“PERHITUNGAN KONVERSI REAKSI NATRIUM KARBONAT (Na2CO3)
UNTUK MENURUNKAN KADAR Ca2+ PADA UNITCHEMICAL
PLANT DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk, PORSEA ”
KARYA AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Dalam Mengikuti Ujian Akhir Guna Mendapatkan Gelar Ahli Madya Politeknik
Teknologi Kimia Industri Medan
Oleh :
SERIUS RANTO ANUS NAZARA
NIM : 14 01 160
KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN R.I.
POLITEKNIK TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI MEDAN
JURUSAN TEKNIK KIMIA
2017
ABSTRAK
Larutan garam (brine) banyak digunakan sebagai bahan
baku dalam indusri Klor-alkali yang menghasilkan Klorin (Cl2) dan
Natrium Hidroksida (NaOH). Teknologi yang digunakan adalah elektrolisa larutan
garam dengan sel membran. Pemurnian larutan garam dari impurities perlu
dilakukan agar tidak terbentuk endapan CaCO3 pada permukaan membran
yang dapat menurunkan produksi akibat penurunan effesiensi membran,
meningkatkan konsumsi power listrik akibat naiknya tekanan membrane dan
turunnya umur membrane sehingga harus sering dilakukan pergantian sel membrane
dalam electrolizer. Proses
pemurnian larutan garam (Brine) yang
dilakukan di unit Brine Treatment, Chemical Plant, PT. Toba Pulp Lestari,
Tbk, Porsea bertujuan untuk mengurangi impurities
seperti Kalsium dan Magnesium di dalam larutan garam (Brine) agar memenuhi spesifikasi sebagai umpan pada proses
elektrolisa larutan garam. Salah satucara yang dilakukan untuk menurunkan impurities seperti Kalsium dan Magnesium
adalah dengan penambahan Natrium Karbonat (Na2CO3).
Tujuan dari penulisan Karya Akhir ini adalah untuk menghitung konversi reaksi Natrium
Karbonat untuk menurunkan kadar Kalsium yang terdapat pada larutan garam (brine). Konversi Natirum Karbonat dihitung
berdasarkan jumlah Natrium Karbonat yang bereaksi dengan Kalsium dan Magnesium yang
terdapat dalam larutan garam (brine).
Dari hasil analisa
yang telah dilakukan dengan menggunakan reaksi stokiometri diperoleh kebutuhan
Natrium Karbonat untuk menurunkan konsentari CaCl2 dengan laju brine 15 m3/jam adalah 9,6112
kg/jam dan Konversi reaksi Na2CO3 adalah 52,44%.
Kata kunci: Na2CO3,
Impurities, Larutangaram (brine), Elektrolisa
LEMBAR PENGESAHAN
“PERHITUNGAN KONVERSI REAKSI NATRIUM KARBONAT
(Na2CO3) UNTUK MENURUNKAN KADAR Ca2+ PADA UNIT CHEMICAL PLANT DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk, PORSEA ”
Yang Telah Dipersiapkan dan Disusun Oleh:
SERIUS RANTO ANUS NAZARA
NIM. 14 01 160
Telah dipertahankan di depan dewan penguji
Pada tanggal : 19 September 2017
Dan dinyatakan telah memenuhi syarat yang
diperlukan
Untuk mendapatkan derajat Ahli Madya
Diploma Tiga (D-III)
Pada
Politeknik Teknologi
Kimia Industri Medan
Pembimbing I Anggota
Tim Penguji
(Yenny Sitanggang,
ST, MT)
NIP:
19721026 200112 2 002 1. (Ir. Mariani Sebayang,
M.Si)
NIP. 19600405 199003 2 001
2. (Gimelliya
Saragih, ST, M.Si)
NIP. 19761007 200312 2 002
Pembimbing II 3. (Dra. Ratnawaty
Tarigan, M.Si)
NIP.
19540519 198303 2 002
(Ir. Rosmiati, M.Si)
NIP: 19590604 198303 2 003 4. (Yenny Sitanggang,
ST, MT)
NIP.
19721026 200112 2 002
Medan,
Oktober 2017
Politeknik Teknologi Kimia Industri
Direktur
(Ir. H. Mansyur, M.Si)
NIP. 19590201 198603 1 013
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur
penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya
kepada kita semua. Sehingga penulis dapat menyelesaikan Penulisan Karya Akhir ini.
Dalam penelitian ini penulis banyak
mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis
menyampaikan penghargaan dan ucapan terimakasih kepada :
1.
Bapak
Ir. H. Mansyur, M.Si selaku Direktur Politeknik Teknologi Kimia Industri Medan.
2.
Pembantu
Direktur I, II, III Politeknik Teknologi Kimia Industri Medan.
3.
Ibu
Mahyana, SE. selaku Ka. Sub Bag. Administrasi Akademik Kemahasiswaan dan Kerjasama.
4.
Ibu
Maulidna, ST, M.Si selaku Dosen Wali penulis sekaligus Ketua Jurusan Teknik
Kimia serta Ibu Ratna Kristina Tarigan selaku sekretaris Jurusan Teknik Kimia.
5.
Ibu
Yenny Sitanggang ST, MT selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Rosmiati, M,Si, selaku pembimbing
II yang telah membantu penulis dalam memberikan arahan dan dukungan sehingga penulisan
Karya Akhir ini dapat diselesaikan.
6.
Seluruh
Bapak/Ibu Dosen dan Pegawai pada Politeknik Tekinologi Kimia Industri Medan.
7.
PT.
Toba Pulp Lestari, Tbk, Porsea yang telah memberikan kesempatan kepada saya sehingga
karya akhir ini dapat selesai dengan baik.
8.
Ayah
dan Ibu saya tercinta, adik-adik (Murni Wati Nazara, Juni Putra Nazara,
Setiaman Nazara dan Mayman Jaya Nazara) dan seluruh keluarga besar saya yang
berpartisipasi mendukung penulis baik dalam Doa, moril, maupun material dalam penyelesaian
Karya Akhir ini.
9.
Bang
Budiamanto Siahaan, SE, selaku abag Kos saya yang terus membantu dalam setiap masalah,
teman-teman organisasi Paduan Suara Mahasiswa PTKI Medan dan semua teman teman
yang berjuang dalam penyelesaian Karya Akhir di tahun 2017 ini.
Penulis berharap semoga karya akhir ini dapat bermanfaat untuk
kemajuan ilmu pengetahuan kedepan
Medan, September 2017
Penulis
Serius Ranto Anus Nazara
NIM : 14 01 160
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK..................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN......................................................................... ii
KATA PENGANTAR................................................................................ iii
DAFTAR ISI................................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR................................................................................. vii
DAFTAR TABEL..................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................. ix
BAB 1. PENDAHULUAN........................................................................... 1
1.1 LatarBelakangMasalah................................................................ 1
1.2 PerumusanMasalah...................................................................... 5
1.3 Tujuan Dan ManfaatPenelitian.................................................... 5
BAB 2. TINJAUAN
PUSTAKA................................................................. 6
2.1 Pengertian Pulp........................................................................... 6
2.2 NatriumKarbonat (Na2CO3)........................................................ 7
2.3 NatriumKlorida (NaCl)............................................................... 8
2.4 ManfaatNaCl............................................................................. 13
2.5 Jenis-JenisProses
PengolahanLarutanGaram............................. 13
2.6 ElektrolisaLarutanGaram.......................................................... 16
2.7 KarakteristikKalsium (Ca)......................................................... 20
2.8 Karakteristik Magnesium.......................................................... 20
2.9 KonversiReaksi......................................................................... 21
2.10 KajianPenelitian Yang
Relavan............................................... 21
2.11 KerangkaKonseptual............................................................... 22
BAB 3. METODE
PENELITIAN............................................................ 25
3.1 Tempat Dan WaktuPenelitian................................................... 25
3.2 Pengumpulan Data.................................................................... 25
DAFTAR ISI
Halaman
BAB 4. ANALISA
DATA DAN PEMBAHASAN................................. 31
4.1 Data HasilKerjaPraktek............................................................. 31
4.2 Analisa Data.............................................................................. 34
4.3 Pembahasan............................................................................... 42
BAB 5. KESIMPULAN
DAN SARAN.................................................... 44
5.1 Kesimpulan................................................................................. 44
5.2 Saran........................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Proses
Elektrolisa Menggunakan Membrane ..........................
Gambar
2. Proses Pemurnian Larutan Garam ..........................................
Gambar
3. Proses Pemurnian Larutan Garam ..........................................
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Sifat Sifat Natrium Karbonat (Na2CO3)
.......................................
Tabel 2. Sifat Sifat
Natrium Klorida ............................................................
Tabel 3. Spesifikasi
Larutan Garam ............................................................
Tabel 4. Sifat-Sifat
Kalsium ..........................................................................
Tabel 5. Sifat-Sifat
Magnesium ....................................................................
Tabel 6. Data
Pengamatan Laju Brine dan Konsentrasi Brine .................
Tabel 7. Data
Pengamatan Pengukuran Kadar Ca
Di Dalam Larutan Brine ...............................................................................
Tabel 8. Material
Balance Proses Pemurnian Larutan Garam..................
Tabel 9. Data Hasil
Perhitungan Proses Pemurnian Garam......................
Tabel 10. Data Hasil
Perhitungan Proses Pemurnian Garam....................
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.Standarmutu brine
untuk proses elektrolisa......................... 47
Lampiran 2. Flow sheet brine
treatment................................................. 48
Lampiran
3.Suratketeranganpenerimaan PKL........................................ 49
Lampiran
4.Suratketeranganselesai PKL................................................ 50
Lampiran 5.Daftarnilai PKL................................................................... 51
Lampiran 6. Form kuisioner PKL........................................................... 52
Lampiran 7.Lembarasistensikaryaakhir................................................... 53
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Pulp adalah bahan serat
kering yang dibentuk melalui proses pemisahan serat secara kimiawi atau mekanik dari bahan kayu, limbah serat
atau limbah kertas. Pulp dapat
berbentuk gumpalan atau dibentuk menjadi lembaran. Pulp yang diangkut dan dijual dalam bentuk bubur kertas (yang tidak
diproses kebentuk kertas dalam proses pabrik yang sama) adalah sebagai bahan
setengah jadi. Saat tersuspensi di dalam air, serat terdispersi dan menjadi
lebih lentur. Pulp ini dapat dicetak
menjadi lembaran kertas. Pulp terbuat
dari kayu lunak (softwood) seperti cemara dan dari kayu keras (hardwood)
seperti eucalyptus.
Pulp merupakan salah satu
kebutuhan penting di Indonesia. (Zulferiyenni, 2009). Kebutuhan pulp di dalam negeri dari tahun ke tahun
semakin meningkat seiring dengan peningkatan kebutuhan kertas. Indonesia dengan
jumlah penduduk yang besar menjadikan kertas sebagai salah satu sarana
komunikasi nonverbal dalam berbagai kehidupan.
Sebagian besar industri pulp di Indonesia menggunakan bahan
baku kayu yang berasal dari Hutan Tanaman Industri (HTI). Filosofi Hutan
Tanaman Industri (HTI) dikembangkan dari lahan hutan yang sudah rusak akibat
eksploitasi yang berlebihan di masa lalu dan kemudian ditanami kembali.
Sebagian hasil kayu dimanfaatkan untuk kebutuhan industri, namun sebagian besar
lainnya masih merupakan tanaman. Dengan kata lain, pengelolaan Hutan Tanaman
Industri (HTI) diatur berkelanjutan mengikuti kaidah – kaidah kelestarian.
(Departemen Perindustrian, 2009)
PT. Toba Pulp
Lestari, Tbk, Porsea adalah salah satu perusahaan penghasil pulp terbesar di Indonesia. Bahan baku yang
digunakan di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk adalah kayu dari pohon Eucalyptus dan kayu dari pohon lainnya
yang terdapat di alam. Pulp yang
diproduksi di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk terbagi atas dua macam, yaitu Dissolved Kraft Pulp (DKP) dan Bleached Kraft Pulp (BKP). (Anonim,
2010)
Dissolved Kraft Pulp dan Bleached
Kraft Pulp diproduksi secara Kraft (Kimia).
Kedua jenis pulp ini dibedakan
berdasarkan jenis kayu yang digunakan. Dissolved Kraft Pulp adalah pulp yang diproduksi dengan bahan baku
kayu Eucalyptus. Sedangkan Bleached Kraft Pulp (BKP) adalah pulp yang diproduksi dengan bahan baku
kayu campuran, seperti Eucalyptus dan
Pinus. (Anonim, 2010)
Namun, PT.
Toba Pulp Lestari, Tbk lebih mengutamakan produksi pulp jenis Dissolved Kraft
Pulp (DKP) dari pada pulp jenis Bleached
Kraft Pulp (BKP). Hal ini dikarenakan harga jual dari pulp jenis Dissolved Kraft
Pulp (DKP) lebih tinggi dari pada pulp
jenis Bleached Kraft Pulp (BKP) yang
harga jualnya lebih rendah dengan biaya produksi yang lebih tinggi. (Anonim,
2010)
Untuk
mendukung proses – proses produksi pulp tersebut, PT. Toba Pulp Lestari,
Tbk telah dilengkapi dengan Pabrik Kimia (Chemical
Plant) yang beroperasi untuk memproduksi bahan – bahan kimia untuk
keperluan dalam pabrik, seperti Bleaching
(Pemutihan Pulp) di unit Bleaching Plant dan Water Treatment (Pengolahan Air).
Chemical Plant (Pabrik Kimia) yang
beroperasi untuk menghasilkan bahan – bahan kimia terbagi atas dua seksi utama,
yaitu :
a.
Chlor Alkali Plant
Chlor Alkali Plant (Pabrik Klor Alkali) terbagi atas enam unit, antara
lain :
1. Unit Brine Treatment
2. Unit Sulphur Dioxide (SO2) Plant
3. Unit Cell House
4. Unit Oxygen and Nitrogen PSA
5. Unit Chlorine Treatment
6. Unit Hypo Plant
b.
Chlorine Dioxide Plant
Chlorine
Dioxide Plant (Pabrik Klorin Dioksida) terbagi atas empat unit, antara lain :
1. Unit Chlorate Cell Electrolyzer
2. Unit Chlorine Dioxide (ClO2) Generator
3. Unit HCl Plant
4. Unit Chiller
Salah satu unit yang penting dan berkaitan dengan
permasalahan pokok yang hendak dibahas adalah unit Pengolahan Larutan Garam (Brine Treatment). Pengolahan ini
bertujuan untuk memperoleh larutan garam dengan kandungan zat pengotor sekecil
mungkin.
Salah satu
bahan baku yang digunakan di Chemical
Plant untuk memproduksi bahan – bahan kimia adalah Natrium Klorida (NaCl). Natrium
Klorida dalam bentuk padatan dilarutkan dengan Demin Water (Air Demineralisasi) sehingga menjadi larutan garam.
Larutan garam inilah yang akan dielektrolisa untuk menghasilkan bahan kimia
seperti Natrium Hidroksida 32% dan 10%, Klorin (Cl2) dan Hidrogen (H2).
Namun, sebelum
masuk ke proses elektrolisa, larutan garam harus melewati proses pengolahan
larutan garam (Brine Treatment)
terlebih dahulu dengan tujuan untuk mengurangi kandungan zat pengotor di dalam
larutan garam. Kandungan zat pengotor seperti Kalsium dan Magnesium dapat
menyebabkan kerusakan pada sel membran penukar kation yang digunakan pada
proses elektrolisa.
Salah satu
cara yang digunakan untuk mengurangi kandungan zat pengotor seperti Kalsium dan
Magnesium dalam larutan garam adalah dengan penambahan Natrium Karbonat (Na2CO3).
Kalsium dan Magnesium dalam larutan garam bereaksi dengan Na2CO3
sehingga konsentrasi Kalsium dan Magnesium dalam larutan garam mengalami
penurunan.
Zat – zat pengotor dalam larutan garam yang tidak dikurangi
terlebih dahulu, dapat menyebabkan penyumbatan pada sel membran dan mengurangi
efisiensi kerja sel membran. Selain itu, konsentrasi Kalsium dan Magnesium
dalam larutan garam juga dapat menyebabkan kerak pada perpipaan sehingga dapat
mengakibatkan penyumbatan pada perpipaan.
Kandungan zat – zat pengotor (impurities) yang terdapat pada larutan garam dalam bentuk Kalsium
Klorida (CaCl2) dan Magnesium Klorida (MgCl2).
Zat – zat pengotor tersebut bereaksi dengan Natrium Karbonat (Na2CO3)
di dalam Tanki Precipitation membentuk
endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) dan Magnesium Karbonat (MgCO3)
dengan mekanisme reaksi sebagai berikut :
Na2CO3
+ Ca2+ → CaCO3↓ + 2Na+
Na2CO3
+ Mg2+ → MgCO3↓+ 2Na+
Berdasarkan
reaksi tersebut, maka dapat diketahui penurunan konsentrasi Kalsium dan
Magnesium dalam larutan garam dan Natrium Karbonat yang dibutuhkan untuk
bereaksi dengan Kalsium dan Magnesium.
Berdasarkan
uraian – uraian tersebut, penulis berminat untuk membahas judul mengenai :
“PERHITUNGAN KONVERSI REAKSI NATRIUM KARBONAT (Na2CO3)
UNTUK MENURUNKAN KADAR Ca2+ PADA UNIT CHEMICAL PLANT DI PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk, PORSEA”.
1.2.
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang masalah yang
telah dikemukakan, maka yang menjadi rumusan masalah antara lain :
1. Berapa jumlah Natrium
Karbonat (Na2CO3) yang dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi
Kalsium dalam umpan larutan garam (brine) dengan laju 15 m3/jam
?
2. Berapa harga Konversi Reaksi
(%) dari Natrium Karbonat (Na2CO3) yang bereaksi dengan
larutan garam (Brine) ?
1.3.
Tujuan dan Manfaat
Penelitian
1.3.1.
Tujuan Penelitian
a. Untuk mengetahui jumlah
Natrium Karbonat yang dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi Kalsium dalam
larutan garam.
b. Untuk mengetahui harga konversi
reaksi Natrium Karbonat (Na2CO3).
1.3.2. Manfaat Penelitian
a. Mengurangi resiko kerugian
akibat penggunaan Natrium Karbonat yang terlalu berlebihan.
b. Menjaga kualitas larutan
garam agar konsentrasi Kalsium dan Magnesium dalam larutan garam dapat memenuhi
standar sebagai umpan masuk untuk proses
elektrolisa di Unit Chlor Alkali Plant.
BAB 2
KAJIAN PUSTAKA
2.1.
Pengertian Pulp Secara Umum
Pulp adalah salah satu produk dengan bahan baku utama kayu. Pulp pada umumnya digunakan untuk
pembuatan kertas. Selain kertas, pulp
juga diproses menjadi berbagai turunan selulosa,
seperti sutera rayon dan selofan. Tujuan utama dari pembuatan pulp kayu adalah untuk melepaskan serat
– serat yang dapat dilakukan secara kimia atau secara mekanik atau dengan
kombinasi dua tipe perlakuan tersebut. (Sastrohamidjojo, 1995)
Sebagai mana
yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa pulp
merupakan hasil pembuburan bahan tumbuhan yang komponen utamanya adalah selulosa. Ada dua jenis kayu yang
digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp,
yaitu :
1. Kayu yang berserat pendek (Hard Wood)
2. Kayu yang berserat panjang (Soft Wood)
Kayu yang digunakan sebagai
bahan baku adalah kayu dari pohon Eucalyptus.
Hal ini dikarenakan kayu tersebut mengandung serat selulosa yang tinggi jika dibandingkan dengan tumbuhan yang lain.
(Tarigan, 2015)
Adapun
komponen senyawa yang merupakan penyusun pulp
adalah sebagai berikut;
a.
Selulosa
Selulosa tersusun atas molekul glukosa rantai lurus dan panjang yang
sangat diharapkan dalam pembuatan pulp.
b.
Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah senyawa yang tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang. Hemiselulosa lebih muda larut dalam air dan biasanya dihilangkan
dalam proses pulping.
c.
Lignin
Lignin adalah jaringan polimer
fenolik tiga dimensi yang berfungsi merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pulping
kimia dan proses pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selulosa
secara signifikan.
d.
Ekstraktif
Kayu mengandung sejumlah kecil substansi bervariasi yang disebut
dengan Ekstraktif. Asam lemak, asam
renian, lilin, dan senyawa fenol adalah kelompok Ekstraktif. (Tarigan, 2015)
2.2.
Natrium Karbonat (Na2CO3)
Natrium Karbonat (Na2CO3) atau
lebih dikenal dengan nama Soda Ash
adalah suatu zat padat ringan yang agak larut di dalam air dan biasanya
mengandung 99,3% Na2CO3. (Austin, 1996). Natrium Karbonat
(Na2CO3) juga merupakan komoditas kimia, dimana sekitar
75% produksi dunia adalah abu sintetis yang dibuat dari Natrium Klorida (NaCl)
melalui proses Solvay atau proses
yang sejenis dan sisanya sekitar 25% diperoleh dari Natrium Karbonat alami.
(Hudi, 2009)
Natrium Karbonat
juga merupakan senyawa yang mempunyai berat molekul 106 gr/mol. Natrium
Karbonat berwarna putih, berbentuk padatan kristal dan ada pula yang berbentuk
bubuk yang bersifat higroskopik
Dalam dunia perdagangan, Natrium Karbonat banyak
dimanfaatkan untuk industri kaca, obat – obatan, bahan makanan, water treatment, deterjen, industri pulp dan kertas, industri tekstil dan
lain – lain.
Pada proses pembuatan pulp, larutan Na2CO3 merupakan make up atau pengotor pada larutan
pemasak (white liquor) dimana Na2CO3
ini merupakan alkali yang tidak aktif pada proses pemasakan chip. Akan tetapi
melalui proses recaustizing Na2CO3
ini dapat digunakan untuk menghasilan NaOH dengan penambahan CaCO3
pada proses pengapuran di lime klin,
dimana NaOH yang dihasilkan akan digunakan sebagai larutan pemasak chip. (Elisa Putri, 2009).
Berikut ini adalah sifat – sifat dari Natrium Karbonat
(Na2CO3) antara lain;
Tabel
1. Sifat – sifat Natrium Karbonat (Na2CO3)
Jenis
Sifat
|
Keterangan
|
Rumus Molekul
|
Na2CO3
|
Berat Molekul
|
106 gr/mol
|
Titik Lebur, 1 atm
|
851°C
|
Kelarutan, 0°C
|
7,1 gr/100 gr H2O
|
Kelarutan , 100°C
|
485 gr/100 gr H2O
|
Berat Jenis, 20°C
|
2,533 gr/ml
|
Panas Spesifik, 30°C
|
0,89 kal/mol
|
Panas Penguapan
|
7000 kal/mol
|
Kapasitas Panas, 25°C
|
4,3350 kal/mol°C
|
Sumber:
Hudi (2009).
2.3.
Garam
(NaCl)
Garam
(NaCl) atau lebih dikenal dengan nama garam dapur, termasuk dalam kelas mineral
halida atau dikenal dengan nama Halite,
dengan komposisi kimia sebagai Natrium Klorida (NaCl) yang terdiri dari 39,3%
Natrium (Na) dan 60,7% Klorida (Cl). (Agus dkk, 2006). Garam ini umumnya
diperoleh dari bahan baku berupa air laut, batuan garam, dan larutan garam
alamiah. (Angela dan Judy, 2014)
Natrium
Klorida (NaCl) merupakan garam yang paling banyak ditemukan di dunia. NaCl
murni berbentuk kristal kubik berwarna putih dengan sifat – sifat antara lain :
Tabel 2. Sifat – sifat Natrium Klorida (NaCl)
Jenis
Sifat
|
Keterangan
|
Berat Molekul
|
58,44 gr/mol
|
Bentuk Kristal
|
Kubik
|
Warna
|
Tidak berwarna/Putih
|
Densitas
|
2,165 gr/ml
|
Titik Leleh
|
801°C
|
Titik Didih
|
1413°C
|
Kapasitas Panas
|
0,853 J/gr °C
|
Panas Pelarutan, 1 kg H2O, 25°C
|
3,757 kJ/mol
|
Surber:
Angela dan Judy (2014).
Garam
dapat diperoleh dengan tiga cara, yaitu penguapan air laut dengan sinar
matahari, penambangan batuan garam (Rock
Salt) dan dari sumur air garam (Brines).
Kemurnian garam yang dibuat dengan penguapan air garam biasanya lebih dari 99%.
Garam hasil tambang berbeda – beda dalam komposisinya, bergantung pada lokasi,
namun biasanya kemurniannya lebih dari 95%. (Agus dkk, 2006)
Industri kimia yang memanfaatkan
garam Natrium Klorida (NaCl) atau garam dapur sebagai bahan bakunya disebut
dengan Industri Klor Alkali. Produk utama industri Klor Alkali ini adalah
Klorin (Cl2), Natrium Hidroksida (NaOH) dan Hidrogen (H2).
(Austin, 1996)
Natrium
Klorida (NaCl) merupakan bahan baku dasar untuk pembuatan bermacam – macam
bahan kimia, seperti Natrium Hidroksida (NaOH), Natrium Sulfat (Na2SO4),
Asam Klorida (HCl), Natrium Fosfat (Na3PO4), Natrium
Klorat, Natrium Klorit, dan merupakan sumber untuk menghasilkan berbagai bahan
lain melalui turunan atau derivatifnya. (Austin, 1996).
Produk
– produk yang dihasilkan oleh industri Klor Alkali seperti Natrium Hidroksida
(NaOH) dan Klorin (Cl2) banyak dibutuhkan oleh indutri – industri
lain seperti industri pulp dan
kertas, tekstil, deterjen, sabun dan pengolahan air limbah. Teknologi terkini
yang digunakan pada industri Klor Alkali untuk menghasilkan Klorin (Cl2) dan Natrium Hidroksida (NaOH) adalah
elektrolisa larutan garam (Brine). (Lustika
dan Wanti, 2009)
Pada
dasarnya, untuk memproduksi Klorin (Cl2) dan Natrium Hidroksida
(NaOH) adalah dengan mengalirkan arus listrik melalui larutan garam NaCl (Brine). Larutan garam tersebut akan
terdisosiasi oleh pertukaran elektron menjadi gas Klorin (Cl2),
Natrium Hidroksida (NaOH) dan gas Hidrogen (H2). Proses ini berawal
dari pemurnian larutan garam, hingga akan memisahkan bahan baku utama, yaitu
NaCl dari pengotor lain yang ada di dalam larutan garam. (Abqari, 2012)
Teknologi
elektrolisa Brine dipilih karena
bahan baku garam yang lebih murah, kualitas produk yang lebih baik serta
tekanan dan temperatur operasi yang diperlukan rendah. Proses elektrolisa
larutan garam umumnya menggunakan sel membran penukar ion karena dapat menghasilkan produk elektrolisa
dengan kualitas yang lebih baik. Tetapi kelemahan dari sel membrane penukar ion
adalah larutan garam yang diumpankan ke Cell
Electrolyzer tidak boleh mengandung zat pengotor yang terlalu tinggi. (Lustika
dan Wanti, 2009)
Zat
– zat pengotor (impurities) di dalam
larutan garam meliputi senyawa – senyawa seperti MgCl2, CaCl2.
Zat – zat pengotor (impurities)
tersebut dapat bereaksi dengan ion karbonat sehingga membentuk endapan putih
CaCO3 dan MgCO3. (Bahruddin dkk, 2003)
Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai
berikut :
Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3↓ + 2NaCl
Na2CO3 + MgCl2 → MgCO3↓ + 2NaCl
Endapan
– endapan yang terbentuk akan menutupi permukaan membran sehingga akan
menghambat penyeberangan ion Na+ dari anoda ke katoda. Sampai saat
ini, pemisahan larutan garam dari zat – zat pengotor di dalamnya masih menjadi
permasalahan yang cukup serius dalam industri Klor Alkali, terutama karena
harus sering dilakukan penggantian sel membran di dalam Electrolyzer untuk mengantisipasi kegagalan proses. (Bahruddin dkk,
2003)
Ada
3 (tiga) macam pengaruh atau dampak yang diakibatkan oleh adanya endapan –
endapan tersebut terhadap membran yang digunakan untuk proses elektrolisa,
yaitu turunnya produksi akibat turunnya efisiensi membran, naiknya daya listrik
akibat naiknya tekanan membran dan turunnya usia pakai membran. (Bahruddin dkk,
2003)
Untuk
mengurangi kandungan zat – zat pengotor (impurities)
yang terdapat dalam larutan garam (Brine),
dapat dilakukan dengan kombinasi proses pencucian dan pelarutan yang cepat pada
saat pembuatan garam NaCl. Sedangkan penghilangan zat – zat pengotor dari
produk garam dapat dilakukan dengan proses kimia, yaitu mereaksikannya dengan
Natrium Karbonat (Na2CO3) dan Natrium Hidroksida (NaOH)
sehingga terbentuk endapan CaCO3 dan Mg(OH)2. (Bahruddin
dkk, 2003)
Penambahan
Natrium Karbonat (Na2CO3) dan Natrium Hidroksida (NaOH)
merupakan bagian proses yang sangat penting dalam proses pemurnian larutan
garam (Brine). Untuk menghindari
terjadinya pemecahan endapan yang disebabkan oleh sifat metal hidroksida yang
mudah pecah, maka Natrium Karbonat (Na2CO3) ditambahkan
terlebih dahulu daripada Natrium Hidroksida (NaOH). (Bahruddin dkk, 2003)
Hasil
terbaik akan didapatkan jika Natrium Karbonat (Na2CO3)
dan Natrium Hidroksida (NaOH) ditambahkan secara bersamaan sehingga akan
menghasilkan reaksi secara bersamaan. Pengendapan bersama CaCO3 dan
Mg(OH)2 akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan endapan
hidroksida yang mengendap sendiri. Hasil yang baik juga didapatkan jika Natrium
Karbonat (Na2CO3) ditambahkan lebih dahulu sebelum
penambahan Natrium Hidroksida (NaOH). (Bahruddin dkk, 2003)
Faktor
– faktor yang dapat mempengaruhi pembentukan dan pemisahan endapan – endapan
dari hasil reaksi kimia tersebut adalah suhu, chemical excess, rasio Ca/Mg, penambahan flokulan, pengadukan dan
pengendapan. Dari beberapa penelitian menunjukkan bahwa besaran parameter –
parameter tersebut bervariasi. Suhu reaksi umumnya 60°C ke atas dengan Natrium
Karbonat (Na2CO3) excess
yaitu 0,15 sampai dengan 1,5 gr/L dan Natrium Hidroksida (NaOH) excess yaitu 0,006 sampai dengan 0,5
gr/L. (Bahruddin dkk, 2003)
Natrium
karbonat ditambahkan dalam jumlah excess
supaya dapat bereaksi dengan impurities yang
terlarut dalam endapan kalsium karbonat. Adapun spesifikasi larutan garam (Brine) yang diizinkan untuk melewati
proses elektrolisa di Chemical Plant,
PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, Porsea adalah sebagai berikut:
Tabel 3. Spesifikasi
larutan garam (Brine)
Variabel
|
Spesifikasi
|
Konsentrasi
Brine
|
300
– 310 gr/L
|
Kalsium
(Ca) dalam Brine
|
30
ppb
|
Magnesium
(Mg) dalam Brine
|
30
ppb
|
Na2CO3
Sisa dalam Brine
|
0,5
– 0,6 gr/L
|
Sumber
: Chemical Plant, Standart Operational Procedure.
2.4.
Manfaat
NaCl
Natrium Klorida (NaCl) dapat
diklasifikasikan berdasarkan manfaat utamanya, antara lain :
2.4.1. Garam Pro Analis
Garam Pro Analis merupakan
garam dengan kemurnian yang tinggi (> 99%) yang digunakan sebagai reagen
dalam analisis di laboratorium dan industri farmasi. (Angela dan Judy, 2014)
2.4.2. Garam Konsumsi
Garam
konsumsi merupakan garam dengan kadar NaCl sebesar 97% atas dasar bahan kering
(dry basis), kandungan impurities (sulfat, magnesium dan
kalsium) sebesar 2% dan kotoran lainnya (lampu, pasir) sebesar 1% serta kadar
air maksimal sebesar 7%. Kelompok kebutuhan garam konsumsi antara lain untuk
konsumsi rumah tangga, industri makanan, industri minyak goreng,
industripengasinan dan pengawetan ikan (RA MOHI, 2014).
2.4.3. Garam Industri
Garam
industri adalah garam dengan kadar NaCl sebesar 97% dengan kandungan impurities (sulfat, magnesium, dan
kalsium serta kotoran lainnya) yang sangat kecil. Kegunaan garam industri
antara lain untuk industri perminyakan, pembuatan NaOH dan Cl2,
penyamakan kulit dan pharmaceutical salt (RA MOHI, 2014).
2.5.
Jenis
– Jenis Proses Pemurnian Larutan Garam
Pengolahan
larutan garam (Brine) perlu dilakukan
mengingat banyaknya zat – zat pengotor (impurities)
yang terdapat di dalam larutan garam tersebut. Impurities yang terdapat dalam larutan garam meliputi senyawa –
senyawa yang bersifat higroskopis, yaitu MgCl2 dan CaCl2, serta
beberapa zat yang bersifat reduktor seperti Fe, Cu, Zn dan beberapa senyawa
organik. Menurunkan impurities dalam
garam dapur dapat dilakukan dengan beberapa proses. (Lustika dan Wanti, 2009)
2.5.1.
Melt Refining Process
Pada Melt Refining Process, Natrium Klorida dilelehkan, kemudian ditreatment untuk menghilangkan impurities berupa Kalsium, Magnesium dan
Sulfat. Proses ini tidak ekonomis karena dibutuhkan energi yang tinggi pada
proses pelelehan. (Lustika dan Wanti, 2009)
2.5.2. Cady
Process
Pada
Cady Process, ke dalam larutan garam
yang mengandung MgCl2, CaCl2, MgSO4 dan CaSO4
pertama – tama ditambahkan Natrium Sulfat untuk mengendapkan CaSO4,
kemudian ditambahkan alkali karbonat dan alkali hidroksida untuk membentuk
endapan CaCO3, SrCO3 dan Mg(OH)2. (Lustika dan
Wanti, 2009)
2.5.3.
Rekristalisasi
Rekristalisasi merupakan
salah satu teknik yang digunakan untuk memisahkan zat – zat pengotor dari
larutan garam. Teknik ini banyak digunakan pada industri Lithium. Lithium
Hidroksida direkristalisasi untuk mengurai konsentrasi ion Kalsium (Ca2+)
dari 125 ppm menjadi 20 – 25 ppm. (Lustika dan Wanti, 2009)
2.5.4.
Proses
Na2CO3/NaOH
Proses Na2CO3/NaOH
merupakan salah satu proses yang paling banyak digunakan untuk memurnikan
larutan garam yang mengandung zat – zat pengotor (impurities) seperti Kalsium, Magnesium dan Stronsium. Pada proses
ini, larutan garam dicampur dengan alkali karbonat seperti Natrium Karbonat (Na2CO3)
untuk membentuk endapan CaCO3 dan SrCO3. (Lustika
dan Wanti, 2009) Endapan CaCO3 dan SrCO3 yang
terbentuk, dipisahkan dari larutan garam. Kemudian, ke dalam larutan tersebut
ditambahkan Natrium Hidroksida (NaOH) untuk membentuk endapan Mg(OH)2
dan Ca(OH)2. Endapan Mg(OH)2 dan Ca(OH)2
dipisahkan dari larutannya dengan proses filtrasi. Untuk mengambil endapan sisa
yang masih terlarut dalam filtrat, maka filtrat tersebut dilewatkan ke dalam Crystallizer. (Lustika dan Wanti, 2009)
Selain
untuk memurnikan larutan garam dari zat – zat pengotor (impurities), proses ini juga bisa digunakan untuk memperoleh garam
Natrium Klorida murni. Proses NaOH/Na2CO3 merupakan
proses pengolahan larutan garam yang hampir sama dengan proses Na2CO3/NaOH.
Akan tetapi, NaOH terlebih ditambahkan ke dalam larutan garam, kemudian
ditambahkan Na2CO3. (Lustika dan Wanti, 2009)
Proses Na2CO3/NaOH
dilakukan dengan tanpa adanya kristalisasi. Proses kristalisasi tersebut tidak
perlu dilakukan karena proses Na2CO3/NaOH yang diterapkan
bukan untuk memperoleh garam Natrium Klorida (NaCl) murni, tetapi hanya untuk
mengurangi zat – zat pengotor (impurities)
yang terkandung dalam larutan garam.
Proses ini secara garis besar
dilakukan dengan empat tahap, antara lain :
a.
Koagulasi
Koagulasi adalah tahap penambahan ion
dengan muatan yang berlawanan agar menimbulkan destabilisasi partikel koloid.
Sehingga, lapisan difusi akan mengecil dan memungkinkan terjadinya gaya tarik menarik
antar partikel. Koagulan yang digunakan adalah senyawa Natrium meliputi Natrium
Karbonat (Na2CO3) dan Natrium Hidroksida (NaOH).
Koagulan ditambahkan ke dalam larutan
garam (Brine) dan dilakukan
pengadukan secara perlahan. Natrium Karbonat ditambahkan terlebih dahulu sebelum
Natrium Hidroksida. Apabila Natrium Hidroksida ditambahkan lebih awal tanpa
kehadiran ion karbonat, maka ion hidroksida akan mudah pecah dan akan
menyulitkan proses pengendapan. (Lustika dan Wanti, 2009)
b. Flokulasi
Flokulasi adalah tahap penambahan
flokulan untuk membentuk flok – flok yang lebih besar dan lebih berat serta
mengakibatkan berat jenis padatan yang terbentuk akan menjadi lebih besar dan
laju pengendapan menjadi naik. Flokulasi dilakukan dengan pengadukan lambat untuk
mencegah pecahnya flok – flok tersebut. (Lustika dan Wanti, 2009)
c. Sedimentasi
Tahap ketiga (Sedimentasi) adalah
tahap dimana flok – flok yang terbentuk dalam ukuran yang lebih besar akan
turun ke dasar wadah pemisah untuk memisahkan diri dari larutan garam (Brine) dengan percepatan maksimum
padatan sesuai konsentrasinya. (Lustika dan Wanti, 2009)
d. Filtrasi
Tahap keempat (Filtrasi) adalah
tahap melewatkan larutan garam yang telah terpisah dari endapannya pada medium
penyaringan. Larutan garam lolos dari media penyaring, sedangkan padatannya
akan tertahan pada permukaan media penyaring. Gaya penggerak (Driving Forced) pada proses filtrasi
dapat berupa gaya gravitasi, tekanan, atau gaya sentrifugal. (Lustika dan
Wanti, 2009)
2.6. Elektrolisa Larutan
Garam (NaCl)
Elektrolisa
adalah reaksi kimia yang terjadi dari suatu elektrolit akibat adanya aliran
elektron secara terus – menerus pada permukaan elektroda. Reaksi elektrolisa
adalah reaksi larutan elektrolit yang bergantung pada arus listrik sebagai
energi pengaktifannya. Namun, arus listrik tidak dapat diberikan pada larutan
elektrolit tanpa adanya suatu media penghantar. (Prianto, 2008)
Media
penghantar yang digunakan adalah berupa padatan logam yang biasa disebut
sebagai elektroda. Karena reaksi elektrolisa ini melibatkan 2 jenis fasa (yaitu
fasa cair dan fasa padat berarus listrik sebagai katalis), maka reaksi
elektrolisa ini dapat digolongkan sebagai reaksi terkatalisis heterogen.
(Prianto, 2008)
Elektroda
bermuatan negatif disebut katoda, sedangkan elektroda bermuatan positif disebut
anoda. Masing – masing elektroda mengikat ion – ion yang memiliki muatan yang
bebeda, sehingga ion bermuatan negatif akan menuju anoda dan ion yang bermuatan
positif akan menuju katoda. (Abqari, 2012)
Elektrolisa
merupakan metode pemisahan ikatan – ikatan senyawa dengan mengalirkan arus
listrik pada ikatan senyawa tersebut. Senyawa ionik seperti garam NaCl, terurai
pada pelarut seperti air dan membentuk ion – ion dalam larutan. Arus listrik
dialirkan diantara dua elektroda inert dalam larutan. (Abqari, 2012)
Pada
elektrolisa larutan garam NaCl (Brine Electrolysis),
prinsip dasar pada elektroisa ini adalah :
a. Ion
klor (Cl - ) teroksidasi pada anoda membentuk gas Klor (Cl2).
b. Pada
katoda terbentuk Natrium Hidroksida (NaOH) dan gas Hidrogen (H2).
(Abqari, 2012)
2.6.1.
Proses
Elektrolisis dengan Sel Membran
Membran
merupakan suatu lapisan tipis yang memisahkan dua larutan. Salah satu sifat
membran yang penting adalah sifat semipermeabel, yaitu hanya dapat dilewati
oleh salah satu komponen larutan, misalnya zat terlarut atau pelarutnya saja.
Dengan sifat semipermeabel tersebut, membran dapat digunakan sebagai alat untuk
memisahkan suatu komponen dari komponen lainnya.
Berdasarkan sifat listriknya, membran dikelompokkan menjadi 2 yaitu:
a. Membran bermuatan tetap Membran bermuatan tetap adalah membran
dimana molekul-molekul ioniknya menempel pada kisi (lattice) membran
secara kimia. Ion-ion tidak dapat berpindah dan membentuk lapisan tipis
bermuatan pada membran. Membran ini dapat dilalui oleh ion-ion tertentu
sehingga disebut sebagai membran pertukaran ion (ion exchange membrane).
Membran ini dibagi menjadi tiga jenis, yaitu:
1)
Membran
penukar kation/Cation Exchange Membran (CEM) adalah membran bermuatan
negatif (anion) yang hanya dapat
dilewati oleh kation.
2) Membran Penukar Anion/Anion Exchange Membran (AEM) adalah
membran bermuatan positif (kation)
yang hanya dapat dilewati oleh anion.
3) Double Fixed Charge Membran (DFCM) adalah membran bermuatan yang memiliki muatan anion dan kation
pada bagian lattice tertentu, sehingga jenis membran ini dapat dilewati
oleh kation maupun anion.
b. Membran tidak bermuatan tetap Membran tidak bermuatan tetap
disebut juga membran netral. Membran ini terbuat dari polimer yang tidak
mengikat ion-ion sebagai ion tetap dan bersifat selektif terhadap larutan
kimia. Selektivitas membran netral ditentukan oleh unsur-unsur penyusun, ikatan
kimia, ukuran pori-pori, daya tahan terhadap tekanan dan suhu, resistivitas dan
konduktansi, serta sifat listrik lainnya.
Secara umum membran yang digunakan dalam proses elektrolisa
larutan garam (Brine) adalah membran penukar ion jenis penukar kation. Membran
ini bermuatan negatif (anion) yang
hanya dapat dilewati oleh kation.
Pada proses elektrolisa membran ditempatkan diantara anoda dan katoda. Membran penukar
kation tersebut memiliki peranan penting yaitumenjadi media yang memungkinkan
terjadinya perpindahan ion-ion natrium (Na+) dari ruang anoda ke
ruang katoda. Namun, membran tersebut mencegah mengalirnya ion Cl‑ ke
ruang katoda dan mencegah sebagian besar ion OH- ke ruang anoda
sehingga soda kaustik yang dihasilkan tidak bercampur dengan larutan garam.
Larutan garam murni diinjeksikan ke dalam ruang anoda dimana
ion natrium melewati membran sebagai
arus menuju katoda dan bergabung dengan ion hidroksil membentuk kaustik
soda(NaOH), sementara ion klorida (Cl-) teroksidasi menjadi gas
klorin (Cl2). Sedangkan kaustik soda disirkulasikan untuk mendapat
penambahan volume dan konsentrasi dari ion Natrium (Na+) dan air
demin (H2O) yang tereduksi menjadi ion hidroksil (OH-)
dan gas hidrogen (H2) yang berpindah dari ruang anoda. Sisa garam (Weak Brine) akan meninggalkan ruang
anoda bersama gas klorin (Cl2) dan kaustik soda (NaOH)akan
meninggalkan ruang katoda bersama gas hidrogen (H2) (Gurning, 2011).
Adapun proses elekrolisa yang terjadi dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar
1. Proses elektrolisa dengan menggunakan sel membrane penukar kation
Sumber: PT. Toba Pulp
Lestari, Tbk, Porsea (2017)
Reaksi sederhana yang
terjadi pada proses elektrolisa larutan NaCl adalah sebagai berikut :
Larutan
garam yang sudah melalui proses pemurnian, dapat diuraikan dengan proses
elektrolisa untuk menghasilkan gas Klorin (Cl2) dan Natrium
Hidroksida (NaOH). Reaksi elektrolisa berlangsung dengan memanfaatkan arus
listrik yang melewati elektroda – elektroda untuk menguraikan larutan NaCl
seperti reaksi di atas (Ridwan dan Halim, 2007).
2.7.
Karakteristik
Kalsium (Ca)
Kalsium adalah adalah salah satu unsur
golongan II A atau disebut dengan golongan alkali tanah. Kalsium ditemukan
dalam ekosistem air laut dengan konsentrasi yang tinggi. Ion kalsium mempunyai kecenderungan
relatif kecil untuk membentuk ion kompleks. (Rizkiyah, 2013). Di dalam larutan
garam, kalsium terdapat dalam bentuk Kalsium Klorida (CaCl2).
(Lustika dan Wanti, 2009).
Tabel 4. Sifat – sifat Kalsium
(Ca)
Jenis
Sifat
|
Keterangan
|
Nomor Massa
|
40,08 gr/mol
|
Titik Leleh
|
839°C
|
Titik Didih
|
1487°C
|
Densitas, 20°C
|
1,54 gr/ml
|
Sumber
: Rizkiyah (2013).
2.8.
Karakteristik
Magnesium (Mg)
Magnesium merupakan golongan alkali
tanah yang keberadaannya cukup berlimpah dalam perairan. Magnesium juga
termasuk unsur ketiga terbanyak yang terlarut dalam air laut. Magnesium mudah
membentuk senyawa kovalen, khusunya dengan senyawa organik yang berukuran
relatif lebih besar. (Rizkiyah, 2013). Di dalam larutan garam, magnesium
terdapat dalam bentuk Magnesium Klorida (MgCl2). (Lustika dan Wanti,
2009)
Adapun sifat –
sifat Magnesium (Mg) antara lain :
Tabel 5. Sifat – sifat Magnesium (Mg)
Jenis
Sifat
|
Keterangan
|
Nomor Massa
|
24,312 gr/mol
|
Titik Leleh
|
649°C
|
Titik Didih
|
1107°C
|
Densitas, 20°C
|
1,74 gr/ml
|
Sumber:
Rizkiyah (2013)
2.9.
Konversi
Reaksi
Konversi Reaksi merupakan tingkat
keberhasilan suatu reaksi atau bagian dari umpan yang berubah menjadi suatu
produk. Konversi reaksi sangat berhubungan dengan tingkat kesempurnaan reaksi.
Konversi reaksi dinyatakan dalam persen (%). Konversi reaksi dapat dihitung
dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Sumber: Putrika (2013)
2.10.
Kajian
Penelitian Yang Relevan
2.10.1.
Pemurnian
NaCl Dengan Menggunakan Natrium Karbonat
Proses
pengolahan larutan garam bertujuan untuk memaksimalkan efisiensi dari Cell Electrolyzer yang dilakukan dengan
cara mengurangi kandungan zat pengotor seperti Kalsium dan Magnesium yang
terdapat dalam larutan garam. Impurities
– impurities tersebut dapat bereaksi dengan Natrium Karbonat membentuk
endapan putih yaitu CaCO3 dan MgCO3. (Dina dan Istikomah,
2009)
Jika
tidak dilakukan pengolahan terlebih dahulu terhadap larutan garam, maka endapan
– endapan yang tersebut akan menutupi permukaan membran sehingga akan
menghambat pertukaran ion pada proses elektrolisa. Untuk mengurangi kandungan
zat pengotor dari larutan garam, dapat dilakuakan berbagai cara. Salah satu
cara yang dilakukan adalah dengan resin penukar ion. (Dina dan Istikomah, 2009)
Akan
tetapi, proses ini memerlukan biaya yang besar untuk biaya pembelian regenerasi
ion. Berdasarkan hal itu, maka digunakan senyawa kimia Natrium Karbonat dengan
harga yang lebih murah. Dengan penambahan Natrium Karbonat dalam larutan garam,
maka akan terbentuk endapan – endapan CaCO3 dan MgCO3,
sehingga larutan garam akan memenuhi spesifikasi sebagai umpan pada proses
elektrolisa. (Dina dan Istikomah, 2009)
Natrium
Karbonat (Na2CO3) perlu ditambahkan dalam jumlah berlebih
agar dapat bereaksi dengan zat pengotor (impurities)
seperti Kalsium dan Magnesium. Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan
bahwa untuk menurunkan kandungan zat pengotor dalam larutan garam, diperlukan
penambahan Natrium Karbonat berlebih (Excess).
(Dina dan Istikomah, 2009)
2.11. Kerangka Konseptual
Proses
pemurnian larutan garam NaCl (Brine)
bertujuan untuk mengurangi kandungan zat – zat pengotor (impurities) yang terdapat di dalam larutan garam tersebut. Apabila
zat – zat pengotor di dalam larutan garam tidak dikurangi terlebih dahulu maka
akan mengganggu proses elektrolisa larutan garam NaCl.
Dalam hal ini, kandungan zat – zat pengotor
yang dimaksud adalah Kalsium dan Magnesium. Zat – zat pengotor tersebut dapat
dikurangi dengan penambahan Natrium Karbonat (Na2CO3).
Natrium Karbonat (Na2CO3) yang bereaksi dengan Kalsium
dan Magnesium akan membentuk endapan – endapan putih, yaitu CaCO3
dan MgCO3.
Garam yang merupakan bahan baku untuk
proses elektrolisa akan dilarutkan terlebih dahulu dengan air yang disebut
dengan Demin Water (Air
Demineralisasi) pada temperatur 70 – 75°C dengan bantuan steam, namun steam tidak
kontak langsung dengan larutan garam (Indirect
Contac). Kandungan zat pengotor berupa Kalsium dan Magnesium yang terdapat
di dalam larutan garam (Brine)
diturunkan dengan penambahan Natrium Karbonat (Na2CO3).
Berdasarkan proses yang diamati, maka akan
ditentukan jumlah Natrium Karbonat (Na2CO3) yang
dibutuhkan untuk mengurangi kandungan Kalsium dan Magnesium di dalam larutan
garam (Brine). Untuk dapat lebih
memahami proses yang berlangsung, berikut ini adalah diagram alir ataupun
bagan proses pemurnian
larutan garam NaCl (Brine) yang
diterapkan di Chemical Plant, PT.
Toba Pulp Lestari, Tbk, Porsea.
SALT
STORAGE
|
Demin Water
|
SALT
DISSOLVER
|
Garam NaCl
Steam
|
Larutan Brine
70-75 oC
|
Na2CO3
|
PRECIPITATION
TANK
|
Larutan Brine
|
SETTLER
CLARIFIER
|
Larutan Brine
|
Sluge
CaCO3
|
Gambar 1. Proses Pemurnian Larutan Garam (Brine)
Sumber:
PT. Toba Pulp Lestari (2017)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1.
Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1. Tempat Penelitian
Penelitian ataupun Praktek Kerja Lapangan dilaksanakan
di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, yang terletak di Desa Sosor Ladang, Kecamatan
Parmaksian, Kabupaten Toba Samosir.
3.1.2. Waktu Penelitian
Waktu Penelitian ataupun Praktek Kerja Lapangan di unit Brine Treatment, Chemical Plant, PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, Porsea, dilaksanakan
mulai tanggal 12 April 2017 dan berakhir pada tanggal 12 mei 2017.
3.2.
Pengumpulan Data
Bahan dan
peralatan kerja praktek yang berkaitan dengan pelaksanaan kerja praktek, baik
di lapangan maupun di laboratorium antara lain :
3.2.1.
Bahan dan peralatan di lapangan
a.
Bahan
1)
NaCl (Garam)
2)
Demin Water (Air Demineralisasi)
3)
Natrium Karbonat (Na2CO3)
b.
Peralatan
1) Salt Storage
Salt Storage berfungsi sebagai tempat penyimpanan garam (Raw Salt) sementara sebelum dilarutkan
dengan Demin Water (Air
Demineralisasi) di Salt Dissolver
(Kolam Pelarutan Garam).
2)
Salt Dissolver
Salt Dissolver adalah sebuah kolam yang
berfungsi untuk melarutkan garam dengan pelarut Demin Water (Air Demineralisasi). Untuk membantu proses pelarutan
garam, di dalam kolam Salt Dissolver
terdapat sebuah pipa (coil) yang
dialiri steam. Steam akan memberikan panas secara Indirect Contact (Kontak Tidak Langsung).
3) Precipitation Tank
Precipitation Tank adalah tangki yang berfungsi untuk mereaksikan Natrium
Karbonat (Na2CO3) dengan kandungan zat pengotor seperti
Kalsium dan Magnesium dalam larutan garam. Precipitation
Tank dilengkapi dengan agitator, yaitu pengaduk yang berputar dengan
lambat. Dengan adanya agitator pada Precipitation
Tank, diharapkan agar reaksi dapat berjalan dengan baik.
4)
Settler Clarifier
Settler Clarifier adalah alat yang berfungsi
untuk memisahkan larutan garam dari sludge
(kotoran berbentuk lumpur) yang terbentuk dari hasil reaksi Natrium
Karbonat (Na2CO3) dengan ion Kalsium dan Magnesium dalam
larutan garam. Pemisahan dengan alat ini menggunakan prinsip gravitasi. Kotoran
– kotoran akan turun ke bagian bawah Settler Clarifier sedangkan larutan
garam di bagian over flow Settler
Clarifier akan mengalir menuju Gravel
Filter melalui Receiving Pipe.
5)
Gravel Filter
Gravel Filter berfungsi untuk menyaring
kotoran – kotoran yang masih terikut dalam larutan garam dengan penyaring dari
bahan karbon.
3.2.2.
Bahan dan peralatan di laboratorium
a.
Bahan
1)
Larutan Garam NaCl dari kolam Salt Dissolver
2)
Larutan Garam NaCl setelah proses pemurnian
3)
Natrium Hidroksida (NaOH) 10%
4)
Larutan EDTA (Ethylene
Diamine Tetra Acetic) 0,01 N
5)
Larutan Hidrogen Peroksida (H2O2) 3%
6)
Larutan HCl 0,5000 N
7)
Indikator Phenolphtalein
(PP)
8) Indikator Metyl Orange (MO)
9)
Indikator Calcon
10)
Larutan Buffer pH
10
11)
Indikator EBT (Erichrome
Black T)
b.
Peralatan
1)
Erlenmeyer 250 ml
2)
Buret Digital 50 ml
3)
Pipet Volume 25 ml
4)
Pipet Ukur 5 ml
5)
Pipet ukur 10 ml
6)
Bola Hisap
7)
Botol Aquadest
8)
Pipet Tetes
9)
Termometer 100°C
10) Gelas Ukur 100 ml
11) Hidrometer
3.2.3. Metode
Metode atau
cara – cara yang dilakukan untuk memperoleh hasil kerja praktek berupa data –
data, baik di lapangan maupun di laboratorium adalah sebagai berikut :
a.
Metode pengambilan data di lapangan
1) Tinjauan langsung dilakukan
ke PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, Posea, khusunya unit Brine Treatment, Chemical Plant.
2) Pengenalan awal terhadap
bahan – bahan olahan dan peralatan – peralatan proses yang digunakan untuk
pengolahan larutan garam (Brine).
3) Bertanya kepada operator Brine Treatment mengenai pengendalian
proses pengolahan larutan garam (Brine).
4) Pengamatan dilakukan di
ruang DCS (Distributor Controller System)
dengan mengamati kondisi proses pada sistem kontrol di komputer operator DCS :
1)
Temperatur larutan garam (Brine)
dijaga pada range 70 - 75°C.
2) pH larutan garam (Brine) dijaga pada range 10,5 – 11,5.
3) Konsentrasi larutan garam (Brine) dijaga pada range 300 – 310 gpl.
4) Laju alir (Flow) larutan garam (Brine) dijaga pada 15 m3/jam.
5)
Pengambilan sampel larutan garam (Brine) sebelum penambahan Na2CO3 di kolam Salt Dissolver untuk menganalisa
konsentrasi Kalsium dan Magnesium dalam larutan garam (Brine) di laboratorium.
b. Metode pengambilan data di laboratorium
1)
Penetapan konsentrasi Kalsium dalam larutan garam (Brine) sebelum proses pemurnian.
1) Larutan garam diukur
volumenya sebanyak 25 ml dengan menggunakan gelas ukur, lalu dimasukkan ke
dalam erlenmeyer 250 ml.
2) Larutan NaOH 10% dipipet
sebanyak 5 ml kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer berisi larutan garam.
3) Indikator Calcon ditambahkan ke
dalam larutan sehingga warna larutan berubah menjadi merah. Larutan dititrasi
dengan larutan EDTA 0,01 N sampai warna larutan berubah menjadi biru. Volume
titrasi (B ml).
Sumber : Quality Control Standart Operational Procedure, Brine Treatment
2)
Penetapan konsentrasi Magnesium dalam larutan garam sebelum
proses pemurnian.
1) Larutan garam diukur volumenya
sebanyak 25 ml dengan menggunakan gelas ukur, lalu dimasukkan ke dalam
erlenmeyer 250 ml.
2) Larutan Buffer pH 10 dipipet sebanyak 5 ml kemudian dimasukkan ke dalam
erlenmeyer berisi larutan garam.
3) Indikator EBT ditambahkan
sebanyak 3 tetes ke dalam larutan sehingga warna larutan berubah menjadi
kuning.
4) Larutan dititrasi dengan
larutan EDTA 0,01 N sampai warna larutan
berubah menjadi merah. Volume titrasi (A ml).
Sumber : Quality Control Standart Operational Procedure,
Brine Treatment
3)
Penetapan Konsentrasi Natrium Karbonat (Na2CO3)
Sisa di dalam larutan garam hasil proses pemurnian.
a)
Larutan garam (Brine) hasil proses pemurnian diukur volumenya sebanyak 10 ml
menggunakan gelas ukur, lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml.
b)
Larutan Hidrogen Peroksida (H2O2)
3% dipipet sebanyak 10 ml kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer berisi
larutan garam.
c)
Indikator Phenolphtalein
(PP) ditambahkan ke dalam larutan sebanyak 3 tetes sehingga warna larutan
tersebut berubah menjadi merah muda.
d)
Larutan dititrasi dengan larutan HCl 0,5000 N sampai larutan
menjadi tidak berwarna.
e)
Setelah larutan tidak berwarna dan titrasi dihentikan, maka volume
titrasi dicatat sebagai (A ml).
f)
Larutan tidak berwarna hasil titrasi pertama ditambahkan
indikator Metyl Orange (MO) sebanyak
3 tetes sehingga warna larutan tersebut berubah menjadi jingga.
g)
Larutan dititrasi dengan larutan HCl 0,5000 N sampai warna
larutan berubah menjadi merah.
h)
Setelah warna larutan berubah menjadi merah dan
titrasi dihentikan, maka volume dicatat sebagai (B ml).
Sumber : Quality Control
Standart Operational Procedure, Brine Treatment
BAB 4
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Data HasilKerjaPraktek
Dari hasil pengamatan yang
dilakukan di lapangan maupun di laboratorium, maka telah dikumpulkan data – data
yang diperlukan untuk menghitung konversi reaksi Natrium Karbonat untuk
menurunkan konsentrasi Kalsium dalam larutan garam (Brine).
Tabel 6. Data hasil pengamatan di Laju Brine, Konsentrasi
Brine dan
Temperatur Brine di Unit Chemical PT. Toba Pulp Lestari.
Temperatur Brine di Unit Chemical PT. Toba Pulp Lestari.
No.
|
LajuAlirBrine
(NaCl)
(m3/jam)
|
KonsentrasiBrine (NaCl)
(gr/L)
|
TemperaturBrine di Salt Disolver
(NaCl)
(°C)
|
1
|
15
|
300
|
70
|
2
|
15
|
295
|
75
|
3
|
15
|
302
|
75
|
4
|
15
|
290
|
70
|
5
|
15
|
295
|
75
|
6
|
15
|
298
|
75
|
7
|
15
|
305
|
75
|
8
|
15
|
290
|
70
|
9
|
15
|
297
|
75
|
10
|
15
|
295
|
70
|
Sumber :Chemical Plant
DCS Logsheet, PT. Toba Pulp Lestari, Tbk
No.
|
Konsentrasi
Ca sebelum proses pemurnian Brine
(gr/L)
|
Konsentrasi
Ca
setelah
proses pemurnian Brine
(ppb)
*
|
Konsentrasi
Na2CO3 Sisa dalam larutan Brine
(gr/L)
|
1
|
0,284
|
25
|
0,5830
|
2
|
0,224
|
28
|
0,5141
|
3
|
0,194
|
27
|
0,5989
|
4
|
0,445
|
30
|
0,5406
|
5
|
0,36
|
25
|
0,5883
|
6
|
0,241
|
26
|
0,5830
|
7
|
,236
|
29
|
0,5141
|
8
|
0,18
|
25
|
0,5989
|
9
|
0,453
|
30
|
0,5406
|
10
|
0,366
|
27
|
0,5883
|
(*) Sumber :Quality Control Laboratory Logsheet, PT.
Toba Pulp Lestari, Tbk
SALT
DISSOLVER
70-75
oC
|
PRECIPITATION
TANK
|
SALT
STORAGE
|
Demin Water
|
NaCl
|
Steam
|
Larutan Brine
|
Na2CO3
|
Larutan Brine
|
SETTLER
CLARIFIER
|
Larutan Brine
|
Sluge
CaCO3
|
Gambar 3. Proses PemurnianLarutanGaram (Brine)
Sumber: PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, Porsea (2017)
4.2.
Analisa Data
Jumlah
NatriumKarbonat (Na2CO3) yang dibutuhkan untuk menurunkan
konsentrasi Kalsium dan Magnesium dalam larutan garam, dihitung berdasarkan
jumlah Kalsium sebelum proses pemurnian.
PRECIPITATION TANK |
Brine
: 15 m3/Jam
|
CaCl2
: 0,284 gr/l
MgCl2
: 0,270 gr/l
|
CaCl2 : 0,000025 gr/l
MgCl2 : 0,000020 gr/l
Na2CO3
: 0,5830 gr/l
|
Brine
: 15 m3/Jam
|
Na2CO3
(kg/jam)
|
CaCO3
(kg/jam)
|
SETTLER CLARIFIER |
4.2.1.
Menghitung massa CaCl2 sebelum
dan sesudah pemurnian untuk kapasitas Brine olahan 15 m3/jam.
a. Menghitung massa CaCl2 sebelum
pemurnian.
Massa CaCl2 = Konsentrasi CaCl2 yang masuk×laju Brine
= 0,284
×
× 1000
×
Massa
CaCl2 = 4,260
Dari
hasil perhitungan diperoleh massa CaCl2 sebelum pemurnian adalah
4,260 kg/jam.
Kmol
CaCl2 =
=
Kmol CaCl2 =
0,0384
Dari
hasil perhitungan diperoleh Kmol CaCl2 sebelum pemurnian adalah
0,03834Kmol/jam.
b. Menghitung massa CaCl2 sisa
setelah pemurnian.
Massa CaCl2 =
Konsentrasi CaCl2 sisa setelah pemurnian ×
laju
Brine
Brine
= 0,000025
×
× 1000
×
Massa CaCl2 = 0,000375
Dari hasil perhitungan diperoleh massa CaCl2 setelah
pemurnian adalah0,000375 kg/jam.
Kmol CaCl2 =
=
=
3,375× 10-6
Dari hasil perhitungan diperoleh Kmol CaCl2 setelah
pemurnian adalah 3,375 x 10 -6 Kmol/jam.
c. Menghitung
CaCl2 yang bereaksi
CaCl2 yang bereaksi = Kmol CaCl2 sebelum
pemurnian – Kmol
CaCl2 setelah pemurnian
CaCl2 setelah pemurnian
=
0,038351
–3,375× 10-6
=
0,0384
Dari
hasil perhitungan diperoleh CaCl2 yang bereaksi adalah 0,0384 Kmol/jam.
4.2.2.
Menghitung massa MgCl2 sebelum
dan sesudah pemurnian.
Na2CO3
yang ditambahkan kedalam Precipitation
Tank ditujukan untuk mengendapkan CaCl2 juga dimaksudkan untuk mengendapkan
MgCl2, artinya bahan Na2CO3 terkonversi untuk dua
reaksi parallel yaitu bereaksi dengan CaCl2 dan MgCl2 untuk
kapasitas brine olahan 15 m3/jam.
a. Menghitung massa MgCl2 sebelum
pemurnian.
Massa MgCl2 = Konsentrasi MgCl2 yang masuk ×
laju Brine
= 0,270
×
× 1000
×
Massa
MgCl2 = 4,05
Dari
hasil perhitungan diperoleh massa MgCl2 sebelum pemurnian adalah 4,05
kg/jam.
Kmol MgCl2 =
=
Kmol MgCl2 =
0,0426
Dari
hasil perhitungan diperoleh Kmol MgCl2 sebelum pemurnian adalah
0,0426 Kmol/jam.
b. Menghitung massa MgCl2 sisa
setelah pemurnian.
Massa MgCl2 = Konsentrasi MgCl2 setelah
pemurnian × laju Brine
= 0,00002
× 15
× 1000
×
Massa
MgCl2 = 0,0003
Dari
hasil perhitungan diperoleh massa MgCl2 setelah proses pemurnian adalah 0,0003 kg/jam.
Kmol MgCl2 =
=
Kmol MgCl2 =
0,00000315
Dari
hasil perhitungan diperoleh Kmol MgCl2 sebelum pemurnian adalah 0,00000315
Kmol/jam
c. Menghtung
Kmol CaCl2 yang bereaksi
MgCl2 yang bereaksi = Kmol MgCl2 sebelum pemurnian –
Kmol
MgCl2 setelah pemurnian
MgCl2 setelah pemurnian
= 0,0426
– 0,00000315
MgCl2 yang
beraksi = 0,0426
Dari
hasil perhitungan diperoleh Kmol MgCl2 yang bereaksi adalah 0,0426 Kmol/jam.
4.2.3.
Menghitung Natrium Karbonat (Na2CO3) yang bereaksi dengan
CaCl2 dan MgCl2 secarastokiometri.
Reaksi pengendapan:
Na2CO3
+ CaCl2→↓CaCO3 +2NaCl
Na2CO3
+ MgCl2→↓MgCO3 + 2NaCl
Kebutuhan
Na2CO3 =
× kmol CaCl2 yang bereaksi) +
( × kmol MgCl2 yang bereaksi)
( × kmol MgCl2 yang bereaksi)
× BM Na2CO3
= (
× 0,03835
) + (
× 0,0426
) ×
106
Kebutuhan Na2CO3 = 8,5807
Dari hasil perhitungan diperoleh
jumlah Natrium Karbonat (Na2CO3) yang bereaksi dengan CaCl2d an MgCl2 adalah 8,5807 kg/jam.
4.2.4.
Menghitung
Na2CO3 yang masuk kedalam Pricipitation Tank.
a. Menghitung Massa Na2CO3 yang
sisa setelah proses pemurnian Brine.
Massa Na2CO3 = Konsentrasi Na2CO3 setelah
pemurnian × laju
Brine
Brine
= 0,5830
× 15
× 1000
×
Massa
Na2CO3 =
8,7450
Dari
hasil perhitungan diperoleh jumlah Natrium Karbonat (Na2CO3)
sisa yang terdapat pada produk brine setelah pemurnian adalah 8,7450 kg/jam.
Kmol
Na2CO3 =
=
= 0,0825
Dari
hasil perhitungan diperoleh Kmol Natrium Karbonat (Na2CO3)
yang terdapat pada produk brine setelah proses pemurnian adalah 0,0825Kmol/jam.
b. Menghitung
Na2CO3 yang masuk kedalam Precipitation Tank.
Na2CO3 = (Massa Na2CO3yang
bereaksi dengan CaCl2 dan
MgCl2) + (Massa Na2CO3 sisa pada produk
Brine)
MgCl2) + (Massa Na2CO3 sisa pada produk
Brine)
= 8,5807
+ 8,7450
= 17,3257
Dari
hasil perhitungan, diperoleh jumlah Natrium Karbonat (Na2CO3)
yang masuk kedalam Precipitation Tank adalah 17,3257
untuk
15 m3/jam unpan Brine.
4.2.5.
Menghitung Konversi Reaksi
Na2CO3 (%).
Konversireaksi Na2CO3
(%)
% KonversiReaksi =
x
100 %
=
x
100 %
% KonversiReaksi = 49,53 %
Dari
hasil perhitungan, diperoleh % konversi reaksi Natrium Karbonat adalah 49,53%
4.2.6.
Menghitung Excess Na2CO3 (%)
Excess Na2CO3 =
x
100 %
=
x
100 %
=
x
100 %
Excess Na2CO3 = 101.92
%
Dari
hasil perhitungan, diperoleh % Excess Natrium Karbonat adalah 101,92%
4.2.7.
Menghitung
% penambahan Na2CO3 terhadap jumlah brine untuk laju umpan 15 m3/jam
% Penambahan Na2CO3 =
×100%
=
× 100%
=
0,04 %
Tabel 8. Data hasil perhitungan proses pemurnian larutan
garam(Brine)
No.
|
Konsentrasi CaCl2sebelum
proses pemurnian
(gr/L)
|
Konsentrasi CaCl2setelah proses pemurnian
(ppb)
|
Konsentrasi MgCl2sebelum proses pemurnian
(gr/L)
|
Konsentrasi MgCl2setelah proses pemurnian
(ppb)
|
Jumlah Na2CO3
yang dibutuhkan
(kg/jam)
|
Jumlah Na2CO3
yang sisapadaBrine
(kg/jam)
|
Jumlah Na2CO3
yang masuk
(kg/jam)
|
Excess
Na2CO3
(%)
|
KonversiReaksi
(%)
|
1
|
0,284
|
25
|
0,27
|
20
|
8,5807
|
8,7450
|
17,3257
|
101,92
|
49,53
|
2
|
0,224
|
28
|
0,307
|
27
|
8,3437
|
7,7115
|
16,0552
|
92,42
|
51,97
|
3
|
0,194
|
27
|
0,317
|
25
|
8,0817
|
8,9835
|
17,0652
|
111,16
|
47,36
|
4
|
0,445
|
30
|
0,36
|
30
|
12,3941
|
8,1090
|
20,5031
|
65,43
|
60,45
|
5
|
0,36
|
25
|
0,28
|
25
|
9,8386
|
8,8245
|
18,6631
|
89,69
|
52,72
|
6
|
0,241
|
26
|
0,35
|
29
|
9,3068
|
8,7450
|
18,0518
|
93,96
|
51,56
|
7
|
0,236
|
29
|
0,46
|
25
|
11,0762
|
7,7115
|
18,7877
|
69,62
|
58,95
|
8
|
0,18
|
25
|
0,144
|
28
|
4,9858
|
8,9835
|
13,9693
|
180,18
|
35,69
|
9
|
0,453
|
30
|
0,34
|
30
|
12,1739
|
8,1090
|
20,2829
|
66,61
|
60,02
|
10
|
0,366
|
27
|
0.364
|
25
|
11,3303
|
8,8245
|
20,1548
|
77,88
|
56,22
|
Rata-Rata
|
9.6112
|
8.4747
|
18.0859
|
94,89
|
52,44
|
||||
4.3 Pembahasan
Proses
pemurnian larutan garam (Brine)
dilakukan untuk mengurangi zat pengotor di dalam larutan garam. Zat pengotor
seperti Kalsium yang terdapat di dalam larutan garam tidak dibenarkan ada dalam
jumlah yang besar. Jika zat pengotor di dalam larutan garam tersebut tidak
dikurangi terlebih dahulu, maka akan mengganggu proses elektrolisa larutan
garam itu sendiri.
Untuk
mengurangi zat pengotor yang terkandung di dalam larutan garam, maka dilakukan
penambahan Natrium Karbonat (Na2CO3) untuk mengikat
Kalsium. Natrium Karbonat (Na2CO3) akan bereaksi dengan
Kalsium membentuk endapan – endapan putih. Dari hasil analisa data yang
dilakukan, maka dapat dilihat bahwa Natrium Karbonat (Na2CO3)
dapat menurunkan konsentrasi Kalsium di dalam larutan garam (Brine).
Hasil
analisa data yang menunjukkan bahwa adanya penurunan konsentrasi Kalsium di
dalam larutan garam (Brine) setelah
penambahan Natrium Karbonat (Na2CO3), membuktikan bahwa
terjadi reaksi antara Natrium Karbonat (Na2CO3) dengan
Kalsium yang terkandung di dalam larutan garam (Brine).
Berdasarkan
penurunan kandungan zat pengotor (impurities)
berupa Kalsium yang terdapat di dalam larutan garam (Brine) maka dapat ditentukan jumlah Natrium Karbonat (Na2CO3)
yang bereaksi terhadap zat pengotor. Zat pengotor seperti Kalsium yang terdapat
di dalam larutan garam dalam bentuk CaCl2 bereaksi dengan Natrium
Karbonat (Na2CO3) membentuk endapan CaCO3.
Dari
hasil perhitungan atau analisa data yang telah dilakukan, maka diperoleh jumlah
Natrium Karbonat (Na2CO3) yang dibutuhkan untuk menurunkan
konsentrasi Kalsium dan Magnesium di dalam larutan garam (Brine) dengan rata – rata 9.6112kg/jam dengan Excess Na2CO3 rata – rata sebesar 94,89% dan
Konversi Reaksi Na2CO3 rata – rata 52,44
%.
Hal
ini mengakibatkan ada sejumlah Na2CO3 berlebih di dalam larutan
garam (Brine). Na2CO3
ditambahkan dalam jumlah berlebih agar dapat mengikat Kalsium dan
Magnesium dalam larutan garam sebanyak mungkin. Akan tetapi, untuk menghindari kerugian
secara ekonomis akibat penggunaan Na2CO3 yang terlalu berlebihan,
maka spesifikasi konsentrasi Na2CO3 yang diizinkan dalam larutan
garam (Brine) adalah 0,5 – 0,6 gr/L.
Konsentrasi
brine yang dihasilkan dari hasil
pemurnian memenuhi spesifikasi mutu yaitu, konsentrasi ca < 30 ppb dan Mg 30
ppb.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
1. Berdasarkan hasil analisa
data, maka dapat disimpulkan bahwa jumlah Natrium Karbonat (Na2CO3)
yang dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi Kalsium dan Magnesiumdalam larutan
garam (Brine) dengan laju 15 m3/jam
sebesar 9,6112 kg/jam.
2. Konversi Reaksi Natrium
Karbonat (Na2CO3) dengan larutan garam (brine) sebesar 52,44 %.
5.2.
Saran
Untuk menghindari kerugian secara ekonomis akibat penggunaan
Na2CO3 yang terlalu berlebihan dengan spesifikasi Na2CO3
yang diizinkan ada dalam larutan garam adalah 0,5 – 0,6 gr/L dapat dilakukan
dengan mengurangi Na2CO3 yang masuk kedalam Precipitation Tank yang bertujuan unuk
mengurangi % Excess yang sangat
besar.
DAFTAR PUSTAKA
Abqari, Fakhrian.2012. Aplikasi
Teknologi Elektrolisis Plasma Pada Proses Produksi Klor Alkali. Depok :
Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia.
Agus Supangat,
dkk.2006. Garam dan Artemia. Jakarta
: Departemen Kelautan.
Angela dan Judy.2014. Pemurnian
Garam Dengan Metode Hidroekstraksi Batch. Parahyangan : Universitas Katolik Parahyangan.
Anonim. 2010. Chemical Plant Manual Training. PT. Toba Pulp Lestari, Tbk
Porsea.
Austin, George
T.1996. Industri Proses Kimia Edisi Kelima.
Jakarta : Penerbit Erlangga.
Bahruddin, dkk.2003. Penentuan Rasio Ca/Mg Optimum Pada Proses
Pemurnian Garam Dapur. Pekanbaru : FT Universitas Riau.
Chanel, dkk.2013. Penggunaan Metode Presipitasi Untuk menurunkan Kadar Cu Dalam Limbah Cair Industri
Perak Di Kotagede. Yogyakarta : FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
Dina dan Istikomah.2009. Pemurnian NaCl Dengan Menggunakan Natrium
Karbonat. Semarang: Universitas Diponegoro.
Direktorat Jenderal Industri
Agro dan Kimia.2009. Roadmap Industri
Kertas. Jakarta : Departemen Perindustrian.
Hudi, Yaman.2009. Perancangan Pabrik Natrium Karbonat Dengan
Proses Solvay Dari Amonia, Garam Dan Batu Kapur Dengan Kapasitas 250.000 Ton/Th.
Surakarta : Universitas Muhammadiyah.
Hiskia dan Tupamahu.1991. Stoikiometri Energetika Kimia. Bandung
: Penerbit PT. Citra Aditya Bakti.
Lustika dan Wanti.2009. Pemurnian Larutan Garam (Brine) Dari Impuritas Ca2+ Dan
Mg2+ Dengan Penambahan Na2CO3 Dan NaOH.
Semarang : Universitas Diponegoro.
Mary dan Suryani.2012. Studi Pengolahan Air Melalui Media Filter
Pasir Kuarsa (Studi Kasus Sungai Malimpung). Makassar : Universitas
Hasanuddin.
Prianto, Bayu.2008. Katalisis Heterogen Dengan Mekanisme Langmuir Hinshelwood Sebagai Model
Reaksi Elektrolisis NaCl. LAPAN.
Purnawan dan Cyrilla.2014. Pembuatan Pulp Dari Serat Aren (Arenga Pinnata) Dengan Proses Nitrat
Soda. Yogyakarta : Institut Sains Dan Teknologi AKPRIND.
Putrika.2013. Neraca Massa Dengan Reaksi Kimia.
Surabaya : ITS
Ridwan dan Halim.2007. Pembuatan Gas Klorin (Cl2) Dan
Natrium Hidroksida (NaOH) Dari Hasil Pemurnian Garam Jangka Aceh. Aceh :
Politeknik Negeri Lhokseumawe.
Rizkiyah, Inayatu.2013. Identifikasi Kandungan Mineral Sulfat (SO42-),
Klorida (Cl ̅ ), Magnesium (Mg) Dan Kalsium (Ca) Pada Air
Panas Obyek Wisata Pemandian Air Panas Guci, Tegal.
Semarang : IAIN Walisongo.
Sastrohamidjojo,
Hardjono.1995. Kimia Kayu, Dasar – Dasar
Dan Penggunaan Edisi Kedua. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Sugili Putra, dkk.2009. Optimasi Tawas Dan Kapur Untuk Koagulasi
Air Keruh Dengan Penanda I – 131. Yogyakarta: BATAN.
Tarigan, Jenni. 2015. Proses
Industri Kimia II. Medan : PTKI
Medan.
Yulianti, Devi.2016. Analisis Kelistrikan Sel Volta Memanfaatkan
Logam Bekas. Lampung : FMIPA UNILA
Zulferiyenni,
dkk.2009. Proses Pembuatan Pulp Berbasis
Ampas Tebu : Batang Pisang Dengan Metode Acetosolve. Bandar Lampung :
Universitas Lampung.
