Penentuan Kadar Gas HF Pada Gas Cleaning Sistem (GCS) PT INALUM (Persero) Dengan Metode Potensiometri Dan Metode HF Analizer

27

PerhitunganPembuatan larutan standar metode potensiometri

- Pembuatan larutan standart F 100 ppm dari larutan induk 1000 ppm

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 1000 = 100 . 100

V1= 10 mL

- Pembuatan larutan standart F 10 ppm

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 100 = 10 0 .10

V1 = 10 mL

- Pembuatan larutan standart F 5 ppm

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 10 = 100 . 5

V1 = 50 mL

- Pembuatab larutan standart F 3 ppm

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 5 = 100 . 3

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 3 = 100 . 1

V1 = 33,34 mL

- Pembuatan larutan baku F 0,5 ppm

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 1 = 100 . 0,5

25

DAFTAR PUSTAKA

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

Petrucci, R. H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Edisi Keempat. Jilid 3. Jakarta : Erlangga

PT INALUM. 1998. Proses Elektrolisa pada Peleburan Aluminium. Asahan:

PT INALUM

R.A Day, Jr. 1998. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Penerbit Erlangga

Svehla, G. 1979. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Edisi kelima. Jakarta : PT Kalman Media Pustaka.

Jafferson. Guidelines for the Safe Use of Hydrofluoric Acid Journal

Harvad University Department of Chemistry and Chemical Biology Safety Office, 226 Converse Lab

http://www.raeco.com/products/gas-analizer/Siemens-LDS6.html

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Alat – alat

- Sampling Tube Pyrex -

- Filter Holder - Ribbon Heater - Kertas Saring - Selang Karet - Pengatur Suhu - Botol Penyerap - Gas Meter - Pompa Udara

- Labu Takar Pyrex

- Ion analizer Eutech

- Pipet Takar Pyrex

- Gelas Ukur Pyrex

- Magnetic Stirer

- Beker Plastik Pyrex

- Stop Watch Quartz

- Botol Limbah - Helmet

- Penyumbat Telinga - Kacamata

- Sarung Tangan - Masker Debu - Jas Laboratorium - Safety Shoes

3.2 Bahan -bahan

- 100 mL larutan NaOH 0.1 N(aq)

- Larutan standar ion fluorida (0.5, 1.0, 3.0, 5.0, 10.0, dan 100.0 ppm )(l)

- 100 mL Larutan Buffer Tisab (CH3COOH + CH3COONa) (aq)

- Air destilat(l)

3.3. Prosedur Percobaan

3.3.1. Metode Potensiometri Pengambilan Sampel

- Gunakan helmet, safety shoes, kacamata, sarung tangan, masker debu, dan penutup telinga sebagai perlengkapan K3

- Diambil 80 mL larutan NaOH 0.1 N dengan gelas ukur dan masukkan ke dalam botol penyerap

- Pasang sampling tube yang sudah dilengkapi dengan alat pemanas ditempat pengambilan sampel (Stack 15 Line II)

- Hubungkan filter holder ke botol penyerap, pompa udara dan gas meter dengan selang karet / selang silicon

- Panas sampling tube diatur pada suhu 110 oC dengan menggunakan alat pengatur suhu

- Catat penunjukan angka awal pada gas meter

- Pompa dihidupkan dan diatur kecepatan alir 2L/menit.

- Dilakukan pengambilan sampel selama 4 jam

- Catat penunjukan angka akhir pada gas meter setelah selesai pengambilan sampel

- Botol penyerap yang sudah berisi sampel gas HF disimpan.

- Peralatan K3 dilepas dan disimpan

Pembuatan Kurva Standar

- Gunakan jas lab, kaca mata, dan safety shoes untuk K3

- Larutan standar fluorida (0.5, 1.0, 3.0, 5.0, 10.0, dan 100.0) ppm masing- masing 10 mL menggunakan pipet takar

- Dimasukkan ke dalam beaker plastik 50 mL

- Ditambahkan 10 mL larutan Tisab pada masing-masing beaker plastik menggunakan pipet ukur

- Diaduk hingga homogen menggunakan magnetic stirrer

- Diukur potensial standar menggunakan ion analizer

- Data dicatat dan diinput ke dalam file excel yang sudah disediakan, sehingga didapatkan kurva standar

Analisa Sampel

- Gunakan jas laboratorium, kaca mata, dan safety shoes untuk K3

- Larutan sampel fluorida dituangkan dari botol penyerap ke dalam labu takar 100 mL

- Diencerkan dengan destilat hingga tanda batas

- Diambil 10 mL larutan sampel fluorida menggunakan pipet takar dan dimasukkan ke dalam beaker plastik

- Ditambahkan 10 mL larutan Tisab menggunakan pipet ukur

- Diaduk hingga homogen menggunakan magnetic stirrer

- Potensial larutan diukur menggunakan Ion analizer

- Hasil ukur sampel diplotkan dengan kurva standar

- Dihitung konsentrasi sampel menggunakan format excel yang telah disediakan, atau secara manual dilakukan dengan perhitungan:

Dimana:

K = Konsentrasi Fuorida terukur (mg-F/Nm3)

A = Pembacaan konsentrasi sampel dengan kurva standar (ppm)

Vs = Jumlah volume larutan sampel (mL)

Vg = Jumlah volume gas sampel (mL)

- Dicatat hasil pengukuran konsentrasi HF pada form yang telah disediakan

- Dibersihkan semua peralatan dan meja tempat pengujian, dan simpan pada tempat yang telah disediakan

- Dimasukkan limbah ke dalam jirigen/ tempat limbah B3 yang telah disediakan

- Dilepas peralatan K3 dan disimpan

3.3.2 Metode HF Analizer

Metode HF analizer dilakukan secara real time dalam menganalisis gas HF. Dimana ini bertujuan untuk menentukan flow alumina yang akan dilebur dalam tungku reduksi. Jika kadar gas HF meningkat maka Flow alumina akan dinaikkan. Sehingga konsentrasi gas HF yang dibuang dapat dikontrol langsung.

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengamatan

4.1.1 Metode Potensiometri

Penetuan kadar HF dalam gas buangan pada sampel yang diambil dari gas

cleaning sistem PT INALUM (Persero), dilakukan dengan metode Potensiometri.

Alat yang digunakan adalah Ion analizer. Dari pengujian tersebut didapatkan data:

Table 4.1. Pengukuran Potensial Larutan Standar

No Nomor Standart Konsentrasi F Pembacaan mV

1 Standart 1 0,5 17,4

2 Standart 2 1,0 1,9

3 Standart 3 3,0 -24,1

4 Standart 4 5,0 -37,4

5 Standart 5 10,0 -52,5

6 Standart 6 100,0 -112,4

Table 4.2. Pembacaan sampel

No Line Pembacaan mV

1 Blanko Test 52,9

Berikut adalah kurva dari hasil pengukuran potensial ion fluorida.

Kurva 4.1. Pengukuran Potensial Larutan Standar

Pada kurva 4.1. pengukuran beda potensial ion fluorida dihitung berdasarkan analisa basa yang menggunakan larutan standar F dalam analisanya. Berdasarkan persamaan yang digunakan pada kurva regresi logarithmic 4.1, Sehingga diperoleh data:

Nilai R 0,999

Nilai R² 0,999

Slope -24,5

Intercept 1,922

4.1.2. Metode HF Analizer

Pentuan kadar gas HF pada gas cleaning sistem (GC) menggunakan alat gas analizer. Prinsip dari gas analizer adalah sinar laser akan ditembakkan menuju serat optik pertama dimana sinar laser akan mengadsorbsi gas yang lewat dari gas cleaning sistem (GC), kemudian di deteksi oleh sensor, cahaya yang di hamburkan di satukan oleh

monokromator yang kemudian di transfer ke optik sinyal yang akan di ubah menjadi sinyal elektronik dan di teruskan ke optik sinyal yang kedua yang kemudian dideteksi oleh detektor dan dibaca oleh recorder berupa data ppm gas.

Table 4.3. Data hasil HF analizer dari stag 2 line 3 pada gas cleaning sistem (GC) PT INALUM (Persero)

Hour _{density (mgf/Nm³)}

10.00 0,33

11.00 0,31

12.00 0,33

13.00 0,32

14.00 0,32

Average 0,322

4.3. Perhitungan

4.3.1. Metode Potensiometri

Perhitungan kadar gas HF pada Gas cleaning sistem (GC) dengan menggunakan metode potensiometri dengan menggunakan persamaan:

Y = Mx + C

Dimana :

X = Konsentrasi F dalam ppm

C = Intersep

M = Slope

Karena hasil yang didapatkan dari analisis konsentrasi gas HF pada gas cleaning sistem minus maka kurva menjadi terbalik, sehingga didapatkan persamaan: Y = Ln Mx + C

Ln x =

Maka :

X =

Dimana :

X = Blanko Test

X =

= 2,72

=

X= 0,122

X = Sampel

X =

=

= 1,822

F sampel (ppm) = Sampel – Blanko test = 1,822 – 0,122

= 1,7

F =

F =

F = 0,338 ppm

4.3.2 Metode HF analizer

Metode HF analizer dilakukan secara real time sehingga konsentrasi gas HF yang dikeluarkan gas cleaning sistem adalah: 0,322 ppm

4.4. Pembahasan

Pada metode potensiometri menggunakan elektroda indikator selektif ion. Salah satu diantara elektroda indikator jenis ini yang paling penting dalam pemeriksaan kimia adalah elektroda gelas. Elektroda gelas mempunyai tanggapan potensial yang berbolak balik terhadap ion hidrogen sehingga sering digunakan dalam pengukuran pHdan beda potensial dari masing masing ion. Reaksi yang terjadi dalam metode potensiometri adalah:

NaOH(aq) + HF(g) NaF(aq) + H2O (aq)

Dimana reagen NaOH 0,1N digunakan sebagai absorben gas HF yang dikeluarkan gas cleaning sistem. Gas cleaning sistem juga berfungsi sebagai penyerap gas HF , karena dalam gas cleaning terdapat alumina yang mana akan mengadsorpsi gas HF sehingga gas HF yang dikeluarkan kadarnya menurun. Gas HF ini terbentuk dalam tungku reduksi dalam peleburan aluminium akibat dari penguraian Kriolit dengan reaktif Alumina

Na3AlF6(l) + H2 (g) Al (s) + 3 NaF (l) + 3 HF(g) 2AlF3(aq) + H2O(l) Al2O3(s) + 6 HF (g)

Pada metode HF analizer gas HF akan keluar dari gas cleaning akan di absorpi dimana pada metode ini telah berguna juga dalam menentukan flow alumina dalam peleburan Aluminium, dimana jika kadar HF meningkat maka flow alumina akan ditingkatkan sehingga alumina akan mengadsorpsi gas HF sehingga kadar gas HF akan menurun.

Dari metode Potensiometri didapatkan kadar gas HF 0,338 ppm dan dari metode HF analizer didapatkan kadar gas HF 0,322 ppm dan dalam tetapan pemerintah berdasarkan KEP – 13/MENLH/3/1995 tentang baku mutu emisi sumber tidak bergerak, lampiran VB (Baku mutu emisi untuk jenis kegiatan lain) adalah 10 mg/m³. Sehingga dalam pembuangan gas HF ke lingkungan sekitar PT INALUM (Persero) masih dibawah dari tetapan pemerintah dan masih di ambang batas.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

1.Kadar gas HF yang dikeluarkan gas cleaning sistem dapat dianalisis dengan menggunakan 2 metode, yaitu: metode potensiometri dan metode HF analizer. Analisis dengan metode potensiometri didapatkan konsentrasi gas HF sebesar 0,338 ppm dan pada analisis dengan menggunakan metode HF analizer didapatkan konsentrasi HF sebesar: 0,322 ppm. Dari hasilyang diperoleh kadar gas HF pada gas

cleaning sistem (GC) yang dianalisis dengan metode potensiometri dan metode HF

analizer tidak jauh berbeda.

2. Kadar gas HF yang dikeluarkan gas cleaning sistem (GC) masih dibawah ambang batas dari kadar yang ditetapkan pemerintah seperti yang diatur pada KEP – 13/MENLH/3/1995 tentang baku mutu emisi sumber tidak bergerak,lampiran VB (Baku mutu emisi untuk jenis kegiatan lain) adalah 10 mg/m³.

5.2 Saran

Perlu dilakukan peningkatan pengawasan kadar gas HF yang dikeluarkan gas

cleaning sistem PT INALUM (Persero) agar kadar gas di udara selalu terkontrol dan

2.1 Kelarutan hidrogen fluorida

Fluor terdapat secara meluas, misalnya sebagai fluorspar, CaF2 , Na3AlF6, fluorapatit , 3Ca3(PO4)Ca(F,Cl)2 , ia lebih melimpah dari klor. Fluor semula diisolasi oleh Moissan dalam tahun 1886. Gas yang kehijauan diperoleh melalui elektrolisis lelehan fluorida(Cotton F.A., 1989). Kelarutan fluoride dari logam alkali yang umum dari perak, merkurium, aluminium, dan nikel, mudah larut dalam air, sedang fluoride dari timbal, tembaga, besi (III), barium, dan litium larut sedikit, dan fluoride dari logam alkali tanah yang lainnya tidak larut dalam air. Pada suhu kamar gas hidrogen fluorida hamper sempurna mengalami dimerisasi, maka rumusnya yang telah ditulis sebagai H2F2. pada suhu yang tinggi (misalnya 90ºC), gas ini berdisosiasi sempurna menjadi hidrogen fluorida monomer:

H2F2 2HF

Hasil yang sama dicapai lebih cepat dengan mencampurkan fluorida padat dengan Silika yang sama volumenya (bulk), membuatnya menjadi pasta dengan asam sulfat pekat dan memanaskannya dengan perlahan-lahan (Svehla. G1979). Dengan kereaktifannya gas ini juga disebut sebagai agen pengoksidasi dari hampir semua element. Fakta Reaksi yang ekstrim dari fluorida adalah reasksi dengan kaca, keramik dan hampir seluruhnya logam. Reaksi fluoride dengan air menurut persamaan:

5

2H2O(l) + 2F2(g) 4HF(g) + O2(g) (University Science Book).

Dengan membandingkan tabel potensi reduksi standar kita lihat bahwa reduksi F2(g) menjadi Fˉ(aq) cenderung terjadi pada semua setengah reaksi reduksi. Sebaliknya, Oksidasi Fˉ(aq) menjadi F2(g) mempunyai kecenderungan kecil untuk terjadi pada semua kemungkinan setengah reaksi reduksi yang dapat digabungkan dengan setengah reaksi oksidasi menjadi F2(g) melalui cara kimia dan mengapa metode elektrolisis diperlukan untuk membuat unsur bebas dari sumber alamnya (Petrucci H.R, 1985).

2.1. Sifat hidrogen fluorida

Asam fluorida (HF) memiliki sejumlah sifat fisik, kimia, dan sifat beracuni yang membuatnya sangat berbahaya untuk ditangani, Baik dengan asam fluorida anhidrous maupun asam fluorida encer. Sifat fisik dan sifat kimia dari hidrogen fluorida adalah:

Sifat fisik

Compound : Hydrofluoric acid

Synonyms : Hydrogen fluoride, fluoric acid, hydrofluoride, fluorine

monohydride

CAS No : 7664-39-3

Mol. Formula : HF

Mol. Weight : 20.01

Boiling point : 68°F (20°C) at 760 mmHg

Sifat kimia

pKa : 3.15

Description : gas tidak berwarna atau dalam uap cair. Disagreeable, berbau

menyengat dibawah 1 ppm

Solubility : dapat bercampur dengan air dengan mengeluarkan panas

Flammability : tidak mudah terbakar

(Guidelines for the Safe Use of Hydrofluoric Acid).

2.2. Limbah gas

Limbah gas yang dikeluarkan oleh limbah pabrik industry dapat berupa gas murni, muliputi: hidrogen flourida (HF), hidrogen sulfida (H2S), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), dan lain lain. Suatu gas murni dapat menjadi polutan udara yang menjadi polutan udara yang bersifat racun, sehingga tindak diperkenankan. Adapun tetapan gas HF yang ditetapkan oleh pemerintah berdasarkan KEP – 13/MENLH/3/1995 tentang baku mutu emisi sumber tidak bergerak, lampiran VB (Baku mutu emisi untuk jenis kegiatan lain) adalah 10 mg/m³.

Limbah dari pabrik reduksi berasal dari gas buangan operasi tungku reduksi yang mengandung gas HF yang sangat berbahaya bagi kesehatan. Gas buangan operasi tungku reduksi di hisap dan dikeluarkan dalam sistem pembersihan gas untuk mengurangi kadar gas HF didalam nya karena sangat membahayakan lingkungan terutama tumbuhan, gas keluaran dari sistem pembersih gas dikeluarkan langsung

7

melalui cerobong tanpa pengolahan lebih lanjut karena telah memenuhi baku mutu buangan gas (PT INALUM, 1998).

2.3. Proses terbentuknya gas hidrogen fluorida (HF)

Pada proses elektrolisa alumina terjadi pemisahan fluorida dari larutan elektrolit (Na3AlF6), sehingga menyebabkan terbentuknya gas HF dalam suatu tungku reduksi pada pabrik pembuatan aluminium. Untuk mengurangi gas hidrogen fluorida dari kriolit (Na3AlF6) kita harus mengetahui proses terbentuknya gas HF.

2AlF3(S) + 3H2O Al2O3(S) +HF (g)

(5NaF.3ALF3) + H2O NaAlF6(s) + Al2O3 + HF (g)

2.4. Faktor- faktor terbentuknya gas HF

a. Temperatur tungku reduksi

Dengan temperature operasi normal 965ºC, kesetimbangan tekanan uap kriolit (Na3AlF6) dari leburan bath bertambah dengan semakin tingginya temperature, dengan demikian pembentukan gas hidroge fuorida bertambah.

b. Ratio bath (NaF-AlF3)

Sesuai dengan kriolit (Na3AlF6) yang terdiri dari Na-AlF3, kesetimbangan tekanan uap dari NaAlF4 bertambah sesuai dengan berkurangnya ratio kriolit NaF-AlF3

terjadi AE(Anode Effect) yang menambah pengemisian fluorida. Oleh karena itu selama operasi berlangsung konsentrasi alumina dalam kriolit (Na3AlF6) harus tetap terjaga

(PT INALUM, 1998).

2.5 Teknologi pembersih gas

Selama operasi normal pada tungku maka gas yang dikeluarkan cukup banyak seperti:CO2, CO, HF, Serta SO2. Gas ini terbawa keluar melalui saluran gas selama tungku Reduksi beroperasi.

Sistem pemberihan gas pada pabrik peleburan aluminium di PT INALUM (Persero) terdiri atas dua bagian yaitu:

a. Gas collection system

Sistem ini bertujuan untuk menampung gas yang terbentuk dari tungku Reduksi. Dalam sistem Prebaked Anode Furnance (PAF), gas yang dihasilkan dari proses peleburan dikumpulkan secara efisien dengan adanya Closer Side Cover , dan gas yang telah tertampung tersebut dikirim ke sistem pembersih dengan sebuah penghisap yang bernama fan kemudian gas tersebut dialirkan melalui saluran gas (gas Duct).

b Fluorida recovery system

Sistem ini adalah untuk memperoleh kembali gas hidrogen fluorida (HF) yang dikeluarkan dari tungku reduksi dengan cara Alumina segar sebagai penyerap gas HF

9

tersebut menjadi Alumina campuran (Reacted Alumina) dan selanjutnya Alumina ini dikirim kedalam tungku reduksi, sedangkan gas-gas lainnya seperti: CO, CO2, dan SO2 tidak dapat bereaksi dengan Alumina segar (PT INALUM, 1998).

2.6 Metode yang digunakan dalam analisis gas HF

A.Metode Potensiometri

Potensiometri merupakan salah satu cara pemeriksaan fisiokimia yang menggunakan peralatan listrik untuk mengukur potensial elektroda indikator. Besarnya potensial elektroda indikator ini bergantung pada kepekatan ion-ion tertentu dalam larutan. Karena itu dengan memakai persamaan Nerst, kepekatan ion dalam larutan dapat dihitung langsung dari harga potensial yang diukur itu .

Kendati demikian, seperti telah diterangkan, potensial suatu elektroda tidak dapat diukur tersendiri, tetapi dapat ditentukan dengan mengabungkan elektroda indikator dengan elektroda pembanding yang mempunyai harga potensial yang tetap selama pengukuran. Elektroda pembanding yang yang diambil sebagai baku internasional adalah elektroda hidrogen . Harga elektroda potensial ini ditetapkan nol pada keadaan baku (Pada [H]= 1M, tekanan gas H2 = 1 atm dan suhu 25°C) sedangkan gaya gerak listrik (ggl) pasangan elektroda itu diukur dengan bantuan potensiometer yang sesuai, biasanya dipakai Volt meter bertransistor. Elektroda indikator untuk pengukuran potensiometri terdiri atas dua jenis, yakni elektroda indikator logam dan elektroda selaput. Elektroda selaput disebut juga dengan elektroda selektifion.(Rivai.H, 1995).

Ion Tipe Kisaran Konsentrasi M

Beberapa Interperensi

Bromida Keadaan padat sampai

1

,

Kadmium Keadaan padat sampai 1

Kalsium Membran cair sampai

1

Klorida Keadaan padat sampai

1

Kuprat Keadaan padat sampai 1

Sianida Keadaan padat sampai

1

Fluorida Keadaan padat sampai 1

Iodida Keadaan padat sampai

1

, S2O3²

Timah Hitam Keadaan padat sampai 1

Nitrat Membran cair sampai

1

Kalium Membran cair sampai 1

Natrium Gelas sampai 1

Tetrafenil Borat Membran cair sampai 1

11

B. Metode HF Analizer

HF analizer adalah penganalisa dioda laser dengan prinsip pengukuran didasarkan

pada penyerapan cahaya kusus komponen gas yang berbeda. HF analizer merupakan pengukur yang cepat dalam mengukur konsentrasi gas dan jumlah gas dalam proses pembentukannya. Satu atau dua sinyal bahkan sampai tiga titik pengukuran diproses secara bersamaan oleh unit HF analizer. Sensor Cross Product pada setiap titik pengukuran dapat diamati pada layar hingga 700 m dari unit pusat dengan menggunakan kabel serat optik. Sensor dirancang untuk operasi dibawah kondisi lingkungan yang normal.

Spesifikasi gas yang dapat dianalisa oleh HF analizer

 O2, NH3, HF, H2O, CO2, CO, HCl

 Komponen spesifik pengukuran hingga 0 – 5ppm  Batas deteksi 0,1ppm

(http://www.raeco.com/products/gas-analizer/Siemens-LDS6.html).

2.7 Kelebihan dan Kekurangan Metode Potensiometri dan HF analizer  Kelebihan metode potensiometri

 Harga peralatan murah  Data yang dihasilkan akurat

 Waktu yang dibutuhkan untuk menganalisa lama  Membutuhkan larutan standart dalam analisa sampel  Peralatan yang digunakan rumit

 Membutuhkan indikator dalam analisa  Kelebihan metode HF analizer  Waktu real time dalam analisa gas HF  Data yang dihasilkan akurat

 Analisa cepat dilakukan

 Tidak membutuhkan peralatan tambahan dalam analisa  Tidak membutuhkan larutan standart dalam analisa

 Kekurangan metode HF analizer  Harga alat yang digunakan mahal

 Pemasangan laser pada alat harus dilakukan oleh para ahli (PT INALUM. 2015)

2.8. Bahaya hidrogen fluorida

HF merupakan asam korosif dan beracun yang digunakan di banyak industri, seperti perawatan logam, kaca dan lain sebagainya (a health and safety solution). Ion fluoride yang akut dan beracun kronis. Efek akut dari paparan HF termasuk iritasi pernapasan, kerusakan mata berat dan edema paru. Kulit, mata, atau paparan paru-paru untuk terkonsentrasi larutan HF (> 50%) akan menyebabkan luka bakar (Jafferson Journal).

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PT INALUM (Persero) merupakan industri yang beroperasi dalam peleburan Aluminium. Konsep dasar yang digunakan oleh PT INALUM (Persero) adalah reaksi redoks elektrolisis Hall-Haroult. Aluminium cair dihasilkan dalam tungku reduksi, setelah melalui proses reduksi katoda Alumina oleh Anoda yang berupa Karbon. Dalam proses produksi Aluminium cair tersebut, dihasilkan gas buang antara lain gas CO, CO2, H2, HxCy, dan HF. Dari semua gas buang tersebut perlu dilakukan proses pengolahan gas agar tidak mencemari lingkungan. Sistem yang dijalankan oleh PT INALUM (Persero) dalam hal ini adalah dengan mengoperasikan Gas Cleaning sistem (GC).

Setelah melalui proses adsorpsi dalam gas cleaning sistem (GC), gas dapat langsung dibuang ke lingkungan. Untuk mengontrol jumlah HF yang dilepaskan,

Section Quality Assurance (SQA) berkewajiban untuk menentukan dan menganalisa

kadar HF secara real time selain menggunakan instrumen canggih seperti HF analizer, analisa manual juga dilakukan dengan metode Potensiometer. Hal tersebut bertujuan untuk menjamin mutu gas buang sesuai standar nasional, agar jumlah gas HF yang dibuang selalu terkontrol.

Hidrogen fluorida adalah senyawa dengan rumus kimia HF. Fluor adalah anggota dari kelompok unsur yang dikenal sebagai halogen, yang semuanya bergabung dengan hidrogen dengan cara yang sama untuk membentuk hidrogen halida. Pada suhu kamar

memungkinkan untuk eksis sebagai cairan pada suhu sehari-hari. Dalam air, larut untuk membentuk asam fluorida. HF cair juga dikenal sebagai anhidrat yang berarti bebas air.

Dalam analisa buangan gas PT INALUM (Persero) menggunakan dua metode yaitu Metode Potensiometri dan Metode HF analizer. Dimana metode HF analizer digunakan secara real time untuk mengawasi kadar gas HF yang di keluarkan ke udara dan untuk Metode Potensiometri digunakan setiap sekali dalam tiga bulan.

1.2 Permasalahan

- Berapa kadar gas HF pada gas cleaning sistem (GC) PT INALUM (Persero) bila dianalisis dengan metode potensiometri dan HF analizer?

- Apakah kadar gas HF yang dibuang ke udara sesuai dengan tetapan Pemerintah?

1.3 Tujuan

- Untuk menentukan kadar gas HF pada gas cleaning sistem PT INALUM (Persero) dengan metode Potensiometri dan HF analizer.

- Untuk membandingkan kadar gas HF pada gas cleaning sistem PT INALUM (Persero) dengan standart yang ditetapkan pemerintah.

3

1.4 Manfaat

Memberikan informasi bagi masyarakat di lingkungan tentang kadar gas HF pada Gas

Cleaning sistem (GC) yang telah memenuhi syarat sesuai dengan perturan pemerintah

yang ditetapkan berdasarkan KEP – 13/MENLH/3/1995 tentang baku mutu emisi sumber tidak bergerak, lampiran VB (Baku mutu emisi untuk jenis kegiatan lain) adalah 10 mg/m³.

dasar yang digunakan oleh PT INALUM (Persero) adalah reaksi redoks elektrolisis Hall -Haroult. Aluminium cair dihasilkan dalam tungku reduksi, setelah melalui proses re duksi katoda Alumina oleh Anoda yang berupa Karbon. Dalam proses produksi Aluminium cair tersebut, dihasilkan gas buang antara lain gas CO, CO2, H2, HxCy, dan HF. Dari semua gas buang tersebut perlu dilakukan proses pengolahan gas agar tidak mencemari lingkungan. Sistem yang dijalankan oleh PT INALUM (Persero) dalam hal ini adalah dengan mengoperasikan Gas Cleaning sistem (GC).

PENENTUAN KADAR GAS HF PADA GAS CLEANING SISTEM (GC) PT INALUM (Persero) DENGAN METODE POTENSIOMETRI

DAN METODE HF ANALIZER

KARYA ILMIAH

ANDRI HASSAN SIMBOLON 132401118

PROGRAM STUDI D-3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

KARYAI LMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

ANDRI HASSAN SIMBOLON 132401118

PROGRAM STUDI D-3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

i

PERSETUJUAN

Judul : Penentuan Kadar Gas HF Pada Gas Cleaning

Sistem (GCS) PT INALUM (Persero) Dengan Metode Potensiometri Dan Metode HF Analizer.

Kategori : Karya Ilmiah

Nama : Andri Hassan Simbolon

Nomor Induk Mahasiswa : 132401118

Program Studi : D-3 Kimia

Departemen : Kimia

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juli 2016 Disetujui oleh:

Program Studi Diploma 3 Kimia Dosen Pembimbing,

Dra. Emma Zaedar Nst, M.Si Sabarmin Perangin-angin, S.si, M.Si NIP . 19551218 1987012001 NIP . 19691213 1997022001

Ketua Departemen Kimia FMIPA USU

Dr. Rumondang Bulan, MS NIP . 19540830 1985032001

PENENTUAN KADAR GAS HF PADA GAS CLEANING SISTEM (GCS) PT INALUM (Persero) DENGAN METODE POTENSIOMETRI DAN METODE HF

ANALIZER

KARYA ILMIAH

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

Medan, Juli 2016

Andri Hassan Simbolon 132401118

iii

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan baik. Adapun penulisan karya ilmiah ini adalah untuk memenuhi dan melengkapi syarat dalam mengikuti ujian akhir Diploma 3 Kimia di Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.

Karya ilmiah ini ditulis berdasarkan pengamatan penulis selama melaksanakan Praktek Lapangan Kerja ( PKL ) di PT. INALUM (Persero) dengan judul Ǯǯ PENENTUAN KADAR GAS HF PADA GAS CLEANING SISTEM (GCS) PT INALUM (Persero) DENGAN METODE POTENSIOMETRI DAN METODE HF ANALIZER.

Dalam penyusunan karya ilmiah ini penulis banyak menemukan kendala. Namun berkat bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya penulis dapat mengatasi berbagai kendala tersebut dengan baik. Atas berkat bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak maka pada kesempatan ini dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua penulis, Ayahanda Drs Tumbur. M Simbolon dan Ibunda Rusmaida Situngkir yang telah memberikan doa, motivasi dan dukungan moril maupun materil dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.

2. Ibu Sabarmin Perangin angin M.Si. selaku Dosen Pembimbing yang telah dengan tulus memberikan bimbingan kepada penulis dalam membantu penulisan karya ilmiah ini.

3. Ibu Dr. Rumondang Bulan, M.S selaku Ketua Dapertemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumaterra Utara

4. Ibu Dra. Emma Zaidar, M.Si selaku Ketua Program Studi D3 Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumaterra Utara

6. Seluruh pihak SQA PT. INALUM (Persero) yang telah banyak membantu dan membimbing penulis dalam pengerjaan karya ilmiah ini.

7. Rekan praktek kerja lapangan yaitu Dedy C Simangunsong yang turut membantu penulis selama praktek lapangan kerja..

8. Teman-teman seperjuangan Rio Maretanto Sinaga, Sofyan Eldo Surbakti, Surya G Siahaan, Hotler Manurung dan Sahat Fernando Bakara

9. Keluarga penulis Wina M Simbolon, Parto H Simbolon, Mulia Dharma Simbolon, dan Ifani O Simbolon, yang telah banyak memberi bantuan berupa doa serta dukungan moril selama penulisan Tugas Akhir ini.

10.Seluruh teman-teman D3 Kimia stambuk 2013 dan seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang turut andil dalam membantu penulisan karya ilmiah ini.

11.Selurua adik adik D3 Kimia yang telah memberikan doa dan semangat dalampenulisan karya ilmiah ini.

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca untuk kesempurnaan karya ilmiah ini. Segala bentuk masukan yang diberikan akan penulis terima dengan senang hati dan penulis ucapkan terima kasih. Harapan penulis, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan bagi penulis.

Medan, Juli 2016 Penulis,

v

PENENTUAN KADAR GAS HF PADA GAS CLEANING SISTEM (GCS) PT INALUM (Persero) DENGAN METODE POTENSIOMETRI DAN METODE HF

ANALIZER

ABSTRAK

Aluminium dihasilkan dari elektrolisis alumina dengan prinsip elektrolisa Hall- Hareult. Pada proses elektrolisa alumina mengalami pengemisian fluorida menghasilkan gas HF.Gas HF yang dikeluarkan dari tungku reduksi pada pabrik peleburan Aluminium dihisap menuju gas cleaning sistem (GC). Gas yang dikeluarkan akan di analisis dengan menggunakan dua metode yaitu: metode potensiometri dan metode HF analizer, dimana dari hasil analisis metode potensiometri didapatkan konsentrasi gas HF sebesar: 0,338 ppm dan analisis menggunakan metode HF analizer didapatkan konsentrasi gas HF sebesar: 0,322 ppm. Hal ini membuktikan bahwa kadar gas HF pada gas cleaning sistem (GC) masih dibawah ambang batas dari kadar yang telah ditetapkan pemerintah . Kata kunci : Gas cleaning sistem, metode potensiometri, metode HF analizer

electrolysis. At the proces of alumina, alumina have emission to produce gas HF. HF gas discharge from the reduction furnance in aluminium smelter is inhaled towards the gas cleaning system (GC). Gas issued will be analyzed using two methods: Potentiometric method and HF analizer method, Where analysis result obtained potentiometric method of gas HF concentration is: 0,338 ppm, and the HF analyzer mothods using HF concentration obtained by: 0,322 ppm. This proves that the level of HF gas in the gas cleaning sistem (GC) is still on the verge of the limits of the level that have ben set by the goverment.

vii

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB 1PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 2

1.3 Tujuan 2

1.4 Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Kelarutan hidrogen fluorida 4

2.1. Sifat hidrogen fluorida 5

2.2. Limbah gas 6

2.3. Proses terbentuknya gas hidrogen fluorida (HF) 7

2.4. Faktor- faktor terbentuknya gas HF 7

2.5 Teknologi pembersih gas 8

BAB 3 METODE PENELITIAN 13

3.1. Alat – alat 13

3.2 Bahan -bahan 14

3.3. Prosedur Percobaan 14

3.3.1. Metode Potensiometri 14

3.3.2 Metode HF Analizer 17

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 18

4.1. Data Hasil Pengamatan 18

4.1.1 Metode Potensiometri 18

4.1.2. Metode HF Analizer 19

4.3. Perhitungan 20

4.3.1. Metode Potensiometri 20

4.4. Pembahasan 22

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 24

5.1Kesimpulan 24

5.2 Saran 24

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.5.1 Beberapa elektroda selektif 10

Table 4.1. Pengukuran Potensial Larutan Standar 19

Table 4.2. Pembacaan sampel 19

Kurva 4.1. Pengukuran Potensial Larutan Standar 20

Table 4.3. Data hasil HF analizer dari stag 2 line 3 pada

Halaman

Lampiran Keputusan Mentri Lingkungan Hidup 27

Lampiran gas cleaning sistem 28

Lampiran Production ProcessFlow Of Inalum Smelter 29

PENENTUAN KADAR GAS HF PADA GAS CLEANING SISTEM (GCS) PT INALUM (Persero) DENGAN METODE POTENSIOMETRI DAN METODE HF

ANALIZER

ABSTRAK

Aluminium dihasilkan dari elektrolisis alumina dengan prinsip elektrolisa Hall- Hareult. Pada proses elektrolisa alumina mengalami pengemisian fluorida menghasilkan gas HF.Gas HF yang dikeluarkan dari tungku reduksi pada pabrik peleburan Aluminium dihisap menuju gas cleaning sistem (GC). Gas yang dikeluarkan akan di analisis dengan menggunakan dua metode yaitu: metode potensiometri dan metode HF analizer, dimana dari hasil analisis metode potensiometri didapatkan konsentrasi gas HF sebesar: 0,338 ppm dan analisis menggunakan metode HF analizer didapatkan konsentrasi gas HF sebesar: 0,322 ppm. Hal ini membuktikan bahwa kadar gas HF pada gas cleaning sistem (GC) masih dibawah ambang batas dari kadar yang telah ditetapkan pemerintah . Kata kunci : Gas cleaning sistem, metode potensiometri, metode HF analizer

ABSTRACT

Aluminium produced by electrolysis of alumina with the principle of Hall-Haroult electrolysis. At the proces of alumina, alumina have emission to produce gas HF. HF gas discharge from the reduction furnance in aluminium smelter is inhaled towards the gas cleaning system (GC). Gas issued will be analyzed using two methods: Potentiometric method and HF analizer method, Where analysis result obtained potentiometric method of gas HF concentration is: 0,338 ppm, and the HF analyzer mothods using HF concentration obtained by: 0,322 ppm. This proves that the level of HF gas in the gas cleaning sistem (GC) is still on the verge of the limits of the level that have ben set by the goverment.

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB 1PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 2

1.3 Tujuan 2

1.4 Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Kelarutan hidrogen fluorida 4

2.1. Sifat hidrogen fluorida 5

2.2. Limbah gas 6

2.3. Proses terbentuknya gas hidrogen fluorida (HF) 7

2.4. Faktor- faktor terbentuknya gas HF 7

2.5 Teknologi pembersih gas 8

2.7 Kelebihan dan Kekurangan Metode Potensiometri dan HF analizer 11

2.8. Bahaya hidrogen fluorida 12

BAB 3 METODE PENELITIAN 13

3.1. Alat – alat 13

3.2 Bahan -bahan 14

3.3. Prosedur Percobaan 14

3.3.1. Metode Potensiometri 14

3.3.2 Metode HF Analizer 17

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 18

4.1. Data Hasil Pengamatan 18

4.1.1 Metode Potensiometri 18

4.1.2. Metode HF Analizer 19

4.3. Perhitungan 20

4.3.1. Metode Potensiometri 20

4.4. Pembahasan 22

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 24

5.1Kesimpulan 24

5.2 Saran 24

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.5.1 Beberapa elektroda selektif 10

Table 4.1. Pengukuran Potensial Larutan Standar 19

Table 4.2. Pembacaan sampel 19

Kurva 4.1. Pengukuran Potensial Larutan Standar 20 Table 4.3. Data hasil HF analizer dari stag 2 line 3 pada

Daftar Lampiran

Halaman

Lampiran Keputusan Mentri Lingkungan Hidup 27

Lampiran gas cleaning sistem 28

Lampiran Production ProcessFlow Of Inalum Smelter 29