BAB II Tinjauan Pustaka Revisi 1 [PDF]

Citation preview

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bahan Baku Pembuatan Magnesium Oksida Bahan baku adalah bahan utama yang diolah dalam proses produksi menjadi produk jadi. Bahan-bahan baku yang dapat digunakan dalam pembuatan Magnesium Oksida terdiri dari Mineral Dolomit dan Batu Kapur. 2.1.1. Mineral Dolomit Mineral dolomit merupakan variasi dari batu gamping (CaCO 3) dengan kandungan mineral karbonat > 50%. Istilah dolomit pertama kali digunakan untuk batuan karbonat tertentu yang terdapat di daerah Tyrolean Alpina (Pettijohn, 1956). Mineral dolomit di alam terbentuk dari batu gamping yang memiliki komposisi 100% berat kalsium karbonat (CaCO3), dimana proses pembentukannya (dolomitisasi) disebabkan oleh adanya pengaruh peresapan unsur-unsur magnesium dari air laut ke dalam batu gamping, sehingga nantinya terjadi proses penggantian unsur Ca dalam batu gamping tersebut dengan unsur Mg. Berkaitan dengan hal ini, kebanyakan mineral dolomit diperoleh di bagian bawah dari satu seri/paket batu gamping yang terletak di daerah dekat laut. (Marietta, M., 2001) Metode pengambilan Mg atau MgO dari sember mineral yang beragam telah banyak dikembangkan, sedangkan pengambilan Mg atau MgO dari dolomit umumnya dilakukan dengan proses pirometalurgi. Proses kalsinasi pada temperatur tinggi umumnya diterapkan pada material dolomit guna melepaskan gas CO 2. Bergantung pada tingginya temperatur kalsinasi, maka dolomit sebagai material fasa tunggal dapat berubah menjadi material campuran antara kalsium karbonat (CaCO3) dan magnesium oksida (MgO) atau juga dapat berupa campuran CaO dan MgO. (Anani, A., 1984) Keterdapatan dolomit di alam tidak seperti batugamping, namun tersebar cukup luas dan dalam jumlah relatif banyak. Hingga saat ini, mula jadi mineral dolomit masih menjadi tanda tanya dan masih diperdebatkan oleh para ahli. Proses hidrotermal adalah salah satu teori mula jadi dolomit. Walaupun demikian ada beberapa teori mula jadi dolomit,diantaranya adalah: 13



cara primer; merupakan sedimentasi langsung dari air laut yang belum dapat dibuktikan. Secara umum, dolomit berbentuk urat, yang terbentuk bersama-sama dalam cebakan bijih. cara sekunder; yaitu mineral dolomit terjadi karena penggantian mineral kalsit. Beberapa mineral sekunder membentuk kristal yang tidak sempurna karena peresapan magnesium dari air laut ke dalam batugamping, yang lebih dikenal dengan proses dolomitisasi, yaitu proses perubahan mineral kalsit menjadi dolomit. Dolomit sekunder dapat juga terbentuk karena proses presifitasi sebagai endapan evaporit. (Pramod Alexander, 2009) Dolomit dapat terbentuk baik secara primer maupun sekunder. Secara primer dolomit biasanya terbentuk bersamaan dengan proses mineralisasi yang umumnya berbentuk urat-urat. Secara sekunder, dolomit umumnya terjadi karena terjadi pelindihan (leaching) atau peresapan unsur magnesium dari air laut kedalam batu gamping atau istilah ilmiahnya proses dolomitisasi. Proses dolomitisasi adalah proses perubahan mineral kalsit menjadi dolomit. Hal-hal yang mempengaruhi pembentukan dolomit yaitu tekanan air laut yang banyak mengandung unsur magnesium dalam jangka waktu yang relatif lama. Dolomit berwarna putih ke abuabuan atau ke biru-biruan dengan kekerasan lebih lunak dari batugamping, yaitu berkisar antara 3,50 - 4,00, bersifat pejal, berat jenis antara 2,80 - 2,90, berbutir halus hingga kasar dan mempunyai sifat mudah menyerap air serta mudah dihancurkan. Klasifikasi dolomit dalam perdagangan mineral industri didasarkan atas kandungan unsur magnesium (Mg), kandungan mineral dolomit dan unsur kalsium (Ca). Kandungan unsur magnesium ini menentukan nama dolomit tersebut. Misalnya, batu gamping mengandung 10 % MgCO3 disebut batu gamping dolomitan, sedangkan bila mengandung 19 % MgCO3 disebut dolomit. (Pramod Alexander, 2009) Dolomit terdapat dalam batuan segala umur, terutama yang lebih tua dari Holosen dan biasanya terdapat bersama-sama dengan kalsit. Disebut juga dengan dolomitisasi dan dedolomitisasi. Proses dolomitisasi sering terjadi apabila kalsit berubah menjadi mineral dolomit, sedangkan dedolomitisasi bila dolomit berubah kembali menjadi mineral kalsit. Secara umum proses dolomitisasi dapat terjadi sebagai berikut : 14







Pemompaan kembalinya air laut yang terperangkap melalui batugamping;







Pencampuran antara air laut dan air tanah dalam lapisan batugamping;







Pengaruh air hujan yang melarutkan dan memindahkan ion magnesium dari mineral kalsit yang satu ke mineral kalsit lain atau yang dari mineral lempung;







Proses penguapan dan pengendapan dari air laut;







Proses hidrotermal;







Peresapan air laut yang terperangkap ke dalam lapisan batugamping dibawahnya. (Shelby James, 1995) Pengolahan dolomit yang paling sederhana ialah dengan cara pembakaran. Pada pembakaran tersebut dolomit akan melepaskan karbon dioksida (CO2). Suhu yang diperlukan untuk melepaskan CO2 pada tekanan 1 atmosfir kira-kira 725 oC. Perubahan suhu tergantung dari jenis tanur (kiln) yang digunakan dan kadangkadang juga dipengaruhi oleh pengotor yang terdapat di dalam dolomit. Hasil pembakaran ini disebut doloma tohor (CaMgO2) yang masih bersifat reaktif. Apabila bercampur dengan air, maka terbentuklah doloma padam. Pembakaran dolomit dapat dilakukan dalam tanur tegak atau tanur berputar. Penggunaan tanur berputar berkapasitas tinggi dapat mengurangi biaya. Biasanya dolomit harus dihancurkan terlebih dahulu menjadi partikel berukuran 3 - 40 mm. Dalam tanur tegak, ukuran yang dipakai adalah 40 - 150 mm dan menghasilkan dolama yang bermutu baik, terutama untuk pembuatan bata tahan api. (Pramod Alexander, 2009) Faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan dolomit sekunder, antara lain adanya tekanan air yang banyak mengandung unsur magnesium dan prosesnya berlangsung dalam waktu lama. Semakin tua umur batugamping, semakin besar kemungkinan untuk berubah menjadi dolomit. Dapat dikatakan bahwa dolomit yang dikenal dan dijumpai terbentuk karena proses perubahan (diagenesis), peralihan mineral kalsit dan aragonit. (Boggs, 1987) 



Sifat Fisika 1. Fase



: Padat 15



2. 3. 4. 5.



Warna Densitas Titik leleh Kekerasan



: Putih : 181 lb/ft3 : 730 -760 ºC : 3,5 – 4,0 mohs (Perry, 1984)







Sifat Kimia 1. Bereaksi dengan asam klorida membentuk kalsium klorida dan magnesium klorida. CaMg(CO3)2 + 4 HCl CaCl2 + MgCl2 + 2 CO2↑ + 2H2O 2. Bereaksi dengan asam asetat membentuk kalsium asetat dan magnesium asetat. CaMg(CO3)2 + 4 CH3COOH



Ca(CH3CO2)2 + Mg(CH3CO2)2 +



2



CO2↑ + H2O (Leonard K., 2001) 2.1.2. Batu Kapur Batu kapur (CaCO3) merupakan mineral karbonat, dapat terjadi dari penguapan langsung air laut atau melalui binatang yang dipisahkan oleh air laut untuk membuat cangkang. Selain itu, batu kapur juga terdiri dari sisa-sisa organik misalnya rumah kerang. (Plumer dan Geary, 1991) Pada dasarnya batu gamping adalah batuan alam yang banyak mengandung CaCO3 dimana terbentuk karena adanya proses pengendapan kimiawi maupun pengendapan sisa-sisa organisme seperti algae, foraminifer atau coral. Batu gamping merupakan sumber CaO yang utama dalam reaksi sintering yang terjadi di kiln membentuk mineral kristal yang terdapat dalam semen yaitu C3S, C2S, C3A, C4AF. (H. Duda, 1968) Batu kapur ialah jenis batuan sedimen yang mengandung senyawa karbonat. Pada umumnya batu kapur yang banyak terdapat adalah batu kapur yang mengandung kalsit. Batu kapur memiliki warna putih, putih kekuningan, abu–abu hingga hitam. Pembentukan warna ini tergantung dari campuran yang ada dalam batu kapur tersebut, misalnya : lempung, kwarts, oksida besi, mangan dan unsur organik. Batu kapur terbentuk dari sisa–sisa kerang di laut maupun dari proses presipitasi kimia. Berat jenis batu kapur berkisar 2,6 - 2,8 gr/cm3, dalam keadaan murni dengan bentuk kristal kalsit (CaCO3), sedangkan berat volumenya berkisar 1,7 – 2,6 gr/cm 3. Jenis batuan karbonat dapat dibagi menjadi 2 bagian utama yaitu batu kapur (limestone) dan dolomit (dolostone). (Boggs, 1987) Batu kapur murni digunakan sebagai bahan baku dalam pengolahan kaca,



kalsinasi dan beberapa kapur digunakan dalam pengolahan dari campuran struktural semen. Batu kapur digunakan dalam pembuatan dari bubuk pemucat dimana 16



digunakan dalam bidang tekstil dan kertas gulung. Kini batu kapur banyak digunakan sebagai bahan baku semen Portland. (Zubkov, 1967) Pada umumnya batu kapur dapat terjadi dengan beberapa cara, yaitu secara organik, secara mekanik, dan secara kimia. Sebagian besar batu kapur yang ada di alam terjadi secara organik. Batu kapur jenis ini



berasal dari pengendapan



cangkang kerang dan siput, foraminifera atau ganggang, serta



berasal dari



kerangka binatang kerang. Batu kapur yang terbentuk secara mekanik bahannya tidak jauh berbeda dengan jenis batu kapur yang terjadi secara organik. Yang membedakannya adalah terjadinya perombakan dari bahan batu kapur tersebut yang kemudian terbawa oleh arus dan biasanya diendapkan tidak jauh dari tempat semula. Sedangkan yang terjadi secara kimia adalah jenis batu kapur yang terjadi karena kondisi iklim dan suasana lingkungan tertentu dalam air laut ataupun air tawar. Sumber utama dari kalsit dalam batu kapur adalah organisme laut. Beberapa organisme ini dapat membangun gundukan batu yang dikenal sebagai terumbu. Di bawah ± 3.000 meter, tekanan air dan kondisi suhu menyebabkan pembubaran kalsit untuk meningkatkan nonlinearly, sehingga kapur biasanya tidak terbentuk di perairan yang lebih dalam. (Trewin, N.H., 1999) Kapur merupakan elemen penting dari semen biru. Cangkang tiram secara komersial adalah sumber penting kalsium yang berasal dari hewan. (Ullmann, 2005) Ada banyak nama berbeda digunakan untuk batugamping. Nama-nama ini didasarkan pada bagaimana batugamping terbentuk, penampilannya (tekstur), komposisi mineral penyusunnya, dan beberapa faktor lainnya. Berikut ini adalah beberapa jenis batugamping yang namanya lebih umum digunakan : 1. Chalk: merupakan sebuah batugamping lembut dengan tekstur yang sangat halus, biasanya berwarna putih atau abu-abu. Batuan ini terbentuk terutama dari cangkang berkapur organisme laut mikroskopis seperti foraminifera atau dari berbagai jenis ganggang laut. 2. Coquina: merupakan sebuah batugamping kasar yang tersemenkan, yang tersusun oleh sisa-sisa cangkang organisme. Batuan ini sering terbentuk pada



17



daerah pantai dimana terjadi pemisahaan fragmen cangkang dengan ukuran yang sama oleh gelombang laut. 3. Fossiliferous Limestone: merupakan sebuah batugamping yang mengandung banyak fosil. Batuan ini dominan tersusun atas cangkang dan skeleton fosil suatu organisme. 4. Lithographic Limestone: merupakan sebuah batugamping padat dengan ukuran butir sangat halus dan sangat seragam, yang terjadi di dalam sebuah lapisan tipis membentuk permukaan sangat halus. 5. Oolitic Limestone: merupakan sebuah batugamping yang terutama tersusun oleh kalsium karbonat "oolites", berbentuk bulatan kecil yang terbentuk oleh hasil presipitasi konsentris kalsium karbonat pada butir pasir atau cangkang fragmen. 6. Travertine: merupakan sebuah batugamping yang terbentuk oleh presipitasi evaporasi, sering terbentuk di dalam gua, yang menghasilkan deposit seperti stalaktit, stalakmit dan flowstone. (Pramod Alexander, 2009) 







Sifat Fisika 1. Fase 2. Warna 3. Densitas 4. Titik leleh 5. Titik didih



: Padat : Putih : 2,711 gr/ml : 2570oC : 2850oC (Kirk - Othmer, 1979)



Sifat Kimia 1. Kalsium karbonat terbentuk dari pemanasan kalsium monoksida oleh karbon dioksida CaCO3 → CaO + CO2 (Ullmann, 2005) 2. Bereaksi dengan Air membentuk Kalsium Hidroksida. CaCO3 + H2O → Ca(OH)2 + CO2 (Perry, 1984) 3. Direaksikan dengan Sulfur dioksida akan menghasilkan kalsium sulfat SO2 + CaCO3 + H2O → CaSO3 . H2O + CO2



18



(Ullmann, 2005)



2.1.3. Asam Klorida (HCl) Asam Klorida adalah asam kuat, dan merupakan komponen utama dalam asam lambung. Senyawa ini digunakan secara luas dalam industri. Asam klorida harus ditangani dengan mengutamakan keselamatan yang tepat karena merupakan cairan yang sangat korosif. Asam Klorida atau Hidrogen klorida (HCl) adalah asam monoprotik, yang berarti bahwa ia dapat terdisosiasi (terionisasi) melepaskan satu H+ (sebuah proton tunggal) hanya sekali. Dalam larutan asam klorida, H+ ini bergabung dengan molekul air membentuk ion hidronium (H3O+). (Perry's, 1985) Asam klorida merupakan asam pilihan dalam titrasi untuk menentukan jumlah basa. Asam yang lebih kuat akan memberikan hasil yang lebih baik oleh karena titik akhir yang jelas. Asam klorida azeotropik (kira-kira 20,2%) dapat digunakan



sebagai



standar



primer



dalam



analisis



kuantitatif,



walaupun



konsentrasinya bergantung pada tekanan atmosfernya ketika dibuat. (Mendham, J. dkk., 2000) Asam klorida (HCl) adalah asam monoprotik, yang berarti bahwa ia dapat berdisosiasi melepaskan satu H+ hanya sekali. Dalam larutan asam klorida H + ini bergabung dengan molekul air membentuk ion hydronium H3O+. HCl + H2O → H3O+ + ClIon lain yang terbentuk adalah ion klorida ( Cl - ), asam klorida oleh karenanya dapat digunakan untuk membuat garam klorida, seperti natrium klorida. Asam klorida adalah asam anorganik kuat yang digunakan dalam berbagai proses industri seperti pengolahan logam. Aplikasi ini sering menentukan kualitas produk yang diperlukan. Salah satu aplikasi yang paling penting dari asam klorida yaitu dalam pengawetan baja, untuk menghilangkan karat atau kerak oksida dari besi atau baja sebelum pengolahan selanjutnya, seperti ekstrusi, rolling, galvanisasi, dan teknik lainnya. HCl berderajatkemurnian teknis dengan konsentrasi 18% adalah yang paling umum digunakan sebagai pengawet untuk pengawetan baja karbon. (Greenwood, 1997) 19



Asam klorida merupakan asam pilihan dalam titrasi untuk menentukan jumlah basa. Asam yang lebih kuat akan memberikan hasil yang lebih baik oleh karena titik akhir yang jelas. Asam klorida azeotropik (kira-kira 20,2%) dapat digunakan



sebagai



standar



primer



dalam



analisis



kuantitatif,



walaupun



konsentrasinya bergantung pada tekanan atmosfernya ketika dibuat. (Ullmann, 2005) Asam klorida diproduksi dalam bentuk larutan 38% HCl (pekat). Konsentrasi yang lebih besar dari 40% dimungkinkan secara kimiawi, namun laju penguapan sangatlah tinggi, sehingga penyimpanan dan penanganannya harus dilakukan dengan ekstra hati-hati, misalnya dalam suhu dan tekanan rendah. Konsentrasi HCl yang paling optimal untuk transportasi dengan meminimalisasi kehilangan produk karena penguapan adalah 30% sampai dengan 34%. Konsentrasi yang lebih tinggi memerlukan penambahan tekanan dan pendinginan untuk mengurangi kehilangan akibat penguapan. Di Amerika Serikat, larutan antara 20% hingga 32% dijual sebagai asam muriatat. Kandungan asam klorida pada kebanyakan cairan pembersih umumnya berkisar antara 10% sampai dengan 12%. Cairan pembersih tersebut harus diencerkan terlebih dahulu sebelum digunakan. (Cheremisinoff, 2000). Asam klorida pekat (asam klorida berasap) akan membentuk kabut asam. Baik kabut dan larutan tersebut bersifat korosif terhadap jaringan tubuh, dengan potensi kerusakan pada organ pernapasan, mata, kulit, dan usus. Seketika asam klorida bercampur dengan bahan kimia oksidator lainnya, seperti natrium hipoklorit (pemutih NaClO) atau kalium permanganat (KMnO 4), gas beracun klorin akan terbentuk. Mengingat tingkat bahaya dari Asam Klorida maka dalam menangani bahan ini diharuskan menggunakan alat pelindung diri berupa peralatan bernapas, masker gas, sarung tangan karet berlapis, apron, mantel, sepatu. Adapun gejala yang timbul akibat paparan: Menghirup hasil asap di batuk dan tersedak sensasi, dan iritasi hidung dan paru-paru. Cair menyebabkan luka bakar. Berikut ini adalah sifat fisika dan kimia dari asam klorida. 



20



Sifat Fisika 1. Fase 2. Densitas 3. Titik Leleh 4. Titik Didih



: Cair : 0,630 g/cm3 : -114,22 oC : -85,05 oC



5. Viskositas 6. Kelarutan



: 0,405 mPa : 82.3 Kg/ 100 Kg Air (Kirk and Othmer, 1998)







Sifat Kimia HCl 1. Reaksi klorinasi yang melibatkan Magnesium Hidroksida dengan Asam Klorida menghasilkan Magnesium Klorida adalah sebagai berikut :



.Mg(OH)



+ 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2 H2O 2. Metil Klorida dihasilkan oleh reaksi antara Metanol dengan Asam Klorida 2(s)



dengan bantuan katalis pada reaktor fixed bed.



.CH OH + HCl → CH Cl + H O 3



3



2



(Thyagarajan, M.S. dkk, 1966) 3. Asam klorida dapat digunakan untuk mengatur keasaman (pH) larutan. Dalam industri yang menuntut kemurnian tinggi (makanan, farmasi, air minum), asam klorida berkualitas tinggi digunakan untuk mengontrol pH aliran air proses. Dalam industri yang tidak menuntut kualitas terlalu tinggi, asam klorida teknis cukup untuk menetralisir aliran limbah dan pengendalian pH kolam renang



.OH + HCl → H O + Cl -



2



-



(Greenwood, 1997)



2.2.2. Soda Kaustik (NaOH) Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai alkali dan soda kaustik, yang merupakan senyawa anorganik. Natrium Hidroksida berbentuk kristal solid putih dan sangat kaustik dan tersedia dalam bentuk pelet, serpih, butiran, dan dapat terlarut pada stiap konsentrasi yang berbeda. Natrium hidroksida membentuk sekitar 50% (massa) larutan jenuh dengan air. Natrium hidroksida larut dalam air, etanol, dan metanol serta mudah menyerap kelembaban dan karbon dioksida di udara. (Ullmann’s 7th ed, 2005) Natrium Hidroksida murni diproduksi dalam bentuk Kristal keputihan yang solid, yang dijual dengan bentuk pelet, serpih, dan granular, serta dalam larutan. Natrium Hidoksida sangat larut dalam air, dan memiliki kelarutan yang rendah



21



dalam etanol dan metanol, tetapi tidak larut dalam eter dan pelarut non-polar lainnya (Perry, 1997). Natrium hidroksida digunakan di banyak industri, terutama sebagai dasar kimia yang kuat dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen dan sebagai pembersih saluran air (Ullmann’s 7 th ed, 2005). Berdasarkan sifatnya yang merupakan basa, NaOH banyak digunakan sebagai bahan pembuat sabun. NaOH dapat menyabunkan kotoran-kotoran yang menempel di suatu bahan, seperti piring. Kotoran yang kebanyakan berupa lemak akan disabunkan oleh NaOH sehingga sabun hasil reaksi penyabunan ini akan larut dalam air membentuk misel. Tetapi sekarang ini sabun yang menggunakan bahan aktif basa NaOH sudah tidak banyak lagi digunakan, karena sabun ini akan menjadi tidak aktif jika air yang digunakan bersifat sadah. Dalam industri pembuatan kertas, NaOH digunakan untuk melarutkan lignin yang merupakan “pengotor” selulosa. Bahan baku selulosa yang diperoleh dari serat-serat kayu dikumpulkan dan dilakukan perendaman dalam larutan NaOH agar lignin larut oleh NaOH. Dengan dilarutkannya lignin maka akan diperoleh selulosa yang baik untuk pembuatan kertas. Natrium Hidroksida adalah basa kuat sehingga untuk penanganannya dianjurkan



menggunakan alat pelindung diri, seperti topi dengan tepi lebar,



kacamata keselamatan dengan sisi pelindung karet, sarung tangan karet, masker, sepatu boot karet, dan apron. Gejala yang terjadi setelah paparan diantaranya berupa luka bakar pada mata, kulit, dan membrane mukosa (Cheremisinoff, 2000). Dalam dunia industri, NaOH banyak digunakan dalam industri pembuatan sabun, detergen, industri tekstil, pemurnian minyak bumi, dan pembuatan senyawa natrium lainnya. Berdasarkan sifatnya yang merupakan basa, NaOH banyak digunakan sebagai bahan pembuat sabun. NaOH dapat menyabunkan kotorankotoran yang menempel di suatu bahan, seperti piring. Kotoran yang kebanyakan berupa lemak akan disabunkan oleh NaOH sehingga sabun hasil reaksi penyabunan ini akan larut dalam air membentuk misel. Tetapi sekarang ini sabun yang menggunakan bahan aktif basa NaOH sudah tidak banyak lagi digunakan, karena sabun ini akan menjadi tidak aktif jika air yang digunakan bersifat sadah. Dalam industri pembuatan kertas, NaOH digunakan untuk melarutkan lignin yang merupakan “pengotor” selulosa. Bahan baku selulosa yang diperoleh dari seratserat kayu dikumpulkan dan dilakukan perendaman dalam larutan NaOH agar 22



lignin larut oleh NaOH. Dengan dilarutkannya lignin maka akan diperoleh selulosa yang baik untuk pembuatan kertas. Pertolongan pertama yang dapat dilakukan apabila terjadi paparan :  



Terkena mata bilas dengan air setidaknya 15 menit, Kulit siram dengan air secara menyeluruh dan kemudian bilas dengan dilute







vinegar (Asam Asetat). Tertelan segera minum air dan susu, jangan memaksakan muntah dan segera hubungi dokter. (Cheremisinoff, 2000)







Sifat Fisika NaOH 1. Fase 2. Warna 3. Bau 4. Densitas 5. Titik didih 6. Titik leleh 7. Kelarutan 8. Viskositas



: Cair : Bening : Tidak berbau : 2,130 gr/ml : 1388 oC : 318 oC : 109 kg/100 kg air : 0,64 cP (Perry, 1984)







Sifat Kimia NaOH 1 Bereaksi dengan gas CO2 dari udara sesuai reaksi sebagai berikut :. 2 NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O . 2



Natrium Hidroksida beraksi dengan asam kuat untuk menghasilkan air dan garam. Seperti reaksi antara Natrium Hidroksida dengan Asam Klorida menghasilkan air dan Natrium Klorida, reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut : .HCl + NaOH → NaCl + H2O. (Perry, 1997)



3



Beberapa metode pembuatan Sodium Sulfida adalah dengan mereaksikan Hidrogen Sulfat dengan Sodium Hidroksida sehingga reaksinya sebagai beikut : H2S + NaOH → NaHS + H2O. NaHS + NaOH → Na2S + H2O



4



(Austin, 5thed 1984) Natrium hidroksida juga bereaksi dengan oksida asam, seperti sulfur dioksida. Reaksi seperti ini sering digunakan untuk "scruber" gas asam berbahaya (seperti SO2 dan H2S) yang dihasilkan dalam pembakaran batubara dan dengan demikian mencegah pembebasan mereka ke atmosfir. 23



.2 NaOH + SO



→ Na2SO3 + H2O 2 NaOH + H2S → Na2S + 2H2O 2



(Kirk-Othmer, 2004) 2.3. Bahan Pembantu Bahan pembantu adalah bahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu dalam proses pembuatan produk tapi bahan tersebut tidak ada didalam produk. Bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan Magnesium Oksida diantaranya adalah air. 2.3.1. Air Air adalah senyawa kimia yang paling berlimpah di bumi mencakup sekitar tiga per empat dari permukaan bumi, termasuk lautan, danau air tawar, dan sejumlah besar es diaerah kutub dan pengunungan. Air memiliki berat molekul 18 gr/mol. Air hadir di semua organisme hidup, tubuh manusia mengandung lebih dari dua per tiga air. Air sangat penting untuk proses kehidupan, misalnya media tanaman mengambil bahan nutrisi dari tanah dan proses metabolisme. (Eblin, 1965) Jika udara tidak selalu mengandung uap air, kehidupan akan mustahil terjadi karena pengeringan cepat dan fatal yang akan menimpa semua organism. Udara jenuh dengan uap air disebut kelembapan relatif. Air menjadi salah satu faktor dalam perubahan geologi. Sebagian besar permukaan bumi telah dipahat oleh hujan yang jatuh, sungai mengalir, dan gletser. Dalam kimia air digunakan sebagai pelarut dan sebagai reagen. Dari semua pelarut yang paling murah adalah air. Namun pentingnya dikaitkan dengan kemampuannya untuk melarutkan berbagai bahan. Akibatnya, larutan kimia sering berair. Salah satu sifat yang membedakan air dari sebagian besar cairan lain adalah kemampuannya yang tidak bisa untuk melarutkan elektrolit. (Kirk, 2004) Air adalah salah satu senyawa yang paling bisa ditemukan di alam. Banyak dari sifat fisik air membuatnya tampak normal dibandingkan dengan senyawa lain. Dalam keadaan murni air dalam bentuk cairan tidak berwarna, transparan, tidak berbau, dan tidak berasa. Air memiliki kepadatan yang lebih besar daripada dalam keadaan padat. Kebanyakan padatan tenggelam didalam cairan mereka sendiri, tapi es mengapung di atas air. Kepadatan air pada titik beku 0 oC adalah 0,9998 g/ml, namun kepadatan es pada suhu yang sama adalah 0,917 g/ml. Ini kaitannya dengan fenomena alam adalah bahwa penting memperluas pembekuan air dan es yang mengapung di atas air. Jika es lebih berat daripada air, ini akan tenggelam ke dasar dan mengekpos 24



cairan atasnya untuk lebih dingin dan beku sehingga air sungai dan danau akhirnya akan menjadi benar-benar beku dari atas ke bawah. (Rayner-Canham, 2003) Pelapukan batuan terjadi karena tekanan yang diberikan oleh pembekuan air di celah-celah. Sebagian cairan menjadi kurang padat dengan meningkatnya suhu. Di atas suhu 4oC air mengembang dengan kenaikan suhu, tetapi di bawah 4 oC memperluas turunnya suhu. Pada 8oC kepadatan sama seperti suhu 0 oC. Dalam sebuah danau air tertutup es, air hangat di bagian bawah karena suhu kepadatan maksimum adalah 4 oC di atas titik beku. Dengan air terdingin di dekat permukaan, lapisan es menebal dari atas ke bawah, tetapi tingkat panas yang hilang ke udara dari air hangat yang lumayan berkurang oleh lapisan atasnya es dan air. Oleh karena itu, laju pembekuan secara substansial terkendali. (Rayner-Canham, 2003) 







Sifat Fisika Air 1. Fase 2. Densitas 3. Titik didih 4. Titik lebur 5. Warna 6. Bau 7. Viskositas 8. Kapasitas panas



: Cair : 1 gr/cm3 : 100oC : 0oC : Tidak berwarna : Tidak berbau : 0,8949 cp : 1 kal/g (Perry, 2008)



Sifat Kimia Air Kemampuan air untuk melarutkan jumlah besar senyawa hidrogen tertentu



terkait dengan kecenderungan untuk membentuk ikatan hidrogen dengan mereka. Senyawa yang sangat larut tersebut termasuk metal alcohol (CH 3OH) dan amonia (NH3) yang keduanya membentuk ikatan hidrogen sendiri. Agar zat larut dalam air, molekul air harus menjadi tak terikat satu sama lain dan membentuk ikatan, sebaliknya dengan partikel zat pelarutan. Zat non polar seperti metana yang tidak larut dalam air (molekul air polar tidak pecah dan tidak membentuk ikatan dengan molekul non polar). Kemampuan air untuk melarutkan senyawa ionik ditempatkan dalam kontak dengan air, molekul air polar menarik ion dari kristal padat dan mengurangi kekuatan ikatan ionic dalam kristal. Negatif oksigen dari molekul air menarik ion positif dari kristal, dan positif hidrogen menarik ion negatif. Hasilnya adalah bahwa ion dipisahkan satu sama lain dan tersebar melalui air. Senyawa ion tidak larut dalam pelarut non polar seperti karbon tertaklorida. Dalam larutan air, seperti dalam keadaan



25



cair zat ionik melakukan arus listrik. Di bawah kedua kondisi ion bebas bergerak dalam menanggapi kekuatan listrik. Flour adalah satu-satunya yang bukan logam yang menghasilkan oksigen dari air, reaksinya sebagai berikut : 2 F2 + 2 H2O



→



2 HF + O2



Klorin beraksi dengan air sebagai berikut : Cl2 + H2O → HCL + HCIO Oksida logam alkali (golongan IA) bereaksi dengan air akan membentuk panas dan membentuk hidroksida basa kuat yang larut, reaksinya sebagai berikut : Na O + H O → 2Na+ + 2OH2



2



Oksida logam alkali tanah (golongan II A) bereaksi dengan air menghasilkan hidroksida yang kurang larut, reaksinya sebagai berikut : CaO + H O → Ca(OH) 2



2



(Eblin, 1965) 2.4. Magnesium Oksida Magnesium Oksiada (MgO) ialah suatu mineral padat higroskopis berwarna putih yang terjadi secara alami sebagai periklas dan merupakan sumber magnesium (lihat juga oksida). Magnesium oksida memiliki rumus empiris MgO dan terdiri dari satu kisi ion Mg2+ dan ion O2− yang berpegangan melalui ikatan ionik. Magnesium hidroksida terbentuk dengan adanya air (MgO + H2O → Mg(OH)2), tetapi sebaliknya dengan pemanasan akan melepaskan air kembali. Magnesium oksida secara historis dikenal sebagai magnesia alba (secara literatur, mineral putih ini dari Magnesia—sumber lain yang memberikan magnesia alba sebagai MgCO3), untuk membedakannya dari magnesia negra, suatu mineral hitam yang mengandung apa yang kini dikenal sebagai mangan. (Pettijhon,2002) Magnesium oksida berarti senyawa MgO, magnesium peroksida MgO2 juga dikenal sebagai senyawa metastabil. Menurut prediksi struktur kristal evolusi, MgO 2 stabil secara termodinamika pada tekanan di atas 116 GPa, dan secara total semikonduktor baru suboksida Mg3O2 secara termodinamika stabil di atas 500 GPa. (Alexander,1998) Magnesium oksida diproduksi melalui kalsinasi magnesium karbonat atau magnesium hidroksida atau melalui pengolahan magnesium klorida dengan kapur yang diikuti dengan pemanasan. MgO merupakan salah satu dari bahan mentah untuk pembuatan semen Portland di kilang pengolahan kering. Bila terlalu banyak MgO ditambahkan, semen mungkin menjadi ekspansif. Produksi semen berbasis-MgO 26



menggunakan serpentinit dan limbah karbon dioksida (CO2) (sebagai lawan semen berbasis-CaO konvensional menggunakan bahan bakar fosil) dapat mengurangi emisi antropogenik CO2. (Peray,1979) MgO adalah pengering (desiccant) relatif miskin, tetapi karena menetralkan asamasam dari oksida sulfuryang terbentuk oleh oksidasi kertas yang diproses dengan cara Kraft, digunakan oleh banyak perpustakaan untuk melestarikan buku. (Pettijhon,2002) Sebagai obat, magnesium oksida digunakan untuk untuk menghilangkan mulas dan perut sakit, sebagai antasida, suplemen magnesium, dan sebagai pencahar jangka pendek. MgO juga digunakan untuk meningkatkan gejala gangguan pencernaan. Efek samping dari magnesium oksida dapat mencakup mual dan kram. Dalam jumlah yang cukup untuk mendapatkan



efek



pencahar,



efek



samping



dari



penggunaan



jangka



panjang



termasuk enterolith mengakibatkan obstruksi usus.(Raymond,1980) Magnesium oksida dapat terbentuk sebagai mineral alam, dimana ditemukan pada batas kapur metamorf dan dolomit metamorf, pada lahar gunung dan pada batu serpentin. Dalam hal ini tidak membentuk deposit garam atau batuan, sebab dikonversi menjadi magnesium hidroksida dengan uap air di atmosfir. (Matabola and Kgabo Phillemon, 2006) Doping MgO telah terbukti efektif menghambat pertumbuhan butiran pada keramik dan meningkatkan ketangguh-an patah mereka dengan mengubah mekanisme pertumbuhan retak pada skala nano. (Peray,1979) Penggunaan magnesium oksida dalam aplikasi sangat bergantung pada temperatur kalsinasi yang diberikan. Dead-burnt digunakan dalam bentuk refraktory brick pada cement kiln, furnace, ladles, glass-tanks checkers dan secondary refiring vessels pada industi pengolahan kembali logam dan sebagai komponen dari campuran refractory “gunning” (spayed). Magnesium oksida dengan grade refractory memiliki resistansi yang sangat tinggi terhadap syok termal dan banyak digunakan dalam produksi baja untuk perlindungan dan replaceable linings untuk peralatan yang digunakan memegang baja cair. Fused magnesia mempunyai kekuatan yang sangat bagus, tahan terhadap abrasi dan kestabilan kimia yang cukup bagus. (Kreuwh and Matthew, 2003) 



Sifat Fisika 1. Fase 2. Densitas 3. Titik Didih



: Padat : 3,65 g/cm3 : 850 oC 27



4. Titik Leleh 5. Indeks Bias 6. Kelarutan



: 300 oC : 1,736 : 0,00342/100 gr Air (Jiashun, 2005)







Sifat Kimia 1. Direaksikan dengan Asam Sulfat membentuk Magnesium Sulfat Reaksi : MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O 2. Direaksikan dengan logam reaktif, seperti silikon membentuk Oksida stabil Reaksi : 2 MgO + Si → 2 Mg + SiO2 (Kirk and Othmer 1998) 2. Reaksi sederhana pembentukan magnesium klorida dari magnesium oksida



3.



mengikuti reaksi. MgO + HCl → MgCl2 + H2O Magnesium oksida direaksikan



dengan



ammonium



klorida



akan



menghasilkan magnesium klorida. MgO + NH4Cl → MgCl2 + NH3 + H2O (Raschman, 2000) 2.5. Proses Pembuatan Magnesium Oksida Magnesium Oksida (MgO) dapat diproduksi dengan beberapa proses, diantaranya adalah Proses Slaking dan Proses Digestion. 2.5.1. Proses Slaking Proses pembuatan MgO dengan proses ini dilakukan dengan tahapan proses DOLOMITE kalsinasi, mereaksikan dengan asam klorida, pengkalsinasian MgO menggunakan hidrokarbon dan pengkristalan CaCl2 INTERNALLY FIRED ROTARY KILN CALCINED DOLOMITE a. Kalsinasi Dolomit WATER Dalam proses kalsinasi gas CO2 dibebaskan. Temperature yang digunakan dalam proses ini adalah sekitar 750º C dan tekanan 1 atm. Pada kondisi ini dolomit SLURRY



SLAKING CHAMBER terdekomposisi membentuk magnesium oksida dan kalsium oksida. Reaksi yang



terjadi :



SEA WATER



CaCO3. MgCO3(S)



MgO (S) + CaO(s) + 2CO2(g)



MAGNESIUM HYDROXIDE REACTION VESSEL



28



CRYSTALLINE MAGNESIUM HYDROXIDE



MAGNESIUM OXIDE INTERNALLY FIRED ROTARY KILN



… (1)



b. Pemberian Air (Slaking) Dolomit yang terkalsinasi direaksikan dengan air berlebih. Penambahan air didasarkan pada kandungan CaO dan MgO. Kedua senyawa ini direaksikan dengan air membentuk Ca(OH)2 dan Mg(OH)2. Reaksi yang terjadi :



CaO (S) + MgO(S) + 2 H2O(l)



Ca(OH)2(s) + Mg(OH)2(S) … (2)



c. Reaksi dengan HCl Hasil produk dari tahap sebelumnya ditambahkan HCl berlebih untuk membentuk senyawa klorida. Reaksi yang terjadi :



Ca(OH)2(S) + 2 HCl (l)



CaCl2(l) + 2 H2O(l)



… (3)



Mg(OH)2(S) + 2 HCl (l) MgCl2(l) + 2 H2O (l) ... (4) Ca(OH)2(S) + MgCl2(l) Mg(OH)2(S) + CaCl2(l) ... (5) d. Kalsinasi Mg(OH)2 dan Kristalisasi Larutan CaCl2 Mg(OH)2 dan CaCl2 dipisahkan dengan penyaringan vakum. Mg (OH)2 sebagai produk utama kemudian dikalsinasi pada suhu 800ºC selama 3 jam. Reaksi yang terjadi adalah : Mg(OH)2(S) MgO(s) + H2O(l) CaCl2 sebagai produk intermediet dievaporasi atau diuapkan pada temperature 110oC. Reaksi yang terjadi adalah : CaCl2(aq) CaCl2 (aq saturated) + H2O(g) Produk yang dihasilkan mengandung MgO lebih dari 80%. Dengan percobaan menggunakan bahan baku sebanyak 100 kg dolomit, maka diperoleh yield sebesar 19,0 kg MgO dengan tingkat kemurnian 87%. Berikut adalah gambar diagram alir pembuatan Magnesium Oksida dengan Proses Slaking. DOLOMITE



INTERNALLY FIRED ROTARY KILN



CALCINED DOLOMITE



WATER



SLURRY



SLAKING CHAMBER SEA WATER



Gambar 2.1. Diagram Alir Magnesium MAGNESIUM HYDROXIDE REACTION VESSEL Oksida dengan



Proses Slaking (Sumber:U.S Patent2354584A)



CRYSTALLINE MAGNESIUM HYDROXIDE



MAGNESIUM OXIDE INTERNALLY FIRED ROTARY KILN



29



2.5.2. Proses Digestion Proses ekstraksi magnesium oksida dapat pula dilakukan dengan proses digestion, pengendapan, penyaringan, dan kalsinasi. a. Pelarutan Padatan (Digestion) Dolomit dilarutkan dalam HCl yang kemudian akan menghasilkan garam klorida, sejumlah CO2 dilepaskan. Reaksi yang terjadi adalah : CaMg (CO3)2(S) + 4HCl(l) CaCl2(l) + MgCl2(l) + 2H2O(l) + 2CO2(g) b. Pengendapan Suspensi yang dihasilkan diendapkan dengan penambahan NaOH sehingga akan membentuk endapan. Mg(OH)2 yang terbentuk berupa padatan, dengan prinsip gravimetri diendapkan untuk pemisahan padatan dari larutan suspensi karena Mg(OH)2 memiliki berat jenis yang lebih berat dibandingkan air. Kemudian dilakukan proses pengentalan dengan menambahkan air yang dimaksudkan untuk melarutkan garam-garam klorida dan memisahkannya dari padatan. CaCl2(l) + MgCl2(l) + 4NaOH(l) + H2O Ca(OH)2(l) + H2O(g) c. Penyaringan Endapan Mg(OH)2



kemudian



Mg(OH)2(s)



disaring



+



menggunakan



4NaCl(l)



filter



+



untuk



menghilangkan kandungan air dalam endapan. d. Kalsinasi Tahap akhir proses adalah kalsinasi, proses ini dilakukan pada temperature 700oC dan menghasilkan MgO yang diharapkan memiliki kemurnian sampai dengan 91%. Reaksi yang terjadi adalah: Mg(OH)2(s)



700oC



MgO(s) + H2O



Gambar 2.2. Diagram Alir Magnesium Oksida Dengan Proses Digestion (sumber: U.S. Patent5039509) 30



2.6. Hasil Samping Hasil samping dari pembuatan Magnesium oksida adalah Karbon dioksida (CO 2), Natrium klorida (NaCl) dan Kalsium hidroksida (Ca(OH)2). 2.6.1. Karbon Dioksida Karbon dioksida (CO2) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira 387 ppm berdasarkan volume walaupun jumlah ini bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan kuat. (Keeling, T.P., 2005) Karbon dioksida (CO2) mempunyai peranan yang sangat besar bagi kehidupan organisme air. Senyawa tersebut dapat membantu dalam proses dekomposisi atau perombakan bahan organik oleh bakteri. Namun jika dalam keadaan yang berlebihan dapat mengganggu bahkan menjadi racun bagi beberapa jenis ikan (Barus, 2002) Kandungan CO2 diperairan digunakan untuk melarutkan kapur, yaitu untuk mengubah senyawa



menjadi kalsium



bikarbonat Ca(HCO3-).



Agar



supaya



bikarbonat menjadi mantap sejumlah karbondioksida (CO 2) tertentu harus tetap berada dalam larutan Yang dapat memperbaiki dan mempertahankan kalsium. (Barus, 2002) Karbon dioksida adalah gas tidak berwarna dengan bau samar tajam dan berasa asam yang pertama kali dihasilkan dari pembakaran arang dan fermentasi pada abad ke enam belas. Karbon dioksida adalah produk sampingan dari banyak proses komersial diantaranya adalah produksi amonia sintetik, produksi hidrogen, pengganti produksi gas alam, fermentasi, kapur kalsinasi, sintesis kimia tertentu yang melibatkan karbon monoksida dan reaksi asam sulfat dengan dolomit. Umumnya sebagai salah satu campuran gas, kemudian karbon dioksida dipisahkan dan siap untuk komersial digunakan sebagai padat, cair, atau gas. (Kirk-Othmer, 1998) Karbon dioksida banyak dihasilkan dari amonia dan tanaman hidrogen dibandingkan dari sumber yang lain. Kedua tanaman ini menghasilkan hidrogen 31



dan karbon dioksida dari reaksi antara hidrokarbon dan uap. Dalam kasus tanaman hidrogen, hidrogen pulih sebagai gas murni. Untuk tanaman amonia hidrogen diproduksi di udara, dikendalikan untuk memberikan perbandingan volume antara hidrogen dan nitrogen yang diperlukan untuk mensintesis amonia. Hal ini bertujuan untuk menghasilkan produk yang baik dengan menghilangkan karbon dioksida. (Kirk-Othmer, 1998) Karbon dioksida agresif adalah CO2 dalam air yang dapat bereaksi dengan CaCO3. Dapat melarutkan logam dalam pipa logam. Karbon dioksida merupakan salah satu gas yang terdapat dalam air. (Peray,1979) Berdasarkan bentuk dari gas karbondioksida didalam air. CO 2 dibedakan menjadi tiga yaitu CO2 bebas yang merupakan CO2 yang larut dalam air, CO2 dalam kesetimbangan, CO2 agresif dari ketiga bentuk karbondioksida yang terdapat dalam air, CO2 agresif yang paling berbahaya karena kadar CO2 agresif lebih tinggi dan dapat menyebabkan terjadinya korosi sehingga berakibat kerusakan pada logamlogam dan beton. (Peray,1979) Lima ratus juta tahun yang lalu, keberadaan karbon dioksida 20 kali lipat lebih besar dari yang sekarang dan menurun 4-5 kali lipat semasa periode Jura dan secara lambat menurun sampai dengan revolusi industri. Sampai dengan 40% dari gas yang dimuntahkan oleh gunung berapi semasa ledakan subaerial adalah karbon dioksida. Menurut perkiraan paling canggih, gunung berapi melepaskan sekitar 130-230 juta ton CO2 ke atmosfer setiap tahun. (Sigurdsson, H., 2000) Karbon dioksida secara garis besar dihasilkan dari enam proses: 1. sebagai hasil samping dari pengilangan ammonia dan hidrogen, di mana metana dikonversikan menjadi CO2. 2. Dari pembakaran kayu dan bahan bakar fosil. 3. Sebagai hasil samping dari fermentasi gula pada proses peragian bir, wiski, dan minuman beralkohol lainnya. 4. Dari proses penguraian termal batu kapur, CaCO3. 5. Secara langsung di ambil dari mata air yang karbon dioksidanya dihasilkan dari pengasaman air pada batu kapur atau dolomit. (Pierantozzi and Ronald, 2001)  Sifat Fisika 1. Fase : Gas 2. Densitas : 1,98 gr/cm3 32



3. 4. 5. 6. 7. 8. 



: -78oC : -57oC : Tidak berwarna : Tidak berbau : 0,07 cp : 1,45 g/l



Titik didih Titik lebur Warna Bau Viskositas Kelarutan



(Yaws C.L, 1974) Sifat Kimia 1. Karbon dioksida bereaksi dengan amonia sebagai tahap pertama pembuatan urea untuk membentuk amonium karbamat. CO2 + 2 NH3 → NH2COONH4 (Kirk-Othmer, 1998) 2. Pada tekanan atmosfer karbon dioksida bereaksi dengan kalsium monoksida akan membentuk kalsium karbonat. CaCO3 ↔ CaO + CO2 (Perry, 1984) 3. Pembakaran dari semua bahan bakar yang mengandung karbon seperti metana akan menghasilkan karbon dioksida. CH4 + O2 → CO2 + H2O 4. Besi direduksi



dari



oksida



besi



(Pierantozzi and Ronald, 2001) dengan kokas pada tungku sembur,



menghasilkan pig iron dan karbon dioksida: 2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2 (Pettijhon,2002) 2.6.2. Natrium Klorida Natrium klorida (NaCl), umumnya dikenal sebagai garam. Bahan yang penting bagi kehidupan ini ditemukan di seluruh bumi dalam jumlah banyak sebagai garam karang mineral dan campuran di danau garam. Garam merupakan komponen terbesar dari padatan terlarut yang ditemukan dalam air laut. Satu kilometer kubik air laut mengandung hampir 458 x 10 6 TON natrium klorida, 66 x 106 ton magnesium klorida, dan 30 x 106 TON dari kalsium sulfat. Produsen garam mengklasifikasikan ada tiga metode yang digunakan untuk produksi: penguapan mekanik larutan air garam, seperti evaporasi butiran garam; tambang bawah tanah yaitu, garam batu; dan penguapan dari air laut dengan matahari, air garam alami, atau larutan air garam tambang, seperti garam surya. Garam yang biasa digunakan untuk produksi bahan kimia adalah garam hasil tambang bawah tanah. (Kirk-Othmer 5th edition, 2004) Batu garam telah ditambang di Eropa kurang lebih 3000 tahun. Deposit garam di dekat permukaan tanah di Timur Pegunungan Alpen dikembangkan oleh 33



tunneling dan bekerja dengan penggalian sekitar 1000 SM daerah batuan garam yang dinyatakan dengan keberadan permukaan mata air garam, dan ini adalah daerah di mana kemungkinan pertambangan selalu dilakukan. Kemurnian garam ditambang dari deposit batu garam adalah antara 90 sampai 99% NaCl, dan kadangkadang lebih tinggi. Mineral lainnya hadir dalam batu garam terutama tanah liat dan anhidrit. (Ullmann’s 7th ed, 2005) Garam dikenal memiliki lebih dari 14.000 kegunaan. Industri garam umumnya mengklasifikasikan garam menggunakan dengan lima kategori penggunaan utama yaitu pengolahan makanan, pertanian, air pengobatan, kimia, anti-icing dan deicing, metode standar pengujian analisa natrium klorida, dan lainlain. (Ullmann’s 7th ed, 2005)



Gambar 2.4 Struktur kimia



NaCl (sumber : pubchem)



Natrium klorida merupakan nutrisi penting untuk fungsi normal tubuh. Hal ini penting bagi konduksi saraf, kontraksi otot, keseimbangan osmotik yang benar cairan ekstraseluler, dan penyerapan nutrisi lainnya. Sodium, bersama dengan kalium, merupakan mineral penting untuk mengatur keseimbangan cairan tubuh. Sodium adalah kation paling melimpah di cairan ekstraselular, dan natrium dalam garam selama lebih dari 90% dari zat terlarut osmotik aktif dalam plasma darah. Sodium adalah kation utama plasma darah. Klorida juga penting dalam menjaga keseimbangan cairan dan merupakan komponen penting dari lambung dan sekresi usus. (Ullmann’s 7th ed, 2005) Kebutuhan natrium pada tubuh manusia yang sehat adalah 100 g atau 60 mmol / kg berat badan, 95% dari yang ditemukan di ekstraseluler dan 5% di ruang intrasel. Sekitar sepertiga disimpan dalam bentuk terikat di tulang sebagai cadangan, yang berarti bahwa sekitar 70% dari natrium tubuh, sesuai dengan sekitar 40 mmol / kg berat badan, bisa cepat ditukar. Natrium konsentrasi dalam plasma darah biasanya antara 135 dan 145 mmol / L, sesuai dengan 3105-3335 mg / L. (Ullmann’s 7th ed, 2005)



34



Natrium klorida bukan bahan berbahaya. FDA menganggap NaCl sebagai bahan yang aman bila digunakan sebagai aditif makanan. Meskipun jarang, toksisitas akut dapat disebabkan oleh konsumsi 0.5- 1 g natrium klorida per kilogram berat badan. Gejala termasuk muntah, ulserasi pada saluran pencernaan, kelemahan otot, dan kerusakan ginjal, menyebabkan dehidrasi, asidosis metabolik, dan efek saraf yang parah perifer dan sentral. Dosis yang mematikan akut bagi manusia diberikan sebagai 0,75-3 g / kg berat badan. (Ullmann’s 7th ed, 2005) Natrium klorida ada secara alami berbentuk kristal. Dalam keadaan murni, tidak berwarna dan terdiri dari 60,663 wt% Cl, dan 39,337% berat Na,. Natrium klorida yang telah diproduksi secara komersial dalam bentuk kristal diskrit dalam berbagai ukuran atau dalam bentuk blok. Bila diamati menggunakan pembesaran, semua bentuk natrium klorida adalah kristal. Garam larut dalam pelarut polar, dan nonpolar. Kelarutan Natrium Klorida murni dalam air dan lainnya larutan murni natrium klorida memiliki pH 7. 







Sifat Fisika 1. Fase 2. Densitas 3. Titik didih 4. Kelarutan



: Padat : 2,165 gr/ml : 1413oC : 0,05 kg/100 kg Air (Kirk-Othmer,2004)



Sifat Kimia 1. Gas Cl2 dapat di peroleh melalui elektrolisis lelehan NaCl maupun elektrolisis larutan NaCl. Melalui kedua elektrolisis tersebut, ion Cl – akan teroksidasi membentuk gas Cl2 di anoda. Gas Cl2 juga dapat diperoleh melalui proses klor-alkali, yaitu elektrolisis larutan NaCl pekat. Reaksi yang terjadi pada elektrolisis brine adalah sebagai berikut : NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)



2. Unsur Klor dapat diperoleh melalui reaksi alkali halida (NaCl, NaBr, NaI) dengan asam sulfat pekat yang dipercepat dengan penambahan MnO2 sebagai katalis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : MnO2(s) + 2H2SO4(aq) + 2NaCl(aq) → MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + 2H2O(l) + Cl2(g) 3. Natrium Nitrat dapat disintesa dengan meraksikan asam nitrat dengan natrium klorida dengan reaksi sebagai berikut : 3NaCl(s) + 4HNO3(l) → 3NaNO3(s) + NOCl(g) + Cl2(g) + 2H2O(l) (Austin, 1997)



35



2.6.3. Kalsium Hidroksida Kalsium hidroksida adalah suatu bahan yang bersifat basa kuat dengan pH 12-13. Bahan ini sering digunakan pada direct pulp capping. Jika diletakkan kontak dengan jaringan pulpa, bahan ini dapat mempertahankan vitalitas pulpa tanpa menimbulkan reaksi radang, dan dapat menstimulasi terbentuknya batas jaringan termineralisasi atau jembatan terkalsifikasi pada atap pulpa (pulpa yang terbuka). Sifat bahan yang alkali inilah yang banyak memberikan pengaruh pada jaringan. Bentuk terlarut dari bahan ini akan terpecah menjadi ion-ion kalsium dan hidroksil. (Castagnola dan Orlay, 1956) Kalsium hidroksida adalah senyawa kimia dengan rumus kimia Ca(OH) 2. Kalsium hidrokida dapat berupa kristal tak berwarna atau bubuk putih. Kalsium hidroksida dihasilkan melalui reaksi kalsium oksida (CaO) dengan air. Senyawa ini juga dapat dihasilkan dalam bentuk endapan melalui pencampuran larutan kalsium klorida (CaCl2) dengan larutan natrium hidroksida (NaOH). (David R. Lide, 2005) Salah satu aplikasi penting dari kalsium hidroksida adalah sebagai flokulan, dalam air dan pengolahan limbah. Kaalsium Hidroksida membantu dalam penghapusan partikel yang lebih kecil dari air, sehingga menghasilkan produk yang lebih baik. Kalsiu Hidroksida juga digunakan dalam pengolahan air untuk menaikkan pH air sehingga pipa tidak akan menimbulkan korosi di mana air dapat bersifat asam karena tidak menaikkan pH terlalu banyak. (Kirk-Othmer, 2004). Aplikasi besar lainnya adalah dalam industri kertas, di mana Kalsium Hidroksida digunakan sebagai perantara dalam reaksi dalam produksi natrium hidroksida. Konversi ini merupakan bagian dari langkah causticizing dalam proses Kraft untuk membuat pulp. Dalam causticizing operasi dibakar furnace ditambahkan ke cairan hijau yang merupakan pelarut natrium karbonat dan natrium sulfat (Kirk-Othmer, 2004). Terpapar dengan Ca(OH)2 dapat meningkatkan risiko kesehatan, sehingga harus dibatasi. Hal ini dapat menyebabkan iritasi parah pada kulit, luka bakar kimia,



kebutaan



atau



kerusakan



paru-paru.



Cara



pencegahan



yang



direkomendasikan adalah diharuskan menggunakan alat pelindung diri berupa peralatan bernapas, masker gas, sarung tangan karet berlapis, mantel, sepatu



36



pelindung mata, hidung dan tenggorokan. Beberapa cara berikut ini dapat diakukan untuk menangani paparan Asam Klorida, adalah sebagai berikut :  



Tertelan: segera minum air atau susu; TIDAK dimuntahkan. MATA: segera bilas dengan banyak air selama minimal 15 menit. dan mendapatkan perhatian medis; terus pembilasan selama 15 menit. jika







dokter tidak datang segera. KULIT: segera basuh kulit dan pakaian yang terkontaminasi; segera konsutasikan ke dokter. (Cheremisinoff, 2000)







Sifat Fisika 1. Fase 2. Warna 3. Bau 4. Densitas 5. Titik didih 6. Titik leleh 7. Kelarutan



: Padat : Putih : Seperti asam asetat : 2,165 gr/ml : 1388oC : 580oC : 106 kg/100 kg Air (David R. Lide,2005)







Sifat Kimia 1. Gipsum dihasilkan dari reaksi netralisasi kalsium hidroksida dengan asam sulfat. Reaksi ini berjalan secara isothermal pada suhu 90ºC dan tekanan 1 atm. Untuk mengurangi kadar air dalam gipsum maka digunakan rotary dryer. Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4.2H2O (Kirk-Othmer, 3ed, Vol 24,1978) 2. Asam asetat dengan kalsium hidroksida dan magnesium hidroksida .Ca(OH)2 + 2CH3COOH → (CH3COO)2Ca + 2H2O. (Austin, 5thed 1984) 3. Dekomposisi Kalsium Hidroksida menjadi kalsium oksida dan air terjadi pada suhu 512oC dengan reaksi sebagai berikut. Ca(OH)2 → CaO + H2O (Halstead, 1957) 4. Dekomposisi membentuk endapan bila dicampurkan dengan larutan kalsium klorida dengan Natrium Hidroksida. CaCl2 + NaOH → Ca(OH)2 (Moore,1957)



2.6. Pemilihan Proses 37



Pemilihan proses pembuatan Magnesium Oksida ditinjau dari beberapah hal sebagai berikut: Tabel 2.1. Perbandingan Proses Pembuatan Magnesium Oksida Proses Slaking



Parameter



Bahan Baku Bahan Tambahan Bahan Pembantu



Digestion



Mineral Dolomit HCl



Mineral Dolomit HCl



Air



NaOH Air



1 atm



1 atm



750oC – 800oC



700oC



Batch 88%



Continous 95%



87%



91%



Kondisi Operasi :   



Tekanan Temperatur Waktu reaksi



Konversi Spesifikasi Produk : 1) Kemurnian 2) Warna



Alat Utama



Produk Samping



Putih -



CO2



Putih CO2



CaCl2



NaCl



Na(OH)2



Ca(OH)2



Rotary kiln Slaking Chamber Reaktor CSTR Rotary kiln



Reaktor CSTR Tangki Pengendapan Tangki Pencucian Spray dryer Rotary kiln Rotary cooler Ball Mill



Proses untuk memperoleh ekstrasi MgO dari dolomit dapat dilakukan dua cara, yaitu proses slaking dan proses digestion. Berdasarkan dari tabel 2.1, dapat dilihat pada proses digestion mempunyai tingkat efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan proses slaking. Jadi proses digestion dapat dipilih dari kondisi operasi yang lebih rendah, dengan hasil kemurnian produk 91%. 38



39