Pengaruh Katalisator Pada Proses Pulping Acetosolv

3.4 Pengaruh Katalisator Pada Proses Pulping Acetosolv

Proses pulping Acetosolv menggunakan asam klorida sebagai katalisator. selain itu klorethanol juga dapat digunakan sebagai katalisator (NIMZ, et al., 1986). BERG (1989) mencoba di dalam proses asam jodida dan Aluminium bromida, dimana katalisator tersebut dapat digunakan di dalam proses pulping Acetosolv. Berdasarkan hal tersebut, dicoba 13 (tiga belas) jenis bahan kimia sebagai katalisator seperti tercantum pada tabel 3-12. Dari 13 jenis bahan kimia tersebut ditemukan 2 jenis bahan kimia yang memberikan hasil positif atau dapat digunakan sebagai katalisator. Dua jenis bahan kimia tersebut adalah Aluminium Klorida dan Asam Bromida.

Penelitian pendahuluan ini dengan menggunakan ketentuan proses pulping yang seragam yaitu konsentrasi asam asetat 93%, konsentrasi katalisator 0,48 mol, rasio antara kayu : larutan = 1 : 6, waktu pemasakan 5 jam dan temperatur pemasakan 110ºC. Dari ketiga kelas katalisator tersebut selanjutnya diadakan optimalisasi proses pulping. Optimalisasi proses pulping yang diteliti tersebut Penelitian pendahuluan ini dengan menggunakan ketentuan proses pulping yang seragam yaitu konsentrasi asam asetat 93%, konsentrasi katalisator 0,48 mol, rasio antara kayu : larutan = 1 : 6, waktu pemasakan 5 jam dan temperatur pemasakan 110ºC. Dari ketiga kelas katalisator tersebut selanjutnya diadakan optimalisasi proses pulping. Optimalisasi proses pulping yang diteliti tersebut

Tabel 3-12. Pengaruh Katalisator Terhadap Delignifikasi Kayu Fichte (Spruce) Pada Proses Pulping Acetosolv.

2 BaCl 2 Negative

3 KCl

Negative

4 CaCl 2 Negative

7 Na 2 SO 3 Negative

8 FeCl 3 Bilangan Kappa 108

9 H 2 SO 4 Negative

10 HNO 3 Negative

11 Al 2 (SO 4 ) 3 Negative

12 AlCl 3 Positif

13 HBr

Positif

3.4.1 Aluminium Klorida Sebagai Katalisator

Dengan kenaikan konsentrasi aluminiurn klorida, maka terjadi penurunan rendemen, sisa kayu yang tidak termasak dan sisa lignin dalam pulp seperti tercantum pada tabel 3-13, Gambar 3-10a dan 3-10b. Setiap konsentrasi aluminium klorida dan waktu akan mempunyai nilai optimal untuk mendapatkan sisa lignin yang terkecil di dalam pulp. Kenaikkan konsentrasi aluminium klorida antara 0,225 - 0,40% (1,6 - 2,8% berdasarkan berat kayu) dan waktu pemasakan Dengan kenaikan konsentrasi aluminiurn klorida, maka terjadi penurunan rendemen, sisa kayu yang tidak termasak dan sisa lignin dalam pulp seperti tercantum pada tabel 3-13, Gambar 3-10a dan 3-10b. Setiap konsentrasi aluminium klorida dan waktu akan mempunyai nilai optimal untuk mendapatkan sisa lignin yang terkecil di dalam pulp. Kenaikkan konsentrasi aluminium klorida antara 0,225 - 0,40% (1,6 - 2,8% berdasarkan berat kayu) dan waktu pemasakan

Konsentrasi di bawah 0,225% (antara 0,113 – 0,200%) tidak diperoleh bilangan kappa di bawah 20, dimana kisaran bilangan kappa menurun dari 69 - 33,2, sisa kayu yang tidak termasak menurun dari 10% menjadi 0,4% dan rendemen total menurun dari 66,8% menjadi 55%. Nilai bilangan kappa yang lebih besar dari 30 tersebut disebabkan katalisator aluminium klorida tidak mampu melarutkan sebagian besar lignin. Hal ini berarti katalisator aluminium klorida telah habis bereaksi dengan lignin, sementara ikatan polimer belum terlarut keseluruhan.

Pada konsentrasi aluninium klorida di atas 0,45% juga tidak baik pada proses pulping, hal ini disebabkan terjadinya reaksi kondensasi. Hal ini dapat dilihat pada konsentrasi 0,45% dan waktu pemasakan 4 jam yang menghasilkan bilangan kappa 20. Akan tetapi, untuk waktu pemasakan 5 jam, bilangan kappa meningkat menjadi 30,1.

Pada konsentrasi 0,6 – 1,2% Aluminium Klorida dan waktu pemasakan 0,5 – 2 jam akan menaikkan bilangan kappa di atas 20. Sisa kayu yang tidak termasuk antara 5 – 15%, rendemen total 58 – 60,4%. Sebaliknya, sifat kekuatan kertasnya menurun secara drastis (kekuatan tarik antara 4300 – 4500 m2), kekuatan jebol 24 – 25,6 m2, dan kekuatan sobek lebih baik jika dibandingkan perlakuan yang lain.

Tabel 3-13. Pengaruh Waktu Pemasakan dan Konsentrasi Aluminium Klorida Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Sisa Kayu Kertas Tidak Termasak, Rendemen Total, Sifat Kekuatan Kertas dan Derajat Putih Kertas (Konsentrasi Asam Asetat 93%, Temperatur 110ºC).

No. WP. Rasio.

KJ. Ks. D.P.K (jam)

(m 2 ) (cN) (%ISO)

- - 10,6 B25

- - 11,0 B26

Keterangan : Wp : Waktu Pemasakan

DPk : Derajat Putih Kertas Bk

: Kekuatan Tarik Ratio : Perbandingan Chip : Larutan

: Bilangan Kappa

KT

: Kekuatan Sobek Sk

KS

: Sisa Kayu (%)

DP

: Derajat Putih Kertas

(% ISO)

Rend : Rendemen (%)

: Kekuatan Tarik Dg o : Derajat Giling ( SR)

KT

Gambar 3-10a. Pengaruh Konsentrasi Aluminium Klorida dan Waktu Pemasakan Terhadap Perubahan Bilangan Kappa.

Gambar 3-10b. Pengaruh Konsentrasi Aluminium Klorida dan Waktu Pemasakan Terhadap Perubahan Rendemen Total, Sisa Kayu Yang Tidak Termasak dan Derajat Putih Kertas.

Gambar 3-11. Pengaruh Konsentrasi Aluminium Klorida Pada Waktu Pemasakan

1 jam Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan Kertas (30ºC).

Pengaruh Ukuran Chip Kayu

Di dalam industri pulp, chip kayu yang digunakan di dalam proses pulping ukurannya sangat bervariasi. Dimensi chip kayu sangat berpengaruh pada proses pulping, khususnya untuk impragnasi, sisa kayu yang tidak termasak dan rendemen. Dari dasar tersebut di atas dicoba penelitian dengan membedakan dimensi chip kayu yang berasal dari industri dan dibandingkan chip kayu yang dibuat secara laboratorium.

Tabel 3-14 menunjukkan hasil penelitian dengan perbedaan ukuran chip kayu terhadap bilangan kappa, rendemen, sisa kayu dan sifat kekuatan kertas. Ukuran chip kayu 30 x 2 x 1 mm 3 sampai 30 x 12 x 5 mm 3 tidak menunjukkan perbedaan bilangan kappa (dengan kisaran bilangan kappa 21,5 – 23,7 ) dan sisa kayu yang tidak termasak sebesar 0,1%. Ukuran chip kayu yang besar menunjukkan peningkatan rendemen total dari 51,l% menjadi 53,6%. Sedangkan chip yang dibuat secara laboratorium menunjukkan bilangan kappa 19,1, sisa kayu yang tidak termasak 0,1 % dan rendemen total 53,7.

Rendahnya bilangan kappa ini, disebabkan chip yang dibuat secara laboratorium lebih bersih, khususnya kulit kayu dan kotoran sehingga tidak terjadi reaksi kimia antara bahan kimia dengan non kayu. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 30ºSR diperoleh kisaran kekuatan tarik kertas antara 9,900 – 12,170 km, kekuatan jebol 58,7

– 69,5 m 2 dan kekuatan sobek 53,9 – 77,1 cN. Kekuatan kertas akan meningkat apabila ukuran dimensi chip makin besar. Untuk ukuran

chip yang lebih kecil, terdapat permukaan kayu yang lebih luas, sehingga secara otomatis akan berpengaruh pada luasan penampung permukaan kayu atau dengan kata lain banyak serat yang terpotong. Lebih jelasnya sifat kekuatan kertas dapat dilihat pada Gambar 3-12 dan lampiran pada Tabel 7-8.

Tabel 3-14. Pengaruh Ukuran Chip Kayu Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Sisa Kayu Yang Tidak Termasak, Rendemen Total dan Sifat Kekuatan Kertas Pada Nilai Derajat Giling 30ºSR.

No. Ukuran Chip Bilangan Sisa Rendemen Kekuatan Kekuatan Kekuatan (pxlxt mm 3 )

Jebol Sobek

(m 2 ) (cN)

Chip Dari Industri :

B34 30x2x1

30x5x2

30x8x4

30x12x5

Chip Dari Laboratorium :

B23 30x25x5

Keterangan : Konsentrasi Aluminium klorida : 0,30%, (berdasarkan volume pelarut) Konsentrasi Asam asetat

Rasio (kayu : larutan)

Waktu Pemasakan

: 5 jam

Temperatur Pemasakan

: 110ºC

Gambar 3-12. Pengaruh Ukuran Chip Kayu (panjang x lebar x tinggi dalam satuan mm 3 ) Pada Proses Pulping Acetosolv Dengan 0,30%

Aluminium Klorida Sebagai Katalisator Terhadap Sifat Kekuatan Kertas.

3.4.2 Asam Bromida Sebagai Katalisator

Pada bab sebelumnya telah dijelaskan, bahwa asam klorida dan aluminium klorida telah diketahui sebagai katalisator yang dapat menghasilkan bilangan kappa di bawah 20. Katalisator tersebut dipertimbangkan, tetapi tidak efisien, karena waktu pemasakannya adalah 5 jam. Waktu pemasakan ini dapat diperpendek, dengan cara memakai katalisator asam bromida, seperti diperlihatkan pada Tabel 3-1 dan Gambar 3-13.

Kenaikan konsentrasi asam bromida akan menurunkan sisa lignin dari dalam pulp, rendemen serta sisa kayu yang tidak termasak. Konsentrasi asam bromida 0,28% dan waktu pemasakan 1 - 6 jam menghasilkan bilangan kappa yang berkisar antara 40 - 20 dan rendemen total 70 – 52%, tetapi sisa kayu yang tidak termasak masih cukup tinggi yaitu berkisar antara 8 – 41,4%. Konsentrasi asam bromida 0,38% dan waktu pemasakan 1 - 6 jam mendapat kisaran bilangan kappa antara 25,7 – 14,1%, sisa kayu yang tidak termasak antara 0,1 – 18,3% dan rendemen total antara 48 – 60%. Derajat putih kertas relatif kecil yaitu berkisar antara 8 – 14% ISO. Pada konsentrasi yang sama, perbedaan perlakuan proses pulping yang menggunakan magnit putar didapat kisaran bilangan kappa antara 24 – 13, sisa kayu yang tidak termasak 10,1 – 0,0% dan rendemen total antara 56 –

45 % dan derajat putih kertas antara 8 – 12% ISO. Pada konsentrasi asam bromida antara 0,48 - 0,58%, diperoleh bilangan kappa yang > 15, dengan kisaran 19 – 75, sisa kayu yang tidak termasak antara 13 – 0%, rendemen antara 57 – 41% dan derajat putih kertas antara 4 – 11% ISO. Rendemen yang kecil ini disebabkan pulp yang dihasilkan rusak dan berubah menjadi monomer gula-gula sederhana atau glukosa.

Tabel 3-15. Pengaruh Waktu Pemasakan dan Konsentrasi Asam bromida Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Sisa Kayu yang Tidak Termasak, Rendemen Total dan Derajat Putih Kertas.

No. Waktu

Rendemen Derajat Putih

Total Kertas (jam)

Keterangan : *) Proses pulping dengan bantuan Magnit putar Ketentuan Pemasakan

- Konsentrasi Asam asetat

- Rasio (kayu : larutan)

- Temperatur Pemasakan

: 110ºC

Gambar 3-13a. Pengaruh Konsentrasi Asam Bromida dan Waktu Pemasakan Terhadap Perubahan Bilangan Kappa dan Derajat Putih Kertas (% ISO).

Gambar 3-13b. Pengaruh Konsentrasi Asam Bromida dan Waktu Pemasakan Terhadap Perubahan Rendemen Total, dan Sisa Kayu Yang Tidak Termasak.

Sifat kekuatan kertas untuk nilai optimal diperoleh pada konsentrasi asam bromida 0,38 %, dengan variasi waktu pemasakan 1 – 6 jam. Pada nilai interpolasi derajat giling 30ºSR diperoleh kekuatan tarik yang berkisar antara 10,670 –

11,850 km, kekuatan jebol 61,2 - 68 m 2 dan kekuatan sobek 60,8 - 71 cN (Tabel 3-16 dan Gambar 3-14 ). Nilai sifat kekuatan kertas yang paling baik pada

konsentrasi 0,38 % dengan waktu pemasakan 3 - 4 jam. Sifat-sifat kekuatan kertas ini secara rinci dapat dilihat pada Tabel Lampiran 7-9.

Tabel 3-16. Pengaruh Waktu Pemasakan Proses Pulping Acetosolv Dengan Konsentrasi Asam bromida 0,38% Terhadap Sifat Kekuatan Kertas (30ºSR).

No. Waktu

HBr

Kekuatan

Kekuatan Kekuatan

Sobek (Jam)

Tarik

Jebol

(km)

(m 2 )

(cN)

C7 1,0

61,1 C8 2,0

60,8 C9 3,0

70,1 C10

68,5 C11

70,8 C12

70,3 C13

68,5 C14

Gambar 3-14. Pengaruh Waktu Pemasakan Proses Pulping Acetosolv Dengan Konsentrasi Asam bromida 0,38% Terhadap Sifat Kekuatan Kertas (30ºSR)