TA teknik kimia...
dengan judul prarancangan pabrik trisodium phosphat..
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Pembangunan industri sebagai bagian dari usaha ekonomi jangka panjang
diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih baik dan seimbang, yaitu struktur ekonomi yang dititikberatkan pada industri maju dengan didukung pertanian yang tangguh. Indonesia dewasa ini tengah memasuki era globalisasi dalam segala bidang yang menuntut tangguhnya sektor industri dan bidang-bidang yang saling menunjang. Hal ini tentunya memacu kita untuk lebih meningkatkan dalam melakukan terobosan-terobosan baru sehingga produk yang dihasilkan mempunyai daya saing, efektif, dan efisien. Disamping itu haruslah tetap akrab dan ramah terhadap lingkungan.
Salah satu produk yang dibutuhkan saat ini adalah trisodium phosphat (Na3PO4.12H2O). Trisodium phosphat merupakan bahan yang sangat penting dalam dunia industri dan rumah tangga. Dalam industri, trisodium phosphat digunakan sebagai antiseptic cleaner yang sangat baik dalam industri pengolahan pangan. Dalam rumah tangga, trisodium phosphat digunakan sebagai pembersih barang pecah belah dan campuran pembersih tangan dan wajah. Selain digunakan sebagai pembersih, trisodium phosphat juga baik digunakan untuk mengendapkan magnesium, besi dan kalsium. Dalam boiler water treatment, trisodium phosphat dapat digunakan untuk mencegah pembentukan kerak.
Selain itu dalam dunia perdagangan, trisodium phosphat banyak dimanfaatkan untuk industri pembuatan detergen. Kebutuhan detergen di Indonesia tiap tahun mengalami peningkatan. Hal ini dikarenakan kenaikan jumlah penduduk tiap tahunnya. Dengan meningkatnya jumlah penduduk, maka kebutuhan detergen akan meningkat pula. Demikian halnya dengan meningkatnya tingkat kesadaran penduduk dalam menjaga kebersihan, salah satunya dalam mencuci menggunakan detergen.
Pemenuhan kebutuhan trisodium phosphat di Indonesia, saat ini masih diimpor dari luar negeri. Untuk mengurangi ketergantungan pada trisodium phosphat impor, maka cukup tepat untuk mendirikan pabrik trisodium phosphat di Indonesia. Disamping itu asam phosphat sebagai bahan baku dapat diperoleh di Indonesia sendiri. Maka berdasarkan pertimbangan tersebut, pabrik trisodium phosphat dapat didirikan di Indonesia sehingga kebutuhan dalam negeri dapat terpenuhi, menghemat devisa negara dan membuka lapangan kerja sehingga mengurangi tingkat pengangguran.
1.2 Kapasitas Rancangan
Dalam pemilihan kapasitas rancangan pabrik trisodium phosphat ada beberapa pertimbangan, yaitu:
a. Perkiraan kebutuhan trisodium phosphat di Indonesia
Data impor trisodium phosphat di Indonesia disajikan dalam Grafik 1.1.
Gambar 1.1 Grafik Jumlah Impor Trisodium Phosphat vs Tahun
Berdasarkan grafik diatas dapat diketahui bahwa permintaan akan trisodium phosphat terus meningkat. Peningkatan tersebut menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik trisodium phosphat.
Bila direncanakan pabrik akan didirikan pada tahun 2015, maka dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan diatas, kebutuhan impor Trisodium Phosphat Indonesia pada tahun tersebut 27.000 ton.
b. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku pembuatan trisodium phosphat adalah asam phosphat, natrium karbonat, dan natrium hidroksida. Asam phosphat diperoleh dari PT Petrokimia Gresik dengan kapasitas 171.450 ton/tahun. Pabrik yang memproduksi natrium hidroksida adalah PT Soda Waru Indonesia, Sidoarjo dengan kapasitas 67.500 ton/tahun, sedangkan kebutuhan natrium karbonat diperoleh dari impor.
c. Kapasitas minimal
Faith and Keyes dalam “Industrial Chemical” menyebutkan bahwa kapasitas yang disyaratkan secara ekonomi menguntungkan untuk trisodium phosphat adalah 35.000 - 80.000 ton/tahun. Berikut adalah tabel Pabrik Trisodium Phosphat di luar negeri :
Tabel 1.1. Tabel Pabrik Trisodium Phosphat di Luar Negeri Beserta Kapasitasnya
Negara Perusahaan Kapasitas
(ton/tahun)
Cina Sinchuan Chuanxi Xingda Chemical Co, Ltd. 80.000
Cina Sinchuan Pengshan Pioneer Chemical Co, Ltd. 70.000
Cina Thernphos Xuzhou Chemical Co, Ltd. 65.000
Cina Shifang City Changjiang Chemical Co, Ltd. 50.000
Cina Ningbo Bayee Chemical Co, Ltd. 35.000
Jerman Dow Buna Sow Leuna 45.000
(Sumber : Mc. Ketta, JJ, and Wiliam, A. Cunningham)
Berdasarkan pertimbangan diatas, serta dengan prediksi kebutuhan Trisodium phosphate pada tahun 2015 dan untuk memenuhi kebutuhan Trisodium phosphate dalam negeri, maka untuk perancangan tahap pertama diharapkan dapat memenuhi kebutuhan domestic sebesar 27.000 ton / tahun, namun kapasitas yang disyaratkan secara ekonomi menguntungkan untuk trisodium phosphat adalah 35.000 - 80.000 ton/tahun, maka direncanakan kapasitas 40.000 ton/ tahun. Dan jika menguntungkan maka dapat diekspor di masa mendatang.
1.3 Penentuan Lokasi
Secara singkat dapat dikatakan bahwa orientasi perusahaan dalam menentukan lokasi pabrik yaitu untuk mendapatkan keuntungan teknis dan ekonomis yang seoptimal mungkin. Disamping itu diharapkan tidak mengganggu lingkungan dan kelestarian alam, serta manusia itu sendiri.
Dalam perancangan ini lokasi yang dipilih adalah di daerah Gresik, Jawa Timur, dengan pertimbangan sebagai berikut:
1. Persediaan bahan baku
Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan suatu pabrik, sehingga pengadaan bahan baku sangat diperhatikan. Lokasi di Gresik sangat tepat karena dekat dengan PT Petrokimia Gresik yang menghasilkan asam phosphat dengan kapasitas 171.450 ton/tahun dan PT Soda Waru yang menghasilkan natrium hidroksida dengan kapasitas 67.500 ton/tahun sebagai bahan baku pembuatan trisodium phosphat.
2. Pemasaran produk
Lokasi pabrik di Gresik sangat strategis untuk pemasaran trisodium phosphat karena dekat dengan pelabuhan.
3. Penyediaan air
Air diperoleh dari sungai Gresik dimana dilakukan proses pengolahan awal terlebih dahulu.
4. Tersedianya tenaga kerja
Tenaga kerja yang terampil dan terdidik dapat dipenuhi karena banyak sekolah-sekolah kejuruan yang mendidik tenaga-tenaga terampil yang siap pakai.
5. Faktor-faktor lain
Daerah Gresik merupakan kawasan industri sehingga hal-hal yang sangat dibutuhkan bagi kelangsungan proses produksi suatu pabrik telah tersedia dengan baik, seperti: sarana transportasi, energi dan keamanan, lingkungan, serta faktor sosial.
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Proses
Pembuatan trisodium phosphat pada dasarnya adalah proses netralisasi asam phosphat yang dilanjutkan pengkristalan dan pengeringan. Karena atom hidrogen ketiga dari asam phosphat tidak mampu disubstitusi oleh atom natrium dari soda abu, reaksi pembentukan trisodium phosphat dijalankan dengan langkah reaksi sebagai berikut:
1. Pembentukan disodium phosphat dari asam phosphat dan natrium karbonat.
Na2CO3 (aq) + H3PO4 (aq) Na2HPO4 (l) + H2O (l) + CO2 (g)
2. Pembentukan trisodium phosphat dengan pemberian natrium hidroksida pada larutan disodium phosphat.
Na2HPO4 (aq) + NaOH (aq) Na3PO4 (l) + H2O (l)
1.4.2 Kegunaan produk
Trisodium phosphat dapat digunakan untuk:
1. Bahan baku pembuatan detergen.
2. Antiseptic cleaner yang baik dalam industri pengolahan pangan.
3. Pengolahan air.
1.4.3 Sifat-sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk
A. Bahan baku
1. Na2CO3
Nama : natrium karbonat, soda abu, kalsium soda
Rumus molekul : Na2CO3
Berat molekul : 106 kg/kmol
Sifat fisis : - berwujud padat
- berwarna putih
- higroskopis
- larut dalam air tetapi tidak larut dalam alkohol
- tidak mudah terbakar
- titik leleh = 851oC
- Cp pada tekanan konstan = 26,41 kal/oCmol
- panas pelarutan Na2CO3, Hs = 5,57 kkal/mol
- panas pembentukan Na2CO3, Hf = -276,62 kkal/mol
Sifat kimia :
1. Semua karbonat akan cepat bereaksi dengan asam kuat membentuk garam karbonat.
M2+CO3 + 2(H3O+,A-) M2+A2- + CO2 + 3H2O
M2(HCO3) + (H3O+,A-) M-A- + CO2 + 3H2O
2. Reaksi antara natrium karbonat dan kalsium hidroksida akan menghasilkan kalsium karbonat dan natrium hidroksida.
Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3
3. Proses pembentukan natrium karbonat dapat melalui tiga tahapan:
a. Konversi natrium klorida menjadi natrium sulfat dengan pemanasan.
2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl
b. Reaksi antara natrium sulfat dan kalsium karbonat dilakukan pada temperatur tinggi menghasilkan natrium karbonat.
Na2SO4 + CaCO3 + 2C Na2CO3 + CaS + 2CO2
c. Reduksi natrium sulfat menjadi natrium sulfida.
Na2SO4 + 4C Na2S + 4CO
Natrium sulfat dicampur dengan karbon dioksida dan steam.
Na2S + CO2 + H2O Na2CO3 + H2S
4. Reaksi pembentukan dari amonia.
2NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3
Ammonium karbonat yang dihasilkan pada reaksi 1 direaksikan dengan natrium klorida menghasilkan natrium karbonat.
(NH4)2CO3 + 2NaCl Na2CO3 + 2NH4Cl
2. H3PO4
Nama : ortho phosphoric acid
Rumus molekul : H3PO4
Berat molekul : 98 kg/kmol
Sifat fisis : - wujud cair
- tidak berwarna, transparan
- larut dalam alkohol dan air
- titik didih = 213oC
- titik leleh = 42,35oC
(Perry. RH, 1999)
Sifat kimia :
a. Merupakan asam tribasa, pelepasan ion hidrogen yang pertama adalah ionisasi yang paling hemat. Ionisasi kedua adalah sedang dan yang ketiga sudah lemah. Hal ini bisa dilihat dari ketetapan penguraian ionisasi:
H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+ k1 = 7,1.10-3
H2PO4- + H2O HPO42- + H3O+ k2 = 6,3.10-8
HPO42- + H2O PO43- + H3O+ k3 = 4,4.10-13
Asam phosphat lebih kuat dari asam asetat, asam oksalat, dan asam boraks, tetapi lebih lemah dibandingkan asam nitrat, asam sulfat, dan asam klorida. Asam phosphat dapat dibuat garam dengan mudah melalui satu atau lebih atom hidrogen.
b. Pada saat pemanasan, disodium phosphat akan membentuk sodium pyrophosphat:
2Na2HPO4 Na4P2O7 + H2O
c. Pada saat pemanasan, sodium dihidrogen phosphat akan membentuk sodium metaphosphat.
NaH2PO4 NaPO3 + H2O
d. Pembentukan sodium phosphat dengan penambahan natrium hidroksida.
Na2HPO4 + NaOH Na3PO4 + H2O
e. Phosphorus pentasulfida dihidrolisa akan menghasilkan asam phosphat.
P2S5 + 8H2O 2H3PO4 + 5H2S
3. NaOH
Nama : natrium hidroksida, soda api
Rumus molekul : NaOH
Berat molekul : 40 kg/kmol
Sifat fisis : - berwujud padat
- berwarna putih
- titik leleh = 318,4oC
- titik didih = 1390oC
- larut dalam air
- larut dalam alkohol, eter, dan gliserin
(Perry. RH, 1999)
Sifat kimia :
a. Pemanasan pada temperatur 1000oC dengan pencampuran karbon akan membentuk metallic sodium:
6NaOH + 2C 2Na + 3H2 + 2Na2CO3
b. Natrium hidroksida jika mengalami ionisasi akan terjadi:
NaOH Na+ + OH-
c. Pada pembentukannya, jika natrium ditambah air akan menghasilkan natrium hidroksida dan hidrogen.
Na + 2H2O 2NaOH + H2
d. Natrium hidroksida juga dapat dihasilkan dari reaksi antara sodium peroksida dengan air pada temperatur tinggi:
2Na2O2 + 2H2O 4NaOH + O2
Pada temperatur rendah akan terbentuk hidrogen peroksida:
Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2
e. Reaksi antara natrium karbonat dengan kalsium hidroksida akan menghasilkan natrium hidroksida dan kalsium karbonat:
Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3
f. Natrium hidroksida mempunyai karakteristik alkali kuat, reaksi dengan alkali besi akan menghasilkan hidroksida besi dan natrium klorida:
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl
Jika bereaksi dengan Zn akan terbentuk:
ZnSO4 + 2NaOH Zn(OH)2 + Na2SO4
g. Reaksi natrium hidroksida dengan beberapa elemen bebas, baik metal maupun non metal seperti:
2NaOH + Zn Na2ZnO2 + H2
2NaOH + 2Al + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2
2NaOH + 2B + 2H2O 2NaBO2 + 3H2
2NaOH + Si + H2O Na2SiO3 + 2H2
2NaOH + Cl2 NaOCl + NaCl + H2O
6NaOH + 4S 2Na2S + Na2S2O3 + 3H2O
h. Kalor reaksi pada elektrolisis garam bisa didapatkan dari kalor pembentukan komponen menyeluruh:
NaCl + H2O NaOH + 1/2H2 + 1/2Cl2
Reaksi dipecah menjadi reaksi pembentukan:
Na (s) + 1/2Cl2 (g) NaCl (g) H = 407 kJ
H2 (g) + 1/2O2 (g) H2O (l) H = 286 kJ
Na (s) + 1/2O2 (g) + 1/2H2 NaOH (g) H = 469 kJ
B. Produk
Na3PO4.12H2O
Nama : trisodium phosphat
Rumus molekul : Na3PO4.12H2O
Berat molekul : 380,16 kg/kmol
Sifat fisis : - tidak berwarna
- bentuk kristal trigonal
- larut dalam air dan tidak larut dalam karbon disulfida
- titik leleh = 73,4oC (pada P = 1 atm)
- titik didih =100oC (pada P = 1 atm)
- pH = 12 (larutan 1%)
(Faith Keyes, 1959)
Sifat kimia :
a. Pemanasan dengan temperatur di atas 100oC, maka hidrat akan kehilangan 11 molekul air sehingga akan dihasilkan trisodium phosphat monohidrat:
Na3PO4.12H2O Na3PO4.H2O + 11H2O
b. Trisodium phosphat dihasilkan dari reaksi antara natrium hidroksida dengan disodium hidrogen phosphat:
Na2HPO4 + NaOH Na3PO4 + H2O
c. Disodium hidrogen phosphat pada saat pemanasan akan kehilangan air membentuk sodium pyrophosphat:
2Na2HPO4 Na4P2O7 + H2O
d. Sodium dihidrogen phosphat pada saat pemanasan akan membentuk sodium metaphosphat:
NaH2PO4 NaPO3 + H2O
1.4.4 Tinjauan proses
Reaksi pembuatan trisodium phosphat dijalankan dengan dua tingkatan:
1. Pembuatan disodium phosphat
Na2CO3 (aq) + H3PO4 (aq) Na2HPO4 (l) +H2O (l) + CO2 (g) = -9555
2. Pembentukan trisodium phosphat
Na2HPO4 (aq) + NaOH (aq) Na3PO4 (l) + H2O (l) = -10075
Proses selanjutnya adalah pengkristalan dan pengeringan. Kristalisasi dilakukan dengan pendinginan larutan sampai temperatur 45oC untuk mendapatkan trisodium phosphat, lalu dikeringkan.
buat yang membutuhkan lebih lanjut tentang judul2 TA bisa email ke alamat saya...
God bless u all
Salah satu produk yang dibutuhkan saat ini adalah trisodium phosphat (Na3PO4.12H2O). Trisodium phosphat merupakan bahan yang sangat penting dalam dunia industri dan rumah tangga. Dalam industri, trisodium phosphat digunakan sebagai antiseptic cleaner yang sangat baik dalam industri pengolahan pangan. Dalam rumah tangga, trisodium phosphat digunakan sebagai pembersih barang pecah belah dan campuran pembersih tangan dan wajah. Selain digunakan sebagai pembersih, trisodium phosphat juga baik digunakan untuk mengendapkan magnesium, besi dan kalsium. Dalam boiler water treatment, trisodium phosphat dapat digunakan untuk mencegah pembentukan kerak.
Selain itu dalam dunia perdagangan, trisodium phosphat banyak dimanfaatkan untuk industri pembuatan detergen. Kebutuhan detergen di Indonesia tiap tahun mengalami peningkatan. Hal ini dikarenakan kenaikan jumlah penduduk tiap tahunnya. Dengan meningkatnya jumlah penduduk, maka kebutuhan detergen akan meningkat pula. Demikian halnya dengan meningkatnya tingkat kesadaran penduduk dalam menjaga kebersihan, salah satunya dalam mencuci menggunakan detergen.
Pemenuhan kebutuhan trisodium phosphat di Indonesia, saat ini masih diimpor dari luar negeri. Untuk mengurangi ketergantungan pada trisodium phosphat impor, maka cukup tepat untuk mendirikan pabrik trisodium phosphat di Indonesia. Disamping itu asam phosphat sebagai bahan baku dapat diperoleh di Indonesia sendiri. Maka berdasarkan pertimbangan tersebut, pabrik trisodium phosphat dapat didirikan di Indonesia sehingga kebutuhan dalam negeri dapat terpenuhi, menghemat devisa negara dan membuka lapangan kerja sehingga mengurangi tingkat pengangguran.
1.2 Kapasitas Rancangan
Dalam pemilihan kapasitas rancangan pabrik trisodium phosphat ada beberapa pertimbangan, yaitu:
a. Perkiraan kebutuhan trisodium phosphat di Indonesia
Data impor trisodium phosphat di Indonesia disajikan dalam Grafik 1.1.
Gambar 1.1 Grafik Jumlah Impor Trisodium Phosphat vs Tahun
Berdasarkan grafik diatas dapat diketahui bahwa permintaan akan trisodium phosphat terus meningkat. Peningkatan tersebut menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik trisodium phosphat.
Bila direncanakan pabrik akan didirikan pada tahun 2015, maka dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan diatas, kebutuhan impor Trisodium Phosphat Indonesia pada tahun tersebut 27.000 ton.
b. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku pembuatan trisodium phosphat adalah asam phosphat, natrium karbonat, dan natrium hidroksida. Asam phosphat diperoleh dari PT Petrokimia Gresik dengan kapasitas 171.450 ton/tahun. Pabrik yang memproduksi natrium hidroksida adalah PT Soda Waru Indonesia, Sidoarjo dengan kapasitas 67.500 ton/tahun, sedangkan kebutuhan natrium karbonat diperoleh dari impor.
c. Kapasitas minimal
Faith and Keyes dalam “Industrial Chemical” menyebutkan bahwa kapasitas yang disyaratkan secara ekonomi menguntungkan untuk trisodium phosphat adalah 35.000 - 80.000 ton/tahun. Berikut adalah tabel Pabrik Trisodium Phosphat di luar negeri :
Tabel 1.1. Tabel Pabrik Trisodium Phosphat di Luar Negeri Beserta Kapasitasnya
Negara Perusahaan Kapasitas
(ton/tahun)
Cina Sinchuan Chuanxi Xingda Chemical Co, Ltd. 80.000
Cina Sinchuan Pengshan Pioneer Chemical Co, Ltd. 70.000
Cina Thernphos Xuzhou Chemical Co, Ltd. 65.000
Cina Shifang City Changjiang Chemical Co, Ltd. 50.000
Cina Ningbo Bayee Chemical Co, Ltd. 35.000
Jerman Dow Buna Sow Leuna 45.000
(Sumber : Mc. Ketta, JJ, and Wiliam, A. Cunningham)
Berdasarkan pertimbangan diatas, serta dengan prediksi kebutuhan Trisodium phosphate pada tahun 2015 dan untuk memenuhi kebutuhan Trisodium phosphate dalam negeri, maka untuk perancangan tahap pertama diharapkan dapat memenuhi kebutuhan domestic sebesar 27.000 ton / tahun, namun kapasitas yang disyaratkan secara ekonomi menguntungkan untuk trisodium phosphat adalah 35.000 - 80.000 ton/tahun, maka direncanakan kapasitas 40.000 ton/ tahun. Dan jika menguntungkan maka dapat diekspor di masa mendatang.
1.3 Penentuan Lokasi
Secara singkat dapat dikatakan bahwa orientasi perusahaan dalam menentukan lokasi pabrik yaitu untuk mendapatkan keuntungan teknis dan ekonomis yang seoptimal mungkin. Disamping itu diharapkan tidak mengganggu lingkungan dan kelestarian alam, serta manusia itu sendiri.
Dalam perancangan ini lokasi yang dipilih adalah di daerah Gresik, Jawa Timur, dengan pertimbangan sebagai berikut:
1. Persediaan bahan baku
Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan suatu pabrik, sehingga pengadaan bahan baku sangat diperhatikan. Lokasi di Gresik sangat tepat karena dekat dengan PT Petrokimia Gresik yang menghasilkan asam phosphat dengan kapasitas 171.450 ton/tahun dan PT Soda Waru yang menghasilkan natrium hidroksida dengan kapasitas 67.500 ton/tahun sebagai bahan baku pembuatan trisodium phosphat.
2. Pemasaran produk
Lokasi pabrik di Gresik sangat strategis untuk pemasaran trisodium phosphat karena dekat dengan pelabuhan.
3. Penyediaan air
Air diperoleh dari sungai Gresik dimana dilakukan proses pengolahan awal terlebih dahulu.
4. Tersedianya tenaga kerja
Tenaga kerja yang terampil dan terdidik dapat dipenuhi karena banyak sekolah-sekolah kejuruan yang mendidik tenaga-tenaga terampil yang siap pakai.
5. Faktor-faktor lain
Daerah Gresik merupakan kawasan industri sehingga hal-hal yang sangat dibutuhkan bagi kelangsungan proses produksi suatu pabrik telah tersedia dengan baik, seperti: sarana transportasi, energi dan keamanan, lingkungan, serta faktor sosial.
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Proses
Pembuatan trisodium phosphat pada dasarnya adalah proses netralisasi asam phosphat yang dilanjutkan pengkristalan dan pengeringan. Karena atom hidrogen ketiga dari asam phosphat tidak mampu disubstitusi oleh atom natrium dari soda abu, reaksi pembentukan trisodium phosphat dijalankan dengan langkah reaksi sebagai berikut:
1. Pembentukan disodium phosphat dari asam phosphat dan natrium karbonat.
Na2CO3 (aq) + H3PO4 (aq) Na2HPO4 (l) + H2O (l) + CO2 (g)
2. Pembentukan trisodium phosphat dengan pemberian natrium hidroksida pada larutan disodium phosphat.
Na2HPO4 (aq) + NaOH (aq) Na3PO4 (l) + H2O (l)
1.4.2 Kegunaan produk
Trisodium phosphat dapat digunakan untuk:
1. Bahan baku pembuatan detergen.
2. Antiseptic cleaner yang baik dalam industri pengolahan pangan.
3. Pengolahan air.
1.4.3 Sifat-sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk
A. Bahan baku
1. Na2CO3
Nama : natrium karbonat, soda abu, kalsium soda
Rumus molekul : Na2CO3
Berat molekul : 106 kg/kmol
Sifat fisis : - berwujud padat
- berwarna putih
- higroskopis
- larut dalam air tetapi tidak larut dalam alkohol
- tidak mudah terbakar
- titik leleh = 851oC
- Cp pada tekanan konstan = 26,41 kal/oCmol
- panas pelarutan Na2CO3, Hs = 5,57 kkal/mol
- panas pembentukan Na2CO3, Hf = -276,62 kkal/mol
Sifat kimia :
1. Semua karbonat akan cepat bereaksi dengan asam kuat membentuk garam karbonat.
M2+CO3 + 2(H3O+,A-) M2+A2- + CO2 + 3H2O
M2(HCO3) + (H3O+,A-) M-A- + CO2 + 3H2O
2. Reaksi antara natrium karbonat dan kalsium hidroksida akan menghasilkan kalsium karbonat dan natrium hidroksida.
Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3
3. Proses pembentukan natrium karbonat dapat melalui tiga tahapan:
a. Konversi natrium klorida menjadi natrium sulfat dengan pemanasan.
2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl
b. Reaksi antara natrium sulfat dan kalsium karbonat dilakukan pada temperatur tinggi menghasilkan natrium karbonat.
Na2SO4 + CaCO3 + 2C Na2CO3 + CaS + 2CO2
c. Reduksi natrium sulfat menjadi natrium sulfida.
Na2SO4 + 4C Na2S + 4CO
Natrium sulfat dicampur dengan karbon dioksida dan steam.
Na2S + CO2 + H2O Na2CO3 + H2S
4. Reaksi pembentukan dari amonia.
2NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3
Ammonium karbonat yang dihasilkan pada reaksi 1 direaksikan dengan natrium klorida menghasilkan natrium karbonat.
(NH4)2CO3 + 2NaCl Na2CO3 + 2NH4Cl
2. H3PO4
Nama : ortho phosphoric acid
Rumus molekul : H3PO4
Berat molekul : 98 kg/kmol
Sifat fisis : - wujud cair
- tidak berwarna, transparan
- larut dalam alkohol dan air
- titik didih = 213oC
- titik leleh = 42,35oC
(Perry. RH, 1999)
Sifat kimia :
a. Merupakan asam tribasa, pelepasan ion hidrogen yang pertama adalah ionisasi yang paling hemat. Ionisasi kedua adalah sedang dan yang ketiga sudah lemah. Hal ini bisa dilihat dari ketetapan penguraian ionisasi:
H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+ k1 = 7,1.10-3
H2PO4- + H2O HPO42- + H3O+ k2 = 6,3.10-8
HPO42- + H2O PO43- + H3O+ k3 = 4,4.10-13
Asam phosphat lebih kuat dari asam asetat, asam oksalat, dan asam boraks, tetapi lebih lemah dibandingkan asam nitrat, asam sulfat, dan asam klorida. Asam phosphat dapat dibuat garam dengan mudah melalui satu atau lebih atom hidrogen.
b. Pada saat pemanasan, disodium phosphat akan membentuk sodium pyrophosphat:
2Na2HPO4 Na4P2O7 + H2O
c. Pada saat pemanasan, sodium dihidrogen phosphat akan membentuk sodium metaphosphat.
NaH2PO4 NaPO3 + H2O
d. Pembentukan sodium phosphat dengan penambahan natrium hidroksida.
Na2HPO4 + NaOH Na3PO4 + H2O
e. Phosphorus pentasulfida dihidrolisa akan menghasilkan asam phosphat.
P2S5 + 8H2O 2H3PO4 + 5H2S
3. NaOH
Nama : natrium hidroksida, soda api
Rumus molekul : NaOH
Berat molekul : 40 kg/kmol
Sifat fisis : - berwujud padat
- berwarna putih
- titik leleh = 318,4oC
- titik didih = 1390oC
- larut dalam air
- larut dalam alkohol, eter, dan gliserin
(Perry. RH, 1999)
Sifat kimia :
a. Pemanasan pada temperatur 1000oC dengan pencampuran karbon akan membentuk metallic sodium:
6NaOH + 2C 2Na + 3H2 + 2Na2CO3
b. Natrium hidroksida jika mengalami ionisasi akan terjadi:
NaOH Na+ + OH-
c. Pada pembentukannya, jika natrium ditambah air akan menghasilkan natrium hidroksida dan hidrogen.
Na + 2H2O 2NaOH + H2
d. Natrium hidroksida juga dapat dihasilkan dari reaksi antara sodium peroksida dengan air pada temperatur tinggi:
2Na2O2 + 2H2O 4NaOH + O2
Pada temperatur rendah akan terbentuk hidrogen peroksida:
Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2
e. Reaksi antara natrium karbonat dengan kalsium hidroksida akan menghasilkan natrium hidroksida dan kalsium karbonat:
Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3
f. Natrium hidroksida mempunyai karakteristik alkali kuat, reaksi dengan alkali besi akan menghasilkan hidroksida besi dan natrium klorida:
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl
Jika bereaksi dengan Zn akan terbentuk:
ZnSO4 + 2NaOH Zn(OH)2 + Na2SO4
g. Reaksi natrium hidroksida dengan beberapa elemen bebas, baik metal maupun non metal seperti:
2NaOH + Zn Na2ZnO2 + H2
2NaOH + 2Al + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2
2NaOH + 2B + 2H2O 2NaBO2 + 3H2
2NaOH + Si + H2O Na2SiO3 + 2H2
2NaOH + Cl2 NaOCl + NaCl + H2O
6NaOH + 4S 2Na2S + Na2S2O3 + 3H2O
h. Kalor reaksi pada elektrolisis garam bisa didapatkan dari kalor pembentukan komponen menyeluruh:
NaCl + H2O NaOH + 1/2H2 + 1/2Cl2
Reaksi dipecah menjadi reaksi pembentukan:
Na (s) + 1/2Cl2 (g) NaCl (g) H = 407 kJ
H2 (g) + 1/2O2 (g) H2O (l) H = 286 kJ
Na (s) + 1/2O2 (g) + 1/2H2 NaOH (g) H = 469 kJ
B. Produk
Na3PO4.12H2O
Nama : trisodium phosphat
Rumus molekul : Na3PO4.12H2O
Berat molekul : 380,16 kg/kmol
Sifat fisis : - tidak berwarna
- bentuk kristal trigonal
- larut dalam air dan tidak larut dalam karbon disulfida
- titik leleh = 73,4oC (pada P = 1 atm)
- titik didih =100oC (pada P = 1 atm)
- pH = 12 (larutan 1%)
(Faith Keyes, 1959)
Sifat kimia :
a. Pemanasan dengan temperatur di atas 100oC, maka hidrat akan kehilangan 11 molekul air sehingga akan dihasilkan trisodium phosphat monohidrat:
Na3PO4.12H2O Na3PO4.H2O + 11H2O
b. Trisodium phosphat dihasilkan dari reaksi antara natrium hidroksida dengan disodium hidrogen phosphat:
Na2HPO4 + NaOH Na3PO4 + H2O
c. Disodium hidrogen phosphat pada saat pemanasan akan kehilangan air membentuk sodium pyrophosphat:
2Na2HPO4 Na4P2O7 + H2O
d. Sodium dihidrogen phosphat pada saat pemanasan akan membentuk sodium metaphosphat:
NaH2PO4 NaPO3 + H2O
1.4.4 Tinjauan proses
Reaksi pembuatan trisodium phosphat dijalankan dengan dua tingkatan:
1. Pembuatan disodium phosphat
Na2CO3 (aq) + H3PO4 (aq) Na2HPO4 (l) +H2O (l) + CO2 (g) = -9555
2. Pembentukan trisodium phosphat
Na2HPO4 (aq) + NaOH (aq) Na3PO4 (l) + H2O (l) = -10075
Proses selanjutnya adalah pengkristalan dan pengeringan. Kristalisasi dilakukan dengan pendinginan larutan sampai temperatur 45oC untuk mendapatkan trisodium phosphat, lalu dikeringkan.
buat yang membutuhkan lebih lanjut tentang judul2 TA bisa email ke alamat saya...
God bless u all
1 komentar:
mbak, bisa minta soft file lengkap TA ini g?? lagi butuh buat tugas perancangan proses nih. thx be4
Post a Comment