Proposal Fix 2.docx

PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM SULFAT DENGAN ASAM SULFAT DAN KAOLIN DENGAN KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

Diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia OLEH : FAJAR ARDIANSYAH 2014430044 NANA NURDIATI 2014430053

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA 2018

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Pertumbuhan sektor industri termasuk didalamnya industri kimia semakin pesat seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi. Pembangunan industri kimia yang menghasilkan produk antara sangat menguntungkan karena dapat mengurangi ketergantungan impor Indonesia terhadap luar negeri. Indonesia merupakan suatu negara yang sangat subur dan kaya akan hasil pertanian serta perikanannya, selain hal tersebut Indonesia memiliki aset kekayaan hasil tambang dan galian yg tidak banyak dimiliki oleh negara negara lain di dunia. Salah satunya hasil galian Kaolin yg merupakan bahan baku untuk pembuatan Alumunium Sulfat [Al2(SO)4]3. Aluminium sulfat termasuk dalam “heavy chemical industry” yang memegang peranan penting dari segi ekonomi. Heavy chemical adalah bahan kimia yang diproduksi dalam volume besar dengan harga remdah yang konsumen utamanya dari berbagai industri. Dalam industri, aluminium sulfat merupakan senyawa terpenting kedua setelah aluminium oksida. Bermacam-macam industri bahkan hampir semua industri memerlukan aluminium sulfat ini baik sebagai bahan baku maupun sebagai bahan pembantu. Kebutuhan aluminium sulfat yang diperkirakan terus meningkat menyebabkan banyak industri di Indonesia yang memerlukan produk ini. Kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia pada tahun 2016 yaitu 181.220,91 ton/tahun, sedangkan produksi aluminium sulfat di Indonesia yaitu 214.700 ton/tahun. Industri yang menggunakan aluminium sulfat sebagai bahan baku adalah industri petrokimia, sabun dan detergent, farmasi, pewarna, pulp atau kertas yaitu untuk mengendapkan damar yang larut dalam kanji pada serat kertas dan sebagai pengontrol pH pada bubur kertas, antiseptik kulit dan sintesis bahan kimia lainnya. Pemakaian aluminium sulfat sebagai bahan pembantu digunakan

1

dalam pengolahan limbah dan water treatment yaitu sebagai penjernih air dan pengontrol pH air. Aluminium sulfat dapat terbuat dari kaolin. Kaolin merupakan batuan berwarna putih semacam tanah liat yang dalam kandungannya terdapat lapisan Aluminium silikat. Di Indonesia ketersediaan kaolin cukup banyak terdapat di daerah Bangka, Belitung, Lampung, Jawa Barat, dan masih banyak terdapat di daerah Kalimantan dan Sulawesi. Kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia dipenuhi oleh produksi dalam negeri dan dari impor. Pabrik aluminium sulfat ini layak untuk didirikan dan diutamakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sisanya diekspor. Pendirian pabrik ini diharapkan mampu mengurangi impor dan ketergantungan dari luar negeri, membuka peluang didirikannya industri yang menggunakan aluminium sulfat sebagai bahan baku. Selain itu dapat menambah pemasukan negara dari pajak, dan mengurangi pengangguran. Penggunaan bahan baku berupa kaolin yang banyak terdapat di Indonesia dan bahan pendukung berupa serbuk besi dan asam sulfat dapat dipenuhi dari dalam negeri sehingga ketergantungan pabrik terhadap luar negeri sangat kecil. 1.2

Maksud dan Tujuan Perancangan Pabrik

Seiring dengan meningkatnya kebutuhan pemakain aluminium sulfat di Indonesia, maka alasan pendirian pabrik ini adalah sebagai berikut : a. Menambah produksi kaolin dan asam sulfat sebagai bahan baku pembuatan aluminium sulfat. b. Memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi impor aluminium sulfat. c. Mendorong tumbuhnya industri lain yang menggunakan bahan baku maupun bahan pembantu aluminium sulfat. d. Membuka lapangan pekerjaan dan tenaga kerja terutama di sekitar lokasi pabrik tersebut

2

e. Meningkatkan ekonomi masyarakat dan pendapatan devisa negara dari ekspor aluminium sulfat f. Mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia khususnya bidang perancangan, analisa proses, dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan perancangan pabrik pembuatan aluminium sulfat 1.3

Analisa Pasar dan Perencanaan Kapasitas Produksi

1.3.1

Analisa Pasar

Pendirian pabrik aluminium sulfat ini dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan aluminium sulfat di dalam negri dan pasar dunia. Sebagaimana diketahui di Indonesia telah banyak industri yang memproduksi aluminium sulfat ternyata memberikan dampak positif terhadap ekspor komoditi tersebut. Namun pemenuhan kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia sampai saat ini sebagian masih dipenuhi oleh oleh luar negeri. Berikut adalah data ekspor, impor dan kebutuhan aluminium sulfat di beberapa tahun terakhir berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik tahun 2011 – 2016. Tabel 1. 1 Kebutuhan Aluminium Sulfat di Indonesia No

Tahun

Produksi

Jumlah Impor

Jumlah

Jumlah

Dalam Negri

(Ton)

Ekspor (Ton)

Kebutuhan

(Ton/Tahun)

(Ton/Tahun)

1

2012

214.700

463,082

63.537,782

151.625,30

2

2013

214.700

243,369

59.831,413

155.111,96

3

2014

214.700

200,823

52.644,028

162.256,80

4

2015

214.700

206,912

40.370,645

174.536,27

5

2016

214.700

249,291

33.728,384

181.220,91

(Sumber : BPS-Indonesia 2011-2017)

3

Pembangunan pabrik aluminium sulfat ini dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan maleat anhidrida di dalam negeri dan pasar dunia. 1.3.2 Perencanaan Kapasitas Produksi Kapasitas Produksi pabrik merupakan hal yang perlu dipertimbangkan dengan baik saat perancangan pendirian pabrik. Pada dasarnya, semakin besar kapasitas produk yang dihasilkan dari suatu pabrik, maka akan semakin besar keuntungan yang diperoleh. a. Proyeksi Kebutuhan Dari data Tabel 1.1 dapat disederhanakan menjadi tabel kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia dengan indeks tahun seperti pada tabel 1.2 dibawah ini : Tabel 1. 2 Data Kebutuhan Aluminium Sulfat Periode 2011-2016 di Indonesia Tahun Indeks

Produksi

Jumlah

Jumlah

Jumlah

Dalam Negri

Impor (Ton)

Ekspor (Ton)

Kebutuhan

(Ton/Tahun)

(Ton/Tahun)

2012

1

214.700

463,082

63.537,782

151.625,30

2013

2

214.700

243,369

59.831,413

155.111,96

2014

3

214.700

200,823

52.644,028

162.256,80

2015

4

214.700

206,912

40.370,645

174.536,27

2016

5

214.700

249,291

33.728,384

181.220,91

Apabila pabrik aluminium sulfat akan didirikan pada tahun 2023, maka data kebutuhan aluminium sulfat pada tabel 1.3 dapat diproyeksikan hingga tahun pendirian pabrik dengan metode Least Square Time :

4

y = a + b (𝑥 –x̅) a = y̅

dengan :

b=

Σ(x̅ −x)(y̅ −y) Σ(̅ 𝑥−𝑥)2

Σ(x̅ − x)(y̅ − y) = Σ𝑥𝑦 − Σ(𝑥̅ − 𝑥)2 = Σ𝑥 2 −

Σx. Σy 𝑛

(Σx)2 𝑛

Dimana: y = variabel terikat x = variabel bebas a = axis intercept b = slope of regression line (Peter, M.S & Timerhause, K.D., hal: 759-761) Berikut adalah perhitungan proyeksi kebutuhan aluminium sulfat dengan metode Least Square pada tabel 1.3 dibawah ini : Tabel 1. 3 Data perhitungan persamaan kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia Tahun

Indeks

Jumlah

Tahun (x)

Kebutuhan (y)

x2

Xy

2012

1

151.625,30

1

151.625,30

2013

2

155.111,96

4

310.223,92

2014

3

162.256,80

9

486.770,40

2015

4

174.536,27

16

698.145,08

2016

5

181.220,91

25

906.104,55

Total

15

824.751,24

55

2.552.869,25

Rata-rata

3

164.950,25

11

510.573,85

5

𝑥̅ = rata-rata x

x = tahun ke-

y̅ = rata-rata y

y = kebutuhan dalam negeri (ton/tahun)

n = jumlah data yang diobservasi Perhitungan : a = y̅ = 164.950,25 Σx. Σy Σ(x̅ − x)(y̅ − y) Σ𝑥𝑦 − 𝑛 b= = (Σx)2 Σ(𝑥̅ − 𝑥)2 Σ𝑥 2 − 𝑛 (15)(824.751,24) 2.552.869,25 − 78.615,53 5 = = 2 (15) 10 55 − 5 = 7.861,55 maka persamaannya menjadi : y = a + b (𝑥 –x̅) y = 164.950,25 + 7.861,55 (𝑥 –3) y = 164.950,25+ 7.861,55𝑥 - 23.584,66 y = 7.861,55 𝑥 + 141.365,59 Dengan menggunakan persamaan di atas, maka perkiraan total kebutuhan asam sulfat di Indonesia pada tahun 2023 (x = 12) adalah : y = 7.861,55 𝑥 + 141.365,59 y2023 = 7.861,55 (12) + 141.365,59 y2023 = 235.704,19 ton/tahun

6

Dengan cara yang sama didapatkan kebutuhan aluminium sulfat hingga tahun 2031 seperti tabel 1.4 berikut : Tabel 1. 4 Proyeksi Kebutuhan Aluminium Sulfat di Indonesia Total Kebutuhan

No.

Tahun

Indeks Tahun

1

2017

6

188.534,89

2

2018

7

196.396,44

3

2019

8

204.257,99

4

2020

9

212.119,54

5

2021

10

219.981,09

6

2022

11

227.842,64

7

2023

12

235.704,19

8

2024

13

243.565,74

9

2025

14

251.427,29

10

2026

15

259.288,84

11

2027

16

267.150,39

12

2028

17

275.011,94

13

2029

18

282.873,49

14

2030

19

290.735,04

15

2031

20

298.596,59

Dalam Negeri (ton/tahun)

Dari data tabel 1.6., maka peluang kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia pada tahun 2023 diperkirakan sebesar : Peluang = Total kebutuhan dalam negeri – kapasitas produksi dalam negeri Peluang T2023 = (235.704,19 - 214.700 –) Ton/Tahun Peluang T2023 = 20.004,19 Ton/Tahun b. Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri

7

Data pabrik aluminium sulfat di Indonesia dapat dilihat pada table 1.5 berikut : Tabel 1. 5 Data Pabrik Aluminium Sulfat di Indonesia No

Pabrik

Kapasitas (ton/tahun)

1

PT. Dunia Kimia Utama

10.000

2

PT. Indonesia Acid Industri

44.600

3

PT. Liku Telaga

20.000

4

PT. Mahkota Indonesia

50.000

5

PT. Aktif Indonesia Indah

20.868

6

PT. Utama Inti Kimia Industri

3.000

7

PT. Nebraska Utama

5.400

8

PT. Acid Ariguna

9

PT. Indah Kiat Pulp & Paper

3.700

10

PT. Madu Lingga Perkasa

6.000

11

PT. Timurraya Tunggal

18.000

12

PT. Tawas Sembada Murni

20.000

15.000

214.700

Total Kapasitas Nasional

(kemenprin.go.id) Sedangkan data pabrik aluminium sulfat yang telah berdiri di beberapa negara lain dapat dilihat pada table 1.6 berikut : Tabel 1. 6 Data Pabrik Aluminium Sulfat di Dunia No

Negara

Pabrik

Kapasitas (ton/tahun)

1

Cina

Sanghai Yixin Chemical Co. Ltd

1.000.000

2

Malaysia

Yucheng Jinhe Industry Co. Ltd

134.500

3

Bangladesh

Total Link Corporation

200.000

4

Hogkong

Hongkong Vilia Chemical. Ltd

12.000

8

Dari tabel 1.5 dan 1.6 dapat dilihat bahwa negara Cina merupakan produsen Aluminium sulfat dengan kapasitas terbesar yaitu 1.000.000 ton/tahun, sedangkan di Indonesia kapasitas terbesar yaitu PT. Indonesia Acid Industri dengan kapasitas 44.600 ton/tahun. Kapasitas terkecil pabrik asam sulfat yang ada di Indonesia yaitu sebesar 3.000 ton/tahun.

c. Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku yg digunakan adalah Kaolin dan Aluminium Sulfat, bahan bahan tersebut dapat diperoleh dari pabrik pabrik di bawah ini : 1. Asam Sulfat dapat diperoleh dari pabrik PT Indonesian Acids Industry dengan kapasitas 82.500 ton/tahun. 2. Kaolin dapat diperoleh dari pabrik PT Asia Kaolin Raya dengan kapasitas 36.000 ton/tahun. Dengan mempertimbangkan data kebutuhan dalam negeri dan proyeksi kebutuhan sampai tahun 2031 pada tabel 1.4., maka kapasitas pabrik aluminium sulfat yang direncanakan akan beroperasi pada tahun 2023 adalah 25.000 ton/tahun. Adapun beberapa alasan penetapan kapasitas produksi yang direncanakan tersebut adalah sebagai berikut: 1.

Kebutuhan aluminium sulfatpada tahun 2023 mencapai 235.704,19 ton/tahun dan setelah dilakukan perhitungan ternyata produksi dalam negeri masih belum mampu mencukupi kebutuhannya dan terdapat selisih kekurangan sehingga terdapat peluang produksi sebesar 20.004,19 ton/tahun. Kapasitas perancangan pabrik yaitu 25.000 ton/tahu yaitu sekitar 25% lebih tinggi dari pemenuhan kebutuhan aluminium sulfat di Indonesia. Kelebihan tersebut akan di ekspor.

2.

Sebelumnya telah berdiri pabrik serupa dengan kapasitas antara 3.000 ton hingga 50.000 ton per tahun dan masih berdiri hingga saat ini, hal tersebut menunjukkan bahwa pendirian pabrik dengan kapasitas 25.000 ton/tahun berpotensi memberikan profit.

9

3.

Ketersediaan bahan baku pembuatan aluminium sulfat dengan kapasitas 25.000 ton/tahun sangat memadai. Bahan baku yg digunakan adalah Kaolin yang dapat diperoleh dari pabrik PT Asia Kaolin Raya dan Asam Sulfat yang dapat diperoleh dari pabrik PT Indonesian Acids Industry

1.4

Pemilihan Lokasi

Pemilihan lokasi pabrik merupakan salah satu keputusan penting yang dapat menunjang keberhasilan suatu pabrik dan daya saing perusahaan. Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi investasi awal, perolehan bahan baku, tenaga kerja, fasilitas transportasi dan lain-lain. Terdapat 2 faktor yangdigunakan dalam penentuan lokasi pabrik, yaitu : A.

Faktor Primer Faktor primer secara langsung mempengaruhi tujuan dalam usaha

pembuatan pabrik. Tujuan utamanya meliputi produksi dan distribusi produk. Adapun faktor primer tersebut yaitu : 1. Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan proses suatu pabrik sehingga pengadaannya perlu diperhatikan. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan alumunium sulfat adalah asam sulfat dan kaolin. Asam sulfat diperoleh dari PT. Indonesia Acid Industry dan kaolin diperoleh dari PT. Kaolin Dua Satu. Pemilihan ini berdasakarkan pada jarak lokasi bahan baku yang dekat dengan lokasi pabrik sehingga akan lebih menguntungkan dari segi transportasi. Berikut daftar pabrik asam sulfat dan kaolin yang ada di indonesia pada tabel 1.7 berikut :

10

Tabel 1. 7 Perusahaan penyedia Asam Sulfat dan Kaolin di Indonesia Pabrik

Produk

Lokasi

Kapasitas Produksi

PT. Indonesia Acid Industry

Asam Sulfat

Jakarta

82.500 ton/tahun

PT. Pupuk Sriwidjaya

Asam Sulfat

Palembang

800.000 ton/tahun

PT. Petrokimia Gresik

Asam Sulfat

Gresik

570.000 ton/tahun

PT. Kaolin Dua Satu

Kaolin

Bangka Belitung

1.500 ton/tahun

PT. Kaolin Salju Abadi

Kaolin

Bandung

60.000 ton/tahun

PT. Aneka Kaoline Utama

Kaolin

Bangka Belitung

31.0 n/tahun

2. Pemasaran Produk Alumunium sulfat merupakan produk yang penggunaannya cukup luas dan dibutuhkan oleh banyak industri sebagai bahan utama maupun sebagai bahan pembantu. Lokasi pabrik yang dekat dengan pemasaran sangat penting untuk menghemat biaya transportasi dan distribusi sehingga mudah dijangkau konsumen. Konsumen produk aluminium sulfat adalah pabrik-pabrik yang menggunakan aluminium sulfat sebagai bahan baku utamanya maupun sebagai bahan pembantu. Berikut adalah pabrik pengguna aluminium sulfat pada tabel 1.8 dibawah ini : Tabel 1.8 Pabrik Pengguna Aluminium Sulfat Nama Pabrik

Produk

Lokasi

PT. Krakatau Tirta Industri

Pengolahan Air

Cilegon

PT. Pabrik Kertas Indonesia

Kertas

Surabaya

PT. Tjiwi Kimia

Kertas

Mojokerto

PT. Pilar Bersama Maju

Karet Sintesis

Jakarta

PT. Adetex

Tekstil

Bandung

PT. Aetra

Pengolahan Air

Jakarta

11

3. Transportasi Sebagai kawasan industri daerah ini telah dilengkapi dengan sarana transportasi yang sangat memadai, baik transportasi darat maupun laut. Dengan adanya sarana transportasi darat yang sangat baik, sehingga memudahkan masalah transportasi bahan baku ke pabrik dan pengiriman produk ke pasar. 4. Utilitas Fasilitas pendukung seperti bahan bakar, energi dan air cukup memadai. Untuk kebutuhan bahan bakar dipenuhi oleh Pertamina, kebutuhan listrik dipenuhi oleh PLN dan kebutuhan air dapat diperoleh dengan mudah dari sungai Citarum. Air sungai ini akan diolah terlebih dahulu sehingga diperoleh standar kualitas air untuk pabrik. 5. Tenaga Kerja Tenaga kerja merupakan pelaku dari proses industri. Pendirian pabrik pada suatu lokasi juga mempertimbangkan tersedianya tenaga kerja dalam jumlah dan kemampuan yang diperlukan agar memperlancar jalannya proses produksi. Tenaga kerja yang dibutuhkan dapat dipenuhi dengan mudah karena mayoritas penduduk datang ke kawasan industri untuk bekerja. Penerimaan tenaga kerja untuk pabrik ini dapat mengurangi pengangguran di daerah tersebut. B. Faktor Sekunder 1.

Buangan pabrik Buangan pabrik ini berasal dari limbah domestik, gas dan debu, dimana dalam limbah ini tidak mengandung bahan kimia yang berbahaya.

2.

Keadaan masyarakat dan fasilitas pelayanan. Keadaan masyarakat di lingkungan lokasi pabrik akan sangat mempengaruhi pendirian suatu pabrik. Di sekitar lokasi pabrik sebaiknya sudah terdapat

12

fasilitas-fasilitas yang memungkinkan karyawan hidup dengan layak seperti rumah sakit, tempat ibadah, pendidikan, taman, tempat hiburan dan lain-lain. 3.

Tanah dan iklim Tanah dan iklim di lokasi pabrik harus stabil sehingga tidak menjadi kendala pembangunan maupun operasional pabrik serta meminimalisir resiko akibat faktor alam.

4.

Tanah dan gedung Harga tanah dan pembangunan gedung yang relatif murah merupakan daya tarik tersendiri tetapi perlu dikaitkan dengan rencana jangka panjang untuk masa yang akan datang.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas, maka pemilihan lokasi perencanaan pembangunan pabrik asam sulfat ini bertempat di daerah Cikampek, Jawa Barat. Berikut adalah peta lokasi pembangunan pabrik aluminium sulfat.

Lokasi Pabrik

Gambar 1.1 Lokasi Pabrik Aluminium Sulfat

13

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada

perancangan

pabrik

Aluminium

Sulfat

ini,

produk

yang

dihasilkan adalah Aluminium Sulfat dengan bentuk kristal, berwama putih, dan tidak bersifat asam ataupun basa.Untuk mendukung kualitas produk yang bagus dan sesuai dengan target yang diinginkan, maka perancangan produk dirancang berdasarkan variabel utama yaitu : 2.1.

Bahan Baku dan Bahan Tambahan

Pabrik Aluminium Sulfat ini dibuat dengan bahan baku dari Kaolin dan Asam Sulfat. Spesifikasi bahan bakunya sebagai berikut: 1.

Kaolin Kaolin merupakan suatu mineral lempung berwarna putih yang memiliki

Komposisi terbesar berupa kaolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O). Komposisi kaolin berupa 46.54% SiO2, 39.50% Al2O3, dan 13.96% H2O. Partikel kaolin biasanya berupa lembaran heksagonal dengan diameter sekitar 0.05-10 μm (rata-rata 0.5 μm). Mineral kaolin dapat terjadi melalui proses pelapukan dan proses hidrotermal alterasi pada batuan beku felspartik dan mika. Kaolin biasanya berada sebagai mineral kaolinit murni, atau mineral yang berhubungan misalnya, haloisit, nakrit, dan dikrit yang bergabung dengan mineral lain seperti smektit, mika, kuarsa, dan feldspar sebagai pengotor (Murray, 2004). Struktur kristal kaolin terdiri dari pasangan lapisan lembaran silika tetrahedral dan lembaran alumina oktahedral. Masing-masing pasangan dari lembaran tersebut bergabung melalui atom oksigen secara selang-seling menjadi satu kesatuan melalui ikatan hidrogen antara oksigen dari silika dan oksigen hidroksil dari alumina dengan ketebalan tiap lapisan sekitar 0.72 nm (Gambar

14

2.1). Ikatan hidrogen tersebut cuku kuat sehingga kaolin tidak mengembang ketika terhidrat dan kaolin hanya mempunyai luas permukaan luar. Kaolin merupakan salah satu mineral lempung dengan nilai Kapasitas Tukar Kation (KTK) yang relati frendah (3-15 mek/100g) serta luas permukaan spesifik yang relatif kecil, yaitu tidak lebih dari 20 m2/g (Konta, 1995).

Gambar 2. 1 Struktur kaolinit (Murray, 2007) Jiang et al., (2010) menyebutkan bahwa karena struktur yang dimilikinya, kaolin dapat dijadikan adsorben logam berat. Akan tetapi metode ini mempunyai kelemahan yaitu logam yang teradsorp hanya terikat pada adsorben tanpa berkurang sifat toksisitasnya dan karsinogeniknya. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengatasi kelemahan adsorpsi logam dengan adsorben kaolin adalah dengan memodifikasi struktur kaolin dengan menambahkan ZVI (Zero Valent Iron) sehingga membentuk komposit kaolin-ZVI (Xin et al., 2011). ZVI dengan skala nanometer banyak dicoba untuk meremidiasi tanah dan perairan. Material ini mendapatkan banyak perhatian berkaitan dengan kemampuannya dalam mendegradasi polutan lingkungan secara efisien (Chang et al., 2009). Nano partikel ZVI dipresentasikan menjadi generasi baru dalam strategi remidiasi lingkungan. Material tersebut dianggap merupakan pilihan baru untuk mengatasi kontaminasi tanah dan perairan yang target utamanya berupa kolorinasi, kontaminan organik, dan ion anorganik atau logam (Fajardo et al., 2012; Mueller et al., 2012). Menurut Zhu et al., (2009), nanopartikel Zero Valent Iron (nZVI) dilaporkan menjadi calon yang ideal sebagai remidiasi in-situ karena mempunyai

15

luas area yang besar dan kapasitas adsorpsi logam yang tinggi. Nanopartikel Zero Valent Iron (nZVI) mampu mengubah senyawa toksik menjadi senyawa nontoksik. Selain itu, nZVI juga dapat digunakan sebagai pereduksi dan sebagai agen untuk mengendapkan dari logam toksik dan karsinogenik seperti Cr(VI) direduksi menjadi Cr(III) (Blowes et al., 2000). Sintesis nZVI biasanya dilakukan dengan dua cara yaitu (1) Proses pemanasan campuran besi oksida dengan karbon dan bubuk kapur (Uenosono et al., 2005) dan (2) Mereduksi besi terlarut menggunakan pereduksi untuk mengubah besi terlarut menjadi Zero Valent Iron (Panturu et al., 2010; Dickinson et al., 2010). Pada penelitian ini dilakukan melalui metode reduksi. Pemanfaatan kaolin Kaolin banyak dipakai dalam berbagai industri, baik sebagai bahan baku utama maupun sebagai bahan pembantu. Hal ini karena adanya sifat-sifat Kaolin seperti kehalusan, kekuatan, warna, daya pengantar listrik/panas yang rendah, serta sifat lainnya. Dalam banyak industri, Kaolin dapat berfungsi sebagai pelapis (coater), pengisi (filler), barang-barang tahan api dan isolatir. Penggunaan Kaolin yang utama adalah dalam industri kertas, Keramik, Cat, Karet/ban, Plastik, Semen, Pestisida, Pupuk/fertilizer, Absorbent, Kosmetik, Pasta gigi, Detergent, Tekstil. 1. Penggunaan dalam industri kertas. Pada industri kertas, Kaolin berfungsi sebagai pengisi dan pelapis. Sebagai pengisi Kaolin berfungsi untuk mengisi pori-pori kertas dan sebagai pelapis Kaolin berfungsi melapis permukaan kertas sehingga halus, cerah tidak tembus cahaya dan dapat dicetak. Diindustri kertas kaolin digunakan hanya untuk pelengkap. 2. Penggunaan Kaolin dalam industri keramik Pada industri keramik, Kaolin digunakan sebagai bahan baku utama digunakan untuk membuat white ware (barang-barang berwarna putih),

16

wall tile (ubin dinding), insulatir (alat pelekat), refraktori, face brick (bila memerlukan warna putih). (Zakaria, 2003). Klasifikasi Kaolin untuk keramik ada empat kelas, yaitu : 

kelas porselin



kelas saniter



kelas gerabah halus padat ( stone - ware )



kelas gerabah halus tidak padat ( earth - ware )

Tes terhadap Kaolin ini meliputi modulus of ruptare (MOR), casting rate, pyrometric

core

equivalent

(PCE), warna

hasil

perubahan

dan

penyusutannya. Sebagai syarat umum, Kaolin (China Clay) harus mengandung mineral kaolinit paling sedikit 80%). 3. Penggunaan Kaolin dalam industri karet Pada industri karet, Kaolin digunakan sebagai campuran latek, yang dimaksudkan untuk memperbaiki sifat-sifatnya antara lain : kekuatan, ketahanan terhadap abrasi kekakuannya. 4. Penggunaan Kaolin dalam industri cat Penggunaan Kaolin dalam industri cat, antara lain dikarenakan Kaolin mempunyai sifat yang tidak mudah reaktif, dapat berfungsi sebagai lapisan penutup yang mempunyai kekuatan tinggi. Warna Kaolin yang putih akan memudahkan untuk merubah warna seperti apa yang diinginkan, sehingga mengurangi jumlah bahan-bahan pewarna. Mempunyai suspensi yang baik, juga mempunyai variasi ukuran butir yang besar, yang akan dapat dipergunakan dalam berbagai industri cat. 5. Penggunaan Kaolin dalam industri pestisida Penggunaan Kaolin dalam industri pestisida mempunyai spesifikasi 

Ukiran butir : kurang dari 2 mikron, 87 - 92 %



Sisa saringan : 200 mesh, minimum 99,5 - 100 %



325 mesh, minimum 99,0 - 99,7 %



Kandungan air : maksimum 1%



Suspensi air setelah 48 jam : 70 - 80 %

17



pH : 4,5 - 5,5

Komposisi kimia : Al2O3 - 38 % 

SiO2 - 45 %



Bentuk butir : pipih hexagonal platesit



Compability : baik untuk semua materi



Daya rekat : baik dengan atau tanpa minyak



Abrasi : sangat rendah

 Sifat Fisis 

Rumus Molekul

: Al2O3



Berat Molekul

: 101,96 kg/kmol



Fase (1 atm)

: Padatan



Titik didih

: 2325 K



Titik beku

: 3253,15 K



Temperatur kritis

: 5335 K



Tekanan kritis

: 1953,20 bar



Densitas kritis

: 1,4965 g/mL

(Yaws, 1999) Sifat Kimia Kaolin hasil dari proses pelapukan sama halnya dengan proses pembentukan kaolin melalui proses alterasi hidrothermal. Kaolin hasil dari proses pelapukan juga terjadi sebagian besar pada batuan beku yang banyak mengandung potasium feldspar. Proses pembentukan kaolin ini dapat terjadi secara langsung akibat pelapukan batuan beku tersebut dan juga akibat pelapukan dari dua jenis mineral yang saling bereaksi selama proses pelapukan berlangsung, hal ini sama dengan

18

proses-proses yang terjadi pada mineral lempung biasa, yaitu bisa berupa solution dan karbonatisasi, berikut ini reaksi pembentukan kaolinit akibat pelapukan potasium feldspar dan juga akibat reaksi yang terjadi antara ortoklas dan karbonat: 2KAlSi3O8 + 3H2O

Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + 2KOH

potas feldspar

kaolinit

2KAlSi3O8 + 2H2O + CO2

H4Al2Si2O9 + K2CO3 + 4SiO2

S ortoklas e

kaolinit

potas

silika

cara mikroskopis sayatan batuan tidak dapat diamati, baik struktur maupun teksturnya, sehingga hanya dengan defraksi sinar X (William et all, 1982) dapat diketahui mineral yang menyusunnya. Kaolin pada batuan dasit muncul sebagai akibat terubahnya mineral kelompok feldspar dan serisit pada suhu yang rendah dengan kadar air yang tinggi, menyebabkan reaksi hidrolisa seperti di bawah ini :

3Na2Ca Al4Si8O24 + 4K + 8H

4KAl3Si3O10(OH)2 + 6Na+ + 3Ca + 12SiO2

Plagioklas

serisit

+

+

Kuarsa 2KAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2H2O

3AlSi2O5(OH4)2 + 2SiO2

Serisit

kaolinit

Na2CaAl4Si8O24 + 4H+ + 2H2O

2Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + Na2+

Plagioklas

kaolinit

kuarsa

kuarsa

19

2.

Asam Sulfat Asam Sulfat merupakan bahan kimia industri yang penting yang paling

banyak digunakan dalam proses pembuatan berbagai barang melalui berbagai aplikasi. Asam sulfat digunakan dalam industri pulp dan kertas untuk generasi klorin dioksida, memecah minyak bumi rantai panjang dan penyesuaian pH. Di Inggris saja lebih dari satu juta ton asam sulfat dibuat setiap tahun, dengan tambahan 40 juta ton yang diproduksi di Amerika Serikat. Produksi di seluruh dunia tahunan asam sulfat adalah berdiri di sekitar 180 juta ton. Asam sulfat adalah asam kuat, cairan berminyak cairan mungkin terlihat jelas meskipun bentuknya berkabut. Asam sulfat pekat bertindak baik sebagai pengoksidasi dan agen dehidrasi. Asam sulfat tersedia di banyak kosentrasi mulai dari elektrolit kelas (33 persen berat) untuk baterai, 93 persen berat (66 deg Baume), 98 persen berat, dan 20-22 persen berat berasap oleum mengandung kelebihan terlarut sulfur trioksida. Kosentrasi yang paling sering dikirimkan adalah 93 persen berat. Bila terkena H2SO4 bisa dikurangi efeknya denga air sebanyak-banyaknya dan sabun. Dalam lingkungan, asam sulfat merupakan konstituen dari hujan asam, karena dibentuk oleh oksidasi atmosfer sulfur dioksida di permukaan air. Sulfur dioksida diudara dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung sulfur seperti batubara dan minyak bumi Asam sulfat pernah dikenal sebagai minyak vitriol, diciptakan oleh alkemis Arab abad ke-8 Jabir bin Hayyan. Kemudian itu dibuat oleh Johann Van Helmont di tahun 1600-an dengan distilasi destruktif vitriol hijau (besi sulfat) dan dengan membakar belerang. Belerang dengan sendawa (potasium nitrat) pertama kali digunakan untuk membuat asam sulfat di abad ke-17. Pada pertengahan abad ke-17, John Roebuck telah menemukan proses ruang timbal yang digunakan oksida nitrogen sebagai oksidan. Proses kontak, dimana oksidasi sulfur dioksida ke sulfur trioksida dilakukan oleh oksigen (udara)

20

berlebih sebagai katalis, pada awalnya dikembangkan sekitar tahun 1830 oleh Peregrine Phillips di Inggris. Dalam produksi terbatas, pertambangan belerang atau sulfur mineral bearing (pirit) adalah satu-satunya bahan baku. Proses bilik timbal kini telah hampir sepenuhnya digantikan oleh proses kontak dalam produksi industri asam sulfat. Sebagian besar asam sulfat yang dihasilkan oleh proses bilik timbal digunakan dalam pembuatan pupuk, karena asam sulfat yang dihasilkan relatif encer. Sebaliknya, proses kontak dapat membuat asam sulfat dengan setiap konsentrasi yang diinginkan. Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, dan memang, produksi asam sulfat suatu negara telah menjadi indikator yang cukup baik dari kekuatan industri untuk abad terakhir atau lebih. Berikut adalah beberapa meningkatnya jumlah penggunaan akhir dan aplikasi yang menggunakan asam sulfat ·

Bahan kimia pertanian

·

Industri Kulit

·

Aluminium Sulfat

·

Minyak pelumas

·

Baterai

·

Proses obat

·

Kertas kaca

·

Aditif minyak

·

Deterjen

·

Kertas

·

Bahan peledak

·

Rayon dan karet

·

Pupuk

·

Gula

·

Bensin

·

Serat sintetis

·

Herbisida

·

Obat hewan

·

Besi dan pengawetan baja

·

Regenerasi air pelembut

·

Bahan bakar jet

·

Pengolahan air

·

Minyak tanah

·

Pigmen kuning

·

Pabrik kimia

Sebagai senyawa kimia yang sangat penting, asam sulfat digunakan dalam proses pembuatan sejumlah bahan kimia terkenal termasuk asam klorida, asam nitrat, asam fosfat dan banyak bahan kimia industri lainnya.

21

Refining minyak Proses pemurnian minyak mentah memerlukan penggunaan asam sebagai katalisator dan asam sulfat sering digunakan untuk tujuan ini. Hal ini digunakan dalam SAAU atau Sulfuric Acid Alkilasi Unit Satuan. Pengolahan logam Pengasaman adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan pengolahan logam untuk menghilangkan kotoran, karat atau skala dari permukaan, seperti dalam pembuatan baja. Saat ini, penggunaan asam sulfat untuk tujuan ini telah menurun sedikit, industr-industri sekarang lebih senang menggunakan asam klorida. Meskipun asam klorida lebih mahal daripada asam sulfat, asam klorida menghasilkan hasil yang lebih cepat dan meminimalkan hilangnya logam dasar selama proses pengasaman.

Pembuatan Rayon Rayon tekstil terbuat dari serat selulosa yang berasal dari kayu. Selulosa ini dilarutkan dalam larutan Tetra Amine Tembaga (II) untuk menghasilkan cairan biru tebal yang kemudian disuntikkan ke asam sulfat untuk membentuk serat Rayon. Rayon dianggap tekstil semi-sintetik yang baik dan dapat menyaingi sutra untuk kain yang mahal dan berkimilau. Memang, kadang-kadang disebut sebagai ‘sutra seni’. Rayon ini mudah dicelup dan kain yang lembut, dingin dan halus. Namun, tidak seperti sutra, rayon tidak melindungi panas tubuh sehingga sangat cocok untuk digunakan di negara-negara yang lembab dan panas. Memproduksi Baterai Tipe Timbal Asam Baterai unit timbal-asam merupakan baterai tipe tertutup yang digunakan dalam industri otomotif untuk mobil dan truk. Baterai unit timbal-asam tertutup ini merupakan baterai tipe diciptakan pada tahun 1859 oleh Oarng Prancis Gaston Plant. Asam sulfur digunakan dalam bentuk encer untuk bertindak sebagai

22

elektrolit untuk memungkinkan aliran elektron antara pelat dalam baterai. Asam Sulfat digunakan dengan cara ini biasa disebut Acid Battery. Hal ini dapat bervariasi dalam kekuatan sesuai dengan produsen baterai tetapi pada umumnya antara 28 sampai 32 persen atau antara 4,2-5 Molar. Panen kentang Petani kentang mempekerjakan kontraktor spesialis untuk menyemprot ladang mereka dari kentang sebelum panen sehingga puncak hijau mati kembali dan menghitamkan dalam satu atau dua hari. Hal ini membantu untuk mengeringkan batang dan mencegah mereka dari menjadi kusut dalam peralatan panen. Metode yang biasa penyemprotan puncak kentang dengan larutan asam sulfat.

Pembuatan Obat Obat kemoterapi yang digunakan untuk mengobati berbagai jenis kanker. Sel-sel kanker lebih sensitif terhadap kerusakan DNA dari sel normal sehingga sel-sel kanker pengobatan kemoterapi dihancurkan dengan cara merusak DNA mereka. Proses ini dikenal sebagai alkilasi DNA dan jenis obat yang dikenal sebagai alkylating agen antineoplastik digunakan. Asam sulfur digunakan dalam proses pembuatan obat tersebut

Pembuatan Asam Sulfat Skala Industri Pembuatan

asam

sulfat

secara

industri

dilakukan

melalui

tiga

tahapan antara lain

1. Ekstraksi belerang Sumber dari belerang paling banyak berasal dari recovery gas alam dan minyak. Minyak dan gas alam banyak mengandung senyawa sulfur, baik dalam bentuk organik maupun hidrogen sulfida yang kedua senyawa tersebut harus dihilangkan sebelum minyak bumi digunakan sebagai bahan bakar atau bahan

23

baku kimia. Sumber penting lain dari sulfur adalah belerang dioksida dari pemurnian logam. Banyak bijih logam mengandung sulfida dan dipanaskan untuk membentuk oksida sebagai sulfur dioksida, misalnya, dalam pembuatan timbal 2PbS(s) + 3O2

2PbO(s) + 2SO2 (g)

Logam lainnya yang diproduksi dari bijih sulfida adalah tembaga, nikel dan seng. Di seluruh dunia sekitar 35% belerang diperoleh dari sulfur dioksida yang berasal dari pemanasan bijih sulfida dan ini terus meningkat, pada umumnya pabrik-pabrik melepaskans sulfur dioksida ke atmosfer dan didaur ulang sebagai asam sulfat. Secara khusus, China membuat sebagian besar asam sulfat dari pirit, yaitu bijih besi sulfida. Asam sulfat juga diperoleh dari amonium sulfat, produk samping dalam pembuatan poli (metil 2-methylpropenoate) dan juga dari daur ulang asam sulfat yang telah di gunakan.

2. Konversi belerang ke Belerang dioksida Jika bahan bakunya adalah belerang sulfur, maka terlebih dahulu harus dikonversi menjadi belerang dioksida. Belerang cair disemprotkan ke tungku dan dibakar dalam ledakan udara kering pada sekitar 1300 K. belerang akan terbakar yang ditandai dengan warna api biru S(s) + O2 (g)

SO2(g)

Udara yang berlebih terdiri 10-12% sulfur dioksida dan 10% oksigen. Gasgas tersebut sangat panas dan begitu juga melewati penukar panas (waste heat boiler). Gas didinginkan sampai sekitar 700 K dan air di pipa boiler sekitarnya diubah menjadi uap. Dalam pembuatan satu ton asam sulfat, diproduksi satu ton uap tekanan tinggi.

3. Konversi dari Belerang Dioksida ke Sulfur Trioksida (Proses Kontak) Sebuah pabrik khas berisi satu saluran silinder yang bertindak sebagai fixed bed reactor dengan empat tempat bed dipisahkan dengan katalis atau yang dikenal sebagai konverter, kemudian dipanaskan sampai 700 K, sebagai saluran untuk keluarnya belerang oksida dan udara

24

Katalis, vanadium (V) oksida pada silika umumnya dalam bentuk pelet kecil, dan ditambahkan cesium sulfat pada permukaanya. Fungsi cesium sulfat ini adalah untuk menurunkan titik leleh vanadium (V) oksida sehingga cair pada 700K. Proses Kontak menghasilkan reaksi eksotermis sehingga, untuk hasil yang memuaskan dari sulfur trioksida (di atas 99,5% diperlukan konversi), digunakan suhu rendah agar seekonomis mungkin. Dengan demikian, panas dipindahkan dengan melepaskan gas dari setiap bed dengan menggunakan penukar panas. Sulfur trioksida yang dihasilkan dipindahkan antara bed ketiga dan keempat dan mengalir ke tahap selanjutnya, yaitu konversi sulfur trioksida untuk asam sulfat. Namun, sejumlah kecil sulfur dioksida tidak dikonversi dan melewati keempat katalis bed dan menghasilkan gas, terutama sulfur trioksida yang mengalir ke tahap berikutnya.

4. Konversi dari sulfur trioksida untuk asam sulfat Belerang trioksida yang terbentuk dari bed ketiga (dan sejumlah kecil dari bed keempat) sekarang dikonversi ke asam sulfat. Sulfur trioksida bereaksi dengan air dan reaksi dapat dinyatakan sebagai: SO3(g) + H2O

H2SO4(l)

Namun, air itu sendiri tidak dapat digunakan untuk penyerapan karena ada kenaikan suhu yang besar, dan terbentuk kabut asam sulfat, yang sulit untuk di tangani. Sebaliknya, digunakan asam sulfat dengan konsentrasi sekitar 98%. kemudian disimpan pada konsentrasi tersebut dengan penambahan air dan penghilangan asam pada konsentrasi ini Untuk menjaga suhu di sekitar 400 K, panas dihilangkan dengan penukar panas.Gas yang tidak diserap mengandung sekitar 95% nitrogen, 5% oksigen, dan sisa sulfur dioksida. Aliran gas disaring untuk menghilangkan sisa kabut asam sulfat dan dikembalikan ke atmosfer dengan menggunakan cerobong tinggi.

25

Sifat Fisis 

Rumus Molekul

: H2SO4



Berat Molekul

: 98,02 kg/mol



Titik beku

: 283,46 K



Fase (1 atm)

: Cair



Titik didih

: 610 K



Temperatur Kritis

: 925 K



Tekanan Kritis

: 64 bar



Densitas

: 0,5540 g/cm3 (Yaws, 1999)

Sifat Kimia 1. Membuat HCl dengan cara memanaskan H2SO4 pekat dengan natrium klorida. H2SO4 + NaCl ==> NaHSO4 + HCl Selaim dengan NaCl, memanaskan logam logam klorida dengan asam sulfat pekat dan mangan dioksida dapat menghasilkan HCl 2. Pembuatan SO3 dengan cara memanaskan asam.sulfat pekat dengan jumlah besar P2O5. H2SO4 + P2O5 ==> SO3 + 2HPO3 3. Pembuatan SO2 dilaboratorium biasanya adalah dengan mereaksikan H2SO4 pekat dengan Cu. Cu + 2H2SO4 ==> CuSO4 + SO2 + 2H2O 4. Dengan memanaskan CaF2 dengan asam sulfat pekat dilaboratorium kita bisa membuat HF. CaF2 + H2SO4 ==> 2HF + CaSO4 5. HI juga bisa dibuat dengan memanaskan garam NaI dengan H2SO4 pekat. 2NaI + H2SO4 ==> 2HI + Na2SO4

26

6. Selain metanol, semua alkohol lain jika direaksikan akan membebaskan molekul air. Metanol bereaksi dengan H2SO4 menghasilkan dimetil sulfat. 2CH3OH + H2SO4 ==> (CH3)2SO4 + H2O 7. Asam sulfat akan menyerap etena (C2H4) jika ada diudara membentuk etil hidrogen sulfat C2H5.HSO4. C2H4 + H2SO4 ==> C2H5.HSO4

2.2

Produk

Alumunium Sulfat Aluminium sulfat dapat dibuat dengan penambahan aluminium hidroksida, Al(OH)3, ke dalam asam sulfat, H2SO4 : 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3·6H2O Aluminium sulfat [Al2(SO4)3] atau yang lebih dikenal dengan tawas merupakan salah satu bahan kimia yang sangat diperlukan baik dalam industri pengolahan air. Kebutuhan aluminium sulfat selama ini diimpor dari luar negeri misalnya dari Singapura dan Australia dengan harga yang sangat mahal, sedangkan kebutuhannya cukup banyak. Industri yang menggunakan aluminium sulfat diantaranya adalah industri kertas, industri kulit, industri batik, industri tekstil, industri

kosmetik

dan

industri

bahan

pemadam

api

(Zakaria,

2003).

Perkembangan penduduk Indonesia yang semakin pesat dan penggunaan air semakin banyak, penggunaan aluminium juga semakin banyak. Oleh karena itu produksi aluminium sulfat sangatlah penting untuk mengatasi kekurangan dan mengurangi impor dari luar Negeri. Bahan baku yang digunakan untuk proses pembuatan aluminium sulfat tersedia dalam jumlah yang cukup besar di dalam negeri. Bahan Baku tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu sumber aluminium dan sumber sulfat. Namun para industriawan dan ilmuan berlomba-lomba mencari bahan baku yang baru atau proses pembuatan yang lebih efisien. Umumnya aluminium sulfat dibuat dari bauksit dan asam sulfat dengan dipanaskan selama 15-20 jam. Bahan galian

27

yang mengandung aluminium juga telah dicoba sebagai bahan baku. Diantaranya yaitu kaolin, mika, dan lempung yang sudah pernah diteliti untuk diambil aluminiumnya dengan jalan direbus memakai larutan asam sulfat, namun ternyata hasilnya kurang memuaskan. Pengolahan lempung dengan asam sulfat 81% pada titik didih normal larutan disertai dengan pengadukan selama 10 jam, hanya dapat melarutkan 16% dari jumlah aluminium yang ada dalam lempung (Agra, I B dan Munawar, 1963). Kaolin merupakan salah satu jenis tanah liat yang bersifat menyerap air, yang merupakan hasil pelapukan dan diskomposisi batuan beku dan batuan metamorf yang komplek akan aluminium silika. Kaolin merupakan lempung yang berkualitas tinggi, warna putih keabu-abuan dan ditemukan sebagai endapan sedimenter. Menurut data pusat statistik (1995), di Provinsi Aceh terdapat cadangan kaolin yang cukup banyak, tidak kurang dari 450 juta ton. Lokasi ditemukannya cadangan ini menyebar di beberapa daerah, diantaranya Kabupaten Aceh Tenggara (Kecamatan Badar), Kabupaten Gayo Lues (Kuta Panjang dan Blang Kejeren) dengan jumlah 448 juta ton, Kota Sabang (Kecamatan Suka Karya dan Suka Jaya) dengan jumlah 2,88 juta ton, Kabupaten Aceh Tengah (Kecamatan Silih Nara) dan Kabupaten Aceh Barat (daerah Krueng Seunangan). Mengingat banyaknya kaolin yang belum dimanfaatkan di Aceh dan banyaknya kebutuhan kaolin untuk keperluan industri aluminium sulfat, maka perlu dilakukan suatu kajian yang mendalam tentang pemprosesan kaolin menjadi produk aluminium sulfat ( tawas). Pada tahun 1975, Ida Bagus Agra dan Sugianto telah melakukan penelitian tentang pembuatan aluminium sulfat dari kaolin dan asam sulfat dengan proses kering, menggunakan kaolin yang bersumber dari Jawa Barat. Hasil dari penelitian tersebut, dimana kondisi optimum proses yang dihasilkan yaitu temperatur 170 oC, waktu menit, konsentrasi H2SO4 60%, rasio asam sulfat dan kaolin 3:1, dengan nilai konversi 73,23%. Perbedaan karakteristik dari bahan baku yang digunakan dapat mempengaruhi nilai konversi yang diperoleh, dimana kadar Al2O3 dari kaolin yang bersumber dari Jawa Barat hanya

28

sebesar 24,54% sedangkan kadar Al2O3 dari kaolin yang bersumber dari Jaboi, Kota Sabang adalah sebesar 38%.

Kegunaan Aluminium sulfat digunakan dalam pemurnian air dan sebagai mordan dalam zat warna dan tekstil cetak. Dalam pemurnian air, Aluminium sulfat menyebabkan kotoran menggumpal yang dapat disingkirkan sebagai partikel yang mengendap di dasar wadah/tangki atau lebih mudah disaring. Proses ini disebut koagulasiatau flokulasi. Bila terlarut dalam jumlah besar dari air netral atau air sedikit basa, maka aluminium sulfat menghasilkan endapan gelatin dari aluminium hidroksida, Al(OH)3. Dalam zat warna dan kain cetak, endapan gelatin membantu zat warna untuk mematuhi serat pakaian dengan menampilkan pigmen tak larut. Aluminium sulfat terkadang digunakan untuk mereduksi pH tanah pekarangan, karena ia menghidrolisis membentuk endapan aluminium hidroksida dan larutan asam sulfat encer. Satu contoh dari apa yang mengubah tingkat pH tanah dapat dilakukan untuk tanaman yang tampak ketika memandang Hydrangea macrophylla. Tukang kebun dapat menambahkan aluminium sulfat ke dalam tanah untuk mengurangi tingkat pH yang pada gilirannya akan menghasilkan bungabunga Hydrangea yang berubah dengan warna yang berbeda. Aluminium kalium sulfat dan bentuk alum lain, aluminium ammonium sulfat merupakan bahan aktif dalam beberapa anti keringat; namun, mulai pada tahun 2005 FDA Amerika Serikat tidak memperpanjang pengakuannya sebagai peredam basah (anti-peluh). Aluminium kalium sulfat biasanya ditemukan dalam ragi, dimana terdapat perselisihan pendapat atas penggunaannya karena kekhawatiran mengenai keamanan menambahkan aluminium untuk makanan. Dalam industry konstruksi aluminium sulfat digunakan sebagai zat tahan air (waterproofing) dan akselerator dalam beton. Penggunaan lainnya adalah

29

bahan berbusa dalam busa pemadam kebakaran. Aluminium sulfat juga digunakan sebagai pensil obat penahan darah, dan mengurangi nyeri dari sengatan dan gigitan serangga. Aluminium sulfat juga dapat sangat efektif sebagai moluskisida, membunuh siput Spanyol.

Reaksi Kimia Dekomposisi senyawa ini menjadi γ-alumina dan sulfur dioksida ketika dipanaskan antara suhu 580°C dan 900°C. Ia bergabung dengan membentuk garam hidrat dari berbagai komposisi. Aluminium sulfat bereaksi dengan natrium bikarbonat untuk mana menyetabilkan busa telah ditambahkan yang menghasilkan karbon dioksida untuk busa pemadam api: Al2(SO4)3 + 6 NaHCO3 → 3 Na2SO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2 Karbon dioksida ditangkap oleh penyetabil busa dan membentuk busa tipis yang akan mengapung di atas bahan bahan bakar hidrokarbon dan membendung akses ke oksigen udara, menjinakkan api. Busa kimia tidak stabil untuk penggunaan pada pelarut polar seperti alkohol, karena bahan bakar akan bercampur dengan dan mengurai busa kosong. Karbon dioksida yang dihasilkan juga berfungsi untuk mendorong busa keluar dari wadah, baik itu alat pemadam kebakaran portabel atau instalasi tetap menggunakan hoselines. Busa kimia dianggap usang di Amerika Serikat dan telah digantikan oleh busa mekanis sintetis, seperti AFFF yang memiliki umur simpan lebih lama, lebih efektif, dan lebih fleksibel, meskipun beberapa negara seperti Jepang dan India terus menggunakannya.

Sifat Fisis  Rumus Molekul

: Al2(SO4)3

 Berat Molekul

: 342,15 g/mol

 Fase (1 atm)

: Padat

30

 Titik lebur

: 770 oC

 Densitas

: 2,672 g/cm3

 Kelarutan

: 89 g/100 mL dalam 100 oC

Sifat Kimia Aluminium sulfat bereaksi dengan natrium bikarbonat untuk mana menyetabilkan busa telah ditambahkan yang menghasilkan karbon dioksida untuk busa pemadam api: Al2(SO4)3 + 6 NaHCO3 → 3 Na2SO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2 Karbon dioksida ditangkap oleh penyetabil busa dan membentuk busa tipis yang akan mengapung di atas bahan bahan bakar hidrokarbon dan membendung akses ke oksigen udara, menjinakkan api. Busa kimia tidak stabil untuk penggunaan pada pelarut polar seperti alkohol, karena bahan bakar akan bercampur dengan dan mengurai busa kosong. Tawas ada 5 macam, yaitu: 1. Natrium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas natrium) dengan formula NaAl(SO4)2. 12H2O 2. Kalium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas kalium) dengan rumus KAl(SO4)2. 12H2O Reaksi yang terbentuk adalah : 2Al(s) + 2K+(aq) + 2OH–(aq) + 6H2O(l)  2K+(aq) + 2Al(OH)4–(aq) + 3H2(g). Dimana Ion aluminium, Al(OH)4-yang bersifat amfoter jika direaksikan dengan asam sulfat, dan diendapkan sebagai aluminium hidroksida, tetapi larut pada pemanasan. Reaksi yang terbentuk yaitu : 2K+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 2H+(aq) + SO42-(aq)  2Al(OH)3(s) + 2K+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l) 2Al(OH)3(s) + 6H+(aq) + 3SO42-(aq)  2Al3+(aq) + 3SO42-(aq) + 6H2O(l)

31

3. Amonium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas amonium) dengan formula NH4Al(SO4)2.12H2O. 4. Kalium kromium(III) sulfat dodekahidrat (tawas kromium) dengan formula KCr(SO4)2.12H2O Reaksi yang terbentuk : 8H+(aq) + CrO72-(aq) + 3C2H5OH(aq)  3CH3CHO(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) Dimana ion sulfat dari asam sulfat dan ion kalium dari kalium dikromat bergabung dengan ion kromium(III) membentuk kristal tawas kromium yang terbentuk oktahedron dan berwarna violet sampai hijau gelap jika larutan yang pekat didinginkan. Reaksi yang terbentuk : K+(aq) + Cr3+(aq) + 2O42-(aq) + 12H2O(l)  KCr(SO4)2. 12H2O(c). 5. Amonium besi(III) sulfat dodekahidrat (tawas besi(II)) dengan formula NH4Fe(SO4)2.12H2O Reaksi yang terbentuk yaitu : 2H+(aq) + NO3–(aq) +Fe2+(aq)  Fe3+(aq) + NO2(g) + H2O(l) Dimana ion amonium dan ion sulfat dari amonium sulfat, (NH4)SO4, mengkristalkan ion besi(III) sebagai tawas besi(III). NH4+(aq) + Fe3+(aq) + 2SO42-(aq) + 12H2O(l)  NH4Fe(SO4)2. 12H2O(c). 2.3

Macam – Macam Proses

Aluminium sulfat atau yang lebih dikenal dengan tawas merupakan salah satu bahan kimia yang sangat diperlukan baik dalam industri pengolahan air. Alum berbentuk kristal putih, bersifat larut dalam air dan tidak dapat larut dalam alkohol (Faith and Keyes,1957). Bahan baku yang digunakan untuk proses pembuatan aluminium sulfat tersedia dalam jumlah yang cukup besar di dalam negeri. Alumunium Sulfat dapat dibuat dengan berbagai cara dan dengan bahan baku baik dari kaolin atau dari alumina.Dalam pembuatan Aluminium Sulfat dikenal 2 macam proses yang

32

umum digunakan,yaitu :

1.

Kaolin dan Asam Sulfat Dengan Kering Metode Konversi aluminium terlarut yang terbaik pada reaksi antara kaolin dan

asam sulfat diperoleh sebesar 82% yaitu pada kondisi reaksi dengan temperatur 180oC, waktu 90 menit, dan putaran pengaduk 350 rpm. Derajat keasaman (pH) produk aluminium sulfat yang dihasilkan pada penelitian ini adalah sebesar 3,15 hingga 3,2. Bahan baku kaolin yang dapat dibuat produk yang lebih berdaya guna serta mempunya nilai ekonomi yang lebih tinggi menjadi aluminium sulfat (M.Husin Ismayanda,2011). Sebelum masuk ke reactor, kaolin harus menjalani pretreatmen terlebih dahulu dimana proses pretreatmen meliputi. (1) garam kaolin di recovery di dalam proses crystalizer pertama ; (2) alumina yang telah di recovery kemudian di murnikan dari pengotor pengotor nya yang berupa besi dan pengotor pengotor lainya ( U.S. Patent No 3216792). Pembuatan alumunium sulfat dilakukan dengan cara melarutkan bahan yang mengandung Al2O3 dengan H2SO4 60% dalam reaktor dengan kondisi operasi tekanan 1 atm dan temperature 90oC selama 1,5 jam. Dalam kaolin terdapat senyawa Fe2O3 yang dapat bereaksi dengan H2SO4, kaolin dengan kandungan Fe2O3 yang rendah akan sangat menguntungkan dalam pembuatan aluminium sulfat karena produk yang dihasilkan semakin murni. Reaksi ini sangat dipengaruhi oleh suhu dan komposisi dari bahan baku. Reaktor yang digunakan adalah reaktor CSTR/RATB dengan konversi sebesar 85%. Reaksi yang terjadi antara kaolin dan asam sulfat adalah sebagai berikut: Al2O3 (s) + 3H2SO4 (l) → Al2(SO4)3 (l) + 3H2O (l) ...............................(1.1) Selain reaksi di atas, di dalam raktor terjadi reaksi samping, yaitu reaksi antara Fe2O3 dengan H2SO4, berikut reaksi samping yang terbentuk pada reaktor : Fe2O3 (s) + 3H2SO4 (l) → Fe2(SO4)3 (s) + 3H2O (l) ..............................(1.2) Setelah dari reaktor kemudian hasil reaksi dipisahkan dari padatannya. kemudian filtrat dikristalkan menggunakan kristalizer, lalu kristal aluminium

33

sulfat dipisahkan dari cairannya. Selanjutnya dilakukan penguapan dengan menggunakan rotary dryer. Setelah itu produk disimpan dalam gudang penyimpanan untuk selanjutnya di pasarkan ( U.S. Patent No 3216792). Kaolin Besi

H2SO4 60% H2SO 4 60% Hopper Reaktor T=90°C,P=1atm Centrifuge Evaporator Crystalizer Centrifuge Rotary Dryer Al2(SO4)3 Al2(SO4)3

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Aluminium Sulfat dari Kaolin dan Asam Sulfat 2.

Proses Guilin Dalam proses guilini menggunakan bahan baku Alumunium Hidroksida

dan asam sulfat. Berikut reaksi aluminium hidroksida dan asam sulfat sehingga menghasilkan aluminium sulfat: 2Al(OH3) (s)+ 3H2SO4 (l) → Al2(SO4)3 (l) + 6H2O (l) .........................(1.3) Alumunium hidroksida dan asam sulfat diumpankan ke dalam reaktor dengan suhu operasi 170oC d tekanan 5-6 atm. Kemudian hasil dari reaktor dipekatkan menggunakan evaporator, keluaran dari evaporator diteruskan ke dalam tangki vakum untuk didinginkan. Dari tangki vakum kemudian di alirkan ke dalam mixer dan ditambahkan dengan 1-2% alumunium sulfat untuk

34

mempercepat proses pembentukan produk. Keluar dari mixer hasil dikristalkan dengan crystalizer, kemudian dilakukan pengecilan ukuran dengan didinginkan kemudian disimpan di silo penyimpanan (U.S. Patent No 3226188).

Kaolin H2SO4 H2SO4

Hopper Reaktor T=170°C,P=5-6atm Evaporator Vacum Tank Crystalizer Crreener Hammer Mill Al2(SO4)3 Al2(SO4)3

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Pembuatan Aluminium Sulfat Proses Guilini 2.4

Pemilihan Proses

Kelayakan Teknis Kelayakan teknik terhadap suatu reaksi biasanya ditinjau dari energi bebas gibbs (∆G). ∆Gºf Reaksi = ∑∆Gºf Produk – ∑∆Gºf Reaktan Berikut data energi bebas gibbs pembentukan (∆Gºf) dan panas pembentukan standar (∆Hºf) pada keadaan standar (T=298 K) :

35

Tabel 2. 1 Data Energy Bebas Pembentukan dan Panas Pembentukan ∆Gºf (kkal/mol) -376,87

∆Hºf (kkal/mol) -399,09

H2SO4(l)

-164,82

-193,69

H2O(l)

-56,68

-68,31

Al(OH3)(s)

-272,9

-304,8

Al2(SO4)3(s)

-739,53

-820,99

Al2(SO4)3.14 H2O(s)

-263,54

-303,89

Komponen Al2O3(s)

Sumber :Tabel 2-178 dan 2-179 Perry’s 8thed a. Reaksi menggunakan bahan baku kaolin dan asam sulfat Al2O3 (s) + 3 H2SO4 (l) → Al2(SO4)3 (s) + 3 H2O(l) ∆HºReaki

= (∆Hºf Al2O3 + ∆Hºf H2O ) – (∆Hºf Al2O3 + ∆Hºf 3 H2SO4 ) = (-820,99 + (-68,31)) – (-739,53 + (-56,68)) = -296,52 kkal/mol

∆GºReaki

= (∆Gºf Al2O3 + ∆Gºf H2O ) – (∆Gºf Al2O3 + ∆Gºf 3 H2SO4 ) = (-739,53 + (-56,68)) - (-272,9 + (-164,82)) = -358,5 kkal/mol

b. Reaksi menggunakan proses Giulini 2 Al(OH3)(s) + 3H2SO4(l) → Al2(SO4)3(s) + 6H2O(l) ∆HºReaki

= (∆Hºf Al2O3 + ∆Hºf H2O ) – (∆Hºf Al2O3 + ∆Hºf 3 H2SO4 ) = (-820,99 + (-68,31)) - (-304,8 + (-193,69)) = 390,81 kkal/mol

∆GºReaki

= (∆Gºf Al2O3 + ∆Gºf H2O ) – (∆Gºf Al2O3 + ∆Gºf 3 H2SO4 ) = (-739,53 + (-56,68)) - (-272,9 + (-164,82)) = -358,5 kkal/mol

36

Tabel 2. 2 Perbandingan proses pembuatan aluminium sulfat

No

Proses I

Proses II

Proses Kaolin dan Asam Sulfat

Proses Gullini

Kondisi Operasi

1

Suhu

90 oC

170 oC

2

Tekanan

1 atm

5-6 atm

3

Konversi

85%

95%

4

Energi bebas gibbs

- 254,52 kkal/mol

- 358,5 kkal/mol

-296,52 kkal/mol

- 390,82 kkal/mol

(∆G) 5

Panas Pembentukan (∆H)

Beradasarkan perhitungan ∆HReaksi dan ∆GReaksi dari semua proses yang ada maka dipilihlah proses yang pertama yaitu aluminium sulfat dengan bahan baku kaolin dan asam sulfat, dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Reaksi berlangsung secara spontan, yang artinya membutuhkan energi yang lebih kecil 2. Reaksi berlangsung secara eksotermis 3. Kebutuhan kaolin sebagai bahan baku tidak diimpor 4. Profit yang dihasilkan dari perhitungan lebih besar dari kedua proses yang lain.

37