BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kegunaan Produk Kuprisulfatpentahidrat Kegunaan kupri sulfat pentahidrat sangat bervariasi untuk industri. Adapun kegunaannya antara lain : - Sebagai bahan pembantu fungisida dan algisida selain itu juga digunakan sebagai nutrisi tanah dalam pelengkap makanan. - Dibidang pertambangan kupri sulfat pentahidrat digunakan sebagai aktivator flotasi biji timah, seng dan kobalt. - Dalam industri tekstil digunakan sebagai mordant. - Untuk menghilangkan senyawa sulfur organik dan gasoline pada industri perminyakan. - Sebagai bahan pembantu pada industri elektroplating. (www.chemland21.com,) 2.2 Sifat-sifat Bahan Baku Sifat-sifat fisika dan kimia pada perancangan pabrik kupri sulfat pentahidrat terdiri dari bahan baku yang digunakan dan produk yang dihasilkan berupa kupri sulfat pentahidrat. 2.2.1 Asam sulfat (H 2 SO 4 ) Sifat-sifat fisika : - wujud : viscous liquid - warna : tidak berwarna - titik didih : 340 0 C - berat molekul : 98,08 gram/mol - titik lebur : 10,49 0 C - densitas : 1,834 gram/cc (pada 25 0 C) - viskositas : 23 cp (pada 25 0 C) - spesific gravity : 1,834 (pada 18 0 C) (Othmer, D.P, 1979)
Sifat-sifat kimia : - Asamsulfat dapat larut dalam air, alkohol dan eter - Asamsulfat merupakan asam pengoksidasi dan bahan pendehidrasi, khususnya terhadap senyawa organik. - Asamsulfat merupakan asam kuat bervalensi dua dan bersifat higroskopis. (Hawley, G, 1973) 2.2.2 Copper oxide (CuO) Sifat-sifat fisika - titik lebur : 1026 0 C - berat molekul : 79,57 - spesifik gravity : 6,40 - berupa padatan - densitas : 6400,22371 kg/m 3 Sifat-sifat kimia : - larut dalam asam - tidak larut dalam air (Perry, R.H, 1973) 2.3 Produk Utama ((Kupri sulfat pentahidrat (CuSO 4.5H 2 O)) Sifat-sifat fisika : - spesifik gravity : 1,5876 - berbentuk kristal - densitas (40 0 C) : 1,0332 kg/l - berat molekul : 249,71 - titik leleh : 110 0 C (-4H 2 O) - titik didih : 250 0 C (-5H 2 O) Perry, R.H, 1973) Sifat-sifat kimia : - larut dalam asam - sedikit beracun (Perry, R.H, 1973)
2.4 Macam-macam proses pembuatan Kupri sulfat pentahidrat Ada 2 proses dalam pembuatan kupri sulfat pentahidrat yang terbaik secara komersial, yaitu: 1. Proses evaporasi 2. Proses ekstraksi. Pemilihan prosesnya akan ditinjau dari masing-masing proses. 2.4.1 Proses Evaporasi Proses evaporasi merupakan salah satu cara pembuatan kupri sulfat pentahidrat dengan menggunakan bahan baku copperoxide (CuO) dan asamsulfat (H 2 SO 4 ) encer. Copper oxide dan asam sulfat dari masing-masing tangki penampungnya dimasukkan ke dalam reaktor, sehingga terjadi reaksi sebagai berikut: CuO + H 2 SO 4 CuSO 4 + H 2 O Suhu optimum reaksi antara 65 o C sampai 100 o C. Larutan CuSO 4 dari reaktor dialirkan ke tangki pengendap dan diteruskan ke filter. Selanjutnya larutan dipekatkan dalam evaporator dan di kristalkan dalam kristaliser. Kristal yang terbentuk disaring kemudian dikeringkan dalam rotary dryer. Produk yang keluar dari rotary dryer berupa kristal kupri sulfat pentahidrat (CuSO 4.5H 2 O). (Keyes,1983) 2.4.2 Proses Ekstraksi Proses ekstraksi adalah proses pembuatan kupri sulfat pentahidrat dengan menggunakan bahan baku larutan kupri alkaliammoniakal. Reaksi yang terjadi antara larutan kupri alakaliammoniakal dengan gugus RH adalah sebagai berikut: [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ + + 2 RH CuR 2 + 2 NH 3 + 2 NH 4 Lapisan organic tembaga ini secara kontiyu dipisahkan dari lapisan tembaga kemudian direaksikan dengan asamsulfat sehingga terjadi reaksi sebagai berikut: CuR 2 + H 2 SO 4 CuSO 4 + 2 RH Reaksi diatas berlangsung pada suhu 85 o C. Larutan CuSO 4 jenuh yang dihasilkan selanjutnya didinginkan untuk dikristalkan menjadi CuSO 4.5H 2 O. (Ullmann s,1993)
2.5 Seleksi Proses Untuk mendapatkan hasil yang terbaik maka perlu dilakukan seleksi dari beberapa proses yang ada dengan perbandingan aspek teknis, kondisi operasi, dan aspek ekonomi dari masing-masing proses. Tabel 2.1 Perbandingan masing-masing proses pembuatan kupri Sulfat pentahidrat Parameter Proses Evaporasi Proses Ekstraksi a. Aspek Teknis Bahan baku Jumlah peralatan b. Kondisi Operasi Temperatur reaktor c. Aspek Ekonomi Investasi CuO Sedikit 80 o C Sedikit Kuprialkaliammoniakal Banyak 85 o C Banyak Berdasarkan uraian diatas maka dipilih proses evaporasi dengan pertimbangan: 1. Proses operasinya lebih sederhana karena dilakukan pada temperatur rendah. 2. Jumlah peralatan yang dipakai lebih sedikit. 3. Biaya investasi yang diperlukan lebih murah karena bahan baku mudah didapat. 2.6 Uraian Proses Proses pembuatan kupri sulfatpentahidrat ini pada prinsipnya dapat dibagi menjadi 5 tahapan proses yaitu: 1. Tahap persiapan bahan baku 2. Tahap reaksi 3. Tahap pemisahan 4. Tahap pemurnian 5. Tahap penanganan produk Uraian proses secara lengkap sebagi berikut: 2.6.1. Tahap persiapan bahan baku a. Persiapan bahan baku CuO
CuO dari gudang penyimpanan bahan baku masuk ke dalam tangki penampung sementara atau bin. b. Persiapan bahan baku H 2 SO 4 Asam sulfat dengan kemurnian 60% dari tangki penyimpanan yang disimpan pada suhu 30 o C dan tekanan 1 atm dialirkan menuju tangki pengenceran untuk diencerkan sampai 14%. Kemudian larutan asam sulfat 14% dialirkan dengan menggunakan pompa sentrifugal menuju reaktor utama dengan terlebih dahulu dipanaskan sampai suhu 75 o C dengan media pemanas steam. 2.6.2. Tahap reaksi Reaktor utama bekerja pada tekanan 1 atm dengan suhu 80 o C. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis, maka perlu digunakan pendingin yang berfungsi untuk menjaga suhu operasi tetap konstan. Pada reaktor digunakan pengaduk untuk mempercepat reaksi dan homogenisasi larutan. Reaksi yang terjadi adalah: CuO + H 2 SO 4 CuSO 4 + H 2 O 2.6.3 Tahap pemisahan Hasil reaksi berupa slurry dengan suhu 80 o C dialirkan ke rotary vacuum filter dengan menggunakan pompa rotary.rotary vacuum filter berfungsi untuk memisahkan sekaligus mencuci produk utama yang berupa filtrat dan padatan (cake). Dalam hal ini digunakan air sebagai pencuci. Padatan (cake) yang dihasilkan kemudian dialirkan menuju Unit Pengolahan Limbah (UPL). Filtrat dari rotary vacuum filter dialirkan menuju evaporator dengan menggunakan pompa rotary yang terlebih dahulu dipanaskan dengan heater sampai suhu 65 o C dengan media pemanas steam. Di dalam evaporator air yang terkandung pada larutan kuprisulfat diuapkan sehingga konsentrasi naik dari 20,3 % menjadi 45 %. Evaporator mempunyai suhu 75 o C dan tekanan 0,381 atm, dimana evaporator tersebut divakumkan dengan steam jet ejector 2.6.4 Tahap pemurnian Liquid dari evaporator dialirkan menuju kristalizer dengan menggunakan pompa rotary untuk dikristalkan dengan cara menurunkan suhu sampai 14 o C. Dari kristalizer, kristal yang terbentuk dialirkan menuju centrifuge untuk memisahkan kristal dari mother liquornya. Mother liquor yang dihasilkan dialirkan menuju Unit Pengolahan Limbah (UPL). Kristal yang masih mengandung air 4,8 % tersebut
diangkut menggunakan belt conveyor menuju rotary dryer untuk dikeringkan sampai 0,5 % dengan pemanas udara kering yang terlebih dahulu dipanaskan dengan heater sampai suhu 120 o C dengan media pemanas steam. Keluar dari rotary dryer, Kuprisulfatpentahidrat dibawa dengan bucket elevator menuju penampung sementara. Udara bercampur debu yang keluar dari rotary dryer ditangkap dengan cyclone dan dipisahkan. Dimana produk yang terpisah dialirkan langsung ke penampung sementara 2.6.5 Tahap penanganan produk Produk kemudian dipacking dengan alat pengepak dengan berat 50 kg dan kemudian disimpan digudang penyimpanan produk.