MODEL MATEMATIS LAJU REAKSI PADA PROSES PENCELUPAN KAPAS DENGAN ZAT WARNA REAKTIF PANAS

Transkripsi

1 MAKALAH PARALEL PARALEL F ISBN : MODEL MATEMATIS LAJU REAKSI PADA PROSES PENCELUPAN KAPAS DENGAN ZAT WARNA REAKTIF PANAS Elly Koesneliawaty 1* 1 Dosen Politehnik STTT Bandung, Jurusan Kimia Tekstil. Jl. Jakarta No 31, Bandung, Jawabarat, Indonesia * Untuk korespondensi:tel/fax (06)77580, koesnelia@yahoo.com ABSTRAK Pencapaian warna hasil proses pencelupan bahan kapas dengan zat warna Reaktif seringkali sukar diperoleh, terutama pada pemakaian zat warna campuran. Pencapaian warna menggunakan atau lebih zat warna yang pemakaiannya terkait dengan estimasi waktu dan konsentrasi, sehingga perlu diketahui sifat laju reaksi zat warna. Laju reaksi diukur dari pengurangan konsentrasi zat warna pada waktu tertentudca/dt. Laju reaksi larutan zat warna dengan persamaan matematis. Pengujian dilakukan dengan metode spektrofotometri yang menghasilkan data absorbansi. Data absorbansi ini dilinierisasi dengan konsentrasi persamaan regresi metoda Least Squares.Pengamatan pengurangan konsentrasi zat warna diukur pada waktu 0,10,0,30,40 menit. Pengukuran tersebut memberikan nilai orde reaksi yang dapat memperkirakan kemampuan mewarnai kain kapas dari 4 jenis zat warna reaktif yang digunakan. Orde reaksi dari hasil pengukuran diperoleh pada waktu tertentu dengan hasil orde reaksi 4 sampai 6. Data penyimpangannya dinyatakan dalam ukuran selisih korelasi terkecil R = 0,0070 pada zat warna reaktif yang optimum. Kata kunci: laju,zat warna reaktif, pencelupan kapas, orde ABSTRACT Achievement of the color of the dyeing process of cotton material with dye Reactive often difficult to obtain, especially in the use of the dye mixture. Achievement of colors using two or more dyes which use is associated with an estimated time and concentration, so keep in mind the nature of the reaction rate of the dye. The reaction rate is measured by the reduction of the concentration of the dye at a certain time dc A / dt. The reaction rate of the dye solution to a mathematical equation. Tests used by spectrophotometric method that produced the data absorbance. The absorbance data is linearized concentration Least Squares regression method. Observations reducing the concentration of the dye was measured at 0, 10, 0, 30, 40 minutes. The measurement value reaction order to estimate the ability of dyeing cotton fabrics from 4 types of reactive dyes are used. Order the reaction of the measurement results obtained at a certain time with the result of the reaction order of 4 to 6. The data deviation measured by the difference between the smallest correlation R = at optimum reactive dyes. Key word: reaction rate, reactive dyes, dyeing of cotton, orde 30

2 ISBN: SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA IX (SN-KPK IX) PENDAHULUAN Bahan kapas yang dipergunakan untuk proses pencelupan sudah bebas dari zat lemak, lilin, peptin agar dapat mengabsorbsi zat warna maksimal. Pencelupan pada bahan kapas dapat menggunakan ber-macammacam zat warna dengan kondisi proses yang bersesuaian antara sifat keduanya. Serat alam kapas berupa mol sellulosa yang mengandung gugus OH primer dalam larutan air. Pada proses pencelupan dapat menggunakan jenis zat warna yang larut dalam air yaitu zat warna reaktif panas, Kereaktifan dari zat warna reaktif panas Drimarene sistim reaktif trikloropirimidin tersebut dapat dilihat melalui kinetika laju reaksi pada mekanisme proses pencelupan-nya melalui pengamatan pengurangan konsentrasi zat warna pada waktu 1,10, 0, 30, 40 menit dengan metoda perhitungan integrasi dari persamaan diferensial dc/dt yang hasilnya dalam satuan orde reaksi. Persamaan laju : -dc A /dt = k.ca n 1) ln d C A / dt = - ln k + n ln C A ) Pengujian orde reaksi: n didapat dari evaluasi kemiringan plot antara ln d CA/dt dan ln CA, - ln k didapat dari intersep. Hasil pengujian dari Drimarene Turkis X-B, Drimarene Blue X-3 RL, Drimarene Rubin X-3RL, Drimarene Violet X-RL adalah 4 sampai 6 satuan orde reaksi Pengujian yang diperlukan dalam mengukur larutan zat warna dari prinsip Lambert Beer dalam grafik absorbansi dan konsentrasi dalam persamaan regresi metoda Least Squares. Zat warna reaktif panas Drimarene sistim reaktif trikloropirimidin mempunyai kereaktifan rendah yang memerlukan suhu tinggi untuk kebutuhan energi aktivasi (Ea) untuk bereaksi dengan serat sesuai hukum Arhenius k = A.e. Ea/RT.3) Kemampuan zat warna untuk berikatan kuat dalam jumlah yang besar secara merata dengan serat memerlukan pengendalian proses pencelupan yang terjadi. Pengendalian faktor yang mempengaruhi mekanisme proses pencelupan secara mendasar perlu diketahu, antara lain: Difusi zat warna dari larutan ke permukaan bahan dengan pengaturan suasana ph basa dan elektrolit. Difusi zat warna dari permukaan kedalam serat tergantung afinitas serat dan zat warna. Ikatan serat dan zat warna sesuai dari gugus fungsi dan sistim-sistim reaktif dari zat warna. Pemilihan kondisi proses pencelupan reaktif panas pada kondisi ph 11, pemakaian elektrolit NaSO4 30 g/l, Alkalinitas NaCO3 g/l temperatur 95 0 C 1). D-Cl + Sel-OH D-O Sel + HCl Laju difusi zat warna kedalam serat dipengaruhi oleh afinitas zat warna dan serat pemakaian bantuan elektrolit, kebasaan larutan dan zat alkalinitas yang dipakai. Waktu yang diperlukan dari mulai reaksi, laju sangat tinggi setelah itu menurun dan cenderung stabil. Keadaan tersebut diasumsikan sebagai keadaan tidak terjadi reaksi lagi. Jika komponen serat dianggap konstan dengan volume tetap,komponen zat warna dianggap penentu dengan parameter konsentrasi zat warna. Perhitungan orde reaksi

3 304 Koesneliawaty, Model Matematis Laju Reaksi. ISBN: Perhitungan orde reaksi melalui analog persamaan garis: y = b + ax, dimana a adalah orde reaksi dan b adalah In k. Persamaan kinetika reaksi 1) dan ) dengan data-data konsentrasi dan waktu pencelupan yang divariasikan, dibuat grafik C vs t. Semua titik diplot membentuk kurva, dimana setiap titik dibuat garis singgungnya sehingga didapat harga : -dc A /dt. -dc A /dt = k.ca n ln d C A / dt = - ln k + n ln C A Harga k larutan zat warna reaktif panas pada waktu tertentu. Periksa C A konstanta laju (k) dan orde reaksi (n) didapat dari evaluasi kemiringan plot antara: ln dc A / dt vs ln C A, dengan intersep - ln k Pengukuran konsentrasi larutan zat warna prinsip Lambert Beer dengan alat Spektrofotometer melalui ukuran transmitansi dan Absorbansi pada panjang gelombang sinar tampak. λ maks setiap warna mempunyai %T dan A minimum dimana hasil pengukuran dengan penyimpangan terkecil. Pada panjang gelombang maksimum dihitung persamaan regresi antara absorbansi dan konsentrasi larutan zat warna. y = ax + b, y= absorbansi; x= konsentrasi larutan zat warna b a ( n( x. y) ( x)( n( x ) ( x) y) y)( x ) ( x)( n( x ) ( x) x. y) n = adalah banyak variasi konsentrasi larutan zat warna Warna tampak dapat diukur pada panjang gelombang sinar tampak 400nm sampai 700nm. Bahan selulosa mentah yang terdapat di alam dihilangkan dahulu zat impurities lemak, lignin protein, lilin sekitar 8,5% melalui proses scouring, bleaching untuk memperoleh daya serap pada proses pencelupan. Dengan demikian larutan zat warna dengan zat pembantu lainnya dapat berdifusi kedalam serat. Kondisi larutan zat warna diatur sesuai dengan sifat kimia dan fisika dari zat warna. Sistim reaktif mempunyai susunan jenis anion tertentu dalam membentuk warna gugus fungsi yang dikandungnya dapat menentukan sifat ionisasi dan afinitas zat warna dengan bahan selulosa. Memerlukan energi panas yang cukup, pemberian elektrolit, ph agar menambah laju difusi memperoleh warna dengan ketuaan, kerataan lebih baik dan alkalinitas dalam menciptakan kereaktifannya untuk bereaksi. Kondisi pencelupan dengan metoda pemberian elektrolit dan basa kuat diawal all in start memberikan dinamisme terjadinya aktifasi. Pengamatan terjadinya Laju difusi melalui pengukuran pengurangan konsentrasi zat warna pada waktu tertentu yang terjadi dari sejak tahap awal absorbsi tahap adsorpsi, difusi dan fiksasi. Ditulis secara rinci dan jelas agar pembaca dapat melakukan penelitian yang sama (repeatable dan reproduciable) dengan hasil yang relative sama. Metoda harus didukung oleh referensi bila metoda tersebut sudah diketahui sebelumnya. Spesifikasi bahan harus detail agar pembaca memperoleh imformasi bagaimana mendapat bahan tersebut. Pengembangan Material Aplikatif sebagai upaya mendukung Pembelajaran Kimia Abad 1

4 ISBN: SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA IX (SN-KPK IX) METODA PENELITIAN Alat dan bahan menggunakan Gelas kimia 100 ml; Gelas ukur 100 ml; Timbangan teknis, Pengaduk; Mesin pencelupan Rapid; Spektrofotometer; Labu ukur; Pipet gelas; ph meter. Persiapan: Bahan Zat warna Mesin HT Spektrofotometer Pencelupan: Variasi waktu 10,0,30,40 menit Kain kapas; Zat warna Drimarene Violet X-RL; Zat warna Drimarene Rubinole X-3 RL; Zat warna Drimarene Turquise X-BX- RL; Zat warna Drimarene Blue NaSO4; Soda Ash; NaOH Pengujian larutan zat warna Λmaks ( %T,A) Persamaan regresi; y= ax +b X-RL; Cuci, bilas Pengujian larutan zat warna Konsentrasi larutan zat warna (sisa pencelupan dan sisa lpembilasan) Perhitungan orde reaksi:in dc /dt = In k + n In C Koreksi nilai orde reaksi dan konstanta Gambar Diagram Alir Penelitian Prosedur Percobaan Kain kapas dipotong dengan berat gram. Membuat larutan induk zat warna sebanyak 1 gram zat warna dalam 100 ml air sebagai bahan larutan encer pengukuran Panjang gelombang maksimum melalui Transmitansi dan Absorbansi pada 400 nm 700 nm, dan pengukuran Absorbansi 5 konsentrasi larutan zat warna pada panjang gelombang maks. untuk pembuatan persamaan regresi y= ax + b. Melakukan proses pencelupan dengan resep pencelupan dan skema pencelupan berikut: R/Zat warna Drimarene 0,5 % Soda ash 30 g/l NaOH 38 Be (membuat ph 11) Temperatur 95 o C Waktu 1-40 menit

5 306 Koesneliawaty, Model Matematis Laju Reaksi. ISBN: Vlot 1/50 Gambar Skema proses pencelupan Pengambilan data penentuan panjang gelombang maksimum melalui pengukuran %T, dan A 400nm 700nm. Penentuan persamaan regresi zat warna melalui DATA pengukuran A larutan zat warna pada 5 konsentrasi. Pengukuran konsentrasi larutan zat warna pada saat sebelum pencelupan, setelah 1 menit, 10 menit, 0 menit, 30 menit dan 40 menit. Melakukan Pengukuran konsentrasi larutan zat warna pada saat sebelum pencelupan, dengan cara mengukur konsentrasi larutan zat warna pada sisa pencelupan, setelah pencelupan 1 menit, 10 menit, 0 menit, 30 menit dan 40 menit. Melakukan pengukuran konsentrasi larutan zat warna pada sisa pencucian, setelah pencelupan 1 menit, 10 menit, 0 menit, 30 menit dan 40 menit. Tabel 1. Hasil Pengukuran Transmitansi Untuk Persamaan Regresi Turquise X-B (Λmaks=60 nm) Blue X-3LR (Λmaks=60 nm) Rubinole X-3RL (Λmaks=530 nm) Violet X-RL (Λmaks=580 nm) Konsentrasi Konsentrasi Konsentrasi Konsentrasi (g/l) %T A (g/l) %T A (g/l) %T A (g/l) %T A 0, ,076 0,0 45,4 0,34 0, ,131 0,005 78,5 0,105 0,01 70,5 0,15 0, ,43 0, ,68 0,01 60,5 0,18 0,015 59,5 0,5 0,03 30,5 0,516 0, ,348 0, ,38 0,0 49 0,309 0,04 1,5 0,668 0,0 31 0,509 0,0 36 0,444 0, ,367 0, ,769 0,05 4,5 0,601 0,05 9,5 0,53 Tabel. Hasil Pengukuran Transmitansi Zat Warna Reaktif Panas. Waktu Turquise X-B Blue X-3LR Rubinole X-3RL Violet X-RL (menit) celup cuci celup cuci celup cuci celup cuci , , , , , ,5 8, , , ,5 8,5 % T HASIL DAN PEMBAHASAN persamaan reaksi ). Orde reaksi (pada Pengukuran orde reaksi proses table 4).menunjukkan spesifikasi laju zat pencelupan kapas dengan zat warna reaktif melalui konsentrasi larutan zat warna pada warna dalam proses pencelupan Kapas. Nilai orde reaksi zat warna yang hampir waktu tertentu (pada persamaan 1 dan sama atau sama dapat dipergunakan Pengembangan Material Aplikatif sebagai upaya mendukung Pembelajaran Kimia Abad 1

6 ISBN: SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA IX (SN-KPK IX) sebagai komponen zat warna campuran dalam mencelup bahan kapas. Konsentrasi larutan zat warna pada waktu tertentu diperoleh melalui persamaan regresi yang dimiliki larutan zat warna tersebut.(tabel 3) Nilai konsentrasi larutan zat warna pada menit 0 dan menit 30 pada umumnya menunjukkan reaksi yang terjadi kondisi kesetimbangan (waktu kondisi proses pencelupan) Jumlah konsentrasi yang berbeda pada satuan waktu menggambarkan konstanta laju yang berbeda, sehingga memberikan warna hasil proses pencelupan berbeda. Tabel 3. Konsentrasi Larutan Zat Warna Waktu Drimarene Turquise Drimarene Blue X-3LR: Drimarene Rubinole Drimarene Violet X-B: Y=14,78x+0.00 Y=15.86x+0,038 X-3RL: Y=4,0x+0.03 X-RL: Y=1,x Konsentrasi konsentrasi konsentrasi konsentrasi (menit) Celup Cuci Akhir (C a ) Celup Cuci Akhir (C a) Celup Cuci Akhir (C a ) Celup Cuci Akhir (C a) 1 0,083 0,01 0,0095 0,078 0,0189 0,0964 0,057 0,006 0,063 0,079 0,03 0, ,069 0,013 0,08 0,058 0,0113 0,0693 0,045 0,008 0,053 0,056 0,04 0,08 0 0,049 0,04 0,073 0,046 0,016 0,06 0,037 0,011 0,048 0,044 0,05 0, ,048 0,04 0,07 0,048 0,0139 0,0619 0,038 0,001 0,048 0,036 0,08 0, ,033 0,08 0,061 0,044 0,0155 0,0595 0,035 0,011 0,048 0,038 0,05 0,063 Persamaan regresi yang dimiliki larutan zat warna tersebut merupakan persamaan linier data transmitasi (%T) atau absorbansi (A) pada Λmaksnya. Data transmitasi (%T) atau absorbansi (A) larutan zat warna dapat dilihat pada tabel. Nilai orde reaksi zat warna yang hampir sama atau sama dapat dipergunakan sebagai komponen zat warna campuran dalam mencelup bahan kapas, sehingga terhindar dari penyimpangan warna hasil proses pencelupan Pengujian konstanta orde reaksi: Pengujian konstanta orde reaksi k dan didapat dari evaluasi kemiringan plot antara ln d C A / dt dan ln C A, - ln k didapat dari intersep. Harga k larutan zat warna reaktif panas pada waktu tertentu. Tabel 4. Koreksi Nilai konstanta dan Orde Reaksi Drimarene Turquise X-B (n=4,41;k=74,544/m) Drimarene Blue X-3LR (n=6,67;k=9378/m) Drimarene Rubinole X-3RL n=4,9 ; k = 1300/m) Drimarene Violet X-RL (n=4,76; k = 171,548/m) Ca(g/L) Ca(g/L) k Ca(g/L) Ca(g/L) k koreksi Ca(g/L) Ca(g/L) koreksi koreksi koreksi koreksi k koreksi Ca(g/L) Ca(g/L) koreksi k koreksi 0,095 0,097 74,544 0,0964 0, ,737 0,063 0, ,361 0,09 0,097 17,466 0,08 0,08 7,9 0,0693 0, ,1 0,053 0, ,961 0,08 0,08 169,71 0,073 0,073 7,537 0,06 0, ,777 0,048 0,05 170,961 0,069 0, ,334 0,07 0,067 73,3 0,0619 0, ,866 0,048 0, ,758 0,064 0, ,485 0,061 0,063 7,38 0,0595 0, ,41 0,048 0,044 17,69 0,063 0, ,67 Jadi bisa disimpulkan bahwa zat Drimarene Turquise X-B mempunyai orde reaksi 4,41 Jadi bisa disimpulkan bahwa zat Drimarene Blue X-3LR mempunyai orde reaksi 6,77 Jadi bisa disimpulkan bahwa Drimarene Rubinole X-3RL mempunyai orde reaksi 4,9 Jadi bisa disimpulkan bahwa Drimarene Violet X-RL mempunyai orde reaksi 4,76

7 308 Koesneliawaty, Model Matematis Laju Reaksi. ISBN: Sistim reaktif. Perkembangan produksi zat warna mulai dari gugus fungsi, pemberian gugusgugus atom, atau molekul donor dan akseptor sampai kepada sistim reaktif ganda dan triple memberikan pengembangan disain metode pencelupan, penggunaan zat pembantu. Perkembangan disain metode pencelupan dan pemberian zat pembantu memberikan kemungkinan perubahan dalam pengambilan dalam hal metoda pengambilan sampel. Kebasaan Suasana ph larutan yang diberikan akan berkembang pula sejalan dengan perubahan sifat zat warna, zat pembantu yang digunakan.. Alkalinitas Penggunakan alkali dalam membangkitkan reaktifitas zat warna akan mengalami penyesuaian sesuai gugus fungsi, sistim reaktif yang dipunyai zat warna. Elektrolit Jumlah elektrolit yang diperlukan sesuai besar molekul, sifat ionisasi dari gugus fungsi yang dikandung. Membandingkan hasil yang diperoleh dengan data pengetahuan (hasil penelitian orang lain) yang sudah dipublikasikan. Menjelaskan implikasi dari hasil penelitian tersebut terhadap ilmu pengetahuan. Pengembangan Material Aplikatif sebagai upaya mendukung Pembelajaran Kimia Abad 1

8 ISBN: SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA IX (SN-KPK IX) Kesimpulan dan saran Drimarene Turkis X-B, Drimarene Blue X-3 RL, Drimarene Rubin X-3RL, Drimarene Violet X-RL adalah 4 sampai 6 satuan orde reaksi. Dilakukan pengukuran laju reaksi dengan metoda dan instrument lain yang lebih praktis dan efisien. Penelitian laju reaksi pada setiap langkah perkembangan teknologi produksi zat warna reaktif menyertai publikasi promosi. Ucapan terimakasih Ucapan terimakasih kepada Dr. Danu Ariono, dan staf Universitas Bandung Raya yang telah memberikan inspiratif sehingga terjadinya penelitian ini. Lab. Kimia Fisika STTT Tekstil Bandung sebagai tempat dikerjakannya penelitian ini. Daftar Pustaka [1] Beech,W.F., (1970). Fibre-Reaktive Dyes, Logos Press, London, [] Colour Index, third edition, volume 4, The Socciety of Dyers and Colourist. [3] Colour Index, third edition, volume 5, The Socciety of Dyers and Colourist. [4] Colour Index, third edition, volume 6, The Socciety of Dyers and Colourist. [5] Colour Index, third edition, volume 7, The Socciety of Dyers and Colourist. [6] Nono, (1978) Pedoman Praktikum pencelupan, Institut Teknologi Tekstil Bandung, [7] P.W Atkins, (1998). Physical Chemistry, sixth edition, Oxford, University Press. [8] R,H. Peters, (1975). Textile Chemistry, volume III, Elsevier Sciencetific Publishing Company, Amsterdam, Oxford- New York. [9] Sudjana, (199). Metoda Statistika, edisi V, Penerbit Tarsito, Bandung. [10] Vickerstaff, Thomas, (1945). The Physical Chemistry of Dyeing, London Oliver and Bay, London. TANYA JAWAB Pemakalah : Elly Koesneliawaty Penanya : Maria Ulfa Pertanyaan : Mengapa di judul zat warna reaktif panas? Jawaban : Reaktif panas adalah katpori, sehingga pencelupan memerlukan panas general