BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Permasalahan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Permasalahan Batubara merupakan salah satu sumber energi yang banyak digunakan di seluruh dunia dengan cadangan yang masih cukup besar. Diperkirakan terdapat lebih dari 850 Giga ton cadangan batubara di dunia, yang cukup sampai lebih dari 130 tahun pada laju produksi saat ini (WCA, 2012). Cadangan batubara ada hampir di setiap negara di dunia, yang terbesar didapatkan di Amerika Utara, Rusia, Eropa, China, dan Australia, yang jumlahnya mencapai 80% cadangan global batubara. Penggunaan utama batubara adalah sebagai sumber energi primer dan pembangkit tenaga listrik global, dengan kontribusi masing-masing 30% dan 41% (Heidrich dkk., 2013). Diperkirakan penggunaan batubara, terutama untuk keperluan pembangkit listrik, meningkat di atas 50% pada 2030 (WCI, 2012). Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk dan pembangunan dalam segala bidang, kebutuhan energi listrik di Indonesia semakin meningkat. Pemerintah terus berupaya menambah kapasitas listrik yang dihasilkan melalui pembangunan PLTU baru dengan bahan bakar gas, batubara atau sumber energi lainnya. Batubara digunakan terutama sebagai bahan bakar untuk pembangkit tenaga listrik, produksi baja, dan produksi semen. Penggunaan batubara sebagai bahan bakar akan menghasilkan limbah padat yang berupa abu layang dalam jumlah yang cukup besar, kira-kira mencapai 7,87% dari batubara yang digunakan (Prijatama, 1993). Pada tahun 2025 diproyeksikan kebutuhan batubara dalam negeri akan mencapai sekitar 191,13 juta ton (Anonim, 2006). Berdasarkan jumlah batubara yang digunakan seperti tersebut, jumlah abu layang yang dihasilkan di Indonesia diperkirakan mencapai 14,9 juta ton pada tahun Sementara itu, produksi abu layang dunia mencapai hampir 800 juta ton setiap tahunnya, dan cenderung meningkat di masa yang akan datang (William, 2008). Majko (2011) menyatakan bahwa produksi abu batubara total di Amerika Serikat pada 2009 mencapai 134,7 juta, 16,6 juta ton di antaranya abu dasar. Jepang menghasilkan abu layang lebih dari 10 juta ton dalam tahun 2000, kira- 1

2 2 kira baru 50% limbah tersebut sudah digunakan pada industri semen maupun konstruksi, sedang lainnya ditampung pada landfill (Fukui dkk., 2006). Pada umumnya limbah abu batubara ditampung di dalam kolam atau landfill kering (Neupane dan Donahoe, 2009). Abu layang batubara mengandung sejumlah oksida logam yang akan dibebaskan ke lingkungan dalam bentuk kation logam jika tidak diubah menjadi bahan yang bermanfaat. Pembuangan abu layang batubara yang efisien merupakan salah satu isu global karena produksi yang besar-besaran dan efeknya yang membahayakan lingkungan (Twardowska dan Sczepansk, 2002). Abu layang yang terakumulasi bila tidak dimanfaatkan akan menimbulkan masalah bagi lingkungan sekitarnya dan tidak mempunyai nilai ekonomi. Dengan demikian perlu adanya usaha-usaha nyata untuk mengolah dan memanfaatkan abu layang seoptimal mungkin. Air bersih sudah merupakan sumber daya yang terbatas di banyak negara di seluruh dunia. Dengan meningkatnya populasi, urbanisasi, dan perubahan iklim, pada abad yang akan datang air bersih akan menjadi lebih terbatas ketersediaannya. Keterbatasan ini disebabkan bukan hanya oleh meningkatnya kebutuhan akan air, tetapi juga oleh polusi dalam ekosistem air tawar. Beberapa polutan, seperti logam berat atau senyawa organik terklorinasi, mencemari sumber air dan mempengaruhi pasokan makanan. Dengan demikian, pemenuhan kebutuhan air bersih saat ini sudah mulai menjadi masalah yang cukup serius. Pencemaran air oleh limbah industri, terutama industri-industri yang berhubungan dengan logam berat seperti elektroplating, pertambangan, metalurgi, industri tekstil, industri bahan organik, pestisida dan sebagainya, berdampak buruk bagi kehidupan. Demikian juga pelepasan maupun distribusi logam berat dan radionuklida, yang bersifat toksik dan menyebar luas ke dalam ekosistem akuatik, merupakan masalah global bagi dunia (Seliman dan Borai, 2011). Pada batas konsentrasi tertentu, logam-logam berat seperti, Mn, Cr, Hg, Pb, Cd, As, dan sebagainya bersifat toksik bagi makhluk hidup. Senyawa krom heksavalen adalah bersifat racun, karsinogenik dan mutagenik serta menyebabkan kanker lambung (Sikaily dkk., 2007). Adapun arsen dinyatakan sebagai salah satu polutan yang paling beracun karena menimbulkan efek mutagenik maupun karsinogenik

3 3 dalam tubuh manusia (Jovita dkk., 2011). Oleh karena itu air limbah yang mengandung logam berat perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang ke perairan. Industri tekstil pada umumnya membuang sejumlah air, zat warna dan bahan kimia lainnya dalam jumlah besar selama proses produksi. Air limbah zat warna tekstil biasanya mengandung sejumlah kontaminan asam, basa, padatan terlarut, senyawa toksik dan warna. Zat warna yang digunakan dalam pewarnaan kertas, tekstil atau produk lainnya, adalah sangat tampak, kadang-kadang beracun dan tahan terhadap peruraian biologis (Hubbe dkk., 2012). Meskipun zat warna hanya memberi sedikit kontribusi terhadap total senyawa organik dalam air limbah, keberadaannya akan menghasilkan intensitas warna yang tinggi dan menghalangi penetrasi cahaya ke dalam perairan sehingga mengganggu proses biologis dalam tanaman. Peningkatan zat warna dalam air berakibat berkurangnya nilai BOD (Biological Oxygen Demand) dan meningkatnya COD (Chemical Oxygen Demand) bagi air yang menerimanya. Kebanyakan zat warna adalah toksik terhadap mikroorganisme dan bisa menyebabkan kerusakan langsung atau penghambatan proses katalitik. Zat warna reaktif, misalnya, bersifat mudah larut dalam air dan sukar mengalami biodegradasi pada proses perlakuan biologis secara konvensional (Armagan dkk., 2004). Zat warna golongan indigo sangat beracun dan dapat menyebabkan iritasi kulit dan mata bila kontak dengannya (Terezinha dkk., 2011). Pada umumnya air limbah industri mengandung berbagai spesies kationik, anionik dan organik yang bersifat racun dan sangat berbahaya. Pembebasan polutan organik ke lingkungan menyebabkan salah satu krisis besar dunia untuk sumber daya air. Senyawa organik yang mudah menguap misalnya monoaromatik adalah polutan beracun pada tanah dan air (Seifi dkk., 2011). Kebanyakan senyawa karbon yang mudah menguap, seperti BTEX (benzena, toluena, etil benzena dan xilena) adalah bersifat karsinogenik yang potensial bagi manusia (Rayalu dkk., 2006a). Didasarkan pada berbagai fakta dan akibat yang ditimbulkan oleh polutan ion logam baik kation maupun anion dari senyawa anorganik, zat warna dan

4 4 kontaminan organik berbahaya, maka berbagai upaya untuk menurunkan toksisitas perlu dilakukan. Kebanyakan, teknik yang dilakukan merupakan kombinasi proses fisik, kimia dan biologis termasuk foto-oksidasi, koagulasi kimia, sedimentasi, filtrasi, disinfeksi dan adsorpsi (Khalili dan Bonakdarpour, 2010). Sungguhpun demikian, adsorpsi merupakan metode yang paling efisien untuk penghilangan polutan dari air yang mencakup keuntungan ekonomi, teknik dan ekologi (Song dkk., 2010). Berbagai jenis adsorben telah digunakan untuk mengadsorpsi kontaminan dalam air, dan salah satunya adalah zeolit. Zeolit mempunyai affinitas yang tinggi terhadap kation karena permukaannya bermuatan negatif dan diimbangi oleh kation-kation yang bermuatan positif. Kation tersebut dapat diganti atau dipertukarkan oleh kation lain yang memiliki affinitas yang lebih tinggi, sehingga zeolit banyak digunakan sebagai penukar kation (Breck, 1974). Untuk keperluan sebagai adsorben maupun penukar ion zeolit dengan rasio Si/Al rendah akan lebih efektif daripada zeolit dengan rasio Si/Al tinggi. Abu layang memiliki kandungan SiO 2 dan Al 2 O 3 lebih dari 85%, dapat digunakan sebagai bahan baku untuk produksi zeolit, menggantikan natrium silikat dan aluminat, yang biasa digunakan secara konvensional (Rayalu dkk., 2006b). Suatu pendekatan baru yang sedang dipromosikan tentang pemanfaatan abu layang adalah mengubahnya menjadi produk yang mempunyai nilai tambah seperti zeolit (Dermatas dan Meng, 2003; Rayalu dkk., 2006b; Fansuri dkk., 2008). Zeolit berbasis abu layang menawarkan penyelesaian efektif biaya untuk memindahkan atau memperoleh kembali logam berat. Efisiensi pemindahan logam berat Pb, Cd, Cu dan lain-lain menggunakan zeolit berbasis abu layang telah dipelajari dan dibandingkan dengan produk komersial (Rayalu dkk., 2006b). Dengan menggunakan abu layang, diharapkan selain masalah pencemaran lingkungan dapat teratasi, masalah pencemaran air karena logam berat, zat warna maupun bahan organik berbahaya dapat diminimalkan. Berdasarkan kandungan kimiawinya, abu layang mempunyai rasio mol Si/Al yang rendah. Sifat rasio mol Si/Al yang rendah ini, memungkinkan untuk mensintesis zeolit rendah Si dengan

5 5 kapasitas penukar kation yang tinggi untuk ion logam-logam transisi, ammonium, selektivitas tinggi untuk molekul polar dan volume pori yang besar (Breck, 1974). Zeolit A merupakan salah satu jenis zeolit yang mempunyai rasio Si/Al rendah, antara 1-1,5 (Flanigen, 1991). Zeolit A banyak mendapat perhatian dari industri kimia akibat sifat-sifat khusus yang dimilikinya. Karena banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, produksi zeolit ini dilakukan pada skala besar di banyak negara. Terdapat banyak publikasi internasional tentang sintesis zeolit NaA disebabkan karena dorongan dari sektor industri di berbagai negara, khususnya Ameria Serikat, Eropa dan Jepang (Wongwiwattana, 2002). Dalam US Patent 2006/ A1 dinyatakan bahwa zeolit A ditetapkan sebagai pengganti sodiumtripolifosfat (STTP) yang paling sesuai dalam builder deterjen (Jasra dkk., 2006). Zeolit A juga telah dikembangkan, dikarakterisasi dan diuji untuk pengurangan larutan krom(iii) dalam air serta dikaji pengaruh pencucian menggunakan asam oksalat terhadap performannya dalam keperluan tersebut (Hani dkk., 2010). Adanya substitusi atom Si oleh Al dalam struktur kerangka zeolit, mengakibatkan permukaan zeolit secara keseluruhan bermuatan negatif. Dengan sifatnya yang unik ini, zeolit mempunyai affinitas yang tinggi terhadap kation, sehingga sangat cocok digunakan sebagai penukar kation yang efektif. Namun demikian untuk spesi anionik, seperti NO - 3, PO 3-4, kemampuan tersebut kurang berarti bagi zeolit yang tidak dimodifikasi (Bansiwal dkk., 2006). Untuk dapat digunakan menyerap spesies anion maka permukaan zeolit harus diubah, dari yang bermuatan negatif menjadi bermuatan positif dengan menggunakan surfaktan kationik tertentu. Penggunaan zeolit termodifikasi surfaktan untuk pengolahan berbagai macam polutan banyak mendapat perhatian para peneliti. Beberapa aplikasi zeolit termodifikasi surfaktan antara lain untuk: (1) menghilangkan kontaminan organik dan anorganik (Bowman dan Sullivan, 1995), (2) mengurangi kontaminan dalam greywater (Widiastuti dkk., 2008), (3) menghilangkan kromium (Campos dkk., 2007; Hong dkk., 2008; Anbia dan Mohammadi, 2011); (4) penyerapan fosfat

6 6 PO 4 3- (Bansiwal dkk., 2006; Schick dkk., 2011) dan (5) penghilangan bakteri patogen (Rust dkk., 2005). Malek (2007) mempelajari penghilangan beberapa spesies kromium dan arsenik dari air oleh zeolit Y yang dimodifikasi surfaktan (SMZY) dan zeolit Y yang tidak dimodifikasi. Seifi dkk., (2011), mempelajari penggunaan adsorben zeolit alam termodifikasi surfaktan tergranulasi untuk menyerap benzena, toluena, etilbenzena, dan xilena (BTEX) dari air yang terkontaminasi. Selanjutnya Ghadiri dkk., (2010) mempelajari adsorpsi MTBE pada zeolit alam termodifikasi surfaktan. Dalam proses penghilangan berbagai kontaminan, interaksi zeolit termodifikasi surfaktan yang bermuatan positif (aktif terhadap anion) dengan spesi anionik dari polutan diyakini berperan penting dalam proses adsorpsi. Sifat anionik dapat diberikan pada permukaan zeolit dengan menggunakan konsep modifikasi permukaan dengan menggunakan surfaktan. Untuk surfaktan kation yang besar, diyakini terjadi pertukaran pada permukaan luar karena ion-ion tersebut cukup besar untuk memasuki pori zeolit (Bowman, 2003). Dengan melakukan variasi konsentrasi surfaktan, zeolit termodifikasi surfaktan dapat didesain untuk mengadsorpsi adsorbat kation, anion dan molekul organik nonpolar. Zeolit termodifikasi surfaktan dan aplikasinya untuk mengurangi kation maupun anion logam dan senyawa organik berbahaya telah dilakukan oleh para peneliti. Namun kajian sintesis zeolit A dari abu layang dan modifikasinya dengan surfaktan sebagai adsorben multifungsi untuk adsorpsi anion, kation maupun molekul nonionik, masih belum banyak dikaji. Peranan situs aktif permukaan zeolit yang dimodifikasi diharapkan dapat berfungsi lebih efektif untuk mengadsorpsi anion, kation dan molekul organik nonpolar. Dengan mempertimbangkan hal-hal tersebut, maka dipilih tema penelitian Sintesis Zeolit A dari Abu Layang Batubara dan Modifikasinya Menggunakan HDTMAB (hexadecyltrimethylammonium bromida) dan Aplikasinya sebagai Adsorben Multifungsi. Dalam penelitian ini abu layang batubara dimanfaatkan sebagai bahan dasar (starting material) untuk sintesis zeolit A. Untuk memperoleh efektivitas

7 7 proses sintesis, maka dilakukan kajian pemilihan bahan baku abu layang dan optimasi proses sintesis zeolit melalui berbagai metode. Produk zeolit A yang diperoleh selanjutnya dimodifikasi dengan HDTMAB dan diaplikasikan sebagai adsorben multifungsi untuk mengadsorpsi kation logam Cr 3+, anion CrO 2-4, zat warna (anionik dan kationik) serta p-nitrofenol dalam larutan air. Berdasarkan lingkup kajian yang ada maka penelitian ini difoskuskan pada: (1) optimalisasi metode sintesis zeolit dari abu layang secara alkali hidrotermal untuk memperoleh zeolit A yang selektif, (2) modifikasi zeolit A menggunakan surfaktan kation HDTMAB untuk memperoleh adsorben multifungsi yang efektif (3) aplikasi zeolit A termodifikasi surfaktan (SMZA ) untuk adsorpsi kation dan anion logam, zat warna dan molekul organik nonpolar dan (4) kajian isoterm serta kinetika adsorpsi dari data yang diperoleh untuk menggambarkan proses dan mekanisme adsorpsi yang terjadi. Sintesis zeolit melalui proses hidrotermal dipengaruhi sejumlah faktor seperti jenis (karakteristik) abu, metode yang digunakan, komposisi campuran reaksi dan kondisi reaksi yaitu ph, temperatur dan waktu reaksi. Oleh karena SiO 2 dan Al 2 O 3 berperan penting dalam sintesis zeolit, maka pada tahap awal penelitian ditentukan terlebih dahulu jenis abu layang yang akan digunakan sebagai bahan dasar sintesis zeolit A. Sumber utama Si dan Al untuk sintesis zeolit dari abu layang adalah fase gelas aluminosilikat dan mullit (Derkowski dan Michalik, 2007). Abu layang dengan kandungan SiO 2 dan Al 2 O 3 yang tinggi serta kadar Fe 2 O 3 yang rendah dipilih sebagai bahan dasar sintesis. Selanjutnya dikaji efektifitas beberapa metode sintesis zeolit A dari abu layang yang meliputi refluks dengan NaOH, hidrotermal langsung dan hidrotermal melalui peleburan alkali. Parameter efektifitas metode antara lain dapat dilihat berdasarkan karakteristik pola difraksi sinar-x dan spektra inframerah. Zeolit A hasil sintesis selanjutnya dimodifikasi dengan surfaktan untuk mengadsorpsi zat warna, ion logam, dan p- nitrofenol dengan melibatkan variasi ph, waktu kontak dan konsentrasi awal larutan. Data adsorpsi yang diperoleh dari variasi waktu kontak dan konsentrasi awal digunakan untuk mendapatkan model kinetika adsorpsi, isoterm dan parameter-parameter lainnya yang terlibat dalam adsorpsi.

8 8 1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian Berdasarkan latar belakang dan permasalahan tersebut di atas maka tujuan utama penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mempelajari efektivitas sintesis zeolit dan karakterisasinya menggunakan bahan abu layang batubara melaui metode refluks NaOH dan metode alkali hidrotermal. 2. Melakukan sintesis dan karakterisasi zeolit A yang selektif dari abu layang batubara melalui proses hidrotermal. 3. Melakukan modifikasi zeolit A hasil sintesis dan karakterisasinya menggunakan surfaktan kation HDTMAB. 4. Mempelajari pengaruh ph, waktu kontak dan konsentrasi awal pada adsorpsi zat warna, ion logam berat, dan p-nitrofenol dalam air. 5. Menentukan kemampuan adsorpsi zeolit A dengan dan tanpa modifikasi HDTMAB sebagai adsorben zat warna, ion logam berat dan p-nitrofenol dalam air pada kondisi adsorpsi yang optimal. 6. Menentukan model kinetika pada proses adsorpsi larutan zat warna, logam berat dan p-nitrofenol oleh zeolit A dengan dan tanpa modifikasi surfaktan HDTMAB 7. Menentukan model isoterm adsorpsi, kapasitas adsorpsi larutan zat warna, logam berat dan p-nitrofenol oleh zeolit A dengan dan tanpa rmodifikasi surfaktan HDTMAB. Adapun manfaat penelitian ini dapat ditinjau dalam tiga aspek, yaitu aspek pengembangan iptek, pembangunan maupun ekonomi. Aspek pengembangan iptek, hasil penelitian dapat digunakan sebagai pengembangan pengetahuan khususnya dalam metode sintesis zeolit A dari limbah abu, modifikasi permukaan dengan surfaktan, dan aplikasinya untuk adsorpsi ion logam (kation dan anion), zat warna dan p-nitrofenol dalam air. Hasil penelitian ini dapat membantu pemerintah dan kalangan industri dalam hal memanfaatkan abu layang batubara dan penanganan pencemaran air. Aspek ekonomi, penelitian ini dapat meningkatkan nilai tambah abu layang sebagai bahan dasar pembuatan zeolit yang dapat dimodifikasi dengan surfaktan HDTMAB sebagai adsorben multifungsi.

9 9 1.3 Keaslian dan Kebaharuan Penelitian Pemanfaatan abu layang di Indonesia untuk berbagai tujuan masih terbatas. Beberapa pemanfaatan abu layang yang dilakukan antara lain untuk bahan baku pembuatan refraktori cor (Azis dkk., 2006), sebagai bahan pembenah tanah (Hadijah dan Damayanti, 2006), sintesis zeolit (Sutarno dan Aryanto, 2004), konversi abu layang sebagai material pengemban logam Ni (Budhyantoro, 2005). Penggunaan langsung abu layang untuk adsorpsi zat warna telah dilakukan beberapa peneliti (Gupta dkk., 1988; Jumaeri, 1995; dan Terezinha dkk., 2011). Pemanfaatan abu layang untuk sintesis zeolit melalui proses alkali hidrotermal telah dilakukan oleh para peneliti dengan berbagai tujuan. Produk alkali hidrotermal dari abu layang antara lain digunakan untuk pengambilan ion cesium radioaktif (Mimura dkk., 2001), sebagai adsorben timbal (Scott dkk., 2001). Vucinic dkk. (2003) mempelajari pengaruh rasio silika/alumina terhadap karakteristik zeolit produk. Kumar dkk. (2001) mempelajari sifat material porous produk alkali hidrotermal dari abu layang. Produk zeolitisasi abu layang juga diaplikasikan dalam penanganan air limbah dan adsorpsi gas CO 2, SO 2, dan NH 3 (Querol dkk., 2001). Pada aktivasi abu layang menggunakan NaOH diperoleh campuran zeolit P, sodalit, mullit dan kuarsa (Jumaeri dkk., 2006). Penelitianpenelitian sintesis zeolit dari abu layang pada umumnya menghasilkan campuran berbagai tipe zeolit (zeolit P, sodalit, hidroksosodalit dengan disertai struktur bukan zeolit, yaitu kuarsa dan mullit) dan abu layang yang tidak bereaksi. Modifikasi zeolit komersial untuk berbagai tujuan, telah dipelajari oleh para peneliti. Tashauoei dkk. (2010), memodifikasi zeolit A komersial menggunakan HDTMA-Br dan mempelajari aplikasinya dalam penghilangan Cd dan asam humat. Zeolit Y termodifikasi surfaktan (SMZY) untuk penghilangan krom dipelajari Malek (2007). Zeolit A, X and ZSM5 yang termodifikasi kation lanthanum telah dipelajari untuk menyerap arsenat dari larutan air (Md Jelas dkk., 2007). Modifikasi zeolit alam dengan surfaktan sangat menarik perhatian banyak peneliti. Beberapa penelitian yang dilakukan antara lain sebagai berikut. Zeolit alam termodifikasi surfaktan untuk adsorpsi methyl tersier-butyl ether (MTBE)

10 10 telah dipelajari (Ghadari dkk., 2010). Penggunaan surfaktan kationik ethylhexadecyl-dimethylammonium (EHDDMA) dan (HDTMA-HSO 4 pada zeolit alam mordenite telah dipelajari di laboratorium (Campos dkk., 2007). Modifikasi lempung rectorit, STAC-rectorite (rectorit termodifikasi trimethylammonium stearil klorida) untuk penghilangan Cr(VI) dilakukan oleh Hong dkk., (2008). Modifikasi zeolit alam klinoptilolit dengan kation HDTMA bromida telah dilakukan (Jovita dkk., 2011). Widiastuti dkk. (2008) mempelajari penggunaan zeolit alam termodifikasi surfaktan dan yang tidak dimodifikasi dalam pengolahan air limbah, khususnya untuk mengurangi kontaminan dalam greywater. Penggunaan surfactant modified zeolite (SMZ) dari zeolit klinoptilolit, SMZ Caklinoptilolit dan zeolit sintetis FAU dan LTA untuk penyerapan fosfat PO 3-4 telah dipelajari (Shick dkk., 2011). Berdasarkan penelitian sebelumnya, diperoleh gambaran umum pemanfaatan abu layang untuk sintesis zeolit, utamanya zeolit A, belum banyak dilakukan. Sintesis zeolit melalui proses hidrotermal kebanyakan menghasilkan campuran beberapa jenis zeolit (zeolit P, sodalit, hidroksosadalit, zeolit Y) dan sisa abu layang yang belum bereaksi. Di samping itu, rute sintesis melalui proses peleburan pada umumnya masih menggunakan pola yang sama, yaitu campuran padat NaOH dan abu layang dalam rasio tertentu langsung dilebur dalam tungku (furnace) pada temperatur C, dan dilanjutkan proses hidrotermal. Meskipun metode ini mampu menghasilkan zeolit dengan kemurnian tinggi, akan tetapi sering tercampur oleh abu layang yang belum bereaksi. Dalam hal modifikasi zeolit, kebanyakan peneliti melakukan modifikasi menggunakan zeolit sintetis komersial dan zeolit alam yang sudah tersedia. Sementara itu modifikasi surfaktan untuk zeolit A berbasis abu layang batubara belum banyak dilakukan. Penggunaan zeolit A termodifikasi surfaktan sebagai adsorben pada umumnya untuk mengadsorpsi salah satu tipe adsorbat tertentu, aniok, kationik atau molekul netral saja. Penggunaan sebagai adsorben multifungsi, untuk adsorpsi spesies kationik, anionik dan nonionik, belum banyak dikaji. Dengan demikian pembuatan zeolit, modifikasi dan aplikasinya mempunyai keterbatasan pada metode, bahan baku serta aplikasinya.

11 11 Untuk meningkatkan homogenitas campuran abu layang dan NaOH, dalam penelitian ini dilakukan modifikasi metode sintesis melalui perlakuan pelarutan NaOH sebelum dicampur dengan abu layang dan diikuti penguapan campuran. Produk zeolit yang diperoleh, selanjutnya dimodifikasi dengan surfaktan HDTMAB untuk mengubah muatan permukaan zeolit dari negatif menjadi positif. Karena surfaktan terikat hanya pada permukaan eksternal zeolit, situs pertukaran kation yang terletak dalam pori masih tersedia untuk pertukaran spesi kationik. Zeolit termodifikasi ini dapat digunakan secara multifungsi untuk adsorpsi anion, kation maupun molekul organik nonpolar. Selanjutnya kajian kinetika dan kesetimbangan adsorpsi juga dilakukan untuk tiap proses adsorpsi yang menggunakan zeolit A hasil sintesis dengan dan tanpa modifikasi surfaktan. Berdasarkan penelusuran literatur dan berbagai sumber yang dilakukan, maka keaslian dan keberbaruan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Dilakukannya kajian metode sintesis zeolit dari abu layang untuk menghasilkan produk zeolit A yang selektif. 2. Dilakukanya sintesis zeolit A dengan metode baru, yaitu adanya perlakuan pelarutan awal pada campuran NaOH dan abu layang sebelum proses peleburan. 3. Dilakukanya modifikasi zeolit A, yang disintesis dari abu layang, menggunakan HDTMAB dan aplikasinya untuk adsorpsi anion dan kation logam maupun zat warna, serta spesies nonionik dari zat warna atau molekul organik nonpolar dalam larutan air. 4. Dilakukannya kajian kinetika dan kesetimbangan adsorpsi zat warana, ion logam Cr dan p-nitrofenol dengan menggunakan zeolit A berbasis batubara dengan dan tanpa modifikasi surfaktan HDTMAB. Untuk memmberikan gambaran umum bagian utama disertasi, pada bab pendahuluan ini dicantumkan kerangka utama disertasi seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

12 BAB I PENDAHULUAN BAB II TINJAUAN PUSTAKA BAB III LANDASAN TEORI DAN HIPOTESIS BAB IV METODE PENELITIAN BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Penelitian pendahuluan, sintesis dan karakterisasi zeolit dari abu layang batubara 2. Sintesis dan karakterisasi zeolit A dari abu layang batubara dan modifikasinya dengan surfaktan Aplikasi zeolit A dan zeolit A termodifikasi surfaktan untuk adsorpsi zat Warna, ion logam dan paranitrophenol 3. Adsorpsi zat warna anionik Congo Red (CR) 4. Adsorpsi zat warna kationik Crystal Violet (CV) 5. Adsorpsi Cr(III) dan Cr(VI) 6. Adsorpsi p- nitrofenol (PNP) BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Gambar 1 Diagram alir kerangka disertasi 12