PERUBAHAN SIFAT KIMIA BENTONIT
ASAL KARANGNUNGGAL, TASIKMALAYA
PADA PROSES PEMBUATAN BLEACHING EARTH
DENGAN AKTIVASI ASAM
Oleh :
INDRI LISYANI SUTOPO
A24102034
PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
RINGKASAN
Indri Lisyani Sutopo. Perubahan Sifat Kimia Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya pada Proses Pembuatan Bleaching Earth dengan Aktivasi Asam (dibawah bimbingan Iskandar dan Budi Mulyanto).
Minyak sawit mentah atau lebih dikenal dengan singkatan CPO
merupakan bahan minyak goreng yang dihasilkan dari pohon kelapa sawit.
Pengolahan CPO menjadi minyak goreng yang jernih dilakukan dengan proses
penjernihan menggunakan bleaching earth. Bahan dasar untuk pembuatan
bleaching earth adalah bentonit, yaitu bahan tambang yang mengandung mineral
liat montmorillonit yang tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengetahui perubahan sifat kimia dan mineralogi bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya sebelum dan sesudah proses aktivasi menggunakan asam kuat (HCl)
dan menghubungkannya dengan nilai bleach power dari bleaching earth yang
dihasilkan. Bentonit yang digunakan adalah Cihamirung 1 (Ch 1), Cihamirung 2
(Ch 2), Cihamirung 3 (Ch 3), Kebon 1 (Kb 1), dan Panyosogan (Pg) yang
semuanya berasal dari Karangnunggal, Tasikmalaya.
Aktivasi asam terhadap bentonit untuk dijadikan bleaching earth yaitu
dengan pemanasan menggunakan HCl 6 N selama 3 jam pada suhu 80-90 °C,
dengan perbandingan antara bentonit dan HCl 1 : 4 (b/v). Parameter yang
digunakan untuk mengetahui karakteristik bentonit adalah warna, angka
pengembangan, berat jenis, kadar montmorillonit, susunan kimia, pH, KTK, sifat
thermal, gugus fungsional dan nilai bleach power.
Bentonit yang diteliti memiliki warna bervariasi, berat jenis antara 2.17-
2.91 g/cm3, angka pengembangan 1.0-1.6 yang menunjukkan tipe Ca-bentonit dan
kadar montmorillonit antara 68.2-98.8%, kecuali Pg yang hanya 9.1%. Dengan
kadar montmorillonit yang sangat rendah dipastikan contoh Pg bukanlah bentonit.
Pada proses aktivasi dengan asam terjadi pelarutan unsur-unsur K, Na, Ca,
Mg, Fe dan Al dalam jumlah bervariasi yang berasal dari kation-kation dalam
ruang antarlapisan dan unsur-unsur dalam lembar oktahedral. Hasil analisis XRD,
TG/DTA dan FT-IR menunjukkan bahwa semua bentonit yang diteliti
mengandung montmorillonit, kecuali bentonit Ch 1 dan Ch 3 yang juga
mengandung kaolinit. Hasil analisis kimia dan penghitungan rumus
montmorillonit, menunjukkan bahwa bentonit Ch 1 dan Ch 3 memiliki muatan
negatif pada lapisan tetrahedralnya, sedangkan bentonit Kb 1 bermuatan negatif
pada lapisan oktahedral. Bentonit Pg dan Ch 2 memiliki muatan negatif yang
terletak pada kedua lapisan tetrahedral dan oktahedralnya.
Terlihat bahwa semakin tinggi kadar montmorillonit dan kadar SiO 2 dalam
bentonit, maka nilai bleach power-nya juga semakin tinggi. Nilai bleach power
dari bentonit Ch 1, Ch 2, Ch 3, dan Kb 1 berkisar antara 79.3-81.7%, membuat
bentonit-bentonit tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku bleaching earth.
Bentonit Pg yang mempunyai kadar montmorillonit paling rendah (hanya 9.1%)
juga memiliki nilai bleach power paling rendah. Disebabkan kadar
montmorillonitnya yang rendah, contoh Pg tidak layak disebut sebagai bentonit.
SUMMARY
Indri Lisyani Sutopo. Chemical Change of Bentonite from Karangnunggal, Tasikmalaya during the Process of Bleaching Earth Production with Acid Activation (under supervision of Iskandar and Budi Mulyanto). Crude palm oil or known as CPO is cooking oil material which is
produced by palm tree. Pure cooking oil is made from CPO by bleaching process
using bleaching earth. Raw material used as a bleaching earth is bentonite, one of
minerals that content high amount of montmorillonite. The purpose of this
research was to study the chemical and mineralogical change of bentonite from
Karangnunggal, Tasikmalaya before and after activation process with strong acid,
and related it with bleach power value. Five samples were used for this purpose
namely Cihamirung 1 (Ch 1), Cihamirung 2 (Ch 2), Cihamirung 3 (Ch 3), Kebon
1 (Kb 1), dan Panyosogan (Pg), all from Karangnunggal, Tasikmalaya.
Acid activation to process bentonite to become bleaching earth was by
heating the material with 6N hydrocloric acid for 3 hours at temperature 80-90 °C.
Parameters used to evaluate bentonite characteristics were colour, swelling factor,
Specific Gravity (SG), montmorillonite content, chemical composition, pH,
Cation Exchange Capacity (CEC), thermal properties, functional group and bleach
power value.
Each bentonite had variation in colour, with specific gravity between 2.17-
2.91 g/cm3, swelling factor 1.0-1.6 that showed the type of Ca-bentonite and
montmorillonite content between 68.2-98.8%, except Pg that only had 9.1%. With
low amount of montmorillonite, Pg is not bentonite.
In acid activation process, the elements of K, Na, Ca, Mg, Fe and Al from
interlayer exchangeable cations and elements in octahedral sheets were dissolved
variably in the amount. The result of XRD, TG/DTA and FT-IR showed that all
examined bentonite contained montmorillonite, except Ch 1 and Ch 3 which also
contained kaolinite. From chemical analysis result and the montmorillonite
formula showed that bentonite Ch 1 and Ch 3 contained negative charge at
tetrahedral sheets, while Kb 1 contain negative charge at octahedral sheets.
Material Pg and bentonite Ch 2 contained negative charge in both tetrahedral and
octahedral sheets.
The amount of montmorillonite and SiO 2 determined the value of bleach
power for bleaching earth. With bleach power value between 79.3-81.7 %,
Karangnunggal bentonite Ch 1, Ch 2, Ch 3, and Kb 1 can be used as raw materials
of bleaching earth. Material Pg had lowest amount of montmorillonite (only
9.1%) and lowest bleach power. Because of Pg had low amount of
montmorillonite, it is not bentonite.
PERUBAHAN SIFAT KIMIA BENTONIT ASAL KARANGNUNGGAL, TASIKMALAYA
PADA PROSES PEMBUATAN BLEACHING EARTH DENGAN AKTIVASI ASAM
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pertanian Pada Program Studi Ilmu Tanah
Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh :
INDRI LISYANI SUTOPO
A24102034
PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
Judul Penelitian : Perubahan Sifat Kimia Bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya pada Proses Pembuatan Bleaching
Earth dengan Aktivasi Asam
Nama Mahasiswa : Indri Lisyani Sutopo
Nomor Pokok : A24102034
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Iskandar Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc
NIP. 131 664 406 NIP. 130 933 587
Mengetahui,
Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. H. Supiandi Sabiham, M.Agr
NIP. 130 422 698
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor, Jawa Barat pada tanggal 12 Februari 1985
sebagai anak pertama dari dua bersaudara, dari pasangan bapak Bambang Sutopo
dengan ibu Hj. Inbandiyah.
Pada tahun 1989 sampai dengan tahun 1990, penulis memasuki Taman
Kanak-kanak Al-Hidayah, dilanjutkan Sekolah Dasar Negeri (SDN) Pamulang
Permai selama 6 tahun (1990-1996), Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri
(SLTPN) 1 Pamulang selama 3 tahun (1996-1999) dan Sekolah Menengah Umum
(SMU) Muhammadiyah 3 Jakarta selama 3 tahun (1999-2002).
Selepas SMU penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui
jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan duduk di Tingkat Persiapan
Bersama (TPB). Pada tahun 2002, penulis terdaftar sebagai mahasiswi Program
Studi Ilmu Tanah, pada Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas
Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmaanirrohiim,
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat,
taufiq dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan untuk memperoleh
gelar Sarjana Pertanian (S1) pada Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya
Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, dengan judul “Perubahan
Sifat Kimia Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya pada Proses Pembuatan
Bleaching Earth dengan Aktivasi Asam“.
Selama pelaksanaan penelitian sampai tulisan ini terselesaikan, penulis
telah banyak mendapatkan bantuan dan dorongan semangat dari berbagai pihak.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya
kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Iskandar selaku dosen pembimbing I atas segala bantuan,
bimbingan, saran, motivasi dan kesabaran kepada penulis sejak persiapan
sampai tersusunnya skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc selaku dosen pembimbing II yang
telah memberikan pengarahan kepada penulis selama penulisan skripsi
ini.
3. Bapak Dr. Ir. Gunawan Djajakirana, M.Sc sebagai pembimbing akademik
dan dosen penguji atas saran-saran dan bimbingannya.
4. Bapak Dr. Ir. Darmawan, M.Sc atas akses yang telah diberikan untuk
analisis XRD yang dilakukan di Jepang.
5. Kedua Orangtuaku, dan adikku tercinta serta seluruh keluarga besarku
yang telah memberikan dukungan moril dan materil selama ini.
6. Ibu Oktori, Ibu Yani, dan semua rekan-rekan di Laboratorium Mineralogi
Tanah atas kerjasamanya.
7. Ibu Tini atas bantuannya dalam mencari literatur.
8. Soilers 39 (antilantanida) yang akan selalu terpatri dalam ingatan, juga P9
yang tidak pernah tidur, you’re the best guys.
9. Aa atas doa, dukungan dan perhatiannya di saat-saat terakhir.
10. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang telah
banyak memberikan sumbangan baik moril maupun materil sejak awal
penelitian sampai tulisan ini diselesaikan.
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang
membutuhkannya.
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang .......................................................................................... 1
Tujuan ........................................................................................................ 2
TINJAUAN PUSTAKA
Bentonit ..................................................................................................... 3
Aktivasi Bentonit ....................................................................................... 6
CPO (Crude Palm Oil) .............................................................................. 7
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................... 8
Bahan dan Alat .......................................................................................... 8
Metode Penelitian ...................................................................................... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisik Bentonit .................................................................................... 11
Sifat Struktural Bentonit ............................................................................ 12
Sifat Kimia Bentonit dan Bleaching Earth ............................................... 19
Kaitan Bleach Power dengan Sifat-sifat Bentonit ..................................... 20
KESIMPULAN .............................................................................................. 23
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 24
LAMPIRAN ................................................................................................... 26
DAFTAR TABEL
Teks
Nomor Halaman
1. Penetapan Karakteristik dan Metode Analisis Bentonit ................. 10
2. Karakteristik Fisik Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya
(Sutiani, 2006) ............................................................................... 11
3. Hasil pembacaan kurva TG/DTA bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya .................................................................................. 13
4. Hasil Analisis Kimia Total Montmorillonit .................................... 16
5. Langkah Perhitungan Penentuan Rumus Montmorillonit untuk
Mt Ch 1 .......................................................................................... 16
6. pH dan Kapasitas Tukar Kation Bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sutiani, 2006)........ 19
7. Jumlah Unsur-unsur Terlarut pada Proses Aktivasi Bentonit ......... 20
8. Hasil Analisis Kimia Total pada Bentonit dan Bleaching Earth .... 20
9. Nilai Bleach Power Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya
Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sutiani, 2006) ............................. 21
10. Nilai absorban dan % T bentonit Karangnunggal, Tasikmalaya pada
panjang gelombang 546 nm Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sutiani,
2006) .............................................................................................. 22
Lampiran
17. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Ch 2 ....... 42
18. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Ch 3 ...... 43
19. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Kb 1 ...... 44
20. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Pg .......... 45
DAFTAR GAMBAR
Teks
Nomor Halaman
1. Sketsa Struktur Montmorillonit (Grim, 1968) ................................ 5
Lampiran
1. Beberapa Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya .................... 26
2. Diffraktogram Bentonit Cihamirung 1 (Mt Ch1) ............................ 27
3. Diffraktogram Bentonit Cihamirung 2 (Mt Ch 2) ........................... 28
4. Diffraktogram Bentonit Cihamirung 3 (Mt Ch 3) ........................... 29
5. Diffraktogram Bentonit Kebon 1 (Mt Kb 1) ................................. 30
6. Diffraktogram Bentonit Panyosogan (Mt Pg) ................................. 31
7. Kurva TG/DTA Bentonit Ch 1 dan Mt Ch 1................................... 32
8. Kurva TG/DTA Bentonit Ch 2 dan Mt Ch 2 .................................. 33
9. Kurva TG/DTA Bentonit Ch 3 dan Mt Ch 3 .................................. 34
10. Kurva TG/DTA Bentonit Kb 1 dan Mt Kb 1 ................................ 35
11. Kurva TG/DTA Bentonit Pg dan Mt Pg ........................................ 36
12. Kurva FT-IR Bentonit Ch 1 dan Mt Ch 1 ...................................... 37
13. Kurva FT-IR Bentonit Ch 2 dan Mt Ch 2 ..................................... 38
14. Kurva FT-IR Bentonit Ch 3 dan Mt Ch 3 ...................................... 39
15. Kurva FT-IR Bentonit Kb 1 dan Mt Kb 1 ...................................... 40
16. Kurva FT-IR Bentonit Pg dan Mt Pg ............................................. 41
21. Perbandingan Warna CPO Hasil Penjernihan dengan Bentonit asal
Karangnunggal Sebelum dan Sesudah Aktivasi ............................ 46
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak sawit mentah (Crude Palm Oil - CPO) merupakan komoditas
pertanian yang menjadi salah satu pemasok unggulan bagi devisa negara. Pada
tahun 2005 Indonesia mengekspor 10.4 juta ton CPO dari total produksi 13.3 juta
ton CPO (Kompas, 2006). Dengan asumsi seluruh sisa ekspor sebesar sekitar 2.9
juta ton digunakan untuk menghasilkan minyak goreng, dan untuk menjernihkan
CPO digunakan bleaching earth dengan dosis 2 %, maka setiap tahun diperlukan
bleaching earth sebanyak 58.000 ton. Bleaching earth adalah bahan aktif yang
digunakan untuk menghilangkan atau menyerap pigmen-pigmen berwarna kuning
jingga (ß-karoten) dalam CPO sehingga dihasilkan minyak goreng yang layak
konsumsi.
Bahan dasar yang digunakan untuk membuat bleaching earth adalah
bentonit. Bentonit merupakan istilah bahan galian yang digunakan di dalam dunia
perdagangan untuk sejenis batu liat yang mengandung mineral montmorillonit.
Nama bentonit ini pertama kali digunakan oleh Knight pada tahun 1898, berasal
dari suatu jenis batu liat yang sangat plastis (koloid) yang terdapat pada formasi
Benton, Rock Creek, Wyoming, Amerika Serikat. Oleh Gillson, 1960 (dalam
Anonim, 1987) bentonit didefinisikan sebagai mineral liat yang terdiri lebih dari
85% montmorillonit.
Ada dua macam bentonit yang ditemukan di alam, yaitu natrium bentonit
dan kalsium bentonit. Natrium bentonit mempunyai sifat mengembang (swelling)
yang relatif tinggi dan dipakai antara lain sebagai bahan untuk lumpur pemboran
minyak bumi. Sebaliknya, kalsium bentonit mempunyai sifat tidak mengembang
(non-swelling) yang biasa digunakan antara lain sebagai bahan penjernih
(bleaching earth), khususnya untuk menjernihkan warna minyak sawit mentah.
Salah satu cara untuk mengolah bentonit menjadi bleaching earth adalah
menggunakan asam kuat. Pada penelitian-penelitian terdahulu belum diketahui
dengan jelas kaitan antara sifat-sifat bleaching earth dan sifat-sifat kimia bentonit
dengan nilai bleach power. Nilai bleach power adalah kemampuan bleaching
earth untuk menjernihkan CPO.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi perubahan sifat
kimia dan mineralogi bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya sebelum dan
sesudah proses aktivasi menggunakan asam kuat (HCl) dan menghubungkannya
dengan nilai bleach power.
TINJAUAN PUSTAKA
Bentonit
Bentonit adalah bahan tambang yang merupakan batuan dengan
kandungan mineral liat montmorillonit yang tinggi. Gillson (1960 dalam Anonim,
1987) mendefinisikan bentonit sebagai batu liat yang mengandung lebih dari 85%
mineral liat montmorillonit. Mineral ini memiliki rumus umum
Al2O3.4SiO2.xH2O. Tipe bentonit dibagi menjadi dua, yaitu Na-bentonit dan Ca-
bentonit. Tipe Na-bentonit mempunyai kemampuan mengembang hingga delapan
kali apabila dicelupkan ke dalam air dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam
air. Tipe Ca-bentonit adalah jenis yang kurang mengembang apabila dicelupkan
ke dalam air. Sebagian besar endapan bentonit di Indonesia digolongkan ke dalam
jenis Ca-bentonit yang tidak mengembang (non-swelling bentonite). Deposit
bentonit di Indonesia tersebar di P. Jawa, P. Sumatera, sebagian P. Kalimantan,
dan P. Sulawesi. Cadangannya diperkirakan sekitar 380 juta ton (Arifin dan
Sudradjat, 1997).
Penggunaan utama dari Na-bentonit adalah pada industri lumpur bor, yaitu
sebagai lumpur pembilas dalam pemboran minyak bumi, gas bumi dan uap panas
bumi. Selain yang tersebut di atas Na-bentonit juga dapat digunakan dalam
industri minyak sawit, industri kimia, farmasi, sebagai bahan penyumbat
kebocoran bendungan dan kolam-kolam, pencampur semen, insektisida, sabun
dan sebagainya. Sedangkan untuk jenis Ca-bentonit umumnya dipergunakan
dalam industri penyaringan lilin, minyak kelapa sawit, dalam industri besi baja
sebagai zat perekat pasir cetak dalam proses pengecoran baja, dalam industri
kimia sebagai katalisator, zat pemutih, zat penyerap lateks, zat penyerap tinta
cetak dan sebagainya.
Montmorillonit yang terdapat dalam bentonit merupakan mineral liat tipe
2:1 mengembang-mengerut yang tergolong ke dalam kelompok smektit dan
mempunyai komposisi kimia yang beragam. Namun demikian, rumusnya sering
dinyatakan sebagai Al2O3.4SiO2.xH2O. Nama montmorillonit dikhususkan untuk
anggota smektit dengan substitusi terutama pada lembar oktahedral.
Montmorillonit mempunyai Mg dan ion- ion feri dalam posisi oktahedral (Tan,
1993).
Mineral-mineral montmorillonit umumnya berupa butiran sangat halus,
sedang lapisan- lapisan penyusunnya tidak terikat dengan kuat. Dalam kontaknya
dengan air, mineral-mineral tersebut menunjukkan pengembangan antarlapis yang
menyebabkan volumenya meningkat menjadi dua kali lipat atau lebih. Diperoleh
petunjuk bahwa jarak basal montmorillonit meningkat secara signifikan dengan
penyerapan air. Potensi mengembang-mengerut dan adanya muatan negatif yang
tinggi merupakan penyebab mineral ini dapat menerima dan menjerap ion-ion
logam dan kation-kation organik. Jerapan kation-kation organik menghasilkan
pembentukan komplek organo-mineral. Kation organik diyakini mampu
menggantikan kation-kation anorganik pada posisi antarlapis. Lapisan tunggal,
dan kadang-kadang juga lapisan ganda dari molekul-molekul organik dijerap
tergantung pada ukuran kation dan defisit muatan dari lapisan mineralnya (Tan,
1993). Struktur mineral liat montmorillonit disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Sketsa Struktur Montmorillonit (Grim, 1968)
Proses substitusi isomorfik dianggap sebagai sumber utama muatan negatif
dalam mineral liat tipe 2:1. Sebagian dari silikon dalam lapisan tetrahedral dapat
diganti oleh ion yang berukuran sama, yang biasanya adalah Al3+. Dengan cara
yang sama, sebagian dari Al dalam lembar oktahedral dapat digantikan oleh Mg2+,
tanpa mengganggu struktur kristal. Penggantian oleh satu ion bervalensi tiga
(Al3+) untuk satu ion bervalensi empat (Si4+) merupakan sebab timbulnya satu
muatan negatif pada lempeng silikat yang sebelumnya netral. Banyaknya
penggantian menentukan jumlah muatan negatif (Soepardi, 1983).
Besi, seng dan magnesium dapat menempati tempat yang diduduki oleh
aluminium sebagai ion pusat dalam unit-unit yang membentuk lempeng
oktahedral. Substitusi isomorfik ion bervalensi dua (Mg2+) yang menggantikan ion
bervalensi tiga (Al3+) meninggalkan suatu muatan negatif yang tidak diimbangi
oleh muatan yang berasal dari atom-atom oksigen dalam lempeng (Soepardi,
1983; Diaz dan Persie, 2001).
Aktivasi Bentonit
Bentonit alami pada umumnya hanya mampu menyerap ion- ion bermuatan
positif, baik ion anorganik maupun organik. Hal ini terjadi karena mineral liat
montmorillonit yang terdapat dalam bentonit mempunyai lapisan silikat yang
bermuatan negatif dengan lingkungan permukaan mineral yang bersifat hidrofilik.
Untuk meningkatkan kemampuan bentonit dalam menyerap senyawa-
senyawa organik, terutama yang bersifat nonpolar, seperti senyawa-senyawa
hidrokarbon aromatik, maka bentonit tersebut perlu diaktivasi terlebih dahulu.
Aktivasi ini dimaksudkan untuk mengubah sebagian struktur lapisan silikat, sifat
muatan lapisan silikat atau mengubah lingkungan permukaan mineral dari
hidrofilik menjadi hidrofobik.
Aktivasi seperti disebutkan di atas dapat dilakukan dengan berbagai cara,
seperti interkalasi dengan senyawa-senyawa heksadesil trimetil amonium atau
HDTMA (Jaynes dan Boyd, 1991), dimetil distearil amonium atau DMDA
(Stockmeyer, 1990), polimer hidroksi aluminium atau PHA (Hováth et al., 1991;
Iskandar dan Reichenbach, 1993; Iskandar, 1994) dan asam (Lagaly, 1993).
Aktivasi bentonit dengan HDTMA atau DMDA akan meningkatkan luas
permukaan spesifik dan porositas mikro karena meningkatnya jarak basal dari 12 -
14 Å menjadi sekitar 20 Å, serta mengubah sifat permukaannya dari hidrofilik
menjadi hidrofobik. Hal yang hampir sama juga diperoleh dari aktivasi dengan
PHA. Dibandingkan dengan zeolit yang memiliki ukuran pori < 8 Å, pori yang
dihasilkan dari aktivasi ini relatif lebih besar. Sementara itu aktivasi bentonit
dengan asam, yang menyebabkan terlarutnya sebagian ion- ion Al, Mg dan Fe
pada lapisan oktaeder, akan menghasilkan suatu bahan yang kaya SiO 2 serta
memiliki luas permukaan spesifik dan volume pori mikro yang tinggi. Bentonit-
bentonit hasil aktivasi ini tidak terdispersi dalam air sehingga mudah mengendap.
Dengan demikian selain sebagai bahan penyerap, bentonit hasil aktivasi berperan
juga sebagai flokulan yang dapat memudahkan terflokulasinya partikel-partikel
terdispersi.
Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil - CPO)
Minyak sawit mentah atau biasa dikena l dengan singkatan CPO
merupakan hasil pengolahan kelapa sawit yang merupakan bahan baku pembuatan
minyak goreng. Menurut Suharto (2006), dalam 20 tahun terakhir (1985-2005)
pertambahan kebun kelapa sawit di Indonesia mencapai 5 juta ha. Dengan luas
areal tersebut Indonesia sudah menduduki posisi pertama negara yang memiliki
areal perkebunan minyak sawit terluas di dunia (Siagian, 2003). Sebagian besar
hasil produksi CPO Indonesia diekspor dan sisanya sebagian besar digunakan
untuk keperluan pembuatan minyak goreng. Pengolahan CPO menjadi minyak
goreng yang jernih nampaknya belum dilakukan secara maksimal karena kualitas
bleaching earth yang digunakan diperkirakan masih rendah.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dimulai pada bulan Februari 2006 sampai dengan bulan Juni
2006. Penelitian dilakukan di Bagian Pengembangan Sumberdaya Fisik Lahan,
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut
Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah lima macam bentonit
yang berasal dari desa Sarimanggu, Karangnunggal, Tasikmalaya (Cihamirung 1,
Cihamirung 2, Cihamirung 3, Kebon 1, dan Panyosogan), dan bahan-bahan kimia
untuk analisis laboratorium (HCl pekat, bromoform-alkohol dengan berat jenis =
2.10 g/ml, KBr dan lain- lain).
Alat-alat yang digunakan dalam analisis laboratorium adalah
spektrofotometer, Lovibond Tintometer, FTIR, TG/DTA, centrifuse, pH-meter,
freeze dryer, membrane dialysis, tabung destilasi, penangas air, muffle furnace,
alat-alat gelas dan lain- lain.
Metode Penelitian
Persiapan Contoh
Bongkahan besar bentonit alami dipecah menjadi bongkah-bongkah kecil
lalu dikeringkan dalam oven 60 °C, selanjutnya ditumbuk dan diayak sampai lolos
saringan berukuran 100 mesh sehingga menjadi serbuk bentonit.
Pemisahan Fraksi Liat
Pemisahan fraksi liat dilakukan untuk memperoleh montmorillonit
berukuran <2 µm. Bahan ini akan digunakan untuk analisis oksida-oksida dalam
rangka menghitung rumus struktural mineralnya. Lima gram masing-masing
contoh dimasukkan ke dalam gelas piala 500 ml, lalu dipanaskan di atas penangas
air selama ± 30 menit dan ditambahkan H2O2 30% secara perlahan untuk
menghilangkan bahan organik. Gelas piala diangkat dari penangas dan
ditambahkan aquadest sampai 500 ml, diaduk sampai terdispersi secara sempurna
lalu didiamkan selama ± 3.5 jam. Selanjutnya disifon 5 cm dari permukaan
dispersi untuk mendapatkan fraksi liat dan ditambahkan NaCl berlebih sebagai
flokulan. Fraksi liat yang sudah jenuh Na ini kemudian dimasukkan ke dalam
membrane dialysis dan direndam dengan aquadest untuk menghilangkan
kelebihan NaCl. Selanjutnya mineral liat dikeringkan dengan menggunakan freeze
dryer.
Aktivasi Bentonit
Aktivasi bentonit dilakukan terhadap bentonit berukuran 100 mesh. Ke
dalam bentonit ditambahkan HCl 6 N, lalu dipanaskan selama 3 jam pada suhu
kurang lebih 80-90 °C. Perbandingan antara bentonit dengan HCl adalah 1 : 4
(b/v). Pada waktu aktivasi terjadi reaksi yang ditandai oleh munculnya warna
kuning, sehingga bentonit hasil aktivasi harus dicuci berulang-ulang sampai
berwarna putih.
Karakterisasi Bentonit
Karakteristik bentonit alami dan bentonit hasil aktivasi yang berupa serbuk
dianalisis dengan metode analisis seperti yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Penetapan Karakteristik dan Metode Analisis Bentonit
Karakteristik Metode Analisis Warna Munsell Soil Color Chart Angka pengembangan Diukur dengan gelas ukur yang diisi
bentonit dan air, didiamkan semalam lalu diukur volumenya
Berat jenis Minyak tanah dan piknometer Kadar montmorillonit CHBr3-Etanol (bulk density = 2.10
g/ml), campuran 35 ml alkohol (bulk density = 0.8 g/ml) dengan 65 ml CHBr3 (bulk density = 2.8 g/ml)
Susunan kimia Pelarutan total dengan HClO 4-HF-HNO3
pH Bentonit + H2O (1 : 1) dikocok selama 30 menit dan diukur dengan pH-meter
KTK NH4OAc pH 7.0 Sifat thermal TG/DTA Gugus fungsional Pelet yang dibuat dari campuran
contoh dan KBr (2mg : 200mg), diukur dengan FTIR-Spektrofotometer
Jenis mineral X-Ray Difraktometer, pada contoh setelah dibakar pada 550 °C selama 3 jam
Penentuan Rumus Montmorillonit
Penentuan rumus montmorillonit dilakukan dengan menghitung oksida-
oksida yang terkandung di dalam montmorillonit, kemudian disebar atas dasar
satu satuan sel montmorillonit yang mengandung 44 muatan negatif (O20(OH)4).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisik Bentonit
Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya memiliki berat jenis sekitar
2.17 - 2.91 g/cm3, dengan warna merah, hijau keabuan dan putih kekuningan
(Gambar Lampiran 1). Karakteristik fisik bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya ini tersaji pada Tabel 2.
Tabel 2. Karakteristik Fisik Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya (Sutiani,
2006)
Contoh Warna Berat Jenis
(g/cm3)
Angka Pengembangan
(Kali)
Kadar Montmorillonit
(%) Ch 1 10 YR 5/3
(Merah) 2.45 1.3 68.2
Ch 2 2.5 YR 4/4-5/4 (Merah kelabu)
2.38 1.6 97.5
Ch 3 2.5 YR 4/6 (Merah kecoklatan)
2.59 1.3 76.0
Kb 1 5 GY 6/1 (Hijau keabuan)
2.17 1.3 98.8
Pg 2.5 Y 8/2 (Putih kekuningan)
2.91 1.0 9.1
Parameter angka pengembangan berkaitan dengan jenis kation yang
terdapat dalam ruang antarlapisan montmorillonit. Berdasarkan angka
pengembangannya yang berkisar antara 1.0-1.6 kali, bentonit ini dapat
dimasukkan ke dalam kelompok Ca-bentonit karena kemampuan
pengembangannya yang relatif rendah. Pengembangan bentonit akan terjadi bila
molekul-molekul air lebih mudah masuk ke dalam ruang antarlapisan karena
kation dalam ruang antarlapisan tersebut memiliki energi hidrasi yang tinggi,
bervalensi kecil dan radius ionnya besar.
Kadar montmorillonit dalam bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya
menunjukkan angka yang tinggi. Bentonit Ch 2 dan Kb 1 memiliki kadar
montmorillonit sekitar 97-99%, sedangkan Ch 1 dan Ch 3 mempunyai kadar
montmorillonit sekitar 68-76%. Kejanggalan terjadi pada contoh Pg yang
memiliki kadar montmorillonit hanya sebesar 9.1%. Rendahnya kandungan
montmorillonit ini menyebabkan angka pengembangan pada contoh Pg juga
rendah (1.0). Hal ini diduga karena contoh Pg masih berupa bahan induk yang
belum mengalami pelapukan sempurna. Dengan kadar montmorillonit yang
rendah tersebut, contoh Pg tidak cocok disebut bentonit.
Sifat Struktural Bentonit
Hasil Analisis XRD
Analisis XRD dilakukan pada contoh bentonit yang telah mengalami
pemanasan pada suhu 550 °C selama 3 jam. Hasil analisis XRD yang dilakukan
menunjukkan adanya kesamaan puncak difraksi tingkat pertama antara Ch 1, Ch 3
dan Pg, yaitu memiliki jarak basal 9.9-10.1 Å, serta Ch 2 dan Kb 1 yang memiliki
jarak basal 12.4-13.1 Å. Puncak difraksi tingkat pertama yang menunjukkan jarak
basal sebesar 12.0-13.0 Å menunjukkan mineral liat montmorillonit, dan puncak
difraksi dengan jarak basal sebesar 9.9-10.0 Å juga menunjukkan mineral
montmorillonit namun sudah mengalami pengerutan akibat dari pemanasan
contoh pada 550 °C. Pada bentonit Ch 1 dan Ch 3 ditemukan juga puncak difraksi
pada 7.1 Å yang menunjukkan adanya mineral kaolinit. Mineral lain yang terdapat
pada contoh bentonit dalam jumlah sedikit adalah mika/illit (5.00 Å) dan feldspar
(3.10-4.0 Å). Difraktogram selengkapnya disajikan dalam Gambar Lampiran 2-6.
Hasil Analisis TG/DTA
Hasil analisis TG/DTA bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya dapat
dilihat pada Tabel 3. Analisis dilakukan baik pada bentonit maupun fraksi liatnya
(montmorillonit). Kurva TG/DTA menunjukkan bahwa pada Ch 1, puncak reaksi
endotermik terjadi pada suhu 92.4 °C dan 519.3 °C, sedangkan puncak reaksi
eksotermik terjadi pada suhu 964.0 °C. Pada Liat Ch 3, puncak reaksi endotermik
terjadi pada suhu 103.6 °C dan 507.8 °C serta puncak eksotermik terjadi pada
suhu 920.4 °C. Untuk bentonit Ch 3 sendiri, terjadi dua kali puncak endotermik
yang tinggi pada suhu 103.7 °C dan 507.5 °C, hampir sama seperti pada bentonit
Ch 1, tetapi tidak diikuti dengan reaksi eksotermik. Reaksi endotermik yang tinggi
ini (500-600 °C) mengindikasikan adanya mineral lain selain montmorillonit,
yaitu kaolinit.
Tabel 3. Hasil pembacaan kurva TG/DTA bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya
Contoh Kehilangan Bobot (%)
dari Suhu 25 °C-1000 °C
Suhu Puncak
Endotermik (°C)
Reaksi Suhu Puncak
Eksotermik (°C)
Reaksi
Ch 1 Liat Ch 1
26.0
13.7
92.4 519.3
79.2 521.7
Dehidrasi Dehidroksilasi Dehidrasi Dehidroksilasi
964.0
949.4
Rekristalisasi Rekristalisasi
Ch 2 Liat Ch 2
22.0 9.1
106.6 103.7
Dehidrasi Dehidrasi
- -
- -
Ch 3 Liat Ch 3
20.6
11.7
103.7 507.5 103.6 507.8
Dehidrasi Dehidroksilasi Dehidrasi Dehidroksilasi
- -
920.4 -
- -
Rekristalisasi -
Kb 1 Liat Kb 1
23.9 8.0
97.5 80.3
Dehidrasi Dehidrasi
- -
- -
Pg Liat Pg
9.2 6.7
70.2 69.0
Dehidrasi Dehidrasi
- -
- -
Pada kurva TG/DTA bentonit yang lain terdapat hal yang berbeda, yaitu
hanya ditemukannya satu kali puncak reaksi endotermik. Data tersebut
menunjukkan bahwa kandungan mineral liat yang cenderung lebih dominan
adalah mineral liat montmorillonit. Kurva TG/DTA disajikan dalam Gambar
Lampiran 7-11.
Reaksi endotermik yang terjadi pada suhu <100 °C sampai dengan 250 °C
adalah reaksi akibat hilangnya molekul-molekul air yang diadsorpsi (dehidrasi),
dan reaksi endotermik yang terjadi antara suhu 500-750 °C merupakan reaksi
yang disebabkan oleh hilangnya gugus hidroksil (dehidroksilasi) pada lapisan
tengah montmorillonit (oktahedral). Puncak eksotermik yang terjadi antara suhu
900-1000 °C diduga disebabkan oleh adanya pengkristalan kembali struktur
montmorillonit yang telah rusak akibat perlakuan suhu (rekristalisasi).
Hasil Analisis FT-IR
Hasil analisis FT-IR (data selengkapnya disajikan pada Gambar Lampiran
12-16) menunjukkan kurva hubungan antara pita adsorbsi dengan absorban. Hasil
dari pembacaan FT-IR disajikan sebagai berikut :
§ Bentonit Cihamirung 1 (Ch 1)
Pada pita adsorbsi 3700-3600 cm-1 terdapat pusat gugus OH dengan nilai
absorban 0.76 dan pada pita adsorbsi 1100-600 cm-1 terdapat ikatan Si-O-
Si yang berbentuk simetri dan asimetri dengan absorban 2.30. Bentuk
kurva yang terjadi pada bentonit ini menunjukkan bahwa di dalam bentonit
Ch 1 terdapat kandungan mineral liat kaolinit. Pada Liat Ch 1, kurva hasil
tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Hanya terdapat perbedaan
intensitas absorbannya saja, yaitu untuk pita adsorbsi 3700-3600 cm-1
turun menjadi 0.48 dan untuk pita adsorbsi 1100-600 cm-1 menjadi 1.15.
§ Bentonit Cihamirung 2 (Ch 2)
Pada kurva hasil analisis terlihat bahwa di dalam bentonit Ch 2, mineral
liat montmorillonit lebih dominan. Hal ini ditunjukkan dengan puncak
absorban senilai 0.44 pada pita adsorbsi 3700-3600 cm-1 terdapat pusat
gugus OH, dan puncak absorban senilai 1.10 pada pita adsorbsi 1100-600
cm-1 terdapat ikatan Si-O-Si simetri dan asimetri. Seperti halnya bentonit
Ch 1, kurva Liat bentonit Ch 2 tidak berbeda jauh dengan kurva Ch 2,
hanya saja terjadi perbedaan intensitas absorbannya, meningkat sebesar
0.53 pada pita adsorbsi 3700-3600 cm-1 dan senilai 1.30 pada pita adsorbsi
1100-600 cm-1.
§ Bentonit Cihamirung 3 (Ch 3)
Kurva hasil analisis hampir sama dengan bentonit Ch 1 hanya dibedakan
dengan intensitas absorbannya.
§ Bentonit Kebon 1 (Kb 1) dan Panyosogan (Pg)
Bentuk kurva dari bentonit ini serupa dengan Ch 2. Perbedaannya hanya
terletak pada intensitas absorbannya.
Rumus Struktural Montmorillonit
Untuk memperoleh rumus molekul montmorillonit yang terkandung pada
masing-masing bentonit telah dilakukan analisis kimia pada fraksi liat bentonit
yang bersangkutan. Hasil analisis dalam bentuk oksida-oksida disajikan pada
Tabel 4. Dari rumus molekul ini akan diketahui jumlah dan sebaran muatan
negatif dalam lapisan silikat montmorillonit.
Tabel 4. Hasil Analisis Kimia Total Montmorillonit
Oksida (%) Mt Ch 1 Mt Ch 2 Mt Ch 3 Mt Kb 1 Mt Pg SiO2 53.21 47.62 52.92 71.43 52.05 Al2O3 31.34 22.33 23.76 14.13 25.65 Fe2O3 3.86 2.79 5.98 2.30 1.62 MgO 1.23 3.81 3.45 3.30 2.62 ZnO 0.31 0.19 0.10 0.02 0.02 MnO 0.02 0.02 0.04 0.01 0.11 CuO 0 0.05 0.04 0.003 0.01 CaO 0.11 0.20 0.18 0.18 0.98 Na2O 1.91 2.91 2.29 1.35 2.56 K2O 0.24 0.66 0.74 0.17 5.28 KA 13.73 9.06 11.67 7.99 6.73
Jumlah 105.96 89.64 101.17 100.88 97.63
Dari susunan unsur-unsur tersebut dapat ditentukan rumus mineral liat
montmorillonit melalui langkah seperti disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Langkah Perhitungan Penentuan Rumus Montmorillonit untuk Mt Ch 1
Mt Ch1 % W Meq Ceq C44 K/ss SiO2 53.21 0.8855 3.5420 27.481 6.87 Al2O3 31.34 0.3074 1.8443 14.309 4.77 Fe2O3 3.86 0.0242 0.1450 1.125 0.38 MgO 1.23 0.0305 0.0610 0.473 0.24 ZnO 0.31 0.0038 0.0076 0.059 0.03 MnO 0.02 0.0003 0.0006 0.004 0.002 CuO 0 - - - - CaO 0.11 0.0020 0.0039 0.030 0.02 Na2O 1.91 0.0308 0.0616 0.478 0.48 K2O 0.24 0.0026 0.0051 0.040 0.04 Jumlah 92.23 5.6711
Keterangan : % W = Hasil analisis oksida-oksida Meq = Menghitung mol ekivalen (% W / M) Ceq = Menghitung muatan ekivalen (Meq x ? kation x valensi)
C44 = Menghitung sebaran muatan kation/44 muatan (? Ceq dijadikan 44) K/ss = Menghitung jumlah kation/satuan sel (C44/muatan)
Dari kolom K/ss pada Tabel 5 selanjutnya unsur-unsur disebar ke dalam
lembar tetrahedral, oktahedral dan kation antar lapisan sebagai berikut :
Tetrahedral
Oktahedral
Kation antar lapisan
Si 6,87 Al 3,64 Ca 0,02 Al 1,13 + Fe 0,38 Na 0,48 8,00 Mg 0,24 K 0,04 + Zn 0,03 0,56 Mn 0,002 Cu - + 4,29 Muatan -1.13 +0.57 +0.56
Dengan demikian rumus montmorillonit Ch 1 adalah Ca0.02Na0.48K0.04
(Si6.87Al1.13)(Al3.64Fe0.38Mg0.24Zn0.03Mn0.002)O20(OH)4. Perhitungan rumus
montmorillonit untuk contoh Mt Ch 2 sampai dengan Mt Pg dapat dilihat dalam
Lampiran 17-20.
Dari hasil perhitungan rumus mineral liat bentonit, dapat dilihat bahwa
pada Ch 1 terdapat muatan negatif di dalam lembar tetrahedral sebesar 1.13 yang
didapat dari substitusi isomorfik terhadap Si4+ oleh Al3+. Pada lembar oktahedral
terdapat muatan positif 0.57, sehingga dalam lapisan terdapat muatan netto -0.56
yang dinetralkan oleh kation-kation dalam ruang antar lapisan sebesar +0.56.
Pada liat bentonit Ch 2 ditemukan karakteristik yang berbeda dengan liat
bentonit Ch 1. Dari hasil perhitungan terdapat muatan negatif di dalam lapisan
tetrahedral sebesar 0.88 yang didapat dari substitusi isomorfik terhadap Si4+ oleh
Al3+. Pada lembar oktahedral terdapat muatan negatif 0.15, sehingga dalam
lapisan terdapat muatan negatif netto -1.03 yang dinetralkan oleh kation-kation
dalam ruang antar lapisan sebesar +1.03. Rumus mineral liat untuk Ch 2 adalah
Ca0.03Na0.84K0.13(Si7.12Al0.88) (Al3.05Fe0.31Mg0.85Zn0.02Mn0.003Cu0.01)O20(OH)4.
Liat bentonit Ch 3 tidak berbeda dengan bentonit Ch 1. Hasil perhitungan
menunjukkan adanya muatan negatif di dalam lapisan tetrahedral sebesar 0.85
yang didapat dari substitusi isomorfik terhadap Si4+ oleh Al3+. Pada lembar
oktahedral terdapat muatan positif 0.06, sehingga dalam lapisan terdapat muatan
netto -0.79 yang dinetralkan oleh kation-kation dalam ruang antar lapisan sebesar
+0.79. Rumus mineral liat Ch 3 adalah Ca0.03Na0.60K0.13(Si7.15Al0.85)
(Al2.94Fe0.61Mg0.69Zn0.01Mn0.005Cu0.0004)O20(OH)4.
Bentonit Kb 1 memiliki karakteristik yang berbeda dari bentonit lainnya.
Pada liat bentonit ini tidak ditemukan adanya substitusi isomorfik Al3+ terhadap
Si4+, sehingga muatan negatif hanya ditemukan pada lapisan oktahedral sebesar
0.40, yaitu untuk dapat mengimbangi muatan positif yang ada pada kation antar
lapisan. Ca0.02Na0.33K0.03(Si8.00) (Al2.07Fe0.22Mg0.61Zn0.002Mn0.001Cu0.0003)O20(OH)4
adalah rumus mineral liat Kb 1.
Hasil perhitungan liat contoh Pg menunjukkan adanya muatan negatif di
dalam lapisan tetrahedral sebesar 0.94 yang didapat dari substitusi isomorfik
terhadap Si4+ oleh Al3+, dan pada lembar oktahedral terdapat muatan negatif 0.93,
sehingga dalam lapisan terdapat muatan netto -1.87 yang dinetralkan oleh kation-
kation dalam ruang antar lapisan sebesar +1.87. Liat bentonit ini memiliki
karakteristik montmorillonit dengan adanya muatan negatif di kedua lapisan
tetrahedral dan oktahedral dan muatan positif yang tinggi pada kation antar
lapisan. Rumus mineral untuk liat contoh Pg adalah Ca0.14Na0.67K0.92 (Si7.06Al0.94)
(Al3.16Fe0.17Mg0.53Zn0.002Mn0.01Cu0.001)O20(OH)4.
Sifat Kimia Bentonit dan Bleaching Earth
Bentonit sebelum aktivasi memiliki pH berkisar antara 5.34-8.05,
sedangkan setelah aktivasi pH berubah menjadi sekitar 2.66-3.14. Terlihat bahwa
terjadi penurunan pH setelah dilakukan aktivasi menggunakan HCl (Tabel 6).
Sifat basa dari bentonit alami berubah menjadi asam, disebabkan oleh reaksi yang
terjadi pada saat proses pengasaman. Kation-kation K+, Na+, Ca2+, Mg2+ dalam
ruang antarlapisan bentonit bertukar dengan ion H+ dari HCl yang bersifat asam.
KTK bentonit juga mengalami penurunan setelah aktivasi.. Hal ini terjadi karena
sebagian ion-ion Al3+, Fe3+, dan Mg2+ dari kisi kristal dalam struktur
montmorillonit larut ketika dipanaskan dengan asam kuat (HCl 6 N) selama 3 jam
(Tabel 7).
Tabel 6. pH dan Kapasitas Tukar Kation Bentonit asal Karangnunggal,
Tasikmalaya Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sutiani, 2006)
Contoh pH KTK (me/100 g)
Sebelum aktivasi
Setelah aktivasi
Sebelum aktivasi
Setelah aktivasi
Ch 1 8.05 2.66 37.24 22.08 Ch 2 7.39 2.88 62.35 22.95 Ch 3 7.59 2.70 53.26 22.08 Kb 1 5.34 3.14 51.09 16.89 Pg 5.41 2.87 13.86 11.69
Hasil analisis terhadap filtrat dari proses aktivasi bentonit (Tabel 7)
menunjukkan bahwa bentonit mengalami kehilangan kation Al, Fe dan Ca lebih
banyak dari kation-kation yang lain. Aluminium, Mg dan Fe tersebut berasal dari
lembar- lembar oktahedral, sedangkan Ca, Na dan K berasal dari ruang
antarlapisan.
Tabel 7. Jumlah Unsur-unsur Terlarut pada Proses Aktivasi Bentonit
Contoh Al Fe Mg Ca K Na ......................................ppm.........................................
Ch 1 5.177 2.985 813 899 70 11 Ch 2 6.287 1.971 1.853 1.365 193 10 Ch 3 4.652 4.052 1.400 976 289 12 Kb 1 4.566 1.288 1.609 627 65 27 Pg 1.119 1.327 78 24 242 6
Hasil analisis kimia total yang terlihat pada Tabel 8 menjelaskan bahwa
akibat pelarutan unsur-unsur K, Na, Ca, Mg, Fe dan Al selama proses aktivasi
bentonit, maka terlihat kadar SiO 2 dalam bleaching earth umumnya meningkat
sebagai efek pemekatan.
Tabel 8. Hasil Analisis Kimia Total pada Bentonit dan Bleaching Earth
Oksida (%)
Cihamirung 1 Cihamirung 2 Cihamirung 3 Kebon 1 Panyosogan Bent BE Bent BE Bent BE Bent BE Bent BE
SiO2 55.23 79.46 73.81 39.88 58.13 72.87 71.13 90.48 60.15 73.74 Al2O3 2.64 2.15 2.12 1.10 1.34 1.68 1.40 0.17 2.08 1.91 Fe2O3 4.10 0.64 8.95 0.13 1.56 0.81 1.67 0.26 1.66 0.37 MgO 1.38 0.48 3.60 0.78 3.75 1.01 3.83 0.38 1.81 1.67 ZnO 0.44 0.12 0.28 0.04 0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 MnO 0.05 0.01 0.09 0.01 0.02 0.02 0.02 0.003 0.02 0.02 CuO 0.004 0.008 0.05 0.008 0.004 0.01 0.004 0.01 0.01 0.005 CaO 1.51 0.31 2.65 0.27 1.67 0.27 1.82 0.31 0.42 0.31 Na2O 0.57 1.01 1.20 1.55 1.15 0.98 1.60 0.73 1.47 1.55 K2O 0.19 0.14 2.66 3.45 0.18 2.66 0.18 0.04 4.23 4.04 KA 25.96 20.10 21.98 18.62 20.65 19.90 24.11 18.13 9.22 9.75 Jumlah 92.07 104.43 117.39 65.84 88.49 100.24 105.79 110.53 81.09 93.38
Keterangan: Bent=bentonit, BE=bleaching earth, KA=kadar air
Kaitan Bleach Power dengan Sifat-sifat Bentonit
Nilai bleach power suatu bleaching earth menentukan kemampuannya
dalam menjernihkan CPO (Gambar Lampiran 21). Semakin tinggi nilai bleach
power-nya, maka kemampuan bleaching earth dalam menjernihkan CPO pun
semakin tinggi, sehingga dosis bleaching earth yang perlu digunakan dalam
proses penjernihan CPO menjadi semakin rendah. Tabel 9 menunjukkan bahwa
nilai bleach power meningkat dari sekitar 28-39% sebelum aktivasi menjadi
sebesar 79-82% setelah aktivasi, kecuali pada contoh Pg yang hanya 50%.
Bentonit Ch 2 dan Kb 1 sudah menunjukkan angka bleach power yang tinggi
sebelum diaktivasi yaitu berturut-turut 36.6% dan 39.0%, dibandingkan Ch 1, Ch
3 dan Pg yang berkisar antara 28.0-31.7%. Setelah aktivasi, Ch 2 dan Kb 1 juga
menunjukkan angka bleach power yang lebih tinggi dibandingkan ketiga contoh
lainnya, yaitu 81.7%, dibandingkan 79.3-80.5% pada Ch 1 dan Ch , serta Pg yang
hanya 50%.
Tabel 9. Nilai Bleach Power Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya
Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sutiani, 2006)
Contoh Bleach Power (%)
Sebelum aktivasi Sesudah aktivasi Ch 1 Ch 2 Ch 3 Kb 1 Pg
31.7 36.6 31.7 39.0 28.0
79.3 81.7 80.5 81.7 50.0
Kemampuan bentonit menjernihkan CPO juga bisa dilihat dari nilai
absorban atau % Transmitan (% T). Semakin tinggi nilai % T, semakin tinggi pula
kemampuan penjernihannya. Sebaliknya dengan absorban, semakin tinggi
kemampuan penjernihannya, maka nilai absorban semakin kecil. Yulianto (2004)
menemukan bahwa CPO yang dijernihkan dengan bleaching earth dari bentonit
asal Rahong dan Dengok memiliki kejernihan yang sangat tinggi dilihat dari nilai
absorbannya pada panjang gelombang 595 nm, yaitu sebesar 0.040 dan 0.045
(Tabel 10).
Tabel 10. Nilai absorben dan % T bentonit Karangnunggal, Tasikmalaya pada panjang gelombang 546 nm Sebelum dan Sesudah Aktivasi (Sutiani, 2006)
Contoh Absorban % T
Sebelum Aktivasi
Sesudah Aktivasi
Sebelum Aktivasi
Sesudah Aktivasi
Ch 1 Ch 2 Ch 3 Kb 1 Pg
0.539 0.467 0.539 0.440 0.579
0.110 0.100 0.106 0.103 0.319
29.0 34.1 29.0 36.4 26.3
77.6 79.1 78.4 79.0 48.0
Bila dikaitkan dengan sifat-sifat bentonit lainnya, seperti angka
pengembangan, berat jenis, kadar montmorillonit, mineral pengotor, posisi
muatan negatif, kadar SiO 2 dan besarnya kapasitas tukar kation, terlihat bahwa
nilai bleach power bentonit di atas lebih terkait dengan kadar SiO 2 dan kadar
montmorillonit. Bentonit Ch 1 da Ch 3 yang memiliki nilai bleach power 31.7%
sebelum aktivasi dan 79.3-80.5% setelah aktivasi (Tabel 9) memiliki kadar
motmorillonit 68.2-76.0% (Tabel 2) dan kadar SiO 2 dalam bentonit 55.2-58.1%
(Tabel 8). Sementara itu bentonit Ch 2 dan Kb 1 yang memiliki nilai bleach
power tinggi, yaitu 36.6-39.0% sebelum aktivasi dan 81.7% setelah aktivasi
(Tabel 9), juga memiliki kadar motmorillonit yang tinggi antara 97.5-98.8%
(Tabel 2) dan kadar SiO 2 dalam bentonit yang juga tinggi antara 71.1-73.8%
(Tabel 8). Darmutjie (1996) menyatakan bahwa nilai bleach power hanya terkait
dengan jumlah montmorillonit yang dikandungnya.
KESIMPULAN
1. Bentonit Ch 1, 2, 3 dan Kb 1 memiliki kadar montmorillonit antara 68.2-
98.8%, angka pengembangan antara 1.3-1.6 kali, KTK sebelum aktivasi
37.24-62.35 me/100g dan 16.89-22.95 me/100g setelah aktivasi, pH antara
5.34-8.05 sebelum aktivasi dan 2.66-3.14 setelah aktivasi, serta berat jenis
antara 2.17-2.59 g/cm3.
2. Contoh Pg dengan kadar montmorillonit hanya 9.1% tidak memenuhi
syarat disebut sebagai bentonit
3. Montmorillonit pada bentonit Ch 1 dan Ch 3 memiliki muatan negatif
pada lapisan tetrahedral, dan pada Kb 1 memiliki muatan negatif pada
lapisan oktahedral, sedangkan montmorillonit pada bentonit Ch 2 dan pada
contoh Pg memiliki muatan negatif di kedua lapisan tetrahedral dan
oktahedral.
4. Berdasarkan analisis XRD, TG/DTA dan FTIR-Spektrofotometer, bentonit
Ch 1 dan Ch 3 selain mengandung mineral montmorillonit juga
mengandung mineral kaolinit.
5. Pada proses aktivasi dengan HCl terjadi pelepasan unsur-unsur K sebesar
65-289 ppm, Na sebesar 6-27 ppm, Ca sebesar 24-1.365 ppm, Mg sebesar
78-1.853 ppm, Fe sebesar 1.288-4.052 ppm dan Al sebesar 1.119-6.287
ppm.
6. Nilai bleach power nampaknya lebih terkait dengan kadar montmorillonit
dan kadar SiO2 yang terkandung dalam bentonit.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1987. Bahan Galian Industri : Bentonit. Departemen Pengembangan dan Energi. Pusat Pengembangan Teknologi Mineral. Jakarta.
Arifin, M. dan A. Sudradjat. 1997. Bahan Galian Industri. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Teknologi Mineral. Bandung. Darmutjie, S.T. 1996. Perubahan Struktur Bentonit pada Proses Aktivasi dengan
Asam Sulfat. Prosiding Seminar Nasional II Spektroskopi. Jaringan Kerjasama Kimia Analitik Indonesia. Yogyakarta.
Diaz, Francisco R. Valenzuela and Persie de Souza Santos. 2001. Studies on The
Acid Activation of Brazilian Smectitic Clays. Departemento de Engenharia Metalurgica e de Materials, Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo. Sao Paulo.
Grim, R.E. 1968. Clay Mineralogy. Mc Graw-Hill Book & Co. Hováth, I., L. Stevula and J. Krajcovic. 1991. Al-Pillared montmorillonit:
Sorption of some probe molecules. Proc. 7th Euroclay Conf., Dresden '91, Greifswald : 517-522
Iskandar und H. Graf von Reichenbach. 1993. Zur Einlagerung von
Aluminiumhydroxo-Komplexen in Vermiculit. Berichte der Deutschen Ton- und Tonmineralgruppe e. V., Beitrage zur Jahrestagung Hannover 9 - 11 September 1992.
Iskandar. 1994. Zur Einlagerung von Aluminiumhydroxo-Polymeren in die
Zwischen-schichten aufweitbarer Schichtsilikate. Dissertation. Universität Hannover.
Jaynes, W.F. and S.A. Boyd. 1991. Clay Mineral Type and Organic Compound
Sorption by HDTMA-Exchanged Clays. Soil Sci. Soc. Am. J. 55: 43-48 Kompas. 2006. India Turunkan Bea Masuk Minyak Sawit, Eksportir
Diuntungkan. Jakarta: http://www.kompas.com/kompas-cetak/0608/16/ekonomi/2888194.htm. Diakses September 2006.
Lagaly, G. 1993. Praktische Verwendung und Einsatzmöglichkeiten von Tonen.
In Tonminerale und Tone: Struktur, Eigenschaften, Anwendung und Einsatz in Industrie und Umwelt, K. Jasmund/G. Lagaly (Hrsg). Steinkopff Verlag, Darmstadt: 358-427
Siagian, Naomi. 2003. Pertumbuhan CPO Mendongkrak Dunia. Jakarta: www.sinarharapan.co.id/ekonomi/industri/2003/1203/ind.1html. Diakses Agustus 2006.
Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Jurusan Tanah. Faperta. IPB. Bogor. Stockmeyer, M. 1990. Adsorption organischer Substanzen an organophilen
Bentoniten. Z. dt. geol. Ges. 141: 445-451 Suharto, Rosediana. 2006. Industri Kelapa Sawit Tumbuh Signifikan. Jakarta:
http://www.dpin.go.id/ind/publikasi/berita_psb/2006/2006228.HTM. Diakses Agustus 2006.
Sutiani, Dini. 2006. Karakteristik Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya
sebagai Bahan Baku Bleaching Earth. Skripsi. Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian Bogor, IPB. Bogor.
Tan, K.H. 1993. Principles of Soil Chemistry, 2nd edition. Marcel Dekker, Inc.
New York. Yulianto, Toni. 2004. Karakteristik Bentonit sebagai Bleaching Earth dan
Pengaruhnya Terhadap Pemucatan Minyak Sawit Mentah. Skripsi. Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian Bogor, IPB. Bogor.
LAMPIRAN
Gambar Lampiran 1. Beberapa Bentonit asal Karangnunggal, Tasikmalaya
Cihamirung 1 (Ch 1) Cihamirung 2 (Ch 2)
Cihamirung 3 (Ch 3)
Kebon 1 (Kb 1) Panyosogan (Pg)
Gambar Lampiran 2. Difraktogram Bentonit Cihamirung 1 (Mt Ch1)
Gambar Lampiran 3. Difraktogram Bentonit Cihamirung 2 (Mt Ch 2)
Gambar Lampiran 4. Difraktogram Bentonit Cihamirung 3 (Mt Ch 3)
Gambar Lampiran 5. Difraktogram Bentonit Kebon 1 (Mt Kb 1)
Gambar Lampiran 6. Difraktogram Bentonit Panyosogan (Mt Pg)
Gambar Lampiran 7. Kurva TG/DTA Bentonit Ch 1 dan Mt Ch 1
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00Time [min]
-6.00
-4.00
-2.00
0.00
2.00
mgTGA
-20.00
0.00
20.00
uVDTA
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00C
Temp
92.44 C
-30.59 uV
963.96 C19.15 uV
-3.997 mg
-25.955 %
Weight Loss
Cihamirung 1
CH 1.tadCH 1.tadCH 1.tadclay 1.tadclay 1.tadclay 1.tad
TempDTATGATempDTATGA
Gambar Lampiran 8. Kurva TG/DTA Bentonit Ch 2 dan Mt Ch 2
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00Time [min]
-6.00
-4.00
-2.00
0.00
2.00
mgTGA
-40.00
-20.00
0.00
20.00
uVDTA
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00C
Temp
106.61 C
-38.21 uV
-3.363 mg-21.980 %
Weight Loss
Cihamirung 2
CH2.tadCH2.tadCH2.tadClay 2.tadClay 2.tadClay 2.tad
TempDTATGATempDTATGA
Gambar Lampiran 9. Kurva TG/DTA Bentonit Ch 3 dan Mt Ch 3
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00Time [min]
-6.00
-4.00
-2.00
0.00
2.00
mgTGA
-30.00
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
uVDTA
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00C
Temp
103.71 C
-31.90 uV
-3.097 mg
-20.647 %
Weight Loss
Cihamirung 3
CH 3.tadCH 3.tadCH 3.tadclay 3..tadclay 3..tadclay 3..tad
TempDTATGATempDTATGA
Gambar Lampiran 10. Kurva TG/DTA Bentonit Kb 1 dan Mt Kb 1
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00Time [min]
-6.00
-4.00
-2.00
0.00
2.00
mgTGA
-40.00
-20.00
0.00
20.00
uVDTA
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00C
Temp
97.48 C
-39.64 uV
-3.665 mg-24.112 %
Weight Loss
Kebon 1
KB 1.tadKB 1.tadKB 1.tadclay 4.tadclay 4.tadclay 4.tad
TempDTATGATempDTATGA
Gambar Lampiran 11. Kurva TG/DTA Bentonit Pg dan Mt Pg
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00Time [min]
-4.00
-2.00
0.00
2.00
mgTGA
-40.00
-20.00
0.00
20.00
40.00
uVDTA
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00C
Temp
70.16 C-10.59 uV
-1.410 mg-9.216 %
Weight Loss
Panyosogan
Psgn .tadPsgn .tadPsgn .tadclay 5.tadclay 5.tadclay 5.tad
TempDTATGATempDTATGA
Gambar Lampiran 12. Kurva FT-IR Bentonit Ch 1 dan Mt Ch 1
Gambar Lampiran 13. Kurva FT-IR Bentonit Ch 2 dan Mt Ch 2
Gambar Lampiran 14. Kurva FT-IR Bentonit Ch 3 dan Mt Ch 3
Gambar Lampiran 15. Kurva FT-IR Bentonit Kb 1 dan Mt Kb 1
Gambar Lampiran 16. Kurva FT-IR Bentonit Pg dan Mt Pg
Tabel Lampiran 17. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Ch 2
Mt Ch 2 % W Meq Ceq C44 K/ss SiO2 47.62 0.7925 3.1699 28.469 7.12 Al2O3 22.33 0.2190 1.3140 11.801 3.93 Fe2O3 2.79 0.0175 0.1048 0.941 0.31 MgO 3.81 0.0945 0.1890 1.697 0.85 ZnO 0.19 0.0023 0.0047 0.042 0.02 MnO 0.02 0.0003 0.0006 0.005 0.003 CuO 0.05 0.0006 0.0013 0.011 0.01 CaO 0.2 0.0036 0.0071 0.064 0.03 Na2O 2.91 0.0469 0.0939 0.843 0.84 K2O 0.66 0.0070 0.0140 0.126 0.13 Jumlah 80.58 4.8993
Tetrahedral
Oktahedral
Kation antar lapisan
Si 7.12 Al 3.05 Ca 0.03
Al 0.88 + Fe 0.31 Na 0.84
8.00 Mg 0.85 K 0.13 +
Zn 0.02 1.03
Mn 0.003
Cu 0.01 +
4.24
Muatan -0.88 -0.15 +1.03 Rumus Montmorillonit Ch 2 : Ca0.03Na0.84K0.13(Si7.12Al0.88) (Al3.05Fe0.31Mg0.85Zn0.02Mn0.003Cu0.01)O20(OH)4
Tabel Lampiran 18. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Ch 3
Mt Ch 3 % W Meq Ceq C44 K/ss SiO2 52.92 0.8807 3.5227 28.612 7.15 Al2O3 23.76 0.2330 1.3982 11.356 3.79 Fe2O3 5.98 0.0374 0.2247 1.825 0.61 MgO 3.45 0.0856 0.1711 1.390 0.69 ZnO 0.10 0.0012 0.0025 0.020 0.01 MnO 0.04 0.0006 0.0011 0.009 0.005 CuO 0.04 0.0005 0.0010 0.0082 0.004 CaO 0.18 0.0032 0.0064 0.052 0.03 Na2O 2.29 0.0369 0.0739 0.600 0.60 K2O 0.74 0.0079 0.0157 0.128 0.13 Jumlah 89.50 5.4173
Tetrahedral
Oktahedral
Kation antar lapisan
Si 7.15 Al 2.94 Ca 0.03
Al 0.85 + Fe 0.61 Na 0.60
8.00 Mg 0.69 K 0.13 +
Zn 0.01 0.79
Mn 0.005 Cu 0.004 +
4.26
Muatan -0.85 +0.06 +0.79
Rumus Montmorillonit Ch 3 : Ca0.03Na0.60K0.13(Si7.15Al0.85) (Al2.94Fe0.61Mg0.69Zn0.01Mn0.005Cu0.0004)O20(OH)4
Tabel Lampiran 19. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Kb 1
Mt Kb 1 % W Meq Ceq C44 K/ss SiO2 71.43 1.1887 4.7549 35.515 8.88 Al2O3 14.13 0.1386 0.8315 6.211 2.07 Fe2O3 2.30 0.0144 0.0864 0.645 0.22 MgO 3.30 0.0818 0.1637 1.223 0.61 ZnO 0.02 0.0002 0.0005 0.004 0.002 MnO 0.01 0.0001 0.0003 0.002 0.001 CuO 0.003 0.0000 0.0001 0.001 0.0003 CaO 0.18 0.0032 0.0064 0.048 0.02 Na2O 1.35 0.0218 0.0435 0.325 0.33 K2O 0.17 0.0018 0.0036 0.027 0.03 Jumlah 92.89 5.8909
Tetrahedral
Oktahedral
Kation antar lapisan
Si 8.00 + Al 2.07 Ca 0.02
8.00 Fe 0.22 Na 0.33 Mg 0.61 K 0.03 + Zn 0.002 0.40 Mn 0.001 Cu 0.0003 +
2.90 Muatan 0 -0.40 +0.40
Rumus Montmorillonit Kb 1 : Ca0.02Na0.33K0.03(Si8.00) (Al2.07Fe0.22Mg0.61Zn0.002Mn0.001Cu0.0003)O20(OH)4
Tabel Lampiran 20. Langkah Perhitungan Rumus Montmorillonit untuk Mt Pg
Mt Pg % W Meq Ceq C44 K/ss SiO2 52.05 0.8662 3.4648 28.238 7.06 Al2O3 25.65 0.2516 1.5094 12.302 4.10 Fe2O3 1.62 0.0101 0.0609 0.496 0.17 MgO 2.62 0.0650 0.1300 1.059 0.53 ZnO 0.02 0.0002 0.0005 0.004 0.002 MnO 0.11 0.0016 0.0031 0.025 0.01 CuO 0.01 0.0001 0.0003 0.002 0.001 CaO 0.98 0.0175 0.0350 0.285 0.14 Na2O 2.56 0.0413 0.0826 0.673 0.67 K2O 5.28 0.0562 0.1123 0.916 0.92 Jumlah 90.90 5.3988
Tetrahedral
Oktahedral
Kation antar lapisan
Si 7.06 Al 3.16 Ca 0.14 Al 0.94 + Fe 0.17 Na 0.67 8.00 Mg 0.53 K 0.92 + Zn 0.002 1.87 Mn 0.01 Cu 0.001 + 3.87 Muatan -0.94 -0.93 +1.87
Rumus Montmorillonit Pg : Ca0.14Na0.67K0.92(Si7.06Al0.94) (Al3.16Fe0.17Mg0.53Zn0.002Mn0.01Cu0.001)O20(OH)4
Gambar Lampiran 21. Perbandingan Warna CPO Hasil Penjernihan dengan Bentonit asal Karangnunggal Sebelum dan Sesudah Aktivasi
CPO + Ch 1 CPO + Ch 2
CPO + Ch 3
CPO + Kb 1 CPO + Pg Keterangan : Tabung kiri CPO + bentonit alami, tabung tengah CPO, tabung
kanan CPO + bentonit hasil aktivasi