IMMOBILISASI LOGAM BERAT Cd PADA SINTESIS GEOPOLIMER DARI ABU LAYANG PT. SEMEN GRESIK Oleh: Hariadi Aziz E.K. 1406 100 043 Pembimbing: Ir. Endang Purwanti S,M.T. Lukman Atmaja, Ph.D.
MIND MAP LATAR BELAKANG PERMASALAHAN TUJUAN METODOLOGI HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
LATAR BELAKANG Abu Sisa Pembakaran Batubara Abu Layang Amobilisasi Abu Dasar Leaching Ion Logam Cd 2+ Aqua DM CdSO 4 H 2 SO 4
PERMASALAHAN Apakah komposisi abu layang yang berasal dari PT. SEMEN GRESIK dalam sintesis geopolimer dapat mengamobilisasi logam berat Cd 2+ Bagaimana pengaruh kekuatan leaching terhadap ketahanan logam berat Cd 2+ yang ada pada geopolimer Bagaimana pengaruh logam berat Cd 2+ terhadap sifat kimia maupun sifat fisik pada geopolimer tersebut
TUJUAN Untuk mensintesis geopolimer yang akan digunakan pada amobilisasi logam berat Cd 2+ Untuk melihat ketahanan logam berat Cd 2+ yang ada pada geopolimer pada saat leaching terlarut Untuk melihat pengaruh logam berat Cd 2+ terhadap struktur geopolimer yang terdapat pada sifat kimia maupun sifat fisik
METODOLOGI Bahan Abu layang PT. SEMEN GRESIK Pellet NaOH Natrium silikat Aquademin Cadmium sulfat Asam sulfat pekat Alat X- Ray Fluorescence (XRF) Atomic Absorbance Spectroscopy (AAS) Alat uji kuat tekan ICP-AES X- Ray Diffraction (XRD) Scanning Electron Microscope (SEM)
Preparasi Sampel LANJUTAN METODOLOGI Abu layang - Diayak dan dioven pada suhu 105 0 C selama 24 jam - Dianalisis dengan XRF dan XRD Data Natrium Silikat -Diuji dengan XRF Data
Sintesis Geopolimer NaOH Aquademin Natrium silikat - Dicampur - Didiamkan selama 24 jam - Dicampur (dengan variasi perbandingan b/b Na-silikat terhadap NaOH yaitu 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan 2,5) - Didiamkan selama 30 menit Campuran 1
Dari Campuran 1 3CdSO 4. 8H 2 O Dilarutkan Aquademin - Diaduk selama 3 menit Abu layang hasil Pasta dalam cetakan Pasta kering - Divibrasi selama 15 menit - Didiamkan selama 24 jam - Dilepas dari cetakan dan dimasukkan plastik - Dioven pada suhu 60 0 C selama 24 jam Pellet geopolimer - Diamplas permukaannya - Didiamkan selama 28 hari di udara terbuka Pellet geopolimer curing - Dianalisis dengan XRD, SEM EDX, dan kuat tekan Data
Leaching Logam Berat Cd 2+ dengan Larutan H 2 SO 4 Pellet geopolimer H 2 SO 4 pekat - Diambil 2,8 ml Diambil 1000 ml - Dicampur - Ditimbang 10 gram - Diambil 250 ml - Dimasukkan Larutan H 2 SO 4 Pellet dalam larutan leachant - Diaduk dengan stirrer selama 25 jam - Diambil sampel leachant sebanyak 10 ml setiap1, 4, 16, dan 25 jam Sampel leachant - Disaring dengan kertas saring - Dihitung kandungan Cd 2+ dengan ICP-OES - Dianalisis dengan XRD dan SEM Data Filtrat Aquademin
Tabel 1 Komposisi per 3 Cetakan Silinder Geopolimer Pellet [NaOH] Rasio b/b Fly Ash Na-Silikat NaOH H 2 O M Na-Silikat (g) (g) (g) (g) NaOH 1 8 0,5 162,75 30,52 15,16 45,87 2 8 1,0 162,75 45,78 11,37 34,40 3 8 1,5 162,75 54,94 9,10 27,52 4 8 2,0 162,75 61,62 7,58 22,93 5 8 2,5 162,75 65,40 6,50 19,65 6 10 0,5 162,75 30,52 18,59 42,44 7 10 1,0 162,75 45,78 13,95 31,82 8 10 1,5 162,75 54,94 11,16 25,45 9 10 2,0 162,75 23,25 9,3 21,21 10 10 2,5 162,75 65,40 7,97 18,18
Tabel 2 Komposisi Penambahan Logam Berat Cd 2+ (Amobilisasi) [NaOH] Rasio b/b Fly Ash Na-Silikat NaOH H 2 O Logam M Na-Silikat (g) (g) (g) (g) Cd 2+ NaOH (%) 10 2,0 162,75 23,25 9,3 21,21 0,1 10 2,0 162,75 23,25 9,3 21,21 0,3 10 2,0 162,75 23,25 9,3 21,21 0,5
Karena kandungan CaO pada abu layang PT.Semen Gresik adalah sebesar 25,2%, maka dapat diklasifikasikan sebagai abu layang tipe C HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Bahan Awal Tabel 3 Komposisi Kimia Abu Layang PT. SEMEN GRESIK dengan Metode XRF Senyawa Oksida % Massa SiO 2 16,8 Al 2 O 3 4,6 CaO 25,2 Fe 2 O 3 41,7 K 2 O 1,94 V 2 O 5 0,096 SO 3 1,1 MnO 0,36 CdO -
Intensitas (cps) 300 250 200 150 100 50 M Q Q SO M M M M G Q Q Q QM M Q = Quartz (SiO 2 ) M = Mullit (Al 6 Si 2 O 13 ) SO = Silikon Oksida (SiO 2 ) G = Gibsit (AlOH 3 ) 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2θ ( ) Sumber: Data Analisis XRD Gambar 1 Difaktogram Abu Layang PT. SEMEN GRESIK
Tabel 4 Komposisi Kimia Natrium silikat Teknis Senyawa Oksida % Massa SiO 2 19,011 Na 2 O 0,03237 Sumber: Data Analisis XRF
Analisis Sifat Mekanik (Kuat Tekan) Pellet Konsentra si NaOH (M) Tabel 5 Analisis Sifat Mekanik (Kuat Tekan) Rasio b/b Na 2 SiO 3 (aq) NaOH (aq) Kuat Tekan Geopolimer (MPa) I II III Kuat Tekan Rata-rata (MPa) Kuat Tekan Rata-rata (kn/m 2 ) 1 8 0,5 26,4 29,8 28,2 28,13 45,70 x 10 3 2 8 1,0 36 31,8 21,4 29,73 48,31 x 10 3 3 8 1,5 17,4 26 29,4 24,26 39,41 x 10 3 4 8 2,0 25,6 28,2 26,1 26,66 43,31 x 10 3 5 8 2,5 20,4 31,4 26,4 26,06 42,34 x 10 3 6 10 0,5 34,2 20,2 31,4 28,6 46,47 x 10 3 7 10 1,0 28,2 28,2 32,8 29,73 48,30 x 10 3 8 10 1,5 41,2 40 26,2 35,8 58,16 x 10 3 9 10 2,0 35,4 41,6 30,4 35,8 58,16 x 10 3 10 10 2,5 29,8 28,8 30 29,53 47,98 x 10 3
LANJUTAN HASIL DAN PEMBAHASAN 30000 NaOH 8M 36000 NaOH 10 M Kuat Tekan Geopolimer (kn/m 2 ) 29000 28000 27000 26000 25000 24000 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Rasio b/b Na-silikat/NaOH Kuat Tekan Geopolimer (kn/m 2 ) 35000 34000 33000 32000 31000 30000 29000 28000 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Rasio b/b Na-silikat/NaOH Gambar 2 Grafik Hubungan Kuat Tekan Geopolimer dengan Rasio b/b Na 2 SiO 3 /NaOH (a) NaOH 8M dan (b)naoh 10M
LANJUTAN HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 6 Pengukuran Kuat Tekan Geopolimer Setelah Penambahan CdSO 4 Konsentrasi Rasio b/b Penambahan Kuat Tekan Pellet NaOH (M) Na 2 SiO 3 (aq) CdSO 4 (s) (%) Rata-rata NaOH (aq) (kn/m 2 ) 1 10 2,0 0,1 38,23x 10 3 2 10 2,0 0,3 35,42x 10 3 3 10 2,0 0,5 15,05x 10 3
LANJUTAN HASIL DAN PEMBAHASAN 40000 Kuat Tekan Geopolimer (kn/m 2 ) 35000 30000 25000 20000 15000 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Penambahan CdSO4 Gambar 3 Grafik Hubungan Kuat tekan Geopolimer dengan Penambahan CdSO 4 Berdasarkan Tabel 6 dan Gambar 3 semakin banyak CdSO 4 yang ditambahkan maka semakin menurun nilai kuat tekannya. Hal ini menunjukkan bahwa logam berat Cd berpengaruh buruk terhadap geopolimer.
LANJUTAN HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Morfologi (SEM) A B A)Mikrostruktur Geopolimer dan Persebaran Kation Logam Berat Cd 2+ Sebelum Penambahan CdSO 4 B) Mikrostruktur Geopolimer dan Persebaran Kation Logam Berat Cd 2+ Setelah Penambahan CdSO 4
Analisis Fasa dan Mineral (XRD) Gambar 4 Hasil Difaktogram (a) Abu layang murni, (b) Geopolimer 10M, Serta (c) Geopolimer Amobilisasi dan Leaching
Tabel 7 Konsentrasi Kation Logam Berat Cd 2+ yang Terleaching Berdasarkan Data ICP-OES No Penambahan CdSO 4 (%) Penambahan CdSO 4 (gram) Jumlah Mol Total kation Logam Berat Cd 2+ (mmol) 1jam (ppm) 1 0 0 0 0 2 0,1 0,162 0,06 0,601 3 0,3 0,448 0,182 2,472 4 0,5 0,813 0,304 3,476 4 jam (ppm) 16 jam (ppm) 25 jam (ppm) 0 0 0 1,305 1,608 2,647 2,78 2,95 2,98 6,203 7,46 24,16
Mol Kation Logam Berat Cd 2+ Hasil Leaching 25 20 15 10 5 0 0,1% 0,3% 0,5% 0 5 10 15 20 25 Waktu Leaching Gambar 5 Grafik Hubungan Mol Kation Logam Berat Cd 2+ yang Terleaching dengan Waktu Leaching
KESIMPULAN Abu layang sangat potensial jika dimanfaatkan sebagai bahan geopolimer. Reaktan yang digunakan yaitu mol SiO 2, Na 2 O, dan H 2 O, dapat digunakan untuk meramal sifat-sifat geopolimer. Kuat tekan pada geopolimer dengan NaOH 10 M dan perbandingan b/b Na-silikat/ NaOH 2,0 mencapai 35,8 MPa sedangkan beton mutu tinggi mempunyai kuat tekan minimal 50 MPa. Kuat tekan pada geopolimer yang telah diamobilisasi dengan logam berat Cd 2+ 0,1% mencapai 38,23 MPa. Semakin banyak logam berat Cd 2+ yang ditambahkan pada saat amobilisasi maka semakin rendah kuat tekan yang dihasilkan.
Leaching logam berat Cd 2+ bergantung pada konsentrasi logam Cd 2+ yang ditambahkan pada saat amobilisasi dan waktu leaching. Semakin banyak logam berat Cd 2+ yang ditambahkan dan semakin lama waktu leachingnya maka semakin besar konsentrasi Cd 2+ terlarut. Konsentrasi logam berat Cd 2+ terlarut yang paling banyak terdapat pada penambahan 0,5% logam berat Cd 2+ dengan waktu leaching 25 jam yaitu 24,16 ppm. Hasil analisis XRD menunjukkan geopolimer sebelum amobilisasi maupun setelah amobilisasi dan dileaching memilik fasa amorf dengan mullite dan quartz sebagai mineral utamanya. SEM menunjukkan pada geopolimer sebelum amobilisasi adalah komposisi optimum dalam sintesis geopolimer ini. Karena memiliki struktur yang lebih kompak dan homogen.