Optimalisasi Reaksi Epoksidasi Metil Ester Jarak Pagar dengan Katalis Zeolit sebagai Pemilastis Alternatif

OPTIMALISASI REAKSI EPOKSIDASI METIL ESTER
JARAK PAGAR DENGAN KATALIS ZEOLIT SEBAGAI
PEMLASTIS ALTERNATIF

WAHYU DIANA

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

ABSTRAK
WAHYU DIANA. Optimalisasi Reaksi Epoksidasi Metil Ester Jarak Pagar dengan
Katalis Zeolit Sebagai Pemlastis Alternatif. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH
SUGITA dan AHMAD SJAHRIZA.
Pemlastis digunakan untuk pembuatan poli(vinilklorida) (PVC). Jenis pemlastis
yang umum digunakan adalah pemlastis jenis ftalat yang berbahan dasar dari minyak
bumi, namun dalam jangka waktu tertentu dapat membahayakan lingkungan. Oleh karena
itu, perlu dicari pengganti pemlastis ftalat yang berbahan dasar bukan dari minyak bumi,
salah satunya adalah minyak nabati. Dalam penelitian ini digunakan metil ester dari biji

jarak pagar (Jatropha curcas L.)
Pencirian bahan baku metil ester jarak pagar (MEJP) menghasilkan bilangan iodin
dan bilangan oksirana MEJP berturut-turut sebesar 97.00 g I/100 g MEJP dan 0.04 %.
MEJP diepoksidasi dengan variasi waktu (12, 24, 36) jam, suhu (50, 60, 70) oC, dan
konsentrasi katalis zeolit (1, 2, 3) % untuk memperoleh kondisi optimum menggunakan
perangkat lunak Modde 5. Kondisi optimum diperoleh pada waktu 36 jam, suhu 70 oC,
dan konsentrasi katalis 3% dengan bilangan oksirana maksimum sebesar 0.63%. Hasil
validasi juga menunjukkan kondisi optimum yang sama, tetapi bilangan oksirananya
sebesar 1.33% dan bilangan iodinnya sebesar 59.86 g I/100 g MEJP. Bilangan oksirana
MEJP terepoksidasi (MEJPT) semakin tinggi dan bilangan iodinnya semakin rendah
dibandingkan dengan MEJP awal. Hal ini menunjukkan reaksi epoksidasi telah terjadi.
Spektrum FTIR MEJP dan MEJPT memperlihatkan bilangan gelombang yang hampir
sama, yaitu adanya gugus C=O ester pada bilangan gelombang 1743.5 cm-1, C=C pada
bilangan gelombang 1654.8 cm-1, dan C–O pada bilangan gelombang 1018.3, 1118.6,
1168.8, 1195.8, dan 1245.9 cm-1. Perbedaannya terletak pada nilai %T gugus C=C, yaitu
%T MEJP lebih rendah daripada MEJPT.

ABSTRACT
WAHYU DIANA. Optimalization of Epoxidation Methyl Ester on Jatropha Using Zeolite
Catalyst as An Alternative Plasticizer. Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA

dan AHMAD SJAHRIZA.
Plasticizer is used in poly(vinylchloride) (PVC) manufactures. The commonly
utilized type of plasticizer is phtalate plasticizer which is petrochemical-based, but in a
period of time may harm the environment. Therefore, it is important to find a substitute
for phtalate plasticizer that is not petrochemical based, one of which is vegetable oil. In
this research, methyl ester from kernel of jatropha was employed.
Characterization of jatropha methyl ester (MEJP) yielded an iodine and oxirane
number of 97.00 g I/100 g MEJP and 0.04%, respectively. MEJP was epoxidized with
variation of times (12, 24, 36) hours, temperatures (50, 60, 70) oC, and zeolite
concentrations (1, 2, 3) % to obtain the optimum condition using Modde 5 software. The
optimum condition was achieved at time of 36 hours, temperature of 70 oC, and zeolite
concentration of 3% with maximum oxirane number of 0.63%. Validation result also
showed a similar optimum condition, but its oxirane number was 1.33% and iodine
number was 59.86 g I/100 g MEJP. The oxirane number of epoxidized MEJP (MEJPT)
was higher and the iodine number was smaller than the initial MEJP. This fact showed
that epoxidation reaction had occured. FTIR spectrum of MEJP and MEJPT showed
similar wavenumbers of the presence of C=O ester group at 1743.5 cm-1, C=C at 1654.8
cm-1, and C–O at 1018.3, 1118.6, 1168.8, 1195.8, and 1245.9 cm-1. The difference was on
%T value of C=C group, MEJP %T was smaller than MEJPT’s.

OPTIMALISASI REAKSI EPOKSIDASI METIL ESTER
JARAK PAGAR DENGAN KATALIS ZEOLIT SEBAGAI
PEMLASTIS ALTERNATIF

WAHYU DIANA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

Judul

: Optimalisasi Reaksi Epoksidasi Metil Ester Jarak Pagar dengan Katalis Zeolit

Sebagai Pemlastis Alternatif.
Nama : Wahyu Diana
NIM : G44202064

Disetujui:
Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Purwantiningsih Sugita, MS

Drs. Ahmad Sjahriza

NIP 131 779 513

NIP 131 842 413

Diketahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. S.
NIP 131473999

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini
dilakukan selama bulan April 2006 – April 2007, tema yang dipilih yaitu optimalisasi
reaksi epoksidasi metil ester jarak pagar dengan katalis zeolit sebagai pemlastis alternatif.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Purwantiningsih Sugita, MS dan
Bapak Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing serta Kak Budi Arifin, S.Si atas segala
saran, kritik, dorongan, dan bimbingannya selama penelitian dan dalam penyusunan karya
ilmiah ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada PHK A2 sebagai penyandang
dana. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Pak Sabur, Bu Yenni, Bu
Aah, dan seluruh staf Kimia Organik atas fasilitas dan kemudahan yang diberikan, serta
kepada Joko, Teddy, Ade, Tria, Budi, Tesar, Ibu Lani, dan teman-teman seperjuangan di
Laboratorium Kimia Organik atas saran selama penelitian.
Ucapan terima kasih yang tak terhingga penulis sampaikan kepada orang tua

tercinta (Bapak dan Mama), adikku Yuni, dan seluruh keluarga di Bandung atas
perhatian, dorongan dan doanya, kepada Amey atas dukungan dan kasih sayangnya,
semua kawan-kawan khususnya Dias, Anna, Azhari, Steven, dan Dogar atas doa,
dukungan, dan kebersamaannya, Mas Herry atas bantuannya, serta rekan-rekan kimia
angkatan ’39.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Mei 2007
Wahyu Diana

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung tanggal 29 Desember 1984 dari ayah Tatang Yuda
dan ibu Enung Sariah, S. Pd. Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara.
Pendidikan formal penulis sampai dengan tingkat SMU diselesaikan di Bandung,
yaitu TK Sejahtera, SD Negeri Gunung Rahayu II, SLTP Negeri 1 Bandung, dan SMU
Negeri 2 Bandung dari tahun 1988-2002. Penulis lulus dari SMU dan pada tahun yang
sama lulus dari seleksi masuk IPB dengan pilihan Program Studi Kimia, Departemen
Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, melalui jalur seleksi
penerimaan mahasiswa baru (SPMB).
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum matakuliah

Kimia Pangan untuk Program D3 Analisis Kimia. Pada tahun 2005, penulis
melaksanakan praktik lapangan di Balai Besar Industri Agro (BBIA) Bogor dengan judul
Perbandingan Metode Destruksi Kering dan Basah untuk Penetapan Besi (Fe) dan Zink
(Zn) pada Tepung Terigu.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ ix
PENDAHULUAN . ..............................................................................................

1

TINJAUAN PUSTAKA
Pemlastis ...................................................................................................
Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ...............................................................
Metil Ester .................................................................................................
Epoksidasi ..................................................................................................
Zeolit ..........................................................................................................

Optimalisasi Reaksi Epoksidasi .................................................................

1
1
2
2
3
4

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ...........................................................................................
Penelitian Pendahuluan ..............................................................................
Penelitian Utama ........................................................................................

4
4
4

HASIL DAN PEMBAHASAN
Optimalisasi Reaksi Epoksidasi .................................................................

Analisis FTIR .............................................................................................
Validasi Kondisi Reaksi Epoksidasi ..........................................................

5
8
9

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ....................................................................................................
Saran ...........................................................................................................

9
9

DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................

9

LAMPIRAN ....................................................................................................... 10

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar .........................................

2

2 Sifat fisikokimia minyak jarak pagar ............................................... ................

2

3 Jenis-jenis zeolit sintetik .................................................................................

3

4 Sifat-sifat mutu MEJP & MEJP Terepoksidasi ................................................

5

5 Kondisi optimum reaksi epoksidasi menggunakan Modde 5 ..........................

8

6 Bilangan oksirana dan bilangan iodin hasil validasi kondisi optimum ............

9

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Tumbuhan Jarak pagar .....................................................................................

2

2. Mekanisme reaksi epoksidasi ...........................................................................

3

3 Ilustrasi stuktur 3 dimensi zeolit alam ..............................................................

3

4 Rangkaian alat sintesis ...................................................... ...............................

5

o

o

5 Pengaruh waktu dan konsentrasi zeolit pada suhu: (a) 50 C, (b) 60 C, dan
(c) 70oC terhadap bilangan oksirana .................................................................

6

6 Pengaruh waktu dan suhu pada konsentrasi zeolit: (a) 1%, (b) 2%, dan
(c) 3% terhadap bilangan oksirana....................................................................

7

7 Pengaruh suhu dan konsentrasi zeolit dengan waktu: (a) 12 jam, (b) 24 jam,
dan (c) 36 jam terhadap bilangan oksirana .......................................................

8

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Skema pembentukan tapak asam BrÖnsted dan Lewis pada zeolit ................. 12
2 Prosedur penentuan sifat-sifat bahan baku ....................................................... 13
3 Bagan alir reaksi epoksidasi ............................................................................ 14
4 Data rendemen, bilangan iodin, dan bilangan oksirana ................................... 15
5 Spektrum FTIR MEJP awal ............................................................................. 16
6 Spektum FTIR MEJPT dengan katalis zeolit .................................................. 17
7 Pengaruh waktu dan suhu pada konsentrasi zeolit: (a) 1%, (b) 2%, dan
(c) 3% terhadap bilangan iodin ....................................................................... 18
8 Produk-produk pembukaan cincin oksirana .................................................... 19
9 Grafik hubungan waktu Vs bilangan oksirana dan waktu Vs bilangan iodin
hasil validasi .................................................................................................... 19
10 Hasil uji ANOVA dan koefisien kuadratik ...................................................... 20

PENDAHULUAN
Pemlastis menguasai 65% dari 7.5 juta ton
pasar zat aditif di dunia yang setara dengan
US$7.6 miliar. Kegunaan utama zat aditif ini
adalah untuk pembuatan poli(vinilklorida)
(PVC), suatu polimer yang digunakan untuk
berbagai aplikasi seperti pelapis, pipa, bahan
konstruksi, dan botol plastik. Pasar untuk
PVC terus berkembang dan diperkirakan
mencapai 8% per tahun (Cavanaugh 1995).
Jenis pemlastis beraneka ragam; jenis yang
umum digunakan adalah kelompok ftalat,
yaitu dibutil ftalat (DBP), dimetoksietil ftalat
(DMP), di-2-etilheksil ftalat (DEHP), dan
dioktil ftalat (DOP), yang semuanya berbahan
dasar minyak bumi (petrokimia). DOP
digunakan secara besar-besaran untuk
pembuatan PVC. Namun lama-kelamaan,
ftalat dapat lepas ke lingkungan dan
mengakibatkan plastik menjadi rapuh.
Pelepasan ftalat sangat membahayakan
lingkungan, sehingga oleh EPA’s Toxic
Release Inventory telah diklasifikasikan
sebagai bahan kimia yang toksik. Bahkan
mulai tahun 2006, Uni Eropa telah
mengeluarkan larangan penggunaan ester
ftalat, termasuk DEHP yang paling banyak
digunakan pada produk mainan anak dan
kosmetik. Oleh karena itu, perlu dicari
pengganti pemlastis ftalat yang bahan
dasarnya bukan dari minyak bumi, salah
satunya adalah menggunakan bahan baku dari
minyak nabati.
Minyak nabati sebagai bahan baku
pemlastis memiliki keunggulan seperti mudah
diperbaharui, mudah terurai, dan ramah
lingkungan. Saat ini minyak nabati yang
banyak digunakan di dunia dalam industri
pemlastis masih didominasi oleh minyak biji
bunga matahari, minyak kelapa sawit, dan
minyak kedelai (Chou & Lee 1997; Supriyadi
1992; Hazimah et al. 2000). Indonesia
memiliki banyak sumber daya nabati yang
dapat menghasilkan minyak, di antaranya
kelapa sawit, kemiri, saga, kapuk, karet, dan
jarak pagar. Dalam penelitian ini, digunakan
minyak dari biji jarak pagar yang diubah
menjadi metil esternya melalui proses
esterifikasi dan transesterifikasi dengan
metanol dan katalis asam (Jaya 2005). Biji
jarak pagar dipilih karena komposisi asam
lemaknya yang hampir sama dengan minyak
kedelai.
Metil ester jarak pagar (MEJP) yang
diperoleh diepoksidasi dengan bantuan katalis
untuk memperoleh senyawa epoksida yang
merupakan salah satu pemlastis. Pada

penelitian ini, suhu, waktu, dan konsentrasi
katalis zeolit yang digunakan diragamkan
untuk mencari kondisi optimum dari peubahpeubah tersebut yang dapat memenuhi tujuan,
yaitu menghasilkan bahan baku pemlastis
dengan kandungan epoksida yang tinggi.

TINJAUAN PUSTAKA
Pemlastis
Pemlastis merupakan bahan yang jika
ditambahkan pada polimer akan mengurangi
gaya antarmolekul dalam rantai polimer
sehingga meningkatkan fleksibilitas dan
pemanjangan plastik yang membuatnya lebih
mudah dikerjakan. Pemlastis ada 10 jenis,
yaitu pemlastis dari jenis ftalat, adipat,
trimelitat, maleat, benzoat, minyak nabati
terepoksidasi, sulfonamida, fosfat, glikol atau
polieter, dan polimer.
Hal utama yang harus dipertimbangkan
dalam
memilih
pemlastis
adalah
kompatibilitas (Ahmad et al. 1987). Untuk
pemlastis jenis minyak nabati terepoksidasi,
kompatibilitas berkaitan dengan kemampuan
pemlastis untuk berikatan dengan polimer.
Kompatibilitas dapat diperbaiki dengan
meningkatkan kandungan epoksidanya. Mutu
bahan baku juga dapat memengaruhi
rendemen epoksida yang diperoleh dan sifat
senyawa epoksi yang digunakan sebagai
pemlastis (Kirk & Othmer 1965).
Jarak Pagar (Jatropha curcas L)
Jarak pagar (Gambar 1) diklasifikasikan ke
dalam divisi Spermatophyta, subdivisi
Angiospermae, kelas Dicotyledonae, bangsa
Euphorbiales, suku Euphorbiceae, marga
Jatropha, dan spesies J. curcas L. Tumbuhan
ini dapat dikembangbiakkan dengan biji,
pemotongan, atau stek batang. Seperti
kebanyakan spesies Jatropha lainnya, jarak
pagar juga menggugurkan daunnya pada
musim kemarau. Karena itu, tanaman ini
dapat beradaptasi dengan baik dalam kondisi
gersang sekalipun. Percabangan tanaman jarak
yang semakin banyak akan menghasilkan biji
yang semakin banyak pula. Percabangan yang
banyak dapat diperoleh dengan cara
pemangkasan (Sujatmaka 1991).

2

Metil Ester

Gambar 1 Tumbuhan jarak pagar
Kandungan minyak yang besar dalam biji
jarak pagar menjadikannya bahan baku yang
potensial dalam pembuatan pelumas dan
bahan bakar ramah lingkungan. Selain itu,
minyak jarak pagar juga dapat digunakan
sebagai obat pencahar, obat kulit, dan
penghilang nyeri akibat rematik.
Setiap bagian tumbuhan jarak pagar
mengandung senyawa kimia yang berbeda.
Biji jarak pagar mengandung 35–45%
trigliserida, yang komponen asam lemaknya
meliputi asam linoleat, oleat, dan palmitat
(Tabel 1). Sementara ciri fisikokimia minyak
jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 1 Kandungan asam lemak pada minyak
jarak pagar
Asam lemak

Komposisi (%)

Miristat (14:00)

0-0,1

Palmitat (16:00)

14,1-15,3

Stearat (18:00)

3,7-9,8

Arakidonat (20:00)

0–0.3

Beheniat (22:00)

0–0.2

Palmitoleat (16:01)

0–1.3

Oleat (18:01)

34,3–45.8

Linoleat (18:02)

29,0–44.2

Linolenat (18:03)

0–0.3

Sumber: Gubitz et al. 1999

Tabel 2 Sifat fisikokimia minyak jarak pagar
Sifat Minyak
Asam lemak bebas
Bilangan
penyabunan
Bilangan iodin
Densitas
Sumber: Heyne (1987)

Nilai
19 (% asam oleat)
192 mg KOH
89 g/100 g I2
0.911 g/mL

Asam lemak bebas dimetilasi dengan
menggunakan metanol tanair berlebih dalam
suasana asam, biasanya asam klorida.
Menurut Paquot & Hautfene (1987), metil
ester juga lazim diperoleh dari asam lemak
dengan pereaksi BF3 dan NaOH. Jumlah BF3
dan NaOH bergantung pada berapa banyak
contoh yang digunakan. Metil ester juga dapat
dibuat secara langsung dari trigliserida,
melalui reaksi transesterifikasi menggunakan
metanol berlebih dan katalis asam (Paquot &
Hautfene 1987).
Transesterifikasi minyak nabati dan lemak
hewani merupakan proses paling efektif untuk
mengubah molekul trigliserida menjadi ester
asam lemak. Proses ini meliputi reaksi antara
alkohol dan molekul trigliserida dengan
adanya katalis basa atau asam. Beberapa
peubah yang berpengaruh pada proses
alkoholisis ini ialah waktu reaksi, suhu reaksi,
jenis dan konsentrasi katalis, serta nisbah
molar reaktan. Menurut Bernardini (1983),
konsentrasi metanol yang digunakan pada
proses transesterifikasi tidak boleh kurang dari
98% karena rendemen metil ester yang
dihasilkan akan menurun dan sedangkan
waktu reaksi menjadi lebih lama.
Transesterifikasi minyak nabati secara
sinambung telah dilakukan oleh Noureddini et
al. (1998) menggunakan pelarut metanol atau
etanol pada suhu sekitar titik didih alkohol
yang bersangkutan. Digunakan katalis NaOH
atau KOH yang dilarutkan dalam alkohol 50%
berlebih untuk waktu reaksi 1–2 jam. Boocock
et al. (1998) menyatakan bahwa rendemen
metil
ester
yang
diperoleh
dengan
menggunakan katalis NaOH 1% mencapai
sekitar 95%. Metil ester ini kemudian dapat
diubah menjadi bahan dasar pemlastis melalui
reaksi epoksidasi.
Epoksidasi
Epoksidasi merupakan reaksi antara asam
peroksi organik dan senyawa yang berikatan
rangkap (termasuk asam lemak takjenuh atau
minyak mengerak [drying oil]) untuk
membentuk senyawa oksirana (epoksida).
Ketegangan cincin dalam molekul membuat
epoksida lebih reaktif daripada eter lainnya.
Reaksi epoksidasi penting dalam sintesis
organik, karena epoksida yang terbentuk
merupakan zat antara yang dapat dikonversi
menjadi beraneka ragam produk, salah
satunya adalah pemlastis (Solomons 1980).

3

Menurut Rios (2003), pada dasarnya
terdapat 4 metode epoksidasi, yaitu dengan
asam perkarboksilat, dengan peroksida
organik dan anorganik, dengan halohidrin, dan
dengan molekul oksigen. Metode pertama
umum digunakan di industri, dan dapat
dikatalisis oleh asam atau enzim. Metode
kedua meliputi epoksidasi alkali dan nitril
oleh hidrogen peroksida serta epoksidasi
berkatalis logam transisi. Metode ketiga
menggunakan asam hipohalit (HOX) dan
garamnya sebagai media untuk epoksidasi
alkena dengan ikatan rangkap yang tuna
elektron. Dari keempat metode tersebut,
metode pertama dan kedua bersih dan efisien
(Anonim 2006). Pada penelitian ini digunakan
metode yang pertama, yaitu menggunakan
asam peroksi.
Asam peroksi dibentuk melalui interaksi
antara asam karboksilat dan hidrogen
peroksida. Reaksi ini dapat dipersingkat
dengan menggunakan hidrogen peroksida
yang berlebih (Gall & Greenspan 1953).
Pembentukan
asam
peroksi
dengan
menggunakan hidrogen peroksida dapat
dilakukan dengan 4 cara sebagaimana
dikemukakan oleh Kirk dan Othmer (1965),
yaitu asam peroksi asetat atau format yang
dibentuk terlebih dahulu dan yang dibentuk
secara in situ. Reaksi epoksidasi secara in situ
memiliki beberapa keuntungan, antara lain
mengurangi pemakaian hidrogen peroksida
dan hemat biaya (Swern 1979). Mekanisme
reaksi epoksidasi adalah sebagai berikut:
H

O
C

C

C

H

O

O

C

ikatan rangkap pada metil ester jarak pagar
(MEJP) yang diadisi oleh iodin. Bilangan
oksirana menunjukkan banyaknya senyawa
epoksida yang diperoleh dari pengikatan atom
oksigen pada ikatan rangkap setelah proses
adisi berlangsung.
Zeolit
Zeolit merupakan kristal aluminosilikat
terhidrasi yang terdiri atas gugusan alumina
dan gugusan silika-oksida, masing-masing
berbentuk
tetrahedral,
yang
saling
dihubungkan oleh atom oksigen sedemikian
rupa sehingga membentuk kerangka tiga
dimensi (Handoko 2002). Hamdan (1992)
mengemukakan bahwa mineral zeolit terdiri
atas tiga komponen, yaitu kation yang dapat
dipertukarkan, kerangka silika-alumina, dan
air. Jumlah air yang terkandung dalam zeolit
sesuai dengan banyaknya pori atau volume
pori. Zeolit biasanya ditulis dengan rumus
kimia Mx/n [(AlO2)x (SiO2)y].zH2O, dengan x
dan y adalah bilangan bulat, y/x sebanding
atau lebih besar dari 1, dan n adalah valensi
logam M (Tang 2003). Ilustrasi struktur 3
dimensi zeolit alam disajikan pada Gambar 2.
Keragaman nisbah antara atom Si dan Al
akan menghasilkan berbagai jenis zeolit baik
alami maupun sintetik. Pada saat ini telah
ditemukan lebih dari 150 zeolit sintetik, di
antaranya zeolit tipe A, X, Y, dan L (Tabel 3).

O

+O

C
O

C
R

R

C

HO
O

+

C

R

O
C

Gambar 2 Mekanisme reaksi epoksidasi.
Wood & Termini (1958) mengatakan
bahwa proses epoksidasi biasanya dilakukan
pada suhu 65–75 oC. Suhu yang lebih rendah
akan memperpanjang waktu epoksidasi dan
menurunkan efisiensinya. Proses epoksidasi
dapat dipersingkat dengan penggunaan katalis.
Salah satunya ialah zeolit. Senyawa epoksida
yang diperoleh dianalisis dengan melakukan
uji bilangan iodin dan bilangan oksirana. Nilai
bilangan iodin diperoleh dari banyaknya

Gambar 3 Ilustrasi stuktur 3 dimensi zeolit
alam
Tabel 3 Jenis-jenis zeolit sintetik
No. Nama
Rumus Molekul
1
A
Na12[(AlO2)12(SiO2)12]·27H2O
2
X
Na86[(AlO2)86(SiO2)106]·264H2O
3
Y
Na56[(AlO2)56(SiO2)136]·250H2O
4
L
K9[(AlO2)9(SiO2)27]·22H2O
Sumber: Riberio (1984)

Kemampuan zeolit sebagai katalis
ditentukan oleh struktur dan komposisinya.

4

Keberadaan zeolit menjadi relatif penting
dalam reaksi katalitik heterogen karena
strukturnya yang berpori dan sifat alami dari
Al3+, Si4+, dan O2- yang saling terikat dengan
pola tertentu.
Zeolit yang digunakan secara luas sebagai
katalis memiliki tapak asam BrÖnsted dan
tapak asam Lewis di dalam pori-porinya
(Smith 1992). Tapak asam BrÖnsted dapat
dihasilkan dengan beberapa cara di antaranya
dengan memanaskan bentuk amonium zeolit
untuk menghilangkan amonia sehingga
diperoleh
bentuk
H-Zeolit,
dengan
mendehidrasi kation multivalen pada zeolit
yang diikuti terdisosiasinya air yang
terkoordinasi dalam bentuk molekul sehingga
membentuk ion H+ pada permukaan zeolit,
atau dengan perlakuan asam terhadap zeolit
yang stabil terhadap asam sehingga kation
ditukar dengan proton. Tapak asam Lewis
dapat diperoleh dari dehidroksilasi dua gugus
hidroksil yang berdekatan dengan perlakuan
panas (T>750 K) (Handoko 2002). Reaksi
pembentukan tapak asam BrÖnsted dan tapak
asam Lewis dapat dilihat pada Lampiran 1.
Zeolit perlu diaktivasi terlebih dahulu
untuk menghilangkan pengotor (mineral
pengganggu) yang berupa oksida logam yang
menutupi rongga. Aktivasi zeolit dapat
dilakukan
dengan
cara
pemanasan,
penambahan asam, atau penambahan basa.
Pada penelitian ini dilakukan aktivasi dengan
penambahan basa. Pada umumnya asam yang
digunakan adalah H2SO4 dan HCl, sedangkan
basa yang digunakan adalah NaOH.

dari rancangan percobaan untuk menentukan
dan menyelesaikan persamaan multipeubah.
Persamaan tersebut dapat ditampilkan dalam
bentuk grafik yang dapat menggambarkan
bagaimana peubah uji memengaruhi respons;
menentukan hubungan antara seluruh peubah
uji; dan menggambarkan pengaruh gabungan
dari seluruh peubah uji terhadap respons.
RSM terdiri dari 4 tahap, yaitu penentuan dua
atau lebih peubah kritis produk; penentuan
kisaran taraf peubah; penentuan uji spesifik
berdasarkan desain percobaan; dan analisis
data. RSM digunakan untuk menentukan dan
secara bersamaan menyelesaikan persamaan
multipeubah.

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah MEJP, katalis zeolit,
NaOH 0.2 N, asam asetat glasial, toluena,
H2O2 35%, NaHCO3 jenuh, HCl 1 N,
kloroform, iodin murni, larutan bromin, asam
asetat glasial-kloroform (3:2), KI, Na2S2O3 0.1
N, larutan HBr, indikator amilum 1%,dan
indikator kristal ungu.
Alat-alat yang digunakan adalah lempeng
pemanas, neraca analitik, neraca kasar,
termometer, labu leher tiga, komputer dengan
perangkat lunak Modde 5, FTIR tipe
Shimadzu 8400, dan alat-alat kaca yang biasa
dipakai di laboratorium.

Optimalisasi
Penelitian Pendahuluan
Secara umum, optimalisasi adalah
serangkaian proses untuk mendapatkan
kondisi yang diperlukan dalam mencapai hasil
terbaik (bisa maksimum atau minimum)
dalam keadaan tertentu. Dalam hal ini,
pendekatan sistem memungkinkan untuk
memberikan penanganan masalah dengan
suatu metode yang logis sehingga dapat
mengidentifikasi,
menganalisis,
dan
mendesain sistem secara keseluruhan dari
subsistem atau komponen yang saling
berinteraksi.
Metode permukaan respons (response
surface methodology) merupakan bentuk
analisis yang digunakan pada respons yang
dipengaruhi oleh beberapa faktor dan
bertujuan menentukan kondisi optimum dari
respon
tersebut
(Montgomery
1991).
Pengertian yang lainnya yaitu suatu metode
statistika yang menggunakan data kuantitatif

Pada penelitian pendahuluan dilakukan
pencirian MEJP yang meliputi analisis
bilangan iodin dan bilangan oksirana.
Prosedur pencirian bahan baku dapat dilihat
pada Lampiran 2.
Penelitian Utama
Pada penelitian utama ini dilakukan
optimalisasi reaksi epoksidasi MEJP dengan
menggunakan tiga peubah, yaitu suhu reaksi,
konsentrasi katalis, dan waktu reaksi.
Pertama-tama ditambahkan 0.80 mL asam
asetat glasial, 2.90 mL toluena sebagai
pelarut, dan 0.1–0.3% zeolit ke dalam 10
gram MEJP. Campuran ini dipanaskan pada
suhu 50–70 oC. Setelah itu, 5.78 gram H2O2
35% berair ditambahkan tetes demi tetes ke
dalamnya dengan suhu yang dijaga konstan

5

pada 50–70 oC (± 5 oC) dengan terus diaduk
kuat, dan direaksikan selama 12–36 jam.
Rangkaian alatnya dapat dilihat pada Gambar
3.
Larutan hasil pencampuran kemudian
dinetralkan dengan NaHCO3 jenuh. Lapisan
atas diambil dan kemudian dicuci berulang
kali dengan akuades (Chou & Lee 1997; Gan
et al. 1992; Rangrajan & Harey 1995).
Pengamatan dilakukan dengan penimbangan
untuk menghitung rendemen, penentuan
bilangan iodin dan bilangan oksirana, serta
analisis dengan FTIR (Parreira et al. 2002).
Bagan alir optimalisasi reaksi epoksidasi
dapat dilihat pada Lampiran 3.
air
keluar

termometer
Larutan II
air
masuk

Larutan I

Stirer

lempeng
pemanas

ester yang besar. Baik trigliserida maupun
asam lemak bebas sama-sama memiliki ikatan
rangkap 2. Asam lemak bebas diestrifikasi,
sedangkan trigliseridanya ditransesterifikasi
membentuk metil ester jarak pagar, sehingga
proses epoksidasi menghasilkan senyawa
epoksida campuran.
Kondisi optimum untuk reaksi epoksidasi
MEJP ditentukan dengan meragamkan
peubah-peubah reaksi yang meliputi suhu,
waktu, dan konsentrasi katalis zeolit. Produk
epoksidasi dari masing-masing kondisi
tersebut dianalisis parameter mutunya, yaitu
rendemen, bilangan iodin dan bilangan
oksirana. Data rendemen, bilangan iod dan
bilangan oksirana tersebut selengkapnya
ditunjukkan pada Lampiran 4. Seperti
ditunjukkan pada Tabel 4, bilangan iodin
produk yang optimum menurun dibandingkan
dengan MEJP awal. Sebaliknya, bilangan
oksirana meningkat. Hasil ini memperlihatkan
bahwa telah berlangsung reaksi epoksidasi.
Tabel 4 Sifat-sifat mutu MEJP & MEJP
Terepoksidasi
Parameter

4

5

6

7

3
2
1

11

4
8

3

9

2

5

6

7
8
9

1

10

* Larutan I : 10 g MEJP, 0.80 mL asam asetat glasial,
2.90 mL toluena, dan 1-3% zeolit.
* Larutan II : 5.78 g H2O2 35%

Gambar 4 Rangkaian alat sintesis
Data hasil penelitian diolah dengan
menggunakan perangkat lunak Modde 5
dengan RSM. Metode tersebut digunakan
untuk mengetahui kondisi optimum reaksi
epoksidasi serta melihat pengaruh perubahan
waktu, suhu, dan konsentrasi katalis zeolit
terhadap bilangan oksirana. Bilangan oksirana
ditunjukkan oleh garis warna pada gambar 3
dimensi. Kondisi optimum divalidasi dengan
melakukan sintesis pada suhu dan konsentrasi
katalis optimum dengan meragamkan waktu
reaksi.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Optimalisasi Reaksi Epoksidasi
Minyak jarak pagar terdiri dari trigliserida
dan asam lemak bebas. Kedua penyusun
minyak tersebut tidak dipisahkan terlebih
dahulu untuk mendapatkan rendemen metil

Bilangan iodin
(g I/100 g MEJP)
Bilangan
oksirana (%)

MEJP
awal
97.00

MEJP
Terepoksidasi
76.19

0.04

0.65

Gambar 5 menunjukkan pengaruh waktu
dan konsentrasi zeolit pada suhu 50 oC
[Gambar 5 (a)], 60 oC [Gambar 5 (b)], dan 70
o
C [Gambar 5 (c)] terhadap bilangan oksirana.
Semakin tinggi konsentrasi zeolir dengan
bertambahnya waktu epoksidasi menghasilkan
bilangan oksirana yang semakin tinggi pula.
Bilangan oksirana berturut-turut pada suhu 50,
60, dan 70 oC naik dari 0.21–0.24% menjadi
0.38–0.41%, 0.32–0.35% menjadi 0.48–
0.51%, dan 0.44–0.46% menjadi 0.58–0.60%.
Suhu yang semakin tinggi cenderung
menigkatkan bilangan oksirana. Suhu 70 oC
menghasilkan bilangan oksirana maksimum
(0.60– 0.63%) lebih tinggi daripada suhu 60
o
C (0.51–0.53%) dan 50 oC (0.41–0.44%).
Penggunaan suhu yang cukup tinggi
mempercepat reaksi oksidasi sehingga
meningkatkan pengikatan oksigen pada ikatan
rangkap. Menurut Paoletti & Kritchevsky
(1969), mekanisme epoksidasi meliputi
penambahan atom oksigen dari radikal asam
peroksi ke ikatan rangkap untuk membentuk
senyawa oksirana.

6

(a)

(b)
Bilangan Oksirana (%)

(c)
Gambar 5 Pengaruh waktu dan konsentrasi zeolit pada suhu: (a) 50 oC, (b) 60 oC, dan (c) 70 oC
terhadap bilangan oksirana.
zeolit yang semakin tinggi. Konsentrasi zeolit
Gambar 6 menunjukkan pengaruh waktu
3%
menghasilkan
bilangan
oksirana
dan suhu pada penggunaan konsentrasi zeolit
maksimum (0.58–0.63%) yang lebih tinggi
1% [Gambar 6 (a)], 2% [Gambar 6 (b)], dan
dibandingkan konsentrasi zeolit 2% (0.55–
3% [Gambar 6 (c)] terhadap bilangan
0.59%) dan zeolit 1% (0.53–0.56%).
oksirana. Semakin tinggi suhu dan semakin
Peningkatan ini dikarenakan dengan semakin
lama waktu epoksidasi, bilangan oksirana
banyaknya katalis zeolit teraktivasi, MEJP
yang dihasilkan semakin tinggi pula.
yang terserap dan bereaksi pada permukaan
Kenaikan bilangan oksirana pada konsentrasi
katalis juga semakin banyak sehingga proses
zeolit 1, 2, dan 3% berturut-turut ialah dari
epoksidasi berlangsung lebih cepat.
0.25–0.28% menjadi 0.50–0.53%, 018–0.22%
menjadi 0.52–0.55%, dan 0.12–0.17%
menjadi 0.53–0.58%. Bilangan oksirana
cenderung meningkat dengan konsentrasi

7

(a)

(b)
Bilangan Oksirana (%)

(c)
Gambar 6 Pengaruh waktu dan suhu pada konsentrasi zeolit: (a) 1%, (b) 2%, dan (c) 3% terhadap
bilangan oksirana.
24 jam (0.49–0.51%) dan 12 jam (0.43–
Gambar 7 menunjukkan pengaruh suhu
0.46%). Kenaikan bilangan oksirana tersebut
dan konsentrasi zeolit pada waktu 12 jam
disebabkan dengan semakin lamanya waktu
[Gambar 7 (a)], 24 jam [Gambar 7 (b)], dan
reaksi epoksidasi, maka semakin besar pula
36 jam [Gambar 7 (c)] terhadap bilangan
kesempatan pereaksi-pereaksi untuk bereaksi
oksirana. Semakin tinggi suhu dan semakin
dengan MEJP membentuk senyawa epoksida.
besar konsentrsasi zeolit yang digunakan,
Dengan menggunakan perangkat lunak
bilangan oksirana yang dihasilkan semakin
Modde 5 (Tabel 5), terlihat bahwa bilangan
tinggi pula. Bilangan oksirana naik dari 0.21–
oksirana optimum ialah sebesar 0.63%. Nilai
0.24% menjadi 0.34–0.37%, 0.32–0.34%
tersebut diperoleh pada reaksi epoksidasi
menjadi 0.47–0.49%, dan 0.41–0.43%
dengan waktu 36 jam, suhu 70 oC, dan
berturut-turut pada waktu 12, 24 dan 36 jam.
konsentrasi zeolit 3%. Sampel tersebut
Semakin lama waktu epoksidasi, bilangan
kemudian diidentifikasi menggunakan FTIR.
oksirana cenderung meningkat. Waktu 36 jam
menghasilkan bilangan oksirana (0.61–0.63%)
yang lebih tinggi dibandingkan dengan waktu

8

.

(a)

(b)
Bilangan Oksirana (%)

(c)
Gambar 7 Pengaruh suhu dan konsentrasi zeolit dengan waktu: (a) 12 jam, (b) 24 jam, dan (c) 36
jam terhadap bilangan oksirana.
gelombang yang hampir sama. Terlihat
Tabel 5 Kondisi optimum reaksi epoksidasi
adanya gugus C=O ester pada bilangan
menggunakan Modde 5.
gelombang 1743.5 cm-1, C=C pada bilangan
gelombang 1654.8 cm-1, dan C–O pada
bilangan gelombang 1018.3, 1118.6, 1168.8,
Waktu suhu [katalis] bil. oksirana iter log[D]
1195.8, dan 1245.9 cm-1 (Lampiran 5 & 6).
Perbedaannya terletak pada intensitas
serapan gugus C=C. Nilai persen transmitans
untuk MEJP sekitar 76.0 sedangkan untuk
MEJPT kira-kira 78.0. Meningkatnya %T
menandai berkurangnya jumlah gugus C=C
yang menyerap pada daerah inframerah. Hasil
ini didukung oleh penurunan bilangan iodin
seperti ditunjukkan pada Tabel 4 dan
Analisis FTIR
Lampiran 7. Bilangan iodin merupakan
ukuran ketidakjenuhan atau banyaknya ikatan
rangkap yang terdapat pada asam lemak yang
Spektrum FTIR untuk bahan awal (MEJP)
menyusun gliserida. Ikatan rangkap tersebut
dan untuk produk optimum epoksidasi
akan bereaksi dengan iodin. Gliserida dengan
(MEJPT)
memperlihatkan
bilangan

9

tingkat ketidakjenuhan yang tinggi akan
mengikat iodin dalam jumlah yang lebih
besar. Bagaimanapun, penurunan bilangan
iodin tidak sebanding dengan pertambahan
bilangan oksirana. Hal tersebut dapat terjadi
dikarenakan oksidasi dan atau pembukaan
cincin oksirana (Lampiran 8). Pembukaan
cincin dapat terjadi pada suasana asam dan
serangan peroksida pada proses epoksidasi
(Campanella & Baltanas 2005).

Persamaan tersebut memberikan pengaruh
nyata terhadap bilangan oksirana dengan nilai
peluang (P) 0.000, lebih kecil daripada taraf α
(5%). Hal ini membuktikan bahwa perbedaan
suhu, waktu, dan konsentrasi zeolit akan
memengaruhi besarnya bilangan oksirana
yang diperoleh.

SIMPULAN DAN SARAN

Validasi Kondisi Reaksi Epoksidasi
Simpulan
Validasi dilakukan dengan kondisi suhu
dan konsentrasi katalis optimum selama 36
jam. Pengambilan sampel untuk dianalisis
bilangan oksirana dan bilangan iodinnya
dilakukan setiap 9 jam. Hasilnya ditunjukkan
pada Tabel 6, sedangkan grafik hubungan
waktu terhadap bilangan oksirana dan waktu
terhadap bilangan iodin dapat dilihat pada
Lampiran 9 Terlihat bahwa bilangan oksirana
maksimum dan optimum terjadi pada jam ke36, yaitu sebesar 1.33%. Dengan demikian
prediksi kondisi optimum yang dihasilkan
untuk
memperoleh
bilangan
oksirana
optimum dengan menggunakan perangkat
lunak Modde 5 (Tabel 5) dapat dikatakan
sahih.
Tabel 6 Bilangan oksirana dan bilangan iodin
hasil validasi kondisi optimum.
Waktu (jam)

Bilangan
oksirana (%)

Bilangan Iodin
(g I /100 g MEJP2)

0

0.04

79.85

9

0.51

73.99

18

0.90

68.2

27

1.16

64.33

36

1.33

59.86

Hasil analisis keragaman atau ANOVA
(Lampiran 10) menghasilkan persamaan
pengaruh suhu reaksi, konsentrasi zeolit, dan
waktu epoksidasi, serta interaksinya terhadap
respons yang diukur, yaitu bilangan oksirana.
Persamaan yang didapat adalah
Y= 0.402752 + 0.104094a + 0.100039b –
0.0146334c
–
0.0157333ab
+
0.0403583ac + 0.00856666bc.
Keterangan:
a = waktu reaksi
b = suhu reaksi
c = konsentrasi katalis zeolit
ab = interaksi waktu dengan suhu reaksi
ac = interaksi waktu dengan konsentrasi
katalis zeolit
bc = interaksi suhu reaksi dengan
konsentrasi katalis zeolit

Berdasarkan hasil penelitian dapat
disimpulkan bahwa kondisi optimum reaksi
epoksidasi MEJP menurut Modde 5 diperoleh
pada waktu 36 jam, suhu 70 oC, dan
konsentrasi katalis zeolit 3% dengan nilai
bilangan oksirana sebesar 0.63%. Prediksi
kondisi optimum ini sejalan dengan hasil
validasi yang menghasilkan bilangan oksirana
optimum sebesar 1.33% pada waktu 36 jam
dengan suhu dan konsentrasi zeolit yang
sama.
Saran
Suhu penyimpanan MEJP diperhatikan,
karena kondisinya yang sangat tidak stabil.
Selain itu, suhu, waktu, dan konsentrasi
katalis yang lebih tinggi perlu diujikan.
Aktivasi katalis juga perlu dioptimumkan
terlebih dahulu agar diperoleh rendemen dan
nilai bilangan oksirana yang lebih tinggi.

DAFTAR PUSTAKA
Ahmad S et al. 1987. Potential Application of
Epoxydized Palm Oil in Plastic and
Rubber Industries. Di dalam Palm Oil
Conferences. Conferences II: Technolog;
[tempat tidak diketahui], 29 Juni–1 Juli
1987.
Anonim. 2006. Preparation of Epoxides.
[terhubung berkala]. http://www.mhhe
.com/physsci/chemistry/carey/student/old/
graphics/carey04oc/ref/ch16prepareepoxid
es.html [25 April 2006].
Bernardini E. 1983. Vegetable Oils and Fats
Processing.
Volume
ke-2.
Rome:
Interstampa.

10

Boocock R et al. 1998. Fast formation of
high-purity methyl esters from vegetable
oils. J Am Oil Chem Soc 75:1167-1172.
Campanella A, Baltanas MA. 2005.
“Degradation of the oxirane ring of
epoxidized vegetable oils in liquid-liquid
system: I. hydrolysis and attack by H2O2”.
La. Am Appl Res 35: 205-210.
Cavanaugh T. 1995. Plastics Additives’95.
Chemical Marketing Reporter p. SR. 10.
[terhubung berkala]. http://www.carbohydrate
economy.org/library/admin/
uploadedfiles/Biochemical
Plasticizers.
html [24 April 2006].
Chou TC, Lee V. 1997. Epoxidation of oleic
acid in the present of benzaldehyde using
cobalt (II) tetraphenylporpirin as catalyst.
Indust Eng Res 36:1485-1490.
Gall RJ, Greenspan FP. 1953. Epoxy fatty
acid ester plasticizer. Indust Eng Chem
45:2722-2726.
Gubitz GM, Mittelbatch M, Trabi M. 1999.
Exploitation of the tropical oil seed plant
Jatropha curcas L. Bioresource Tech
67:73-82.
Hamdan H. 1992. Introduction to zeolites:
Synthesis,
characterization,
and
modification
[disertasi].
Malaysia:
Malaysia Univ Teknol.
Handoko SD. 2002. Preparasi katalis Cr/Zeolit
melalui modifikasi zeolit alam [tesis].
Jember: FMIPA Universitas Jember.
Hazimah AH, Salimah A, Ahmad I. 2000.
Epoxidation palm oil creates exciting
avenues for palm-based industrilisation.
Forum Information Service ISSN 02185726.
Heyne K. 1987. Tumbuhan Berguna
Indonesia. Jilid ke-2. Jakarta: Yayasan
Sana Wana Jaya.
Jaya I. 2005. Optimasi sintesis biodiesel dari
minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.)
melalui proses esterifikasi-transesterifikasi
[skripsi]. Bogor: Departemen Kimia
FMIPA IPB.
Kirk RE, Othmer DF. 1965. Encyclopedia of
Chemical Technology. Volume ke-8. Ed
ke-2. New York: J Wiley.
Montgomery DC. 1991. Design and Analysis
of Experiments. New York: J Wiley.

Noureddini H, Harkey D, Medikonduru V.
1998. A continuous process for the
conversion of vegetable oils into methyl
esters of fatty acids. J Am Oil Chem Soc
75:1775-1783.
Paoletti R, Kritchevsky D. 1969. Advance in
Lipid Research. Volume 77. New York:
Academic Pr.
Paquot C, Hautfene A. 1987. Standard
Method for the Analysis of Oil, Fats, and
Derivatives of
IUPAC. London:
Blackwell.
Rangrajan B, Harvey A. 1995. Kinetic
parameter of a two-phase model for in-situ
epoxidation of soybean oil. JAOAC 72: 10.
Riberio FR, Rodrigues AE, Deane RL, Claude
N. 1984. Zeolite Science and Technology.
Netherland: Martinus Nighoff.
Rios LA. 2003. Heterogeneously catalyzed
reactions with vegetable oils: Epoxidation
and nucleophilic epoxide ring-opening
with alcohol [disertasi]. The Institute of
Chemical Technology and Heterogenous
Catalysis. University RWTH-Aachen.
Smith K. 1992. Solid Support and Catalyst in
Organic
Synthesis.
London:
Ellis
Horwood.
Solomons TWG. 1980. Organic Chemistry.
Ed ke-2. New York: J Wiley.
Sujatmaka. 1991. Prospek Pasar dan
Budidaya
Jarak.
Jakarta:
Penebar
Swadaya.
Supriyadi S. 1992. Proses in-situ epoksidasi
minyak sawit. Perkebunan 23:15-123.
Swern D, editor. 1979. Bailey’s Industrial Oil
and Fat Products. Ed ke-4. Volume ke-2.
New York: J Wiley.
Tang YR. 2003. Adsorbent Fundamental and
Applications. Canada: J Wiley.
Wood W, Termini J. 1958. Ion exchange resin
catalyst stability in in-situ epoxidation.
JAOCS 35:331-335.

LAMPIRAN

12

Lampiran 1 Skema pembentukan tapak asam BrÖnsted dan Lewis pada zeolit
H+

NH4+

O

O
O

O

Al

Si

Si

-

T
O

O O

O

O

O

Al
-

+NH3

O O

O

O

(a)
Mn+(H2O)n

O

O
Al

O

O
Si

-

MnOH+

O O

O

O

O

-

Al

O O

O

Al

-(H2O)n-1
O

H+

O

-

Si

-

O O

O
Al
O

O O

(b)
H+
O

O
Al
O O

O

O
Si

-OH-

Si

-

O

O

Al

O

O

+

O

O

O

(c)
(a) Perlakuan termal terhadap amonium-zeolit sehingga diperoleh bentuk H-Zeolit.
(b) Dehidrasi terhadap kation multivalen pada zeolit menghasilkan tapak asam Bronsted.
(c) Dehidroksilasi dua gugus yang berdekatan pada suhu lebih besar dari 4770C
menghasilkan tapak asam Lewis.

13

Lampiran 2 Prosedur penentuan sifat-sifat bahan baku
Bilangan Oksirana
Sampel sebanyak (0.3–0.5) g (± 0.0001 g) ditimbang, lalu dimasukkan ke dalam labu
Erlenmeyer 50 mL, kemudian dilarutkan dalam 10 mL asam asetat glasial. Setelah itu,
ditambahkan indikator kristal ungu sebanyak 5 tetes (maksimum 0.1 mL), lalu dititrasi dengan
larutan HBr 0.1 N sampai berwarna hijau kebiruan selama 30 detik.

Bilangan oksirana =

V × N × 1.60
bobot contoh

dengan:
V = volume HBr (mL)
N = normalitas HBr
Bilangan Iodin
Ditimbang ± 0.5 g contoh lemak/minyak ke dalam Erlenmeyer 250 mL lalu ditambahkan
10 mL kloroform dan 25 mL larutan Hanus (IBr), kemudian didiamkan selama 3 jam dalam ruang
gelap. Setelah itu, ditambahkan 20 mL KI 10% dan Erlenmeyer segera ditutup. Dikocok sebentar
lalu dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0.1 N. Setelah titrat berwarna kuning muda, ditambahkan 5
tetes indikator amilum 1% dan dititrasi kembali sampai warna biru tepat hilang. Dikerjakan juga
penetapan blangko.
Pembuatan larutan Hanus. Sebanyak 13.2 g iodium murni dilarutkan dalam 1 liter asam
asetat glasial sambil dipanaskan sehingga iodium melarut sempurna (lakukan dengan hati-hati di
ruang asam). Larutan tersebut dibiarkan sampai dingin. Setelah itu, ditambahkan 3 ml brom
sehingga larutan berwarna kelabu tua. Larutan disimpan dalam botol berwarna gelap dan ditutup
rapat. Bilangan iod dihitung sebagai berikut:
Bilangan iod =

12.69 × T × (V3 − V4 )
M

Dengan:
T

: Normalitas larutan standar Na2S2O3 0.1 N

V3

: Volume larutan Na2S2O3 0.1 N yang diperlukan untuk mentitrasi larutan
blanko (mL).

V4

: Volume larutan Na2S2O3 0.1 N yang diperlukan untuk mentitrasi larutan
contoh (mL).

M

: Bobot contoh (g).

14

Lampiran 3 Bagan alir reaksi epoksidasi
10 g MEJP
0.8 mL CH3COOH
2.9 mL Toluena
Zeolit (1-3)%

5.78 g H2O2 35%
NaHCO3
Netralisasi
(Pengukuran pH)

Direaksikan pada:
1. Suhu: (50-70)0C
2. Waktu: 12-36 jam

Penyaringan

Lapisan atas

Lapisan bawah
Pencucian berulang kali

Pengamatan:
1. Penentuan bilangan iodin
2. Penentuan bilangan oksirana
3. Analisis dengan FTIR

Analisis Optimasi dengan
metode MLR

Membuat kurva pengaruh variasi
[katalis], suhu (T), dan waktu (r)
terhadap bilangan oksirana.

Validasi

15

Lampiran 4 Data rendemen, bilangan iodin, dan bilangan oksirana

Waktu
(jam)

Kondisi
Suhu
(oC)

24

36

Bilangan Iodin
(g I/100 g MEJP)

Bilangan
Oksirana (%)

Rendemen
(%)

1

88.26
85.84
83.63

0.20
0.29
0.41

89.00
90.15
92.46

50
60
70

2

81.40
80.80
80.61

0.18
0.28
0.43

99.54
79.16
78.67

50
60
70

3

82.79
82.60
81.52

0.12
0.25
0.33

96.28
94.85
92.27

50
60
70

1

87.84
86.00
83.24

0.37
0.47
0.61

82.98
79.63
89.78

50
60
70

2

88.91
85.84
85.21

0.37
0.55
0.55

87.00
94.18
72.28

50
60
70

3

80.13
79.81
78.67

0.24
0.37
0.49

96.19
95.04
91.04

50
60
70

1

79.60
78.30
76.44

0.33
0.57
0.57

92.93
96.09
89.11

50
60
70

2

78.99
77.55
76.95

0.45
0.53
0.57

97.15
76.28
73.79

50
60
70

3

78.73
78.05
76.19

0.4072
0.4925
0.6507

92.83
92.17
92.36

50
60
70

12

Konsentrasi
katalis (%)

Lampiran 5 Spektrum FTIR MEJP awal

16

Lampiran 6 Spektum FTIR MEJPT dengan katalis zeolit

17

18

Lampiran 7 Pengaruh waktu dan suhu dengan konsentrasi zeolit: (a) 1%, (b) 2%, dan (c) 3%
terhadap bilangan iod
Bilangan Iodin (g I /100 g MEJP)

(a)
Bilangan Iodin (g I /100 g MEJP)

(b)

Bilangan Iodin (g I /100 g MEJP)

(c)

19

.Lampiran 8 Produk-produk pembukaan cincin oksirana

CH3COOH
R1

OH

OCOCH3

C
H

C
H

OH

OH

C
H

C
H

R2

H2 O
R1
O

R2

O
H+

R1

C
H

CH

C

R1

R2

C
H2

HO

R2

OOH

H2 O2
R1

C
H

C
H

R2

Lampiran 9 Grafik hubungan waktu Vs bilangan oksirana dan waktu Vs bilangan iodin hasil
validasi

bil.oksirana (%)

waktu Vs bil.oksirana
1.80
1.50
1.20
0.90
0.60
0.30
0.00

y = 0.036x + 0.1411
R2 = 0.9653

0

6

12

18

24

30

36

42

w ak tu (jam )

waktu Vs bil.iodin
80
y = -0.5516x + 79.174
R 2 = 0.9924

b
il.io
d
in(gI/1
0
0gM
E
J
P
)

75

70

65

60

55

50
0

6

12

18

24

waktu (jam)

30

36

42

20

Lampiran 10 Hasil uji ANOVA dan koefisien kuadratik
Uji ANOVA untuk bilangan oksirana
source
DF
SS
Total
Constant

27
1

4.8643
4.37964

MS
(variance)
0.180159
4.37964

Total Corrected
Regression
Residual

26
6
20

0.484657
0.402434
0.0822225

0.0186406
0.0670724
0.00411113

16.3148

--

--

--

--

--

--

--

Lack of Fit
(Model Error)
Pure Error
(Replicate Error)
N = 27
DF = 20

Q2 =
R2 =
R2 Adj.
=

F

P

0.000

--

N = 27
DF = 20

Coeff. SC
0.402752
0.104094
0.100039
-0.0146334
-0.0157333
0.0403583
0.00856666

0.681
0.83

Cond. no. =
Y-miss =

0.779

RSD =

Q2 =
R2 =
R2 Adj. =

Std. Err.
0.0123395
0.0151128
0.0151128
0.0151128
0.0185093
0.0185093
0.0185093

0.681
0.83
0.779

0.136531
0.258983
0.0641181
---

1.5
0
0.0641

Uji koefisien kuadratik untuk bilangan oksirana
source
Constant
Wak
Suh
Kon
wak*suh
wak*kon
suh*kon

SD

P
8.02E-19
1.08E-06
1.91E-06
0.34447
0.405373
0.041341
0.648482
Cond. no.
=
Y-miss =
RSD =
Conf. lev.
=

Conf.
int(±)
0.0257399
0.0315248
0.0315248
0.0315248
0.0386098
0.0386098
0.0386098

1.5
0
0.0641
0.95