PROPOSAL PENELITIAN PREPARASI KATALIS Cr2O3/ZEOLIT SEBAGAI PERENGKAH (CRACKING) OLI BEKAS PADA TEMPERATUR 3500C

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.            Latar  Belakang

Perkembangan produksi kendaraan bermotor sangat dirasakan di negara yang sedang berkembang, khususnya di Indonesia. Meningkatnya produksi otomotif sangat dilematis. Produksi otomotif sangat membantu aktivitas manusia, namun di lain sisi menimbulkan efek negatif bagi lingkungan yaitu berupa akumulasi oli pelumas mesin (senyawa hidrokarbon) dalam bentuk cairan. Senyawa ini dibuang begitu saja setelah digunakan sebagai pelumas pada kendaraan.

Oli pelumas akan menghambat resapan air dalam tanah dengan cara menutupi pori-pori tanah. Deposit oli pelumas yang berlebihan, lambat laun akan membentuk suatu emulsi minyak-air di permukaan tanah. Terjadinya proses pengemulsian oleh oli pelumas ini diakibatkan oleh sifat fisiknya yang nonpolar, dengan besarnya berat molekul atau kekentalannya yang besar yang menyebabkan laju difusi ke dalam tanah lebih lama.

Dalam proses konversi fraksi minyak bumi ada dua proses yang dapat dilakukan yaitu melalui proses perengkahan (cracking), yaitu proses pemutusan ikatan C-C hidrokarbon berat molekul tinggi menjadi molekul dengan berat molekul rendah, maupun proses reforming. Dalam proses craking diperlukan adanya katalis untuk proses pencapaian produk baru. Teknik perengkahan katalitik biasanya menghasilkan produk bahan bakar yang lebih baik dibandingkan tanpa ada katalis.

Katalis sudah banyak di kenal oleh para peneliti dalam proses kimia. Pada umumnya katalis diartikan sebagai substansi yang dapat mempercepat proses reaksi kimia menuju kesetimbangan, katalis tidak terbentuk pada produk akhir. Katalis banyak dimanfaatkan dalam berbagai industri. Katalis juga digunakan dalam proses perengkahan maupun proses reforming. Pada proses perengkahan katalitik yang sering digunakan dalam industri ataupun laboratorium adalah katalis dalam bentuk logam pengemban.

Zeolit alam dikenal keberadaannya meruah dan murah. Pemilihan katalis juga memperhatikan aktifitas, selektifitas dan stabilitasnya yang tinggi. Zeolit digunakan sebagai pengemban dikarenakan zeolit mempunyai struktur berpori, mempunyai luas permukaan yang tinggi, harganya murah serta mudah diperoleh. Pengembanan logam transisi pada zeolit mempunyai tujuan memperbanyak jumlah situs aktif. Keadaan ini diharapkan pada proses reaksi perengkahan kontak antara reaktan dengan katalis akan semakin besar, sehingga reaksi akan berjalan dengan cepat.

Dalam penelitian ini, logam yang diembankan ke dalam zeolit adalah logam Cr karena termasuk dalam golongan transisi dimana mempunyai orbital d yang belum penuh. Elektron pada orbital d akan berinteraksi dengan elektron yang berada pada orbital s dan p sehingga menyebabkan keadaan elektronik terdegenerasi, sehingga memiliki tingkat energi yang lebih rendah. Logam kromium juga relatif murah dibandingkan logam Au, Pt ataupun Ni.

Peneliti akan mengkaji pembuatan katalis melalui modifikasi zeolit alam dengan cara perlakuan hidrotermal, pengasaman, kalsinasi dan impregnasi logam kromium ke dalam zeolit. Katalis yang dihasilkan akan dikarakterisasi dan diuji aktivitasnya pada proses perengkahan (cracking) untuk oli pelumas bekas pada temperatur 350^oC. Beberapa perlakuan diatas dilakukan agar dalam proses reaksi katalitik heterogen dari oli pelumas bekas akan diperoleh senyawa hidrokarbon baru pemutusan ikatan rantai karbon.

1.2.            Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.2.1.      Apakah Katalis Cr₂O₃/zeolit perengkah (cracking) oli bekas dapat dibuat dengan cara memodifikasi zeolit alam yang meliputi perlakuan asam, hidrotermal dan pengembanan logam Cr?

1.2.2.      Apakah hasil dari karakterisasi katalis Cr₂O₃/zeolit yang diperoleh?

1.2.3.      Katalis apakah yang mempunyai aktivitas dan selektifitas yang relatif baik yang baik digunakan sebagai perengkah oli bekas?

1.3.            Tujuan

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah:

1.3.1.      Mengetahui preparasi Katalis Cr₂O₃/zeolit perengkah (cracking) oli bekas yang dibuat dengan cara memodifikasi zeolit alam yang meliputi perlakuan asam, hidrotermal dan pengembanan logam Cr.

1.3.2.      Mengetahui hasil dari karakterisasi katalis Cr₂O₃/zeolit yang diperoleh.

1.3.3.      Mengetahui katalis yang mempunyai aktivitas dan selektifitas yang relatif baik yang baik digunakan sebagai perengkah oli bekas.

1.4.            Manfaat Penelitian

1.4.1.      Untuk memberikan masukan tentang perengkahan oli bekas dengan cara memodifikasi zeolit alam dengan logam Cr.

1.4.2.      Untuk pengembangan ilmu kimia khususnya kimia anorganik.

1.4.3.      Untuk mengatasi masalah limbah oli bekas yang ada di lingkungan sekitar.

1.4.4.      Memberikan masukan bagi penulis sebagai pengalaman yang dapat membantu untuk pengembangan dan penerapan ilmu pengetahuan sesuai dengan bidang yang diteliti.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Landasan Teori

2.1.1. Katalis

Katalis adalah suatu istilah yang sudah banyak dikenal oleh para peneliti dalam proses kimia. Katalis umumnya diartikan sebagai bahan yang dapat mempercepat proses reaksi kimia dan banyak digunakan dalam industri dan umumnya digunakan katalis heterogen. Katalis heterogen yang digunakan biasanya dalam bentuk logam murni atau oksidanya.

Katalis yang banyak digunakan secara umum adalah katalis dalam bentuk logam-pengemban. Pemilihan pengemban ini harus memperhatikan sifat–sifat bahan pengemban itu sendiri, seperti stabilitas termal yang tinggi, memiliki rongga yang memungkinkan terjadinya adsorpsi, mempunyai kemampuan untuk mengikat logam sebagai katalis, mempunyai luas permukaan yang besar. Zeolit merupakan bahan alam yang banyak terdapat di Indonesia, sehingga sangat diperlukan pengetahuan dan penelitian mengenai zeolit alam itu sendiri serta cara-cara pengolahannya.

2.1.2. Zeolit

Nama zeolit berasal dari dua kata dalam Bahasa Yunani, yaitu zeo (mendidih) dan lithos (batu). Nama ini menggambarkan perilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga kelihatan seolah-olah mendidih, seperti pengamatan Cronsted, ahli mineral Swedia, terhadap mineral stilbite yang ditemukannya pada tahun 1756 (Barrer, 1982).

Zeolit memiliki sejumlah sifat kimia maupun fisika yang menarik, di antaranya mampu menyerap zat organik maupun anorganik, dapat berlaku sebagai penukar kation, dan sebagai katalis untuk berbagai reaksi. Sifat katalitik zeolit pertama kali ditemukan oleh Weisz dan Frilette pada tahun 1960 dan dua tahun kemudian mulai diperkenalkan penggunaan zeolit Y sebagai katalis perengkah (Augustine, 1996).

Zeolit merupakan bahan pengemban yang paling sering digunakan dewasa ini. Zeolit terdiri atas gugusan alumina dan gugusan silika-oksida yang masing–masing berbentuk tetrahedral dan saling dihubungkan oleh atom oksigen sedemikian rupa sehingga membentuk kerangka tiga dimensi. Zeolit digunakan sebagai pengemban karena struktur kristalnya berpori dan memiliki luas permukaan yang besar, tersusun oleh kerangka silika–alumina, memiliki stabilitas termal yang tinggi, harganya murah serta keberadaannya cukup melimpah.

Menurut penelitian yang di lakukan Trisunaryanti, dkk (1996), zeolit alam di Indonesia, ternyata mengandung silika-alumina amorf dan kristal mordenit, yang setelah diaktivasi dan dimodifikasi mempunyai aktifitas yang baik. Berdasarkan kenyataan di atas, maka dimungkinkan untuk membuat katalis dari bahan zeolit alam Indonesia yang relatif murah dan berlimpah, dengan sifat kimia dan fisika yang bervariasi. Dispersi logam aktif ke permukaan pengemban mempunyai tujuan memperluas permukaan katalis dan memperbanyak jumlah situs aktif. Dengan demikian diharapkan kontak antara reaktan dengan katalis akan semakin banyak sehingga reaksi akan semakin mudah dan cepat. Tujuan lain digunakannya pengemban adalah untuk mengatur jumlah logam yang dibutuhkan dan meningkatkan aktivitas katalis serta daya tahan kerja katalis (Anderson dan Boudart, 1981). Hamdan (1992), mengemukakan bahwa zeolit merupakan suatu mineral berupa kristal silikaalumina yang terdiri dari tiga komponen yaitu kation yang dapat dipertukarkan, kerangka alumino-silikat dan air. Air yang terkandung dalam pori tersebut dapat dilepas dengan pemanasan pada temperatur 300 ^oC sampai dengan 400 ^oC. Dengan pemanasan pada temperatur tersebut air dapat keluar, sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan (Sutarti dan Rachmawati, 1994). Jumlah air yang terkandung dalam zeolit sesuai dengan banyaknya pori atau volume pori. Zeolit banyak ditemukan dalam bahan batuan vulkanik dan sedimen serta batuan metamorphose karena pengaruh pemanasan dan pendinginan. Untuk menggambarkan hubungan antara komposisi dan struktur zeolit, Hamdan (1992) menuliskan rumus umum zeolit sebagai berikut,

di mana ‘M’ adalah kation bermuatan positif n yang dapat dipertukarkan, ‘x’ adalah jumlah Al, ‘y’ adalah jumlah Si, ‘p’ adalah jumlah air kristal, ‘y/x’ = 1 sampai dengan 6, ‘p/x’ = 1 sampai dengan 4, ‘{ }’ merupakan bentuk kerangka dasar struktur alumina-silika.

Endapan zeolit alam di Indonesia pada umumnya terdiri atas jenis mordenit dan klinoptilolit yang kadarnya bervariasi. Untuk meningkatkan mutu zeolit alam perlu dilakukan aktivasi. Perendaman zeolit alam dengan larutan HF 1% dapat menghilangkan oksidaoksida pengotor tetapi tidak merusak struktur kristal mordenit sehingga kristalinitas zeolit secara keseluruhan meningkat. Sedangkan hasil penelitian Darmawan, A. menunjukkan bahwa aktivasi zeolit alam dengan cara merefluks dengan larutan HCl dapat meningkatkan rasio Si/Al, keasaman, dan persentase kandungan mordenit, penelitian lain memperlihatkan bahwa hal itu terjadi karena terlarutnya sebagian Al pada kerangka klinoptilolit. Juga ditunjukkan bahwa konsentrasi HCl yang digunakan minimal 4 N dan kerusakan klinoptilolit akan semakin meningkat bila konsentrasi HCl ditingkatkan menjadi 6 N dan 8 N.

Pengaruh perlakuan awal terhadap kemampuan zeolit alam sebagai penukar kation Cr³⁺ dan diperoleh kesimpulan bahwa kapasitas pertukaran kation Cr³⁺ H-zeolit > Na-zeolit > NH4-zeolit > zeolit tanpa perlakuan awal. Nazeolit adalah zeolit alam yang telah dijenuhkan dengan NaCl 1 M, NH₄-zeolit adalah zeolit yang telah dijenuhkan dengan NH₄Cl 1 M, sedangkan H-zeolit adalah NH₄-zeolit yang telah dikalsinasi.

Zeolit alam bercampur dengan mineral lain seperti felspar, sodalit, nephelit dan leusit. Diperkirakan zeolit alam terbentuk dari lava gunung berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, membentuk sedimen-sedimen dan batuan metamorfosa dan selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin membentuk mineral zeolit. Kemampuan zeolit sebagai katalis ditentukan oleh struktur dan komposisi zeolit. Keberadaan zeolit dalam reaksi katalitik heterogen menjadi relatif penting karena struktur zeolit yang berpori dan sifat alami dari Al(3+), Si(4+), O(2-) yang saling terikat dengan pola tertentu. Keasaman zeolit merupakan salah satu faktor yang penting dalam penggunaan zeolit sebagai pengemban dan sebagai katalis. Zeolit yang digunakan secara luas sebagai katalis didasarkan pada produksi situs asam Bronsted dan adanya situs asam Lewis yang terdapat dalam pori zeolit (Smith,1992).

Gambar 2.1. Perlakuan termal terhadap amonium-zeolit sehingga diperoleh bentuk H-zeolit

Gambar 2.2.    Dehidrasi terhadap kation multivalen pada zeolit dihasilkan situs asam Bronsted

Gambar 2.3.    Dehidroksilasi dua gugus yang berdekatan pada temperatur lebih besar dari 477^OC dihasilkan situs asam Lewis.

Kation-kation dalam kerangka zeolit dapat ditukar dan disubstitusi tanpa merubah struktur kerangka (isomorfis) dapat menimbulkan gradien medan elektronik dalam kanal-kanal dan ruangan-ruangan zeolit (Smith, 1992). Gradien ini akan dialami semua adsorbat yang masuk ke pori zeolit, karena kecilnya diameter pori yang ukurannya beberapa angstrom. Sebagai akibatnya kelakuan-kelakuan zat teradsorpsi seperti tingkat dissosiasi, konduktivitas dan lain-lain akan berbeda dari kelakuan zat yang bersangkutan dalam keadaan normalnya. Molekul yang polar (misalnya : amoniak atau air) akan berinteraksi lebih kuat dengan gradien medan elektronik intrakanal dan gradien medan elektronik intrakristal, dibanding molekul-molekul non polar. Zeolit yang banyak mengalami substitusi kerangka isomorfis (rasio Si/Al rendah) akan memiliki medan elektronik lebih besar dibanding zeolit yang sedikit mengalami substitusi isomorfis, sehingga cenderung memilih molekul-molekul yang polar untuk diadsorpsi. Sebaliknya molekul-molekul non polar lebih suka diserap oleh zeolit dengan rasio Si/Al tinggi.

Ukuran pori merupakan faktor yang cukup penting yang berperan dalam proses adsorpsi. Molekul dengan ukuran besar sulit dapat masuk ke dalam pori atau ruang-ruang yang terdapat dalam zeolit jika ukuran porinya lebih kecil dibanding molekulnya. Molekul dengan ukuran kecil lebih mudah melakukan penetrasi ke dalam pori. Ukuran molekul erat kaitannya dengan bentuk geometri molekul, sehingga bentuk molekul berpengaruh terhadap adsorpsi (Smith, 1992).

2.1.3. Logam Cr

Saat ini logam Cr merupakan bahan pencemaran yang mempunyai prosentase cukup tinggi di perairan. Selain itu, Cr juga dihasilkan dari limbah padat industri pelapisan logam, pertambangan minyak bumi, dan tekstil (Akbar,S,Susy Lahliani Apt, Yayah Rodiana, Heni Puspita, Rita;2000). Krom (Cr) bersifat karsinogenik atau dapat menimbulkan penyakit kanker (Eddy;2005). Pencemaran kromium terjadi pada industri elektroplating, penyamakan kulit, tekstil, dan logam. Kromium berada dalam dua kondisi oksidasi yaitu Cr(III) dan Cr (VI). Umumnya di perairan berada pada oksidasi tingkat tiga namun dapat menjadi enam ketika teroksidasi. Krom diperairan bersifat racun dan menyebabkan kanker.

Kromium tingkat enam dapat diserap oleh kayu eukaliptus sebesar 45 mg/g adsorbent (Sarin, Vikrant, et al;2006). Sekam dapat dipadukan dengan kayu eukaliptus menjadi suatu briket. Briket yang diaktivasi dengan asan nitrat mampu menyerap Cr (III) 200 ppm pada suhu 28±2°C sebesar 78 mg/g briket (Costa, Luiz C.M et al;2005).

2.1.4. Katalis Logam/Zeolit

Sistem katalis logam pengemban yaitu suatu sistem katalis yang dibuat dengan cara menempatkan komponen aktif logam ke dalam suatu bahan pengemban berpori seperti zeolit. Situs aktif logam diharapkan akan terdispersi secara merata ke seluruh permukaan dan pori-pori pengemban. Kemudian dilakukan aktivasi untuk meningkatkan kinerja katalis. Penempatan logam dalam pengemban merupakan hal yang penting dalam preparasi katalis. Penempelan logam dalam pengemban bertujuan untuk memperluas (memperbanyak) permukaan aktif (situs aktif). Teknik penempelan logam ke dalam pengemban akan berpengaruh terhadap dispersi dan juga sifat interaksi antara logam dengan pengemban, dimana yang biasa digunakan adalah dengan cara impregnasi basah, impregnasi kering dan dengan cara pertukaran ion. Katalis logam pengemban dibuat dengan cara reduksi garam logam yang telah diembankan/dimasukkan dalam bahan pengemban, kemudian dipanaskan dan dikalsinasi untuk memodifikasi komposisi kimia, kemudian dilanjutkan dengan oksidasi dan reduksi untuk logam yang diembankan.

2.2. Hipotesis

2.2.1.      Katalis Cr₂O₃/zeolit perengkah (cracking) oli bekas dapat dibuat dengan cara memodifikasi zeolit alam yang meliputi perlakuan asam, hidrotermal dan pengembanan logam Cr.

2.2.2.      Dapat diketahui hasil dari karakterisasi katalis Cr₂O₃/zeolit yang diperoleh.

2.2.3.      Dapat diketahui katalis yang mempunyai aktivitas dan selektifitas yang relatif baik yang baik digunakan sebagai perengkah oli bekas.

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1.            Rancangan Penelitian

Penelitian ini dirancang dalam bentuk analisis laboratorium meliputi  preparasi oli standar dan oli bekas, preparasi katalis zeolit alam (NZ), Pembuatan katalis H-NZA, pembuatan katalis Cr₂O₃-1/H₅-NZA,Cr₂O₃-3/H₅-NZA,Cr₂O₃-5/H₅-NZA, dan karakterisasi katalis.

3.2.            Tempat dan waktu penelitian

Penelitian dilakukan dilaboratorium Kimia Fisik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember, Laboratorium Kimia Fisik dan Laboratorium Kimia Organik  Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, BATAN Yogyakarta. Pada bulan Maret hingga bulan Agustus tahun 2008.

3.3.            Sampel Penelitian

Sampel penelitian adalah zeolit alam yang diberi perlakuan hidrotermal, pengasaman, kalsinasi dan impregnasi logam kromium ke dalam zeolit.

3.4.            Teknik Sampling

Sampling dilakukan dengan cara melakukan preparasi oli standar dan oli bekas, preparasi katalis zeolit alam (NZ), Pembuatan katalis H-NZA, pembuatan katalis Cr₂O₃-1/H₅-NZA,Cr₂O₃-3/H₅-NZA,Cr₂O₃-5/H₅-NZA, dan karakterisasi katalis.

3.5.            Variabel Penelitian

3.5.1.      Variabel Bebas

Variabel bebas adalah oli bekas.

3.5.2.      Variabel Terikat

Variabel terikat adalah katalis Cr₂O₃/zeolit.

3.5.3.      Variabel Penghubung

Variabel penghubung adalah suhu pemanasan, waktu, massa zeolit, luas penampang (mesh) zeolit, konsentrasi logam Cr, Berat Cr, Mol Cr, Berat Cr(NO₃)₃.9H₂O, konsentrasi pelarut, kecepatan laju alir, dan keasaman zeolit.

3.6.            Teknik Pengambilan Data

3.6.1.      Alat dan Bahan

3.6.1.1.      Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut : Peralatan gelas, neraca analitik, reaktor aktivasi, furnace, oven, Alat GC MS, AAS, Analyzer Surface Area NOVA 1000, set alat perengkahan (flow fixed-bed reactor), filamen listrik, termocouple, desikator, botol semprot, vessel pemanas, pH meter, kondensator, regulator.

3.6.1.2.      Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut : Zeolit alam, oli bekas mesran 20-50 W (oli mesin), kristal Cr (NO3)3.9H2O, kertas saring, aquades, gas Nitrogen, gas oksigen, glass wool, larutan HF 1 %, 4 %, larutan HCl 6 M, larutan NH₄Cl 0.1 M, larutan akuregia, arang aktif, garam, kertas lakmus, es.

3.6.2.      Prosedur Penelitian

3.6.2.1.      Preparasi oli standar dan oli bekas.

Preparasi oli standar menggunakan oli pelumas mesran yang mempunyai SAE 20-50 W dengan perlakuan penyaringan menggunakan kertas saring dan corong. Di dalam corong tersebut diset dengan susunan kertas saring, arang aktif sebagai filternya dan lapisan glass wool. Kemudian dilakukan proses penyaringan hingga diperoleh hasil yang diharapkan.

3.6.2.2.      Preparasi katalis zeolit alam (NZ).

Zeolit alam dalam serbuk ukuran 80 mesh direndam dalam akuades sambil diaduk dengan pengaduk besi selama 1 jam pada temperatur kamar. Kemudian disaring, endapan yang bersih dikeringkan dalam oven pada temperature 100^oC selama 3 jam. Kemudian dihaluskan dengan cara digerus hingga diperoleh serbuk kembali, kemudian dikalsinasi dengan dialiri gas nitrogen dengan kecepatan 400 ml/menit pada temperatur 500^oC selama 4 jam, kemudian dioksidasi dengan oksigen pada temperatur 400^oC selama 1,5 jam, sehingga diperoleh NZ (Setyawan P. H. D., 2001).

3.6.2.3.      Pembuatan katalis H-NZA.

Sampel NZ yang telah aktif direndam dalam larutan HF 1% dengan perbandingan volume 1:2 dalam wadah plastik, selama 10 menit pada suhu kamar. Kemudian disaring dan dicuci berulang-ulang dengan akuades sampai pH 6, lalu direfluks. Zeolit direfluks dengan menggunakan HCl 6 M selama 30 menit pada temperature 90^oC. Setelah itu disaring dan dicuci dengan akuades. Kemudian dikeringkan dalam oven pada temperatur 100⁰C dan di gerus sehingga diperoleh katalis NZA.

Katalis NZA kemudian dikeringkan dengan oven selama 3 jam temperatur 130^oC. Selanjutnya NZA dalam NH₄Cl 0,1 M dipanaskan pada temperatur 90^oC selama 3 jam tiap hari selama seminggu. Setelah selesai, zeolit disaring dan dicuci dengan akuades hingga pH 6, dikeringkan dalam oven pada temperatur 130^oC. Setelah dingin NZA tersebut dihaluskan dan diletakkan dalam cawan porselin dan dikalsinasi selama 4 jam, pada temperatur 500^oC dalam Muffle Furnace (kalsinasi tanpa gas nitrogen). Sampel didinginkan dan dilanjutkan dengan proses hidrotermal selama 5 jam, pada temperatur 500^oC. Hasil didinginkan dan dilanjutkan dengan proses kalsinasi dengan dialiri gas nitrogen pada kecepatan 400 ml/menit, selama 3 jam pada temperature 500^oC, didinginkan. Proses dilanjutkan dengan oksidasi dengan gas oksigen, selama 1,5 jam pada temperatur 400^oC. Selanjutnya didinginkan dan diperoleh katalis HNZA (Setyawan P.H.D, 2001).

3.6.2.4.      Pembuatan katalis Cr₂O₃-1/H₅-NZA,Cr₂O₃-3/H₅-NZA,Cr₂O₃-5/H₅-NZA.

Pembuatan katalis Cr₂O₃/H₅-NZA dengan cara pengembanan logam Cr pada katalis H-NZA melalui proses pertukaran ion, yaitu dengan cara merendam katalis HNZA ke dalam larutan Cr(NO₃)₃.9H₂O pada temperatur 90^oC selama 3 jam. Berikut adalah tabel perbandingan berat zeolit dan berat Cr(NO₃)₃.9H₂O yang diembankan.

Tabel 3.1. Perbandingan berat Cr (NO₃)₃.9H₂O dengan zeolit

No	Kons Cr	Berat zeolit	Berat Cr	Mol Cr	Berat Cr(NO3)3.9H2O
	(%)	(g)	(g)	(mmol)	(g)
1	1	1	0.01	0.19	0.076
2	3	1	0.03	0.58	0.232
3	5	1	0.05	0.96	0.384

Catatan: Mr Cr (NO₃)₃.9H₂O = 400,15 g/mol, Ar Cr = 52 g/mol

Setelah selesai, sampel katalis yang diperoleh Cr₂O₃/H₅-NZA disaring dan dicuci sampai air cuciannya bening. Kemudian katalis dikeringkan pada temperatur 130^oC, selama 1 jam, kemudian dihaluskan. Selanjutnya dilakukan proses kalsinasi dengan gas nitrogen selama 3 jam pada temperatur 500^oC.

Pada proses kalsinasi, sampel katalis Cr₂O₃/H₅-NZA dalam reaktor dipanaskan pelan-pelan hingga temperatur 500^oC sambil dialiri gas nitrogen dengan kecepatan ± 400 mL/menit. Setelah temperatur mencapai 500^oC, dipertahankan selama 3 jam, kemudian didinginkan. Proses selanjutnya adalah oksidasi dengan cara mengalirkan gas oksigen pada temperatur 400^oC selama 1,5 jam, kemudian didinginkan (Setyawan P.H.D., 2001).

3.6.2.5.      Karakterisasi Katalis.

Karakterisasi katalis meliputi penentuan kandungan kation (Na, Ca, Fe, K, dan Cr), penentuan keasaman sampel (katalis), penentuan luas permukaan, volume dan jejari pori (Surface Analyzer NOVA 1000).

3.6.2.5.1.      Penentuan kandungan logam kation.

Penentuan kandungan kation dalam katalis zeolit dilakukan dengan cara destruksi (dalam lemari asam). Sebanyak 0,2 gram sampel zeolit ditempatkan dalam cawan porselin, lalu ditambahkan 2 mL akuaregia (HNO₃ pa : HCl pa = 1:3), kemudian krus ditutup dan dipanaskan selama 30 menit. 5 menit kemudian ditambahkan HF 4 % sebanyak 0,5 mL, kemudian pemanasan dilanjutkan selama 15 menit. Kemudian ditambahkan 1 mL akuaregia dan HF 4 % sebanyak 0,25 mL dan dibiarkan selama 10 menit. Kemudian ditambahkan beberapa tetes akudes dan dimasukkan ke dalam labu ukur 25 mL hingga batas (untuk mengencerkan), sehingga diperoleh larutan sample 0,2 g/25 mL. Kandungan logam dalam katalis dianalisis dengan menggunakan alat Spektroskopi Serapan Atom (Setyawan .P.H.D., 2001).

3.6.2.5.2.      Penentuan keasaman sampel (Katalis).

Penentuan keasaman total katalis dilakukan secara gravimetri atas dasar adsorpsi kimia gas ammonia oleh situs asam pada permukaan zeolit. Sebanyak 1 gram sample dalam botol kaca dipanaskan sampai temperatur 120⁰C selama 2 jam. Kemudian didinginkan dalam desikator, kemudian ditimbang hingga berat tetap (W) dalam mg. Kemudian tempatkan dalam desikator kembali dan desikator divakumkan, lalu sampel dalam botol kaca dalam desikator dialiri gas NH₃ yang berasal dari NH₄OH yang dipanaskan pada temperatur 60⁰C hingga kelihatan uap di dalam desikator (kondisi jenuh). Kemudian didinginkan selama 24 jam. Setelah itu ditimbang hingga diperoleh berat (W1) dalam mgram. Setelah itu diangin-anginkan selama 15 menit dan ditimbang berulang-ulang setiap 15 menit hingga diperoleh berat tetap. Maka berat NH₃ yang teradsorpsi dalam sample adalah sebagai berikut :

ΔW = ( W ¹ – W ) (mg)

Dalam hal ini, keasaman didefinisikan sebagai jumlah (mmol) NH₃ yang teradsorpsi untuk setiap gram berat katalis. Sehingga jumlah asam sampel katalis untuk setiap gram katalis dihitung sebagai berikut : (Setiaji, 1990).

Jumlah Asam = ΔW / BM ( NH₃ ) mmol.

3.6.2.5.3.      Penentuan luas permukaan, volume pori dan rerata jari pori.

Luas permukaan, volume total pori dan distribusi ukuran pori didasarkan pada fenomena adsorpsi gas lapis tunggal yang berlangsung pada temperatur konstan. Alat yang digunakan adalah Gas Sorption Analyzer NOVA 1000 yang berada di pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta, BATAN, Yogyakarta. 

Sampel ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam wadah sampel, selanjutnya dipanaskan pada temperatur 200⁰C dengan dilakukan pengusiran gas dengan gas nitrogen selama 45 menit. Kemudian sampel didinginkan dengan nitrogen cair sehingga temperatur sampel mencapai 77K/(-196⁰C). Tekanan gas nitrogen diubah sehingga jumlah gas nitrogen yang terkondensasi dapat ditentukan. Dengan diperolehnya data tersebut, maka volume total pori, luas permukaan sampel dan rerata jari pori dapat ditentukan (Khairinal, 2000).

3.6.2.5.4.      Uji aktivitas katalis

Uji aktivitas katalis dilakukan dalam fixed bed reactor pada reaksi perengkahan oli bekas pada temperatur 350⁰C, dengan keadaan katalis tetap dan uap asap oli dialirkan dari reaktor umpan dengan gas nitrogen sebagai carier gas dengan kecepatan ± 400mL/menit. Prosedur uji aktivitas katalis dilakukan dengan mengambil sampel katalis sebanyak 1 gram dimasukkan kedalam reaktor perengkah dan sample oli bekas dimasukkan ke dalam reaktor umpan. Kolom reaktor perengkah (tempat katalis) dipanaskan hingga temperatur 350⁰C dengan mengatur regulator tegangan dan gas nitrogen dialirkan pelan-pelan dengan kecepatan alir ± 400 mL/ menit. Kemudian reaktor umpan dipanaskan pelan-pelan hingga oli bekas menguap. Selama proses perengkahan berlangsung, maka botol penampung produk dan selang dari pipa kaca ulir didinginkan dengan pendingin es dan garam (Setyawan P.H.D., 2001). Setelah proses perengkahan selesai, botol penampung produk dilepas dan produk ditempatkan dalam botol yang bersih untuk dilakukan analisis dengan menggunakan GC-MS. Kondisi operasi alat GC MS adalah sebagai berikut:

1. Jenis pengion                    : EI ( Electron Impact ) 70 EV.

2. Jenis kolom                      : DB 1 Panjang 30 meter.

3. Temperatur kolom            : 50⁰ C (10 menit) s/d 300⁰C (15 menit ).

4. Gas pembawa                   : Helium 10 Kpa.

5. Injektor mode                  : Split 1 : 80 temperatur 300⁰C

6. Temperatur detektor        : 300⁰C.