BAB IPENDAHULUANA. Latar BelakangNatrium Klorida atau garam dapur sudah menjadi bagian penting didalam makanan manusia. Tubuh manusia tidak dapat berfungsi tanpa garam. Tidak mengherankan, garam telah berperan penting dalam pembangunan manusia dan peradabannya.Garam adalah pengawet pertama untuk makanan, yang memungkinkan manusia bisa melakukan perjalanan dan perdagangan jauh. Zaman Romawi kuno tela menggunakan istilah garam untuk alat pertama pembayaran . Istilah "salary" atau "gaji" berasal dari bahasa Romawi "salarium," ketika itu para tentara dibayar ( sebagiannya) dengan garam (salt).Pembuatan garam dapat dilakukan dengan beberapa kategori berdasarkan perbedaan kandungan NaCl nya sebagai unsur utama garam. Jenis garam dapat dibagi dalam beberapa kategori seperti; kategori baik sekali, baik dan sedang. Dikatakan berkisar baik sekali jika mengandung kadar NaCl >95%, baik kadar NaCl 9095%, dan sedang kadar NaCl antara 8090% tetapi yang diutamakan adalah yang kandungan garamnya di atas 95%.Untuk memperoleh bahan yang berkualitas baik maka diperlukan proses pemurnian. Salah satu contoh senyawa kimia yang dimurnikan adalah pada pemurnian garam natrium klorida (NaCl), garam ini sangat familiar di masyrakat dan dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari, baik sebagai penambah cita rasa makanan, juga sebagai bahan pengawet. Tetapi dalam proses pembuatannya sangatlah tradisional dan umumnya tanpa melalui uji kualiti kontrol laboratorium kimia, tentunya dalam garam-garam natrium klorida (NaCl) tradisional terdapat banyak zat-zat pengotor ataupun garam-garam klorida lainnya, dengan kata lain garam natrium klorida (NaCl) tidaklah murni.Dalam percobaan ini akan dipelajari cara memurnikan natrium klorida yang berasal dari garam dapur dengan menggunakan air sebagai pelarutnya. NaCl merupakan komponen utama penyusun garam dapur. Komponen lainnya merupakan pengotor biasanya berasal dari ion-ion Ca2+, Mg2+, Al3+, SO42-, I-dan Br. Agar daya larut antar NaCl dengan zat pengotor cukup besar maka perlu dilakukan penambahan zat-zat tertentu. Zat-zat tambahan itu kan membentuk senyawa terutama garam yang sukar larut dalam air, selain itu rekristalisai dapat dilakukan dengan cara menambahkan ion sejenis ke dalam larutan zat yang akan dipisahkan.B. Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah pada percobaan ini yaitu bagaimana prinsip pemurnian dan pengkristalan NaCl ?C. Tujuan PercobaanAdapun tujuan percobaan yaitu memahami prinsip pemurnian dan pengkristalan garam dapur (NaCl).BAB IITINJAUAN PUSTAKANatrium adalah logam putih perak yang lunak, yang melebur pada 97,50C.Natrium teroksidasi dengan cepat dalam udara lembab, maka harus disimpan terendam seluruhnya dalam pelarut nafta atau silena. Logam ini bereaksi keras dengan air, membentuk Natrium Hidroksida dan Hidrogen. Dalam garam-garamnya natrium berada sebagai kation monovalen Na+. Garam-garam ini membentuk larutan tak berwarna, hampir semua garam natrium larut dalam air. Kebanyakan klorida larut dalam air, Merkurium (I) klorida, HgCl2, perak klorida, AgCl, timbale klorida, PbCl2(yang ini larut sangat sedikit dalam air dingin, tetapi mudah larut dalam air mendidih), tembaga (I) klorida, CuCl, bismuth oksiklorida, BiOCl, stibium oksiklorida, SbOCl, dan merkurium (II) oksiklorida, HgOCl2, tak larut dalam air (Vogel, 1979).Di bidang teknik kimia seringkali bahan padat harus dipisahkan dari larutan atau lelehan, tanpa mengikat kotoran-kotoran yang terkandung dalam fasa cair tersebut. Seringkali juga bahan padat kristalin yang mengandung pengotor harus dibersihkan atau harus dihasilkan bentuk-bentuk kristal tertentu, untuk maksud tersebut proses kristalisasi dapat digunakan. Kristal adalah bahan padat dengan susunan atom atau molekul yang teratur. Yang dimaksud kristalisasi adalah pemisahan bahan padat berbentuk kristal dari suatu larutan atau lelehan. Hasil kristalisasi dari lelehan sering harus didinginkan lagi atau dikecilkan ukurannya (Bernaseoni, 1995).Kristalisasi dari larutan dikategorikan sebagai salah satu proses pemisahan yang efisien. Secara umum, tujuan dari proses kristalisasi adalah menghasilkan produk kristal dengan kualitas seperti yang diharapkan. Kualitas kristal yang dihasilkan dapat ditentukan dari parameter-parameter produk yaitu distribusi ukuran kristal), kemurnian kristal dan bentuk kristal. Salah satu syarat terjadinya kiristalisasi adalah terjadinya kondisi supersaturasi. Kondisi supersaturasi adalah kondisi dimana konsentrasi larutan berada di atas harga kelarutannya. Kondisi supersaturasi ini dapat dicapai dengan cara penguapan, pendingin atau gabungan keduanya. Terdapat dua phenomena penting pada proses kristalisasi yaitu pembentukan inti kristal (nukleasi) dan pertumbuhan kristal (crystal growth) (Puguh,et al., 2003).Endapan adalah zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat keluar dari larutan. Endapan terbentuk jika larutan menjadi terlalu jenuh dengan zat yang bersangkutan. Kelarutan (S) suatu endapan menurut definisi adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya. Kelarutan bergantung pada berbagai kondisi seperti suhu, tekanan, konsentrasi bahan-bahan lain dalam larutan itu, dan pada komposisi pelarutnya (Dina dan Istikomah, 2009).Untuk mengurangi impuristis dalam garam dapat dilakukan dengan kombinasi dari proses pencucian dan pelarutan cepat pada saat pembuatan garam.Sedangkan penghilangan impuritis dari produk garam dapat dilakukan dengan proses kimia, yaitu mereaksikannya dengan Na2CO3dan NaOH sehingga terbentuk endapan CaCO3dan Mg(OH)2. Penambahan Na2CO3dan NaOH merupakan bagian proses yang sangat penting dalam proses pemurnian larutan garam. Untuk menghindari terjadinya pemecahan endapan yang disebabkan oleh sifat metal hidroksida yang mudah pecah, maka Na2CO3ditambahkan terlebih dahulu dari NaOH. Hasil terbaik akan didapatkan jika Na2CO3dan NaOH di tambahkan secara serentak sehingga akan menghasilkan reaksi yang bersamaan. Pengendapan bersama CaCO3dan Mg(OH)2akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan endapan hidroksida yang mengendap sendiri. Hasil yang baik juga didapat jika Na2CO3ditambahkan lebih dulu sebelum penambahan NaOH (Bahruddin,et al., 2003).

Garam NaCl dilarutkan ke dalam air panas sehingga pengotor-pengotor berupa partikel padat bisa terlepas dan menjadi koloid dalam larutan sehingga dapat terkumpul saat disaring. Pelarutan ini juga mengakibatkan NaCl terionisasi dalam air.

ahan baku proses pembuatan caustic soda adalah garam, air, dan listrik. Proses pembuatan caustic soda melalui beberapa tahapan proses, pemurnian bahan baku yang meliputi pencampuran, pengendapan pengotor, penyaringan pengotor, penukaran ion. Tahap selanjutnya adalah proses utama yang meliputi pengasaman dan elektrolisa. Tahap Finishing meliputi evaporasi dan pendinginan produk. Produk samping dari pembuatan caustic soda berupa gas Cl yang diproses lebih lanjut menjadi chlorine cair.

A. Pemurnian Bahan Baku1. Tangki pencampur (Pencampuran)Garam (97,7%) dilarutkan bersama air proses dan garam lemah recycle pada suhu 90,6oC ke dalam tangki pencampur untuk mendapatkan larutan garam konsentrasi 27%(othmer,2000). Larutan garam jenuh keluar dari tangki pencampur memiliki suhu 67,1oC memasuki tangki pengendap, suhu operasi yang baik untuk pengendapan adalah diatas 60oC(bahruddin,2003).2. Tangki pengendap (Pengendapan)Larutan garam dari tangki pencampur memasuki tangki pengendap untuk diendapkan pengotornya, diantaranya CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2 menggunakan Na2CO3 dan NaOH dengan reaksi sebagai berikut:CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2SO4CaCl2 + Na2SO4 CaSO4 + 2NaClMgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaClCaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaClReagen dan pengotor bereaksi membentuk endapan dan dikeluarkan dari dasar tangki.Pemberian reagen dilakukan dengan kadar berlebih untuk mendapatkan hasil yang optimum. Pemberian reagen NaOH dilakukan dengan excess 0,01 g NaOH per liter larutan garam, untuk Na2CO3 0,15 g per liter larutan garam(Elliot,1999). Pada kondisi ini ion Ca2+ yang bereaksi 88,6% dan ion Mg2+ 67,6% (bahrudin,2003). Sekitar 60% dari pengotor yang mengendap keluar dari bagian bawah tangki pengendap, sedangkan larutan lainya keluar dari bagian atas clarifier menuju ke filter3. Filtrasi (Penyaringan)Endapan yang masih tersisa seluruhnya di terfilter dalam filter press4. Pertukaran ionSelama proses sedimentasi, masih terdapt ion-ion yang masih lolos sehingga diperlukan perlakuan lebih lanjut dengan melewatkanya pada resin penukar ion. Reaksi penukaran ion yang terjadi adalah:Resin kation : R-H + A- R-A + H+Resin anion : R-OH B+ R-B + OH- Proses diatas terjadi secara reversible sehingga bila resin sudah jenuh, atau tidak bisa menangkap atau mengikat ion mineral positif/negative, bisa diregenerasi kembali. Regenerasi dilakukan dengan mereaksikan kembali resin dengan asam-basa yaitu NaOH dan H2SO4 sehingga ion mineral positif yang sudah terikat di resin akan terlepas lagi. Reaksi regenerasi sebagai berikut:2(R-A) + H2SO4 2(R-H) + A2SO4 2R-B + NaOH R-OH + NaBProses yang terjadi dalam unit ini adalah kation dan anion yang terlarut dalam air umpan akan terserap oleh resin secara bersama-sama. Indikasi adanya penyerapan di dalam mixed bed polisher adalah konduktivitas air yang keluar rendah. Konduktivitas rendah berarti padatan atau mineral yang terlarut di dalamnya juga rendah.

Proses Utama1. Penambahan HCl (Pengasaman)Penambahan HCl dilakukan untuk mengurangi terjadinya pembentukan chlorate pada sel elektrolisa, larutan masuk anoda diasamkan hingga ph 4.2. ElektrolisaLarutan keluar dari resin penukar ion memasuki sebelum memasuki sel elektrolisa dipanaskan terlebih dahulu hingga suhu 87oC dengan steam. Pada proses elektrolisa menggunakan anoda dan katoda yang dialiri arus DC(direct current) sebagai sumber energy. Elektrolisa ini menggunakan nikel sebagai sel katoda dan titanium sebagai sel anoda. Reaksi utama yang terjadi dalam elektrolisa :Anoda : 2Cl- Cl2 + 2eKatoda: 2e + H+ H2Antara sel anoda dan katoda dibatasi oleh membran, yaitu nafion yang hanya dapan dilalui oleh ion positif. Pada anoda feed masuk adalah larutan garam, ion Cl- pada NaCl teroksidasi sehingga ion Na+ kehilangan pasangan dan bergerak menuju anoda. Pada anoda feed masuk adalah H2O dan NaOH recycle pada suhu 85oC, ion H+ dari H2O tereduksi sehingga ion OH- kehilangan pasangan. Ion Na+ dan OH- ini selanjutnya bertemu dan membentuk NaOH. Dihasilkan larutan NaOH yang dihasilkan 32%. Hasil samping dari proses elektrolisa ini berupa gas chlorine (Cl2) dan gas Hydrogen (H2) pada suhu 91oC. Gas Cl2 diproses lebih lanjut menjadi Cl2 liquid, sedangkan gas H2 diblower ke udara karena jumlahnya relatif sedikit. Larutan keluar anoda pada suhu 91oC di recycle kembali menuju tangki pencampur. Sedangkan larutan keluar katoda suhu 91oC mengandung NaOH 32%, 10% direcycle kembali sebagai umpan dan sebagian yang lain dip roses lebih lanjut untuk mendapatkan NaOH 50%. Pada elektrolisa ini juga terjadi berbagai reaksi samping. Reaksi samping yang terjadi yaitu pembentukan Chlorate (NaClO3) reaksi pembentukan chlorate :H2O + Cl2 HClO + HClHClO + 3NaOH NaClO3 + 2NaCl + 3H2OPerpindahan ion yang terjadi dalam elektrolisa juga tidak sempurna, sekitar 5% ion Cl- lolos menuju katoda (Uhde), dan sekitar 5% ion OH- lolos menuju anoda, membentuk NaOH dan kemudian membentuk chlorate.Reaksi samping lain yang terjadi adalah sebagian dari H2O di anoda juga teroksidasi dengan reaksi: H2O 2H+ + O2 + 2e Reaksi ini menghasilkan gas O2 yang akan keluar dari bagian atas anoda, dan ion H+ yang akan menuju ke katoda, kemudian ion H+ bereaksi dengan OH- manjadi H2O (back mixing).

Finishing1. EvaporasiNaOH 32% yang keluar dari sel elektrolisa memasuki evaporator untuk dipekatkan menjadi 50% NaOH. NaOH di evaporasi menggunakan steam sehingga NaOH 50% keluar memiliki suhu 144oC. NaOH 50% kemudian didinginkan melalui beberapa tahap pendinginan, pertama ditukarkan panasnya dengan feed katoda sehingga suhunya menjadi 110,7oC, larutan ini kemudian didinginkan kembali menggunakan air pendingin hingga suhunya mencapai 45oC dan ditampung ke dalam tangki penampung.2. Treatment RecycleGaram lemah dari anoda masih mengandung chlorate di treatment terlebih dahulu dengan penambahan HCl untuk reaksi destruksi chlorate : NaClO3 + HCl NaCl + 3Cl2 + 3H2OSetelah melewati reaktor destruksi chlorate, kandungan Cl2 di stripping menggunakan udara. Larutan setelah stripping yang mengandung NaCl dan H2O siap direcycle menuju tangki pencampur

Pengolaha produk sampingGas Cl2 keluar dari bagian atas anoda masih mengandung H2O yang terikut dan sedikit O2 untuk mendapatkan Cl2 liquid dengan kemurnian 99,65% kandungan air harus dihilangkan terlebih dahulu. Gas Cl2 pada suhu 91oC didinginkan terlebih dahulu menggunakan brine hingga suhunya mencapai 10oC pada suhu ini campuran gas Cl2 telah berada pada dua fase. Campuran gas-liquid ini kemudian dipisahkan dalam flash separator, produk atas dari flash separator berupas gas yang memiliki kandungan Cl2 sekitar 99,65.Untuk mendapatkan Cl2 liquid, gas Cl2 terlebih dahulu dinaikan tekananya, kemudian dikondensasikan. Kompresi dilakukan dalam dua stage, kompresi pertama tekanan Cl2 gas 1 atm dinaikan tekananya menjadi 4 atm, dan didapatkan suhu keluar kompresor 154oC. Selanjutnya dilakukan pendinginan dari gas Cl2 untuk meringankan beban kompresor ke dua, gas Cl2 didinginkan menggunakan brine hingga suhu 50oC. Kompresi yang kedua menaikan tekanan gas Cl2 dari tekanan 4 atm menjadi tekanan 6 atm. Gas Cl2 keluar dari kompresor kedua pada suhu 93oC, kemudian didinginkan dengan air pendingin hingga suhu 45oC, dan dikondensasikan sehingga menjadi liquid hingga suhu 8oC.

Salah satu industri yang sangat membutuhkan sekali proses pemurnian garam adalah industri CAP (Chlor Alkali Plan) dengan menggunakan sel membran, hal ini karena proses elektrolisa larutan garam NaCl (brine) akan terganggu jika brine yang diumpankan kedalam electrolyzer tersebut mengandung impurities (seperti Ca+2, Mg+2, TSS, SiO2dll) yang tinggi. Penyebabnya karena tersumbatnya membran oleh suspensi yang terlarutserta SiO2dan oleh endapan Ca(OH)2& Mg(OH)2, sehingga akan menghambat penyeberangan ion Na+dari anoda ke katoda. Ca(OH)2& Mg(OH)2ini adalah hasil reaksiCa+2& Mg+2dengan OH-hasil elektrolisa .Effek endapan ini terhadap membran adalah :1.Turunnya produksi akibat turunnya effisiensi membran.2.Naiknya konsumsi power listrik akibat naiknya tekanan membran.3.Turunnya umur membran.Limit impurities dan effeknya terhadap membran:ImpuritisLimit yang diizinkanEffek

Ca + Mg500 ppbEndapan hidrosida pada membran

Ba1 ppmEndapan pada membran

SiO210 ppmGabungan Al dan Si mengendap dalam membran

Al10 ppmMengendap dalam membrane pada pH asam

Proses pemurnian brine ini secara garis besar dilakukan dengan tiga tahap:1.Koagulasi:Penambahan ion dengan muatan yang berlawanan akan menimbulkan destabilisasi partikel koloid sehingga lapisan difusi akan mengecil dan memungkinkan bekerjanya gaya tarik menarik antar partikel. Koagulannya adalah Na2CO3dan NaOH yang ditambahkan kedalam brine dan mengaduknya dengan cepat. Na2CO3 ditambahkan terlebih dahulu sebelum NaOH, sebab bila hidroksida ditambahkan lebih awal tanpa kehadiran karbonat maka hidroksida akan mudah pecah sehingga menyulitkan proses pengendapan di settler dan clarifier. Pengendapan bersama CaCO3dan Mg(OH)2akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan endapan hidroksida yang mengendap sendiri.CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaClMgCl2+2NaOHMg(OH)2+2NaCl2.Flokulasi:Penambahan flocculantuntuk membentuk floc-floc yang lebih besar dan lebih berat. Flokulasidilakukan dengan pengadukan lambat untuk mencegah pecahnya floc tersebut.3.Sedimentasi:Pemisahan suspensi menjadi cairan bening (supernatant) dan slurry , berdasarkan gaya gravitasi. Sedimentasi bisa berlangsung secara batch atau kontinyu dengan menggunakan thickener