lembaga Pusat
Penelitian Kimia (LPPK) dan Lembaga Pusat Penelitian Fisika (LPPF) yang
telah memberikan izin dan memfasilitasi selama penelitian;
7. Dr. Adid Adep Dwiatmoko, PhD selaku Pembimbing lapangan yang telah
memberikan ilmu pengetahuan, pengalaman, bimbingan dan arahannya
selama pelaksanaan di lapangan;
8. Keluarga yang selalu mendo’akan, dan memberikan dukungan moril serta
materil kepada penulis;
9. Teman-teman Program Studi Kimia 2014 yang selalu memberikan
dukungan kepada penulis;
10. Fatur, Dewi, Henri, Ryan,Vera, Kak Yudip, Kak Almira, Kak Fairuz, dan
Kak Aam, selaku teman-teman seperjuangan dan operator yang membantu
selama penelitian.
11. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu;
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini tidak lepas dari
kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun
sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi yang
membacanya.
Jakarta, 9 Mei 2019
Rizky Achmad Fauzi
x
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 4
1.3 Hipotesis ............................................................................................................. 4
1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 6
2.1 Katalis ................................................................................................................ 6
2.1.1 Katalis Homogen ....................................................................................... 6
2.1.2 Katalis Heterogen ...................................................................................... 7
2.2 Zeolit .................................................................................................................. 8
2.3 Esterifikasi........................................................................................................ 10
2.4 Mono- dan Digliserida ..................................................................................... 11
2.5 Surfaktan .......................................................................................................... 12
2.6 Gliserol ............................................................................................................. 12
2.7 Instrumentasi .................................................................................................... 14
2.7.1 Surface Area Analyzer (SAA) ................................................................. 14
2.7.2 X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................................ 18
2.7.3 NH3-TPD ................................................................................................. 18
2.7.4 Gas Chromathography-Mass Spect (GC-MS) ........................................ 19
xi
Halaman
BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................... 21
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................... 21
3.2 Alat dan Bahan ................................................................................................. 21
3.3 Rancangan Penelitian ....................................................................................... 22
3.4 Prosedur Penelitian........................................................................................... 23
3.4.1 Preparasi Katalis...................................................................................... 23
3.4.2 Karakterisasi Katalis ............................................................................... 23
3.4.3.1 Analisis XRD ................................................................................ 23
3.4.3.2 Analisis Permukaan SAA .............................................................. 23
3.4.3.4 Analisis NH3-TPD ......................................................................... 24
3.4.3 Uji Aktivitas Katalis ................................................................................ 24
3.4.4 Analisis Produk dengan GCMS .............................................................. 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 26
4.1 Modifikasi Katalis ............................................................................................ 26
4.2 Karakterisasi Katalis ........................................................................................ 27
4.2.1 Analisis Luas Permukaan Menggunakan SAA ....................................... 27
4.2.2 Analisis Kristalinitas Menggunakan XRD .............................................. 30
4.2.3 Analisis Keasaman Menggunakan NH3-TPD ......................................... 32
4.3 Uji Aktivitas ..................................................................................................... 34
4.3.1 Variasi Katalis ......................................................................................... 34
4.3.2 Variasi Suhu ............................................................................................ 38
4.3.3 Variasi Konsentrasi Katalis ..................................................................... 40
BAB V PENUTUP ................................................................................................ 42
5.1 Simpulan .......................................................................................................... 42
5.2 Saran ................................................................................................................. 42
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 43
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Struktur kimia zeolit ............................................................................. 8
Gambar 2. Mekanisme desilikasi dengan NaOH ................................................. 10
Gambar 3. Reaksi sintesis monogliserida ............................................................. 11
Gambar 4. Instrumentasi SAA ............................................................................. 15
Gambar 5. Klasifikasi isoterm phisisorpsi ............................................................ 15
Gambar 6. Jenis loop histeresis ............................................................................ 17
Gambar 7. Skema penelitian ................................................................................. 21
Gambar 8. Grafik isotherm adsorpsi desorpsi ...................................................... 27
Gambar 9. Grafik isotherm adsorpsi desorpsi ...................................................... 28
Gambar 10. Hasil karakterisasi menggunakan XRD ............................................ 31
Gambar 11. Hasil uji keasaman NH3-TPD ........................................................... 32
Gambar 12. Grafik hasil reaksi variasi katalis komersil ....................................... 34
Gambar 13. Grafik produk variasi katalis treatment ............................................ 35
Gambar 14. Mekanisme esterifikasi katalis zeolit ................................................ 38
Gambar 15. Grafik produk variasi suhu ............................................................... 39
Gambar 16. Produk variasi suhu .......................................................................... 40
Gambar 17. Grafik produk variasi berat ............................................................... 41
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Hasil karakterisasi menggunakan SAA ................................................... 29
Tabel 2. Hasil perhitungan luas area analisis NH3 TPD ........................................ 32
Tabel 3. Hasil analisis produk menggunakan GCMS ........................................... 37
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil analisis menggunakan BET .................................................... 47
Lampiran 2. Perhitungan konversi dan selektivitas produk ................................. 52
Lampiran 3. Hasil analisis GCMS produk menggunakan katalis terbaik ........... 56
Lampiran 4. Perhitungan kalibrasi NH3-TPD ...................................................... 59
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Asam lemak merupakan senyawa karboksilat berantai alifatik panjang baik
jenuh maupun tak jenuh. Asam lemak biasanya terikat dengan gliserol membentuk
ikatan lipid ester yang dikenal sebagai senyawa gliserida. Senyawa gliserida
biasanya banyak terdapat dalam minyak nabati sebagai komponen penyusunnya.
Senyawa gliserida diketahui memiliki peranan dalam banyak bidang. Salah satu
pemanfaatan senyawa gliserida yang umum diketahui yaitu dalam bidang energi
dimana senyawa tersebut dapat dikonversi menjadi biodiesel. Pemanfaatan lain
senyawa gliserida yaitu dibidang industri makanan, dimana senyawa gliserida
dengan satu rantai ester (monogliserida) dikenal memiliki peran sebagai senyawa
pengemulsi dan surfaktan. Senyawa gliserida juga dapat digunakan sebagai
formulasi dibidang farmasi dan bahan pembuatan kosmetik (Rakorar et al., 2017).
Sebagai mana dalam firman Allah SWT dalam surat An Nahl ayat 11:
Artinya :
Dia menumbuhkan bagi kamu dengan air hujan itu tanam-tanaman; zaitun, korma,
anggur dan segala macam buah-buahan. Sesungguhnya pada yang demikian itu
benar-benar ada tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memikirkan (Q.S. An-
Nahl : 11).
Ayat di atas menjelaskan bahwa sesungguhnya Allah telah menciptakan segala
sesuatu sebagai tanda kekuasaan-Nya untuk orang-orang yang berfikir. Allah
memberikan manusia akal pikiran agar berfikir bagaimana cara mengelola bumi
2
dan memanfaatkan segala sesuatu yang telah Allah berikan sebagai sarana untuk
beribadah kepada Allah SWT.
Monogliserida merupakan gliserida dengan satu asam lemak yang terikat
melalui ikatan ester dengan gliserida. Monogliserida memiliki manfaat dalam
berbagai bidang industri (Corma et al., 2005). Monogliserida dapat dimanfaatkan
sebagai zat pengemulsifier dan sebagai aditif antimikroba dalam bidang pangan
(Setianto et al., 2017). Monogliserida diperoleh melalui proses esterifikasi maupun
transesterifikasi. Proses esterifikasi dimana suatu asam lemak direaksikan dengan
gliserol dengan bantuan katalis yang akan menghasilkan suatu ester. Pembuatan
monogliserida secara transesterifikasi dilakukan dengan mereaksikan gliserol dan
metil ester asam lemak sehingga menghasilkan monogliserida (Tampubolon, 2010).
Reaksi esterifikasi monogliserida biasanya dilakukan menggunakan katalis
homogen asam, akan tetapi katalis ini memiliki kekurangan yaitu sulit
dipisahkannya dari produk, bersifat korosif, menghasilkan limbah yang beracun,
dan tidak dapat digunakan kembali (Viswanathan & Rasmaswamy, 2007). Selain
itu penggunaan katalis homogen juga memerlukan proses purifikasi sehingga
meningkatkan biaya produksi (Fregolente et al., 2007). Selain penggunaan katalis
homogen, untuk menghasilkan monogliserida dengan yield dan kemurnian yang
tinggi dapat menggunakan katalis berbasis enzim, akan tetapi penggunaan enzim
memerlukan biaya yang tinggi dan kurang efisien karena tidak dapat digunakan
secara berulang (Rakorar et al., 2017). Penggunaan katalis heterogen menjadi studi
yang menarik untuk dikembangkan dalam menangani permasalahan tersebut.
Contoh katalis heterogen yang dapat digunakan seperti clay dan zeolit (Lee et al.,
2009).
3
Zeolit merupakan salah satu katalis asam yang dapat digunakan sebagai katalis
untuk reaksi esterifikasi. Indonesia memiliki cadangan zeolit yang cukup banyak
yaitu sebesar 400 juta ton. Daerah di Indonesia yang diketahui mempunyai banyak
sumberdaya zeolit diantaranya Lampung, Jawa Barat, dan Banten. Penelitian
terdahulu Chung dan Park (2009) menggunakan zeolit ZSM-5 (HMFI) dan
mordenit (HMOR) untuk mengkatalisis reaksi pengubahan asam oleat menjadi
biodiesel dengan konversi sebesar 80%. Kartika dan Widyaningsih (2012)
menggunakan zeolit alam teraktifasi HCl untuk konversi biodiesel dari minyak
jelantah dengan nilai konversi sebesar 100%. Carmo et al., (2009) menggunakan
katalis zeolit Al MCM-41 mesopori sebagai katalis untuk mengkatalisis esterifikasi
asam palmitat menjadi metil palmitat dengan konversi sebesar 79%. Setianto et al.,
(2017) menggunakan zeolit hasil dealuminasi untuk mensintesis gliserol
monolaurat melalui esterifikasi dengan konversi sebesar 97% dan yield sebesar
59%.
Zeolit umumnya memiliki ukuran pori mikro (< 2 nm) sehingga reaksi katalisis
hanya terjadi dipermukaan pori (Hermida et al., 2017), selain itu dengan ukuran
substrat yang besar berpotensi menimbulkan kokas sehingga memperpendek umur
penggunaan katalis. Katalis dengan ukuran pori yang lebih besar, menyebabkan
reaksi katalisis terjadi hingga sisi aktif bagian dalam sehingga didapatkan nilai
konversi yang lebih tinggi (Da Silva-Machado et al., 2000). Penelitian ini dilakukan
untuk memodifikasi katalis menjadi hierarchical zeolit (zeolit meso/mikro pori)
dengan cara pengurangan silika melalui treatment desilikasi dengan menambahkan
larutan alkali pada zeolit.
4
Desilikasi merupakan salah satu prosedur yang umum digunakan untuk
menghasilkan pori kedua pada zeolit. Metode ini didasarkan pada penghilangan
silika dari struktur zeolit dalam kondisi alkali. Material hierarchical yang diperoleh
ditandai dengan terbentuknya mesopori dan tetap terjaganya pori mikro dan sifat
keasamanannya. Pengenalan sistem pori tambahan oleh desilikasi mempengaruhi
sifat struktural dan asam dari bahan yang diperoleh. Sifat ini mempengaruhi
aktivitas dan selektivitas yang digunakan dalam katalisis (Felickzak-Guzik, 2017).
Variasi NaOH yang digunakan adalah 0,1; 0,3; 0,5; dan 0,7 M. Zeolit hasil
desilikasi dilakukan karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) , Surface
Area Analyzer (SAA), dan Temperature Program Desorption (TPD). Masing-
masing zeolit hasil desilikasi diuji aktivitasnya untuk reaksi esterifikasi dan
ditentukan kondisi optimumnya meliputi suhu dan konsentrasi katalis yang
digunakan. Pengubahan pori zeolit diharapkan dapat meningkatkan konversi dan
selektivitas produk hasil reaksi esterifikasi sehingga didapatkan hasil yang
maksimal.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh treatment desilikasi menggunakan NaOH terhadap
pori, kristalinitas, dan keasaman zeolit?
2. Bagaimana pengaruh pengubahan pori zeolit menjadi hierarchical terhadap
aktivitas katalitiknya untuk reaksi esterifikasi?
1.3 Hipotesis
1. Treatment dengan NaOH mampu mengubah pori zeolit menjadi
hierarchical serta mampu meningkatkan nilai keasaman zeolit.
5
2. Pengubahan menjadi zeolit hierarchical mampu meningkatkan aktivitas
katalitik zeolit untuk reaksi esterifikasi monogliserida.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Menentukan karakteristik zeolit sebelum dan sesudah dilakukan desilikasi
meliputi uji XRD, SAA, dan NH3-TPD.
2. Menentukan aktivitas katalitis zeolit pada reaksi esterifikasi
pembentukkan senyawa monogliserida.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan menghasilkan katalis berbasis hierarchiral zeolite
yang mampu mensintesis surfaktan melalui reaksi esterifikasi antara gliserol dan
asam lemak.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Katalis
Katalis merupakan senyawa yang dapat meningkatkan laju reaksi tanpa ikut
bereaksi dalam reaksi tersebut, senyawa tersebut akan kembali ke bentuk awal
tanpa terjadi perubahan kimia. Katalis berperan untuk menurunkan energi aktivasi
sehingga pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat dan tidak
memerlukan energi yang lebih tinggi. Selain itu katalis dapat meningkatkan
selektivitas dari suatu reaktan sehingga menghasilkan produk sesuai yang
diinginkan (Campbell, 1998).
Adapun katalis yang baik harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
1. Aktivitas yang tinggi, yaitu dalam jumlah yang sedikit dapat mengubah bahan
baku menjadi produk yang diinginkan.
2. Selektivitas yang baik, yaitu dapat menghasilkan produk yang diinginkan
(dalam jumlah yang besar) dari kemungkinan produk yang dapat dihasilkan.
3. Stabil, aktivitasnya tidak akan turun dengan cepat oleh pengaruh fisik maupun
mekanis (Haerudin 2005).
Berdasarkan fasanya katalis dibedakan menjadi dua, yaitu katalis homogen
dan katalis heterogen. Katalis homogen merupakan katalis yang memiliki fasa yang
sama dengan reaktannya, sementara katalis heterogen merupakan katalis yang
memiliki fasa yang berbeda dengan reaktannya.
2.1.1 Katalis Homogen
Katalis homogen merupakan katalis yang memiliki fasa yang sama dengan
bahan pereaksi dan produk reaksinya, karena fasa katalis dan pereaksinya sama,
7
proses pemisahan yang dilakukan untuk memperoleh kembali katalis diakhir reaksi
cukup rumit. Penggunaan katalis homogen kurang menguntungkan apabila
diaplikasikan di industri karena diperlukan biaya yang cukup tinggi untuk proses
pemisahan katalis, reaktan, dan produk. Sistem katalisis homogen hanya dijumpai
pada industri-industri tertentu saja misalnya industri bahan kimia, obat-obatan, dan
makanan. Beberapa industri petrokimia seperti produksi asam asetat, alkilasi olefin,
dan hidroformilasi juga menggunakan sistem katalisis homogen (Istady, 2011).
2.1.2 Katalis Heterogen
Katalis heterogen merupakan katalis yang memiliki fasa yang berbeda dengan
bahan pereaksi dan produk reaksinya. Umumnya katalis heterogen terdiri atas
komponen bahan aktif dan bahan penyangga (support). Mekanisme yang terjadi
pada katalis heterogen, melibatkan proses adsorpsi dan desorpsi. Katalis biasanya
diaktivasi terlebih dahulu sebelum digunakan. Proses adsorpsi akan membawa
molekul reaktan pada sisi aktif dari katalis, yang akan merubah sifat dari reaktan,
dan membentuk intermediet tertentu, kemudian produk dilepaskan dari permukaan
melalui proses desorpsi (Istady, 2011).
Katalis heterogen ini banyak diaplikasikan pada industri karena katalis dalam
bentuk pellet mudah dibuat, sehingga kontruksinya sederhana. Penyimpanan katalis
dalam tabung reaktor juga mudah diletakkan sehingga katalis dapat beradaptasi
dengan reaktan yang mengalir di reaktor. Keuntungan lainnya menggunakan katalis
ini adalah mempunyai aktivitas yang tinggi, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup
katalis yang panjang, dan juga dapat dipisahkan dari larutan produk sehingga dapat
diregenerasi kembali (Istady, 2011).
8
2.2 Zeolit
Zeolit merupakan senyawa kristal aluminosilikat terhidrasi yang
mempunyai struktur kerangka yang berpori (Gambar 1). Zeolit umumnya
mengandung silika, alumium dan oksigen dalam kerangka serta kation-kation, air
dan molekul lainnya yang terdapat dalam pori zeolit. Atom aluminium memiliki
elektron yang lebih sedikit daripada silika yang menyebabkan ketidakseimbangan
elektron dalam zeolit sehingga membutuhkan kation seperti ion alkali dan alkali
tanah untuk menyeimbangkan muatan dalam zeolit (Kamarudin et al., 2003).
Kation-kation tersebut seperti sodium, potassium, magnesium dan kalsium
umumnya dapat dipertukarkan dengan kation lain tanpa merusak struktur zeolit dan
dapat menyerap air secara reversible (Las, 2010). Air yang terkandung dalam pori
dapat dilepas dengan pemanasan pada temperatur 300oC sampai dengan 400oC.
Dengan pemanasan pada temperatur tersebut air dapat keluar, sehingga zeolit dapat
berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan (Handoko, 2002).
Gambar 1. Struktur kimia zeolit (Haag, 1984).
Zeolit dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu zeolit alam
dan zeolit sintetik. Zeolit alam yaitu zeolit yang diperoleh dari endapan di alam,
sedangkan zeolit sintetik adalah zeolit yang direkayasa dari bahan berkemurnian
tinggi, mempunyai jenis kation tunggal, mempunyai ukuran pori, saluran dan
9
rongga tertentu (Csicsery, 1986). Peningkatan kualitas zeolit alam dapat dilakukan
dengan mengaktivasi zeolit alam menjadi zeolit aktif.
Hierarchical zeolite merupakan zeolit yang terdiri dari dua ukuran pori yaitu
mikro dan mesopori. Zeolit ini memiliki kelebihan yaitu penyaringan dan
transportasi yang cepat pada reaktan. Hal ini diakibatkan dari efek mesopori yang
memberikan penambahan akses reaktan dan memungkinkan mencapai sisi aktif
yang berada di bagian dalam. Efek tersebut memberikan efek positif yakni
meningkatnya aktivitas katalitik dan waktu pakai dari katalis. Metode yang
digunakan untuk sintesis hierarchical zeolite diantaranya:
1. Penghilangan penyusun kerangka: desilikasi, dealuminasi, demetalasi, dan
irradiasi
2. Rekristalisasi dengan bantuan surfaktan
3. Dual template dengan surfaktan
4. Sintesis menggunakan bantuan template: template karbon, polimer atau
padatan lain (Felickzak-Guzik, 2017).
Desilikasi merupakan salah satu prosedur yang umum digunakan untuk
menghasilkan pori kedua pada zeolit. Metode ini didasarkan pada penghilangan
silika dari struktur zeolit dalam kondisi alkali (Gambar 2). Material hierarchical
yang diperoleh ditandai dengan terbentuknya mesopori dan tetap terjaganya pori
mikro dan sifat keasamanannya. Pengenalan sistem pori tambahan oleh desilikasi
mempengaruhi sifat struktural dan asam dari bahan yang diperoleh. Sifat ini
mempengaruhi aktivitas, selektivitas, dan umur zeolit yang digunakan dalam
katalisis (Felickzak-Guzik, 2017).
10
Gambar 2. Mekanisme desilikasi dengan NaOH (Davis, 2015)
2.3 Esterifikasi
Esterifikasi merupakan suatu reaksi reversibel pembentukan ester dengan
reaktan alkohol dan asam karboksilat secara langsung menggunakan katalis asam.
Laju reaksi esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung pada halangan sterik
dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Kekuatan asam dari karboksilat hanya
memberikan peranan sedikit dalam laju reaksi (Fessenden & Fessenden, 1986).
Reaksi esterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan yang lambat, sekalipun sudah
dipercepat dengan kehadiran katalis yang baik dan berjumlah cukup. Katalis-katalis
yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat, seperti asam sulfat, asam sulfonat
organik (dalam jumlah 1 sampai 3% dari asam lemak yang diolah), atau resin
penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam
praktek industrial (Hambali et al., 2008). Salah satu aplikasi dari reaksi esterifikasi
yaitu sintesis mono dan di-gliserida yang bermanfaat dalam berbagai bidang
11
industri dan sintesis biodiesel sebagai cadangan energi yang terbarukan dan ramah
lingkungan.
2.4 Mono- dan Digliserida
Mono- dan digliserida merupakan salah satu emulsifier sintetik yang banyak
digunakan dalam industri pangan. Monogliserida dan digliserida dapat diperoleh
dengan 2 reaksi (Gambar 3):
1. Esterifikasi
Pembuatan monogliserida melalui esterifikasi secara langsung dengan
mereaksikan suatu asam lemak dengan gliserol dan dibantu menggunakan
katalis asam
2. Gliserolisis
Pembuatan monogliserida dengan gliserolisis melalui transesterifikasi
dengan mereaksikan gliserol dengan senyawa gliserida (lemak atau
minyak) dan dibantu menggunakan katalis basa.
Prosedur gliserolisis dinilai merupakan yang paling murah karena lemak
lebih murah dibandingkan asam lemak dan tanpa penggunaan gliserol. Esterifikasi
secara langsung biasanya dibantu dengan katalis asam atau basa. Rasio antara
gliserol dan asam lemak menentukan konsentrasi produk yang dihasilkan. Semakin
tinggi konsentrasi gliserol yang digunakan maka semakin tinggi konsentrasi
monogliserida yang dihasilkan. Jika mensintesis secara batch seluruh reaktan dan
katalis diaduk pada suhu 210-230oC, distilasi diperlukan untuk menghilangkan air
dan agar kesetimbangan bergeser ke arah produk (Hasenhuettl & Hartel, 2008).
12
Reaksi Esterifikasi
Reaksi Transesterifikasi
Gambar 3. Reaksi sintesis monogliserida (Hasenhuettl & Hartel, 2008)
2.5 Surfaktan
Surfaktan adalah suatu senyawa kimia yang bersifat amfifilik dimana sifat
hidrofilik dan hidrofobik ada dalam satu molekul surfaktan. Surfaktan dapat
menurunkan tegangan permukaan suatu fluida sehingga dapat mengemulsikan dua
fluida yang tidak saling bercampur menjadi emulsi sehingga surfaktan dibutuhkan
oleh industri kosmetik, makanan, tekstil, industri minyak bumi dan farmasi
(Reningtyas & Maherani, 2015). Sifat surfaktan ditentukan oleh struktur kimia dari
gugus hidrofilik dan hidrofobik yang menyusun surfaktan dan diantaranya
dinyatakan oleh parameter HLB (hydrophobic, lyphopylyc balance), CMC (Critical
Michele Concentration), stabilitas termal- kimia dan IFT (interfacial surface
tention).
Molekul surfaktan terdiri dari gugus hidrofobik (ekor) dan gugus hidrofilik
(kepala) (Reningtyas & Maherani, 2015). Sifat hidrofilik dan hidrofobik dalam satu
molekul menyebabkan surfaktan dapat berikatan dengan komponen baik bersifat
13
hidrofobik maupun hidrofilik. Interaksi gugus hidrofobik dan gugus hidrofilik
dengan fluida, menyebabkan surfaktan dapat menurunkan tegangan permukaan
antar fase. Surfaktan dalam jumlah sedikit apabila ditambahkan ke dalam suatu
campuran dua fase yang tidak saling bercampur seperti minyak dan air dapat
mengemulsikan kedua fase tersebut menjadi emulsi yang stabil (Reningtyas &
Maherani, 2015).
2.6 Gliserol
Gliserol adalah produk samping produksi biodiesel dari reaksi
transesterifikasi dan merupakan senyawa alkohol dengan gugus hidroksil berjumlah
tiga buah. Gliserol (1,2,3 propanetriol) merupakan cairan yang tidak berwarna,
tidak berbau dan merupakan cairan kental yang memiliki rasa manis (Pagliaro &
Rossi, 2008). Gliserol dapat dimurnikan dengan proses distilasi agar dapat
digunakan pada industri makanan, farmasi atau juga dapat digunakan untuk
pengolahan air. Sebagai produk samping industri biodiesel, gliserol belum banyak
diolah sehingga nilai jualnya masih rendah.
Penelitian tentang proses produksi turunan gliserol dalam satu dekade ini
telah mulai banyak dilakukan. Industri turunan gliserin klasik, gliserol tri-nitrat
yang digunakan sebagai bahan peledak, secara bertahap kehilangan dominasinya.
Dalam bidang kebersihan dan bidang makanan, ester dari gliserin, terutama ester
parsial (mono-dan di-gliserida) telah menjadi komponen yang sangat khusus
produk emulsi, memberikan kontribusi pengendalian atas kelembutan dari
kecantikan, juga untuk margarin.
Proses esterifikasi gliserol adalah salah satu metode yang banyak digunakan
untuk memproduksi produk turunan gliserol. Dalam reaksi esterifikasi dihasilkan
14
bermacam-macam ester yang mempunyai banyak kegunaan dan bernilai lebih
tinggi. Produk dari konversi gliserol ini bersifat ramah lingkungan dan terbarukan
karena bukan merupakan turunan dari minyak bumi (Prasetyo et al., 2012). Salah
satu produk hasil esterifikasi gliserol yakni gliserol monostearat, kegunaan produk
GMS (gliserol monostearat) ini adalah untuk surfaktan non-ionik pada industri
oleokimia, GMS ini digunakan dalam shampoo sebagai pearlizing agent, emulsifier
dan lation , dan dalam industri makanan (ice cream, butter, dll) sebagai opacifier.
2.7 Instrumentasi
2.7.1 Surface Area Analyzer (SAA)
Surface area analyzer merupakan suatu alat untuk pengukuran fisik suatu
material , meliputi luas permukaan, volume pori, jari-jari pori, distribusi pori, dan
lain-lain. Pengukuran tersebut bertujuan untuk menganalisis karakterisasi suatu
bahan. Prinsip kerja SAA didasarkan pada siklus adsorpsi dan desorpsi isothermis
gas N2 oleh sampel serbuk pada suhu N2 cair. Setiap siklus adsorpsi dan desorpsi
menghasilkan variasi data tekanan proses, yang dengan hukum gas ideal PV=NRT
sebagai fungsi volume gas, dengan memasukkan sejumlah volume gas nitrogen
yang diketahui kedalam tabung sampel, maka sensor tekanan akan memberikan
data tekanan proses yang bervariasi. Data volume gas yang dimasukkan yang telah
diketahui jumlahnya dan data hasil kenaikan tekanan dibuat sebagai persamaan
BET yang dipakai sebagai dasar perhitungan luas permukaan serbuk (Rosyid et al.,
2012).
Prinsip perhitungannya adalah dengan mengetahui jumlah volume gas
adsorbate total yang dimasukkan kedalam tabung kosong tanpa sampel dan
mengetahui jumlah volume gas adsorbate yang tidak terserap oleh sampel, maka
15
jumlah volume gas yang diserap oleh sampel dapat diketahui. Selanjutnya
mengkonversi satuan volume menjadi satuan luasan dengan bantuan data luas
bagian molekul gas N2 = 16,2 A2 (Rosyid et al., 2012). Untuk memudahkan
perbandingan data adsorpsi, direkomendasikan bahwa isoterm adsorpsi ditampilkan
dalam bentuk grafik dengan jumlah yang diadsorpsi (mol per gram) yang diplot
terhadap tekanan relatif kesetimbangan (p / p0), dimana p0 adalah tekanan saturasi
dari adsorptif murni pada suhu operasional, atau terhadap p, ketika suhu di atas suhu
kritis adsorptif (Thommes et al., 2015).
Gambar 4. Instrumentasi SAA (Rosyid et al., 2012).
16
Gambar 5. Klasifikasi isoterm phisisorpsi (Thomas et al., 2015).
Menurut Thomas et al., (2015) terdapat 8 jenis isotherm, seperti yang tersaji pada
Gambar 5.
1. Isoterm tipe I : isoterm pada zat padat mikro yang memiliki permukaan
eksternal yang relatif kecil (mis., Beberapa karbon aktif, zeolit saringan
molekuler dan oksida berpori tertentu).
- (a) isoterm yang terdapat pada bahan dengan ukuran mikropori dengan
ukuran pori yang sempit (lebar < 1nm).
- (b) isoterm yang terdapat pada bahan dengan ukuran mikropori yang lebih
luas atau mesopori yang sempit (lebar <~ 2,5 nm).
2. Isoterm tipe II : isoterm pada material nonpori atau makropori
3. Isoterm tipe III : isoterm pada material nonpori atau makropori, dengan
penyerapan hanya pada situs permukaan yang menguntungkan.
4. Isoterm tipe IV : isoterm pada material mesopori.
- (a) isoterm pada material berpori dengan lebar > 4 nm.
17
- (b) isoterm pada material mesopori berbentuk kerucut dan silinder yang
ditutup pada ujung yang meruncing.
5. Isoterm tipe V : isoterm untuk adsorpsi air pada adsorben mikropori dan
mesopori hidrofobik.
6. Isoterm tipe VI : isoterm pada permukaan berlapis.
Sementara untuk karakter loop histeresis diklasifikasikan menjadi 6 jenis, seperti
pada Gambar 6.
1. Tipe H1 : ditemukan dalam bahan yang menunjukkan mesopori sempit yang
seragam, seperti misalnya dalam silika templated (mis., MCM-41, MCM-48,
SBA-15).
2. Tipe H2 : terdapat pada struktur pori yang lebih kompleks di mana efek
jaringan penting.
- (a) dapat dikaitkan baik dengan pemblokiran / perkolasi pori dalam kisaran
sempit pori pori atau penguapan yang diinduksi kavitasi (contoh: Vycor)
- (b) dikaitkan dengan pemblokiran pori, tetapi distribusi ukuran lebar leher
sekarang jauh lebih besar. Contoh dari jenis histeresis ini telah diamati
dengan busa silika mesoseluler.
3. Tipe H3 : Loop jenis ini diberikan oleh partikel seperti pelat (mis., Lempung).
4. Tipe H4 : Loop H4 sering ditemukan dengan kristal agregat zeolit, beberapa
zeolit mesopori, dan karbon mikro-mesopori.
5. Tipe H5 : Loop dengan bentuk khas yang terkait dengan struktur pori tertentu
yang mengandung mesopori yang terbuka dan sebagian tersumbat (mis., Silika
templated heksagonal terpasang).
18
Gambar 6. Jenis loop histeresis (Thomas et al, 2015).
2.7.2 X-Ray Diffraction (XRD)
X-ray diffraction (XRD) merupakan salah satu teknik pengukuran
karakterisasi material kristal yang tidak destruktif, alat ini memberikan informasi
mengenai struktur,fase, tekstur kristal, dan beberapa parameter struktural lain
seperti ukuran kristal, kristalinitas, dan cacat kristal. Analisis menggunakan XRD
umum digunakan untuk studi penentuan struktur kristal. Difraksi sinar X didasarkan
pada interaksi antara sinar X-Ray monokromatik dengan sampel (Bunaciu et al.,
2015). Kelebihan dari analisis menggunakan XRD diantaranya:
1. Tidak destruktif, cepat, dan preparasi yang mudah.
2. Memiliki akurasi yang tinggi.
3. Terdapat standar untuk banyak material.
4. Dapat menganalisis kristal tunggal, poly, dan amorf kristal.
19
2.7.3 NH3-TPD
Metode pengukuran menggunakan Temperature Program Desorption (TPD)
berguna untuk mengetahui jumlah dan kekuatan situs asam atau basa dari sisi aktif
yang terdapat dalam katalis padat. Pada senyawa penanda memiliki kekuatan ikatan
yang kuat sehingga dibutuhkan temperatur yang tinggi untuk mendesorpsi adsobat.
Dalam analisis menggunakan TPD desorpsi molekul dilakukan menggunakan
spektroskopi massa dan interaksi dipermukaan dianalisis menggunakan
spektroskopi inframerah (Alsawalha, 2004). Teknik NH3-TPD digunakan sebagai
penentuan nilai kekuatan situs asam zeolit, perbandingan langsung kurva adsorpsi
secara eksperimental dan kurva simulasi dpat digunakan untuk memahami sifat,
distribusi, dan kekuatan situs asam dalam zeolit (Liu et al., 2009).
2.7.4 Gas Chromathography-Mass Spect (GC-MS)
Gas Chromatography-Mass Spectrometry merupakan gabungan antara dua
instrumentasi yaitu gas kromatografi (GC) dan spektrometri massa (MS). Gas
kromatografi (GC) yang digunakan dalam menganalisis komponen dalam sampel
berdasarkan perbedaan waktu retensi komponen terhadap kolom, serta
instrumentasi spektrometri massa (MS) yang memberikan informasi mengenai
berat molekul suatu komponen yang dipisahkan oleh GC berdasarkan perbedaan
interaksinya terhadap kolom yang digunakan (Kitson et al., 2011). Spektrometri
massa merupakan metode instrumentasi yang digunakan dalam mengukur berat
molekul serta mampu memberikan formulasi molekul organik. Prinsip dasar dalam
penentuan berat molekul ini dilakukan dengan mengukur intensitas molekul yang
diuapkan dalam bentuk ionnya, akibat elektron pada orbital atom teremisi oleh sinar
20
elektron dengan energi yang tinggi mencapai 70 eV (Gorzynski S, 2011). Hasil
analisis berat molekul organik ditampilkan dalam bentuk rasio massa dibagi muatan
(m/z) sebagai sumbu “x” dan intensitas sebagai sumbu “y”.
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Katalis dan Katalisis, Pusat Penelitian
Kimia, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Puspiptek Serpong–
Tangerang, Banten. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari hingga
September 2018.
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penlitian ini yaitu timbangan analitik, peralatan
gelas, oven, thermometer, tanur, magnetic stirer, alu, lumpang, hot plate, spatula,
peralatan refluks, XRD (MAC Science MXP3 V), GC-MS (Agilent 7890B dengan
MSD 5977 A), SAA (Micromeritics Tristar II), dan NH3-TPD
(Micromeritics).Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu zeolit alam bogor,
NaOH (Merck), NH4Cl (Merck), akuades, gliserol (Merck), dan asam oleat
(Teknis).
22
3.3 Prosedur Penelitian
Gambar 7. Skema penelitian
Zeolit
Desilikasi menggunakan NaOH
(0,1; 0,3; 0,5; dan 0,7 M)
Aktifasi dengan NH4Cl 1M
Karakterisasi dengan BET dan
XRD
Uji keasaman menggunakan NH3
TPD
Kalsinasi (T= 550oC)
Reaksi esterifikasi monooleat
(variasi suhu, konsentrasi katalis,
dan jenis katalis)
Katalis H-Zeolit
Analisis produk hasil
menggunakan GC-MS
23
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Preparasi Katalis (Wang & Xiao, 2015)
Zeolit alam Bogor (ZAB) ditimbang sebesar 20 g dan dimasukkan ke dalam
erlenmeyer 1000 mL. Kemudian ditambahkan 400 mL NaOH dengan variasi
konsentrasi (0,1 M; 0,3 M; 0,5 M; dan 0,7 M) selanjutnya diaduk menggunakan
magnetic stearer dan dipanaskan pada suhu 75oC selama 2 jam. Zeolit yang
dihasilkan selanjutnya dinetralkan menggunakan aquadest hingga pH netral dan
dimasukkan kedalam oven pada suhu 100oC selama 12 jam. Zeolit hasil
pengovenan diaktivasi menggunakan NH4Cl 1 M selama 8 jam. Zeolit kemudian
dinetralkan menggunakan aquadest hingga bebas ion klorida. Selanjutnya zeolit
dikalsinasi pada suhu 550oC selama 2 jam. Zeolit dikarakterisasi menggunakan
BET, NH3-TPD, dan XRD.
3.4.2 Karakterisasi Katalis
3.4.2.1. Analisis XRD (ASTM D4824-03)
Uji ini dilakukan untuk mengetahui senyawa dan kristalinitas dari sampel
katalis. Masing-masing sampel katalis Zeolit dihaluskan dengan grinder lalu
dimasukkan sampel ke dalam plat sampel hingga permukaan plat dengan sampel
sama rata dan datar. Setelah itu alat XRD dinyalakan. Dalam pengujian ini
menggunakan tegangan listrik dan kuat arus listrik sebesar 40 mV dan 25 mA.
Sudut yang digunakan yaitu 5-90°.
3.4.2.2 Analisis Permukaan dengan SAA (ASTM D4824-03)
Tabung sampel ditimbang sebagai bobot kosong, kemudian masing-masing
sampel katalis Zeolit dimasukkan ke dalam dan ditimbang sebanyak 0,3 g. Tabung
tersebut kemudian ditempelkan pada port degasser. Lalu dilakukan proses
24
degassing dengan gas nitrogen pada suhu 200°C selama 2 jam. Setelah selesai
degassing, tabung tersebung kemudian ditimbang kembali sebagai massa setelah
degassing. Kemudian dimasukkan pada port micromeritics dan dilakukan analisis
dalam kondisi suhu nitrogen cair serta dialirkan gas N2 dan H2.
3.4.2.3 Analisis Keasaman dengan NH3-TPD (ASTM D4824-03)
Amonia TPD digunakan untuk menentukan keasaman suatu sampel.
Sebanyak 0,2 g sampel ditempatkan dalam reaktor kuarsa dan disiapkan dalam
helium pada 600°C selama 2 jam sebelum didinginkan pada suhu kamar. Ammonia
dimasukkan dengan helium sebelum TPD diukur. Pemanasan diatur 20°C/min
dipergunakan untuk melepaskan ammonia. Pelepasan gas-gas dianalisis dengan
quadrupole spektroskopi massa (Hiden HAL 201) parallel terhadap reaktor dengan
perbedaan antar-muka tekanan yang berbeda. Sifat situs keasaman diidentifikasi
dengan spektroskopi inframerah pengadsorpsian piridin pada sampel.
3.4.3 Uji Aktivitas Katalis
Asam oleat dan gliserol dimasukkan ke dalam labu bulat 250 mL dengan
rasio molar asam oleat dan gliserol 1:1. Katalis ditambahkan sebanyak 0,7% b/b ke
dalam campuran. Larutan selanjutnya direfluks pada suhu 180oC disertai
pengadukan selama 3 jam. Hasil dianalisis dengan GCMS. Reaksi dilakukan
dengan variasi katalis hasil treatment, suhu (120, 140, 180, dan 200oC), dan
konsentrasi katalis yang digunakan (0,7; 1,5; 3; dan 5%).
3.4.4 Analisis Produk dengan GCMS (Hachemi et al., 2017).
Produk hasil reaksi esterifikasi diderivatisasi terlebih dahulu menggunakan
50 µL Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA) kemudian dipanaskan pada
25
suhu 70°C lalu didinginkan dan ditambahkan 350 µL Dichloromethane (DCM).
Selanjutnya sampel diidentifikasi menggunakan GC/MS.
26
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Modifikasi Katalis
Modifikasi katalis dilakukan dengan tujuan untuk memaksimalkan kinerja
zeolit alam sebagai katalisator. Pertama-tama dilakukan alkaline treatment
(desilikasi) terhadap zeolit dengan tujuan untuk memperbesar ukuran pori zeolit
dari mikropori menjadi mesopori dengan mengekstraksi kandungan Si yang
terdapat pada zeolit. Mekanisme alkaline treatment menurut Zhang dan Ostraat
(2015) bahwa pembentukan mesopori disebabkan karena penyerangan gugus
hidrokisda (-OH) pada gugus siloxane Si-O-Si yang kemudian berubah menjadi
silanol SiOH, selain itu penyebab lainnya yaitu terjadinya terminasi oleh ion Na+
membentuk Si-O-Na, sehingga membuat kandungan Na berlebih dalam zeolit. Situs
Na yang berlebih ini dinilai sebagai sebuah kecacatan jika dinilai dari sudut
pandang struktur zeolit sebagai katalisator. Untuk mengatasi hal tersebut dilakukan
penambahan larutan NH4Cl.
Penambahan ion NH4+ dilakukan untuk menukar ion Na yang terdapat
dalam zeolit dan diikuti dengan kalsinasi pada suhu 773 K sehingga zeolit berubah
menjadi bentuk H-Zeolit. Alkaline treatment dilakukan menggunakan larutan
NaOH dengan variasi konsentrasi 0,1; 0,3; 0,5; dan 0,7 M yang bertujuan untuk
melihat pengaruh konsentrasi terhadap pori zeolit. Untuk melihat keberhasilan
modifikasi, zeolit hasil dikarakterisasi menggunakan Surface Area Analyzer (SAA),
Temperature Program Desorption (TPD) dan X-Ray Diffraction (XRD) serta diuji
aktivitasnya dalam mengkatalisis reaksi esterifikasi monogliserida.
27
4.2 Karakterisasi Katalis
4.2.1 Analisis Luas Permukaan Menggunakan SAA
Zeolit hasil modifikasi dikarakterisasi menggunakan SAA dengan metode
Brauner-Emmett-Teller (BET) untuk melihat luas permukaan, volume pori, dan
diameter pori. Grafik isotherm adsorpsi-desorpsi masing-masing sampel disajikan
pada Gambar 8.
Gambar 8. Grafik isotherm adsorpsi desorpsi
Berdasarkan grafik isotherm pada Gambar 8 dan Gambar 9 didapatkan
informasi bahwa jenis pori yang dihasilkan oleh zeolit sebelum treatment
merupakan isotherm tipe III. Isotherm tipe III tidak memiliki formasi monolayer
yang dapat diidentifikasi, interaksi adsorben-adsorbat relatif lemah dan molekul
yang teradsorpsi mengelompok di sekitar lokasi yang paling menguntungkan pada
permukaan padat tidak berpori atau berpori (Thommes et al., 2015). Pola isotherm
28
tipe III menunjukkan bahwa padatan merupakan material dengan ukuran pori lebih
besar dari mikropori (Ruslan et al., 2017).
Gambar 9. Grafik isotherm adsorpsi desorpsi
Sementara untuk zeolit setelah treatment didapatkan jenis isotherm tipe IV
dengan jenis histeresis loop tipe H4. Menurut Thommes et al., (2015) tipe isotherm
tersebut merupakan tipe yang khas untuk material mesopori dengan terdapatnya
histeresis. Isoterm tipe IV diberikan oleh adsorben mesopori (misalnya, banyak gel
oksida, adsorben industri dan saringan molekul mesopori). Adsorpsi mesopori
ditentukan oleh interaksi adsorpsi adsorben dan juga oleh interaksi antara molekul
dalam keadaan padat. Dalam hal ini, adsorpsi monolayer-multilayer awal pada
dinding mesopori diikuti oleh kondensasi pori yaitu fenomena dimana suatu gas
mengembun ke fase seperti cairan dalam pori pada tekanan p kurang dari tekanan
29
jenuh P0 dari cairan (Thommes et al., 2015). Pada histeresis loop tipe H4 cabang
adsorpsi merupakan gabungan Tipe H1 dan H2, serapan yang lebih jelas pada P /
P0 rendah dikaitkan dengan pengisian mikropori. Loop H4 sering ditemukan
dengan kemungkinan berupa kristal zeolit, beberapa zeolit mesopori, dan karbon
mikro-mesopori (Thommes et al., 2015). Hasil pada Tabel 1 memperkuat
pernyataan hasil analisis grafik isotherm.
Tabel 1. Hasil karakterisasi menggunakan SAA
Katalis SBETa
(m2/g)
Vtotalb
(mL/g)
DPori
(nm)
VMikrob
(mL/g)
VMeso
(mL/g)
SMikrob
(m2/g)
Sekst
(m2/g)
Z-0 22,91 0,0728 12,71 - - - -
Z-0,1 148,2 0,1714 4,584 0,0512 0,1202 97,05 51,15
Z-0,3 137,1 0,1831 5,340 0,0404 0,1427 75,92 61,18
Z-0,5 145,5 0,1887 5,186 0,0412 0,1475 81,35 64,15
Z-0,7 135,0 0,1943 5,756 0,0337 0,1606 66,57 68,43
Ket :
a : N2 adsorpsi (Metode BET)
b : N2 adsorpsi (t-method)
Tabel 1 memperlihatkan bahwa pori dari zeolit sebelum dimodifikasi memiliki
luas permukaan yang kecil yaitu sebesar 22,91 m2/g dan diameter pori sebesar
12,71 nm, hal ini memperkuat hasil dari grafik isotherm, bahwa isotherm tipe III
hanya terjadi interaksi pada pori tertentu dan dengan kekuatan adsorpsi yang lemah.
Setelah dilakukan alkaline treatment terlihat bahwa luas permukaan zeolit
mengalami kenaikan akan tetapi diameter rata-rata dari pori zeolit mengalami
penurunan. Menurut Nuryoto et al., (2016) penurunan rerataan pori dikarenakan
munculnya pori pori kecil yang diakibatkan oleh lepasnya komponen-komponen
mineral penyusun zeolit. Komponen penyusun yang lepas diindikasikan merupakan
mineral Si akibat desilikasi. Menurut Davis (2015) proses desilikasi merupakan
proses ekstraksi yang spesifik, dimana mineral Si yang terlarut dalam larutan alkali
merupakan silikat amorf bukan mineral Si dalam kerangka zeolit, dimana silikat
30
amorf ini secara kristalinitasnya memiliki kristalinitas yang lemah sehingga dapat
terlarut dalam larutan alkali.
Hasil pada Tabel 1 terlihat bahwa zeolit setelah dimodifikasi dengan alkaline
treatment menyebabkan zeolit berubah menjadi bentuk hierarchical zeolite, hal ini
ditandai dengan terbentuknya luas permukaan dan volume dari pori mikro dan meso
dimana adanya 2 pori yang berbeda dalam zeolit menandakan zeolit tersebut
merupakan hierarchical zeolite. Hasil pada Tabel 1 didapatkan besar nilai volume
mikropori dari zeolit treatment 0,1; 0,3; 0,5; dan 0,7 M NaOH berturut-turut sebesar
0,0512; 0,0404; 0,0412; dan 0,0337 mL/g. Sementara untuk nilai volume mesopori
dari zeolit treatment berturut-turut sebesar 0,1202; 0,1427; 0,1475; dan 0,1606
mL/g. Nilai luas permukaan dari masing-masing zeolit hasil treatment berturut-
turut didapat sebesar 51,15; 61,18; 64,15; dan 68,43 m2/g. Hasil pada Tabel 1 dapat
disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi NaOH semakin meningkatkan
volume mesopori dan luas permukaan eksternal dari zeolit. Hal ini sesuai dengan
penelitian Wang & Xiao., (2015) bahwa peningkatan konsentrasi NaOH
menyebabkan terjadinya peningkatan volume mesopori dan luas permukaan
eksternal yang semakin besar, hal tersebut menandakan terjadinya pengubahan pori
dari mikropori menjadi mesopori.
4.2.2 Analisis Kristalinitas menggunakan XRD
Data hasil pengukuran kristalinitas menggunakan XRD dari zeolit sebelum
dan sesudah treatment disajikan pada Gambar 10.
31
Gambar 10. Hasil karakterisasi menggunakan XRD
Hasil difraktogram yang disajikan pada Gambar 10 menunjukkan bahwa
katalis zeolit merupakan zeolit mordenite, hal terserbut dapat dilihat dari puncak-
puncak difraktogram pada 2θ = 9,79o; 13,45o; 22,29o; 26,60o dan 27,65o.
Berdasarkan JCPDS 29-1257 puncak puncak tersebut merupakan puncak-puncak
yang khas untuk zeolit dengan tipe mordenite. Puncak utama terdapat pada nilai 2θ
26,60o, hal ini sesuai dengan penelitian Tursiloadi et al., (2015) dimana puncak
difraktogram dari zeolit alam bogor terdapat pada 2θ yaitu 26,66o yang menandakan
zeolit tersebut merupakan zeolit tipe mordenite.
Menurut Haber (1991) persyaratan material zeolit sebagai katalis salah satunya
adalah kristalinitas. Jika suatu zeolit memiliki kisi kristal yang rendah maka kisi
kristal tersebut akan mudah rusak sehingga berdampak pada terjadinya penurunan
aktivitas dari katalis tersebut. Hasil yang disajikan pada Gambar 9 terlihat bahwa
32
perlakuan alkaline treatment pada zeolit tidak mengubah kristalinitas dari zeolit.
Hal tersebut sesuai dengan penelitian Nuryoto et al., (2016) dimana pengubahan
zeolit menjadi hierarchical melalui metode removal of frameworks atom (top
down) tidak mengubah kristalinitas dari zeolit alam tipe mordenite.
4.2.3 Analisis Keasaman Menggunakan NH3-TPD
Data hasil pengujian keasaman zeolit treatment dilakukan menggunakan
NH3-TPD disajikan pada Gambar 11 dan Tabel 2.
Tabel 2. Hasil perhitungan luas area analisis NH3 TPD
No Katalis Luas Area Keasaman
(mmol/g)
1 Z-0 3,581 1,9962
2 Z-01 9,612 4,8799
3 Z-03 11,32 5,6600
4 Z-05 10,53 6,9083
5 Z-07 13,74 8,0680
Gambar 11. Hasil uji keasaman NH3-TPD
33
Hasil pengukuran menggunkan NH3-TPD (Gambar 11) didapatkan dua
puncak serapan yaitu puncak pada suhu rendah dan puncak pada suhu tinggi. Dalam
pengukuran keasaman menggunakan NH3-TPD terdapat 2 jenis puncak, puncak
pertama terdapat pada suhu di bawah 225oC yang menunjukkan situs asam lemah
(asam Lewis), sementara untuk puncak kedua terdapat pada suhu diatas 335oC yang
menunjukkan situs asam kuat (asam Bronsted) (Groen et al., 2005). Hasil pada
Tabel 2 menunjukkan bahwa treatment desilikasi menyebabkan terjadinya
peningkatan total keasaman pada zeolit yang didasarkan perhitungan luas area pada
grafik TPD. Data Tabel 2 terlihat bahwa semakin besar konsentrasi basa yang
digunakan semakin besar niali keasamannya, dimana keasaman untuk masing-
masing zeolit yaitu 2,00; 4,88; 5,66; 6,91; dan 8,07 mmol/gram.
Data tersebut sesuai dengan pernyataan McGlone et al., (2007) dimana
zeolit dengan ratio Si/Al yang kecil memiliki struktur yang kaku sehingga
pengubahan profil keasaman tidak terjadi secara signifikan. Hasil pengukuran NH3-
TPD menunjukkan adanya peningkatan total keasaman yang terjadi pada situs asam
lemah, dimana dengan kenaikan konsentrasi larutan alkali meningkatkan jumlah
situs asam lemah, namun pada situs asam kuat tidak terjadi peningkatan yang
signifikan. Peningkatan situs asam lemah ini diduga terjadi akibat peningkatan pori
meso pada zeolit, dimana situs asam lemah (Lewis) ini dapat terbentuk akibat
proses treatment menggunakan larutan alkali yang berfungsi menghilangan logam-
logam pada permukaan zeolit yang selanjutnya digantikan oleh kation amonium
(NH3) dan dikalsinasi pada suhu 500oC. Data Tabel 2 menunjukkan peningkatan
keasaman terbesar terdapat pada Z-07 dengan luas area 13,74 dan keasaman 8,07
mmol/gram.
34
4.3 Reaksi Esterifikasi Monogliserida
4.3.1. Variasi Katalis
Pengujian aktivitas katalis setelah alkaline treatment dilakukan terhadap reaksi
esterifikasi. Sebelumnya dilakukan uji terhadap zeolit nontreatment yang
selanjutnya dibandingkan dengan katalis komersil. Reaksi esterifikasi dilakukan
menggunakan refluks dengan perbandingan rasio gliserol dan asam oleat yaitu 1:1,
katalis yang ditambahkan sebanyak 0,07% b/b dari total reaktan. Reaksi dilakukan
selama 3 jam pada suhu 180oC. Hasil yang didapat disajikan pada Gambar 12.
Gambar 12. Pengaruh jenis katalis variasi katalis komersil
Hasil pada Gambar 12 menunjukkan perbandingan produk hasil reaksi
menggunakan zeolit tanpa treatment dan katalis komersil. Hasil tersebut diketahui
bahwa zeolit memiliki aktivitas terhadap reaksi esterifikasi dengan konversi sebesar
62,32 %, hasil tersebut lebih baik dibandingkan dengan katalis TiO2 dan Al2O3
dengan konversi berturut-turut sebesar 57,28 dan 57,08%. Sementara untuk
selektivitas tertinggi didapatkan pada katalis TiO2 dengan selektivitas sebesar
82,91% dan terendah terdapat pada katalis zeolit dengan selektivitas sebesar
74,14%. Hasil pengujian ini dapat disimpulkan bahwa zeolit memiliki aktivitas
82,91 80,29 78,4574,14
57,28 57,08
68,8762,32
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
TiO2 Al2O3 MgO Z
Has
il (
%)
Jenis katalis
Selektifitas MG Konversi
35
dalam mengkatalisis reaksi esterifikasi asam lemak dan gliserol menjadi
monogliserida. Selanjutnya dilakukan pengujian menggunakan katalis yang telah
dilakukan alkaline treatment terlebih dahulu. Hasil pengujian aktivitas katalis hasil
treatment disajikan pada Gambar 13.
Gambar 13. Pengaruh variasi katalis zeolit terhadap konversi dan selektivitas
Hasil pada Gambar 13 menunjukkan bahwa terjadi perubahan konversi setelah
zeolit ditreatment menggunakan NaOH. Pada Gambar 13 terlihat peningkatan nilai
koversi dari masing-masing zeolit treatment dimana konversi untuk zeolit 0,1; 0,3;
0,5; dan 0,7 M berturut-turut sebesar 71,35; 92,04; 68,44; dan 81,4%. Kenaikan
konversi diduga akibat meningkatnya ukuran pori dari zeolit, dimana pengubahan
pori dari mikropori menjadi mesopori meningkatkan aksesibilitas reaktan untuk
mencapai sisi aktif dari katalis dan aksesibilitas produk monogliserida (MG)
berdifusi keluar dari katalis. Pada Gambar 13 terlihat terjadi penurunan konversi
pada zeolit dengan treatment 0,5 M, penurunan ini diakibatkan mikroporositas yang
tinggi pada zeolit tersebut. Menurut Abdullah et al., (2015) mikroporositas yang
tinggi memiliki pengaruh terhadap rendahnya konversi, dimana dalam penelitian
71,35
92,04
68,44
81,4
63,81
74,8878,89
83,77
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Z-1 Z-3 Z-5 Z-7
Has
il (
%)
Variasi Katalis
Konversi Selektifitas MG
36
pembuatan monogliserida menggunakan asam laurat, konversi dari asam laurat
menurun pada katalis dengan mikroporsitas yang tinggi dari 64% menjadi 29%
(Abdullah et al, 2015).
Pernyataan di atas sesuai dengan pernyataan Zhong et al., (2013) dimana
ukuran pori yang tepat dapat meningkatkan konversi dan selektivitas pembentukan
monogliserida, hal ini dikarenakan pori dengan ukuran yang tepat dapat
memudahkan akses reaktan menuju sisi aktif dari katalis sehingga mengarahkan
pembentukkan monogliserida menjadi lebih tinggi. Selain itu ukuran pori yang
cukup besar juga memungkinkan untuk monogliserida berdifusi kembali ke larutan
reaktan karena jika ukuran pori tidak tepat maka difusi produk keluar akan sulit
sehingga akses reaktan terhambat dan akan mempengaruhi besarnya nilai konversi
reaktan (Zhong et al., 2013). Pada Gambar 13 diketahui konversi tertinggi terdapat
pada zeolit 0,3 M dan zeolit 0,7 M dimana untuk kedua zeolit tersebut memiliki
diameter pori yang besar yaitu 5,34 nm untuk zeolit 0,3 M dan 5,76 nm untuk zeolit
0,7 M . Sehingga dapat disimpulkan bahwa diameter pori yang semakin besar dan
permukaan mesoporositas yang tinggi dapat meningkatkan konversi produk hasil
esterifikasi.
Gambar 13 memperlihatkan selektivitas produk menggunakan katalis zeolit
terjadi kenaikan. Peningkatan konsentrasi alkali treatment berbanding lurus dengan
selektivitas. Selektivitas yang didapat untuk masing-masing katalis yaitu 63,8;
74,88; 78,89; dan 83,77%. Zeolit dengan treatment NaOH 0,7 M memiliki
selektifitas tertinggi sebesar 83,77%. Kenaikan selektivitas diduga karena
berkurangnya volume dari pori mikro dalam zeolit sehingga memperkecil
kemungkinan terbentuknya produk di- dan trigliserida. Pernyataan tersebut
37
diperkuat dengan pernyataan Alvarez et al., (2004) pori mikro berfungsi untuk
meningkatkan selektivitas terhadap monogliserida, dimana ukuran pori yang kecil
ini mengurangi kemungkinan terbentuknya molekul besar seperti di- dan
trigliserida, sehingga didapat kesimpulan semakin kecil volume mikropori zeolit
maka semakin tinggi selektifitasnya dalam reaksi esterifikasi monogliserida,
dimana dalam penelitian ini didapat pada zeolit dengan treatment NaOH 0,7M
dengan volume mikropori sebesar 0,0337 mL/g. Hasil analisis produk
menggunakan GCMS disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil analisis produk menggunakan GCMS menggunakan katalis zeolit.
Senyawa Produk hasil reaksi
Monogliserida 1-Monoolein gliserol
2-Monoolein gliserol
Gliserol monostearat
Gliserol monopalmitat
Asam lemak Asam palmitat
Asam miristat
Asam stearat
Asam oleat
Produk lain Isobutanol
Propanol
Produk lain yang tidak teridentifikasi
Berdasarkan Tabel 3 produk yang terbentuk dapat dibagi menjadi 3
golongan yaitu monogliserida, asam lemak dan produk lain. Monogliserida yang
terbentuk diantaranya gliserol monoolein, gliserol monopalmitin, dan gliserol
monostearat. Produk asam lemak yang terbentuk ialah asam oleat, asam palmitat,
asam stearat dan asam miristat. Sementara untuk produk lain yang terbentuk yaitu
isobutanol, propanol, serta beberapa senyawa yang tidak teridentifikasi.
Mekanisme katalis zeolit dalam mengkatalisis reaksi esterifikasi monogliserida
disajikan pada Gambar 14.
38
Gambar 14. Mekanisme esterifikasi katalis zeolit (Prinsen et al, 2017)
Pada reaksi esterifikasi menggunakan zeolit nilai aktivitas katalitiknya
dipengaruhi situs asam Bronsted, dimana terjadi transfer H+ (protonasi) ke oksigen
pada karbonil asam lemak sehingga membentuk ion karbokation. Tahap selanjutnya
terjadi serangan nukleofilik oleh alkohol (gliserol) yang selanjutnya terjadi
deprotonasi yang menyebabkan penghilangan air dan membentuk produk ester
(Prinsen et al., 2017).
4.3.2 Variasi Suhu
Suhu reaksi esterifikasi menggunakan katalis Z-0,3 selama 3 jam dengan
variasi suhu pada 140,160, dan 200oC. Hasil optimasi suhu ditampilkan pada
Gambar 15.
39
Gambar 15. Pengaruh variasi suhu terhadap konversi dan selektivitas.
Gambar 15 menunjukkan peningkatan suhu dapat menaikkan konversi, dimana
pada suhu 140, 160, dan 200oC konversi yang dihasilkan sebesar 27,92; 39,67;
92,04; dan 86,13%. Peningkatan suhu reaksi juga meningkatkan selektivitas
terhadap monogliserida, dimana selektivitas untuk masing-masing suhu sebesar
52,12; 71,64; 74,88; dan 77,33%. Peningkatan konversi dan selektivitas ini
dikarenakan peningkatan suhu menyebabkan peningkatan laju reaksi sehingga
cukup untuk mencapai energi aktivasi (Ratchadapiban et al., 2018). Peningkatan
laju reaksi disebabkan karena peningkatan suhu menyebabkan peningkatkan energi
kinetik dari suatu molekul, hal tersebut menyebabkan peningkatan frekuensi
tumbukan yang terjadi antar molekul yang mengakibatkan produk dapat terbentuk
dalam waktu yang lebih cepat.
Pada suhu 180 dan 200oC tidak terjadi kenaikan, hal ini diduga karena reaksi
telah mencapai kesetimbangan pada suhu 180oC. Menurut Patel dan Singh (2014)
penambahan suhu reaksi menyebabkan kesetimbangan tercapai lebih cepat,
sehingga diduga pada suhu 200oC kesetimbangan telah tercapai sebelum 3 jam.
52,12
71,64 74,88 77,33
27,92
39,67
92,0486,13
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
140 160 180 200
Has
il (
%)
Variasi Suhu
Selektifitas Konversi
40
Peningkatan suhu reaksi juga mempengaruhi warna dari produk seperti terlihat pada
Gambar 15. Produk yang dihasilkan pada suhu yang lebih tinggi memiliki warna
yang lebih gelap dibandingkan dengan produk pada suhu yang lebih rendah.
Menurut Hermida et al., (2011) perubahan warna menjadi lebih gelap dikarenakan
suhu reaksi yang tinggi menyebabkan terjadinya degradasi asam oleat dan molekul
gliserida sehingga produk yang dihasilkan menjadi lebih gelap. Perubahan warna
dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16. Produk variasi suhu
4.3.3 Variasi Konsentrasi Katalis
Optimasi konsentrasi katalis dilakukan menggunakan katalis Z-0,3 dengan
suhu reaksi sebesar 180oC selama 3 jam dengan memvariasikan berat katalis
sebesar 0,7; 1,5; 3; dan 5% (b/b). Hasil optimasi konsentrasi katalis disajikan pada
Gambar 17.
41
Gambar 17. Pengaruh konsentrasi katalis terhadap konversi dan selektivitas
Pada Gambar 17 diketahui konversi dari reaktan menurun seiring dengan
penambahan konsentrasi katalis, dimana hasil untuk variasi konsentrasi katalis 0,7;
1,5; 3; dan 5% didapatkan konversi berturut-turut sebesar 92,04; 69,18; 65,24; dan
60,1% dengan selektivitas sebesar 74,88; 80,35; 85,37; dan 71,42%. Penurunan
nilai ini diduga karena dengan jumlah katalis yang banyak menyebabkan banyak
molekul reaktan didalam larutan telah menempel pada permukaan aktif katalis
sehingga ketika reaktan didalam larutan telah habis reaksi tidak terjadi kembali
sehingga hanya meninggalkan reaktan yang menempel pada permukan katalis.
Hasil variasi konsentrasi menunjukkan peningkatan konsentrasi menyebabkan
penurunan nilai konversi dan selektivitas, dengan nilai tertinggi didapat pada
konsentrasi 0,7% dengan koversi dan selektivitas berturut-turut sebesar 92,04% dan
74,88%.
74,8880,35
85,37
71,42
92,04
69,18 65,2460,1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,70% 1,50% 3% 5%
Has
il (%
)
Konsentrasi katalis
Selektifitas MG Konversi
42
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Kesimpulan dari penelitian ini diantaranya:
1. Treatment desilikasi menggunakan larutan alkali (NaOH) tidak merubah
kristalinitas zeolit, mampu menaikkan luas permukaan mesopori dan
meningkatkan nilai total keasaman pada zeolit dengan nilai tertinggi pada
zeolit dengan treatment konsentrasi NaOH 0,7 M yaitu dengan luas
permukaan sebesar 68,43 mL/g dan total keasaman sebesar 8,07 mmol/g.
2. Kondisi optimum esterifikasi menggunakan katalis zeolit dengan
konsentrasi treatment NaOH 0,3 M didapatkan pada suhu 180oC selama 3
jam dengan konversi 92,04 % dan selektivitas 74,88%.
5.2 Saran
Penambahan logam aktif sangat disarankan untuk meningkatkan nilai konversi
serta selektivitas terhadap hasil esterifikasi. Penambahan standar perlu dilakukan
sebelum pengujian produk hasil sehingga dapat diketahui nilai yield dari produk
yang dihasilkan.
43
DAFTAR PUSTAKA
Alsawalha, M. 2004. Characterization of acidic and basic properties of
heterogeneous catalysts by test reactions.
Alvarez, C. M., Sastre, E., & Pariente, J. P. 2004. Solid Catalysts for the Synthesis
of Fatty Esters of Glycerol , Polyglycerols and Sorbitol from Renewable.
Resources : Catalytic Conversion of Renewables. Topic Catalyst.
Abdullah, A. Z., Gholami, Z., & Ayoub, M. 2016. Selective Monolaurin Synthesis
through Esterification of Glycerol Using Sulfated Zirconia- Loaded SBA-15
Catalyst Selective Monolaurin Synthesis through Esterification of Glycerol
Using Sulfated Zirconia-Loaded SBA-15 Catalyst. GCEC, 203(4), 496–504.
Bunaciu, A. A., Udristioiu, E. G., & Aboul-enein, H. Y. 2015. X-Ray Diffraction :
Instrumentation and Applications Critical Reviews in Analytical Chemistry X-
Ray Diffraction : Instrumentation and Applications, (April).
Campbell, I. M. 1988. Catalysis at Surface. New York: Chapman and Hall Ltd.
Carmo CMJ, LKC de Souza, CEF da Costa, E Longo, JR Zamian dan GN da Rocha
Filho. 2009. Production of biodiesel by esterification of palmitat acid
mesoporous aluminosilicate Al-MCM-41. Journal Fuel 88 : 461-468.
Chung, K. H., & Park, B. G. 2009. Esterification of oleic acid in soybean oil on
zeolite catalysts with different acidity. Journal of Industrial and Engineering
Chemistry, 15(3), 388–392.
Corma, A., Hamid, S. B. A., Iborra, S., & Velty, A. 2005. Lewis and Brönsted basic
active sites on solid catalysts and their role in the synthesis of monoglycerides.
Journal of Catalysis, 234(2), 340–347.
Csicsery. 1986. Catalysis by shape selective zeolites science and technology.
Journal Pure and Appl. Chem Vol 58. No.6, pp.841-856
Da Silva-Machado M, Pérez-Pariente J, Sastre E, Cardoso D, De Guerenu, A.
Selective synthesis of glycerol monolaurate with zeolitic molecular sieves.
Appl Catal A Gen 2000b; 203: 321–328.
Davis, M. E. 2015. Mesoporous Zeolites: Preparation, Characyerization and
Aplications. (J. G. Martinez & K. Li, Eds.). The Deutsche Nationalbibliothek.
Feliczak-Guzik, A. 2018. Hierarchical zeolites: Synthesis and catalytic properties.
Microporous and Mesoporous Materials, 259, 33–45.
Fessenden R. J., dan Fessenden, J. S. 1986. Kimia Organik Jilid 2, 3th ed.
Pudjaatmaka A. H., penerjemah. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Fregolente L V, Fregolente P B L, Chicuta A M, Batistella C B, Filho R M and
WolfMaciel M R 2007 Effect of operating conditions on the concentration of
monoglycerides using molecular distillation Journal Chemical Engineering
Research and Design 85 1524– 1528
Gerpen JV, B Shanks, R Pruszko, D Clements dan G Knothe. 2004. Biodiesel
44
Production Technology. United State of America: National Renewable Energi
Laboratory.
Groen, J. C., L. A. A. Peffer, J. A. Moulijn dan J. Pe ´rez Ramı ´rez. 2004.
Decoupling Mesoporosity Formation and Acidity Modification in ZSM-5
Zeolites by Sequential Desilication-Dealumination.Microporous Mesoporous
Mater.
Haag, W. O., R. M.Lago., and P. B. Weisz. 1984. The active site of acidic
aluminosilicate catalysts. Nature. 309.
Hachemi, I., Kumar, N., Mäki-arvela, P., Roine, J., Peurla, M., Hemming, J., …
Yu, D. 2017. Sulfur-free Ni catalyst for production of green diesel by
hydrodeoxygenation. Journal of Catalysis (Vol. 347, pp.205–221).
Haerudin, H. 2005. Katalis dan Bahan Penyusunnya dalam Penyediaan Sumber
Energi. Pusat Penelitian Kimia Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesai
PUSPIPTEK, 1-3.
Hambali E, S Mujdalipah, AH Tambunan, AW Pattiwiri dan R. Hendroko. 2008.
Teknologi bioenergi. Cetakan kedua. Agromedia Pustaka, Jakarta.
Handoko DSP. 2002. Preparasi katalis Cr/zeolit melalui modifikasi zeolit alam.
Jurnal Ilmu Dasar.
Hasenhuettl, G. L., dan Hartel, R. W. 2008. Food Emulsifiers and Their Aplications.
(G. L. Hasenhuettl & R. W. Hartel, Eds.) (Second). Springer Science+Business
Media, LLC.
Harber, J. 1991. Manual on Catalyst Characterization. Pure and Applied.
Chemistry. 63(9):1227-1246
Hermida, L., Amani, H., Saeidi, S., Zuhairi Abdullah, A., & Rahman Mohamed, A.
2017. Selective acid-functionalized mesoporous silica catalyst for conversion
of glycerol to monoglycerides: state of the art and future prospects. Reviews in
Chemical Engineering.
Knothe G, JV Gerpen and J. Krahl. 2005. The Biodiesel Handbook. United States
of America: AOCS Press.
Istady. 2011. Fundamental dan Aplikasi : Teknologi Katalis untuk Konversi Energi.
Badan Penerbit Undip, 1-13.
Kamarudina KSN, H Mata dan H Hamdan. 2003. Structural synthesis and
modification of zeolite as methane adsorbent. Universitas Teknologi Malaysia.
Kartika, D., dan Widyaningsih, S. 2012. Konsentrasi Katalis dan Suhu Optimum
pada Reaksi Esterifikasi menggunakan Katalis Zeolit Alam Aktif ( ZAH )
dalam Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah. Jurnal Natur Indonesia,
14(3), 219–226.
Kitson, Fulton G., Penton, Zelda E., Sparkman, O. David., et al. (2011). Gas
Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide 2nd edition.
Academic Press, Elsivier Inc. San Diego, California. USA
45
Las T. 2010. Potensi zeolit untuk mengolah limbah industri dan radioaktif.
Lee, D.W., Park Y.M., dan Lee, K.Y. 2009. Heterogeneous base catalysts for
transesterification in biodiesel synthesis. Catal Surv Asia 13: 63–77
Liu, L., Zhao, L., & Sun, H. 2009. Simulation of NH 3 Temperature-Programmed
Desorption Curves Using an ab Initio Force Field, 16051–16057.
Nuryoto, Sulistyo, H., Sediawan, W. B., & Perdana, I. (2016). Modifikasi Zeolit
Alam Mordenit Sebagai Katalisator Ketalisasi dan Esterifikasi. Reaktor, 16(2),
72–80.
Patel,A., Singh,S. 2014. A green and sustainable approach for esterification of
glycerol using12-tungstophosphoric acid anchored to different supports:
Kinetics and effect of support. Fuel, 118, 358–364.
Pagliaro, Mario., Rossi, Michele., 2008. The Future of Glycerol: New Uses of a
Versatile Raw Material. RSC Green Chemistry Book Series.
Prasetyo, A. E., Widhi, A., & Widayat. 2012. Potensi Gliserol Dalam Pembuatan
Turunan Gliserol Melalui Proses Esterifikasi, 10(1), 26–31.
Prinsen, P., Luque, R., & González-arellano, C. 2017. Zeolite catalyzed palmitic
acid esterification Microporous and Mesoporous Materials Zeolite catalyzed
palmitic acid esteri fi cation. Microporous and Mesoporous Materials,
262(November), 133–139.
Reningtyas, R. 2015. Biosurfaktan Biosurfactant, XII(2), Eksergi, 12–22.
Rarokar, N. R., Menghani, S., Kerzare, D., & Khedekar, P. B. 2017. Journal of
Experimental Food Progress in Synthesis of Monoglycerides for Use in Food
and Pharmaceuticals, 3(3), 1–6. https://doi.org/10.4172/2472-0542.1000128
Ratchadapiban, K., Praserthdam, P., Tungasmita, D. N., Tangku, C., &
Anutrasakda, W. (2018). Effect of Surface Modifications of SBA-15 with
Aminosilanes and 12-Tungstophosphoric Acid on Catalytic Properties in
Environmentally Friendly Esterification of Glycerol with Oleic Acid to
Produce Monoolein. Catalyst, 8, 1–18.
Rosyid, M., Nawangsih, E., & Dewita. 2012. Perbaikan surface area analyzer nova-
1000 (alat penganalisis luas permukaan serbuk), 1000(September), 467–471.
Setianto, W. B., Wibowo, T. Y., Yohanes, H., Illaningtyas, F., dan Anggoro, D. D.
2017. Synthesis of glycerol mono-laurate from lauric acid and glycerol for
food antibacterial additive.
Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A. V, Olivier, J. P., Rodriguez-reinoso, F.,
Rouquerol, J., & Sing, K. S. W. 2015. Physisorption of gases , with special
reference to the evaluation of surface area and pore size distribution. IUPAC
Technical Report .
Tampubolon, SF., 2010. Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol MonoOleat
dengan Esterifikasi Gliserol Hasil Samping Pembuatan Biodiesel dan Asam
Oleat. Tugas Akhir yang dibukukan, Universitas Sumatera Utara, Medan.
46
Tursiloadi, S., Pertiwi, R., Adilina, I. B., Sembiring, K. C., & Oaki, Y. 2016.
Nickel Supported Natural Zeolite as a Bifunctional Catalysts for Conversion
of Citronella Oil Crude to Menthols. J.Kim.Terap.Indonesia, 18(December),
132–137.
Viswanathan, B. dan A.V. Ramaswamy, 2007, Selection Of Heterogeneous
Catalysts For Trans-Esterification Reaction, Indian Institute Of Technology,
Madras, Chennai 600036.
Wang, F., & Xiao, G. 2015. Performance of hierarchical HZSM-5 zeolites prepared
by NaOH treatments in the aromatization of glycerol. The Royal Society of
Chemistry.
Zhang, K., & Ostraat, M. L. 2015. Innovations in hierarchical zeolite synthesis.
Catalysis Today.
Zhong, N., Cheong, L. Z., & Xu, X. 2014. Review Article Strategies to obtain high
content of monoacylglycerols, (Scheme 1), 97–107.
52
Lampiran 2. Perhitungan konversi dan selektivitas produk
1. Variasi Katalis.
• Zeolit (non)
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
4581632339
6247548924 𝑥 6123841108)−1692310113
(4581632339
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 62,32%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (2029970083
2737966940) x 100%
= 74,41%
• Zeolit (NaOH 0,1 M)
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
4747912765
6247548924 𝑥 6123841108)−1333316221
(4747912765
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 71,35%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (2012116174
3153481243) x 100%
= 63,81%
• Zeolit (NaOH 0,3 M)
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
3613528994
6247548924 𝑥 6123841108)−281937710
(3613528994
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 92,04%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (2451302686
3273748039) x 100%
= 74,88%
53
• Zeolit (NaOH 0,5 M)
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
4158827910
6247548924 𝑥 6123841108)−1286347207
(4158827910
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 68,44%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (2120324037
2687811552) x 100%
= 78,89%
• Zeolit (NaOH 0,7 M)
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
6498101028
6247548924 𝑥 6123841108)−1184549901
(6498101028
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 81,40%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (4041592860
4824757078) x 100%
= 83,77%
2. Variasi Suhu.
• Suhu 140oC
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
1715436965
6247548924 𝑥 6123841108)−1212043953
(1715436965
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 27,92%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (229724923
440747367) x 100%
= 52,12%
54
• Suhu 160oC
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
3599580269
6247548924 𝑥 6123841108)−2128623104
(3599580269
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 39,67%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (967541995
1350630346) x 100%
= 71,64%
• Suhu 180oC
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
3613528994
6247548924 𝑥 6123841108)−281937710
(3613528994
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 92,04%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (2451302686
3273748039) x 100%
= 74,88%
• Suhu 200oC
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
1854937450
6247548924 𝑥 6123841108)−252126734
(1854937450
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 86,13%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (1183767782
1530761404) x 100%
= 77,33%
55
3. Variasi Konsentrasi Katalis.
• Konsentrasi 0,7%
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
3613528994
6247548924 𝑥 6123841108)−281937710
(3613528994
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 92,04%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (2451302686
3273748039) x 100%
= 74,88%
• Konsentrasi 1,5%
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
4658133948
6247548924 𝑥 6123841108)−1407344844
(4658133948
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 69,18%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (24514182912
3004633620) x 100%
= 80,35%
• Konsentrasi 3%
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
2063774896
6247548924 𝑥 6123841108)−703173213
(2063774896
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 65,24%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (1107585900
1297344075) x 100%
= 85,37%
56
• Konsenstrasi 5%
% Konversi = (
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)−𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟
(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑎𝑘 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑠.𝑜𝑙𝑒𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙)
x 100%
= (
817229345
6247548924 𝑥 6123841108)−319645944
(817229345
6247548924𝑥 6123841108)
x 100%
= 60,10%
% Selektivitas = (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑔𝑙𝑖𝑠𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘) x 100%
= (318470585
445938112) x 100%
= 71,42%
Lampiran 3. Hasil analisa GCMS produk menggunakan katalis terbaik
59
Lampiran 4. Perhitungan kalibrasi NH3-TPD
Area Volume mixed gas (mL)
Volume 5% NH3 (mL)
mol NH3 (mol) mol NH3 (mmol)
0,0144 0,2 0,01 4,4615E-07 0,000446 0,0268 0,4 0,02 8,92301E-07 0,000892 0,0399 0,6 0,03 1,33845E-06 0,001338 0,0538 0,8 0,04 1,7846E-06 0,001785 0,0683 1 0,05 2,23075E-06 0,002231
mol NH3 (mmol) = 0,033 x Luas Area
Keasaman : 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 (𝑚𝑚𝑜𝑙)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
• Z-0
Mol NH3 = 0,033 x Luas Area
= 0,033 x 3,581
= 0,118173 mmol
Keasaman = 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 (𝑚𝑚𝑜𝑙)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
= 0,118173 𝑚𝑚𝑜𝑙
0,0592 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 1,9962 mmol/gram
• Z-1
Mol NH3 = 0,033 x Luas Area
= 0,033 x 9,621
y = 0,033xR² = 0,999
0,0000
0,0005
0,0010
0,0015
0,0020
0,0025
0 0,02 0,04 0,06 0,08
mo
l N
H3
(m
mo
l)
Luas Area
60
= 0,317196 mmol
Keasaman = 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 (𝑚𝑚𝑜𝑙)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
= 0,317196 𝑚𝑚𝑜𝑙
0,065 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 4,8799 mmol/gram
• Z-3
Mol NH3 = 0,033 x Luas Area
= 0,033 x 11,32
= 0,37356 mmol
Keasaman = 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 (𝑚𝑚𝑜𝑙)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
= 0,37356 𝑚𝑚𝑜𝑙
0,066 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 5,66 mmol/gram
• Z-5
Mol NH3 = 0,033 x Luas Area
= 0,033 x 10,53
= 0,34749 mmol
Keasaman = 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 (𝑚𝑚𝑜𝑙)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
= 0,34749 𝑚𝑚𝑜𝑙
0,0503 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 6,9083 mmol/gram
• Z-7
Mol NH3 = 0,033 x Luas Area
= 0,033 x 13,74
= 0,45342 mmol
Keasaman = 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 (𝑚𝑚𝑜𝑙)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
= 0,45342 𝑚𝑚𝑜𝑙
0,0562 𝑔𝑟𝑎𝑚
= 8,068 mmol/gram