Sintesis Zeolit dan Granul Komposit Geopolimer-Zeolit Menggunakan Metode Hidrotermal sebagai Adsorben Metilen Biru

Abstract

Limbah pewarna sintetik yang dihasilkan dari ketidakstabilan penggunaan pewarna serat pada produksi industri tekstil dapat mencemari lingkungan. Pencemaran akibat limbah tersebut dapat diatasi menggunakan metode adsopsi dengan adsorben berupa zeolit. Penggunaan zeolit untuk limbah pewarna seperti metilen biru terbatas dalam bentuk serbuk dan dikenal kurang praktis dalam aplikasinya. Olehnya itu, dibuat granul komposit geopolimer-zeolit untuk mengadsorpsi metilen biru. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui proses sintesis yang menghasilkan serbuk zeolit dan granul komposit geopolimer-zeolit yang memiliki kapasitas tukar kation tinggi dan dapat mengadsorpsi metilen biru. Zeolit dibuat dari metakaolin lokal dengan metode hidrotermal menggunakan variasi parameter konsentrasi alkali, variasi waktu reaksi, dan penambahan sumber silika (water glass). Produk zeolit terbaik digunakan untuk membuat granul komposit geopolimer-zeolit. Dua tipe zeolit dibuat melalui perlakuan hidrotermal, pertama zeolit A dibuat dengan mencampurkan metakaolin dan NaOH dengan konsentrasi 1-3,5 M pada suhu 100 oC selama 12 jam, serta campuran metakaolin dan NaOH 2,5 M dengan variasi waktu reaksi selama 0-24 jam. Kedua, zeolit X dibuat dari campuran metakaolin, NaOH, dan water glass 0-30 g pada suhu 100 oC selama 12 jam. Setelah itu, produk zeolit yang telah dibuat dicirikan dengan FTIR, XRD, dan SEM. Zeolit terbaik digunakan untuk membuat granul zeolit A dari campuran geopolimer dan zeolit A serta granul zeolit X dari campuran antara geopolimer dan zeolit X. Keseluruhan produk zeolit ditentukan kapasitas tukar kationnya (KTK). Selanjutnya, geopolimer, serbuk zeolit A, zeolit X, granul komposit geopolimer-zeolit A dan granul komposit geopolimer-zeolit X digunakan untuk adsorpsi metilen biru 25-300 ppm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa zeolit A dengan kristalinitas tertinggi terbentuk pada penambahan NaOH 2,5 M dengan waktu reaksi selama 12 jam. Sementara zeolit X dengan kristalinitas tertinggi terbentuk penambahan water glass 15 g. KTK tertinggi untuk zeolit A berdasarkan variasi konsentrasi alkali diperoleh dari sampel yang menggunakan NaOH 2,5 M yakni 247,8 cmol/kg dan 246,71 cmol/kg untuk sampel menggunakan waktu hidrotermal 12 jam. Sementara, KTK zeolit X tertinggi diperoleh dari campuran metakaolin dan NaOH dengan penambahan 15 g water glass sebesar 244,79 cmol/kg. Hasil adsorpsi metilen biru pada masing-masing adsorben menunjukkan kapasitas adsorpsi zeolit NaA, zeolit NaX, granul kecil komposit geopolimer-zeolit NaA, granul besar komposit geopolimerzeolit NaA, granul kecil komposit geopolimer-zeolit NaX, dan granul besar komposit NaX masing-masing sebesar 30,81 mg /g, 32,84 mg/g, 53,29 mg/g, 51,64 mg/g, 38,32 mg/g, 54,22 mg/g dan 48,81 mg/g. Kata penting: granul, hidrotermal, metakaolin, metilen biru, zeolit

Synthetic dye waste resulting from the unstable use of fiber dyes in textile industrial production can pollute the environment. Pollution caused by this waste can be overcome using the adsorption method with an adsorbent in the form of zeolite. The use of zeolites for dye waste such as methylene blue is limited in powder form and is known to be less practical in application. Therefore, geopolymer-zeolite composite granules were made to adsorb methylene blue. This research aims to determine the synthesis process that produces zeolite powder and geopolymer-zeolite composite granules which have high cation exchange capacity and can adsorb methylene blue. Zeolite is made from local metakaolin using the hydrothermal method using variations in alkali concentration parameters, variations in reaction time, and the addition of a silica source (water glass). The best zeolite products are used to make geopolymer-zeolite composite granules. Two types of zeolite are made through hydrothermal treatment, first zeolite A is made by mixing metakaolin and NaOH with a concentration of 1-3,5 M at a temperature of 100 oC for 12 hours, and a mixture of metakaolin and 2,5 M NaOH with varying reaction times of 0-24 hours. Second, zeolite After that, the zeolite products that had been made were characterized by FTIR, XRD, and SEM. The best zeolite is used to make zeolite A granules from a mixture of geopolymer and zeolite A and zeolite X granules from a mixture of geopolymer and zeolite X. The overall zeolite product is determined by its cation exchange capacity (CEC). Furthermore, geopolymer, zeolite A powder, zeolite X, geopolymer-zeolite granules A and geopolymer-zeolite granules X were used for adsorption of 25-300 ppm methylene blue. The results showed that zeolite A with the highest crystallinity was formed when 2,5 M NaOH was added with a reaction time of 12 hours. Meanwhile, zeolite X with the highest crystallinity was formed by adding 15 g of water glass. The highest CEC for zeolite A based on variations in alkali concentration was obtained from samples using 2,5 M NaOH, namely 247,8 cmol/kg and 246,71 cmol/kg for samples using a reaction time of 12 hours. Meanwhile, the highest CEC of zeolite X obtained from a mixture of metakaolin and NaOH with the addition of 15 grams of water glass amounting to 244,79 cmol/kg. The adsorption results of methylene blue on each adsorbent show that the adsorption capacity of NaA zeolite, NaX zeolite, NaA geopolymer-zeolite composite small granules, NaA geopolymer-zeolite composite large granules, NaX geopolymer-zeolite composite small granules, and NaX geopolymer-zeolite composite large granules were 30,81 mg/g, 32,84 mg/g, 53,29 mg/g, 51,64 mg/g, 38,32 mg/g, 54,22 mg/g and 48,81 mg/g. Key words: granul, hydrothermal, metakaolin, methylene blue, zeolite