Proses ini pada umumnya menurunkan kapasitas dari adsorben karena gaya adhesinya yang kuat sehingga proses ini tidak reversibel Bernasconi et al, 1995.
Metode adsorpsi dapat diterapkan untuk memperoleh karotenoid yang terdapat dalam suatu campuran minyak. Biasanya dilakukan di dalam proses pemucatan
minyak sawit Ooi et al, 1994; Choo, 1995. Metode adsorpsi fase tebalik reverse phase adsorption melalui jalur metil ester mampu menghasilkan lebih dari 90.
Naibaho 1983 telah mengekstrak karotenoid dari bleaching earth komersil dengan beberapa tahap.
2.5. ADSORBEN SINTETIK BAHAN POLIMER BERBAHAN POLIETILENA
Adsorben adalah bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat besar. Permukaan yang luas ini terbentuk karena banyaknya pori yang halus pada
padatan tersebut. Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori
atau pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya sangat kecil maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar dari
permukaan luar. Biasanya luasnya berada dalam ukuran 200 - 1000 m
2
g adsorben dengan diameter pori sebesar 0,0003 – 0,02 m Bernasconi et al, 1995.
Banyak adsorben yang telah digunakan pada penjumputan karotenoid. Attalpulgit adalah jenis mineral silika magnesium aluminium dalam bentuk kristal,
serta memiliki struktur khusus rantai berlapis. Attaupulgit memiliki sifat koloid yang sangat baik sebagai bahan polimer anorganik dalam penyerapan karotenoid Arisurya,
2009. Magnesium silikat sintetik mampu menghilangkan bahan pengotor seperti sabun, bau, klorofil pada biodiesel Bryan, 2005.
2.5.1.Alkena Olefin
Sebuah alkena ialah suatu hidrokarbon yang mengandung suatu ikatan rangkap, kadang-kadang alkena disebut dengan olefin dari kata olefinat gas yang
membentuk minyak. Alkena adalah suatu senyawa tak jenuh, berikatan geometrik membentuk hibridisasi sp
2
.
Universitas Sumatera Utara
Alkena dapat dibuat dengan reaksi eliminasi alkohol dalam asam kuat atau alkil halida dalam basa kuat. Alkena dapat mengalami reaksi-reaksi addisi lazim
seperti dengan hidrogen, klor atau dengan hidrogen halida, reaksi hidrogenasi katalitik, oksidasi dan polimerisasi. Polimerisasi alkena seara addisi menghasilkan
suatu polietilena.
2.5.2. Polietilena
Polietilena dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilena pada pemecahan minyak bumi, gas alam atau asetilena. Polimerisasi etilena ditunjukkan pada reaksi
dibawah ini.
C
C H
H
H H
n C
C H
H H
H
n etilena
Gambar 2.4. Polimerisasi Polietilena
Polietilena adalah salah satu dari poliolefin yang paling banyak digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan berbagai jenis peralatan rumah tangga dan
kemasan makanan maupun minuman. Pemanfaatannya yang sangat luas dimungkinkan karena polimer ini memiliki banyak sifat-sifat yang bermanfaat antara
lain daya tahan terhadap zat kimia dan benturan yang baik, mudah dibentuk dan dicetak, ringan dan harganya murah.
Akan tetapi, karena kekristalan dan sifat hidrofobnya yang tinggi, energi permukaannya yang rendah, serta terbatasnya sifat aktif yang ada pada permukaan
polietilena, membatasi pemanfaatan polietilena tersebut dalam beberapa bidang aplikasinya seperti perekatan, pengecatan, dan pencetakan. Secara umum, beberapa
sifat tertentu seperti komposisi kimia, hidrofilitas, kekasaran, kekristalan, daya hantar listrik, daya adhesi, dan kelumasan dibutuhkan untuk pemanfaatan polimer tersebut.
Untuk meningkatkan kesesuaian sifatnya compability, salah satu cara yang sudah dikembangkan adalah dengan memodifikasi permukaan polietilena agar dapat
berinteraksi dengan bahan lain sehingga memenuhi persyaratan sesuai dengan peruntukan yang diinginkan.
Universitas Sumatera Utara
Secara kimia polietilena sangat resisten. Polimer ini tidak larut dalam pelarut apapun pada suhu kamar, tetapi menggembung oleh hidrokarbon dan tetraklorometana
karbon tetra klorida. Polietilena tahan terhadap asam dan basa, tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat. Polietilena tidak tahan terhadap cahaya dan oksigen Cowd,
1991.
Polietilena pada dasarnya adalah homopolimer dari etilena, tetapi sekarang kebanyakan polietilena merupakan kopolimer etilena dengan 10 nya merupakan α-
olefin, seperti 1-butena, 4-metilpentena, 1-heksena, dan i-oktena. LDPE dan beberapa jenis HDPE tingkat tinggi merupakan homopolimer. LDPE adalah merupakan rantai
polimer dengan kristalinitas 40-60. Densitas polietilena biasanya berkisar 0.880 sampai 0.975 grcm
3
.
Polietilena sebagiannya merupakan amorf sedangkan sebagian lagi merupakan kristalin. Rantai samping dari polietilena ini merupakan aktor penentu utama dalam
penentuan derajat kristalinitas. HDPE 90 merupakan kristal, sedangkan HDPE yang derajat kristalinitasnya dibawah 50 adalah suatu amorf.
Jenis polietilena yang banyak digunakan adalah LDPE low density polyethylene yang mempunyai rantai bercabang dan HDPE high density
polyethylene yang tidak mempunyai cabang tetapi merupakan rantai utama yang lurus. LDPE bersifat lentur, ketahanan listrik yang baik, kedap air, lebih lunak
daripada HDPE. HDPE memiliki kecenderungan tidak tahan terhadap perubahan cahaya sehingga mudah berubah warna oleh pengaruh cahaya matahari.
Tabel 2.4. Sifat Fisik dan Mekanik Polietilena
Sifat Fisik dan Mekanik LDPE Rantai Cabang
HDPE Rantai Lurus
Berat jenis gcm
3
0.91 – 0.94 0.95 – 0.97
Titik Leleh
o
C 105 – 115
135 Kekerasan
44 – 48 55 – 70
Kapasitas Panas kJ
-1
kg
-1
K
-1
1.916 1.916
Regangan 150 – 60
12 – 700 Tegangan Tarik Nm
2
15.2 – 78.6 17.9 – 33.1
Tegangan Impak 16
0.8 – 14
Universitas Sumatera Utara
Konstanta Dielektrik 2.28
2.32 Resitivitas Ohm cm
6 x 10
5
6 x 10
5
2.5.3. Proses Grafting
Salah satu metode modifikasi yang diketahui efektif untuk memasukkan sifat- sifat yang diinginkan kedalam polietilena adalah teknik grafting tempelcangkok.
Kelebihan teknik grafting ini adalah polietilena dapat difungsionalisasikan berdasarkan sifat yang dimiliki oleh monomer yang terikat secara kovalen tanpa
memengaruhi struktur dasar polietilena. Modifikasi suatu polimer dengan teknik grafting melibatkan pembentukan sifat aktif berupa radikal bebas atau ion terlebih
dahulu pada polimer induk. Pembentukan sifat aktif pada polimer induk dapat dilakukan dengan dua cara, yakni metode kimia dan metode fisika. Dengan metode
kimia, radikal terbentuk pada polietilena akibat abstraksi atom hidrogen oleh radikal inisiator seperti BPO benzoil Peroksida, AIBN azobisisobutyronitrile, atau bahan
pengoksidasi seperti garam Serium Malcolm,1989.
Polietilena yang digrafting itu kemudian diproses ekstrusi biasa atau dicetak menjadi produk yang diharapkan.
Berlangsungnya reaksi grafting dalam ekstruder ialah karena : a.
Granul polimer dilelehkan pada daerah awal umpan ekstrudernya b.
Katalis peroksida diinjeksikan kedalam ekstruder, membentuk loka aktif pada rantai utama polimer
c. Monomer diinjeksikan ke lelehan tadi. Terkadang katalis dan momnomernya
tercampur d.
Komponen-komponen dicampur dengan laju geser yang tinggi e.
Monomer dan produk saling samping dikeluarkan dari campuran lelehan pada daerah pengatsiran vakum
f. Lelehan reaksi diekstrusi dan dipeletkan sebagai bahan baku granul dan
dibentuk menjadi produk akhir.
Universitas Sumatera Utara
Pemprosesan reaktif amat bermanfaat untuk grafting sejumlah besar monomeroligomer reaktif panas seperti maleat anhidrida atau amina reaktif yang
dapat diinjeksikan sepanjang ekstruder Hartomo, 1993
2.5.4. Inisiator
Kebanyakan polimer sintetis secara komersil dapat dihasilkan melalui proses polimerisasi reaksi rantai yang kadang-kadang disebut dengan polimerisasi addisi.
Penggunaan terbanyak dari inisiator organik seperti benzoil peroksida sering digunakan sebagai perekat yang bagiannya sama dari suatu cairan seperti dibutil ftalat.
Peroksida organik mudah diuraikan dan peroksida organik harus dipegang hati-hati. Peruraian mereka mungkin dipercepat dengan pemanasan Seymour, 1975.
X
X
2 X
.
Cl
Cl
2 Cl
.
Klor Radikal Klor
O O
2
O
.
Peroksida
Radikal Peroskida
R
O O
O O
O
2 R
O .
O
Perester
Radikal Perester
2 R
.
+ CO
2 Radikal Alkil
R
N N
R
2 R
.
+ N
2 Senyawa Azo
Radikal Alkil
Gambar 2.5. Reaksi Pemecahan Inisiator organik
Kebanyakan pemicu yang digunakan secara luas adalah radikal bebas yang dihasilkan dari peruraian peroksida. Peroksida organik seperti benzoil peroksida
diuraikan dengan mudah untuk menghasilkan radikal bebas benzoil. Kemudian radikal bebas benzoil diuraikan untuk membentuk karbon dioksida CO
2
dan radikal fenil dapat digambarkan sebagai berikut :
C O
O O C O
Heat
2
C O
.
O
. +
CO
2
Benzoil Peroksida Radikal Benzoil
Fenil
Gambar 2.6. Reaksi pemecahan benzoil peroksida
Universitas Sumatera Utara
Radikal bebas fenil itu kemudian ditambahkan ke sebuah monomer vinil seperti stirena C
6
H
5
CH=CH
2
. Untuk menghasilkan sebuah radikal bebas yang baru dapat merambat propagasi dengan monomer-monomer vinil lainnya.
Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang dari
berbagai polimer dan material polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas. Peroksida organik seperti benzoil peroksida
diuraikan dengan mudah untuk menghasilkan radikal bebas benzoil. Benzoil peroksida mempunyai waktu paruh yang dipengaruhi tekanan dan suhu, waktu paruh relatif kecil
yaitu 0.37 jam pada suhu 100
o
C. penambahan sejumlah tertentu zat pembentuk radikal akan memberikan ikatan bagi bahan polimer Almalaika, 1997
2.5.5. Maleat anhidrida
Maleat anhidrida dengan berat molekul 98,06, larut dalam air, meleleh pada suhu 57-60
o
C, mendidih pada 202
O
C dan spesifik graffiti 1,5. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh merupakan bahan mentah dalam sintesa resin poliester,
pelapisan permukaan karet, deterjen, bahan additif dan minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia yang khas yaitu adanya
ikatan etilenik dengan gugus karbonil disalamnya, ikatan ini berperan dalam reaksi addisi.
Dalam penelitian diharapkan maleat anhidrida tergrafting menempel pada polimer sehingga sifat fisik dan kimia dari polietilena dapat berubah dan dapat
menghasilkan produk yang lebih baik. Adapun beberapa gambaran sifat-sifat maleat anhidrida dapat dijelaskan dalam tabel berikut ini :
Tabel 2.5. Sifat-sifat Maleat anhidrida
Deskripsi Berwarna atau padatan Putih
Rumus Molekul C
4
H
2
O
3
Berat Molekul 98.06 gmol
Titik Didih 202
o
C Titik Leleh
52.8
o
C Tekanan
0.1 torr 25
o
C Kelarutan
Larut dalam air, eter, asam asetat, kloroform, aseton, etil asetat, benzene
Universitas Sumatera Utara
2.5.6. Tahapan-tahapan dalam Reaksi Grafting dan Polimerisasi
2.5.6.1.Inisiasi Tahap inisiasi adalah tahap pembentukan awal radikal-radikal bebas. Radikal
bebas dapat dihasilkan terutama melalui dekomposisi termal senyawa peroksida dan hidroperoksida, bias juga melalui senyawa azo atau diazo. Radikal dari katalis beradisi
pada ikatan rangkap dua karbon-karbon dari monomer vinil. Contohnya pada etilena : R – O – O – R 2 R – O
.
Peroksida Organik dua radikal
RO
.
+ CH
2
=CH
2
RO-CH
2
-CH
2
.
Radikal Katalis Vinil Radikal Bebas Karbon Hasilnya ialah radikal bebas karbon, yang beradisi pada molekul etilena lain secara
berkelanjutan.
2.5.6.2.Propagasi Setelah terbentuk, radikal bebas tersebut akan mengawali sederetan reaksi
dimana terbentuk radikal bebas baru. Secara kolektif, terbentuknya reaksi-reaksi ini disebut tahap propagasi. Rantai karbon terus tumbuh memanjang sampai terjadi reaksi
penghentian rantai mungkin melalui penggabungan dua radikal.
Pada hakikatnya, pembentukan awal beberapa radikal bebas mengakibatkan perkembangbiakan radikal-radikal bebas baru dalam suatu reaksi rantai radikal.
2.5.6.3.Terminasi Proses propagasi akan berlangsung sampai molekul monomer habis bereaksi.
Bila konsentrasi monomer sistem menurun, kemungkinan reaksi antara pusat aktif dengan monomer menjadi kecil. Sebaliknya pusat aktif akan cenderung berinteraksi
satu sama lain dengan spesies lain dalam sistem membentuk molekul primer yang mantap.
Disamping ketiga reaksi proses inisiasi, propagasi, terminasi di atas, polimerisasi radikal selalu diikuti proses lain yang melibatkan interaksi radikal dengan
Universitas Sumatera Utara
+
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
MAH CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
.
+ CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
MA .
CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
+ CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
+
CH
2
- CH=CH - CH
2
molekul disekitar pelarut, aditif bahkan monomer. Interaksi ini dikenal dengan nama proses alih rantai. Dalam hal ini radikal semua akan di non aktifkan oleh bahan
pengalih rantai dan membentuk radikal baru yang mantap Seymour, 1975
Menurut Ghaemy 2003, berikut reaksi polimerisasi radikal maleat anhidrida dan polietilena dengan benzoil peroksida sebagai pemicu dari mulai proses inisiasi,
propagasi dan terminasi : 1
Dekomposisi Peroksida R-O-O-R 2 RO
.
2 Inisiasi
RO
.
+
CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
R-OH +
3 Propagasi
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
+ MA
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
MA
.
4 Transfer Rantai :
5 Terminasi :
Disproporsionasi
CH
2
- CH - CH
2
- CH
2
CH
2
- CH
2
- CH - CH
2
Ikat silang Polimer
Gambar 2.7. Mekanisme reaksi pencangkokan grafting maleat anhidrida terhadap polietilena dengan inisiator suatu peroksida Benzoil Peroksida
2.6. Kalsium
