PEROLEHAN KEMBALI NIKEL DARI KATALIS NIKEL TERPAKAI (SPENT CATALYST)

PEROLEHAN KEMBALI NIKEL DARI KATALIS NIKEL TERPAKAI (SPENT CATALYST) PASCA PROSES HIDROGENASI MINYAK SAWIT DENGAN PROSES PELINDIAN (LEACHING) ASAM SULFAT

TESIS Oleh

HASRUL ABDI HASIBUAN 077006005/KM

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Hasrul Abdi Hasibuan : Perolehan Kembali Nikel Dari Katalis Nikel Terpakai (Spent Catalyst) Pasca Proses Hidrogenasi Minyak Sawit Dengan Proses Pelindian (Leaching) Asam Sulfat, 2009


TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

HASRUL ABDI HASIBUAN 077006005/KM

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009


Judul Tesis

Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi

: PEROLEHAN KEMBALI NIKEL DARI KATALIS NIKEL TERPAKAI (SPENT CATALYST) PASCA PROSES HIDROGENASI MINYAK SAWIT DENGAN PROSES PELINDIAN (LEACHING) ASAM SULFAT : Hasrul Abdi Hasibuan : 077006005 : Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof.Dr.Zul Alfian, MSc ) Ketua

Ketua Program Studi,

(Prof.Basuki Wirjosentono, MS.Ph.D)

Tanggal lulus

(Prof.Dr.Harry Agusnar, M.Sc.M.Phil) Anggota

Direktur,

(Prof.Dr.Ir.T.Chairun Nisa B.M.Sc)

: 13 Agustus 2009


Telah diuji pada Tanggal

: 13 Agustus 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua

: Prof. Dr. Zul Alfian, MSc

Anggota

: 1. Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc.M.Phil 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS., Ph.D 3. Prof. Seri Bima Sembiring, MSc 4. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc


PERNYATAAN


TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka.

Medan, Agustus 2009 Penulis,

Hasrul Abdi Hasibuan


KATA PENGANTAR

Puji syukur Alhamdulillah Penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini. Adapun judul tesis ini adalah “Perolehan Kembali Nikel dari Katalis Nikel Terpakai (Spent Catalyst) Pasca Proses Hidrogenasi Minyak Sawit Dengan Proses Pelindian (Leaching) Asam Sulfat”. Tesis ini salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister of Sains di Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. Melalui kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada Ayahanda H. Darwin Hasibuan dan Ibunda Hj. Erna Khairani Gultom yang melahirkan, membesarkan dan mendidik Penulis. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Enni Erwina, Dedi Aswin, Wina Afrina dan Kartika Okta Purnama yang memberi semangat serta aspirasi sehingga Penulis bisa menyelesaikan perkuliahan ini. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Chairuddin P. Lubis, ... atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister.


Direktur Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang dijabat oleh Prof.Dr.Ir.T.Chairun Nisa B.M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Prof.Dr.Zul Alfian, MSc selaku Pembimbing Utama dan Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc.,M.Phil selaku pembimbing kedua yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, bimbingan dan sarannya. Terimakasih juga kami ucapkan kepada Prof. Basuki Wirjosentono.MS, Ph.D selaku Ketua Program Studi Ilmu Kimia dan penguji tesis, Prof. Seri Bima Sembiring, MSc dan Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc selaku penguji yang banyak memberikan masukan dan saran demi kesempurnaan tesis ini. Bapak dan Ibu Dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah mendidik dalam menuntut ilmu yang berguna sehingga sampai selesainya tesis ini. Pada teman-teman angkatan 2007 memberi bantuan moril dan semangat serta dorongan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna. Oleh karena itu, penulis

sangat

mengharapkan

kritik

dan

saran

yang

membangun

demi

kesempurnaannya. Akhirnya, semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemauan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang. Hormat Penulis,

Hasrul Abdi Hasibuan


RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Perdagangan tanggal 17 Agustus 1983. Penulis merupakan anak ke tiga dari empat bersaudara dari pasangan H. Darwin Hasibuan dan Hj. Erna Khairani Gultom. Penulis memperoleh pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD No. 091621 Perdagangan Tahun 1989 – 1995, Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 1 Bandar Tahun 1995 – 1998 dan Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 1 Bandar Tahun 1998 – 2001. Sarjana Kimia di Universitas Sumatera Utara Tahun 2001-2005 dan melanjutkan Pascasarjana Program Studi Ilmu Kimia di Universitas Sumatera Utara Tahun 2007. Penulis pernah bekerja di PT. Multimas Nabati Asahan Tahun 2005-2007, kemudian resign dan pindah kerja ke PT. Dow AgroSciences Indonesia Tahun 20072008. Saat ini, Penulis bekerja di Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Medan.


ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang perolehan kembali nikel dari katalis nikel terpakai (spent catalyst) pasca proses hidrogenasi minyak sawit dengan proses pelindian (leaching) asam sulfat. Penelitian ini dilakukan dengan cara ekstraksi residu minyak, rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai serta penentuan energi aktivasi proses pelindian. Minyak diekstraksi menggunakan alat soklet dan kadar Ni ditentukan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Hasilnya menunjukkan bahwa katalis nikel terpakai mengandung minyak 51,28%, air 1,83%, dan nikel 11,14%. Proses pelindian dilakukan dengan memperoleh kembali nikel menggunakan asam sulfat (H2SO4). Beberapa parameter yang mempengaruhi rekoveri nikel dikaji seperti temperatur reaksi, konsentrasi asam sulfat (H2SO4), waktu pelindian dan rasio solid:volume pelarut. Hasil penelitian awal menunjukkan bahwa temperatur reaksi optimum adalah 80oC. Kemudian optimasi proses dilakukan menggunakan Responce Surface Methodology (RSM). Dan hasilnya menunjukkan bahwa rekoveri nikel sebesar 98,66% pada kondisi konsentrasi asam sulfat 6 M, waktu pelindian 3 jam dan rasio solid:volume pelarut 1:16 (g/mL) dan temperatur reaksi 80oC. Karakterisasi larutan nikel hasil proses pelindian menunjukkan bahwa larutan tersebut mengandung Ni 34,58%; Fe 0,028%; Cu 0,032%; Zn 0,039% dan tidak mengandung Pb dan Cd. Kata kunci: hidrogenasi, katalis nikel terpakai, minyak sawit, pelindian (leaching)


ABSTRACT Recovery of nickel from spent catalyst after hidrogenation of palm oil using leaching process sulfuric acid

Recovery of nickel from spent catalyst after hidrogenation of palm oil with leaching process sulfuric acid was investigated. This study conducted by extraction oil residue, recovery nickel from spent catalyst and determined for activation energy of leaching process. Soxhlet extraction was used to remove oil residue and Atomic Adsorption Spectrophotometer used for determination of nickel. The result showed that spent catalyst were contained oil residue 51,28%, water 1,83%, and Ni 11,14%. In the leaching process, nickel is recovered using H2SO4. And few parameters affecting nickel recovery has been considered such as temperature, H2SO4 acid concentration, digestion of time and rasio solid with solvent volume. The result obtained showed that maximum temperature at 80oC. And Responce Surface Methodology (RSM) was used to determined the optimation process. And the result showed that recovery of nickel 98,66% at acid concentration 6 M, time of digestion 3 hr and rasio solid with solvent volume 1:16 (g/mL) at 80oC. The characterization of nickel solution after leaching process showed that nickel solution contained Ni 34,58%; Fe 0,028%; Cu 0,032%; Zn 0,039, Pb and Cd not detected. Keywords: hidrogenation, spent catalyst nickel, palm oil, leaching process


DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR............................................................................................ i RIWAYAT HIDUP .............................................................................................. iii ABSTRAK ............................................................................................................ iv ABSTRACT ............................................................................................................ v DAFTAR ISI......................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR............................................................................................. x DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi BAB I. PENDAHULUAN..................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................... 3 1.3 Pembatasan Masalah... ............................................................................ 3 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................. 4 1.6 Metode Penelitian .................................................................................... 4 1.7 Lokasi Penelitian...................................................................................... 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................... 6 2.1 Minyak Sawit dan Minyak Inti Sawit .................................................... 6 2.2 Hidrogenasi Minyak Sawit dan Minyak Inti Sawit................................ 8 2.3 Katalis Nikel.......................................................................................... 13 2.4 Penentuan Nikel Sebagai Nikel Oksida ................................................ 15 2.5 Katalis Nikel Terpakai (Spent Catalyst) ............................................... 16 2.6 Proses Rekoveri Nikel dari Katalis Nikel Terpakai .............................. 18 2.7 Pemanfaatan Logam Nikel.................................................................... 19 2.8 Nikel, Kesehatan dan Sifat Racun......................................................... 21


2.9 Asam Sulfat........................................................................................... 23 2.10 Aplikasi Metode Responce Surface .................................................... 24 BAB III. BAHAN DAN METODE PENELITIAN .......................................... 25 3.1 Bahan-bahan......................................................................................... 25 3.2 Alat-alat................................................................................................ 25 3.3 Rancangan Percobaan... ........................................................................ 26 3.4 Set-up dan Prosedur Percobaan............................................................. 28 3.4.1 Analisa Kadar Nikel dalam Katalis Sebelum Proses Hidrogenasi..... 28 3.4.2 Analisa Kadar Nikel dalam Katalis Nikel Terpakai Setelah Ekstraksi Residu Minyak ................................................................................... 28 3.4.3 Prosedur Ekstraksi Residu Minyak dalam Katalis Nikel Terpakai.... 29 3.4.4 Analisis Kadar Air dalam Katalis Nikel Terpakai ............................. 29 3.4.5 Rekoveri Nikel dari Katalis Nikel Terpakai....................................... 29 3.4.6 Karakterisasi Larutan Nikel Setelah Proses Pelindian ....................... 30 3.5 Pengolahan Data.................................................................................... 30 3.5.1 Optimasi Proses Pelindian ................................................................. 30 3.5.2 Penentuan Energi Aktivasi Proses Pelindian Nikel ........................... 31 3.6 Skema Pengambilan Data ..................................................................... 32 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 35 4.1 Analisa Bahan Baku Katalis Nikel Terpakai ....................................... 35 4.2 Penentuan Centre Point (titik Pusat) untuk Central Composite Design (CCD) ..................................................................................... 37 4.2.1 Penentuan Nilai Temperatur Optimum... ........................................... 38 4.3 Optimasi Proses Pelindian Katalis Nikel Terpakai Menggunakan Asam Sulfat........................................................................................... 40 4.3.1 Analisa pengaruh Variabel dan Penentuan Zona Optimum Operasi . 42 4.3.2 Analisa Model Persamaan Optimasi .................................................. 52 4.4 Penentuan Energi Aktivasi Proses Pelindian Nikel dari Katalis Nikel Terpakai....................................................................................... 53


4.5 Karakteristik Produk Larutan Nikel Sulfat ........................................... 55 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 57 5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 57 5.2 Saran...................................................................................................... 58 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 59


DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik Produk Turunan Minyak Sawit ......................................... 7 Tabel 2.2 Karakteristik Produk Turunan Minyak Inti Sawit .................................. 7 Tabel 2.3 Karakteristik Katalis Hidrogenasi......................................................... 14 Tabel 2.4 Komposisi Katalis Nikel Terpakai Produksi Jahan Vegetabel Oil. Co 16 Tabel 2.5 Karakterisasi Nikel Sulfat Komersial ................................................... 20 Tabel 3.1 Perlakuan Terkode Untuk Proses Pelindian Nikel................................ 27 Tabel 3.2 Central Composite Design (CCD) Untuk 3 Variabel............................ 27 Tabel 4.1 Hasil Analisa Bahan Baku Katalis Nikel Terpakai............................... 35 Tabel 4.2 Hasil Analisa Katalis Nikel Baru .......................................................... 35 Tabel 4.3 Komposisi Katalis Nikel Baru .............................................................. 36 Tabel 4.4 Komposisi Katalis Nikel Terpakai Setelah Ekstraksi Residu Minyak.. 38 Tabel 4.5 Desain Percobaan dan % Rekoveri Nikel ............................................. 41 Tabel 4.7 Perkiraan Parameter Model Statistik..................................................... 43 Tabel 4.8 Karakteristik Produk Nikel Sulfat......................................................... 56


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema Reaksi Hidrogenasi.................................................................. 9 Gambar 2.2 Proses Hidrogenasi............................................................................ 13 Gambar 4.1 Plot Pengaruh Suhu Pelindian dan Waktu Pelindian Terhadap Proses Pelindian Nikel ...................................................................... 39 Gambar 4.2 Surface Plot Konsentrasi Asam Sulfat vs Waktu Pelindian.............. 45 Gambar 4.3 Bentuk Garis % Rekoveri Nikel untuk Konsentrasi Asam Sulfat vs Waktu Pelindian ................................................................................ 45 Gambar 4.4 Surface Plot Konsentrasi Asam Sulfat vs Rasio Solid:Volume Pelarut ............................................................................................... 47 Gambar 4.5 Bentuk Gasris % Rekoveri Nikel untuk Konsentrasi Asam Sulfat vs Rasio Katalis Nikel Terpakai:Volume Pelarut.................................. 48 Gambar 4.6 Surface Plot Waktu Pelindian vs Rasio Solid:Volume pelarut ......... 49 Gambar 4.7 Bentuk Garis % Rekoveri Nikel untuk Waktu Pelindian vs Rasio Katalis Nikel Terpakai:Volume Pelarut.................................. 50 Gambar 4.8 % Rekoveri Nikel Hasil Penelitian dan % Rekoveri Nikel Model ... 52 Gambar 4.9 Plot Antara Kinetika Proses Pelindian Nikel Terhadap Model Kontrol Inner Difusi.......................................................................... 54 Gambar 4.10 Plot Bilangan Arhenius dari proses Pelindian Nikel dengan Asam Sulfat..................................................................................... 55


DAFTAR LAMPIRAN

Tabel 1. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Ni. ............................. 63 Tabel 2. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Ni................................................ 63 Tabel 3. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Ni ..................................... 63 Tabel 4. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Fe ............................. 64 Tabel 5. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Fe................................................ 64 Tabel 6. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Fe ..................................... 64 Tabel 7. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Cu............................. 65 Tabel 8. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Cu............................................... 65 Tabel 9. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Cu..................................... 65 Tabel 10. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Zn ........................... 66 Tabel 11. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Zn ............................................. 66 Tabel 12. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Zn ................................... 66 Tabel 13. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Pb ........................... 67 Tabel 14. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Pb ............................................. 67 Tabel 15. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Pb ................................... 67 Tabel 16. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Cd........................... 68 Tabel 17. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Cd............................................. 68 Tabel 18. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Cd................................... 68 Tabel 19. Data Hasil Penentuan Temperatur Maksimum Terhadap % Rekoveri Nikel................................................................................. 69 Tabel 20. Data Hasil Penentuan Konsentrasi Nikel dalam Katalis Nikel Terpakai dan % Rekoveri Nikel........................................................... 70 Tabel 21. Hasil Analisis Responce Surface Methodology (RSM) Menggunakan Software Minitab versi 15 ............................................ 71 Tabel 22. Penentuan Deviasi Penyimpangan ........................................................ 72


Gambar 1. Katalis Nikel (fresh nickel catalyst). ................................................... 73 Gambar 2. Katalis Nikel Terpakai (spent nickel catalyst) .................................... 73 Gambar 3. Katalis Nikel Terpakai (spent nickel catalyst) Setelah Dihaluskan Dengan Ukuran 300 mesh.................................................................. 74 Gambar 4. Katalis Nikel Terpakai dengan ukuran 300 mesh dan dibungkus kertas saring Whatman No.1 ............................................ 74 Gambar 5. Alat Soklet Kapasitas Labu 500 mL ................................................... 75 Gambar 6. Alat Rotari Evaporator ........................................................................ 75 Gambar 7. Labu Evaporator Berisi Minyak Padat Hasil Sokletasi....................... 76 Gambar 8. Katalis Nikel Terpakai Setelah Disokletasi......................................... 76 Gambar 9. Proses Penyaringan Filtrat Dari Diatomaceous Earth ....................... 77 Gambar 10. Larutan Nikel Sulfat .......................................................................... 77


BAB I PENDAHULUAN

1. 1. Latar Belakang Indonesia merupakan penghasil utama minyak kelapa sawit di dunia. Perkiraan tahun 2009, produksi CPO Indonesia sebesar 20,7 juta ton dan ekspor CPO sebesar 15,7 juta ton (www.oilword.biz. 2008). Peningkatan jumlah produksi ini harus diimbangi dengan diversifikasi produk minyak sawit. Saat ini, diversifikasi minyak sawit dikembangkan ke arah produk pangan dan non pangan. Produk pangan yang telah dikembangkan berbahan dasar minyak sawit adalah minyak goreng, margarin, shortening, cocoa butter substitute, cocoa butter equivalent, dll. Sedangkan produk non pangannya adalah fatty acid, fatty alcohol, fatty acid methyl ester, sabun, gliserol, dll. Beberapa produk pangan dan non pangan tersebut menggunakan proses hidrogenasi untuk memodifikasi minyak sawit sehingga diperoleh sifat fisiko-kimia produk yang diinginkan (Basiron. 2000). Proses hidrogenasi di pabrik oleokimia dan cocoa butter substitute menggunakan katalis. Katalis yang umum digunakan adalah nikel. Selain itu, nikel juga telah digunakan dalam beberapa proses lain seperti hidrosulfurisasi, hidroolefin termasuk proses modifikasi lemak (Miazga. 2008). Pada proses hidrogenasi minyak sawit dilakukan pemisahan antara produk terhidrogenasi dan katalis nikel terpakai.


Katalis nikel terpakai (spent nickle catalyst) merupakan sisa hasil proses hidrogenasi dan umumnya berbentuk padat. Menurut Hui. 1996, pada proses hidrogenasi minyak dengan kapasitas 200 ton/hari

akan dihasilkan katalis nikel

terpakai sebesar 100 Kg/hari (Hui. 1996). Hal yang dapat dilakukan untuk mengurangi volume limbah katalis nikel terpakai adalah menggunakan kembali katalis nikel terpakai. Namun, penggunaan kembali katalis nikel terpakai tidak sebaik dibandingkan dengan katalis nikel baru. Sehingga katalis terpakai ini harus diganti dan menjadi limbah padat (Dzulkefly. 2002). Dengan dasar diatas, perolehan kembali (recovery) nikel dari katalis nikel terpakai perlu dilakukan. Beberapa penelitian telah dilaporkan untuk rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai, diantaranya adalah Al-Mansi. 2002, telah me-rekoveri nikel dengan menggunakan asam sulfat dengan rekoveri 99%. Abdel-Aal. 2004, melaporkan rekoveri nikel sebesar 94% dengan menggunakan asam sulfat 50%, waktu reaksi 150 menit dan temperatur reaksi 85oC. Chandjary. 1993, menggunakan asam klorida dan diperoleh rekoveri nikel sekitar 18%. Sirajuddin. 2004, menggunakan electrolytic recovery dengan rekoveri sebesar 65%. Nikel hasil proses pelindian (leaching) dari katalis nikel terpakai dengan asam sulfat, asam nitrat dan asam klorida akan diperoleh produk baru yaitu nikel sulfat, nikel nitrat dan nikel klorida. Namun Mat. 1999, melaporkan bahwa pelarut asam yang terbaik digunakan adalah asam sulfat karena mampu untuk menghasilkan rekoveri lebih tinggi dari pelarut asam nitrat maupun asam klorida.


Jenis-jenis produk tersebut dapat digunakan untuk industri lain seperti industri keramik, industri cat, industri electroplating untuk pembuatan stainless steel dan untuk sintesis senyawa organik (www.wikipedia.com). Bahkan dapat digunakan kembali untuk pembuatan katalis nikel untuk proses hidrogenasi minyak sawit. Analisa penentuan kadar nikel dapat dilakukan dengan menggunakan metode gravimetri, namun dengan perkembangan instrumentasi, kadar logam nikel dapat ditentukan dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) dan Inductivity Couple Plasma (ICP). Berdasarkan penjelasan diatas, penelitian ini bertujuan untuk memperoleh kembali nikel dari katalis nikel terpakai dari proses hidrogenasi minyak sawit. Penelitian ini fokus untuk menentukan kondisi yang optimum untuk rekoveri nikel menjadi produk larutan nikel sulfat. Kondisi optimum ini ditentukan dengan konsentrasi asam sulfat, rasio padatan:cairan, temperatur reaksi dan waktu pelarutan. Penentuan kadar nikel ditentukan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).

1.2. Perumusan Masalah Bagaimana kemampuan pelarut asam sulfat (H2SO4) untuk me-rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai.


1.3. Pembatasan Masalah 1. Bahan katalis nikel terpakai yang digunakan adalah sisa katalis nikel dari salah satu pabrik oleokimia di Kawasan Industri Medan II Mabar 2. Pelarut yang digunakan untuk me-rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai adalah asam sulfat.

1.4. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi optimum pada rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai menggunakan pelarut asam sulfat (H2SO4). Kondisi optimum diperoleh dengan menentukan temperatur reaksi dan diikuti dengan penentuan konsentrasi asam, rasio antara katalis nikel terpakai:volume pelarut dan waktu pelarutan yang terbaik untuk me-rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai.

1.5. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang penggunaan pelarut H2SO4 untuk memperoleh kembali nikel dari katalis nikel terpakai serta memberikan informasi pemanfaatan sisa katalis nikel dari proses hidrogenasi pada industri minyak sawit.

1.6. Metode Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium, dimana bahan yang digunakan adalah katalis nikel terpakai (spent catalyst) yang diperoleh dari industri


proses hidrogenasi minyak sawit. Katalis nikel terpakai dicampur dengan asam sulfat (H2SO4) dalam labu erlenmeyer. Beberapa parameter yang mempengaruhi ekstraksi nikel ditentukan seperti temperatur reaksi, konsentrasi asam, rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dan waktu pelindian. Pada tahap awal, dilakukan penelitian pendahuluan dengan menentukan temperatur reaksi maksimum dengan memvariasikan waktu proses pelindian. Penelitian ini didasarkan pada Mat. 1999 yang telah melaporkan bahwa pelarut asam yang terbaik adalah asam sulfat. Setelah diperoleh temperatur optimum dilakukan penelitian selanjutnya yaitu penentuan konsentrasi asam, rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dan waktu proses pelindian optimum dengan variasi tertentu. Penelitian ini dilakukan dengan menentukan Critical Control Design (CCD) menggunakan Responce Surface Methodology (RSM). Variasi konsentrasi asam yang digunakan adalah 2M, 4M, 6M, 8M, 10M, variasi rasio antara katalis nikel terpakai:volume pelarut (g/mL) adalah 1:12, 1:14, 1:16, 1:18, 1:20, dan variasi waktu pelarutan (jam) adalah 1, 2, 3, 4 dan 5. Logam nikel yang telah diekstraksi dari katalis nikel terpakai ditentukan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Kondisi optimum ditentukan dengan melihat persentasi rekoveri yang terbesar. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan software SPSS versi 16 untuk membuat persamaan garis regresi dari kurva kalibrasi logam Ni, Fe, Cu, Pb dan


Cd. Sedangkan untuk menentukan kondisi optimum rekoveri nikel menggunakan software Minitab versi 15.

1.7. Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara – Medan. Analisis kadar nikel dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan dan Badan Riset Industri dan Standardisasi Departemen Perindustrian, Medan.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Minyak Sawit dan Minyak Inti Sawit Minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit dihasilkan dari buah kelapa sawit. Minyak sawit dihasilkan dengan cara ekstraksi bagian mesokarp buah kelapa sawit sedangkan minyak inti sawit dihasilkan dengan esktraksi bagian inti sawit. Minyak sawit dan minyak inti sawit mengandung trigliserida dengan komposisi asam lemak berbeda (Haryati. 1999). Minyak sawit kasar (CPO) dan minyak inti sawit kasar (CPKO) mengandung komponen mayor seperti trigliserida serta komponen minor diantaranya asam lemak bebas, glikolipid, fosfolipid, logam berat (Fe, Cu, dll) (Goh. 1984). Kedua jenis produk ini tidak dapat langsung dikonsumsi, sehingga diperlukan suatu proses untuk menghilangkan senyawa-senyawa pengotor tersebut yaitu dengan cara rafinasi. Proses rafainasi dilakukan dengan beberapa tahapan diantaranya penghilangan gum (degumming), pemucatan (bleaching), dan penghilangan bau (deodorisasi). Minyak sawit dan minyak inti sawit dapat difraksinasi berdasarkan fraksi padat dan fraksi cairnya. Fraksinasi minyak sawit menghasilkan fraksi olein (palm olein) dan fraksi stearin (palm stearin) sedangkan minyak inti sawit difraksionasi menghasilkan fraksi olein (palm kernel olein) dan fraksi stearin (palm kernel stearin).


Karakteristik dari produk turunan minyak sawit dan minyak inti sawit ditunjukkan pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2. Karakteristik produk turunan minyak sawit dan minyak inti sawit dapat dimanfaatkan untuk membuat produk pangan dan non pangan. Salah satu proses yang digunakan untuk memodifikasi produk turunan minyak sawit dan minyak inti sawit adalah dengan cara hidrogenasi. Dengan proses hidrogenasi minyak sawit dan minyak inti sawit dapat dihasilkan produk sebagai bahan baku pembuatan shortening, margarin dan oleokimia seperti fatty acid, fatty alcohol, dll (Basiron. 2000). Tabel 2.1. Karakteristik Produk Minyak Sawit Palm Olein

Palm Stearin

193

150

Jumlah sampel Komposisi asam lemak

Rata-rata

Kisaran

Kisaran

C12:0

0,2

0,1-0,5

0,1-0,6

C14:0

1

0,9-1,4

1,1-1,9

C16:0

39,8

37,9-41,7

47,2-73,8

C16:1

0,2

0,1-0,4

0,05-0,2

C18:0

4,4

4,0-4,8

4,4-5,6

C18:1

42,5

40,7-43,9

15,6-37,0

C18:2

11,2

10,4-13,4

3,2-9,8

C18:3

0,4

0,1-0,6

0,1-0,6

C20:0

0,4

0,2-0,5

0,1-0,6

58

56,1-60,6

21,6-49,4

21,6

19,4-23,5

44,5-56,2

Bilangan iodin (Wijs) o

Titik leleh ( C)

Sumber: Tan. 1981b dalam Basiron.2004 Keterangan: ND = no detection (tidak terdeteksi)


Tabel 2.2. Karakteristik Produk Minyak Inti Sawit Palm Kernel Oil

Palm Kernel Olein

Palm Kernel Stearin

118

52

49

Jumlah sample Komposisi asam lemak

Rata-rata

Kisaran

Rata-rata

Kisaran

Rata-rata

Kisaran

C6:0

0,3

0,1-0,5

0,3

0,2-0,4

0,1

0-0,1

C8:0

4,2

3,4-5,9

4,3

3,6-5,0

1,9

1,5-2,3

C10:0

3,7

3,3-4,4

3,6

3,2-4,5

2,7

2,5-2,9

C12:0

48,7

46,3-51,1

44,7

42,1-46,3

56,6

54,8-58,2

C14:0

15,6

14,3-16,8

14

12,3-15,5

22,4

21,1-24,1

C16:0

7,5

6,5-8,9

8,3

7,4-10,6

8

7,2-8,6

C18:0

1,8

1,6-2,6

2,3

1,8-2,7

1,8

1,3-2,2

C18:1

14,8

13,2-16,4

19,2

14,6-21,3

5,6

4,6-6,8

C18:2

2,6

2,2-3,4

3,3

2,6-3,8

0,8

0,6-1,1

C20:0

ND

ND

0,1

0-0,2

0,1

0-0,2

Bilangan iod (Wijs)

17,9

16,2-19,2

23

20,6-25,3

7

5,8-8,1

(%w/w)

Sumber: Tang. 1995 dalam Basiron.2004 Keterangan : ND = no detection (tidak terdeteksi)

2.2. Hidrogenasi Minyak Sawit dan Minyak Inti Sawit Hidrogenasi minyak sawit merupakan proses penambahan molekul hidrogen kedalam minyak untuk menurunkan ketidakjenuhan minyak atau lemak (Wongsoon. 2002 dan Ketaren. 2005). Proses hidrogenasi dikembangkan oleh W. Norman 1902, dengan mengkonversikan minyak cair menjadi bentuk semi padat yang digunakan untuk shortening, margarin dan cocoa butter subtitutte (CBS), fatty acid, fatty alcohol, dll. Mekanisme reaksi hidrogenasi dijelaskan oleh Dijsktra. 1997, yaitu dua atom hidrogen ditambahkan kedalam ikatan rangkap dua seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1.


k1 D

+

H

Æ

DH

(1)

k2 DH

Æ

D

+

H(lambat)

(2)

k3 DH

+

H

Æ

M(relatif cepat)

(3)

MH

(4)

k4 M

+

H

Æ k5

MH

Æ

M

+

H(pembentuan trans) (5)

k6 MH

+

H

Æ

S(lambat)

(6)

Gambar 2.1. Skema Reaksi Hidrogenasi Menunjukkan Penambahan Hidrogen ke Dalam Molekul Diena (D) dan Monoena (M) Melalui Hidrogenasi Parsial (DH dan MH) Membentuk Stearat (S) Proses hidrogenasi ini adalah reaksi antara tiga komponen diantaranya minyak, hidrogen dan katalis. Reaksi ini dipengaruhi oleh permukaan katalis dimana minyak dan molekul gas diserap oleh permukaan katalis. Variabel yang mempengaruhi hasil dari proses hidrogenasi adalah temperatur, kecepatan pengadukan, tekanan hidrogen dalam reaktor, jumlah katalis, jenis katalis, kemurnian gas, sumber bahan baku dan kualitas bahan baku (Dijsktra. 1997). Faktor-faktor ini menentukan karakteristik fisiko-kimia minyak dan lemak yang dihasilkan. Pengaruh dari variabel-variabel tersebut sebagai berikut:


a. Temperatur

hidrogenasi.

Reaksi

hidrogenasi

lebih

cepat

dengan

meningkatnya temperatur. Meningkatnya temperatur akan memudahkan minyak bereaksi dengan gas hidrogen. Hidrogenasi merupakan reaksi eksotermik yang akan menurunkan bilangan iodin minyak dan lemak. b. Tekanan. Tekanan yang digunakan untuk menghidrogenasi minyak dan lemak berkisar antara 0,8-4 atm (10-60 psi). Pada tekanan rendah gas hidrogen dilarutkan dalam minyak tetapi tidak menutupi permukaan katalis. c. Pengadukan. Fungsi pengadukan adalah untuk mendukung pelarutan hidrogen dalam permukaan katalis dan digunakan untuk menghomogenkan panas atau dingin dalam reaktor. Pengadukan sangat signifikan mempengaruhi isomerisasi dan keselektifan. d. Jumlah katalis. Laju reaksi hidrogenasi lebih cepat dengan meningkatnya konsentrasi katalis. Peningkatan laju reaksi disebabkan oleh meningkatnya aktifitas permukaan katalis. e. Jenis katalis. Katalis dipilih sesuai dengan pengaruhnya pada laju reaksi, isomerisasi geometris dan keselektifannya. Katalis nikel sangat baik digunakan untuk hidrogenasi minyak nabati. Katalis nikel dibuat dengan menambahkan logam inert sebagai bahan pendukung. Aktifitas katalis tergantung pada bagian yang aktif pada proses hidrogenasi. Bagian yang aktif ditempatkan pada permukaan katalis. Tingginya selektifitas katalis akan mengurangi asam linolenat tanpa menghasilkan asam lemak stearat tetapi


menghasilkan produk dengan stabilitas oksidasi yang baik dan memiliki titik leleh rendah. f. Pengotor katalis. Pengotor katalis merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi produk yang akan dihasilkan. Pengotor katalis mengurangi konsentrasi katalis sehingga keefektifitasan dan laju reaksinya menurun. g. Penggunaan katalis terpakai. Penggunaan katalis terpakai akan menurunkan efektifitas katalis karena di dalamnya mengandung sabun yang terbentuk oleh reaksi asam lemak bebas dengan katalis. Umumnya hidrogenasi minyak dan lemak menggunakan katalis baru. h. Sumber minyak. Selektifitas hidrogenasi tergantung pada jenis asam lemak tak jenuh. Minyak dengan kandungan asam linoleat atau linolenat tinggi akan terhidrogenasi lebih cepat dibandingkan minyak dengan kandungan asam oleat tinggi (O’Brien, 1998). Pada dasarnya, proses ini sangat sederhana seperti yang ditunjukkan sebagai berikut: k1 k2 k3 Asam linolenat Æ Asam linoleat Æ Asam Oleat Æ Asam stearat (C18:3) (C18:2) (C18:1) (C18:0) Dimana: k1, k2 dan k3 adalah konstanta reaksi (Hui. 1996). Proses hidrogenasi minyak dan lemak akan merubah sifat fisiko-kimia minyak dan lemak seperti isomerisasi geometri, posisi isomerisasi, konjugasi dan hidrogenasi. Proses hidrogenasi diilustrasikan sebagai berikut: 1. Hidrogenasi ikatan rangkap dua dalam rantai asam lemak tak jenuh


Æ

C=C Ikatan rangkap (tak jenuh)

C-C Ikatan tunggal (tak jenuh)

2. Isomerisasi geometri, yaitu perubahan isomer cis menjadi trans dalam rantai asam lemak tak jenuh H

H Æ

C=C H2C

CH2

CH2

isomer cis

H

C=C H

CH2

isomer trans

3. Konjugasi, pembentukan sistem terkonjugasi ikatan tak jenuh lebih dari satu adalah bentuk khusus dari posisi isomerisasi. 4. Isomerisasi posisional yaitu perubahan dari ikatan tak jenuh dalam asam lemak tak jenuh Proses hidrogenasi merupakan proses modifikasi yang penting untuk meningkatkan nilai tambah bagi minyak. Dari segi kualitas, proses hidrogenasi akan merubah titik leleh dan kandungan lemak padat menjadi lebih tinggi, sedangkan bilangan iodin semakin rendah. Proses hidrogenasi dari minyak dan lemak dapat dilakukan secara parsial dan total. Hidrogenasi sebagian adalah proses yang merubah sebagian asam lemak tak jenuh menjadi asam lemak jenuh, dan berpotensi menghasilkan asam lemak trans. Sedangkan hidrogenasi total adalah proses yang merubah seluruh asam lemak tidak jenuh menjadi asam lemak jenuh (Basiron. 2000).


Proses hidrogenasi minyak sawit dilakukan dengan memanaskan minyak pada suhu 110oC-180oC dalam keadaan vakum. Setelah suhunya tercapai katalis nikel ditambahkan sebesar 0,2% dari berat minyak. Bila minyak sulit untuk dihidrogenasi maka jumlah katalis ditambahkan (Wongsoon. 2002). Gas hidrogen dimasukkan kedalam reaktor dan diaduk. Proses pengadukan dilakukan selama 2-8 jam. Minyak dan lemak Dipanaskan pada suhu 110oC-180oC dalam keadaan vakum Katalis nikel ditambahkan

Dimasukkan hidrogen dan diaduk Katalis disaring

Minyak terhidrogenasi Gambar 2.2. Proses hidrogenasi (Sumber: Basiron. 2000)

Setelah diperoleh minyak dengan karakteristik tertentu minyak dipisahkan dari katalis dengan cara penyaringan. Katalis hasil penyaringan disebut katalis nikel


terpakai (spent catalyst). Skema proses hidrogenasi ditunjukkan pada Gambar 2.2 (Basiron. 2000).

2.3. Katalis Nikel Katalis nikel sangat dikenal dalam proses industri. Nikel telah banyak digunakan dalam reaksi hidrogenasi, alkilasi, hidroalkilasi dan pemecahan (cracking). Komposisi katalis nikel tergantung daripada reaksi yang terjadi sebagai contoh untuk reaksi hidroalkilasi, katalis nikel mengandung logam lain seperti tungsten. Katalis nikel umumnya memiliki aktifitas yang tinggi tetapi karena sering digunakan aktifitasnya menurun dan reaksinya tidak efektif lagi (Mat. 1999). Nikel juga telah digunakan dalam proses hidrogenasi minyak dan lemak. Hidrogenasi minyak kedelai menggunakan katalis Raney telah dilakukan dan menghasilkan beberapa asam lemak trans. Perusahaan katalis Raney pertama kali membuatnya dengan mencampurkan nikel dan aluminium dengan rasio 1:1. Pencampuran ini dilakukan untuk menghasilkan produk yang diinginkan dalam bentuk serbuk. Campuran dijual dalam bentuk serbuk dan diaktifkan oleh pengguna. Namun karena adanya pengaruh logam nikel terhadap lingkungan, campuran nikel tersebut diaktifkan di perusahaan yang memproduksinya. Aktivasi dilakukan dengan melarutkan aluminium dengan larutan basa kuat. Tabel 2.3 menunjukkan karakteristik katalis hidrogen dari diena menjadi monoena dengan Ni3S2 dan hidrogenasi triena menjadi monoena dengan tembaga. Tembaga lebih stabil untuk minyak yang mengandung asam linolenat yang lebih


rendah. Dari Tabel 2.3 juga ditunjukkan bahwa katalis nikel merupakan katalis terbaik karena dapat digunakan berulang kali (Blictz dan Grosch. 1987). Tabel 2.3. Karakteristik Katalis Hidrogenasi Katalis

Selektifitas

Asam lemak trans (%w)

S32

S21

Nikel

2-3

40

40

Ni3S2

1-2

75

90

10-12

50

10

Tembaga

Sumber: Blictz dan Grosch. 1987 Katalis Nikel Sulfur Penambahan sulfur kedalam katalis nikel memberikan pengaruh yang cukup besar. Pengaruhnya adalah menghambat aktifitas nikel dalam proses hidrogenasi dan menghasilkan produk dengan jumlah asam lemak trans yang besar (Hui. 1996). Nikel Raney Nikel Raney adalah sejenis katalis padat yang terdiri dari butiran halus aloi nikel-alumunium yang digunakan dalam berbagai proses industri. Nikel Raney dikembangkan pada tahun 1926 oleh insinyur Amerika Murray Raney sebagai katalis alternatif untuk hidrogenasi minyak nabati pada berbagai proses industri. Saat ini, nikel Raney digunakan sebagai katalis heterogen pada berbagai macam sintesis organik dan umumnya untuk reaksi hidrogenasi. Katalis ini umumnya mengandung 85% nikel (b/b), berkorespondensi dengan dua atom nikel untuk setiap atom aluminium. Aluminium membantu menjaga stuktur pori katalis ini secara keseluruhan (www.wikipedia. 2008).


2.4. Penentuan Logam Nikel Sebagai Nikel Oksida Logam nikel dapat ditentukan kadarnya sebagai nikel oksida. Caranya yaitu panaskan larutan nikel di dalam porselen dengan air bromin dan kalium hidroksida dan nikel akan mengendapkan sebagai nikel hidroksida (NiOH) yang berwarna coklat. Endapan disaring, dicuci dan didekantasi dengan air panas, dikeringkan dan setelah pembakaran disaring, dipanaskan dan ditimbang sebagai NiO (Treadwell, 1961).

2.5. Katalis Nikel Terpakai (Spent Catalyst) Katalis yang digunakan dalam hidrogenasi minyak dan lemak akan menjadi limbah dan disebut katalis terpakai. Umumnya katalis yang digunakan adalah nikel karena memiliki luas area permukaan yang besar dan digunakan dalam bentuk serpihan dan granula. Katalis nikel terpakai dihilangkan dari minyak terhidrogenasi menggunakan metode penyaringan atau dengan filter press. Katalis nikel terpakai yang mengandung nikel, material lain dan residu minyak atau lemak disaring untuk meperoleh kembali katalis nikel terpakai yang baik (Hui. 1996). Katalis nikel terpakai hasil proses hidrogenasi mengandung beberapa material. Nasir. 2001, melaporkan bahwa katalis nikel terpakai yang berasal dari perusahaan Jahan Vegetable Oil. Co, Iran mengandung material seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.4.


Tabel 2.4. Komposisi Katalis Nikel Terpakai Produksi Jahan Vegetable Oil. Co, Iran (3 sampel) Material

Kandungan (%)

Kadar air

1,71

Besi

2,31

Nikel

10,00

Material inert

43,00

Lemak

44,01

Sumber: Nasir. 2001 Dzulkefly. 2002, melaporkan bahwa katalis nikel terpakai yang dihasilkan industri oleokimia berbahan dasar minyak sawit dan minyak inti sawit mengandung residu minyak (42,2-54,0%), nikel (11,3-15,6%), Mg (1,7-2,5%) dan Ca (3,8-5,7%). Sedangkan logam lain seperti Fe, K, Na, Al, Zn, Cu, Cr dan Mn sebesar < 0,1%. Idris, J dan Hamid (2008) melaporkan hasil difraksi sinar X katalis nikel terpakai yang dihasilkan industri rafinasi minyak sawit dan katalis nikel terpakai mengandung NiO. TiO, MgNiO, CuNiO, LiO dan lain-lain. Kegunaan katalis nikel terpakai dalam bentuk terhidrogenasi sangat terbatas. Perusahaan M. A. Hanna Cleveland, Ohio menggunakan beberapa persen saja. Perusahaan ini menggunakan katalis nikel terpakai untuk menghasilkan ferro-nikel yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan stainless steel. Untuk mensuplai bahan dasar nikel, Hanna melakukan modifikasi untuk umpan produksi dengan mencampur katalis nikel terpakai dengan 10% nikel baru.


Ada dua cara untuk me- recycle katalis nikel terpakai yaitu piroproses dan hidroproses. Piroproses dikembangkan oleh V.D. Atchisonom, A. Englishem dan D. Halterom. Proses ini dilakukan dengan oksidasi katalis nikel terpakai pada temperatur tinggi dan proses pemisahan nikel. Hidroproses dilakukan berdasarkan kelarutan dari komponen nikel dalam pelarut asam. Namun saat ini kedua metode tersebut telah dikombinasikan untuk mendapatkan kembali nikel ( Matkovic. 2006). Katalis nikel terpakai dapat diklasifikasikan sebagai limbah padat dan dapat menimbulkan masalah terhadap lingkungan (Cutchey. 2000). Beberapa perusahaan membuang katalis nikel terpakai di dalam tanah (land fill). Dengan adanya perhatian terhadap lingkungan, katalis nikel terpakai digunakan kembali (recycling) atau diubah bentuknya menjadi produk garam nikel lain. Pelarut untuk mengekstraksi bahanbahan organik dalam komponen katalis nikel terpakai yang paling efektif adalah pelarut polar seperti isopropanol dan metil etil keton. Pembakaran adalah teknik reklamasi katalis nikel terpakai yang dapat digunakan. Dengan cara pembakaran dapat diuraikan bahan-bahan organik dan residu karbon teroksidasi. Abu dari hasil pembakaran mengandung nikel oksida dan silika. Energi yang digunakan dalam metode ini disesuaikan dengan kandungan panas katalis nikel terpakai. Katalis nikel terpakai yang dihasilkan sangat terbatas kegunaannya. Di masa mendatang dengan memanfaatkan komposisi katalis nikel terpakai termasuk fraksi organik dapat dihasilkan teknologi baru untuk menghasilkan produk dengan nilai tambah yang lebih tinggi (Hui. 1996).


2.6. Proses Rekoveri Nikel dari Katalis Nikel Terpakai Katalis nikel terpakai masih mengandung minyak dan lemak. Minyak dan lemak dapat di-rekoveri dari katalis nikel terpakai menggunakan pelarut organik seperti heksan. Proses pemisahan yang telah digunakan untuk mengekstraksi garam nikel sebagai berikut: 1. Evaporasi. Proses evaporasi dapat me-rekoveri lebih dari 90%. Evaporasi merupakan metode yang sangat sederhana dioperasikan dan harganya relatif lebih murah. 2. Osmosis. Proses ini menggunakan membran semipermeabel 3. Elektrodialisis 4. Penukar ion. Cara ini menghasilkan randemen ekstraksi garam nikel sebesar 97%. 5. Elektrolitik. (Gouthro. 1999) Rekoveri nikel telah banyak dilakukan oleh beberapa peneliti dengan melarutkan nikel menggunakan asam sulfat, asam nitrat dan asam klorida. Invascan dan Roman. 1975, melaporkan rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai digunakan di pabrik amonia dengan cara pelarutan menggunakan asam sulfat. Rekoveri nikel sebagai NiSO4 sebesar 99%. Almansi dan Abdel Monem. 2002, juga melaporkan proses pelarutan nikel dengan asam sulfat menghasilkan rekoveri sebesar 99%. Mackenzie. 2006, melaporkan untuk me-rekoveri nikel dari katalis nikel terpakai dengan cara pengendapan dan nikel hidroksida akan terbentuk, pelarut yang digunakan adalah fenolik oksim (LIXR84-INX) dan pelarutan nikel menggunakan


asam sulfat. Chaudray. 1993, melaporkan proses pelarutan katalis nikel terpakai menggunakan asam klorida menghasilkan nikel sebesar 17,7% dan rekoveri 73% dengan konsentrasi HCl 28,8% pada 80oC. Reaksi antara nikel dengan asam sulfat, asam nitrat dan asam klorida ditunjukkan di bawah ini (Miazga. 2008). NiO

+

2HCl

Æ

NiCl2 +

H2O

NiO

+

H2SO4

Æ

NiSO4

+

H2O

NiO

+

2HNO3

Æ

Ni(NO3)2+

H2O

2.7. Pemanfaatan Logam Nikel Nikel banyak dimanfaatkan dalam berbagai bentuk baik sebagai unsur tunggal maupun dalam bentuk senyawa. Beberapa bentuk senyawa nikel yang telah dihasilkan seperti Ni oksida, nikel nitrat, nikel sulfat dan nikel florida. Nikel oksida. Senyawa ini digunakan sebagai katalis pada proses hidrogenasi. Níkel nitrat. Digunakan dalam industri keramik sebagai pewarna coklat dan bahan baku pada proses elektroplating. Nikel sulfat. Produk ini dihasilkan dengan cara melarutkan nikel atau nikel oksida dengan asam sulfat. Produksi nikel sulfat tahun 2005, kira-kira sebesar 10 juta Kg. Kegunaan nikel sulfat adalah sebagai bahan baku elektroplating untuk menghasilkan nikel dan digunakan dalam pembuatan stainless steel. Karakteristik nikel sulfat komersial ditunjukkan pada Tabel 2.5. Larutan nikel sulfat bereaksi dengan natrium karbonat menghasilkan endapan nikel karbonat dan dapat digunakan sebagai katalis dan pewarna. Penambahan


ammonium sulfat pada nikel sulfat menghasilkan produk Ni(NH4)2SO4.6H2O dan pewarna biru dihasilkan oleh produk Fe(NH4)2SO4·6H2O. Larutan NiSO4·6H2O bereaksi dengan ammoniak menghasilkan [Ni(NH3)6]SO4 dan dengan etilendiamin menghasilkan [Ni(H2NCH2CH2NH2)3]SO4 yang dapat digunakan sebagai bahan pengkalibrasi. Tabel 2.5. Karakteristik Nikel Sulfat Komersial Nama produk Bentuk dan warna Analisis kimia Ni Co Fe Cu Mn Zn Pb Ca Mg Cd NO3Sumber: Chanyue. 2006

Nikel sulfat Kristal hijau Hasil (%) 22.0 Minimum 0.0230 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0300 0.0097 0.0020 0.0100

Nikel klorida. Bahan ini sering digunakan sebagai bahan untuk sintesis organik diantaranya: a. Sebagai asam Lewis, contohnya pada isomerisasi dienol:

b. Nikel klorida dikombinasikan dengan CrCl2 untuk mereaksikan aldehid dan vinilik iodida untuk menghasilkan allilik alkohol c. Bersama LiAlH4 sebagai bahan untuk merubah alkena menjadi alkana


d. Sebagai prekursor bagi nikel borida dengan cara reaksi in situ nikel klorida dan NaBH4 e. Sebagai prekursor untuk mereduksi aldehid, alkena dan senyawa aromatik nitro f. Sebagai katalis untuk pembuatan dialkil arilfosfonat dari fosfit dan aril iodida (ArI) ArI + P(OEt)3 → ArP(O)(OEt)2 + EtI

(www.wikipedia.com)

2.8. Nikel, Kesehatan dan Sifat Racun Nikel adalah logam putih perak yang keras. Nikel bersifat liat, dapat ditempa dan sangat kukuh. Logam ini melebur pada 1455oC dan bersifat sedikit maknetis. Garam-garam nikel (II) yang stabil, diturunkan dari nikel (II) oksida, NiO yang merupakan zat bewarna hijau (Vogel. 1985). Nikel merupakan unsur yang penting dan merupakan komoditas utama, tetapi nikel dalam bentuk senyawanya dapat menyebabkan iritasi pada kulit dan dapat menyebabkan peradangan pada lambung. Jenis – jenis senyawa nikel seperti nikel sulfat, nikel sulfida dan nikel oksida dapat menimbulkan peradangan pada paru-paru, gusi dan kanker. Peradangan dapat berkembang pada hewan pengerat secara kronis jika keracunan nikel dalam bentuk abu nikel, NiO2 atau NiO. Nikel dan senyawaannya digolongkan sebagai karsinogenik bagi manusia oleh International Agency for Research on Cancer (IARC). (Morgan. 1994 dan IARC. 1990).


Zhang. 2003, melaporkan bahwa nikel dalam bentuk ultrafine nikel lebih berpotensi menyebabkan peradangan pada lambung daripada nikel standar. Dengan demikian nikel merupakan logam berat yang beracun bagi manusia (Anonim. 2008). Senyawa nikel dapat ditemui di dalam teh dan coklat. Umumnya coklat yang berasal dari cocoa butter substitute mengandung logam nikel karena pada proses pembuatannya digunakan katalis nikel. Jika coklat dan teh mengandung nikel dalam jumlah besar akan menimbulkan pengaruh negatif terhadap kesehatan manusia. (Surface Engineering Association. 2001). Nikel dapat menyebabkan pengaruh akut pada: a. Pernafasan : dapat menyebabkan iritasi dan radang asma b. Pencernaan: dapat menyebabkan kejang perut c. Kulit : dapat menyebabkan iritasi d. Mata : dapat menyebabkan iritasi Nikel dapat menyebabkan pengaruh kronis pada: a. Pernafasan : radang paru-paru b. Pencernaan : dapat menyebabkan keracunan nikel c. Kulit : dapat menyebabkan dermatitis d. Mata : dapat menyebabkan kebutaan (Anonim. 1994 dan Anonim. 2003)


2.9. Asam Sulfat Asam sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4 yang merupakan asam mineral (anorganik) kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat banyak kegunaannya termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia. Kegunaan utamanya adalah pada proses bijih mineral, sintesis kimia, proses air limbah dan pengilangan minyak. Reaksi hidrasi (pelarutan dalam air) dari asam sulfat adalah reaksi eksoterm yang kuat. Jika air ditambah ke dalam asam sulfat pekat akan terjadi pendidihan. Sehingga cara yang dilakukan adalah penambahan asam ke dalam air dan bukan sebaliknya. Hal ini terjadi disebabkan oleh perbedaan isi padu kedua cairan. Air kurang padu dibanding asam sulfat dan cenderung untuk terapung di atas asam. Reaksi tersebut membentuk ion hidronium: H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-. Asam sulfat memiliki sifat mengeringkan sehingga asam sulfat merupakan agen pengering yang baik dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan kering (www.wikipedia.com).

2.10. Aplikasi Metoda Response Surface Response surface methodology (RSM) adalah metoda rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian-penelitian di bidang industri. Penggunaan metoda ini dimaksudkan untuk mendesain rancangan percobaan yang akan dilakukan guna memperoleh nilai optimum dari variabel operasi (proses) yang digunakan (Iriawan.


2006). Nilai optimum yang diperoleh dapat berupa titik maupun daerah (zona) tertentu. Hal ini memberi keluasan dalam menentukan suatu kondisi operasi yang akan digunakan berkaitan dengan keterbatasan alat (fasilitas) dan ketersediaan bahan yang digunakan. Penggunaan metoda ini memiliki keunggulan dalam hal reduksi jumlah run percobaan yang dilakukan. Dengan jumlah run percobaan yang lebih sedikit dapat memberikan hasil yang sama dengan metoda lain yang jumlah run percobaannya jauh lebih banyak. Rancangan model persamaan yang ditawarkan untuk tiga faktor adalah sebagai berikut: Y = β1 + β2χ1 + β3χ2 + β4χ3 + β5χ1 χ2+ β6χ2 χ3 + β7χ1χ3+ β8χ12 + β9χ22 +β10χ32 +ε Dimana : a. Y adalah variable response yang diukur yaitu % rekoveri nikel b. β1 sampai β9 adalah konstanta linier, kuadratik dan hasil regressi koefisien diagonal c. ε adalah error term


BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1. Bahan-bahan a. Katalis Nikel Baru b. Katalis nikel terpakai c. Asam Sulfat

p.a.E.Merck

d. N-heksan

p.a.E.Merck

e. Nikel Sulfat

p.a.E.Merck

f. Akuades g. Larutan standar masing-masing: Fe, Cu, Cd dan Pb

E.Merck

3.2. Alat-alat a. Neraca Analitik

Sartorius

b. Hot Plate stirer

Ika – Ret BC

c. Termometer

Ika – Ret BC

d. Seperangkat alat soklet e. Rotarievaporator

Buchi

f. Alat-alat gelas

Pyrex

g. Kertas saring Whatman no.1 h. Seperangkat alat SSA

Shimadzu

i. Mikro pipet 10-100 μL

Socorex


3.3. Rancangan Percobaan Percobaan awal dilakukan untuk menentukan temperatur reaksi optimum. Dalam hal ini, percobaan didasarkan pada penelitian yang telah dilakukan oleh Mat. 1999. Percobaan dilakukan dengan memvariasikan waktu reaksi serta temperatur reaksi pada konsentrasi asam dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang tetap. Variasi suhu yang digunakan adalah 60, 70, 80 dan 90 sedangkan variasi waktu 0, 30, 60, 90 dan 120 menit. Percobaan ini juga dilakukan untuk memperoleh data untuk menentukan energi aktivasi melangsungkan reaksi pelindian dalam sebuah gelas erlenmeyer yang dikontrol suhunya pada interval waktu tertentu. Response Surface Methodology digunakan untuk mendesain percobaan dalam menentukan kondisi optimum proses pelindian nikel dari katalis nikel terpakai dengan mengaplikasikan tiga faktor sebagai variabel bebas yaitu: a.

konsentrasi asam sulfat (H2SO4)

b.

Waktu reaksi

c.

Rasio katalis nikel terpakai terhadap volume asam sulfat (H2SO4)

Penentuan % rekoveri nikel berdasarkan persamaan berikut: % Rekoveri Ni = Konsentrasi Ni setelah proses pelindian (%) x 100% Konsentrasi Ni dalam katalis nikel terpakai (%)

Percobaan dirancang mengikuti bentuk Central Composite Design (CCD) (Iriawan. 2006). Level terkode percobaan disajikan pada Table 3.1 dan Tabel 3.2.


Tabel 3.1. Perlakuan Terkode Untuk Proses Pelindian Nikel Perlakuan Terkode

Perlakuan Konsentrasi asam (M) Rasio katalis terpakai/volume

-1,682

-1

0

1

1,682

2

4

6

8

10

1:12

1:14

1:16

1:18

1:20

1

2

3

4

5

pelarut asam molar (g/mL) Waktu pelindian (jam)

Tabel 3.2. Central Composite Design (CCD) Untuk 3 Variabel No.

Konsentrasi asam (X1)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

-1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1.682 1.682 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Rasio spent catalyst/ pelarut asam (X2) -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 0 0 -1.682 1.682 0 0 0 0 0 0 0 0

Waktu reaksi (X3) -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 0 0 0 0 -1.682 1.682 0 0 0 0 0 0


3.4. Set-up dan Prosedur Percobaan 3.4.1. Analisa Kadar Nikel dalam Katalis Sebelum Proses Hidrogenasi (Dzulkifley. 2002) a. ditimbang 1g katalis nikel dimasukkan kedalam labu erlenmeyer 250 mL b. ditambahkan dengan 20 ml H2SO4 pekat, kemudian diaduk selama 5 jam kemudian disaring menggunakan kertas saring c. dipipet 0,1 mL filtrat dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL d. dilarutkan dengan akuades hingga tanda batas labu takar dan dianalisa kadarnya menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).

3.4.2. Analisa Kadar Nikel dalam Katalis Nikel Terpakai Sebelum dan Setelah Ekstraksi Residu Minyak (Dzulkifley. 2002) a. ditimbang 1g katalis nikel terpakai dimasukkan kedalam labu erlenmeyer 250 mL b. ditambahkan dengan 20 ml H2SO4 pekat, kemudian diaduk selama 5 jam kemudian disaring menggunakan kertas saring c. dipipet 0,1 mL filtrat dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL d. dilarutkan dengan akuades hingga tanda batas labu takar dan dianalisa kadarnya menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). e. Prosedur yang sama dilakukan terhadap katalis nikel terpakai setelah ekstraksi minyak


3.4.3. Prosedur Ekstraksi Residu Minyak dalam Katalis Nikel Terpakai a. 50 g katalis nikel terpakai dibungkus dengan kertas saring dan dimasukkan kedalam alat soklet b. dirangkai alat soxchlet, masukkan n-heksan 500 mL ke dalam labu. c. ektsraksi dengan waktu 8 jam pada suhu 60-65oC. d. setelah waktu tercapai, campuran antara minyak dan heksan diuapkan dengan rotarievaporator pada suhu 60-65oC. e. dihitung % ekstraksi minyak

3.4.4. Analisis Kadar Air Dalam Katalis Nikel Terpakai (Mat. 1999) a. ditimbang cawan dan dimasukkan katalis nikel terpakai sebanyak 5 ± 0,001 g b. dimasukkan ke dalam oven dan di keringkan pada suhu 110oC selama 2 jam c. ditimbang kembali berat cawan dan katalis nikel terpakai d. dihitung kadar air

3.4.5. Rekoveri Nikel dari Katalis Nikel Terpakai Proses pelindian dilakukan dengan peralatan reaktor berupa erlenmeyer dengan volume 250 mL yang dilengkapi dengan pengaduk magnetis dan termometer. Reaktor dipanaskan hingga suhu yang diinginkan menggunakan hot plate. Pengadukan dilakukan dan diatur pada kecepatan konstan (300 rpm) selama percobaan.


Mula-mula labu erlenmeyer diisi dengan sejumlah katalis nikel terpakai yang telah dihilangkan minyaknya. Sejumlah asam sulfat dengan konsentrasi tertentu ditambahkan ke dalamnya. Reaktor ditutup dengan gabus yang telah dihubungkan dengan termometer agar mudah untuk mengontrol suhunya dan berguna untuk mencegah penguapan air. Pada waktu dan suhu yang telah ditentukan campuran reaksi disaring menggunakan kertas saring. Filtrat diukur volumenya, diencerkan dan dianalisa kadar nikel menggunakan SSA.

3.4.6. Karakterisasi Larutan Nikel Setelah Proses Pelindian (Matkovic. 2006) Larutan nikel sulfat hasil pelindian dikarakterisasi menggunakan SSA diantaranya penentuan Ni, Fe, Cu, Pb dan Cd.

3.5. Pengolahan Data 3.5.1. Optimasi Proses Pelindian Metoda Response Surface Methodology digunakan untuk menginvestigasi pengaruh konsentrasi asam sulfat, rasio katalis nikel terpakai terhadap pelarut asam (g/mL) dan waktu reaksi pada proses pelindian katalis nikel terpakai menggunakan asam sulfat. Pengaruh konsentrasi asam sulfat, rasio katalis nikel terpakai terhadap pelarut asam dan waktu reaksi dianalisa menggunakan multiple regression untuk memenuhi persamaan berikut:


Y = β1 + β2χ1 + β3χ2 + β4χ3 + β5χ1 χ2+ β6χ2 χ3 + β7χ1χ3+ β8χ12 + β9χ22 +β10χ32 +ε Dimana : a. Y adalah variable response yang diukur yaitu % rekoveri b. β1 sampai β9 adalah konstanta linier, kuadratik dan hasil regressi koefisien diagonal c. ε adalah error term Penyelesaian persamaan multiple regression dilakukan dengan metoda Sum of Square of Errors (SSE) menggunakan Program Minitab versi 15 untuk mendapatkan konstanta regresi.

3.5.2. Penentuan Energi Aktivasi Proses Pelindian Nikel Proses pelindian nikel dari katalis nikel terpakai menggunakan asam sulfat dapat digambarkan dengan persamaan reaksi berikut ini: NiO

+

H2SO4

Æ

NiSO4

+

H2O

Penentuan energi aktivasi didasarkan pada persamaan Arhenius yaitu: ln k = ln A – E/RT Pengolahan data untuk menentukan energi aktivasi proses pelindian nikel dilakukan dengan metoda pencocokan kurva menggunakan program Excel. Penggunaan program Excel untuk pencocokan sistem persamaan differensial secara simultan ke data percobaan.


3.6. Skema Pengambilan Data

1 g katalis nikel sebelum proses* ditambahkan 20 mL H2SO4 (p) distirer selama 5 jam disaring

Filtrat

Residu dipipet 0,1 mL dan dimasukkan kedalam labu takar 100 mL ditambahkan akuades sampai garis batas dianalisa kadar nikel dengan SSA

Hasil Catatan: *

Perlakuan yang sama diulang dengan menggunakan sampel katalis nikel terpakai sebelum dan setelah minyak diekstraksi

Skema 1. Analisa Kadar Nikel dalam Katalis (dzulkifley. 2002)


100 50 ggkatalis katalisnikel nikel terpakai

ditambahkan n-heksana 500 mL disoklet selama 8 jam pada suhu 60-65oC disaring Filtrat

Residu dievaporasi

Minyak

n-heksana ditimbang dan dihitung % ekstraksi residu minyak

Hasil

Skema 2. Prosedur Ekstraksi Residu Minyak dalam Katalis Nikel Terpakai (Nasir. 2001)


1 g katalis nikel terpakai* ditambah 14 mL H2SO4 2M distirer pada temperatur ruang pada 300 rpm selama 2 jam disaring

Filtrat

Residu dipipet 0,1 mL filtrat dan dimasukkan kedalam labu takar 100 mL ditambah akuades sampai tanda batas dianalisa kadar nikel menggunakan SSA dihitung % rekoveri

Hasil Catatan: *

Perlakuan yang sama diulang dengan kondisi yang telah ditentukan sesuai perlakuan 2-20 pada Tabel 3.2

Skema 3. Proses Pelindian Katalis Nikel Terpakai dengan Asam Sulfat (Idris. 2008)


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisa Bahan Baku Katalis Nikel Terpakai Analisa terhadap bahan baku katalis nikel terpakai meliputi analisa kadar minyak, kadar air dan kadar nikel. Selain itu, ditentukan juga kadar nikel dalam katalis nikel baru. Penentuan kadar logam baik Ni maupun Fe menggunakan persamaan kurva kalibrasi seperti ditunjukkan pada Lampiran (Tabel 1-6). Hasil analisa bahan baku diberikan dalam Tabel 4.1. berikut : Tabel 4.1. Hasil Analisa Bahan Baku Katalis Nikel Terpakai Katalis Nikel Parameter

Terpakai

Kadar Nikel, %

11,14 ± 0,03

Kadar Air, %

1,83 ± 0,08

Kadar Minyak, %

51,28 ± 1,19

Keterangan: ± : standar deviasi dari 2 kali pengulangan

Tabel 4.2. Hasil Analisa Katalis Nikel Baru Katalis Nikel Parameter Kadar Nikel, %

Baru 22,28 ± 0,03



Tabel 4.3. Komposisi Katalis Nikel Baru Komponen

% (Berat Kering)

Nikel

5-20%

Nikel Oksida

10-20%

Diatomaceus earth

10-20%

Trigliserida

50-60%

Metal Oksida

<5%

Sumber : Mat. 1999

a. Kadar Nikel Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa kadar nikel dalam katalis nikel terpakai sebesar 11,14%. Kadar nikel ini merupakan setengahnya dari katalis nikel baru yaitu sebesar 22,28% (Tabel 4.2). Hal ini juga telah dibuktikan oleh Nasir. 2002, yang melaporkan bahwa kadar nikel dalam katalis nikel terpakai 9% dan kurang dari setengah dari katalis baru. Penyebab menurunnya kadar nikel dalam katalis nikel terpakai adalah dikarenakan oleh meningkatnya komponen lain dalam katalis nikel seperti bahan organik (minyak) dan logam-logam selama proses. Berdasarkan Material Safety Data Sheet (MSDS) G-53H, komposisi dari katalis nikel baru ditunjukkan pada Tabel 4.3. Dari Tabel 4. 3 juga menunjukkan bahwa komposisi nikel dalam katalis nikel sebesar 5-20% dan nikel oksida sebesar 10-20%.


b. Kadar Minyak Katalis nikel baru mengandung trigliserida sebesar 50-60% (Tabel 4.3). Katalis nikel baru ini berupa padatan yang disalut dengan trigliserida agar nikel yang dikandung dalam katalis tidak teroksidasi. Hal ini disebabkan oleh nikel sangat mudah teroksidasi. Setelah proses hidrogenasi katalis nikel terpakai diekstraksi menggunakan heksan dan hasilnya menunjukkan bahwa katalis terpakai mengandung minyak sebesar 51,28%. Minyak dalam katalis nikel terpakai berupa padatan pada suhu kamar dan bewarna putih seperti ditunjukkan pada Lampiran (Gambar 7). Namun, bila minyak tersebut telah mengalami oksidasi akan dihasilkan minyak yang berwarna kuning. Nasir. 2002, menyatakan bahwa bila kualitas minyak masih baik maka minyak dapat digunakan sebagai bahan pangan namun jika kualitasnya sudah menurun dapat digunakan untuk produksi sabun. Dalam penelitian ini, diperoleh minyak sebanyak 51,28% dari katalis nikel terpakai. Jumlah ini cukup besar sehingga minyak tersebut dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk lain seperti sabun. c. Kadar Air Dari Tabel 4.1 katalis nikel terpakai mengandung air sebesar 1,83%. Air yang dikandung dalam katalis nikel terpakai mungkin disebabkan oleh minyak yang digunakan mengandung air. Katalis nikel mengandung diatomaceus earth yang dapat berfungsi juga sebagai adsorben sehingga air yang dikandung dalam minyak dapat diserap.


4.2. Penentuan Centre Point (Titik Pusat) untuk Central Composite Design (CCD) Hasil analisis kadar nikel dari katalis nikel terpakai yang telah diekstraksi minyaknya ditunjukkan pada Tabel 4.4 di bawah ini. Tabel 4.4. Komposisi Katalis Nikel Terpakai Setelah Ekstraksi Residu Minyak Parameter

Katalis Nikel Terpakai

Kadar Ni, %

35,35 ± 0,05

Kadar Fe, %

0,026 ± 0,01


Peningkatan kadar nikel dalam katalis nikel terpakai dari 11,14% menjadi 35,35 % disebabkan oleh minyak yang ada di dalamnya telah diekstraksi sehingga kadar nikel akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan oleh hilangnya minyak akan mengurangi faktor pembagi untuk penentuan kadar nikel.

4.2.1. Penentuan Nilai Temperatur Optimum Untuk menentukan nilai atau harga temperatur pada Centre Point (titik pusat) dilakukan percobaan pada 4 temperatur yang berbeda yaitu 60, 70, 80 dan 90oC. Pemilihan keempat temperatur ini didasarkan pada percobaan sebelumnya yang telah dilakukan oleh Mat. 1999, Idris. 2008 dan Miazga. 2008. Percobaan dilakukan dengan menggunakan rasio katalis nikel terpakai terhadap asam sulfat sebesar 1:10 (g/mL), konsentrasi asam sulfat 2M dan waktu proses pelindian 0, 30, 60, 90 dan 120 menit. Pemilihan kondisi percobaan merujuk kepada


percobaan yang dilakukan oleh Idris. 2008, pada proses pelindian katalis nikel terpakai dari proses hidrogenasi. Data hasil analisis ditunjukkan pada Lampiran (Tabel 19). Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa persen rekoveri semakin meningkat dengan meningkatnya waktu pelindian. Demikian juga halnya dengan suhu, semakin meningkat suhu maka persen rekoveri nikel semakin tinggi.

Gambar 4.1. Plot Pengaruh Suhu Pelindian dan Waktu Pelindian Terhadap Proses Pelindian Nikel Gambar 4.1 menunjukkan plot % rekoveri nikel-vs-waktu pada T = 60, 70, 80 dan 90oC. atau % rekoveri nikel yang dicapai semakin meningkat hingga suhu 80oC namun menurun dengan meningkatnya suhu (90oC). Untuk waktu yang sama (120 menit), % rekoveri nikel yang diperoleh pada temperatur 60oC, 70 oC, 80oC dan 90oC


masing-masing adalah 72,69%, 80,2%, 84,94% dan 74,9%. Secara parsial kenaikan temperatur merupakan penyumbang terjadinya peningkatan konversi karena kelarutan reaktan menjadi lebih tinggi. Dari Gambar 4.1 juga menunjukkan bahwa % rekoveri nikel tertinggi pada seluruh waktu (0, 30, 60 dan 120 menit) adalah pada suhu 80oC. Dengan dasar di atas dilakukan percobaan pada tekanan atmosferik untuk menghindarkan biaya operasional yang tinggi. Dan temperatur operasi maksimum adalah 80oC ditetapkan sebagai Centre Point variabel temperatur dalam desain percobaan.

4.3. Optimasi Proses Pelindian Katalis Nikel Terpakai Menggunakan Asam Sulfat Proses pelindian katalis nikel terpakai dari proses hidrogenasi dilakukan dengan 5 level variabel konsentrasi asam, rasio katalis nikel terhadap pelarut asam sulfat (g/mL) dan waktu proses pelindian. Optimasi dari pengaruh variabel-variabel dalam proses pelindian katalis nikel terpakai menjadi nikel sulfat dilakukan mengikuti metoda Response Surface dengan desain percobaan berbentuk CCD. Level faktor atau variabel dipilih dengan mempertimbangkan batas-batas pengoperasian dari alat-alat percobaan dan sifat-sifat reaktan. Respon yang diamati atau diukur (Y) adalah % rekoveri nikel yang diperoleh selama reaksi berlangsung untuk tiap run percobaan yang dianalisa menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Percobaan terdiri dari 20 run yang telah didesain mengikuti metoda


Response Surface yaitu CCD. Matriks untuk CCD dan % rekoveri nikel diberikan dalam Tabel 4.5. Tabel 4.5. Desain Percobaan dan % Rekoveri Nikel X1

X2

X3

Run

(konsentrasi asam sulfat, M)

(waktu pelindian, jam)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

-1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1.682 1.682 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-1 -1 1 1 -1 -1 1 1 0 0 -1.682 1.682 0 0 0 0 0 0 0 0

(rasio katalis nikel terpakai: pelarut asam sulfat, g/mL) -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 0 0 0 0 -1.682 1.682 0 0 0 0 0 0

Rekoveri nikel (%) 88,50 92,64 95,55 97,92 95,11 96,20 97,30 94,40 90,93 95,07 90,27 94,09 95,64 95,91 98,63 98,03 98,63 98,66 98,58 98,61

Delapan (8) run pertama (run 1 – 8) sesuai dengan desain faktorial dengan tiga faktor atau variabel dengan dua level (23) masing-masing level terkode adalah +1 dan –1. Untuk memperkirakan pengaruh lengkungan (curvature) secara menyeluruh digunakan centre point dengan level terkode 0 yang terdiri dari 6 run percobaan. Diperkirakan daerah pusat lengkungan kurva berada pada daerah run percobaan ini


(run 15 – 20). Sedang signifikansi pengaruh lengkungan didapat dengan menambahkan 6 run (run 9 – 14) percobaan yang disebut star point dengan level terkode +α dan -α. Data hasil percobaan diolah menggunakan software Minitab 15 untuk memperoleh parameter dari model yang diberikan dan untuk menentukan atau memperkirakan signifikansi pengaruh dari ketiga variabel atau faktor terhadap % rekoveri nikel yang diperoleh. Dari Tabel 4.5 ditunjukkan bahwa percobaan yang menghasilkan % rekoveri tertinggi (>98%) adalah pada run 15-20 yang merupakan daerah perkiraan pusat lengkungan kurva. Namun, % rekoveri tertinggi diperoleh dari percobaan pada run 18.

4.3.1. Analisa Pengaruh Variabel dan Penentuan Zona Optimum Operasi Signifikansi pengaruh variabel-variabel yang digunakan dapat diduga dari hasil pengolahan data percobaan. Analisa statistik untuk mengetahui signifikansi pengaruh variabel-variabel tersebut dapat dilihat pada Lampiran (Tabel 20). Parameter hasil analisa statistik diberikan pada Tabel 4.6. Berdasarkan hasil analisa statistik yang terdapat dalam Tabel 4.6 dapat dilihat bahwa konsentrasi asam sulfat memberikan pengaruh yang signifikan dan positif sebesar 0,9941 kali terhadap rekoveri nikel. Tetapi interaksi antara konsentrasi dengan variabel waktu pelindian dan rasio katalis nikel terpakai dengan volume


pelarut memberikan pengaruh negatif terhadap rekoveri nikel tidak signifikan. Hal ini memberikan batasan terhadap konsentrasi asam sulfat yang digunakan terhadap variabel waktu pelindian yang terdapat dalam proses. Tabel 4.6. Perkiraan Parameter Model Persamaan Statistik Statistical Analytical System (SAS) Koefisien

Nilai ρ

Intercept

98.4736

0.0000

X1 (Konsentrasi asam

0,9941

0.0160

X2 (Waktu pelindian)

1,2629

0.0040

X3 (Rasio Katalis nikel

0,7877

0.0440

X1*X1

-1.6198

0.0010

X2*X1

-0,9554

0.0580

X2*X2

-1.9079

0.0000

X3*X1

-0,8033

0.1020

X3*X2

-1,7292

0.0030

X3*X3

-0,6384

0.0840

sulfat)

terpakai:Pelarut)

R2

0.9113 Waktu pelindian juga memberikan pengaruh yang signifikan dan positif

terhadap rekoveri nikel yaitu sebesar 1,2629. Tetapi interaksi antara waktu pelindian dengan variabel konsentrasi asam sulfat dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut memberikan pengaruh yang negatif dimana interaksi dengan konsentrasi asam sulfat tidak memberikan pengaruh yang signifikan.


Faktor rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut juga memberikan pengaruh yang positif pada rekoveri nikel. Meskipun interaksi antara rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dengan variabel konsentrasi asam sulfat dan waktu pelindian tidak memberikan pengaruh yang signifikan. Dengan pertimbangan level terkode, ekspresi untuk model statistik yang menggambarkan hubungan antara faktor-faktor operasi terhadap % rekoveri nikel dengan toleransi galat sebesar P > ⏐T⏐ = 0.000 diperoleh sebagai berikut :

Y = 98,4736 + 0,9941 X1 + 1,2629 X2 + 0,7877 X3 - 1,6198 X12 - 1,9079 X22 0,6384 X32 - 0,9554 X1X2 - 0,8033 X1X3 - 1,7292 X2X3

Model yang diperoleh diplot sebagai permukaan tiga dimensi untuk penggambaran respon (% rekoveri) sebagai fungsi 2 faktor untuk range percobaan yang diberikan. Kesesuaian permukaan respon dengan model pada Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pada rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang tetap, % rekoveri nikel meningkat ketika konsentrasi asam sulfat dinaikkan sampai 6M dan waktu pelindian sampai 3 jam. Tetapi, peningkatan % rekoveri lebih tajam pada waktu pelindian yang besar dibanding konsentrasi asam sulfat. Hal ini merujuk kepada fakta bahwa faktor signifikan yang terbesar adalah waktu pelindian yaitu 1,2629 dan pengaruhnya adalah positif.


Keterangan: C8=% Rekoveri Ni

Gambar 4.2. “Surface Plot” Konsentrasi Asam Sulfat vs Waktu Pelindian

Gambar 4.3. Bentuk Garis % Rekoveri Nikel untuk Konsentrasi Asam Sulfat-vsWaktu Pelindian


Pada nilai konsentrasi asam sulfat yang lebih besar dari 6M dan waktu pelindian yang lebih kecil dari 3 jam, % rekoveri nikel menurun. Tetapi ketika waktu pelindian diperbesar, mula-mula % rekoveri nikel meningkat tajam kemudian terjadi penurunan % rekoveri nikel secara lambat. Ini merupakan hasil dari interaksi konsentrasi asam sulfat – waktu pelindian yang negatif tetapi tidak signifikan. Bentuk garis % rekoveri nikel untuk variabel konsentrasi asam sulfat dan waktu pelindian dapat dilihat pada Gambar 4.3. Gambar tersebut menjelaskan bahwa pada waktu pelindian yang rendah (lebih kecil dari 3 jam) dan konsentrasi asam sulfat yang rendah (lebih kecil dari 6 M) diperoleh % rekoveri nikel yang relatif kecil. Untuk memperoleh % rekoveri nikel yang tinggi, maka range konsentrasi asam sulfat yang digunakan adalah 6 M – 7 M dan range untuk waktu pelindian yaitu 3 jam - 4 jam. Berdasarkan Bentuk Garis ini dapat disimpulkan bahwa daerah atau zona konsentrasi asam sulfat dan waktu pelindian untuk operasi adalah zona moderate. Gambar 4.4 adalah gambar permukaan respon % rekoveri nikel pada waktu pelindian tetap. Dari Gambar 4. 4 dapat dilihat bahwa untuk nilai rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang rendah, % rekoveri nikel meningkat ketika konsentrasi asam sulfat dinaikkan. Rekoveri maksimum diperoleh pada rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang tinggi dan konsentrasi asam sulfat moderat (6M). Untuk nilai konsentrasi asam sulfat yang rendah, peningkatan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut secara linier menaikkan % rekoveri nikel. Hal ini disebabkan oleh pengaruh rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang positif tetapi lebih kecil dari konsentrasi asam sulfat.



Gambar 4.4. “Surface Plot” Konsentrasi Asam Sulfat-vs-Rasio Katalis Nikel Terpakai:Volume Pelarut Tetapi pada konsentrasi asam sulfat yang tinggi, peningkatan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut tidak berpengaruh secara signifikan terhadap % rekoveri nikel. Rekoveri menjadi hampir konstan bahkan menurun terhadap rasio volume pelarut pada konsentrasi asam sulfat yang besar sebagai hasil dari interaksi yang bernilai negatif antara konsentrasi asam sulfat dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut. Gambar 4.5 memperlihatkan Bentuk garis dari % rekoveri nikel untuk variabel konsentrasi asam sulfat dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut. Untuk konsentrasi asam sulfat yang moderate (6 M-7 M) , range rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang digunakan adalah 1:16-1:18.


Gambar 4.5. Bentuk Garis % Rekoveri Nikel untuk Konsentrasi Asam Sulfat-vsRasio Katalis nikel terpakai:Volume Pelarut Permukaan

respon

untuk

waktu

pelindian-vs-rasio

katalis

nikel

terpakai:volume pelarut dapat dilihat pada Gambar 4.6. Pada rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut rendah % rekoveri nikel meningkat dengan peningkatan waktu pelindian. Rekoveri maksimum dicapai pada waktu pelindian yang besar dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut rendah. Hal ini juga merujuk kepada fakta bahwa faktor signifikan terbesar adalah waktu pelindian dan pengaruhnya adalah positif. Pada rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang lebih tinggi, rekoveri nikel mula-mula meningkat. Nilai maksimum dicapai pada waktu pelindian intermediate dan kemudian penurunan pada waktu pelindian yang tinggi. Ini


merupakan hasil dari interaksi rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dengan waktu pelindian yang negatif.


Gambar 4.6. “Surface Plot” Waktu Pelindian-vs-Rasio Katalis nikel terpakai:Volume Pelarut Pada waktu pelindian yang rendah terjadi peningkatan % rekoveri yang moderat terhadap rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut karena pengaruh rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut adalah positif dan lebih kecil dari waktu pelindian. Untuk waktu pelindian yang lebih besar, % rekoveri nikel meningkat dan menjadi lebih kecil ketika rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dinaikkan pada waktu pelindian yang besar sebagai hasil dari interaksi yang bernilai negatif.


Berdasarkan Gambar 4.7 juga dapat dilihat bahwa % rekoveri nikel maksimum berada pada zona operasi waktu pelindian yang besar dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang rendah. Tetapi zona operasi optimum berada pada range waktu pelindian dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut intermediate yaitu pada waktu 3 jam sampai 4 jam dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut 1:16 sampai 1:18.

Gambar 4.7. Bentuk Garis % Rekoveri Nikel untuk Waktu Pelindian-vs-Rasio Katalis Nikel Terpakai:Volume Pelarut Idris. 2008 dan Mat. 1999 melaporkan bahwa faktor rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dan konsentrasi asam sulfat serta waktu pelindian merupakan parameter yang sensitif untuk proses pelindian nikel dari katalis nikel terpakai dari proses hidrogenasi. Demikian juga dengan Abdel-Aal. 2004 melaporkan rekoveri


nikel sebesar 94% dengan menggunakan konsentrasi asam sulfat 50%, waktu reaksi 150 menit, temperatur reaksi 85oC. Perbedaan pengaruh faktor rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut dan harga rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut optimum yang diperoleh adalah karena sumber katalis nikel terpakai yang digunakan dalam penelitian ini berbeda dengan yang digunakan oleh peneliti sebelumnya. Hal ini didasarkan pada perbedaan komposisi katalis nikel terpakai yang digunakan. Berdasarkan Nasir. 2002, komposisi nikel dalam katalis nikel terpakai

pada proses hidrogenasi minyak dan lemak

berkisar 10±2%. Dalam penelitian Mat, 1999, kadar nikel dalam katalis nikel terpakai sebesar 8,15%. Sedangkan dalam penelitian ini, kadar nikel dalam katalis nikel terpakai sebesar 11,14%. Banyaknya jumlah nikel dalam katalis nikel terpakai menentukan pengaruh dan besarnya waktu pelindian dan rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut yang digunakan serta kecenderungan harga konsentrasi asam sulfat. Zona optimum untuk proses pelindian nikel dalam katalis nikel terpakai adalah sebagai berikut : a. konsentrasi asam sulfat : 6 M b. waktu pelindian : 3 jam c. rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut : 1:16


4.3.2. Analisa Model Persamaan Optimasi Berdasarkan hasil pengolahan data percobaan menggunakan program Minitab 15, telah diperoleh model persamaan dalam optimasi proses pelindian nikel dari katalis nikel terpakai yaitu : Y = 98,4736 + 0,9941 X1 + 1,2629 X2 + 0,7877 X3 - 1,6198 X12 - 1,9079 X22 0,6384 X32 - 0,9554 X1X2 - 0,8033 X1X3 - 1,7292 X2X3 Kemudian % rekoveri nikel yang dihitung menggunakan persamaan tersebut dicoba dibandingkan dengan % rekoveri nikel hasil percobaan untuk melihat seberapa besar deviasi yang terjadi. Data % rekoveri nikel hasil perhitungan menggunakan persamaan dengan % rekoveri nikel hasil percobaan disajikan dalam Lampiran (Tabel 22). Perbandingan harga % rekoveri hasil percobaan dengan % rekoveri model berdasarkan persamaan dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8. % Rekoveri Nikel Hasil Penelitian dan % Rekoveri Nikel Model


Uji validasi persamaan model dilakukan dengan menghitung % deviasi dari model terhadap % rekoveri nikel hasil percobaan. Dari hasil perhitungan % deviasi model terhadap hasil percobaan, diperoleh % deviasi sebesar 0,45. Perhitungan % deviasi penyimpangan dapat dilihat pada Lampiran (Tabel 22). 4.4. Penentuan Energi Aktivasi Proses Pelindian Nikel dari Katalis Nikel Terpakai Proses pelindian dapat dikontrol dengan baik, dan hal yang penting untuk dilakukan adalah mengukur kinetika dan mekanisme proses pelindian. Model kinetika sangat beragam dan telah di jelaskan dalam proses pelindian (Amer. 2001). Untuk proses difusi dari partikel, persamaan kinetika diberikan oleh persamaan (1): 1-3 (1-α)1/3

+ 2 (1-α) = k.t

(1)

Dimana: α- merupakan rekoveri nikel pada temperatur tertentu dan k adalah laju konstan. Seharusnya proses pelindian dikontrol dengan eksternal difusi atau reaksi kimia, proses pelindian dapat dijelaskan sebagai berikut: 1-(1-α)1/3 = k.t

(2)

Adanya hubungan yang linier antara 1-(1-α)1/3 dan waktu pelindian menunjukkan bahwa pelindian nikel dari katalis nikel terpakai pada proses hidrogenasi dengan asam sulfat tidak dikontrol dengan eksternal difusi dan reaksi kimia (Stopic. 2002). Data rekoveri nikel diplotkan menggunakan model inner difusi yang ditunjukkan pada Gambar 4.8, dimana persamaan dengan nilai laju konstan (k)


(60oC) = 0,0006; k (70oC) = 0,001; k (80oC) = 0,0011; k (90oC) = 0,0023 mol/m2menit.

Gambar 4.9. Plot Antara Kinetika Proses Pelindian Nikel Terhadap Model Kontrol Inner Difusi Peneliti sebelumnya melaporkan bahwa proses pelindian nikel dalam kajian dikontrol dengan difusi pada asam sulfat dan produk dari matriks minyak. Laju pelindian Ni dan Mg sama cepatnya dan lebih cepat daripada Fe dan Al. Secara ekperimen ditentukan laju konstan (k) dengan memplotkannya sebagai fungsi dari reciprocal pada temperatur pelindian pada skala semi log seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.10. Berdasarkan persamaan Arhenius (ln k = ln A – E/RT), maka Energi aktivasi proses pelindian nikel dari penelitian ini adalah 48,43 KJ/mol (sesuai dengan Gambar


4.10). Hasil penelitian yang dilaporkan oleh Stopic energi aktivasi pada proses pelindian nikel sebesar 60 KJ/mol sedangkan Rinn dan Fetting (dalam Stopic. 2002) menghitung energi aktivasi pada proses pelindian nikel dari serpentin dengan ukuran < 160 µm menggunakan pelarut asam klorida sebesar 40,2 KJ/mol.

Gambar 4.10. Plot Bilangan Arhenius dari Proses Pelindian Nikel dengan Asam Sulfat Halikia melaporkan bahwa proses pelindian nikel (ukuran partikel 44-150 µm) dengan asam sulfat pada temperatur 30-40oC memiliki energi aktivasi 46 kJ/mol.

4.5. Karakteristik Produk Larutan Nikel Sulfat Produk larutan nikel sulfat yang diperoleh dikarakterisasi dengan menentukan kadar logam Ni, Fe Cu, Zn, Pb dan Cd. Perhitungan kadar logam tersebut dengan


menggunakan persamaan yang ditunjukkan pada Lampiran (Tabel 1-18). Hasil karakterisasinya ditunjukkan pada Tabel 4.7 berikut ini: Tabel 4.7. Karakteristik Produk Nikel Sulfat Nama produk

Nikel Sulfat Komersial*

Nikel Sulfat**

Bentuk dan warna Analisis kimia

Kristal hijau Hasil (%)

Kristal hijau Hasil (%)

Larutan Nikel Setelah Pelindian H2SO4*** Larutan hijau Hasil (%)

21-22 0,005 0,002 0,006 0,002 0,001

34,58 0.028 0.032 0.039 0 0

Ni 22,0 minimum Fe 0,0010 Cu 0,0010 Zn 0,0010 Pb 0,0010 Cd 0,0020 Keterangan: * sumber: Chanyue. 2006 ** sumber: Matkovic. 2006 *** hasil penelitian ini

Dari Tabel 4.7 ditunjukkan bahwa kadar nikel dalam larutan nikel pada penelitian ini sebesar 34,58% sementara itu pada nikel komersial kadarnya minimum 22,0 %. Artinya larutan nikel hasil penelitian ini masih memenuhi spesifikasi. Namun, kadar logam lain seperti Fe, Cu dan Zn berkadar lebih tinggi dibandingkan produk komersial dan nilainya masing-masing 0,028%; 0,032% dan 0,039%. Logam Cd dan Pb dalam larutan nikel pada penelitian ini bernilai 0 sedangkan pada produk komersial 0,001% dan 0,002%) dan penelitian Matkovic (0,002% dan 0,001%). Hal ini disebabkan oleh katalis nikel yang digunakan pada penelitian ini merupakan katalis yang khusus untuk minyak nabati yang dapat digunakan sebagai


produk pangan. Sedangkan nikel sulfat pada penelitian Matkovic. 2006 diperoleh dari proses pelindian katalis nikel pasca proses pertambangan minyak bumi sehingga logam Cd dan Pb mungkin menjadi residu dalam produk nikel sulfat.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Berdasarkan penelitian mengenai peningkatan perolehan nikel dari katalis nikel terpakai pasca hidrogenasi minyak sawit dengan proses leaching asam sulfat yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1. Faktor atau variabel yang memiliki pengaruh signifikan yang terbesar terhadap proses pelindian nikel dari katalis nikel terpakai adalah faktor waktu pelarutan diikuti oleh faktor konsentrasi asam sulfat dan rasio katalis nikel terpakai:volume palrut. 2. Daerah atau zona optimum untuk tiap variabel pada 80oC adalah: a. Konsentrasi asam sulfat : 6M b. Waktu pelindian : 3 jam c. Rasio katalis nikel terpakai:volume pelarut : 1:16 (g/mL) 3. Energi aktivasi proses pelindian nikel dari penelitian ini adalah 48,43 KJ/mol. 4. Komposisi larutan nikel sulfat yang diperoleh dari proses pelindian adalah: Ni 34,58 %, Fe 0,028%, Cu 0,032 %, Zn 0,039 %, Pb 0 % dan Cd 0 %.


5.2. Saran 1. Penentuan kadar nikel dalam penelitian ini menggunakan metode dekstruksi basah. Oleh karena itu, disarankan bahwa perlu dilakukan perbandingan analisa dengan metode dekstruksi kering 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk memurnikan larutan nikel sulfat dari bahan pengotor lain dan membuat kristal nikel sulfat sehingga dapat dikomersialisasikan untuk bahan baku pembuatan katalis nikel (fresh) bahkan untuk industri elektroplating, industri keramik maupun industri cat.


DAFTAR PUSTAKA

Al-Mansi and Abdel Monem. 2002. Recovery of Nickel Oxide from Spent Catalyst. Waste Management. 22. 85-90 Amer, A., M & Ibrahim, I.A. 2001. Apects of Leaching and Kinetics of Some Egyptian Iron Ore-Erzmetall. 54: 619-624. Anonim. 2008. Bahaya Logam Berat dalam http://www.litbang.depkes.go.id-www.bmf.litbang.depkes.go.id

Makanan.

Basiron, Y and Chan, B.S. 2004. Advances Oil Palm Research. Volume II. Malaysian Palm Oil Board. Malaysia. Pp. 798-802 Blitch, H.P and W. Grosch. 1987. Food Chemistry. Springer. New York. Pp. 483-486 Chanyue, Shanghai. 2006. Nickel Product (Ni Ore, Nickel Sulfate, Ferro Nickel). Chanyue Trading Co. Ltd. Cutchey, C. 2000. Catalyst Recycling – An Elegant Loop. Presented at the OFIC 2000 Conference, Spet. 4, 2000. Kuala Lumpur Dierks, S. 1994. Material Safety Data Sheet of Nickel Oxide. Dijkstra, A.J. 1997. Hydrogenation Revisited. INFORM. Vol. 8 (11). Pp. 1150-1158 Dzulkefly, K., Haron, M.J., Lim, W.H and Woon, C.C. 2002. Recovery Nickel from Spent Hydrogenation Catalyst Using Chelating Resin. Jurnal of Oleo Science. Vol. 51. NO. 12. 749-751 Ghanem, R., Faraq, H., Eltaweel, Y and Ossman, M.E. 2008. Recovery of Nickel from Spent Catalyst by Single-and Multi-Stage Leaching Process. International Journal of Environmental and Waste Management. Vol.2. No.6. pp. 540-548 Goh, S.H. 1984. Inorganic Phospate in Crude Palm Oil: Quantitative Analysis and Correlations With Oil Quality Parameters. JAOCS. Vol. 61. No.1 Gouthro, R.P and Vaz, L. 1999. Recovery and Purification of Nickel Salts and Chromic Acid using the Recoflo System. Presented at the Metal Finisher’s Association of India, Mumbai, India. Technical Paper 145 Halikia, I. 1991. Parameters Influencing Kinetics of Nickel Extraction from a Greek Laterite during Leaching with Sulphuric Acid at Atmospheric Pressure. Trans. Instn. Min. Metall. (Sect. C: Mineral Process. Extr. Metall) 100: 154-164 Haryati. T. 1999. Development and Applications of Differential Scanning Calorimetric Methods for Physical and Chemical Analysis of Palm Oil. Disertation of PhD. University Putra Malaysia. Malaysia. Pp. 6-10


Hui, Y.H. 1996. Bailey’s Industrial Oil & Fat Products. Fifth edition. Volume 4. John Wiley & Sons Inc. New York. Pp. 626-627 Idris, J and K.H. Ku Hamid. 2008. Recovery of Nickel Oxide from Spent Catalyst of Palm Oil Mill Industrial Waste by Leaching Treatment. International Conference on Environmental Research and Technology (ICERT 2008) International Agency for Research on Cancer. 1990. IARC Monographs on the Evaluations Risks to Human. In: Chromate, Nickel and Welding. Vol. 49. Iyom: IARC Iriawan, N., Astuti, S.P. 2006. Mengolah Data Dengan Mudah Menggunakan Minitab 14. Penerbit Andi Yogyakarta. Hal 296-308 Ketaren, S. 2005. Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press. Hal: 30-31 Mackenzie, M, Virnig, M and Angus Feather. 1996. The Recovery of Nickel from HPAL Laterite Solutions Using The Mixed Hydroxide-Ammonia Releach-LIXr 84-INS SX Route Mat, H.B and N. Othman. 1999. Selective Nickel Recovery From Spent Catalyst. Paper Presented at World Engineering Congress and Exhibition, 1999 (WEC’99). Kuala Lumpur. July 19-22 Matkovic, V., Markovic, B., Sokic, M and Vuckovic, N. 2006. Recycling of Spent Nickel Based Catalyst. Acta Metallurgi Slovaca,. 12. 284-288 Miazga, B and Mulak, M. 2008. Leaching of Nickel from Spent Catalyst in Hydrochloric Acid Solutions. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 42. pp. 177-184 Morgan, L.G., Usher, V. 1994. Health Problems Association with Nickel Refining and Use. An Occup Hgy 38. 189-192 Nasir, M.I. 2001. Processing of Spent Nickel Catalyst for Fat Recovery. Cienc. Tecnol. Aliment., Campinas, 21(1): 10-13, Jan 2001 O’brien, R.D. 1998. Fats and Oils: Formulating and Processing for Applications. Technomic Publishing Company Inc. United States of America. 88-89 Petrauskaite, V.W., DeGreyt., B, Kellens and Huyghabaert, A. 1998. Physical and Chemical of Trans-Free Fats Produced by Chemical Interesterification of Vegetables Oil Blends. J. Amer. Oil. Soc. Vol. 75(4). Pp. 489-493 Sirajuddin, Kakakhel, L, Lutfullah, G and Marwat, R.U. 2004. Electrolytic Recovery of Nickel from Industrial Hydrogenated Vegetable Oil (Ghee) Waste. Acta Chim. Slov. 51. 793-798


Stopic, S., B. Friederich, B. And Fucs, R. 2002. Kinetics of Sulfuric Acid Leaching of The Serbian Nickel Lateritic Ore Under Atmospheric Pressure. Yugoslav Association of Metallurgical Engineers. UDC:553.481:669.243=20 Surface Engineering Association. 2001. Nickel – Chromium. www.sea.org.uk Treadwell, F.P. 1961. Analytical Chemistry. Volume II. Ninth English Edition. John Willey & Sons, Inc. New York. Pp. 193-220 Tsanev, R., A. Russeva., T. Rizov and I. Dontcheva. 1998. Contents of Trans –Fatty Acid in Edible Margarin. J. Amer. Oil Chem. Soc. Vol. 75(2). Pp. 143-145 Vogel. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Bagian I. PT. Kalman Media Pustaka. Jakarta. Hal: 281 Wong Soon. 2002. The Basic of Oils & Fats for Company Executives. Malaysia. Pp. 35,168 www.oilword.biz. Oil world 2008. ISTA Mielke GmbH. http://www.oilworld.biz/ www.wikipedia.com. 2008 Zhang, Q., Kusaka, Y., Zhu, X., Sato, K and Mo, Y. 2003. Comparative Toxicity of Standard Nickkel and Ultrafine Nickel in Lung after Intratracheal Installation. Journal of Occupational Health. 45. 23-30


LAMPIRAN


Tabel 1. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Ni Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

0.0

0.0

1.0

0.0067

2.0

0.0129

3.0

0.0192

4.0

0.0244

Tabel 2. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Ni Model Summary

Model

R

Std. Error of the

Square

Estimate

R Square a

1

Adjusted R

.999

.998

.998

.0004771

a. Predictors: (Constant), Konsentrasi

Tabel 3. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Ni Coefficientsa Unstandardized

Standardized

95% Confidence Interval

Coefficients

Coefficients

for B Lower

Model 1

B

Std. Error

(Constant)

.000

.000

Konsentrasi

.006

.000

t

Beta

.999

Sig.

Bound

Upper Bound

1.028

.380

.000

.002

40.627

.000

.006

.007

a. Dependent Variable: Absorbansi

Dari Persamaan di atas diperoleh persamaan garis regresi untuk logam Ni adalah: Y = 0,006 X Æ dengan koefisien korelasi (R2) = 0,999


Tabel 4. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Fe Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

0,0

0,0000

0,2

0,0027

0,4

0,0057

0,6

0,0089

0,8

0,0125

1,0

0,0158

Tabel 5. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Fe Model Summary

Model

R .999a

1

R Square

Adjusted R

Std. Error of the

Square

Estimate

.998

.998

.0002938


Tabel 6. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Fe Coefficientsa Unstandardized

Standardized

95% Confidence Interval for

Coefficients

Coefficients

B Upper

Model 1 (Constant) Konsentrasi

B

Std. Error

.000

.000

.016

.000

t

Beta

.999

Sig.

Lower Bound

Bound

-1.567

.192

.000

.000

44.705

.000

.015

.017


Dari Persamaan di atas diperoleh persamaan garis regresi untuk logam Fe adalah: Y = 0,016 X Æ dengan koefisien korelasi (R2) = 0,9999


Tabel 7. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Cu Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

0,0

0,0000

1,0

0,0380

2,0

0,0772

3,0

0,1133

4,0

0,1502

5,0

0,1903

Tabel 8. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Cu Model Summary

Model

R

Std. Error of the

Square

Estimate

R Square

.994a

1

Adjusted R

.988

.985

.0087282


Tabel 9. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Cu Coefficientsa Standardized Unstandardized Coefficients Model 1

B

Std. Error

(Constant)

.002

.006

Konsentrasi

.038

.002

Coefficients t

Beta

.994

Sig. .336

.754

18.403

.000


Dari Persamaan di atas diperoleh persamaan garis regresi untuk logam Cu adalah: Y = 0,038 X + 0,02 Æ dengan koefisien korelasi (R2) = 0,994


Tabel 10. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Zn Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

0,0

0,0002

1,0

0,0885

2,0

0,1647

3,0

0,2324

4,0

0,2938

5,0

0,3498

Tabel 11. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Zn Model Summary

Model 1

R

Adjusted R

Std. Error of the

Square

Estimate

R Square

.996a

.993

.991

.0122607


Tabel 12. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Zn Coefficientsa Standardized Unstandardized Coefficients Model 1

B

Std. Error

(Constant)

.015

.009

Konsentrasi

.069

.003

Coefficients t

Beta

.996

Sig.

1.650

.174

23.680

.000


Dari Persamaan di atas diperoleh persamaan garis regresi untuk logam Zn adalah: Y = 0,069 X + 0,015 Æ dengan koefisien korelasi (R2) = 0,996


Tabel 13. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Pb Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

0,0

-0,0011

1,0

0,0061

2,0

0,0110

3,0

0,0172

4,0

0,0226

5,0

0,0277

Tabel 14. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Pb Model Summary

Model 1

R

Adjusted R

Std. Error of the

Square

Estimate

R Square

.980a

.960

.950

.0021370


Tabel 15. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Pb

Coefficientsa Standardized Unstandardized Coefficients Model 1

B

Std. Error

(Constant)

.001

.002

Konsentrasi

.005

.001

Coefficients t

Beta

.980

Sig. .391

.716

9.771

.001


Dari Persamaan di atas diperoleh persamaan garis regresi untuk logam Pb adalah: Y = 0,005 X + 0,001 Æ dengan koefisien korelasi (R2) = 0,980


Tabel 16. Nilai Absorbansi Untuk Kurva Kalibrasi Logam Cd Konsentrasi (ppm)

Absorbansi

0,0

0,0007

1,0

0,0044

2,0

0,0092

3,0

0,0138

4,0

0,0195

5,0

0,0241

Tabel 17. Penentuan Koefisien Korelasi Logam Cd Model Summary

Model 1

R

Adjusted R

Std. Error of the

Square

Estimate

R Square

.998a

.997

.996

.0005563


Tabel 18. Penentuan Persamaan Garis Regresi Logam Cd Coefficientsa Standardized Unstandardized Coefficients Model 1

B (Constant)

Std. Error

2.857E-5

.000

.005

.000

Konsentrasi

Coefficients t

Beta

.998

Sig. .071

.947

35.861

.000


Dari Persamaan di atas diperoleh persamaan garis regresi untuk logam Cd adalah: Y = 0,005 X + 0,00002857 Æ dengan koefisien korelasi (R2) = 0,998


Tabel 19. Data Hasil Penentuan Temperatur Maksimum terhadap % Rekoveri Nikel dalam Satuan Waktu (menit) % rekoveri Ni dalam satuan waktu (menit) Suhu

0

30

60

120

60 oC

4,56

41,71

61,77

72,69

70 oC

5,32

43,99

64,35

80,20

80 C

6,62

50,84

69,71

84,94

90 oC

7,91

46,68

67,94

74,90

o


Tabel 20. Data Hasil Penentuan Konsentrasi Nikel dalam Katalis Nikel Terpakai Konsentrasi Waktu Rasio Berat Konsentrasi Ni asam sulfat digestion Solid:Volume sampel dalam filtrat Konsentrasi Run (M) (jam) Pelarut (g) (ppm) Ni,% 1 -1 -1 -1 1,0067 314940 31,28 2 1 -1 -1 1,0006 327688 32,75 3 -1 1 -1 1,0000 337755 33,78 4 1 1 -1 1,0112 350031 34,62 5 -1 -1 1 1,0050 337903 33,62 6 1 -1 1 1,0322 351002 34,01 7 -1 1 1 1,0164 349583 34,39 8 1 1 1 1,0009 334022 33,37 9 -1,68179 0 0 1,0160 326571 32,14 10 1,68179 0 0 1,0043 337511 33,61 11 0 -1,68179 0 1,0001 319142 31,91 12 0 1,68179 0 1,0220 339941 33,26 13 0 0 -1,68179 1,0077 340684 33,81 14 0 0 1,68179 1,0091 342125 33,90 15 0 0 0 1,0138 353472 34,87 16 0 0 0 1,0147 351617 34,65 17 0 0 0 1,0055 350591 34,87 18 0 0 0 1,0209 356065 34,88 19 0 0 0 1,0562 368082 34,85 20 0 0 0 1,0543 367510 34,86 Keterangan: *Penentuan kadar nikel dalam katalis nikel terpakai menggunakan asam sulfat (p)

Konsentrasi Ni dalam katalis nikel terpakai, %* 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35 35,35

Rekoveri, % 88,50 92,64 95,55 97,92 95,11 96,20 97,30 94,40 90,93 95,07 90,27 94,09 95,64 95,91 98,63 98,03 98,63 98,66 98,58 98,61


Tabel 21. Hasil Analisis Response Surface Methodology (RSM) Menggunakan Software Minitab versi 15 The analysis was done using coded units. Estimated Regression Coefficients for Rekovery of nickel Term Constant X1 X2 X3 X1*X1 X2*X2 X3*X3 X1*X2 X1*X3 X2*X3 S = 1.26284 R-Sq = 91.13%

Coef 98.4736 0.9941 1.2629 0.7877 -1.6198 -1.9079 -0.6384 -0.9554 -0.8033 -1.7292 PRESS = 122.212 R-Sq(pred) = 32.04%

SE Coef 0.5150 0.3417 0.3417 0.3417 0.3327 0.3327 0.3327 0.4465 0.4465 0.4465

T 191.193 2.909 3.696 2.305 -4.869 -5.735 -1.919 -2.140 -1.799 -3.873

P 0.000 0.016 0.004 0.044 0.001 0.000 0.084 0.058 0.102 0.003

R-Sq(adj) = 83.15%

Analysis of Variance for Recovery of Nickel Source Regression Linear Square Interaction Residual Error Lack-of-Fit Pure Error Total

DF 9 3 3 3 10 5 5 19

Seq SS 163.876 43.753 83.737 36.386 15.948 15.646 0.302 179.824

Adj SS 163.8759 43.7531 83.7366 36.3861 15.9477 15.6460 0.3017

Adj MS 18.2084 14.5844 27.9122 12.1287 1.5948 3.1292 0.0603

F 11.42 9.15 17.50 7.61

P 0.000 0.003 0.000 0.006

51.86

0.000

Unusual Observations for C8 Obs 7 14

StdOrder 7 14

C8 97.296 95.909

Fit 95.393 97.993

SE Fit 1.034 0.984

Residual 1.903 -2.083

St Resid 2.62 R -2.63 R

R denotes an observation with a large standardized residual. Estimated Regression Coefficients for C8 using data in uncoded units Term Coef Constant 98.4736 X1 0.9941 X2 1.2629 X3 0.7877 X1*X1 -1.6198 X2*X2 -1.9079 X3*X3 -0.6384 X1*X2 -0.9554 X1*X3 -0.8033 X2*X3 -1.7292

Keterangan: X1 = konsentrasi asm sulfat (M), X2 = waktu pelindian (jam), X3 = rasio solid:volume pelarut (g/mL)


Tabel 22. Perhitungan % Deviasi Penyimpangan

Run 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

% Konsentrasi Waktu digestion Rasio Solid:Volume Rekoveri asam sulfat (M) (jam) Asam (g/mL) Penelitian -1 -1 -1 88,50 1 -1 -1 92,64 -1 1 -1 95,55 1 1 -1 97,92 -1 -1 1 95,11 1 -1 1 96,20 -1 1 1 97,30 1 -1,68179 1,68179 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 -1,68179 1,68179 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 -1,68179 1,68179 0 0 0 0 0 0

94,40 90,93 95,07 90,27 94,09 95,64 95,91 98,63 98,03 98,63 98,66 98,58 98,61

% Rekoveri Model 87,77 93,28 95,67 97,35 94,42 96,71 95,39

Selisih 0,725 -0,640 -0,120 0,566 0,695 -0,508 1,907

Standar deviasi 0,51 0,45 0,08 0,40 0,49 0,36 1,35

93,86 92,22 95,56 90,95 95,20 95,34 97,99 98,47 98,47 98,47 98,47 98,47 98,47

0,536 -1,290 -0,494 -0,683 -1,111 0,297 -2,083 0,156 -0,444 0,156 0,186 0,106 0,136

0,38 0,91 0,35 0,48 0,79 0,21 1,47 0,11 0,31 0,11 0,13 0,08 0,10



GAMBAR-GAMBAR PROSES PENELITIAN

Gambar 1. Katalis Nikel (fresh nickel catalyst)

Gambar 2. Katalis Nikel Terpakai (spent nickel catalyst)

Gambar 3. Katalis Nikel Terpakai (spent nickel catalyst) Ukuran 100 mesh

Gambar 4. Katalis Nikel Terpakai (spent nickel catalyst) Ukuran 100 mesh dan Dibungkus Kertas Saring Whatman No.1

Gambar 5. Alat Soklet Kapasitas Labu 500 mL

Gambar 6. Alat Rotarievaporator

Gambar 7. Labu Evaporator Berisi Minyak Padat Hasil Sokletasi

Gambar 8. Katalis Nikel Terpakai Setelah Disokletasi

Gambar 9. Proses Penyaringan Filtrat dari Diatomaceous Earth

Gambar 10. Larutan Nikel Setelah Proses Pelindian Asam Sulfat

PEROLEHAN KEMBALI NIKEL DARI KATALIS NIKEL TERPAKAI (SPENT CATALYST)

Recommend Documents