Naskah Seminar Adsorpsi SLS (Sodium Lignosulfonat)

NASKAH SEMINAR PENGARUH KONSENTRASI SLS TERHADAP PROSES ADSORPSI LARUTAN SLS PADA BATUAN BEREA

Muhammad Shokhibul Izza (12/333635/TK/39980) Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Suryo Purwono, M.A.Sc., Ph.D. Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No.2 Yogyakarta Email : [email protected] INTISARI

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi larutan SLS terhadap uji adsorpsi statis. Batuan yang digunakan dalam penelitian ini adalah batuan Berea dan variasi larutan SLS yang digunakan adalah 0,5 %; 0,75 %; 1,0 %; 1,25 % dan 1,50 %. Proses adsorpsi statis dilakukan selama 2 hari pada pada suhu 60 °C. Uji spektrofotometri dilakukan pada larutan SLS sampel untuk mengetahui absorbansi konsentrasi larutan SLS. Hasil dari penelitian menunjukan bahwa semakin besar konsentrasi larutan SLS nilai koefisien adsorpsi akan cenderung semakin besar. Nilai koefisien adsorpsi pada konsentrasi larutan 0,5%; 0,75%; 1%; 1,25% dan 1,5% berturut-turut adalah 892,9260; 946,0099; 831,7812; 980,9398; dan 1050,3725 μg/gram μg/gram batuan. Parameter kesetimbangan adsorpsi pada penelitian ini dievaluasi menggunakan model isotherm Langmuir dan diperoleh persamaan langmuir y = 0,7584 x + 0,0009783. Kata kunci : Adsorpsi, SLS, Konsentrasi, Langmuir ABSTRACT

The research is established to find out the effect of varying the Sodium Ligno Sulfonat (SLS) concentration in the static adsorption. Berea core is used as the adsorbent and the concentration of SLS solutions used for this experiment are 0,5%; 0,75%; 1,0 %; 1,25% and 1,5% mass SLS. Static adsorption was run in the oven with the constant temperature 60°C 60°C for 2 days. Spectrophotometry test used to check the concentration of each samples after static adsorption. The result shows that the adsorption constants is getting higher as the increasing of concentration solutions. The number of adsorption constants for 0,5%, 0,75%, 1%, 1,25% and 1,5% SLS solutions are 892,9260; 946,0099; 831,7812; 980,939 8; and 1050,3725 μg/g core. Equilibrium parameter of adsorption test is evaluated using Isotherm Langmuir model. The equation of Isotherm Langmuir model for this experiment is y = 0,7584 x + 0,0009783. Keywords : Adsorption, SLS, Concentration, Langmuir

Muhammad Shokhibul Izza (12/333635/TK/39980) Laboratorium Teknologi Minyak Bumi, Gas dan Batu Bara

1


PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Minyak bumi adalah salah satu sumber daya yang paling banyak dimanfaatkan sebagai sumber energi. Minyak bumi diperoleh dari reservoir yang ada di dalam perut bumi dengan bantuan berbagai teknologi pengeboran. Pada tahun 2003 Indonesia merupakan negara eksportir minyak bumi. Hal ini dikarenakan produksi minyak bumi di Indonesia yang menurun dibandingkan dengan tingkat konsumsi minyak bumi oleh warga negara Indonesia yang meningkat. Salah satu penyebab menurunnya produksi minyak bumi di Indonesia yaitu usia sumur minyak bumi yang sudah tua dan belum ditemukannya sumur baru. Berdasarkan data Kementrian Energi dan Sumber Daya Manusia produksi minyak bumi di Indonesia dari tahun 2004 sampai tahun 2012 mengalami penurunan pada tiap tahunnya. Pada tahun 2004 produksi minyak bumi di Indonesia 354.351,90 barel/tahun. Sedangkan pada tahun 2012 produksi minyak hanya 279.412,10 barel/tahun. Jika masih belum ditemukan sumur baru dan metode recovery yang efektif, jumlah produksi minyak bumi akan semakin menurun ke tahun-tahun yang akan datang. EOR ( Enhance Oil Recovery) merupakan teknologi yang digunakan untuk memaksimalkan produksi minyak bumi dari sumur tua. Salah satu EOR yang sering dipakai adalah chemical flooding. Chemical flooding yaitu penginjeksian bahan kimia untuk mendesak minyak bumi sehingga produksi minyak meningkat. Bahan kimia yang sering digunakan antara lain surfaktan dan polimer. Surfaktan merupakan bahan kimia yang dapat menurunkan tegangan permukaan suatu cairan. Dalam chemical flooding, surfaktan yang digunakan harus memenuhi syarat dan lolos tahap uji, antara lain uji tegangan muka, uji thermal stability, uji adsorpsi, uji filtrasi dan lain-lain. Uji adsorpsi dilakukan untuk mengetahui konsentrasi adsorbat (larutan surfaktan) yang dapat terjerap oleh adsorben. B. Tinjauan Pustaka Sodium Lignosulfonat (SLS) Sodium lignosulfonat merupakan surfaktan yang bagian ‘kepala’ surfaktan

mengandung gugus sulfonat (SO 3-). Gugus sulfonat (SO 3-) menyebabkan surfaktan jenis SLS bersifat anionik. Struktur SLS dapat dilihat pada Gambar 1.


2


Gambar 1. Struktur SLS (Collepardi, 2005)

Adsorpsi Adsorpsi adalah persitiwa tertariknya molekul-molekul adsorbat (fasa cair) pada permukaan adsorben (fasa padat) akibat adanya gaya tarik menarik antar molekul. Molekul-molekul adsorbat dapat terjerap dalam fase padat ketika gaya tarik menarik antara molekul adsorbat dan adsorben lebih besar daripada gaya antar molekuler adsorbat. Peristiwa adsorpsi diikuti dengan terbentuknya lapisan film pada permukaan adsorben dan peristiwa transfer massa antara adsorbat dan adsorben. Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah luas permukaan, temperatur, gaya antar molekul. Uji adsorpsi statik dilakukan untuk mempelajari seberapa banyak molekul-molekul surfaktan yang dapat terjerap ataupun terperangkap pada permukaan batuan. Jumlah molekul yang terjerap dapat diketahui dengan mengukur konsentrasi awal adsorbat sebelum dan sesudah proses adsorpsi.

Adsorpsi Isotherm Langmuir Pada permukaan adsorben, terjadi reaksi bolak-balik antara adsorbat dengan konsentrasi [Ag] dan juga konsentrasi adsorben kosong [S] dan tebenrtuk senyawa kompleks [Aad ] (1)

Berdasarkan persamaan diatas diperoleh persamaan Langmuir

  =  +

(2)

Dengan, q e = jumlah adsorbat yang terjerap per satuan massa adsorben , mg/gram q max = jumlah adsorbat maksimum yang terjerap per satuan massa adsorben , mg/gram K ads = konstanta kesetimbangan adsorpsi Ce = konsentrasi adsorbat pada saat setimbang, mol/volume Muhammad Shokhibul Izza (12/333635/TK/39980) Laboratorium Teknologi Minyak Bumi, Gas dan Batu Bara

3


Persamaan (2) berlaku dengan asumsi sebagai berikut : -

Kondisi proses adsorpsi berlangsung secara isotermal

-

Satu empty site yang kosong pada mono layer hanya bisa ditempati oleh satu adsorbat A.

-

Adsorbat A hanya terjerap di bagian permukaan adsorben yang kosong.

-

Tidak ada interaksi antara molekul adsorbat A yang sudah terjerap di permukaan adsorben.

PELAKSANAAN PENELITIAN A. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain Sodium Lignosulfonat , aquadest , dan batuan Berea. B. Alat

Rangkaian alat dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.

Keterangan:

1. Larutan sampel 2. Oven

2 1

Gambar 2. Rangkaian Alat Adsorpsi Statis

Keterangan :

1

5 3 2

4

1. Laptop 2. Kabel USB 3. Spektrofotometer UV-Visible Portable 4. Tempat kuvet 5. Kuvet

Gambar 3. Rangkaian Alat Uji Spektrofotometri UV-Visible


4


C. Cara Kerja

1. Penyiapan dan Perlakuan Batuan Berea Batuan Berea yang berbentuk silinder padat dihaluskan menggunakan penumbuk. Serbuk batuan kemudia disaring dengan menggunakan saringan mesh berukuran 150 mesh. Batuan lolos saringan 150 mesh direndam dalam air formasi Blok C Rantau. Slurry disaring menggunakan kertas saring untuk memisahkan batuan dan air formasi. Berat air formasi hasil penyaringan ditimbang dan hasilnya dicatat. Batuan direndam lagi dalam air formasi kemudian disaring dan larutan air formasi hasil penyaringan ditimbang lagi dan dicatat berat hasil penimbangan. Percobaan diulangi sampai memberikan nilai berat air formasi yang sama. 2. Pembuatan Larutan Standar 0,2 % sampai 1,8 % Larutan standar dibuat dengan melarutkan SLS dalam aquadest yang sudah ditimbang. Larutan diaduk hingga tercampur sempurna dan disimpan dalam botol sampel yang tertutup.. Larutan SLS standar dibuat dengan konsentrasi 0,2% - 1,8%. 3. Pembuatan Larutan SLS Sampel pada Berbagai Konsentrasi Larutan SLS sampel dibuat dengan melarutkan SLS dalam aquadest yang sudah ditimbang. Larutan SLS sampel dibuat dengan konsentrasi 0,5%, 0,75%, 1 %, 1,25% dan 1,5%. 4. Uji Adsorpsi Larutan SLS Sampel pada Batuan Berea Larutan SLS sampel pada semua konsentrasi yang sudah disiapkan ditimbang sebanyak 15,00 gram kemudian kedalam gelas be ker ditambahkan 5,00 gram batuan Berea yang sudah dipersiapkan. Slurry dalam gelas beker ditutup dengan menggunakan plastik pembungkus untuk mencegah penguapan dan diaduk sebelum dimasukkan dalam oven bersuhu 60 °C selama 2 hari. Setiap 3 jam dilakukan pengadukan sampel untuk menjaga kontak padat-cair dan untuk mencegah pengendapan pada sampel. Setelah 2 hari uji adsorpsi, sampel dikeluarkan dan disaring dengan kertas saring Whatman nomor 42 untuk memisahkan antara batuan dan larutan SLS. Berat batuan dan larutan SLS hasil penyaringan ditimbang dan dicatat masing-masing beratnya. Larutan SLS disimpan dalam botol sampel tertutup untuk kemudian di uji spektrofotometri. Percobaan dilakukan untuk semua larutan SLS sampel pada berbagai konsentrasi.


5


5. Uji Absorbansi Sampel dan Larutan Standar Sebelumnya dilakukan instalasi Logger Lite 1.6.1 yaitu software untuk alat spektrofotometer UV-Visible Portable di Laboratorium Proses dan Analisis Bahan, Jurusan Teknik Kimia FT UGM. Logger Lite 1.6.1 dibuka saat spektrofotometer UVVisible portable sudah terhubung dengan laptop. Sebelum dilakukan uji absorbansi alat

spektrofotometer didiamkan 20 menit terlebih dahulu. Kuvet dicuci dengan menggunakan aquadest dan sampel disiapkan saat menunggu selama 20 menit. Alat spektorfotometer dikalibrasi dengan menggunakan aquadest sebelum dilakukan pengujian terhadap larutan standar dan sampel. Absorbansi larutan sampel dan larutan standar diukur pada berbagai konsentrasi. Pada setiap pergantian sampel dan larutan standar,

kuvet

dicuci

terlebih

dahulu

dengan

menggunakan

aquadest

untuk

membersihkan sisa-sisa larutan sebelumnya yang mempunyai konsentrasi tertentu. Absorbansi yang diperoleh dari percobaan dicatat. D. Analisis Data

1. Menghitung kadar SLS dalam adsorben pada keadaan setimbang Neraca massa Sodium Lignosulfonat (SLS) setelah keadaan setimbang adalah:

   =   ℎ      =       −  =  − 

(3) (3) (4)

Kadar SLS mula-mula dalam adsorben (q 0) = 0

=( ) − ( )

(5)

Dengan: qe = kadar SLS yang terjerap dalam adsorben setel ah setimbang, μg/g adsorben V = volume larutan sampel, L W = massa adsorben, g Co = konsentrasi SLS dalam larutan sampel mula-mula, ppm Ce = konsentrasi SLS dalam larutan sampel pada waktu kesetimbangan, ppm


6


2. Pemodelan Adsorpsi Langmuir Persamaan (2) dapat dituliskan kembali sebagai

1= 1  1   .  

(7)

Dari persamaan (7) dapat dimisalkan

1 = 1 = 1 = 1 =   ..  Sehingga persamaan (7) dapat dituliskan lagi sebagai

=

(8)

Dengan metode regresi linier, nilai A dan B dapat dicari dengan rumus:

∑ ∑ ∑    −   =  ∑ 2 − ∑  2  = ∑  −  ∑ 

(9)

(10)

Setelah mendapat nilai A dan B dicari Konstanta Langmuir dari pemisalan s ebelumnya. q max = 1/B

(11)

K

(12)

= A/B

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini dilakukan analisis uji adsorpsi larutan SLS pada batuan Berea. Asorbat yang diuji yaitu larutan sampel SLS pada berbagai konsentrasi. Konsentrasi larutan SLS yang digunakan pada percobaan yaitu larutan SLS 0,5% ; larutan SLS 0,75% ; larutan SLS 1% ; larutan SLS 1,25% ; dan larutan SLS 1,5%. Perbandingan antara larutan SLS sampel dan batuan yang digunakan yaitu 3 : 1. Uji adsorbsi dilakukan pada temperatur 60̊ C untuk semua sampel larutan SLS. Waktu uji adsorpsi yang digunakan yaitu 2 hari pada suhu konstan 6 0̊ C. Larutan SLS sampel


7


yang ingin diketahui konsentrasi akhirnya dan larutan SLS standar diukur absorbansinya dengan spektrofotometer.

1. Kurva Absorbansi Larutan SLS Standar

2 ) 1.8 % ( S 1.6 L S 1.4 n a t 1.2 u r a 1 L i s 0.8 a r t n 0.6 e s n 0.4 o K 0.2

y = 1.8389x + 0.062 R² = 0.9918

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Absorbansi

Gambar 4. Grafik Kurva Absorbansi Standar

Dari Gambar 4. terlihat bahwa semakin besar konsentasi larutan SLS semakin besar pula nilai absorbansi. Hal ini sudah sesuai dengan teori bahwa semakin besar konsentrasi semakin banyak molekul yang terdapat dalam larutan. Sehingga intensitas cahaya yang terserap oleh larutan semakin besar. Nilai absorbansi sebanding dengan banyaknya intensitas cahaya UV – Visible yang dapat diserap oleh larutan sampel. 2. Absorbansi Larutan Sampel SLS Setelah Uji Adsorpsi 0.9 0.8 0.7 i 0.6 s n a 0.5 b r o 0.4 s b A

0.3 0.2 0.1 0 0

0.5

1

1.5

2

Konsentrasi Larutan SLS (%)

Gambar 5. Grafik Absorbansi Larutan Sampel Setelah Uji Adsorpsi


8


Dari Gambar 5. dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi semakin besar nilai absorbansinya. Dari grafik dapat dilihat setelah uji adsorpsi konsentrasi larutan SLS sampel 0,5% turun menjadi 0,4702 %, larutan SLS 0,75% turun menjadi 0,7185%, larutan SLS 1% turun menjadi 0,9723%, larutan SLS 1,25% turun menjadi 1,2168% dan larutan SLS 1,5% menjadi 1,4651 %.

3. Nilai Koefisien Adsorpsi Koefisien adsorpsi menunjukan seberapa banyak jumlah SLS yang dapat dijerap oleh batuan. Nilai koefisein adsorpsi bervariasi sesuai dengan variasi konsentrasi larutan SLS.Umumnya semakin tinggi konsentrasi semakin tinggi nilai koefisien adsorpsi.

1200 i s 1000 p r o s d A n 800 e i s i f e o K 600

400 0.5

0.75

1

1.25

1.5

Konsentrasi Larutan SLS (%)

Gambar 7. Grafik Hubungan Konsentrasi Larutan Sampel dan Koefisien Adsorpsi.

Pada Gambar 7. dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi larutan SLS sampel, semakin besar jumlah SLS yang dapat terjerap oleh per satu gram batuan Berea. Namun pada larutan sampel SLS konsentrasi 1% terjadi penyimpangan. Jumlah SLS yang teradsorp pada larutan SLS konsentrasi 0,75% adalah 946,0099 μgram/gram batuan dan pada konsentrasi SLS 1% jumlah SLS yang teradsorp turun menjadi 831,7812 μgram/gram batuan. Kemudian pada lar utan SLS konsentrasi 1,25% jumlah SLS yang teradsorp naik lagi menjadi 980,9398 μgram/gram batuan. Adsorpsi merupakan peristiwa transfer massa dari larutan ke batuan. Secara umum peristiwa transfer massa dipengaruhi oleh koefisien transfer massa, luas permukaan transfer massa, perbedaan konsentrasi dan waktu. Untuk zat yang sama nilai koefisien transfer Muhammad Shokhibul Izza (12/333635/TK/39980) Laboratorium Teknologi Minyak Bumi, Gas dan Batu Bara

9


massanya sama. Pada percobaan ini variabel luas permukaan transfer massa dan waktu untuk semua sampel larutan SLS pada berbagai konsentrasi sama. Sehingga pada percobaan ini yang berpengaruh adalah perbedaan konsentrasi antara larutan dan batuan. Transfer massa berbanding lurus dengan perbedaan konsentrasi. Semakin besar perbedaan konsentrasi jumlah massa yang dapat teradsorp pada batuan se makin besar. Secara umum data yang diperoleh sudah sesuai dengan teori. Namun pada larutan SLS 1% terjadi penyimpangan. Penyimpangan ini terjadi karena pada saat uji spektrofotometri larutan SLS 1% kuvet yang digunakan kemungkinan masih terdapat sisa aquadest sehingga konsentrasi larutan berkurang karena ketambahan aquadest . Hal ini menyebabkan larutan menjadi sedikit lebih encer dan nilai absorbansinya menurun dari nilai yang seharusnya. 4. Model Adsorpsi Isotherm Langmuir Dengan menggunakan persamaan (7) dan persamaan (8) diperoleh data sebagai berikut : Tabel I. Data Perhitungan Pemodelan Adsorpsi Metode Langmuir

Larutan SLS

qe

sampel (%)

(μg / g batuan)

Ce (ppm)

y =1/qe

x = 1/Ce

xy

x2

0,5

892,926

4702,3580

0,00112

0,000213

2,3816 10-7

4,5224 10-8

0,75

946,01

7184,8730

0,001057 0,000139

1,4712 10-7

1,9371 10-8

1,0

831,7812

9722,5550

0,001202 0,000103

1,2365 10-7

1,0578 10-8

1,25

980,9398

12168,2920

0,001019

8,22 10-5

8,3777 10-8

6,7536 10-8

1,5

1050,373

14650,8070

0,000952

6,83 10-8

6,4982 10-8

4,6588 10-8

0,005351 0,000605

6,5769 10-7

8,6586 10-8

Σ

Dengan menggunakan persamaan (9) dan (10). Diperoleh nilai A= 0,7584 dan B = 0,0009783. Maka diperoleh persamaan adsorpsi Langmuir

y = 0,7584 x +

0,0009783. Dari nilai B diperoleh nilai qmax = 1022, 1813 μg / g batuan dan dari nilai A diperoleh nilai K = 1,2899 10 -3.

KESIMPULAN

1. Semakin besar konsentrasi SLS dalam larutan,semakin beasr absorbansi. 2. Dari uji absorbansi larutan standar diperoleh persamaan y = 1,8389 x + 0,0062 untuk mencari konsentrasi larutan sampel setelah uji adsorpsi. 3. Semakin besar konsentrasi SLS dalam larutan, semakin banyak jumlah SLS yang dapat dijerap oleh batuan Berea. Muhammad Shokhibul Izza (12/333635/TK/39980) Laboratorium Teknologi Minyak Bumi, Gas dan Batu Bara

10


- Larutan SLS 0,50 %

SLS terjerap = 892,9260 μgram/gram batuan









4. Dari permodelan adsorpsi Langmuir diperoleh nilai qmax = 1022,1813 μg/g batuan, nilai K = 1,2899 10 -3 dan persamaan y = 0,7584 x + 0,0009783.

SARAN

1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai pemodelan proses adsorpsi yang dipakai, contohnya model Freundlich . 2. Sebaiknya penjenuhan batuan dilakukan dalam satu kali percobaan. 3. Perlu dilakukan uji adsorpsi dengan larutan SLS formula.

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur kepada Allah SWT, atas kemudahan yang telah diberikan dalam melaksanakan penelitian ini. Terima kasih kepada kedua orang tua penulis yang telah memberikan doa restu untuk penulis. Terima kasih kepada Prof. Ir. Suryo Purwono, M.A.Sc., Ph.D. atas bimbingan yang telah diberikan. Terima kasih juga kepada Pak Suhardi, Kak Junarti Teke dan Mas Hisbuwaton atas bantuan yang telah diberikan selama penelitian. Terima kasih pada Fritz Mardohar, Fenty Prestianti, Harr y Rachmadi dan Dimas Sebastian atas kerja sama dan kebersamaannya selama penelitian. Terimakasih kepada Wisnu Murti, Faqih Nufajrin, dan Linovri Armeza atas semangat yang diberikan.


11


DAFTAR PUSTAKA

Collepardi, M., 2005,”Chemical Admixtures Today. Proceedings of Second International Symposium on Concrete Tecnology for Sustainable February - Development with EmpHasis on Infrastructure”, pp. 527 541, Ponzano Veneto, Italy. Donaldson, E.C., Chilingarian, G.V., Fu, Y., 1985, “Enhance Oil Recovery Fundamentals and Analyses”, Elsevier Science Publishers B.V., Netherlands. Eni, H., Syahrial, E., dan Sugihardjo, 2010, “Screening Test dan Karakterisasi Surfaktan yang Efektif untuk Injeksi Kimia”, Penelitian diusulkan ke Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”, Jakarta. Fatwa, D.N., 2011,”Pembuatan Sodium Lignosulfonat (SLS) dari Isolat Lignin Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) Dengan Katalis NaOH Pada Proses Sulfonasi”, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Rosen, M.J., Kunjappu, J.T., 2012, “Surfactant and Interfacial Phenomena”, 4th ed., pp.1-6, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jerse y. Sandersen, S.B., 2012,”Enhanced Oil Recovery with Surfactant Flooding”, Tesis diusulkan ke Center of Energy Resource Engineering, Department of Chemical and Biochemical Engineering, Technical University of Denmark, Kongens Lingsby, Denmark. Treybal, S.E., 1981, “Mass-Transfer Operations”, 3rd ed., pp. 566-573, McGraw-Hill Book Co., Singapura. http://www.bps.go.id/linkTabelStatis/view/id/1092 (diakses pada 4 Juni 2015 pukul 20.00 WIB).


12

Naskah Seminar Adsorpsi SLS (Sodium Lignosulfonat)

Recommend Documents