Zeolit ditemukan dalam batuan tufa yang terbentuk hasil sedimentasi debu vulkanikyang telah mengalami proses alterasi. Sebagai produk piroklastik atau aktivitasgunung api berupa semburan ke udara yang kemudian jatuh kedalam suatulingkungan pengendapan, selanjutnya bahan tersebut mengalami rombakan oleh aktivitas air dan terendapkan kembali pada lingkungan pengendapan yang lain,karena aktivitas tektonik berupa pengangkatan dan diikuti oleh proses eksogenik yang intensif menyebabkan bahan galian tersebut tersingkap seperti saat ini. Proses alterasi berlangsung pada lingkungan pengendapan yang baru menyebabkan terubahnya sebagian material gelas vulkanik yang berukuran halus menjadi mineral zeolit.

Secara geologi endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali, proses diagenetik dan proses hidrothermal.Berdasarkan genesanya zeolit dapat terbentuk oleh:

II.1.1. Endapan zeolit yang berasal dari sedimen debu vulkanik

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralogi secara lateral. Keadaan ini diakibatkan oleh perubahan komposisi air danau yaitu mulai dari indikasi debu vulkanik yang tidak mengalami alterasi dan tersingkap pada batas cekungan danau, kemudian diikuti oleh zona zeolit yang pada akhirnya terbentuk zona natrium feldsfar ditengah - tengah cekungan. Endapan zeolit jenis ini mempunyai struktur yang sangat sederhana dengan ketebalan hanya beberapa centimeter hingga beberapa meter.

Daerah penyebaran cukup luas dan mempunyai konsentrasi tinggi untuk jenis mineral zeolit tertentu. Endapan ini umumnya dijumpai pada daerah yang bersifat asam dan kering dan mineral zeolit yang umum adalah klinoptilolit, erionit, khabazit dan filipsit.

II.I.2. Endapan zeolit yang berasal dari alterasi air tanah

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa riolitik yang tebal. Zona zeolit yang terbentuk lebih bersifat vertikal dari pada horizontal. Keadaan ini disebabkan oleh perubahan komposisi kimia sebagai akibat reaksi dengan air tanah. Endapan ini mempunyai ketebalan yang dapat mencapai ratusan meter. Mineral zeolit yang umum dijumpai adalah jenis klinoptilolit dan mordenit.

II.I.3. Endapan zeolit jenis diagenetik

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh perlapisan yang sangat tebal dengan penyebaran yang sangat luas, namun kandungan mineral zeolit sangat rendah. Endapan zeolit jenis ini mengandung mineral heulandit dan laumonit

II.I.4. Endapan zeolit jenis Hidrothermal

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralisasi klinoptilolit dan mordenit pada daerah intrusi yang dangkal dan dingin. Endapan zeolit jenis ini mempunyai kadar yang tinggi, keterdapatannya dialam sangat terbatas, sehingga kurang begitu ekonomis untuk ditambang.

II.2.SIFAT ZEOLIT

Didalam penggunaannya sebagai bahan galian industri zeolit sangat ditentukan oleh sifat - sifat fisik dan kimianya. Sifat - sifat tersebut sangat mempengaruhi didalam proses industri. Sifat zeolit tersebut terdiri dari:

II.2.1.Penyerap

Penyerap adalah proses ikatan suatu molekul atau unsur pada permukaan unsur lain. Penggunaan zeolit sebagai bahan penyerap karena:

- zeolit bersifat selektif dan mempunyai kapasitas tukar kation cukup tinggi

- zeolit dapat memisahkan molekul - molekul berdasarkan ukuran dan bentuk struktur kristal zeolit

Jika beberapa molekul memasuki sistem pori zeolit salah satu molekul tersebut akan tertahan yang berdasarkan pada kepolaran atau efek interaksi molekul tersebut dengan zeolit.

II.2.2. Penukar Kation

Mineral alam, seperti zeolit dan lempung (senyawa kation-kation dalam zeolit dapat dipertukarkan dengan kation lain di luar kerangka zeolit dalam suatu larutan.Kation kation dalam zeolit dapat ditukarkan dengan kation lain dalam suatu larutan. Hal ini disebabkan oleh ion - ion dalam pori - pori kristal zeolit selalu memelihara kenetralan muatan listriknya, selain disebabkan oleh ion yang dapat bergerak bebas, kapasitas tukar kation tergantung kepada ukuran, muatan ion, dan jenis zeolit. Selain sebagai penukar kation zeolit juga dapat berfungsi sebagai penukar anion. Dalam hal ini kedudukan gugus hidroksil (OH) pada zeolit memegang peranan penting. Gugus hidroksil pada zeolit dapat dibentuk dengan metode deamonisasi melalui proses pertukaran ion NH4 pada zeolit.

Bila suatu zeolit dicelup dalam larutan, ion-ion dari muatan yang berlawanan dengan muatan yang ada pada zeolit, akan tertarik dan menempel pada permukaannya. Ionion yang menempel tersebut dapat dilepaskan kembali (dielutriasi) dengan cara mencuci zeolit dalam larutan yang mengandung ion-ion dengan tanda yang sama seperti muatan yang ada pada zeolit asal. Pada dasarnya senyawa - senyawa alumina silikat mengandung kation aluminium, SiO2 dan logam alkali tanah / logam alkali.

Struktur zeolit yang mempunyai struktur rangka 3 dimensi dengan rongga - rongga dan lorong - lorong teratur secara berkesinambungan dengan ukuran tertentu, maka ion ion logam dan molekul air bergerak. Dengan struktur ini zeolit yang mempunyai karekteristik spesifik sebagai penapis molekul yang baik dan dapat berhidrasi – dehidrasi secara reversibel. Sifat ini antara lain dimanfaatkan didalam penjernihan air, bidang pertanian, untuk mengontrol pembebasan ion - ion NH4, Ca 2+, K dan N2 dari pupuk karena zeolit dapat secara efektif meningkatkan kapasitas tukar kation alkali tanah hingga ion - ion pupuk tersebut tidak mudah larut. Juga dimanfaatkan dalam pengolahan limbah air industri, limbah peternakan, limbah rumah tangga dan industri bahan makanan, untuk menghilangkan kesadahan air dan bau, warna dari limbah sampah atau industri.

II.2.3. Katalis

Reaksi katalis terjadi didalam pori - pori kristal zeolit. Oleh karena itu sifat zeolit yang sangat penting sebagai katalis adalah ukuran pori - pori dan volume kosong yang besar, disamping itu perbandingan atom Si dan Al mempengaruhi sifat zeolit sebagai katalis. Sifat - sifat tersebut dapat terjadi karena struktur dan sifat muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit baik, pada permukaan maupun didalam rongganya. Zeolit baru akan bekerja sesuai dengan struktur kimiawinya setelah mengalami proses pengolahan. Zeolit adalah salah satu diantara sekian banyak mineral senyawa alumina silikat, dengan kerangka struktur 3 dimensi senyawa alumina silikat terdiri dari dua bagian yaitu bagian netral dan bagian yang bermuatan. Bagian netral semata - mata dibangun oleh silikon dan oksigen dan jenisnya bervariasi antara SiO4 sampai SiO2. Bagian muatan dibangun oleh ion alumina dan oksigen, dalam bagian ini terjadi penggantian ion pusat silikon bervalensi empat dengan kation aluminium yang bervalensi tiga, sehingga setiap penggantian ion silikon oleh ion aluminium memerlukan satu ion logam alkali tanah yang monovalen atau setengah ion logam bivalen seperti Na+, K+, Cr 2+, Mg 2+, Ba 2+ dan lain - lain, untuk menetralkan muatan listriknya. Sebagai katalis zeolit mempunyai keistimewaan berupa lama pemakaian (life time) yang lebih panjang bila dibandingkan dengan bahan katalis lainnya.

II.3. MINERALOGI

Zeolit alam merupakan senyawa alumino silikat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air. Rumus empiris zeolit alam adalah:

M2/n Al2O3 x(SiO2) yH2O

Dimana :

M ; kation alkali atau alkali tanah

n ; valensi kation

x ; suatu harga dari 2-10

y ; suatu harga dari 2-7

Ion Na dan K merupakan kation yang dapat dipertukarkan sedangkan atom Al dan Si merupakan struktur kation dan oksigen akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit. Molekul - molekul air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang mudah lepas. Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat riolitik dengan air pori atau air meteorik. Komponen utama pembangun

struktur zeolit adalah struktur bangun primer (SiO4)4- yang mampu membentuk struktur tiga dimensi. Muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit baik yang terdapat dipermukaan maupun didalam pori menyebabkan zeolit dapat berperan sebagai penukar kation, penyerap dan katalis.

Pori - pori zeolit terbentuk dengan cara pengusiran air pada pemanasan diatas 100 0C. Kesadahan seperti ini memungkinkan zeolit dapat menyerap molekul - molekul yang mempunyai garis tengah lebih kecil dari pori - pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit biasanya berkisar antara 10-35%.

Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat dialam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih dari 50 jenis spesies zeolit, namun mineral pembentuk zeolit terbesar ada 9 yaitu analsim, habazit, klinoptilolit, erionit, morenit, ferrierit, heulandit, laumontit dan fillipsit.

Tabel 2.1. Stabilitas zeolit terhadap suhu

Jenis Mineral Zeolit                                                                       Suhu

Klinoptilolit (kaya ion Ca)                                                500 0 C (maks.)

Klinoptilolit (kaya ion K)                                                 8000C (maks.)

Khabazit                                                                         600 - 8650C

Laumonit                                                                        345 - 8000C

Mordenit                                                                        800 - 10000C

Filipsit                                                                            360 - 4000C

II.4. KRISTALOGRAFI

Zeolit adalah kristal alumino silikat dari elemen grup IA dan grup IIA seperti natrium, kalium, magnesium, dan kalsium. Struktur Kristal zeolit memebentuk suatu kerangka tetrahedron berantai dalam bentuk tiga dimensi. Pada Kristal zeolit, kedudukan atom pusat tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al, sedangkan atom atom oksigen barada pada sudut sudutnya.

Kedudukan atom Al dalam posisi tetrahedral memerlukan tambahan muatan positif sebagai penetral muatan listrik, seperti kation logam alkali atau alkali tanah. Keadaan sespeti ini yang menyababkan zeolit dapat bersifata sebagai penukar kation (cation- exchange ) sedangkan pori pori yang terdapat di dalam struktur Kristal zeolit diisi oleh molekul air. Pada umumnya pori pori tersebut mancapai 20-30% dari total volume kristalnya.

Struktur Kristal zeolit mempunyai sifat hidrofolik serta memperlihatkan sifat afinitas yang sangat kuat terhadap molekul air. Dengan demikian semua aplikasi adsorbs (penjerapan ) dan reaksi reaksi lainnya memerlukan proses dehidrasi terlebih dahulu untuk mencpai kondisi bebas air. Perlu diketahui bahwa semua proses penjerapan katalis, dan penukaran kation terjadi di dalam struktur Kristal zeolit ini.

Secara garis besar, struktur zeolit dibangun tiga bagian utama, yaitu :

Beberapa specimen zeolit berwarna putih, kebiruan, kemerahan, coklat,dll., karena hadirnya oksida besi atau logam lainnya. Densitas  zeolit antara2,0 - 2,3 g/cm3, dengan bentuk halus dan lunak. Kilap yang dimiliki bermacam-macam. Struktur zeolit dapat dibedakan dalam tiga komponen yaiturangka aluminosilikat, ruang kosong saling berhubungan yang berisi kationlogam, dan molekul air dalam fase occluded.Morfologi dan sistem Kristal zeolit. Zeolit berbentuk kristal aluminosilikatterhidrasi yang mengandung muatan positif dari ion-ion logam alkali dan alkalitanah dalam kerangka kristal tiga dimensi, dengan setiap oksigen membatasiantara dua tetrahedral

Gambar 2.4. Rangka zeolit yang terbentuk dari ikatan 4 atom O dengan 1 atom Si(Bell, 2001)

 

PERTAMBANGAN

3.1 Penambangan

Secara umum, penambangan zeolit dilakukan secara tambang terbuka. Peralatan yang digunakan dapat yang  sederhana hingga mekanis, tergantung kepada kapasitas produksi (skala menengah ke atas), penggalian zeolit dengan cara pemboran dan peledakan tidak dapat dihindari, mengingat kekerasan zeolit cukup tinggi.

Tahap penambangan zeolit terdiri atas :

Produk tambang zeolit berukuran 20 – 30 cm, atau sesuai dengan mesin peremuk utama yang digunakan.

3.2 Pengolahan

Pengolahan zeolit dilakukan dalam dua tahapan, yaitu pengecilan ukuran dan proses aktivasi (Gambar 2).

a. Pengecilan Ukuran

Pengecilan ukuran dilakukan melalui beberapa tingkatan, yaitu mulai dari peremukan (crushing) sampai dengan penggerusan (grinding).

Tahapan ini adalah untuk memperoleh ukuran produk sesuai dengan tujuan pemanfatan. Produk yang dihasilkan dapat secara langsung digunakan (bidang pertanian dan peternakan) atau diproses aktivasi terlebih dahulu.

Tingkatan dan peralatan yang digunakan dalam tahap pengecilan ukuran adalah :

Peremukan :

b. Aktivasi

Proses aktivasi bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat khusus zeolit dengan membuang unsur pengotor yang terdapat di dalam zeolit. Ada dua cara yang digunakan dalam proses aktivasi zeolit, yaitu pemanasan dan kimia.

Pemanasan

Pemanasan dilakukan dalam suatu tungku putar (rotary kiln) dengan menggunakan hembusan udara panas pada suhu 200 – 400^oC anatar 2-3 jam, tergantung kandungan unsur pengotor, serta stabilitas zeolit terhadap panas.

Stabilitas ini dipengaruhi oleh jenis mineral zeolit yang terkandung, atau rasio atom Si dan Al (Tabel 5).

Kimia