Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Linear Alkylbenzene Sulphonate Terhadap Tegangan Antarmuka Dan Viskositas Sistem Air-Minyak Tanah.

(1)

PENGARUH KONSENTRASI SURFAKTAN LINEAR

ALKYLBENZENE SULPHONATE TERHADAP TEGANGAN

ANTARMUKA DAN VISKOSITAS SISTEM

AIR-MINYAK TANAH

SKRIPSI

SRI MEGA WATI

050802015

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

(2)

PENGARUH KONSENTRASI SURFAKTAN LINEAR ALKYLBENZENE

SULPHONATE TERHADAP TEGANGAN ANTARMUKA DAN VISKOSITAS

SISTEM AIR-MINYAK TANAH

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

SRI MEGA WATI 050802015

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2012

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH KONSENTRASI SURFAKTAN

LINEAR ALKYLBENZENE SULPHONATE

TERHADAP TEGANGAN ANTARMUKA DAN VISKOSITAS SISTEM AIR-MINYAK TANAH

Kategori : SKRIPSI

Nama : SRI MEGA WATI

Nim : 050802015

Program studi : SARJANA (S1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di

Medan, Januari 2012

Komisi Pembimbing :

Pembimbing II, Pembimbing I,

Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si Drs. Darwin Yunus Nasution, M.S

NIP. 196106141991031002 NIP. 195508101981031006

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan Nst. MS. NIP. 195408301985032001

(4)

PERNYATAAN

PENGARUH KONSENTRASI SURFAKTAN LINEAR ALKYLBENZENE

SULPHONATE TERHADAP TEGANGAN ANTARMUKA DAN VISKOSITAS

SISTEM AIR-MINYAK TANAH

SKRIPSI

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

Medan, Januari 2012

SRI MEGA WATI

050802015

(5)

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahim

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains pada jurusan Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universias Sumatera Utara.

Keberhasilan dari penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dan telah memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Untuk itu penulis menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam buat Ibunda Harisah Nasution yang selalu mendoakan, memberi perhatian, dan menjadikan inspirasi di setiap langkah hidup saya. Serta abangda Obob beserta istri dan pangeran kecil Rahmansyah yang selalu mendukung saya dalam suka dan duka. Tak lupa pula suamiku terkasih yang selalu menyemangati dan mendukung setiap langkah yang saya ambil.

Dengan segala kerendahan hati tidak lupa saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing I dan Bapak Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan petunjuk kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Ibu DR. Rumondang Bulan. Nst, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan skretaris jurusan Kimia FMIPA-USU, serta seluruh staff pegawai Departemen Kimia.Bapak dan Ibu dosen yang telah membagikan ilmunya kepada saya selama studi. Dan tak lupa saya menyampaikan penghargaan kepada kepala laboratorium Kimia Fisika dan Kimia Polimer, staff, serta seluruh rekan asisten, Misbah, Mail, Destia, Rafika, Wulan, Tisna, Wimpy, Rudnin, dan Rinna yang telah memberi semangat dan kerjasama yang baik selama ini. Teman satu bimbingan yang mendorong saya untuk lebih baik lagi. Teman-teman stambuk 2005 yang selalu memberikan dukungan dan semangat walaupun telah lebih dulu meninggalkan kampus tercinta ini. Hanya Allah yang dapat membalas segala kebaikan yang telah kalian berikan kepada penulis. Penulis berharap Allah memberikan Berkah-Nya berlipat ganda kepada kalian, amin ya Rabbalalamin

Medan, Januari 2012 Penulis

(6)

ABSTRAK

Pengaruh konsentrasi surfaktan Linear Alkylbenzene Sulphonate(LAS) terhadap tegangan antarmuka dan viskositas sistem air-minyak tanah telah dilakukan. Variasi konsentrasi surfaktan LAS adalah 0,25%;0,5%;1,0%;1,5% dan 2,0% v/v dengan laju pengadukan 800 rpm

pada suhu kamar(30oC). Nilai densitas ditentukan menggunakan piknometer, nilai tegangan

antarmuka menggunakan tensiometer cincin Du Nouy dan nilai viskositas menggunakan viskometer Ostwald. Berdasarkan data yang diperoleh dan analisis variansi terhadap data dapat disimpulkan bahwa tegangan antarmuka sistem air-minyak tanah menurun bila konsentrasi surfaktan LAS meningkat dan viskositasnya akan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi surfaktan LAS.

(7)

THE EFFECT OF LAS SURFACTANT CONCENTRATION TO THE INTERFACIAL TENSION AND VISCOSITY OF WATER-KEROSENE SYSTEM

ABSTRACT

The effect of Linear Alkylbenzene Sulphonate LAS surfactant to the interfacial tension and viscosity of water-kerosene system have been perfomed. Variation of LAS surfactant concentration was 0.25%;0.5%;1.0%;1.5% and 2.0% v/v with stirring speed 800 rpm at room

temperature (30oC). Density value was determined by using picnometer, interfacial tension

value by using Du Nouy ring tensiometer and viscosity value by using viscometer Ostwald. Based on the obtained data and Analysis of Variance can be concluded that the interfacial tension of water-kerosene system decreased when LAS surfactant consentration increased and the viscosity value would be increased with the increasing of LAS surfactant concentration.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR LAMPIRAN xi

DAFTAR SINGKATAN xii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Permasalahan 2

1.3. Tujuan Penelitian 2

1.4. Pembatasan Masalah 2

1.5. Manfaat Penelitian 2

1.6. Metodologi Penelitian 2

1.7. Lokasi Penelitian 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pembentukan Minyak Bumi 4

2.2. Surfaktan 6

2.2.1. Pembagian Surfaktan 7

2.2.2. Surfaktan Anionik 8

2.3. Tegangan Permukaan 9

2.3.1. Kohesi dan Adhesi 11

2.3.2. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan 12

2.3.3. Metode Penentuan Tegangan Permukaan 13

2.3.4. Metode Cincin Du Nouy 14

2.4. Viskositas 15

2.4.1. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viskositas 16

2.4.2. Metode Penentuan Viskositas dengan Viskometer Ostwald 17 BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1. Bahan 20

3.2. Alat 20

3.3. Metode Penenelitian 21

3.3.1. Populasi 21

3.3.2. Pengambilan Data 21

(9)

3.3.2.1. Perhitungan Nilai Densitas dari Sistem Air-Minyak

Tanah 23

3.3.3.2. Perhitungan Nilai Tegangan Antarmuka Sampel 23

3.3.3.3. Perhitungan Nilai Viskositas Sampel 24

3.3.3.3. Analisis Variansi 24

3.4. Skema Pengambilan Data 26

3.4.1. Pembuatan Sistem Air-Minyak Tanah 26

3.4.2. Pengukuran Densitas 26

3.4.3. Pengukuran Tegangan Antarmuka 27

3.4.4. Pengukuran Viskositas 27

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil 28

4.2. Pembahasan 29

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 32

5.2. Saran 32

DAFTAR PUSTAKA 33

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Perubahan tegangan permukaan oleh konsentrasi surfaktan 7

Tabel 2.2 Tegangan permukaan cairan 10

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Pori batuan 1

Gambar 2.2. Struktur Linear alkylbenzene sulphonate 8

Gambar 2.3. Kerja adhesi dan kohesi 12

Gambar 4.1. Grafik hubungan konsentrasi terhadap tegangan antarmuka sistem

air-minyak tanah 29

Gambar 4.2. Grafik hubungan konsentrasi terhadap viskositas sistem air-minyak

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1. Lampiran I. Hasil Pengukuran Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak

Tanah dengan Variasi Konsentrasi LAS 33 2. Lampiran II. Hasil Pengukuran Densitas Lapisan Atas dan Lapisan Bawah

Sistem Air-Minyak Tanah dengan Variasi Konsentrasi LAS 33 3. Lampiran III. Hasil Perhitungan Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak

Tanah dengan Faktor Koreksi 34 4. Lampiran IV. Data dari Tabel III untuk Perhitungan ANAVA 34 5. Lampiran V. Hasil Perhitungan ANAVA Tabel III 34 6. Lampiran VI. Hasil Pengukuran Densitas Sistem Air-Minyak Tanah dengan

Variasi Konsentrasi LAS 34 7. Lampiran VII. Hasil Pengukuran Waktu Alir Sistem Air-Minyak Tanah dan

Perhitungan Viskositas dengan Variasi Konsentrasi LAS 35 8. Lampiran VIII. Data dari Tabel VII untuk Perhitungan ANAVA 35 9. Lampiran IX. Hasil Perhitungan ANAVA Tabel VIII 35 36 36 37 37 37 37 38 38 38

(13)

DAFTAR SINGKATAN

LAS = Linear alkylbenzene sulphonate

AS = Alkohol sulfonat

AOS = Alpha olefin sulfonat

SAS = Secondary alkana sulfonat

JKT = Jumlah kuadrat total

JKA = Jumlah kuadrat antar kelompok

JKD = Jumlah kuadrat dalam kelompok

RKA = Rata-rata kuadrat antar kelompok

RKD = Rata-rata kuadrat dalam kelompok

cP = Centi Poisse

rpm = Rotary per minute

(14)

ABSTRAK

pada suhu kamar(30oC). Nilai densitas ditentukan menggunakan piknometer, nilai tegangan

(15)

THE EFFECT OF LAS SURFACTANT CONCENTRATION TO THE INTERFACIAL TENSION AND VISCOSITY OF WATER-KEROSENE SYSTEM

ABSTRACT

temperature (30oC). Density value was determined by using picnometer, interfacial tension

(16)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Perlu diketahui bahwa minyak di dalam bumi bukan berupa wadah yang menyerupai danau, namum berada di dalam pori-pori batuan bercampur bersama air. Reservoar adalah batuan yang merupakan wadah bagi hidrokarbon untuk berkumpul dari proses migrasinya. Reservoar ini biasanya adalah batupasir dan batuan karbonat, karena kedua jenis batu ini memiliki pori yang cukup besar untuk tersimpannya hidrokarbon. Reservoar sangat penting karena pada batuan inilah minyak bumi di produksi.

Apabila sistem pori-pori batuan dapat dipandang sebagai sistem kapiler yang terdiri dari badan berpori dan saluran berpori, maka untuk batuan yang basah air, tekanan yang diperlukan untuk mendorong minyak bumi terlalu besar. Salah satu cara untuk memperkecil tekanan kapiler adalah dengan menurunkan tegangan antarmuka dan kekentalan (viskositas) sistem air-minyak bumi.

Adapun bahan kimia yang dapat digunakan untuk menurunkan tegangan antarmuka sistem air-minyak bumi adalah larutan alkali ataupun surfaktan. Dalam pemakaiannya larutan alkali dengan variasi antara 0,05N–0,30N membentuk surfaktan secara alami dengan asam organik dari minyak bumi sebagaimana penelitian terdahulu oleh Juharuddin Nasution, 1996.

Surfaktan anionik merupakan surfaktan yang paling banyak digunakan dalam industri detergen dan merupakan salah satu surfaktan yang memiliki peran yang baik dalam menurunkan tegangan antarmuka sistem minyak-air sebagaimana dilaporkan Leksono Mucharam, 2007.

Salah satu surfaktan anionik adalah Surfaktan Linear Alkilbenzena Sulfonat (LAS). Pengaruh Surfaktan Linear Alkylbenzene Sulphonate telah diteliti dalam mempercepat bioremediasi limbah minyak bumi oleh Putu Suardana, 2005.

(17)

Penelitian ini mengevaluasi pengaruh konsentrasi surfaktan Linear

Alkylbenzene Sulphonate (LAS) terhadap tegangan antarmuka dan viskositas sistem

air-minyak tanah.

1.2. Permasalahan

1. Apakah ada pengaruh konsentrasi surfaktan terhadap tegangan antarmuka dan

viskositas dari sistem air-minyak tanah.

1.3. Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada :

1. Minyak tanah yang digunakan diperoleh dari pangkalan minyak tanah di

Jl.S.M.Raja, Medan.

2. Surfaktan yang digunakan adalah surfaktan anionik Linear Alkylbenzene

Sulphonate (LAS).

3. Laju pengadukan 800 rpm

1.4. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh antara konsentrasi surfaktan terhadap tegangan antarmuka dan viskositas sistem air-minyak tanah.

1.5. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai bahan informasi mengenai aplikasi surfaktan dalam pengeboran minyak bumi untuk minyak bumi yang tertinggal di dalam reservoar dengan cara menurunkan tegangan antarmuka dan viskositas sistem air-minyak bumi.

1.6. Metodologi Penelitian

Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium dengan menggunakan minyak tanah yang diperoleh dari pangkalan minyak tanah Jl.S.M.Raja, sebagai populasi yang

(18)

bersifat homogen yang kemudian diaduk dengan larutan surfaktan dengan berbagai variasi. Adapun tahapan-tahapannya meliputi :

1. Pembuatan sistem air-minyak tanah

Ditentukan tegangan antarmuka dengan menggunakan tensiometer Du Nouy, viskositas menggunakan viskometer Ostwald dan densitas dengan menggunakan piknometer dari sistem air-minyak tanah dengan berbagai variasi konsetrasi surfaktan.

2. Analisa data dilakukan dengan menggunakan Analisis Variansi (ANAVA)

untuk melihat ada atau tidaknya pengaruh dari penambahan surfaktan terhadap tegangan antarmuka dan viskositas sistem air-minyak tanah

1.7. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika FMIPA USU dan Laboratorium Farmasi Fisis Fakultas Farmasi USU.

(19)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pembentukan Minyak Bumi

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas hitam adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme tersebut mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu, dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik tersebut dan mengubahnya menjadi minyak dan gas.

Gambar 2.1. Pori batuan

• Abu-abu adalah pasir

• Biru adalah air

• Hitam adalah minyak

Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam

(20)

kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap. Walaupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.

Ada tiga macam teori yang menjelaskan proses terbentuknya minyak dan gas bumi. Teori pertama adalah teori biogenetik atau lebih di kenal dengan teori organik. Yang kedua adalah teori anorganik, sedangkan yang ketiga adalah teori duplex yang merupakan perpaduan dari kedua teori sebelumnya. Teori duplex yang banyak di terima oleh kalangan luas menjelaskan bahwa minyak dan gas bumi berasal dari berbagai jenis organisme laut baik hewani maupun nabati.

Di perkirakan bahwa minyak bumi berasal dari materi hewani dan gas bumi berasal dari materi nabati. Yang jelas minyak dan gas bumi terdiri dari senyawa kompleks yang unsur utamanya adalah karbon (C) dan unsur hidrogen (H). secara sederhana senyawa ini dapat ditulis dengan rumus kimia CXHY

Pada zaman purba, di darat dan di laut hidup beraneka ragam binatang dan tumbuh-tumbuhan. Binatang serta tumbuh-tumbuhan yang mati ataupun punah itu akhirnya tertimbun di bawah endapan Lumpur. Endapan Lumpur ini kemudian di hanyutkan oleh arus sungai menuju lautan, bersama bahan organik lainnya dari daratan.

, sehingga sering di sebut sebagai senyawa hidrokarbon.

Akibat pengaruh waktu, temperatur tinggi dan tekanan beban lapisan batuan di atasnya binatang serta tumbuh-tumbuhan yang mati tadi berubah menjadi bintik-bintik dan gelembung minyak atau gas.

Akibat pengaruh yang sama, maka endapan Lumpur berubah menjadi batuan sediment. Batuan lunak yang berasal dari Lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan induk. Selanjutnya minyak dan gas ini akan bermigrasi menuju tempat yang bertekanan lebih rendah dan akhirnya terakumulasi di tempat yang di sebut perangkap (trap).

Suatu perangkap dapat mengandung:

• Minyak, gas, dan air

• Minyak dan air

(21)

Karena perbedaan berat jenis, apabila ketiga-tiganya berada dalam suatu perangkap dan berada dalam keadaan stabil, gas senantiasa berada di atas, minyak di tengah dan air di bagian bawah. Gas yang terdapat bersama-sama minyak bumi di sebut associated gas sedangkan yang terdapat sendiri dalam suatu perangkap disebut non-associated gas.

Dalam proses pembentukan minyak bumi diperlukan waktu yang masih belum bisa di tentukan sehingga mengenai hal ini masih terdapat pendapat yang berbeda-beda. Ada yang mengatakan ribuan tahun, ada yang mengatakan jutaan tahun bahkan ada yang mengatakan lebih dari itu (anonim, 2008).

2.2. Surfaktan

Istilah surfaktan (surface active agent ) pada umumnya digunakan untuk menggambarkan molekul yang berinteraksi pada permukaan cairan. Surfaktan terdiri dari dua bagian, yaitu gugus hidrofobik dan hidrofilik. Surfaktan dapat digunakan dalam sistem cairan ataupun bukan cairan. Pernyataan lain adalah amfifil yang mengingatkan bahwa molekul atau ion mempunyai afinitas tertentu baik terhadap pelarut polar maupun nonpolar. Sebagai contoh, alkohol – alkohol rantai lurus, amina – amina dan asam – asam adalah amfifil yang berubah dari hidrofilik dominan menjadi lipofilik apabila jumlah atom karbon dalam rantai alkil naik. Amfifilik merupakan sifat dari zat aktif permukaan yang menyebabkan zat ini diadsorbsi pada antarmuka, apakah ini cair/gas atau cair/cair. Jadi dalam suatu disperse dalam air dari amil alkohol, gugus alkoholik polar dapat bergabung dengan molekul – molekul air (Miller, 1930).

Surfaktan merupakan senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan dari suatu larutan, tegangan antarmuka antara dua larutan, atau bahkan tegangan antarmuka antara larutan dan zat padat. Surfaktan dapat berfungsi sebagai detergen, zat pembasah, emulsifier, zat pembusa dan zat pendispersi (Rosen, 2010)

Apabila pada permukaan antara dua fasa yang bersih (seperti gas-cairan dan cairan-cairan) dtitambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan teradsorbsi pada permukaan dan komponen ini akan sangat mempengaruhi sifat permukaan. Adsorbsi molekul zat terlarut dari larutan oleh permukaan padatan

(22)

mengadsorbsi adsorbat polar secara kuat dan mengadsorbsi adsorbat nonpolar secara lemah. Sebaliknya adsorben nonpolar cenderung umtuk mengadsorbsi secara kuat adsorbat nonpolar dan mengadsorbsi adsorbat polar secara lemah (Alberty, dkk,1984).

Surfaktan dapat menurunkan tegangan permukaan dengan baik jika digunkan dalam konsentrasi yang sangat rendah. Contohnya Softanol 90 menurunkan tegangan permukaan air dari 73 menjadi 30 dyne/cm pada konsentrasi 0,005% dan etanol pada konsentrasi 20% menurunkan tegangan permukaan air menjadi 38 dyne/cm, sebagaimana terlihat pada tabel dibawah ini:

Tabel 2.1. Perubahan tegangan permukaan oleh konsentrasi surfaktan

Tegangan permukaan air (dyne/cm) 73 50 40 30 22

Softanol 90 0 0,003 0,005 0,008 -

Etanol 0 9 18 40 100

2.2.1. Pembagian Surfaktan

Pada umumnya gugus hidrofobik merupakan gugus hidrokarbon yang berantai panjang dan gugus hidrofil merupakan gugus yang mempunyai kepolaran yang tinggi yang dapat meningkatkan kelarutan. Berdasarkan sifat dari gugus hidrofiliknya surfaktan dibagi menjadi empat jenis, yaitu :

• Anionik, yaitu surfaktan dengan bagian aktif permukaannya mengandung

muatan negatif. Contohnya RC6H4SO3-Na+

• Kationik, yaitu surfaktan dengan bagian aktif permukaan mengandung muatan

positif. Contohnya RNH

(alkil benzena sulfonat).

3+Cl

-• Nonionik, yaitu surfaktan dengan bagian aktif tidak mengandung muatan

apapun. Contohnya ROCH

(garam amina rantai panjang).

2CH2

• Ampoterik atau zwitterionik yaitu surfaktan yang mengandung muatan negatif

maupun muatan positif pada bagian aktif permukaannya. Contohnya RN

O-(polioksietilen).

(23)

2.2.2. Surfaktan Anionik

Surfaktan anionik merupakan komponen utama dari detergen, dimana penjualannya mencapai 60 juta dolar di seluruh pasar Dunia. Surfaktan anionik juga digunakan dalam pembersih permukaan, produk perawatan tubuh, bahan – bahan farmasi dan lain sebagainya. Di dalam berbagai aplikasi, surfaktan anionik dicampur dengan surfaktan anionik lainnya ataupun surfaktan nonionik untuk mendapatkan sifat – sifat yang diinginkan seperti penurunan tegangan permukaan, penurunan tegangan antarmuka, kelarutan substrat minyak dan lain sebagainya (Khan, dkk, 1999).

Sifat hidrofiliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus sulfat atau sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat kebagian hidrofil dengan ikatan C-O-S yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan anionik adalah linier alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin sulfonat (AOS) dan parafin atau secondary alkana sulfonat (SAS) (Permono, 2003).

Struktur dari LAS seperti terlihat pada gambar :

Gambar 2.2. Struktur Linear alkilbenzen sulfonat Dalam hal ini nilai j + k adalah antara 7 sampai 11 (Kosswig, 2005).

Berikut merupakan sifat-sifat umum dari surfaktan anionik : • Jenis surfaktan yang paling besar (jumlahnya)

• Tidak kompatibel dengan jenis surfaktan kationik

• Sensitif terhadap air sadah atau hard water. Derajat sensitifitasnya : karboksilat > fosfat > sulfat (sulfonat)

• Rantai pendek polioksietilen antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan toleransi terhadap garam

(24)

• Rantai pendek polioksipropilene antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan kelarutan dalam solven organik.

• Jenis sulfat mudah terhidrolisa oleh asam-asam dalam proses autokatalitik.

Jenis yang lain stabil, asalkan tidak digunakan pada kondisi ekstrim (Porter,1994).

2.3. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan dari suatu cairan adalah gaya per satuan panjang pada permukaan yang menurunkan pemanjangan daerah permukaan. Defenisi ini diilustrasikan berdasarkan percobaan, dimana perpindahan pembatas didorong oleh gaya F untuk memperluas film cairan yang diperpanjang seperti film gelembung sabun dalam suatu bingkai wayar. Tegangan permukaan dari ilustrasi ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana l adalah panjang pembatas, dan faktor 2 karena terdapat dua permukaan larutan, satu pada bagian depan dan satu lagi pada bagian belakang. Tegangan permukaan air pada suhu 25 OC adalah 71,97 x 10-3 N m-1

Tegangan permukaan disebabkan karena adanya kecenderungan permukaan cairan untuk memperkecil luas permukaan secara spontan. Pada tingkat molekular hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut : molekul yang berada di dalam cairan akan mengalami gaya tarik-menarik (gaya Van der Waals) yang sama besarnya ke segala arah. Tetapi, molekul pada permukaan cairan akan mengalami gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan dan akibatnya molekul dipermukaan cenderung untuk meninggalkan permukaan masuk ke dalam cairan sehingga permukaan cairan cenderung untuk menyusut. Hal ini pulalah yang menyebabkan butiran cairan atau gelembung gas cenderung untuk membentuk lingkaran (karena pada lingkaran nisbah luas permukaan-volume minimum).

(Alberty, 1988).

Tegangan permukaan yang dapat diukur bukan hanya tegangan permukaan antara permukaan cairan dan gas, tetapi juga tegangan permukaan antara permukaan dua cairan (kadang-kadang disebut juga tegangan antarpermukaan). Nilai tegangan

(25)

permukaan antara permukaan dua cairan biasanya terletak antara nilai tegangan permukaan cairan-gas masing-masing cairan. Hal ini dapat dilihat pada tabel :

Tabel 2.2. Tegangan permukaan cairan

Cairan

Tegangan permukaan dengan udara (N m-1

Tegangan permukaan dengan air

) (N m-1)

Air 72,75 -

Benzena 28,88 35,0

CCl4 26,80 45,1

Air raksa 485 375

(Bird, 1993).

Persamaan Young-Laplace adalah

yang menggambarkan perbedaa

, seperti

dinding sangat tipis. Persamaan Laplace Young-perbedaan tekanan berkaitan dengan bentuk permukaan atau dinding dan secara mendasar penting dalam studi statis

antarmuka , dimana antarmuka dianggap sebagai permukaan(titik nol):

Dalam hal ini Δp adalah perbedaan tekanan di antarmuka fluida, γ adala

(26)

2.3.1. Kohesi dan Adhesi

Adhesi adalah kemampuan dari partikel-partikel yang tidak sejenis untuk saling tarik-menarik satu sama lain, dimana kohesi adalah kemampuan dari partikel-partikel sejenis untuk saling tarik-menarik satu sama lain(Israelachvili, 1985).

Bahan-bahan adhesif mengisi rongga-rongga ataupun pori-pori dari permukaan dan mengikat permukaan dengan ikatan dalam. Adapun adhesi dapat terjadi melalui beberapa cara, meliputi :

• Adhesi kimia

Dua bahan dapat membentuk senyawa sebagai bentuk gabungannya melalui pemakaian elektron bersama(ikatan ionik dan kovalen) ataupun dalam bentuk yang lebih lemah yaitu dengan ikatan hidrogen.

• Adhesi dispersi

Dalam hal ini adhesi terjadi melalui adanya ikatan van der Waals antara molekul-molekul yang tidak sejenis.

• Adhesi elektrostatik

Beberapa bahan konduktor dapat melewatkan elektron-elektron untuk membentuk suatu perbedaan muatan listrik sebagai gabungannya.

• Adhesi difusi

Pada beberapa bahan dapat terjadi penggabungan molekul yang berbeda pada suatu bagian yang sam melalui difusi (Kendall, 1994).

Kerja adhesi adalah pemisahan untuk membentuk dua permukaan baru dari satu antarmuka:

Kerja kohesi adalah pemisahan untuk membentuk dua permukaan baru:

(27)

Gambar 2.3. Kerja adhesi dan kohesi

2.3.2. Faktor - Faktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan, yaitu :

• Elektrolit

Adanya elektrolit dapat menyebabkan kenaikan tegangan permukaan,sehingga disebut juga negative surface activity (Sukardjo, 1985).

• Temperatur

Tegangan permukaan cairan menurun dengan naiknya temperatur dan bernilai nol pada temperatur kritis.

• Tekanan

Tegangan permukaan cairan berbanding lurus dengan tekanan,sehingga jika tekanan naik maka tegangan permukaan cairan tersebut juga meningkat dan sebaliknya jika tekanan menurun maka tegangan permukaan cairan juga turun.

• Zat terlarut

Adanya penambahan zat terlarut ke dalam suatu larutan dapat menurunkan tegangan permukaan larutan tersebut karena zat terlarut menurunkan besarnya energi Gibbs yang berdampak pada menurunnya tegangan permukaan (Alberty, 1988).

• Luas permukaan bidang

Besarnya tegangan permukaan berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang, maka semakin luas permukaan bidang menyebabkan tegangan permukaan menurun.

(28)

• Konsentrasi

Semakin besar konsentrasi maka nilai tegangan permukaan juga semakin besar, demikian pula sebaliknya bila konsentrasi menurun maka tegangan permukaan cairan juga menurun.

• Densitas

Densitas berhubungan lurus dengan tegangan permukaan suatu cairan sehingga semakin besar densitas tegangan permukaan cairan tersebut juga semakin besar (Glasstone, 1959).

2.3.3. Metode Penentuan Tegangan Permukaan

Dalam penentuan energi bebas permukaan, perlu diingat kenyataan penting yang sangat mendasar. Ada beberapa metode yang berbeda untuk menentukan energi bebas permukaan, namun tidak satupun yang dapat menentukannya secara langsung.

Biasanya melalui penentuan beberapa parameter lainnya dan tegangan permukaan dihitung berdasarkan beberapa perhitungan secara matematis. Penentuan tegangan permukaan dibedakan menjadi dua, yaitu metode dinamis dan statis. Adapun contoh penentuan tegangan permukaan tersebut adalah :

a. Penentuan tegangan permukaan dengan metode statis :

• Kenaikan kapiler

• Sessile drop

• Pendant drop

• Berat tetes (lambat)

• Tekanan gelembung maksimum

• Plat Wilhelmy

b. Penentuan tegangan permukaan dengan metode dinamis :

• Gelombang kapiler

• Unstable jets

• Cincin Du Nouy (cepat)

• Drop Weight (cepat)

• Plat Wilhelmy

(29)

Untuk penentuan tegangan permukaan dibawah sekitar 1 dyne/cm hampir seluruh metode dapat digunakan, tetapi pengukuran tegangan antarmuka dapat meliputi beberapa kendala penelitian. Untuk pengukuran tegangan antarmuka dengan nilai dibawah sekitar 1 dyne/cm dapat dilakukan dengan menggunakan metode cincin Du Nouy, plat Wilhelmy, sessile drop, ataupun pendant drop. Untuk penentuan tegangan antarmuka yang sangat rendah lebih sering menggunakan metode spinning drop.

2.3.4. Metode Cincin Du Nouy

Dalam metode ini yang diukur adalah gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan cairan. Gaya ini diukur dengan jalan mencelupkan cincin yang digantung pada lengan neraca dan perlahan – lahan mengangkatnya sampai cincin tersebut meninggalkan cairan. Metode ini tidak hanya dapat digunakan mengukur tegangan permukaan cairan-udara, tetapi juga dapat digunakan mengukur tegangan permukaan cairan-cairan seperti misalnya tegangan permukaan minyak-air.

Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan air dapat dihitung dari persamaan :

R = Jari – jari rata – rata cincin

F = Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan β = Faktor koreksi yang dapat dihitung dengan persamaan berikut :

a = 0,725

b = 0,09075 m-1 det c = 0,04534 – 1,679

r = jari – jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin R = jari – jari rata – rata lingkaran

ρ1

(30)

2.4. Viskositas

Diantara semua sifat – sifat fluida, viskositas memerlukan perhatian yang terbesar dalam telaahan tentang aliran fluida. Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas.

Viskositas gas meningkat dengan suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Perbedaan dalam kecenderungan terhadap suhu tersebut dapat diterangkan dengan menyimak penyebab – penyebab viskositas. Tahanan suatu fluida terhadap tegangan geser tergantung pada kohesinya dan pada laju perpindahan momentum molekularnya. Cairan dengan molekul - moekul yang jauh lebih rapat daripada gas mempunyai gaya – gaya kohesi yang jauh lebih besar daripada gas. Kohesi nampaknya merupakan penyebab utama viskositas dalam cairan, dan karena kohesi berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pula viskositas. Sebaliknya, gas mempunyai gaya –gaya kohesi yang sangat kecil. Sebagian besar dari tahanannya terhadap tegangan geser merupakan akibat perpindahan momentum molekular (Sukardjo,2002).

Perilaku zat cair, terutama air banyak dipelajari dalam bidang teknik sipil, sedangkan gas banyak dipelajari dalam bidang teknik mesin, kimia, aeronotika, dan sebagainya. Zat cair mempunyai beberapa sifat berikut ini :

• Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan terbentuk permukaan

bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer

• Mempunyai rapat massa dan berat jenis

• Dapat dianggap tidak termampatkan

• Mempunyai kohesi, adhesi dan tegangan permukaan

• Mempunyai viskositas (kekentalan) (Wylie, 1992)

Viskositas merupakan ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Di dalam Satuan Internasional (SI), satuan viskositas adalah N s m-2 (kg m-1 s-1) atau Pa s (Paskal sekon). Di dalam CGS satuan viskositas adalah dyne s cm-2 (g cm-2 s -1

(31)

penghargaan kepada ilmuwan Prancis, “Poisseuille” yang menurunkan rumus penentuan viskositas dan metode untuk menentukan viskositas larutan. Satuan viskositas lain adalah centipoises (1/100 poise) dan millipoise (1/1000 poise) (Yazid, 2005).

Koefisien viskositas adalah kekuatan dalam dyne yang menggunakan tekanan di antara dua lapisan sejajar, dapat juga dianggap sebagai gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menggerakkan ataupun memindahkan satu lapisan cairan yang mempunyai kecepatan 1 cm det-1

Ketika suatu zat cair mengalir melalui suatu pipa, lapisan dari cairan dalam kontak dengan dinding pipa adalah tetap dimana cairan pada pusatnya mempunyai

kecepatan yang tertinggi untuk mengalir. Konstanta η adalah koefisien viskositas

dalam unit cgs mempunyai dimensi gcm

melewati garis sejajar yang lain yang berjarak 1 cm.

-1

det-1 dan unitnya adalah poise. Kuantitas

lain adalah fluiditas, f = 1/η dan viskositas kinematik (v) didefenisikan sebagai viskositas dibagi densitas (v = η /d) (Findlay, 1960).

2.4.1. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Viskositas

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi viskositas, yaitu :

• Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

• Temperatur

Viskositas cairan akan turun dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya temperatur. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul – molekulnya memperoleh energi. Molekul –molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

• Kehadiran zat lain

Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi (misalnya albumin dan globulin) menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin ataupun minyak akan semakin encer,

(32)

• Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi. Larutan minyak misalnya CPO memiliki kekentalan tinggi serta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.

• Bentuk molekul

Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin tinggi.

• Kekuatan antar molekul

Viskositas air naik dengan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama (Alberty, dkk, 1984).

• Konsentrasi

Untuk suatu larutan viskositasnya bergantung pada konsentrasi atau kepekatan larutan. Umumnya larutan yang konsentrasinya tinggi, viskositasnya juga tinggi. Sebaliknya larutan yang viskositasnya rendah , konsentrasinya juga rendah (Sukardjo,2002).

2.4.2. Metode Penentuan Viskositas dengan Viskosimeter Ostwald

Viskositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan alir cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju alir cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik dalam cairan maupun gas.

Pada viskosimeter Ostwald, yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu

cairan (misalkan 10 cm3

Ketika permukaan cairan turun melewati batas atas, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika caiaran melewati batas bawah, stopwatch dimatikan. Jadi,

, bergantung pada ukuran viskosimeter) dipipet ke dalam viskosimeter. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viskosimeter sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas atas. Cairan kemudian dibiarkan turun.

(33)

waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara batas atas dan batas bawah dapat ditentukan (Bird, 1993).

Pengukuran viskosimeter Ostwald dapat dihitung berdasarkan Hukum Poiseuille berikut :

η = viskositas larutan V = total volume larutan

t = waktu yang dibutuhkan larutan dengan volume V untuk mengalir melalui viskometer

P = tekanan yang bekerja pada cairan l = panjang pipa

Pengukuran viskositas yang tepat dengan cara di atas sulit dicapai. Hal ini disebabkan harga r dan l sukar ditentukan secara tepat. Kesalahan pengukuran terutama r sangat besar pengaruhnya karena harga ini dipangkatkan empat. Untuk menghindari kesalahan tersebut dalam prakteknya digunakan cairan pembanding.

Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang sama diperoleh hubungan :

Karena tekanan berbanding lurus dengan rapatan cairan, maka berlaku :

= viskositas air (poise)

= viskositas larutan yang diuji (poise) d1 = densitas air (g/ml)

(34)

t1 t

= waktu alir air (detik)

2 =waktu alir larutan yang diuji (detik)

Jadi, bila η dan d cairan pembanding diketahui, maka dengan mengukur waktu

yang diperlukan untuk mengalir kedua cairan melalui alat yang sama dapat ditentukan

η cairan yang sudah diketahui rapatannya (Sukardjo,2002). Tabel 2.3 memperlihatkan

viskositas beberapa cairan pada suhu yang berbeda-beda.

Tabel 2.3. Viskositas cairan pada berbagai suhu (dalam satuan Poise)

Cairan Suhu

o C

0 10 20 30 40 50

Air 0,0179 0,013 0,0101 0,0080 0,0065 0,0055

Gliserin 105,9 34,4 13,4 6,29 2,89 1,41

Anilin 0,102 0,065 0,0044 0,0316 0,0237 0,0185

Bensin 0,0091 0,0076 0,0065 0,0056 0,0050 0,0044

Etanol 0,0177 0,0147 0,012 0,0100 0,0083 0,007

Minyak lobak 25,3 3,85 1,63 0,96 - -

(35)

BAB 3

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

Asam sulfat p.a Merck

Kalium bikromat p.a Merck

Linear alkylbenzene sulphonat (LAS) Bratachem

Minyak tanah -

Akuades -

3.2. Alat

Alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

Neraca analitis Tettler Toledo

Gelas ukur Pyrex

Gelas beaker Pyrex

Tensiometer Du Nouy Fisher

Viskosimeter Ostwald Fisher

Statif dan klem -

Oven Metler

Hot plate stirrer Fisher

Magnetic stirrer -

Labu alas Pyrex

(36)

3.3. Metode Penelitian

Jenis penelitian ini adalah eksperimen laboratorium dengan menggunakan hipotesa dan analisa variansi pada satu jenis surfaktan.

3.3.1.Populasi

Dalam penelitian ini yang digunakan sebagai populasi adalah minyak tanah. Adapun minyak tanah yang dipakai diperoleh dari pangkalan minyak tanah Jl.S.M.Raja, Medan. Populasi yang digunakan bersifat homogen. Variabel – variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Variabel bebas :

- Konsentrasi surfaktan

2. Variabel tetap :

- Volume surfaktan - Volume minyak tanah - Laju pengadukan 3. Variabel terikat :

- Tegangan antarmuka sistem air-minyak tanah - Viskositas sistem air-minyak tanah

3.3.2.Pengambilan Data

1. Pembuatan Sistem Air – Minyak Tanah

a. Dirangkai labu alas pada statif dan klem, dengan hotplate stirrer berada di bawahnya.

b. Dimasukkan 25 ml larutan LAS dengan variasi konsentrasi 0,25% – 2,0%

v/v dan 25 ml minyak tanah.

c. Diaduk selama 5 menit dengan laju pengadukan 800 rpm, kemudian

didiamkan selama 30 menit.

d. Diukur tegangan antarmuka dengan cincin Du Nouy dan viskositas dengan

viskosimeter Ostwald

(37)

2. Pengukuran Densitas

a. Piknometer kosong dikeringkan dan dibersihkan, kemudian ditimbang pada

neraca analitis dan dicatat massanya (mo

b. Diisi piknometer kosong dengan sistem air-minyak tanah sampai tidak ada gelembung udara, kemudian ditimbang pada neraca analitis dan dicatat massanya (m

)

c. Dihitung densitas sistem air-minyak tanah yang diuji berdasarkan data yang diperoleh dengan rumus sebagai berikut :

)

(1)

3. Pengukuran Tegangan Permukaan a. Diukur 45 ml sistem air-minyak tanah

b. Dimasukkan ke dalam gelas cincin Du Nouy

c. Diukur tegangan permukaan dengan cincin Du Nouy dan dicatat hasilnya

d. Dihitung tegangan antarmuka yang sesungguhnya dengan menggunakan

persamaan di bawah ini :

(2)

4. Pengukuran Viskositas

a. Dimasukkan 10 ml sistem air-minyak tanah ke dalam viskometer Ostwald

b. Dihisap dengan bola karet hingga batas atas

c. Dicatat waktu yang dibutuhkan oleh sistem air-minyak tanah untuk

mengalir dari batas atas sampai batas bawah

d. Dihitung viskositas sistem air-minyak tanah tersebut berdasarkan data

yang diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

(38)

3.3.3.Pengolahan dan Analisa Data

3.3.3.1. Perhitungan Nilai Densitas pada Sistem Air-Minyak Tanah Nilai densitas dihitung berdasarkan persamaan berikut :

dimana : d = densitas larutan (g/mL) m0

= massa piknometer kosong 1

V = volume (mL)

= massa piknometer berisi

3.3.3.2. Perhitungan Nilai Tegangan Antarmuka Sampel

Nilai tegangan antarmuka dihitung berdasarkan persamaan di bawah ini :

Dimana = tegangan antar permukaan sebenarnya

= tegangan antar permukaan percobaan = faktor koreksi

Faktor koreksi dihitung dengan menggunakan rumus :

Dengan : F = faktor koreksi

R = jari-jari cincin (0,6366 cm)

r = jari-jari kawat dari cincin (0,0157 cm)

= nilai tegangan antar permukaan yang diukur pada percobaan (41,50)

D = densitas fase bawah (0,9842) d = densitas fase atas (0,8803) C = keliling cincin (3,9978 cm) Maka nilai faktor koreksi(F) dapat dihitung dengan cara :

(39)

Sehingga diperoleh nilai , maka nilai tegangan antarmuka yang sebenarnya adalah :

3.3.3.3. Perhitungan Nilai Viskositas Sampel

Nilai viskositas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dengan harga pada suhu 30 oC adalah 0,8007 cP.

3.3.3.4. Analisis Variansi

Dalam menguji hipotesa yang telah diajukan maka dipakai rancangan acak sederhana. Dalam rancangan ini tidak terdapat lokal kontrol, sehingga sumber keragaman yang diamati hanya perlakuan yang diragam sebanyak kelompok.

Analisis jumlah kuadrat untuk nilai viskositas dan tegangan antarmuka

1. Jumlah kuadrat total (JKT)

2. Jumlah kuadrat antar kelompok (JKA)

3. Jumlah kuadrat dalam kelompok (JKD)

4. Rata – rata kuadrat antar kelompok (RKA)

(40)

6. FHitung

Dengan berdasar pada hipotesis :

Dengan criteria tolak H0 jika , dimana diperoleh dari

daftar distribusi frekuensi F dengan peluang (1- α), dk(v1,v2), dan α adalah taraf

(41)

3.4. Skema Pengambilan Data

3.4.1. Pembuatan Sistem Air-Minyak Tanah

3.4.2. Pengukuran Densitas

25 mL Minyak tanah

Dimasukkan 25 ml larutan LAS dengan variasi konsentrasi 0,25% - 2,0% v/v

Diaduk selama 5 menit dengan laju pengadukan 800 rpm

Didiamkan selama 30 menit

Diukur tegangan antarmuka dengan cincin Du Nouy dan viskositas dengan viskosimeter Ostwald

Dipisahkan Sistem Air-Minyak bumi

Diukur densitasnya Diukur densitasnya

Lapisan atas Minyak tanah

Lapisan bawah Air

Filtrat Endapan putih

Piknometer kosong

Hasil

Ditimbang beratnya

Dipipet 5 mL sistem air-minyak tanah,dimasukkan ke dalam piknometer

Ditimbang berat piknometer berisi sampel Dilakukan penimbangan sebanyak 3 kali Ditentukan densitas sistem air-minyak tanah

(42)

3.4.3. Pengukuran Tegangan Antarmuka

3.4.4. Pengukuran Viskositas

45 mL sistem air-minyak tanah

Hasil

Dimasukkan ke dalam gelas cincin Du Nouy

Diukur tegangan permukaan sistem air-minyak tanah dengan cincin Du Nouy

Sistem air-minyak tanah dalam gelas cincin Du Nouy

10 mL sistem air-minyak tanah

Hasil

Dimasukkan ke dalam viskosimeter Ostwald

Dihisap sampel memakai bola karet sampai garis batas atas Dilepaskan bola karet dan stopwatch dihidupkan

Dicatat waktu alir dari batas atas sampai batas bawah Dilakukan pengukuran sebanyak 3 kali

(43)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

4.1.1.Hasil Pengukuran Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak Tanah dengan Penambahan Surfaktan LAS

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan , diperoleh data tegangan antarmuka sistem air-minyak tanah yang menunjukkan bahwa terjadi perubahan tegangan antarmuka sistem air minyak tanah sebelum dan sesudah penambahan surfaktan LAS dengan variasi konsentrasi antara 0,25% - 2,0%. Dalam hal ini tegangan antarmuka sistem air-minyak tanah mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya konsentrasi dari surfaktan LAS yang ditambahkan ke dalam sistem tesebut, sebagaimana terlihat pada lampiran III pada lampiran.

4.1.2.Hasil Pengukuran Waktu Alir Sistem Air-Minyak Tanah dengan Penambahan Surfaktan LAS

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan , diperoleh data waktu alir sistem air-minyak tanah yang menunjukkan bahwa terjadi perubahan waktu alir sistem air minyak tanah sebelum dan sesudah penambahan surfaktan LAS dengan variasi konsentrasi antara 0,25% - 2,0%. Dalam hal ini waktu alir sistem air-minyak tanah mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya konsentrasi dari surfaktan LAS yang ditambahkan ke dalam sistem tersebut yang berbanding lurus dengan naiknya nilai viskositas sistem tersebut berdasarkan perhitungan yang dilakukan, sebagaimana terlihat pada lampiran VII pada lampiran.

(44)

4.2. Pembahasan

4.2.1. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan LAS Terhadap Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak Tanah

Dari hipotesa 1 diperoleh harga Fhitung lebih besar dari ftabel, maka diterima dan ditolak. Hal ini berarti bahwa ada pengaruh penambahan surfaktan LAS terhadap perubahan tegangan antarmuka sistem air-minyak tanah seperti ditunjukkan pada grafik di bawah ini.

0 5 10 15 20 25 30 35

0.25% 0.50% 1.00% 1.50%

T e g a n g a n A n ta rm u k a (d y n e /c m )

Konsentrasi Linear Alkylbenzene Sulphonate (v/v)

Gambar 3.1. Grafik hubungan konsentrasi terhadap tegangan antarmuka sistem air-minyak tanah

Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa semakin besar konsentrasi surfaktan LAS yang ditambahkan, maka semakin kecil nilai tegangan antarmuka dari sistem air-minyak tanah. Hal ini terjadi karena molekul surfaktan yang ditambahkan berinteraksi dengan molekul-molekul dari air dan minyak tanah, sehingga akan mengubah susunan molekul-molekul fase non polar dan polar. Perubahan susunan molekul-molekul air dan minyak tanah akan menyebabkan energi dari sistem akan berubah.

Hal ini bersesuaian dengan sebagaimana yang telah dilaporkan oleh Juharuddin Nasution, dimana yang bersangkutan meneliti tentang pengaruh jenis dan konsentrasi alkali terhadap tegangan antarmuka sistem air-minyak bumi dengan hasil bahwa semakin tinggi konsentrasi alkali yang ditambahkan maka nilai tegangan antarmuka juga akan semakin tinggi. Dimana dalam penelitian ini juga diperoleh nilai tegangan antarmuka yang semakin menurun dengan bertambahnya konsentrasi surfaktan yang ditambahkan

(45)

Bertambah besar konsentrasi surfaktan di antarmuka sistem air-minyak tanah menyebabkan energi dalam berkurang, dengan mekanisme bahwa semakin besar daerah antarmuka sistem tersebut. Sesuai dengan persamaan Gibbs bahwa perubahan energi dalam suatu sistem adalah energi yang dibutuhkan dikurang usaha yang dilakukan (P-dV), semakin besar nilai dV maka perubahan energi dalam sistem akan semakin kecil.

Dengan meningkatnya surfaktan yang ditambahkan menyebabkan jumlah molekul-molekul surfaktan yang teradsorpsi pada permukaan larutan semakin besar, sehingga konsentrasi permukaan dari kedua fase meningkat. Keadan ini menyebabkan semakin besar gaya interaksi molekul surfaktan dengan molekul permukaan melawan gaya tarikan antara molekul permukaan dengan molekul fase ruah, akibatnya tegangan permukaan masing-masing fase menjadi kecil.

4.2.2. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan LAS Terhadap Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak Tanah

Dari hipotesa 1 diperoleh harga Fhitung lebih besar dari ftabel, maka diterima dan ditolak. Hal ini berarti bahwa ada pengaruh penambahan surfaktan LAS terhadap perubahan viskositas sistem air-minyak tanah seperti ditunjukkan pada grafik di bawah ini. 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

0.25% 0.50% 1.00% 1.50%

V is k o si ta s (P )

Konsentrasi Linear Alkylbenzene Sulphonate (v/v)

Gambar 3.2. Grafik hubungan konsentrasi terhadap viskositas sistem air-minyak tanah

Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa semakin besar konsentrasi surfaktan LAS yang ditambahkan, maka semakin besar nilai viskositas dari sistem air-minyak

(46)

alir sistem air-minyak tanah karena surfaktan dapat menurunkan tegangan antarmuka sistem yang berpengaruh terhadap kemampuan membasahi(wettabillity) dinding kaca.

Penurunan tegangan antarmuka berpengaruh terhadap sudut kontak antara dinding kaca yang bersifat padat dengan sistem air-minyak tanah yang bersifat cair. Menurunnya sudut kontak ini menyebabkan dinding kaca lebih mudah dibasahi oleh sistem air-minyak tanah yang menyebabkan nilai viskositasnya akan semakin menurun.Dengan menurunnya tegangan antarmuka, maka gaya adhesi dari sistem air-minyak tanah yang tidak saling campur juga akan meningkat sehingga kelarutannya pun akan meningkat. Hal ini juga berpengaruh terhadap semakin menurunnya nilai viskositas dari sistem air-minyak tanah.

Dalam penelitian sebelumnya yag dilakukan oleh Ircham Hendani Haqiqi yang meneliti Analisa pengaruh konsentrasi surfaktan anionik dan temperatur terhadap waktu alir surfaktan dan minyak pada pipa kapiler juga telah dilaporkan bahwa semakin besar konsentrasi surfaktan anionik yang ditambahkan maka waktu alir akan semakin menurun yang berarti bahwa nilai viskositas juga semakin menurun.

Namun dalam penelitian ini ditemukan kendala yakni timbulnya busa sebagai akibat pengadukan menyebabkan waktu alir dari sistem air –minyak tanah mengalami kenaikan seiring dengan pertambahan konsentrasi dari surfaktan LAS yang ditambahkan. Dalam hal ini kenaikan waktu alir dari sistem air-minyak tanah menyebabkan nilai viskositas dari sistem air-minyak tanah tersebut karena nilai viskositas berbanding lurus terhadap waktu alir.

(47)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:

• Ada pengaruh konsentrasi surfaktan LAS terhadap tegangan antarmuka dan

viskositas sistem air-minyak tanah, semakin besar konsentrasi surfaktan yang ditambahkan maka nilai tegangan antarmuka akan semakin kecil dan nilai viskositas dari sistem air-minyak tanah akan semakin besar.

• Surfaktan dapat digunakan untuk meningkatkan faktor perolehan minyak

dengan cara diinjeksikan ke dalam reservoar sehingga minyak yang terjebak dalam pori batuan dapat diproduksikan.

5.2. Saran

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan disarankan untuk memvariasikan jenis dan konsentrasi surfaktan yang digunakan serta suhu untuk menentukan tegangan antarmuka dan viskositas dari sistem air-minyak tanah.

(48)

DAFTAR PUSTAKA

Alberty,A.Robert. 1988. Physical Chemistry. Seventh Edition.New York : John Wiley and Sons.

Alberty,A.Robert dan Daniels Farrington.1984. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga. Anomim.2008.http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20S

eptiadevana%200606249_IE6.0/halaman_7.html. Diakses 20 April 2011. Batchelor, G.K. 1967. Sebuah Pengantar Untuk Dinamika Fluida. New York :

Cambridge University Press.

Bird,Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.

Brien, B.M. 1982. Anhanced Oil Recovery Chemical Needs. New York : Journal American Oil Chemical Sociate. Vol 59. No 10.

Castellan,G.W. 1973. Physical Chemistry. Second Edition. New York : Wisley Publishing Inc.

Daniel,F. 1956. Experiment Physical Chemistry. Sixth Edition. New York : Mac Graw Hill Book Company.

Findlay,A.1960.Practical Physical Chemistry.Eight edition. London : William Clowes and Sons Limited.

Glasstone,Samuel.1959. Physical Chemistry. Second Edition. New York : D.Van Nostrand Company,Inc.

Israelachvili, J. N. 1985. Intermolecular and Surface Forces. New York : Academic Press.

Jaycock,M.J and Parfitt,G.D. 1981. Chemistry of Interface. Chichester : Harwood Limited.

Kendall, K. 1994. Adhesion: Molecules and Mechanics. Science 263 (5154):

Khan, A and Marques.E.F.1999.Synergism And Polymorphism in Mixed Surfactant Systems.Curr Opin Colloid Interface Sci 4:402

Kosswig, Kurt. 2005. Surfactants in Ullmann's Encyclopedia of Industrial

(49)

Miller,B.1930. Organic Chemistry The Basis of Life. California : The Benjamin/Cummings Publishing Company.

Permono, A. 2003. Membuat Sabun Tangan Cair. Jakarta : Pustaka Pembangunan Swadaya Nusantara.

Porter,M.R. 1994. Handbook of Surfactant. Second Edition. Madras : Blackie Academic and Profesional.

Rosen, M.J. 2010. Surfactants and Interfacial Phenomena. Thirrd edition. New Jersey : John Wiley & Sons

Sukardjo. 1985. Kimia Fisika. Yogyakarta : Bina Aksara. Wylie,E.B.,1992.Mekanika Fluida. Jakarta : Erlangga.

(50)

(51)

Lampiran I. Hasil Pengukuran Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak Tanah dengan Variasi Konsentrasi LAS

No. Konsentrasi Tegangan antarmuka(dyne/cm)

1 2 3

1 0,0% 41,50 41,30 41,60

2 0,25% 32,30 31,80 32,10

3 0,5% 24,40 23,60 24,80

4 1,0% 15,60 15,00 14,70

5 1,5% 11,40 12,60 12,00

6 2,0% 6,80 7,30 7,90

Lampiran II. Hasil Pengukuran Densitas Lapisan Atas dan Lapisan Bawah Sistem Air-Minyak Tanah dengan Variasi Konsentrasi LAS

No. Konsentrasi Densitas (g/mL)

Atas Bawah

1 0,0% 0,8803 0,9842

0,8831 0,9756

0,8798 0,9816

2 0,25% 0,8220 0,9574

0,8214 0,9574

0,8220 0,9560

3 0,5% 0,7994 0,9534

0,8000 0,9540

4 1,0% 0,8140 0,9520

0,8140 0,9520

5 1,5% 0,8340 0,9474

0,8340 0,9480

0,8334 0,9480

6 2,0% 0,8160 0,9500

0,8160 0,9500

(52)

Lampiran III. Hasil Perhitungan Tegangan Antarmuka Sistem Air-Minyak Tanah dengan Faktor Koreksi

No. Konsentrasi Tegangan antarmuka(dyne/cm)

1 2 3

1 0,0% 55,1590 54,8932 55,2919

2 0,25% 33,2973 32,6349 31,9428

3 0,5% 25,2896 24,5031 16,7801

4 1,0% 16,7241 16,4246 15,6082

5 1,5% 12,2754 13,5127 13,4721

6 2,0% 7,7936 8,2684 8,9978

Lampiran IV. Data dari Tabel III untuk Perhitungan ANAVA

Konsentrasi Tegangan antarmuka(dyne/cm) Jumlah Rata-rata

1 2 3

0,25% 33,2973 32,6349 31,9428 97,8750 32,6250

0,5% 25,2896 24,5031 16,7801 66,5728 22,1909

1,0% 16,7241 16,4246 15,6082 48,7569 16,2523

1,5% 12,2754 13,5127 13,4721 39,2602 13,0867

2,0% 7,7936 8,2684 8,9978 25,0598 8,3533

Lampiran V. Hasil Perhitungan ANAVA Tabel III

Sumber variasi Dk JK RJK FHit FTab

Rata-rata 1 5134,664

Konsentrasi 4 1051,351 262,8378 5,53 3,48

Kekeliruan 10 475,33 47,533

Jumlah 15 6661,345

Lampiran VI. Hasil Pengukuran Densitas Sistem Air-Minyak Tanah dengan Variasi Konsentrasi LAS

No. Konsentrasi Densitas (g/mL)

1 2 3

1 0,0% 0,9546 0,9546 0,9546

2 0,25% 0,8586 0,8580 0,8586

3 0,5% 0,8706 0,8706 0,8700

4 1,0% 0,8626 0,8626 0,8626

5 1,5% 0,8666 0,8666 0,8666

(1)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:

• Ada pengaruh konsentrasi surfaktan LAS terhadap tegangan antarmuka dan viskositas sistem air-minyak tanah, semakin besar konsentrasi surfaktan yang ditambahkan maka nilai tegangan antarmuka akan semakin kecil dan nilai viskositas dari sistem air-minyak tanah akan semakin besar.

• Surfaktan dapat digunakan untuk meningkatkan faktor perolehan minyak dengan cara diinjeksikan ke dalam reservoar sehingga minyak yang terjebak dalam pori batuan dapat diproduksikan.