Metoda Ekstraksi Cair-Cair sebagai Alternatif untuk Pembersihan Lingkungan Perairan dari Limbah Cair Industri Kelapa Sawit Agus M. H. Putranto
Abstract: Telah dilakukan penelitian tentang pembersihan lingkungan perairan melalui metoda ekstraksi cair-cair dalam rangka mengurangi polusi lingkungan yang dihasilkan oleh limbah cair industri kelapa sawit, yang manfaatnya dapat sebagai bahan dasar industri makanan dan farmasi. Metode ini bermanfaat untuk mengekstraksi limbah cair yang mengandung gugus yang bersifat hidrofil dan lebih sukar menguap daripada air. Apabila dibandingkan dengan metode pengendapan yang konvensional untuk larutan dengan konsentrasi asam yang tinggi, maka metode ini lebih cocok untuk larutan dengan konsentrasi asamasam karboksilat kurang dari 3%. Apabila dibandingkan dengan limbah cair agroindustri sebenarnya, maka pada penelitian ini dipergunakan limbah model yang berisi 5 g/l dan 10 g/l asam butirat dalam larutannya. Penelitian dilakukan dalam berbagai konsentrasi pelarut mulai dari 30% - 80% volume TBF dan TEF sebagai pelarut utama dalam campuran dengan dodekana sebagai pelarut pendamping (diluent). Pengurangan massa jenis dan viskositas yang dimiliki pelarut utama, oleh adanya diluent akan sangat membantu dalam proses ekstraksi dan transfer massa. Persentase asam terekstraksi dalam fasa organik dalam rasio pelarut secara volumetri telah ditentukan dalam penelitian ini, yaitu kemampuan maksimum pelarut TBF pada 80% v/v mencapai 53,34% dan 52,78% untuk pelarut TEF. Selanjutnya dari sifat ketidaklarutan dalam air dan kemampuan ekstraksinya, TBF dan TEF, belum dapat dipromosikan sebagai ekstrakstan untuk penggunaan dalam industri kelapa sawit, dikarenakan tidak semua asam butirat yang ada di dalam limbah cair tersebut dapat diekstraksi. Kata Kunci: ekstraksi cair-cair, asam butirat, TBF, TEF, polusi perairan.
Sebagai contoh, manusia dalam
PENDAHULUAN ilmu
mengeksplorasi alam, menggunakan
pengetahuan dan teknologi hingga
teknologi tidak ramah lingkungan,
saat ini, telah banyak memberi
kemudian membuang limbahnya ke
manfaat bagi kesejahteraan hidup
perairan, tanpa melalui perlakuan
manusia,
berupa
terlebih dahulu, sehingga mening-
kemudahan di segala bidang dalam
galkan polutan sangat berbahaya
memenuhi kebutuhan hidupnya di
bagi flora maupun fauna yang hidup
muka bumi ini. Namun disisi lain
di perairan tersebut. Apabila flora
dampak
kemajuan
dan fauna yang telah terkontaminasi
mengakibatkan
oleh polutan kemudian dikonsumsi
Melihat
teknologi
antara
negatif telah
kemajuan
lain
dari
oleh
kerusakan lingkungan cukup serius.
manusia,
Staf Pengajar Jurusan Kimia FMIPA Universitas Bengkulu
158
maka
akhirnya
159
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
manusia
juga
yang
akan
dan memiliki kemurnian yang tinggi. Dengan
menanggung resikonya. Pembuangan limbah cair dari
demikian
membersihkan
industri
pencemaran
sawit
ternyata
ini
bermanfaat ganda. Disamping dapat
hasil produksi agroindustri seperti kelapa
metoda
lingkungan asam-asam
dari organik
mengandung asam-asam karboksilat
yang larut dalam limbah cair, asam-
dan asam lemak bebas termasuk
asam karboksilatnya dapat dijual
didalamnya asam butirat yang dapat
kembali, sebab memiliki kemurnian
mengganggu kelestarian lingkungan.
yang tinggi.
Asam-asam karboksilat dan asam
Metoda
ekstraksi
cair-cair
inipun
mengalami
inovasi
lemak bebas yang terlarut dalam
(LLE)
limbah cair ini
beberapa
apabila dibiarkan,
kali
dalam
hal
peng-
jelas akan mengganggu kehidupan
gunaan jenis pelarut organiknya.
biota yang ada diperairan. Oleh
Mulai
sebab, itu perlu dilakukan pengolah-
ketone, eter dan ester, yang kini
an terhadap limbah cair tersebut.
dinilai
dari
penggunaan
memiliki
alkohol,
daya
ekstraksi
limbah
rendah, ditandai dengan rendahnya
cair agroindustri dengan metoda
harga koefisien partisinya. Nilai koe-
pengomplekskan,
pengendapan,
fisien partisi (m) adalah merupakan
destilasi, pertukaran ion dan lain
perbandingan fraksi massa antara
sebagainya, telah dikenal sejak dulu.
zat yang berada pada fasa organik
Namun,
tersebut
dengan
fraksi
Dengan
berada
pada
Teknik
dinilai
pengolahan
metoda-metoda tidak
ekonomis.
massa fasa
zat
air.
yang
Dengan
perkembangan sains dan teknologi,
diketemukannya pelarut organik tipe
telah ditemukan cara pengolahan
organo phosphor dan amina tersier
limbah cair tersebut, yaitu
rantai
dengan
panjang,
maka
persoalan
cair-cair/Liquid-
tentang rendahnya harga koefisien
liquid Extraction (LLE). Keunggulan
partisi dapat teratasi. Dikarenakan,
metoda
kedua tipe pelarut tersebut memiliki
metoda
ekstraksi
ini
antara
lain,
pelarut
organik yang dipergunakan dapat
daya
didaur ulang, sehingga dapat terus
mengetahui
reaksi yang terjadi
digunakan, asam-asam karboksilat
antara
asam
karboksilat
hasil ekstraksinya dapat dipisahkan
gugus
fungsi
antara satu asam
masing-masing pelarut ini, maka
dengan lainnya
ekstraksi
tinggi.
yang
ada
Dengan
dengan dalam
160
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
akan diketahui pelarut mana yang
mulai
memiliki daya ekstraksi lebih tinggi.
Sedangkan
Industri pengolahan kelapa
dari
30%
-
80%
perbandingan
(v/v). volume
antara fasa organik (pelarut organik
sawit dalam produksinya menghasil-
+
kan asam-asam lemak yang larut
(larutan asam butirat dalam air)
dan tidak larut dalam air. Asam
adalah 1 : 1. Campuran fasa organik
stearat, asam palmitat, asam lino-
dengan fasa air kemudian dikocok
leat, asam oleat adalah merupakan
selama 3 jam sebagai proses kontak
asam-asam lemak tidak bebas yang
ekstrasinya,
tidak larut di dalam air dan persen-
selama 2 jam untuk penyempurnaan
tasenya
sehingga
proses pemisahannya. Kemudian di-
asam-asam tersebut dapat dipisah-
analisa pada fasa airnya untuk me-
kan dengan mudah yang sekaligus
ngetahui kemampuan ekstraksi dari
menjadi produksi utama. Sedangkan
masing-masing pelarut organiknya.
cukup
besar,
diluent)
dengan
kemudian
Ekstraksi
asam lemak bebas dengan rantai
fasa
airnya
didiamkan
cair-cair/Liquid-
karbon pendek sebagai produksi
Liquid
tambahan dengan persentase kecil,
merupakan sistem pemisahan seca-
kebanyakan
air,
ra kimia-fisika dimana zat yang akan
sehingga sulit untuk dipisahkan. Hal
diekstraksi, dalam hal ini asam-asam
ini yang biasanya diabaikan dan
karboksilat atau asam-asam lemak
langsung dibuang sebagai limbah
bebas
cair, sehingga mencemari lingku-
dipisahkan dari fasa airnya dengan
ngan perairan. Maka dalam pene-
menggunakan pelarut organik, yang
litian ini berhasil dipisahkan asam-
tidak larut dalam fasa air, secara
asam karboksilat tersebut dari lim-
kontak
bah cairnya, agar tidak mencemari
maupun diskontinyu (Coeure et al,
lingkungan
1965).
dimurnikan
larut
dan
di
dalam
nantinya
untuk
dijual
dapat
Extraction
adalah
yang larut dalam fasa air,
langsung
Sistem
lagi,
(LLE),
baik
kontinyu
ekstraksi
cair-cair
Extraction)
dengan
sehingga dapat mengurangi beaya
(Liquid-liquid
operasional penanganan limbahnya.
menggunakan pelarut organik untuk
Dalam penelitian
ini dipergunakan
memisahkan asam-asam organik,
limbah
dengan
variasi
mendapatkan perhatian dikalangan
pelarut
para
model
persentase
volume
(v/v)
organo fosfor terhadap diluentnya
peneliti,
beberapa
tahun
belakangan ini. Terutama pemakai-
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
161
an pelarut organo phosphor seperti,
kaian pelarut secara konvensional
tributilfosfat (TBF), trietilfosfat (TEF)
seperti, alkohol, ketone dan eter
dan pemakaian amine tersier rantai
hanya menghasilkan koefisien partisi
panjang,
triisooktilamine
rendah, ditambah lagi pelarut terse-
(TIOA), trialkilamin (TAA) (Tamada
but banyak larut di dalam air,
et al, 1990; Yang et al,1991; Kirsch
sehingga akan sangat merugikan
and Maurer,1997). Mengingat pema-
(Kertes and King, 1986).
misalnya
O H3C
(CH2)3
O
H3C
(CH2)3
O
H3C
(CH2)3
O
xx O xx H O
P
C
R
Gambar 1. Reaksi antara TBF/ TEF dengan asam karboksilat
O H O
O
H
C
R
H Gambar 2. Ikatan hidrogen antara molekul air dengan asam karboksilat
O C8H17 C8H17
N
H
O
C
R
C8H17 Gambar 3. Reaksi ikatan TIOA/TAA dengan asam karboksilat terlihat
pada pemisahan asam karboksilat
dalam ikatan fosfor–oksigen sebagai
dari fasa airnya (Duarte, et al, 1989;
gugus
sebagai
Faizal, et al, 1990; Smagghe, et al,
basa Lewis yang lebih kuat daripada
1991). Pemakaian diluent akan lebih
ikatan karbon–oksigen pada pema-
sinergis
kaian pelarut konvensional, menga-
dalam hal ini TBF, apabila meng-
kibatkan peningkatan koifisien partisi
gunakan diluent yang bersifat polar,
Pada
fosforil
Gambar
1,
berfungsi
dengan
pelarut
utama
162
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
walaupun memiliki daya ekstraksi
amina (seperti terlihat pada Gambar
lebih, namun kebanyakan diluent
3) akan sangat dipengaruhi jenis
yang polar lebih banyak larut dalam
diluent yang dipergunakan. Pada
air, sehingga akan merugikan proses ekstraksinya (Malmary et al, 2000). Pada
Gambar
2,
terlihat
ikatan
Gambar
antara
asam
3,
terlihat
karboksilat
dengan TIOA. Seperti hal nya pada
ikatan hidrogen yang terjadi antara
TBF,
molekul air dengan asam karboksi-
elektron hampa (lone pair electron)
latnya. Ikatan hidrogen yang terjadi
pada atom nitrogen akan mampu
pada Gambar 2, dapat dipatahkan
mematahkan ikatan hidrogen antara
oleh adanya gugus fosforil dari TBF,
atom O dan H seperti pada Gambar
karena ikatan antara atom O dengan
1. Sehingga, akan terbentuk ikatan
atom P pada TBF lebih elektronega-
antara
asam
tif daripada ikatan hidrogen antara
TIOA
seperti
atom H dan O pada fasa air.
Apalagi dengan adanya diluent akan
Sehingga,
reaksi
menyebabkan gugus amine lebih
penarikan molekul asam oleh gugus
bersifat basa dan akan menstabilkan
fosforil
pada
pasangan ion yang terbentuk dalam
Gambar 1. Triisooktilamine (TIOA)
fasa organiknya (Marmary et al,
dengan rumus (C8H17)3N memiliki
2000). Selanjutnya, karena kekuatan
sifat
ekstraksi dari pelarut ini merupakan
akan
pada
TBF
kimia-fisika
terjadi
seperti
antara
lain,
maka
adanya
pasangan
karboksilat pada
Gambar
ikatan
pada 20°C) dan massa jenis (ρ =
tersier merupakan pilihan yang tepat
0,816 Kg/dm-3 pada 20°C). Seperti
sebagai pelarut organiknya daripada
keterangan di atas, selisih massa
amina primer dan sekunder. Apalagi
jenis yang baik untuk memudahkan
sifat dari amina primer dan sekunder
proses pemisahan antara fasa orga-
yang larut dalam air, serta amina
nik dan fasa air adalah (Δρ ≥ 0,1
sekunder akan membentuk amida
Kg.dm-3). Faktor ini akan memfasili-
pada
tasi
sistem destilasi. Hal ini hanya akan
pengendapan
dan
pencucian
beaya
maka
3.
viskositas yang tinggi (μ = 15 mPa.s
proses
basa-amina,
dengan
pelarut
amina
dengan
stabilitas antar fasa. Seperti halnya
menaikan
pada TBF, pemakaian TIOA pun
Polaritas
masih memerlukan diluent. Sebab
berpengaruh pada proses ekstraksi-
formasi ikatan asam karboksilat-
nya, semakin polar diluent yang
diluent
produksinya. akan
sangat
163
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
dipergunakan akan semakin besar
ekstraksi cair-cair, yaitu sebesar 3%
daya
1993).
(b/v). Pada penelitian dengan meng-
Dalam penelitian ini akan digunakan
gunakan pelarut jenis organo fosfor
1-oktanol
yang
dan amina tersier rantai panjang,
sudah terbukti dapat meningkatkan
telah berhasil mengekstraksi asam
daya ekstraksi dari amina tersier.
laktat, asam malat dan asam sitrat,
Disamping itu komposisi campuran
adalah
(pelarut-diluent) juga akan sangat
mono, di dan tri karboksilat.
pemisahnya
sebagai
(King,
diluent
asam–asam
Kemampuan ekstraksi dari
mempengaruhi daya ekstraksinya. Analog dengan sifat kimia–
merupakan
kedua jenis pelarut tersebut (TBF &
fisika dari jenis pelarut organo fosfor,
TIOA)
maka pada penelitian telah diban-
dengan
dingkan kemampuan ekstraksinya
pada
antara Tributilfosfat (TBF) dengan
utama dan pendamping, hal ini juga
Trietilfosfat (TEF). Sedangkan untuk
akan dilihat pada pemakaian pelarut
penelitian
TEF + dilunet dan TAA + diluent.
tahap
kedua,
akan
rantai
panjang,
akan
meningkat
kenaikan
seiring
konsentrasinya
campuran
Melihat
dipergunakan jenis pelarut organik amina
akan
antara
dari
pelarut
mekanisme
reaksi ekstraksi dari masing–masing
dibandingkan kemampuan ekstraksi-
pelarut
nya antara Triisooktilamina (TIOA)
diasumsikan
dengan Trialkilamina (TAA). Dari
pelarut antara TBF + Dodekana
hasil penelitian sebelumnya, pada
dengan TEF + Dodekana memiliki
ekstraksi limbah cair industri gula
kemampuan
tebu menunjukkan bahwa, besarnya
kuat, sehingga memiliki koefisien
konsentrasi asam karboksilat dalam
partisi sama besar untuk masing-
fasa air akan mempengaruhi harga
masing
koefisien partisinya (Putranto, 2000).
digunakan. Hal ini sekaligus menjadi
Dalam penelitian ini diterapkan untuk
hipotesis dari penelitian ini, bahwa:
mengekstraksi larutan model
Ho = Tidak terdapat perbedaan
asam butirat
dari
yang larut dalam
besarnya
secara
teoritis,
bahwa
dapat
pasangan
ekstraksi yang sama
asam
karboksilat
koefisien
partisi
yang
pada
limbah cair industri kelapa sawit,
ekstraksi tersebut.
pada konsentrasi 5 g/L (0,5 %) dan
Ha = Terdapat perbedaan besarnya
10 g/L (1%). Hal ini masih berada
koefisien
dibawah
tersebut.
kemampuan
maksimum
partisi
pada
ekstraksi
164
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
Adapun luaran secara nyata
Phosphor, akan lebih meningkatkan
dari penelitian ini, diharapkan hasil-
sifat
kepolaran
nya dapat menentukan persentase
(King,1993).
pelarut
tersebut.
asam butirat terekstraksi. Sehingga, didapatkan komposisi pelarut dan konsentrasi
yang
tepat,
METODE PENELITIAN Sesuai
dengan
dengan
batasan
demikian akan dapat menghemat
konsentrasi dalam sistem ekstraksi
biaya produksi dan memberi salah
cair-cair, asam butirat yang dipergu-
satu solusi
nakan dalam penelitian ini tidak
dalam penanganan
melebihi 3%. Pada penelitian ini
limbah cair industri gula tebu. yang
menggunakan konsentrasi 0,5% dan
terjadi pada TBF, dengan adanya
1% dengan asumsi, semakin kecil
pasangan elektron hampa (lone pair
konsentrasinya akan mempermudah
electron) pada atom oksigen akan
proses pemisahannya. Yaitu dengan
mampu mematahkan ikatan hidro-
melarutkan 5 gram/liter air dan 10
gen antara atom O dan H seperti
gram/liter air untuk tiap-tiap asam
pada Gambar 1. Sehingga, akan
butirat yang dipergunakan. Adapun
terbentuk
asam
asam butirat yang digunakan dalam
seperti
proses ekstraksi ini adalah asam
pada mekanisme reaksi di atas.
karboksilat yang mengandung satu
Apalagi dengan adanya diluent akan
gugus karboksilat (-COOH ).
Mekanisme
ikatan
reaksi
antara
karboksilat dengan TBF
menyebabkan gugus phosphor lebih
Untuk mendapatkan harga
bersifat aktif dan akan menstabilkan
koefisien partisi yang besar, sebaik-
pasangan ion yang terbentuk dalam
nya dipergunakan pelarut sebanyak
fasa organiknya (Marmary et al,
mungkin, namun karena perhitungan
2000). Selanjutnya, karena kekuatan
sifat viskositas dan besarnya massa
ekstraksi dari pelarut ini merupakan
jenis
ikatan antara atom Oksigen yang
phosphor dalam hal ini adalah TBF
diperkuat
dengan
atom
dan TEF, akan dicampur dengan
Phosphor,
maka
dengan
mudah
diluentnya dengan komposisi per-
mematahkan
ikatan
akan
dapat
adanya
dari
sentase
pelarut
(V/V)
jenis
mulai
dari
organo
30%
hidrogen antara asam butirat de-
sampai dengan 80% volume. Se-
ngan air. Apalagi dengan kebera-
dangkan untuk memfasilitasi secara
daan rantai Karbon yang terikat oleh
hidrodinamik proses ekstraksinya,
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
165
perlu ditambahkan sedikit pelarut
HPLC. Kemudian encerkan fasa
pendamping
dodekana.
cair di atas hingga 100 kali,
jumlah
siapkan untuk dianalisis dengan
volume antara pelarut/solvent pada
HPLC. Dengan jumlah volume
fasa organik dengan zat terlarut/
yang sama untuk dipersiapkan
dilute pada fasa cairnya adalah 1 : 1.
analisa dengan IR.
Adapun
(diluent),
perbandingan
Secara garis besar jalannya penelitian ini dapat dibagi dalam dua tahap yaitu, tahap pertama ekstraksi dan
tahap
kedua
adalah
tahap
B. Proses Ekstraksi dengan Pelarut TEF + Dodekana - 50 ml campuran pelarut (TEF) dan diluent (dodekana) ditambah
analisis hasil ekstraksi.
dengan 50 ml larutan yang berisi
A. Proses Ekstraksi dengan Pelarut
asam butirat dalam air, dimasukkan dalam corong pemisah 250
TBF + Dodekana - 50 ml campuran pelarut (TBF)
ml
dikocok
secara
kontinyu
dan diluent (dodekana) ditambah
selama 3 jam dengan mesin
dengan 50 ml larutan yang berisi
pengocok otomatis. Kemudian
asam butirat dalam air, dimasuk-
diamkan campuran di atas agar
kan dalam corong pemisah 250
terjadi keseimbangan dan distri-
ml
busi
dikocok
secara
kontinyu
pemisahan
selama
1–2
selama 3 jam dengan mesin
jam.Selanjutnya pisahkan fasa
pengocok otomatis. Kemudian
cair dengan fasa organiknya.
diamkan campuran di atas agar
- Menimbang 10 gram fasa cair
terjadi keseimbangan dan distri-
kemudian titrasi dengan larutan
busi
0,01
pemisahan
selama
1–2
N,
0,1
N
atau NaOH
jam. Selanjutnya pisahkan fasa
dengan menggunakan Phenol-
cair dengan fasa organiknya.
phtaline (PP) sebagai indikator-
- Menimbang 10 gram fasa cair
nya. Sebagai langkah awal pe-
kemudian titrasi dengan larutan
nentuan kemampuan ekstraksi,
0,01 N, 0,1 N atau 1N
NaOH
sebelum analisa dengan HPLC.
dengan menggunakan Phenol-
Kemudian encerkan fasa cair di
phtaline (PP) sebagai indikator-
atas hingga 100 kali, siapkan
nya.
langkah
awal
untuk dianalisis dengan HPLC.
kemampuan
eks-
Dengan jumlah volume yang
traksi, sebelum analisa dengan
sama untuk disiapkan analisa IR.
Sebagai
penentuan
166
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
dah serta bersifat polar. Sehingga
HASIL DAN PEMBAHASAN Secara garis besar jalannya
dapat mempermudah transfer asam-
penelitian ini dapat dibagi dalam dua
asam organik dari fasa air ke fasa
tahap yaitu, tahap pertama ekstraksi
organik,
dengan
pelarut
dengan kenaikan koefisien partisi-
organo fosfor, TBF dengan diluen
nya. Namun kebanyakan diluent
dodekana
polar banyak yang larut dalam air,
menggunakan
dan
tahap
berikutnya
yang
dapat
dibuktikan
dengan
maka hal ini sangat merugikan,
menggunakan pelarut TEF dengan
karena proses produksinya menjadi
diluent dodekana.
tidak ekonomis. Sehingga penggu-
adalah
yang
tahap
ekstraksi
Kandungan gugus phosporil
naan diluent dalam penelitian ini
merupakan
tetap
ikatan
antara
menggunakan
Oksigen dan Fosfor dalam TBF
dengan
maupun
merupakan
basa
TEF,
Lewis,
berfungsi adalah
sebagai
merupakan
ekstrakstan yang lebih kuat daripada
pertimbangan
Dodekana, diluent
hidrokarbon
ini
alaifatik
yang inert dan tidak larut dalam air (Blumberg, 1988).
ekstraktan yang mengandung gugus
Transfer asam-asam karbok-
karbonil maupun hidroksil, sehingga
silat dari fasa air ke fasa organik
dapat mengikat asam butirat dalam
sangat dipengaruhi oleh kekuatan
limbah cair dari industri kelapa sawit.
asamnya, untuk asam-asam poli
Dalam hal ini hanya asam-asam
karboksilat besarnya koefisien partisi
karboksilat yang tidak terdesosiasi
sangat
tergantung
saja yang dapat diikat oleh pelarut
derajad
desosiasi
organo fosfor seperti TBF dan TEF.
Sedangkan untuk asam butirat yang
Namun karena karakteristik TBF dan
merupakan
asam
TEF
memiliki
karboksilat,
mengandung
memiliki
fungsional lebih
sebagai
kelemahan,
pelarut
antara
lain
dari
harga
pertamanya.
lemah
sedikit
mono gugus
daripada
kelarutan yang lebih banyak, maka
asam polikarboksilat dan pH inisial
keberadaan
labih kecil dari pKA nya, maka asam
pelarut
pendamping
(diluent) sangat diperlukan untuk
ini
meningkatkan
pelarutnya. (Kertes and King, 1986)
daya
ekstraksinya.
Adapun persyaratan diluen yang
lebih
mudah
ditarik
oleh
(Yang et. al, 1991).
harga
Dari hasil penelitian nampak
viskositas dan massa jenis yang ren-
bahwa semakin tinggi persentase
baik
adalah,
memiliki
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
167
volume TBF dan TEF akan semakin
dengan pertambahan jumlah volume
meningkatkan
koefisien
pelarutnya. Yaitu, mulai dari 0,06
partisinya. Hal ini bisa diterima,
untuk 5 g/L asam butirat dengan
dikarenakan semakin besar konsen-
pelarut TBF, 0,05 untuk 5 g/L asam
trasi ekstraktan akan menaikkan
butirat dengan pelarut TEF dan 0,04
daya ekstraksinya. Namun perlu
untuk 10 g/L asam butirat dengan
diingat
besar
pelarut TBF dan 0,03 untuk 10 g/L
konsentrasi pelarut TBF dan TEF,
asam butirat dengan pelarut TEF
akan meningkatkan pula viskositas
pada 30% v/v campuran pelarut
pelarut
dan
organik hingga 0,86 untuk asam
kelarutan dari pelarut tersebut dalam
butirat 5 g/L asam butirat dengan
fasa airnya. Hal ini akan berakibat
pelarut TBF dan 0,77 untuk 10 g/L
pada proses dekantasi antara fasa
asam butirat dengan pelarut TEF
organik dan fasa air akan makin sulit
pada 80% v/v campuran pelarut
terpisah,
organiknya.
bahwa,
pada
yang
harga
semakin
organiknya
akhirnya
akan
Apabila
jumlah
lebih lama. Dilain pihak dengan
dimiliki oleh asam butirat, maka
menaikkan volume pelarut, akan
asam ini adalah asam dengan satu
meningkatkan biaya operasionalnya,
gugus karboksilat. Apabila ditinjau
sehinga akan merugikan
pihak
dari panjang rantai karbon yang
industri sebagai pengolah limbah.
terikat pada masing-masing pelarut
Untuk itu dalam penilitian ini dibatasi
organiknya (TBF dan TEF), disini
dengan penggunaan pelarut TBF
tampak bahwa semakin panjang
dan TEF hingga maksimum 80% v/v.
rantai karbon, akan semakin kuat
Dari hasil penelitian nampak
memutus ikatan hidrogen antara
bahwa besarnya koefisien partisi
asam butirat dengan air. Dengan
dari kedua konsentrasi asam butirat
bertambahnya rantai karbon akan
meningkat seiring dengan bertam-
meningkatkan kepolaran pelarutnya,
bahnya
sehingga
pelarut
organik
karboksilat
dari
menambah waktu dekantasi menjadi
volume
gugus
ditinjau
dapat
yang
meningkatkan
dalam campuran pelarut dengan
reaktivitas gugus fosforilnya dan
diluent (dodekana). Kenaikan terse-
menghasilkan koefisien partisi lebih
but merambat secara linier sesuai
besar.
168
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
Tabel 1. Koefisien Partisi Asam Butirat dengan Pelarut Organo Phosphor + Diluent Pelarut Utama+ Pendamping
: T.B.F/ T.E.F.+ Dodékana
Perbandingan Fasa org dg fasa air : 1 Komposisi larutan
Asam Butirat : 5 g/l Asam Butirat : 10 g/l
Koef Partisi Asam Butirat (5 g/l) Untuk TBF 0,06 0,16 0,28 0,41 0,63 0,86
Persentase Volume TBF/TEF 30 40 50 60 70 80
Koef Partisi Asam Butirat (5 g/l) Untuk TEF 0,05 0,14 0,25 0,38 0,56 0,83
Koef Partisi Asam Butirat (10 g/l) Untuk TBF 0,04 0,13 0,26 0,36 0,50 0,80
Koef Partisi Asam Butirat (10 g/l) Untuk TEF 0,03 0,11 0,23 0,33 0,47 0,77
Koefisien Partisi 5 g/L Asam Butirat
KoefisienPartisi
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 30
40
50
60
70
80
Persentase Vol Pelarut Organik TBF
TEF
Gambar 4. Koefisien Partisi Asam Butirat 5 g/L antara pelarut TBF dan TEF Koefisien Partisi 10 g/L Asam Butirat
KoefisienPartisi
0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 -0.1 30
40
50
60
70
80
Persentas e Vol Pelarut Organik TBF
TEF
Gambar 5. Koefisien Partisi Asam Butirat 10 g/L antara pelarut TBF dan TEF
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
169
Tabel 2. Persentase Asam Butirat Terekstraks dengan Pelarut Organo Phosphor + Diluen Pelarut Utama+ Pendamping
: T.B.F/ T.E.F.+ Dodékana
Perbandingan Fasa org dg fasa air
:1
Komposisi larutan
Asam Butirat : 5 g/l Asam Butirat : 10 g/l
Persentase volume TBF/TEF 30 40 50 60 70 80
% Asam Butirat Terekstraksi (5g/l ) Untuk TBF 9,11 19, 32 31,56 42,21 48,71 53,34
% Asam Butirat Terekstraksi (5g/l ) Untuk TEF 9,03 18,78 30,34 40,37 45,65 52,78
% Asam Butirat Terekstraksi (10g/l ) Untuk TBF 8,86 18,34 30,76 39,12 44,43 52,11
% Asam Butirat Terekstraksi (10g/l ) Untuk TEF 8,47 18,23 29,51 38,76 43,88 51,63
Pers entas e 5g/ L As am Butirat Tereks traks
Terkestraks
Persentase Asam
55 45 35 25 15 5 30
40
50
60
70
80
Pers entas e Vol Pelarut Organik TBF
TEF
Gambar 6. Persentase Asam Butirat (5g/L) terekestraks oleh Pelarut Organik Persentase 10g/L Asam Butirat Terekstraks
Terkestraks
Persenatse Asam
55 45 35 25 15 5 30
40
50
60
70
80
Persentase Vol Pelarut Organik TBF
TEF
Gambar 7. Persentase Asam Butirat (10g/L) terekestraks oleh Pelarut Organik
170
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
Gambar 4 dan 5 nampak kenaikan
harga
bertambah
dimengerti
besar.
dengan
pendapat Coeure et al (1965) sema-
volume
kin encer/kecil konsentrasi asam
ini dapat
yang terlarut dalam fasa air proses
dikarenakan
meningkatnya
lebih
Kecenderungan ini sesuai dengan
persentase
pelarut organiknya. Hal
selalu
partisi
koefisien
seiring
pertambahan
partisinya
dengan
persentase
pelarut
organiknya (TBF & TEF)
akan
ekstraksi akan semakin mudah. Gambar 6 dan 7 nampak pula
bahwa,
terjadi
linieritas
menaikkan daya ekstraksinya. Besar
kemampuan ekstraksi mulai dari
nya Koefisien Partisi adalah merupa-
30% v/v sampai dengan 80% v/v
kan
dari
baik untuk pelarut TBF maupun TEF.
kemampuan pelarut tersebut dalam
Peningkatan kemampuan ekstraksi
memisahkan polutan (asam butirat)
ini
dari fasa air ke fasa organiknya.
jumlah/ volume pelarut organiknya.
Sehingga linieritas yang terjadi pada
Hal ini menunjukkan bahwa peran
kenaikan harga koefisien partisi,
pelarut
pendamping
akan menggambarkan pula linieritas
besar,
bahkan
kenaikan kemampuan ekstraksi dari
jumlah
diluen
pelarut tersebut Namun perbedaan
pelarutnya semakin baik. Sedangkan
besarnya koefisien partisi, baik untuk
perbedaan konsentrasi pada asam
konsentrasi 5 g/L maupun 10 g/L
butirat, antara 5 g/L dan 10 g/L
Asam Butirat untuk pelarut TBF dan
nampak bahwa kemapuan ekstraksi
TEF sangat sedikit, bahkan hampir
pelarut akan lebih baik pada polutan
sama. Hal ini dikarenakan perbeda-
dengan konsentrasi yang lebih kecil/
an panjangnya rantai karbon antara
encer. Apabila ditinjau dari jumlah
TBE dengan TEF tidak begitu besar
gugus karboksilatnya, maka asam
yaitu antara empat rantai karbon dan
butirat memiliki gugus karboksilat
dua rantai karbon yang terikat pada
tunggal/ lebih sedikit daripada asam-
pelarut organik tersebut. Sedangkan
asam karboksilat lainnya. Hal ini
apabila dilihat dari perbedaan besar-
sesuai
dengan
nya koefisien partisi antara asam
bahwa
pH inisial asam lebih kecil
butirat dengan konsentrasi 5 g/L dan
dari pKa nya, berarti asam tersebut
10 g/L, maka asam butirat dengan
memiliki Harga pKa kecil. Semakin
konsentrasi 5 g/L harga koefisien
kecil harga pKa akan semakin lemah
salah
satu
indikator
seiring
dengan
peningkatan
tidak
semakin daya
sifat
begitu sedikit
ekstraksi
dari
Asam
Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............
171
asamnya, yang berarti sulit terion
limbah cair industri kelapa sawit,
dalam larutan, sehingga menyebab-
karena bernilai ekonomis dan
kan asam dalam posisi sedikit atau
dapat membersih-kan perairan
tidak terdesosiasi. Dalam sistem
dari polusi lingkungan.
ekstraksi cair-cair, maka asam yang
2. Semakin
tinggi
persentase
yang
volume TBF dan TEF dalam -
terdesosiasi.
pelarut organo phosphor (TEF +
Namun secara garis besar dapat
Dodekan) akan dapat mening-
dilihat bahwa dengan peningkatan
katkan kemampuan ekstraksi ter-
jumlah
phosphor
hadap asam butirat yang terkan-
akan meningkatkan jumlah asam
dung dalam limbah cair industri
yang
Peningkatan
kelapa sawit, dengan kemampu-
kemampuan ekstraksi linier dengan
an ekstraks maksimum 53,34%
peningkatan konsentrasi TBF dan
pada konsentrasi 80% v/v TBF
TEF dalam komposisi antara pelarut
dan 52,78 pada 80% v/v TEF.
dengan diluennya. Tidak terdapat
3. Pelarut TBF ternyata memiliki
terekstraksi dalam
adalah
posisi
asam
tidak
pelarut
organo
terkestraksi.
pada
kemampuan ekstraksi lebih baik
penggunaan pelarut organik antara
daripada TEF, walaupun selisih-
TBF dan TEF untuk mengekstreaksi
nya tidak terlampau besar, baik
asam butirat, dikarenakan hanya
untuk konsentrasi asam butirat 5
selisih
saja.
g/L maupun 10 g/L dalam limbah
Namun demikian TBF sedikit lebih
cair industri kelapa sawit. Hal ini
unggul
kemampuan
sesuai dengan mekanisme reak-
terdiri
si dan
perbedaan
yang
dua
rantai
karbon
dalam
ekstraksinya, empat
berarti
karena
buah
dibandingkan
rantai dengan
dari
karbon
TEF
yang
hanya meiliki dua rantai karbon saja.
sifat sebagai pelarut
organiknya,
yaitu
semakin
panjang rantai karbon akan meningkatkan daya ekstraksinya.
SARAN
KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini dapat
Demi
perkembangan
sains
dan tekonologi serta permintaan dari
disimpulkan bahwa: merupakan
kalangan pengusaha agroindustri,
metode/cara yang baik untuk
maka perlu dilakukan inovasi untuk
memisahkan asam butirat dari
menemukan pelarut organik yang
1. Ekstraksi
cair-cair
172
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)
lebih baik agar dapat meningkatkan lagi daya ekstraksinya dan mencari pelarut yang lebih murah/ekonomis. Disebabkan
kedua
jenis
pelarut
organik tersebut di atas, disamping harganya sangat mahal, sangat sulit tersedia di pasaran. Sehingga, untuk penggunaan dalam jumlah besar (Skala Industri) akan terasa cukup membebani
biaya
produksi
nya.
Walaupun asam asam organik hasil ekstraksi ini dapat dimurnikan dan dijual dengan harga tinggi, sehingga dapat menutupi biaya pengolahan limbahnya.
DAFTAR PUSTAKA Achour, J, Malmary, G, Putranto, A, Molinier, J. 1994. Liquid-Liquid Equilibria of Lactic Acid between Water and Tris (6-Methylheptyl) Amine and Tributyl Phosphate in Various Diluents. J. Chem. Eng. Data, 39. 711-713. Coeure, Pierlas, R, Frignet, G, 1965. in ”Extraction Liquid-Liquid”, Transfers of Materials, p.4-7. Duarte, M. M. L, Lozar, J, Malmary, G., Molinier, J, 1989, J. Chem. Eng. Data, 34, 43-45. Faizal, M. 1994. Recupération et Separation des acides oxalique et formique par Extraction LiquidLiquid”. Thèse de Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Toulouse. Harjo, R. 2007. Hidrolisis Minyak Kelapa Sawit Mentah dengan Katalis HCl dan H-Zeolit. Skripsi S1, Kimia-FMIPA-UNIB
Juang, R. S, Huang, R. H. 1997. J. Chem. Eng., 65. 47-53. Kertes, A. S, King, C. J. 1986. Biotechnol. Bioeng. 28. 269-282. King, C. J, Poole, L. J. 1991. Regeneration of Carboxylic AcidAmine Extracts by BackExtraction with an Organic Solution of Volatile Amine. Ind. Eng. Chem. Res. 30. 923-929. King. C. J. 1993. Advance in Separation Techniques Recovery of Polar Organics from Aqueous Solution. 11th International Congres of Chemical Engineering. Chisa Praha. Paper. P2.1, p. 1062. Kirsch, T, Maurer, G. 1993. J. Fluid. Phase. Equilibria. 131. 213-231. Malmary, G, Albet, J, Putranto, A, Hafida, H, Molinier, J. 1998. Measurement of Partition Coefficients of Carboxylic Acids between Water and Triisooctyl Amine Dissolved in Various Diluents. J. Chem. Eng. Data. 43. 849-851. Malmary, G, Albet, J, Putranto, A, Hafida, H, Molinier, J. 2000. Recovery of Aconitic and Lactic Acids from Simulated Aqueous Effluents of the Sugar-Cane Industry through Liquid-Liquid Extraction. J. Chem. Technol Biotechnol. 75. 1-5. Smagge, F. 1991. Separation des Acides Tartrique et Malique par Extraction Liquid-Liquid Valorisation et Depollution des Effluents viti-vinicoles”. Thèse de Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Toulouse. Tamada, J. A. King, C. J. 1990. Ind. Eng. Chem. Res. 29. 1327-1333. Wennersten, R.1980. Proc. Int. Solv. Ext Conf. 2. Paper 80-83.
