Dr. Edy Wibowo, S.Si., M.Sc. adalah alumi Fisika UNNES angkatan 2004, Dosen S1 Teknik Fisika di Telkom University, Bandung. Bidang Risetnya adalah Fungsionalisasi Material. Email: edywibowo[a]telkomuniversity.ac.id
Zeolit merupakan material berstruktur hidrat aluminium silikat dengan luas permukaan spesifik yang tinggi sehingga memiliki potensi yang besar untuk digunakan sebagai bahan penjerap (adsorbent) [1-3]. Heulandite, Clinoptilolite, dan Mordenite merupakan jenis zeolit alam yang keberadaannya paling banyak di alam [4]. Heulandite dan Clinoptilolite memiliki kesamaan pada struktur kristal yaitu monoklinik namun berbeda pada nilai rasio Si/Al-nya. Heulandite memiliki rasio Si/Al < 4,0 sedangkan Clinoptilolite memiliki rasio Si/Al 4,0 hingga 5,2 [1,4]. Berbeda dengan Heulandite dan Clinoptilolite, Mordenite memiliki struktur ortorombik dengan nilai rasio Si/Al sebesar 4,5-5,5 [5,6]. Setiap jenis zeolit memiliki karakteristik yang unik, berbeda satu dengan lainnya, seperti berbeda dalam kemampuan adsorpsi, mempertukarkan ion, maupun ketahanan termal dan mekaniknya. Akibatnya, setiap jenis zeolit memiliki aplikasi potensial yang berbeda. Untuk pemanfaatan lebih lanjut, kemampuan adsorpsi zeolit perlu ditingkatkan. Hal ini dikarenkan, pada kondisi alamiahnya kemampuan adsorpsi zeolit alam masih relatif rendah. Peningkatan kemampuan adsorpsi zeolit dapat dilakukan melalui proses modifikasi atau aktivasi.
Telah dilaporkan bahwa tiap jenis zeolit memerlukan perlakuan aktivasi yang berbeda. Proses aktivasi yang tidak tepat dapat merusak kerangka zeolit sehingga dapat menurunkan kemampuan adsorpsinya [7, 8]. Oleh karena itu, bagi seorang peneliti zeolit, merupakan hal sangat penting mengetahui proses aktivasi yang tepat untuk satu jenis zeolit tertentu. Aktivasi berbasis termal, berbasis kimiawi, maupun aktivasi menggunakan surfaktan tertentu merupakan motode-motode aktivasi yang umum dan telah banyak digunakan dan dilaporkan efektif meningkatkan kemampuan adsorpsi zeolit [3-10]. Melalui aktivasi yang tepat, kemampuan adsorpsi zeolit dapat ditingkatkan secara optimal. Sebaliknya, pemilihan metode aktivasi yang tidak tepat berpotensi merusak strukur pori zeolit dan menurunkan adsorptivitasnya.
Agar dapat menentukan jenis aktivasi yang tepat untuk satu jenis zeolit alam maka jenis (type) dan karakteristik dari zeolit alam tersebut terlebih dahulu perlu dikenali dengan baik. Oleh karena itu, karakterisasi zeolit harus dilakukan untuk memperoleh informasi yang memadai mengenai karakteristik zeolit alam sehingga metode aktivasi atau modifikasi zeolit tersebut dapat dipilih secara tepat.
Sukabumi, Jawa Barat merupakan salah satu wilayah Indonesia sebagai tambang zeolit alam. Di Indonesia sendiri, zeolit telah lazim digunakan sebagai pengisi filter untuk penjernihan air. Dalam sejumlah referensi telah dilaporkan bahwa zeolit yang telah diaktivasi dapat digunakan secara efektif untuk penjernihan air, pengolahan air limbah industri, pengolahan limbah radioaktif, pengolahan air limbah rumah tangga dan desalinasi air laut [1-22]. Agar zeolit alam Sukabumi dapat dimanfaatkan secara lebih luas dan efektif maka adsorptivitas zeolit tersebut perlu ditingkatkan melaluai proses aktivasi yang tepat. Oleh karena itu, sebelum dilakukan proses aktivasi, perlu dilakukan sejumlah pengujian untuk mengetahui jenis dan karakteristik zeolit Sukabumi. Identifikasi jenis dan karakteristik zeolitini merupakan tahapan penting yang harus dilakukan agar peneliti dapat menentukan jenis aktivasi yang terbaik yang perlu dilakukan untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi zeolit alam.
Informasi mengenai struktur zeolit dapat diperoleh melalui pengujian menggunakan XRD (X-ray Diffraction Spectroscopy). Informasi mengenai komposisi kimia dan rasio Si/Al dapat diperoleh dari pengujian menggunakan EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). Informasi mengenai morfologi dan kekasaran permukaan zeolit dapat diperoleh melalui pengujian menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy). Luas permukaan spesifik zeolit diketahui melalui pengujian dengan N2 Fisisorpsi menggunakan metode BET (Brunauer-Emmet-Teller), dan informasi terkait karakteristik getaran molekul zeolit diperoleh melalui pengujian FTIR (Fourier Transform Infra-Red).
Berdasarkan hasil karakterisasi struktur, komposisi kimia, karakteristik serapan vibrasi dan rasio Si/Al yang telah dilakukan diperoleh informasi bahwa zeolit alam Sukabumi berjenis Clinoptilolite dengan derajat kristalinitas tinggi yang ditunjukkan dengan nilai FWHM dan regangan kisi kecil. Zeolit alam Sukabumi memiliki kekuatan mekanik dan ketahanan termal yang baik. Hal ini ditunjukkan dengan kandungan silika yang relatif tinggi dan rasio Si/Al ≥ 4,0. Berdasarkan karaktersitik ini maka kemampuan adsorpsi zeolit alam Sukabumi dapat ditingkatkan melalui perlakuan termal. Perlakuan termal merupakan jenis aktivasi yang ramah lingkungan karena bebas dari penggunaan bahan kimia. Informasi lebih lanjut terkait hasil identifikasi zeolit alam Sukabumi dapat dibaca pada publikasi penulis di Mater. Res. Express (2017) 4 064002.
Referensi
[1] Mansouri N, Rikhtegar N, Panahi H A, Atabi F, Shahraki B K 2013 Environ. Protec. Eng. 39 139
[2] Yilmaz B, Ucar A, Oteyaka B, Uz V 2007 Build. and Environ. 42 3808
[3] Wibowo E, Rokhmat M, Sutisna, Murniati R, Khairurrijal, Abdullah M 2015 Adv. Mater. Res. 1112 154
[4] Elaiopoulos K, Perraki Th, Grigoropoulou E 2008 Micropor. Mesopor. Mater. 112 441
[5] Korkuna O, Leboda R, Skubiszewska-Zieba J, Vrublevs’ka T, Gun’ko V M, Ryczkowski J 2006 Micropor. Mesopor. Mater. 87 143
[6] Polat E, Karaca M, Demir H, Onus A N 2004 J. of Fruit and Ornamental Plant Res. 12 183
[7] Wibowo E, Sutisna, Rokhmat M, Khairurrijal, Abdullah M 2016 Powder Technol. 301 911
[8] Wibowo E, Sutisna, Rokhmat M, Murniati R, Khairurrijal, Abdullah 2017 Procedia Engineering 170, 8
[9] Hou J, Yuan J, Shang R 2012 Powder Technol. 226 222
[10] Zhang X, Tang D, Jiang G 2013 Adv. Powder Technol. 24 689
[11] Ma Y, Yan C, Alshameri A, Qiu X, Zhou C, Li D 2014 Adv. Powder Technol. 25 495
[12] Su S, Ma H, Chun X 2016 Adv. Powder Technol. 27 139
[13] Ates A 2014 Powder Technol. 264 86
[14] Pawar R R, Lalhmunsiama, Bajaj H C, and Lee, S-M 2016 J. Ind. Eng. Chem. 34 213
[15] Ates A, Akgul G 2016 Powder Technol. 287 285
[16] Che C, Glotch T D, Bish D L, Michalski J R, Xu W 2011 J. Geophys. Res. 116 E05007
[17] Shukla P R, Wang S, Ang H M, Tadé M O 2009 Adv. Powder Technol. 20 245
[18] Christidis G E, Moraetis D, Keheyan E, Akhalbedashvili L, Kekelidze N, Gevarkyan R, Yeritsyan H, Sargsyan H 2003 Applied Clay Sci. 24 79
[19] Wibowo E, Rokhmat M, Sutisna, Khairurrijal, Abdullah M 2017 Desalination 409 146
[20] Wibowo E, Rokhmat M, Sutisna, Khairurrijal, Abdullah M 2016 Powder Technol. 301 44
[21] Cejka J, Corma A, Zones S 2010 Zeolite and Catalysis (Synthesis, Reactions and Application), Wiley-VCH Weinheim, Germany
[22] Bekkum VH, Flanigen E M, Jacobs P A 1991 Introduction to zeolite science and practice, 2nd revised Ed. Elsevier, Amsterdam
[23] Kyziol-Komosinska J, Rosik-Dulewska C, Franus M, Antoszczyszyn-Szpicka P, Czupiol J, and Krzyzewska I 2015 Pol. J. Environ. Stud. 24 1111 [24] Erdem E, Karapinar N, Donat R 2004 J. of Colloid and Interface Sci. 280 309
