3 Metodologi Penelitian
3.1
Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam tahapan sintesis ligan meliputi laboratory set dengan labu leher tiga, thermolyne sebagai pemanas, dan neraca analitis untuk penimbangan bahan, serta penyaring vakum untuk menyaring hasil sintesis. Penentuan titik leleh dilakukan dengan melting block digital. Penentuan spektrum IR dilakukan dengan spektrofotometer FT-IR Shimadzu IR Prestige-21. Penentuan spektrum XRD dilakukan dengan bantuan peralatan di program studi Teknik Pertambangan ITB. Pengolahan data spektrum XRD dilakukan dengan bantuan software Xpowder. Ekstraksi cair-cair dilakukan dalam botol vial 30 mL disertai pengadukan dengan magnetic
bar
dan
stirrer.
Penentuan angka
distribusi
dilakukan
dengan
bantuan
spektrofotometer UV-Vis (HP 8452A). Peralatan yang digunakan dalam tahapan perlindian pasir monasit meliputi hot plate, cawan porselein, serta oven untuk penentuan kadar air. Sedangkan peralatan gelas yang digunakan dalam penelitian adalah gelas kimia, labu takar, batang pengaduk, gelas ukur, cawan arloji, tabung reaksi, corong, pipet tetes, pipet ukur, dan pipet volume. Peralatan lainnya yang digunakan dalam penelitian adalah botol semprot, spatula, rak tabung reaksi, serta wadah-wadah zat.
3.2
Bahan
Bahan yang digunakan dalam tahapan sintesis ligan meliputi kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ), 3metil-1-fenil-2-pirazolin-5-on (C 10 H 10 N 20 )(MPP), sebakoil, adipoil, 1,4-dioksan, HCl 2M, dan aqua dm untuk menetralkan padatan hasil sintesis. Untuk uji kelarutan digunakan kloroform, metanol, n-heksan, etanol, dan aqua dm. Dalam ekstraksi cair-cair digunakan kloroform, standar serium 100 ppm, ligan H 2 SbBP dan H 2 AdBP hasil sintesis, fenol merah 0,1%, HCl 0,03 M, NaOH 0,2 M, buffer asetat pH 4-5 (CH 3 COOH 2M + CH 3 COONa 2M), dan alizarin red S 0,1%. Bahan yang digunakan dalam tahapan perlindian pasir monasit adalah NaOH dan aqua dm.
3.3
Diagram Alir Penelitian
3.3.1 Sintesis Ligan H 2 SbBP dan H 2 AdBP serta Karakterisasinya
Sb/Ad
MPP
Ca(OH)2
H2SbBP/ H2AdBP
FTIR
Uji kelarutan
Titik Leleh
Penentuan angka distribusi Ce3+ dengan H2SbBP/H2AdBP sebagai ekstraktan
Variasi pH
Variasi [Ligan]
Gambar 3.1 Diagram alir sintesis dan karakterisasi H 2 SbBP dan H 2 AdBP
3.3.2 Perlindian Pasir Monasit dan Karakterisasi Residu Sisa Perlindian
Pasir Monasit
destruksi
Padatan coklat kehijauan
Residu padatan coklat
filtrat
Destruksi kembali
dijenuhkan Kadar air
XRD Kristal jarum
filtrat pH 3,5-4
Filtrat bebas fosfat dan thorium
Residu ThO2
Gambar 3.2 Diagram alir perlindian pasir monasit
21
3.4
Cara Kerja
3.4.1 Sintesis serta Karakterisasi H 2 SbBP dan H 2 AdBP Cara kerja sintesis ligan H 2 SbBP dan H 2 AdBP relatif sama, perbedaannya hanya pada jumlah bahan dan penggunaan sebakoil diklorida pada H 2 SbBP sedangkan pada H 2 AdBP digunakan adipoil diklorida. Untuk sintesis ligan H 2 SbBP digunakan 2,0794 gram kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) dan 6,1595 gram MPP (3-metil-1-fenil-2-pirazolin-5-on) (C 10 H 10 N 2 O). Sedangkan pada sintesis ligan H 2 AdBP digunakan 5,0392 gram kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) dan 4,3816 gram MPP (3-metil-1-fenil-2-pirazolin-5-on) (C 10 H 10 N 2 O). Mula-mula MPP dicampur dengan 40 mL dioksan kemudian dimasukkan ke dalam labu bundar leher tiga. Labu leher tiga kemudian dipasang pada rangkaian peralatan reflux dan dipanaskan pada suhu 45oC selama 20 menit. Selanjutnya Ca(OH) 2 yang telah dicampur dengan 40 mL dioksan dimasukkan dalam labu bundar leher tiga dan suhu dinaikkan menjadi 50oC selama 30 menit. Setelah 30 menit, suhu dinaikkan menjadi 100-125oC. Ketika suhu mencapai 80oC, ditambah 3 mL sebakoil diklorida/ 1,8 mL adipoil diklorida tetes demi tetes. Reaksi berlangsung pada 100-125oC selama 5 jam. Suhu dijaga agar penguapan tidak terlalu cepat namun cukup panas untuk berlangsungnya reaksi. Setelah reaksi selesai, labu leher tiga dilepas dari rangkaian reflux dan didinginkan. Setelah dingin, ditambah HCl 2M sebanyak 200 mL dan dikocok kuat terus menerus selama 10 menit. Padatan yang diperoleh kemudian disaring dengan penyaring vakum. Padatan hasil penyaringan dikeringkan dalam oven dengan suhu 70oC. Padatan kering yang merupakan H 2 SbBP dan H 2 AdBP dikarakterisasi meliputi titik leleh, uji kelarutan, dan spektrum IR.
3.4.2 Pembuatan Larutan Larutan-larutan yang digunakan dalam penelitian ini dibuat sebagai berikut: a. CH 3 COOH 2M: 28,6 mL asam asetat glasial diencerkan hingga volume tepat 250 mL. b. CH 3 COONa 2M: dilarutkan sejumlah 8,2 gram garam CH 3 COONa, kemudian diencerkan hingga 50 mL. c. Buffer asetat: larutan buffer asetat dibuat dengan mencampurkan sebanyak 50 mL asam asetat 2M dan 50 mL larutan CH 3 COONa 2M.
22
d. Fenol merah 0,1%: 0,1 gram fenol merah dilarutkan dalam 100 mL etanol 95%. e. Alizarin red S: 0,25 gram dilarutkan dalam 250 mL aqua dm. f.
HCl 0,03M: dilakukan pengenceran bertahap dari HCl pekat.
g. NaOH 0,2M: 2 gram NaOH dilarutkan dengan aqua dm hingga volume larutan 250 mL.
3.4.3 Penentuan D Ce3+ dengan H 2 SbBP dan H 2 AdBP sebagai Ekstraktan 1.
Pembuatan kurva kalibrasi larutan standar Ce3+
Untuk pembuatan larutan standar Ce3+ digunakan larutan induk Ce3+ 1000 ppm. Larutan induk 1000 ppm dibuat dengan melarutkan 0,7746 gram Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O dalam sedikit HNO 3 65% kemudian diencerkan dengan aqua dm hingga 250 mL. Dari larutan induk ini dibuat larutan standar 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000 ppm, 8,499 gram NaNO 3 , dan diencerkan hingga 100 mL dengan HNO 3 0,1M. Dari larutan standar 100 ppm dibuat deret standar 4-20 ppm. Dalam labu takar 25 mL, sejumlah volume tertentu larutan standar 100 ppm ditambah dengan 3 tetes indikator fenol merah 0,1% dan tetes demi tetes NaOH 0,2 M hingga larutan berwarna merah. Setelah itu, campuran ditambah HCl 0,03 M hingga larutan menjadi kuning, 2,5 mL buffer asetat sehingga pH terjaga pada pH 4-5, 2,5 mL alizarin red S dan diencerkan hingga 25 mL dengan aqua dm. Larutan didiamkan selama 1 jam agar reaksi pengomplekan berjalan sempurna. Untuk penentuan panjang gelombang maksimun, digunakan larutan standar 12 ppm. Deret standar 4-20 ppm diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum. Dari absorbans yang diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ce3+. 2.
Ekstraksi cair-cair Ce3+ dengan variasi [H 2 SbBP dan [H 2 AdBP]
Ekstraksi cair-cair dilakukan dalam botol vial bertutup 30 mL. 4 variasi massa H 2 SbBP/H 2 AdBP yang telah dilarutkan dalam 10 mL kloroform dicampur dengan 10 mL larutan standar Ce3+ 100 ppm dan diaduk dengan stirrer selama 1 jam. Setelah ekstraksi selesai, campuran didiamkan selama 10 menit hingga fasa air dan organik benar-benar terpisah. Kemudian 5 mL fasa air diperlakukan sama dengan perlakuan terhadap deret standar 4-20 ppm. Absorbans larutan tersebut diukur dengan spektrofotometer UV-Vis sebagai kompleks dengan alizarin red. Dari data tersebut dapat diketahui jumlah Ce3+ yang tersisa dalam fasa air sehingga dapat diketahui angka banding distribusi Ce3+ kedalam fasa organik yang mengandung ligan H 2 SbBP/H 2 AdBP.
23
3.
Ekstraksi cair-cair Ce3+ dengan variasi pH fasa umpan
Ekstraksi cair-cair dilakukan dalam botol vial bertutup 30 mL. 0,055 gram H 2 SbBP/ 0,05 gram H 2 AdBP yang telah dilarutkan dalam 5 mL kloroform dicampur dengan 5 mL larutan standar Ce3+ 100 ppm pH 2,01; 3,12; 3,91; dan 5,18. Campuran diaduk dengan stirrer selama 1 jam. Setelah ekstraksi selesai, campuran didiamkan selama 10 menit hingga fasa air dan organik benar-benar terpisah. Kemudian 2 mL fasa air diperlakukan sama dengan perlakuan terhadap deret standar 4-20 ppm. Absorbans larutan tersebut diukur dengan spektrofotometer UV-Vis sebagai kompleks dengan alizarin red. Dari data tersebut dapat diketahui jumlah Ce3+ yang tersisa dalam fasa air sehingga dapat diketahui angka banding distribusi Ce3+ ke dalam fasa organik yang mengandung ligan H 2 SbBP/H 2 AdBP.
3.4.4 Perlindian Pasir Monasit dan Karakterisasi Residu Sisa Perlindian Pasir monasit yang digunakan dalam perlindian adalah pasir monasit yang telah digerus dan diayak dengan ayakan 200 mesh. 10 gram pasir monasit dicampur dengan 10 gram NaOH dalam cawan porselein kemudian ditambah sedikit air sehingga NaOH larut. Campuran yang berbentuk slurry direaksikan dalam cawan porselein bertutup selama lebih dari 2 jam pada suhu 250 oC. Padatan coklat kehijauan yang diperoleh dipindahkan dan dicuci dengan aqua dm. Setelah itu residu padatan coklat disaring dengan kertas saring Whatman 41 sehingga terpisah dari filtrat berwarna kuning. Residu yang diperoleh dikarakterisasi lebih lanjut dengan menentukan kadar air, dan spektrum XRD. Sedangkan filtrat yang diperoleh dijenuhkan dengan penguapan hingga diperoleh kristal jarum. Kristal jarum dipisahkan dengan dekantasi. Kemudian filtrat yang telah bebas dari kristal jarum ditambah HCl hingga pH larutan menjadi 3,5. Pada pH 3,5 diperoleh endapan putih yang merupakan torium oksida. Endapan putih dipisahkan dengan cara disaring menggunakan kertas saring Whatman 41 sehingga diperoleh filtrat kuning yang bebas dari kristal jarum dan endapan putih yang akan digunakan dalam pemisahan logam tanah jarang dengan ekstraksi pelarut.
24
