JURNAL KIMIA (JOURNAL OF CHEMISTRY) 15 (1), JANUARI 2021 DOI: https://doi.org/10.24843/JCHEM.2021.v15.i01.p15

p-ISSN 1907-9850

e-ISSN 2599-2740


KARAKTERISASI ZEOLIT MANGAN TERMODIFIKASI TiO2SERTA APLIKASINYA SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR DALAM PENURUNAN KADAR GAS CO, HC, DAN Pb

I. A. G. Widihati, I. Apriliyanto*, dan J. Sibarani

Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana Jalan Kampus Unud-Jimbaran, Jimbaran-Bali, Indonesia

*e-mail: [email protected]

ABSTRAK

Modifikasi zeolit mangan dengan TiO2 sebagai filter gas buang kendaraan bermotor telah berhasil dibuat dengan mencampurkan zeolit mangan dan TiO2 serta Poly Vinyl Alcohol (PVA) sebagai perekat. Pembuatan filter dilakukan dengan metode reaksi padat-padat (solid State Reaction) kemudian dikarakterisasi struktur dan kristalinitas kristal menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan morfologi serta komposisi kimia menggunakan Electron Microscopy - Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). Hasil karakterisasi XRD dan SEM-EDS menunjukan bahwa penambahan TiO2 tidak mempengaruhi struktur kristal dari zeolit mangan yang dapat dilihat dari tidak adanya perubahan dspacing yang spesifik dan tidak terjadi pergeseran sudut 2θ, namun terjadi penurunan intensitas puncak difraksi yang menandakan adanya penurunan persen massa salah satu komponen zeolit mangan yakni SiO2. Selanjutnya dilakukan pengujian performa filter dalam penurunan kadar gas CO dan HC menggunakan Gas Analyzer dan Spektrofotometer Serapan Atom dalam pengukuran Pb. Hasil pengujian menunjukkan bahwa filter hasil modifikasi zeolit mangan dengan TiO2 dapat menurunkan kadar CO, HC dan Pb, dimana dengan filter tanpa penambahan TiO2 dan dengan penambahan TiO2 10 dan 20% secara berturut-turut menurunkan kadar CO sebesar 48,29; 58,14; 58,00%; kadar HC sebesar 27,83 ; 37,97 ; 45,81 % ; dan kadar Pb sebesar 90,74 ; 92,08 ; 93.48%.

Kata kunci: Hidrokarbon, Karbonmonoksida, Timbal, TiO2, Zeolit mangan

ABSTRACT

Modification of manganese zeolite with TiO2 as a motor vehicle exhaust gas filter has been successfully made by mixing manganese zeolite and TiO2 and Poly Vinyl Alcohol (PVA) as an adhesive. Filtering was carried out by the solid state reaction method, the crystal structure and crystallinity were carried out by using X-Ray Diffraction (XRD) as well as the morphology and chemical composition determination were done by using Electron Microscopy - Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). The results of XRD and SEM-EDS meaurements showed that the addition of TiO2 did not affect the crystal structure of the manganese zeolite which could be seen from the absence of specific dspacing changes and no 2θ angular shift, but there was a decrease in diffraction peak intensity which indicated a decrease in mass percentages of one component manganese zeolite namely SiO2. Furthermore, a test for filter performance in decreasing CO and HC gas contents was done using a Gas Analyzer and Atomic Absorption Spectrophotometer for Pb measurement. The results showed that the filter modification of manganese zeolite with TiO2 could reduce the contents of CO, HC and Pb, in which the filter without the addition of TiO2 and with the addition of 10 and 20% TiO2 decreased CO content by 48.29; 58,14; 58.00%; HC contents by 27.83; 37.97; 45.81%; and Pb content by 90.74; 92.08; 93.48% respectively.

Keywords: Hydrocarbons, Carbonmonoxide, Manganese Zeolites, Lead, TiO2

PENDAHULUAN

Udara merupakan faktor yang penting dalam kehidupan. Namun pada era modern ini, sejalan dengan perkembangan pembangunan di kota-kota besar dan berkembangnya aktivitas transportasi. kualitas udara pun mengalami perubahan yang disebabkan oleh pencemaran

udara, sehingga dapat mengganggu kehidupan manusia, hewan, dan tanaman.

Emisi kendaraan bermotor merupakan sumber pencemaran utama di kota-kota besar di Indonesia. Emisi kendaraan bermotor memberikan kontribusi besar terhadap setengah dari total emisi Suspended Particulate Matter (SPM 10), untuk sebagian besar CO, HC, dan

timbal. Konsentrasi utama terdapat di daerah lalu lintas yang padat, dimana tingkat pencemaran udara sudah atau hampir melampaui standar kualitas udara ambient. Di kota-kota besar, kontribusi gas buang kendaraan bermotor sebagai sumber polusi udara mencapai 60-70% (Kementerian Lingkungan Hidup, 2011).

Berdasarkan laporan Status Lingkungan Hidup (SLH) Provinsi Bali tahun 2015 menunjukkan bahwa Kota Denpasar telah mengalami penurunan kualitas udara. Hal ini antara lain disebabkan oleh kegiatan transportasi dan industri. Namun pencemaran udara yang ditimbulkan dari sumber industri ini tidaklah signifikan. Penyebab utama pencemaran udara di Kota Denpasar adalah kegiatan transportasi. Hal ini dibuktikan dengan peningkatan volume kendaraan yang naik secara signifikan dalam kurun waktu enam tahun terakhir dengan peningkatan sebesar 7% untuk setiap tahunnya (SLHD Provinsi Bali, 2015).

Pencemaran udara tampaknya sudah tak dapat terelakkan lagi akibat terus membengkaknya jumlah kendaraan bermotor setiap tahunnya, di Jakarta saja jumlahnya mencapai 6,5 juta unit dengan tingkat pertumbuhan 10% per tahun (Hertanto, 2010). Peningkatan jumlah kendaraan bermotor dapat berakibat pada peningkatan polutan yang dapat berdampak berbahaya terhadap kesehatan manusia serta lingkungan. Gas buang kendaraan bermotor mengandung polutan berupa senyawa hidrokarbon yang terdistribusi dalam fasa gas, fasa cair, maupun fasa padat (Indrawan dkk, 2014).

Salah satu solusinya yang dikembangkan adalah penggunaan katalis yang dapat mengoksidasi polutan-polutan tersebut menjadi senyawa yang relatif lebih aman. Katalis yang digunakan terdiri dari logam platina (Pt), paladium (Pd) dan rodium (Rh) yang disangga pada keramik berbentuk monolitik. Namun karena mahalnya logam mulia seperti platina, paladium dan rodium membuat pabrikan sepeda motor di negara berkembang tidak menggunakannya demi menekan harga jual, sehingga perlu adanya penelitian yang dapat mengurangi polutan-polutan tersebut dengan biaya rendah.

Penelitian yang berkaitan dengan filter gas telah dilakukan oleh Hasibuan (2012) yang melakukan penelitian penurunan konsentrasi gas NO2 pada emisi gas buang kendaraan

bermotor menggunakan zeolit alam yang disisipi TiO2. Hasil yang didapat menunjukan penurunan konsentrasi gas NO2 sekitar 45-49 % dibandingkan zeolit alam tanpa penyisipan TiO2 yang hanya bisa menurunkan NO2 sebesar 2024 %.

Pada penelitian ini, akan dilakukan uji kerja zeolit mangan yang dimodifikasi dengan TiO2 dengan pembuatan material menggunakan prinsip Ceramic matrix composite (CMC). Modifikasi ini memiliki tujuan untuk memperbanyak situs aktif pada zeolit dan memperluas permukaan bidang kontak sehingga diharapkan dapat memperbesar kapasitas adsorpsi gas polutan pada kendaraan bermotor. Zeolit mangan digunakan sebagai penyangga karena memiliki struktur kristal berpori, luas permukaan yang cukup besar, stabilitas termal yang tinggi, tidak beracun, dan harganya murah selain itu memiliki kandungan mangan oksida yang lebih besar yang diketahui mangan oksida telah terbukti dapat menurunkan gas polutan (Handoko, 2003).

Katalis TiO2 digunakan dalam penelitian karena dapat diregenerasi dengan mudah pada suhu ruangan. Oleh para ahli kimia, TiO2 merupakan katalis yang cocok untuk dipergunakan karena mempunyai keuntungan di antaranya tidak bersifat toksik, selalu stabil, bekerja pada suhu ruang dan relatif murah harganya. Dengan dilakukannya penelitian ini diharapkan dapat menurunkan kadar gas CO, HC, dan Pb yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor dan dapat memenuhi standar emisi yang dikeluarkan oleh Kementrian Lingkungan Hidup.

MATERI DAN MOTODE

Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu, zeolit mangan, TiO2, polyvinyl Alcohol (PVA), demineralized water, HNO3, Pb(NO3)2, etanol 96%, Plat stainless, dan Pipa PVC.

Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu, pipet volume, pipet tetes, gelas ukur, gelas piala, cawan porselin, botol vial, neraca analitik, mortar dan alu, magnetic stire, neraca analitik, mesin pengayak (Mesh), timbangan, oven, furnance, gerinda tangan, bor tangan, las asetelin, sepeda motor, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectrometry (EDS), X-Ray

Diffarctometer (XRD), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Stopwatch, gas analyzer.

Cara Kerja

Preparasi Zeolite mangan, TiO2, dan PVA

Zeolit mangan, TiO2, dan PVA yang berukuran masih terlalu besar dan kasar dihancurkan menggunakan mortar dan alu hingga menjadi bentur serbuk dengan ukuran butiran yang lebih kecil dan halus, setelah halus zeolit diayak menggunakan mesin pengayak dengan ukuran 100 mesh.

Pembuatan Filter ZM-TiO2

Pembuatan filter dilakukan dengan metode solid-solid reaction (SSR). Zeolit mangan dan TiO2 yang sudah dipreparasi dicampurkan dan ditambah PVA sebagai perekat dengan perbandingan yang dapat dilihat pada Tabel 1 Masing-masing campuran ditambahkan 100 mL etanol 96% lalu diaduk dengan magnetic stire selama 5 jam. Kemudian campuran dicetak berbentuk silindris berlubang, pembuatan filter berbentuk silinder berlubang dilakukan agar gas buang kendaraan bermotor dapat bersirkulasi dengan baik dalam knalpot. Campuran yang sudah dicetak, selanjutnya dikeringkan menggunakan oven pada temperatur 120°C selama 5 jam, selanjutnya disintering dengan suhu 900°C dengan percepatan panas 5°C/menit selama 2 jam (Amin, et al.,2016).

Tabel 1. Perbandingan Massa TiO2, Zeolit, dan PVA

Penggunaan TiO2

0%

10%

20%

Massa Campuran (g)

100

100

100

Massa TiO2 (g)

0

10

20

Massa Zeolit (g)

100

90

80

Massa PVA (g)

10

10

10

Karakterisasi Filter ZM-TiO2

ZM-TiO2 dikarakterisasi menggunakan X-ray Diffraction (XRD) untuk struktur dan kritalinitas Kristal dan Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) untuk melihat morfologi serta komposisi kimianya.

Pengukuran Penyusutan Massa

Pengukuran penyusutan massa sampel filter dilakukan setelah sampel melalui proses pembakaran dengan persamaan sebagai berikut:

% susut massa = m° m1 × 100%   (1)

m0

Keterangan:

m0: massa sebelum dibakar (gram) m1: massa sesudah dibakar (gram)

Pengukuran Penyusutan Volume

Pengukuran penyusutan volume sampel filter dilakukan setelah melalui proses pembakaran dengan persamaan sebagai berikut:

% susut volume = Vo~V1 × 100%   (2)

vo

Keterangan:

v0: Volume sebelum dibakar (gram) v1: Volume sesudah dibakar (gram)

Pengukuran Porositas

Pengukuran porositas filter dilakukan menggunakan teknik perendaman menggunakan standar ASTM C 373-88 dengan persamaan sebagai berikut:

% porositas = (∙∣τ^) × 100%       (3)

Keterangan:

B: Massa basah (gram) a: Massa kering (gram) c: Massa gantung (gram)

Modifikasi Knalpot

Knalpot dimodifikasi menjadi 3 bagian, yaitu bagian leher knalpot, tempat adsorben, dan silencer knalpot. Semua bagian dibuat dengan sistem knock down yang bertujuan untuk mempermudah pada proses pengujian performa katalis dan adsorben. Modifikasi knalpot ini diawali dengan membesarkan diameter leher knalpot menjadi 49 mm, kemudian pembuatan tempat adsorben dengan pelat stainless berbentuk silinder dengan diameter 48 mm dan diberi lubang lubang pada setiap sisi, pada bagian silencer dimodifikasi bagian belakangnya menjadi berdiameter 50 mm. Desain modifikasi knalpot dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Desain modifikasi knalpot

Uji Peforma filter Dalam Penuruan Kadar Gas CO dan HC

Filter yang sudah dibuat dipasangkan pada tempat yang sudah disiapkan pada knalpot. Sebelum dilakukan pengujian dengan gas analyzer, mesin dipanaskan selama 10 menit dalam kondisi standar. Proses pengujian emisi dilakukan pada putaran 1500 rpm selama 10 menit. Pengujian ini dilakukan dengan filter berbagai variasi komposisi zeolit mangan dengan TiO2 dan tanpa filter sebagai kontrol.

Uji peforma adsoben Dalam Penurunan Kadar Pb

Adsorben yang sudah dibuat dipasangkan pada tempat yang sudah disiapkan pada knalpot. Selanjutnya pada knalpot dipasang pipa penyalur gas yang sudah dipasangkan flowmeter ke arah larutan botol penjerap. Susunan peralatan untuk uji peforma adsorben dapat dilihat pada Gambar 3.2. Sebelum dilakukan pengujian, mesin dipanaskan selama 10 menit dalam kondisi standar. Sebanyak 20 mL larunan HNO3 0,1 M dimasukkan ke dalam botol penjerap, kemudian mesin dinyalakan selama 10 menit pada putaran 1500 rpm selama 10 menit. Selanjutnya, larutan di dalam botol penjerap dipindahkan ke botol vial. Pengujian ini dilakukan dengan katalis berabagai variasi komposisi zeolit mangan dengan TiO2 dan tanpa katalis sebagai kontrol. Larutan yang di hasilkan diukur kadar Pbnya menggunakan AAS pada panjang gelombang 217,0 nm (siaka et al., 2006).

Gambar 2. Susunan Peralatan untuk Uji Performa Adsorben

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karaktersasi Dengan Difraksi Sinar-X

Filter hasil modifikasi zeolit mangan dengan TiO2 (ZM-TiO2) dikarakterisasi dengan difraksi sinar-X (XRD) dengan range 5° sampai 60°, menggunakan radiasi CuKα sebesar 1,5406 Å, dengan tegangan 40 kV dan arus 30 mA. Hasil analisis difraktogram digunakan untuk

membandingkan nilai 2θ dari masing masing filter ZM-TiO2 dengan variasi TiO2 dan menentukan struktur kristal dan kristalinitas. Nilai dspacing puncak-puncak difraksi dari filter ZM-TiO2 dicocokkan dengan dspacing standar pada data Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS). Difraktogram sinar-X filter ZM-TiO2 ditunjukkan oleh Gambar 3.

Gambar 3. Hasil difraktogram sinar-X dari filter ZM-TiO2 berbagai variasi

Difraktogram sinar X menunjukan bahwa reflesksi intensitas yang dimiliki relatif ramping hal tersebut menandakan bahwa tingkat kristalinitas filter    ZM-TiO2

dikategorikan baik. Menurut West (1984) intensitas difraksi sinar X mengindikasikan kesempurnaan krital dan kerapatan susunan atom dalam kristal. Semakin ramping refleksi intensitas suatu material maka kristalinitanya semakin baik dengan susunan atom semakin rapat.

Difraktogram juga menunjukan bahwa dengan penambahan TiO2 tidak mempengaruhi struktur kristal dari zeolit mangan yang terlihat dari tidak adanya perubahan dspacing yang spesifik dan tidak terjadi pergeseran sudut 2θ. Terjadinya penurunan intensitas puncak difraksi yang menandakan adanya penurunan % massa salah satu komponen zeolit mangan yakni SiO2 yang berada pada 2θ 26.6257 dan 26.6059. Keberadaan senyawa TiO2 karena penambahan TiO2 10% dan 20% teridentifikasi pada sudut 2θ berturut-turut pada 25.2968 dan 2θ 25.3079

Data difraktogram dapat digunakan untuk menentukan ukuran kristal  TiO2

berdasarkan nilai FWHM (Full Widht and Half Maximum) pada berbagai puncak dengan menggunakan persamaan Scherrer berikut ini, k.λ

D = ----- (4)

β.cos θ

dengan D adalah ukuran kristal, λ = 0,154060 nm adalah panjang gelombang sinar X yang menggunakan Cu sebagai sumber lampunya, β adalah nilai FWHM masing-masing puncak karekterisasi, θ adalah sudut difraksi, dan k = 0,94 yang merupakan suatu konstanta (Agustin, 2013). Dengan menggunakan persamaan Scherrer di atas diperoleh ukuran kristal zeolit mangan memiliki ukuran kristal rata-rata 1,79 nm sedangkan dengan penambahan TiO2 10% dan 20% memiliki ukuran kristal masing masing sebesar 1,41 nm dan 1,53 nm. Berdasarkan perhitungan tersebut ukuran Kristal dikategorikan berukuran nano karena berada pada rentang 1-100 nm (Satoshi, 2013).

Karakterisasi SEM-EDS

Gambar 4. Hasil karakterisasi SEM

Berdasarkan Gambar 4.3 A dapat diketahui bahwa zeolit mangan tanpa penambahan TiO2 menunjukan morfologi permukaan yang menggumpal dan bentuk tidak beraturan, sedangkan pada Gambar 4.3 B dan C menujukan adanya pengaruh penambahan TiO2 terhadap permukaan zeolit mangan yang tersebar secara acak di permukan. Menurut Chong (2015) TiO2 hanya dapat terdistribusi di permukaan zeolit karena ukuran pori zeolit lebih kecil dibandingkan dengan ukuran TiO2 yang ditambahkan, dimana ukuran pori zeolit rata-rata 0,4 nm sampai 1,3 nm sedangkan TiO2 yang terbentuk dari hasil modifikasi berukuran 1,41 dan 1.5 nm. Adanya penambahan TiO2 dalam zeolit mangan menyebabkan morfologi dari komposit yang dihasilkan lebih homogen jika dibandingkan dengan zolit mangan tanpa TiO2.

Hasil SEM juga diperkuat dengan adanya data EDS, yaitu menyatakan adanya kenaikan unsur TiO2dalam filter ZM-TiO2 yang

menyatakan TiO2 berhasil terembankan. Komposisi senyawa kimia pada filter ZM-TiO2 dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi senyawa kimia pada ZM-TiO2

Senyawa

% Massa

Kimia

TiO2 0%

TiO2 10%

TiO2 20%

C

0

9.86

8.07

Na2O3

2.08

0.57

1.33

Al2O3

13.98

3.28

7.6

SiO2

73.57

70.76

52.54

SO3

1.46

0

0

K2O

3.23

0.64

2.37

CaO

4.33

0.5

1.37

TiO2

0

13.48

23.68

FeO

1.35

0

1.55

CuO

0

0.91

1.49

Total

100

100

100

Berdasarkan hasil EDS terlihat bahwa terjadi perubahan komposisi senyawa kimia pada zeolit mangan akibat penambahan TiO2. penambahan TiO2 sebesar 10 dan 20% meningkatkan persen massa C secara berturut-turut sebesar 9,86 dan 8,07. Penambahan TiO2 10% dan 20% menurunkan persen massa Al2O3 menjadi sebesar 3,28 dan 7,6. Perubahan persen massa Al2O3 dapat disebabkan karena zeolit mangan mengalami subtitusi isomorfis, dimana posisi Al3+ digantilan oleh Ti4+ dalam sebagain struktur Al203 (Yunfei Xi et al., 2005). Persen massa SO3 juga mengalami perubahan karena penambahan TiO2 dimana dengan penambahan TiO2 10% dan 20% tidak terdapat lagi kandungan SO3 pada zeolit mangan termodifikasi. Penambahan TiO2 juga berpengaruh kepada persen massa SiO2 dimana penambahan TiO2 10% dan 20% menurunkan persen massa SiO2 menjadi 70,76 dan 52,54. Hasil ini sesuai dengan hasil karakteriasi menggunakan XRD yang memperlihatkan terjadinya penurunan pada puncak difraksi SiO2.

Susut Massa

Hasil pengukuran susut massa yang dapat dilihat pada Tabel 3. menunjukkan bahwa ada nilai penyusutan massa yang berbeda pada setiap sampel filter setelah melalui proses sintering. Perbedaan persentase susut massa menunjukan keberhasilan proses sintering yang berbeda. ZM-TiO2 10% mengalami proses sintering paling baik karena memiliki persentase susut massa yang lebih tinggi

dibandingkan dengan ZM-TiO2 20% dan ZM tanpa penambahan TiO2.

Tabel 3. Hasil pengukuran susut massa

Penggunaan

massa

Massa

Susut

TiO2

sebelum

sesudah

(%)

ditanur (g)

ditanur

Massa

(g)

%

0

77.33

74.61

3.52

10

77.7

73.71

5.14

20

77.68

74.18

4.50

Susut Volume

Hasil pengukuran susut volume yang dapat dilihat pada Tabel 4. menunjukan bahwa ada nilai penyusutan volume yang berbeda pada setiap sampel filter setelah melalui proses sintering, namun perbedaan susut volume setiap sampel filter tidak signifikan antara besarnya penyusutan volume dengan penambahan TiO2 sehingga kondisi awal setiap sampel dianggap homogen.

Tabel 4. Hasil pengukuran susut volume

Penggunaan

Volume

Volume

Susut

TiO2

sebelum

sesudah

(%)

ditanur

ditanur

Volume

(CM3)

(CM3)

%

0

63.73

53.06

16.73

10

63.73

53.14

16.61

20

63.73

53.13

16.63


Porositas

Hasil pengukuran porositas yang dapat dilihat pada Tabel 5. menunjukan bahwa tidak terdapat perbedaan dengan penambahan TiO2 karena dalam pembuatan filter menggunakan suhu yang sama. Peningkatan nilai porositas dapat di sebabkan karena sebagian material penyusun filter berubah ke fasa gas, sehingga membentuk ruang kosong antara partikelnya. Semakin banyak ruang kosong maka nilai porositas semakin tinggi (Setiawan, M., Yulianto, & Aji, 2017).

Tabel 5. Hasil Pengukuran Porositas

Penggunaan

TiO2 (%)

Massa kering (g)

Massa basah (g)

Porositas (%)

0

73.79

98.48

25.07108

10

71.17

97.28

26.840049

20

74.11

99.92

25.830665

Pengukuran Gas Karbonmonoksida (CO)

Hasil pengujian emisi CO menggunakan filter didapat hasil kadar emisi

lebih rendah bila dibandingkan dengan tanpa filter. Persentase adsorpsi CO pada penambahan TiO2 10% dan 20% tidak berbeda dimana pada penambahan TiO2 10% memiliki nilai rata-rata adsorpsi sebesar 58,14% dan pada penambahan TiO2 20% memiliki nilai rata-rata adsorpsi sebesar 58,00%. Filter tanpa penambahan TiO2 memiliki nilai adsorpsi lebih rendah jika dibandingkan dengan hasil modifikasi menggunakan TiO2 yaitu sebesar 48.28%. Hasil pengujian kadar CO tanpa filter dan dengan filter masih memenuhi standar SNI yaitu tidak melebihi dari 4,5% volume gas buang. Hasil persentase pengurangan kadar CO dapat dilihat pada Gambar 5.

60

50 sp S-* 40 '<Λ S' 30

73 20

10

0

TiO2 0% TiO2 10% TiO2 20%

Perlakuan


Gambar 5. Grafik adsorpsi gas karbonmonoksida (CO)

Hasil uji performa menunjukan bahwa filter berbahan zeolit mangan termodifikasi TiO2 mempunyai kemapuan adsorpsi terhadap gas buang kendaraan bermotor.

Pengukuran Gas Hidrakarbon (HC)

Hasil pengujian emisi HC menggunakan filter menunjukan bahwa kadar emisi HC lebih rendah bila dibandingkan dengan tanpa filter. Persentase kadar HC pada variasi TiO2 memperlihatkan bahwa filter dengan TiO2 20 % dapat mengurangi kadar HC rata-rata sebesar 45.51%, dan filter tanpa TiO2 mengurangi kadar HC paling rendah yaitu sebesar 27,83%. Ini menunjukan bahwa TiO2 berperan sebagai katalis pengoksidasi yang dapat mengubah HC dan CO menjadi CO2 dan H2O. Jika dibandingkan hasilnya, filter dengan TiO2 mempunyai kemampuan menurunkan kadar CO yang lebih tinggi dibandingkan gas HC. Hal ini dapat disebabkan karena bentuk molekul CO lebih sederhana dibandingankan dengan HC sehingga gas CO dimungkinkan lebih banyak teroksidasi dibandingkan dengan gas HC di dalam filter. Hasil lengkap persentase

penguranga kadar CO dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Grafik adsorpsi gas hidrakarbon (HC)

Hasil pengujian kadar hidrokarbom (HC) tanpa penggunaan filter masih memenuhi standar SNI yaitu tidak melebihi dari 2000 ppm. Dari uji peforma menggunakan filter terlihat juga bahwa  makin  banyak TiO2 yang

ditambahkan  maka  makin tinggi  juga

persentase pengurangan kadar gas HC dan CO. Zeolit dapat digunakan sebagai filter hidrokarbon (HC) dan karbonmonoksida (CO), karena zeolit mampu melakukan pertukaran kation (Andronikasthvili et  al.,   1970).

Pertukaran kation terjadi akibat sifat zeolit yang memiliki cation excange capacity (CEC) yang cukup besar akibatnya terjadi ikatan molekul gas dengan permukaan adsorben, sehingga proses adsorbsi yang terjadi tidak hanya adsorbsi fisik tetapi juga adsorbsi kimia. Proses oksidasi HC sendiri sangat berhubungan erat dengan emisi CO, karena hasil oksidasi tidak sempurna dari HC adalah CO. reaksi oksidasi sebenarnya akan berlangsung sempurna apabila perbandingan antara oksigen dan bahan bakar seimbang. Emisi HC yang terbesar berasal dari bahan bakar yang tidak habis terbakar di ruang bakar saat saluran buang terbuka oleh karena itu emisi HC memakai konsebtrasi ppm (Faiz, et al., 1996).

Pengukuran Timbal

Hasil pengujian emisi Pb menggunakan filter jauh lebih rendah bila dibandingkan tanpa filter. Persentase adsorpsi Pb pada variasi TiO2 memperlihatkan bahwa pembuatan filter dengan TiO2 20 % memiliki nilai rata-rata adsorpsi paling tinggi yaitu 93.48% dan pembuatan filter tanpa menggunakan TiO2

memiliki nilai adsorpsi yang paling rendah yaitu sebesar 90.74%. Hasil pengujian kadar Timbal (Pb) tanpa penggunaan filter dan menggunakan filter masih terdapat timbal dalam emisi gas buang. hal ini menandakan bahwa bahan bakar yang digunakan yaitu bensin jenis premium masih mengandung tambahan bahan TEL (Tetra Etil Lead) untuk meningkatkan nilai oktan bensin. hasil persentase adsorpsi terhadap kadar CO dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Grafik Adsorpsi Timbal (Pb)

Hasil penelitian menunjukkan bawah filter berbahan zeolit mangan termodifikasi TiO2 dapat mengurangi timbal (Pb) hasil emisi kendaraan bermotor. Proses yang terjadi yaitu adsorpsi dimana Pb berinteraksi dengan permukaan adsorben. Proses adsorpsi fisik terjadi saat molekul timbal (Pb) menempel di permukaan adsorben kemudian masuk ke dalam pori-pori adsorben. Hal ini menjadi suatu kelebihan dibandingkan dengan penggunaan katalitik konverter berbahan logam mulia yang tidak mampu mengurangi kandungan emisi timbal (Pb) pada gas buang kendaraan bermotor.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Persentase pengurangan Gas CO, HC, dan Pb dengan komposisi zeolit mangan tanpa penambahan TiO2 adalah CO sebesar 48%, HC 27%, dan Pb 90.73%. Zeolit mangan-TIO2 10% menurunkan kadar CO sebesar 58.15%, HC sebesar 37.97%, dan Pb sebesar 92.11%. Zeolit mangan-TiO2 20% menurunkan kadar CO sebesar 58.00%, HC sebesar 45.51 dan Pb sebesar 93.51% dan telah memenuhi Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 05 tahun

2006 dengan cara pengujian SNI 19-17188.12005.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai masa pakai filter berbahan Zeolit mangan termodifikasi TiO2. Dan Perlu dilakukan penambahan variasi temperatur dan penggunaan katalis lainnya, seperti ZnO dan Al2O3.

DAFTAR PUSTAKA

Agustin, T., Prasetya, N., Widodo, D. 2013. Sintesis Komposit TiO2-Karbon Aktif untuk Fotokatalisis Larutan Zat Warna Direct Blue 19 dan Ion Logam Pb2+ dan Cd2+ secara Simultan, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi. 16(3): 102107.

Amin, M., Subri, M., Jasmasri. 2016. Karakterisasi Penggunaan Bahan Absorben dan Katalis dalam Pembuatan Material CMC untuk Filter Gas Buang Kendaraan Bermotor, Mekanika, 15(2): 16-23.

Andronikashvili T. G., Tsisishvili, G., Sabelashvili, S. H. D. 1970 Chromatographic Properties of Tyoe X-Zeolite Containing Alkali Metal Ions. Journal of Chromathograpy. 5217.

Chong, M. N., Tneu, Z. Y., Poh, P. E., Jin, B., & Aryal, R.,   2015. Synthesis,

characterisation and application of TiO2-zeolite nanocomposites for the advanced treatment of industrial dye wastewater. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 288 -296.

Faiz A., Weaver, C. S.. Walsh, M. 1996. Air Pollution  from  Motor Vehicler:

Standar   and   Tecnologies for

Controlling Emissions. The World Bank. Washington DC.

Handoko, Setiawan, D. 2003. Pengaruh Perlakuan asam, hidrotermal, dan Impregnasi Logam Kromium paa zeolit

alam dalam preparasi katalis, Jurnal Ilmu dasar. FMIPA UNEJ. Jember.

Hasibuan, R. A. 2012. Modifikasi Zeolit AlamDengan TiO2 Untuk Mereduksi Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor, Skripsi, Depok: Universitas Indonesia.

Horikoshi, S. and Serpone, N. 2013. Microwaves in Nanoparticle Synthesis, First Edition. Edited by Satoshi Horikoshi and Nick Serpone, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 1.

Indrawan, I. T., Sudibyo, C., Basori. 2014. Pengaruh Rasio Kompresi Terhadap Emisi Gas Buang CO dan HC Dengan Bahan Bakar Liquefied Petroleum Gas pada Sepeda Motor Yamaha Jupiter Z 110 CC. Nosel, 3(2): 1-10.

Kementerian Lingkungan Hidup. 201 1. Indonesia Fuel Quality Monitoring. Jakarta.

Othmer, D. F., and Kirk, R.E. 1997. Encyclopedia of Chemical Technology, 4nd edition. 23. New York: John Wiley & Sons Inc.

Setiawan, F., M., L. Arifani., Yulianto, A., dan Aji, M. P. 2017. Analisis Porositas dan Kuat Tekan Campuran Tanah Liat dan Kuarsa Sebagai Keramik. Jurnal MIPA. 40(1): 24-27.

Siaka, M., Owens, C. M., and Birch, G. F. 2006. Evaluation of Some Digestion Methods forthe Determination of Heavy Metals in Sediment Samples by Flame-AAS. Analytical Letters. 31(4): 703-718.

Status Lingkungan Hidup Daerah (SLDH) Kota Denpasar. 2015. Pemerintah Kota Denpasar. Provinsi Bali.

West, A. R. 1984. Solid State Chemistry and Its Applications, New York: John Willey & Sons.

Xi, Y., Frost, R. L, He, Kloprogge, H. T., Bostrom, T. 2005, Madification Of Wyoming Montmorillonite Surface Using A Cationic Surfactant. Amerian Chemical Society Langmuir. 21: 86758680.

114