Pengertian Zeolit

Bahan Pengisi

Bahan pengisi adalah bahan yang digunakan untuk ditambahkan pada bahan polimer untuk meningkatkan sifat-sifatnya dan kemampuan pemrosesan atau untuk mengurangi biaya. Bahan pengisi haruslah inert artinya bahan tersebut tidak bereaksi dengan fase matriks (plastik) campuran fisik, sering dilakukan antara resin termoplastik/karet atau termoplastik/filler.

Penggunaan bahan pengisi secara luas dapat menghasilkan perubahan berikut dalam sifat-sifat termoplastik suatu matrik polimer

1.      Bertambahnya densitas

2.      Bertambahnya modulus elastisitas, pemadatan dan pengerasan bahan

3.      Peningkatan kekuatan kualitas permukaan

4.      Berkurangnya penyusutan bahan

Bahan pengisi yang digunakan dapat dibagi dalam 2 kelompok yaitu organik dan anorganik dan setiap kelompok ini dibagi kedalam tipe jenis berserat (fibrous) dan tidak berserat (unfibrous) yang diperlihatkan pada tabel 2.6  pengelompokkan bahan pengisi.

Tabel 2.6. Pengelompokan Bahan Pengisi

Tipe	Organik	Anorganik
Berserat	Tepung kayu, kapas, selulosa kayu murni	Asbestos, serat kaca
Tidak berserat	Karbon hitam, grafit, serbuk gabus	Silika, kalsium karbonat, kalsium silikat, mika, barium sulfat, tanah liat

(Siagian, K.A., 2009)

Zeolit

Zeolit adalah mineral yang terdiri atas kristal alumino silikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga dimensi. Nama zeolit sendiri berasal dari kata “zein” yang berarti mendidih dan “lithos” yang artinya batuan, disebut demikian karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang apabila dipanaskan. Hal ini menggambarkan perilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga kelihatan seolah-olah mendidih. (Ismaryata, 1999).

Zeolit tidak dapat di identifikasi hanya berdasarkan analisa komposisi kimianya saja, melainkan harus dianalisa strukturnya. Struktur kristal zeolit dimana semua atom Si dan Al dalam bentuk tetrahedral (TO₄) disebut unit bangun primer, zeolit hanya dapat diidentifikasi berdasarkan unit bangun sekunder (UBS) sebagaimana terlihat pada gambar 2.3 dan gambar 2.4.

Penelitian ( Suriawan dan Nindhia, 2010) Menunjukkan gambar 2.5 adalah kondisi awal sebelum dilakukan pengasaman. Struktur mikro yang terlihat tidak mengandung bagian-bagian yang berwarna terang yang merupakan lubang atau rongga yang menimbulkan porositas. Bagian-bagian yang berwarna terang mulai tampak pada Gambar 2.6 Fase dengan warna terang ini adalah porositas dari zeolit akibat pengasaman dengan H₂SO₄. Porositas kemudian terlihat semakin melebar jika dilakukan pengasaman dengan konsentrasi 4% seperti terlihat dengan makin banyaknya fase berwarna terang pada struktur mikro yang tersaji pada Gambar 2.7

Gambar 2.5. Struktur mikro zeolit tanpa aktifasi, Gambar 2.6. Struktur mikro zeolit akibat aktivasi dengan konsentrasi 2% H₂SO₄. Gambar 2.7 struktur mikro zeolit akibat pengasaman H₂SO₄ dengan konsentrasi 4%.

(Suriawan dan Nindhia, 2010)

Karakteristik Kerangka Zeolit

Struktur kerangka zeolit mengandung saluran atau  hubungan rongga yang berisi kation dan molekul air  berikut ini gambar 2.8. Struktur Zeolit

Secara sistematik struktur kerangka zeolit pada gambar 2.9 dapat digambarkan sebagai berikut (Oudejans, 1984 dikutip dalam Kahar, Abdul., 2007)

Karakteristik struktur zeolit antara lain :

a. Sangat berpori, karena kristal zeolit merupakan kerangka yang terbentuk dari jaring tetrahedral SiO₄ dan AlO₄.

b. Pori-porinya berukuran molekul karena pori zeolit terbentuk dari tumpukan cincin beranggotakan 6, 8, 10, atau 12 tetrahedral.

c.  Dapat menukarkan kation. Karena perbedaan muatan Al³⁺ dan Si⁴⁺ menjadikan atom Al dapat kerangka kristal bermuatan negatif dan membutuhkan kation penetral. Kation penetral yang bukan menjadi bagian kerangka ini mudah diganti dengan kation lainnya.

d.  Dapat dijadikan padatan yang bersifat asam. Karena penggantian kation penetral dengan proton-proton menjadikan zeolit padatan asam Bronsted.

e.  Mudah dimodifikasi karena setiap tetrahedral dapat dikontakkan dengan bahan-bahan pemodifikasi.

Adapun komposisi dari zeolit alam disajikan pada tabel 2.7

Tabel Komposisi Zeolit Alam

Komposisi	% Berat
SiO2	78,83
Al2O3	12,50
Fe2O3	1,50
K2O	2,27
Na2O	1,07
MgO	1,95
CuO	2,14

 (Sumber : sutarti, 1994)

Sifat Fisik dan Kimia Zeolit

Zeolit memiliki sifat fisik dan kimia yaitu (Sutarti, 1994) :

a.       Hidrasi derajat tinggi

b.      Ringan

c.       Penukar ion yang tinggi

d.      Ukuran saluran yang uniform

e.       Menghantar listrik

f.       Mengadsorbsi uap dan gas

g.      Mempunyai sifat katalitik

Tabel 2.8. Karakteristik Zeolit

Density	1,1 gr/cc
Porositas	0,31
Volume berpori	0,28-3 cc/gr
Surface area	1-20 m2/gr
Jari-jari makropori	30-100 nm
Jari-jari mikropori	0,5 nm

(Sumber : sutarti, 1994)

Untuk memperoleh zeolit dengan kemampuan yang tinggi diperlukan beberapa perlakuan antara lain preparasi, aktivasi dan modifikasi (sutarti, 1994)

a.       Preparasi

Bertujuan untuk memperoleh ukuran produk yang sesuai dengan tujuan penggunaan. Preparasi ini terdiri dari tahap peremukan (crushing) sampai penggerusan (grinding).

b.      Aktivasi

Dapat dilakukan dengan dua cara yaitu secara fisis dan kimiawi. Aktivasi secara fisis berupa pemanasan zeolit dengan tujuan untuk menguapkan air yang terperangkap dalam pori-pori kristal zeolit sehingga luas permukaan pori-pori bertambah. Pemanasan dilakukan dalam oven biasa pada suhu 300-400⁰C (untuk skala laboratorium) atau menggunakan tungku putar dengan pemanasan selama 5-6 jam (skala besar). Aktivasi secara kimia dilakukan dengan larutan asam H₂SO₄ atau basa NaOH dengan tujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor dan mengatur kembali letak atom yang dipertukarkan. Pereaksi kimia ditambahkan pada zeolit yang telah disusun dalam tangki dan diaduk dalam jangka waktu tertentu. Zeolit kemudian dicuci dengan air sampai netral dan selanjutnya dikeringkan.

c.       Modifikasi

Dengan jalan melapisi zeolit dengan polimer organik vinil piridin, polimer organik alam atau dengan mangan.

Proses Pengolahan Zeolit

Pengolahan zeolit secara garis besar dapat dibagi dalam dua tahap, yaitu preparasi dan aktivasi. Tahapan preparasi zeolit diperlakukan sedemikian rupa agar mendapatkan zeolit yang siap olah. Tahap ini berupa pengecilan ukuran dan pengayakan. Tahapan ini dapat menggunakan mesin secara keseluruhan atau dengan cara sedikit konvensional. Aktivasi zeolit dapat dilakukan dengan cara pemanasan atau penambahan pereaksi kimia baik asam maupun basa :

Aktivasi pemanasan, dilakukan zeolit dalam pengering putar menggunakan bahan umpan yang mempunyai kadar air sekitar 40%, dengan suhu tetap 230⁰C dan waktu pemanasan selama tiga jam.

2.      Penambahan pereaksi kimia, dilakukan di dalam bak pengaktifan dengan NaOH dan H₂SO₄, dimaksudkan untuk memperoleh temperatur yang dibutuhkan dalam aktivasi. Zeolit yang telah diaktivasi perlu dikeringkan terlebih dahulu, pengeringan ini dapat dilakukan dengan cara menjemurnya di bawah sinar matahari. (Saputra,R., 2006)