9.-Teknologi-Surfaktan

Oleh : Hendrix Yulis Setyawan, STP. Msi

Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Brawijaya Malang 2009

Rekayasa Proses Agroindustri

TEKNOLOGI SURFAKTAN

DEFINISI SURFAKTAN

 Apabila ditambahkan ke suatu cairan

pada konsentrasi rendah, maka dapat

mengubah karakteristik tegangan

permukaan dan antarmuka cairan

tersebut.

SURFAKTAN



Senyawa organik yang dalam

molekulnya memiliki sedikitnya satu

gugus hidrofilik dan satu gugus

hidrofobik.



Antarmuka adalah bagian dimana dua fasa saling bertemu/kontak



Permukaan yaitu antarmuka dimana satu fasa kontak dengan

Ekor : Hidrofobik (grup nonpolar) Kepala : Hidrofilik (grup polar) - Bersifat hidrofobik dalam media

air

- Bersifat hidrofilik dalam media hidrokarbon

- Bersifat hidrofilik dalam media air

- Bersifat hidrofobik dalam media hidrokarbon



Gugus Hidrofilik :

(1) Bermuatan negatif ==> surfaktan anionik.

(2) Bermuatan positif ==> surfaktan kationik.

(3) Bermuatan positif dan negatif ==> surfaktan amfoterik (ampholyte,

zwitterion)

Gugus Hidrofilik Struktur Kimia

Anionik :

- Sulfate - OSO₂O-

- Sulfonate - SO₂O-

- Phosphated ethoxylate - [(OC₂H₄)_x]₂ P(O)O-

- [(OC₂H₄)_x] P(O)(O-₎ 2 - Karboksilat - COO- Kationik : Ammonium, primer - NH₃+ Ammonium, sekunder l - NH₂+ Ammonium, tersier l - NH+ Ammonium, kuartener l - N+ l

Gugus Hidrofilik Struktur Kimia

Nonionik :

- Polyoxyethylene (ethoxylate) - (OCH₂CH₂)_xOH

- Monogliserida - OCH₂CHOHCH₂OH

- Digliserida - OCH₂CH(O-)CH₂OH

- OCH₂CHOHCH₂O- - Monoetanolamida - NHCH₂CH₂OH - Dietanolamida - N(CH₂CH₂OH)₂ Amfoterik : - Aminocarboxylate l -+_NH 2(CH2)xCOO-, -N+H(CH2)xCOO- - Betaine l -N+_(CH 2)xCOO- l - Sulfobetaine l -N+_(CH 2)xCH2SO3- l - Amine oxide l -N+_-O- l



Gugus Hidrofobik

(1) Hidrokarbon

Dapat berupa rantai alkyl lurus, becabang, jenuh, tidak jenuh, sebagian siklik ataupun aromatik.

(2) Perfluorohidrokarbon

Dapat berupa rantai lurus atau bercabang, perfluoronated sempurna atau diikat pada hidrokarbon

(3) Siloxane

Seringkali diikatkan ke gugus hidrofilik melalui perantara rantai alkyl pendek.

Gugus Hidrofobik Struktur Kimia Linear, saturated alkyl (n-dodecyl) CH₃(CH₂)₁₀CH₂-

Branched, saturated alkyl (2-ethylhexyl) CH₃(CH₂)₃CHCH₂- l

CH₂CH₃

Linear, unsaturated alkyl (oleyl) cis-CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇CH₂- Alkylbenzene (linear dodecylbenzene) CH₃(CH₂)₁₁C₆H₄-

Alkyldiphenyl ether C₆H₅OC₆H₄(R)- Polyoxypropylene -[OCH(CH₃)CH₂]_x- Polyoxybutylene -[OCH(C₂H₅)CH₂]_x-

Polysiloxane (CH₃)₃Si[OSi(CH₃)]_xOSi(CH₃)₃ l

Perfluoroalkyl CF₃(CF₂)_xCF₂-

Lignin Complex polymeric phenol

Kelompok Surfaktan

Anionik

Nonionik

Kationik

Amfoterik

Linier alkilbenzen sulfonat (LAS),

alkohol sulfat (AS), alkohol eter sulfat (AES), metil

ester sulfonat (MES) Dietanolamida (DEA), sukrosa ester, sorbitol, sorbitan ester, ethoxylated alcohol, Fatty amine, amidoamine, diamine, amine oxide, quaternary amine, amine ethoxylate Aminocarboxylic acid, alkil betain



Tegangan Permukaan

- Terbentuk karena adanya gaya tarik menarik antara molekul-molekul pada suatu cairan dengan udara.

- Surfaktan mengubah tegangan permukaan cairan dengan cara

memecah gaya yang menahan molekul cairan di bagian antarmuka. - Dua macam cara pengukuran tegangan permukaan :

a. Tegangan permukaan kesetimbangan (equilibrium surface tension), yaitu mengukur seberapa efektif surfaktan mampu menurunkan tegangan permukaan air.

Nilai tegangan permukaan air = 72 dyne/cm.

b. Tegangan permukaan dinamis (dynamic surface tension), yaitu mengukur seberapa cepat surfaktan mampu menurunkan tegangan permukaan suatu larutan.

- Dalam waktu singkat, tegangan permukaan dinamis akan mencapai nilai tegangan permukaan kesetimbangan.



Critical Micelle Concentration (CMC)

- Micelle adalah kumpulan unit yang terdiri dari sejumlah molekul bahan aktif permukaan (surface active material).

- Micelle melarutkan kotoran dan minyak dengan cara mengangkat kotoran tersebut dari permukaan dan mendispersikannya ke larutan. - CMC adalah konsentrasi surfaktan dimana sejumlah micelle tebentuk

dan mampu memisahkan kotoran.

- CMC untuk mengukur efisiensi surfaktan. CMC yang rendah

menunjukkan bahwa makin sedikit surfaktan yang diperlukan untuk menjenuhkan permukaan dan membentuk micelle.

- Untuk mendapatkan kinerja pembersihan yang optimal, umumnya konsentrasi surfaktan yang digunakan adalah 1-5%.



Hydrophile-Lipophile Balance (HLB)

- HLB adalah ukuran empiris untuk mengetahui hubungan antara gugus hidrofilik dan hidrofobik pada suatu surfaktan.

- Sistem HLB digunakan untuk mengidentifikasi emulsifikasi minyak dan air oleh surfaktan.

- Dua tipe emulsi, yaitu :

a. Water-in-oil (w/o), artinya air terdispersi di dalam minyak. Memerlukan surfaktan dengan nilai HLB rendah.

b. Oil-in-water (o/w), artinya minyak terdispersi di dalam air Memerlukan surfaktan dengan nilai HLB tinggi.

- Makin tinggi nilai HLB, maka surfaktan makin bersifat larut air. - Makin rendah nilai HLB, surfaktan makin bersifat larut minyak. - Nilai HLB dapat dihitung untuk jenis surfaktan alcohol ethoxylate

sederhana.

- Nilai HLB untuk jenis surfaktan lainnya diperhitungkan secara eksperimental.

Nilai HLB Karakteristik Kinerja < 10 Larut minyak (oil soluble) > 10 Larut air (water soluble)

4 - 8 Bahan anti pembusaan

(antifoaming agent)

7 - 11 Emulsifier w/o

12 - 16 Emulsifier o/w

11 - 14 Bahan pembasahan (wetting agent)

12 - 15 Detergent

16 - 20 Penstabil (stabilizer)



Cloud Point

- Cloud point yaitu suhu dimana larutan surfaktan yang bersifat water soluble menjadi keruh

- Digunakan untuk mempertimbangkan stabilitas penyimpanan surfaktan. - Penyimpanan surfaktan pada suhu yang lebih tinggi dari cloud point,

berakibat terjadinya fase pemisahan dan ketidakstabilan surfaktan.

- Karakteristik wetting, cleaning dan foaming pada suatu surfaktan dapat berbeda pada titik di atas dan di bawah nilai cloud point. Surfaktan

nonionik memperlihatkan efektifitas yang optimal bila digunakan pada suhu mendekati atau dibawah nilai cloud pointnya, sementara tipe

low-foam surfactant harus digunakan pada suhu sedikit lebih tinggi dari

nilai cloud pointnya.

- Cloud point diukur menggunakan larutan surfaktan 1%.

- Nilai cloud point berkisar antara 0 - 100 o_C,

dan dibatasi oleh pembekuan dan titik didih air.



Hydrotrope

- Hydrotrope yaitu sejenis bahan yang digunakan untuk meningkatkan kelarutan surfaktan dalam air, khususnya pada lingkungan yang

mengandung builder atau alkali dalam jumlah besar.

- Keberadaan builder atau elektrolit lainnya akan menurunkan suhu cloud point dan kelarutan surfaktan dalam suatu larutan, sehingga

hydrotrope digunakan untuk menyesuaikan cloud point suatu formula. - Makin tinggi konsentrasi hydrotrope berdampak pada makin tingginya

cloud point.

- Hydrotrope tidak berkontribusi ataupun mengurangi kinerja surfaktan ataupun builder.



Drave Wetting Test

- Drave wetting test umumnya digunakan untuk mengukur kecepatan larutan surfaktan dapat membasahi pori-pori, khususnya substrat yang bersifat hidrofobik.

Hidrofilik Hidrofilik Hidrofobik Hidrofilik COO -COO -COO -COO -COO -COO -COO --_OOC COO -COO -COO- _COO --_OOC -_OOC -_OOC



Apakah berdasarkan

tingkat kinerja

surfaktan?

(Efektivitas)

Definisikan

Maksud

Terbaik

Pemilihan Jenis Surfaktan



Apakah berdasarkan seberapa banyak

surfaktan tersebut dibutuhkan untuk

mencapai tingkat kinerja yang diinginkan ?

(Efisiensi)



Apakah berdasarkan

seberapa cepat

surfaktan mampu

mencapai tingkat kinerja

yang diinginkan?

(Kecepatan aksi)

Surfaktan jenis apa yang



Aspek lainnya yang perlu dipertimbangkan :

- Stabilitas kimia dari surfaktan

Stabilitas kimia surfaktan dalam suatu sistem sangat penting, misalnya pada formulasi kosmetika. Pada beberapa kasus, kadang diperlukan surfaktan yang tidak stabil, misalnya pada formulasi coating

menggunakan surfaktan.

- Dampak surfaktan terhadap lingkungan

Perlu diperhatikan pengaruh bahan kimia terhadap lingkungan (1) sifat biodegradability

Contoh : degradasi alcohol ethoxylate sekunder lebih lambat dibandingkan alcohol ethoxylate primer.

(2) sifat toksisitas terhadap organisme.

- Iritasi terhadap kulit

iritasi kulit oleh surfaktan merupakan faktor utama yang perlu diperhatikan pada produk-produk yang kontak dengan kulit. Contoh : pada produk kosmetika, shampo, sabun, deterjen.

Karakteristik Kinerja Surfaktan



Wetting dan Waterproofing

- Wetting dan waterproofing tergantung pada perubahan yang dihasilkan oleh surfaktan terhadap antarmuka

.

- S

emacam cairan disebarkan ke substrat (cairan atau padatan), cairan tersebut memindahkan fase awal yang kontak dengan substrat,

menggantikannya dengan lapisan yang melingkupi cairan sehingga

terbentuk antarmuka baru dimana baik substrat dan fase awalnya kontak dengan lapisan baru tersebut.

- Perbedaan wetting dan waterproofing :

a. Pada wetting, adsorpsi surfaktan ke pemukaan memungkinkan air untuk disebarkan ke permukaan berlilin atau berminyak.

b. Pada waterproofing, antarmuka suautu permukaan diubah sehingga lebih bersifat hidrofobik, sehingga pembasahaan oleh air menjadi lebih sulit.



Foaming dan Defoaming

- Foaming dan defoaming tergantung pada perubahan yang dilakukan surfaktan terhadap antarmuka gas/larutan.

- Foam dihasilkan ketika gas dimasukan ke dalam larutan dimana terbetuk lapisan permukaan yang bersifat viskoelastis.

- Pada foaming, surfaktan ditambahkan untuk meningkatkan sifat viskoelastis, sehingga terbentuk busa lebih banyak.

- Pada defoaming, surfaktan ditambahkan untuk mengurangi atau

menghilangkan sifat viskoelastis lapisan antarmuka gas/larutan. Hal ini dilakukan baik dengan menetralkan atau mengganti lapisan awal dengan lapisan baru yang lebih bersifat tidak viskoelastis.



Emulsifikasi dan Demulsifikasi

- Emulsi adalah dispersi suatu larutan (fasa diskontinyu) pada cairan yang bersifat immiscible (fasa kontinyu).

- Emulsi distabilkan oleh lapisan surfaktan (emulsifying agent) pada

antarmuka antara dua cairan, sehingga menghasilkan pembatas elektrik yang menghalangi bersatunya droplet-droplet fase cairan yang

- Demulsifikasi suatu emulsi terjadi apabila pembatas elektrik dikurangi atau dihilangkan, sehingga menyebabkan pecahnya emulsi.



Dispersi dan Flokulasi

- Dalam emulsi, dispersi partikel padatan dalam suatu larutan dimana padatan tersebut bersifat tidak larut distabilkan menggunakan lapisan surfaktan (dispersing agent) pada antarmuka antara dua fasa yang

menghasilkan pembatas elektrik sehingga mencegah bersatunya partikel-partikel padatan yang terdispersi.

- Pengurangan atau penghilangan pembatas elektrik menyebabkan terjadinya flokulasi.



Adhesion Promotion

- Adhesi antara 2 fasa immiscible tergentung pada kekuatan interaksi antara dua molekul berbeda yang berhadapan saling berseberangan antarmuka antara dua molekul tersebut.

- Makin kuat interaksi antara dua molekul tersebut, makin besar gaya adhesi antara dua fasa tersebut.

Air

Proses Pembusaan

Air Lemak/ Minyak Surfaktan Air Air Air Udara Udara Udara Udara Air Surfaktan



Solubilisasi pelarut yang bersifat tak larut (solvent-insoluble material)

- Diperlukan untuk melarutkan air dengan pelarut yang tidak dapat larut dengan air.

- Solubilisasi pelarut yang bersifat tidak larut dalam air tergantung pada kehadiran micelle surfaktan dalam fasa pelarut, dengan bagian hidrofobik dari micelle surfaktan berada di bagian dalam.

- Contohnya : melarutkan air ke bahan bakar pesawat terbang untuk mencegah terbentuknya formasi kristal es di saluran bahan bakar pada suhu di bawah titik beku air.



Hydrotropy

- Karakteristik yang sama atau menyerupai molekul surfaktan yang mampu meningkatkan kelarutan berbagai zat terlarut dalam suatu pelarut.



Peningkatan viskositas

- Viskositas fase larutan ditingkatkan dengan meningkatkan fraksi volume bahan terlarut (solute) dalam larutan

- Merupakan fungsi dari micelle dalam sistem, bahkan lebih bergantung pada struktur micelles surfaktan yang terbentuk.

Nilai Tambah Produk Turunan Kelapa Sawit

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 My. Goreng asam lemak asam stearat

Margarin gliserin fatty alcohol

Metil ester surfaktan

n il a i ta m b a h (% )

Produk pem bersih 62.9% Pangan 2.3% Plastik 0.5% Kertas 1.4%

Tekstil & kulit 8.4% Industri cat 1.9% Perm inyakan 5.1% Agrochem icals 2.3% Polim erisasi em ulsi 3.4% Konstruksi 5.5% _{Bahan peledak} 0.1% _Lainnya 6.2%

Persentase Pasar Surfaktan

ROADMAP SURFAKTAN

Bahan Baku Seleksi bahan baku potensial Seleksi bahan baku potensial Seleksi bahan baku potensial Sumber Pati &

Gula Sumber Emulsifier Minyak/Lemak Nabati Teknologi Splitting Teknologi Isolasi/Ekstraksi Teknologi Splitting Teknologi Esterifikasi Teknologi Pemurnian Teknologi Sulfatasi Teknologi Amidasi Teknologi Transesterifikasi Kondisi Proses Konversi Pengembangan Proses Kondisi Proses Konversi

* Suhu Reaksi * Sistem Reaksi * Rasio mol reaktan * Pemurnian * Agitasi * Formulasi Penggandaan Skala Produksi Studi Kelayakan Rancang Bangun Teknologi Sulfonasi Teknologi Epoksidasi Teknologi Sukrolisis Pembangunan Konstruksi Pabrik Surfaktan Amfoterik Surfaktan Nonionik Surfaktan Anionik Surfaktan Kationik Industri Surfaktan Industri Cleansing & Washing Product Industri Kosmetika & Personal Care Products Industri Bahan Peledak Industri Perminyakan Industri Pangan Industri Farmasi Industri Obat-obatan Pertanian Pertambangan Konstruksi dan Pekerjaan Sipil Lainnya R & D Teknologi Produk Market

Diagram Oleokimia Dasar dan Turunannya

Minyak dan Lemak

Gliserol Gliserida parsial

Triasetin Ester asam lemak

Alkyl epoxy ester Asam lemak ehoxylate

Conjugated fatty acid Asam lemak jenuh

Alkohol Guerbet Alkyl klorida

Fatty alkohol ethoxylate

Fatty alkohol sulfat Ester

-sulfo fatty acid ester

Fatty acid alkanolamide

Epoxidized trigliserida Ethoxylated trigliserida

Hydrogenated oil Turkey red oil

Hidrolisis Asam lemak (fatty acid) Esterifikasi Esterifikasi Epoksidasi Ethoxylasi Konjugasi Hardening Metil ester asam lemak Transesterifikasi Fatty alkohol Reaksi Guerbet Klorinasi Ethoxylasi Sulfatasi Esterifikasi Hidrogenasi Sulfonasi Amidasi Epoksidasi Ethoxylasi Hidrogenasi Sulfatasi

Fatty alkohol alkoxylate Fatty alkohol eter sulfat Fatty alkohol eter fosfat

Fatty alkohol sulfosuccinate Propoxlation Sulfatasi Fosfatisasi Sulfitasi Esterifikasi Sukrosa ester Sukrolisis

POHON INDUSTRI KELAPA SAWIT KELAPA SAWIT Daun Tangkai Bunga Bunga Buah Batang Akar Bahan Kerajinan Tokoferol Nutrien Organik Lipid Isoenzim Pulp Nira Gula Merah Anggur Sawit Vitamin B komplek Cuka Kelapa Estragol Daging Buah

Biji/Inti Kelapa Sawit (PK)

Cangkang

Sawit Daging Buah TandanKosong

Limbah Padat Limbah cair Arang Pulp Pasta Pati Lignin Silose Silitol Tambang/ Tali Bahan Kerajinan Kayu Kelapa Sawit

Minyak Kelapa Sawit Kasar (CPO)

Lumpur Kelapa Sawit

Gasbio Aseton- Butanol-Etanol Pelet Bahan Bangunan Metan Bungkil Makanan Ayam Makan Ternak Ruminansia Media Pertumbuhan Enzim Ekstra Sekunder Pakan Domba Pelet Karbon Selulosa Absorber Polipot TKS (Pot Tanaman) Biogas Alkohol Metan Media Pengembangbiakan Cacing Media Pertumbuhan kapang Pulp Lignin Abu Janjang Surfaktan Campuran Pupuk Pangan Non Pangan Minyak Sawit (CPO) Selulosa Media Pertumbuhan Kapang Makanan ternak Bahan Vernis, Minyak Rengas Bahan Bakar Karbon Aktif Poliblen Lignin Surfaktan Glukosa Tepung Tempurung Arang Karbon Aktif Briket Arang Testa Bungkil Inti Sawit Tepung Inti Sawit Minyak Inti Sawit (PKO) Kue-kue Inti Sawit Mono Gliserida Digliserida Ransum Ternak Silitol Silose Asam Amino Es krim Minyak Goreng Karoten Asam Lemak Trigliserida, Digliserida, Monogliserida Protein Sel Tunggal

Vitamin A Stearin Lipase Olein Soap stock

Margarine Minyak Salad Metalic soap Fatty alkohol Polyethoxylated Derivates Asam Organik Sabun Ester Dibasic Acid Fatty amines Fatty Acide

Amides Fatty Alkohol

Margarine Cocoa Butter

Substitute Shortening

Vegetables Ghee

APLIKASI SURFAKTAN

PADA INDUSTRI

INDUSTRIAL APPLICATION OF SURFACTANTS

Deinking agents Defoaming agents Dispersants for CaCO3

Additives for polymerization Textile Construction Pulp & Paper Plastics

Palm Oils _Energy

Environment Fermentation Toiletries Cosmetics Detergent Agro chemicals Food Others Laundry detergent chemicals

Anti-dusting agetns for coals Water treatment chemicals Scale inhibitors

Scouring and bleaching agents Dyeing auxiliaries

Softening agents Antistatic agents Shade improvers

Concrete additives Gypsum board additives Asphalt emulsifiers.

Chemical for palm oil fractionation Foaming agents for toothpastes Cosmetics chemicals Fermentation additives Water Treatment Metal Oilfield Firefighting Foam Emulsion Polymerization Explosive Material Adjuvants

Additives for agrochemicals Anti-caking agents Wood preservativesv Anionic Surfactant Cationic Surfaktant Amphoteric Surfactant Nonionik Surfactant

Surfactant :



Agrochemical



Biasanya digunakan surfaktan nonionik dan memiliki cabang hidrofobik.



Nilai HLB berkisar antara 9 - 14



Umumnya surfaktan digunakan di bawah atau mendekati nilai CMC-nya, dengan tujuan untuk mencegah solubilisasi bahan aktif yang dapat

menurunkan aktivitas biologis.



Produk berbentuk bubuk (wettable powder) dan larutan suspensi (suspension concentrate)

Surfaktan Minimum tegangan permukaan (dyne/cm) Nonylphenol ethoxylate (9 EO) 29,1

Lauryl alcoohol ethoxylate (9 EO) 32,2 Tall oil fatty acid ethoxylate (10 EO) 33,5 Tridecyl alcohol ethoxylate (8-9 EO) 27,5 Sodium di (2-ethylhexyl) sulfosuccinate 25,5 Trisiloxane ethoxylate (8 EO), CH₃-terminated 21,0

Tabel. Minimum nilai tegangan permukaan larutan beberapa jenis surfaktan

Surfaktan Fungsi Utama Dodecylbenzene sulfonate Wetting Dioctylsulfosuccinate Wetting Sodium alkylnaphthalene sulfonate Wetting Naphthalenesulfonate-formaldehyde condensate Dispersing Ethoxylated tristyrylphenol sulfate Dispersing Sodium lignosulfonate Dispersing

Tabel. Surfaktan pada produk berbentuk bubuk (wettable powder)

Surfaktan Fungsi Utama Sodium dodecylbenzene sulfonate Wetting Dibutyl and di-isopropyl naphthalene sufonate Wetting Dioctyl or dinonylphenolsulfosuccinate Wettaing

N-methyl oleyl taurate Wetting and Dispersing Naphthalene sulfonate-formaldehyde condensate Dispersing

Lignosulfonate Dispersing Dodecyldiphenylether disulfonate Dispersing

Ethoxylated (6-12 EO) nonylphenol phosphate ester Wetting and Dispersing Ethoxylated (14-16 EO) tristyrlphenol phosphate sodium salt Wetting and Dispersing

Tabel. Surfaktan pada produk berbentuk larutan suspensi (suspension concentrate)



Keuntungan produk berbentuk larutan suspensi (suspension

concentrate) dibandingkan bubuk (wettable powder) :



Lebih mudah digunakan karena sudah terdispersi dalam air



Lebih mudah didispersikan ke produk aplikasi



Dalam penggunaanya tidak dihasilkan debu



Volume kemasannya lebih rendah



Lebih mudah dilarutkan dan menghasilkan bentuk suspensi yang stabil bila dilarutkan dengan air.



Emulsion Polymerization



Surfaktan merupakan bahan yang diperlukan pada proses polimerisasi emulsi, yaitu sebagai :

- monomer emulsifier dan penstabil lateks. - sebagai media transfer panas

- menjaga stabilitas dispersi partikel polimer yang mengembang.



Utamanya digunakan surfaktan anionik.



Surfaktan nonionik umumnya digunakan sebagai emulsifier sekunder.



Grup ionik pada molekul surfaktan menjaga stabilitas emulsi monomer/air dan mengontrol distribusi ukuran partikel dengan cara menstabilkan

Monomer Surfaktan yang Digunakan

Styrene, butadiene Dodecylbenzene sulfonate, dodecyldiphenyl ether disulfonate Vinyl chloride Partially hydrogenated fatty acid soap, sodium lauryl sulfate Styrene/butadiene Fatty acid soap, dodecylbenzene sulfonate, dodecyldiphenyl ether disulfonate, polyoxyethylenated (9-14 EO) octylphenol Methyl or butyl ester of

acrylic/methacrylic acid

Sodium lauryl sulfate octyl, nonylphenol ether (4-10 EO) sulfate

Methacrylic acid/acrylic acid Sodium C12-C14 ether (4-8 EO) sulfate, dodecylbenzene sulfonate

Styrene/butyl acrylate Nonyl/octyl phenol polyoxyethylene (9-15 EO) sulfate sodium polyoxyethylene (4-10 EO) lauryl ether sulfate, sodium or ammonium C12-C14 ether (2-10 EO) sulfate, polyoxyethylene (30-50 EO) octyl/nonylphenol

Vinyl, vinyl acetate, vinyl acetat/butyl acrylate

Sodium polyoxyethylene (30-50 EO) nonylphenol ether sulfate, sodium polyoxyethylene (30-50 EO) lauryl ether sulfate,

polyoxyethylene (30-50 EO) octyl/nonylphenol

Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk berbagai monomer



Metal Cleaning

A. Immersion Cleaning



Metode : bagian logam yang akan dibersihkan direndam dalam larutan deterjen dan diagitasi selama beberapa waktu. Pengotor berupa : minyak, lilin (wax), dan gemuk (grease)



Kinerja surfaktan yang disyaratkan : - Good equilibrium wetting

- Efektif menurunkan tegangan permukaan dan antarmuka minyak/air - Mampu membentuk emulsi yang stabil

- Mencegah redeposisi pengotor

- Stabil dan kompatibel pada kondisi basa dan asam - Mencegah korosi (corrosion inhibition)



Jenis surfaktan yang digunakan : surfaktan anionik atau campuran surfaktan anionik-nonionik.

Surfaktan Anionik :

- Ethoxylated (4-10 EO) nonylphenol phosphate ester

- Ethoxylated (4-9 EO) linear (C8-C10) alcohol phosphate ester - Ethoxylated (9-12 EO) dinonylphenol phosphate ester

Surfaktan Nonionik :

- Nonylphenol ethoxylate (5-12 EO) - Octylphenol ethoxylate (5-10 EO)

- Linear (C9-C11) alcohol ethoxylate (5-12 EO) - Branched (C13-Oxo) alcohol ethoxylate (9-12 EO) - Tertiary dodecyl (branched) thioethoxylate (6-10 EO)

Surfaktan Amfoterik :

- Sodium acylamido aminopropionate

- Sodium acylamido aminohydroxypropyl sulfonate

Tabel. Surfaktan yang digunakan pada proses immersion metal (alkali)

B. Spray Cleaning



Metode : larutan pembersih disirkulasikan menggunakan pompa dan disemprotkan melalui inlet (nozzle) ke bagian yang akan dibersihkan.



Larutan (deterjen) pembersih yang digunakan harus bersifat sangat rendah busa dan dapat dibersihkan dalam waktu sangat singkat.



Syarat surfaktan yang digunakan : sangat rendah busa hingga tanpa busa.



Surfaktan yang sesuai : surfaktan nonionik dan amfoterik yang rendah busa.

Contoh : nonylphenol ethoxylate (7-12 mol EO), linear alcohol ethoxylate (7-12 mol EO)



Pulp and Paper

A. Deresination

- Merupakan proses pemisahan resin dari pulp kayu.

- Surfaktan digunakan untuk mencapai efek pembasahan oleh larutan basa dan membentuk emulsi resin dengan air.

- Jenis surfaktan yang digunakan : ethoxylated nonionik, ethoxylated phosphate ester (anionik).

- Anionik lainnya seperti sulfate dan sulfonate tidak digunakan karena kelarutan dan kemampuan emulsinya rendah dalam media basa.

B. Paper Deinking

- Digunakan pada proses daur ulang kertas bekas.

- Kinerja surfaktan yang diperlukan : memberi efek pembasahan

(wetting) dan sifat dispersi yang sangat baik pada partikel tinta yang akan dipisahkan dari serat kertas, serta stabil terhadap hidrolisis. - Jenis surfaktan yang digunakan : surfaktan nonionik

Surfaktan Anionik :

- Ethoxylated (6-10 EO) nonyl/octylphenol phosphate ester

- Ethoxylated (4-8 EO) linear (C8-C10) alcohol phosphate ester

- Ethoxylated (8-12 EO) dinonylphenol phosphate ester

Surfaktan Nonionik :

- Polyoxyethylene (9-15 EO) nonyl/octylphenol

- Polyoxyethylene (12-20 EO) dinonylphenol

- Polyoxyethylene (10-15 EO) dodecylphenol

- Polyoxyethylene (10-15 EO) tridecyl (Oxo) alcohol

Tabel. Surfaktan yang digunakan pada proses deresinasi pulp

Surfaktan HLB Cloud point, o_{C (0,5-1,5%} NaOH) Draves wetting,sec, 40o_{C (1%} NaOH)

Octylphenol ethoxylate (9 EO) 13,0 54 - 56 9

Octylphenol ethoxylate (11 EO) 13,5 68 - 72 12

Octylphenol ethoxylate (9 EO) 13,0 60 - 63 8

Lauryl alcohol ethoxylate (7 EO) 12,0 48 - 50 18

Linear (C9-C11) alcohol ethoxylate (6 EO)

12,5 46 - 48 8

Branched (C11-C15) secondary alcohol ethoxylate (9 EO)

13,5 56 - 58 9

Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk washing-deinking



Konstruksi

A. Glass Fiber Mat

- Glass fiber bersifat tidak larut sempurna dalam air, walaupun telah dibantu dengan pengadukan.

- Sifat surfaktan yang diperlukan : dispersibility dan wettability.

- Karena glass fiber sedikit bermuatan negatif, maka surfaktan yang sesuai adalah surfaktan berbasis amine.

B. Beton

- Surfaktan sebagai plastisizer, digunakan untuk meningkatkan daya kerja semen dengan cara mengurangi air sehingga viskositas

berkurang.

- Surfaktan sebagai pengontrol jumlah udara di dalam beton, meningkatkan resistansi freeze-thaw, menurunkan densitas dan meningkatkan daya kerja.

- Surfaktan harus kompatibel dan stabil dalam lingkungan basa serta toleran dan tetap efektif terhadap berbagai ion logam (Al, Fe, Ca, Si). - Digunakan surfaktan anionik dengan densitas muatan yang tinggi

Surfaktan Karakteristik

Lignosulfonate Dispersing Sodium butyl or isopropyl naphthalene sulfonate Wetting Sodium naphthalene sulfonic acid-formaldehyde

condensate

Dispersing

Sodium alkyl (branched C8-C10) sulfate Wetting dan dispersing Sodium alkyl (C6-C10) ethoxy (2-4) sulfate Foaming and air entrainment Rosin acid soap Foaming and air entrainment

Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk beton

Sumber : Rosen and Dahanayake (2000).

Surfaktan Keterangan R N+_(CH 3)2O- R = C16 - C18 R = C₁₅ CO NH CH₂CH₂- _{hingga C} 7 CO NH CH2CH2- m = 9 - 15, n = 2 m = 8 - 10, n = 3 x = 12 - 15, y = 2 - 4 R₁ N+_(CH 2CH2OH)2O- R N [(CH₂CH₂O)_mH]_n R N [(C₃H₇O)_x (C₂H₄O)_y H]₂ R N+ _(CH 3)2CH CH (OH) CH2 SO3-

Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk Dispersi Glass Fiber Pada Pembuatan Uniform Glass Fiber Mats

C. Papan Gipsum

- Surfaktan digunakan sebagai bahan pembusa (foaming agent) dan untuk mengurangi air (plasticizing)

- Surfaktan harus bersifat sangat good foaming dalam udara/larutan air yang tinggi kandungan alkali dan ion logamnya.

- Surfaktan yang digunakan : sulfated anionik, dengan rantai alkil C₆-C₁₁.

D. Aspal

- Aspal bersifat padat pada suhu kamar dan nonpolar.

- Surfaktan berfungsi rangkap : (1) mengurangi tegangan antarmuka

aspal/air sehingga aspal dapat diemulsikan dalam air, kemudian (2) saat emulsi aspal/air kontak dengan rangka jalan (road-building aggregate),

emulsi membasahi dan menyerap ke dalam rangka pada bagian hidrofobik. - jenis surfaktan yang digunakan : surfaktan kationik, dengan rantai alkil

Surfaktan Kationik RCONHCH₂CH₂NH₃ +_X- R N+_H 2CH2CH2 NH3+ 2X- R N+_H 2CH2CH2CH2NH3+2X- R N+_(CH 3)3Cl- R CONHCH₂CH₂ N(CH₃)₃+_X- R N(CH₂CH₂OH)₂ R N+_(O-_)(CH 3)2 R = C₄ - C₁₈ X- = Cl-_{, Br}-_{, CH} 3SO4-

Tabel. Surfaktan yang digunakan pada emulsi aspal

Sumber : Rosen and Dahanayake (2000).

Surfaktan Waring blender

foam ht, cm in 4% brine

R O(C₂H₄O)_2-4SO₄- _Na+

R (OC₂H₄)_4-6 O P(O) (OH)₂ Mono/di 90:10

R = C6-C11

14 - 16 12 - 16



Lapangan Minyak



Proses rekoveri minyak bumi dari formasi bawah tanah, umumnya

dilakukan peretakan atau pemecahan batuan yang mengandung minyak bumi untuk menciptakan arus saluran.



Surfaktan diperlukan untuk memecah water-bearing zone yang terbentuk akibat tingginya viskositas, dan mencegah formasi air agar tidak

merembes ke sumur bor saat sumur diproduksi.



Jenis surfaktan yang digunakan : surfaktan kationik, dengan rantai panjang C18-C22 dan linear.



Surfaktan digunakan pada konsentrasi yang rendah (<5%)



Makin panjang rantai hidrokarbon (C20-C22), makin tinggi viskositas dan makin rendah sensitifitas viskositas terhadap suhu di lapangan minyak (> 93 o_{C atau 200} o_F)

Surfaktan Viskositas 100-1 s/shear rate at 5% (by wt)

C₁₆H₃₃N+_(CH 3)3 . CH2(COO-)2 87 C₁₈H₃₇ N+_(CH 3)3 . HOCH2C6H4COO- 90 C₁₈H₃₇ N+_(CH 3)3 . CH2(COO-)2 110 R N+ _(CH 3)3 . CH2(COO-)2 140 RN+_(CH 2CH2OH)2CH3Cl- 180 R = C22

Tabel. Surfaktan yang digunakan pada larutan fracturing



Firefighting Foam



Busa berperan penting dalam memadamkan api karena bahan bakar,

dengan cara mengurangi densitas air relatif terhadap minyak atau bensin dan mencegah terjadinya kontak bahan bakar dengan oksigen di udara.



3 karakteristik surfaktan yang diperlukan :

- mampu membasahi dan menyebarkan busa secara menyeluruh ke bahan bakar (menciptakan penghalang)

- Memiliki kekuatan pembusaan dan stabilitas busa dalam air sadah dan air garam

- emulsifikasi minyak/air yang lemah



Surfaktan yang digunakan umumnya merupakan campuran dari berbagai jenis surfaktan, namun yang utama digunakan adalah C6-C10

Fluorosurfaktan C_6-10F_13-21CH₂CH(OCO CH₃) CH₂ N+ _(CH 3)2 CH2COO- C₈H₁₇CH₂CH₂S CH₂CH₂CONH C(CH₃)₂ CH₂SO₃- _Na+ C_6-10F_13-21CH₂CH₂N+_(CH 3)3 CH3SO4- C_6-10F_13-21SO₂N(CH₂ CH₂) C₃H₆N+_(CH 3)3. CH3SO4- C₂F₄CONH C₃ H₆N+_(CH 3)2 CH2 CH2 CO2- C₈F₁₇CH₂CH₂ S CH₂ CH₂ COO-_Li+

Tabel. Fluorosurfaktan yang digunakan pada hydrocarbon firefighting foam



Tekstil



Surfaktan digunakan sebagai antistatic agent untuk serat tekstil



Jenis surfaktan utama yang digunakan : surfaktan anionik

Surfaktan Anionik :

- Ethoxylated (6-10 EO) dodecylphenol phosphate ester

- Ethoxylated (5-10 EO) linear (C10-C16) alcohol phosphate ester - Ethoxylated (5-10 EO) tridecylalcohol phosphate ester

- Ethoxylated (0-4 EO) alkyl (C12-C14) sulfate

Surfaktan Nonionik :

- Ethoxylated (15-20 SEO) castor oil sorbitan monolaurate - Ethoxylated (5-10 SEO) sorbitan monolaurate

Surfaktan kationik :

- Ethoxylated (6-12 mol SEO) tallow amine)

Tabel. Surfaktan yang digunakan sebagai antistatic agent



Industrial Water Treatment



Polielektrolit sintetis yang bersifat larut air diperlukan pada proses pengolahan dan purifikasi air limbah industri.



Polielektrolit yang digunakan adalah yang memiliki muatan positif, mengingat partikel limbah padat di industri bermuatan negatif.



Polimer yang sering digunakan adalah kopolimer dari monomer amine.



Polimer dibuat dengan cara teknologi polimerisasi emulsi, dimana monomer dipolimerisasi dalam sistem emulsi air/paraffinic oil.



Industri Logam



Metalworking fluid (MWF) digunakan untuk pelumasan dan pendinginan selama berlangsung operasi pemotongan logam.



Surfaktan digunakan dalam MWF sebagai emulsifier, lubricant, dispersant, wetting agent, bahkan sebagai corrosion inhibitor.



MWF dikelompokkan atas 4 macam , yaitu straight oil, soluble oil, semi-synthetic, dan synthetic.



jenis surfaktan yang digunakan : surfaktan anionik, berupa garam dari fosfat ester dan asam lemak, dengan rantai alkil C12-C18



Surfaktan mampu membentuk kompleks yang sangat kuat dengan metal hingga membentuk monomolecular film, dengan gugus hidrofobik

berorientasi menjauhi permukaan logam.



Untuk soluble oil dan semi-synthetic oil digunakan surfaktan nonionik atau anionik.



Plastik

A. Antistatic Agent

- Syarat surfaktan yang digunakan :

* memiliki kemampuan migrasi ke permukaan plastik dengan orientasi grup hidrofilik yang polar diarahkan ke udara untuk membentuk ionic film di permukaan plastik,

* kompatibel dengan plastik

* stabil terhadap panas hingga suhu >260 o_{C (500} o_F)

* resistant terhadap dekomposisi, volatilisasi, dan oksidasi.

- Jenis surfaktan yang digunakan : surfaktan anionik, jenis phosphate ester.

B. Slip and Mold Release Agent

- Syarat surfaktan yang digunakan : kompatibel dan larut dalam resin pada suhu tinggi.

- Fungsi untuk mengurangi surface tackiness dan mencegah permukaan agar tidak saling melekat.

- Jenis surfaktan yang digunakan : alkanolamida dan surfaktan jenis phosphate ester, rantai panjang C18-C22.

- Bila stabilitas warna dan suhu tidak diperlukan : digunakan amida rantai alkil tidak jenuh (oleat, linoleat, euracyl).

C. Defogging Agent

- Seringkali plastik berembun akibat penetrasi lampu atau cahaya, jika digunakan untuk mengemas produk pangan akan berpengaruh buruk terhadap pangan dan penerimaan konsumen.

- Surfaktan yang umum digunakan : surfaktan jenis polyoxyethylenated atau polyhydroxylated dengan rantai alkil C9-C12. Lebih disukai