PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
PEMBUATAN KONSENTRAT ND HIDROKSIDA DAN KONSENTRAT LA OKSALAT DARI PASIR MONASIT Suyanti, Mulyono PTAPB-BATAN
Yogyakarta
ABSTRAK PEMBUA TAN KONSENTRA T Nd HIDROKSIDA DAN KONSENTRA T La OKSALA T DARI PASIR MONASIT. Telah dilakukan penelitian pembuatan konsentrat Nd hidroksida dan konsentrat La oksa/at dati pasir monasit. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh kondisi optimum da/am pembuatan konsentrat Nd hidroksida dan konsentrat La oksa/at dari pasir monasit. Parameter yang diteliti ada/ah pH pengendapan, waktu oksidasi dan jum/ah oksidator. Hasil terbaik diperoleh pada pelarutan LTJ(OH) 25 gram dengan 80 ml HN03 14,4 M pada penambahan oksidator 1 gram, waktu oksidasi 30 menit, pH pengendapan 8 diperoleh konsentrat Nd hidroksida dan filtrat pH 8 diendapkan dengan asam oksa/at maka diperoleh konsentrat La oksa/at. Pada kondisi tersebut diperoleh konsentrat Nd hidroksida dengan kadar Nd = 26,84% dan faktor pisah (FP) Nd -Th tak terhingga, FP Nd-Ce = 9,449 dan FP Nd - La = 1,475 dan konsentrat La oksa/at dengan kadar La = 77,02% dan FP La- Th tak terhingga, FP La-Ce = 259,400 dan FP La-Nd = 9,672. ABSTRACT MAKING OF CONCENTRA TE Nd HIDROXIDA AND CONCENTRA TE La OXALIC FROM MONAZITE SAND. The making of Nd hidroxida concentrate and La oxalic concentrate from monazite sand has been done. The purpose of this reserch to obtained optimum condition making of Nd hydroxida concentrate and La oxalic concentrate from monazite. The parameter observed wereb the condition of precipitation pH, time of oxidation and weight of oxidator. The best yield was obtained at dilution of 25 grams rare earth hydroxide in 80 ml HN03 14,4 M at 1 gram the oxidator addition, 30 minutes time of oxydation was and precipitation was pH 8 to obtained Nd hydroxida concentrate and filtrate was precipitated with oxalic acid to obtained La oxalic concentrate. At this condition was obtained the Nd hydroxida concentrate with the percentage of Nd was 26.84% and separation factor (SF) of NdTh was infinite, SF of Nd-Ce was 9.449 and SF of Nd-La was 1.475 and La oxalic concentrate with the percentage of La was 77.02% and Sf of La- Th was infinite, SF of La-Ce was 259.400 and Sf of La-Nd was 9.672.
PENDAHULUAN
Pada penelitian konsentrat ceri
hidroksida
sebelumnya telahmonasit.(I) dibuat hidroksida dari pasir Penelitian ini bertujuan untuk membuat Nd hidroksida dan La oksalat sebagai langkah awal untuk memperoleh bahan-bahan yang mumi(2). Mengingat keberadaan unsur-unsur LT J sanga! sedikit di alam ini dan penggunaannya sangat banyak maka mcnyebabkan harga LTJ menjadi mahal dibanding harga mentahnya maka layak dilakukan penelitian pembuatan konsentrat Nd
36
dan
La
oksalat
tersebut
sebelum
dilakukan pemumian lebih lanjut. Unsur-unsur logam tanah jarang biasanya mempunyai valensi rangkap. Sifat yang spesifik dari Ce ialah Ce mempunyai valensi rangkap III dan IV, sedang unsur-unsur yang lainnya umumnya mempunyai valensi rangkap II dan III. Berdasarkan perbedaan ini, maka jika semua unsur Ce diubah menjadi valensi IV, maka Ce dapa! dipisahkan dari unsur lainnya. Hila LTJOH dioksidasi, maka unsurunsur logam tanah jarang selain Ce akan berubah menjadi valensi III, sedangkan Ce akan berubah menjadi valensi IV. Untuk mempermudah
ISSN 1410 - 8178
Suyanti, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008 terjadinya oksidasi, dahulu. Pelarutan
LTJOH dilarutkan LTJOH memakai
terlebih HN03,
disamping sangat mudah melarutkan, HN03 juga dapat sekaligus berfungsi sebagai oksidator, sehingga oksidasi akan semakin mudah. Oksidator yang dipakai ialah KBr03' Pemisahan unsur-unsur ada beberapa metode antara lain dengan cara pengendapan. Proses pengendapan adalah proses terjadinya padatan karena melewati besamya harga hasil kali kelarutan (solubility product ) atau solubility product constant ( Ksp ), yang harganya tertentu dan dalam keadaan jenuh. Untuk memudahkan, Ksp diganti dengan pKsp = fungsi logaritma = - log Ksp merupakan besaran yang harganya positip dan lebih besar dari nol, sehingga mudah untuk dimengerti(3) AxBy(s)<==>xAy+(aq) +yBx'(aq)
(1 )
Ksp = [Ay+]x [B']Y
(2)
memisahkan Nd, larutan ammonia pada pH 8. Nd(N03)3+3NH40H
->
diendapkan
Nd(OH)3.J..+3NH4N03
dengan (5)
Pembuatan konsentrat La dengan cara pengendapan memakai asam oksalat. Setelah Nd dipisahkan ke dalam larutan dimasukkan asam oksalat sampai tidak terbentuk endapan lagi. Endapan putih yang terbentuk adalah konsentrat La oksalat. La(N03)3+3H2C204 ....•La2(C204)3.J..+3HN03
(6)
putih
Selain Ce, La dan Nd unsur torium (Th) adalah unsur yang harus dipisahkan dari Ce, La dan Nd karena bersifat radioaktif dan terkandung relatif banyak sebagai pengotor dalam pasir monasit.
TATA KERJA Jika harga Ksp kecil atau pKsp besar, un sur atau senyawa mudah mengendap. Jika harga Ksp besar atau pKsp kecil, unsur atau senyawa sulit mengendap(4) . Berdasarkan perbedaan hasil kali kelarutan masing-masing unsur dalam bentuk senyawanya, masing-masing unsur dapat dipisahkan satu dengan lainnya. Untuk memisahkan Ce dari larutan nitrat dilakukan pengendapan dengan NH40H. Serium (IV) dalam bent uk hidroksida mempunyai harga Ksp kecil, sehingga akan mudah mengendap pada pH rendah, sedang unsur yang lain mengendap pada pH tinggi. Pada valensi IV, sifat kebasaan Ce akan mirip dengan Th, kedua unsur ini akan mengendap bersama-sama. Sebelum dilakukan optimasi pH pengendapan, L TJOH dilarutan ke dalam larutan HN03, reaksinya adalah: M(OH)n.J..+2nHN03(aq) ....•M(N03)n(aq)+nH20
(3)
M = unsur LT J.
Untuk membuat ditambah dengan NH40H.( sebagai berikut : M(N03)n(larutan)nNH40H
endapan hidroksida, amonia ) yang reaksinya
....•M(OH)n-1-+nNH4N03
(4)
Alat Ayakan ASTM Tyler, lumpang porselin, batang magnit, alat-alat gelas, alat pengaduk magnit, almari asam, oven, pH meter, spectrometer pendar sinar-x, spex film.
Bahan Pasir monasit H2S04 merck, HN03 teknis, KBr03 Merck, NaOH teknis, NH40H teknis, air suling, H2C204 teknis.
Cara kerja 1. Dijesti dan penghilangan
fosfat Pasir monasit digerus dan diayak dengan menggunakan ayakan Tyler. Dua ratus lima puluh gram pasir monasit ditambah 500 ml asam sulfat 98% diaduk sambil dipanaskan pada suhu 210°C selama 5 jam. Leburan ditambah air es 45 kali berat pasir sambil diaduk kemudian disaring, diperoleh leburan encer. b. Leburan encer diendapkan secara total (pH=9) dengan menambah NaOH, kemudian dipanaskan selama 2 pada suhu 140°C sambil terus diaduk.
a.
c.
Amonia dipilih karena merupakan basa yang sangat mudah untuk direaksikan dengan larutan nitrat dan ion NH4 + tidak akan mengotori endapan yang terbentuk.
Pembuatan konsentrat Nd dengan cara pengendapan memakai NH40H Pada pH rendah La, Nd dan unsur-unsur lainnya sukar mengendap atau dengan kata lain masih berbentuk larutan. Larutan yang mengandung La, Nd dan unsur- unsur yang lain berwarna agak Illerah jalllbll yang Illenllnjllkkan warn a Nd. Untllk Suyanti, dkk.
Endapan disaring dan dicuci dengan air panas sampai air cucian pH netral untuk menghilangkan fosfat dan penghilangan sisa NaOH, endapan dikeringkan sampai berat konstan maka diperoleh konsentrat LTJOH.
2. Pelarutan dan oksidasi LTJOH sebanyak 25 gram dilarutkan dengan 80 HN03 teknis (hasil optimasi) dalam beker gelas, ditalllbah KBr03 yang divariasi beratnya, sambil diaduk dan dipanaskan dengan pengaduk pelllanas Ika MAG selallla 30 Illenit. Larutan didinginkan.
ISSN 1410 - 8178
37
PRO SIDING SEMINAR PENELITlAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008 3.
Variasi pH pengendapan Larutan hasil pelarutan Th-L T JOH dengan asam nitrat dan tclah dioksidasi diendapkan sampai pH tertentu (divariasi dari pH mulai terjadi endapan sampai larutan tidak terjadi endapan) dengan menambah NH40H. Endapan yang terjadi disaring, dikeringkan dan dianal isis dengan spektrometer pendar sinar-x.
4.
Variasi jumlah oksidator Dari hasil optimasi pH pengendapan kondisi yang optimum digunakan untuk optimasi jumlah oksidator, yaitu berat KBrO) yang digunakan untuk oksidasi divariasi 0,5; I; 1,5; 2; 2,5 gram. Endapan yang terjadi disaring dikeringkan dan dianalisis dengan spektrometer pendar sinar-x. 5.
Variasi
waktu oksidasi
Dari hasil optimasi pH pengendapan dan jumlah oksidator kondisi yang optimum digunakan untuk optimasi waktu oksidasi, yaitu KBrO) di masukkan kedalam larutan maka reaksi oksidasi mulai berlangsung dan waktu berlangsungnya oksidasi ini divariasi 15, 20, 25, 30 dan 35 men it. Setelah diendapkan maka seluruh endapan hasil proses optimasi waktu oksidasi ini endapan yang terjadi disaring ,dikeringkan dan dianalisis dengan spektrometer pcndar sinar-x. 6.
Pembuatan
konsentrat
Nd
Filtrat dari pengendapan (pembuatan konsentrat Ce) diendapkan dengan NH40H sampai pH 8. Endapan yang terjadi disaring, dikeringkan dan ditimbang. Endapan yang' merupakan konsentrat Nd dianalisis dengan spektrometer pendar sinar-x. 7.
Pembuatan
konsentrat
La
Filtrat dari pengendapan pH 8 (filtrat pembuatan konsentrat Nd diendapkan dengan larutan oksalat jenuh sampai larutan jika ditambah oksalat sudah tidak timbul endapan lagi. Endapan putih yang terbentuk adalah konsentrat La disaring, dikeringkan, ditimbang dan dianalisis dengan spektrometer pendar sinar-x.
Pelarutan, oksidasi dan pembuatan. Asam nitrat disamping sebagai pelarut juga berfungsi sebagai oksidator. Asam nitrat yang digunakan harus pekat, karena Ce dan Th hanya akan larut dalam HNO) pekat. Untuk melarutkan LTJOH dalam asam nitrat, maka asam nitrat harus dipanaskan terlebih dahulu sambil diaduk dan LTJOH dimasukkan sedikit demi sedikit. Oksidator digunakan KBrO) karena gas yang dikeluarkan relatifaman dibanding gas yang berasal dari KCIO). Agar oksidasi berjalan baik maka larutan LTJ nitrat harus dalam keadaan panas, untuk mempertahankan suhu tinggi maka ke dalam larutan diberi batu didih.
Pengaruh pH pengendapan. Untuk mengetahui pada pH berapa Ce, La dan Nd serta Th mengendap, maka dilakukan pengendapan larutan yang sudah dioksidasi mulai dari pH yang paling rendah sampai pH yang paling tinggi, sehingga akan terbentuk endapan secara tTaksional. Pada penelitian ini pH terendah mulai 0,5 dan temyata pH yang tertinggi dicapai pH 10 dimana di pH 10 sudah tidak ada endapan yang terbentuk. Pada Gambar I dapat dilihat bahwa paJa pH 0,5 endapan yang terbentuk masih sedikit kirakira 2,6 gram, menunjukkan bahwa gerombolan molekul yang terbentuk adalah gerombolan molekul yang mempunyai pKsp paling besar yaitu Th. Dilihat un sur yang terkandung didalamnya pada Gambar 2, unsur dominan Th sekitar 10% disusul Ce sekitar 3%, sedang La dan Nd mendekati O. Meskipun kadar Th dalam umpan kecil, Th(OH)4 mempunyai sifat kebasaan yang sangat kuat dan sangat mudah mengendap, sehingga kadarnya dalam endapan besar. Harga pKsp Th(OH)4 = 44,6 paling bcsar dibanding unsur lain. 15
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
1)
pH Pengendapan
Kadar logam tanah jarang (L TJ) hasil analisis pasir monasit yang berasal dari Pulau Bangka dengan menggunakan spektrometer pendar sinar-x adalah : Th = 5,2%, Y = 2,34%, La = 7,6%, Ce = 16,2%, Nd = 6,9%, Gd = 2,3%. Setelah di lakukan peleburan pasir monasit, pengendapan LTJ dengan NaOH dan penghilangan posphat maka diperoleh konsentrat logam tanah jarang hidroksida dengan kadar unsur sebagai berikut :Th = 5,84%, La = 12,58%, Ce = 29,64%, Nd = 12,82%.
Gambar I. Hubungan pH berat endapan
pengendapan
dengan
Pada pH I, berat endapan yang terbentuk mencapai puncaknya sekitar 12,4 gram dan unsur yang terkandung didalamnya mayoritas adalah Ce sekitar 53%, kadar Th tinggal 6% sedang La dan Nd kadarnya mendekati 0 at au belum mengendap. Setelah dilakukan oksidasi sebagian besar Cc berubah menjadi Ce(IV). Dengan menambah NH40H akan terbentuk endapan yang kemungkinan
ISSN 1410 - 8178
Suyanti, dkk
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
besar berbentuk endapan hidroksida sesuai dengan sifat fisis endapan yang terbentuk yaitu endapan gelatin berwarna putih kekuningan. Dalam bentuk Ce(OH)4 mempunyai pKsp Ce(OH)4 = 50,4, sehingga abn mudah mengendap. Kedua unsur Ce(IV) dan Th mempunyai pKsp yang hampir sarna besarnya, sehingga Ce(lV) dan Th akan sangat mudah mengendap bersama. Dengan melihat kadar Ce yang tinggi dalam endapan, menunjukkan bahwa oksidasi Ce(lII) menjadi Ce(IV) terjadi dengan sangat baik. Pada pH 2 sampai pH 6 tidak ada endapan yang terbentuk, hal ini disebabkan karena perbedaan harga pKsp Ce(OH)4 dan pKsp Th(OH)4 dengan pKsp Ce(OH)) dan pKsp La (OH)) dan pKsp Nd (OH)) sangatjauh. Harga pKsp Ct:(OHh = 19,82, sangat jauh berbeda dengan pKsp Ce(OHk Harga pKsp La (OHh = 22,3 dan pKsp Nd (OH)) = 23,3, oleh karena itu Ce(OHh La (OHMan Nd (OHh tidak mudah mengendap. ~
60 50
~ "
c40 "'
~~
~ g.30
"-0 ~ ~
~20 10
o 0.5
5
10
pH Pengendapan
Gambar 2. Hubungan pH pengendapan kadar unsur dalam endapan
dengan
Pada pH diatas 6 atau pH 7 mulai terbentuk endapan lagi yaitu endapan yang mempunyai kadar la dan Nd paling besar. Menurut Prakash, S dan dari data pKsp dalam bentuk hidroksida Nd akan mengendap lebih dahulu dibanding La dan Ce(III). Tetapi karena jumlah La dalam umpan lebih besar dibanding Nd, maka La mengendap sedikit lebih banyak dibanding Nd. Perbedaan pKsp La (OHh dan Nd(OHh sangat kecil tidak bisa mengalahkan akumulasi reaksi pengendapannya. Pada pH 7 berat endapan 2,4 gram. kadar La = 21 % dan kadar Nd = 15%, kadar Ce = 4% sedang kadar Th = mendekati 0%. Ce yang ada dalam endapan adalah sisa Ce(lIl) yang tidak ikut teroksidasi sempuma dan Th sudah mengendap semua pada pH dibawah 7. Pad a pH 8, berat endapan yang terbentuk lebih besar dibanding pada pH 7 yaitu sekitar 8.12 gram. Pada pH 8 hampir semua Ce, La dan Nd yang tersisa mengendap semua. Kadar La = 25%, kadar Ce = 2% , kadar Nd = 30% dan kadar Th = 0%. Pada pH 9, endapan yang terbentuk hanya 0,8 gram dengan kadar La = 8%, kadar Ce = 0,4 %, kadar Nd = 0,9% dan kadar Th = 0%. Semua yang tidak mengendap pada pH 8 akan terendapkan pada Suyanti, dkk.
pH 9, karena endapan lagi.
pada pH 10 sudah
tidak
terbentuk
~100
--Th
c:
~75 "'
"U c:
~La
~50 c:
--;t,-
Ce
a.
__
Nd
OJ
0.5
5
10
pH Pengendapan
Gambar 3. Hubungan pH pengendapan efisiensi pengendapan
dengan
Pada Gambar 3. dapat dilihat distribusi setiap unsur dalam endapan yang terbentuk dengan melihat efisiensi pengendapannya dalam setiap pH pengendapan. Ce paling banyak berada pada pH 1, efisiensi pengendapannya sekitar 90%, pada pH 0,5 terdistribusi sekitar 2%, pada pH 2 sampai pH 8 jumlahnya 8% dan pada pH 9 mendekati 0%. Pada 0,5 sampai pH 6, jumlah efisiensi pengendapan La sekitar 2%, pada pH 7 efisiensi pengendapan La 20% dan La terdistribusi paling banyak pada pH 8 yaitu sekitar 70% dan sisanya ada pada pH 9. Nd terdistribusi sekitar 5% pada pH 0,5 sampai pH 6, pada pH 7 Nd terdistribusi sekitar 15% dan paling banyak berada pada pH 8 sekitar 75% dan sisanya ada pada pH 9. Torium hanya terdistribusi pada pH 0,5 sekitar 40% dan pada pH 1 sekitar 60%. Dengan melihat hasil penelitian yang dinyatakan pada Gambar I., Gambar 2. dan Gambar 3. dapat disimpulkan bahwa untuk membuat konsentrat Nd maka larutan setelah dioksidasi diendapkan pH I dan filtratnya diendapkan dengan ammonia pada pH 8. Untuk memperoleh konsentrat La oksalat maka filtrat pH 8 diendapkan sempuma dengan asam oksalat. Pada pH 1, di dalam endapan mayoritas mengandung Ce yaitu sekitar 53%, kadar Th = 6% sedang La dan Nd kadamya mendekati 0 atau belum mengendap. Setelah dilakukan oksidasi sebagian besar Ce berubah menjadi Ce(IV). Dengan menambah NH40H akan terbentuk endapan yang kemungkinan besar berbentuk endapan hidroksida sesuai dengan sifat fisis endapan yang terbentuk yaitu endapan gelatin berwarna putih kekuningan. Optimasi waktu oksidasi Semakin lama waktu
oksidasi
20 dan 25
menit, endapan yang terbentuk semakin banyak. Tetapi setelah waktu oksidasi 30 dan 35 menit endapan yang terbentuk relatif sarna sebesar kirakira 10 gram. Waktu oksidasi 30 menit merupakan waktu yang optimum, karena pada waktu ini sudah tidak ada kenaikan hasil reaksi. Pada saat
ISSN 1410 - 8178
39
PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Vogyakarta, 28 Agustus 2009 pelaksanaan penelitian, karena pemanasan sampai mendidih dan terbentuk gas, maka setelah pemanasan 35 men it larutan sangat kental dan tidak La bisa diadukTh Ce sehingga pemanasan dihentikan. Nd terhadap Tabel I. menunjukkan berat endapan konsentrat Nd yang terbentuk pada berbagai variasi waktu oksidasi akan sedikit menurun dengan waktu oksidasi yang semakin lama. Hal ini menunjukkan bahwa jika reaksi oksidasi tidak berlangsung dengan baik, maka Ce(lII) akan ikut mengendap bersama Nd. Dilihat dari kadamya, unsur lain yang paling banyak terikut dalam konsentrat Nd adalah La, karena pKsp La harganya sangat mirip dengan pKsp Nd. Sedang Ce yang terikut dalam konsentrat Nd adalah sisa Ce (III) yang tidak teroksidasi menjadi Ce (IV). Kadar Ce dalam konsentrat Nd akan semakin kecil dengan bertambahnya waktu oksidasi, karena oksidasi Ce semakin sempurna, maka Ce lebih banyak mengendap pada pH I dibanding dalam konsentrat Nd. Kadar Nd paling kecil pada waktu oksidasi 15 menit, karena kemungkinan Nd tidak larut sempuma, sehingga ikut dalarn endapan Ceo Thorium paling mudah menit 30 25 35 15 diendapkan, 20 maka Th sudah banyak terikut pada konsentrat Ce (terikut dalam endapan pH I), sehingga kadar Th dalam konsentrat Nd sangat keci!. Kadar Nd berkisar antara 25 - 28 %, kadar La= 15 - 18%, kadar Th= I - 2,87 % dan kadar Ce=4 - 7%. Tabel I.
Pengaruh waktu oksidasi terhadap berat endapan dan kadar un sur pada konsentrat Nd. (L TJOH = 25 g; volume HN03 = 80 ml; berat KBr03 = I g)
La Nd Ce 17,39 17,84 27,86 6,57 2,65 1,52 11,8112 11,0475 17,00 5,30 2,05 11,699 5,39 5,92Th 3,8 10,9451 9,074 26,94 4,91 25,87 17,72 28,67 27,79 0,16 Waktu15,14 oksidasi Serat endapan unsur, % (9) Kadar
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa harga FP yang paling besar adalah harga FP Nd-Ce. Hal ini menunjukkan bahwa Nd dan Ce mudah dipisahkan CeNd terhadap dengan metoda Th ini. Semakin besar waktu oksidasi harga FP Nd-Ce semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa Ce sudah semakin sempuma menjadi Ce(IV), sehingga sisanya dalam konsentrat Nd semakin sedikit. Harga FP Nd-Th semakin besar dengan bertambahnya waktu oksidasi, meskipun pengaruhnya tidak begitu kuat. Harga FP Nd-La paling kecil dan harganya relatif sarna, menunjukkan La dan Nd sangat sulit dipisahkan dengan metoda ini. Sehingga perlu dicoba dengan metoda yang lain.
40
Tabel 2.
Pengaruh waktll oksidasi terhadap pisah Nd dengan Th, La dan Ceo
20 35 8.4920 25 30 1,4917 1,4754 15 12,323 5,8452 7,.6848 1,4620 8,9793 1,5872 3,3875 1,7994 11,281 12,449 13,145 Faktor Pisah 10,665
faktor
Waktu oksidasi, menit
Konsentrat La dibuat dengan menambahkan asam oksalat ke dalam filtrat setelah pengendapan Nd. Semua unsur yang ada dalam larutan, diendapkan dengan sempurna dalam konsentrat La Oksalat. Konsentrat La yang terbentuk relatif sarna beratnya, hanya ada sedikit sekali kenaikan berat dengan bertambahnya waktu oksidasi. Pada pembuatan konsentrat La oksalat setelah pemisahan Nd konsentrat La oksalat yang terbentuk juga relatif sama ( Tabel 3 ). Tabel 3.
Pengaruh waktu oksidasi terhadap berat endapan dan kadar unsur pada konsentrat La oksalat. (L TJOH = 25 g; volume HNO) = 80 ml; berat KBrO) = Ig)
La Ce Nd 0 Serat unsur, % 63,78 67,19 79,48 77,02 81,32 9,63 8,12 10,84 0,70 0,78 1,97 1,41 1,32 1,475 1,5542 1,4378 14,78 11 ,48 1,4017 1,223 (9) Kadar endapan Waktu oksidasi, Th
Kadar La yang diperoleh berkisar an tara 64 - 81 %. Dari segi kemurnian, sudah diperoleh konsentrat yang relatif baik. Thorium tidak terdeteksi dalam konsentrat La, karena Th sudah terendapkan bersama Ce pada pH I dan sisanya ikut mengendap pada konsentrat Nd. Sedang Ce masih terikut dalam konsentrat La, karena Ce yang terikut ini adalah Ce(lIl) yang dalam bentuk hidroksida mempunyai harga pKsp yang dekat dengan Nd dan La. Tabel 4.
Pengaruh waktu oksidasi terhadap pisah La dengan Th, Ce dan Nd 00 00
20 30 35 00 15 25 7,109 9,872 4,400 7,072 7,794 FP La113,15 259,39 245,79 141,95 75,94
faktor
Waktu oksidasi, menit
FP = Faktor Pisah
Dilihat FP La terhadap unsur lain pada Tabel 4, FP La -Th tak terhingga, menunjukkan La sangat mudah dipisahkan dari Th. Demikian juga FP La-Ce sangat besar, hal ini juga menunjukkan bahwa La dapat dipisahkan dari Ceo Sedang FP LaNd relatif paling kecil, menunjukkan bahwa La dan Nd lebih sui it dipisahkan dengan metoda ini
ISSN 1410-8178
Suyanti, dkk
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKAT
NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
dibandingkan pemisahan dari Th dan Ceo Dengan waktu oksidasi 30 menit, dapat diperoleh FP La-Th tak terhingga, FP La-Ce = 259,3997 dan FP La-Nd = 9,6723 Pengaruh
jumlah
oksidator
Kalium bromat berfungsi sebagai pengahasil oksigen yang berguna untuk oksidasi Ce(lII) menjadi Ce(lV). Pada variasi berat KBrO) I g sudah cukup baik untuk sempumanya reaksi oksidasi. Pada pemakaian KBrO) yang lebih 2,0 1,50 2,50 KBr03(g) 1,0 0,5 banyak, konsentrat Ce yang diperoleh hampir sarna. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4. Setelah Ce dan Th mengendap pada pH I, maka pad a endapan pH 8 Th dan Ce kadamya sangat keci\. Hal ini berarti bahwa semakin banyak oksidator yang ditambahkan maka Ce akan terpisah dengan baik pada pembuatan konsentrat Nd dan konsentrat La. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel5.
Pengaruh berat KBr03 terhadap berat endapan dan kadar unsur pada konsentrat Nd. (L TJOH = 25 g; volume HNO) = 80 ml; waktu oksidasi = 30 men it)
Ce Nd La Berat 1hKadar 24,96 17.79 17,51 17.78 5,01 3,14 5,24 1endapan 1,8986 2,35 1,46 Berat20,50 26,84 29,07 27,38 15,30 17,84 6,57 5,05 11,8747 12,2128 10,2870 2,8902 0,68 2,65 1,68 (g) linsur, %
KBr03(g)
Konsentrat La dibuat dengan menambahkan asam oksalat kedalam filtrat setelah pengendapan Nd. Semua unsur yang ada dalam larutan, diendapkan dengan sempuma dalam konsentrat La Oksalat. Tabel 7.
Pengaruh berat KBrO) terhadap berat endapan dan kadar unsur pada konsentrat La. ( LTJOH = 25 g; volume HNO) = 80 ml; waktu oksidasi = 30 menit)
Ce 00 1h La Nd BeratKadar 80,82 8,13 ,87 Berat 74,82 70,54 7,62 ,86 ,60 2,6588 77,02 10,08 02,8017 .70 1,5323 2,2641 84,28 10,55 ,72 1,9883 3,84 endapan (g) unsur, %
Pada konsentrat La, seperti tampak pada Tabel 7. setelah Th terambil sempuma pada pH I dan pH 8 maka pada konsentrat La sudah tidak teramati. Sedangkan Ce yang masih terikut dalam konsentrat La kemungkinan adalah Ce yang masih valensi III yang jumlahnya relatif kecil yang mengendap bersama La. Tabel 7 menunjukkan kondisi konsentrat La yang diperoleh. Oleh karena berat konsentrat La sedikit menurun, sedang jumlah La yang terendapkan relatif tetap jumlahnya, maka kadar La akan meningkat dalam konsentrat La yaitu antara 74-84%. Kadar Nd dalam konsentrat La oksalat relatif kecil, karena Nd sudah terendapkan dalam konsentrat Nd hidroksida.
Tabel 5 menunjukkan bahwa dengan bertambahnya kalium bromat tidak mempengaruhi berat endapan yang dihasilkan dalam konsentrat Nd maupun konsentrat La .. Semakin banyak oksidator yang ditambahkan maka semakin sempuma oksidasi Ce dan Ce akan semakin banyak mengendap pada pH I, hal ini akan memperkecil Ce maupun Th mengotori dalam konsentrat Nd dan konsentrat La. Pada Tabel 6 dapat dilihat FP Nd terhadap Nd 1h unsur yang Ce lain. Pada variasi terhadap berat oksidator (KBrO), FP Nd terhadap unsur yang lain bervariasi tetapi tidak besar perbedaannya. Pada berat KBrO) I, FP yang diperoleh relatif paling jelek. Oleh karena itu untuk membuat konsentrat Nd dilkukan modifikasi bertingkat. Tabel 6.
proses,
misalnya
dengan
Pad a Tabel 8 dapat dilihat FP La terhadap unsur yang lain. Pad a variasi jumlah oksidator yang ditambahkan, FP La terhadap un sur yang lain bervariasi besamya. Pad a berat KBrO) I gram, FP yang diperoleh sangat baik yaitu FP La-Th = cx), FP La-Ce = 259,400 dan FP La- Th = 9,672, Tabel 8.
Pengaruh berat KBrO) terhadap pisah La dengan Th, Ce dan Nd CX) CX)CX) ct:)
CX) FP La 22,38 221,61 205,108 73,05 8,178 6,821 10,013 17,91 259,4 2,5 1,50 9,672 1,50 1,0 0,5
faktor
Berat KBr03 (g
FP= Faktor Pisah
pengendapan KESIMPULAN
Pengaruh Berat KBrO) terhadap pisah Nd dengan Th, La dan Ce
1,8639 1,5084 1,1544 1,0 1,50 9,4449 12,0804 7,5518 15,1676 11,0450 2,50,5 FP Nd19,8158 1,4754 1,3778 13,2869 6,4868 1,50 6,5379 4,2955 terhadap
FP = Faktor Pisah
Suyanti, dkk.
Serat KSr03(Q)
faktor
Pembuatan
konsentrat
Nd
hidroksida
dilakukan dengan mengendapkan dari filtrat pengendapan pH I yang diendapkan pad a pH 8 dengan amonia dan konsentrat La oksalat diperoleh dari filtrat pH 8 yang diendapkan sempurna dengan asam oksalat. Kondisi optimum diperoleh pada pelarutan 25 gram LTJOH dalam 80 ml HNO) dioksidasi menggunakan I gram KBrO) sebagai ISSN 1410 - 8178
41
PENELITIAN
PRO SIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi
Akselerator
don Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
oksidator selama 30 menit. Pada kondisi yang optimum diperoleh kadar Nd dalam konsentrat Nd hidroksida = 26,84%. FP Nd -Th tak terhingga, FP Nd-Ce = 9,449 dan FP Nd - La = 1,475. Konsentrat La oksalat dibuat dengan menambahkan as am oksalat kedalam filtrat setelah pengendapan Nd. Pad a pembuatan konsentrat La ini diperoleh kadar La = 77,02% dan FP La-Th tak terhingga, FP La-Ce = 259,400 dan FP La-Nd = 9,672. DAFTAR 1.
2.
3.
4.
5.
6.
PUSTAKA
SUY ANTI.
"Pembuatan
Ceri Hidroksida
Dari
Pasir Monasit ", Prosiding PPPN, PT APBBAT AN, (2007). PRAKASH, S., "Advanced chemistry of Rare Earth", S. chand and Co., PVT, New Delhi, (1975). VOGEL, Textbook Of Quantitative Inorganic Analysis, Longman Group UK Limited, London, (1978) GEANKOPLlS, Col., "Transport Processes And Operation", 2nd, Allyn and Bacon, Inc., Boston, London, Sydney, Toronto, (1983). POWELL, JE. "Saparation Chemistry", Hand Book Of The Physics And Chemistry, (Gscheindener, JR dan Eyring L). Publishing Company, Amasterdam, North Holland (1979). RIVAl, HARRIZAL, "Asas Pemeriksaan Kimia", Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta ( 1995)
TANYA JAWAB
Sri Widiyati: .,. Melihat kadar Nd yang dihasilkan dalam proses ini, kadar Nd nya belum mencapai 50%, kira-kira proses apa lagi yang akan dilakukan untuk meningkatkan kadar Nd bahkan jika mungkin diperoleh Nd yang mumi.
Suyanti: {> Pada penelian tn, ada/ah pembuatan konsentrat Nd, Jadi kadar Nd yang dihasilkan belum tinggi (kadar Nd = 26,84% dalam konsentrat Nd(OH)3). Un/uk meningkatkan kadar Nd dari kon.~entrat Nd ini sudah kami /akukan dengan beberapa cara antara lain dengan oksidasi bertingkat. pengendapan certingkat dan ekstraraksi. Dari hasi beberapa proses peningkatan kadar Nd tersebllt yang
42
relatif baik adalah dengan pengendapan bertingkat yaitll diperoleh Nd dengan kadar 58%. tetapi Th dan Ce dalam konsentrat Nd sangat kecil (mendekati 0) dan La nya tinggal 7%. Ul1Iuk memperoleh Nd yang mllrni dilakukan dengan proses pertukaran ion Suprihati: ~ Bagaimana hubungan Ksp atau pKsp dengan pH pengendapan. Secara teoritis pH pengendapan Ce, Nd dan yang lain ada perbedaan tidak dengan hasil penelitian ini.
Suyanti: {> Hllbungan antara pKsp dengan pH adalah sebagai berikut : Persamaan kesetimbangan larutan hidroksida sebagai berikut : M(OH)n •...• M" + n OH s molll s molll n s molll Ksp = [M"] [OH Ksp = (s) ( nsp n harganya terten/II tergantung besarnya valensi unsur. pKsp = - log Ksp Jika harga pKsp diketahui, maka harga Ksp dapat dihitung. Kalau harga Ksp sudah dihilllng dapat untuk menghitung harga s atau [OH] pOH = -log [OH] pH = 14 -pOH Ce(OH)4 mempunyai pKsp = 55.4 Ksp = (s)(4s/ = 256s5 = 10 ·55.4 S5= 1,56x 1([5H= IOO.19X1([5/1= 10·57.HI S = 10-11.52 [OH] = s = 10 -11,52 pOH = -log[OH] = 11,52 pH = 14 -11,52 = 2,48 Menllrut perhitllngan pH pengendapan IIntllk Ce(OH)4 adalah 2,48. Pada penelitian yang dilakllkan pH pengendapan optimum untuk Ce(OH)4 adalah I. Dalam larutan yang akan diendapkan terdapat IInsllr - IInsur logam tanah Jarang yang lain, yang menyebabkan penllrunan kelarutan Ce dalam endapall. Besarnya kelarlltan berbanding langsllng dengan besarnya hasi/ kali kelarlltan atall Ksp. Karena adanya IInsur IInsllr lain dalam larutan maka akan terJadi percepatan terbentllknya endapan, sehingga pH larlltan masih rendah dibml'ah pH hasi/ perhitllngan.
ISSN 1410 - 8178
r
Suyanti, dkk
