y KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI y Mg-Al -LIKE DARI .../Kajian... · 1. Dr. Fitria Rahmawati, M....
Transcript of y KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI y Mg-Al -LIKE DARI .../Kajian... · 1. Dr. Fitria Rahmawati, M....
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI
Mg-Al HYDROTALCITE
PENGHILANGAN ION KALSIUM
Ditulis dan diajukan untu
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
i
KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI
HYDROTALCITE-LIKE DARI BRINE WATER
PENGHILANGAN ION KALSIUM
Disusun oleh:
DWI WAHYUNI
M0307010
SKRIPSI
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli, 2012
KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI
BRINE WATER TANPA
k memenuhi sebagian persyaratan
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Maret Surakarta Telah Mengesahkan Skripsi Mahasiswa: Dwi Wahyuni M0307010, dengan judul ”Hydrotalcite-Like Dari
Pembimbing
Dr. Eddy Heraldy, M.SiNIP. 19640305 200003 1002
Dipertahankan di depan TIM Penguji Skripsi pada:
Hari
Tanggal
Anggota TIM Penguji :
1. Dr. Fitria Rahmawati, M. Si
NIP. 19751010 200003 2001
2. Edi Pramono, M. Si
NIP. 19830918 200812 1003
Fakultas Matem
HALAMAN PENGESAHAN
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Maret Surakarta Telah Mengesahkan Skripsi Mahasiswa:
hyuni M0307010, dengan judul ” Kajian Sintesis Dan Karakterisasi Dari Brine Water Tanpa Penghilangan Ion Kalsium
Skripsi ini dibimbing oleh :
Pembimbing I
Dr. Eddy Heraldy, M.Si. NIP. 19640305 200003 1002
Pembimbing II
I.F. Nurcahyo, M. Si.NIP. 19780617 200501 1001
Dipertahankan di depan TIM Penguji Skripsi pada:
: Kamis
: 26 Juli 2012
:
Dr. Fitria Rahmawati, M. Si 1.................................
19751010 200003 2001
amono, M. Si 2.................................
19830918 200812 1003
Disahkan Oleh:
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Ketua Jurusan Kimia
Dr. Eddy Heraldy, M.Si.
NIP. 19640305 200003 1002
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas
Kajian Sintesis Dan Karakterisasi Mg-Al Tanpa Penghilangan Ion Kalsium”
Pembimbing II
F. Nurcahyo, M. Si. NIP. 19780617 200501 1001
Dipertahankan di depan TIM Penguji Skripsi pada:
1.................................
2.................................
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ”KAJIAN SINTESIS
DAN KARAKTERISASI Mg-Al HYDROTALCITE-LIKE DARI BRINE WATER
TANPA PENGHILANGAN ION KALSIUM ” adalah benar-benar hasil penelitian
sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak
terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain,
kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar
pustaka.
Surakarta, Juli 2012
DWI WAHYUNI
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KAJIAN SINTESIS DAN KARAKTERISASI Mg-Al HYDROTALCITE-LIKE
DARI BRINE WATER TANPA PENGHILANGAN ION KALSIUM
DWI WAHYUNI
Jurusan Kimia. Fakultas Matematia dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like dari brine
water tanpa penghilangan ion kalsium. Penelitian bertujuan untuk memanfaatkan limbah desalinasi (brine water) sebagai bahan dasar sintesis Mg-Al hydrotalcite-like
tanpa penghilangan ion kalsium dengan metode kopresipitasi pada perbandingan rasio molar Mg/Al (2:1), suhu 65oC, pH 10 selama satu jam reaksi. Hasil sintesis diidentifikasi menggunakan X-Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform
Infrared Spectrosphotomete (FTIR), X-Ray Fluorescence (XRF), Surface Area
Analyzer (SAA), Thermo Gravimetric/Differential Thermal Analyzer (TG/DTA). Hasil karakterisasi sampel dari analisis kualitatif XRD menunjukkan bahwa terdapat anion penyeimbang muatan CO3
2- pada Mg-Al hydrotalcite-like. Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan adanya uluran O-H pada bilangan gelombang 3466,08 cm-1. 1629,85 cm-1 merupakan tekukan O-H, 1361,74 cm-1 merupakan uluran simetris CO3
2-, 449,41cm-1 dan 536,21 cm-1 uluran Mg-O dan Al-O serta 713,66 cm-1 merupakan uluran Ca-O. Adanya ikatan Mg-O, Al-O, Ca-O serta gugus hidroksil dan karbonat mengidentifikasikan senyawa yang disintesis merupakan hydrotalcite like. Analisis XRF menunjukkan adanya kandungan Al, Mg serta Ca di dalam hydrotalcite-like serta terjadi proses dehidrogenasi dan dekarboksilasi pada analisis TG/DTA. Luas permukaan dan jari-jari pori Mg-Al hydrotalcite-like adalah 154,898 m2/g dan 44,8632 Å. Penambahan zat aktif KF dapat menurunkan luas permukaan dan jari-jari pori Mg-Al hydrotalcite-like tetapi juga mampu meningkatkan kristalinitas hydrotalcite.
Kata kunci: Sintesis, karakterisasi, brine water, ion kalsium, Mg-Al hydrotalcite
like, Kalium Fluorida.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
THE STUDY OF SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF Mg-Al
HYDROTALCITE LIKE FROM BRINE WATER WITHOUT CALCIUM ION
ELIMINATION
DWI WAHYUNI
Department of Chemistry. Mathematic and Natural Science Faculty. Sebelas Maret Univercity
ABSTRACT
The synthesis and characterization of Mg-Al hydrotalcite-like from brine water without calcium ion elimination have been carried out. The aim of the research is to use brine water as raw material for the synthesis Mg-Al hydrotalcite-like without the removal of calcium ion. The synthesis method is co-precipitation at molar ratio of Mg to Al is 2:1 at 65 oC, pH of reaction is 10 and the reaction time is 1 hour. The prepared materials were identified by X-Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR), X-Ray Fluorescence (XRF), Surface Area Analyzer (SAA) and Thermo Gravimetric/Differential Thermal Analyzer (TG/DTA). The XRD pattern shows the present of CO3
2- anion in Mg-Al hydrotalcite-like. The result of FTIR characterization shows the presence of –OH streching at wavenumber 3466.08 cm-1, 1629.85 cm-1 the presence of –OH bending, 1361.74 cm-1 the presence of CO3
2- symmetric streching, 449.1 cm-1 and 536.21 cm-1 are Mg-O streching and Al-O. And 713.66 cm-1 is the Ca-O streching. The presence of Mg-O bonds, Al-O bonds, hydroxyl and carbonate groups which is characterized as O-H bending indicates that the prepared material is Mg-Al hydrotalcite-like. The XRF analysis show a contents of Al, Mg and Ca in hydrotalcite-like and process dehydrogenation and decarboxylation in the analys of TG/DTA. The surface area and the pore radius of Mg-Al hydrotalcite-like 154.898 m2/g and 44.8632 Å. The addition of the active substance KF can reduce the surface area and pore radius of Mg-Al hydrotalcite-like and also improve the hydrotalcite cristallinity.
Keywords: Synthesis, Characterization, Brine Water, Calcium Ion, Mg-Al
Hydrotalcite-Like, Photasium Fluoride
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
MOTTO
“...Dan barang siapa yang taat kepada Allah SWT, dan Rosul-NYA dan takut kepada Allah SWT dan
bertaqwa kepada-NYA, maka mereka adalah orang-orang yang mendapat kemenangan...”
(QS An-Nur : 52)
“...“...“...“...Kesempurnaan hanya milik ALLAH SWT, Kesempurnaan hanya milik ALLAH SWT, Kesempurnaan hanya milik ALLAH SWT, Kesempurnaan hanya milik ALLAH SWT,
tapi berusahalah menjadi sempurna tapi berusahalah menjadi sempurna tapi berusahalah menjadi sempurna tapi berusahalah menjadi sempurna agar agar agar agar
mereka mereka mereka mereka (keluarga) bangga (keluarga) bangga (keluarga) bangga (keluarga) bangga karena karena karena karena telah telah telah telah
memilikimumemilikimumemilikimumemilikimu...”...”...”...”
“...jangan kau jadikan semua
cobaan-Nya sebagai penghalang
tapi jadikan itu sebagai kekuatan
untuk menjadikanmu sebagai sang
juaraaaaaa...”
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan untuk kalian,
☺ Orangtuaku tersayang “Orangtuaku tersayang “Orangtuaku tersayang “Orangtuaku tersayang “Bapak & Bapak & Bapak & Bapak & IbuIbuIbuIbu””””☺ maaf kalau tidak bisa menyelesaikan ini semua tepat waktu.Terimakasih atas semua bimbingan, cinta, kasih
sayang dan doa yang tak henti-hentinya selama ini.
☺ SaudarakuSaudarakuSaudarakuSaudaraku tercinta “tercinta “tercinta “tercinta “Astuti Astuti Astuti Astuti & & & & BektiBektiBektiBekti””””☺ yang selalu memberikan dukungan untukku.
☺ SahabatSahabatSahabatSahabat----sahabatku sahabatku sahabatku sahabatku ““““Melina, Pipit, Furi, Melina, Pipit, Furi, Melina, Pipit, Furi, Melina, Pipit, Furi, Husna, Nila, Siwi, IrmaHusna, Nila, Siwi, IrmaHusna, Nila, Siwi, IrmaHusna, Nila, Siwi, Irma””””☺
yang telah setia memberikan semangat dan motivasi serta
kebersamaanya.
☺ Almamater UNSAlmamater UNSAlmamater UNSAlmamater UNS☺
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat,
karunia, dan ijin-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini
untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Sebelas Maret.
Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena
itu dengan kerendahan hati penulis menyampaikan terimakasih kepada :
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan., M.Sc., Ph.D., selaku dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
2. Dr. Eddy Heraldy., M.Si., selaku ketua jurusan FMIPA UNS dan sebagai
pembimbing I.
3. I. F. Nurcahyo, M.Si., selaku pembimbing II.
4. Drs. Pranoto, M.Si., selaku pembimbing Akademik.
5. Bapak Ibu dosen dan seluruh staf jurusan Kimia.
6. Kedua orang tua serta seluruh keluarga atas doa, dukungan dan motivasi yang
diberikan untuk segera menyelesaikan karya ini.
7. Teman-teman seperjuangan tyas, eka, tyo, fajar, jati, muri dan devi, warga
dewi sumbi (mel, dini, trias, arti, dito), mas dedi, om lala serta teman-teman
kimia ’07 atas semangat dan dukungannya.
8. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu, terimakasih atas
semua dukungannya selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak dalam
menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap, semoga karya kecil ini dapat
memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan dan pembaca.
Surakarta, Juli 2012
Dwi Wahyuni
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN................................................................. .......... iii
HALAMAN ABSTRAK.............. ...................................................................... iv
HALAMAN ABSTRACT ................................................................................ . v
HALAMAN MOTTO ...................................................................................... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1
A. Latar Belakang Masalah .............................................................. 1
B. Perumusan Masalah ...................................................................... 3
1. Identifikasi Masalah ................................................................. 3
2. Batasan Masalah ...................................................................... 4
3. Rumusan Masalah ................................................................... 5
C. Tujuan Penelitian ........................................................................ 5
D. Manfaat Penelitian ...................................................................... 5
BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................ 7
A. Tinjauan Pustaka .......................................................................... 7
1. Komposisi Dan Pengolahan Air Laut........................ .................. 7
2. Hydrotalcite ............................................................................. 8
3. Kalium Fluorida......... .............................................................. 12
4. Karakterisasi hydrotalcite-like................................................... . 13
B. Kerangka Pemikiran ................................................................... 21
C. Hipotesis ...................................................................................... 22
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 23
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A. Metode Penelitian ........................................................................ 23
B. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................... 23
C. Alat dan Bahan ............................................................................. 23
D. Prosedur Penelitian ...................................................................... 24
1. Sintesis dan Karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like .................. 24
2. Preparasi KF/Mg-Al hydrotalcite-like dan Karakterisasi ............ 24
E. Teknik Pengumpulan Data ................. .................................... 24
F. Teknik Analisis Data..................................................... ................ 25
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 27
A. Sintesis dan Karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like
dari Brine Water ............................................. ...................... 27
B. Efek ion kalsium pada karakteristik Mg-Al hydrotalcite-like ...... 32
C. Sintesis dan Karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like ............. ........ 35
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 40
A. Kesimpulan ................................................................................. 40
B. Saran ........................................................................................... 41
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 42
LAMPIRAN .................................................................................................... 47
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia air laut dan brine water
(Heraldy et al., 2010).......................................................................... 7
Tabel 2. Gugus-gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite-like ............................ ....... 14
Tabel 3. Komponen penyusun hydrotalcite-like
(Wegrzyn et al., 2010)........................................................... 19 Tabel 4. XRF komposisi sampel hydrotalcite (Carja et al., 2002)................... 19
Tabel 5. Harga d tiga puncak tertinggi senyawa hasil sintesis............... .......... 30
Tabel 6. Tabulasi gugus fungsi hydrotalcite-like....... ...................................... 31
Tabel 7. Komposisi Mg-Al hydrotalcite-like dengan XRF........................... ... 33
Tabel 8. Data analisis termal TG/DTA...................................................... ...... 34
Tabel 9. Tabulasi intensitas d003, d006 dan d009............................................ ..... 35
Tabel 10. Hasil analisis luas muka spesifik, volume pori total dan
rerata jejari pori sampel Mg-Al hydrotalcite-likea......................... .... 36
Tabel 11. Karakteristik sifat fisik hasil sintesis........................................... ...... 37
Tabel 12. Tabulasi intensitas d003, d006 dan d009......................................... ....... 37
Tabel 13. Hasil analisis luas muka spesifik, volume pori total dan rerata
jejari pori sampel KF/Mg-Al hydrotalcite-likea............................. .... 39
Tabel 14. Data analisis termal TG/DTA..................................................... ....... 39
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur lapisan LDH (Raki et al. 2004) .................................... 10
Gambar 2. Struktur lapisan hydrotalcite ..................................................... 10
Gambar 3. Spektra FTIR dari LDH dengan perbedaan rasio molar.
A spektra OH, B spectra serapan H2O, C spektra serapan
-CO32- dan D spektra serapan [Metal]-OH stretching.
(Kang et al.,2005). ................................................................. ..... 15
Gambar 4. Spektra FTIR Ca-Al LDH Raki and Beaudoin (2008). ............. 15
Gambar 5. Difraktogram XRD LDH dengan perbedaan rasio mol
(a) Mg/Al=2 (b) Mg/Al=2.5(c) Mg/Al=3
(Kang et al. 2005).......................... ......................................... 16
Gambar 6. Difraktogram Ca-LDH dan Mg-LDH
(Fayyazbakhsh et al. 2012)................................... ...................... 16
Gambar 7. XRD Ca-Al-CO3 LDH dengan perbedaan rasio mol Ca/Al
(Chang et al., 2011)................................................................ .... 20
Gambar 8. TG/DTA Mg/Al hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2,0)
dengan variasi suhu pemanasan selama 11 jam. (A) 70 oC
(B) 110 oC dan (C) 140 oC....................................................... .. 22
Gambar 9. TG/DTA Ca/Al LDH (Raki et al., 2004)................................... . 20
Gambar 10. TG/DTA KF/Mg(Al)O-dy (Xu et al., 2011)........................... ... 20
Gambar 11. Difraktogram XRD ................................ .................................... 28
Gambar 12. Difraktogram XRD Mg-Al hydrotalcite...................... ............... 29
Gambar 13. Spektra FTIR (a) Mg-Al hydrotalcite-likea (b) Mg-Al
hydrotalcite-like (Setyowati, 2011)...... ..................................... 32
Gambar 14. Difraktogram XRD KF/ Mg-Al
hydrotalcite-likea ............................................ ............................ 35
Gambar 15. Difraktogram XRD KF/ Mg-Al
hydrotalcite-likea.................................................................. ....... 37
Gambar 16. Spektra FTIR (A) KF/Mg-Al hydrotalcitea
(B) KF/Mg-Al hydrotalcite-like (Setyowati, 2011).................. .. 38
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Sintesis Mg/Al Hydrotalcite-Like ......................... 46
Lampiran 2. Desain Penelitian ...................................................................... 48
Lampiran 3. Skema Sintesis Mg/Al Hydrotalcite-Like...... ............................. 49
Lampiran 4. Data X-Ray Diffraction (XRD) Mg-Al Hydrotalcite
Tanpa Penghilangan Ion Kalsium .............................................. 50
Lampiran 5. Data X-Ray Diffraction (XRD) KF/Mg-Al Hydrotalcite .......... 51
Lampiran 6. Data JCPDS Mg/Al Hydrotalcite ............................................... 52
Lampiran 7. Perbanbingan Harga d Sampel Mg-Al Hydrotalcite-Like
Dengan Data JCPDS Mg-Al Hydrotalcite-Like Dan
Perhitungan Persentase Relatif................................................... 53
Lampiran 8. Perbanbingan Harga d Sampel Mg-Al Hydrotalcite-Like
Dengan Data JCPDS Mg-Al Hydrotalcite-Like Dan
Perhitungan Persentase Relatif................................................... 55
Lampiran 9. Spektra FTIR........................ ..................................................... 57
Lampiran 10. Kurva Luas Area Mg-Al Hydrotalcite Dengan Metode BET .... 60
Lampiran 11. Kurva Luas Area Mg-Al Hydrotalcite Dengan Metode BJH.. ... 60
Lampiran 12. Kurva Luas Area KF/Mg-Al Hydrotalcite Dengan
Metode BET......................................... ...................................... 62
Lampiran 13. Kurva Luas Area KF/Mg-Al Hydrotalcite Dengan
Metode BJH.................. .............................................................. 63
Lampiran 14. Kurva TG/DTA............................ ............................................ 64
Lampiran 15. Data XRF.. ................................................................................. 65
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Indonesia dikenal sebagai negara maritim karena sebagian besar wilayahnya
merupakan perairan teritorial dengan luas 3,2 juta km2 sehingga memiliki banyak
potensi yang dapat dimanfaatkan untuk kehidupan manusia baik dalam bidang
transportasi, ekonomi, sosial budaya maupun bidang pendidikan. Pemanfaatan air laut
dalam bidang ekonomi dapat berupa pemanfaatan hasil laut untuk kehidupan manusia
serta pemanfaatan dalam bidang industri seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU) yang memanfaatkan air laut sebagai sumber alami yang akan dijadikan
sebagai air bersih untuk proses produksi steam (uap). Untuk keperluan tersebut,
PLTU menyediakan unit proses desalinasi air laut. Namun, dalam proses desalinasi
hanya 40% air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara sisanya sebanyak 60%
yang disebut dengan brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai limbah (Heraldy,
2012). Adapun komposisi kimia brine water yang dikembalikan ke laut hampir sama
dengan komposisi air laut yaitu mengandung ion Cl-, Na+, SO42-, Mg2+, Ca2+, dan K+
(Anderson, 2003). Salah satu logam alkali tanah yang terkandung dalam brine water
yang memiliki potensi tinggi untuk dimanfaatkan sebagai komponen penyusun
hydrotalcite-like adalah ion magnesium.
Hydrotalcite merupakan salah satu mineral anionik yang menarik dan
prospektif karena dapat disintesis dengan mudah serta dapat digunakan dalam
berbagai aplikasi seperti sebagai eksipien farmasi, adsorben, katalis atau precursor
katalis (Tong et al., 2003; Heraldy, 2011). Hydrotalcite dalam bentuk naturalnya
adalah suatu hidroksikarbonat dari magnesium dan aluminium dengan rumusan
[Mg6Al2(OH)16]2+CO3
2-.4H2O. Semua kelompok senyawa yang hampir sama dengan
hydrotalcite baik yang natural maupun sintetis disebut hydrotalcite-like. Hydrotalcite
atau hydrotalcite–like termasuk jenis lempung anionik yang dikenal pula sebagai
layered double hydroxides, dengan rumus umum :
[M2+1-xM
3+x(OH)2]
x+[An-x/n].mH2O
di mana M2+ = kation divalen ( Mg, Cu, Ni, Co, Zn, Fe, Mn, Cd, Ca) ; dan M
3+=
kation trivalen (Al, Ga, Co, Fe, Mn, Cr,V, Ti, In). Sementara An- merupakan anion
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
yang mengisi interlayer (OH−, Cl−, NO3−, CO3
2−, SO42−) akibat adanya muatan positif
pada permukaan hydrotalcite. Muatan positif pada permukaan ini ditimbulkan oleh
adanya substitusi anion divalen oleh anion trivalen (Hickey et al., 2000).
Kameda et al. (2000; 2002) telah mensintesis Mg-Al hydrotalcite dari air laut
tiruan serta Heraldy (2011) dan Setyowati (2011) telah mensintesis Mg-Al
hydrotalcite-like dari bahan dasar brine water dengan cara menghilangkan
keberadaan ion kalsium karena beranggapan adanya ion kalsium dalam air laut tiruan
maupun brine water dianggap merupakan pengotor yang mampu menghambat
terbentuknya kristal hydrotalcite. Disisi lain Gao et al. (2010) telah melakukan
sintesis hydrotalcite dengan mengkombinasikan tiga senyawa murni sebagai
komponen penyusun hydrotalcite yaitu dengan mengkombinasikan senyawa
Ca(NO3)2.4H2O, Mg(NO3)2.6H2O, dan Al(NO3)3.9H2O menjadi Ca-Mg-
Al/hydrotalcite.
Dalam penelitiannya selain membuat Ca-Mg-Al/hydrotalcite, Gao juga
membuat senyawa Mg-Al/hydrotalcite dan Ca-Al/hydrotalcite. Setelah itu, untuk
pembuatan katalis, Gao et al. (2010) menambahkan senyawa Kalium Fluorida (KF)
ke dalam hydrotalcite yang dihasilkan. Dari hasil karakterisasi katalis tersebut,
menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kristalinitas dan hasil uji katalis. Pada uji
katalis, KF/Ca-Mg-Al hydrotalcite memiliki hasil konversi biodiesel yang lebih
banyak bila dibandingkan dengan konvesri biodiesel menggunakan katalis KF/Mg-Al
hydrotalcite maupun KF/Ca-Al hydrotalcite. Hasil konversi biodiesel yang diperoleh
adalah mendekati 100 %. Hal tersebut dikarena KF/Ca-Mg-Al hydrotalcite memiliki
situs aktif yang dimiliki oleh KF/Mg-Al hydrotalcite dan KF/Ca-Al hydroatlcite.
Situs aktif tersebut antara lain KMgF3, KCaF3, CaAlF5 dan KCaCO3F.
Berdasarkan penelitian Gao et al. (2010) yang telah mensintesis KF/Ca-Mg-
Al hydrotalcite dengan bahan dasar senyawa murni tersebut, serta belum ada
penelitian tentang sintesis hydrotalcite-like dari brine water tanpa penghilangan ion
Ca2+, maka diperlukan kajian lanjut sintesis hydrotalcite-like dari brine water dengan
cara tetap mempertahankan kandungan ion kalsium dalam brine water serta
penambahan zat aktif KF. Dilakukannya penambahan KF ke dalam Mg-Al
hydrotalcite-like dalam penelitian ini, dimaksudkan untuk mengetahui kemungkinan
perubahan karakteristik dari KF/hydrotalcite-like. Kajian awal yang akan dilakukan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
difokuskan pada karakter fisik hydrotalcite-like dan KF/hydrotalcite-like. Dengan
demikian akan dapat dilihat sifat kristalinitas, luas permukaan, jari-jari pori serta
analisis termal antara hydrotalcite-like serta KF/hydrotalcite-like yang disintesis dari
brine water tanpa penghilangan ion Ca2+.
B. Perumusan Masalah
1. Identifikasi Masalah
Salah satu logam alkali tanah yang terkandung dalam brine water yang
memiliki potensi tinggi sebagai komponen penyusun hydrotalcite-like adalah ion
magnesium. Pada umumnya Mg-Al/hydrotalcite tersusun atas kation divalent (Mg2+)
dan trivalent (Al3+) dengan interlayer CO32-. Ion kalsium merupakan ion dominan
yang memiliki pengaruh besar sebagai untuk menghambat terbentuknya kristal Mg/Al
hydrotalcite sehingga dalam sintesis Mg/Al hydrotalcite perlu dilakukan proses
pengendapan ion Ca2+ dalam brine water tiruan (Kameda et al., 2000). Oleh karena
itu, sifat kimia Ca2+ dan Mg2+ hampir sama diduga memberikan pengaruh yang
hampir sama pula terhadap proses terbentuknya kristal hydrotalcite-like. Sehingga
agar diperoleh fasa Mg/Al hydrotalcite yang optimum diperlukan penghilangan ion
Ca2+. Namun, preparasi larutan awal untuk penghilangan ion Ca2+ memerlukan waktu
yang relatif lama sehingga langkah tersebut dirasa kurang efisien. Disisi lain, Gao et
al. (2010) telah mengkombinasikan tiga senyawa murni untuk mensintesis Ca-Mg-Al
hydrotalcite. Berdasarkan penelitian Gao et al. (2010) tersebut, dapat dikatakan
bahwa kalsium juga berpotensi dalam penyusunan fase hydrotalcite sehingga ion
kalsium yang terkandung di dalam brine water dan juga dikenal sebagai pengotor
dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan fase hydrotalcite-like.
Upaya peningkatkan kristalinitas dan aktifitas katalis suatu hydrotalcite dapat
dilakukan dengan penambahan zat aktif seperti kalium fluorida (KF) (Setyowati,
2011). Peningkatan rasio KF akan memperbesar kristalinitas dan aktifitas katalis.
Akan tetapi ketika rasio KF mencapai ambang batas distribusi monolayer maka
kristalinitas akan menurun seiring dengan kenaikan rasio KF sebab ketika rasio KF
lebih besar dari ambang batas maka akan menutupi sisi aktif yang mengakibatkan
menurunnya kristalinitas. Selain itu penambahan KF akan merusak struktur
hydrotalcite sehingga dapat menurunkan luas permukaan dan jari-jari pori partikel.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
Berdasarkan penelitian sebelumnya (Gao et al., 2010) kondisi optimum dicapai
dengan perbandingan berat KF/berat Mg-Al hydrotalcite-like adalah 100 %.
2. Batasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah tersebut, maka dibuat batasan masalah
sebagai berikut:
a. Sintesis Mg-Al hydrotalcite-like dilakukan dengan tanpa penghilangan kandungan
ion Ca2+ yang terdapat dalam brine water.
b. Untuk meningkatkan kristalinitas hydrotalcite-like dilakukan penambahan zat aktif
KF ke dalam hydrotalcite-like dengan rasio berat KF/berat hydrotalcite-like adalah
100% (1:1).
3. Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah di atas, maka dibuat
rumusan masalah sebagai berikut:
a. Apakah senyawa Mg-Al hydrotalcite-like dari brine water dapat disintesis tanpa
penghilangan ion Ca2+ yang terkandung di dalam brine water ?
b. Bagaimanakah karakteristik kristalinitas, luas permukaan dan jari-jari pori KF/Mg-
Al hydrotalcite-like hasil sintesis?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Membuat senyawa Mg-Al hydrotalcite-like dari bahan dasar brine water dengan
tanpa penghilangan ion Ca2+ yang terkandung di dalam brine water.
2. Mengetahui karakteristik kristalinitas, luas permukaan, dan jari-jari pori KF/Mg-
Al hydrotalcite-like hasil sintesis.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberi informasi tentang alternatif pemanfaatan brine water sebagai bahan dasar
sintesis Mg-Al hydrotalcite-like tanpa penghilangan ion kalsium yang terkandung
di dalamnya.
2. Memberi informasi tentang karakteristik kristalinitas, luas permukaan, jari-jari
pori dan analisis termal KF/ Mg-Al hydrotalcite-like hasil sintesis dari brine water
tanpa penghilangan kandungan ion kalsium.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Komposisi Dan Pengolahan Air Laut
a. Komposisi Kimia Air Laut
Pada dasarnya komposisi air laut disetiap wilayah didunia adalah hampir
selalu konstan. Dalam 1000 gram air laut, terkandung 965 gram (96,5 %) air yang
merupakan komponen terbesar penyusun air laut dan 35 gram (3,5 %) merupakan
komponen garam-garam yang terlarut (salinitas). Terdapat garam-garaman utama
yang berpengaruh terhadap salinitas air laut yaitu klorida (55 %), natrium (31 %),
sulfat (8 %), magnesium (4 %), kalsium (1 %) dan sisanya terdiri dari bikarbonat,
bromide, asam borak, stronsium dan florida (Anderson, 2003).
Berikut merupakan perbandingan komposisi kimia antara air laut dengan
brine water yang tercantum pada Tabel 1 di bawah ini :
Tabel 1. Komposisi kimia air laut dan brine water (Heraldy et al., 2011)
Ion Komposisi Kimia (mg L
-1)
Air Laut Brine Water
Kalium (K+) 396 661 Natrium (Na+) 16.200 27.054 Kalsium (Ca2+) 1.205 2.012 Magnesium (Mg2+) 5.395 9.010 Klorida (Cl-) 31.800 53.106 Sulfat (SO4
2-) 2.600 4.342
b. Proses Pengolahan Air Laut (Desalinasi)
Proses desalinasi air laut adalah proses pemisahan yang digunakan untuk
mengurangi kandungan garam terlarut dari air laut hingga level tertentu sehingga
dapat digunakan sebagai air. Proses desalinasi melibatkan tiga aliran cairan, yaitu
umpan berupa air garam misalnya air laut, produk bersalinitas rendah, dan konsentrat
bersalinitas tinggi. Produk proses desalinasi umumnya merupakan air dengan
kandungan garam terlarut kurang dari 500gram/L, yang digunakan untuk keperluan
domestik, industri, dan pertanian. Hasil sampingan dari proses desalinasi adalah
brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi tinggi (lebih dari 35000 mg/L
garam terlarut).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Distilasi adalah metode desalinasi yang paling lama dan paling umum
digunakan yang merupakan metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut
untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air
bersih. Umumnya proses distilasi menggunakan prinsip mengurangi tekanan uap dari
air agar pendidihan dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah, tanpa menggunakan
panas tambahan. Metode lain desalinasi adalah dengan menggunakan membran.
Terdapat dua tipe membran yang dapat digunakan untuk proses desalinasi, yaitu
reverse osmosis (RO) dan electrodialysis (ED). Pada proses desalinasi menggunakan
membran RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan
mengalirkannya melalui membran water-permeabel. Permeate dapat mengalir melalui
membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan
dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan
selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses
ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Kebutuhan energi utama
adalah untuk memberi tekanan pada air umpan. Desalinasi air payau membutuhkan
tekanan operasi berkisar antara 250 hingga 400 psi, sedangkan desalinasi air laut
memiliki kisaran tekanan operasi antara 800 hingga 1000 psi. Sistem RO terdiri dari 4
proses utama, yaitu (1) pretreatment, (2) pressurization, (3) membrane separation,
(4) post teatment stabilization. Bila unit desalinasi menggunakan Reverse Osmose
(RO) membrane, hanya 40% air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara
sisanya sebanyak 60% yang disebut brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai
limbah. Padahal, brine water tersebut mengandung logam alkali dan alkali tanah
dalam konsentrasi yang tinggi (Heraldy, 2012).
2. Hydrotalcite
a. Struktur hydrotalcite
Hydrotalcite merupakan salah satu jenis material anorganik yang memiliki
portensi dalam berbagai aplikasi industri. Hydrotalcite termasuk kedalam jenis
lempung anionik yang dikenal pula sebagai layered double hydroxides (LDH) yang
terdiri dari lapisan bermuatan positif dengan anion penyeimbang dan molekul air
pada daerah interlayernya (Rajamanthi et al., 2001) yang memiliki struktur mirip
dengan brucite Mg(OH)2. Senyawa tersebut terdiri atas lapisan berbentuk heksagonal
dengan sisi oktahedral yang 100 % diisi oleh kation magnesium untuk setiap lapis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
hidroksida. Lapisan struktur dibentuk dari perulangan unit OH-Mg-OH-OH-Mg-OH-
OH-Mg-OH dengan interaksi OH-OH merupakan interaksi Van der Waals. Jika
kation dengan muatan tinggi tetapi memiliki ukuran jari-jari yang kecil mengganti
kation Mg2+ maka lapisan mirip brucite tersebut akan memiliki muatan positif.
Kelebihan muatan ini diseimbangkan dengan penenpatan anion pada lapisan yang
tidak diisi oleh atom logam bersama dengan air. Pada senyawa hydrotalcite di alam,
untuk setiap satu set yang terdiri dari delapan kation Mg2+, dua diantaranya
digantikan oleh kation Al3+. Penggantian ini menyebabkan kelebihan muatan positif
pada lapisan hidroksida logam. Daerah antarlapisan hidroksida logam yang satu
dengan yang lain akan dipisahkan oleh suatu interlayer yang merupakan gabungan
antara anion dengan empat molekul H2O yang terikat lemah pada sisi muatan positif
yang berlebih (Arrhenius, 2003).
Hydrotalcite terdiri dari tumpukan lapisan-lapisan hidroksida dari magnesium
dan aluminium yang bermuatan positif sehingga membutuhkan anion di antara
lapisan tersebut (anion interlayer) untuk menyeimbangkan muatannya (Orthman et
al, 2000). Kelompok senyawa yang hampir sama dengan hydrotalcite baik yang
natural maupun sintesis disebut sebagai hydrotalcite-like. Pada umumnya
hydrotalcite-like tersusun atas kation logam divalent (M2+), kation logam trivalent
(M3+), dan anion penyeimbang (An-) yang memiliki rumus umum sebagai berikut:
[M2+1-xM
3+x(OH)2]
x+[An-x/n].mH2O
Di mana M2+ dapat berupa kation logam divalen (bervalensi dua), seperti
Mg2+, Fe2+, Ni2+, Cu2+, Co2+, Mn2+, Zn2+ atau Cd2+ sedangkan M3+ adalah kation
logam trivalen (bervalensi tiga), seperti Al3+, Cr3+, Ga3+, atau Fe3+ dan anion
penyeimbang An- dapat berupa CO32-, SO4
2-, Cl-, NO3-. Sedangkan x sebagai molar
rasio yang berkisar antara 0,10 ≤ � ≤ 0,33, m sebagai jumlah molekul air pada
interlayernya. Kestabilan LDH atau hydrotalcite-like dipengaruhi oleh besar kecilnya
ukuran jari-jari kation penyusunnya sehingga struktur LDH menjadi tidak stabil
apabila jari jari kation M2+ < 0,06 nm. Struktur LDH ditunjukkan oleh Gambar 1.
Menurut Cavani et al. (1991) salah satu syarat dari sintesis hydrotalcite adalah ukuran
jari-jari kation logam yang digunakan tidak jauh berbeda dari kation logam Mg2+.
Struktur hydrotalcite ditunjukkan pada Gambar 2.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Senyawa hydrotalcite telah banyak dikembangkan karena memiliki potensi
yang baik sebagai adsorben (Wright, 2002), penukar ion (Miyata, 1983) dan sebagai
katalis (Kishore and Kannan, 2002; 2004). Wright (2002) menyebutkan bahwa
hydrotalcite memiliki sejumlah sifat yang membuatnya berpotensi seperti tersebut di
atas, diantaranya adalah:
1. Luas permukaan yang cukup besar (100-300 m2/gram).
2. Padatan pendukung yang dapat disisipi oleh logam katalis dengan dispersi logam
pada struktur hydrotalcite yang cukup tinggi.
3. Memiliki efek sinergis antar lapisan.
4. Memiliki memory effect (dapat diregenerasi).
Gambar 1 . Struktur lapisan LDH (Raki et al., 2004)
Gambar 2. Struktur Lapisan Hydrotalcite
b. Sintesis Hydrotalcite
Senyawa hydrotalcite merupakan mineral yang menarik karena dapat
disintesis dengan mudah serta menghasilkan material berguna dalam berbagai
aplikasi (Tong et al., 2003). Oleh karena itu, beberapa peneliti telah membuat dan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
mengembangkan senyawa hydrotalcite like berbahan dasar magnesium dengan
berbagai kondisi sintesis baik dari senyawa murni maupun bahan alam yaitu:
1. Sintesis Hydrotalcite Menggunakan Bahan Senyawa Murni
Gao et al. (2010) telah melakukan sintesis hydrotalcite menggunakan bahan
dasar senyawa murni berupa campuran senyawa Ca(NO3)2.4H2O, Mg(NO3)2.6H2O,
dan Al(NO3)3.9H2O menjadi Ca-Mg-Al hydrotalcite dengan kondisi sintesis pada pH
10 selama 1 jam pada suhu reaksi 65 °C. Sementara itu, Ahmad (2011) juga membuat
Mg/Al hydrotalcite-like dari bahan senyawa murni yaitu dari campuran magnesium
klorida dan aluminium klorida ditambahkan larutan natrium karbonat dan disintesis
pada pH 10 temperatur 70 °C selama 1 jam. Heraldy et. al. (2006) juga mensintesis
Mg/Al hydrotalcite-like dengan nisbah mol Mg/Al 2,0 ; 2,5 dan 3,0 dari campuran
magnesium klorida dan aluminium klorida melalui metode kopresipitasi secara
langsung.
2. Sintesis Hydrotalcite Menggunakan Bahan Dari Alam
Kameda dan kelompok penelitiannya yang telah membuat hydrotalcite-like
dari magnesium yang berasal dari air laut tiruan (artificial seawater) yang
mengandung natrium klorida (NaCl), natrium sulfat (Na2SO4), magnesium klorida
(MgCl2) dan kalsium klorida (CaCl2). Sintesis ini diawali dengan membuat larutan
awal (starting solution) dari air laut tiruan dengan cara menghilangkan ion kalsium
terlebih dahulu. Oleh Kameda et. al. (2000), penghilangan ion kalsium dilakukan
dengan menggunakan larutan campuran antara NaHCO3 0,2 M dan Na2CO3 0,1 M
dengan pengadukan selama satu jam pada suhu 95 °C. Setelah itu, filtrat yang
diperoleh ditambahkan sumber aluminium (AlCl3) dengan nisbah mol awal Mg/Al
bervariasi dari 2 sampai 3,7. Proses berikutnya adalah penambahan Na2CO3 1,0 M
hingga diperoleh pH 10 dan kemudian larutan ini diaduk dan dipanaskan selama 1
jam pada suhu 60 °C.
Dari bahan alam seperti bittern, Oza dan sesama peneliti dalam kelompoknya
telah membuat Mg/Al hydrotalcite-like dengan cara mengencerkan bittern terlebih
dahulu, lalu diproses sedemikian rupa sampai diperoleh ion magnesium dengan
konsentrasi antara 0,53–0,90 molar. Kemudian sintesis dilakukan dalam kondisi
reaksi pada perbandingan mol antara ion aluminium dengan mol total ion magnesium
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
dan aluminium 0,28 - 0,33; pH antara 8,5 - 10,5 dan temperatur antara 60 – 70 °C
(Oza et. al., 2006).
Heraldy (2011) telah memanfaatkan ion magnesium yang terdapat dalam
brine water sebagai bahan dasar pembuatan hydrotalcite-like dengan penambahan
AlCl3.6H2O pada rasio mol Mg/Al 2,0 yang kemudian disintesis dengan metode
kopresipitasi pada pH 10,5 selama 1 jam dengan suhu reaksi 70 °C.
3. Kalium Fluorida (KF)
Kalium Fluorida merupakan golongan logam alkali tanah yang tersusun atas
logam alkali dan halida. Kalium merupakan golongan IA yang bersifat sangat reaktif,
karena memiliki elektropositif yang tinggi dan merupakan senyawa ionik yang stabil
bila membentuk KF bila berikatan dengan F golongan VII A yang bersifat
elektronegatif sehingga disebut sebagai logam alkali halida. Sifat fisik dari kalium
fluorida berupa serbuk putih dan sangat higroskopis. Selain itu juga bersifat korosif.
Dalam penelitian Gao et al.(2008 dan 2010) KF dikombinasikan dengan Mg-
Al hydrotalcite-like dan Ca-Mg-Al hydrotalcite-like yang digunakan untuk katalis
transesterifikasi biodiesel dari minyak sawit dengan methanol. Penambahan KF
dipercaya mampu meningkatkan aktivitas dari gugus aktif penyusun hydrotalcite-like,
kristalinitas serta efek sinergis sehingga diperoleh konversi metil ester yang tinggi.
Semakin banyak konsentrasi KF yang dicampur maka kemampuan meningkatkan
aktifitas gugus aktif juga semakin besar. Akan tetapi apabila penambahan berlebih
maka akan menyebabkan penurunan aktifitas gugus aktifnya. Teng et al.(2009)
menggunakan KF/Al2O3 untuk katalis transesterifikasi minyak kedelai menjadi
biodiesel. Xu et al. (2011) telah melakukan penambahan KF kedalam katalis
heterogen Mg-Al HTlc, MO, dan M2+(M3+)O dalam sintesis biodiesel. Dalam
penelitiannya penambahan KF untuk meningkatkan aktivitas katalis tidak tergantung
pada jenis campuran oksida ataupun oksida tunggal yang digunakan. Selain itu luas
permukaan katalis juga tidak berpengaruh langsung terhadap peningkatan
kemampuan aktivitas katalis. Hal tersebut terlihat pada hasil konversi biodiesel pada
penelitiannya dimana luas permukaan katalis antara 190 m2/g dan 8 m2/g memiliki
perbedaan hasil konversi yang <10 %. Sehingga meningkatnya aktivitas katalis
dengan penambahan KF dapat terjadi karena sebagian besar situs aktif telah berada
dipermukaan yaitu KF, KOH, KMxFy, dan situs aktif pada komponen itu sendiri
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
sehingga mengakibatkan luas permukaan maupun pori-pori dari komponen tersebut
menjadi berkurang.
4. Karakterisasi Hydrotalcite-Like
a. Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merupakan salah satu instrument
yang digunakan untuk analisis konsentrasi unsur-unsur logam dan semi logam dalam
jumlah renik (trace) dengan hasil analisa berupa kadar total unsur logam atau semi
logam yang terkandung dalam sampel. Untuk mengetahui kandungan Mg2+ dan Ca2+
dalam sampel brine water yang akan digunakan, sebelum eksperimen sampel brine
water dianalisis terlebih dahulu dengan metode Spektrofotometer Serapan Atom
(SSA). Dengan diketahuinya konsentrasi Mg2+ dalam brine water, maka dapat
dihitung jumlah Al3+ yang harus ditambahkan sesuai dengan rasio mol Mg/Al yang
dibutuhkan. Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merupakan salah satu instrument
yang digunakan untuk analisis konsentrasi unsur-unsur logam dan semi logam dalam
jumlah renik (trace) dengan hasil analisa berupa kadar total unsur logam atau semi
logam yang terkandung dalam sampel. Hal ini didasarkan pada kemampuan adsorpsi
logam pada keadaan dasar terhadap sinar pada panjang gelombang spesifik.
Sehingga, konsentrasi logam pada larutan brine water dapat dianalisis menggunakan
AAS. Sehingga, dapat digunakan dalam penentuan rasio mol ion divalen dan ion
divalent pada penyusun Layered Double Hydroxides (LDH).
Roto et al. (2009) menyebutkan bahwa konsentrasi Fe2+ pada filtrat Zn-Al-
Fe(CN)6 ditentukan menggunakan AAS sehingga diketahui kapasitas anion
pengganti. Larutan standar Fe2+ menggunakan 0,0189 g K4[Fe(CN)6] dilarutkan pada
100 mL air yang telah dideionisasi hingga diperoleh 25 mg/L Fe2+ yang kemudian
digunakan sebagai larutan standar pada 1000 mg/L Fe(II)NO3. Disisi lain, Padmasri
et al.(2002) dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa rasio komposisi Mg–Al
hydrotalcite yang dikalsinasi dapat tentukan menggunakan AAS. Dalam
penelitiannya, perbandingan antara M2+: M3+ dalam hydrotalcite adalah 1,98. Selain
itu, Thevenot et al. (1989) mengungkapkan bahwa dalam analisis kimia suatu A1, Zn,
dan Na yang terkandung didalam sampel A1-rich Zn-A1hydrotalcite-like
menggunakan AAS
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
b. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
Fourier Transform Infra Red (FTIR) digunakan untuk penentuan struktur
senyawa organik biasanya antara 650-4.000 cm-1. Daerah di bawah frekuensi 650 cm-
1 dinamakan infra merah jauh dan daerah di atas frekuensi 4.000 cm-1 dinamakan
infra merah dekat. Jika suatu molekul menyerap sinar infra merah, maka di dalam
molekul itu terjadi perubahan energi vibrasi dan perubahan tingkat energi rotasi.
Syarat molekul dapat menyerap energi sinar infra merah adalah momen dwikutub
harus tergetar (sebab dari vibrasi molekul) berinteraksi dengan vektor listrik tergetar
dari berkas infra merah menyebabkan perubahan netto momen dwikutub dari gerakan
vibrasi dan atau gerakan rotasi.
Johnson and Glasser (2003) telah melaporkan adanya puncak-puncak yang
khas dari vibrasi gugus-gugus fungsi pada senyawa hydrotalcite. Puncak pada
bilangan gelombang 3400 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur -OH, 1400 cm-1
menunjukkan vibrasi ulur asimetris -CO3, 800 cm-1 menunjukkan deformasi luar
bidang -CO3, sementara pada bilangan gelombang 600-400 cm-1 menunjukkan vibrasi
ulur M-Al-O dan vibrasi ulur serta tekuk dari M-O dengan M adalah logam.
Hydrotalcite-like memiliki gugus fungsi penyusun yang khas pada bilangan
gelombang tertentu seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Gugus-gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite-like
Gugus Fungsi Bilangan Gelombang (cm-1
)
Uluran OH dan M-O 3400-3500a,b
Tekukan OH 1650d
Uluran simetris O=C-O 1385a,c
Uluran asimetris O=C-O 1500,5c
Tekukan O=C-O 650a
Uluran Mg-O dan Al-O 400-600a (2 puncak) Uluran Ca-O 700e
Sumber aKannan (1995) dalam Johnson and Glasser (2003), bBhaumik, et al. (2004), cDi Cosimo, et al. (1998), dYang et al. (2007), eGupta et al. (2008)
Spektra IR pada senyawa LDH (Kang et al.,2005), dengan perbedaan rasio
molar antara Mg dan Al ditunjukkan pada Gambar 3. Plank et al. (2006) menyatakan
bahwa pada daerah bilangan 3600 cm-1 merupakan daerah serapan –OH dari lapisan
anorganik dan lapisan air. Untuk Ca-Al-NO3-LDH pada daerah serapan 1385cm-1
merupakan daerah serapan anion penyeimbang nitrat. Serta untuk daerah serapan M-
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
O dan M-OH (M=Ca, Al) dalam struktur LDH berada pada daerah serapan 421, 530,
dan 790 cm-1. Raki and J. J. Beaudoin (2008) dalam penelitiannya Controlled Release
of Chemical Admixtures in Cement-Based Materials mengkombinasikan kalsium dan
alumunium sebagai komponen penyusun hydrotalcite-like yang ditunjukkan dalam
spektra FTIR pada Gambar 4.
Gambar 3. Spektra FTIR dari LDH dengan perbedaan rasio molar (A) spektra OH, (B) spektra
serapan H2O (C) spektra serapan -CO32- dan (D) spektra serapan [Metal]-OH
stretching.(Kang et al.,2005).
Gambar 4. Spektra FTIR Ca-Al LDH Raki and Beaudoin (2008). c. X-Ray Diffraction (XRD)
Analisis terhadap padatan hasil sintesis dapat ditentukan dengan
menggunakan X-Ray Diffractometer (XRD). XRD digunakan untuk memperoleh
informasi tentang struktur, komposisi dan tingkat kristalinitas dari suatu material.
Analisis secara kualitatif bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa utama dalam
sampel yaitu dengan membandingkan harga d ( ) sampel yang diperoleh dengan
harga d ( ) dari senyawa yang sudah diketahui. Referensi harga d ( ) dari senyawa
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
yang sudah diketahui tersebut berasal dari data Joint Committee on Powder
Diffraction Standars (JCPDS).
Kang et al.,2005 telah melakukan penelitian tentang Layered Double
Hydroxide and its Anion Exchange Capacity dengan perbedaan rasio mol Mg/Al
diketahui dengan semakin kecilnya molar rasio Mg/Al maka puncak d003 yang
dihasilkan memiliki intensitas yang semakin tinggi seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. Difraktogram XRD LDH dengan perbedaan rasio mol
(a) Mg/Al=2 (b) Mg/Al=2.5 (c) Mg/Al=3 (Kang et al. 2005)
Fayyazbakhsh et al. (2012) menyebutkan bahwa Ca-LDH memiliki
kristalinitas yang lebih bagus dan ukuran partikel yang lebih besar serta parameter
lapisan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan Mg-LDH. Perbedaan tersebut
dapat dilihat pada Gambar 6. Sementara itu, Chang et al. (2011) menyebutkan bahwa
Ca-Al CO3 LDH denagn rasio mol Ca/Al (1:1 dan 3:1) memiliki karakteristik fase
hydrotalcite-like dengan karakteristik puncak difraksi pada 2θ 11o dan 23o yang
merupakan bidang dasar d003 dan d006. Puncak tersebut mengindikasikan bahwa
kristal yang terbentuk dengan struktur rombohedral. Difraktogram dapat dilihat pada
Gambar 7.
Gambar 6. Difraktogram Ca-LDH dan Mg-LDH (Fayyazbakhsh et al. 2012)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Gambar 7. XRD Ca-Al-CO3 LDH dengan perbedaan rasio mol Ca/Al (Chang et al., 2011)
Kristalinitas relatif suatu sampel dapat ditentukan dengan perbandingan
kristalinitas pada sampel yang memiliki puncak difraksi tertinggi (003),
kristalinitasnya dianggap 100% (Xie et al, 2003). Kristalinitas yang rendah ditandai
dengan pengurangan beberapa cerminan hkl, pelebaran garis-garis puncak difraksi
XRD dan penurunan intensitas (Lakraimi et al, 2000). Rendahnya kristalinitas dapat
disebabkan karena efek mekanik dari pengadukan. Selain itu, XRD dapat digunakan
untuk penerapan kuantitatif karena intensitas puncak difraksi yang diberikan pada
campuran senyawa sebanding dengan fraksi material dalam campuran. Banyaknya
puncak pengganggu pada 2θ (20 dan 30o) dapat diasumsikan sebagai amorf Al(OH)3
(Lakraimi et al, 2000). Persentase kandungan senyawa dalam sampel diketahui
dengan membandingkan intensitas puncak difraksi karena intensitas tersebut
sebanding dengan fraksi senyawa dalam sampel. Persentase kandungan senyawa
dalam sampel dihitung dengan rumus: % �� ����� �� =(�/��)�
(�/��)� �100%
Dengan (I/I1)s : jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel dan
(I/I1)t : jumlah intensitas relatif total sampel (Willard et al., 1988).
d. X-Ray Fluorescence (XRF)
X-Ray Flourescene (XRF) merupakan metode analisis kuantitatif non-
destruktif yang menganalisis kandungan logam dalam suatu batuan, sedimen, mineral
dengan tingkat keakurasian yang tinggi dan presisi yang baik. Adapun analisa yang
dapat dilakukan dengan XRF adalah analisa minyak dan bahan bakar, plastik, karet
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
dan tekstil, produk farmasi, bahan makanan, kosmetik, pupuk, mineral, keramik, dan
sebagainya.
Sebagai salah satu contoh analisis komponen penyusun hydrotalcite-like
dalam sampel random dengan anion penyeimbang nitrat/karbonat menggunakan
XRF. Adapun komponen penyusun pada penelitian “ The influence of mixed anionic
composition of Mg–Al hydrotalcites on the termal decomposition mechanism based
on in situ study” dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Komponen penyusun hydrotalcite-like (Wegrzyn et al., 2010)
Sampel Formula Mg/Al molar ratio
AN93 N88 AN54
Mg0,697Al0,303(OH)2(NO3)0,280(CO3)0,011.0,520 H2O Mg0,657Al0,343(OH)2(NO3)0,302(CO3)0,028.0,889 H2O Mg0,6831Al0,317(OH)2(NO3)0,132(CO3)0,092.0,439 H2O
2,30 1,92 2,16
Selain itu, Carja et al.(2002) dalam penelitian penggantian Co dan Fe
hydrotalcite dengan magnesium sebagai prekursor katalis pada sintesis metilamina
tersaji pada Tabel 4.
Tabel 4. XRF komposisi sampel hydrotalcite (Carja et al., 2002) Sampel Mg:Me:Al (from XRF)
MgAlLDH CuLDH FeLDH
2,96:0,1 1,87:1,13:1
1,9:1,1:1
e. Specific Surface Area And Porosity dengan SAA
Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu instrument yang
digunakan untuk menentukan luas permukaan suatu pertikel dan penentuan distribusi
ukuran pori partikel. Luas permukaan dapat diukur dengan beberapa metode,
diantaranya metode Brunauer-Emmet-Teller (BET) dan Metilen Biru. Pada teknik
Metilen biru adsorpsi membentuk lapisan monolayer dan merupakan chemisorption.
Adapun dalam teknik BET, adsorpsi terjadi secara fisika dan lapisan multilayer dapat
terbentuk. Metode BET ini biasa digunakan untuk menentukan luas permukaan. Luas
permukaan spesifik dari adsorben berongga tergantung pada ukuran partikel
penyusunnya. Adsorben mungkin memiliki porositas yang berbeda dalam ukuran
maupun bentuknya.
Fetter et al (2000) menyebutkan bahwa surface area dari hydrotalcite dengan
rasio mol Mg/Al (2:1) dengan interlayer CO32- berkisar 210 m2/g. Sedangkan untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
surface area nitrated hydrotalcites dengan rasio mol Al/(Mg+Al) = 0.249 berkisar
antara 5 sampai 15 m2/g. Sharma et al. (2007) menyebutkan bahwa peningkatan luas
area hydrotalcite berbanding lurus dengan peningkatan mol Mg/Al dari 2,0 sampai
3,5 pada suhu 70oC selama 11 jam dalam keadaan termal dengan luas area dari 62
menjadi 73 m2/g. Wegrzyn et al (2010), menyatakan bahwa luas area hydrotalcite
dengan rasio mol Mg/Al (2,3) adalah 200 m2/g. Sedangkan Chang et al. (2011)
menyebutkan bahwa peningkatan luas permukaan Ca/Al LDH sebanding dengan
semakin bertambahnya rasio mol Ca/Al. Terlihat pada hasil penelitiannya Ca/Al LDH
yang telah dikalsinasi pada suhu 600 oC dengan rasio mol Ca/Al (1:1 dan 3:1)
menggunakan metode BET memiliki luas permukaan sebesar 5,15 dan 9,14 m2/g.
f. Thermogravimetric/Differential Termal Analysis (TG/DTA)
Analisis termal didefinisikan sebagai pengukuran sifat fisika dan kimia dari
material sebagai fungsi suhu. Tipe analisis termal ini meliputi entalpi, kapasitas
panas, massa dan koefisien ekspansi termal. Thermogravimetry Termal Analysis
(TGA) merupakan metode analisa penentuan perubahan berat suatu bahan dengan
perubahan suhu saat pemanasan maupun pendinginan dengan kecepatan tertentu.
Differential Termal Analysis (DTA) mengukur perbedaan suhu (T) antara sampel dan
materi pembanding inert sebagai fungsi suhu, apabila suhu keduanya dinaikkan
dengan kecepatan yang sama dan konstan. Perubahan keadaan sistem karena naiknya
suhu ini merupakan konsekuensi dari proses yang terjadi pada sampel yaitu eksoterm
dan endoterm, yang kemudian ditampilkan dalam bentuk termogram differential.
Lakraimi et al. (2000) dalam penelitiannya melaporkan adanya puncak-
puncak endoterm dari kurva DTA yang menunjukkan hilangnya molekul H2O.
Puncak pada 85 oC dan 40 oC menunjukkan hilangnya molekul air yang teradsorp
dan molekul air pada interlayer. Pada 200 oC terjadi dehidroksilasi senyawa serupa
brucite, hilangnya CO2 dari anion interlayer CO3. Xie et al. (2003) melaporkan
bahwa kurva endotermik 116 oC menunjukkan hilangnya air pada daerah interlayer
dan kurva endotermik pada 238 oC menunjukkan hilangnya gugus OH. Zulaikha
(2005) melaporkan bahwa puncak melebar pada suhu 92,56 oC dan 136,94 oC
diasumsikan sebagai pelepasan air pada daerah interlayer serta pada suhu 176,74 oC
dan 228,86 oC mengindikasikan adanya pelepasan air dari lapisan serupa brucite
(lapisan kation). Sementara Yang et al. (2002) melaporkan bahwa pelepasan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
interlayer air pada suhu 70-190 °C, sedangkan antara 190-280 °C suhu, OH-
berikatan dengan Al3+ yang mulai lepas pada suhu 190 °C dan terlepas seluruhnya
pada suhu 280 °C, suhu antara 280 - 405 °C, OH- berikatan dengan Mg2+ yang mulai
lepas pada suhu 280 °C dan terlepas seluruhnya pada suhu 405 °C, degradasi dari
struktur layered double hydroxide juga diamati pada daerah yang sama dan pada suhu
405 - 508 °C, CO32- mulai lepas dan terlepas seluruhnya pada suhu 508 °C. Pada
suhu ini material menjadi suatu campuran larutan padatan oksida amorf metastabil.
Salah satu contoh bentuk termogram TG/DTA Mg-Al hydrotalcite dan Ca-Al LDH
seperti ditunjukkan oleh Gambar 8 dan Gambar 9.
Pada Gambar 8 terlihat bahwa tiga tahapan pengutangan massa terjadi pada
analisis termal suhu 70 oC. Terjadi pengurangan massa sebesar 15 % pada kisaran
suhu 220 oC yang mengindikasikan terjadinya pelepasan molekul H2O dari pori-pori
hydrotalcite. Dengan pengurangan massa yang kedua sebesar 38 % pada rentang suhu
330-380 oC yang mengindikasikan terjadinya proses pelepasan gugus OH- dari
interlayer hydrotalcite yang berikatan dengan Mg2+ [Mg-(OH)-Mg] dan [Al-(OH)-
Mg. Tahap pengurangan massa yang ketiga terjadi dekarbonasi ion CO32- pada
interlayer dengan rentang suhu 400-500 oC sebesar 44 %. Setelah terjadi pelepasan
ion CO32- dari interlayer maka material menjadi bersifat amorf metastabil padatan
logam oksida. Sedangkan pengurangan massa terjadi pada perlakuan termal suhu 110
dan 140 oC terjadi dua tahapan.
Gambar 8. TGA Mg/Al hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2,0),variasi suhu
pemanasan selama 11 jam (A) 70 °C (B) 110 °C dan (C) 140 °C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Gambar 9. TG/DTA Ca/Al LDH (Raki et al., 2004)
Pada Gambar 10. menunjukkan bahwa KF/Mg(Al)O-dy mengalami
pengurangan massa ketika dilakukan pemanasan hingga suhu 1000 °C. Pada suhu 211 °C merupakan pengurangan massa air dan terjadi dehidroksilasi sehingga kehilangan
CO2 (Xu et al., 2011).
Gambar 10. TG/DTA KF/Mg(Al)O-dy (Xu et al., 2011)
B. Kerangka Pemikiran
Hydrotalcite dapat disintesis apabila terdapat ion divalent dan ion trivalent
dalam suatu camputan larutan. Brine water mengandung ion magnesium dalam
konsentrasi tinggi sehingga mengindikasikan dapat digunakan sebagai bahan dasar
pembuatan hydrotalcite-like dengan penambahan aluminium hidroksida sebagai
komponen penyusun hydrotalcite-like dan natrium karbonat sebagai ion penyeimbang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
pada interlayernya melalui metode kopresipitasi,yaitu suatu metode sintesis yang
sering digunakan karena merupakan metode termudah dan dapat dilakukan
pencegahan kontaminasi dari karbondioksida pada daerah antar lapisnya pada sintesis
yang dilakukan. Selain itu keberadaan CO32- dapat mempercepat proses pembentukan
kristal hydrotalcite dan dapat langsung terikat kuat dengan lapisan antar lapisnya.
Beberapa peneliti terdahulu menyatakan bahwa kalsium pada umumnya merupakan
pengotor dalam pembentukan Mg-Al hydrotalcite-like. Namun belakangan ini,
beberapa peneliti telah memanfaatkan kalsium sebagai komponen penyusun
hydrotalcite-like karena termasuk kation divalen, memiliki aktivitas yang tinggi dan
memiliki jari-jari ion yang besar.
Pada dasarnya setiap senyawa padat memiliki karakteristik yang berbeda-beda
sehingga dari karakteristik atau sifat khusus tersebut dapat diketahui termasuk
golongan apa senyawa yang dihasilkan. Sebagai contoh, senyawa Mg/Al
hydrotalcite-like yang dianalisis menggunakan XRD diketahui 3 puncak khusus yaitu
d003, d006 dan d009. Dari tiga puncak tersebut, dapat pula digunakan untuk penentuan
kristalinitas Mg/Al hydrotalcite dengan adanya puncak d110 sebagai identifikasi
lapisan interlayer. Kristalinitas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti banyak
sedikitnya pengotor yang ikut mengendap. Dalam pembentukan Mg/Al hydrotalcite,
beberapa peneliti terdahulu menyebutkan bahwa kalsium merupakan pengotor
sehingga kemungkinan kristalinitas Mg/Al hydrotalcite-like yang terbentuk rendah
apabila terdapat ion kalsium di dalamnya. Hal ini dikarenakan adanya interaksi yang
tidak maksimal antara magnesium dengan ion karbonat yang dikarenakan adanya ion
kalsium yang memiliki sifat kimia yang relatif sama dengan magnesium sehingga
probabilitas untuk mengendap adalah sama.
Penambahan suatu zat aktif KF ke dalam hydrotalcite-like dapat
meningkatkan kristalinitas hydrotalcite-like serta mampu meningkatkan aktivitas
hydrotalcite-like sebagai suatu katalis. Hal tersebut dikarenakan adanya interaksi
antara senyawa penyusun hydrotalcite dengan KF yang bersifat sangat reaktif. Selain
itu, KF juga mampu menurunkan ukuran jari-jai pori sehingga menurunkan luas
pernukaan hydrotalcite-like (Bernhardt et al., 2010).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
C. Hipotesis
1. Hydrotalcite-like dapat disintesis dari brine water dengan tanpa penghilangan ion
Ca2+ yang terkandung di dalam brine water.
2. Penambahan zat aktif KF kedalam Mg/Al hydrotalcite-like dapat meningkatkan
kristalinitas, luas permukaan dan jari-jari pori Mg-Al hydrotalcite-like.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental laboratorium. Penelitian
yang dilakukan meliputi dua tahap yaitu tahap sintesis Mg/Al hydrotalcite-like yang
dilakukan menggunakan metode kopresipitasi dari bahan dasar brine water dengan
tanpa penghilangan ion Ca2+ dan sintesis KF/Mg-Al hydrotalcite-like yang kemudian
dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, TG/DTA, SAA, XRF.
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pusat Kimia FMIPA UNS,
Laboratorium Dasar Kimia FMIPA UNS, Laboratorium Kimia Analitik FMIPA UGM
pada bulan April 2011 sampai Desember 2011.
C. Alat dan Bahan
1. Alat-alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Peralatan gelas dan alat-alat penunjang laboratorium
b. Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Shimadzu AA 630-12
c. X-ray Diffraction (XRD) Bruker D8 Advance
d. Fourier Transform Infra Red (FTIR) Shimadzu IRPrestige-21
e. Surface Area Analysis (SAA) Quantachrome Nova Win 1200
f. Thermogravimetric/Differential Thermal Analysis (TG/DTA) Linseis STA PT-
1600
g. X-ray Flourescene (XRF) Bruker S2 Ranger
2. Bahan-bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Brine water ( sampel dari PLTU Tanjung Jati B, Jepara )
b. Aluminium Hydroxcide ( AlCl3.6H2O) p.a (Merck)
c. Kalium Fluorida (KF) p.a (Merck)
d. AgNO3 p.a (Merck)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
e. pH indikator
f. Na2CO3 p.a (Merck)
g. Akuades (Laboratorium Dasar Kimia FMIPA UNS)
D. Prosedur Penelitian
1. Sintesis dan Karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like
Material yang digunakan adalah brine water yang berasal dari PLTU Tanjung
Jati B, Jepara. Sintesis hydrotalcite-like dilakukan dengan menggunakan metode
kopresipitasi. Sejumlah AlCl3.6H2O ditambahkan ke dalam larutan brine water dengan
perbandingan mol awal antara magnesium yang terkandung di dalam brine water,
aluminium, (2:1). Kemudian ditambahkan larutan Na2CO3 0,1 M kedalam 1550 mL
larutan brine water hingga pH campuran 10 lalu direfluks pada suhu 65 oC selama
satu jam.
Endapan yang diperoleh dicuci dengan akuades sampai bebas ion Cl-.
Keberadaan ion Cl- diketahui dengan menguji filtrat pencucian dengan larutan AgNO3.
Filtrat bebas ion Cl- bila saat ditetesi larutan AgNO3 tidak menghasilkan endapan
putih. Endapan yang bebas ion Cl- disaring dengan centrifuge,4000 rpm selama 10
menit lalu dioven pada suhu 110 oC selama 24 jam. Padatan putih yang telah kering
yang diperoleh merupakan hydrotalcite-like. Padatan hydrotalcite-like dihaluskan dan
disaring dengan ayakan 150 mess kemudian dikarakterisasi menggunakan difraksi
sinar-X (XRD) dan FT-IR, SAA, XRF, dan TG-DTA.
2. Preparasi KF/hydrotalcite-like dan Karakterisasi
Preparasi katalis dilakukan dengan cara hydrotalcite-like ditambah serbuk KF
serat ditetesi akuades hingga menjadi pasta. Pasta hasil pencampuran kemudian dioven
pada suhu 65 oC selama 24 jam atau sampai kering kemudian dihaluskan.
Serbuk yang diperoleh kemudian dikarakterisasi menggunakan FT-IR, XRD,
SAA, XRF, dan TG/DTA.
E. Teknik Pengumpulan Data
Data kualitatif dan kuantitatif yang diperoleh dari hasil eksperiment hydrotalcite
dianalisa dengan AAS untk mengetahui kandungan Mg2+ dan Ca2+, difraksi sinar-x
(XRD) sehingga dapat diketahui struktur penyusun dan tingkat kristalinitas dari
Hydrotalcite yang dihasilkan, luas permukaan dan jejari pori menggunakan SAA,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
komposisi penyusun hydrotalcite dengan XRF, pengurangan massa dengan TG/DTA
dan identifikasi gugus fungsi penyusun hydrotalcite menggunakan FT-IR.
F. Teknik Analisis Data
1. Kandungan Mg2+ dan Ca2+ dalam brine water dapat dianalisis dengan AAS yang
dapat dikonversi ke dalam satuan mol logam.
2. Data XRD menghasilkan difraktogram 2θ vs intensitas dari masing-masing
kristal hydrotalcite-like. Dari 2θ dapat diperoleh besarnya jarak antara kisi kristal
(d) sesuai dengan persamaan nλ = 2d sin θ yang kemudian dicocokkan dengan d
pada Joint Committee Powder on Diffraction Standart (JCPDS). Munculnya
puncak-puncak dengan hkl dominan hydrotalcite-like (d003, d006, d009) pada
difraktogram sampel yang sama dengan JCPDS menunjukkan bahwa sampel
yang dianalisis sama dengan senyawa pada standart JCPDS. Dengan (I/I1)s :
jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel dan (I/I1)t : jumlah
intensitas relatif total sampel (Willard et al., 1988) maka persentase relatif
kandungan senyawa/kristalinitas dalam sampel dihitung dengan rumus:
% �� ����� �� =(I/I1)s
(I/I1)t �100%
3. Gugus-gugus fungsi yang ada di dalam hydrotalcite-like diketahui dengan
membandingkan puncak-puncak spektra FTIR Mg-Al hydrotalcite-like dengan
referensi. Berdasarkan strukturnya hydrotalcite-like memiliki gugus fungsi M-O
yang terletak pada bilangan gelombang 400 - 600 cm-1, O-C=O dan karbonat
pada bilangan gelombang 1385 dan 1500 cm-1 serta O-H pada bilangan
gelombang 3400-3500 dan 1650 cm-1 dari lapisan hidroksida maupun interlayer.
4. Analisis termal DTA yang mendeteksi setiap perubahan termal terkait dengan
peristiwa atau reaksi kimia, baik yang berjalan secara eksotermik maupun
endotermik. Dengan terjadinya pelepasan H2O dari pori hydrotalcite pada
kisaran suhu 220 oC, pelepasan gugus –OH dari interlayer-nya yang berikatan
dengan Mg2+[Mg-(OH)-Mg] dan [Al-(OH)-Al] pada suhu 330-380 oC. Terjadi
proses dekarbonasi ion karbonat dari interlayer–nya pada suhu 400-500 oC.
Sementara itu, TGA mendeteksi setiap perubahan massa yang terjadi pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
cuplikan sebagai akibat dari kenaikan suhu, baik yang diikuti oleh perubahan
fase kristal maupun tidak.
5. Data SAA yang diperoleh meliputi surface area, average pore radius dan total
pore volume yang kemudian dibandingkan dengan referensi sehingga dapat
diketahui perbedaan luas permukaan dan pori-pori hydrotalcite-like sebelum dan
sesudah penambahan zat aktif KF.
6. Data XRF yang diperoleh berupa kandungan logam yang terdapat dalam
senyawa hydrotalcite dengan bentuk oksidanya yang dinyatakan dalam persen.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Sintesis dan karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like brine water
1. Sintesis Mg-Al hydrotalcite-like dari brine water
Sintesis Mg-Al hydrotalcite-like dari brine water tanpa penghilangan ion
kalsium mengacu pada penelitian sebelumnya (Gao et al., 2010). Sintesis dilakukan
dengan metode kopresipitasi pada rasio mol Mg/Al (2:1), pH 10, suhu 65 oC selama
satu jam. Kang et al. (2005) dan Kameda et al. (2000) menyebutkan bahwa Mg-Al
hydrotalcite terkristalisasi dengan baik pada pH 10. Apabila pH saat sintesis lebih
dari 10, maka Mg-Al hydrotalcite yang terbentuk memiliki partikel yang lebih kecil
dan hasil yang diperoleh akan berkurang. Waktu dan suhu dari perlakuan
hydrothermal juga menentukan morfologi kristal. Gao et al. (2010) telah membuat
Ca-Mg-Al hydrotalcite-like dari senyawa murni dan memperoleh kondisi optimum
pada pemanasan suhu 65 oC selama 1 jam. Perhitungan rasio mol Mg/Al dapat dilihat
pada Lampiran 1. Hydrotalcite hasil sintesis disebut dengan istilah Mg-Al
hydrotalcite-likea. Dari sintesis diperoleh hasil berupa padatan berwarna putih dan
tidak berbau.
2. Karakterisasi Mg-Al hydrotalcite-like
Padatan hasil sintesis kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR,
SAA TG/DTA dan XRF dengan data yang diperoleh sebagai berikut:
a. Analisis X-Ray Diffraction (XRD)
Hasil karakterisasi terhadap senyawa Mg-Al hydrotalcite-likea dari brine water
tanpa penghilangan ion kalsium menggunakan XRD dengan 2θ = 5-70 o (λ=1,54 nm)
disajikan dalam suatu difraktogram XRD seperti terlihat dalam Gambar 11 dan data
Tabel 5.
Heraldy et al. (2012) menyebutkan bahwa Mg-Al hydrotalcite-like memiliki
tiga puncak utama pada 2θ sekitar 11,7; 23,6 dan 35,1 o adalah ciri dari struktur
berlapis (layered structure) dengan puncak difraksi pada 2θ sekitar 61,0-62,0 o yang
berkaitan dengan bidang kristal d110. Berdasarkan standart Joint Committee on
Powder Diffraction Standars (JCPDS) puncak khusus yaitu d003, d006 , d009 dan d110
pada d spacing 7,59; 3,79; 2,53 dan 1,52 Å dengan 2θ masing-masing puncak adalah
11,64; 23,42; 35,44 dan 60,76 o. Keberadaan anion CO32- pada interlayer hydrotalcite
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
dapat diketahui pada refleksi d003 yaitu 7,58 Å. Johnson and Glasser (2003) serta
Kloprogge et al. (2002) menyebutkan bahwa refleksi ion kar bonat berada pada 7,56
dan 7,83 Å. Selain itu, Yang et al. (2007) menyatakan d tertinggi (d003) pada 7,80 Å
dengan intensitas paling tinggi yang merupakan karakteristik hydrotalcite dengan
anion antarlapis CO32-. Sedangkan menurut Bhaumik et al. (2004) menyebutkan
bahwa pada Mg-Al-Cl LDH refleksi puncak d003 yang juga menunjukkan keberadaan
anion Cl- sebagai anion penyeimbang terletak pada d spacing 7,92 Å.
Tabel 5. Harga d Tiga Puncak Tertinggi Senyawa Hasil Sintesis
hkl JCPDS 890460 Mg-Al hydrotalcite
hydrotalcite-like*
Delta d 2θ d 2θ d
003 006 0012 009 0015 018 1010 0111 110 113 1113 116
11,649 23,420 34,880 35,440 39,440 46,922 53,086 56,458 60,766 62,110 63,723 66,047
7,59 3,79 2,56 2,53 2,28 1,93 1,72 1,62 1,52 1,49 1,46 1,41
11,719 26,187 35,026 35,528 39,687 46,709 52,944 56,153 - - 63,841 66,201
7,54 3,76 2,55 2,53 2,26 1,94 1,72 1,63 - - 1,46 1,40
0,05 0,03 0,01 0,00 0,02 0,01 0,00 0,01 - - 0,00 0,01
Keterangan : *hasil sintesis
Sharma et al. (2007) menyebutkan keberadaan anion CO32- pada antarlapis
Mg-Al-CO3 hydrotalcite ditunjukkan oleh karakteristik basal spacing d003 = 7,65 Å .
Dengan refleksi puncak tajam dan simetris pada d003 dan d006 terlihat pada 2θ rendah
yaitu 11-23 o dan refleksi puncak lebar asimetris pada 2θ tinggi yaitu pada 34-66 o.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Gambar 11. Difraktogram XRD
Dari referensi tersebut, pada difraktogram hasil sintesis Gambar 11 dan Tabel 5
juga terlihat adanya 3 puncak refleksi pada Mg-Al hydrotalcite yaitu pada d003, d006
dan d009 yang berada pada d 7,54; 3,79 dan 2,53 Å dengan refleksi interlayer pada d
spacing 1,46 Å meskipun dengan intensitas d003 yang rendah. Rendahnya intensitas
yang terbentuk dapat dimungkinkan karena adanya ion kalsium serta masih
banyaknya kandungan precursor-precursor di dalam brine water yang mungkin bisa
bereaksi sehingga menghambat terbentuknya fase hydrotalcite. Sehingga kristalinitas
Mg-Al hydrotalcite-like yang diperoleh sangat rendah. Selain itu, pada difraktogram
Gambar 12 terlihat begitu banyak puncak dengan intensitas tinggi yang
mengindikasikan adanya senyawa logam hidroksida didalam sampel pada range 2θ
18-20 o, 35-40 o dan 45-55 o. Terbentuknya logam hidroksida dalam sampel
kemungkinan dapat dikarenakan oleh adanya persaingan pengendapan. Dengan
kemungkinan Al(OH)3 mengendap terlebih dahulu adalah besar karena memiliki nilai
kelarutan yang relatif lebih kecil bila dibandingkan dengan Mg(OH)2 ataupun
Ca(OH)2. Hal tersebut didukung oleh data XRF yang menunjukkan persentase
kandungan komponen penyusun Mg-Al hydrotalcite-like.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Gambar 12. Difraktogram XRD Mg-Al hydrotalcite
Berdasarkan referensi tersebut, hasil sintesis brine water tanpa penghilangan
ion kalsium kemungkinan terbentuk Mg-Al hydrotalcite-like meskipun tidak sesuai
dengan target yang diharapkan.
b. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Data untuk mendukung pembuktian bahwa material hasil sintesis dari brine
water adalah Mg-Al hydrotalcite-likea dengan dilakukan identifikasi gugus-gugus
fungsi yang terkandung di dalam senyawa. Gugus-gugus fungsi yang dominan
menyusun Mg-Al hydrotalcite-like adalah gugus fungsi hidroksi (OH-), ion karbonat
(CO32-) serta ikatan logam oksidanya (M-O). Data hasil identifikasi gugus fungsi
penyusun hydrotalcite-like ditunjukkan pada Gambar 15 dan Tabel 6.
Tabel 6. Tabulasi Gugus Fungsi Hydrotalcite-like*
Gugus fungsi
Referensi (cm-
1)1
Bilangan gelombang(v)(cm-1) Mg-Al HT-lca Mg/Al HT-lc3
Uluran O-H 3500 3466,08 3448,72 Tekukan O-H 1640 1629,85 1620,21 Uluran CO3
2- 1370 1361,74 1357,89 Uluran M-O (M= Mg, Al) 554 dan 4402 449,41; 536,21 432 dan 555 Serapan baru 1496,76 dan 713,66
*Sumber : 1Sharma et al. (2007), 2Yang et al. (2007), 3Setyowati (2011).
Heraldy et al. (2011a dan 2011b) menyebutkan bahwa pita serapan lebar pada
3448 cm-1 dapat diidentifikasikan sebagai vibrasi ulur –OH pada gugus hidroksil yang
terikat dengan Mg dan Al pada lapisan hydrotalcite. Wahyuni et al. (2011) juga
menyebutkan adanya uluran –OH pada bilangan gelombang 3466,08 cm-1 pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
spektra FTIR Ca-Mg-Al hydrotalcite-like serta Plank et al. (2006) menyebutkan
bahwa pada puncak 3600 cm-1 merupakan vibrasi –OH pada lapisan anorganik dan
antarlapis H2O.
Dari analisis spektogram FTIR Gambar 13 dan data Tabel 6 terlihat adanya pita
melebar dan tajam antara bilangan gelombang 3448,72-3466,08 cm-1. Pita melebar
dan tajam ini dimungkinkan karena adanya vibrasi ulur –OH pada gugus hidroksil
dari logam hidroksida yang terdapat di dalam sampel maupun dari vibrasi ulur gugus
–OH pada lembaran-lembaran Mg-Al hydrotalcite dan molekul air yang ada di daerah
antarlapis atau antarpartikel . Pita serapan lainnya adalah adanya pita serapan yang
lemah pada 1361,74 cm-1 yang menunjukkan adanya anion penyeimbang CO32- dalam
antarlapis hydrotalcite-like.
Gambar 13. Spektra FTIR (a) Mg-Al hydrotalcite-like
a (b) Mg-Al hydrotalcite-like (Setyowati, 2011).
Gupta et al. (2008) dan Heraldy et al. (2011a dan 2011b) menyebutkan bahwa
pada bilangan gelombang 1352 cm-1 dan 1350 cm-1 merupakan pita serapan anion
penyeimbang karbonat pada antarlapis. Wahyuni et al. (2011) dan Heraldy et al.
(2011 dan 2012) menyebutkan bahwa 449,41 dan 536,21 cm-1 merupakan uluran
Mg-O dan Al-O. Pada Gambar 13a terlihat pita serapan yang disebabkan vibrasi kisi-
kisi logam-oksida M-O (M adalah Mg dan Al) terlihat pada bilangan gelombang yang
rendah yaitu sekitar 449,41 dan 536,21 cm-1. Pada spektogram muncul pita serapan
baru pada bilangan gelombang 1400-1500 cm-1 dan 700 cm-1 yang mengindikasikan
adanya gugus fungsi Ca-OH dan Ca-O. (Gupta et al., 2008; Fayyazbakhsh et al.,
2012 dan Heraldy et al., 2012).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Hasil analisis spektra FT-IR menunjukkan adanya ikatan Mg-O, Al-O serta
adanya gugus hidroksil dan karbonat. Hal tersebut mengidentifikasikan bahwa
kemungkinan senyawa yang disintesis dari brine water merupakan suatu hydrotalcite-
like.
c. Analisis Komponen Penyusun dengan X-Ray Fluorescence (XRF)
Sebagai data pendukung,dilakukan analisis kandungan yang terdapat di dalam
sampel menggunakan XRF. Hasil analisis ditunjukkan oleh Tabel 7.
Tabel 7. Komposisi Mg-Al Hydrotalcite-like dengan XRF Mg-Al hydrotalcite-like
a
Formula C (%)
Al2O3 64,04 CaO 17,17 MgO 12,60
Dari data Tabel 7 terlihat bahwa di dalam sampel hasil sintesis terkandung
komponen utama penyusun Mg-Al hydrotalcite yaitu terdapat logam Mg dan Al.
Sehingga diperoleh perbandingan mol Mg : Al adalah 1,03 : 2,04. ( Perhitungan
Lampiran 17). Pada Mg-Al hydrotalcite-likea terlihat adanya Al2O3 memiliki
persentase yang paling besar. Hal tersebut dapat diasumsikan pengendapan fase
hydrotalcite yang terjadi tidak sempurna. Selain itu, Al(OH)3 memiliki kelarutan
yang paling kecil sehingga kemampuan untuk mengendap lebih besar. Hal tersebut
mendukung data analisis XRD yang mengungkapkan bahwa terbentuk senyawa
Al(OH)3 pada difraktogram XRD. Selain itu, adanya kalsium oksida di dalam sampel
yang lebih banyak bila dibandingkan dengan MgO juga dimungkinkan karena
kemampuan pengendapan Ca dan Mg yang relatif sama karena memiliki kelarutan
yang hampir sama.
d. Analisis Termal dengan TG/DTA
Analisis termal TG/DTA pada penelitian ini dilakukan dalam atmosfir udara
dengan laju kenaikan suhu 20 oC per menit dan rentang suhu mulai dari suhu kamar
hingga 500 oC. Hasil analisis termal ditunjukkan oleh Gambar 14 dan Tabel 8. DTA
akan mendeteksi setiap perubahan termal yang terkait dengan reaksi kimia baik
secara endotermik ataupun eksotermik. Sementara itu, TGA akan mendeteksi
perubahan massa yang terjadi sebagi akibat dari kenaikan suhu baik yang diikuti oleh
perubahan fasa kristal maupun tidak.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Gambar 14. Analisis termal Mg-Al hydrotalcite-like
a (a) TGA (b) DTA.
Bergaya et al. (2006) dan Sharma et al. (2007) menyebutkan bahwa pelepasan
H2O dari pori hydrotalcite selama proses dehidrasi terjadi pada kisaran suhu 150-250 oC dan 220 oC dan pelepasan gugus –OH dari interlayer-nya terjadi pada suhu 250-
380 oC dan 330-380 oC. Serta pelepasan gugus CO32- dari interlayer-nya terjadi pada
suhu kisaran 450 oC dan 400-500 oC yang mengakibatkan material menjadi bersifat
amorf metastabil dengan campuran padatan. Dari analisis termal pada Gambar 14,
hanya terlihat terjadi satu tahap pengurangan massa yang disertai dengan munculnya
puncak endotermik. Hal tersebut mengindikasikan terjadinya pelepasan gugus –OH
dari interlayer hydrotalcite dengan penurunan berat sekitar 4,5 % pada suhu
250,2 -278,3 oC yang disertai dengan puncak endotermik DTA pada suhu 250,1-277,9 oC. Tidak terjadinya proses pelepasan gugus CO3
2- secara menyeluruh hal tersebut
dapat dikatakan bahwa Mg-Al hydrotalcite-likea yang terbentuk tidak mengalami
perubahan fasa kristal dengan pemanasan pada suhu kamar hingga 500 oC.
e. Analisis luas permukaan dan jari-jari pori menggunakan SAA.
Analisis surface area hydrotalcite dilakukan dengan metode BET dan BJH.
Hasil analisis ditunjukkan oleh Tabel 10.
Tabel 10. Hasil Analisis Luas Muka Spesifik, Volume Pori Total dan Rerata Jejari Pori Sampel Mg-Al hydrotalcite-like
a
Parameter Satuan Mg-Al HTlca Mg-Al HTlc (Heraldy, 2010)
Konstanta BET - 25,084 60,429
Luas permukaan total m²g-1 154,898 30,823 Rata-rata pori total Å 44,8632 7,744
Total volume pori mLg-1 347,5 x 10-3 1,19 x10-3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Dari Tabel 10 dapat dilihat bahwa Mg-Al hydrotalcite-likea memiliki BET
surface area sebesar 154,898 m2/g. Heraldy (2010) menyebutkan bahwa Mg/Al HTlc
memiliki luas permukaan spesifik 30,832 m2/g. Di Cosimo et al.(1998) menyebutkan
bahwa sampel HT memiliki luas permukaan spesifik yang kurang dari 100 m2/g.
Sedangkan Johson and Glasser (2003) menyebutkan luas permukaan spesifik dari
Mg/Al LDH adalah 53,9 m2/g. Perbedaan yang sangat signifikan ini mungkin
dikarenakan adanya kandungan kalsium yang terdapat dalam Mg-Al hydrotalcite-like
hasil sintesis. Ukuran jari-jari ion kalsium yang relatif lebih besar dibanding ion
magnesium dan aluminium dapat mempengaruhi ukuran partikel hydrotalcite yang
dihasilkan. Sehingga hydrotalcite memiliki ukuran partikel yang lebih besar. Dengan
luas permukaan 154,898 m2/g dan ukuran jari-jari pori 44,8632 Å dapat
dimungkinkan bahwa Mg-Al hydrotalcite-likea dapat dimanfaatkan sebagai media
adsorpsi molekul karena termasuk kedalam klasifikasi mesopori.
B. Sintesis dan karakterisasi KF/Mg-Al hydrotalcite-like
Sintesis KF/Mg-Al hydrotalcite-likea dilakukan dengan cara mencampurkan
Kalium Fluorida (KF) dengan hydrotalcite-likea dengan perbandingan berat KF/berat
hydrotalcite-like adalah 100 %. Hasil sintesis yang diperoleh adalah padatan
berwarna coklat muda tidak berbau.
Setelah diperoleh padatan berwarna coklat muda, kemudian dianalisis
menggunakan XRD, FTIR, SAA dan TG/DTA. Data analisis yang diperoleh disajikan
dalam bentuk difraktogram XRD, spektrogram FT-IR, data analisis SAA dan
termograf TG/DTA.
a. Analisis kristalinitas menggunakan XRD
Berdasarkan hasil karakterisasi XRD KF/Mg-Al hydrotalcite-like pada Gambar
15, menunjukkan bahwa kristalinitas dari KF/Mg-Al hydrotalcite-like lebih tinggi
bila dibandingkan dengan kristalinitas Mg-Al hydrotalcite-likea. Hal tersebut terlihat
pada meningkatnya intensitas pada puncak refleksi d003, d006 dan d009. Terjadinya
peningkatan intensitas pada hydrotalcite setelah penambahan zat aktif KF sesuai
dengan penelitian dari Gao et al. (2008).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Gambar 15. Difraktogram XRD a. Mg-Al hydrotalcite-like b. KF/Mg-Al
hydrotalcite-like. Perubahan peningkatan intensitas d003, d006 dan d009 terlihat pada Tabel 12.
Dengan semakin tingginya intensitas relatif (I/Imaks) dapat diasumsikan bahwa
kristalinitas suatu padatan juga semakin tinggi. Sehingga dapat dikatakan bahwa
penambahan KF kedalam hydrotalcite-likea dapat meningkatkan kristalinitas. Selain
itu, dengan adanya penambahan zat pengaktif KF ke dalam sampel, terlihat pada
Gambar 15 bahwa puncak logam hidroksida yang berada pada 2θ 18-20 o, 35-40 o dan
45-55 o hampir hilang serta terjadi pergeseran puncak refleksi hydrotalcite-like.
Tabel 12. Tabulasi Intensitas d003, d006 dan d009
Hydrotalcite I/Imaks (%) d003 d006 d009
Mg-Al hydrotalcite-likea 44,69 32,68 28,76
KF/Mg-Al hydrotalcite-like 76,97 100 20,08
b. Analisis gugus fungsi menggunakan FTIR
Analisis gugus fungsi KF/Mg-Al hydrotalcite-like dilakukan menggunakan
FTIR. Pada spektogram FTIR Gambar 16 terlihat bahwa pada pita serapan yang
melebar pada 3429,43 cm-1 yang mengindikasikan adanya vibrasi uluran –OH pada
antarlapis hydrotalcite dengan molekul air dalam partikel atau antar lapis. Serapan
tekukan –OH yang berasal dari molekul air pada daerah anion interlayer terlihat pada
bilangan gelombang 1651,07 cm-1. Pada bilangan gelombang 1361,74 cm-1, 451,34
cm-1 dan 569,00 cm-1 merupakan bilangan gelombang dari vibrasi uluran asimetris
dari CO32- dan vibrasi logam oksida pada interlayer. Selain itu, muncul pita serapan
baru yaitu pada 1002-1109,07 cm-1 yang merupakan vibrasi KF.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
Gambar 16. Spektra FTIR (A) KF/Mg-Al hydrotalcite
a (B) KF/hydrotalcite-like
(Setyowati, 2011)
c. Analisis luas permukaan dan jari-jari pori menggunakan SAA dan Analisis termal
menggunakan TG/DTA.
Selain berpengaruh terhadap tingkat kristalinitas hydrotalcite, penambahan
KF juga berpengaruh terhadap tahapan pengurangan massa yang dianalisis
menggunakan TGA dan menurunkan besarnya luas permukaan spesifik serta ukuran
jari-jari pori partikel. Sehingga dapat diasumsikan bahwa penambahan KF yang
bersifat sangat reaktif mampu merusak rongga pada struktur hydrotalcite sehingga
mengakibatkan penurunan luas permukaan dan ukuran jari-jari pori hydrotalcite.
Seperti yang terlihat dalam data analisis Tabel 13. Terlihat bahwa ukuran jari-jari pori
Mg-Al hydrotalcite-likea lebih besar bila dibandingkan dengan jari-jari pori KF/Mg-
Al hydrotalcite-likea. Dengan ukuran jari-jari pori KF/Mg-Al hydrotalcite-like
a
sebesar 24,9920 Å, maka dapat dikatakan bahwa KF/Mg-Al hydrotalcite-likea
termasuk kedalam klasifikasi mikropori.
Tabel 13. Hasil Analisis Luas Muka Spesifik, Volume Pori Total dan Rerata Jejari Pori Sampel KF/Mg-Al Hydrotalcite-like
a
Parameter Satuan Mg-Al HTlca KF/Mg-Al HTlca
Konstanta BET - 25,084 3,491 Luas permukaan total m²g-1 154,898 18,088 Rata-rata pori total Å 44,8632 24,9920
Total volume pori mLg-1 34,75 x 10-2 2,260 x 10-2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Gambar 17. Analisis Termal KF/Mg-Al hydrotalcite-like
a a. TGA dan b. DTA
Gambar 17 merupakan hasil analisis termal dari sampel hydrotalcite-likea.
Terlihat bahwa terjadi dua tahapan pengurangan massa yang disertai dengan
munculnya puncak endotermik pada suhu 110,7-120,6 oC dan 161,2-181,1 °C yang
mengindikasikan telah terjadi pelepasan H2O pada lapisan KF/hydrotalcite-likea yang
disertai dengan munculnya puncak endotermik pada rentang suhu 110,7-119,8 oC.
sebesar 2,3 dan 2,5 %. Terjadinya dua tahapan pelepasan H2O dapat dikarenakan oleh
keberadaan KF yang bersifat higroskopis sehingga pada KF/hydrotalcite-likea
mengandung H2O yang relatif lebih banyak bila dibandingkan dengan Mg-Al
hydrotalcite-like. Pada KF/hydrotalcite-like juga tidak terjadi degradasi struktur yang
ditandai dengan lepasnya gugus karbonat dari lapisan layered double hydroxie pada
pemanasan dengan suhu dibawah 500 oC.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut:
1. Suatu senyawa Mg-Al hydrotalcite-like dapat disintesis dari limbah desalinasi
air laut (brine water) dengan tanpa penghilangan ion Ca2+ dalam brine water
meskipun tidak sesuai dengan target yang diharapkan. Mg-Al hydrotalcite-like
hasil sintesis memiliki luas permukaan total 154,898 m2/g dan ukuran jari-jari
pori total sebesar 44,8632 Å .
2. Penambahan zat aktif KF kedalam senyawa hydrotalcite like hasil sintesis
dapat meningkatkan kristalinitas dan kestabilan struktur apabila dibandingkan
dengan hydrotalcite like tanpa penambahan zat aktif KF. Sehingga, dapat
diasumsikan bahwa penambahan Kalium Fluorida dapat meningkatkan
intensitas relatif puncak yang berakibat pada peningkatkan kristalinitas. Disisi
lain, penambahan KF yang bersifat sangat reaktif mampu merusak rongga pada
struktur hydrotalcite sehingga menurunkan ukuran pori-pori.
B. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka penulis memberikan
saran yaitu dalam sintesis hydrotalcite-like dari brine water setelah reaksi pemanasan
perlu dilakukan proses pemisahan endapan dengan filtrat lebih sempurna agar dapat
meminimalisir terbentuknya endapan Mx(OH)y sehingga dapat meningkatkan
kristalinitas hydrotalcite dan perlu dilakukan post treatment lebih lanjut untuk
mengeliminasi impurities serta precursor-precursor yang masih terkandung.