Penentuan Kadar Logam Kadmium Cd ) Dan Logam Zinkum ( Zn ) Dalam Black Liquor Pada Industri Pulp Proses Kraft Dari Toba Pulp Lestari Dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom ( Ssa)

(1)

PENENTUAN KADAR LOGAM KADMIUM ( Cd ) DAN LOGAM

ZINKUM ( Zn ) DALAM BLACK LIQUOR PADA INDUSTRI

PULP PROSES KRAFT DARI TOBA PULP LESTARI

DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI

SERAPAN ATOM ( SSA)

SKRIPSI

OLEH:

E L I S A

030802021

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2007

(2)

PENENTUAN KADAR LOGAM KADMIUM ( Cd ) DAN LOGAM ZINKUM ( Zn ) DALAM BLACK LIQUOR PADA INDUSTRI PULP PROSES

KRAFT DARI TOBA PULP LESTARI DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM ( SSA)

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains Bidang Ilmu Kimia

OLEH :

E L I S A 030802021

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2007

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENENTUAN KADAR LOGAM KADMIUM

( Cd ) DAN LOGAM ZINKUM ( Zn ) DALAM BLACK LIQUOR PADA INDUSTRI PULP PROSES KRAFT DARI TOBA PULP LESTARI DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM ( SSA)

Kategori : SKRIPSI

Nama : E L I S A

Nomor Induk Mahasiswa : 030802021

Program studi : SARJANA (S-I ) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM ( FMIPA ) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di : Medan, September 2007 Komisi Pembimbing I :

Pembimbing 2 Pembimbing I

Drs. Chairuddin M.Sc. Prof.DR. Harlem Marpaung

NIP. 131 653 992 NIP. 130 422 456

Diketahui/Disetujui Oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

DR. Rumondang Bulan Nst,MS NIP. 131 459 466

(4)

PERNYATAAN

PENENTUAN KADAR LOGAM KADMIUM ( Cd ) DAN LOGAM ZINKUM ( Zn ) DALAM BLACK LIQUOR PADA INDUSTRI PULP PROSES

KRAFT DARI TOBA PULP LESTARI DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM ( SSA)

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2007

E L I S A

030802021

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada ALLAH SWT Yang Maha pemurah dan Maha Penyayanng, dengan Limpahan hidayah dan karunia-Nya skripsi ini berhasil diselesaikan dengan sebaik – baiknya dan dalam waktu yang telah ditetapkan.

Penulis mempersembahkan skripsi ini pada kedua orang tua tercinta, Ayahanda Ulil Amri Lbs. Dan Ibunda Samriana, terimakasih untuk semua dukungan moril, materil, kasih sayang, perhatian dan do’a yang selalu diucapkan untuk penulis.Terimaksih kepada temanku Elriska Lbs, yang telah memberikan dukungan sepenuhnya serta do’a dan kasih sayang yang tulus untuk penulis,dan kedua kakakku Yenni Warti dan Leni Wati yang selalu memberi dukungan dan semangat untuk penulis.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1) Prof. DR. Harlem Marpaung dan Drs. Chairuddin M.Sc selaku pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan, bimbingan dan dukungan penuh kepercayan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. 2) Ketua dan sekretaris Departemen Kimia DR. Rumondang Bulan ,MS, dan

Drs. Firman sebayang, MS, yang telah membantu mensahkan skripsi ini 3) Ibu DR. Rumondang Bulan, MS selaku Dosen wali, dan Bapak Prof. DR.

Harlem Marpaung selaku kepala Laboratorium Kimia Analitik, serta seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Kimia FMIPA USU.

4) Sahabat- sahabatku Nurhidayah, Umri, Zurahmi, Nurul, Siska, Puput, Intan, dan rekan- rekan angkatan 2003, 2002 dan 2004 yang memberi dukungan, semangat serta do’a kepada penulis. Tidak lupa pula kepada rekan- rekan Asisten Analitik Bang Lambok,Bang Permanton, Bang Willi, Devi, Butet, Jetty dan bang Budiyanto

5) Bang Humala dan Buk Regar teman sepenelitian saya , yang telah banyak mmembantu saya dalam menyelesaikan penenlitian ini

6) Kak seri Mawarni ,Kak Via dan kak Vika

Untuk semua, Penulis berdo’a kepa ALLAH SWT membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna.Oleh Karena itu , Penulis mengharapkan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.Akhir kata semoga skripsi ini berguna dan bermamfaat bagi kita semua

Medan, September 2007 Penulis,

(6)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian untuk menganalisis kadmium ( Cd ) dan Zinkum ( Zn ) dalam Black liquor, pada proses pulp kraf Toba Pulp Lestari (TPL). Sampel diambil dari tanki strong Black liquor secara purposif. Liquor didestruksi menggunakan asam nitrat dan dianalisis dengan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) pada panjang gelombang 228.80 nm untuk Cd dan 213.90 nm untuk Zn. Dari hasil penelitian Diperoleh kadar kadmium (Cd) dan Zinkum (Zn) berturut- turut 3.5 mg/L dan 11.6 mg/L dalam sampel.

(7)

ABSTRACT

THE ANALYSIS OF CADMIUM METAL ( Cd ) AND ZINCUM METAL ( Zn ) IN BLACK LIQUOR IN INDUSTRY KRAFT PROCESS PULP FROM TOBA PULP

LESTARI BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROFOTOMETRY (AAS ) METHOD

The analysis of Cadmium ( Cd ) and Zinkum ( Zn ) in Black liquor of pulp kraft proces Toba Pulp Lestari ( TPL ) Has been carried out. The sample was taken from tank strong Black Liquor in a purposif. Nitrace acid was used in the destruction of the liquor and then analysed with Atomic Absorption Spectrofometry method (SSA) at 228,80 nm wavelength of Cadmium and 213,90 nm wavelength of Zincum. From the researce it was found that the concent of Cadmium ( Cd ) and Zincum ( Zn ) were 3.5 mg/L and 11.6 mg/L in sample respectively

(8)

DAFTAR ISI

JUDUL Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB I. PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 4

1.3 Pembatasan Masalah 4

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Mamfaat Penelitian 5

1.6 Metode Penelitian 5

1.7 Lokasi Penelitian 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 Komposisi Kimia Kayu 6

2.1.1 Hara Essensial Tanaman 6

2.1.2 Komposisi unsur Dalam Tanah & Tanaman 7

2.2 Proses Pembuatan Pulp 8

2.3 Black Liquor 9

2.3.1 Evaporasi Black Liquor 10

2.3.2 Sistem Pembakaran Black Liquor Pada Furnace 10 2.3.3 Sistem Pemasukan Udara Kedalam Ruang Bakar 10

2.3.4 Komposisi Black Liquor 11

2.3.5 Komposisi Senyawa Kimia Anorganik Dalam Black Liquor 11

2.4 Logam 13

2.4.1 Kadmium 13

2.4.2 Zinkum 15

2.5 Spektrofotometer Serapan Atom 16

2.5.1 Prinsip Dasar Analisa Spektrofotomet Serapan Atom 16

2.5.2 Intrumentasi 17

2.5.2.1 Sumber Sinar 17

2.5.2.2 Lampu Katoda Berongga 17

2.5.2.3 Nyala 17

2.5.2.4 Monokromator 18

(9)

2.5.2.6 Sistem Pencatat 19

2.6 Metode Destruksi 19

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 21

3.1 Bahan-bahan 21

3.2 Alat-alat 21

3.3 Prosedur Kerja 22 3.3.1 Preparasi Sampel 22 3.3.2 Pembuatan Larutan Standar Logam kadmium 22 3.3.3 Pembuatan Variasi Larutan Standar kadmium 22 3.3.4 Pembuatan Larutan Standar Logam Zinkum 22 3.3.5 Pembuatan Variasi Larutan Standar Zinkum 23 3.3.6 Penentuan Konsentrasi Cd dan Zn dalam Sampel Dengan 23 Spektrofotometer Serapan Atom

3.4 Bagan Penelitian 24 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 25 4.1 Hasil Penelitian Dan Pengolahan Data 25 4.1.1 Data Hasil Pengukuran Logam Kadmium 25 4.1.2 Pengolahan Data Logam Kadmium 26 4.1.2.1 Penentuan Kurva Kalibrasi Dengan Analisis Regresi 26 4.1.2.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi 26 4.1.2.3 Perhitungan Logam Kadmium 27 4.1.2.4 Koefisien Kor lasi 27 4.1.3 Data Hasil Pengukuran Logam Zinkum 28 4.1 4 Pengolahan data Logam Zinkum 28 4.1.4.1 Penentuan Kurva Kalibrasi Dengan Analisis Regresi 28 4.1.4.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi 29 4.1.4.3 Perhitungan Logam Zinkum 30 4.1.4.4 Koefisien Kor lasi 30

4.2 Pembahasan 31

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 34

5.1 Kesimpulan 34

5.2 Saran 34

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Komposisi Kimia Antara Hard Woods dan Soft Woods 6 Tabel 2.2 Jenis dan Bentuk Hara Yang di Serap Tanaman Dari Tanah 7 Tabel 2.3 Komposisi Kimia Black Liquor 9 Tabel 2.4 Komposisi White Liquor 9 Tabel 2.5 Komponen Black Liquor 12 Tabel 2.6 Kandungan Anorganik Dalam Black Liquor 12 Tabel 3.1 Kondisi Parameter Spektrofometer Serapan Atom 23 Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Ion Logam 25

Kadmium

Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Logam Cd Pada Black Liquor 25 Tabel 4.3 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Unsur Cd 26 Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Ion Logam 28

Zinkum

Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Logam Zn Pada Black Liquor 28 Tabel 4.6 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Unsur Zn 28

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1 Skema Proses Pembuatan Pulp 3 Gambar 2 Skema Peralatan Ringkas Spektrofotometer Serapan 17

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Gambar 1 Kurva Kalibrasi Larutan Standar Kadmium 37 Gambar 2 Kurva Kalibrasi Larutan Standar Zinkum 38 Tabel 1 Standar Kualitas Air Limbah 39 Tabel 2 Standar Kualitas Air Untuk Pertanian dan Perindustrian 40 Tabel 3 Standar Kualitas Air Untuk Peternakan dan Perikanan 41 Tabel 4 Data Hasil Analisis TPL yang Dilakukan Oleh econotech Secara 42

(13)

ABSTRAK

(14)

ABSTRACT

THE ANALYSIS OF CADMIUM METAL ( Cd ) AND ZINCUM METAL ( Zn ) IN BLACK LIQUOR IN INDUSTRY KRAFT PROCESS PULP FROM TOBA PULP

LESTARI BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROFOTOMETRY (AAS ) METHOD

(15)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Industri kertas merupakan salah satu industri yang terbesar di Dunia dengan menghabiskan 670 juta ton kayu. Kebutuhan kertas dunia terus meningkat, yang pada beberapa tahun kedepan diperkirakan pertambahannya mencapai 2% sampai 3% pertahun akibatnya kebutuhan kayu gelondongan setiap tahunnya akan meningkat (Durbak, 1993).

Pulp adalah produk utama kayu, terutama digunakan untuk pembuatan kertas, tetapi juga diproses menjadi turunan selulosa, seperti sutera rayon dan selofan. Tujuan utama pembuatan pulp kayu adalah umtuk melepaskan serat- serat. Dapat dikerjakan secara kimia atau secara mekanik, atau penggabungan ke-2 metode ini. Pembuatan pulp secara kimia adalah proses penghilangan lignin, sehinga serat - serat kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak ( digester ). Hampir semua produksi pulp kimia di Dunia saat ini masih didasarkan pada proses - prose sulfit dan sulfat ( kraft )

Dalam proses pulp kraft sistem pemasak alkali bertekanan pada suhu tinggi dikenal pada tahun 1850-an. Menurut metode yang diusulkan oleh C.watt dan H.Burgess, Larutan natrium hidroksida ( NaOH ) digunakan sebagai lindi pemasak, dan lindi bekas yang dihasilkan dipekatkan dengan cara penguapan dan pembakaran. Leburan yang terdiri atas natrium karbonat diubah kembali menjadi natrium hidroksida ( NaOH ).

Proses kraft telah hampir menggantikan secara lengkap proses soda yang tua karena keungulan selektifitas delignifikasi dan kualitas pulp yang dihasilakan tinggi. Sejak tahun 1960-an produksi pulp kraft juga telah naik lebih cepat dari pada produksi

(16)

pulp sulfit karena beberapa faktor, seperti pemilihan bahan kimia yang lebih sederhana,lebih ekonomis, dan sifat pulp yang dihasilkan lebih baik.

Meskipun saat ini lebih dari 80% pulp kimi yang dihasilkan di Dunia adalah pulp kraft, proses ini masih mempunyai beberapa sisi kelemahan yang sukar diatasi, yaitu gas-gas yang berbau tidak enak, kebutuhan bahan kimia pengelantang yang tinggi pada pulp kimia kayu lunak. Namun menurut perkembangan terakhir dapat diharapkan bahwa modifikasi - modifikasi baru dapat mengatasi hal tersebut. (Eero. S, 1995 )

Black Liquor adalah suatu cairan yang mengandung padatan 70%-72% yang didaur ulang dari digester pada proses pembuatan kertas. Black Liquor warnanya hitam dikarenakan reaksi kimia yang terjadi antara serpihan kayu, dengan bahan-bahan kimia yang digunakan untuk pemasakan dalam liquor (TPL, 2002). Gambar 1 memperlihatkan skematik proses pembuatan pulp.

Didalam tanah terkandung unsur hara makro seperti (N, P, K, Ca, Mg) dan unsur hara mikro seperti (Mn, Fe, Zn, Cu, Cd). Tanaman dapat menyerap unsur hara ini dalam jumlah yang berbeda karena keberadaan unsur-unsur ini juga

beragam didalam tanah oleh karena itu tanaman sangat membutuhkan unsur-unsur hara tersebut yang menjadi sumber logam yang terdapat didalam tanaman tersebut. (Beer. F. T, 1964)

(17)

Gambar 1. Skematik Proses Pembuatan Pulp

Komposisi bahan kimia yang terkandung dalam Black Liquor adalah NaOH, Na2S, Na2CO3, Na2SO3, Na2SO4, dan Na2S2O3 (Thomas M, 1989) dan juga masih

mengandung bahan total belerang tereduksi (TRS) yang tidak menguap. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan Econotech bahwa didalam Black Liquor terdapat logam-logam yang diantaranya merupakan logam berbahaya antara lain : Timbal, Besi, Mangan, Nikel, Zink, Cadmium, Chromium, Cobalt, Tembaga dan Arsen. Keberadaan logam-logam tersebut jika melewati ambang batas maka dapat mencemari lingkungan. Black Liquor sangat berperan penting dalam industri pulp, karena dapat didaur ulang menjadi lindi hijau dimana pada recovery boiler diasup oleh natrium

(18)

sulfat (Na2SO4) agar kekurangan SO42- pada digester dapat dipenuhi pada green liquor

mengalami proses caustisasi menjadi lindi putih (TPL, 2002).

Pada formasi aerosol hasil akhir pembakaran Black Liquor menghasilkan bau yang tidak sedap. Pada proses pembakaran tidak sempurna Black Liquor juga akan dihasilkan limbah padat yang masih mengandung logam-logam berat yang sangat membahayakan lingkungan. Oleh karena hal tersebut diatas maka peneliti tertarik untuk meneliti tentang logam-logam berat terdapat dalam Black Liquor.

1.2. Permasalahan

Dreg yang merupakan limbah padat dari Black Liquor akan mencemari lingkungan jika kadar logamnya tinggi. Oleh karena itu perlu dianalisis kadar logam yang terdapat didalam Black Liquor yang menjadi sumber logam didalam dreg (limbah padat).

1.3. Pembatasan Masalah

Penelitian ini dibatasi hanya menganalisis kadar logam Kadmium ( Cd ) dan logam Zinkum ( Zn ) yang terdapat dalam Black Liquor, dengan menggunakan metode destruksi basah dan memakai pelarut HNO3 pekat. Yang kemudian ditentukan

kadarnya menggunakan metode Spektrofotometer Serapan Atom ( SSA )

1.4. Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah Menganalisis kadar logam Kadmium (Cd) dan logam Zinkum ( Zn) yang terdapat dalam Black Liquor.

(19)

1.5. Manfaat Penelitian

1. Memberikan informasi tentang kadar logam kadmium ( Cd ) dan logam Zinkum ( Zn ) yang terdapat pada Black Liquor

2. Memberikan informasi kepada masyarakat seberapa besar kadar logam cadmium (Cd ) dan logam zinkum ( Zn ) tersebut dapat mengganggu terhadap lingkungan sekitar.

1.6. Metodologi Penenlitian

Penenlitian ini bersifat eksperimen laboratorium. Metode penenlitian dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Metode pengambilan sample dilakukan secara purposif dalam satu kali pengambilan dalan satu kali proses di TPL

2. Sampel didestruksi dengan metode destruksi basah dengan menggunakan pelarut HNO3 pekat

3. Penentuan konsentrasi logam Kadmium ( Cd ) dan Zinkum ( Zn ) dilakukan secara Spektrofotometer Serapan Atom ( SSA )

1.7. Lokasi Penelitian

1. Preparasi sample dikakukan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA-USU Medan

2. Analisa kuantitatif logam Kadmium ( Cd ) dan Zinkum ( Zn ) dilakukan di Laboratorium Kimia PT. Sochi, Medan

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Komposisi Kimia Kayu

Kayu merupakan bahan utama yang dipakai untuk pembuatan pulp dan kertas karena rendemen seratnya sangat tinggi. Pada pertumbuhannya tanaman ini membutuhkan senyawa kimia berupa makro molekul primer dan sekunder seperti C, H, O, N, P dan K. Selain makro molekul tanaman juga membutuhkan unsur mikro seperti besi, magnesium, dan lain lain. Kayu mengandung senyawa-senyawa kimia yang berbeda. Senyawa tersebut dapat dikelompokkan menjadi 4 bagian yaitu : Sellulosa, Hemi sellulosa, Lignin dan Ekstraktif (TAPPI, 1989).

Komposisi dan sifat-sifat kimia ini sangat berperan dalam proses pembuatan pulp. Secara umum kayu keras (hard wood) mengandung banyak sellulosa, hemi sellulosa dan ekstraktif dibandingkan dengan kayu lunak (soft wood) tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit (TPL, 2001).

Tabel 2.1. Komposisi Kimia antara Hard Woods dan Soft Woods (Smook, 1992)

Komponen Kayu Lunak Kayu Keras

Sellulosa Hemi sellulosa Lignin

Ekstraktif

42 + 2% 27 + 2% 37 + 2% 3 + 2%

45 + 2% 30 + 2% 20 + 2% 5 + 3%

2.1.1 Hara essensial tanaman

Tanaman memerlukan sejumlah unsur hara dalam takaran cukup, seimbang dan sinambung untuk terus tumbuh dan berkembang. Unsur hara tanaman ini diambil dari atmosfir dan sistem tanah. Paling sedikt ada 16 macam unsur hara yang dibutuhkan oleh tnaman.Banyaknya unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman

(21)

berbeda.Unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur hara makro dan yang dibutuhkab dalam jumah yang sedikit disebut unsur hara mikro.Hal ini dapat dilihat pada table 2.2

Tabel 2.2 jenis dan bentuk hara yang diserap oleh tanaman dari tanah No. Jenis hara

tanaman

Simbol kimia Bentuk ion hara yang diserap oleh tanaman

1. Nitrogen N NO3- dan NH4+

2. Fosfor P H2PO4- dan H2PO42-

3. Potasium K K+

4. Kalium Ca Ca2+

5. Magnesium Mg Mg2+

6. Sulfur S SO4

2-7. Mangan Mn Mn2+

8. Besi Fe Fe2+

9. Boron B BO33+

10. Seng Zn Zn2+

11. Tembaga Cu Cu2+

12. Molibdenum Mo MoO42-

13. Klorida Cl Cl-

( Mas’ud,1992 )

2.1.2. Komposisi unsur dalam tanah dan tanaman

Secara normal tanaman mendapat unsur hara dari tanah kecuali unsur S dan N dapat diperoleh secara langsung dari atmosfir dalam bentuk gas NO2, NH3, dan SO2.

Kimia tanah menerangkan bahwa ion-ion dalam tanah ketersediaanya sangat beragam, oleh karena itu penyerapan oleh tanaman juga beragam.Unsur hara yang ada didalam tanah diperoleh dari proses pelapukan pada permukaan bumi dan kemudian dibebaskan keatmosfir atau terlindi. Dan akan hanyut kelaut dan satu ketika akan kembali ketanah dan diserap kembali oleh tumbuhan.

(22)

Pencemaran kimia dapat mengalihkan unsur - unsur kimia dari daur alaminya. Tanah mempunyai permukaan reaktif dan aktifitas katalitik maka pencemaran oksigen dan air ini dapat dikuranginya, jadi tanah dapat menurunkan bahaya pencemaran secar langsung dengan mengenbalikan komponen- komponen kimia tersebut kedaur alaminya.Dengan demikian dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh aktivitas manusia. (Beer, F.T., 1964)

Proses Pembuatan Pulp

Proses pembuatan pulp menurut perlakuan yang diterapkan terhadap bahan baku dapat digolongkan menjadi beberapa golongan, yaitu :

1. Proses mekanis 2. Proses semi kimia

3. Proses kimia, yang terdiri dari : a. Proses soda (alkali)

b. Proses sulfit (asam) c. Proses sulfat (proses kraf)

Proses Pembuatan Pulp Sulfat (Proses Kraft)

Proses pembuatan pulp yang paling banyak dipakai saat ini adalah proses sulfat atau disebut juga proses kraft. Proses sulfat merupakan pengembangan dari proses soda. Proses sulfat lebih baik daripada proses soda karena lebih fleksibel dalam bahan baku, waktu pemasakan lebih singkat, pulp dapat diputihkan sampai derajat kecerahan tinggi, kekuatan fisik pulp lebih tinggi dan sisa larutan pemasak mudah untuk didaur ulang (Condar, 1992).

Mc Donald dan Franklin, menyatakan bahwa proses sulfat merupakan salah satu proses pembuatan pulp secara kimia yang menggunakan larutan pemasak Natrium Hidroksida (NaOH) dan Natrium Sulfida (Na2S) yang dikenal dengan alkali

aktif. NaOH berfungsi untuk mendegradasi dan melarutkan lignin sehingga mudah dipisahkan dari sellulosa dan hemi sellulosa, sedangkan Na2S selain berfungsi untuk

(23)

deliginifikasi juga memperhatikan karbohidrat dari degradasi sehingga menghasilkan rendemen yang tinggi dan kekuatan fisik yang baik.

Black Liquor

Black Liquor berasal dari digester, yaitu alat pemasak serpihan kayu yang berbentuk silinder. Black Liquor warnanya hitam karena reaksi kimia yang terjadi antara serpihan kayu dengan bahan kimia yang dimasukkan kedalam white liquor. Black Liquor mengandung bahan organik dan anorganik yang telah dipisahkan dari kayu selama proses pemasakan. Komposisi Black Liquor dari sebagian besar kayu lunak diberikan pada Tabel 2.3. Bandingannya dengan, white liquor dapat dilihat pada Tabel 2.4..

Tabel 2.3. Komposisi Kimia Black Liquor (David, Claytan, 1967)

Median a Rangea % of Total

NaOH Na2S

Na2CO3

Na2SO3

Na2SO4

Na2S2O3

1,4 4,2 7,8 2,0 2,8 3,4

1,0 – 4,5 1,6 – 5,6 5,0 – 1,2 0,4 – 3,8 0,5 – 6,0 1,8 – 5,1

6 – 7 19 36 9 13 16

a g/L as Na2O 100

Tabel 2.4 Komposisi Kimia White Liquor (Thomas, M, 1989)

Median a Rangea % of Total

NaOH Na2S

Na2CO3

Na2SO3

Na2SO4

Na2S2O3

95 38 26 4,8 9,1 6,0

18 – 20 30 – 40 11 – 44 2,0 – 6,9

4,4 – 18 4,0 – 8,9

53 21 15 3 5 3

(24)

2.3.1. Evaporasi Black Liquor

Pada prinsipnya evaporasi merupakan operasi pendidihan yang khusus tentang perpindahan panas dalam cairan mendidih. Umumnya sebagai media pemanas adalah uap yang melewati suatu permukaan logam dan bahan yang dipanasi. Titik didih suatu cairan turun bila tekanan udara diatasnya lebih rendah 1 atm, oleh karena itu kondisi operasi evaporasi dilakukan pada tekanan vakum supaya titik didih larutan yang diharapkan lebih rendah. Hal ini akan mengakibatkan perbedaan suhunya menjadi lebih besar sehingga diperoleh perpindahan panas yang besar dengan demikian Black Liquor dengan padatan 14% - 18% dapat menjadi 70% dan siap untuk dipakai menjadi bahan bakar di Recovery Boiler (TPL, 2002)

2.3.2. Sistem Pembakaran Black Liquor pada Furnace

Black Liquor pekat dimasukkan kedalam ruang bakar dengan jalan disemprotkan. Black Liquor yang disemprotkan akan membentuk partikel-partikel yang akan jatuh pada dasar ruang bakar sambil dikeringkan.

Udara untuk pembakaran Black Liquor dialirkan kearah reduksi dan oksidasi. Proses reduksi diperlukan untuk mengubah natrium sulfat (Na2SO4) menjadi natrium

sulfida (Na2S). sebagian udara diperlukan untuk pembakaran sempurna pada timbunan

arang yang dilewatkan melalui bagian bawah yang disebut dengan udara primer. Reaksi yang terjadi di ruang bakar adalah :

Na2O + CO2 → Na2 CO3

Na2O + SO2 + ½O2 → Na2 SO4

Na SO4 + 2C → Na2S + 2CO2

Na SO4 + 4C → Na2S + 4CO (TPL, 2002)

2.3.3. Sistem Pemasukan Udara Kedalam Ruang Bakar

Sistem pemasukan udara kedalam furnace dibagi menjadi tiga, yaitu : a. Udara primer yaitu udara yang masuk ke furnace dari bagian bawah b. Udara sekunder yaitu udara yang masuk dari atas furnace

(25)

c. Udara tersier yaitu udara yang masuk dari bagian sebelah atas spraygun

Guna udara primer adalah untuk terjadinya reduksi didalam ruang bakar disamping itu juga untuk mengatur pembentukan arang dan membantu berlangsungnya aliran smelt keluar. Udara sekunder berguna untuk menjaga tumpukan arang jangan terlalu tinggi agar terbentuk arang yang bagus dan juga untuk menghembus Black Liquor yang menempel di dinding ruang bakar (TPL, 2002).

2.3.4. Komposisi Senyawa Kimia Anorganik dalam Black Liquor

Pada dasarnya material Black Liquor diperoleh dari 2 sumber yaitu kayu dan white liquor.

Beberapa senyawa kimia anorganik yang terdapat dalam Black Liquor adalah : Natrium hidroksida (NaOH)

Natrium sulfida (Na2S)

Natrium karbonat (Na2CO3)

Natrium sulfat (Na2SO4)

Natrium hiosulfat (Na2S2O3)

Natrium klorida (NaCl) (Thomas, M, 1989)

Komposisi Black Liquor tergantung pada jumlah alkali (komposisi white liquor), pulp yang dihasilkan dan spesies kayu yang digunakan.

Didalam black liquor juga terdapat logam-logam yang bersumber dari kayu yang digunakan, diantaranya : Timbal, Besi, Zink, Kadmium, Mangan, Cobalt, dan lain-lain. Logam-logam ini juga akan berbahaya jika kadarnya terlalu tinggi dan dapat mencemari lingkungan. Black liquor dapat berperan penting dalam industri pulp, karena dapat didaur ulang menjadi lindi hijau dimana poada recovery boiler diasup oleh natrium sulfat (Na2SO4) agar kekurangan SO4-2

(TPL, 2002) pada digester dapat dipenuhi.

(26)

Data dalam beberapa kandungan anorganik dijelaskan dalam tabel 2.5. analisis untuk NaCl atau Na2SO3 kandungannya tidak dibuat.

Tabel 2.5. Komponen dalam Black Liquor (Passinen, 1968)

Wood Pine Pine Pine Pine Spruce

Lignin

Hemicelulosa dan gula Extractif

Asam-asam Saccharinic Asam Asetat

Asam Formik

Asam organik lainnya

Senyawa organik yang tidak diketahui Organically Combines Na

Senyawa-senyawa anorganik yang tidak diketahui Sulfur, S Natrium, Na 28.9 1.14 6.69 3.52 4.48 5.5 19.0 18.6 10.1 2.08 30.7 0.11 2.53 2.08 2.70 2.22 29.5 18.5 10.3 1.35 31.1 1.3 5.7 18.8 5.2 3.1 5.8 20.3 8.7 42 3.83 3.37 25.6 41 3 28 5 3 1 3 15

TOTAL 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0

Tabel 2.6 Kandungan Anorganik dalam Black Liquor (Grace T, 1977)

Na2CO3 Na2SO4 R.A.A

As Na2O

Na K S Sulfated Ash Rata- rata Nilai tertingi Nilai terendah 8.7 12.3 6.6 3.2 8.3 0.9 6.0 8.6 3.9 18.7 20.5 17.2 1.4 2.7 0.4 3.8 6.2 2.6 62.1 69.2 57.3

(27)

Fraksi anorganik pada liquor tidak kelihatan jelas sebab beberapa sodium terkumpul pada senyawa anorganik anion dan beberapa anion organik. Salah satu penaksiran kandungan anorganik sodium diberikan pada tabel 2.6. ada juga beberapa garam anorganik, beberapa diantaranya adalah Na2CO3, Na2SO4, Na2S2O3, Na2S,

NaOH dan NaCl, yang terpenting diantaranya adalah Na2CO3 dan Na2SO4 (sebab

senyawa-senyawa tersebut terdapat pada lapisan endapan), Na2S (pengeluaran yang

berbau busuk dan sisa alkali) dan NaOH (efek-efek samping sisa alkali).

Garam-garam anorganik secara langsung berasal dari white liquor (lindi putih). Banyaknya komponen white liquor (NaOH dan Na2S) reaksinya dengan kayu

dimasukkan selama proses-proses pulp. Sisa garam-garam anorganik dalam white liquor (Na2CO3, Na2SO4, Na2S2O3, dan NaCl).

Logam

Logam menurut pengertian orang awam adalah barang yang padat dan berat yang biasanya selalu digunakan orang untuk alat atau perhiasan, yaitu besi, baja, emas dan perak. Padahal masih banyak logam lain yang penting dan sangat kecil serta berperan dalam proses biologis mahluk hidup misalnya, kobalt, mangan dan lain-lain

Logam-logam juga dapat menyebabkan timbulnya suatu bahaya pada mahluk hidup. Hal ini terjadi jika sejumlah logam mencemari lingkungan. Logam-logam tertentu sangat berbahaya jika ditemukan dalam konsentrasi tinggi dalam lingkungan, karena logam tersebut dapat merusak tubuh mahluk hidup. (Darmono, 1995)

2.4.1. Kadmium

Kadmium adalah suatu unsur kimia yang relatif jarang, simbolnya Cd, nomor atom 48. logam ini putih keperakan dengan berat atom 112.40, berat jenis 8.65 pada 20oC dengan jari-jario 1.54 Å (0.154 nm). Titik lebur 321oC dan titik didih 765oC.

Kadmium dialam tidak dijumpai dalam bentuk bebas, dan mineralnya yang dikenal, greenockite (Kadmium Sulfida) bukan merupakan sumber logam secara

(28)

peleburan dan pemurnian bijih seng yang biasanya mengandung 0,2 – 0,4 % Kadmium.

Logam ini banyak digunakan untuk pelindung besi dan baja dari korosi. Juga digunakan dalam baterai Nikel, Kadmium, pewarna, solder, dan sebagai stabiliser dalam pembuatan plastik. Karena kapasitas menyerap Netron yang besar, khususnya isotop 113, Kadmium digunakan juga pada reaktor nuklir.

Ammonia Sulfurdioksida menyebabkan korosi yang cepat pada Kadmium. Asam-asam kuat dapat melarutkan logam ini. Kadmium sangat larut dalam larutan Ammonium Nitrat pekat dan larutan ini biasa digunakan untuk mengupas Kadmium dari lapisan besi dan baja. Kadmium adalah bivalen dalam semua senyawa stabilnya dan ionnya tidak berwarna.

Kadmium dapat menyebabkan keracunan yang aktif pada manusia yang mendapat unsur ini dari makanan. Uap Kadmium, senyawanya, dan larutannya sama berbahayanya. Oleh karena itu barang dagang yang mengandung lapisan Kadmium tidak diperkenankan dipakai didalam industri makanan dan minuman. Percobaan pada tikus menunjukkan bahwa konsentrasi unsur ini didalam ginjal dan hati akan meningkat pada keadaan dimana tikus tersebut diberi air dengan konsentrasi Kadmium 0.1 – 10 mg/L. Secara individual pemberian air dengan konsentrasi rata-rata 0.047 mg/L tidak memberikan gejala.

Unsur ini adalah termasuk unsur non essensial dalam tubuh manusia dan paling banyak terdapat pada hati dan ginjal. Konsumsi air minum dengan kandungan Kadmium melebihi standar yang sudah ditetapkan akan sangat merugikan karena unsur ini akan berakumulasi dalam tubuh. Keadaan ini dapat menimbulkan batu ginjal, gangguan dalam lambung, kerapuhan tulang, pigmentasi gigi. Konsentrasi standar maksimum yang diperbolehkan untuk air minum menurut Departemen Kesehatan Republik Indonesia adalah sebesar 0.01 mg/L (Darmono, 1995)

(29)

2.4.2. Zinkum (Zn)

Zink adalah logam yang putih kebiruan, yang disimbolkan dengan Zn dengan nomor atom 30 dan berat atom 65,38. Logam ini cukup mudah ditempa dan sangat liat pada 110-150oC. Zink melebur pada 410oC dan mendidih pada 906oC logamnya sangat murni dan larut sangat lambat sekali dalam asam dan dalam alkali. Adanya zat-zat pencemar atau pengotor dengan platinum atau tembaga akan mempercepat reaksi.

Asam nitrat pekat mempunyai pengaruh yang kecil zink, karena rendahnya kelarutan ZnNO3. Tetapi pelarut zink akan terjadi dalam asam nitrat yang encer sekali

karena tidak ada gas yang dilepaskan. (Vogel A.L.)

Zink terdapat secara luas namun sumber utamanya adalah Sphalerite (ZnFe)S yang terdapat bersamaan dengan galena. Zn ini adalah mempunyai struktur yang rapat berupa eksagonal Zn sangat mudah bereaksi dengan asam-asam bukan pengoksidasi. Tetapi Zn larut dalam basah kuat karena mempunyai bentuk ion zinkat (ZnO2-2)

(Cotton F.A, 1976)

Akibat kekurangan Zinkum.

Defisiensi zinkum dapat terjadi pada golongan rentan, yaitu anak – anak, ibu hamil dan ibu menyusui serta orang tua. Tanda-tanda kekurangn zinkum adalah gangguan pertumbuhan dan kematangan seksual, gangguan pencernaan seperti diare, dan gangguan fungsi kekebalan.

Kekurangan zinkum kronis menggangu sistem saraf dan fungsi otak, serta menggangu metabolisme vitamin A, juga menggangu fungsi kelenjar tiroid dan laju metabolisme, gangguan nafsu makan, penurunan ketajaman indera perasa serta memperlambat penyembuhan luka.

(30)

Spektrofotometri Serapan Atom

Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah garis-garis hitam pada spektrum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh di tahun 1955. sebelumnya ahli kimia banyak bergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau metode analisis spektrografik. Beberapa cara ini yang sulit dan memakan waktu, kemudian segera digantikan dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA). Metode ini sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah. Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan metode spektroskopi emisi konvensional.

Pada metode konvensional, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi dilakukan secara termal, maka ia bergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi dilakukan secara termal, maka ia bergatung pada temperatur sumber. Selain itu eksitasi termal tidak selalu spesifik, dan eksitasi secara serentak pada berbagai spesies dalam suatu campuran dapat saja terjadi. Sedangkan dengan nyala, eksitasi unsur-unsur dengan tingkat energi eksitasi yang rendah dapat dimungkinkan. Tentu saja perbandingan banyaknya atom yang tereksitasi terhadap atom yang berada pada tingkat dasar harus cukup besar, karena metode serapan atom hanya tergantung pada perbandingan ini dan tidak bergantung pada temperatur. Metode serapan sangatlah spesifik. Logam-logam yang membentuk campuran kompleks dapat dianalisis dan selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi yang besar (Khopkar, SM, 1990).

Prinsip Dasar Analisa Spektrofotometer Serapan Atom

Prinsip penentuan metode ini didasarkan pada penyerapan energi radiasi oleh atom-atom netral pada keadaan dasar, dengan panjang gelombang tertentu yang menyebabkan tereksitasinya dalam berbagai tingkatan energi. Keadaan eksitasi ini tidak stabil dan kembali ke tingkat dasar dengan melepaskan sebagian atau seluruh energi eksitasinya dalam bentuk radiasi. Sumber radiasi tersebut dikenal sebagai lampu katoda berongga (Hallow Lamp). Proses-proses yang terjadi dari saat pemasukan larutan dari unsur yang dianalisa sampai pencatatan adalah atomisasi.

(31)

Interaksi atom-atom dengan berbagai bentuk energi dan pengukuran intensitas frekwensi radiasi oleh pencatat. Unsur yang diperiksa harus dalam keadaan atom yang tidak tereksitasi, proses untuk menghasilkan atom tersebut disebut atomisasi (Haswel, S.J, 1991)

Instrumentasi Sumber Sinar

Telah diketahui bahwa untuk pengukuran absorbans atau serapan atom diperlukan sumber sinar yang memberikan spektrum pancaran yang terdiri dari puncak-puncak atau garis-garis pancaran yang sempit. Hal ini perlu oleh karena spektrum serapan atom didalam nyala juga terdiri dari puncak-puncak serapan dengan lebar pita yang sempit, kira-kira 0,02 – 0,05 A. Lebar pita panjang gelombang sinar dari sumber yang akan diserap harus lebih sempit dari pada lebar pita puncak serapan. Sumber sinar yang memenuhi persyaratan tersebut dan lazim digunakan dalam alat SSA adalah Lampu Katoda Berongga (Hallow Cathode Tubes) (Khopkar, S.M, 1990).

Lampu Katoda Berongga (Hallow Cathode Tubes)

Lampu katoda berongga itu terdiri dari tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan suatu anoda. Katoda tersebut berbentuk silinder berongga yang terbuat dari atau yang permukaannya dilapisi dengan unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisa. Tabung lampu itu diisi dengan gas mulia neon atau argon, intensitas pancaran lampu yang lebih tinggi.

Gambar 2. Instrumen Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Nyala

Bagian yang terpenting dari suatu nyala adalah alas nyala (base), kerucut

Sumber

cahaya Nyala Monikromator Detektor

Penguat

(32)

a. Alas Nyala. Larutan cuplikan masuk kedalam nyala melalui alas nyala, berupa tetesan-tetesan yang sangat halus. Pada alas nyala ini sudah mulai terjadi penguapan air dari tetesan-tetesan tersebut. Jadi sebagian dari larutan cuplikan akan memasuki bagian nyala yang disebut kerucut dalam (inner cone) sebagai butir-butir halus yang padat.

b. Kerucut Dalam. Bagian nyala ini terjadi penguapan pelarut (desolvasi) lebih lanjut dan penguraian cuplikan menjadi atom-atom (atomisasi). Dan bagian ini pula terjadi proses penyerapan sinar oleh atom-atom dan proses eksitasi.

c. Daerah reaksi. Sesudah melalui daerah kerucut dalam, maka atom-atom akan memasuki bagian nyala yang disebut daerah reaksi (reaction zone). Di dalam daerah reaksi ini, atom-atom tersebut bereaksi dengan oksigen menjadi oksida-oksida.

d. Lapisan Luar (Outer Mantle). Oksida yang terjadi dalam daerah reaksi itu kemudian akan memasuki lapisan luar nyala dan seterusnya keluar meninggalkan nyala (Ismono, 1981).

Monokromator

Tujuan monokromator adalah untuk memilih garis pancaran tertentu dan memencilkannya dari garis-garis lain dan kadang-kadang dari pancaran pita molekul. Dalam spektroskopi absorpsi atom fungsi monokromator adalah untuk memencilkan garis resonansi dari semua garis yang tidak diserap yang dipancarkan oleh sumber radiasi. Dalam kebanyakan instrumen komersial digunakan kisi difraksi karena sebaran yang dilakukan oleh kisi lebih seragam daripada yang dilakukan oleh prisma dan akibatnya instrumen kisi dapat memelihara daya pisah yang lebih tinggi sepanjang jangka panjang gelombang yang lebih lebar (Vogel, A.I, 1961).

Detektor

Dalam spektrofotometer absorpsi atom, mengingat kepekaan spektral yang lebih baik yang diperlukan, digunakan pengganda foton. Keluaran dari detektor diumpankan ke suatu sistem peragaan yang sesuai, dan dalam hubungan ini hendaknya diingat bahwa radiasi yang diterima oleh detektor berasal tidak hanya dari

(33)

garis resonansi yang telah diseleksi tetapi dapat juga timbul dari emisi dalam nyala. Emisi ini dapat disebabkan oleh emisi atom yang timbul dari atom-atom yang sedang diselidiki dan dapat juga dari emisi pita molekul. Jadi sebagai ganti intensitas isyarat dengan intensitas IA, detektor dapat menerima isyarat dengan intensitas (IA + S)

dengan S ialah intensitas radiasi yang dipancarkan. Karena hanya diperlukan pengukuran yang timbul dari garis resonansi itu, dan pengganda detektor itu kemudian distel pada frekuensi ini, dengan cara ini, isyarat-isyarat yang timbul dari nyala, pada pada hekekatnya berkarakter arus searah, secara efektif disingkarkan (Vogel, A.I, 1961).

Sistem Pencatat

Sistem pencatat yang digunakan pada instrumen SSA berfungsi untuk mengubah sinyal yang diterima melalui bentuk digital, berarti sistem pencatat mencegah atau mengurangi kesalahan dalam pembacaan skala secara paralaks, kesalahan interpolasi diantara pembagian skala dan sebagainya, serta menyeragamkan tampilnya data (yaitu dalam satuan absorbansi). Sistem pencatat untuk instrumen SSA sekarang ini dilengkapi dengan suatu mikroprosesor (komputer) sehingga memungkinkan pembacaan langsung konsentrasi daripada analit di dalam sampel yang dianalisis (Haswel, S.J, 1991)

2.6. Metode Destruksi

Destruksi merupakan suatu cara perlakuan ( perombakan ) senyawa menjadi unsur-unsur sehingga dapat dianalisa. Metode destruksi organic dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

a. Metode destruksi kering ( Dry ashing) b. Metode destruksi basah ( wet Digeston )

Penguraian sample dengan asam- asam kuat baik tungal maupun campuran dikenal dengan metode destruksi basah sedangakan penguraian sample dengan cara pengabuan sample dalam tanur dikenal dengan destruksi kering.( Raimon, 1992 )

(34)

Metode destruksi basah dilakukan dengan memanaskan contoh ( organic dan biologis ) dengan adanya asam- asam mineral yamg pekat atau campurandari asam- assam tersebut. Jika asam yang digunakan cukup untuk mengoksidasi contoh dipanaskan dalam suhu yang cukup tinggi dan pemanasan dilanjutkan dalam waktu yang lama maka sebagian besar dari contoh telah teroksidasi dengan sempurna. (Almatsier,R,. 1987)

Asam- asam kuat yangdapat digunakan untuk mendestruksi sample organic adalah asasm nitrat ( HNO3 ), asam sulfat (H2SO4 ), asam perklorat ( HClO4 ), asam

klorida ( HCl ) yang dapat digunakansecara tunggal amuapun campuran

Asam kuat yang umum digunakan untuk mendestruksi adalah asam nitrat. Kebaikan metode desrtuksi basah ini adalah metodenya sangat sederhana, karena oksidasinya kontiniu dan cepat serta unsur- unsur yang diperoleh mudah larut sehingga dapr ditentukan dengan metode analisis tertentu.Kekurangan metode ini adalah reaksi berlangsung sangat kuat dan dapat membuar residu keluar, maka dilakuakan pemanasan lebih berhati- hati.( Egan,H.,1981 )

Metode destruksi basah dengan menggunakan asam nitrat pekat sebagai pengoksidasi dengan dikombinasikan menggunakan asam pengoksidasi lain seperti asam sulfat, asam perklorat dan hidrogen peroksida adalah metode yang paling lazim digunakan.

Kesempurnaan destruksi ditandai dengan diperolehnya larutan jernih pada larutan hasil destruksi, yang menunjukkan bahwa semua konstituen yang ada telah larut sempurna atau penguraian senyawa-senyawa organik telah berjalan dengan baik. Senyawa-senyawa garam yang terbentuk setelah hasil destruksi merupakan senyawa garam yang stabil yang dapat disimpan selama beberapa hari, untuk selanjutnya dianalisis konsentrasi logamnya dengan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) (Raimon, 1992).

(35)

BAB III

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Bahan-bahan :

Cd (NO3)2. 4H2O P.a (E.Merck)

ZnSO4.7H2O P.a (E.Merck)

HNO3(p) P.a (E.Merck)

Black Liquor

3.2. Alat-alat :

Spektrofotometer Serapan Atom AvantaG/GF3000

Gelas ukur Pyrex

Labu takar Pyrex

Erlenmeyer Pyrex

Neraca Analitis Mettler AE200

Corong Pyrex

Hot plate PMC

(36)

3.3. Prosedur Kerja 3.3.1. Preparasi Sampel

1. Sampel ditimbang sebanyak 5,019 gram lalu dimasukkan kedalam erlenmeyer kemudian ditambah 25 ml HNO3(p)

2. Kemudian dipanaskan diatas hot plate selama 2 jam lalu didinginkan 3. Sampel yang telah dingin lalu disaring dengan kertas saring whatman 4. Destilat yang diperoleh dimasukkan kedalam labu takar 50 mL dan

ditambahkan akuades sampai tanda batas.

3.3.2. Pembuatan Larutan Standar logam Kadmium

Dilarutkan 2,0675 gram Cd(NO3)2.4H2O dengan akuades dalam labu takar

1000 mL lalu ditambahakan 25 mL HNO3 0,1 N, lalu diencerkan hinga garis

tanda.

3.3.3. Pembuatan Variasi Larutan Standar Cd

1. Dari larutan standar Cd 1000 mg/L dipipet sebanyak 10 mL, lalu dimasukkan kedalam labu takar 100 mL sehingga diperoleh 100 mg/L 2. Dari 100 mg/L ini dipipet sebanyak 10 mL, lalu dimasukkan kedalam labu

takar 100 mL sehingga diperoleh 10 mg/L

3. Dari 10 mg/L ini dipipet sebanyak 10 mL, lalu dimasukkan kedalam labu takar 100 mL sehingga diperoleh 1 mg/L

4. Dari 1000 µg/L ini dipipet 50 mL, 20 mL, 10 mL, lalu dimasukkan kedalam labu takar 100 mL, sehingga diperoleh 500 µg/L , 200 µg/L, dan 100 µg/L digunakan sebagai larutan standar.

3.3.4. Pembuatan Larutan Standar logam Zinkum

Dilarutkan 2,9285 gram ZnSO4.7H2O dengan akuades dalam labu takar 1000

(37)

Pembuatan Variasi Larutan Standar Zn

1. Dari larutan standar Zn 1000 mg/L dipipet sebanyak 10 mL, lalu dimasukkan kedalam labu takar 100 mL sehingga diperoleh 100 mg/L 2. Dari 100 mg/L ini dipipet sebanyak 10 mL, lalu dimasukkan kedalam

labu takar 100 mL sehingga diperoleh 10 mg/L

3. Dari 10 mg/L ini dipipet sebanyak 10 mL, lalu dimasukkan kedalam labu takar 100 mL sehingga diperoleh 1 mg/L

4. Dari 1000 µg/L ini dipipet 80 mL, 40 mL, 20 mL, lalu dimasukkan kedalam labu takar 100 mL, sehingga diperoleh 800 µg/L , 400 µg/L, dan 200 µg/L digunakan sebagai larutan standar.

3.3.5. Penentuan Konsentrasi Kadmium dan Zinkum Dalam sampel Dengan Spektrofotometer Serapan Atom

- Filtrat hasil destruksi ini diatur pH-nya 3-4 dengan pH meter - Kemudian filtrat hasil destruksi ini dianalisa kadar ion logam

Cd dan Zn nya dengan alat Spektrofotometer Serapan Atom pada panjang gelombang 228.80 nm untuk Cd dan pada panjang gelombang 213.9 nm untuk Zn, sebagai gas pembakar adalah argon-udara dan volume sampel yang diaspirasikan lebih kurang 1 mL dengan temperatu nyala 23000C

3.3.7.Kondisi Paramater Spektrofotometer Serapan Atom

Tabel 3.1 Merek Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) : Avanta G/GF3000

No. Parameter Logam

Cd Zn

1. Panjang gelombang 228.80 nm 213.9 nm 2. Jenis Nyala Argon-udara Argon-udara

3. Lebar celah 0,5 nm 0,5 nm

(38)

3.4 Bagan Penelitian

Dimasukkan kedalam Erlenmeyer Ditambahkan 25 mL HNO3 (p)

Dipanaskan diatas hotplate selama 2 jam Didinginkan

Disaring

Dimasukkan kedalam labu takar Ditambahkan akuades samapi Tanda baca

Diatur pHnya dibawah pH 4 Dianalisa dengan SSA

(Greenberg, 2005. Standar Method)

5,019 gram Sampel

Residu Filtrat

(39)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Penelitian dan Pengolahan Data

4.1.1 Data Hasil Pengukuran Logam Kadmium (Cd)

Data hasil pengukuran absorbansidari suatu seri larutan standar logam Kadmium diplotkan terhadap konsentrasi larutan standar dapat dilhat pada tabel 4.1,dan data hasil pengukutan absorbansi logam kadmium pada Black Liquor dapat dilihat pada tabel 4.2

Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Logam Kadmium (Cd) Dengan Spektrofotometer Serapan Atom

No Kadar (µg/L) Absorbansi (A) 1.

2. 3.

100 200 500

0,4032 0,4161 0,6202

Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Logam Kadmium Pada Black Liquor

Kode Sampel Kadar (mg/L) Absorbansi

(40)

4.1.2 Pengolahan Data Logam Kadmium

4.1.2.1. Penentuan Kurva Kalibrasi Dengan analisis Regresi

Tabel 4.3 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Unsur Kadmium (Cd)

No Xi(ppb) Yi(A) (Xi- X ) (Yi- Y ) (Xi- X )2 (Yi- Y )2 (Xi- X )(Yi- Y ) 1 100 0.4032 -166.6667 -0.0766 27777.7889 0.0056 12.7667

2 200 0.4161 -66.6667 -0.0637 4444.4489 0.0041 4.2467

3 500 0.6202 233.3333 0.1404 54444.4289 0.0197 32.7599

∑ 800 1.4395 000.0000 0.0001 26666.6667 0.0297 49.7733

Dimana harga X rata-rata, 266,6667

3 800

= = =

∑

_nXi

Dimana harga Y rata-rata, 0,4798

3 1,4395

= =

∑

_nYi

4.1.2.2. Penurunan Persamaan Garis Regresi

Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi dapat diturunkan dari persamaan garis :

Y = aX + b

Dimana : a = slope b = intersept

Selanjutnya harga slope dapat ditentukan dengan metode last square sebagai berikut : a =

∑

− − − 2 ) X (Xi ) Y (Yi ) X (Xi a = 6667 . 26666 7773 . 49

(41)

Dari nilai a yang diperoleh maka dapat dihitung harga b (intercept) dengan rumus :

Y = aX + b b = Y - aX

b = 0,4798 – (0,0005 x 266,6667) = 0,3465

Maka persamaan yang diperoleh adalah : Y = 0,0005X + 0,3465

Dengan mensubstitusikan harga-harga X yang ada kedalam persamaan garis regresi diatas, maka diperoleh Y baru, untuk :

X = 100 ; maka harga Y = 0.3965

X = 200 ; maka harga Y = 0.4465

X = 500 ; maka harga Y = 0.5965

4.1.2.3.Perhitungan Untuk Logam Kadmium

Konsentrasi Cd dalam Black Liquor = 349,480 µg/mL

Cd dalam 50 ml sampel = 349,480 µg/mL x 50 mL = 17474 µg

Cd dalam 5,019 gr Black Liquor =

gr 5,019

μg 7474 1

= 3481,5 µg /gr Konsentrasi Cd dalam mg/L = 3,5

4.1.2.4. Koefisien Korelasi

Koefisien korelasi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 2 1 2 ] 2 ) Y i (Y ) X i [(X )] Y i (Y ) X i [(X r − ∑ − ∑ − − =

(42)

4.1.3 Data Hasil Pengukuran Logam Zinkum (Zn)

Data hasil pengukuran absorbansidari suatu seri larutan standar logam Zinkum diplotkan terhadap konsentrasi larutan standar dapat dilhat pada tabel 4.4, dan data hasil pengukutan absorbansi logam Zinkum pada Black Liquor dapat dilihat pada tabel 4.5

Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Logam Zinkum (Zn) Dengan Spektrofotometer Serapan Atom

No Kadar (µg/L) Absorbansi (A) 1.

2. 3.

200 400 800

0,2792 0,3394 0,5148

Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Logam Zinkum Pada Black Liquor

Kode Sampel Kadar (mg/L) Absorbansi

BL 11,6 0,2378

4.1.4 Pengolahan Data Logam Zinkum

4.1.4.1 Penentuan Kurva Kalibrasi Dengan analisis Regresi

Tabel 4.6 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Unsur ( Zn )

No Xi(ppb) Yi(A) (Xi-X) (Yi-Y) (Xi-X)2 (Yi-Y)2 (Xi-X)(Yi-Y) 1 200 0.2792 -266.6667 -0.0986 71111.1129 0.0097 26.2933

2 400 0.3394 -66.6667 -0.0384 4444.4449 0.0015 2.5600

3 800 0.5148 333.3333 0.1370 111111.1089 0.0188 45.6667

(43)

Dimana harga X rata-rata, 466,6667 3

1400

= =

∑

_nXi

Dimana harga Y rata-rata, 0,3778

3 1,1334

= =

∑

_nYi

4.1.4.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi

Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi dapat diturunkan dari persamaan garis :

Y = aX + b

Dimana : a = slope b = intersept

Selanjutnya harga slope dapat ditentukan dengan metode last square sebagai berikut : a =

∑

− − − 2 ) X (Xi ) Y (Yi ) X (Xi a = 6667 , 186666 5200 , 74

a = 0,0004

Dari nilai a yang diperoleh maka dapat dihitung harga b (intercept) dengan rumus :

Y = aX + b b = Y - aX

b = 0,3778 – (0,0004 x 466,6667) = 0,1911

Maka persamaan yang diperoleh adalah :

(44)

Dengan mensubstitusikan harga-harga X yang ada kedalam persamaan garis regresi diatas, maka diperoleh Y baru, untuk :

X = 200 ; maka harga Y = 0.2711

X = 400 ; maka harga Y = 0.3511

X = 800 ; maka harga Y = 0.5111

4.1.4.3 Perhitungan Untuk Logam Zinkum

Konsentrasi Zn dalam Black Liquor = 1161,205 µg/mL

Zn dalam 50 ml sampel = 1161,205 µg/mL x 50 mL = 58060,25 µg

Zn dalam 5,019 gr Black Liquor =

gr 5,019 μg 25 , 58060

= 11568,09 µg /gr Konsentrasi Zn dalam mg/L = 11,6

4.1.1.5. Koefisien Korelasi

Koefisien korelasi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 2 1 ] 2 ) Y i (Y 2 ) X i [(X )] Y i (Y ) X i [(X r − ∑ − ∑ − − =

(45)

4.2 Pembahasan

Analisa Kadar Logam Kadmium ( Cd ) dan logam Zinkum ( Zn ) pada Black Liquor atau lindi hitam dari TPL ( Porsea ), dengan Spektrofotometer Serapan Atom ( SSA ).Untuk menentukan konsentrasi logam Cd dan Zn.

Telah dilakukan pengambilan sampel secara purposif yaitu sampel langsung diambil dari tanki strong Black Liquor dalam satu kali pengambilan untuk satu kali proses. Kemudian sampel langsung didestruksi memakai pelarut HNO3 (p)

hingga larutan berubah warna dari hitam menjadi kuning pucat. Setelah destruksi dilakukan sampel dianalisis kadar logamnya dengan SSA .

Konsentrasi logam Cd diperoleh melalui kurva kalibrasi larutan standar logam Cd ( Gambar I ) pada lampiran. Dibuat dari larutan standar kadmium. Dengan menggunakan persamaan Least Square diperoleh persamaan garis linier untuk logam Cd sebagai berikut:

Y = 0.0005X + 0.3465 dengan grafik terlampir ( Gambar I )

Dari tabel 4.2 dapat dilihat hasil pengukuran absorbansi logam kadmium pada Black Liquor dengan Sprektofotometer Serapan Atom.

Kode Sampel Kadar (mg/L) Absorbansi

BL 3,5 0,5274

Konsentrasi logam Zn diperoleh melalui kurva kalibrasi larutan standar logam Zn( Gambar 2) pada lampiran. Dibuat dari larutan standar kadmium. Dengan menggunakan persamaan Least Square diperoleh persamaan garis linier untuk logam Zn sebagai berikut:

(46)

Dari tabel 4.5 dapt dilihat hasil pengukuan absorbansi logam Zinkum pada Black Liquor dengan Sprektofotometer Serapan Atom.

Kode Sampel Kadar (mµg/L) Absorbansi

BL 11,6 0,2378

Dari hasil penelitian ini dapat dilihat bahwa kadar logam Cd lebih rendah dibandingkan kadar logam Zn. Dari sampel diperoleh kadar logam Cd sebesar 0.35 mg/L dan kadar logam Zn sebesar 11,6 mg/L. Hal ini sangat erat kaitannya dengan kandungan logam- logam yang terdapat dalam Dreg, Lime mud. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakuakan oleh Econotecht (tabel 4 pada lampiran) diperoleh berturut- turut kadar logam dari yang paling tinggi adalah Black Liquor, Dreg, dam lime mud. Hal ini disebabkan karena ada sebagian logam yang kurang sempurna reaksinya selama recovery furnace atau ada sebagian logam yang mudah mengeuap.

Menurut Econotecht ( tabel 4 pada lampiran ) kadar logam yang diperoleh dalam black liqour adalah < 5 mg/Kg untuk logam Cd, sedangkan untuk logam Zn adalah sebesar 10 mg/Kg. Hal ini menunjukkan bahwasanya logam Cd dan Zn ketersediaannya di tanah sangat kecil dan merupakan unsur mikro bagi tumbuhan.

Karena Black Liquor yang dihasilkan dari proses digester tidak langsung dibuang kelingkungan tetapi akan mengalami proses recovery furnace, dimana Black Liquor akan dimasukkan kedalam ruang pembakar melalui proses penyemprotan yang kemudian akan membentuk partikel- partikel yang akan jatuh pada dasar ruang bakar yang disebut dengan dreg ( limbah padat ).

Pada proses ini digunakan udara primer untuk mempercepat terjadinya proses pembakaran, yang memungkinkan berkurangnya konsentrasi logam pada limbah padat yang dihasilkan seperti yang dijelaskan diatas dimana konsentrasi logam didalam black liquor lebih tinggi dari pada didalam dreg dan lime mud.

Oleh karena itu jika dreg atau lime mud hasil lanjutan dari black liquor setelah proses recovery furnace akan digunakan untuk keperluan pembuatan bahan material

(47)

seperti pembuatan batako, bahan pencampur aspal, maka dari itu perlu dilakukan analisis lebih lanjut untuk menentukan konsentrasi logam berat apakah kadarnya sudah aman atau tidak mencemari lingkungan apabila digunakan misalnya untuk pembuatan batako yang apabila terkena hujan akan tercuci ke ekosistem sekitar yang akan dapat mengganggu lingkungan tersebut. Oleh karena konsentrasei logam Cd dan Zn yang terdapat didalam black liquor) tidak memberikan pengaruh yang besar terhadap lingkungan sekitar. Karena kadar yang diperoleh tidak terlalu tinggi.

(48)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarakan hasil penelitian diperoleh kadar logam Kadmium (Cd ) sebesar 3,5 mg/L dan kadar logam Zinkum (Zn) sebesar 11.6 mg/L dalam 5.019 gram sampel Black Liquor. Kadar kedua logam ini tidak banyak berpengaruh terhadap lingkungan, karena black liquor bukan merupakan limbah yang langsung ke lingkungan.

5.2 Saran

Disarankan adanya penelitian lebih lanjut bagaimana caranya untuk menurunkan kadar kedua logam ini ( Cd dan Zn ) agar tidak melewati batas maksimum, sehingga Black Liquor dapat dimamfaatkan secara langsung.

(49)

DAFTAR PUSTAKA

Almatsier,R.1987. Sampel Pretreatment & Separation. New York: Jhon Wiley and So Ns.

Bear, F.T. 1964. Chemistry of The Soil. Secound Edition. New York: Rainhold

Conrad, F., Cornell, Robert P Green, Gerald Hough.1992. Cooking Liquor Preparation in Chemical Recovery in Alkaline Pulping Processesm. TAPPI Atlanta GA 119-150

Cotton, F. A. 1989, Kimia Anorganik Dasar¸Jakarta : UI-Press

Durbak, I.1993. Disolving Pulp Industry Market Trends. Gen Tech.

D.W. Clayton, P. Dr. 1967. Pulp and Paper Manufacture . Second Edition, Canada:Chemistry of Alkaline Pulping

Damono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta: UI- Press

Egan, H. 1981. Chemical Anallllysis of Food. Eight Edition. New York : Churchill Livingstene.

Grace, T. , sachs,D and Grady,H. 1997. TAPPI 60 ( 4 ) : 122

Haswell, S. J. 1991. Atomic Absorption Spectrophotometry Theory Designand Aplication. New York: Elseiver

Heryando Palar. 2004. Pencemaran dan Toksikologi logam Berat. Edisi Kedua. Jakarta : PT Rineka Cipta.

Ismono, 1981. Cara-Cara Optik dalam Analisa Kimia. Bandung : Departemen Kimia ITB.

Khopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakrta : UI- Press

Mas’ud, P. 1992. Telaah Kesuburan Tanah . Yogyakarta : Agkasa bandung

Passinen, K. 1986. Proceedings on The Recovery of Pulping Chemicals. IUPAC-EUCEPA

Raimon. 1992. Perbandingan Metode Destruksi Basah dan Kering terhadar Penentuan logam Fe, Cu dan Zn. Edisi Khusus BIPA. Palembang.

Sjostrom, E. 1993. Kimia Kayu Dasar- Dasar & Penggunaan. Edisi Kedua. Yogyakarta: UI-Press Gajah Mada.

(50)

Thomas, M. Grace. 1989. Pulp and Paper Manufacture, Third Edition .USA: The join Text Book Comitte of The Paper Industry.

Training and Development Center. 2001. Digester Pulp. Porsea: TPL

Training and Development Centre. 2002. Energy Seam and Liquor Site. Porsea: TPL

Smook, G.A. 1992. Hand Book for Pulp and Paper Technologist. Secound edition.canada: Vancouver.

Vogel, A.L. 1961. A Text Book of Quantitative Inorganic analysis. Third editioan. London: The Englissh Book Society and Longmans.

Vogel, 1979. Anailsis Anorganik Kuantitatif Makro dan Semi Mikro, Jilid I, Edisi kelima, Jakarta : PT. Kalman Media Pusaka.

(51)

(52)

Lampiran 1.

Kurva Kalibrasi Larutan Standar Logam Cd

y = 0.0005x + 0.3465

R

= 0.9645

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0

100

200

300

400

500

600 konsentrasi

Yi (A )

Linear (Yi (A ))

Grafik 1. Kurva Kalibrasi Larutan Standar Logam Cd

(53)

Lampiran 2

Kurva Kalibrasi Larutan Standar Logam Zn

y = 0.0004x + 0.1911

R

= 0.9928

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0

200

400

600

800 1000

konsentrasi

yi (A)

Linear (yi (A))

Grafik 2. Kurva Kalibrasi Larutan Standar Logam Zn

(1)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

5.2 Saran

(2)

DAFTAR PUSTAKA

Almatsier,R.1987. Sampel Pretreatment & Separation. New York: Jhon Wiley and So Ns.

Bear, F.T. 1964. Chemistry of The Soil. Secound Edition. New York: Rainhold

Conrad, F., Cornell, Robert P Green, Gerald Hough.1992. Cooking Liquor Preparation in Chemical Recovery in Alkaline Pulping Processesm. TAPPI Atlanta GA 119-150

Cotton, F. A. 1989, Kimia Anorganik Dasar¸Jakarta : UI-Press Durbak, I.1993. Disolving Pulp Industry Market Trends. Gen Tech.

D.W. Clayton, P. Dr. 1967. Pulp and Paper Manufacture . Second Edition, Canada:Chemistry of Alkaline Pulping

Damono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta: UI- Press Egan, H. 1981. Chemical Anallllysis of Food. Eight Edition. New York : Churchill

Livingstene.

Grace, T. , sachs,D and Grady,H. 1997. TAPPI 60 ( 4 ) : 122

Haswell, S. J. 1991. Atomic Absorption Spectrophotometry Theory Designand Aplication. New York: Elseiver

Heryando Palar. 2004. Pencemaran dan Toksikologi logam Berat. Edisi Kedua. Jakarta : PT Rineka Cipta.

Ismono, 1981. Cara-Cara Optik dalam Analisa Kimia. Bandung : Departemen Kimia ITB.

Khopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakrta : UI- Press Mas’ud, P. 1992. Telaah Kesuburan Tanah . Yogyakarta : Agkasa bandung

Passinen, K. 1986. Proceedings on The Recovery of Pulping Chemicals. IUPAC-EUCEPA

Raimon. 1992. Perbandingan Metode Destruksi Basah dan Kering terhadar Penentuan logam Fe, Cu dan Zn. Edisi Khusus BIPA. Palembang.

Sjostrom, E. 1993. Kimia Kayu Dasar- Dasar & Penggunaan. Edisi Kedua. Yogyakarta: UI-Press Gajah Mada.

(3)

Thomas, M. Grace. 1989. Pulp and Paper Manufacture, Third Edition .USA: The join Text Book Comitte of The Paper Industry.

Training and Development Center. 2001. Digester Pulp. Porsea: TPL

Training and Development Centre. 2002. Energy Seam and Liquor Site. Porsea: TPL

Smook, G.A. 1992. Hand Book for Pulp and Paper Technologist. Secound edition.canada: Vancouver.

Vogel, A.L. 1961. A Text Book of Quantitative Inorganic analysis. Third editioan. London: The Englissh Book Society and Longmans.

Vogel, 1979. Anailsis Anorganik Kuantitatif Makro dan Semi Mikro, Jilid I, Edisi kelima, Jakarta : PT. Kalman Media Pusaka.