BAB I PENDAHULUAN. Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah, tujuan dari penelitian dan manfaat yang diharapkan. I.

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "BAB I PENDAHULUAN. Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah, tujuan dari penelitian dan manfaat yang diharapkan. I."

Utami Setiawan
6 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah, tujuan dari penelitian dan manfaat yang diharapkan. I.1 Latar Belakang Pasir besi merupakan salah satu sumber besi yang dalam pemanfaatannya masih belum optimal. Di Indonesia penggunaan pasir besi masih terbatas sebagai bahan tambahan pada pabrik semen, sedangkan pemanfaatan pasir besi di luar negeri seperti di negara Selandia Baru sudah digunakan sebagai bahan baku pembuatan besi baja. Begitu juga dengan negara Cina yang sudah sejak lama menggunakan pasir besi sebagai bahan baku pembuatan besi baja. Secara umum pasir besi terdiri dari mineral logam serta mineral non logam seperti kuarsa, kalsit, felspar, amfibol, piroksen, biotit, dan turmalin. Mineral logam di dalam pasir besi terdiri dari magnetit, titanomagnetit, ilmenit, limonit, dan hematit. Mineral bijih pasir besi terutama berasal dari batuan basaltik dan andesitik vulkanik. Pasir besi mengandung mineral besi utama yang terdiri dari magnetit, hematit, titanomagnetit. Mineral-mineral lainnya yang ditemukan di dalam pasir besi seperti titania, alumina, silika kuarsa, vanadium pentaoksida sedangkan unsur-unsur pengotor lainnya dalam jumlah yang sedikit diantaranya fosfor dan sulfur (Brown et al., 1994). Tabel I.1 Komposisi kimia pasir besi (Brown et al., 1994) Fe-total TiO 2 Al 2 O 3 SiO 2 V 2 O 5 P S 50,1 % 7,42 % 3,61 % 10,2 % 0,44 % 0,046 % 0,006 % 1

2 2 Mineral utama dalam pasir besi memiliki sifat kemagnetan yang tinggi, sedangkan mineral pengotornya atau gangue memiliki sifat kemagnetan yang rendah. Mineral oksida besi yang terdapat didalam pasir besi tersedia dalam berbagai macam bentuk yaitu besi (II) oksida (FeO) atau disebut sebagai wustit, besi (III) oksida (Fe 2 O 3 ) atau disebut sebagai hematit (α- Fe 2 O 3 ) dan ditemukan dalam struktur ϒ- Fe 2 O 3 yang dikenal sebagai maghemit, sedangkan Fe 3 O 4 yang dikenal sebagai material magnetit. Material magnetit di dalam pasir besi merupakan material yang bersifat magnetik sehingga material tersebut dapat dipengaruhi oleh medan magnet eksternal. Beberapa kelemahan material magnetit terutama yang terdapat di dalam pasir besi adalah material ini sangat mudah mengalami oksidasi, mudah beragregasi, kurang stabil dalam larutan asam dan suhu yang tinggi. Kelemahan inilah yang menyebabkan berkurangnya sifat kemagnetan dari senyawa magnetit, sehingga diperlukan pelapisan magnetit agar material tersebut lebih stabil, menghambat korosi, dan inert. Pelapisan material magnetit dengan silika penting dalam pendekatan pengembangan material nano magnetit baik dalam kajian studi dasar dan aplikasi teknologinya. Beberapa keuntungan dengan adanya pelapisan senyawa magnetit diantaranya : pertama, silika yang terbentuk pada permukaan material magnetit dapat terlindungi dari tarikan dipolar magnet eksternal, selain itu dispersi material magnetit dalam matriks silika dalam fasa cairan dapat melindung material magnetit dari proses leaching pada lingkungan ph asam. Kedua, dengan adanya kehadiran gugus silanol pada permukaan silika, maka material magnetit yang terlapis oleh silika lebih mudah diaktivasi permukaannya sehingga material magnetit terlapis silika dapat terlapisi oleh gugus fungsional yang lain. Pelapisan material magnetit dengan silika menjadikan material magnetit menjadi lebih inert.

3 3 Secara umum, terdapat 4 metode yang secara umum digunakan untuk preparasi magnetit terlapis silika. Metode yang pertama adalah metode sol-gel, metode ini menggunakan silikon alkoksida sebagai sumber dari matriks silika. Fasa silika dibentuk dalam sistem koloidal material magnetit pada campuran air dan alkohol. Pendekatan yang kedua berdasarkan pembentukan material magnetit didalam pori pra-sintesis silika dengan senyawa logam (contoh: garam, senyawa kompleks atau alkoksida). Metode yang ketiga disebut metode pirolisis aerosol, dimana material magnetit yang terlapis silika disintesis dengan pirolisis aerosol dari prekursor campuran yang mengandung silikon alkoksida dan senyawa logam pada nyala api. Metode yang keempat ialah metode mikroemulsi air/minyak. Pada metode ini, digunakan surfaktan non-ionik untuk pembentukan mikroemulsi sehingga suspensi silika terbentuk di sepanjang permukaan material magnetit dengan adanya reaksi hidrolisis dan kondensasi tetra etil orto silikat (TEOS) (Deng et al., 2005). Diantara keempat metode tersebut, proses sol-gel merupakan metode yang paling sering digunakan dalam pembuatan material magnetit terlapis oleh silika. Beberapa keuntungan metode ini dibandingkan metode yang lain adalah kondisi reaksi yang sedang karena dilakukan pada suhu yang tidak terlalu tinggi, murah, dan bebas dari penggunaan surfaktan. Campo et al. (2005) telah berhasil melakukan pelapisan partikel hematit dengan silika melalui proses sol-gel sehingga diperoleh bentuk partikel spindle dengan ukuran 400 nm. Pacull et al. (2009) menggunakan surfaktan sebagai agen penstabil material magnetit dan berhasil mensintesis material magnetit terlapis silika melalui proses sol-gel. Selain TEOS, pelapisan magnetit dapat dilakukan dengan menambah suatu silika yang berasal dari larutan Na 2 SiO 3 pada permukaan magnetit. Silika yang melapisi permukaan magnetit dapat mengurangi tarikan dipolar antar magnetit serta melindungi permukaan magnetit dari leaching (Woo et al., 2005). Pada penelitian ini dilakukan kajian pelapisan pasir besi yang terlapisi oleh silika. Na 2 SiO 3 yang

4 4 digunakan adalah Na 2 SiO 3 p.a buatan merck (SiO 2 26,5%). Na 2 SiO 3 juga dapat diperoleh dari limbah sekam padi yaitu dengan cara diabukan dan dilebur dengan padatan NaOH pada suhu 600⁰C. Sumber silika lain yang bisa digunakan adalah prekursor silikon alkoksida. Pelapisan material magnetit dengan silika telah dilakukan oleh Deng et al. (2005) melalui metode sol-gel. Metode ini efektif pada pelapisan magnetit yang terdapat di dalam pasir besi dengan silika. Permukaan magnetit memiliki affinitas yang tinggi terhadap silika sehingga mencegah terjadinya agregasi material magnetit pada kisaran ph yang luas di dalam larutan. Pelapisan material magnetit di dalam pasir besi juga memudahkan modifikasi pasir besi terlapis silika dengan gugus fungsi yang lainnya. Silika sebagai material adsorben memiliki beberapa kelemahan diantaranya di dalam sistem batch, adsorbatnya sulit dipisahkan dengan material adsorbennya. Silika sebagai material adsorben yang melapisi permukaan magnetit mengakibatkan sifat adsorbsinya jauh lebih baik karena adsorbat akan mudah dipisahkan oleh adsorben dengan bantuan magnet eksternal. Perlunya modifikasi magnetit yang terlapisi oleh silika dikarenakan material silika sebagai adsorben memiliki efektivitas yang rendah pada saat mengadsorpsi ion logam. Hal ini dikarenakan lemahnya ikatan yang terbentuk antara permukaan silika dengan ion logam. Lemahnya ikatan antara silika dengan ion logam disebabkan rendahnya kemampuan atom O pada gugus silanol dan siloksan dalam mendonorkan pasangan elektron kepada ion logam. Atom O terikat langsung oleh atom Si sehingga permukaan silika dimodifikasi oleh gugus fungsi tertentu. Modifikasi material magnetit terlapisi oleh silika dilakukan dengan menambahkan gugus etilendiamina (NH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 ) yang berasal dari prekursor 3-etilendiaminapropil trimetoksisilan (EDPTMS). Atom N pada NH 2 merupakan atom donor pasangan elektron yang membentuk ikatan kuat terhadap ion logam. Gugus NH 2 memiliki sifat basa keras menurut teori HSAB (Hard Soft Acid Base) sehingga pada penelitian berikutnya diharapkan material ini dapat digunakan untuk

5 5 mengadsorpsi logam dengan sifat asam keras seperti Li +, Na +, K +, Ba 2+, Mg 2+, Ca 2+, Mn 2+, Au 3+, Al 3+, Sc 2+. Pada penelitian ini dilakukan pelapisan pasir besi dengan silika yang berasal dari Na 2 SiO 3 termodifikasi gugus etilendiamina dari prekursor 3-etilendiaminapropil trimetoksisilan (EDPTMS) dengan metode sol-gel. Pelapisan diantara ketiga bahan tersebut nantinya diharapkan menghasilkan suatu material adsorben yang sifatnya lebih tahan asam, memiliki gugus fungsi yang spesifik yang dapat mengadsorbsi ion logam dengan sifat asam keras, dan proses adsorbsi tersebut mudah dipisahkan antara adsorbat dengan adsorbennya. I.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Menghasilkan pasir besi terlapis silika termodifikasi gugus etilendiamina dengan mempelajari pengaruh penambahan volume Na 2 SiO 3 & EDPTMS terhadap sifat magnetik dan kristalinitas produk material yang dihasilkan. 2. Mempelajari pengaruh penambahan volume Na 2 SiO 3 & EDPTMS pada pasir besi terhadap berat produk material pasir besi terlapis yang dihasilkan. I.3 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini diantaranya: 1. Memberikan informasi penggunaan pasir besi sebagai alternatif material magnetit (Fe 3 O 4 ) dalam proses pelapisan dengan silika.

6 6 2. Memberikan informasi kajian penambahan 3-etilendiaminapropil trimetoksisilan (EDPTMS) sebagai gugus etilendiamina termodifikasi pada pelapisan magnetit dengan silika.

dokumen-dokumen yang mirip

BAB I PENDAHULUAN. Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah, tujuan dari penelitian dan manfaat yang diharapkan.

BAB I PENDAHULUAN. Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah, tujuan dari penelitian dan manfaat yang diharapkan. BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah, tujuan dari penelitian dan manfaat yang diharapkan. 1.1 Latar Belakang Masalah Mineral besi oksida merupakan komponen utama dari