Perpustakaan Digital ITB

Batubara masih menjadi sumber energi pembangkit listrik utama global, dengan produksi coal fly ash (CFA) sebagai residu pembakaran diperkirakan mencapai 1 miliar ton per tahun. Volume CFA yang besar mendorong upaya pemanfaatan, salah satunya sebagai bahan baku sintesis zeolit karena kandungan SiO2 dan Al2O3 yang tinggi. Namun, sebagian Si dan Al pada CFA berada dalam fasa kristalin dengan reaktivitas rendah, sehingga membatasi ketersediaan spesies reaktif selama sintesis serta memengaruhi pembentukan fasa zeolit. Modifikasi metode sintesis diperlukan untuk mengontrol pembentukan fasa zeolit yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh pre-treatment terhadap karakteristik CFA sebagai bahan baku sintesis zeolit, serta pengaruh modifikasi sintesis via kombinasi penambahan natrium aluminat (NaAlO2) dan microwave heating pada metode alkali fusion-hydrothermal, serta membandingkan karakteristik fisika-kimia zeolit yang dihasilkan, yakni fasa kristalin, morfologi, distribusi unsur, dan sifat tekstural. CFA melalui proses pre-treatment berupa pengabuan, pemisahan magnetik bertahap, serta pencucian asam menggunakan HCl 1 M. Sintesis zeolit dilakukan melalui dua rute, yaitu metode konvensional (ZA) dan metode modifikasi (ZM). Sintesis ZA dilakukan melalui proses alkali fusion menggunakan NaOH pada temperatur 550 °C selama 90 menit, dilanjutkan aging selama 16 jam, dan kristalisasi hidrotermal pada temperatur 90 °C selama 7 jam. Sintesis ZM dilakukan melalui penambahan NaAlO2 bersama CFA dan NaOH sebelum tahap alkali fusion, dilanjutkan iradiasi microwave (2,45 GHz, 600 W, 3 menit) sebelum tahap aging selama 8 jam dan hidrotermal selama 7 jam. Parameter durasi aging dan tahap penambahan NaAlO2 pada rute modifikasi ditentukan melalui evaluasi bertahap. CFA dan zeolit dikarakterisasi dengan XRF, XRD, SEM-EDS, dan N2-sorption. Hasil percobaan menunjukkan bahwa pre-treatment dapat menurunkan kandungan Fe2O3 dan CaO sehingga meningkatkan rasio Si/Al dari 1,51 ke 2,61 serta indeks CFA dari 0,70 ke 0,87. Durasi aging 8 jam mendukung pembentukan fasa aluminosilikat kristalin, sedangkan penambahan NaAlO2 sebelum tahap fusion lebih mendukung pembentukan fasa FAU. Sintesis metode konvensional (ZA) menghasilkan 48,6% fasa Zeolit X (FAU) disertai 51,4% SiO2 residual. Sedangkan ZM menghasilkan campuran 56,2% Zeolit A (LTA) dan 43,8% Zeolit X (FAU) tanpa SiO2 residual. Perubahan fasa tersebut juga menghasilkan perubahan morfologi dari kristal oktahedral FAU pada ZA menjadi kombinasi kristal kubik LTA dan oktahedral FAU pada ZM. Analisis N2-sorption menunjukkan bahwa kedua zeolit memiliki karakteristik mikropori dengan luas permukaan BET sebesar 676 m2/g (ZA) dan 346 m2/g (ZM) serta distribusi mesopori relatif serupa.