Pemutihan Pulp Acetosolv

3.6 Pemutihan Pulp Acetosolv

Pemutihan pulp yang telah dikenal sejak 50 tahunan yang lalu adalah pemutihan secara konvensional. Pemutihan secara konvensional artinya pemutihan pulp dengan memakai bahan kimia Klor (Cl 2 ). Disamping bahan kimia tersebut, juga digunakan Natrium hidroksida, Hypoklorida dan Klor yang mempunyai beberapa keuntungan yaitu harganya murah dan sangat selektif dalam melarutkan sisa lignin dari dalam pulp (PATT, et al., 1988 dan NIMZ, et al., 1989). Namun, kelemahan dari penggunaan bahan kimia klor adalah dapat mencemarkan lingkungan. pencemaran lingkungan ini disebabkan adanya ikatan klor pada rantai lignin. Ikatan kroro-Lignin ini sulit untuk diputuskan rantainya oreh mikroorganisme dan biaya untuk proses pembersihan air relatif mahal (NIMZ, et al., 1989). Berdasarkan hal tersebut di atas, maka dicoba pemutihan pulp tanpa memakai bahan klor dan ikatan klorida lainnya. Pemutihan pulp Acetosolv dapat dilakukan pada media asam asetat yang bebas klor. Beberapa bahan kimia yang dapat menggantikan klor dan ikatan klrorida lainnya adalah gas Pemutihan pulp yang telah dikenal sejak 50 tahunan yang lalu adalah pemutihan secara konvensional. Pemutihan secara konvensional artinya pemutihan pulp dengan memakai bahan kimia Klor (Cl 2 ). Disamping bahan kimia tersebut, juga digunakan Natrium hidroksida, Hypoklorida dan Klor yang mempunyai beberapa keuntungan yaitu harganya murah dan sangat selektif dalam melarutkan sisa lignin dari dalam pulp (PATT, et al., 1988 dan NIMZ, et al., 1989). Namun, kelemahan dari penggunaan bahan kimia klor adalah dapat mencemarkan lingkungan. pencemaran lingkungan ini disebabkan adanya ikatan klor pada rantai lignin. Ikatan kroro-Lignin ini sulit untuk diputuskan rantainya oreh mikroorganisme dan biaya untuk proses pembersihan air relatif mahal (NIMZ, et al., 1989). Berdasarkan hal tersebut di atas, maka dicoba pemutihan pulp tanpa memakai bahan klor dan ikatan klorida lainnya. Pemutihan pulp Acetosolv dapat dilakukan pada media asam asetat yang bebas klor. Beberapa bahan kimia yang dapat menggantikan klor dan ikatan klrorida lainnya adalah gas

3.6.1 Pemutihan Dengan Gas Nitrogen dioksida.

3.6.1.1 Pengaruh Konsentrasi Gas Nitrogen dioksida

Pemutihan pulp dengan gas Nitrogen dioksida pada media air pada konsistensi rendah dan tinggi telah banyak dikernbangkan (SAMUELSON, 1982). Namun penelitian pemutihan pulp dengan gas Nitrogen dioksida di dalam medium asam asetat kurang dikenal (BERG, 1989). Berdasarkan hal tersebut di atas, maka dikembangkan pemutihan pulp dengan gas Nitrogen dioksida pada medium asam asetat yang merupakan proses pulping dan pencucian pulp dengan asam asetat, sehingga pulp yang telah selesai langsung dapat diputihkan dengan gas Nitrogen dioksida di dalam asam asetat.

Hasil penelitian tentang pengaruh konsentrasi gas Nitrogen dioksida terhadap pemutihan bilangan kappa, rendemen dan derajat putih kertas dapat dilihat pada Tabel 3-21 dan Gambar 3-15. Konsentrasi gas Nitrogen dioksida 1- 14% akan menurunkan bilangan kappa dari 27 ,7 menjadi 12, rendemen menurun dari 100 menjadi 95% namun derajat putih kertasnya tidak mengalami perubahan. Secara umum, gas Nitrogen dioksida kurang selektif melarutkan lignin dari dalam pulp Delignifikasi akan lebih baik apabila temperatur pemutihan dinaikkan dan waktu reaksi diperpanjang.

Gas Nitrogen dioksida hanya mampu melarutkan lignin 56 % (dari bilangan kappa 27,7 menurun menjadi 12) dan rendemen pulp akan berkurang 4 –

5 %. Penurunan rendemen pulp disebabkan karena penurun lignin 2,4 % (Bilangan kappa x faktor 0,15) dan perubahan monumer hemiselulosa menjadi molekul pentosa dan heksosa serta pemutusan rantai selulosa pada gugus akhir atau perubahan bentuk molekul B – D glukosa pada C2, C3, pemutusan rantai B –

D – glukosa.

Tabel 3-21. Pengaruh Konsentrasi Gas Nitrogen dioxida Terhadap Bilangan Kappa, Randemen dan Derajat Putih Kertas Dari Pulp Spruce Acetosolv.

No.

NO 2 Bilangan

Rendemen

Derajat Putih

MA1 Kontrol

Ketentuan Pemutihan : Temperatur

: 93% Asam asetat

Waktu Reaksi

: 60 min

Gambar 3-15. Pengaruh Konsentrasi Gas Nitrogen dioksida Pada Pemutihan Pulp Spruce Acetosolv.

Sifat kekuatan kertas pulp yang tidak diputihkan dan yang diputihkan dengan gas Nitrogen dioksida konsentrasi 1 – 4% dapat dilihat pada Tabel 3-22 dan Gambar 3-16, sedangkan untuk hasil-hasil penelitian secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel lampiran 7-11. Sifat kekuatan tarik kertas pada nilai derajat giling antara 15 – 60ºSR adalah, bahwa pulp yang diputihkan lebih baik dari pada pulp yang tidak diputihkan. Kekuatan jebol kertas yang diputihkan dengan gas Nitrogen dioksida juga lebih baik dari pada pulp yanq tidak diputihkan, Sedangkan kekuatan sobeknya pada pulp yang diputihkan menjadi sedikit lebih rendah dibandingkan pulp yang tidak diputihkan. Secara umum dapat disimpulkan, bahwa pemutihan pulp dengan gas Nitrogen dioksida relatif stabil atau dengan kata lain tidak mengalami perubahan sifat kekuatan kertasnya. Hal ini berarti bahwa struktur molekul selulosa relatif lebih stabil.

Tabel 3-22. Pengaruh Konsentrasi Gas Nitrogen dioxida Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan Kertas (30ºSR).

No.

NO 2 Kekuatan

Kekuatan

Kekuatan

Sobek (%)

Tarik

Jebol

(m)

(m 2 )

(cN)

MA1

0 10,630

66,3

64,3

D1 1 11,450

74,9

63,7

D2 2 11,700

77,4

60,9

D3 3 11,500

74,5

61,9

D4 4 11,550

74,9

55,3

Gambar 3-16. Pengaruh Konsentrasi Gas Nitrogen dioksida Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan Kertas.

3.6.1.2 Pengaruh Konsistensi Pulp

Pengaruh Pulp yang diputihkan dengan gas Nitrogen dioksida dapat dilakukan pada berbagai konsistensi. Dari hasil penelitian ternyata bahwa konsistensi sangat berpengaruh terhadap penurunan bilangan kappa. Kisaran konsistensi yang diteliti adalah antara 0,5 – 60%. Pada konsistensi rendah sekitar 0,5 – 8%, dapat menurunkan bilangan kappa dari 27,1 menjadi 15,1 tetapi derajat putih kertas tidak mengalami perubahan. Pada konsistensi menengah bilangan kappa akan mengalami kenaikan kembali dari 15,1 menjadi 19,5. Hal ini disebabkan terjadi gumpalan pulp seperti bola, yang selanjutnya menyebabkan gas Nitrogen dioksida tidak mampu menembus pulp di bagian dalam. Kenaikan konsistensi pulp dari 20% menjadi 40% ternyata dapat menurunkan bilangan kappa dari 20 menjadi 15. Hal ini disebabkan tidak terjadi gumpalan pulp dan gas Nitrogen dioxida dapat memutuskan rantai lignin secara intensif, khususnya pada konsistensi pulp 40%. Kenaikkan konsistensi dari 40% menjadi 60% menyebabkan peningkatan bilangan kappa kembali dari 15 menjadi 22,4. Hal ini disebabkan pulpnya terlalu kering, sehingga gas Nitrogen dioksida hanya mampu melarutkan lignin bagian luar saja. Derajat putih kertas tidak mengalami peningkatan secara berarti, karena gugusan kromofrom lignin belum terlarut secara sempurna. Hasil penelitian pengaruh konsistensi pulp terhadap perubahan bilangan kappa dan derajat putih kertas dapat dilihat pada Tabel 3-23.

Tabel 3-23. Pengaruh Konsistensi Pulp Pada Pemutihan Dengan Gas NO 2 Terhadap Perubahan Bilangan Kappa dan Derajat Putih Kertas

NO. Konsistensi

Derajat Putih Kertas (%)

MA1 (Kontrol)

5,5 D13

5,7 D14

5,7 D15

5,8 D16

5,8 D17

Konsentrasi NO 2 : 2% (per berat pulp)

Media

: 93% (Asam asetat)

Waktu pemutihan

Berat Pulp

: 30 gram

3.6.1.3 Pengaruh Temperatur Pemutihan.

Di dalam pemutihan pulp dengan gas Nitrogen dioksida, ternyata temperatur pemutihan juga sangat mempengaruhi penurunan bilangan kappa. Dalam hal ini temperatur pemutihan dibuat bervariasi antara 20 – 90ºC. Temperatur 20ºC adalah temperatur ruangan, dimana pada temperatur ini tidak terjadi penurunan bilangan kappa secara berarti. Rantai lignin dapat terputuskan apabila temperatur pemutihan di atas 30ºC, hal ini sudah terlihat penurunan bilangan kappa atau kadar lignin di dalam pulp. Penurunan bilangan kappa yang paling baik adalah pada temperatur antara 70 – 90ºC yang dapat menurunkan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 14,9 – 14,7. Derajat putih kertas dari pulp yang diputihkan dan tidak diputihkan ternyata tidak menunjukkan perbedaan yang besar, artinya temperatur penutihan dengan gas Nitrogen dioksida tidak meningkatkan derajat putih kertas (Tabe1 3-24). Temperatur pemutihan di atas 90ºC tidak dapat dilakukan, karena tabung bulat yang telah diisi pulp selalu terlepas akibat tekanan di dalam tabung lebih tinggi dari pada tekanan di luar tabung. Sisa gas Nitrogen dioksida dari pemutihan ini juga sulit untuk dideteksi secara titrasi, karena telah terjadi perubahan struktur gas Nitrogen dioksida

menjadi NO, NO 2 ,N 2 O 4 , N, O 2 dan bentuk lainnya.

Tabel 3-24. Pengaruh Temperatur Pemutihan Dengan Gas NO 2 , terhadap perubahan Bilangan Kappa dan Derajat Putih Kertas

Nr. Temperatur

Derajat Putih Kertas (⁰C)

MA1 (Kontrol)

Ketentuan Pemutihan :

Konsentrasi NO 2 : 2% (per berat pulp)

Media

: 93% (Asam asetat)

Waktu pemutihan

Berat Pulp

: 30 gram

3.6.1.4 Pengaruh Waktu Reaksi

Faktor lain yang mempengaruhi pemutihan pulp dengan gas Nitrogen dioksida adalah waktu reaksi. Waktu reaksi atau waktu pemutihan sangat berpengaruh terhadap penurunan bilangan kappa. Waktu reaksi berperan penting untuk mencapai nilai optimal dari seluruh gas Nitrogen dioksida untuk memutuskan rantai lignin hingga habis bereaksi. Waktu reaksi ini dibedakan antara 5 - 120 menit. Dari hasil penelitian ini, terlihat untuk waktu reaksi 5 menit saja, gas Nitrogen dioksida telah mampu menurunkan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 24,8. Waktu reaksi yang paling optimal adalah antara 75 – 120, menit yang menyebabkan penurunan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 4, serta derajat putih kertas 5,8% ISO. Sifat kekuatan kertasnya tidak diuji, sebab penelitian ini hanya difokuskan terhadap penurunan bilangan kappa.

Tabel 3-25. Pengaruh Waktu Reaksi Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Nitrogen dioksida Terhadap Perubahan Bilangan Kappa dan Derajat Putih Kertas.

No. Waktu Reaksi

Derajat Putih Kertas (min)

MA1 (Kontrol)

Ketentuan Pemutihan :

Konsentrasi NO 2 : 2%

Berat Pulp

: 30 gram

3.6.1.5 Pemutihan Pulp Dengan Gas Nitrogen Dioksida Secara

Langsung Di dalam Larutan Pemasak.

Pemutih pulp dengan gas nitrogen dioksida dilakukuan secara langsung bersamaan dengan proses pulping secara sirkulasi. Pertama-tama dilakukan proses pulping secara sirkulasi dan setelah selesai filtrat bekas pemasak dikeluarkan. Selanjutnya ditambahkan asam asesat 93% sebanyak filtrat yang dikeluarkan dan kemudian dipanaskan pada tempratur 70ºC. Setelah tempratur 70ºC dicapai,kemudian dialiri gas nitrogen dioksida sebesar 2 % (berdasarkan perkiraan rendemen pulp 50%). Waktu pemutihan ditetapkan selama 90 menit dan konsistensi 7%. Dari hasil penelitian ini, diperoleh bilangan kappa dari pulp yang Pemutih pulp dengan gas nitrogen dioksida dilakukuan secara langsung bersamaan dengan proses pulping secara sirkulasi. Pertama-tama dilakukan proses pulping secara sirkulasi dan setelah selesai filtrat bekas pemasak dikeluarkan. Selanjutnya ditambahkan asam asesat 93% sebanyak filtrat yang dikeluarkan dan kemudian dipanaskan pada tempratur 70ºC. Setelah tempratur 70ºC dicapai,kemudian dialiri gas nitrogen dioksida sebesar 2 % (berdasarkan perkiraan rendemen pulp 50%). Waktu pemutihan ditetapkan selama 90 menit dan konsistensi 7%. Dari hasil penelitian ini, diperoleh bilangan kappa dari pulp yang

Tabel 3-26. Pemutihan Pulp Dengan Gas Nitrogen dioksida Secara Langsung Di dalam Larutan Pemasak Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan

No Waktu

Kekuatan Kekuatan Giling

Derajat

Derajat

Sobek ( menit )

Pemutihan Dengan NO2

Ketentuan Pemasakan :

- Konsentrasi Asam Asesat

- Konsentrasi Asam Klorida : 0,17% - Rasio ( kayu : larutan )

- Tempratur

: 110ºC

- Waktu pemasakan

: 5 jam

Ketentuan pemutihan :

- Konsentrasi NO 2 : 2%

- Konsentrasi Asam asesat

- Waktu pemutihan

3.6.2 Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Didalam Medium Asam Asesat.

3.6.2.1 Pengaruh Konsentrasi Gas Ozon

Pemutihan pulp dengan gas ozon pada media asam asesat belum begitu dikenal dan yang umum dilakukan adalah pada pH antara 2-4 (di dalam media asam sulfat). Faktor yang perlu diperhatikan dalam pemutihan ini adalah konsentrasi gas ozon, konsistensi, tempratur dan pH larutan (KORDSACHIA, 1984 ; BERG, 1989 ; HAMMANN, 1989 NIMZ , et al., 1989 dan GRANZOW, 1990). Di dalam penelitian ini, Pertama-tama diteliti pengaruh konsistensi gas ozon (0,5 - 4,0%) seperti tercantum pada tabel 3-27 dan gambar 3-16. Bilangan kappa awal adalah 11,9, 20,2 dan 27,7 . Pada umumnya, penurunan bilangan kappa pada tahap awal akan berkurang secara linier sampai konsentrasi gas ozon 2,25% , dan selanjutnya pada konsentrasi gas ozon di atas 2,25% hanya terjadi penurunan bilangan kappa yang relatif kecil. Penurunan bilangan kappa tersebut cukup baik dan dapat di katakan bahwa selektivitas gas ozon hampir sama dengan klor murni. Gas ozon terpakai secara keseluruhan berkisar antara 92-99%, kecuali pada pulp yang bilangan kappa awalnya sudah rendah. Dalam hal ini gas ozon tidak lagi memutuskan rantai lignin, tetapi memutuskan rantai selulosa pada gugus akhir, ikatan klosidik dan pembukaan rantai glukosa pada atom C 2,3 dan 6. Hal ini dapat dilihat pada bilangan kappa yang menurun dari 11,9 menjadi 1,0 (0,15% lignin) pada konsentrasi gas ozon 1,58%.

Penurunan rendemen pulp dari berbagai variasi konsentrasi gas ozon yang menurun antara 1 - 7%. Makin tinggi konsentarsi gas ozon, maka makin menurun pula rendemen pulp. Hal ini dapat dimengerti, karena penurunan rendemen Penurunan rendemen pulp dari berbagai variasi konsentrasi gas ozon yang menurun antara 1 - 7%. Makin tinggi konsentarsi gas ozon, maka makin menurun pula rendemen pulp. Hal ini dapat dimengerti, karena penurunan rendemen

Pemutihan pulp dengan gas ozon juga menyebabkan peningkatan derajat putih kertas, berkisar dari 17,9% ISO menjadi 69,5% ISO, untuk pulp Acetosolv dengan bilangan kappa awal 11,9. Untuk pulp dengan bilangan kappa awal 20 – 27,7 hanya dapat peningkatan derajat putih kertas antara 36,6 – 39,2% ISO pada konsentrasi gas ozon antara 3 – 4%.

Pemutihan pulp dengan gas ozon secara ototmatis akan menurunkan derajat polimerisasi selulosa. Secra umum penurunan derajat polimerisasi selulosa berkisar antara 80 - 1000. Penurunan derajat polimerisasi pada pulp Acetosolv lebih kecil jika dibandingkan pulp yang lain hasil pemutihan dengan klor. Sifat kekuatan kertas secara keseluruhan dapat dilihat tabel 3-27. Secara umum nilai derajat giliran antara 20-30º SR antara pulp yang diputihkan dan tidak diputihkan hampir seragam, bahkan kekuatan tarik dan jebolnya lebih baik dari pada pulp yang tidak diputihkan. Untuk melihat perubahan sifat kekuatan kertas dari berbagai nilai derajat giliran dapat dilihat pada gambar 3-17, sedangkan untuk melihat nilai angka secara keseluruhan dapat dilihat pada lampiran tabel 7-12. Secara umum pulp yang diputihkan mempunyai kekuatan tarik dan jebol lebih baik dibandingkan pulp kontrol (tidak di putihkan). Sedangkan kekuatan sobeknya relatif hampir sama.

Tabel 3-27. Pengaruh Konsentrasi Gas Ozon Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Rendemen, DP dan Sifat Kekuatan Kertas

No Ozon

Kekuatan DP A T

Bil.

Rende Derajat Derajat

Kappa Men

Putih

Giling Tarik Jebol Sobek

(% ISO) (ºSR)

(km)

(m²) (cN)

66,2 - E1 0,5

62,8 - E3 1,5

60,0 - E4 2 -

60,0 - MA2

63,2 - E10

63,1 - E15 1,75 98,1

60,0 - E16

65,2 - E29 2,75 95,5

64,3 - E31

A – Awal (% Gas Ozon Per Pulp) T – Terpakai (% Gas Ozon Terpakai Dari Prosentase Awal) DP = Derajat Polimerisasi

Ketentuan Pemutihan :

Media : 93% Asam asetat Konsistensi : 40% Temperatur : 20°C

Gambar 3 – 17. Pengaruh Konsentrasi Gas Ozon pada Pemutihan Pulp Acetosolv – Spruce.

Gambar 3.18. Pengaruh Konsentrasi Gas Ozon Terhadap Perubahan Kekuatan Kertas.

3.6.2.2 Pengaruh Konsistensi Pulp Pada Pemutihan Dengan Gas

Ozon.

Faktor yang mempengaruhi pemutihan pulp dengan gas ozon selain konsentrasi adalah konsistensi Pulp. Konsistensi pulp yang diteliti bervariasi dari 0,5 – 70%. Pada konsistensi rendah sekitar 0,5 – 2% penurunan bilangan kappa hanya sekitar 50% (dari 20,3 menjadi 10,6). Pada konsistensi rendah hal ini kurang efektif, karena ozon tersebut tidak kontak secara langsung dengan pulp, melainkan gas ozon bercampur media asam asetat, sehingga reaksi pemutusan rantai lignin berjalan dengan sangat lambat. Konsistensi pulp antara 10 – 15% juga tidak efektif dalam melarutkan lignin. Hal ini di sebabkan terjadi gumpalan pulp, sehingga gas ozon tidak mampu menembus seluruh lapisan pulp. Pada konsistensi tinggi antara 23 – 70% diperoleh penurunan bilangan kappa dari 20 menjadi 2,2 pada konsistensi 41%, yang selanjutnya bilangan kappa meningkat menjadi 5 pada konsistensi 70%. Peningkatan bilangan kappa ini disebabkan pulpnya terlalu kering, sehingga gas ozon tidak mampu menembus dinding lamela tengah secara keseluruhan. Efesiensi gas ozon terpakai berkisar antara 85-99% . Efesiensi gas ozon terpakai yang terbaik adalah konsistensi antara 40-53%. Pada konsistensi rendah rendemen pulp berkurang antara 2-7. Penurunan rendemen pulp juga relatif kecil, yang setara dengan penurunan bilangan kappa. Penurunan derajat polimerisasi selulosa pada konsistensi pulp antara 0,5-2% adalah relatif kecil (berkisar antara 0 –100). Sedangkan pada konsistensi antara 23–53%, terjadi penurunan derajat polimerisasi selulosa sekitar 600-900.

Penurunan derajat polimerisasi selulosa adalah wajar, karena pada proses pemutihan pulp selain terjadi kerusakan lignin juga terjadi kerusakan pada selulosa. Derajat putih kertasnya secara umum juga dapat mengalami peningkatan dari 14,1% ISO pada konsistensi 70% (Tabel 3-38 dan Gambar 3-19). Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 25ºSR untuk pulp yang diputihkan, khususnya kekuatan tarik dan kekuatan jebol dari berbagai konsistensi (0,5 – 53%), sedangkan kekuatan sobeknya sedikit menurun,walaupun penurunannya tiak terlalu besar. Konsistensi pulp yang optimal terhadap sifat kekuatan kertas adalah berkisar antara 33-46% (gambar 3-20), sedangkan untuk melihat hasil Penurunan derajat polimerisasi selulosa adalah wajar, karena pada proses pemutihan pulp selain terjadi kerusakan lignin juga terjadi kerusakan pada selulosa. Derajat putih kertasnya secara umum juga dapat mengalami peningkatan dari 14,1% ISO pada konsistensi 70% (Tabel 3-38 dan Gambar 3-19). Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 25ºSR untuk pulp yang diputihkan, khususnya kekuatan tarik dan kekuatan jebol dari berbagai konsistensi (0,5 – 53%), sedangkan kekuatan sobeknya sedikit menurun,walaupun penurunannya tiak terlalu besar. Konsistensi pulp yang optimal terhadap sifat kekuatan kertas adalah berkisar antara 33-46% (gambar 3-20), sedangkan untuk melihat hasil

Tabel 3-28. Pengaruh Konsistensi Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Terhadap Perubahan Bilangan kappa, Ozon Terpakai Rendemen , DP dan Kekuatan Kertas.

No. Konsis-

Kekuatan tensi

Terpakai Demen

Putih

Tarik Jebol Sobek

(%ISO)

(km) (m²) (cN)

MA2 (kontrol)

Ketentuan pemutihan

Media

: 93% (Asam asesat)

Konsistensi

: 2% (per berat pulp)

Tempratur

: 20ºC

Ketentuan Pemutihan :

Ozon

CH 3 COOH

Gambar 3 – 19a. Pengaruh Konsistensi Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon.

Gambar 3 – 19b. Pengaruh Konsistensi Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Terhadap Perubahan Kekuatan Kertas (25°SR).

3.6.2.3 Pengaruh Temperatur Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas

Ozon

Pemutihan Pulp dengan gas ozon dari berbagai temperatur anatar 20 – 60°C dapat menurunkan bilangan kappa dari 20,2 menjadi 2,5 – 3,4. Gas Ozon terpakai dari variasi temperatur antara 20 – 60°C berkisar antara 97,8 – 95,2%, dimana kenaikan temperatur sedikit mempenagaruhi efisiensi gas ozon terpakai. Makin tinggi temperatur, maka makin banyak sisa gas ozon. Rendemen pulp berkisar antara 93 – 94%, dimana penurunan rendemen ini sangat logis, yang disebabkan oleh sebagian besar penurunan kadar lignin dari dalam pulp. Peningkatan derajat putih kertas berkisar dari 14,1% ISO menjadi 27,31% ISO. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 25°SR diperoleh kekuatan tarik dan kekuatan jebol yang lebih baik dibandingkan pulp yang tidak diputihkan, dengan kisaran nilai kekuatan tarik 10,770 – 11,800 km, kekuatan jebol antara 76 - 91 m², sedangkan kekuatan sobeknya sedikit mengalami penurunan yaitu dengan kisaran antara 56 -67 cN (Tabel 3 – 29 dan Tabel lampiran 7 – 14). Pemutihan pulp pada temperatur di atas 60°C sulit dilakukan, karena tekanan di dalam tabung lebih tinggi jika dibandingkan tekanan di luar tabung. Selain pengaruh hal tersebut, tekanan yang tinggi juga menyebabkan pulp terbakar.

Tabel 3.29. Pengaruh Temperatur Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Gas Ozon Terpakai, Rendemen, Derajat Putih Kertas, DP dan Sifat Kekuatan Kertas (25°SR).

Kekuatan No.

Tarik (Km) Jebol Sobek (m²)

: 93% (Asam asetat)

Konsentrasi

: 2% (Berdasarkan berat pulp)

Konsistensi

Gambar 20. Pengaruh Temperatur Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Gas Ozon Terpakai, Rendemen, Derajat Putih Kertas, DP dan Sifat Kekuatan Kertas (25°SR)

3.6.2.4 Pengaruh Konsentrasi Asam Asetat Sebagai Media Pada

Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon.

a. Konsistensi Rendah

Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi asam asetat sebagai media, maka faktor-faktor yang dibuat seragam adalah konsentrasi gas ozon 2%, temperatur pemutihan 20 C dan konsistensi pulp 2%. Konsentrasi asam asetat berpengaruh terhadap penurunan bilangan kappa, namun pada konsistensi rendah (2%) asam asetat kurang efektif melarutkan sisa lignin dari dalam pulp. Hal ini disebabkan gas ozon terpakai yang relatif kecil. Penurunan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 25,9. Penurunan derajat polimerisasi selulosa relatif kecil yang berkisar antara 0- 780. Makin tinggi konsentrasi asam asetat, maka derajat polimerisasi selulosa makin stabil atau tidak terjadi penurunan nilai DP. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 21 – 24ºSR, diperoleh kekuatan tarik dan kekuatan jebol pulp yang diputihkan lebih baik dari pada pulp yang tidak diputihkan, kisaran nilai kekuatan tarik antara 9,160 – 10,460 km, dan kekuatan jebol anatara 53 – 64 m². Kekuatan sobeknya relatif menurun yaitu dari 80,8 menjadi 65 cN (Tabel 3-30).

Tabel 3-30. Pengaruh Konsentrasi Asam asetat pada pemutihan pulp dengan Gas ozon terhadap perubahan bilangan kappa, Gas ozon terpakai, DP dan sifat kekuatan.

No Asam Ozon

DP

Derajat Kekuatan

Asesat Terpakai

Jebol Sobek (%)

Giling Tarik

(m²) (cN) MA2

(°SR) (km)

Ketentuan Pemutihan :

Konsentrasi

: 2% (Per berat pulp)

Temperatur

: 20ºC

Konsistensi

Penelitian yang lain adalah perbedaan konsentrasi asam asetat sebagai media pada konsistensi tinggi (40%). Dari hasil penelitian, diketahui bahwa konsentrasi asam asetat sangat berpengaruh terhadap penurunan bilangan kappa. Konsentrasi asam asesat yang paling baik berkisar antara 80 – 100%, yang dapat menghasilkan penurunan bilangan kappa dari 26,5 menjadi 8,2 – 5,5. Pada konsentrasi asam asesat 0% (medium air) ternyata hanya mampu menurunkan bilangan kappa dari 26,5 menjadi 22,0. Disamping itu gas ozon terpakai juga dipengaruhi oleh konsentrasi asam asesat, yaitu makin tinggi konsentrasi asam asesat, makin tinggi pula gas ozon yang terpakai. Rendemen yang diperoleh berkisar antara 94 – 97%, dimana penurunan rendemen ini setara dengan penurunan bilangan kappa.

Derajat putih kertas dari berbagai konsentrasi asam asesat berkisar antara 25 – 27% ISO, kecuali pada konsentrasi pada asam asesat dibawah 70% (Tabel 3-31 dan gambar 3-21). Sifat kekuatan kertas setelah diputihkan dengan gas ozon ternyata pada nilai derajat giling 30ºSR mengalami peningkatan baik kekuatan tarik maupun jebolnya, dengan kisaran tarik antara 10,480 – 12,900 km, dan kekuatan jebol antara 64,7 – 76,3 m². Sedangkan kekuatan sobek kertasnya sedikit mengalami penurunan dari 64,8 cN jadi 59,8 cN. Pada konsentrasi asam asetat 70% diperoleh hasil bahwa kekuatan kertasnya menurun, jika dibandingkan pulp yang tidak diputihkan (Tabel 3-31, gambar 3-22).

Tabel 3 -31. Pengaruh Konsentrasi Asam Asesat Pada Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Ozon Terpakai, Derajat Putih Kertas dan Kekuatan Kertas (30ºSR).

No Asam Ozon Bilangan Rende Derajat Kekuatan asesat Terpakai Kappa

Tarik Jebol Sobek (%)

men

Putih

(%ISO) (km) (m²) (cN) B18 -

Ketentuan Pulp :

Konsentrasi

: 2% (per berat pulp)

Tempratur

: 20ºC

Konsistensi

: 40

Gambar 3 – 21. Pengaruh Konsentrasi Asam Asetat Pada Pemutihan Pulp sdengan Gas Ozon

Gambar 3 – 22. Pengaruh Konsentrasi Asam Asetat Pada Pemutihan Pulp Terhadap Sifat Kekuatan Kertas.

3.6.2.5 Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Dari Pulp Acetosolv

Dengan Katalisator Proses Pulping Yang Berbeda.

Hasil optimalisasi proses pulping dengan 3 (tiga) jenis katalisator yang berbeda yaitu Asam klorida, Aluminium klorida dan Asam bromide. Dari ketiga Katalisator tersebut, diperoleh bilangan kappa yang berbeda-beda. Untuk katalisator asam klorida, alumunium klorida dan asam bromida bilangan kappa masing-masing 29,0 ; 23,2 dan 20,3. Pulp tersebut selanjutnya diputihkan dengan gas ozon pada media asam asesat 93% dan konsistensi 40% - 70%. Dari hasil penelitian tersebut di peroleh bilangan kappa untuk katalisator asam klorida menurun dari 29 menjadi 2,9 dengan ozon terpakai 0,95% (dari konsentrasi gas ozon 3 % menjadi 2,85%), untuk katalisator alumunium klorida diperoleh penurunan bilangan kappa dari 23,3 menjadi 1,2 dan gas ozon terpakai 95,3% (dari konsentrasi gas ozon 3 % menjadi 2,86 %), untuk katalisator asam bromida diperoleh penurunan bilangan kappa dari 20,2 menjadi 1,0 dan gas ozon terpakai (93,3% dari konsentrasi gas ozon 3% menjadi 2,8%), pada konsistensi pulp 40%, sedangkan pada konsistensi 70% diperoleh penurunan bilangan bilangan kappa dari 20,2 menjadi 1,9 dan gas ozon terpakai 92%.

Kenaikan derajat putih kertas untuk 3 jenis katalisator berkisar dari 6,6 – 13% ISO menjadi 47 - 48% ISO (tabel 3-32). Sifat kekuatan kertas untuk katalisator asam klorida pada nilai derajat giling antara 20 - 60ºSR adalah bahwa kekuatan tarik dan sobeknya mengalami penurunan setelah diputihkan dengan gas ozon 3%, sedangkan kekuatan jebolnya relatif stabil. Penurunan sifat kekuatan kertas ini berarti bahwa pemutihan pulp dengan gas ozon 3% terlalu banyak, sehingga menyebabkan kerusakan rantai selulosa dan hemiselulosa. Sifat kekuatan kertas, untuk katalisator aluminium klorida pada nilai derajat ini 20 - 60ºSR, diperoleh kekuatan tarik untuk kekuatan jebol yang tidak mengalami perubahan secara drastis setelah diputihkan dengan gas ozon, akan tetapi kekuatan sobek kertas mengalami penurunan. Sifat kekuatan kertas (katalisator asam bromida) mengalami penurunan kekuatan tarik, sobek dan jebol. Dari ketiga jenis pulp tersebut, dapat disimpulkan bahwa pulp acetosolv dengan katalisator alumunium Kenaikan derajat putih kertas untuk 3 jenis katalisator berkisar dari 6,6 – 13% ISO menjadi 47 - 48% ISO (tabel 3-32). Sifat kekuatan kertas untuk katalisator asam klorida pada nilai derajat giling antara 20 - 60ºSR adalah bahwa kekuatan tarik dan sobeknya mengalami penurunan setelah diputihkan dengan gas ozon 3%, sedangkan kekuatan jebolnya relatif stabil. Penurunan sifat kekuatan kertas ini berarti bahwa pemutihan pulp dengan gas ozon 3% terlalu banyak, sehingga menyebabkan kerusakan rantai selulosa dan hemiselulosa. Sifat kekuatan kertas, untuk katalisator aluminium klorida pada nilai derajat ini 20 - 60ºSR, diperoleh kekuatan tarik untuk kekuatan jebol yang tidak mengalami perubahan secara drastis setelah diputihkan dengan gas ozon, akan tetapi kekuatan sobek kertas mengalami penurunan. Sifat kekuatan kertas (katalisator asam bromida) mengalami penurunan kekuatan tarik, sobek dan jebol. Dari ketiga jenis pulp tersebut, dapat disimpulkan bahwa pulp acetosolv dengan katalisator alumunium

Tabel 3-32. Perbandingan Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Dari 3 Jenis Pulp Terhadap Perubahan Bilangan Kappa dan Derajat Putih Kertas.

Derajat Putih Gas Ozon

Kertas No. Awal Terpakai

Bilangan Kappa

(% ISO) (% ISO)

Ketentuan Pemutihan :

Media : 93% (Asam asetat). Konsistensi

: 40% (untuk percobaan No.E52, E53, E54 dan 70% untuk

percobaan E55) (*)

Temperatur

: 20°C

A : Sebelum diputihkan

B : Setelah Diputihkan

Kat. HCl Kat. AlCl 3 Kat. HBr

Keterangan :

 Pulp Kontrol (Unbleached Pulp)  Pemutihan dengan Gas Ozon.

Kat : Katalisator Gambar 3 – 23. Pengaruh Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Dari 3 Jenis Pulp

Acetosolv Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan Kertas (Unbleached pulp 1 kontrol adalah GA1, B23, CG lihat lampiran).

3.6.2.6 Pemutihan Pulp Dua Kali Dengan Gas Ozon

Pemutihan dengan gas ozon pada tahap pertama dilakukan pada konsistensi menengah (10%), yang dilanjutkan dengan pemutihan kedua pada konsistensi tinggi (40%). Metode lain yang dapat dilakukan adalah tahap pertama dan kedua semuanya pada konsistensi tinggi (40%). Dari hasil penelitian, ternyata pada pemutihan dengan pada gas ozon sebanyak dua kali dapat menurunkan bilangan kappa dari 21 – 29 menjadi 0,3 – 1,4, rendemen pulp berkisar antara 91 – 92% dan derajat putih kertas meningkat dari 6,6 – 15% ISO menjadi 48 – 54% ISO. Pemutihan pulp dengan gas ozon sebanyak dus kali memperoleh hasil yang paling baik pada konsistensi yang paling tinggi (40%), seperti tercantum pada tabel 3-33. Pemutihan pulp pada tahap satu dengan konsistensi 10% tidak selektif dalam menurunkan sisa lignin dari dalam pulp, yang disebabkan oleh terjadinya gumpalan pulp, sehingga gas ozon tidak mampu menembus seluruh lapisan serat. Hal ini bisa dilihat pada penurunan bilangan kappa 26,5 menjadi 13,9 dan sisa gas ozon yang masih tertinggal didalam medium asam ases

Tabel 3 – 33. Pemutihan Pulp 2 kali Dengan Gas Ozon Pada Medium Asam asetat.

No. Pemutihan

Ozon

Konsis Bilangan Rendemen Derajat

A B tensi

GA1 (Kontrol)

B18 (Kontrol)

100,0 15,0 E58

95,2 21,0 E59

Z E2 2,0

92,4 36,0 E60

Z E2 Z E Z E 1,0

Z E2 Z E Z E 2,0

C23 (Kontrol)

- Konsentrasi Asam asesat

- A : Gas Ozon awal - B : Gas Ozon terpakai

Misal keterangan No E57 : Z E1 Z E Z E , artinya diputihkan gas ozon Z E1 2 % dan 2E yang kedua 1 % dan seterusnya.

Sifat kekuatan kertas akan menurun apabila pemutihan pulp dengan gas ozon dilakukan dilakukan sebanyak dua kali. Hal ini dapat dilihat pada nilai derajat giling 30ºSR, yang menunjukan kekuatan tarik kertas berkisar antara 9,500 – 9,700 km, kekuatan jebol antara 61-64 m² dan kekuatan sobek antara 55-60 cN. Sifat kekuatan kertas ini dapat dibandingkan dengan sifat kekuatan kertas dari pulp yang tidak diputihkan pada nilai derajat giling 30ºSR yang menunujukan kisaran kekuatan tarik antara 11,650-11,800 km, kekuatan jebol antara 69- 74 m² dan kekuatan sobek antara 64-70 cN (tabel 3-34 dan tabel lampiran 7-6 ; 7-7)

Tabel 3.34. Sifat Kekuatan Kertas Pada Pemutihan 2 Kali Dengan Gas Ozon.

No Waktu

Kekuatan Giling

Derajat

Kekuatan Kekuatan

Sobek (min)

Giling

Tarik

Jebol

(ºSR)

(km)

(m²)

(cN)

E58

66,5 E59

60,5 E60

3.6.3 Pemutihan Pulp Dengan Asam Peressig Atau Hidrogen Peroksida.

BERG (1989) dan GRANZOW (1990) telah mengadakan penelitian tentang pemutihan pulp, dimana tahap pemutihan yang pertama menggunakan asam peressing atau hidrogen peroksida. Faktor-faktor yang diteliti antara lain tempratur, konsistensi, konsistensi asam peressig atau hidrogen peroksida, waktu pemutihan dan jenis kayu atau jenis pulp (Kiefer dan Buche). Di dalam penelitian ini hanya diteliti pengaruh konsentrasi asam pressing atau hidrogen peroksida, tempratur dan waktu pemutihan.

Pemutihan pulp dengan hidrogen peroksida hanya mampu menurunkan bilangan kappa dari 23 menjadi 13,5 dan rendemen 98,3%, pada konsistensi 10%, konsistensi hidrogen peroksida 8%, temperatur 70ºC dan waktu pemutihan 6 jam. Pemutihan dengan asam peressig lebih selektif dari pada hidrogen peroksida. Hal ini dapat dilihat pada penurunan bilangan kappa dari 27,7 menurun menjadi 8,5 dan 14,7 menjadi 6,4 (tabel 3-35 dan gambar 3-23). Ketentuan pemutihan dengan asam peressig adalah pada konsistensi 10% waktu pemutihan 1-3 jam, konsentrasi asam peressig 1-5% dan tempratur 70-85ºC. Pada konsentrasi 4%, 70ºC, selama 1 jam dan konsistensi 10% mampu menurunkan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 17,7. Sedangkan pada temperatur 85ºC dan waktu 3 jam pada konsentrasi asam peressig mampu menurunkan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 9,7. Hal ini berarti bahwa temperatur dan waktu pemutihan sangat berpengaruh terhadap penurunan bilangan kappa. Pada ketentuan yang sama juga mampu menurunkan bilangan kappa dari 14,7 menjadi 6,4 dan rendemen pulp menurun 2%.

Tabel 3-23. Pemutihan Pulp Dengan Asam Peressig Atau Hidrogen Peroksida Di dalam 99% Asam Asetat.

No Pemutihan

Bilangan Rendemen

B35 (Kontrol ) 23 50 P E 1 10 70 6 19.7 99.1 2 10 70 6 16.5 98.7 3 10 70 6 15.7 98.7 4 10 70 6 15 98.2 6 10 70 6 13 98.7 8 10 70 6 12.5 98.3

MA1 (kontrol) 27.7 Pa E 1 10 70 1 22.8 2 10 70 1 19.3 3 10 70 1 18.1 4 10 70 1 17.2

MA1 (kontrol) 27.7 Pa E 1 10 85 3 16.5 2 10 85 3 14.5 3 10 85 3 12.2

DA44 (kontrol) 14.7 Pa E 1 10 85 3 11.3 99.4 2 10 85 3 9.1 98.5 3 10 85 3 7.3 98.1 4 10 85 3 6.4 98,0

Ketentuan Pemutihan :

Konsistensi

Berat pulp

: 25 gram

Gambar 3 – 24. Pengaruh Konsentrasi Asam Peressig/Hidrogen Peroksida Dan

Waktu Pemutihan Perubahan Bilangan Kappa.

3.6.4 Kombinasi Pemutihan Pulp Dengan Gas Nitrogen Dioksida Dan Gas Ozon.

Kombinasi pemutihan pulp ini tahap pertama dilakukan dengan menggunakan gas nitrogen dioksida, dan tahap kedua dengan gas ozon. Pulp yang digunakan adalah pulp acetosolv dengan nilai bilangan kappa awal 27,7 dan 18,7. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh penurunan bilangan kappa terendah dari 27,7 menjadi 2,8 dan derajat putih kertas meningkat dari 5,5% ISO menjadi 22,8% ISO, sedangkan untuk pulp dengan nilai bilangan kappa awal 18,7 menurun menjadi 0,3 dan derajat putih kertas meningkat dari 13,9 menjadi 51,0% ISO. Penurunan bilangan kappa dan kenaikkan derajat putih yang paling baik diperoleh setelah pemutihan dengan gas ozon, karena gas ozon mampu memutuskan rantai lignin berbentuk chromoform dan chininmethida.

Pemutihan pulp pada tahap pertama hanya mampu menurunkan bilangan kappa dari 27,7 menjadi 22,4 pada konsentrasi 2% NO 2 ; sedangkan pada gas NO 2 3 – 4% hanya menurunkan bilangan kappa antara 21,6 – 20,2. Derajat putih kertas pada tahap pemutihan pertam tidak mengalami kenaikkan sama sekali.

Pemutuhan pulp dengan gas NO 2 hanya mampu mereduksi lignin sampai 95% dan mampu meningkatkan derajat putih kertas cukup tinggi.

Tabel 3-36. Pemutihan Pulp Dua kali Dengan Gas Nitrogen Dioksida Dan

Ozon Pada Media 93% Asam Asesat Dari Pulp Acetosolv.

No Pemutihan Konsentrasi Tempe Konsis Waktu Bilangan Derajat

I II A B ratur

tensi

Kapa Putih

MA1 Kontrol

27,7 5,5 D2 N E -

20 40 42 4,4 22,2 D3 N E -

F1 N E Z E 2 1,9

20 40 60 3,5 22,6 D4 N E -

F2 N E Z E 2 1,9

20 40 60 2,8 22,8 B23 Kontrol

F3 N E Z E 2 1,87

18,7 13,9 F4 N E -

Media : 93% Asam asesat

Sifat kekuatan kertas sebelum dan sesudah diputihkan dapat dilihat pada Tabel 3-37 dan Gambar 3-25. Sifat kekuatan kertasnya pada nilai derajat giling 24 – 64ºSR dapat dikatakan bahwa kekuatan tarik dan jebolnya sedikit mengalami penurunan, namun penurunan tersebut tidak terlalu besar, kekuatan sobek kertas secara umum mengalami relatif besar, yang disebabkan oleh daya ikat antar selulosa mengalami penurunan.

Tabel 3-37. Sifat Kekuatan Kertas Setelah Diputihkan Dengan Gas NO 2 Dan Ozon.

No Waktu

Kekuatan Kekuatan Giling

Derajat

Kekuatan

Jebol Sobek (min)

(m²) (cN)

B23 0,0

53,2 69,3 2,5

24 9,490

69,8 63,3 5,0

28 11,110

60 10,0

38 11,770

73,2

75,3 60,2 15,0

54 12,050

78,3 63,9 F5 0,0

64 12,600

52,4 65,4 1,5

24 9,300

65,6 63,5 2,5

28 10,920

75,2 51,6 5,0

30 11.460

74,1 46,5 10,0

40 12.090

70,1 45,6 F6 0,0

61 11.440

50,1 63,4 1,5

24 9,200

54,5 60,2 2,5

29 9,460

67,9 51,2 5,0

31 10,860

69,4 49,5 10,0

43 11,580

64 11,200

63,7 45,0

Gambar 3 – 25. Sifat Kekuatan Kertas Setelah Diputihkan Dengan Gas NO 2 Dan Ozon.

3.6.5 Kombinasi Pemutihan Pulp Dengan Gas Nitrogen Dioksida, Gas Ozon Di Dalam Asam Asetat Dan Asam Peressig Di Dalam Buthylasetat.

Seperti telah dikemukakan sebelumnya bahwa media pemutihan gas nitrogen dioksida dan ozon di dalam asam asetat, sedangkan pemutihan dengan asam peressig paling baik pada media netral atau butilasetat. Dari ketiga bahan kimia ini diadakan kombinasi pemutihan antara gas nitrogen dioksida di dalam

media asam asetat (N E ), gas ozon di dalam medium asam asetat (Z E ) dan asam peressig adalah N E , Z E , Z E , Pan, Z E . Dari kombinasi ini diperoleh nilai derajat putih kertas antara 50,4 – 82,9 % ISO. Nilai derajat putih yaitu N E ,Z E ,Z E , Pan, Z E (Tabel 3-38). Sifat kekuatan kertas pada kekuatan tarik yang berkisar antara 7,300 – 10,190 km, kekuatan sifat kekuatan kertas dari berbagai nilai derajat giling disajikan pada gambar 3-26 dan tabel lampiran 7-17. Gambar 3-25 hanya ini dapat dikatakan bahwa kombinasi pemutihan 3 bahan kimia (gas nitrogen dioksida, gas Ozon dan asam peressig) menurunkan semua sifat kekuatan kertas secara drastis, walaupun kertas yang dihasilkan tersebut dapat digunakan sebagai kertas tulis.

Tabel 3-38. Kombinasi Pemutihan Pulp Dengan Gas Nitrogen Dioksida, Gas

Ozon Dan Asam Peressig Terhadap Kenaikan Derajat Putih Kertas.

Kons. Bahan

Derajat

Tempe

No. Pemutihan

Kimia

Konsistensi

Waktu Putih

Ratur ( 0

Pemutihan Kertas

Awal Akhir

(% ISO)

G1 N E 2,0

20 40 21 - Pa N

Z E 1,0

G2 N E 3,0

20 40 42 - Pa N

Z E 2,0

G3 N E 3,0

Tabel 3-39. Pengaruh Kombinasi Pemutihan Pulp Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan Kertas (30ºSR)

No Kombinasi

Derajat Pemutihan

Kekuatan

Tarik Jebol Sobek

MA1 Kontrol

50,2 G2 N E Z E Pa N

55,7 G3 N E Z E Z E Pa N

G4 N E Z E Pa N Z E 7,820 48,3

G5 N E Z E Z E Pa N Z E 7,300 45,3

Gambar 3 – 26. Pengaruh Kombinasi Pemutihan Pulp Terhadap Perubahan sifat Kekuatan Kertas.

3.6.6 Kombinasi Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon Di Dalam Asam Asesat (Z E ) Dan Asam Peressig Di Dalam Buthylaseatat (Pa N ).

3.6.6.1 Pengaruh Larutan Pada Sistem Pencucian.

Dari hasil penelitian, bahwa pemutihan yang terbaik adalah dengan gas ozon di dalam asam asetat karena dapat melarutkan sebagian besar lignin dan pada waktu yang sama dapat meningkatkan derajat putih kertas. Pemutihan dengan gas Nitrogen dioksida hanya menurunkan bilangan kappa kurang lebih 50%, dan tidak meingkatkan derajat putih. Untuk meningkatkan derajat putih kertas dapat dilakukan dengan cara pemutihan pulp yang menggunakan media

asam perresig. Dalam penelitian ini, pemutihan pulp dengan kombinasi Z E pan dapat meningkatkan derajat putih kertas dan memungkinkan pemakaian bahan kimia yang relatif kecil.

Faktor yang mempengaruhi pemutihan pulp adalah sistem pencucian pulp setelah pemutihan dengan asam peressig dan gas ozon. Disamping itu, faktor lain yang berpengaruh adalah konsistensi pulp, waktu reaksi dan pH larutan (media). Untuk menghindarkan pH asam pada pemutihan dengan asam persessig, maka dipilih media netral yaitu butilasesat. Pemutihan tahap pertama dengan 2% gas ozon pada pulp Acetosolv dengan katatalisator alumunium klorida dengan bilangan kappa awal 26,5 menurun menjadi 5. Setelah selesai pemutihan dengan gas ozon, maka pada tahap berikutnya, pulp dicuci dengan asam asetat panas (93%). Selanjutnya, untuk menghilangkan asam asetat yang masih tertinggal di dalam pulp, maka dicuci dengan butilasetat sampai bebas asam (dapat dibuktikan dengan kertas pH atau lakmus). Selanjutnya, pulp diputihkan dengan asam peressig pada media butilasetat. Setelah selesai pemutihan dengan asam perressig, maka pulp tersebut dicuci dengan larutan yang berbeda-beda antara lain dengan larutan butilasetat atau air hanya didapat kenaikan derajat putih kertas 55,3 dan 55,7% ISO. Sistem pencucian yang terbaik adalah campuran butilasetat, asam asetat akan tetapi persentase air tidak boleh melebihi 25 %. Kalau presentase air melebihi 25%, maka akan terjadi 2 fase cairan (tabel 3-40). Sifat kekuatan kertas setelah pemutihan dengan gas ozon dan asam peressig pada nilai derajat giling

20ºSR menghasilkan kekuatan tarik antara 9,150 – 9,660 km, kekuatan jebol anatara 53 – 55,5 m² dan kekuatan jebol anatara 58 – 69,3 cN. Secara umum dapat dikatakan, bahwa pulp yang diputihkan 2 kali mengalami penrunan sifat kekuatan kertas. Penurunan ini dapat dimengerti karena pada pemutihan tersebut terjadi juga kerusakan selulosa atau penurunan derajat polimerisasi selulosa. Namun, kekuatan kertas tersebut masih dianggap baik untuk konsumsi kertas tulis.

Tabel 3 – 40. Pengaruh Larutan Bahan Kimia Pada Sistem Pencucian Pulp Terhadap Perubahan Derajat Putih Kertas dan Sifat Kekuatan Kertas.

NO Campuran

Kekuatan (BuAc : HOAc : H2O)

Derajat

Putih Giling Tarik Jebol Sobek

Ketentuan pemutihan:

Pemutihan Pertama

Konsentrasi Gas ozon

: 93% Asam asesat

: 42 menit / 100 g pulp

Pemutihan Kedua :

Konsentrasi Asam peressig

Waktu Reaksi

: 90 menit

3.6.6.2 Pengaruh Pemberian Natrium Karbonat Pada Pemutihan

Pulp Dengan Asam Peressig Di Dalam Media Butilasetat

Pemutihan pulp dengan asam peressig di dalam butilasetat memperoleh pH larutan < 7, dapat dilakukan dengan pemberian natrium karbonat sampai 10% (berdasarkan berat pulp kering tanur). Setelah selesai pemutihan, maka pulp tersebut dicuci dengan campuran antara butilasetat (60%), asam asetat (25%) dan air (15%). Hasil penelitian menunjukan,bahwa penambahan Natrium karbonat (< 8%) dapat meningkatkan derajat putih kertas sampai 60% ISO. Derajat putih kertas meningkat antara 80 – 81,5% ISO, apabila waktu pemutihan dilakukan selama 120 – 180 menit.

Pada konsentrasi Natrium karbonat di atas 10% akan menyebabkan penurunan derajat putih kertas (sebesar 52% ISO), sifat kekuatan kertasnya pada nilai derajat giling 20ºSR masih relatif stabil, khususnya kekuatan tarik dan kekuatan jebol, namun kekuatan sobek mengalami penurunan (Tabel 3-41). Sifat kekuatan kertas secara keseluruhan pada nilai derajat giling antara 19 – 60ºSR. Sifat kekuatan tarik kertasnya secara umum tidak mengalami penurunan yang berarti, namun kekuatan jebol dan sobeknya mengalami penurunan relatif besar.

Tabel 3 – 41. Pengaruh Pemberian Natrium Karbonat Pada Pemutihan Pulp Dengan Asam Peressig Di dalam Asam Asetat Terhadap Perubahan Derajat Putih Kertas Dan Sifat Kekuatan Kertas.

NO

Na 2 CO 3 Derajat

Kekuatan

Jebol Sobek (% ISO) 2 (ºSR) (km) (m )

B18 (Kontrol)

H8 0 59,3

53,0 63,1 H10

H9 2 59,0

55,7 74,2 H11

53,6 79,4 H46

Ketentuan pemutihan :

Tahap I dengan Gas ozon 2% ( lihat Tabel. 3-40) No.H46 dan H47 dengan 3% Ozon

Pemutihan Kedua :

Konsentrasi Asam peressig : 2% berdasarkan berat pulp Media

: Butilacetat

Konsistensi

: 10% pada Tempratur 70ºC

Waktu Reaksi : 90 menit, * 120 menit dan ** 180 menit

Gambar 3 – 27. Sifat Kekuatan Kertas Pada Pemutihan Ze Pa N Dengan Tambahan Natrium Karbonat.

3.6.6.3 Pengaruh Pemberian Asam Asetat Pada Pemutihan Pulp

Dengan Asam Peressig Di dalam Buthylasetat.

Pemutihan pulp Acetosolv pada tahap pertama adalah dengan gas ozon. Selanjutnya pada tahap kedua dengan asam persessig pada medium butilasetat. Namun dari segi teknik pemutihan dengan media butilasetat memerlukan perlakuan khusus, karena proses pulping dan pemutihan dilakukan dengan menggunakan gas ozon pada media asam asetat. Untuk merubah dari media asam asetat menjadi butilasetat berarti memerlukan perlakuan pencucian sampai bebas asam. Berdasarkan hal tersebut, dicoba pemutihan dengan asam peressig pada medium butilasetat dan campuran antara butilasetat dan asam asetat. Setelah selesai pemutihan, pulp tersebut dicuci dengan campuran butilasetat (60%), asam asetat (25%) dan air (15%). Hasil penelitian yang diperoleh paling baik adalah pemutihan pulp di dalam butilasetat yang menghasilkan derajat putih kertas 79,4% ISO. Penambahan Asam asetat 10%, menurunkan derajat putih kertas dari 79,4 menjadi 69,8% ISO, sedangkan pemutihan asam peressig di dalam media asam asetat 100% menurunkan derajat putih kertas dari 79,4 menjadi 51,4% ISO. Sifat kekuatan paling baik yang diperoleh adalah pada media butilasetat. Pada nilai derajat giling 30 ºSR diperoleh kekuatan tarik 11.200 km, kekuatan jebol 58,4 m² dan kekuatan sobek 51,9 cN. Penambahan asam asetat 10% menyebabkan kekuatan tarik menurun menjadi 10.030 km, kekuatan jebol 58,3 m² dan kekuatan sobek 48,6 cN. Kekuatan kertas pada media asam asetat (100%) menghasilkan kekuatan tarik 10,000 km, kekuatan jebol 59,1 m² dan kekuatan sobek 50,2% cN (Tabel 3-42)

Tabel 3-42. Pemutihan Pulp Dengan Asam pereeig Di dalam Bothylasetat dan

Diberi Penambahan Asam asetat.

NO Kons. Rendemen

Kekuatan Trans- HOAc

Tarik Jebol Sobek paransi

58,4 51,9 H48a

48,6 61,7 H48b

Ketentuan Pemutihan :

Pemutihan tahap pertama : Pemutihan Tahap Kedua : Konsentarsi ozon

: 2% Media

Asam peressig

: BuAc Temperatur

: 93% HOAc

Media

: 90ºC Konsistensi

: 20ºC

Temperatur

: 10% Waktu Pemutihan

Waktu Pemutihan

: 120 menit

3.6.6.4 Pengaruh Konsentrasi Gas Ozon dan Asam Peressig

Konsentrasi gas ozon bervariasi antara 2,0% - 2,5% dan asam peressig antara 0,5% - 5%. Konsentrasi gas ozon antara 2,0 – 2,5% adalah ideal untuk melarutkan sisa lignin dari dalam pulp. Derajat putih kertas pada pemutihan gas ozon 2% dan asam peressig 0,5 – 1% hanya diperoleh antara 45,2 – 58,8% ISO, sedangkan pada konsentrasi gas ozon 2,5% dan asam peressig 1% diperoleh derajat putih kertas 68,7% ISO, sedangkan pada konsentrasi gas ozon 2,5% menghasilkan derajat putih kertas 75,8% ISO. Ketransparanan kertas dari dua kombinasi tersebur berkisar antara 61 – 75,3%. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling antara 20 – 22ºSR diperoleh kekuatan tarik antara 10,500 – 11,550

km, kekuatan jebol antara 59 2 – 65 m , kekuatan sobek antara 61 – 73 cN, dan kekuatan lipat antara 840 – 2690 m. Kekuatan tarik dan jebol kertas secara umum

tidak mengalami perubahan, sedangkan kekuatan secara drastis, jika konsentrasi gas ozon 2,5% dan konsentrasi asam peressig 5% (Tabel 3-34). Peningkatan nilai derajat putih dapat dicapai secara ekonomis dengan hasil yang memuaskan tidak mengalami perubahan, sedangkan kekuatan secara drastis, jika konsentrasi gas ozon 2,5% dan konsentrasi asam peressig 5% (Tabel 3-34). Peningkatan nilai derajat putih dapat dicapai secara ekonomis dengan hasil yang memuaskan

Tabel 3-43. Pengaruh Konsentrasi Gas Ozon dan Asam peressig Terhadap Perubahan Derajat Putih Kertas, Ketransfaran dan Sifat Kekuatan Kertas.

NO Ze PaN Derajat Trans Derajat Kekuatan

faran Giling Tarik Jebol Sobek Lipat (%) (%) (% ISO) (%)

(m²) (cN) (M)

B18 (Kontrol)

Ketentuan Pemutihan :

Pemutihan tahap Pertama : Pemutihan Tahap Kedua : Konsentrasi Ozon

Kons. Asam peressig : 0,5 – 5% Media : 93% HOAc

Media : BuAc Konsistensi : 40%

: 10% Temperatut : 20ºC

Konsistensi

Temperatur : 70ºC Waktu reaksi : 40 – 50 min

Waktu Reaksi : 2 h

3.6.6.5 Perubahan Temperatur Pemutihan Pulp dengan Asam

Peressig Pada Medium Butilasetat

Pemutihan pulp dengan asam peressig pada medium butilasetat dapat meningkatkan derajat putih kertas, apabila temperatur pemutihan diubah menjadi antara 50 – 90ºC. Dari hasil penelitian, bahwa temperatur pemutihan 50ºC hanya dimenghasilkan nilai derajat puith kertas 74,0% ISO, sedangkan pada temperature

90 ºC menghasilkan derajat putih kertas 82,9% ISO (pada konsentrasi gas ozon 3% dan asam peressig 3%). Pada konsentrasi gas ozon 2% dan asam peressig 3% diperoleh nilai derajat putih kertas 80,7% ISO. Nilai ketransparanan kertas berkisar antara 57 – 65%, dan dapat dikatakan bahwa makin tinggi derajat putih kertas, maka makin menurun nilai ketransparanan kertas. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 19 – 26ºSR di peroleh kekuatan tarik yang berkisar antara 10,500 – 11,600 km, kekuatan jebol antara 57 – 70 m² dan kekuatan sobek antar 57 – 71 cN. Secara umum dapat dinyatakan bahwa sifat kekuatan kertas antara pulp yang diputihkan dan yang tidak diputihkan relatif stabil (Tabel 3-44).

Tabel 3-44. Pengaruh Temperatur Pada Pemutihan Pulp Tahap Kedua Dengan Butilasetat Terhadap Perubahan Derajat Putih Kertas, Transparansi dan Kekuatan Kertas.

NO Temp Pa N

Waktu Derajat

Tarik Jebol Sobek (ºC)

(km) (m²) (cN)

19 10,230 59,5 73,3 H26

B18 Kontrol

23 11,280 61,9 65,1 H27

24 11,580 61,3 60,5 H28

20 10,700 60,4 69,5 H29

24 11,540 60,7 61,7 H30

23 10,500 57,2 57,1 H31

70,0 59,2 H32

Pemutihan Pertama :

Pemutihan Kedua :

Kons. Ozon : 2,5% Kons. Asam peressig : 2 – 3% Media

: BuAc Konsistentensi : 40%

: 93% Asam asetat

3.6.6.6 Pengaruh Waktu Reaksi Pada Pemutihan Pulp Dengan Asam

Peressig Di dalam Medium Butilasetat.

Waktu reaksi pemutihan ternyata pada pemutihan sangat berpengaruh terhadap kenaikan nilai derajat putih kertas. Makin lama waktu reaksi, maka makin meningkat nilai derajat putih kertas. Untuk waktu pemutihan selama 1 jam dengan faktor lainnya diatur konstan, diperoleh nilai derajat putih kertas 70,9%, sedangkan waktu pemutihan 5 jam menghasilkan nilai derajat putih kertas 80% ISO.

Ketransparanan kertas sedikit mengalami penurunan, apabila waktu reaksi diperpanjang, yaitu menurun dari 63,7 menjadi 59%. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 20 – 24 ºSR diperoleh kekuatan tarik berkisar anatara 10,660 – 11,350 km. Kekuatan tarik ini sedikit mengalami penurunan, apabila waktu reaksi diperpanjang hingga 5 jam, namun penurunan tersebut tidak terlalu besar. Kekuatan jebol kertas relatif stabil yaitu berkisar antara 60 – 64 m². Kekuatan sobek kertas mengalami penurunan antara kertas yang tidak diputihkan dan yang diputihkan. Penurunan kekuatan sobek kertas adalah wajar, karena sifat fisika selulosa dan hemiselulosa setelah pemutihan juga berubah, khususnya derajat polimerisasi selulosa. Kekuatan lipat kertas berkisar antara 0,900 – 1,800 km, sehingga lipat yang tidak baik apabila waktu pemutihan 4 – 5 jam, sehingga menyebabkan ikatan antar serat menjadi rapuh (Tabel 3-45).

Tabel 3-45. Pengaruh Waktu Reaksi Pada Pemutihan Pulp Fase Kedua Dengan Asam Peressig Terhadap Perubahan derajat Putih Kertas dan Sifat Kekuatan Kertas.

No. Waktu

Derajat

Kekuatan

Trans- Kekuatan

Jebol Sobek faransi lipat ( jam )

B18 ( kontrol )

Kekuatan Pemutihan :

Pemutihan pertama : Konsentrasi Ozon

: 2,5% (berdasarkan berat pulp)

Media

: 93% Asam asetat

Waktu Reaksi : 52 min/100 g (pulp kering tanur) Pemutihan Kedua :

Konsentrasi Asam peressig : 3% (berdasarkan berat pulp) Media

3.6.6.7 Pengaruh Konsistensi Pulp Pada Pemutihan Dengan Asam Peressig Di dalam Medium Butilasetat.

Konsistensi pulp yang diteliti berkisar antara 6 – 20%. Pertimbangan penentuan konsistensi > 6% adalah untuk mengurangi pemakaian Butilasetat dan efektivitas asam peressig didalam melarutkan sisa lignin, khususnya gugusan khromoform. Selanjutnya, pertimbangan penentuan konssistensi di bawah 20% adalah untuk menghindari terjadinya reaksi kimia antara asam peressig denan pulp Konsistensi pulp yang diteliti berkisar antara 6 – 20%. Pertimbangan penentuan konsistensi > 6% adalah untuk mengurangi pemakaian Butilasetat dan efektivitas asam peressig didalam melarutkan sisa lignin, khususnya gugusan khromoform. Selanjutnya, pertimbangan penentuan konssistensi di bawah 20% adalah untuk menghindari terjadinya reaksi kimia antara asam peressig denan pulp

Pada konsistensi 6% diperoleh derajat putih kertas 77,8% ISO. Hal ini disebebkan masih terdapat asam perssig yang tersisa di dalam larutan Butilasetat sebagai media. Demikian pula pada konsistensi 20% menyebabkan reaksi kimia yang tidak seragam antara asam peressig dengan gugusan khromoform lignin, sehingga menyebabkan derajat putih kertas menurun dari 78,7% ISO menjadi 78,0% ISO. Nilai ketransparanan kertas berkisar antara 60,7 – 65,1 % dan tidak menunjukkan perbedaan yang jelas. Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling

20 – 23ºSR dapat dikatakan bahwa kekuatan tarik dan jebol kertasnya relatif stabil. Kekuatan tarik berkisar antara 10,300 – 11,300 km dan kekuatan jebol antara 66 – 69 m². Kekuatan sobek kertas sedikit mengalami penurunan dari 73,3cN menjadi 60 – 65 cN. Sedangkan kekuatan lipat mengalami penurunan dari 1200 m menjadi 900 m, apabila konsistensi 12 – 20% (Tabel 3-46).

Tabel 3-46. Pengaruh Konsistensi Pada Pemutihan Pulp Dengan Asam Peressig Terhadap Perubahan Derajat Putih Kertas dan Sifat Kekuatan Kertas.

No Konsis Derajat

Trans- Kekuatan tensi

Kekuatan

Sobek paransi Lipat (%)

B18 ( kontrol )

Ketentuan Pemutihan :

Pemutihan Pertama : Konsentrasi Ozon

: 2,5% berdasarkan berat pulp

Media

: 93% Asam asetat

Konsistensi

Temperatur

: 20ºC

Waktu Reaksi : 52 min/100 g (pulp kering tanur) Pemutihan Kedua :

Konsentrasi Asam peressig : 3% berdasarkan berat pulp Media

Waktu reaksi

: 3 jam

3.6.6.8 Nilai Optimal Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon dan Asam

Peressig.

Dari hasil penelitian pemutihan pulp dengan gas ozon dan asam peressig dari berbagai faktor, maka di peroleh nilai optimal. Pemutihan pada tahap pertama harus menggunakan gas ozon pada konsentrasi 3% (untuk pulp dengan bilangan kappa awal antara 25-30), media asam asesat 93%, tempratur 20ºC dan konsistensi pulp 40%. Pada kondisi tersebut, sebagian besar sisa lignin dari dalam pulp dapat ter-reduksi dan sifat kekuatan kertasnya relatif stabil.

Pemutihan pada fase kedua adalah menggunakan asam peressig dengan konsentrasi 2% yang secara ekonomis dapat dipertanggung jawabkan, waktu reaksi 2 -3 jam, media 100% butilasetat, temperatur 90ºC dan konsistensi 10%. Dengan ketentuan tersebut di atas diperoleh nilai derajat putih kertas antara 79 – 81,7% ISO, rendemen 91,9 – 92,3% dan nilai ketransparan kertas antara 50,5- 51,9%. Sifat kekuatan kertas pada niali derajat giling 30º SR diperoleh kekuatan tarik 10,000 – 11,200 km, kekuatan jebol 68,9-70,8 m² dan kekuatan sobek ± 58,3 cN ( tabel 3- 47 ).

Untuk mengetahui sifat kekuatan kertas dari kisaran derajat giling 20 – 60 ºSR dapat dilihat pada gambar 3-27. Secara umum kekuatan kertas antara pulp yang diputihkan dan yang tidak diputihkan mengalami penurunan, khususnya pada pemutihan dengan asam peressig salama 3 jam. Namun secara komersial, kekuatan kertas tersebut masih memenuhi standar pengujian internasional. Sebaliknya, penurunan sifat kekuatan kertas yang paling besar adalah penurunan kekuatan sobek kertas pada nilai derajat giling diatas 30 ºSR. Untuk melihat hasil penelitian secara keseluruhan dapat dilihat pada tabel lampiran 7-1

Tabel 3-47. Nilai Optimal Pemutihan Pulp.

Pemu NO

Kj Ks Trans- Tihan

- Konsen- Waktu

(m²) (cN) (%)

Ketentuan Pemutihan :

Pemutihan Pertama : Pemutihan Kedua : Media

: BuAc Tempratur

: 93% Asam asesat

Media

: 20ºC Temperatur : 90ºC Konsistensi : 40%

Konsistensi : 10% Bk

: Bilangan kappa Dg : Derajat Giling

Kt : Kekuatan Tarik Kj

: Kekuatan Jebol Ks

: Kekuatan Sobek

Gambar 3 – 28. Sifat Kekuatan Kertas Setelah Pemutihan Z E Pa N .

3.6.7 Tiga Kombinasi Pemutihan Antara Gas Ozon Dengan Asam peressig

(Z E Z E Pa N )

Pemutihan pulp dengan 3 (tiga) kombinasi yaitu dua kali dilakukan dengan gas ozon dan satu kali menggunakan asam peressig. Medium pemutihan gas ozon adalah asam asetat, pemutihan dengan asam peressig menggunakan media Butilasetat. Derajat putih kertas paling baik diperoleh dari hasil pemutihan dengan gas ozon sebanyak dua kali pada konsistensi 40%, yang dilanjutkan dengan asam peressig pada konsisitensi 10%. Nilai derajat putih kertasnya adalah 83,3% ISO, rendemen pulp 88,5% dan ketransparanan pulp 48,4% (Tabel 3-48).

Tabel 3-48. Pemutihan Gas Ozon Dua Kali dan Pemutihan Terakhir Dengan Asam Peressig Di dalam Butilasetat.

NO Pemuti- Konsen-

Derajat Rendemen Han

Putih (A -

36,0 92,4 Pa N

48,3 91,1 Pa N

56,1 91,9 Pa N

A: Awal, T: Terpakai

Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 30ºSR diperoleh kekuatan tarik antara 8,750 – 10,600 km, kekuatan jebol antara 48 – 66 m² dan kekuatan sobek 50 – 57,6 cN (Tabel 3-49). Kekuatan kertas secara keseluruhan dari berbagai nilai derajat giling (20 – 60ºSR) adalah bahwa kekuatan tarik setelah pemutihan pulp 3 kali sedikit mengalami penurunan khusunya pada nilai derajat giling 20 – 40ºSR, kekuatan jebol kertas juga mengalami penurunan, khususnya pemutihan pulp dengan gas ozon 2 kali pada konsistensi tinggi (40%), kekuatan sobek kertas mengalami penurunan relatif besar dengan kisaran nilai antara 45 –

60 cN (Gambar 3-29)

Tabel 3-49. Sifat Kekuatan Kertas pada Nilai Derajat Giling 30ºSR setelah

pemutihan Z E Z E Pa N .

Kekuatan Ketransparanan

B18 (Kontrol)

H49

55,9 H50

54,8 H51

Gambar 3 – 29. Sifat kekuatan kertas setelah pemutihan Z E Z E Pa N .

Keterangan :

Z E Z E P aN (2,1,3%) artinya pemutihan

Terhadap pertama den gas ozon (Z E ):2% Terhadap kedua dengan gas ozon (Z E ):1%

Terhadap ketiga dengan asam peressig (P aN ):3%

3.6.8 Tiga Kombinasi Pemutihan Antara Gas Ozon, Asam Peressig dan

Borol (Z E Pa N E R )

Dari hasil pengujian kekuatan kertas pada kombinasi pemutihan yang dilakukan dua kali dengan gas ozon dan peressig ternyata sangat rendah, khususnya kekuatan sobek. Berdsarkan hal tersebut di atas, maka dicari alternatif lain. Tujuan kombinasi pemutihan ini adalah untuk meningkatkan nilai derajat putih kertas, rendemen dan sifat kekuatan kertas. Dari hasil penelitian diketahui bahwa kombinasi pemutihan antara gas ozon, asam peressig dan borol yang paling

baik adalah (12 % Na BH 4 di dalam 40 % larutan NaOH).

Pemutihan tahap ketiga dengan larutan borol 0,1 – 0,3% dapat meningkatkan derajat putih kertas 79,0% ISO menjadi menjadi 86% ISO. Larutan Borol ternyata mampu meningkatkan derajat putih kertas cukup besar hanya mengakibatkan dan penurunan rendemen 1 – 1,5% (Tabel 3-50).

Tabel 3-50. Pemutihan Pulp Dengan Borol Pada Tahap Terakhir Dengan

Kombinasi (Z E Pa N E R ).

NaBH NO

Bilangan Derajat Rende-

Kappa Putih men (%)

B18 (Pulp tidak diputihkan) 26,5 15,0 H44

79,0 92,3 H52

Z E Pa N (Kontrol)

83,0 91,5 H53

84,7 89,5 H54

83,7 91,4 H45

81,7 91,7 H55

Z E Pa N

Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling antara 20 – 60 ºSR, diperoleh bahwa kekuatan tarik kertas mengalami penurunan relatif besar, disebabkan oleh pengaruh larutan alkali. Larutan alkali tersebut dapat memutuskan gugusan cabang hemiselulosa, misalnya gugusan cabang hamiselulosa, misalnya gugusan acetil dan hidroksil. Rantai linier pada selulosa dan hemiselulosa juga dapat terputuskan. Reaksi tersebut, akan menyebabkan daya tarik antar serat menurun. Kekuatan jebol yang relatif stabil apabila apabila konsentrasi larutan borol 0,1 %, akan tetapi pada konsentrasi larutan Boro 0,3% menyebabkan penurunan kekuatan jebol relatif besar, khususnya pada nilai derajat giling 30 – 40 ºSR. kekuatan sobek pada nilai derajat giling ± 20 ºSR relatif stabil, akan tetapi pada nilai derajat giling antara 30 – 40 ºSR mengalami penurunan relatif besar ( tabel 3 -51 dan gambar 3- 30).

Tabel 3- 51. Pemutihan Pulp Dengan Kombinasi Z E Pa N E R Terhadap Sifat Kekuatan Kertas 30 ºSR.

B18(kontrol)

60,7 H53

H52

61,5 H54

61,2 H55

Gambar 3 – 30. Sifat Kekuatan Kertas Setelah Diputihkan Z E Pa N E R .

3.6.9 Tiga Kombinasi Pemutihan Antara Aasam Peressig, Gas Ozon Di dalam Asam Asesat dan Asam Peressig Di dalam Butilasetat ( Pa N Z E Pa N ).

Pemutihan tahap pertama dengan butilasetat dapat menurunkan bilangan kappa antara 50 – 70, akan tetapi kenaikan derajat putih kertas hanya relatif kecil. Pemutihan tahap kedua dengan gas ozon dapat menurunkan bilangan kappa dari 12,2 menjadi 0,5 dan kenaikkan derajat putih kertas dari 17,6% ISO menjadi 62,7%. Penurunan derajat putih kertas sampai 2 tahap pemutihan menurun menjadi 94,8%. Pemutihan tahap ketiga adalah dengan asam peressig di dalam larutan Butilasetat. Derajat putih kertas dengan 3 kombinasi sebesar 80% ISO dan rendemen pulp 94,3% (Tabel 3-52).

Tabel 3-52. Kombinasi pemutihan pulp Pa E Z E Pa N (Konsentrasi Asam asetat 98 %)

NO Pemutihan Konsentrasi Tempe Waktu Konsis Bal. Rende Derajat

ratur

tensi

Kappa men Putih

B18 (Kontrol) 26,5 53,8 15,0 H56

20 50 40 0,5 94,8 62,7 Pa N

A : Awal T : Terpakai

Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 30ºSR pada pemutihan dengan peressig tidak mengalami perubahan (Tabel 3-53). Namun bila melihat sifat kekuatan kertas secara keseluruhan pada nilai derajat giling 20 – 60ºSR ternyata mengalami penurunan. Pada kombinasi pemutihan antara asam peressig dan gas ozon pada nilai derajat giling antara 20 – 60ºSR, mengalami penurunan secara drastic. Kombinasi pemutihan 3 (tiga) kali yaitu asam peressig pada nilai derajat giling 20 – 60 ºSR, sifat kekuatan kertas mengalami penurunan, khususnya kekuatan kertas (Gambar 3-31).

Tabel 3-53. Pemutihan Pulp Dengan Kombinasi Pa E Z E Pa N Terhadap Perubahan Sifat Kekuatan Kertas (30ºSR).

NO Pemutihan

Kekuatan

Kekuatan

Kekuatan Ketrans

(%) B18 (Kontrol)

(km)

(m²)

(cN)

- H56 PaE

11,150

68,9

64,3

- ZE

12,500

70,5

70,0

55,5 PaN

9,400

45,8

51,5

9,810

50,5

45,0

50,0

Gambar 3 – 31. Sifat Kekuatan Kertas Setelah Pemutihan Pulp Dengan

Kombinasi Pa E Z E Pa N .

3.6.10 Pemutihan Pulp Dengan Gas Ozon dan Asam Peressig Di dalam

Medium Asam Acetat ( Z E Pa E Z E Pa E )

Pemutihan pulp Acetosolv dari proses pulping sampai pemutihan ideal apabila menggunakan media asam asetat. Kombinasi pemutihan dilakukan dengan gas ozon, asam peressig, gas ozon dan asam peressig yang kesemuannya pada media asam asesat 93%. Pada pemutihan tahap pertama, gas ozon telah mampu mereduksi bilangan kappa dari 23 menjadi 0,4 rendemen 93,4 % dan derajat putih kertas meningkat dari 13,4% ISO menjadi 45,1% ISO. Pada pemutihan tahap kedua yaitu asam peressig di dalam asam asetat hanya menaikkan derajat putih kertas dari 45,1% ISO menjadi 48,1% ISO dan rendemennya sebesar 92,6 %.

Pemutihan pada tahap ketiga dengan gas ozon, menghasilkan derajat putih kertas meningkat dari 48,1% ISO menjadi 82,8% ISO dan rendemen pulp menurun dari 92,6 % menjadi 88,8 %. Peningkatan derajat putih kertas ini cukup tinggi apabila pemutihan kedua tidak menggunakan gas ozon, namun kelemahannya terjadi penurunan rendemen cukup tinggi, yang disebabkan oleh terjadinya kerusakan rantai hemiselulosa dan selulosa. Selanjutnya, pada tahap keempat adalah pemutihan dengan asam peressig di dalam media asam asetat. Dari kombinasi ini diperoleh derajat putih kertas hanya meningkat 83,4% ISO dan penurunan rendemen dari 88,8% menjadi 87,1%. Untuk meningkatkan nilai derajat putih kertas harus mengganti media pada tahap keempat dari asam asetat dengan media air atau butilasetat. Cara lain yang dapat dilakukan adalah ekstraksi alkali dengan NaOH atau larutan borol (Tabel 3 -54).

Tabel 3 -54. Pemutihan Pulp Dengan Kombinasi Z E Pa E Z E Pa E Di dalam Medium 93% Asam asetat.

NO Pemutiha Konsentrasi

Bil. Rende Derajat n

Tempe Waktu

Kappa Putih (%

B37 (Kontrol) -

23,0 53,6 13,4 H57 Z E 2,9

20 20 60 40 0,4 93,4 45,1 Pa E -

88,8 82,8 Pa E -

A : Awal T : Terpakai

Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 30ºSR untuk tahap pertama dengan gas ozon dan tahap kedua asam peressig tidak mengalami perubahan, bah kan kekuatan tarik dan jebolnya lebih baik jika dibandingkan pulp yang tidak diputihkan. Pemutihan pada tahap ketiga dan keempat yaitu dengan gas ozon dan asam peressig mngakibatkan penurunan sifat kekuatan kertas yang relatif besar. Ketransparanan kertas juga mengalami penurunan dari pemutihan tahap pertama ke tahap keempat dari 52,9% menjadi 46,7% (Tabel 3-55).

Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling 20 – 60ºSR dapat dikatakan bahwa kekuatan tarik dan jebolnya hanya mengalami penurunan relatif kecil, sedangkan kekuatan sobek mengalami penurunan relatif besar, sedangkan kekuatan sobek mengalami penurunan relatif besar setelah pemutihan tahap ketiga dan keempat (Gambar 3-32).

Tabel 3-55. Kombinasi Pemutihan Z E Pa E Z E Pa E Terhadap Sifat Kekuatan Kertas Pada Nilai Derajat Giling 30 ºSR.

NO Pemutihan Kekuatan Kekuatan Kekuatan Transfaransi

B35 (Kontrol)

77,0 90,2 H57

10,730

65,1

73,1 52,9 PaE

ZE

12, 220

68,9

70,3 48,6 ZE

11,070

72,5

60,4 49,0 PaE

10,500

59,0

10,000

62,1

57,0 46,7

Gambar 3 – 32. Perubahan sifat kertas setelah pemutihan Z E Pa E Z E PaE.

3.6.11 Pemutihan Pulp Acetosolv – Spruce Pulping Sistem Tekanan.

Penelitian ini merupakan oriensi penelitian proses pulping Acetosolv sistem tekanan tinggi dilanjutkan salah seorang Doktoran MARTIN SCHÖNE dari Bulan September 1991. Dari proses pulping Acetosolv sistem tekanan tinggi, diperoleh nilai optimal sementara yaitu konsentrasi Asam asetat 87%, rasio (kayu : larutan) 1 : 5, temperatur 185ºC dan waktu pemasakan 2 jam. Hasil penelitian menghasilkan bilangan kappa 14,7, rendemen 48%, sisa kayu 0,1%, derajat polimersasi selulosa 2880 dan derajat putih kertas 15,8% ISO.

Seperti telah dikemukakan pada bab terdahulu tentang pemutihan pulp Acetosolv yang paling selektif adalah tahap pertama dengan gas ozon didalam media asam asetat dan tahap kedua adalah asam peressig di dalam medium Butilacetat. Median lain yang dapat digunakan adalah asam asetat. Keuntungan pemutihan pada tahap pertama dan kedua di dalam media asam asetat adalah pertimbangan ekonomis, hal ini disebabakan dari proses pulping sampai pemutihan pada medium asam asetat. Pemuthan pulp pada tahap ketiga dapat menggunakan gas ozon pada media asam asetat atau pH 2. Dari hasil penelitian pada pulp yang tidak diputihkan diperoleh bilangan kappa 14,7, derajat polimerisasi 2880 dan derajat putih 15,8%. Setelah diputihkan dengan gas ozon, diperoleh penurunan bilangan kappa dari 14,7 menjadi 1,9, rendemen 97,7%, derajat polimerisasi selulosa menurun dari 2880 menjadi 1860 dan derajat putih kertas meningkat dari 15,8% ISO menjadi 64,1% ISO. Selanjutnya tahap kedua adalah pemutihan dengan asam peressig pada media asam asetat hanya diperoleh derajat putih kertas 75% ISO, sedangkan pada media Butilasetat didapat derajat putih kertas 80,5% ISO. Penurunan rendemen setelah pemutihan tahap, kedua baik pada media asam asetat maupun butilasetat adalah sama yaitu sebesar 97% dan derajat polimerisasi yang diperoleh berkisar antara 1270 – 1300. Pemutihan tahap ketiga adalah dengan gas ozon pada media asam asetat yang menghasilkan nilai derajat putih kertas 80,2% ISO, sedangkan pada media asam asetat (Ph 2) diperoleh derajat putih 84,0% ISO. Rendemen pulpnya hampir sama yaitu sebesar 96% dan nilai Seperti telah dikemukakan pada bab terdahulu tentang pemutihan pulp Acetosolv yang paling selektif adalah tahap pertama dengan gas ozon didalam media asam asetat dan tahap kedua adalah asam peressig di dalam medium Butilacetat. Median lain yang dapat digunakan adalah asam asetat. Keuntungan pemutihan pada tahap pertama dan kedua di dalam media asam asetat adalah pertimbangan ekonomis, hal ini disebabakan dari proses pulping sampai pemutihan pada medium asam asetat. Pemuthan pulp pada tahap ketiga dapat menggunakan gas ozon pada media asam asetat atau pH 2. Dari hasil penelitian pada pulp yang tidak diputihkan diperoleh bilangan kappa 14,7, derajat polimerisasi 2880 dan derajat putih 15,8%. Setelah diputihkan dengan gas ozon, diperoleh penurunan bilangan kappa dari 14,7 menjadi 1,9, rendemen 97,7%, derajat polimerisasi selulosa menurun dari 2880 menjadi 1860 dan derajat putih kertas meningkat dari 15,8% ISO menjadi 64,1% ISO. Selanjutnya tahap kedua adalah pemutihan dengan asam peressig pada media asam asetat hanya diperoleh derajat putih kertas 75% ISO, sedangkan pada media Butilasetat didapat derajat putih kertas 80,5% ISO. Penurunan rendemen setelah pemutihan tahap, kedua baik pada media asam asetat maupun butilasetat adalah sama yaitu sebesar 97% dan derajat polimerisasi yang diperoleh berkisar antara 1270 – 1300. Pemutihan tahap ketiga adalah dengan gas ozon pada media asam asetat yang menghasilkan nilai derajat putih kertas 80,2% ISO, sedangkan pada media asam asetat (Ph 2) diperoleh derajat putih 84,0% ISO. Rendemen pulpnya hampir sama yaitu sebesar 96% dan nilai

Tabel 3-56. Kombinasi Pemutihan Z E Pa E Z E , Z E Pa N Z dan Pa E Z E Pa E Dari Pulp Acetosolv Spruce Sistem Tekan.

No Pemutihan Konsentrasi Tempe Konsis waktu

Bil.

Rende DP Derajat

A B ratur

tensi

kappa

men putih

- 2880 15,8 H58a

DA44 ( kontro11 )

97,7 1860 64,1 H58b

97,0 1300 75,0 H58c

PaE

96,0 1200 80,2 H58a

97,7 1320 64,1 H58d

97,0 1279 80,5 H58e

PaN

96,0 1000 84,0 H58f

98,4 1530 19,1 H58g

97,2 1070 66,4 H58h

A : Awal

B : Terpakai DP : Derajat Polimerisasi

Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling antara 20 – 60ºSR, diperoleh sifat kekuatan kertas yang tidak diputihkan cukup baik yaitu nilai kekuatan tarik bisa mencapai 12,200 km, kekuatan jebolnya 74 m² dan kekuatan sobek 98,6 cN. Setelah pemutihan dengan Gas ozon, maka kekuatan tarik dan jebolnya sedikit menurun, sedangkan kekuatan sobeknya relatif stabil. Pemutihan pada tahap kedua yaitu dengan asam peressig di dalam media asam asetat atau Butilasetat, semua kekuatan kertasnya mengalami penurunan, akan tetapi penggunaan pada medium Butilasetat masih relatif lebih baik jika dibandingkan dengan media Sifat kekuatan kertas pada nilai derajat giling antara 20 – 60ºSR, diperoleh sifat kekuatan kertas yang tidak diputihkan cukup baik yaitu nilai kekuatan tarik bisa mencapai 12,200 km, kekuatan jebolnya 74 m² dan kekuatan sobek 98,6 cN. Setelah pemutihan dengan Gas ozon, maka kekuatan tarik dan jebolnya sedikit menurun, sedangkan kekuatan sobeknya relatif stabil. Pemutihan pada tahap kedua yaitu dengan asam peressig di dalam media asam asetat atau Butilasetat, semua kekuatan kertasnya mengalami penurunan, akan tetapi penggunaan pada medium Butilasetat masih relatif lebih baik jika dibandingkan dengan media

Pemutihan pada tahap ketiga adalah gas ozon pada media asam asetat atau asam sulfat (pH = 2 ). Dengan pemutihan tahap ketiga ini, sifat kekuatan kertasnya makin menurun walaupun kekuatan kertas tersebut masih memenuhi standar pengujian jika digunakan sebagai kertas tulis HVS. Penurunan yang cukup besar adalah penurunan kekuatan sobek kertas, yang disebabkan oleh kerusakan selulosa dan hemiselulosa pada media asam sulfat cukup besar, dan kemungkinan besar terjadi reaksi hidrolisa pada ikatan glukosidik. Secara rinci hasil penelitian ini disajikan pada Tabel 3-57 dan gambar 3-33.

Tabel 3-57 Kombinasi Pemutihan Z E Pa E Z Terhadap Sifat Kekuatan Kertas

NO Pemutihan Waktu Derajat Kerapatan Kekuatan Trans Giling

Jebol Sobek paranan

(min)

(ºSR)

(g/cm³)

(km

(m²) (cN) (%)

DA44 (Kontrol)

68,7 74,4 H58a

Z E 0 20 0,756

69,5 65,0 50,6 H58b

Z E Pa E 0 20 0,753

64,2 63,0 43,0 H58c

Z E Pa E Z E 0 28 0,829

58,5 50,7 41,2 H58d

62,8 61,3 43,1 H58e

Z E P aN Z

Gambar 3 – 33. Kekuatan Kertas Dari Pulp Acetosolv Sistem Tekanan dan Setelah Diputihkan

3.6.12 Pemutihan Pulp Acetosolv Dari Jenis Kayu Daun Lebar.

SIMON (1990) telah mengadakan penelitian optimalisasi proses pulping Acetosolv untuk jenis kayu daun lebar yang tumbuh di Eropa (contoh kayu diambil dari daerah sekitar kota hamburg – Jerman) mendapatkan bilangan kappa di bawah 10 (lignin yang tertinggal di dalam pulp,1,5%). Salah satu keuntungan, nilai bilangan kappa yang rendah yaitu bahwa pulp tersebut mudah sekali diputihkan (SIMON,1990). Dari hasil penelitian terhadap kayu aspe dengan nilai bilangan kappa 5,7, setelah diputihkan dengan gas ozon 1% diperoleh bilangan kappa 0,5 dan derajat putih kertas 75% ISO.

Untuk jenis kayu birke dengan bilangan kappa awal 10,6 setelah diputihkan dengan gas ozon 1,5% diperoleh bilangan kappa sebesar 1,5. Untuk jenis kayu Pappel dengan bilangan kappa awal 10,6 setelah diputihkan dengan gas ozon 1,5% diperoleh bilangan kappa sebesar 1,5. Untuk jenis kayu Pappel dengan bilangan bilangan kappa awal 7,7 setelah diputihkan dengan gas ozon 1% diperoleh bilangan kappa 1,0. pemutihan pada tahap kedua dengan asam peressig 2%, media butilasetat, konsistensi 10%, temperatur 70ºC dan waktu pemutihan 1 jam, diperoleh derajat putih kertas 83% ISO ( untuk pulp Aspe), 78% ISO (untuk pulp Birke) dan 84% ISO (untuk pulp Pappel). Sifat kekuatan kertas untuk pulp Aspe diperoleh kekuatan tarik 6,400 km – 5,050 km, kekuatan jebol 33 -34 m² dan kekuatan sobek 35 – 37 cN pada nilai derajat giling 29 – 49ºSR. ketransparanan kertas yank tidak digiling sebesar 73,3%. Untuk kayu Birke pada nilai derajat giling 25 – 40ºSR, diperoleh kekuatan tarik 7,400 – 7,530 km, kekuatan jebol 35 - 44,5 m², kekuatan sobek 33 – 35,5 cN dan nilai ketransparanan kertas yang tidak digiling sebesar 79%. Untuk pulp Papeel dari nilai derajat giling 30 – 53ºSR diperoleh nilai kekuatan kekuatan tarik 6,600 – 6,729 km, kekuatan jebol 30 – 38,5 m² dan kekuatan sobek 27 – 33,7 cN. Nilai ketransparanan kertas pada pulp yang tidak digiling sebesar 73% (Tabel 3-58).

Tabel 3-58. Penelitian Pendahuluan Terhadap Pemutihan Pulp Bebas Klor Dari Beberapa Jenis Kayu Daun Lebar.

Kekuatan Trans Kayu

Jenis Pemutihan