SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS PENETRALAN ASAM Mg/Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN ANTASIDA

Transkripsi

1 SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS PENETRALAN ASAM Mg/Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN ANTASIDA Disusun oleh: MEIRINA KUSUMANINGTYAS M SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2012 to user

2 HALAMAN PENGESAHAN Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta telah mengesahkan skripsi mahasiswa : Meirina Kusumaningtyas NIM M , dengan judul Sintesis, Karakterisasi dan Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al Hydrotalcite dari Brine Water sebagai Sediaan Antasida. Skripsi ini dibimbing oleh : Pembimbing I Pembimbing II Dr. Eddy Heraldy, M.Si. NIP Ahmad Ainurofiq, M.Si, Apt. NIP Anggota Tim Penguji : Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada : Hari : Senin Tanggal : 30 Juli Drs. Patiha, M.S NIP Nestri Handayani, M.Si., Apt NIP Disahkan oleh : Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta Ketua Jurusan Kimia Dr. Eddy commit Heraldy, to user M.Si. NIP ii

3 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS PENETRALAN ASAM Mg/Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN ANTASIDA adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanahan 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 Meirina Kusumaningtyas iii

4 SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS PENETRALAN ASAM Mg/Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN ANTASIDA MEIRINA KUSUMANINGTYAS Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Sintesis material Mg/Al hydrotalcite dari brine water dan aplikasinya dalam penentuan kapasitas penetralan asam telah diteliti. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji potensi brine water sebagai bahan dasar sintesis hydrotalcite dan kemampuan adsorpsi hydrotalcite sebagai eksipien industri farmasi, khususnya kemampuan kapasitas penetralan asam. Karakterisasi hydrotalcite menggunakan X-Ray Diffractometer, Fourier Transform Infra Red, Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis, Surface Area Analyzer dan X-Ray Fluorescence. Modifikasi karakter fisika yang dilakukan dengan cara variasi distribusi partikel hydrotalcite yaitu H 1 ( mesh), H 2 ( mesh), H 3 (<250 mesh) dengan nilai kapasitas penetralan asam secara berturut-turut 6,00; 6,07 dan 6,07 miliequivalent, menunjukkan bahwa variasi distribusi partikel tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai kapasitas penetralan asam hydrotalcite. Kata kunci: Mg/Al hydrotalcite, brine water, antasida, kapasitas penetralan asam. iv

5 SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND DETERMINATION OF ACID NEUTRALIZATION CAPACITY Mg/Al HYDROTALCITE FROM BRINE WATER AS ANTACID DOSAGE MEIRINA KUSUMANINGTYAS Department of Chemistry. Mathematics and Sciences Faculty. Sebelas Maret University ABSTRACT Synthesized of materials Mg/Al hydrotalcite of brine water and its application in the determination of acid neutralization capacity was studied. This study aims to assess the potential of brine water as a base material synthesis of hydrotalcite and the adsorption capability hydrotalcite as pharmaceutical excipients, in particular the ability of acid neutralization capacity. Characterization hydrotalcite was done by using X-Ray Diffractometer, Fourier Transform Infra Red, Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis, Surface Area Analyzer and X-Ray Fluorescence method. Modifications of character physic by variation of particle size distribution hydrotalcite; H 1 ( mesh), H 2 ( mesh), H 3 (<250 mesh) with the acid neutralization capacity value 6.00, 6.07 and 6.07 milliequivalent, respectively, showed that particle size had no significant effect on acid neutralization capacity of hydrotalcite. Keywords: Mg/Al hydrotalcite, brine water, antacid, acid neutralization capacity. v

6 MOTTO Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah bersama orang-orang yang sabar (Q.S. Al Baqarah: 153) Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula) kamu bersedih hati, padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya), jika kamu orang-orang yang beriman (Q.S. Ali Imran:139) Apa saja keburukan yang menimpamu, maka dari (kesalahan) dirimu sendiri (Q.S. An Nisaa: 79) Dunia yang kita ciptakan adalah hasil dari cara berpikir kita (Albert Einstein) Kita adalah apa yang kita kerjakan berulang-ulang, dengan demikian kesuksesan bukan tindakan tapi kebiasaan (Aristoteles) vi

7 PERSEMBAHAN Karya ini kupersembahkan untuk : Bapak dan Ibu tercinta Kakak-kakakku tersayang Almamater UNS vii

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu Wa Ta ala atas segala rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Sintesis, Karakterisasi dan Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al Hydrotalcite dari Brine Water sebagai Sediaan Antasida. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Eddy Heraldy, M.Si. selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS dan sebagai pembimbing I. 2. Bapak Ahmad Ainurofiq, M.Si., Apt. selaku Ketua Program Studi Farmasi FMIPA UNS dan sebagai pembimbing II. 3. Ibu Dra. Tri Martini M.Si. selaku Pembimbing Akademik. 4. Bapak I.F. Nurcahyo, M.Si. selaku Ketua Lab Kimia Dasar FMIPA UNS. 5. Ketua UPT Laboratorium Pusat MIPA UNS dan Ketua Lab Tanah FT UNS. 6. Ketua Lab Kimia Analitik FMIPA UGM. 7. Bapak/Ibu Dosen pengajar dan semua staf Jurusan Kimia FMIPA UNS. 8. Bapak dan ibu serta keluargaku atas doa dan dukungannya. 9. Teman-teman team penelitian Hidayat Jati, Fajar Indah Puspita Sari, Eka Fitriani Ahmad, Muh. Yanwar Prasetyo, dan Dwi Wahyuni atas semangat, bantuan dan dukungannya. 10. Teman-teman penghuni Wisma Putri Bunaken, Kos Srikandi dan temanteman Kimia 2007 atas segala bantuan dan kebersamaannya. 11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini masih sangat jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis senantiasa mengharapkan saran dan kritik yang membangun bagi kesempurnaan laporan penelitian ini. Penulis berharap semoga laporan penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak. Surakarta, Juli 2012 Meirina Kusumaningtyas viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i HALAMAN PENGESAHAN.. ii HALAMAN PERNYATAAN.. iii HALAMAN ABSTRAK.. iv HALAMAN ABSTRACK.. v HALAMAN MOTTO... vi HALAMAN PERSEMBAHAN vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI. ix DAFTAR LAMPIRAN. x BAB I. PENDAHULUAN 1 A. Latar Belakang Masalah. 1 B. Perumusan Masalah Identifikasi Masalah Batasan Masalah 4 3. Rumusan Masalah... 5 C. Tujuan Penelitian... 5 D. Manfaat Penelitian.. 5 BAB II. LANDASAN TEORI.. 6 A. Tinjauan Pustaka Brine Water Metode Sintesis Mg/Al Hydrotalcite Sintesis Hydrotalcite Pengendapan ion Ca 2+ dalam Brine Water Hydrotalcite Karakterisasi Mg/Al Hydrotalcite Antasida B. Kerangka Pemikiran C. Hipotesis.. 26 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN commit to. user 28 ix

10 A. Metodologi Penelitian.. 28 B. Tempat dan Waktu Penelitian.. 28 C. Alat dan Bahan D. Prosedur Penelitian Pembuatan Larutan Awal Sintesis Mg/Al hydrotalcite Karakterisasi Mg/Al hydrotalcite Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al hydrotalcite 30 E. Teknik Pengumpulan Data.. 31 F. Teknik Analisis Data BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.. 35 A. Sintesis Mg/Al Hydrotalcite. 35 B. Identifikasi Senyawa Hasil Sintesis Analisis X-Ray Diffractometer (XRD) Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis... (TG/DTA) Surface Area Analyzer (SAA) X-Ray Fluorescence (XRF) C. Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Hydrotalcite. 44 BAB V. KESIMPULAN 47 A. Kesimpulan.. 47 B. Saran. 47 DAFTAR PUSTAKA 48 LAMPIRAN.. 52 x

11 DAFTAR TABEL Tabel 1. Ion-ion yang memepengaruhi salinitas air laut.. 6 Tabel 2. Perbandingan Komposisi Kimia Air Laut Dan Brine Water... 8 Tabel 3. Persyaratan Komposisi Kimia Air Minum dan Air Bersih... 8 Tabel 4. Kandungan Komponen Anorganik pada Air minum... 9 Tabel 5. Gugus Fungsi Mg/Al hydrotalcite 20 Tabel 6. XRF pada sampel hydrotalcite (van der Laan, 2004) Tabel 7. Tabulasi data harga d tiga puncak tertinggi Mg/Al hydrotalcite Tabel 8. Tabulasi data kemurnian Mg/Al hydrotalcite 32 Tabel 9. Tabulasi gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite Tabel 10. Tabulasi hasil analisis DTA Tabel 11. Tabulasi hasil analisis TGA Tabel 12. Nilai refleksi bidang Mg/Al hydrotalcite Tabel 13. Gugus Fungsional Mg/Al hydrotalcite Tabel 14. Data analisis permukaan Mg/Al hydrotalcite Tabel 15. Hasil analisis XRF Mg/Al hydrotalcite Tabel 16. Nilai KPA Mg/Al hydrotalcite dan antasida komersial xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gambar (a) Struktur brucite; (b) Struktur hydrotalcite;.. (c) komposisi atom Gambar 2. Struktur Hydrotalcite (Reijers et al., 2005) Gambar 3. Representasi skematis struktur senyawa hydrotalcite. 13 Gambar 4. Difraktogram XRD Mg-Al hydrotalcite (a) JCPDS (Sharma et al., 2008), (b) Mg-Al hydrotalcite komersial, (c) Mg-Al hydrotalcite dari brine water.. 16 Gambar 5. TGA Mg/Al hydrotalcite a) HT-CO 3, b) HT ox Gambar 6. Kurva TG/DTA (1) Hydrotalcite (HTlc), (2) Hydrotalcite dengan perlakuan termal pada 150 C.. 19 Gambar 7. Difraktogram XRD (a) Mg/Al hydotalcite standar (Sharma et al., 2008); (b) Mg/Al hydotalcite hasil sintesis Gambar 8. Spektra inframerah (a) Mg/Al hydrotalcite standar (Sharma et al., 2007) (b) Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis 38 Gambar 9. Analisis termal Mg/Al hydrotalcite DTA dan TGA Gambar 10. Diagram perbandingan nilai KPA Mg/Al hydrotalcite, antasida dan hydrotalcite komersial (Gunawan, 2008) xii

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Analisis AAS Lampiran 2. Perhitungan Sintesis Mg/Al Hydrotalcite. 54 Lampiran 3. Pengendapan Ca 2+ dari Brine Water. 57 Lampiran 4. Sintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water Lampiran 5. Skema Penentuan Kapasitas Penetralan Asam. 59 Lampiran 6. Spektra FTIR Mg/Al hydrotalcite Lampiran 7. Hasil XRD Mg/Al hydrotalcite 61 Lampiran 8. JCPDS Mg/Al hydrotalcite Lampiran 9. Perhitungan Kemurnian Mg/Al hydrotalcite 64 Lampiran 10. Hasil Analisis Permukaan Mg/Al hydrotalcite. 65 Lampiran 11. Hasil Analisis Termal Mg/Al hydrotalcite Lampiran 12. Hasil Analisis Kandungan Logam 69 Lampiran 13. Pembuatan Larutan Uji Mg/Al hydrotalcite. 70 Lampiran 14. Perhitungan Nilai KPA. 71 xiii

14 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Secara makro ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah, tetapi tidak merata secara ruang dan waktu. Dari data LIPI tahun 1999 menyebutkan bahwa sumber air berasal dari 201 sungai, 248 mata air dan 91 artesis. Menurut LIPI, kebutuhan air untuk industri akan melonjak sebesar 700 % pada Akan tetapi mulai tahun 2004 pemakaian air sumur dalam sudah mulai tidak efektif lagi karena adanya peraturan dari badan geologi dan pertambangan yang menetapkan pengambilan air tanah tidak boleh lebih dari 1000 m 3 /hari (Hardyanti, 2006). Untuk penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar yang berlaku dan secara kuantitas dan kontinuitas harus memenuhi kebutuhan industri, maka desalinasi telah dimanfaatkan untuk mengubah air laut menjadi air bersih. Desalinasi adalah proses penghilangan kelebihan garam dan mineral yang lain dari air. Dengan menggunakan unit desalinasi Reverse Osmose (RO) membrane, hanya 40 % air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara 60 % yang disebut sebagai brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai limbah. Dengan kata lain, bila satu unit proses desalinasi membutuhkan air laut sebanyak 350 m 3 /jam, maka 200 m 3 /jam brine water yang telah mengandung logam alkali dan alkali tanah dalam konsentrasi tinggi dibuang begitu saja (Heraldy, 2012). Brine water mengandung logam alkali dan alkali tanah berkonsentrasi tinggi, diantaranya adalah magnesium. Magnesium sangat berpotensi sebagai bahan dasar salah satu jenis lempung yang banyak dikembangkan yaitu senyawa Mg/Al hydrotalcite. Hydrotalcite termasuk golongan lempung anionik dan keberadaannya di alam sangat jarang (Bejoy, 2001). Hydrotalcite terdiri dari material menyerupai brucite, Mg(OH) 2. Setiap ion Mg 2+ berbentuk oktahedral yang dikelilingi oleh 6 ion OH - dan bagian tepi oktahedral yang berbeda untuk membentuk sebuah lapisan dua dimensi yang tak terbatas. Hydrotalcite dapat digambarkan sebagai [M xm 3+ x(oh) 2 ]A n- x/n.mh 2 O, dimana M 2+ dan M 3+ merupakan ion logam divalen dan trivalen, berturut-turut, A n- adalah commit anion interlayer to user dan x sebagai M 2+ /[M 2+ + M 3+ ] 1

15 2 yaitu fraksi mol M 2+ pada lapisan brucite anorganik. Hydrotalcite merupakan material yang sangat potensial karena sekarang ini telah banyak dimanfaatkan sebagai adsorben penghilang polutan organik dan anorganik di dalam air, penukar ion, prekusor katalis, dan pada industri farmasi sebagai pembawa dan pengantar obat (Cavani et al., 1991 dan Lakraimi et al., 2000). Hal ini karena hydrotalcite memiliki kapasitas anionik yang tinggi dibandingkan dengan smectite dan vermiculite (Orthman et al., 2003). Disamping itu, hydrotalcite dapat juga digunakan sebagai kosmeseutikal (Xu et al., 2001; Ueno and Kubota, 1987) yaitu produk kosmetik yang mengandung zat aktif yang bertindak sebagai obat (pharmaceutical) seperti antiperspirant dan sunscreens. Reichle (1985) di dalam Wright (2002) menyebutkan bahwa hydrotalcite merupakan salah satu lempung alam yang disintesis dengan beberapa cara diantaranya melalui pengendapan larutan magnesium dan alumunium. Sintesis hydrotalcite menggunakan brine water telah dilakukan oleh Heraldy et al. (2009); Heraldy et al. (2011) dan Heraldy et al. (2012) dengan penerapannya sebagai adsorben. Akan tetapi, pemanfaatan hydrotalcite dari brine water dalam industri farmasi masih jarang dilakukan. Salah satu pemanfaatan hydrotalcite di bidang farmasi adalah sebagai antasida. Setiap antasida dibandingkan dan ditentukan kekuatannya melalui nilai Kapasitas Penetralan Asam (KPA). Faktor-faktor yang mempengaruhi KPA diantaranya adalah zat aktif, struktur kristal, suspending agent dan bentuk sediaan (Gunawan, 2008). Untuk digunakan sebagai bahan dasar dalam industri farmasi, sifat fisik dan fisika-kimia Mg/Al hydrotalcite adalah sangat penting. Oleh karena itu akan dipelajari pembuatan Mg/Al hydrotalcite dari brine water dan uji kemampuannya sebagai salah satu sediaan antasida yaitu sebagai penetral asam lambung. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water, mengukur kapasitas penetralan asam hidroklorida pada Mg/Al hydrotalcite dengan variasi distribusi partikel, kemudian dibandingkan dengan kapasitas penetralan asam pada antasida yang telah terstandarisasi secara farmasi. Menurut Troy (2005) KPA didefinisikan sebagai jumlah milliequivalent HCl untuk

16 3 mempertahankan 1 ml suspensi antasida pada ph 3 dalam waktu 2 jam secara in vitro. B. Perumusan Masalah 1. Identifikasi Masalah Keberadaan ion Ca 2+ dalam brine water dapat mengganggu pengendapan ion Mg 2+ dalam proses sintesis Mg/Al hydrotalcite. Hal ini dikarenakan kedua ion tersebut memiliki sifat elektropositif dan harga Ksp yang hampir sama. Penghilangan ion Ca 2+ dapat dilakukan dengan menambahkan larutan buffer Na 2 CO 3 dan NaHCO 3 (Kameda, 2000). Maka perlu ditentukan konsentrasi buffer untuk mengendapkan ion Ca 2+ tanpa ikut mengendapkan ion Mg 2+. Sintesis hydrotalcite dapat dilakukan dengan metode elektrokimia, stoikiometri, pertukaran ion maupun secara kopresipitasi (Hickey, 2001). Metode kopresipitasi merupakan metode yang mudah dan semua kation mengendap secara simultan dalam rasio mol sesuai dengan mol awal. Kebasaan katalis Mg/Al hydrotalcite tergantung pada perbandingan molar Mg/Al dan makin banyak kandungan MgO maka makin bersifat basa. Perbandingan rasio mol Mg/Al juga akan menentukan kristalinitas dan kemurnian hydrotalcite yang terbentuk. Rasio mol Mg/Al hydrotalcite yang banyak digunakan yaitu antara 2-4. Menurut Heraldy et al.(2009), kemurnian senyawa Mg/Al hydrotalcite akan semakin tinggi dengan semakin berkurangnya nilai rasio mol Mg/Al. Apabila rasio mol Mg/Al semakin besar menyebabkan nilai jarak antar bidang pada difraktogram akan semakin besar. Dari penelitiannya, Heraldy menyebutkan kondisi optimum untuk sintesis Mg/Al hydrotalcite dicapai pada rasio mol = 2. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kristalinitas dan luas permukaan Mg/Al hydrotalcite antara lain waktu, suhu dan ph. Semakin singkat waktu dan semakin rendah suhu yang digunakan untuk sintesis Mg/Al hydrotalcite maka mengakibatkan semakin rendah kristalinitas dan luas permukaan dari Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis (Sharma et al, 2007). Kameda, et al. (2000) yang telah membuat Mg/Al hydrotalcite dari magnesium yang berasal dari air laut tiruan (artificial commit seawater) to user memperoleh kondisi optimum pada

17 4 suhu 60 C, ph 10 selama 1 jam. Pada sintesis hydrotalcite Zn-Al-SO 4 oleh Roto et al.(2008) menyatakan bahwa semakin asam ph yang digunakan dalam proses sintesis akan terbentuk amorf berupa Al(OH) 3 dan semakin basa ph yang digunakan untuk sintesis hanya akan terbentuk amorf ZnO. Menurut de Roy, et al. (2001), Mg/Al hydrotalcite terkalsinasi dengan baik pada ph 8-10,5. Sedangkan Savitri (2008) mensintesis Mg/Al hydrotalcite dengan kondisi optimum pada ph 10,5 dan suhu 70 C. Karakterisasi hydrotalcite hasil sintesis dapat dilakukan dengan berbagai cara. Kemampuan hydrotalcite sebagai antasida dapat ditentukan dari kapasitas penetralan asam (KPA) yang pada penelitian ini dilakukan secara in vitro dengan metode titrasi volumetrik. KPA merupakan parameter perbandingan setiap antasida. Semakin besar nilai KPA maka kemampuan antasida tersebut semakin baik. Gunawan (2008) menyebutkan bahwa modifikasi karakter fisika berupa ukuran partikel dapat meningkatkan nilai KPA hydrotalcite. Kecenderungan yang terjadi menunjukkan ketika ukuran partikel semakin kecil akan memberikan nilai KPA yang semakin besar. Sehingga perlu dilakukan penetapan rentang distribusi partikel agar dapat dipelajari pengaruh modifikasi ukuran partikel terhadap nilai KPA Mg/Al hydrotalcite dari brine water. Ukuran distribusi partikel H 1 ( mesh), H 2 ( mesh) dan H 3 (<250 mesh) dipilih karena, ukuran tersebut paling mendekati distribusi partikel yang digunakan oleh Gunawan (2008) dalam penelitiannya, sehingga dapat dibandingkan potensi penetralan asam hydrotalcite komersial dengan Mg/Al hydrotalcite dari brine water. Mg/Al hydrotalcite merupakan senyawa baru sebagai sediaan antasida. Maka sebagai kontrol positif, perlu dibandingkan nilai KPA Mg/Al hydrotalcite dengan salah satu standar farmasi. 2. Batasan Masalah a. Pengendapan ion Ca 2+ dalam brine water menggunakan larutan buffer NaHCO 3 0,04 M dan Na 2 CO 3 0,02 M (Kameda, et al., 2000). b. Proses sintesis dilakukan pada suhu 70 ºC, ph 10,0-10,5 selama 1 jam. Nisbah mol awal Mg/Al = 2 (Heraldy, 2009).

18 5 c. Karakterisasi Mg/Al hydrotalcite sebagai material hasil sintesis dilakukan dengan X-Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform Infra Red (FTIR), Thermogravimetric/Differential Thermal Analyzer (TG/DTA), Surface Area Analyzer (SAA) dan X-Ray Flouresence (XRF). d. Metode penentuan kapasitas penetralan asam menggunakan titrasi dengan NaOH 0,1 M pada ph 3,5 (Anonim, 2009). e. Antasida sebagai pembanding adalah salah satu merek antasida komersial yang terstandarisasi secara farmasi. 3. Rumusan Masalah a. Bagaimanakah karakter material yang terbentuk dari hasil sintesis berbahan dasar brine water? b. Bagaimana kapasitas penetralan asam dan pengaruh ukuran distribusi partikel terhadap kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis? C. Tujuan Penelitian a. Mengetahui karakteristik Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis dari brine water. b. Mengetahui nilai kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite dari brine water. c. Mengetahui pengaruh ukuran distribusi partikel terhadap kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite. D. Manfaat Penelitian Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : a. Memberikan informasi mengenai karakteristik Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis dari brine water. b. Memberikan informasi mengenai kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite dari brine water. c. Memberikan informasi mengenai pengaruh ukuran distribusi partikel terhadap kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite.

19 BAB II LANDASAN TEORI a. Komposisi Air Laut A. Tinjauan Pustaka 1. Brine Water Komposisi kimia air laut hampir selalu konstan di wilayah manapun di dunia ini. Dalam 1000 gram air laut, selain air yang merupakan komponen terbesar sebanyak 965 gram, terdapat juga sejumlah komponen garam-garam terlarut (salinitas) sebanyak 35 gram. Dari kadar salinitas tersebut, terdapat beberapa ionion utama. Menurut Anderson (2003), salinitas air laut dipengaruhi oleh ion-ion seperti yang tercantum pada Tabel 1 di bawah ini : Tabel 1. Ion-ion yang memepengaruhi salinitas air laut Ion-ion Kadar dalam o / oo berat Proporsi Salinitas Total Klorida (Cl - ) 19,345 55,03 Natrium (Na + ) 10,752 30,59 Sulfat (SO 2-4 ) 2,701 7,68 Magnesium (Mg 2+ ) 1,295 3,68 Kalsium (Ca 2+ ) 0,416 1,18 Kalium (K + ) 0,390 1,11 Bilkarbonat (HCO - 3 ) 0,145 0,41 Bromida (Br - ) 0,066 0,19 Borat (BO 2-3 ) 0,037 0,08 Stronsium (Sr 2+ ) 0,013 0,04 Fluorida (F - ) 0,001 0,003 Lainnya < 0,001 < 0,001 b. Proses Desalinasi Air Laut Proses desalinasi air laut adalah proses penghilangan garam-garam atau pengurangan kadar garam yang ada pada air laut. Hasil dari suatu proses desalinasi dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu air yang memiliki kadar garam rendah yang disebut dengan treated water atau product water, sedangkan yang lainnya adalah air dengan kadar garam lebih commit tinggi to dari user pada aslinya yang disebut dengan 6

20 7 konsentrat brine atau konsentrat saja. Menurut Younos et al. (2005) ada tiga teknologi yang digunakan dalam proses desalinasi, yaitu teknologi membran, teknologi termal (distilasi) dan pendekatan kimiawi. Pemilihan teknologi untuk desalinasi ini sangat tergantung pada situasi dan kondisi yang ada. Dalam penelitian ini, akan difokuskan pada brine water hasil proses dengan menggunakan teknologi membran dengan sistem osmosis balik (reverse osmose). Osmosis balik adalah suatu proses fisika yang menggunakan fenomena osmosis, yaitu perbedaan tekanan osmotik antara air garam dengan air murni untuk menghilangkan garam-garam dari air laut. Dalam proses osmosis balik ini, suatu tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotik diaplikasikan pada air laut untuk membalikkan aliran melalui pori-pori membran sintesis sehingga dihasilkan air murni (freshwater). Kemampuan proses osmosis balik ini dapat mencapai mg/l padatan terlarut total (Total Dissolved Solid). Dengan kemampuannya ini maka teknologi membran osmosis balik sangat sesuai digunakan untuk menghilangkan garam-garam yang terdapat pada air laut. Dalam proses desalinasi, hanya 40 % air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara sebanyak 60 % yang disebut brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai limbah (Heraldy et al, 2012). Dalam 1000 gram air laut, selain air dengan jumlah sebanyak 965 gram (96,5 %) juga mengandung beberapa komponen garam-garam terlarut sebanyak 35 gram (3,5 %). Lebih dari 99 % adanya salinitas ini karena keberadaan enam ion utama dalam air laut yaitu: ion klorida (Cl - ), ion natrium (Na + ), ion sulfat (SO 2-4 ), ion magnesium (Mg 2+ ), ion kalsium (Ca 2+ ) dan ion kalium (K + ) (Anderson, 2003). Berikut perbandingan komposisi kimia antara air laut dengan brine water yang tercantum pada Tabel 2 sebagai berikut :

21 8 Tabel 2. Perbandingan Komposisi Kimia Air Laut Dan Brine Water (Heraldy et al., 2011) Ion Komposisi Kimia (mg L -1 ) Air Laut Brine Water Kalium (K + ) Natrium (Na + ) Kalsium (Ca 2+ ) Magnesium (Mg 2+ ) Klorida (Cl - ) Sulfat (SO 2-4 ) c. Kualitas Air Dalam Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 disebutkan bahwa terdapat syarat-syarat dan pengawasan kualitas air agar tidak mengganggu kesehatan apabila dimanfaatkan oleh manusia. Air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Sedangkan air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Beberapa persyaratan komposisi kimia air minum dan air bersih adalah seperti pada Tabel 3. Tabel 3. Persyaratan Komposisi Kimia Air Minum dan Air Bersih (Anonim, 1990) Ion Komposisi Kimia (mg L -1 ) Air Minum Air Bersih Klorida (Cl - ) Arsen (As 3+ ) 0,05 0,05 Sulfat (SO 2-4 ) Mangan (Mn 2+ ) 0,1 0,5 Kromium (Cr 2+ ) 0,05 0,05 Seng (Zn 2+ ) 5,0 15 Kesadahan (CaCO 3 ) Sianida (Cn - ) 0,1 0,1 Timbal (Pb 2+ ) 0,05 0,05 Kadmium (Sr 2+ ) 0,005 0,005 Fluorida (F - ) 1,5 1,5 Besi (Fe 2+ ) 0,3 1,0 Sedangkan Peterson (1999) menyebutkan beberapa kandungan maksimum komponen anorganik dalam commit air minum to user pada Tabel 4.

22 9 Tabel 4. Kandungan Komponen Anorganik pada Air minum (Peterson, 1999) Ion Komposisi Kimia (mg L -1 ) Klorida (Cl - ) 100 Merkuri (Hg 2+ ) 0,001 Sulfat (SO 2-4 ) 500 Magnesium (Mg 2+ ) 200 Seng (Zn 2+ ) 5 Arsen (As 3+ ) 0,025 Natrium (Na + ) 200 Fluorida (F - ) 1,5 2. Metode Sintesis Mg/Al Hydrotalcite Hydrotalcite dapat disintesis dengan beberapa metode antara lain sintesis hidrotermal, rekronstruksi struktural, elektrokimia, pertukaran anion, hidrolisis dan sintesis langsung secara kopresipitasi (Hickey, 2001). Metode yang paling sering digunakan adalah metode sintesis langsung secara kopresipitasi atau disebut juga metode pengendapan. Sintesis langsung dimulai dengan menambahkan larutan basa pada larutan yang mengandung dua atau lebih kation logam, baik kation logam monovalen, divalen maupun trivalen. Pada pencampuran kation logam divalen dan trivalen misalnya jumlah kation logam divalen dibuat lebih besar daripada kation logam trivalennya. Larutan basa yang biasa digunakan adalah natrium hidroksida (NaOH), berfungsi menjaga campuran agar bebas karbonat. Karbonat merupakan anion yang membuat kisi hydrotalcite menjadi kuat. Karbonat terbentuk dari karbondioksida yang terserap oleh larutan alkali. Karbondioksida merupakan pengganggu utama pada pembuatan hydrotalcite. Untuk menanggulangi kontaminasi karbondioksida, digunakan gas nitrogen (N 2 ) selama proses kopresipitasi. Kopresipitasi untuk menghasilkan senyawa murni dikondisikan pada ph konstan. Kopresipitasi ditentukan oleh kecepatan pencampuran dan pengadukkan membentuk endapan. Endapan dibuat pada rasio tertentu, ditetapkan pada permulaan pembuatan larutan precursor (Tan, 1991). Heraldy et al. (2009) mensintesis Mg/Al hydrotalcite dengan nisbah mol Mg/Al 2,0; 2,5 dan 3,0 dari brine water dan aluminium klorida melalui metode kopresipitasi secara langsung.

23 10 Kang et al. (2005) menyebutkan bahwa Mg/Al hydrotalcite terkristalisasi dengan baik pada ph 10. Adapun kondisi pada ph di atas 10, meskipun hydrotalcite masih dapat mengendap tetapi ukuran partikel dan hasil yang diperoleh tampak mulai berkurang. Wright (2002) menyebutkan bahwa adanya perlakuan hidrotermal menunjukkan peningkatan kristalinitas hydrotalcite yang terbentuk. Proses ini dilakukan dengan memanaskan endapan hydrotalcite pada suhu sedang selama beberapa jam dalam tempat pemeraman. Hydrotalcite yang diperam lama dalam air menghasilkan tingkat kristalinitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan hydrotalcite yang diperam dalam larutan induk. Waktu dan suhu dari perlakuan hidrotermal juga menentukan morfologi kristal. Wright (2002) menyebutkan bahwa pemanasan selama 18 jam pada suhu 65 C dan 200 C menghasilkan bentuk kristal dan luas permukaan yang berbeda. Pemanasan pada 65 C menghasilkan lembaran kristal yang bagus dengan luas permukaan 120 m 2 /g, sedangkan pemanasan 200 C didapatkan kristal heksagonal dengan luas permukaan hanya 12 m 2 /g. 3. Sintesis Hydrotalcite menggunakan Magnesium dari Bahan Alam Kameda et al. (2000) telah berhasil membuat hydrotalcite dari magnesium yang berasal dari air laut. Dalam pembuatan Mg/Al hydrotalcite tersebut, Kameda menggunakan air laut tiruan (artificial seawater) yang mengandung NaCl, Na 2 SO 4, MgCl 2 dan CaCl 2. Sintesis diawali dengan membuat larutan awal (starting solution) dari air laut tiruan dengan cara menghilangkan ion kalsium terlebih dahulu. Kameda menghilangkan ion kalsium dengan menggunakan larutan campuran antara NaHCO 3 0,2 M dan Na 2 CO 3 0,1 M dengan pengadukan selama satu jam pada suhu 95 C. Setelah itu, filtrat yang diperoleh ditambahkan sumber (AlCl 3 ) dengan nisbah mol awal Mg/Al bervariasi dari 2 sampai 3,7. Proses berikutnya adalah penambahan Na 2 CO 3 1,0 M hingga diperoleh ph 10 dan kemudian larutan ini diaduk dan dipanasakan selama 1 jam pada suhu 60 C.

24 11 Oza et al. (2006) juga telah membuat Mg/Al hydrotalcite dari bahan alam seperti bittern dan memperoleh kondisi optimum pada ph 8,5-10,5 dan suhu antara o C. Sedangkan Heraldy et al. (2011), mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water menggunakan metode kopresipitasi dengan rasio mol Mg/Al sebesar 2,0 pada ph 10,5 dan larutan distirer selama 1 jam pada 70 o C. van der Laan (2004) melakukan sintesis hydrotalcite dengan biaya yang rendah dari Chamotte Holding dengan reaksi : 3MgO + 2Al(OH) 3 + NaHCO 3 NaOH + Mg 4 Al 2 (OH) 12 CO 3.3H 2 O Preparasi hydrotalcite dilakukan dengan penambahan MgO ke dalam NaHCO 3 dan Al(OH) 3 setelah mencapai ph yang tepat. Penambahan NaHCO 3 meningkatkan ph hingga 7,5 sedangkan ketika ditambahkan Al(OH) 3 meningkatkan ph menjadi 7,8. Setelah larutan tercampur ditambahkan MgO dan meningkatkan ph hingga Pengendapan ion Ca 2+ dalam Brine Water Kameda et al. (2000) menyebutkan bahwa ion dominan dalam brine water yang memiliki pengaruh besar sebagai pengotor pada sintesis hydrotalcite adalah ion Ca 2+. Hal ini disebabkan karena kalsium dalam air umumnya membentuk garam bikarbonat (Manahan, 2000). Ion Ca 2+ akan mengendap sebagai CaCO 3 jika larutan Na 2 CO 3 ditambahkan pada proses kopresipitasi hydrotalcite. Oleh karena itu, pengendapan ion Ca 2+ perlu dilakukan sebelum sintesis. Secara umum, ada tiga tipe teknik yang dapat digunakan untuk memisahkan ion Ca 2+ dalam air hasil desalinasi air laut yaitu pengendapan kalsium karbonat, nanofiltrasi (NF) dan ion exchange. Ion Ca 2+ dapat dipisahkan melalui pengendapan dengan HCO - 3, CaCO 3 yang terbentuk kemudian disaring (Lubis et al., 2007). Kameda et al. (2000) telah mempelajari pengendapan ion Ca 2+ dalam air laut tiruan (artificial seawater). Ion Ca 2+ dapat diendapkan dengan cara menambahkan larutan Na 2 CO 3 dan NaHCO 3 ke dalam brine water dan memanaskannya selama 1 jam pada suhu 95 C. Pengendapan dengan cara

25 12 tersebut dapat mengendapkan 3 % ion Mg 2+ dan 96 % ion Ca 2+ dari total ion-ion logam tersebut dalam air laut tiruan. 5. Hydrotalcite a. Sruktur Hydrotalcite Hydrotalcite merupakan lempung anionik karena terdiri dari tumpukan lapisan bermuatan positif dan mempunyai anion di antara lapisan tersebut (Rajamanthi et al., 2001). Struktur hydrotalcite mirip brucite, Mg(OH) 2, dengan penggantian beberapa ion Mg 2+ oleh ion Al 3+. Ion Mg 2+ dalam struktur brucite dikelilingi 6 ion OH - secara oktahedral. Struktur brucite dan hydrotalcite ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Struktur : a. tipe brucite; b. hydrotalcite; c. komposisi atom Penggantian ion Mg 2+ oleh ion Al 3+ yang jari-jarinya tidak jauh berbeda (jari-jari Mg 2+ = 0,660 Å; jari-jari Al 3+ = 0,510 Å) menghasilkan suatu lapisan mirip brucite bermuatan positif karena ion Al 3+ merupakan kation dengan muatan lebih besar. Lapisan hidroksida ini membutuhkan anion untuk menyeimbangakan muatannya. Anion ini terletak di antara lapisan tersebut (anion antar lapisan) bersama dengan molekul air yang terserap. Dalam bentuk naturalnya, hydrotalcite merupakan suatu hidroksikarbonat dari magnesium dan aluminium dengan formula [Mg 6 Al 2 (OH) 16 ] CO 3.4H 2 O. Secara umum lempung anionik dapat dituliskan [M 2+ 1-xM 3+ x(oh) 2 ]A n- x/n.mh 2 O. M 2+ adalah logam divalen seperti Mg 2+, Fe 2+, Ni 2+, Cu 2+, Co 2+, Mn 2+, Zn 2+ atau

26 13 Cd 2+ ; M 3+ adalah logam trivalen yaitu, Al 3+, Cr 3+, Ga 3+ atau Fe 3+, A n- adalah anion penyeimbang antar lapisan (CO 3 2-, SO 4 2-, Cl - atau NO 3- ), m adalah molekul air dan x adalah nilai yang berkisar antara 0,17 dan 0,33 (Yang et al., 2007). Gambar 2. Struktur Hydrotalcite (Reijers et al., 2005) Gambar 3. Representasi skematis struktur senyawa hydrotalcite (repro dari Murphy dan Sawyer, 2004) b. Sifat Hydrotalcite Senyawa hydrotalcite sekarang ini telah banyak dikembangkan karena potensi yang dimilikinya baik dalam proses adsorpsi (Wright, 2002) maupun pemisahan, sebagai penukar anion (Miyata, 1983), katalis atau prekursor katalis dan penstabil polimer (Yang et commit al., 2007). to user Wright (2002) menyebutkan bahwa

27 14 hydrotalcite memiliki sejumlah sifat yang membuatnya berpotensi seperti tersebut di atas, diantaranya adalah: Memiliki luas permukaan yang tinggi ( m 2 /gram) Dapat disisipi dengan logam secara homogen. Memiliki efek sinergis antar lapisan. Memiliki memory effect (dapat diregenerasi). c. Aplikasi Mg/Al Hydrotalcite dalam bidang farmasi Senyawa hyrotalcite sudah banyak dimanfaatkan dalam industri farmasi, di antaranya sebagai obat untuk mengatasi saluran pencernaan. Tjay dan Rahardja (2008) menyebutkan obat-obat tukak lambung-usus berdasarkan mekanisme kerjanya antara lain ada senyawa antasida (senyawa magnesium, aluminium dan bismuth, hydrotalcite, kalsium karbonat, Na-karbonat). Zat pengikat asam atau antasida (anti = lawan, acidus = asam) adalah basa-basa lemah yang digunakan untuk mengikat secara kimiawi dan menetralkan asam lambung. Efeknya adalah peningkatan ph, yang mengakibatkan berkurangnya kerja proteolitis dari pepsin (optimal pada ph 2). Di atas ph 4 aktivitas pepsin menjadi minimal. Hydrotalcite (Talsit, ultacit) adalah Mg/Al-hidroksikarbonat dengan daya netralisasi pesat tapi agak lemah : ph tidak meningkat di atas 5. Zat ini juga bekerja sebagai antipepsin dan dapat mengikat dan menginaktivasi empedu yang mengalir naik ke dalam lambung akibat refluks. Setelah kembali di suasana basa dari usus, garam-garam empedu dibebaskan lagi. Efek sampingnya sering kali berupa pencaharan (Mg), tetapi adakalanya juga obstipasi (Al). Dosis : 2 dd 2 tablet dari 0,5 g dikunyah halus 1 jam p.c dan 2 tablet a.n. Juga dalam bentuk suspensi. 6. Karakterisasi Mg/Al Hydrotalcite a. Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Spektroskopi Serapan Atom (SSA) merupakan suatu metode analisis kimia untuk menentukan unsur-unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace).

28 15 Penentuan kadar logam dari suatu sampel dengan metode SSA, dapat dilakukan dengan cara kurva kalibrasi maupun penambahan standar (Skoog et al., 1997). Penelitian Alnavis (2010) yang telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water tiruan menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) untuk mengetahui kandungan Mg 2+ dan Ca 2+ sebelum dan sesudah pengendapan Ca 2+. Analisis kandungan Mg 2+ dan Ca 2+ menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) sesuai dengan prosedur SNI. Brine water sebanyak 100 ml dikocok hingga homogen dan ditambah 2 ml HCl (1 : 1). Larutan dipanaskan sampai hampir kering kemudian ditambahkan 1 ml lantan klorida (LaCl 3 ) 50 g/l dan diencerkan dengan akuabides hingga 100 ml. Untuk analisis kandungan Mg 2+ larutan tersebut diencerkan dengan kali faktor pengenceran. Standar dibuat dari Mg(NO 3 ) 2.6H 2 O dengan variasi konsentrasi 0; 0,2 ; 0,4 ; 0,8 ; 1,2 ; 1,6 dan 2,0 mg/l. Sedangkan untuk analisis kandungan Ca 2+ larutan diencerkan dengan 100 kali faktor pengenceran. Standar dibuat dari CaCl 2.2H 2 O dengan variasi konsentrasi 0; 2; 4; 6; 8 dan 10 mg/l. Keasaman standar dibuat sama dengan keasaman sampel. Analisis kandungan Mg 2+ dari brine water setelah pengendapan Ca 2+ sesuai dengan prosedur di atas. Kameda et al., (2000) menyatakan bahwa pengotor CaCO 3 dapat diendapkan dengan cara menambahkan larutan Na 2 CO 3 dan NaHCO 3 ke dalam brine water dan memanaskannya selama 1 jam pada suhu 95 ºC. Pengendapan dengan cara ini dapat mengendapkan 3 % ion Mg 2+ dan 96 % ion Ca 2+ dari total ion-ion logam tersebut dalam brine water. b. X-Ray Diffraction (XRD) Salah satu metode yang digunakan untuk menganalisis zat padat berupa kristal secara kualitatif dan kuantitatif adalah X-Ray Difractometer (XRD) atau difraksi sinar-x. Analisis kualitatif bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa utama dalam sampel, sedangkan analisis kuantitatif bertujuan mengetahui persentase kandungan senyawa utama tersebut dalam sampel. Setiap kristal mempunyai harga d yang khas sehingga dengan mengetahui harga d maka jenis kristalnya dapat commit diketahui. to user Referensi harga d dan intensitas

29 16 suatu senyawa dapat diperoleh dari data Joint Committee on Powder Diffraction Standars (JCPDS) yang bersumber dari International Centre for Difraction Data (West, 1992). Hydrotalcite dengan anion antar lapisan berupa CO 2-3 dicirikan oleh harga d sekitar 7,80 Å. Pencirian ini disebutkan pula dalam hasil penelitian yang dilakukan oleh Kloprogge, Wharton, Hickey, dan Frost. Heraldy (2011) juga 2- menyebutkan refleksi interkalasi CO 3 ke dalam hydrotalcite terjadi pada d 003 sekitar 7,83 Å. Penelitian Rhee and Kang (2002) mendapatkan Mg/Al hydrotalcite dengan rasio 4, 3, dan 2 dengan nilai d 7,90; 7,82; dan 7,65 Å. Nilai d menurun dengan meningkatnya kandungan Al. Penelitian Analvis (2010) yang telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water dengan rasio Mg/Al = 2,0 pada difraktogram XRD memiliki tiga puncak dengan intensitas tertinggi yaitu pada harga 2θ sebesar 11,66 ; 23,45 dan 34,57 yang merupakan karakter pada senyawa hydrotalcite. Gambar 4. Difraktogram XRD Mg-Al hydrotalcite (a) JCPDS (Sharma et al., 2008), (b) Mg-Al hydrotalcite komersial, (c) Mg-Al hydrotalcite dari brine water Kusumaningtyas et al. (2011) telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water dengan rasio mol awal 2 dan hasil sintesis menunjukkan puncak karakteristik Mg/Al hydrotalcite pada commit d 7,68; to user 3,79 dan 2,56.

30 17 XRD juga 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 30 o ) dapat diasumsikan sebagai amorf Al(OH) 3 (Lakraimi et al., 2000). Persentase relatif kandungan senyawa dalam sampel dihitung dengan rumus: I / I1 s % kandungan 100% I / I 1 t (I/I 1 ) s : jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel. (I/I 1 ) t : jumlah intensitas relatif total sampel. c. Thermogravimetric/Differential Thermal Analysis (TG/DTA) Thermogravimetric Analyzer (TGA) secara otomatis mencatat perubahan berat suatu sistem bila suhunya berubah dengan laju tertentu. Perubahan suhu dan berat direkam secara kontinyu. Differential Thermal Analyzer (DTA) akan mendeteksi setiap perubahan termal yang terkait dengan peristiwa atau reaksi kimia, baik yang berjalan secara eksotermik maupun endotermik. Kedua peristiwa ini ditampilkan dalam bentuk termogram differensial sebagai puncak maksimum dan minimum. Puncak maksimum menunjukan peristiwa eksotermis dimana panas akan dilepaskan oleh sampel. Puncak minimum menunjukan peristiwa endotermis dimana terjadi penyerapan panas oleh sampel. Menurut Yang et al., (2002) analisis termal Mg-Al-CO 3 layered double hydroxide dapat diidentifikasi dari : a. Pelepasan interlayer air pada suhu C dan terdapat dua fase kristal yang berbeda secara bersamaan, fase I dengan suatu basal spacing antara 7,5-7,3 Å dan fase II dengan basal spacing ~ 6,6 Å, struktur layered double hydroxide masih tetap utuh. b. Pada suhu antara C, OH - berikatan dengan Al 3+ yang mulai lepas pada suhu 190 C dan terlepas seluruhnya pada suhu 280 C. Pada suhu ini fase I diubah ke dalam fase II.

31 18 c. Pada suhu antara C, OH - berikatan dengan Mg 2+ 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. d. Pada suhu C, CO 2-3 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 dengan anion interlayer karbonat (HT-CO 3 ) dan anion interlayer berupa oksalat (HT ox ) seperti ditunjukkan oleh Gambar 5 (Roelofs et al., 2002). Gambar 5. TGA Mg/Al hydrotalcite a) HT-CO 3, b)ht ox

32 19 Hibino et al., (1995) menyampaikan terjadinya tiga penurunan berat untuk hydrotalcite (Sampel 1) dan hydrotalcite dengan perlakuan hidrotermal pada suhu 150 C dan 500 kpa selama 12 jam (Sampel 2). Puncak endotermik pertama disebabkan karena dehidrasi molekul air pada interlayer untuk Sampel 1 terjadi pada 210 C dan pada Sampel 2 terjadi pada 220 C, disertai pada suhu 175 C. Puncak kedua muncul pada 320 C untuk Sampel 1 dan 305 C untuk Sampel 2. Puncak ketiga muncul pada 375 C untuk Sampel 1 dan 400 C untuk Sampel 2. Puncak kedua dikaitkan dengan dehidroksilasi ikatan OH dengan Al. sedangkan puncak ketiga sebagai dehidroksilasi ikatan OH dengan Mg. Ketiga penurunan berat ditunjukkan pada kurva berikut ini : Gambar 6. Kurva TG/DTA (1) Hydrotalcite (HTlc), (2) Hydrotalcite dengan perlakuan termal pada 150 C d. Fourier Transform Infra Red (FTIR) Daerah pengamatan bilangan gelombang spektra infra merah yang biasanya digunakan untuk mencirikan kurva dari kebanyakan mineral lempung menurut Tan (1982) adalah: a. Daerah antara cm -1 yang diakibatkan oleh getaran ulur dari air yang terserap dan atau gugus OH oktahedral. Daerah ini disebut daerah gugus fungsional. b. Daerah antara cm -1 commit yang disebut to user daerah sidik jari.

33 20 Johnson dan 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 CO 3, 800 cm -1 menunjukkan deformasi luar bidang CO 3, sementara pada bilangan gelombang cm -1 menunjukkan vibrasi ulur M-Al-O dan vibrasi ulur serta tekuk dari M-O dengan M adalah logam. Spektra infra merah dari hydrotalcite mempunyai puncak-puncak khas seperti pada Tabel 5. Tabel 5. Gugus Fungsi Mg/Al hydrotalcite Gugus Fungsi Bilangan Gelombang (cm -1 ) Uluran OH dan M-O a,b Tekukan OH 1650 d Uluran simetris C-O 1385 a,c Uluran asimetris C-O 1500,5 c Tekukan O=C-O 650 a Uluran Mg-O dan Al-O a (2 puncak) Sumber : a Kannan (1995) dalam Johnson dan Glasser (2003), b Bhaumik, et al. (2004), c Di Cosimo, et al. (1998), d Yang et al. (2007) Kusumaningtyas et al. (2011) telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water dengan rasio mol awal 2 dan hasil analisis infrared menunjukkan adanya uluran OH pada ,94 cm -1, tekukan OH pada 1633,71 cm -1, uluran simetris C-O pada 1384,89 cm -1, uluran asimetris C-O pada 1487, ,98 cm -1, tekukan O=C-O pada 615,29 cm -1 serta uluran Al-O dan Mg-O pada 1072,42 cm -1. Larkimi et al. (2000) juga melaporkan adanya gugus-gugus fungsi pada hydrotalcite. Bilangan gelombang 3450 cm -1 menunjukkan vibrasi gugus OH, 1650 cm -1 menunjukkan vibrasi tekuk H 2 O dari interlayer, 841 cm -1 dan 647 cm -1 untuk vibrasi M-O, 435 cm -1 untuk O-M-O, sedangkan 1360 cm -1 menunjukkan vibrasi CO 3.

34 21 e. Surface Area Analyzer (SAA) Nilai permukaan atau luas permukaan adalah faktor penting dalam perilaku padatan. Luas permukaan mempengaruhi tingkat pelarutan bahan farmasi, aktivitas katalis industri, kecepatan hidrat semen, kapasitas adsorpsi pemurnian udara dan air, dan pengolahan bubuk dan bahan berpori. Ketika padatan dibagi menjadi partikel yang lebih kecil, permukaan baru terbentuk sehingga meningkatkan luas permukaan. Demikian pula ketika pori diciptakan dalam interior partikel (dengan pembubaran, dekomposisi atau beberapa cara fisik atau cara kimia lainnya) luas permukaan juga meningkat. Luas permukaan zat padat dapat ditentukan dengan menggunakan kurva jumlah gas yang diadsorp pada permukaan Wm sebagai fungsi tekanan gas P pada suhu yang diberikan. Kurva Wm-P disebut kurva adsorpsi isothermal. Berdasarkan asumsi bahwa proses adsorpsi terjadi pada monolayer, dikenal model adsorpsi yang dikembangkan oleh Brunauer, Ermett dan Teller yang disebut metode BET. Metode ini sering digunakan karena mudah. Dinyatakan dalam persamaan: P Po W Wm C = tekanan parsial gas (torr) = tekanan uap jenuh adsorpsi (torr) = berat gas yang diserap pada tekanan relative P/Po (mg) = berat gas yang diserap sebagai lapisan monolayer (mg) = konstanta BET Pada dasarnya permukaan padatan tidak mempunyai bentuk sempurna dan teratur, hampir selalu ada celah dan retakan, saluran atau rongga yang menembus ke dalam sehingga akan memberikan sumbangan pada luas permukaan luar. Bila adsorben berupa padatan berpori mengadsorpsi adsorbat, maka fenomena ini terjadi tidak hanya pada permukaan luar saja tetapi juga dalam pori. Perilaku adsorpsi gas ke dalam pori dapat dimanfaatkan untuk menggambarkan porositas dari padatan berpori tersebut (Lowell commit and to Shields, user 1984).

35 22 Keberadaan pori-pori yang berisi udara ini sangat mempengaruhi sifat dan kegunaan zat padat tersebut, pori-pori dapat diklasifikasikan berdasarkan ukurannya menjadi (Oscik, 1982) : 1. Mikropori : jari-jari < 10 Å 2. Mesopori : jari-jari antara Å 3. Makropori : jari-jari > 100 Å Menurut reori BET, permukaan padatan tidak akan tertutupi secara sempurna selama tekana uap jenuh (P o ) belum tercapai. Jika adsorbsi mengikuti teori BET, maka kurva antara 1/W[(P o /P)-1] vs (P/P o ) akan menghasilkan garis lurus. Untuk keperluan tersebut, dilakukan adsorpsi pada suhu 77 K dengan gas N 2 sebagai adsorbat. Selanjutnya, harga Vm dan C dapat dihitung dari harga slope dan intersep yang diperoleh dari plot BET. Fetter et al. (2000) menyebutkan bahwa surface area dari hydrotalcite 2- dengan rasio mol Mg/Al (2 : 1) dengan interlayer CO 3 berkisar 210 m 2 /g. Sedangkan untuk surface area nitrated hydrotalcites dengan rasio mol Al/(Mg+Al) = berkisar antara 5 sampai 15 m 2 /g. Sumeet et al. (2007) menyebutkan bahwa peningkatan luas area hydrotalcite berbanding lurus dengan peningkatan mol Mg/Al dari 2,0 sampai 3,5 pada suhu 70 o C selama 11 jam dalam keadaan termal dengan luas area dari 62 menjadi 73 m 2 /g. Wegrzyn et al. (2010), menyatakan bahwa luas area hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2,3) adalah 200 m 2 /g. f. X-Ray Fluorescence (XRF) Spektroskopi XRF adalah teknik analisis unsur yang membentuk suatu material dengan dasar interaksi sinar-x dengan material analit. Teknik ini banyak digunakan dalam analisis batuan karena membutuhkan jumlah sampel yang relatif kecil (sekitar 1 gram). Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur unsur-unsur yang terutama banyak terdapat dalam batuan atau mineral. Sampel yang digunakan biasanya berupa serbuk hasil penggilingan atau pengepressan menjadi film.

36 23 Dasar analisis alat X-Ray Fluorescence ini adalah pencacahan sinar-x yang dipancarkan oleh suatu unsur akibat pengisisan kembali kekosongan elektron pada orbital yang lebih dekat dengan inti (karena terjadinya eksitasi elektro) oleh elektron yang terletak pada orbital yang lebih luar. Ketika sinar-x yang berasal dari radioisotop sumber eksitasi menabrak elektro dan akan mengeluarkan elektron kulit dalam, maka akan terjadi kekosongan pada kulit itu. Perbedaan energi dari dua kulit itu akan tampil sebagai sinar-x yang dipancarkan oleh atom. Spektrum sinar-x selama proses tersebut menunjukkan peak/puncak yang karakteristik. Dimana setiap unsur akan menunjukkan peak yang karakteristik yang merupakan landasan dari uji kualitatif untuk unsur-unsur yang ada dalam sampel. Salah satu contoh hasil analisis XRF yang dilakukan oleh van der Laan (2004) pada hydrotalcite komersial ditunjukkan pada Tabel 6: Tabel 6. XRF pada sampel hydrotalcite (van der Laan, 2004) Sample Method i Method ii No Chamotte no ppm ppm ppm % % Mg/Alratio SiO 2 % Fe Na Ni Mg Al ppm Ni Alc 1 Commercial HT Alc 4 Commercial HT Sorb Commercial HT Dari hasil analisisnya, van der Laan menyebutkan bahwa pada sampel hydrotalcite komersial memiliki kandungan Fe, Ni dan SiO 2 yang lebih rendah dibandingkan hydrotalcite sintesisnya (produk Chamotte Holding). 7. Antasida Pada sekresi kuat getah lambung (supersekresi) dapat terjadi hiperasiditas yang umumnya dimanifestasi sebagai kebakaran matrium dan radang selaput mukosa lambung (gastritis). Bila sekaligus terlampau banyak pepsin dibentuk, akibatnya dapat terjadi tukak peptik (ulkus). Titik tolak terapi terdiri terutama dari pemberian: Antihistaminika H 2 yang menghambat sekresi asam hidroklorida

37 24 Antasida yang menetralisasi asam lambung yang terbentuk atau mengikatnya melalui absorpsi. Antasida harus mengembalikan derajat keasaman lambung pada daerah ph terapeutik yang optimum, ph 3-5. Pada hiperasiditas, kerja antipeptik sesuatu antasida mempunyai korelasi yang erat dengan kenaikan ph. Pada ph > 3,5, semua aktivitas pepsin dihambat, pada ph 8 enzim terganggu secara tidak bolakbalik. Senyawa seperti umpamanya magnesium oksida dan natriumhidrogenkarbonat menaikkan ph terlampau tinggi, menyebabkan produksi reaktif asam (acidrebound). Pada netralisasi dengan kalsium karbonat, kalsium klorida yang terbentuk diabsorpsi sehingga terjadi sekresi asam yang bersifat reaktif dan tinggi. Efek ini diterangkan melalui pembebasan gastrin yang diinduksi oleh kalsium di satu pihak dan stimulasi sekresi asam oleh ion kalsium di pihak lain. Untuk daya kerja antasida, kemampuan mengikat asam adalah penting. Kemampuan mengikat asam dapat dikurangi oleh komponen cairan lambung seperti pepsin, protein dan musin secara bertahap. Di samping kemampuan untuk mengikat asam, pembentukan CO 2 yang tidak dikehendaki dari antasida yang mengandung karbonat, akan menyebabkan gesekan dan tumbukan dan dapat menimbulkan perforasi tukak lambung. Bila pada netralisasi dengan natriumbikarbonat permol HCl akan membebaskan satu mol CO 2, pembentukan CO 2 pada hydrotalcite dengan 1 mol CO 2 per 18 mol HCl sangat jarang. Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3. 4H 2 O + 18 HCl 6MgCl 2 + 2AlCl H 2 O + CO 2 Untuk penentuan kemampuan mengikat asam magnesium trisilikat menurut Ph. Eur., senyawa didiamkan dengan asam klorida (0,1 normal) selama 2 jam pada 37 C dan kemudian sejumlah tertentu larutan ini dititrasi dengan larutan hidroksida terhadap birubromfenol. Kemampuan mengikat asam paling sedikit haruslah 100 ml asam klorida (0,1 normal untuk 1 gram senyawa, dimana kapasitas netralisasi paling sedikit sesuai dengan 10 mmol H + (Schunack et al., 1990). B. Kerangka Pemikiran Hydrotalcite merupakan lempung anionik dengan rumus umum adalalah [M 2+ 1-xM 3+ x(oh) 2 ]A n- x/n.mh 2 O, dimana M 2+ sebagai ion logam divalen dapat