PENELITIAN KAJIAN PROSES PRODUKSI NATRIUM SILIKAT DARI LIMBAH SILIKA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI.

(1)

PENELITIAN

KAJ IAN PROSES PRODUKSI NATRIUM SILIKAT

DARI LIMBAH SILIKA

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

DISUSUN OLEH :

RIA PUSPITASARI J

0731010023

PENDI SETIYAWAN

0731010035

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN ”

J AWA TIMUR

(2)

KAJ IAN PROSES PRODUKSI NATRIUM SILIKAT DARI LIMBAH

SILIKA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

PENELITIAN

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Per syaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pr ogram Studi Teknik Kimia

Oleh :

Ria Puspitasari J 0731010023

Pendi Setiyawan 0731010035

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” J AWA TIMUR SURABAYA

(3)

LEMBAR PENGESAHAN PENELITIAN

KAJ IAN PROSES PRODUKSI NATRIUM SILIKAT DARI LIMBAH

SILIKA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

Oleh :

Ria Puspitasari J 0731010023

Pendi Setiyawan 0731010035

Telah dipertahankan dihadapan Dan diterima oleh Dosen Penguji

Pada tanggal November 2011

Tim Penguji : 1.

Ir. Ketut Sumada, MT NIP. 19620118 198803 1001

Pembimbing : 1.

Ir. Retno Dewati, MT NIP.19600112 198703 2001 2.

Ir. Ely Kur niati, MT NIP. 19641018 199203 2001

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik Industri

Univer sitas Pembangunan Nasional “Veteran” J awa Timur

(4)

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang mana telah memberikan rahmat, karunia, serta kekuatan, sehingga kami selaku penulis dapat menyelesaikan penyusunan penelitian dengan judul “Kajian Pr oses Pr oduksi Natr ium Silikat dari Limbah Silika Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi“.

Penelitian merupakan mata kuliah wajib dan diajukan sebagai usaha untuk memenuhi salah satu persyaratan penyelesaian program pendidikan Strata Satu (S–1) Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Laporan ini dapat terselesaikan berkat bantuan petunjuk, pengalaman, bimbingan, dan dorongan dari berbagai pihak. Melalui tulisan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ir. Sutiyono, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Ir. Retno Dewati, MT, selaku Kepala Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur sekaligus selaku Dosen Pembimbing Penelitian yang telah memberikan pencerahan dalam menyelesaikan penelitian ini.

(5)

5. Kedua orang tua, kakak, dan adik tercinta, yang selalu dan tidak pernah berhenti memberikan dukungan baik moral maupun spiritual selama menyelesaikan penelitian ini.

6. Partner penelitian, Fendy Setiawan, dalam suka maupun duka, susah senang, dengan jerih payah akhirnya kita dapat menyelesaikan laporan skripsi ini bersama-sama.

7. Special partner, Chubby sterix, yang selama ini tidak pernah berhenti memberi dukungan, mendengar keluh kesah, menemani dalam susah maupun senang, serta banyak membantu selama proses penelitian.

8. Diazzy Asmoro, Dheetta Arlindawati, atas ide-ide yang telah diberikan kepada kami demi terselesaikannya penelitian ini serta seluruh angkatan 2007 yang tidak dapat disebut satu persatu, atas dukungan, batuannya dan kekompakkannya.

Dalam menyusun penelitian ini, kami menyadari masih memiliki kekurangan. Diharapkan kritik dan saran dari saudara sekalian memicu kami dalam penyempurnaan yang lebih baik. Semoga semua ini bermanfaat bagi pengetahuan kita semua. Amin ya robbal alamin...

Surabaya, November 2011

(6)

i

INTISARI

Limbah padat dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi,memiliki berbagai kandungan salah satu adalah silika. Dimana kandungan silika dalam limbah ini cukup besar dari analisa awal kandungan silika dalam limbah sebesar 61,34%. Proses yang digunakan adalah ekstraksi padat-cair. Tujuan dari penelitian ini mengkaji produksi Natrium Silikat dari limbah silika dengan proses reaksi kimia

Sebelum proses penelitian, dilakukan terlebih dahulu pemurnian bahan baku yaitu dengan proses ekstraksi padat cair atau leaching menggunakan larutan HCl 5% sebanyak 1 lt untuk menghilangkan kotoran dan menghilangkan impuritis lainnya seperti Fe2O3, Na2O,

K2O lainnya sehingga diperoleh SiO2 . Kemudian SiO2 dijadikan sebagai bahan baku

pembuatan Natrium Silikat yang dikenal sebagai Silika Powder. Dalam penelitian ini digunakan kondisi tetap yaitu Silika Powder seberat 60 gram, suhu reaksi 100oC, waktu pemanasan 30 menit. Sedangkan untuk kondisi yang dijalankan NaOH sebagai Pelarut dengan konsentrasi 133,5 ; 166,5 ; 200 ; 233,5 ; 266,5 gr/liter pada aquadest sebesar 300 dan 80 ; 100 ; 120 ; 140 ; 160 gr/liter pada aquadest sebesar 500 ml dan pengenceran dengan perbandingan larutan natrium silikat dengan air : 1:1 , 1:2 , 1:3 , 1:4 , 1:5.

(7)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

INTI SARI ………...………... i

KATA PENGANTAR ………...………... ii

DAFTAR ISI ………...………... iv

DAFTAR TABEL ………...……….. vi

DAFTAR GAMBAR ………...………. vii

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ………...…….………..…….... 1

I.2 Tujuan Penelitian ...…...………...………..… 2

I.3 Manfaat Penelitian ……...…...………...……. 2

BAB II TINJ AUAN PUSTAKA II.1 Teori Umum…...………...………….. 3

II.1.1 Limbah Padat PLTPB………..…..…..…...…. 3

II.1.2 Natrium Silikat……….…...………... 4

II.1.3 Ekstraksi Padat Cair(Leaching)………….……... 6

II.1.4 Pengenceran………..………... 9

II.1.5 Asam Klorida... 9

II.1.6 Natrium Hidroksida... 9

(8)

II.2 Landasan Teori ……...………..………. 13

II.2.1 Reaksi Kimia………...…... 13

II.2.2 Faktor-Faktor Reaksi Kimia……… 16

II.3 Hipotesa …...……..………....… 17

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Bahan – Bahan yang Digunakan ..………....……….…... 18

III.2 Alat dan Rangkaian Alat ………...……... 18

III.3 Peubah …...……….. 20

III.4 Prosedur Penelitian ... 20

III.4.1 Skema Pemurnian Limbah Silika PLTPB……….. 22

III.4.2 Skema Pembuatan Natrium Silikat... 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Analisa Bahan Baku (Limbah Silika PLTPB) ….…... 24

IV.2 Hasil Proses Pembuatan Natrium Silikat.………... 24

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan .……...……….….…... 33

V.2 Saran ...………....……. 33

BAB VI WAKTU PENELITIAN VI.1 Jadwal Penelitian... 34

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Kualitas dari limbah padat………... 4

Tabel II.2 Kualitas Geothermal Brine PLTP………. 4

Tabel IV.1 Kandungan Logam berat dalam bahan baku awal……… 24

Tabel IV.2 Kandungan Pemurnian Silika dari Limbah PLTPB... 24

Tabel IV.2.1 Hasil Natrium Silika Volume Aquadest : 300 ml…………. 25

Tabel IV.2.2 Hasil Natrium Silika Volume Aquadest : 500 ml………. 25

Tabel IV.2.3 Besaran Luas Pori Volume Aquadest : 300 ml……….. 30

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Gambar Natrium Silika……....…………... 5 Gambar III-2 Alat yang Digunakan……...…... 19 Gambar III-3 Alat Susuna Alat ……….………... 19 Gambar IV.3.1 Hubungan antara Berat NaOH dengan Natrium Silika pada

konsentrasi pengenceran yang bervariasi(aquades 300ml).. 25 Gambar IV.3.2 Hubungan antara Berat NaOH dengan Natrium Silika pada

konsentrasi pengenceran yang bervariasi(aquades 500ml).. 27 Gambar IV.3.3 Hubungan antara Berat NaOH dengan Luas Pori pada

konsentrasi pengenceran yang bervariasi(aquades 300ml). 29 Gambar IV.3.4 Hubungan antara Berat NaOH dengan Luas Pori pada

(11)

Pendahuluan

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) merupakan pembangkit listrik energi terbarukan yang memberikan dampak positif dari pembangunan dan ekonomi nasional. Kendala yang terjadi dalam operasi PLTPB ini adalah adanya limbah yang dikenal dengan cairan panas bumi (geothermal brine) yang mengandung silika dan impuritis lainnya yang dapat menyebabkan terbentuknya kerak dalam sistem perpipaan sehingga menyebabkan pencemaran pada lingkungan akibat air limbahnya.

Dalam rangka mewujudkan industri berwawasan lingkungan, perlu dilakukan suatu usaha untuk mengelola limbah tersebut agar tidak mengakibatkan pencemaran lingkungan serta dapat menghasilkan suatu produk yang bermanfaat bagi sektor industri lainnya, salah satunya adalah memproduksi Natrium Silikat.

Natrium Silikat banyak dibutuhkan di industri, terutama untuk bahan perekat, bahan pembuatan sabun dan detergent, serta bahan pembantu pada industri tekstil dan kertas, bahan baku pembuatan beton, semen dan absorben,

(12)

Pendahuluan

Pada penelitian ini limbah diperoleh dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Dieng, Wonosobo. Yang memiliki kandungan silika cukup besar dibanding kandungan silika dalam geothermal brine dari berbagai wilayah di dunia.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan produk Natrium Silikat dari limbah Silika Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

1.3 Manfaat Penelitian

1. Dapat mempelajari pengaruh konsentrasi pelarut NaOH terhadap kualitas produksi 2. Dapat menghasilkan Natrium Silikat dari limbah padat silika

3. Dapat meningkatkan nilai ekonomi pada limbah padat silika dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)

(13)

Tinjauan Pust aka

BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA

II. 1 Teori Umum

II.1.1 Limbah Padat Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Limbah padat dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi berupa padatan keras, dimana terbentuk karena air limbah dari Pembangkit Listrik tenaga Panas Bumi yang ditampung mengalami pengendapan sehingga terbentuk padatan yang keras. Limbah padat dari industri ini, memiliki berbagai kandungan salah satunya adalah silika. Dimana kandungan silika dari limbah padat ini mempunyai unsur kadar yang tinggi.

Di Indonesia penelitian tentang produksi Natrium Silikat (Na2SiO3)

dari limbah padat geothermal brine menjadi produk yang memiliki nilai ekonomi maupun dapat mengurangi pencemaran lingkungan akibat limbah tersebut masih sedikit dan belum banyak dilakukan penelitian .

Kajian pemurnian limbah padat silica menggunakan air dan HCl yang dilakukan Muljani dkk, menunjukkan bahwa HCl sebagai pelarut dapat menghilangkan kotoran impurities hingga diperoleh kadar silica > 88%. Hasil pembakaran pada suhu 700oC menunjukkan peningkatan kualitas silica hingga mencapai >92%

(14)

Tinjauan Pust aka

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika Tabel II. 1. Kualitas dar i limbah padat :

No Parameter Kadar (% )

1 SiO2 61,34

2 Fe2O3 19,66

3 Na2O 12,13

4 K2O 6,87

Sumber : Laboratory test result BPKI Surabaya, 2011

Tabel II. 2 Kualitas Geother mal Brine PLTPB •

.

Sumber : (Srie Muljani, 2008)

II.1.2 Natr ium Silikat (Na2SiO3)

Natrium silikat adalah nama umum untuk senyawa natrium metasilikat, (Na2SiO3), juga dikenal sebagai water glass. Ini tersedia dalam larutan dan dalam

bentuk padat dan digunakan dalam semen, proteksi kebakaran pasif. refraktori, tekstil dan pengolahan kayu, dan mobil. Natrium Hidroksida dan silikon dioksid bereaksi ketika cair untuk membentuk natrium silikat dan air.

SiO

2

+ 2NaOH → Na

2

SiO

3

+ H

2

O

Parameter Konsentrasi

mg/L

Parameter Konsentrasi mg/l

TDS 20946 HNO3 100

pH 5.67 Cl 11650

Na 6057.8 SO4 13.3

K 8756.42 F 0.92

Ca 287.55 B 244.94

Mg 1127.55 SiO4 746.7

(15)

Tinjauan Pust aka

Gambar II.1 Natrium Silikat

Sifat – sifat Fisik Natrium Silikat : • Bentuk : padatan (gel)

• pH : ± 11,3

• Densitas : 2,4 g/cm3

• Warna : Putih

• Titik Leleh : 1088 °C • Rumus kimia : Na2SiO3

• Larut dalam air : Larut

(http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_silicate)

Beberapa peneliti telah melakukan pembuatan Natrium Silikat (Na2SiO3) dari berbagai macam bahan baku. Seperti yang sudah dilakukan oleh

Farmawati Lindung (1998) yaitu pembuatan Natrium Silikat dari kulit buah durian, yang bertujuan untuk memanfaatkan hasil samping dari buah durian berupa kulit durian menjadi natrium silikat (Na2SiO3) dan menentukan rasio reaktan yang

(16)

Tinjauan Pust aka

terbuka untuk memperoleh arang dan dilanjutkan dengan pengabuan dalam tanur pada suhu 1100oC selama satu jam. Abu yang diperoleh ditambah NaOH yang divariasikan (5; 5,5; dan 6) gram kemudian masukkan dalam tanur pada suhu yang divariasikan (700, 800, 900, 1000, dan 1100) oC selama 30 menit sehingga diperoleh natrium silikat. Pembakaran kulit durian menghasilkan 2,054% abu yang mangandung silika. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis reaktan yang terbaik untuk pembuatan natrium silikat dari kulit durian adalah NaOH pada suhu 1000oC dengan kadar natrium silikat yang diperoleh sebesar 83,13% pada penambahan 6 gram NaOH.

(Farmawati Lindung, 1998)

Iswari (2005) juga telah memproduksi natrium silikat dari abu sekam padi dengan menambahkan NaOH. Hasilnya diketahui bahwa ekstraksi silika dari abu sekam padi menggunakan NaOH membutuhkan temperatur yang sama dengan titik didih air yaitu 100oC.

II.1.3 Ekstr aksi Padat-Cair

(17)

Tinjauan Pust aka

Penggunaan operasi leaching banyak dijumpai pada industri-industri logam. Leaching diterapkan untuk memisahkan campuran mineral-mineral yang terdapat dalam konstituen yang tidak diinginkan. Leaching memegang peranan penting dalam proses logam seperti aluminium, kobalt, mangan, nikel dan seng. Misalnya mineral tembaga dipisahkan dari bijinya dengan pelarut asam sulfat atau larutan ammoniakal dan emas dipisahkan dari bijinya dengan menggunakan larutan sodium sianida.

Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam proses leaching : 1. Ukuran partikel

Ukuran partikel yang lebih kecil akan memperbesar luas permukaan kontak antara partikel dengan liquida, akibatnya akan memperbesar rate transfer material, disamping itu juga akan memperkecil jarak difusi. Tetapi jarak partikel yang sangat halus akan membuat tidak efektiv bila sirkulasi proses tidak dijalan disamping itu juga akan mempersulit drainage residu.

Ukuran Limbah padat dapat di buat seragam dengan ukuran lolos yang sudah di tentukan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Srie Muljani,(2010) ukuran limbah padat dibuat seragam dengan ukuran lolos sebesar 30-60 mesh.

(Srie Muljani,2010)

2. Jenis Solvent / tingkat kelarutan solvent

(18)

Tinjauan Pust aka

viskositas yang sangat rendah sehingga sirkulasi dapat terjadi. Solvent yang digunakan adalah solvent yang mempunyai tingkat kelarutan yang tinggi.

Pemilihan NaOH dalam penelitian ini berdasarkan titik leleh NaOH 318 oC yang lebih rendah daripada pelarut lainnya sehingga memudahkan pembentukan natrium silikat pada temperature yang tidak terlalu tinggi

(Imami,2008)

3. Suhu Operasi

Kecepatan reaksi meningkat (berbanding lurus) dengan kenaikan temperatur, tetapi harus diperhatikan bahwa pada suhu tertentu bahan yang akan dipisahkan dapat rusak.

Beberapa penelitian tentang natrium silikat Iswari(2005) telah memproduksi Natrium Silikat dari abu sekam padi dengan menambahkan NaOH dan HCl. Hasilnya diketahui bahwa ekstraksi silica dari abu sekam padi menggunakan NaOH membutuhkan temperature 100oC.

(Iswari,2005)

4. Pengadukan

Secara umum pengadukan bertujuan untuk mendistribusikan suatu larutan agar merata dan mempercepat kontak solute dengan solvent.

Pada proses produksi silica white powder yang telah dilakukan oleh Srie Muljani (2010) pencucian dilaksanakan pada tangki berpengaduk “ Flokulator”. Dengan kecepatan putaran pengadukan 100 rpm

(19)

Tinjauan Pust aka

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika 5. Waktu ekstraksi

Faktor waktu juga mempengaruhi dalam proses ekstraksi. Semakin lama waktu ekstraksi yang dijalankan maka kelarutan solid terhadap solvent semakin lama sehingga hasil yang diperoleh dapat maksimum.

Pada penelitian” Kajian Produksi Silica White Powder da K-Na Silicates dari Limbah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi” waktu reaksi ditetapkan 30 menit.

(Srie Muljani,2010)

II.1.4 Pengenceran

Pada umumnya larutan dalam bentuk pekat konsentrasinya tinggi . Untuk memperoleh larutan yang konsentrasinya lebih rendah biasanya dilakukan pengenceran. Pengenceran dilakukan dengan menambahkan aquades ke dalam larutan yang pekat. Penambahan aquades ini mengakibatkan konsentrasi berubah dan volume bertambah tetapi jumlah mol zat terlarut tetap. Dalam penelitian ini tujuan dilakukan pengenceran adalah mengurangi kepekatan larutan Natrium Silikat sesuai dengan volume aquades yang ditambahkan. Dengan kata lain, pengenceran dimaksudkan untuk mengubah kepekatan suatu larutan dari larutan yang pekat menjadi larutan yang kurang pekat.

II.1.5 Asam Klorida (HCl)

(20)

Tinjauan Pust aka

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika Sifat – sifat kimia dan fisika HCl (Arthur & Ross, 1950)

• Bentuk : Liquid

• Warna : Jernih atau kuning

• Melting point : -15,35 oC

• Titik didih : ˜

• Rumus kimia : HCl • Berat Molekul : 36,47

Kegunaan dari asam klorida (HCl) adalah : a. Sebagai katalis

b. HCl merupakan asam anorganik dan termasuk asam kuat

II.1.6 Natr ium Hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida, digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia.

Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%.

Bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas, sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.

(21)

Tinjauan Pust aka

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika • Bentuk : Padatan atau serpihan

• Warna : Putih

• Titik Leleh : 318 °C

• Titik didih : 1390 °C • Rumus kimia : NaOH

• Berat Molekul : 39,9971 g/mol

II.1.7 Luas Pori (Porositas)

Merupakan ukuran ruang-ruang kosong dalam suatu batuan. Secara definitive porositas merupakan perbandingan antara volume ruang-ruang kosong dalam batuan yang berupa pori-pori terhadap volume batuan secara keseluruhan.

a. Porositas Primer

Merupakan porositas awal yang terbentuk pada saat terjadinya batuan tersebut, serta adanya ruang-ruang pori sehingga dapat menampung dan menyerap fluida.

b. Porositas Sekunder

Merupakan ruang-ruang atau pori yang dapat menyerap air atau menampung fluida tapi terbentuknya karena adaya proses lanjutan atau bisa juga diartikan porositas yang terbentuk akibat adanya suatu proses geologi setelah batuan sedimen tersebut diendapkan. Dalam hal ini baik bentuk, ukuran, letak maupun hubungan antar pori sudah tidak ada hubungannya dengan proses terbentuknya batuan asal.

(22)

Tinjauan Pust aka

Merupakan porositas yang saling berhubungan dan membentuk jalur pada ruang porinya sehingga dapat memberikan aliran pada fluida dengan batasan tertentu.

d. Porositas Potensial

Merupakan porositas yang dapat memberikan aliran pada fluida pada batasan tertentu tergantung dari ukuran pori.

e. Porositas Efektif

Merupakan porositas yang dapat memberikan aliran bagi fluida bebas bukan merupakan porositas yang bersambung.

Faktor – faktor yang mempengaruhi porositas : • Bentuk dan ukuran butir

Semakin kecil ukuran butir maka rongga yang terbentuk akan semakin kecil pula dan sebaliknya jika ukuran butir besar maka rongga yang terbentuk juga semakin besar.

• Sorting/Pemilahan

Apabila butiran baik maka ada keseragaman sehingga porositasnya akan baik pula. Pemilahan yang jelek menyebabkan butiran yang berukuran kecil akan menempati rongga diantara butiran yang lebih besar akibatnya porositasnya rendah.

• Packing/susunan butir

(23)

Tinjauan Pust aka

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika II. 2 Landasan Teori

II.2.1 Reaksi Kimia

Reaksi kimia adalah suatu proses alam yang selalu menghasilkan perubahan senyawa kimia. Senyawa ataupun senyawa-senyawa awal yang terlibat dalam reaksi disebut sebagai reaktan. Reaksi kimia biasanya dikarakterisasikan dengan perubahan kimiawi, dan akan menghasilkan satu atau lebih produk yang biasanya memiliki ciri-ciri yang berbeda dari reaktan. Reaksi-reaksi kimia yang berbeda digunakan bersama dalam sintesis kimia untuk menghasilkan produk senyawa yang diinginkan. Persamaan reaksi digunakan untuk menggambarkan reaksi kimia. Persamaan reaksi terdiri dari rumus kimia atau rumus struktur dari reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan. Persamaan kimia haruslah seimbang, sesuai dengan stoikiometri, jumlah atom tiap unsur di sebelah kiri harus sama dengan jumlah atom tiap unsur di sebelah kanan. Penyeimbangan ini dilakukan dengan menambahkan angka di depan tiap molekul senyawa (dilambangkan dengan A, B, C dan D di diagram skema di bawah) dengan angka kecil (a, b, c dan d) di depannya

Jenis – jenis reaksi kimia : a. Pembakaran.

(24)

Tinjauan Pust aka

b. Penggabungan (sintetis) suatu reaksi dimana sebuah zat yang lebih kompleks terbentuk dari dua atau lebih zat yang lebih sederhana (baik unsur maupun senyawa).

c. Penguraian adalah suatu reaksi dimana suatu zat dipecah menjadi zat - zat yang lebih sederhana

d. Penggantian (Perpindahan tanggal) adalah suatu reaksi dimana sebuah unsur pindahan unsur lain dalam suatu senyawa.

e. Metatesis (pemindahan) adalah suatu reaksi dimana terjadi pertukaran antara dua reaksi.

(Ralph H. Petrucci, 1989)

Pada penelitian ini, pembentukan Natrium silikat dapat diperoleh dengan mereaksikan silika powder hasil limbah silika Pembangkit Listrik Tenaga panas Bumi (PLTPB) dengan Natrium Hidroksida. Pelarutan silika powder dilakukan dengan menggunakan pelarut Natrium Hidroksida, karena diketahui silika memiliki kelarutan yang rendah (Ishizaki,1998).

Dengan demikian, sangat memungkinkan untuk memperoleh silika yang optimal jika pelarutnya adalah pelarut Natrium Hidroksida. Hasil yang diperoleh berupa padatan putih natrium silikat yang sesuai dengan hasil penelitian yang diperoleh Imami (2008). Sejalan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Scott (1993), apabila NaOH direaksikan dengan silika akan menghasilkan natrium silikat, reaksinya sebagai berikut :

(25)

Tinjauan Pust aka

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika Misalkan:

SiO2(padat) + 2 NaOH(larutan) Na2SiO3(larutan) + H2O(cair) 60gram 80gram

Dari reaksi diatas diketahui dalam 60 gram SiO2 kadar silika murni sebesar 78%,

berat NaOH 40gram dan Aquadest 300ml sehingga perhitungan stochiometrinya sebagai berikut :

SiO2 yang bereaksi =78,53 / 100 x 60 gram = 50 gram

Konsentrasi NaOH = 40gram / 0,3liter = 133,5 gr/liter

Dengan demikian diperoleh dalam 300ml larutan Natrium Silikat terdapat SiO2 50

gram dan NaOH dengan konsentrasi 133,5 gr/liter.

(26)

Tinjauan Pust aka

Semakin luas permukaan maka semakin banyak tempat bersentuhan untuk berlangsungnya reaksi. Luas permukaan zat dapat dicapai dengan cara memperkecil ukuran zat tersebut

2. Kecepatan Reaksi dipengaruhi oleh suhu.

Semakin tinggi suhu reaksi, kecepatan reaksi juga akan makin meningkat sesuai dengan teori Arhenius.

3. Sifat Zat Yang Bereaksi

Secara umum dinyatakan bahwa :

a. Reaksi antara senyawa ion umumnya berlangsung cepat.

Hal ini disebabkan oleh adanya gaya tarik menarik antara ion-ion yang muatannya berlawanan.

Contoh: Ca2+(aq) + CO32+(aq) CaCO3(s) Reaksi ini berlangsung dengan cepat.

b. Reaksi antara senyawa kovalen umumnya berlangsung lambat.

Hal ini disebabkan karena untuk berlangsungnya reaksi tersebut dibutuhkan energi untuk memutuskan ikatan-ikatan kovalen yang terdapat dalam molekul zat yang bereaksi.

Contoh : CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl(g) + HCl(g)

Reaksi ini berjalan lambat reaksinya dapat dipercepat apabila diberi energi misalnya cahaya.

(27)

Tinjauan Pust aka

(28)

Pelaksanaan Penelit ian

BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

III. 1 Bahan-Bahan yang Digunakan

1. Limbah padatan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) 2. Larutan NaOH

3. Larutan HCl 1 N 4. Aquadest

III. 2 Alat yang Digunakan 1. Beaker glass 2. Pipet

3. Gelas ukur 4. Kertas Saring 5. Erlenmeyer 6. Kompor listrik 7. Pengaduk 8. Oven 9. Biuret

(29)

Pelaksanaan Penelit ian

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika III. 3.1 Susunan Alat

Keterangan :

1. Thermometer 2. Beaker glass 3. Kompor listrik 4. Klep dan statif

Flocumatic Oven

Kompor Listrik

Biur et

1

2

(30)

Pelaksanaan Penelit ian

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika III. 3 Variabel

1. Variabel Tetap

a. Suhu reaksi : 100oC

b. Berat bahan (Silika Powder) : 60 gram c. Waktu pemanasan : 30 menit d. Kecepatan pengadukan : 100 rpm 2. Variabel Peubah

a. Konsentrasi NaOH

1. Aquadest 300ml : 133.5 , 166.5 , 200 , 233.5 , 266.5 gr/liter 2. Aquadest 500ml : 80 , 100 , 120 , 140 ,160 gr/liter

b. Pengenceran pada filtrat dan endapan

: 1:1 , 1:2 , 1:3 , 1:4 , 1:5 ml

III. 4 Pr osedur Penelitian

a. Pemurnian Silika dari limbah padat PLTPB

1. Limbah padat PLTPB ditumbuk dan di ayak dengan ukuran 40 mesh. 2. Ambil padatan yang sudah menjadi powder sebanyak 200gr

3. Pengendapan di lakukan selama ± 24 jam dengan menambahkan HCl 5% sebanyak 1 liter

(31)

Pelaksanaan Penelit ian

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika b. Proses produksi Natrium Silikat

1. Pelarut NaOH dilarutkan kedalam 300 ml aquadest,dipanaskan pada suhu 100oC

2. Campur 60gr bahan baku (silica powder) kedalam larutan NaOH yang dipanaskan pada suhu 100oC selama 30 menit dengan melakukan pengadukan 3. Proses pendinginan larutan

4. Penyaringan dengan menggunakan kertas saring 5. Filtrat dan Endapan di pisahkan

6. Masing-masing filtrat maupun endapan diencerkan menurut variabel peubah pengenceran yang telah ditentukan.

7. Titrasi filtrat dan endapan yang diperoleh dengan HCl 1N sampai membentuk gel

8. Cuci gel yang sudah terbentuk dengan aqudest 9. Di endapkan ±24 jam dan disaring

(32)

Pelaksanaan Penelit ian

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika III.4.1 Skema Pemurnian Silika dari Limbah padatan PLTPB

Analisa Dikeringkan

Filtrat Endapan

Bahan baku berupa limbah padat ditumbuk dan diayak ukuran 100 mesh

Ditimbang 200 gram

Pengendapan ± 24 jam

Pemisahan HCL 5%

(33)

Pelaksanaan Penelit ian

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika III.4.2 Skema Proses Produksi Natr ium Silikat

PRODUK Aquadest 300 ml

Disaring dengan kertas saring Dipanaskan dengan suhu 100oC

Didiamkan selama ± 24 jam Titrasi dengan HCl 1 N sampai

membentuk gel sambil diaduk

Endapan

Filtrat

NaOH 40 gr

Larutan silika yang sudah membentuk padatan gel dicuci dengan aquadest

Titrasi HCl 1 N sampai membentuk gel sambil diaduk

Didiamkan selama ± 24 jam

ANALISA

Dikeringkan Dikeringkan

Didinginkan

PRODUK Silica powder

60gr

Larutan silika yang sudah membentuk padatan gel dicuci dengan aquadest Diencerkan dengan aquadest

(1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5)

(34)

Hasil dan Pembahasan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Analisa Bahan Baku

[image:34.595.174.422.298.418.2]

Berdasarkan bahan baku yang diperoleh dari PLTP Dieng Wonosobo, di dapatkan hasil analisa awal untuk SiO2, Fe2O3, K2O dan Na2O adalah sebagai berikut :

Tabel IV.1.1 : Kandungan Logam berat dalam bahan baku awal

Sampel Parameter Hasil Uji (% )

Powder SiO2 61,34

Limbah Fe2O3 19,66

Padat Na2O 12,13

PLTPB K2O 6,87

Tabel IV.1.2 : Kandungan Pemurnian Silika dari Limbah PLTPB

Parameter Hasil Uji (% )

SiO2 78,53

Fe2O3 11,28

Na2O 7,88

K2O 2,31

IV.2 Hasil Kajian Proses Pr oduksi Natrium Silikat dar i Limbah PLTPB

[image:34.595.179.418.457.578.2]

(35)

Hasil dan Pembahasan

K ajian Proses Produksi N at rium Silikat dari limbah Silika IV.2.1 Volume Aquadest : 300 ml

Na2SiO3 pada Filtr at ( gr )

No. NaOH

(gr /lt) ( 1 : 1 ) ( 1 : 2 ) ( 1 : 3 ) ( 1 : 4 ) ( 1 : 5 ) 1. 133,5 21,630 21,710 21,730 21,230 20,530 2. 166,5 24,554 24,604 24,644 24,244 23,744 3. 200 28,257 28,327 28,407 27,807 27,407 4. 233,5 30,560 30,640 30,670 30,370 30,270 5. 266,5 26,600 26,640 26,650 26,450 25,650

Na2SiO3 pada Endapan ( gr )

No. NaOH

[image:35.595.81.523.106.552.2]

(gr /lt) _{( 1 : 1 )} _{( 1 : 2 )} _{( 1 : 3 )} _{( 1 : 4 )} _{( 1 : 5 )} 1. 133,5 25,230 25,310 25,330 24,830 24,130 2. 166,5 27,663 27,713 27,753 27,353 26,853 3. 200 30,900 30,970 31,050 30,450 30,050 4. 233,5 32,903 32,983 33,013 32,713 32,613 5. 266,5 28,950 28,990 29,000 28,800 28,000

Gambar IV.3.1 Hubungan antara Konsentrasi NaOH (gr /lt) dengan Na2SiO3 (gr )

pada pengenceran yang bervariasi (Aquadest 300 ml)

(36)

Hasil dan Pembahasan

perbandingan pengenceran 1:3 dengan konsentrasi NaOH 233,5gr/lt dan jumlah Natrium Silikat tertinggi pada endapan 33,013 gr yang terdapat pada perbandingan pengenceran 1:3 dengan konsentrasi NaOH 233,5gr/lt . Sedangkan jumlah Natrium Silikat terendah pada filtrat 20,530gr dan jumlah Natrium Silikat terendah pada endapan 24,130 gr terdapat pada perbandingan pengenceran 1:5 dengan konsentrasi NaOH 133,5gr/lt

Pada perbandingan 1:1 , 1:2 dan 1:4 rata-rata jumlah Natrium Silikat pada filtrat diperoleh 26,242 gr Sedangkan pada endapan perbandingan 1:1 , 1:2 dan 1:4 rata-rata jumlah Natrium Silikat diperoleh 29,051gr.

Dari data diatas jumlah Natrium Silikat tertinggi terdapat pada endapan. Keadaan ini dipengaruhi oleh perbedaan jumlah NaOH, Volume Aquadest dan Volum Pengenceran yang berpengaruh terhadap penambahan HCL dengan konsentrasi 1 N pada saat pembentukan gel Natrium Silikat

(37)

Hasil dan Pembahasan

Na2SiO3 pada Filtr at ( gr )

No. NaOH

(gr /lt) _{( 1 : 1 )} _{( 1 : 2 )} _{( 1 : 3 )} _{( 1 : 4 )} _{( 1 : 5 )} 1. 133,5 17,195 17,533 17,870 17,383 16,895 2. 166,5 17,895 17,787 17,678 18,327 18,976 3. 200 21,860 21,975 22,090 21,584 21,077 4. 233,5 20,920 21,504 21,978 21,495 20,802 5. 266,5 21,510 21,748 21,985 21,387 20,789

Na2SiO3 pada Endapan ( gr )

No. NaOH

[image:37.595.74.549.82.530.2]

(gr /lt) _{( 1 : 1 )} _{( 1 : 2 )} _{( 1 : 3 )} _{( 1 : 4 )} _{( 1 : 5 )} 1. 133,5 16,398 16,448 16,498 16,398 16,298 2. 166,5 17,985 18,1365 18,288 17,838 17,388 3. 200 20,152 20,5735 20,995 20,433 19,870 4. 233,5 20,015 20,5005 20,267 20,235 19,780 5. 266,5 19,998 19,876 19,799 19,683 19,567

Gambar IV.3.2 Hubungan antara Konsentrasi NaOH (gr /lt) dengan Na2SiO3 (gr )

pada pengenceran yang bervariasi (Aquadest 500 ml

(38)

Silikat tertinggi pada endapan 20,995 gr yang terdapat pada perbandingan pengenceran 1:3 dengan konsentrasi NaOH 120 gr/lt . Sedangkan jumlah Natrium Silikat terendah pada filtrat 16,895 gr terdapat pada perbandingan pengenceran 1:5 dengan konsentrasi NaOH 80 gr/lt dan jumlah Natrium Silikat terendah pada endapan 16,298 gr terdapat pada perbandingan pengenceran 1:5 dengan konsentrasi NaOH 80gr/lt. Pada perbandingan 1:1, 1:2 dan 1:4 rata-rata jumlah Natrium Silikat pada filtrat diperoleh 20,007 gr Sedangkan pada endapan perbandingan 1:1 , 1:2 dan 1:4 rata-rata jumlah Natrium Silikat diperoleh 18,978gr. Dari data diatas jumlah Natrium Silikat tertinggi terdapat pada endapan. Keadaan ini dipengaruhi oleh perbedaan jumlah NaOH, Volume Aquadest dan Volum Pengenceran yang berpengaruh terhadap penambahan HCL dengan konsentrasi 1 N pada saat pembentukan gel Natrium Silikat.

(39)

Hasil dan Pembahasan

Luas Pori pada Filtr at (m2/gr) Luas Pori pada Endapan (m2/gr) No. NaOH

[image:39.595.66.556.130.396.2]

(gr /lt) _(1:1) _{( 1:2)} _(1:3) _(1:4) _(1:5) _(1:1) _(1:2) _(1:3) _(1:4) _(1:5) 1. 133,5 0,318 0,310 0,320 0,312 0,304 0,462 0,455 0,465 0,457 0,449 2. 166,5 0,351 0,347 0,355 0,351 0,347 0,464 0,457 0,465 0,461 0,457 3. 200 0,412 0,409 0,420 0,417 0,414 0,483 0,479 0,490 0,487 0,484 4. 233,5 0,422 0,418 0,425 0,421 0,417 0,503 0,510 0,515 0,511 0,507 5. 266,5 0,414 0,411 0,415 0,412 0,409 0,509 0,497 0,510 0,507 0,504

Gambar IV.3.3 Hubungan antara Konsentrasi NaOH (gr /lt) dengan Luas Pori (m2/gr) pada pengenceran yang bervariasi (Aquadest 300 ml)

(40)

luas pori pada filtrat diperoleh 0,381 m2/gr Sedangkan pada endapan perbandingan 1:1 , 1:2 dan 1:4 rata-rata besaran luas pori diperoleh 0,487 m2/gr.

Dari data diatas kualitas besaran luas pori tertinggi terdapat pada endapan. Keadaan ini dipengaruhi oleh perbedaan jumlah NaOH, Volume Aquadest dan Volum Pengenceran yang berpengaruh terhadap penambahan HCL dengan konsentrasi 1 N pada saat pembentukan gel Natrium Silikat.

(41)

Hasil dan Pembahasan

Luas Pori pada Filtr at (m2/gr) Luas Pori pada Endapan (m2/gr) No. NaOH

[image:41.595.48.542.236.421.2]

(gr /lt) _(1:1) _(1:2) _(1:3) _(1:4) _(1:5) _(1:1) _(1:2) _(1:3) _(1:4) _(1:5) 1. 80 0,447 0,434 0,450 0,442 0,440 0,457 0,430 0,460 0,452 0,444 2. 100 0,465 0,462 0,470 0,466 0,462 0,470 0,465 0,470 0,475 0,471 3. 120 0,506 0,503 0,510 0,506 0,502 0,506 0,503 0,508 0,506 0,502 4. 140 0,488 0,484 0,495 0,492 0,489 0,493 0,505 0,500 0,497 0,499 5. 160 0,502 0,501 0,505 0,502 0,499 0,514 0,511 0,515 0,512 0,509

Gambar IV.3.4 Hubungan antara Konsentrasi NaOH dengan Luas Pori (m2/gr) pada pengenceran yang bervariasi (Aquadest 500 ml)

(42)

endapan terendah 0,430 m2/gr terdapat pada perbandingan pengenceran 1:2 dengan konsentrasi NaOH 80 gr/lt

Pada perbandingan 1:1,1:4 dan 1:5 rata-rata besaran luas pori pada filtrat diperoleh 0,480 m2/gr Sedangkan pada endapan perbandingan 1:1 , 1:4 dan 1:5 rata-rata besaran luas pori diperoleh 0,487 m2/gr.

(43)

Kesimpulan dan Saran

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

VI. 1 Kesimpulan

v Proses produksi Natrium Silikat dapat dilakukan dengan proses reaksi kimia dengan menggunakan NaOH sebagai pelarut.

v Hasil pencucian dengan menggunakan HCl dapat meningkatkan kadar silika pada bahan baku

v Hasil Produk Natrium Silikat tertinggi diperoleh sebesar 33,013 gr pada filtrat

dengan kondisi perbandingan pengenceran endapan dengan aquadest 1:3 ml pada konsentrasi NaOH 233,5 gr/lt

v Luas pori terbaik diperoleh sebesar 0,515 m2/gr pada endapan dengan kondisi perbandingan pengenceran endapan dengan aquadest 1:3 ml pada konsentrasi NaOH 233,5 gr/lt

v Konsentrasi NaOH terbaik terdapat pada konsentrasi 233,5 gr/lt

VI. 2 Sar an

v Diharapkan dalam penelitian selanjutnya perubahan variabel yang dijalankan lebih variatif

v Penelitian selanjutnya diharapkan mengkaji suhu terhadap reaksi kimia

(44)

Wakt u Penelit ian

BAB VI

WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan sekitar 6 bulan dari bulan Mei sampai dengan Oktober 2011. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pengolahan Limbah Pabrik Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “ Veteran “. Adapun jadwal kegiatan penelitian ini dapat dilihat dalam bentuk tabel berikut di bawah ini :

J adwal Penelitian

Waktu Pelaksanaan (per minggu)

Mei J uni J uli Agustus Sept Okt

Uraian Kegiatan

1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 Persiapan alat

dan bahan

Proses

pemurnian Silika

Proses pembuatan

Natrium Silikat

Analisa Hasil

Pembuatan

(45)

Daft ar Pust aka

DAFTAR PUSTAKA

Agus

Prastiyanto, 2009, “Adsorpsi Gel Silika dari Kaca”, Penelitian, Program Studi Kimia Universitas Diponegoro Jawa Tengah, Semarang.

Keenan, Kleinfelter, Wood, 1992, “Kimia untuk Universitas”, Jilid II, Edisi keenam, Erlangga, Jakarta

Kirk, Othmer, 1982,” Encyclopedia of Chemical Technologi”, edisi 3, Vol.20 hal 749-765,John Wiley and Sons,inc, Taiwan, RRC

Pablo Gutierrez, William B, Bruton C, and Funds,2002, “Co-production of Silica from

Geothermal Fluid”, CEC kick-off meeting, United States

Perry, R.H, 1999, “Chemical Enginering Hand Book” ,7th edition, Mc Graw-Hill Book, Kogakuha, ltd, Tokyo

Srie Muljani, 2010, “Kinetika Koagulasi dan Recovery Silika dari Geothermal Brine Dieng

Menggunakan Orthophosphat”, Proposal Disertasi, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya.

Sriyanti, Taslimah, 2000, “Sintesis Bahan Hibrida Amino-Silika dari Abu Sekam Padi

Melalui Proses Sol-Gel”, Penelitian, FMIPA Universitas Diponegoro, Semarang.

Sutikno, 2008, “Isolasi Silika dari Buangan Limbah Padat Industri Pusat Listrik Panas bumi”, Penelitian, Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur, Surabaya. Vogel, 1985, “Buku Teks Analisis Anorganik Kuantitatif Makro dan Semimikro”, Bagian II,

Edisi kelima, PT. Hevery Indah, Jakarta.

Widi Astuti, 2004, “Pembuatan Natrium Silikat dan Soda Api secara Sinambung Ditinjau

Dari Segi Kinetika reaksi”, Disertasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

www.migas-indonesia.net

www.id.wikipedia.org.id/wiki/Natrium_hidroksida

www.id.wikipedia.org.id/wiki/Asam_klorida

www.lp.itb.ac.id/product/vol31no1/johnner/johnnel