LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA INDUSTRI
PROSES PRODUKSI ALUM (TAWAS)
Kelompok A9: Zulfiani Zulkarnaini 140210080091 Dorris Nainggolan 140210080093 140210080093 Sylvi Qurrotul Aini 140210080097 140210080097
LABORATORIUM KIMIA INDUSTRI JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN BANDUNG 2011
PROSES PRODUKSI ALUM (TAWAS)
I. TUJUAN
-
Mengap Mengaplik likasi asikan kan perh perhitu itunga ngan n stoiki stoikiome ometri tri dalam dalam skala skala indus industri tri..
-
Memb Membua uatt koa koagu gulan lan (taw (tawas as)) sem semii pilo pilott
-
Memp Mempel elaj ajari ari pro prose ses, s, ope opera rasi si pemb pembua uata tan n tawas tawas
-
Mengh Menghitu itung ng ekono ekonomi mi pembu pembuata atan n tawas tawas dan dapa dapatt menghit menghitung ung HPP HPP tawas tawas
II. PRINSIP PERCOBAAN
-
Pembe emben ntuk tukan Gar Garam am Ran Rang gkap kap Terbentuk apabila dua garam mengkristal secara bersamaan dalam perbandingan molekul tertentu
-
Kristalisasi Proses pembentukan kristal yang didasari atas pemisahan senyawa dari larutannya karena perbedaan kelarutan dalam pelarut panas dan dingin.
III. REAKSI
Alum dari alumunium hidroksida dibuat dengan jalan mereaksikan Al(OH) 3 dengan asam sulfat (H2SO4) degan reaksi seperti dibawah ini: Al3+(aq) + NH4+aq) + 2SO4-(aq) + 12H2O (ι)
NH4(SO4)2.12H2O(s)
Reaksi parsialnya: a. Pembuatan tawas 2 Al(OH)3 + 3H2O
Al2(SO4)3 + 6 H2O (tawas butek)
BAB II TEORI DASAR
Alum adalah sulfat ganda dari alumunium sulfat dengan kalium atau ammonium sulfat lain. Alum dapat ditemukan di alam di beberapa belahan dunia tapi tidak di Britain. Di negara ini alum diproses dari batuan atau bijih yang mengandung pirit besi. Di abad pertengahan alum sangat penting di beberapa industri alum digunakan sebagai mordant untuk pewarnaan alami suatu benda. Dalam pembuatan kertas alum berperan sebagai zat adesif untuk mengikat serat kertas. Dalam proses penyamakan
alum digunakan untuk meningkatkan
kelenturan kulit. Alum juga digunakan sebagai bahan obat-obatan (Yusuf,2008). Tawas atau alum merupakan persenyawaan garam kompleks yaitu yang mempunyai rumusan kimia K 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 24H 2 O dan Na 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 24H 2 O. Bahan galian ini banyak kegunaannya yaitu sebagai bahan untuk membersihkan air, bahan cat, bahan penyamak kulit, bahan persenyawaan kimia, sumber natrium dan kalium pada bahan-bahan antiseptik, pengawet minuman dan obat-obatan. Persenyawaan kedua zat kimia ini membutuhkan media. Media atau medium berasal dari kata latin “medius” yang berarti ‘tengah’ atau ‘antara’. Secara umum pengertian media simulasi adalah semua bentuk perantara yang dipakai orang menyebar ide, sehingga ide atau gagasan itu sampai pada penerima. Di lain pihak media simulasi pembelajaran adalah segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan (message) , merangsang pikiran, perasaan, perhatian dan kemauan siswa sehingga dapat mendorong proses belajar(Awalbarri,2008).
Di Amerika Serikat, 1500 kaleng alumunium didaur ulang setiap detik dengan menyimpan energi sebesar 95% daripada peleburan bijih bauksit. Walaupun kaleng alumunium didaur ulang untuk membuat lebih banyak produk alumunium, potongan alumunium dapat pula digunakan untuk membuat alum. Alum adalah bahan kimia yang digunakan untuk banyak aplikasi termasuk pemurnian air, semen marmer, bahan peledak, penyamakan, pengerasan gelatin, soda kue, penjernihan gula, pengerasan perekat, dan sebagai bahan penyegar dalam obat-obatan (Wilcox&Wilcox,1995). Bauksit dinamai di sebuah desa Les Baux de Provence di Perancis Selatan, yang pertama kali ditemukan pada 1821 oleh ahli geologi Pierre Berthier. Bauksit terbentuk secara alami, material heterogen yang mengandung satu atau lebih mineral alumunium hidroksida, ditambah berbagai campuran silica, besi oksida, titanium, alumunium silikat, dan pengotor-pengotor lain dalam jumlah yang kecil. Bauksit adalah batuan sediment dihasilkan dari in situ cuaca kimia yang biasanya pada kondisi iklim antara tropis dan subtropics.
Bauksit (Carey,2000)
Mineral alumunium hidroksida utama yang ditemukan dari berbagai bagian dengan bauksit adalah gibbsite dan polimorf boehmite dan diaspore . Bauksit diklasifikasikan berdasarkan tujuan aplikasi komersial: abrasive, semen, bahan kimia, bahan metalurgi, refraktor, dan lain-lain(Gana,2009). Produksi bauksit (mendekati 85%) diproses menjadi alumunium oksida (Al 2O3, juga dikenal sebagai alumina) melalui zat kimia basah, proses Bayer. Hasil Al 2O3 kemudian direduksi menjadi logam (Al) melalui proses elektrolisis, Hall-Heroult proses (Chadwich,1985). Bauksit adalah bahan mentah yang secara luas digunakan dalam produksi alumunium pada skala komersial. Bahan mentah lain, seperti anorthosite, alunite, buangan batubara, dan minyak dari batuan, selebihnya ditambah sumber Al 2O3 yang potensial. Meskipun ini akan membutuhkan fasilitas dan teknologi baru, Al2O3 dari bahan nonbauksit dapat memuaskan kebutuhan utama logam, refraktori, bahan-bahan kimia alumunium, dan abrasive. Pembuatan mullite , dihasilkan dari kyanite dan sillimanite , ditukar dengan bauksit berdasarkan refraktori. Meskipun lebih mahal, silicon-karbida dan alumina-zirkonia ditukar dengan bauksit berdasarkan abrasive(Gana,2009). Deodorant kristal tawas adalah alum, suatu kristal garam mineral. Kristal terbentuk di daerah vulkanik di Asia, dan baru digunakan beberapa abad sebagai sumber perlindungan antibakteri terhadap bau. Alum dibuat tanpa penambahan zat kimia beracun, bau atau minyak. Kristal deodoran 100% ramah lingkungan dan belum pernah dites terhadap hewan.
Tawas (Syafrizal,2010) Ekstraksi pertama secara komersial terhadap alumina (Al2O3) dari bauksit dilakukan oleh Henri Sainte-Claire Deville pada sekitar tahun 1854. Segera setelah itu, pada 1888, Karl Joseph Bayer memberi penjelasan yang sekarang dikenal sebagai Bayer Proses, yang mengarahkan pada penuruna dramatis harga logam alumunium. Sekarang, alumunium merupakan komoditas harian, lebih baik daripada logam sebelumnya(Zulhaidir,2010). Proses Bayer, yang merupakan metode pengolahan alumina yang ekonomis dapat dirngkas secara sistematik dalam diagram alir,
dan melibatkan operasi berikut(Team teaching,2008):
Penambangan
Pengendapan alumina pada suhu bertingkat
Penambahan flokulan
Pengendapan Gibbsite murni
Regenerasi larutan untuk daur ulang
Pemanasan Gibbsite sampai 1100ºC (kalsinasi) untuk memberikan
alumina Beberapa contoh tawas, cara membuat dan kegunaannya(Syafrizal,2010) :
1. Natrium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas natrium) dengan formula NaAl(SO4)2. 12h2O digunakan sebagai serbuk pengembang roti.
2. Kalium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas kalium) dengan rumus KAl(SO4)2. 12H2O digunakan dalam pemurnian air, pengolahan limbah, dan bahan pemadam api. Tawas kalium dibuat dari logam aluminium dan kalium hidroksida. Logam aluminium bereaksi secara cepat dengan KOH panas menghasilkan larutan garam kalium aluminat.
2Al(s) + 2K+(aq) + 2OH-(aq) + 6H2O(l) ——> 2K+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 3H2(g)
ion aluminium, Al(OH)4- yang bersifat ampoter jika direaksikan dengan asam sulfat, diendapkan sebagai aluminium hidroksida, tetapi larut pada pemanasan.
2K+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 2H+(aq) + SO42-(aq) —–> 2Al(OH)3(s) + 2K+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l)
2Al(OH)3(s) + 6H+(aq) + 3SO42-(aq) —–> 2Al3+(aq) + 3SO42(aq) + 6H2O(l)
jika larutan kalium aluminium sulfat dodekahidrat yang hampir jenuh didinginkan maka akan terbentuk kristal-kristal yang berbentuk oktahedron.
3. Amonium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas amonium) dengan formula NH4Al(SO4)2.12H2O digunakan sebagai acar ketimun.
4. Kalium kromium(III) sulfat dodekahidrat (tawas kromium) dengan formula KCr(SO4)2.12H2O digunakan sebagai penyamak kulit dan bahan pembuat kain tahan api. tawas kromium dapat diperoleh dengan cara mereduksi ion dokronat dari kaliium dikromat K2Cr2O7, menjadi kromium(III) dalam larutan asam sulfat dengan reduktor etanol, C2H5OH.
8H+(aq) + CrO72-(aq) + 3C2H5OH(aq) —–> 3CH3CHO(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ion sulfat dari asam sulfat dan ion kalium dari kalium dikromat bergabung dengan ion kromium(III) membentuk kristal tawas kromium yang terbentuk oktahedron dan berwarna violet sampai hijau gelap jika larutan yang pekat didinginkan.
K+(aq) + Cr3+(aq) + 2O42-(aq) + 12H2O(l) —–> KCr(SO4)2. 12H2O(c)
5. Amonium besi(III) sulfat dodekahidrat (tawas besi(II)) dengan formula NH4Fe(SO4)2.12H2O digunakan untuk mordan pada pewarnaan tekstil. Tawas ini dibuat dengan mengoksidasi ion besi(II) menjadi ion besi(III) dengan asam nitrat dalam larutan amonium sulfat.
2H+(aq) + NO3-(aq) +Fe2+(aq) —–> Fe3+(aq) + NO2(g) + H2O(l)
ion amonium dan ion sulfat dari amonium sulfat, (NH4)SO4, mengkristalkan ion besi(III) sebagai tawas besi(III).
NH4+(aq) + Fe3+(aq) + 2SO42-(aq) + 12H2O(l) —–> NH4Fe(SO4)2. 12H2O(c)
Untuk setiap kali pembuatan tawas, sebagian pelarut mungkin perlu dikurangi dengan cara penguapan untuk menghasilkan larutan jenuh yang kemudian menghasilkan kristal ta was pada waktu didinginkan. Untuk mendapatkan kristal yang berukuran besar, pendinginan larutan jenuh harus dilakukan secara pelan pelan.
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan A. Alat: 1. Beaker glass 1000 mL 2. Neraca teknis B. Bahan: 1. Aquadest 2. Aluminium hidroksida ( Al(OH)3 ) 3. Asam sulfat teknis
Gambar alat pada pembuatan Tawas
3.2 Prosedur Sebanyak
100
gram
alumunium
hidroksida
ditimbang
dengan
menggunakan neraca teknis. Selanjutnya dilarutkan dengan Aquades 200 mL. Kedua zat ini kemudian dicampurkan ke dalam Beaker glass. Kemudian
ditambahkan larutan Asam sulfat teknis sebanyak 200 mL tetes demi tetes sambil dilakukan pengadukan secara terus menerus.
BAB 1V DATA PENGAMATAN & PERHITUNGAN PERHITUNGAN
Pada percobaan ini berat tawas yang dihasilkan adalah: 121,969 gram Stoikiometri:
a. Pembuatan tawas butek 2 Al(OH)3
Massa alum
+
3H2O
100 g
200 g
1,28 mol
2,04 mol
Al2(SO4)3 + 6 H2O 1,28 mol
= mol alum x Mr Alum = (1,28 mol) x (237 g.mol -1) = 303,36 g.
Harga beli bahan: Harga Al(OH)3 di pasaran
= (100 g) x (Rp 3.500,00)
= Rp 350.000,00
Harga (NH4)2SO4 di pasaran = (100 g) x (Rp 700,00)
= Rp 70.000,00
Total pengeluaran untuk 303,36 g
= Rp 420.000,00
Harga satuan produksi = (Rp 420.000,00) : (303,36 g) = Rp 1.384,00 Upah pegawai = 2 orang @Rp 50,00 per kg = Rp 100,00 per kg Jadi harga jual satuan = Rp 2.000,00 per kg Biaya produksi untuk produksi 1 ton per hari
= (1000 kg) x (Rp 1.384,00
per kg) = 1.384.000,00 Harga jual untuk produksi 1 ton per hari: per kg)
= (1000 kg) x (Rp 2.000,00
= Rp 2.000.000,00 Keuntungan yang diperoleh dari pemesanan 1 ton per hari: Biaya produksi:
1000 kg@Rp 1384,00 per kg = Rp 1.384.000,00
Upah pekerja:
1000 kg@Rp 100,00 per kg = Rp 100,000,00 +
Total pengeluaran produksi total
= Rp 1.484.000,00
Laba penjualan:
Harga jual:
1000 kg@Rp 2.000,00 per kg = Rp 2.000.000,00
Biaya produksi total
= Rp 1.484.000,00 -
Laba
= Rp
516.000,00
Jadi laba yang diperoleh dari produksi satu ton per hari adalah Rp 516.000,00 dengan harga jual satuan Rp 5.000,00 per kg.
BAB V PEMBAHASAN
Percobaan ini bertujuan untuk mengaplikasikan perhitungan stoikiometri dalam dalam skala industri, membuat koagulan(tawas) semi pilot, mempelajari proses operasi pembuatan tawas, serta menghitung ekonomi pembuatan tawas dan dapat menghitung HPP tawas. Tawas suatu nama dagang atau biasa dikenal juga dalam bahasa ilmiah
alum sulfat Al2(SO4)3 banyak digunakan sebagai koagulan di dalam pengolahan air maupun limbah. Tawas sangat efektif mengendapkan partikel yang melayang baik berupa suspensi maupun koloid. Selain sebagai koagulan, tawas juga dikenal sebagai zat aditif untuk antirespirant (deodorant). Terdapat dua cara untuk memperoleh tawas, yaitu 1. proses bauksite tawas langsung diperoleh dengan mereaksikan bauksit dan asam sulfat dimana kandungan tawas yang diperoleh berkisar 50%. 2. proses Al(OH)3 tawas diperoleh dengan mereaksikan Al(OH) 3 dan asam sulfat membentuk alum sulfat. Dalam praktikum kali ini tawas dibuat dari Al(OH)3 dan asam sulfat H 2SO4 dengan reaksi: 2 Al(OH)3 + 6H2O + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 12H2O
Alumunium (alum) sulfat dikenal dengan tawas dapat berfungsi sebagai penjernih air karena dapat mengabsorpsi pengotor-pengotor dalam air yang keruh. Penggunaan tawas ini dapat diaplikasikan pada pengolahan air limbah di sungaisungai. Tawas dapat dibuat dari tawas dengan air dan asam sulfat. Prosedur pertama ialah melarutkan padatan tawas dengan air. Awalnya, tawas sulit larut dalam air pada suhu ruang. Oleh kerena itu, harus dilarutkan dalam air panas sebab adanya perbedaan kelarutan dalam air panas dan dingin. Pemanasan dapat menambah kelarutan karena dengan pemanasan interaksi atau tumbukan antar partikel larutan meningkat. Pada suhu kamar, interaksi partikel satu sama lain terbatas. Akan tetapi, dengan pemanasan energi kinetik masing-masing partikel akan bertambah sehingga partikel-partikel mudah bergerak, berinteraksi, dan bertumbukan satu sama lainnya. Untuk memudahkan dalam pelarutan tawas juga dilakukan pengadukan. Metode konvensional ini juga dapat meningkatkan interaksi antar partikel. Dengan meningkatnya interaksi tersebut kelarutan akan meningkat. Sehabis semua tawas larut dalam air, padatan putih amonium sulfat (NH4)2SO4 ditambahkan. Penambahan amonium sulfat ini berfungsi untuk membentuk tawas bening yaitu Al 2(SO4)3. Setelah semua amonium sulfat larut, pada larutan kemudian didinginkan pada suhu kamar. Pada saat ini terbentuklah kristal. Kristal tawas terbentuk karena pada saat didinginkan kepolaran air relatif menurun sehingga kepolaran air dan tawas relatif berbeda. Menurut prinsip “like dissolved like” suatu zat akan mudah larut dalam pelarut yang memiliki kepolaran
relatif sama. Karena kepolarannya berbeda maka tawas akan mengkristal kembali atau cenderung keluar dari larutannya dan mengendap. Untuk
merangsang timbulnya
kristal, larutan
yang masih
panas
didinginkan pada suhu kamar. Prosedur ini dilakukan setelah semua amonium sulfat larut, kemudian larutan dipindahkan ke dalam wadah. Kristalisasi merupakan suatu proses pembentukan kristal dari suatu larutan jenuh karena perbedaan pelarut pada keadaan panas dan dingin. Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan, tergantung pada dua faktor penting yaitu laju pembentukan inti atau nukleasi dan laju pertumbuhan kristal. Laju pertumbuhan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak sekali kristal yang akan terbentuk, tetapi tak satupun dari inti akan tambah menjadi terlalu besar. Jadi terbentuk endapan yang terdiri dari partikel-partikel kecil. Laju pembentukan inti tergantung pada derajat lewat jenuh (supersaturasi) dari larutan. Makin tinggi derajat lewat jenuh, makin besarlah kemungkinan untuk membentuk inti baru, jadi semakin besarlah laju pembentukan inti. Laju pertumbuhan kristal merupakan faktor lainnya yang mempengaruhi ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan berlangsung. Jika laju inti tinggi, kristal besar-besar terbentuk. Namun sebaliknya diciptakan kondisi-kondisi pada mana lewat jenuhnya sedang-sedang saja, yang hanya memungkinkan terbentuknya sejumlah inti yang relatif sedikit, yang setelah itu dapat timbul menjadi kristal-kristal besar (Bassett et al ., 1994).
Proses pembentukan kristal dijelaskan sebagai berikut. Tahap pertama pada pembentukan kristal dimulai dengan pembentukan inti kristal (nukleasi) dalam hal ini partikel-partikel tawas mulai membentuk inti kristal yaitu pasangan beberapa partikel menjadi butir-butir sangat kecil. Tahap berikutnya adalah pertumbuhan kristal yaitu inti tersebut menarik partikel-partikel lain sehingga kumpulan dari beberapa molekul tumbuh menjadi butiran lebih besar. Percobaan ini akan meningkatkan produktivitas, karena tawas bening lebih mahal Rp 500/kg daripada tawas berwarna kusam sehingga tawas bening lebih menguntungkan. Pada prosedur pembuatan tawas (alum)
dalam hal ini langsung
menggunakan tawas, Al 2(SO4)3. Tawas dapat dibentuk menjadi alum dengan cara mereaksikannya(mencampurkan) denagn amonium sulfat(pupuk ZA, (NH4)2SO4 ). Reaksi yang terjadi diantara keduanya merupakan reaksi ionik, karena pada akhirnya terbentuk garam rangkap. Dimana dalam hal ini tawas dan amonium sulfat yang merupakan
golongan garam, mengendap
secara bersamaan
menghasilkan alum. Pada prosedur ini dilakukan pemanasan, dimana sebelumnya tawas dilarutkan dalam air. Namun karena klurang larut diperlukan pemanasan. Molekul zat padat tawas akan pecah dari yang besar hingga kecil. Hal ini disebabkan karena pemanasan akan meningkatkan energi kinetik. Sehingga akan membuat partikel-partikel dalam tawas dan air bergerak cepat dan bebas. Sehingga molekul tawas semakin mengecil dan larut semuanya.
Selanjutnya dilakukan penambahan amonium sulfat. Seperti diutarakan semula penambahan ini berfungsi untuk membentuk garam rangkap. Dimana kristal garam rangkap dibentuk melalui proses kristalisasi. Proses ini bertujuan untuk membentuk kristal sebagai akibat perbedaan kelarutan yang dipengaruhi perbedaan suhu panas dan dingin. Pada proses pemanasan seluruh zat ini larut namun pada saat dingin, terbentuk kristal kecil. Bentuk kristal yang kecil ini dipengaruhi karena laju pembentukan kristal lebih besar dibanding laju pembentukan initi. Laju pembentukan kristal ini terjadi karena ketika dilarutkan kondisi yang terjadi tidak terlalu jenuh atau biasa-biasa saja. Hal ini meneeyebabkan kristal langsung terbentuk dan dengan ukuran yang kecil. Kristal yang terbentuk ini kemudian disaring dan ditimbang dengan hasil:121,969 gram.
BAB VI PENUTUP
Kesimpulan
1. Perhitungan stoikiometri dapat digunakan dalam skala industri. 2. Koagulan (tawas) semi pilot dapat dibuat dari percobaan ini dengan berat 121,969 gram 3. Operasi dan proses pembuatan tawas dapat dipelajari dari percobaan ini. 4. Hargajual untuk produksi 1 ton per hari: Rp 2.000.000,00 Total pengeluaran produksi total Rp 1.484.000,00 Jadi laba yang diperoleh dari produksi satu ton per hari adalah Rp 516.000,00 dengan harga jual Rp 2.000,00 per kg.
DAFTAR PUSTAKA
Awalbarri.2008. Pengertian Tawas . http://awalbarri.wordpress.com/2008/12/25/pengertian-tawas/
Bassett, J. , R. C. Denney, G. H. Jeffery, dan J. Mendham. 1994. Buku Ajar Vogel
Kimia Alanisis Kuantitatif Anorganik , diterjemahkan oleh A. H. Pudjaatmaka dan L. Setiono. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.
Carey,A.F.2000.Organic Chemistry .Fourth Edition.McGraw Hill.New York.
Chadwich,TF. 1985. General Chemistry & Inorganic Chemistry , second edition. S.Anand &Company.New Delhi.
Gana,R.2009. Bauksit . http://regest.wordpress.com/2009/10/17/bauksit-indonesia/
Syafrizal,E.2010. Tawas dan Manfaatnya dalam Kehidupan Sehari-hari . http://erfins.wordpress.com/2010/12/27/tawas-dan-manfaatnya-dalam-kehidupansehari-hari/
Team Teaching Prakt. Kimia anorganik. 2008. Modul praktikum kimia anorganik.
Gorontalo: UNG. http:\\boraks dan tawas jadi salatit. htm
Wilcox,M & Wilcox,Jr.C.1995. Experimental Organic Chemistry A Small-Scale
Approach.Prentice Hall.New Jersey.
Yusuf,M.2008. Penjernih Air untuk Problem Air anda . http://oasezam.wordpress.com/2008/10/26/penjernih-air-untuk-problem-air-anda/
Zulkhaidir.2010. Pembuatan Tawas . http://zulkhaidir.wordpress.com/2010/01/16/pembuatan-tawas/
