PEMBUATAN ORGANOCLAYDARI BENTONIT

DAN DI(HYDROGENATED TALLOW)

DIMETILAMONIUM KLORIDA

UNTUK APLIKASI NANOKOMPOSIT

ZULFA

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN MIPAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERISYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA2006 M / 1427 H

PEMBUATAN ORGANOCLAYDARI BENTONIT

DAN DI(HYDROGENATED TALLOW)

DIMETILAMONIUM KLORIDA

UNTUK APLIKASI NANOKOMPOSIT

SkripsiSebagai Salah Satu Syarat untuk Mcmperoleh

Gelar Sarjana SainsPada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri SyarifHidayatullah Jakarta

Oleh

ZULFA102096026563

Menyetujui,

Pembimbing I,

DR. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APUNIP. 330001086

Mengetahui,Ketua Jurusan MIPA

DR. Agus Salim, M.SiNIP. 150294451

Pembimbing II

Syuhada, Dip!. ChemNIP. 680001585

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi yang berjudul "Pembuatan Organoclay dari Bentonit dan Di(hydrogenated

Tallow)dimetilamonium Klorida untuk Aplikasi Nanokomposit" telah diuji dan

dinyatakan ILilus dalam sidang Munaqosah Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Islam Negeri Jakarta pada hari Kamis, 16 November 2006. Skripsi ini

telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Sarjana Strata Satu

(S 1) Jurusan MIl'A, Program Studi Kimia.

Jakarta, November 2006

Tim Penguj i

dan Teknologi

L$Y~fiian.syaJl Jaya Putra, M.Sis

6 "1

Penguji II

~_~~,.LDR. T~~I~XasNIP. 330 001 078

KetLia Program Studi Kimia

(~~....---Hendrawati, M.Si

NIP. 150326906

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRlPSI INI BENAR­BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH D1AJUKANSEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGIATAU LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, November 2006

Zulfal02096026563

RINGKASAN

ZULFA, Pembuatan Organoclay dari Bentonit dan Di(hydrogenatedtallow)dimetilamonium Klorida untuk Aplikasi Nanokomposit. (Di bawahbimbingan MIRZAN T. RAZZAK dan SYUHADA).

Pembuatan organoclay yang dapat digunakan dalam sistem nanokomposit,

dilakukan dengan mencampurkan bentonit yang dipurifikasi dengan surfaktan

di(hydrogenated tallow) dimetilamonium klorida. Konsentrasi surfaktan dan

waktu swelling bentonit divariasikan, yaitu konsentrasi rendah (organoclay low)

dan tinggi (organoclay high), dan waktu swelling 1 hari dan :2 hari. Hasil analisa

XRD untuk organoclay low, didapatkan d-spacing sebesar 3,12 nm dan 3,36 nm,

masing-masing untuk waktu swelling J hari dan 2 hari. Nilai d-spacing tersebut

lebih besar dibandingkan organoclay high, yang masing-masing d-spacingnya

hanya 2,28 nm dan 2,26 nm. Hal ini berarti bahwa organoclay low lebih membuka

ruang untuk terjadi interkalasi dalam pembentukan nanokol11posit. Berdasarkan

analisa TGA, suhu awal degradasi organoclay low yaitu 288,28°C, yang lebih

besar dibandingkan organoclay high, 268,85°C. Dengan demikian organoclay low

memiliki sirat yang lebih baik dibandingkan organoclay high untuk digunakan

lebih lanjut dalam sistem nanokomposit.

KATAPENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT dengan segala rahmat

dan hidayah-Nya, dan atas segala kemudahan yang diberikan dalam

menyelesaikan Penelitian di Sentra Teknologi Polimer (STP) PUSPIPTEK dan

penyusunan Skripsi dengan judul: "Pembuatan Organoclay Dari Bentonit Dan

Di(Hydrogenated Tallow)DimetiIamonium Klorida Untuk Aplikasi

Nanokomposit",

Selama penelitian dan penulisan skripsi ini penl1lis banyak mendapat

banluan dan dukllngan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima

kasih kepada:

I. Bapak DR. Mirzan T. Razak, M.Eng, APU selaku Pembimbing I yang telah

meillangkan waktunya dan banyak memberikan masukan selama penelitian

dan penulisan skripsi inL

2. Ibu Syuhada Dip!. Chern selaku pembimbing II yang telah meluangkan

waktunya dan memberikan masukan selama penelitian dan penulisan skripsi

inL

3. Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.SIS., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah.

4. Ir. Aglls Salim, MSc., selaku Kepala Jurusan MIPA Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatl1llah.

5. Ibll Hendrawati, M.Si., selaku Ketlla Program Studi Kimia Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri SyarifHidayatuliah.

6. Bapak Drs. Wawas Swathatafrijiah, M.Sc., selaku Kepala Balai STP yang

telah memberikan ijin untuk melakukan penelitian di STP.

7. Bapak II'. Rahmat Wijaya selaku manajer STP atas perhatian dan masukan

dalam melakukan penelitian.

8. Bpk. Johan, lbu lea, Jbu Prima, Bpk. Bambang, Bpk. Saeful, Bpk. Dasep,

Bpk. Heru, Malik, Njat dan seluruh staf STP yang telah banyak membantu

dalam menyelesaikan penelitian inl.

9. Seluruh dosen Program Studi Kimia Universitas Islam Negeri atas

dukungannya.

10. Mama lersayang dan keluarga atas dukungan dan do'anya.

11. Fachri alas motivasi dan dukungannya selama penelitian dan penulisan skripsi inl.

12. Semua teman-teman di Bengkel Remaja Pentium (BRP) atas semua

lasilitasnya.

13. Sahabal-sahabatku: Aisyah, Syarifah, Zayyanti dan Heni yang telah banyak

memberikan semangat dan dukungannya.

14. Teman-temanku di lab: Andri, Santoso dan Dio yang telah membantu selama

penelitian.

15. Seluruh teman-teman kimia angkatan 2002 khususnya untuk teman

sepeciuangan, Fikrul Dzar AI-Ghifari, Anah dan Fitri P.

16. Danuntuk semua pihak yang telah membantu namun tidak dapat disebutkan

satu persatu.

Jakarta, Oktober 2006

Penyusun

DAFTARISI

Halaman JlIdlil .Lembar Pengesahan Pembimbing iiLembar Pengesahan Ujian iiiLembar Pernyataan IV

RINGKASAN V

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR lSi................................................................................................ viii

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR.................................................................................... xii

DAFTAR LAMPlRAN................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN I

1.1 LataI' Belakang Penelitian............................................................ 1

1.2 Perumllsan Masalah ".................... 2

1.3 TlIjllan Penelitian '.................... 3

BAB 11 DASAR TEORl............................................................................... 4

2.1 Lempling 4

2.1.1 Definisi Lempllng 4

2.1.2 Klasifikasi Lempllng Menllrut Struktllrnya 5

2.2 Bentonit 6

2.2.1 Klasifikasi Bentonit 7

2.2.2 Proses Pembentllkan Bentoni!.......................................... 7

2.2.3 Jenis Bentonit 8

2.2.4 Manfaat Bentonit 9

2.2.5 Purifikasi Bentonit........................................................... 10

2.2.6 Struktur Monmorilonit..................................................... 13

2.2.7 Kapasitas Tukar Kation Bentonit 13

2.3 Organoclay 15

2.4 Slirkfatan H................. 17

2.4.1 Pengertian Surfaktan ,.................. 17

2.4.2 Klasifikasi Surfaktan........................................................ 18

2.5 Nanokomposit Polimer-clay 20

2.5.1 Pengertian Nanokomposit Polimer-clay 20

2.5.2 Aplikasi Nanokomposit Polimer-clay............................... 21

2.6 Alat Uji 22

2.6.1 Scanning Electron Microscope (SEM-EDAX) 22

2.6.2 X-Ray Diffraction (XRD)................................................. 24

2.6.3 Thermal Gravimelly Analyzer (TGA) 25

BAB III METODE PENELITIAN 26

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian...................................................... 26

3.2 Alat dan Bahan............................................................................ 26

3.2.1 Alat 26

3.2.2 Bahan "................... 27

3.3 Tahapan Penelitian 28

3.4 Cara Kerja................................................................................... 29

3.4.1 Preparasi Bentonit........................................ 29

3.4.2 Prosedur Purifikasi Bentonit 29

3.4.3 Karakterisasi Bentonit Purifikasi...................................... 32

3.4.4 Pembllatan Organoclay 33

3.4.5 Karakterisasi Organoclay 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 37

4.1 Analisa Kapasitas Tukar Kation (KTK) 37

4.2 Analisa Scanning Electron Microscope - Energy Dispersive by

X-Rays (SEM-EDAX) 39

4.3 Analisa X-Ray Diffraction (XRD)................................................ 41

4.4 Analisa Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 45

5.1 Kesitnpulan 45

5.2 Saran........................................................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA................................................................................... 46

LAMPIRAN 49

DAFTAR TABEL

Halanlan

Tabe! 1: Sifat fisik beberapa clay 6

Tabe! 2: Distribusi panjang rantai hidrokarbon surfaktan DTDA................... 19

Tabe! 3: KTK bentonit dan bentonit purifikasi 37

Tabe! 4: KTK organoclay berdasarkan waktu swelling dan konsentrasi

surfaktan 38

Tabe! 5: Data persentase berat beberapa unsur dari belltollit, bentonit

purifikasi dan organoclay (low, 2 hari) 39

Tabe! 6: Data XRD bentonit dan organoclay 41

Tabe! 7: Data analisa TGA dari organoclay (low & high, 2 hari) 43

DAFTAR GAMBAR

Halaman

GambaI' I: Klasifikasi lempllng berdasarkan strllktllrnya............................... 6

GambaI' 2: Strllktur Monmorilonit 13

GambaI' 3: 1I11strasi swelling pada bentoni!.................................................... 15

GambaI' 4: 1I11strasi surface treatment 16

GambaI' 5: Jenis susunan alkil dalam lapisan organoclay.............................. 16

GambaI' 6: 1I11strasi struktur sllrfaktan 17

GambaI' 7: Struktur sllrfaktan DTDA 19

GambaI' 8: Strllktur komposit polimer-clay 20

GambaI' 9: Tortuosity Path............................................................................ 21

GambaI' 10: Mekanisme flame retardancy pada nanokomposit 22

GambaI'll Alur kerja instrumen SEM-EDAX 23

Gam bar 12: Skema Mekanisme Coating.. 23

GambaI' 13: Alur kerja instrumen XRD.................. 24

GambaI' 14: Aim kerja instrumen TGA......................................................... 25

GambaI' 15: Tahapan penelitian 28

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran I: Perhitungan Kapasitas Tukar Kation (KTK) bentonit alam,

bentonit purifikasi dan organoc/ay :.. 49

Lampiran 2: Perhitungan konsentrasi surfaktan low & high berdasarkan

KTK bentonit pllrifikasi............................................................ 52

Lampiran 3: Grafik spektrum SEM-EDAX benton it 53

Lampiran 4: Grafik spektrum SEM-EDAX benton it pllrifikasi...................... 55

Lampiran 5: Grafik spektrum SEM-EDAX organoc/ay (low, 2 hari)............. 57

Lampiran 6: Grafik spektrllm XRD bentonit................................................. 59

Lampiran 7: Grafik spektrum XRD organoc/ay (low, 1 hari) 60

Lampiran 8: Grafik spektrum XRD organoc/ay (low, 2 hari) 61

Lampiran 9: Grafik spektrum XRD organoc/ay (high, I hari) 62

Lampiran 10: Grafik spektrllm XRD organoc/ay (high, 2 hari) 63

Lampiran II: Perhitllngan d-spacing bentonit dan organoc/ay...................... 64

Lampiran 12: Grafik kestabilan panas organoc/ay (low, 2 hari) 65

Lampiran 13: Grafik kestabilan panas organoc/ay (high, 2 hari) 66

BABI

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bentonit merupakan salah satu komoditi mineral industri yang akhir-akhir ini

mendapatkan banyak perhatian para industriawan karena pemanfaatannya luas

(Wibowo, 2005). Pemanfaatan benton it diantaranya untuk peltambangan minyak

dan gas bumi, penjernihan kelapa sawit, pengolahan air lim bah dan bahan pengisi

obat dan kosmetik (Anonimous, 2005). Teknologi penambangan bentonit relatif

sederhana, karena umumnya kOll1oditi ini berada di dekat permukaan tanah dan

bahkan sudah ada yang tersingkap di permukaan akibat adanya proses pelapukan

(Sudradjar,2004).

Cadangan benton it di Indonesia seluruhnya sekitar 1,274 juta ton yang

tersebar di beberapa kabupaten, yaitu: Tasikmalaya (Keeamatan Karangnunggal),

Sukabumi (Kecamatan Lengkong dan Sagaranten), Cianjur (Keeamatan Campaka,

Sukanagara, Cibinong, Pagelaran, Tanggeung dan Kadupandak), Sumedang

(Keeamatan Tanjungkerta, Buahdua, Situraja dan Tomo), Kuningan (Kecamatan

Luragung, Ciawigebang, Cimahi dan Cibingbin), Ciamis, Sumedang dan Garut

(Arijin, 1997).

Salah satu aplikasi benton it di industri yaitu dalam bentuk organoclay.

Organoclay adalah bentonit yang sudah dimurnikan dari pengotor-pengotor

tertcntu dan diberi surfaktan tertentu. Penambahan surfaktan ini bertujuan untuk

merubah benlonil yang bersilill hidrolilik mcnjadi hidrof'obik dan bcrsifat non

2

polar. Hal ini bertujuan agar benton it bisa digunakan sebagai filler pada bahan­

bahan tertentu yang sifatnya hidrofobik. Salah satu industri yang memanfaatkan

organoclay sebagaifiller adalah industri polimer.

Pada penelitian ini pembuatan organoclay akan diaplikasikan dalam bidang

polimer. Dcngan adanya organoclay yang berfungsi sebagai filler berskala nano

dalam sistcm polimer, sifat mckanik dan termal dari polimer murni dapat

meningkat secara signifikan. Sistem komposit antam bentonit dan polimer ini

discbut nanokomposit. Teknologi nanokomposit akhir-akhir ini menarik minat

peneliti karena aplikasinya yang luas, diantaranya yaitu sebagai gas barrier pada

sistcm pengcmasan makanan, reinforcement (penguat) danfiame retardancy pada

sistem polimcr (Anonimous, 2006).

1.2 Peru musan Masalah

Bentonit sebagai bahan dasar pembuatan organoclay masih mengandung

pengotor-pcngotor seperti kalsit, kwarsa, besi, dan senyawa-senyawa asam.

Pcngotor-pengotor ini dapat menghambat pembuatan nanokomposit dan dapat

mcmicu rusaknya polimer pada saat pemrosesan dengan suhu tinggi. Pengotor

tersebut dapat dipurifikasi dengan beberapa perlakuan kimia. Purifikasi benton it

merupakan tahap awal yang menentukan pada pembuatan organoclay. Proses

purifikasi ini dilakukan dalam em pat tahapan, yaitu menghilangkan karbona!,

kadar besi, materi organik dan mincral-mineral pengotor (Ammann, 2003).

Organoclay sebagai nanofiller pada sistem polimer masih banyak

kekurangan. diantaranya terjadinya collapse pada suhu tinggi. Untuk itu dilakukan

3

optimalisasi proses pembllatan lIntlik mendapatkan organoclay dengan stabilitas

termal yang tinggi. Organoclay juga diharapkan memiliki jarak antar lapisan

silikat (d-spacing) yang besar , karena d-spacing yang besar akan memuclahkan

organoclay terclistribusi pacla saat pencampllran dengan polimer.

1.3 Tlljuall

Tujuan penelitian ini yaitu melakukan purifikasi bentonit clan memperoleh

organoclay dari bentonit hasil purifikasi dengan d-spacing dan stabilitas termal

yang !inggi. Organoclay tersebut c1iharapkan c1apat diaplikasikan c1alam

pengembangan teknologi nanokomposit clan c1engan ini c1apat mengoptimalkan

pemanfaatan bentonit yang merupakan sumber c1aya alam Indon.esia.

BABlI

DASAR TEORT

2.1 LClllpung

2.1.1 Dcfinisi Lelllpung

Lempung (tanah liat) dileenal juga sebagai clay mempunyai beberapa

definisi tergantung dari ilmu tinjauannya, di antara definisi tersebut adalah:

1. Bidang Geogoli

Lempung adalah bahan alam yang berasal dad dalam tanah yang

sebagian besar leo~~posisinya adalah mineral yang berbentule lerista!.

Partileel lempung beruleuran sangat leecil, ukuran malesimal partikel

lempung adalah 211m.

2. Bidang Keramile dan Industri Kerajinan

Lempung adalah bahan yang berasal dad dalam tanah yang jika

dicampur air akan menjadi lengket dan bisa diubah-ubah bentuknya. Jika

sudah leering lempung akan menjadi keras dan rapuh selia tidak bisa lagi

dibentuk. Jilea lempung ini dipanaskan sampai berwarna kemerahan

maka akan bersifat lebih keras dan tidale bisa diubah lagi bentuknya

walaupun diberi air

Lcmpung terdir dari sejumlah kelompok aluminium terhidrat,

magnesium dan silileat besi yang pada umumnya mengandung ion Na, Ca, K

5

dan ion-ion lain. Kelompok utama mineral lempung adalah kaolin, smektit,

i1it, klorit, dan hormit.

Lempung adalah bahan mentah yang jumlahnya berlimpah di alam,

serta ll1empunyai berbagai sifat dan kegunaan yang berbeda-beda.

Kegunaannya dalam bidang industri dipengaruhi oleh: Komposisi mineral

lempung, kOll1posisi mineral non lempung, materi organik, jenis dan jumlah

ion yang dapat dipertukarkan, kelarutan, dan tekstur (Astuti, 2005).

2.1.2 Klasifikasi Lempung menurut struktnrnya

Amore ]----C Kelompok Allophan

,..--Equidimensional

contoh: kaolinit &dickit

2 lapi••truktur, terdiri dari ]-~.

tetrahedron & oktahedron Elongate (memanjang)L-i contah: halloy.!t

'--.

3 lapis struktur, tcrdiri dad ,..-- ExpandingI- 2 tetrahedron yang mengapit f--- (mcmbe.ar)

I oktahedron Kelornpok .mektit:

I Kristal f-MOl1morilonit,

vermiGulit, nontronit& saponitHStruktur lapisan yang tidak -

beraturan (kelompok chlorit) ~~ expanding (tdkmembesar) IIIIIn

-f Struktur ranlai(kelo-,?pok hormit)

Gambar I. Klasifikasi lell1pung berdasarkan strukturnya (Astuti, 2005)

6

2.2 Bentonit

Bentonit adalah salah satu jenis clay yang mengandung mineral

monmorilonit. Nama bentonit ini pertama kali digunakan oleh Knigh pada tahlln

1898 lIntlik slIatli jenis lempllng yang sangat plastis (koloid) yang terdapat pada

formasi Bentone, Rock, Creek, Wyoming, Amerika Serikat Pada tahlln 1960

Billson menemllkan bahwa mineral benton it terdiri dari 85% monmorilonit dan

sisanya merllpakan pengotor. Nama monmorilonit ini berasal dari jenis lempllng

plastis yang ditemllkan di Monmorillon, Perancis pada tahlln 1847 (Arifin, 1996).

Sifat dari clay terlltama monl11orilonit yang sangat penting sehingga banyak

digllnakan dalam komposit adalah Kapasitas Tlikar Kation (KTK) yang besar,

SlII.!Clce area yang besar dan lIkuran partikel yang kecil (Tabel 1).

Tabell Sifat fisik beberapa clay

Clay Ukurall Partikel SUlface Area KTK (meq/lOO(mm) '(m2/") "ram)

Monmorilonit 0,01 - 1,0 700 - 800 80 - 100

11 it 0,1 - 2,0 100 - 200 15 -40

Kaolinit 0,1-5,0 5 -20 3 - 15

7

2.2.1 Klasifikasi Bentonit

Berdasarkan mineral penyusunnya, bentonit dapat diklasifikasikan

sebagai berikut (Kloprogge, 1998 dan Anon;mous, 2006):

Rumus umum

Kelas

Sub Kelas

Kelompok

: [Na,Ca]O,33 [AI,Mgh Si4010 (OH12 . n f-hO

: Silikat

: Pilosilikat

: Smektit

2.2.2 Proses Pembentukan Bentonit

Secara umum, proses pembentukan endapan bentonit ada empat

macam. yaitu :

I. Endapan Hasil Pelapukan

Faktor utama dalam pembentukan endapan bentonit sebagai hasil pelapukan

adalah komposisi kimia dan daya lalu air pada baluan asalnya. Mineral­

mineral utama dalam pembentukan bentonit antara lain adalah, plagioklas,

kalium-feldspar, biotit, muskovit serta sedikit kandungan senyawa alumina

dan ferromagnesia. Pembentukan bentonit dari proses pelapukan mineral­

mineral tersebut. Pelapukan ini diakibatkan oleh adanya reaksi antara ion-ion

hidrogen yang terdapat dalam air tanah dengan senyawa silikat.

2. Endapan Proses Hidrotennal

Larutan hidrotermal merupakan larutan yang bersifat asam dengan

kandungan klorida, sulfur, karbondioksida, dan silika. Oalam proses ini

komposisi larutan hidrotermal berubah karena adanya reaksi dengan

8

batllan lain menjadi larlltan alkali. Larutan alkali ini, selanjutnya terbawa

keillar dan bersifat basa serta akan tetap bertahan selama lInslir alkali

tanah tetap terbentuk akibat penguraian batllan asa!. Pada alterasi lemah,

keterdapatan unSllr alkali tanah akan membentllk benton it.

3. Endapan Akibat Transfomlasi

Endapan benton it dapat terbentllk dari hasil transformasi debll gunung

api. Transformasi ini dapat terjadi dengan sempllrna apabila debu

terendapkan di dalam wadah berbentllk cekungan yang mengandung

mineral gelas gunllng api. Mineral-mineral ini secara perlahan-Iahan akan

mengalami transformasi yang selanjutnya akan menghasilkan bentonit.

4. Endapan Sedimen

Bentonit dapat terbentuk sebagai cadangan sedimen keadaan basa.

Mineral-mineral yang terbentllk secara sedimenter, salah satllnya adalah

benton it yang terbentllk dalam cekungan yang bersit:1t basa (Anonimous,

2004).

2.2.3 Jenis Bentonit

Bentonit dikenal dalam dllajenis yaitu:

I. Kalsillm Bentonit (Ca, Mg benton it)

Bentonit jenis ini mengandllng ion Ca2+ dan Mg2

+ yang relatif lebih

banyak dibanding ion Na+. Bentonit jcnis ini kllrang mcnyerap air, akan

tetapi secara ilmiah setelah diaktifkan dengan asam mempllnyai sifat

9

menyerap yang baik. Karena itu bentonit jenis ini banyak digunakan

sebagai penyerap (absorben).

2. Natrium Bentonit (Na bentonit)

Bentonit jenis ini mengandl1ng ion Na+ yang relatif lebih banyak

dibanding ion Ca2+ dan Mg2

+. Jika dicelupkan ke dalam air, bentonit ini

memiliki sifat mengembang yang sangat besar, hingga 8 - 15 kali. Dalam

keadaan kering Na-bentonit berwarna putih atau krim, sedangkan pada

keadaan basah bentonit berwarna mengkilap jika terkena matahari.

(Arifin, 1996).

2.2.4 Manfaat Bcntonit

Bentonit banyak dimanfaatkan l1ntuk berbagai aplikasi, diantaranya

sebagai berikut (Astuti, 2005):

1. Industri logam

Digl1nakan sebagai material pengikat l1ntuk persiapan lelehan besi dan blUa.

Sclain itu dengan penambahan bentonit dapat memperbaiki laju alir selia

stabi Iitas tennal produk.

2. Lingkungan

Sifat adsorbsi dan absorbsi bentonit sangat berguna untuk pengolahan air

Iimbah karena kemampl1annya untuk menyerap berbagai logam bera!.

10

3. Makanan dan minuman

Bentonit digunakan untuk menghilangkan pengotor dalam minyak sawit,

selain itu juga sering dipakai untuk menjernihkan air mineral, gula dan

madll.

4. Pertanian

Bentonit digunakan sebagai penukar ion untuk mernperbaiki kondisi

tanah yang kurang baik. Selain itu bila dipanaskan berfungsi sebagai

material berpori untuk digunakan sebagai penyerap herbisida dan

peslisida.

5. Farmasi dan kosmetik

Bentonit digunakan sebagai pengisi pada sediaan farmasi dan kosmetik

sehingga bisa terbentllk pasta yang dapat diaplikasikan untuk pembuatan

krim dan lotion.

2.2.5 PUl'ifilmsi Bentollit

Purifikasi bentollit adalah proses pellghilangan pengotor-pengotor

pada benton it untuk mendapatkan monmorilonit. Pengotor yang biasa

terdapat pada benton it adalah seperti mineral feldspar (AlSbOg), kalsit

(CaCO)). gipsllm (CaS04.2H20), kaolin it AbSbOs(OH)4, ilit (K,H30)

(AI,Mg.Feh(Si,AI)40IO[(OHh,(I-hO)], kwarsa, plagioklas, serta senyawa

pengotor lain seperti besi oksida (Fe203) dan materi organik. Kalsit, besi

oks ida dan materi organik dapat dihilangkan dengan perlakllan kimia.

11

Sedangkan kwarsa, feldspar dapat dihilangkan dengan pengendapan atau

fraksionasi (Ammann, 2003).

Selain itu proses purifikasi ini dapat merubah monmorilonit yang

multiklltion (memiliki kation lebih dari satu) menjadi unikation (memiliki

satu kation) dengan jenis Na-Monmorilonit. Hal ini bertujuan agar kation

anorganik tersebut lebih mudah dipertukarkan dengan kation organik dari

surfaktan pada proses pembuatan organoclay.

Purifikasi bentonit terdiri dari 4 tahap, yaitu:

I. Menghilangkan Karbonat

Senyawa karbonat pada bentonit dihilangkan dengan menggunakan

larutan buffer asetat (Natrium asetat-asam asetat). Hal ini bertujuan

untllk membebaskan karbonat yang terdapat pada bentonit sebagai

CaC03. Pada reaksi ini dihasilkan gelembung gas C02 yang

mengindikasikan adanya senyawa karbonat.

Reaksinya adalah CO/" + 2H+ -> H20 + CO2

2. Menghilangkan Besi

Mineral bentonit mengandung kadar besi yang clikup tinggi (±6,39 %).

Bcsi pada bentonit hanls dihilangkan, karena besi dapat menjadi perusak

prodllk akhir setelah organoclay dicampllrkan dengan material lain,

misalnya bila dicampllrkan dengan polimer.

Kadar besi diminimalisasi dengan menggllnakan larutan bufer sitrat (Na­

sitrat dihidrat, C6HsNa307.2H20; Na-bikarbonat, NaHC03) dan Na­

ditionat (Na2S204) untllk meredllksi besi oksida.

12

Reaksinya: s20l- + 2Fe3+ + 40H" -- 2 S032-+ 2Fe2

+ + 2H20

Setelah direduksi menjadi Fe2+ maka ion besi akan dikomplekskan oleh

Na-sitrat dihidrat.

3. Menghilangkan materi organik

Materi organik pada bentonit dihilangkan dengan menggunakan larutan

Natrium asetat dan H202. Penggunaan larutan Na-aseta.t selain sebagai

buffer juga bertujuan agar terjadi pertukaran ion antara Ca2+ dalam

bentonit dengan ion Na+ dalam larutan. Sedangkan H20 2 berfungsi

sebagai pengoksidasi materi organik.

Reaksinya: Materi organik (CHO) + H202 -- C02 + HP

4. Fraksionasi

Fraksionasi atau pengendapan dilakukan untuk mendapatkan

monmorilonit dengan ukuran partikel yang seragam, dan juga untuk

menghilangkan mineral pengotor seperti kwarsa, ilit dan kalsit.

Fraksionasi dilakukan berdasarkan perbedaan massa jenis, prosesnya

yaitu dengan mendispersikan bentonit dalam air selama beberapa waktu.

Karena massa jenis monmorilonit lebih kecil dibandingkan mineral lain,

maka mineral monmorilonit akan mengambang di permukaan air,

sedangkan mineral pengotor akan mengendap (Ammann, 2003). Massa

jenis mineral pengotor bentonit diantaranya ilit, kalsit dan kwarasa

berturut-turut yaitu 2,75; 2,7; 2,65, sedangkan massaje:nis monmorilonit

yaitu 2,4 (Anonimous, 2006).

13

2.2.6 Struktur Moumorilouit

Struktur mineral monmorilonit terdiri dari tiga unit lapisan, yaitu dua

unit lapisan tetrahedral (mengandung ion silikon) mengapit satu lapisan

oktahcdral (mengandung ion besi dan magnesium). Ketebalan tiap lapisan

monmorilonit sekitar 0,96 nm dan d-spacing-nya sekitar 1,2 - 1,5 urn

(Gungor, 2000). Struktur monmorilonit dapat dilihat pada Gambar dibawah

ini:

Ec:

1'1.

Ec:

'"~

=:::-~nr.::H,0 Cat ...en'" exChonge cationsNa· Nn-+

intcrlaycr

~g} layer I - tetrahedral

40+2011 }4(AI +Mg) layer 2 - octahedral40+2011

~~} layer 3 - tetrahedral

interlayer

no}4S; layer I - tet;ahedral

exchangecationsAIH

Mg'+FcH

Fe3+Li+

AIH

Mg'+Li+11+Na+Cat+AIH

Gamba.. 2. Struktur Monmorilonit

2.2.7 Kapasitas Tuka.. Katiou Bcntonit

Kapasitas tukar katian bentanit adalah kapasitas bentonit untuk

menyerap dan menukar kation (Laz, 2004). Katian yang tertukar disebut:

exchangeable cations, sedang proses pertukaran disebut cation exchange

(pel1ukaran kation) (Elisa, 2004).

Cara penentuan KTK bentonit diantaranya dilakukan dengan

menggullakan amonium asetat. Prinsipnya adalah kation-katioll seperti Na+,

14

Mg2+ dan K+ dapat dipertukarkan dengan ion NH4+ dalam larutan amonium

asetat (pH 7). Kadar ion amonium dalam sampel clay ditentukan dengan

metode Kjeldahl. Metode ini menggunakan larutan NaOH 50% untuk

memprotonasi sampelmenjadi amonia. Hal ini dilakukan dengan cara destilasi.

Destilat direaksikan dengan asam sulfat (H2S04) untuk menangkap amonia.

Destilat dititrasi dengan NaOH untuk mengetahui kelebihan asam sulfat dengan

mengubahnya menjadi natrium sulfat (Na2S04),' Titrasi dilakukan dengan

menggunakan indikator Conway (kisaran pH 4,2 - 6,2). Indikator ini merupakan

campuran dari zat wama metilmerah danmetilen biru (Ammann, 2003).

Clay-Na + NH40Ac -> Clay-NH4 + NaOAc

NH3+ + OH' -> NH3 +H20

NI-!) + H2SO4 -> (NH4hS04

H2SO4 + NaOH -> Na2S04

Destilasi tanpa sampel bentonit diulangi sebagai blanko. Hal ini

dilakukan untuk mengetahui ion amonium yang terikat pada organoclay.

Besarnya ion amonium yang terikat ini merupakan nilai KTK.

KTK = (mL NaOH blanko-mL NaOH sampel) x M NaOH x 100mL NaOH sampel

Kapasitas Tukar Kation pada bentonit dipengaruhi oleh kandungan

benton it, tipe bentonit dan kandungan bahan organik. KTK pada monmorilonit

sekitar 80-100 meq/l00 gr (Pullman, 2004).

15

2.3 Orgllnocllly

Organoclay terbentuk dari hasil penggantian kation anorganik, seperti

natrium, kalsium dan magnesium pada permukaan partikel bentonit dengan suatu

kation organik yang berasal dari surfaktan tertentu. Pada saat pemasukan

surfaktan ke dalam lapisan bentonit, sebaiknya bentonit dalam keadaan

mengembang (swelling). Berbeda dengan zeolit, bentonit memiliki sifat

mengembang yang baik, pengembangannya bisa mencapai 15 kali. Dalam

keadaan mengembang lapisan bentonit akan terbuka atau d-spacing sedikit

membesar, sehingga memudahkan surfaktan masuk ke dalamnya (Ammann,

2003). Gambar 3 merupakan ilustrasi bentonit sebelum dan sesudah swelling.

Swelling

Gambar 3. I1ustrasi Swelling pada bentonit

Surfaktan yang digunakan dalam pembuatan organoclay biasanya adalah

garam amonium kwartener (~Ntcr yang sedikitnya memiliki satu rantai alkil

panjang. Amonium kwartener ini merupakan jenis kationik amonium klorida,

yang mempunyai muatan positif pada salah satu ujung rantainya. Muatan ini

diturunkan dari ion nitrogen pada gugus karboksil, pertukaran ion terjadi dengan

ion Na, Ca, dan Mg pada permukaan monmorilonit. Hal ini bertujuan untuk

mengubah bentonit yang bersifat hidrofilik menjadi hidrofobik (organofilik),

16

sehingga dapat berpadu dengan suatu bahan yang bersifat hidrofobik, contohnya

polimer (Anonimous, 2006).

Na-bentonit + H02C-R-NH/CrBentonit surfaktan

---~ H02C-R-Nl-h+-bentonit + NaCIorganoclay garam

Penambahan surfaktan bertujuan untuk mengurangi gaya tarik antar lapisan

monmorilonit sehingga jarak antar lapisan dapat bertambah besar yaitu diatas 1,5

nm. Peningkatan d-spacing ini akan memudahkan polimer masuk ke dalam

organoclay (intel'kalasi) dan lapisan organoclay akan mudah terlepas satu sama

lain atau tereksfoliasi (Gambar 8). Penambahan surfaktan pada organoclay

disebut dengan surface treatment (Liza, 2005).

~» 1'5nmL ~ Surface ~ 7'

Treatment

Gambar 4. lIustr.si Surface Treatment

Posisi susunan rantai alkil (surfaktan) dalam organoclay mempengaruhi d-

,pacing organoclay. Susunan rantai alkil terdiri dari 3 jenis (Alexandre, 2000), yaitu:

Gambar 5. Jcnis susunan alkil dalam lapisan organoclay. a) lateral satu lapis(monolayer); b) lateral dua lapis (bilayer); c) paraffin satu lapis(monolayer) dan d) paraffin dua lapis (bilayer).

17

Organoclay telah digunakan dalam berbagai bidang seperti pada industri cat,

indllstri pembuatan kertas dan pemboran minyak bumi. Dalam bidang polimer

pemanfaatan organoclay lebih maju lagi yaitu dalam bentuk nanokomposit.

Berbagai penelitian terdahulu telah menemukan bahwa kandungan 5%

nanokomposit dapat memperbaiki sifat termal dan mekanik pada polimer

(Anonimous, 2006).

2.4 Surfaktan

2.4.1 Pengertian Snrfaktan

Surfaktan (SUIface Active Agents) adalah suatu zat yang dapat

mengllrangi atau menllrunkan tegangan permukaan zat cai:r; misalnya sabun

atau detergen, asam sulfonat, dan zat-zat organik tertentu. Surfaktan dapat

pula disebut zat aktifpermukaan atau zat pembasah (Arsyad, 2002). Ditinjau

dad sisi hasH penemuan dapat dinyatakan bahwa molekul zat aktif

pennllkaan terdiri dari dua bagian yang penting yaitu hidrofilik (menarik air)

dan bagian hidrofobik (menolak air) (Anonimous, 2006).

Gamba" 6. !lustrasi Struktur Surfaktan

18

2.4.2 Klasifikasi Surfaktan

Berdasarkan gugus hidrofilik yang dimilikinya surfaktan

diklasifikasikan sebagai berikut (Anonimous, 1986):

1. Surfaktan Anionik

Surfaktan anionik adalah surfaktan yang gugus aktifnya bermuatan

negatif. Contohnya Natrium Stearat, CH3(CH2)16CO()"Na+.

2. Surfaktan Non lonik

Surfaktan non ionik adalah surfaktan yang gugus aktifnya tidak

berl11uatan (tidak terdisosiasi di dalam lamtan). Contohnya Poliostilen

lauril ester, CI2H2S0(C2H40)sH.

3. Surfaktan Amfoter

Surfaktan jenis ini gugus hidrofiliknya dapat terionisasi l11embawa

l11uatan positif atau negatif tergantung pH lamtan. Contohnya Dodesil

betain, CH3(CH2)11 NHCH2CH2COOI-I.

4. Surfaktan Kationik

Surfaktan kationik adalah surfaktan yang mempunyai gugus aktif yang

berl11uatan positif. Contohnya Dodesil trimetil amonium bromida,

CH3(CH2)ISN(CH3)3+B(.

19

Pada penelitian ini digunakan surfaktan dari jenis kationik amonium

kwartener, yaitu di(hydrogenated tallow)dimetilamonium klorida (DTDA).

Stllrllktllr sllrfaktan DTDA dapat dilihat pada Gambar 7.

Gamba .. 7. Sturktur surfaktan DTDA (Anonimous, 2006)

Slirfaktan ini memiliki rantai karbon (RJ dan R2) yang panjang dengan

komposisi yang berbeda. Komposisi rantai hidrokarbon surfaktan DTDA dapat

dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Distribllsi Panjang Rantai Hidrokarbon Surfaktan DTDA

Cl2 Cl41% 4%

Cl631%

CIS64%

20

2.5 Nanokomposit Polimer - Clay

2.5.1 Pengertian Nanokomposit Polimer - Clay

Komposit polimer-cltry merupakan bahan dengan matrik polimer yang

diperkllat dengan nanojiller, Salah satu nanojiller yang digunakan untuk

pembllatan nanokomposit polimer-cltry adalah bentonit. (Limpanart, 2005),

Berdasarkan dispersi benton it ke dalam matrik polimer, formasi nanokornposit

polimer dibagi menjadi 3 tipe: Pertama, komposit konvensional, dimana

kumplilan lapisan bentonit berukuran mikropartikel atau tactoid. Kedua,

nanokomposit yang terinterkalasi, dimana jarak antal'a lapisan bentonit

diperbesar dengan masuknya matrik polimer dan sllsunan lapisan bentonit tidak

berubah. Ketiga, nanokomposit yang tereksfoliasi, dimana lapisan bentonit

terpisah menjadi lapisan individu dan terdistribllsi seeara aeak pada matrik

polimer (Liza, 2005).

#~Layered siHcale Polymer

11\

.~.Phll$e separated(microcomposite)

Intercalated Ex(ollaled{nanocomposlle) (nanocomposite)

Gambar 8. Struktur Komposil Polimer-Clay (Anonimous. 2005)

2]

2.5.2 Aplikasi Nanokomposit Polimer - Clay

Aplikasi nanokomposit polimer-clay sangat luas, akan tetapi

kontribllsi teknologi yang dikembangkan pada prinsipnya meliputi: gas

barrier. reinforcement, dan flame retardancy.

1. Cas Barrier

Peningkatan sifat gas barrier pada nanokomposit sangat bermanfaat

dalam aplikasi kemasan makanan, baik kemasan fleksibel maupun rigid.

Sebagai contoh dalam kemasan llntuk daging, keju, sereal dan makanan

yang dididihkan dalam kemasan, selain itu juga minuman berkarbonasi

(Liza, 2005). Partikel nanoclay akan dapat menaikkan tortuosity, yang

. dapat memperlambat transmisi senyawa-senyawa seperti oksigen, uap air

dan lain-lain. Penggllnaan nanokomposit diharapkan dapat

mcningkatkan ketahanan makanan tersebut (Cahyo, 2005).

'Tortuous Path..

Gambar 9. Tortuosity Path (Anonimous, 2005)

2. Reinforcement (penguat)

Lapisan benton it dengan llkuran nano berfllngsi sebagai nucleating

agent, agar ukuran kristal menjadi kecil sehingga interaksi antar

pcrmukaan pada kristal menjadi lebih besar dan material menjadi lebih

22

kllat sehingga dapat menaikkan slIhll heat deflection temperature (Liza,

2005). Selain itll dengan bersifat sebagai nucleating agent benton it dapat

meningkatkan transparansi polimer (Anonimous, 2006).

3. Flame retardallcy

Penambahan nanoclay dapat mengllrangi flammability dari material

pol imer. Adanya partikel bentonit membantll pembentukan char (lapisan

karbon) yang dapat menghambat oksigen pada permllkaan material yang

terbakar tanpa menggllnakanflame retardant (Liza, 2005).

Polymer Polymer

Gllmbar 10. Mekanisme Flame Retardanry pada nanokomposit (Al1ol1imous, 2006)

2.6 Alat Vji

2.6.1 Scalllling Electroll Microscope-Energy Dispersive By X-Rays

(SEM-EDAX)

SEM-EDAX merupakan singkatan dari Scanning Electron

Microscope - Energy Dispersive Analysis by X-Rays. SEM-EDAX

merupakan alat yang terdiri dari dua instrumen, yaitu SEM dan X-ray. Alat

ini digunakan untuk melihat perbesaran suatu material, dan dapat

menerangkan unsur-unsur yang terkandung dalam suatll material.

23

Prinsip kerja alat ini yaitu berdasarkan radiasi sinar X yang

mengeksitasi atom-atom ke tingkat energi yang lebih tinggi. Pada saat atom

tersebut kembali ke keadaan awal, maka akan memancarkan energi yang

spesifik untuk setiap unsurnya (Anonimous, 2006).

PO'iftt ),YlI", AiUl!lgSi.>Pply ~"rtpllUf'1 10

o.~ll)r

C"nyerfi!(IAct:!'--____________ _---J

Gambar II. Alur Kerja Instrumen SEM-EDAX (Perkes, 1999)

Sebelum sampel dianalisa, perlu dilakukan coating (pelapisan) dengan

emas (Au) atau karbon (C). Hal ini bertujuan agar dapat menghantarkan

elektron pada sampel yang berasal dari electron beam dar! instrumen ini.

.~..-_I[r-.:.,~.:::r Jh~} tl

) lGambar 12. Skema Mekanisme Coating (Grunberger, 1999)

24

2.6.2 X-Ray Diffraction (XRD)

Analisa dengan XRD dilakukan untuk mengetahui jarak antar lapisan

basal Vi-spacing) pada suatu material. Prisnip kerja alat ini yaitu

berdasarkan difraksi sinar X yang menghasilkan sudut 28 yang spesifik

untuk setiap unsur. Hubungan ini dapat diterangkan dengan persamaan

Bragg: n A~ 2 d Sin (3 (Kellner, 1998).

Dimana, n ~ nomor kulit atom (I, 2, 3)

A~ panjang gelombang (A)

d ~ jarak antar lapisan kristal (A)

8 ~ sudut difraksi

Focus

.........

.. '_.-.-.- ....- .-.....

.. · ..... .Measunng Cltcl~ .... ·"".-._._.- .....

\

I

I

I

I,;

.I,,.',

./

Oetector

o Glancing angle20 Diffraction anglea. Aperture angle

Gamba .. 13. Ailir Kerja Instrumen XRD (Hull, 2004)

25

2.6.3 Thermal Gravimelly Analyzer (TGA)

Instrumentasi TGA merupakan salah satu metode dasar untuk analisa

terma!. Prinsip kelja alat ini adalah mengllkur perllbahan massa sampel

terhadap meningkatnya temperatur. Dengan alat ini dapat diketahui

kestabi Ian sampel terhadap pengaruh pemanasan. Instrllmentasinya terdiri

dari timbangan analitis,fiirnace dan sistem pengolah data (Kellner, 1998).

Gas in,

Gambar 14. Alur Kerja Instrumen TGA (Hull, 2004)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktll dan Tempat Pellelitian

Penelitian dilakllkan dari bulan Mei sampai September 2006 di

Laboratorium Kimia Analitik Sentra Teknologi Polimer (STP), Gedung 461,

PUSP1PTEK Serpong.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

1. Alat Laboratorillm

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah peralatan gelas,

lumpang dan mortar, timbangan analitik, oven, termometer sieve sheaker,

magnetic strirrer

2. Alat Vji

- Scanning Electron Microscope (SEM-EDAX) tipe XL-30 Philips, USA

Analisa dengan alat ini dilakukan untuk menentukan kandungan

UIlSUr.

- X-Ray Difji-action (XRD) Tipe XD-61 0 Shimadzu, Jepang

Analisa dengan alat ini dilakukan untuk analisa jarak antar lapisan

silikat (d-spacing).

27

- Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) Mettler Toledo, !tali

Analisa termal ini dilakukan untuk mengetahui perubahan massa

sebagai fungsi temperatur.

3.2.2 Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

- Bentonit yang berasal dari daerah Bogor, Jawa Barat

- Surfaktan DTDA [di(hydrogeneted tallow)dimetilamonium klm'ida]

- Bahan-bahan kimia (pro analis) dari Merck, Jerman, yaitu: Natrium

Asetat (CI-!}COONa), Asam Asetat (CH3COOH), Natrium Sitrat

Dihidrat (C6HsNa307.2I-hO), Natrium Bikarbonat (NaHC03), Natrium

Ditionat (Na2S204), Natrium Klm'ida (NaCI), Asam Klorida (HCI),

Hidrogen Peroksida (H20 2), Etanol, 2-Propanol, Natrium hidroksida

(NaOH), Asam suifat (H2S04), Amonium asetat (CI-!}COONf4),

- lndikator Conway (campuran metilen merah dan metilen bim)

- Air destilasi

28

3.3 Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalal11 skala laboratorium, dan secara garis besar

terdiri dari pllrifikasi bentonit, pel11bllatan organoclay, karakterisasi, selia analisa.

Karakterisasi:• SEM• XRD• KTK

Karakterisasi:• SEM• TGA• XRD• KTK

11'--......,:>

nPel11buatanUOrganoclay

Bentonit

Organoclay

Karakterisasi:Bentonit Pllrifikasi " • SEM I

• KTK

Gambar 15. Tahapan Proses Penelitian

Pembllatan organoclay dari bentonit dibagi menjadi .3 tahap. Perlama,

karakterisasi bentonit, yang terdiri dari karakterisasi SEM, XRD dan KTK.

Kedua, puril'ikasi bentonit dan karakterisasi. Pllrifikasi ini dilakukan untuk

mendapatkan bentonit yang bebas dari kontaminan yang tidak diinginkan,

seperti besi, selanjutnya benton it pllrfikasi dikarakterisasi dengan SEM-

EDAX dan KTK. Keliga, pembllatan organoclay dan karakterisasinya.

29

Organoclay dibuat dari bentonit purifikasi, kemudian organoclay yang

dihasilkan dikarakterisasi dengan KTK, SEM, TGA, dan XRD.

3.4 Cam Kerja

Prosedllr penelitian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitll preparasi bentonit

dan karakterisasi awal, pllrifikasi, pembllatan organoclay dan karakterisasi akhir.

3.4.1 Preparasi bentonit

1. Sebanyak 300 gram bentonit digerus dengan menggunakan Ilimpang dan

mortar, kemlldian diayak dengan sieve shaker yang memplinyai ukuran

pori 63 !-lITI (225 mesh). Selanjutnya bentonit dipanaskan di dalam oven

dengan sllhu 105°C selama 2 jam, dan siap untllk digunakan pada proses

selanjutnya.

2. Bentonit yang sudah dipreparasi kemudian dikarakterisasi awal, yaitu

penentuan Kapasitas TlIkar Kation (KTK), dan analisa dengan instrumen

SEM-EDAX, dan XRD.

3.4.2 Prosedur Purifikasi Bentonit

Prosedur purifikasi bentonit mengacu pada penelitian sebelumnya

yang dilakllkan oleh Retno tentang purifikasi bentonit dan pembuatan

organoclay (Astuti, 2005). Purifikasi bentonit dilakllkan lIntuk

menghilangkan senyawa-senyawa pengotor seperti besi oksida (Fez 03),

kalsilll11 karbonat (CaC03) dan materi organik (CHO) (Ammann, 2003).

Prosesnya dengan menggllnakan pereaksi-pereaksi kimia yang dapat

30

mengoksidasi atau mereduksi pengotor tersebut. Selain itu dilakukan

fraksionasi untuk menghilangkan mineral-mineral pengotor seperti ilit,

kwarsa, kalsit, dan feldspar. Setelah dipurifikasi, bentonit dinamakan

bentonit purifikasi. Proses purifikasi benton it dibagi menjadi 4 tahap, yaitu:

1. Mcnghilangkan karbonat

Bentonit yang telah dipreparasi awal, ditimbang sebanyak 100 g,

kel1llldian didispersikan dalam 200 mllarutan Natrium asetat-Asam asetat

I N (82 g natrium asetat dan 60 g asam asetat dalam 1000 mL aquades),

kel1llldian distirer selama 24 jam, sehingga gelembung C02 yang

merllpakan indikasi adanya karbonat sudah tidak tampak pada larutan.

Suspensi bentonit dan Na asetat-asam asetat disentriii.Igasi, kemudian

filtratnya dibuang. Purifikasi karbonat dilakukan 2 kali untuk

menyempurnakan reaksi. Endapan yang dihasilkan diproses ke tahap

selanjlltnya.

2. Mcnghilangkan Bcsi

Endapan bentonit dari tahap sebelumnya didispersikan dalam 300 ml

larutan buffer sitrat (115 g (0,37 mol) natrium sitrat dihidrat, 8,5 g (0,1

mol) natrium bikarbonat, dan 70 g (1,2mol) natrium bikarbonat dalam IL

aqllades), dan ditambahkan 36,54 gr Natrium Ditionat. Suspensi bentonit

distirer selama 70 jam, kemudian disentrifugasi dan dicuci sebanyak

empat kali dengan larutan Natrium klorida-asam klorida. Prosedur ini

31

diulangi sebanyak dua kali untuk menyempurnakan reaksi. Endapan yang

dihasilkan diproses ke tahap selanjutnya.

3. Menghilangkan Mated Organik

Endapan bentonit dari tahap sebelumnya didispersikan dalam 500 mL

larutan natrium asetat 1 N, kemudian ditambahkan 170 mL 30 % w/w

larutan peroxida. Suspensi distirrer pada suhu 90°C selama 10 jam,

kemudian dilanjutkan pada suhu kamar selama 20 jam. Setelah itu

suspensi tadi disentrifugasi, kemudian filtrat dibuang dan endapannya

dieuei dengan larutan NaCI 1 N sebanyak 3 kali. Endapan tersebut

di fraksionasi.

4. Fraksionasi

Endapan benton it dari tahap sebelumnya dieuci dengan aquades, untuk

menghilangkan kelebihan garam, kemudian disentrifugasi. Filtratnya

dibuang dan endapan didispersikan ke dalam 9 L aquades dan didiamkan

selama 60 jam. Suspensi benton it dari bagian atas sampai 5 em dari

bawah diambil dan dipanaskan di hot plate, kemudian dikeringkan dalam

oven vakum pada suhu 70°C selama 24 jam. Setelah itu benton it digerus

dengan mortar, dan didapatkan benton it purifikasi. Selanjutnya benton it

purifikasi dikarakterisasi dan diproses menjadi organac/ay.

32

3.4.3 Karakterisasi Bentonit Pnrifikasi

1. Penentnan Kapasitas Tnkar Kation (KTK)

Penentnan KTK bentonit purifikasi dilakukan untuk mengetahui ada

tidaknya perubahan KTK bentonit setelah purifikasi. Prosedur penentuan

KTK bentonit sebagai berikut:

1. Persiapan sampel

Sebanyak 1,00 gram sampel bentonit ditambahkan 20 ml larutan

NH4Ac 3 M, kemlldian distirrer pada sllhu kamar selama 24 jam.

Setelah 24 jam, suspensi bentonit disentrifugasi selama 10 menit

dengan kecepatan 5000 rpm, ekstrak NH4Ac dibllang. Prosedur ini

dilakukan sebanyak tiga kali untuk menyempurnakan reaksi. Endapan

bentonit dicllci dengan etanol, kemudian disentrifugasi (penclician dengan

alkohol dilakllkan hingga 5 kali).

2. Destilasi

Setelah dicuci endapan bentonit dipindahkan secara kuantitatif ke

dalam labu didih kemudian ditambahkan 100 1111 aqllades, 10 1111

NaOH 50% dan beberapa butir labu didih, kemudian didestilasi.

Destilat ditampung dalam Erlenmeyer 250 ml yang berisi 12,5 ml

H2S04 0,1 N dan 5 tetes indikator Conway. Destilasi dihentikan jika

destilat yang ditampung mencapai kira-kira 100 ml.

33

3. Titrasi

Destilat dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai warna larutan berubah

menjadi hijau. Dilakukan destilasi tanpa sampel bentonit sebagai

blanko.

2. Karakterisasi dengan SEM-EDAX

Karakterisasi bentonit purifikasi dengan instrumen SEM-EDAX

dilakukan untuk mengetahui unsur atau pengotor apa saja yang dapat

dihilangkan atau dikurangi pada proses purifikasi.

3.4.4 Pembuatan Orga/locfay

Pcmbuatan Organocfay dilakukan dengan mereaksikan bentonit

purifikasi dengan surfaktan kationik jenis amonium kwartener [~N+Cr].

Surfaktan yang digunakan yaitu DTDA atau di(hydrogenated

tallow)dimetilamonium klorida [R2N+(CH3h]CI', komposisi rantai

karbonnya dapat dilihat pada Tabel 2. Sebelum pencampuran dengan

surfaktan, benton it disuspensikan dalam air. Hal ini bertujuan agar bentonit

mengalami pengembangan (swelling). Waktu !>welling bentonit divariasikan

I hari dan 2 hari. Konsentrasi surfaktan juga divariasikan, yaitu konsentrasi

rendah sebesar satu kali KTK, dengan massa surfaktan 1,78 gram, dan

konsenlrasi tinggi sebesar dua kali KTK bentonit, dengan massa surfaktan

3,886 gram (perhitungan lihat Lampiran 2). Konsentrasi surfaktan dan waktu

swelling divariasikan untuk mendapatkan kondisi optimal pembuatan

organoclay. Prosedur pembuatan organoclay adalah sebagai berikut:

34

1. Sebanyak 4,00 gr bentonit disuspensikan dalam 100 mL aquades,

kemudian distirrer selama 24 jam (untuk 1 hari swelling) pada suhu

kamar dan dilanjutkan pada suhu 50-70°C selama 30 menit. Pada saat

suspensi benton it dipanaskan, dibuat larutan surfaktan. Sebanyak 1,78

gram surfaktan DTDA (untuk organoclay low) dilarutkan dalam 20 ml

eampuran aquades : 2-propanol 1: 1 dengan eara distirrer pada suhu 50­

70°C selama 30 menit.

2. Setelah itu larutan surfaktan dituangkan perlahan-Iahan ke dalam

suspensi bentonit sambil distirrer dengan keeepatan tinggi pada suhu 50­

70"C selama 2 jam. Endapan disaring kemudian dicuei sebanyak 4 kali

dengan pelarut surfaktan (aquades: 2-propanoll:l) dan 1 kali dengan 2­

propanol. Peneucian dilakukan agar organoclay bebas dari surfaktan sisa

(sllrfaktan yang tidak berikatan dengan benton it purifikasi) dan bebas

dari ion CI". Endapan dikeringkan di dalam oven vakulTI pada suhu 70°C

selama 24 jam. Setelah itu, endapan digerus dengan mortar dan

didapatkan organoclay. Organoclay yang dihasilkan dikarakterisasi dan

diallalisa.

3.4.5 Karaktcrisasi Organoclay

I. Kapasitas Tukar Kation (KTK)

Prosedllr penentllan KTK organoclay sama dengan penentuan KTK

benton it purifikasLPenentllan KTK organoclay dilakllkan llntllk

mengctahlli ada tidaknya perubahan KTK benton it purifikasi setelah

dibuat organoclay.

35

2. Karakterisasi dengan SEM-EDAX

Karaktedsasi dengan SEM-EDAX dilakukan untuk mengetahui

masuknya surfaktan dengan melihat persentase unsur karbon (C). Sampel

yang dianalisa sebanyak I sampel, yaitu organoclay (low, 2 had).

Prosedur:

Sampel di coating emas (Au) dengan kondisi vakum 10,1 - 10'2 mbar

dan inert. Setelah di coating sampel dimasukkan ke dalam chamber

dalam alat SEM, dengan kondisi vakum sampai 2,7 . 10.3 bar.

Kemudian detektor EDAX diisi dengan N2 cairo Selanjutnya electron

beam dinyalakan, dan siap dianalisa.

3. Karakterisasi dengan TGA

Karakterisasi dengan TGA dilakukan untuk mengetahui stabilitas tennal

organoclay dan komposisi kandungan mated organik (surfaktan) dan

mated anorganik (bentonit). Sampel yang dianalisa sebanyak 2 sampel,

yaitu organoclay (low, 2 hari) dan organoclay (high, 2 hari).

Prosedur:

Sebanyak 10 - 20 mg sampel dimasukkan ke dalam crlli.~ible aluminium

oksid, kemudian dimasukkan dalam chamber TGA yang telah di set

program pemanasannya sebagai berikut:

50 - 600°C dengan aliran gas N2 80 mllmenit. Iso tennal pada suhu 600°C

selama 5 menit dengan aliran gas N2 80 mllmenit. 600°C - 900°C dengan

ali ran gas Ch 80 mllmenit.

36

4. Karakterisasi dengan XRn

Karakterisasi dengan XRD dilakukan untuk melihat ada tidaknya

peningkatan d-;,pacing organoclay dari bentonit. Sampel yang dianalisa

sebanyak 5 sampel, yaitu benton it, organoclay (low, I hari), organoclay

(low, 2 hari), organoclay (high, I hari), dan organoclay (high, 2 hari).

Prosedur:

Sampel dituang ke sample holder, kemudian dipadatkan dan diratakan

pennukaannya. Selanjutuya sample holder tadi dipasang ke dalam

goniometer yang telah diset parameter pengukurannya, yaitu dengan

menggunakan radiasi CuKu dengan kecepatan 0,5°/l11enit dan 28 (1-10)°.

BABIV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Kapasitas Tllkar Katinn (KTK)

Kapasitas tukar kation bentonit dan organoclay perlu diketahui untuk

memastikan adanya pertukaran kation dari bentonit dengan kation organik

(amonium) dari surfaktan DTDA. Perhitungan KTK dapat dilihat pada Lampiran

1. I-Iasil penentuan KTK bentonit dan bentonit purifikasi dapat dilihat pada Tabel

3 dan hasil penentuan KTK organoclay dapat dilihat pada Tabel4.

Tabel 3. KTK Bentonit dan Bentonit purifikasi

Sampel KTK (meq/l 00 gr)

Bentonit 45,05

Bentonit purifikasi 80,56

Data pada Tabel 3 menunjukkan bahwa KTK bentonit purifikasi lebih besar

dibandingkan bentoni!. KTK bentonit sebesar 45,05 meqll 00 gr dan KTK

bentonit puritikasi yaitu 80,56 meq/IOO gr. Hal ini berarti pada bentonit purifikasi

te~jadi peningkatan KTK sebesar 34,50 meq/l 00 gr dari bentoni!. Peningkatan ini

terjadi karena pengotor-pengotor pada bentonit purifikasi seperti Besi (Fe), Materi

Organik (CI-IO) dan mineral pengotor lain telah dihilangkan, sehingga tidak

menghalangi bentonit untuk bertukar kation.

Tabcl4.

38

KTK organoclay berdasarkan waktu swelling dan konsentrasi sllrfaktan

I KTK Or~anoclav(meg/IOO gr),

i Waktll swellingKonsentrasi Surfaktan

I Low Highi,1 hari 16,43 9,01

i 2 hari 15,35 9,01

Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa KTK organoclay yang dibuat dengan

konsentrasi surfaktan rendah (organoclay low) yaitu 16,3 meqll 00 gr (untuk 1

hari swelling) dan 15,35 meq/] 00 gr (untuk 2 hari swelling). Sedangkan KTK

organoclay yang dibuat dengan konsentrasi surfaktan tinggi (organoclay high)

sebesar 9,0 I meq/lOO gr, baik untuk I hari mauplln 2 hari swelling. Ini berarti

bahwa organoclay low, baik untuk 1 hari mallpun 2 hari swelling, memiliki KTK

yang lebih linggi dibandingkan organoclay high. Hal ini disebabkan pada

organoclay low, pertukaran kation anorganik dari bentonit dengan kation organik

dari surfaktan lebih rendah dibandingkan organoclay high.

Selain itu pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa waktu swelling 1 hari dan 2 hari

tidak berpengaruh seeara signifikan pada nilai KTK, baik pada organoc!ay low

maupun organoc!ay high. Hal ini menunjukkan bahwa waktu swelling bentonit

selama I hari sudah optimal.

KTK organoclay mengalami penurunan bila dibandingkan dengan KTK

bentonit maupun bentonit purifikasi (Lihat Tabel 3). Hal ini c1isebabkan kation-

kation anorganik pada organoc!ay telah dipeltukarkan dengan kation organik yang

berasal dari surfaktan. Hal ini selanjutnya dapat dipastikan dengan data yang

diperoleh dari analisa SEM-EDAX. Menllrut hasil analisa SEM-EDAX,

persentase lInsur karbon pada organoc!ay meningkat dibandingkan bentonit

39

mallplln benton it purifikasi (Lihat Tabel 5). Hal ini menllnjukkan masuknya

surfaktan DTDA yang memiliki rantai alkil panjang (Lihat TabeI2).

4.2 Analisa Scanning Electron Microscope - Energy Dispersive by X-Rays

(SEM-EDAX)

Analisa dengan SEM-EDAX pada benton it dilakukan untuk mengetahui unSllr

yang terkandung. Pada benton it pllrifikasi analisa SEM-EDAX dilakukan llntuk

mengetahui llnSllr atau pengotor yang dapat dihilangkan pada proses purifikasi.

Sedangkan analisa SEM-EDAX pada organoc/ay dilakukan untuk memastikan

masuknya sllrfaktan pada bentonit. Grafik spektrum SEM-EDAX dari bentonit,

benton it pllritikasi dan organoc/ay (low, 2 hari) dapat dilihat pada Lampiran 3, 4,

dan 5. Spektrllm tersebut dirangkum pada Tabel 5.

Tabel5. Kandllngan beberapa llnSllr dari bentonit, benton it purifkasi dan organoclay(low. 2 hari)

Sam pelPersentase (%)

C Ca Fe 0 Na Mg SI AI

Bentonit 5,86 2,61 5,89 39 0,83 1,77 31,66 10,88

Bentonit 0 0 0 41,71 5,56 1,79 36,33 13,17

purifikasi

Organoc/ay 37,3 0 2,71 31,38 0,23 1,09 19,29 7,36

(lOll', 2 hari)

Hasil analisa SEM-EDAX bentonit purifikasi pada Tabel 5 menllnjukkan

adanya penurllnan persentase berat beberapa unsur dari bentonit. Persentase berat

Fe, C, dan Ca pada bentonit beliurut-turut adalah 5,89%, 5,86% dan 2,61%,

40

persentase berat unsur tersebut menjadi 0% pada benton it purifikasi. Hal ini

menunjukkan bahwa purifikasi telah berjalan dengan baik, karena pada proses

puritikasi dilakukan penghilangan karbonat, besi dan materi organik. Tetapi hasil

SEM-EDAX pada organoclay menunjukkan adanya sebaran Fe dengan persentase

berat 2,71 %. Kemungkinan hal ini disebabkan oleh penyebaran besi dalam sampel

yang tidak merata.

Persentase berat Na pada bentonit purifikasi mengalami kenaikan dari

bentonit, yailu dari 0,83% menjadi 5,56%. Hal ini dikarenakan pada proses

puritikasi ditambahkan senyawa-senyawa kimia yang mengandung unsur Na,

seperti Natrium karbonat (Na2C03), Natrium bikarbonat (NaHC03), Natrium

klorida (NaCI), Natrium asetat (CI-I3COONa), dan Natrium ditionat (Na2S204).

Dimana Na tersebut akan bertukar dengan kation surfaktan pada proses

pembuatan organoclay.

Selain itu pada Tabel 5 menunjukkan bahwa persentase berat lInsur C pada

organoclay mengalami peningkatan dari bentonit purifikasi, yaitu dari 0%

menjadi 37,3%. Hal ini menllnjukkan masllknya surfaktan DTDA yang memiliki

rantai hidrokarbon panjang (Lihat GambaI' 7). Selain itu kandungan lInslir Na dan

Mg pada organoclay mengalami penurunan. Penllrllnan persentase berat Na dan

Mg berturllt-tllrllt yaitu dari 5,56% dan 1,79% menjadi 0,23% dan 1,09%. Hal ini

dikarenakan kation Na dan Mg pada organoclay telah dipellukarkan dengan

kation organik (amonium) dari surfaktan DTDA.

41

4.3 Analisa X-Ray Diffraction (XRD)

Analisa dengan XRD dilakllkan lIntllk mengetahlli d-spacing Uarak antar

lapisan mOllmorilonit). Analisa dilakllkan pada bentonit lIntllk mengetahlli d-

spacing awal sebeillm surface treatment dan pada organoclay lIntllk mengetahlli

ada tidaknya peningkatan d-spacing setelah penambahan sllrfaktan. Grafik

spektrum XRD bentonit dan organoclay dapat dilihat pada Lampiran 6 sampai 10.

Perhitungall d-spacing bentonit dan organoclay dapat dilihat pada Lampiran 11.

Data ini dirangkllm pada Tabel 6.

Tabel6. Data XRD bentonit dan organoc/oy

Sampel d-spacing (nm)

1. Bentonit 1,49

2. Organoclay

- (low, I harl) 3,12

- (low, 2 harl) 3,36

- (high, I harl) 2,28

- (high, 2 hari) 2,26

Data XRD pada Tabel 6 menunjukkan adanya peningka!an d-spacing pada

organoclay dari benton it. Peningkatan d-spacing ini mengindikasikan masuknya

moleklll sllrfaktan dan mengisi ruang antar lapisan bentonil (Lihal iluslrasi surface

treatment pada Gambar 4).

Nilai d-spacing organoclay low untllk I harl dan 2 hari swelling berturul­

luru! sebesar 3,12 nm dan 3,36 nm, sedangkan d-spacing organoclay high lInlllk I

42

hari dan 2 had swelling berturut-turUl sebesar 2,28 nm dan 2,26 nm. Ini berarti

bahwa orgalloc!ay low baik untuk 1 hari maupun 2 had swelling, memiliki d­

spacing yang lebih tinggi dibandingkan organoc!ay high. Peningkatan d-.\pacing

organoc!ay (low, 2 had) dari benton it sekitar 1,87 nm, yaitu dari 1,49 nm menjadi

3,6 nm. Peningkatan ini jauh lebih besar dibandingkan organoc!ay (high, 2 hari),

yang peningkatannya hanya O,77nm yaitu dari 1,49 nm menjadi 2,26 nm. Hal ini

menllnjukkan bahwa organoc!ay low, yang konsentrasi surfaktannya sebesar I

kali KTK benton it purifikasi, terjadi peningkatan d-spacing yang optimal, karena

penambahan sllrfaktan sesuai dengan KTK bentonit. Sedangkan pada organoc!ay

high, yang konsentrasi surfaktannya sebesar 2 kali KTK benton it pllrifikasi, d­

spacing nya hanya mengalami sedikit peningkatan dari bentonit. Hal ini

kemungkinan dikarenakan suspensi organoclay mengalami kejenuhan dan

surfaktan pada lapisan bentonit tersusun seeara lateral 1 lapis (Lihat GambaI' 5),

Waktu swelling bentonit, baik pada organoc!ay low maupun organoc!ay

high, tidak berpengaruh seeara signifikan terhadap d-spacing organoc!ay. Hasil

analisa ini sesllai dengan hasil penentuan KTK pada organoc!ay, yang juga tidak

mengalami perubahan dengan waktu swelling. Hal ini menunjllkkan bahwa dalam

waktu 1 hari pengembangan bentonit sudah optimal.

43

4.4 Analisa Thermal Gravimetric Analyzer (TGA)

Analisa dengan TGA dilakukan untuk mengetahui kestabilan organoclay

terhadap panas dan komposisi kandungan mater! anorganik (benton it) dan mater!

organik (surlilktan). Grafik kestabilan panas organoclay (low & high, 2 hari) dapat

dilihat pada Lampiran 12 dan 13. Data ini dirangkum pada Tabe! 7.

Tabel 7. Data Analisa TGA dari Organoclay (low & high, 2 har!)

Sampel Onset Residu / Weight loss /te) Bentonit (%) Surfaktau (%)

Organoclay (low) 288,28 63,03 36,97

Organoclay (high) 268,85 49,96 50,04

Data pada Tabel 7 didapat suhu degradasi awal pada organoclay low yaitu

288,28°C, sedangkan pada organoclay high sebesar 263,85°C. Hasil tersebut

menunjukkan bahwa organoclay low lebih stabil terhadap pemanasan

dibandingkan organoclay high. Hal ini dikarenakan pada organoclay low,

konsentrasi surfaktan yang tidak berlebihan atau sesuai dengan kapasitas tukar

kation benlonit. Sedangkan organoclay high, menunjukkan konsentrasi surfaktan

yang berlebih. Hal ini kemungkinan dikarenakan pada proses pemurnian surfaktan

bebas (Lihat bab 3.4.4 no. 2) tidak sempurna, sehingga surfaktan yang berlebih

masih terdapat diluar benton it (tidak terikat dengan benton it). Kelebihan surfaktan

tersebut tidak baik untuk organoclay yang nantinya akan dipadukan dengan

polimer yang memiliki suhu proses tinggi.

44

Hasi I ini sesuai dengan penelitian yang diakukan oleh S. Limpanart dkk.,

bahwa pelnpisan surfaktan (surfactant coverage) yang berlebih akan menghalangi

masuknya polimer ke dalam organoclay. Sehingga pencampuran antara keduanya

tidak sempurna atau masih dalam dua fasa, ini beratii organoclay masih sebagai

mikrokomposit atau komposit konvensional. Sebaliknya dengan surfactant

coverage yang rendah pencampuran antara polimer dan organoclay lebih baik

atau terbentuk nanokomposit interkalasi (Limpanart, 2005).

Hasil yang sama juga dikemukakan oleh S. Apiwantrakul, dkk., bahwa

sur/ixtanl coverage clay yang rendah dapat meningkatkan formasi nanokomposit

(Apiwal1trakul, 2005).

BABV

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimplllan

1. Hasil uji XRD dari organoclay low menllnjukkan peningkatan d-spacing

yang tinggi dari bentonit alam, yaitu dari 1,49 nm menjadi 3,12 nm

untllk 1 hari swelling dan 3,36 nm untuk 2 hari swelling. Hasil uj i TGA

dari organoclay low menunjukkan kestabilan panas yang baik dengan

suhll awal terdegradasi yaitu 288,28 °e.

2. Sedangkan hasil uji XRD dari organoclay high menunjukkan

peningkatan d-spacing yang lebih keeil dibandingkan organoclay low,

yaitu sebesar 2,28 nm untuk 1 hari swelling dan 2,26 nm untuk 2 hari

swelling. Hasil uji TGA pada organoclay high menllnjllkkan kestabilan

panas 20°C lebih keeil dibandingkan organoclay low, yaitll sebesar

263,85°C.

3. Berdasarkan kedlla hasil analisa XRD dan TGA tel'sebut diatas dapat

disimpulkan bahwa konsentrasi sllrfaktan bel'pengal'uh terhadap sifat

organoclay. Organoclay dengan konsentrasi sllrfaktan rendah memiliki

sifat yang lebih baik dibandingkan organoclay dengan konsentrasi

surfaktan tinggi.

5.2 Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memadukan organoclay low

yang memiliki sifat lebih baik dengan polimer, sehingga dapat diketahui apakah dapat

menghasilkan nanokomposit dengan sifat-sifat yang lebih baik dad polimer murni.

DAFTAR PUSTAKA

Alexandre, Michael, Philippe Dubois. 2000. Polymer-layerednanocomposites: preparation, propertiesand uses of a newmaterials. Materials Science and Engineering, 28, 1±63.

silicateclass of

Ammann, Lars. 2003. Cation Exchange and Adsorption on Clays and ClayMineral. Disertation Faculty of Mathematics and Natural Sciences.Christian - Albrechts - Universitat. Kiel-Jerman.

Anonimous. 1986. Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry. vol A25. VCHD6940. Jerman.

Anonimous. 2004. Proyek Kerja Dinas Pertambangan Sumatera Utara.www.distam-propsu.go.id. 3 Juli 2006.

Anonimous. 2005. Pemanfaatan Bentonit. Dinas Pertambangan dan Energi.Propinsi Jawa Baral. http://www.distamben-iabaI..go.id/modules.php?name=News&fiIe = article &sid =35. 29 Agustus 2006.

Anonimous. 2005. Nanomaterials, Nanotechnology and Their Relevance toPolymers. www.plastemart.com. 10 April 2006.

Anonimous. 2006. Clay. http://en.wikipedia.org/wikilClay. 10 April 2006.

Anonimous. 2006. Energy Dispersive X-Rayhttp://en.wikipedia.org/wikilwavelength dispersive x··ray8 September 2006.

Spectroscopy.spectroscopy.

Anonimous. 2006. http://www.biomininc.com/sediment%20barriers.htm.Sediment Stabilization And Permeable Barriers With Organoclay. 12April 2006.

Anonimous. 2006. Materi Training Teknologi Plasik. Dasar-Dasar Kimia Polimer.Scntra Teknologi PolimeI', 4 s.d 6 April 2006.

Anonimous. 2006. Processing Polymeric Nanocomposites,www.plastictrends.net/articles/pnc.htm. 8 September 2006.

Anonimous. 2006. Produet Identification Chemical Land. Bis (hydrogenatedTallow Alkyl) Dimethyl Chloride. http://www.ehemicalland21.com/specialtychem/spmenuOl.htm. 16 Juni 2006.

Anonimous. 2006. Surfaetants. http://www.lboro.ac.uk / departments / cg /Projects / 2002 / mulcare / Pw theory.htm. 6 Agustus 2006.

47

Apiwantrakul. S. dklc, 2005. Insitu Intercalative Polymerization of the Polistiren.Journal of Polymer Science. vol 95, 85.

ArUin, M. I-Iasanuddin dan Haswi P, Suwoto. 1996. Bentonit Indonesia. MajalahBPPT Edisi No LXXVI/Nopember/1996. Hal 92 - 96.

Arinn, M. Suhala, Supriatna. 1997. Bentonit di Indonesia. Bahan Galian Industri.PPTM.

Arsyad, M. Natsir, 2002. Kamus Kimia. Penerbit Gramedia, Jakm1a.

Astuti, Retno Hadi. 2005. Purifikasi dan Modinkasi Organoclay. Skripsi ProgramSarjana. Departemen Kimia Program Ekstensi. Fakultas Matematika danIlmu Pengetahuan Alam. Universitas Indonesia.

Cahyo, Ariel' & Heru S. 2005. Pengemasan Teknologi Nano (PembungkusMakanan Lebih Awet. Majalah Sentra Teknologi Polirner, Vol 4, No. 17,Januari - April 2005.

Elisa., 2004. Kimia Tanah. http://elisa.ugrn.ac.id. 9 April 2006.

Gungor, N., 2000. Effeet of The Adsorption of Surfaetant on The Rheology ofNa-Bentonite Slurries. Journal of Applied Polymer Science. Vol 75, 107- 110.

Griinberger, A., 1999, Training on Plastics Engineering, Scanning ElectronMicroscopy (SEM), Polimer Lab, Indonesia.

Hull, Richard. 2004. The Bolton Fire Material Library. Thermal Analysis,httr:llwww.bolton.ac.ukJftre/TGA.png. 27 Agustus 2006.

Kellner, R. Mennet & J. M. Otto. 1998. Analytical Chemistry. Willey-VCH,Jerman.

Kloprogge, J. T. 1998. Synthesis ofSmectites and Porous Pillared Clay Catalysts:A Review. Journal of Porous Materials 5, 5-4 L

Las, Thamzil. 2004. Potensi Zeolit Untuk Mengolah Lirnbah Industri danRadioaktif. http://p2plr,batan.go.id/artikel/zeolit.html. 9 April 2006.

Limpanart, S., S. Kuthon, P. Taepaiboon, P. Supaphol, T. Srikhirin, W.Udomkichdecha, Y. Boontongkong. 2005. Effect of The SurfactantCoverage on The Polystyrene-clay Nanocomposites Prepared by MeltIntercalation. Elsevier: Material letters, 59, 2292-2295.

Liza, Chandra. 2005. Pengaruh Konsentrasi Organoc/ay Pada PendispersianLapisan Silikat Nanokomposit Polipropilen-Organoc/ay DenganCompatibilizer PP-g-MA. Tesis Program Pascasarjana Fakultas

48

Matematika dan IImu Pengetahuan Alam. Program Studi IImu Material.Universitas Indonesia.

Nhap, Dang & Mo Tai Khoan. 2005. Polyme Nanocompozit.httj]://vi.wikipedia.org/wikilPolyme nanocompozit. 2 Mei 2006.

Osgerby, Stephen, Dipak Gohil, dkk. 1998. Measurement of Growth Strain inOxide Scales by Parallel Beam X-Ray Diffraction.h1!I2://m idas.npl.co.uk/midas/content/images/mn27fig l,gif. 12 April2006.

Perkes, Paul. 1999. Scanning Electron Microscopy (SEM).http://acept.la.asu.edu/PiN/rdg/elm icr/elmicr-sem.gif. 12 Apri I 2006.

Pullman. 2004. Cation Exchange Capacity. Washington State University. Tree FruitResearch and Extension Center. http://soils.tfrec.wsu.edu /webnutritiongood/soilprops/04CEC.htm. 12 April 2006.

Sudrajat, Adjat. 2004. Bentonit. Bahan Galian Industr!. PPTM.

Wibowo, Arif. C. 2005. Nanoclay Potensi Untuk Kemasan Superior. MajalahSentra Teknologi Polimer. Vol 4, NomoI' 19, Oktober·- Desember.

Lampiran 1

49

Perhitungan Kapasitas Tukar Kation (KTK) bentonit alam,

benton it purifikasi dan organoclay

1. Standarisasi NaOH dengan asam oksalat

Keterangan:

N asam oksalat = 0,1 N

V asam oksalat = 10 mL

Standarisasi dilakukan dua kali karena stok larutan NaOH awal habis,

sehingga dibuat larutan NaOH baru dan distandarisasi lagi.

Data titrasi asam oksalat dengan NaOH

Volume NaOH (mL)

Standarisasi 1 Standarisasi 2

9,4 10,1

9,4 10,1

9,4 10

9,4 10,07

Perhitllngan N NaOH

- Standarisasi I

Milickivalcn NaOH = milickivalcs Asam oksalat

- Standarisasi 2

= Voks • Noks

10 mLx 0,1 N

9,4mL

= 0,106 N

10 mLx 0,1 N

10,07 mL

=, 0,099 N

50

2. Data titrasi sampel dengan NaOH

a. NNaoll = 0,106 N

Volume NaOH (mL)

20,25

lay Organoclayari) (high, 7 hari)

20,20

20,30

----Blanko Bentonit purifikasi Organoclay Organoc

-- (low, I hari) (high, I h21,00 13,40 19,80 20,30

21.20 13,60 19,80 20,20

2L10 13,50 19,55 20,25

b. NNaOl1 =0,099 N

Volume NaOH (mL)

Blanko Bentonit alam Organoclay (low, 2 hari)

22,20 18,10 21,00

23,10 18,10 21,20

22,65 18,10 21,10

3. Perhitungan

KTK (1110'1/100 gr) = (mL NaOH blanko- mL NaOH sampel)x N NaOI-' x 100massa sampel

a. NNaOl1 = 0,106 N

KTK b~ntonit purifikasi = (2 ],1 0 -13,50)mL x 0,106 fllC%L x100 gr = 80,56 mcj{oo rI gr '

KTK organoclay (I0H', 1hari) - (21, 10 ~ 19,5S)mL x 0,106 mC%L x 100 gr == 16A3 mC,%Xlgr

I gr

KTK organoclay (high I har;) - (21,10 - 20,25)mL x 0, 106 ""%, 1()O _ 9 0' m,q/, " I x . gr -, /WOgrgr

KTK organoclay (high, 2 har;) - (21,10- 20,25)mL x 0, 106~%.. x I00 gr =9,01 m,y,;.,.I gr

b. NN"OII = 0,099 N

KTK bcntonit alam (22,65-18,1 O)mLx 0,099"";;;;,1. IOA~ =45 05""'/x vgr , !IOOgr

I gr

51

KTK organoclay (low 2 had) = (22,65 - 21,10)mL x 0,099 m"%L 100 _I - ,,- me'l/, X gr - :->,.)) /J()()gr

I gr

Lampiran 2

1. Keterangall

52

Perhitungan Konsentrasi Surfaktan Low dan High berdasarkan

KTK Bentonit Purifikasi

KTK belltonit purifikasi = 80,56 meq/lOO gr = 3,224 meq/gr

Mr surfaktan DTDA = 552 gr/mol

Dicari Illassa surfaktan untuk 1 KTK dan 2 KTK

2. Perhitullgan

I Massa surfaktan untuk 1 KTK

I( b . 'fik' IllassaI x KT cntomt pun 1 aSl = --mr

1 x 3,224 11111101

III

III

552

= 3,224 mmol x 552 mg/lllmol

= 1780 mg

= 1,78 gr

2 Illassa surfaktan untuk 2 KTK

2 x 3,224 11111101m

552

III = 6,448 mmol x 552 mg/mmol

= 3556 mg

= 3,556 gr

nnpiran 3 Clrafik spc\;!rum SEi';t·-EDAX bentonit

C:IEelsIUSmOrcler ED/IX\2006VIgusllbentonitIRaw Bentonile3.spc

Label:Rclw Bentonile3

kV:W.O TiltC.O T8ke-olf:358

: 3257 Leec: 100

01<

SII<I

Del Type:SUTW' Res:130 Tc:50

0.70 1.30 1.90 2.50

Cal<1<1<

. ,~. -"-..,,., ~~-"""~'-" ,. - ,,---.. _-,- -"-"--+~'-I-------l--'"'-----'-l-

3.10 3.70 4.30 4.90.. J--

5.50

Fel<

6.10 670

EDAX ZAF Quantification (Standardless)Element NormalizedSEC Table: Default

_EI_em_e_n_t '!it_·._%.__A_t_'1_._I< - R,:..'::..t,=-'0"---_-=- -'-'- _

c I( S.fJG 10.22 0.01<130 I( 39.00 51. 06 0.2217Nal( 0.83 0.76 0.0057t-'lgK 1. Tl 1. 53 O.Ol~~

AIK 10.88 0.15 0.0926SiK 3 ~_ . 66 23.62 0.2766I( I( ~ . '19 O.BO 0.0133CaK 2.61 1. 30 0.02~0

Fel< .5.89 2.21 0.0~89

Total 100.00 100.00

,-'--,---------------------------------- ------- ---------------" -- 'II[ILt~. Int. ELTOI PIBI:' ,., ,

,', K

o KNaKl"lgK/ilKSiKelKK KF'eK

10. ,} I}

lTl.5G31.35

0.73~) '1 • ·1 C

201.7719.29

4,301.81

3. 1::\

Cj • '19" , 91') . 31~J • 113.983,970,90

'1.050.7 J1. 986.401.4'70.722.718.14

10.50

2.8141. 68

6.171 . 14

10. ,1 'I39. ,19

4. 851.082.01

54

55piran 4 Grafik spektrul11 SEM-EDAX bentonit purifikasi

.._-~-------

;:\Eds\USR\Order EDAX\2006\Jun\bentonit\Clay A-4.spc

.abel:Clay A-4

V:10.0 TiltO.O Take-off:363

3: 3302 Lsec: 100

o

Si

Al

Na

Mg

Det Type:SUTW+ Res:130 Tc:50

1l-Nov-200610:49:2

K-- _.__.~--~\.,--

0.60!--_."

1.60.---!--,~-------~ ..,_.,+ --.._._-~._~ ---_..'!----' ~._-+._.------:._--_.._-~

2.10 2.60 3.10 3.60 4.10 4.60

EDAX ZAF Quantification (Standardless)Element NormalizedSEC Table: Default

Element Wt ~(, At ,~ K-Ratio Z A F

a K 41.71 54.99 0.2607 1. 0385 0.6016 1. 0004NaK 5.56 5.10 0.0410 0.9644 0.7622 1. 004 0MgK 1. 79 1. 56 0.0148 0.9848 0.8292 1.0078A1K 13.17 10.30 0.1130 0.9528 0.8917 1.0100SiK 36.33 27 .29 0.3153 0.9781 0.8872 1.0001K K 1. 43 0.77 0.0126 0.9180 0.9631 1.0000

Total 100.00 100.00

Element Net Inte. Bkgd Inte. Inte. Error PIB

0 K 107.20 4.20 1. 00 25.54NaK 17.00 5.16 3.01 3.39MgK 0.90 0.62 6.97 1. 06A1K 41. 93 0.13 1.72 8.17Si.K 101.60 0.07 1. 04 20.00K K 1. 91 1. 80 12.29 1. 06

56

57

lpinm 5 (J1"~"ik SPCkll"lI111 SE~I-EDAX orgalloc!ay (lOll', 2 har!)

---'-"-~-'---'---'''''''''---''-''-------'----~------

C\EcJs\USmOrder EDM~1:'006\A'JlIsl\benlonit\Benlonile< DTA tow2.spc

Label: Bentonite'" DTi\ low2

kV:10.0 TiILOO 'Take-off:35.8

"s : 4708 Lsec: 100

01<

SiK,

Oet Type:SUTW+ Res:130 Tc:50

29-Aug·;\006 12:03:4

:KI, .'. .

!~ !

AIK

i .

MgK,NaK.

----~--+-. - --.. I

0.80 1.50,

2.20

1< K.. ,,2.80 3.60 4.30 5.00

,5.70

I

F,l"< 'I6.40 7.10--_._--

EOAX ZAF Quantification (Standardless)Element NormalizedSEC Table: Default

Element ,It % At % l<-Ratio Z

C K 37.30 50.53 0.1311 1.0367a 1< 31 . JFJ j 1 . ~l ] U. -\-'1;J G 1.0135Nal( o r\ r" [) .17 0.0017 0.9396.""1"9K ] .09 0.73 0.0089 0.9586AlK 7.36 .1. ~ ~ 0.0626 0.9282Sit, 19 . :29 1l.11J lJ.l.698 0.9535i< K 0.62 0.26 lJ.n055 o. 8 9~ 7FeK :2 . '7l 0.79 0.0218 0.803-,

Total lOIJ.OO 100.00

--.. --_._--------

A

0.33891J.~673

O. '7 ~ 6~

0.8~90

0.910~

0.92290.98501.002~

58

C 1<o Kt131<Hgl\1\1.I(

SiK!< 1<,'eK

11. ,I, >' J~>13.=q

? , ~I S1·1, j 692,49

218.203.791. -; ':

"i.927.9L:~) . 51

10.;;0\) , 15(1.783.961. :2 8

1 .000.66

15,894 . 111.140.70

10. 1811. n

11.4;;30.72

0.311.41

10.112<1.85

0.831. 36

~iran 6 Gratik spektrum XRD bentonit

59

2 theta angle (deg)

1000

I8002' I"::> 6000~>.

""Ul 400"(])-.5

200

00 2

---..._---~

4 6 8 10 12

28 (0) Intensitas5.710407 7755.723982 743

5.737556 7855.751131 740

5.764706 681

5.778281 767

5.791855 821

5.80543 746

5.819005 6845.832579 754

5.846154 717

5.859728 7575.873303 726

piran 7 Grafik spektrum XRD organoclay (low, 1 hari)

60

1000

~800

U>-C::l

6000.!:-~U> 400c

'"-.= 200

00 2

-_._-

4 6

2 theta angle (deg)

8 10 12

28 (0) Intensitas2.751131 3562.764706 3442.77828 3742.791855 3872.80543 3852.819005 3512.832579 3912.846154 3622.859729 3702.873303 3632.886878 3562.900453 3612.914027 329

piran 8 Grafik spektrum XRD organociay (iow, 2 hari)

61

800

:§' 600 ~

c:::lo(.)

~ 400 -tilc:2.E 200 ~

oo 2 4 6

2 theta angle (deg)

8 10 12

29 (0) Intensitas2.547511 2692.561086 2472.574661 2392.588235 2462.60181 267

2.615385 2342.628959 2702.642534 2282.656109 2362.669683 2162.683258 2062.696833 2232.710407 254

pinm 9 Grafik spektrum XRD organoclay (high, 1 hari)

L~

OL

1000

800

"'-<:::l

6000 -

-':!.

~fJ) 400 -<:.l!l<:

200

00 '2

_ ... __.~-

4 6

2 theta angle (deg)

8 10 12

28 (0) Intensitas2.873303 1732.886878 1712.900453 2012.914027 1922.927602 1922.941176 1822.954751 1832.968326 161

2.9819 1752.995475 1753.00905 1563.022624 1733.036199 166

,piran 10 Grafik spcktrum XRD organoclay (high, 2 hari)

--'-"~' ~._---

1000

~ 800II>-<::::J0 600 -~

:?i'400II>

<::Q)-.5

200

0

0 2 4 6 8 '10 12

2 theta angle (deg)

28 (0) Intensitas3.864254 1353.877828 1373.891403 1363.904977 1323.918552 1313.932127 1343.949701 1433.959276 1283.972851 1263.986425 123

4 1224.013575 1634.027149 142

63

Lampiran II: Perhitungan d-spacing benton it dan organoclay

Keterangan, A ~ 1,542 A

I1A~2dSin(l

d ~ A/ 2 Sin (l

64

1. Bentonit

2(l ~ 5,79"

d ~ 1,542 / (2 Sin 2,895)

~ 1,49 nm

2. Organoclay (low, 1 hari)

2(l ~2,83"

d ~ 1,542/ (2 Sin 1,42)

~ 3,12 nm

3. Organoclay (low, 2 hari)

2(l ~ 2,63"

d ~ 1,542/ (2 Sin 1,315)

~ 3,36 nm

4. Organoclay (high, 1 hari)

2(l ~ 3,950

d ~ 1,542/ (2 Sin 1,94)

~ 2,28 nm

5. Organoclay (high, 2 hari)

2(l ~ 3,90

d ~ 1,542/ (2 Sin 1,95)

~2,26 nm

65

liran 12 «rull!: kc::wbilaIlIX1I1<lSorgal1oc!ay (low, 2 hari)

-----------. Eu "-..Ig JB" __ <il ~..,,0ro ro C/')

0'• " QJ

0 N fr::" w 0

0 <t" w 0 ro,~ ro

I-c' 0, C/'),- 0 0, .., on, ,- I'-

Cl"

0~

0 0 0<, I'-

f-

0fr::

", on

~". '"f-

a Jo-0 7-~ lJ.l'" :2:00w

" 7-~"'",,,

'" " a'-'<, " ", '0c, , ,0, I'-,-,.',, , N <>, ,

0 - - u)

n, ," .,0

"n,c,

0on

~------- "-

<> ","-, .0

00 ~,0.'. '0

~I-

0 ", I-",., N UJ:2:

" co ~'" -". N ill

.S0

'" "'60N ~ 0..

0

.~

on - 0 "'6~~

~

",c

,."u"","n,

'0,'~ ,n

",.1I W

'0,.-I

'" ('), ,

'"

"..'".-0' (;t: 0

,0 ",'. -,'" ro0 ,-,

,0,

D:'l~

'I

)

~

',1'

, ,

C~,

, .". u·Co i:;

Ic-\-'1 '".,)'

r- "c> ,n

I,', ".,- , C'I

C) I ,I' d;

1(.) t.~1

~,[ , [ ,

',- >:u '".-1 ,"1

;!.i rl:11

1 • 1 •, , ( ,I-

,. ,., , " ,r: ,:[) 0

" "e I:'" '"1" ill

;n r---------- -----------------------------"I))

o::J

G'G'

z

/....l

r,>:

:.;-,

~

'"""

:2o~

~;S~\~

~

'"~.~

~

;:;­;;,,~

13:04:26- '1

I

II

I1

';S.SS9C~

ll:':;2:~=:6

13.07.2005

".SS leu",

2 C• S 7 2 ~ :l:-;;13.07.20S6(TG.~) I

(Tel'.; 1:-:.igrJ.:-i:;;h-i- DTDl~

DTDP.

B€"~::.cniL

Be':l:.oni t

oemonn: + U IlJA High (TGA)

't

-=::z;:,\ ICO"" ,;s.,,'( ~ I

\1~ s:~: -24.l2e, •

1\'" "'I \ ,I \ I\1

~ See" -18.C<21 ;~ -3.767:~q

I~ Seep -'.6610 ,-1.0146 mg

_.__• ",~. -i_ (

~klISO 2eO 250 300 350 40:) 450 500 550 :.0600600 650 700 750 eoo E~O oc/1/11111111111' '1'11'1' 'II II I' "II" 'I'll" ,v ~"'" I III'" "" '" I" II' II' ,\, I j i I I I j, ii' il. I 'llll]!.:" 1111111 j J, I' I, iI, j j I j t i" I10 15 20 2S 30 35 40 45 50 ':5 60 65 70 75 80 85 !7,:,n

-2.0066 t-0.<:182 ".s:

lologi Polimer: METTLER