PENDAHULUAN

Mineral alam zeolit yang merupakan senyawa alumino-silikat dengan struktur sangar ("framework") tiga dimensi dan menunjukkan sifat penukar ion, sorpsi, "molecular sieving" dan katalis sehingga memungkinkan digunakan dalam pengelolaan limbah industri dan limbah nuklir. [1]

Zeolit mempunyai sifat sebagai penukar kation, penyaring molekul dan penyerap air. Oleh sebab sifatnya tersebut, maka zeolit banyak digunakan sebagai bahan pengering. Mineral zeolit dapat ditemukan dibeberapa wilayah di Indonesia seperti daerah Bayah, lampung dan Tasikmalaya dalam jumalah besar dan harga murah. Komposisi mineral zeolit ini rata-rata hampir sama yaitu SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2, MgO, CaO, Na2O, umumnya perbedaan antara sumber/deposit yang satu dengan yang lainnya adalah dalam jumlah kandungan, porositas serta kemampuan tukar kation (KTK). [1.2]

Kemampuan pertukaran ion (ada kalanya dengan istilah kemampuan penyerapan ion atau sorpsi) zeolit merupakan parameter utama dalam menentukan kualitas zeolit yang akan digunakan sebagai penukar kation, biasanya dikenal sevagai KTK.

Gambar 1. Tetrahedra alumina dan silika (TO4) pada struktur zeolit

KTK adalah jumlah meq ion logam yang dapat diserap maksimum oleh 1 gram zeolit dalam kondisi kesetimbangan. Kemampuan tukar kation dari zeolit bervariasi dari 1.5 sam 6 meq/g.

Nilai KTK zeolit ini banyak tergantung pada jumlah atom Al dalam struktur zeolit, yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan KTK batuan lempung. Seperti kaolinit (0.03-0.15 meq/g), bentonit (0.80-1.50 meq/g) dan vermikulit (1-1.5 meq/g). [1]

Pada proses penukaran ion adakalanya terjadi proses sorpsi, proses terakhir inidapat dibedakan dari proses tukar kation dengan cara mengeluarkan kembali kation yang terserap itu menggunakan air (leaching proses).

Analisis kapasitas penukaran ion Cs dengan zeolit Bayah, Lampung dan Tasikmalaya dilakukan terhadap senyawa CsCl. dengan memvariasikan waktu kontak . Dari analisis ini akan diperoleh nilai kapasitas penukaran ion dan waktu kontak untuk penyerapan cesium. Sedangkan kemampuan zeolit dalam penyerapan cesium digambarkan dalam besaran nilai KTK yang diperoleh. Nilai KTK dihitung dengan menggunakan rumus: [2]

BA - BS KTK = ---------------------- X meq/ g zeolit Z

Dimana :

BA=Jumlah meq Cesium Awal

BS=Jumlah meq Cesium setelah proses

penukaran ion

Z =Berat Zeolit yang mengalami proses

penukaran

METODE PENELITIAN

Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan dalam kegiatan ini adalah senyawa CsClO4 sebagai bahan sample. Zeolit Lampung, Bayah dan Tasikmalaya sebagai bahan penukar ion, Larutan HClO4 sebagai bahan pembentuk endapan, Air bebas mineral sebagai bahan pencuci endapan dan pelarut, dan Aseton sebagai bahan penyerap air/pengering endapan CsClO4 yang terbentuk.

Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang digunakan adalah peralatan gelas seperti beaker glass dan tabung reaksi Seakher (pengaduk), Timer, EsBath, centrifuge, dan timbangan.

Cara Kerja

Sebagai bahan untuk penukar kation terlebih dahulu dilakukan aktifasi zeolit alam (dari Bayah, Lampung dan tasikmalaya) dengan amonium khlorida untuk membentuk monokation zeolit. Zeolit yang terbentuk digunakan untuk bahan penukar/penyerap ion Cs. Lamanya proses penukaran ion dioptimasi dengan memvariasikan waktu pengadukan dari 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, dan 24 jam, pada ketiga jenis zeolit

tersebut. Setelah diperoleh waktu optimasi, proses kapasitas tukar efektif ion Cs dengan amonium ditentukan dengan cara batchexchange pada waktu optimum yang diperoleh (selama 1 jam) dengan zeolit alam menggunakan metoda standar.

Sebagai bahan sumber Cs, ditimbang senyawa CsClO4 sebanyak 2,5 gram kemudian dilarutkan dengan 100ml air bebas mineral (Larutan induk), pada keadaan setelah larut diambil 2 ml larutan (duplo) kemudian diendapkan dengan HCLO4. Endapan yang terbentuk dicuci dengan air bebas mineral dan aseton. Setelah endapan kering ditimbang (diperoleh berat Cs awal). Selanjutnya ditambahkan 100 ml larutan CsClO4 sejumlah 5 gram zeolit kemudian diaduk selama 1 jam, setelah 1 jam dilakukan pengujian Cs yang telah terserap oleh zeolit. Dengan menentukan jumlah Cs yang ada dalam supernatannya dengan cara mengambil larutan bening (supernatant) sebanyak 2 ml (duplo) dan mengendapkannya sebagai CsClO4 dalam penangas es [3.4]. Endapan yang terbentuk dicuci, dikeringkan dan ditimbang (diperoleh Berat Cs yang tidak terserap zeolit). Hal yang sama dilakukan pada ketiga jenis zeolit Bayah Lampung dan Tasikmalaya dengan waktu pengadukan yang bervariasi dari 1 hingga 24 jam.

Selanjutnya dilakukan uji kestabilan ikatan Cs-zeolit terhadap perlakukan panas, suhu uji dilakukan pada 25^oC, 300^oC, 600^oC, 900^oC, dan 1200^oC. Setelah zeolit dipanaskan pada suhu yang telah ditentukan dilakukan leaching (menggunakan air dalam proses batch-exchange) terhadap Cs-zeolit menggunakan alat X-Ray Difraction (XRD) dan diamati perubahan struktur yang terjadi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada optimasi lama penukaran ion Cs terhadap NH4-zeolite (zeolit alam dari Bayah Lampung dan Tasikmalaya yang telah diaktifasi dengan ammonium khlorida) dengan memvariasikan waktu pengadukan dari 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, dan 24 jam diperoleh waktu optimasi proses pada waktu kontak 1 jam, pada waktu kontak lebih dari 1 jam terlihat bahwa terjadi penurunan nilai mili eqivalen ion Cs yang dipertukarkan oleh ammonium zeolit, seperti yang ditunjukkan dalam tabel 1.

Dari gambar 1 terlihat bahwa penurunan nilai penurunan mili eqivalen ion Cs yang dipertukarkan oleh ammonium zeolit cukup tajam pada waktu pengadukan sampai dengan 1 jam baik untuk zeolit dari bayah ataupun dari zeolit lampung. Sedangkan pada zeolit dari tasikmalaya, penurunan penukaran ion Cs dengan amonium zeolit tidak begitu signifikan walaupun pengadukan diteruskan hingga 24 jam. Seperti ditunjukkan dalam gambar 1.

Tabel 1. Data Hasil Optimasi Lama Penukaran Ion Cs terhada NH4-zeolit

Gambar 1. Hubungan Waktu penukaran NH4-zeolit dengan Jumlah ion Cs yang dipertukarkan

Selanjutnya. Kapasitas tukar efektif ion Cs dengan amonium ditentukan dengan cara batch-exchange selama 1 jam. Hasil perhitungan KTK-Cs efektif diperoleh. 1.4269 Meq/gram ± 0.0397, RSD: 2.79% untuk zeolit Bayah, 1.4476 Meq/gram ± 0.0103, RSD: 0.71% untuk. zeolit lampung, 1.4044 Meq/gram ± 0.0050, RSD: 0.36% untuk zeolit

Tasikmalaya, seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.

Kestabilan ikatan Cs-zeolit terhadap perlakuan panas diuji pada suhu 25, 300, 600, 900 dan 1200 °C. dan pengamatan perubahan struktur zeolit yang terjadi dilakukan dengan menggunakan alat x-ray difraksi (XRD).

Tabel 2. Data Hasil Perhitungan Nilai KTK

Gambar 2. Struktur Kristal Zeolit Sebelum Gambar 3. Struktur Kristal Zeolit Setelah Pemanasan 900^oC Pemanasan 900^oC

Hasil uji menunjukkan bahwa adanya pelepasan ion Cs yang tidak signifikan dari struktur Zeolit hanya terjadi pada permukaan saja (tidak mengubah struktur awal zeolit) jika pemanasan di bawah suhu 900°C. Sedangkan di atas suhu tersebut, terjadi perubahan struktur zeolite, walaupun tidak terlihat adanya pelepasan ion Cs dalam proses leachingnya dengan air.

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa proses pertukaran ion Cs yang telah dilakukan terhadap zeolit alam (dari Bayah Lampung dan Tasikmalaya) yang telah diaktifasi diperoleh waktu optimasi proses pada waktu kontak 1jam. Kapasitas tukar efektif ion Cs dengan amonium ditentukan dengan cara batch-exchange selama 1 jam. Hasil perhitungan KTK-Cs efektif diperoleh. 1.4269 Meq/gram ± 0.0397, RSD: 2.79% untuk zeolit Bayah, 1.4476 Meq/gram ± 0.0103, RSD: 0.71% untuk. zeolit lampung, 1.4044 Meq/gram ± 0.0050, RSD: 0.36% untuk zeolit Tasikmalaya. Sedangkan kestabilan ikatan Cs-zeolit terhadap perlakuan panas yang diuji pada suhu 25, 300, 600, 900, dan 1200 °C, menunjukkan bahwa adanya pelepasan ion Cs yang tidak signifikan dari struktur Zeolit hanya terjadi pada permukaan saja (tidak mengubah

struktur awal zeolit) jika pemanasan di bawah suhu 900°C. Sedangkan di atas suhu 900°C, terjadi perubahan struktur zeolite, walaupun tidak terlihat adanya pelepasan ion Cs dalam proses leachingnya dengan air.

DAFTAR PUSTAKA

• 1. Las, T. 2008. Potensi Zeolit untuk Mengolah Limbah Industri dan Radioaktif. (Online), (http://www.batan.go.id/ptlr/08id/?q=nod e/14, diakses 11 Maret 2009)
• 2. Amini, Siti. 2007. Penentuan Burn up Bahan Bakar Dispersi U3O8–Al, Laporan Teknis, PTBN- BATAN.
• 3. American Standard Test Methods ASTM-E 320-79. 1990. , Standard Test Methods for Cesium-137 in Nuclear Fuel Solutions by Radiochemical Analysis, Standard Test Method For Nuclear Material, USA, Vol. 12.1.
• 4. American Standard Test Methods, ASTM-E 692-00. 2000. Standard Test Methods for Determining the content of cesium-137 in irradiated nuclear fuels by high resolution gamma-ray spectral analysis, Standard Test Method For Nuclear Material, USA, Vol. 12.1.