Pada normalnya proses penghilangan lignin adalah melarutkan pulp ke bentuk yang larut dalam air. Penghilangan bentuk-bentuk lignin merupakan kehilangan
sebahagian dari hasil pada proses pemutihan, yang mana ini adalah antara 5 sampai dengan 10 dihitung mulai dari pulp yang telah selesai dimasak, tergantung pada
metode pemasakan dan sasaran brighness dari pulp. Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada
kondisi-kondisi proses pulp yang berlangsung. Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti klorin Cl
2
, hipoklorit OCl, hidrogen peroksida H
2
O
2
, dan lain-lain.Kemudian molekul lignin terurai menjadi partikel-partikel yang lebih kecil yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari
pulp. Variabel-variabel dasar pada proses pemutihan adalah bahan kimia, kekuatan, waktu, temperatur, dan pH.
2.4.1. Bahan Kimia Proses Pemutihan Bleaching
1.Sodium Hidroksida NaOH Pada saat klorin bereaksi dengan lignin dan resin, sebahagian besar saja yang
dihasilkan tersebut larut dengan air. Karena klorinat lignin dan resin sangat mudah larut dalam larutan alkali, perlakuan alkali menyusun setelah proses korinasi. Sodium
Hidroksida NaOH caustic soda merupakan salah satu alkali kuat yang ada. Ini merupakan bahan kimia yang dapat menyebabkan luka bakar pada kulit. Penanganan
caustic soda harus memperhatikan keseluruhan tindakan pencegahan. Pada proses pemutihan normalnya digunakan alkali encer dengan konsentrasi kira-kira 120
gramLiter.
2.Oksigen O
2
Gas oksigen O
2
digunakan seabagai suatu zat pemutih bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas oksigen O
2
memperkuat sifat-sifat pulp yang diputihkan. Hal ini membuat berkurangnya emisi yang dapat mengganggu terhadap
lingkungan. 3.Sodium Hipoklorit NaOCl
Hipoklorit NaOCl adalah persenyawaan klorin yang pertama digunakan untuk proses pemutihan biasanya disebut”hypo”. Rumus kimia sodium hipoklorit
adalah NaOCl. Sodium hipoklorit NaOCl dibuat dari klorin Cl
2
dan caustic soda. Senyawa ini merupakan larutan yang sangat tidak stabil dan cenderung terurai yang
meningkat dengan kenaikan konsentrasi dan temperatur serta berkurangnya sifat alkali. Hipoklorit OCl biasanya dibuat dengan konsentrasi alkali yang berlebihan
kira-kira 4 grliter untuk menjaga kesetabilan larutan. Kandungan klorinCl
2
pada larutan hipoklorit OCl diperkirakan sebesar 40- 44 grliter. Tujuan utama perlakuan dengan mengunakan hipoklorit OCl adalah
untuk meningkatkan brightness pada pulp. Ini dicapai dengan tindakan oksidasi dari hipoklorit OCl pada lignin dan bahan-bahan berwarna yang lain yang terdapat pada
pulp dengan cara mengubahnya menjadi tidak berwarna. Bagaimanapun reaksi ini, sangat serius merusak serat selulosa kecuali bila kondisi-kondisi operasi seperti pH,
temperatur, waktu tinggal, dan jumlah hipoklorit OCl yang digunakan dikendalikan secara hati-hati. Degredasi ini dikendalikan bertujuan untuk mencapai kekuatan pulp
yang dikehendaki kendala viskositas.
4.Klorin Dioksida ClO
2
Klorin dioksida ClO
2
adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat, kerja dari proses pemutihan ini umumnya dengan cara oksidadi terhadap lignin dan bahan-
bahan berwarna yang lainnya. Ini digunakan untuk memutihkan pulp yang berkualitas sebab ini memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi yang bukan selulosa dengan
kerusakan pada selllulosa C6H10O5n yang minimum. Brightness tinggi yang dihasilkan dengan klorin dioksida adalah stabil. Pada bleaching plant, klorin
dioksidaClO
2
digunakan sebagai suatu larutan gas dalam air Sirait,2003. 5.Hidrogen peroksida H
2
O
2
Bahan kimia pengelantang yang utama dan praktis satu-satunya dengan sifat-sifat oksidatif yang digunakan untuk pengelantang yang melindungi lignin adalah hidrogen
peroksida atau garam natriumnya yaitu natrium peroksida. Hidrogen peroksida merupakan asam lemah dan bagian-bagian pengelantang yang aktif adalah anion
peroksida nukleofil H
2
O
-
, yang menyerang struktur-struktur karbonil yang mengubah mereka menjadi sistem-sistem yang kurang bersifat kromofor tanpa terjadi
degradasi yang ekstensif dan pelarutan lignin. Dalam praktek, pengelantangan peroksida dilakukan pada suhu 50-60
o
C dan harga pH awal sekitar 11, yang pada bagian akhir akan turun menjadi sekitar pH 9.
Untuk mencegah peruraian peroksida, yang terjadi dengan adanya ion-ion logam berat perlu menambah penstabil yaitu magnesium silikat. Pada kondisi-kondisi yang
dioptimasi dapat diperoleh kenaikan derajat putih ISO sekitar 20. Sjostrom, E.1995
2.4.2.Tahap – Tahap Proses Pemutihan Bleaching
Operasi pemutihan Bleaching terdiri dari 4 tahap, untuk 2 tahap yang pertama pada BKP dan DKP adalah sama, tahap pertama adalah perlakuan pengolahan
terhadap pulp dengan menggunakan Khlorine Dioksida ClO
2
yang diikuti dengan Ekstraksi oleh KaustikOksigen pada tahap yang kedua. Pemutihan Bleaching pada
tahap ketiga dan keempat pada BKP adalah perlakuan dengan Khlorine Dioksida ClO
2
. Untuk DKP tahap yang ketiga adalah perlakuan pengelolahan dengan Klorin Dioksida ClO
2
yang diikuti dengan sodium Hypo-Khlorite NaOCl pada tahap yang terakhir.
Pulp dari bagian pemutihan Bleaching disimpan di dalam Bleach High Density Stored Tower dengan konsistensi 12.Pulp tersebut kemudian dikirim ke unit
penyaringan dan Centri-Cleaner sebelum dijadikan ke dalam bentuk lembaran pada pulp machine dan dikeringkan di dalam sebuah alat pengeringan dengan nama Air
Borne Flakt Drier, sesudah itu, lembaran tersebut dipotong-potong, ditimbang, dibungkus, diikat dengan kawat dan diberi tanda serta disimpan di Gudang.
Cairan lindi hitam Black Liquor berkonsentrasi rendah yang berasal dari unit pencucian dipekatkan dengan menggunakan Evaporator jenis failling film plate dan
Konsentrator. Cairan yang sudah dipekatkan dengan konsentrasi 65 padatan selanjutnya dibakar didalam sebuah Ketel Uap dan pemutih bahan kimia. Uap air
tekanan tinggi diproduksi dengan membakar bahan organik yang dapat di dalam cairan, ini digunakan untuk menghasilkan sumber elektrik pada Turbo Generator dan
kelebihan steam digunakan untuk tujuan pemanasan pada proses PT TPL,2002 Pengelantangan modern biasanya dilakukan dengan rangkaian tahap-tahap dengan
menggunakan bahan kimia dan kondisi yang berbeda pada masing-masing
stage.Biasanya perlakuan bahan-bahan kimia dituliskan dengan simbol-simbol berikut seperti dibawah ini:
1. Klorinasi C, yaitu reaksi dengan klorin dalam media asam 2. Ekstraksi alkali E, yaitu pelarutan hasil reaksi dengan kaustik.
3. Ekstraksi Oksidasi EO. 4. Ekstraksi Oksidasi yang diperkuat dengan peroksida
5. Hipoklorit H, yaitu reaksi dengan hipoklorit dalam media alkali 6. Klorin dioksida DO,reaksi dengan klorin dioksida dalam media alkali
7. Oksidasi O yaitu reaksi dengan oksigen dalam media alkali.
Pada tahap klorinasi, lignin diklorinasi menjadi khlorolignin yang akan menjadi terlarut pada tahap ekstraksi , sehingga proses delignifikasi terjadi.
Untuk mencapai pengelantangan penuh dengan derajat putih brightness 89- 90 ISO,mula-mula pengelantangan dilakukan dengan 4 stage yaitu DO-EO-D1-D2..
Tahap I, Klorin Dioksida Do Pulp hasil pencucian dan pennyaringan dialirkan dengan stock pump menuju
unbleach tower yang berkapasitas 2000 m
3
. Klorin dioksida ClO
2
dicampur didalam stock tank kemudian dialirkan keunbleach tower. Campuran pulp dengan bahan kimia
ClO
2
klorin dioksida dialirkan ke blow stock blending tank, dan didalamnya campuran pulp dan bahan kimia tersebut akan bereaksi. Kemudian pulp dipompakan
menuju Do towermenara klorinasi melalui sebuah pipa. Dan didalam pipa, ClO
2
klorin dioksida diinjeksikan lagi dan juga terdapat mixer untuk mencampurnya.
Campuran bahan kimia dan pulp ini masuk kedalam Do tower yang berkapasitas 335 m
3
, pada bagian bawah dan keluar melalui bagian atas. •
Temperatur reaksi : 60-65
o
C •
Brightness akhir : 55-60 ISO
• Waktu
: ± 45 menit •
pH reaksi : 2-4
1. Tahap II, ekstraksi oksidasi Peroksida EOP
Konsistensi pulp pada tahap ini adalah 10 dan alkalicaustic soda NaOH sodium hidroksida akan ditambah sebelum pulp masuk ke ekstrak tower atau
menara ekstraksi. Jumlah NaOH sodium hidroksida yang ditambahkan diatur melalui katub PH. Bahan kimia yang digunakan adalah NaOH Sodium Hidroksida,
O
2
oksigen, H
2
O
2
peroksida
.
• Temperatur reaksi
: 70-75
o
C •
Brightness akhir : 65-75 ISO
• Waktu
: 45-60 menit •
PH reaksi : 10,8-11
2. Tahap III, Dioksida I DI
Tahap lanjutan ini juga memakai klorin dioksida ClO
2
sebagai bahan pengelantang dan NaOCl sodium hipoklorit juka diperlukan. Tujuan utama dalah
untuk menaikkan brightness pulp sesuai dengan target yang ingin dicapai. Proses pada tahap ini berlangsung :
• Temperatur reaksi
: HYPO 40- 50
o
C ClO
2
78- 80
o
C •
Brightness akhir : 85-88 ISO
• Waktu
: 180 menit •
pH reaksi : 3,0-3,5
3. Tahap IV, Peroksida DII
Pulp dari tahap dioksida pertama diproses selanjutnya ditahap peroksida H
2
O
2
. Prinsip perlakuan kimia pada tahap ini sama dengan tahap dioksida pertama. Tujuannya adalah untuk penyempurnaan kemurnian pulp dan tercapainya brightness
pulp. Bahan kimia yang dipakai juga menggunakan ClO
2
Klorin dioksida. •
Temperatur reaksi : 78-80
o
C •
Brightness akhir : 89-90 ISO
• Waktu
: 240 menit •
pH reaksi : 3,0-3,5
2.4.3.Pemutihan Menggunakan Klorin dioksida ClO
2
Warna dari pulp yang belum diputihkan umumnya disebabkan oleh lignin yang tersida di dalam pulp setelah proses pemasakan.Penghilangan lignin dapat lebih
banyak pada proses pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat, sehingga menghasilkan kualitas pulp yang rendah.
Klorin dioksida ClO
2
adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi yang kuat, berwarna hijau kekuning-kuningan pada konsentrasi tinggi warnanya berubah menjadi
orange, dapat larut dengan air dingin, merupakan campuran yang terdiri dari air dan ±16 Cl
2
memiliki titik beku -59
o
C , dan titik didihnya +11
o
C. Kerja dari cara proses pemutihan ini umumnya dengan cara mengoksidasi lignin dan bahan-bahan berwarna
lain yang terdapat didalam pulp. Digunakan untuk memutihkan pulp yang berkualitas sebab dapat mengoksidasi bahan yang bukan merupakan selulosa dengan kerusakan
pada selulosa yang minimum, dan brightness tinggi yang dihasilkan dengan klorin dioksida ClO
2
adalah Sirait,2003.
Tabel 2.2. Sifat-sifat fisis Klorin Dioksida No. Sifat-sifat fisis
Nilai 1.
2. 3.
4.
5.
6.
7. Berat molekul
Titik leleh
o
C Titik didih
o
C Densitas grcm
3
Pada temperatur -56
o
C Pada temperatur 11
o
C
Entalpi Pada temperatur 298,15
o
Kkjmol Pada temperatur 298,15
o
K Kcalmol
Energi bebas Pada temperatur 298.15
o
K kjmol Pada temperatur 298.15
o
K Kcalmol
Energi potensial Pada PH 4-7 V
67,46 -59
11
1.765 1.620
102.6 24,5
120.6 28.8
0,95
Sumber : Module Bleaching PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Tahun 2003 Selain dari sifat-sifat fisis diatas, klorin dioksida ClO
2
juga memiliki sifat-sifat kimia yang dominan, yaitu:
1. Klorin dioksida ClO
2
merupakan oksidator yang kuat 2.
Memiliki reaktivitas yang tinggi dalam fase gas 3.
Reaksinya sangat lambat terhadap karbohidrat C
6
H
12
O
6
4. Dalam bentuk murni cenderung terurai dan mudah meledak
5. Dalam pulp, klorin dioksida ClO
2
hanya bereaksi dengan lignin
2.4.4.Proses Kimiawi Pemutihan Dengan Klorin Dioksida ClO
2
Klorin dioksida ClO
2
dapat dibuat dari Natrium Klorat NaClO
3
dengan adanya senyawa-senyawa pereduksi, misalnya Belerang dioksida SO
2
: 2NaClO
3
+ H
2
SO
4
2 ClO
2
+ 2NaHSO
4
Pada saat pulp diberikan perlakuan dengan klorin dioksida ClO
2
, ini bereaksi dengan air dan komponen-komponen pulp, umumnya lignin dan resin melengkapi
reaksi. Klorin dioksida ClO
2
bereaksi dengan air sesuai dengan persamaan reaksi berikut ini :
2ClO
2
+ H
2
O HClO
+ HClO
2
Reaksi ini lambat pada kondisi asam, agak baik pada temperatur tinggi, akan tetapi kecepatan reaksi meningkat dengan suatu kenaikan terhadap pH 1. Asam klorat
HClO
3
tidak reaktif diatas pH 6, akan tetapi ini menjadi suatu zat pemutih yang efektif seperti berkurangnya pH dan sangat reaktif dibawah pH 3.
Bagaimanapun, kecepatan reaksi antara klorin dioksida ClO
2
dan komponen- komponen pulp adalah lebih cepat. Langkah pertama adalah satu elektron
memindahkan klorin dioksida ClO
2
yang tereduksi menjadi sebuah ion klorin Cl
-
dan mengoksidasi lignin pada pulp. ClO
2
+ e ClO
2 -
Selama pH turun dibawah 7, ion korit bereaksi dengan sebuah ion hydrogen H
+
membentuk asam klorat pada keseimbangan reaksi berikut ini : ClO
2 -
+ H
+
HClO
2
Asam klorat ClO
3
pada filtrat menunjukkan suatu kehilangan sebahagian kekuatan pengoksidasi dari ClO
2
klorin dioksida
.
2.4.5.Reaksi Klorin Dioksida ClO
2
dengan Lignin Pada proses pengelantangan pulp, korin dioksida ClO
2
akan bereaksi dengan komponen-komponen pulp terutama lignin dengan mengikuti persamaan reaksi
berikut : Substitusi
Cl
2
+ Lignin + H
+
Lignin-Cl + HCl Oksidasi
Cl
2
+ Lignin Lignin teroksidasi + 2HCl
Pada proses pemutihan pulp, lignin yang bereaksi dengan klorin dioksida ClO
2
larut dalam air dengan reaksi oksidasi penghancuran molekul-molekul lignin
yang besar. Klorin dioksida ClO
2
tidak bereaksi pada kecepatan reaksi yang berarti terhadap kelompok alifatik jenuh. Dengan demikian karbohidrat H
6
C
12
O
6
tidak akan mengalami kerusakan yang berarti dengan ClO
2
klorin dioksida
.
2.5. Bilangan Kappa Kappa number
