Ekstraksi Minyak Bahan dan Metode .1 Bahan

62

3.2.7 Penyiapan Bentonit yang Diaktivasi Asam

Teknik yang digunakan untuk aktivasi bentonit adalah teknik impregnasi. Bentonit diimpregnasi dalam HCl 5,3 M atau H 2 SO 4 40wt dengan cara merefluks campuran bentonit dan asam tersebut pada suhu 80 o C selama 4 jam. Setelah itu campuran disaring menggunakan kertas Whatman 40. Residu hasil penyaringan dicuci dengan air deionized sampai ion Cl -1 atau SO 4 -1 tidak terdeteksi. Setelah dilakukan pengeringan selama satu malam, bentonit dikalsinasi pada suhu 500 o C selama tiga jam. Ada lima jenis bentonit yang diaktivasi asam yang akan digunakan untuk esterifikasi minyak jarak pagar dengan metanol dan sebagai adsorben untuk pemurnian biodiesel adalah: A Bentonit tanpa aktivasi bentonit; B Bentonit yang diaktivasi dengan HCl 5,3 M Bentonit-HCl; C Bentonit yang diaktivasi dengan HCl 5,3 M dan dikalsinasi pada suhu 500 o C Bentonit-HCl-Kal; D Bentonit yang diaktivasi dengan H 2 SO 4 40wt Bentonit- H 2 SO 4 ; E Bentonit yang diaktivasi dengan H 2 SO 4 40wt dan dikalsinasi pada suhu 500 o C Bentonit-H 2 SO 4 -Kal. 3.2.8 Karakterisasi Bentonit yang Diaktivasi Asam Analisis XRD. Difraksi X7ray XRD disiapkan dengan metode slide kaca dan direkam menggunakan Diffractometer Rikagu D Max 2200 yang beroperasi pada 40 kV dan 30 mA, menggunakan radiasi Cu Kα yang memiliki panjang gelombang 0,15418 nm, pada kecepatan scanning 2 o 2θ min _1 Moore Reynolds, 1997. Pola difraksi X-ray dari bentonit yang diaktivasi asam dapat dilihat pada Lampiran 6. Luas permukaan. Luas permukaan bentonit diukur dengan metode multipoint Brunauer, Emmett dan Teller BET menggunakan instumen analisis permukaan quantachrome Instrument Autosorb 1 C, Boynton Beach, Florida, USA. Analisis ini dilakukan dengan menggunakan adsorpsi nitrogen desorpsi isoterm pada suhu nitrogen cair dan tekanan relatif P Po mulai 0,04-0,4 di mana hubungan linear dipertahankan. Hasil analisis BET dapat dilihat pada Lampiran 7. 63 Kajian Keasaman. Sekitar 20 mg contoh ditekan dengan beban 2-5 ton selama satu menit untuk mendapatkan cakram 13 mm. Spektrum inframerah dikumpulkan pada suhu kamar menggunakan spektrometer FTIR Simadzu 2000 dengan resolusi 2 cm -1 . Tapak asam dikaji menggunakan piridina sebagai probe molecule. Kemudian piridina diserapkan selama 30 detik pada suhu kamar, dilanjutkan dilakukan desorpsi pada 150°C selama 1 jam. Spektra inframerah contoh direkam pada daerah hidroksil pada 4000–3000 cm −1 dan daerah vibrasi piridina pada 1700–1300 cm −1 Lampiran 8.

3.2.9 Persiapan Katalis CaO

Katalis CaO dalam bentuk bubuk, disiapkan dengan cara membakar batu kapur CaCO 3 hasil pertambangan rakyat selama 1,5 jam pada suhu 900 o C Kouzu et al 2007. CaO disimpan di bawah kondisi hampa di dalam desikator yang mengandung silika gel dan pelet KOH untuk menghilangkan H 2 O dan CO 2.

3.2.10 Karakterisasi Katalis CaO

Luas permukaan CaO diukur dengan multipoint Brunauer, Emmett dan Teller BET metode dari Analisis Permukaan Quantachrome Instrument Autosorb 1 C, Boynton Beach, Florida, USA. Ini dilakukan dengan menggunakan adsorpsi desorpsi nitrogen pada suhu isoterm nitrogen cair dan tekanan relatif P Po mulai 0,04-0,4 di mana hubungan linear dipertahankan. Kekuatan dari katalis CaO H o ditentukan dengan menggunakan indikator Hammett. Kira-kira 25 mg katalis diguncang dengan 5 mL dari larutan indikator Hammett diencerkan dengan metanol dan dibiarkan untuk menyeimbangkan selama 2 jam. Setelah seimbang, warna katalis dicatat. Indikator Hammett untuk kekuatan tapak asam yang digunakan adalah: merah netral pK a = 6,8, metil merah pK a = 4,8, P-dimethylaminoazobenzene PK a = 3,3 dan violet kristal pK a = 0,8. Indikator Hammett asam untuk tapak basa yang digunakan adalah: fenolftalein PK BH+ = 8,2, Nil biru PK BH+ = 10,1, tropaeolin PK BH+ = 11, 2,4-dinitroanilin PK BH + = 15, 4-kloro-2-nitroanilin PK BH+ = 18,2 dan 4 - kloroanilin PK BH + = 26,5. Nilai H o contoh pada tapak asam ditentukan oleh 64 nilai H o terkecil di antara indikator Hammett yang telah mengalami warna perubahan dan yang memiliki nilai H o kurang dari 7,0. Dan nilai H o contoh di tapak basa ditentukan oleh nilai H o terbesar diantara indikator Hammett yang telah mengalami perubahan warna dan memiliki nilai H o lebih dari 7,0. Luas permukaan BET dan kekuatan basa dari katalis CaO dapat dilihat pada Lampiran 9.

3.2.11 Optimisasi Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis Bentonit7HCl

Esterifikasi dilakukan dalam labu leher-tiga berukuran 250 mL. Labu itu dilengkapi dengan pengaduk magnetik dan kondensor refluks, dan dipanaskan pada magnetic hot plate. Dalam percobaan ini, labu berisi contoh minyak jarak pagar terlebih dahulu dipanaskan sampai suhu yang ditunjuk 65 o C. Hal ini diikuti dengan penambahan campuran metanol dan katalis asam bentonit sebelum menyalakan pengaduk magnetiknya. Penambahan campuran metanol dan katalis ini menandai dimulainya reaksi esterifikasi. Setelah esterifikasi, minyak dan katalis dipisahkan setelah sebelumnya disentrifus selama 5 menit. Bagian atas yang jernih yang merupakan hasil esterifikasi selanjutnya didistilasi secara hampa pada suhu dibawah 50 o C untuk pengambilan metanol. Lapisan minyak kemudian dicuci dengan air beberapa kali sampai pH air cucian mendekati 7,0. Minyak yang sudah diesterifikasi dikeringkan mengunakan magnesium sulfat anhidrat sebelum nilai asam dianalisis. Konversi ALB didefinisikan sebagai bagian dari ALB yang dihilangkan. Konversi ALB X ALB ditentukan menggunakan persamaan di bawah ini: dengan, a i adalah jumlah asam awal reaktan dan a t adalah jumlah asam produk pada waktu t setelah esterifikasi. Rancangan percobaan yang dipilih untuk studi ini adalah Central Composite Design CCD yang membantu dalam menyelidiki pengaruh linear, 65 kuadrat, dan lintas-efek dari variabel proses esterifikasi independen pada konversi ALB minyak jarak pagar respon. CCD terdiri dari 34 run percobaan dengan 6 ulangan pada titik pusat centre point. Tiga variabel proses esterifikasi dipelajari adalah dosis katalis, waktu reaksi, nisbah metanol:minyak. Tabel 24 disampaikan rentang dan taraf dari tiga peubah bebas yang diteliti. Setiap respon dari proses transesterifikasi akan digunakan untuk mengembangkan sebuah model matematis yang berkorelasi dengan konversi ALB minyak jarak pagar menurut persamaan polinomial berikut: dengan y adalah perkiraan konversi ALB minyak jarak pagar, x i dan x j mewakili peubah-peubah, ßj adalah efek linier, ßij adalah efek interaksi, ßjj adalah efek kuadratik. Perangkat lunak Expert Design versi 6.0.6 STAT Ease Inc, Minneapolis, USA digunakan untuk analisis regresi dari data percobaan sesuai dengan persamaan polinomial dan juga untuk evaluasi signifikansi statistik dari persamaan yang dikembangkan. Tabel 24 Peubah bebas dan taraf yang digunakan untuk CCD esterifikasi menggunakan katalis bentonit yang diaktivasi HCl Peubah Kode Satuan Taraf 7α 71 +1 +α Dosis katalis X 1 wt 1 2 3 4 5 Lama reaksi X 2 Jam 3 4 5 6 7 Nisbah metanol:minyak X 3 mol mol -1 6:1 9:1 12:1 15:1 18:1 66

3.2.12 Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis Homogen Asam Sulfat Tiwari et al. 2007

Esterifikasi dilakukan dalam labu leher-tiga berukuran 250 mL. Labu itu dilengkapi dengan pengaduk magnetik dan kondensor refluks, dan dipanaskan pada magnetic hot plate. Dalam percobaan ini, labu berisi contoh minyak jarak pagar terlebih dahulu dipanaskan hingga suhu yang ditentukan. Hal ini diikuti dengan penambahan campuran metanol nisbah metanol: minyak 0,28 v v dan asam sulfat 1,34 vv sebelum menyalakan pengaduk magnet. Penambahan campuran metanol dan katalis ini menandai dimulainya reaksi esterifikasi. Setelah reaksi berlangsung, katalis dan minyak dipisahkan menggunakan corong pemisah. Minyak hasil esterifikasi selanjutnya didistilasi secara hampa pada suhu dibawah 50 o C untuk pengambilan metanol. Lapisan minyak kemudian dicuci dengan air beberapa kali sampai pH air cucian mendekati 7,0. Minyak yang sudah diesterifikasi dikeringkan mengunakan magnesium sulfat anhidrat sebelum nilai asam dianalisis. Konversi ALB didefinisikan sebagai bagian dari ALB yang dihilangkan. Konversi ALB X ALB ditentukan menggunakan persamaan di bawah ini: dengan, a i adalah jumlah asam awal reaktan dan a t adalah jumlah asam produk pada waktu t setelah esterifikasi. 3.2.13 Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Menggunakan Katalis Homogen aOH Tiwari et al. 2007 Lapisan minyak hasil esterifikasi dipindahkan ke labu leher tiga berukuran 250 mL. Minyak tersebut dipanaskan sampai suhu 60 o C. Setelah itu, metanol 0,16vv dan katalis 3,5 wv + bilangan asam, wv NaOH ditambahkan ke dalam minyak yang sudah diesterifikasi. Campuran ini bereaksi selama 24 menit pada 60 o C. Campuran dibiarkan untuk menetap pada corong pemisah untuk memisahkannya menjadi dua lapisan. Lapisan bawah adalah 67 gliserol, sementara lapisan atas adalah metil ester biodiesel mentah. Lapisan metil ester kemudian dicuci dengan air beberapa kali sampai pH air cuci mendekati 7,0 dan dikeringkan mengunakan magnesium sulfat anhidrat sebelum dianalisis. 3.2.14 Optimasi Proses Produksi Biodiesel dari Minyak Jarak yang Mengandung ALB Tinggi Melalui Transesterifikasi Menggunakan Katalis CaO Katalis CaO dan metanol ditambahkan ke dalam labu leher tiga 250 mL dan diaduk selama 20 menit. Kemudian, suhu dinaikkan sampai suhu reaksi yang diinginkan. Tambahkan 30 g minyak jarak pagar hasil esterifikasi yang telah dipanaskan lebih dulu ke dalam labu tersebut. Setelah reaksi, katalis padat dipisahkan dengan sentrifugasi menggunakan Compact Centrifuge Tabeltop 2420 Kubota, Jepang. Cairan itu dimasukkan ke dalam corong pisah dan disimpan pada suhu lingkungan selama 4 jam. Setelah itu, dua fase cair muncul: lapisan atas adalah biodiesel dan gliserol pada lapisan bawah. Biodiesel hasil sintesis dimurnikan menggunakan asam sitrat kontrol Huaping et al. 2006 dan bentonit yang diaktivasi asam perlakuan sebelum dilakukan analisis. Analisis biodiesel untuk setiap contoh dilakukan dengan melarutkan 1,0 g contoh biodiesel ke dalam 8 mL n-heksana dan 1 PL dari larutan ini disuntikkan ke Kromatografi Gas Shimadzu GC17A dengan ukuran kolom 3,0 m × 0,25 mm. Suhu oven dari GC diprogram 180°C isotermal selama 15 menit. Suhu injektor dan detektor itu masing-masingnya adalah 280°C dan 250°C. Kemurnian contoh biodiesel dihitung berdasarkan perbandingan luas FAME atas standard referensi oleh persamaan berikut: dimana kemurnian contoh biodiesel mengacu pada konversi dari minyak jarak pagar ke fatty acid methyl ester biodiesel.