Optimasi Kondisi Proses dan Penggandaan Skala Produksi Nanosilika Menggunakan Metode Hidrotermal

Abstract

Abu bagasse memiliki kandungan silika yang tinggi yang dapat dimanfaatkan untuk meghasilkan produk nanosilika sebagai produk bernilai tambah. Nanosilika merupakan persenyawaan silika dengan ukuran berskala nano yang dapat diproduksi dari abu bagasse. Salah satu material yang menjadi perhatian mendalam para peneliti adalah nanopartikel silika (SiO2). Hal ini disebabkan karena nanopartikel silika (SiO2) memiliki kestabilan yang bagus, iner secara kimia, bersifat biokompatibel yang mampu bekerja selaras dengan sistem kerja tubuh, dan membentuk sperik tunggal. Salah satu metode yang dapat digunakan adalah metode hidrotermal. Metode ini memiliki keunggulan dibandingkan dengan metode lainnya yakni persiapannya yang sederhana, suhu reaksi yang relatif rendah, dispersi yang seragam untuk doping ion logam, serta kontrol stoikiometri dan memberikan kehomogenan secara kimia yang baik. Penelitian ini berupaya untuk mendapatkan ukuran partikel/kristal yang berukuran nano, selain itu untuk mendapatkan karakteristik nanosilika yang baik. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui waktu sintesis terbaik, untuk mendapatkan suhu dan waktu sintesis optimum produksi nanosilika serta untuk mendapatkan mengetahui kualitas produk nanosilika yang dihasilkan pada skala laboratorium dan skala ganda. Penelitian ini memiliki 3 tahap yakni tahap 1 sintesis nanosilika, tahap 2 optimasi suhu waktu sintesis dan tahap 3 penggandaan skala. Pada tahap 1 dilakukan variasi waktu hidrotermal yakni 8 jam, 10 jam dan 12 jam. Setelah itu, hasil nanosilika dilakukan uji PSA sebagai indikator perbandingan antara penelitian sebelumnya sebagai acuan. Dihasilkan nanosilika dari variasi waktu hidrotermal 8 jam, 10 jam dan 12 jam dengan suhu 150ᴼC. Namun hasil yang didapatkan tidak sesuai yang diinginkan maka, dalam optimasi suhu dan waktu menggunakan waktu hidrotermal 4 jam dengan suhu 150ᴼC yang diperoleh dari hasil terbaik penelitian terdahulu. Tahap 2 yakni dengan melakukan pengolahan data RSM diperoleh hasil prediksi model yakni suhu sintesis 152.67 ᴼC , waktu sintesis 6 jam, ukuran partikel 276.29 nm dan rata-rata nilai PDI 0.19. Hasil validasi adalah rata-rata ukuran partikel 381.85 ± 72.77 rata-rata sedangkan nilai PDI 0.28 ± 0.11. Hasil aktual dan hasil prediksi model tidak berbeda jauh dan masih dalam Interval Prediction 95%. Setelah itu dilakukan uji karakteristik lainnya seperti pola difraksi dan fase kristal, derajat kristalinitas, ukuran kristal, gugus fungsi dan karakterisasi morfologinya. Tahap 3 yakni dengan melakukan uji t diperoleh hasil yakni ukuran partikel terdapat perbedaan nyata antara skala laboratorium dengan skala ganda. Dimana nilai sig. ukuran partikel dan PDI lebih kecil dari 0.05 sehingga H0 ditolak Hal ini berarti bahwa rata-rata hasil analisa setelah diganda skalakan tidak sama dengan rata-rata hasil analisa sebelum diganda skalakan (skala laboratorium). Hal ini dapat disebabkan oleh pengaruh jumlah penambahan NaOH dalam proses ektraksi, lama ekstraksi, penambahan jumlah bahan pelarut (NaOH) yang digunakan selama sintesis produk nanosilika skala ganda. Hasil perbandingan karakterisasi lainnya yakni pada pola difraksi dan fase kristal menunjukkan bahwa intensitas tertinggi terletak pada 2θ 34.02ᴼ (skala laboratorium) yang mengindikasikan fase quartz, sedangkan pada skala ganda intensitas tertinggi terletak pada 2θ 29.02ᴼ yang juga mengindikasikan fase quartz. Selain itu, nanosilika yang diperoleh bersifat kristalin. Hasil derajat kristalinitas dan ukuran Kristal yang dihasilkan berturut-turut skala laboratorium dan skala ganda yakni 49.22 % dan 49.48%., 24.53 nm dan 24.51 nm. Hasilnya tidak jauh berbeda. Jika dilihat dari gugus fungsinya, ke duanya memiliki gugus fungsi yang sama yakni vibrasi gugus Si-O, vibrasi gugus OH dan Si-O, vibrasi asimetri gugus Si-O-Si dan vibrasi gugus O-H (molekul air). Hasil ini mengindikasikan bahwa adanya gugus fungsi Si-O sebagai faktor produk yang dihasilkan mengandung silika. Hasil perbandingan karakteristik terakhir yakni karakterisasi morfologi dari ke duanya, skala aboratorium dan skala ganda. Diperoleh hasil yakni terlihatnya sebaran ukuran partikel belum begitu homogen, serta terjadi penggumpalan antarpartikel sehingga tidak membentuk serpihan karena adanya ikatan antar partikel tersebut. Namun secara keselurahan sudah cukup baik. Hal ini dibuktikan dengan nilai PDI yang dibawah 0,7.