gambaran umum tentang bentonite slurry

K3 Konstruksi Bangunan

BAB 1

GAMBARAN UMUM TENTANG BENTONITE SLURRY

1.1 Bentonit

Bentonit adalah clay yang sebagian besar terdiri dari montmorillonit dengan mineral-mineral seperti kwarsa, kalsit, dolomit, feldspars, dan mineral lainnya. Montmorillonit merupakan bagian dari kelompok smectit dengan komposisi kimia secara umum (Mg,Ca)O.Al2O3.5SiO2.nH2O. Nama monmorilonit itu sendiri berasal dari Perancis pada tahun 1847 untuk penamaan sejenis lempung yang terdapat di Monmorilon Prancis yang dipublikasikan pada tahun 1853 – 1856 (www.dim.esdm.go.id).

Bentonit berbeda dari clay lainnya karena hampir seluruhnya (75%) merupakan mineral monmorillonit. Mineral monmorillonit terdiri dari partikel yang sangat kecil sehingga hanya dapat diketahui melalui studi mengunakan XRD (X-Ray Difraction). Berdasarkan kandungan alumino silikat hidrat yang terdapat dalam bentonit, maka bentonit tersebut dapat dibagi menjadi dua golongan :

a. Activated clay, merupakan lempung yang mempunyai daya pemucatan yang rendah.

b. Fuller’s earth, merupakan lempung yang secara alami mempunyai sifat daya serap terhadap zat warna pada minyak, lemak, dan pelumas. Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Na-bentonit

Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau kream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8.

2. Ca-bentonit

Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, tetapi secara alami setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik. Suspensi koloidal mempunyai pH: 4-7. Dalam keadaan kering berwarna abu-abu, biru, kuning, merah, coklat. Na-bentonit dimanfaatkan sebagai bahan perekat, pengisi, lampur bor, sesuai sifatnya mampu

Aditya Mochamad Triwibowo Halaman 1Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya


membentuk suspensi koloidal setelah bercampur dengan air. Sedangkan Ca-bentonit banyak dipakai sebagai bahan penyerap. Dengan penambahan zat kimia pada kondisi tertentu, Ca-bentonit dapat dimanfaatkan sebagai bahan lumpur bor setelah melalui pertukaran ion, sehingga terjadi perubahan menjadi Na-bentonit dan diharapkan menadi peningkatan sifat reologi dari suspensi mineral tersebut (http://www.tekmira.esdm.go.id/data/bentonit).

1.2 Proses Terjadinya Bentonit di Alam

Secara umum, asal mula terjadinya endapan bentonit ada 4, yaitu :

1. Terjadi karena Proses Pelapukan Batuan Faktor utama yang menyebabkan pelapukan batuan adalah

komposisi kimiawi mineral batuan induk, dan kelarutannya dalam air. Mineral-mineral utama dalam pembentukan bentonit adalah plagioklas, kalium-feldspar, biotit, muskovit, serta sedikit kandungan senyawa alumina dan ferromagnesia. Secara umum, faktor yang mempengaruhi pelapukan batuan ini adalah iklim, jenis batuan, relief, dan tumbuh-tumbuhan yang berada di atas bantuan tersebut.

Pembentukan bentonit sebagai hasil pelapukan batuan dapat juga disebabkan oleh adanya reaksi antara ion-ion hidrogen yang terdapat di dalam air, dan di dalam tanah dengan persenyawaan silikat yang terdapat di dalam air dan batuan.

2. Terjadi karena Proses Hidrotermal di Alam Proses batuan mempengaruhi alternasi yang sangat lemah,

sehingga mineral-mineral yang kaya akan magnesium, seperti biotit cenderung membentuk mineral klorit. Kehadiran unsur-unsur logam alkali dan alkali tanah (kecuali kalium), mineral mika, ferromagnesia, feldspar, dan plagioklas pada umumnya akan membentuk monmorilonit, terutama disebabkan karena adanya unsur magnesium.

Larutan hidrotermal merupakan larutan yang bersifat asam dengan kandungan klorida, sulfur, karbon dioksida, dan silika. Larutan alkali ini selanjutnya akan terbawa keluar dan bersifat basa, dan akan tetap bertahan selama unsur alkali tanah tetap terbentuk sebagai akibat penguraian batuan asal dan adanya unsur alakali tanah akan membentuk bentonit.

3. Terjadi karena Proses Transformasi Proses transformasi (pengabuan) abu vulkanis yang mempunyai



komposisi gelas akan menjadi mineral lempung yang lebih sempurna, terutama pada daerah danau, lautan, dan cekungan sedimentasi. Transformasi dari gunung berapi yang sempurna akan terjadi apabila debu gunung berapi diendapkan dalam cekungan seperti danau dan air. Bentonit yang terjadi akibat proses transformasi pada umumnya bercampur dengan sedimen laut lainnya yang berasal dari daratan, seperti batu pasir dan danau.

4. Terjadi karena Proses Pengendapan Batuan Proses pengendapan bentonit secara kimiawi dapat terjadi sebagai

endapan sedimen dalam suasana basa (alkali), dan terbentuk pada cekungan sedimen yang bersifat basa, dimana unsur pembentuknya antara lain: kabonat, silika, fosfat, dan unsur lainnya yang bersenyawa dengan unsur alumunium dan magnesium (Supeno, M. 2009).

1.3 Struktur Bentonit

Struktur monmorillonit memiliki konfigurasi 2:1 yang terdiri dari dua silikon oksida tetrahedral dan satu alumunium oksida oktahedral. Pada tetrahedral, 4 atom oksigen berikatan dengan atom silikon di ujung struktur. Empat ikatan silikon terkadang disubtitusi oleh tiga ikatan alumunium. Pada oktahedral atom alumunium berkoordinasi dengan enam atom oksigen atau gugus-gugus hidroksil

yang berlokasi pada ujung oktahedron. Al3+ dapat digantikan oleh Mg2

+, Fe2+,

Zn2+, Ni2 +, Li+ dan kation lainnya. Subtitusi isomorphous dari Al3

+ untuk Si4+

pada tetrahedral dan Mg2+ atau Zn2

+ untuk Al3+ pada oktahedral menghasilkan

muatan negatif pada permukaan clay, hal ini diimbangi dengan adsorpsi kation di lapisan interlayer.



Gambar 2.1 Struktur Bentonit (Robert W Doehler,1977)

Adanya atom-atom yang terikat pada masing-masing lapisan struktur montmorillonit memungkinkan air atau molekul lain masuk di antara unit lapisan. Akibatnya kisi akan membesar pada arah vertikal. Selain itu karena adanya pergantian atom Si oleh Al menyebabkan terjadinya penyebaran muatan negatif pada permukaan bentonit. Bagian inilah yang disebut sisi aktif (active site) dari bentonit dimana bagian ini dapat menyerap kation dari senyawa-senyawa organik atau dari ion-ion senyawa logam.

1.4 Sifat Fisik dan Kimia BentonitDalam keadaan kering bentonit mempunyai sifat fisik berupa partikel

butiran yang halus berbentuk rekahan-rekahan atau serpihan yang khas seperti tekstur pecah kaca (concoidal fracture), kilap lilin, lunak, plastis, berwarna kuning muda hingga abu-abu, bila lapuk berwarna coklat kekuningan, kuning merah atau coklat, bila diraba terasa licin, dan bila dimasukan ke dalam air akan menghisap air. Bentuk fisik dari bentonit diperlihatkan pada gambar berikut :

Gambar 2.2 Bentuk fisik bentonit

Sifat fisik lainnya berupa massa jenis 2,2-2,8 g/L; indeks bias 1,547-1,557;

dan titik lebur 1330-1430oC. Bentonit termasuk mineral yang memiliki gugus aluminosilikat.

1.5 Komposisi BentonitUnsur-unsur kimia yang terkandung dalam bentonit diperlihatkan pada

tabel berikut : Tabel 2.1 Komposisi Bentonit



Komposisi kimia Na-Bentonit (%) Ca-Bentonit (%)SiO2 61,3-61,4 62,12Al2O3 19,8 17,33Fe2O3 3,9 5,30CaO 0,6 3,68MgO 1,3 3,30Na2O 2,2 0,50K2O 0,4 0,55H2O 7,2 7,22

(http//:www.tekmira.esdm.go.id/data/bentonit)

1.6 Aktivasi BentonitSebelum digunakan dalam berbagai aplikasi, bentonit harus diaktifkan dan

diolah terlebih dahulu. Ada dua cara yang dapat dilakukan untuk aktivasi bentonit, yaitu :

1. Secara Pemanasan Pada proses ini, bentonit dipanaskan pada temperatur 300-350oC

untuk memperluas permukaan butiran bentonit.

2. Secara Kontak Asam Tujuan dari aktivasi kontak asam adalah untuk menukar kation Ca+

yang ada dalam Ca-bentonit menjadi ion H+ dan melepaskan ion Al, Fe, dan Mg dan pengotor-pengotor lainnya pada kisi-kisi struktur, sehingga secara fisik bentonit tersebut menjadi aktif. Untuk keperluan tersebut asam sulfat dan asam klorida adalah zat kimia yang umum digunakan. Selama proses bleaching tersebut, Al, Fe, dan Mg larut dalam larutan, kemudian terjadi penyerapan asam ke dalam struktur bentonit, sehingga rangkaian struktur mempunyai area yang lebih luas.

Menurut Thomas, Hickey, dan Stecker, atom-atom al yang tersisa masih terkoordinasi dalam rangkaian tetrahedral dengan empatt atom oksigen tersisa. Perubahan dari gugus oktahedral menjadi tetrahedralmembuat kisi kristal bermuatan negatif pada permukaan kristal, sehingga dapat dinetralisir oleh ion hidrogen (Supeno, M dan Sembiring, S. B. 2007).



1.7 Aplikasi Bentonit

1. Bentonit sebagai Bahan penyerap (adsorben) atau Bahan Pemucat pada Industri Minyak Kelapa sawitProses penyerapan zat warna (pigmen) merupakan proses yang sering

digunakan, seperti penyerapan zat warna pada minyak hewani, minyak nabati, minyak bumi, dan lain-lain.

2. Bentonit sebagai Katalis Penggunaan lempung sebagai katalis telah lama diperkenalkan, yaitu pada

proses perengkahan minyak bumi dengan menggunakan mineral monmorillonit yang telah diasamkan. Namun, penggunaan lempung sebagai katalis memiliki kelemahan, yaitu tidak tahan terhadap suhu tinggi.

3. Bentonit sebagai Bahan Penukar Ion Pemanfaatan bentonit sebagai penukar ion didasarkan pada sifat

permukaan bentonit yang bermuatan negatif, sehingga ion-ion dapat terikat secara elektrostatik pada permukaan bentonit.

4. Bentonit sebagai lumpur Bor Penggunaan uatama bentonit adalah pada industri lumpur bor, yaitu

sebagai lumpur terpilar dalam pengeboran minyak bumi, gas bumi serta panas bumi.

Aktivasi bentonit untuk lumpur bor adalah merupakan suatu perlakuan untuk mengubah Ca-bentonit menjadi Na-bentonit dengan penambahan bahan alkali. Bahan alkali yang umum digunakan adalah Natrium karbonat dan natrium hidroksida.

5. Bentonit untuk pembuatan Tambahan Makanan Ternak Untuk dapat digunakan dalam pembuatan tambahan makanan ternak,

bentonit harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : • Kandungan bentonit < 30 % • Ukuran butiran bentonit adalah 200 mesh • Memiliki daya serap > 60 % • Memiliki kandungan mineral monmorilonit sebesar 70 %

6. Bentonit untuk Industri kosmetik Untuk dapat digunakan dalam industri kosmetik, bentonit harus

memenuhi persyaratan sebagai berikut :



• Mengandung mineral magnesium silikat (Ca-bentonit) • Mempunyai pH netral • Kandungan air dalam bentonit adalah < 5 % • Ukuran buturin adalah 325 mesh

(Supeno, M dan Sembiring, S. B. 2007)

2.1 AdsorpsiAdsorpsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau

cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan sorben padat dan diikat oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut.

Berkat selektivitasnya yang tinggi, proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang kecil dari campuran yang mengandung bahan lain yang berkonsentrasi tinggi. Bahan yang akan dipisahkan tentu saja harus dapat diadsorpsi. Sebaliknya, untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang lebih besar lebih disukai proses pemisahan yang lain, karena mahalnya regenerasi adsorben.

2.1.1 Jenis AdsorpsiJenis Adsorpsi ada dua macam :

1. Adsorpsi fisik - Panas adsorpsi kurang dari 40 KJ/mol - Adsorpsi berlangsung pada suhu rendah - Kesetimbangan adsorsi reversible dan cepat - Tidak ada energi aktivasi yang terlibat dalam proses ini - Terjadi lapisan/adsorpsi multi lapis

2. Adsorpsi kimia - Panas adsorpsi lebih besar dari ± 80 KJ/mol - Adsorpsi berlangsung pada temperatur tinggi - Kesetimbangan adsorpsi irreversible - Energi aktivasi mungkin terlibat di dalam proses ini - Terjadi adsorpsi monolapisan

(Gordon, M. Barrow, 1979)

2.1.2 AdsorbenAdsorben adalah bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat

besar. Permukaan yang sangat luas ini terbenuk karena banyaknya pori yang halus

pada padatan tersebut. Biasanya luasnya berada dalam orde 200 – 1000 m2/g adsorben. Diameter pori sebesar 0,0003 – 0,02 µm.

Di samping luas spesifik dan diameter pori, kerapatan, distribusi ukuran partikel maupun kekerasannya merupakan data karakteristik yang penting dari suatu adsorben. Tergantung pada tujuan penggunaannya, adsorben dapat berupa



granulat (dengan ukuran butir sebesar beberapa mm) atau serbuk (khusus untuk adsorpsi campuran cair) (G. Bernasconi, 1995).3.1. Pelaksanaan Bentonite Pilea. Bahan / Material yang dipakai :

1. Semen2. Bentonite Additive

b. Komposisi Bentonite Semen1. Air : 1 m32. Bentonite : 50 kg3. Semen : 250 Kg

c. Peralatan yang digunakan :1. Kolam / tangki air2. Tangki bentonite slurry3. Cement bentonite mixer4. Tremie Pipe5. Genset & Panel6. Mesin bor

d. Pembuatan Campuran Bentonite SemenProses pembuatan material pengisi terdiri dari 2 tahap, yaitu :1. Pembuatan Bentonite slurryTahap pertama ini dilakukan pembuatan bentonite slurry, yang berupa serbuk bentonite dicampur dengan air dan diaduk dengan menggunakan mixer berkapasitas 2m3 untuk satu kali pengadukan. selanjutnya bentonite slurry ini disimpan pada suatu tempat penampungan (berupa tangki atau kolam penampungan).2. Pembuatan Cement Bentonite SlurryPada tahap ini, pencampuran bentonite slurry debnga semen biasanya ditambahkan suatu additive untuk mempermudah pengadukan, juga retarder untuk memperlambat setting dari adukan.e. Pembuatan Bentonite Pile

1. Sebelum pengeboran dilakukan pekerjaan survey yang ditujukan untuk membuat titik-titik untuk tiang bor yang dibuat dari potongan besi atau kayu, titik-titik ini merupakan hasil perhitungan dan pengukuran dari gambar ke lapangan.

2. Lakukan pre-boring sampai kedalaman 5 atau 6 meter.3. Setelah pre-boring selesai, maka segera dilakukan pemasangan casing tepat diatas

lubang bor kurang lebih panjang 6 meter.4. Setelah casing terpasang, maka pengeboran dapat diteruskan sampai kedalaman

yang ditentukan atau sesuai gambar rencana.5. Lakukan Cleaning terhadap lubang bor.6. Material bentonite dicampur dalam mixer setelah tercampur maka material

tersebut sudah jadi dan siap untuk dipakai.7. Pasang Pipa tremie ke dalam lubang bor, Pipa tremie dimasukkan sampai dasar

pile.8. Setelah semua siap, lakukan pekerjaan pengecoran bentonite dengan cara

memompa material semen bentonite ke dalam lubang pile tersebut.9. Pengecoran dihentikan setelah material yang keluar dari lubang bor adalah cement

bentonite murni (tanpa campuran lumpur), hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa lumpur yang tersisa akibat pengeboran telah keluar seluruhnya.



10. Terakhir casing segera dicabut semua dari dalam lobang bor.


gambaran umum tentang bentonite slurry

Documents