102 pH yang terlalu tinggi diatas 6, terjadi degradasi yang lebih kuat, sehingga
terbentuknya reaksi samping dan mengakibatkan penurunan kemurnian NLS. Kemurnian NLS yang dihasilkan cukup dipengaruhi oleh suhu. Hal ini
disebabkan karena tenaga kinetik yang dimiliki oleh molekul-molekul zat pereaksi semakin besar. Dengan demikian semakin banyak molekul-molekul yang memiliki
energi pengaktif, akan semakin banyak tumbukan antar molekul yang berinteraksi antar reaktan serta masuknya gugus sulfonat dan garam-nya -NaSO
3 -
mensubtitusi gugus hidroksil lignin -OH semakin sempurna. Pada suhu 70
O
C belum terjadi kenaikan kemurnian NLS dan terjadi kemurnian yang maksimum
ketika suhu mencapai 90
O
C, pada suhu diatas 100
O
C terjadi penurunan kemurnian NLS. Hal ini disebabkan karena temperatur diatas suhu reaksi juga mengakibatkan
degradasi yang kuat dan membentuk reaksi samping yang ditandai dengan perubahan warna produk NLS yang cenderung semakin berwarna coklat tua
Operasi pemisahan dan penanganan sisa lignin dan sisa agen penyulfonasi natrium bisulfit dengan NLS yang terbentuk juga sangat mempengaruhi tingkat
kemurnian NLS, serta suhu pengeringan dijaga dipertahankan dibawah 60 C
4.1.7 Identifikasi Produksi Natrium Lignosulfonat NLS
Identifikasi produksi NLS merupakan uji kualitatif untuk menentukan ada tidaknya gugus sulfonat serta mekanisme pembentukan gugus sulfonat dari reaksi sulfonasi
lignin. Identifikasi mekanisme pembentukan gugus sulfonat menggunakan Fourier Ttransform Infrared
FT-IR, dan dan Liquid Chromatography- Mass Spectrometry LC-MS
A. Identifikasi dengan Spektrofotometer FT-IR
Identifikasi menggunakan spektrofotometer FT-IR dimaksudkan untuk melihat mekanisme reaksi sulfonasi lignin membentuk NLS. Mekanisme reaksi sulfonasi
lignin melalui subtitusi SO
3
dengan gugus –OH; C= serta gugus guaiasil metoksil yang terdapat pada lignin terdapat pada serapan bilangan gelombang
2924; 2852 cm
-1
dan pita serapan 1708,93 cm
-1 ,
dan gugus-gugus fungsional tersebut mengalami reduksi. Keberhasilan sulfonasi lignin dibuktikan dengan
terbentuknya gugus sulfonat SO3
-
yang ditunjukkan oleh adanya pita serapan
103 pada bilangan gelombang 1219 ; 1128 cm
-1
serta adanya rentangan S = O dan S – O yang ditunjukkan pada rentangan bilangan gelombang 1006,84 cm
-1
dan 902,69 cm
- 1
. NLS yang terbentuk memiliki kemiripan dengan natrium lignosulfonat standar dari Aldrich NLS-Aldrich yang memiliki rentangan vibrasi gugus sulfonat SO
3
pada bilangan gelombang 1120 – 1230 dan gugus S=O simetri pada bilangan gelombang 1.005 – 1.055, serta rentangan S-O pada bilangan gelombang 750 –
1000 cm
-1
. Colthup et al, 1975 Spektrum FT-IR lignin sebagai bahan baku dan spektrun FTIR NLS sebagai
produk disajikan pada Tabel 4.7, Tabel 4.8, Gambar 4.18 dan Gambar 4.19. Tabel 4. 7 Pita Serapan Spektrofotometer FT-IR Lignin TKKS dan Indulin AT
Standar Kisaran Pita Serapan
Indulin AT Lignin Isolat
TKKS Keterangan
3450-3400 3411,36 3422,73 Rentangan
OH 2940-2820 2936,36
2924,09, 2852,72
Rentangan OH pada gugus metil dan metilena
1715-1710 -
- Rentangan C=O tak
terkonjugasi dengan cincin aromatik
1675-1660 1668,18 -
Rentangan C=O terkon-jugasi dengan cincin aromatik
1605-1600 1602,27 1602,85 Vibrasi
cincin aromatik
1515-1505 1511,36 1512,19 Vibrasi
cincin aromatik
1470-1460 1465,91 1458,18 Deformasi
C-H asimetri
1430-1425 1427,27 - Vibrasi
cincin aromatik
1370-1365 1365,91 - Deformasi
C-H simetri
1330-1325 - -
Vibrasi cincin
siringil 1270-1275 1270.45 1271,09
Vibrasi cincin
guaiasil 1085-1030 1031,82 1035,99
Deformasi C-H,
C-O Hergert 1971 diacu dalam Fengel dan Wegener 1995
4 5 4 7 . 5
5 0 5 2 . 5
5 5 5 7 . 5
6 0 6 2 . 5
6 5 6 7 . 5
T
39 7
3. 3
6 3699
.4 7
3 516
.23 346
9. 94
330 4.
06 32
6 1
.6 3
3 145
.90 3
6 6.
82 300
3. 17
28 52.
72 23
5 3
.1 6
215 0.
63 193
8. 4
6 188
2. 5
2
170 8.
93 16
2 .8
5 151
2. 19
145 8.
1 8
127 1.
09 121
7. 8
1114 .8
6 103
5. 77
9 00.
76 8
27. 46
73 6.
8 1
678 .94
104
Tabel 4.8 Pita Serapan dan bilangan gelombang NLS standar, NLS-Aldrich dan NLS hasil sulfonasi
Bilangan gelombang cm
-1
NLS standar Bilangan
gelombang cm
-1
NLS-Aldrich Bilangan
gelombang cm
-1
NLS –TKKS Pita serapan gugus
fungsi 3450 – 3400
3448,72 -
rentangan –OH 2.940 – 2.820
2843,07 2927,94 –
2856,58 rentangan C-H
1.715 – 1.710 -
- rentangan C = O
1.675 – 1660 -
- rentangan C = C
1.600 – 1.505 1593,2
1512,19 vibrasi cincin
aromatik 1.470 – 1.460
1460,11 1454,33
deformasi C – H asimetris
1.430 – 1.415 1419,61
1419,61 vibrasi cincin
aromatik 1.370 – 1.365
- -
deformasi C – H simetris
1.330 – 1.325 1323,17
- vibrasi cincin siringil
1.275 – 1.270 -
- vibrasi cincin
guaiasil 1.085 – 1.030
1039,63 -
Deformasi C – H dan C – O
1.230 – 1.120 1207,44
1219,01; 1128,36 vibrasi gugus SO
3
1.055-1005 1,039,63
1006,84 Rentangan S = O
simetri 1.000 – 750
925,85; 862,18;815,89
902,69 rentangan S – O
Gambar 4.18 Spektrum FT-IR Lignin.
Sumber : Colthup, Daly, Wiberley, 1975
Gambar 4.19 Spektrum FT-IR NLS.
4 2 . 5 4 5
4 7 . 5 5 0
5 2 . 5 5 5
5 7 . 5 6 0
6 2 . 5 6 5
6 7 . 5 7 0
T
39 75.29
3886 .56
378 2.41
36 89.83
3394 .72
3356.1 4
29 58.80
2927 .94
2856 .58
2515 .18
2482 .39
240 5
.2 3
2247.0 7
20 98.55
1911 .46
164 5.28
161 6.35
151 2.19
145 4.33
141 9.61
124 7.94
1 219.0
1
1128.3 6
1 006.84
902 .69
675.09
105
B. Identifikasi dengan spektrofotometer LC-MS
Identifikasi dengan spektrofotometer LC-MS dimaksudkan untuk mengetahui distribusi perkiraan bobot molekul Mr NLS hasil sulfonasi.
Spektrum NLS dan NLS-Aldrich disajikan pada Gambar 4.20 dan Gambar 4.21
Gambar 4.20 Spektrum LC-MS NLS.
Gambar 4.21 Spektrum LC-MS NLS-Aldrich.
106
Berdasarkan fragmen-fragmen gugus fungsi yang diperoleh dari hasil analisis menggunakan LC-MS antara NLS hasil sulfonasi dibandingkan dengan NLS standar
NLS-Aldrich diperoleh banyak persamaan seperti disajikan pada Tabel 4.9 Tabel 4.9 Fragmen gugus fungsi NLS hasil sulfonasi dan NLS-Aldrich
Fragmen: bobot molekul mz NLS hasil sulfonasi
NLS-Aldrich 104,9152
116,0616 184,9919
186.8722 235,9286
268,8310 350,7819
391,0429 464,1145
104,9176 116,0560
185,0058 186,8757
235,9385 268,8408
350,7970 391,0652
464,1327
Berdasarkan data fragmen di atas menunjukkan bahwa beberapa gugus fungsi yang terdapat pada NLS maupun NLS-Aldrich memiliki kemiripan struktur, dan
kemungkinan besar antara senyawa NLS hasil sulfonasi dengan NLS standar NLS- Aldrich memiliki senyawa yang sama, yang berasal dari senyawa monomer asal,
berupa koniferil alkohol. Hasil intrepretasi berdasarkan hasil spektrometer massa, menggunakan program
Dictionary Natural’s Product DNP, diperoleh gugus lignin koniferil alkohol
sebagai berikut.
O
OH HO
Lignin koniferil alkohol BM: 180 mz
107 Kemungkinan struktur lignin terfragmentasi sebagai yaitu 2 dua buah lignin
koniferil alkohol yang dihubungkan oleh atom sulfur S dan mempunyai bobot molekul sebesar 390 mz: BM + H = 391 mz
4.1.8 Karakteristik Sifat Fisiko-kimia Natrium Lignosulfonat NLS
