ZSM-5: Penyaring Racun Karbon Monoksida

Sekolah Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung

Media Release

ZSM-5: Penyaring Racun Karbon Monoksida

Oleh : Hamdi Alfansuri dan Bimastyaji Surya Ramadan (ed)

Riset ini dilakukan oleh Ana Hidayati Mukaromah, mahasiswa program Doktor (S3) di Departemen Kimia Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung dengan judul: “Sintesis Membran Zeolit ZSM-5 secara Elektrodeposisi dan Coating  pada Suhu Rendah untuk Menurunkan Kadar Gas Karbon Monoksida”. Penelitian disertasi dilakukan di bawah bimbingan Prof. Dr, Buchari, Dr. rer.  Nat. Rino R. Mukti, Muhammad Ali Zulfikar, Ph. D.

Artikel ini merupakan media release tanpa mengurangi makna originalitas riset saat akan dipublikasikan secara formal di media lain. Hasil lengkap riset sebepenuhnya milik Ana Hidayati Mukaromah dan tim promotor.

Untuk informasi lebih lanjut silahkan melayangkan pesan ke anahidamuka [@] gmail [.] com

Tahukah Anda, proses pembakaran yang tidak sempurna pada kendaraan bermotor dapat menghasilkan gas Karbon Monoksida (CO) yang dapat membahayakan dan menjadi racun bagi saluran pernafasan manusia? Namun keberadaan membran zeolite di saluran gas buang kendaraan dapat digunakan sebagai material catalytic converter untuk menyaring dan menurunkan kadar gas karbon monoksida yang dihasilkan dari sisa pembakaran. Simak pembahasan lebih lanjut mengenai hasil penelitian Dr. Ana Hidayati terkait ZSM-5, membran penyaring gas karbon monoksida.

ZSM-5 (Zeolite Socony Mobile-5) adalah kristal padatan aluminosilikat berpori dengan struktur pori tiga dimensi. ZSM-5 pertama kali disintesis oleh Argauer dan Landolt dari Mobile Oil Co pada tahun 1967. Membran zeolite sangat menarik karena mempunyai struktur mikropori yang seragam, stabilitas termal yang baik, kekuatan mekanik yang tinggi, dan tahan terhadap korosi. Membran zeolit dapat digunakan sebagai bahan untuk menurunkan kadar karbon monoksida dalam suatu ruangan. Selain itu, membrane zeolite dapat digunakan sebagai material catalytic converter pada gas buang.

Gambar 1. (a) kerangka ZSM-5 (b) Struktur Channel ZSM-5

Umumnya zeolite disintesis secara hidrotermal yaitu dengan menggunakan suhu lebih dari 100 C dan tekanan lebih dari 1 bar dalam pelarut air pada sistem tertutup. Penggunaan suhu dan tekanan yang tinggi tidak diinginkan karena memerlukan energi yan tinggi sehingga menyebabkan biaya produksi tinggi. Pada suhu rendah, reaktor polipropilen dapat digunakan untuk sintesis zeolite.

Sintesis membrane zeolite dapat dilakukan secara elektrodesposisi dan coating  pada suhu rendah. Sintesis membrane zeolit ZSM-5 secara elektrodesposisi melibatkan beberapa parameter yaitu elektroda, kuat arus, pH larutan, dan waktu elektrodesposisi.  Penentuan kondisi parameter dengan menggunakan precursor larutan dengan rasio H2O/SiO2 terbaik.

Gambar 2. Reaktor yang digunakan di dalam penelitian

Elektroda yang dipakai adalah stainless steel karena bersifat inert dan harga relative murah dibandingkan dengan logam platina dan emas. Stainless steel juga dipakai sebagai material pendukung untuk dilakukan elektrodesposisi poliprol maupun zeolit.

Dalam sintesis zeolite, air digunakan sebagai pelarut dan meningkatkan laju pertumbuhan Kristal saat nukleasi. Campuran H2O dan SiO2 digunakan untuk membuat precursor yang merupakan salah satu faktor yang berpengaruh dalam pembentukan zeolite dengan metode elektrodesposisi. Didapat rasio untuk optimum untuk membuat precursor dalam bentuk larutan adalah dengan rasio H2O terhadap SiO2 sebesar 62,29.

Berdasarkan hasil riset, terdapat korelasi antara bertambahnya waktu elektrodesposisi terhadap parameter muatan, tebal, dan massa lapisan zeolite. Diperoleh waktu 60 menit sebagai elektrodesposisi optimum. Berdasarkan pertimbangan nilai densitas yan tertinggi pada sintesis ZSM-5 dalam berbagai kuat arus dan jarak kedua elektroda, dipilih kuat arus terbaik 0,02 A dengan jarak kedua elektroda sebesar 1,5 cm. Selain itu, dilakukan penentuan pH paling optimal dalam pembuatan zeolite ZSM-5. Pada pH 6 prekursor berbentuk gel sehingga tidak bisa digunakan untuk elektrodesposisi. Prekursor yang dapat digunakan dalam elektrodesposisi adalah yang berbentuk larutan. Pada pH 11, prekursor zeolite berbentuk larutan dan massa, tebal, densitas zeolite semakin besar. Oleh karena itu, pH terbaik adalah 11.

Selain itu, zeolite ZSM-5 juga bisa disintesis dengan menggunakan proses coating yaitu dengan cara penyangga kasa stainless-steel  dibenamkan dalam larutan perkursor zeolite dan dipanaskan pada suhu rendah (90oC) selama 4 hari. Membran ZSM-5 yang terbentuk dengan proses coating memiliki kadar karbon lebih tinggi daripada dengan proses elektrodesposisi tetapi memiliki kadar O, SI, dan Al yang lebih rendah.

————————————————————————————————

Ana Hidayati Mukaromah memiliki latar belakang sebagai staf pengajar Kimia di Akademi Analis Kesehatan Muhammadiyah Semarang pada tahun 1991, dan pada tahun 1999 bergabung dengan Fakultas Ilmu Keperawatan dan Kesehatan universitas Muhammadiyah Semarang. Kemudian pada tahun 2001 melanjutkan studi S2 Ilmu Kimia Analitik FMIPA pada Program Pascasarjana Universitas Gajah Mada. Selanjutnya beliau mengikuti program Doktor(S3) Kimia Analitik pada Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi Bandung sampai tahun 2017.

Beberapa publikasi yang telah dihasilkan:

Mukaromah, A. H., Kadja, G. T. M., R.R. Pratama, I. R. Zulfikar, M. A., dan Buchari(2016). The Surface to colume ratio of reactor governing the low, temperature crystallization of ZSM-5. Journal of Mathematical Fundamental Sciences. Institut Teknologi Bandung, ISSN:2337-5760, E-ISSN:2338-5510, Accepted for Publication, Indexed Scopus. Link

Ulinuha, L., Mukaromah, A. H., Sitomurti D. H. (2015): Penurunan kadar ion Fe2+ dengan variasi konsentrasi zeolite ZSM-5 dan lama perendaman. Seminar Nasional Inovasi dan Pendidikan, Jurusan Fisika FMIPA ITB 8-9 Juni 2015. ISBN: 978-602-19655-8-0, 129-132. Link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *