PEMANFAATAN ABU VULKANIK GUNUNG MERAPI SEBAGAI GEOPOLIMER (SUATU POLIMER ANORGANIK ALUMINOSILIKAT)

E. Kusumastuti

Abstract


Sintesis geopolimer telah dilakukan dengan memanfaatkan abu vulkanik Gunung Merapi. Geopolimer merupakan suatu polimer anorganik aluminosilikat dengan rantai Si-O-Al yang disintesis dari material yang kaya akan silika dan alumina dengan larutan pengaktif natrium hidroksida. Analisis kandungan kimia abu vulkanik Merapi menunjukkan bahwa material ini termasuk material pozzolan dengan kandungan silika dan alumina yang tinggi, yakni 45,7% berat SiO2; 14,00% berat Al2O3; 16,1% berat CaO; 18,2% berat Fe2O3 dan 3,86% berat K2O. Perbandingan mol SiO2/Al2O3 dalam abu vulkanik Merapi tergolong tinggi yakni 5,55. Abu vulkanik Merapi dapat disintesis menjadi geopolimer meskipun mempunyai rasio mol SiO2/Al2O3 yang tinggi dengan menggunakan larutan pengaktif NaOH 66,67% serta menambah waktu curing selama 3 hari pada suhu 70°C untuk membantu proses kondensasi (lepasnya molekul air) pada proses geopolimerisasinya. Geopolimerisasi abu vulkanik Merapi pada suhu kamar tidak dapat terjadi, ditandai dengan kekuatannya yang sangat rendah. Karakterisasi pada geopolimer berbahan dasar abu vulkanik menunjukkan bahwa kuat tekan optimum dicapai pada komposisi dengan perbandingan abu vulkanik/Na silikat/NaOH/H2O sebesar 50/10/4/6 dengan kekuatan 61,16 MPa. Analisis kualitatif berupa fasa mineral dengan XRD dan ikatan kimia dengan FTIR menunjukkan bahwa telah terbentuk fasa amorf aluminosilikat geopolimer dengan ikatan Si–O–Si atau Si–O–Al.

 

Synthesis of geopolymer has been done by using Merapi volcanic ash. Geopolymer is an aluminosilicate inorganic polymer with Si-O-Al chain that has been synthesized from silica-and alumina-rich materials by using activator solution natrium hydroxide. The analysis of Merapi volcanic ash content showed that it was a pozzolan material containing high-silica alumina, with 45,7% of SiO2; 14,00% of Al2O3; 16,1% of  CaO; 18,2% of Fe2O3 and 3,86% of K2O. Mol ratio of SiO2/Al2O3 was high, it is 5,55. Although it has high ratio of mol SiO2/Al2O3,  Merapi volcanic ash can be synthesized by using activator solution NaOH 66,67% by lengthening curing time in 3 days at 70°C to help condensation process (loss of water molecule) in its geopolymer process. Geopolymer of Merapi volcanic ash in the room temperature cannot occur because it has low strength. The characterization of geopolimer from Merapi volcanic ash showed that optimum compressive strength can be reached in the composition ratio of volcanic ash/Na silicate/ NaOH/H2O of 50/10/4/6 with strength 61,16 MPa. Qualitative analysis of mineral phase of XRD and chemical bond with FTIR showed that amorphous phase of aluminosilicate has been formed with Si–O–Si or Si–O–Al chain.


Keywords


Aluminosilicate inorganic polymer; Geopolymer; Merapi volcanic ash

Full Text:

PDF

References


Adamiec P, Benezet JC, & Benhassaine A. 2008. Pozzolanic reactivity of silico-aluminous fly ash. Particuology 6: 93-98.

Andini S, Cioffi F, Colangelo T, Grieco T, Montagnaro F, & Santoro L. 2008. Coal fly ash as raw material for the manufacture of geopolymer-based products. Waste Manage 28: 416-423.

Bakharev T. 2005a. Gepolimeric materials prepared using class f fly ash and elevated temperature curing. Cem Concr Res 35: 1224-1232.

Bakharev T. 2005b. Durability of geopolymer materials in sodium and magnesium sulfate solutions. Cem Concr Res 35: 1233-1246.

Bernas Jogja. 1 November 2010. Terserang ISPA Tiga Korban Abu Vulkanik Opname. hal. 3.

Chindaprasirt P, Chareerat T, & Sirivivatnanon V. 2007. Workability and strength of coarse high calsium fly ash geopolymer. Cem Concr Compos 29: 224-229.

Davidovits J. 1991. Geopolymer: inorganic polymeric new materials. J Therm Anal 3: 1633-1656.

Davidovits J. 1994. Geopolimers: man-made rock geosynthesis and the resulting development of very early high strength cement. J Mater Edu 16 (2&3): 91-139.

De Silva P, Sagoe-Crenstil K, & Sirivivatnanon V. 2007. Kinetics of geopolymerization: role of Al2O3 and SiO2. Cem Concr Res 37: 512-518.

Duxson P, Provis Jl, Mallicoat SW, Lukey GC, Kriven WM, & van Deventer JSJ. 2005. Understanding the relationship between geopolymer composition, microstructure and mechanical properties. Colloids Surf 269: 47-58.

Hardjito D, Wallah SE, Sumajouw MJ, Rangan BV. 2004. Factors infuencing the compressive strength of fly ash-based geopolymer concrete. Dimensi Teknik Sipil 6 (2): 88-93.

Komnitsas K & Zaharaki D. 2007. Geopolimerisation: a review and prospects for the minerals industry. Miner Eng 20: 1261-1277.

Kusumastuti E. 2009. Geopolimer Abu Layang Batubara: Studi Rasio Mol SiO2/Al2O3 Dan Sifat-Sifat Geopolimer yang Dihasilkan. Tesis tidak diterbitkan. Surabaya: Program Magister FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Nandi. 2006. Geologi Lingkungan: Vulkanisme. Bahan Ajar tidak diterbitkan. Bandung: Jurusan Pendidikan Geografi Fakultas Pendidikan IP Universitas Pendidikan Indonesia.

Phair JW, Smith JD, & van Deventer JSJ. 2003. Characteristics of aluminosilcate hydrogels related to commercial geopolymers. Mater Lett 57: 4356-4367.

Rizain. 2008. Pelarutan Aluminium dan Silikon Berbagai Abu Layang Batubara dari Empat PLTU Menggunakan Variasi Konsentrasi NaOH dan Temperatur. Tesis tidak diterbitkan. Surabaya: Program Magister FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Panias D & Krestou A. 2007. Effect of synthesis parameters on precipitation of nanocrystalline boehmite from aluminates solutions. Powder Technol 175: 163-173.

Rowles MR. 2004. The Structural Nature of Aluminosilicate Inorganic Polymers: A Macro to Nanoscale Study. Desertasi. Curtin: Curtin University of Technology.

Sudaryo & Sutjipto. 2009. Identifikasi dan Penentuan Logam pada Tanah Vulkanik di Daerah Cangkringan Kabupaten Sleman dengan Metode Analisis Aktivasi Neutron Cepat. Seminar Nasional V SDM Teknologi Nuklir Yogyakarta, Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN Yogyakarta, 5 November 2009.

van Deventer JSJ, Provis LJ, & Lukey GC. 2007. Reaction mechanisms in the geopolymeric conversion of inorganic waste to useful products. J Hazard Mater 139: 506-513.

van Jaarsveld JGS & van Deventer JSJ. 1996. The potential use of geopolimeric materials to immobilize toxic metals: part i theory and applications. Miner Eng 10 (7): 659-669.

Xu H & van Deventer JSJ. 2000. The Geopolymerisation of alumino-silicate minerals. Int J Miner Process 59: 247-266.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.