Page 1


Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 2012 tentang Hak Cipta Lingkup Hak Cipta Pasal 2 1. Hak cipta merupakan hak ekslusif bagi Pencipta atau Pemegang Hak Cipta untuk mengumumkan atau memperbanyak ciptaannya, yang timbul secara otomatis setelah suatu ciptaan dilahirkan tanpa足 mengurangi pembatasan menurut peraturan perundang-undangan yang berlaku. Ketentuan Pidana Pasal 72 1. Barangsiapa dengan sengaja melanggar dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud pada Pasal 2 Ayat (1) dan Ayat (2) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/ atau denda paling banyak Rp5.000.000,000,00 (lima milyar rupiah). 2. Barangsiapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedar足kan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta atau hak terkait sebagai dimaksud pada Ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/ atau denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).


PENANGGULANGAN KERAK

OLEH Prof. Suharso & Dr. Buhani, M.Si

PENERBIT LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS LAMPUNG 2012


Penerbit LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS LAMPUNG Jl. Prof. Dr. Soemantri Brodjonegoro, No. 1 Bandar Lampung, 35143 Telp. (0721) 705173, 701609 ext. 138 Fax. 773798 e-mail: lemlit@unila.ac.id Perpustakaan Nasional RI: Katalog Dalam Terbitan (KDT) Prof. Suharso, Ph.D. & Dr. Buhani, M.Si. Penanggulangan Kerak Editor: Prof. Sutopo Hadi, Ph.D. Cetakan Pertama, Desember 2012 xv + 102 hlm. 15,5 x 23 cm ISBN: 978-979-8510-52-6 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang All Rights Reserved Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit Isi di luar tanggung jawab percetakan


KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur atas kehadirat Allah SWT, buku yang berjudul Penanggulangan Kerak ini dapat disusun. Buku ini diperuntukkan kepada pembaca khususnya kalangan peneliti, dosen, dan mahasiswa untuk menambah wawasan terkait penanggulangan kerak yang sering dijumpai pada kalangan industri. Buku ini merupakan hasilhasil penelitian yang telah penulis lakukan selama penulis mendapatkan hibah-hibah penelitian dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan serta Kementerian Riset dan Teknologi Indonesia selama kurun waktu 2007−2012. Hasil-hasil dari penelitian tersebut sebagian telah penulis publikasikan pada jurnal internasional dan nasional terakreditasi. Buku ini disusun sebagai upaya pengembangan ilmu pengetahaun dan penyempurnaan perkuliahan Kimia Anorganik, Mineralogi, dan Pertumbuhan Kristal di tempat penulis bekerja sebagai staf pengajar pada Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung. Akhirnya penulis menyadari bahwa buku ini belumlah sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran dari para pembaca dan rekan-rekan dosen serta peneliti sangatlah dinantikan untuk penyempurnaan buku ini.

Bandar Lampung, 2012

Penulis

iii


DAFTAR ISI Kata Pengantar (iii) Daftar Gambar (vi) Daftra Tabel (xi) BAB 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11

Proses Pembentukan Kerak Proses Pengendapan Senyawa Anorganik pada Peralatan Industri (1) Kerak (1) Faktor Pembentukan Kristal (2) Kristalisasi (2) Kelarutan Endapan (3) Derajat Lewat Jenuh (Supersaturasi) (4) Kerak CaSO4 (6) Proses Pembentukan Kerak CaSO4 (9) Pengaruh Terbentuknya Kerak CaSO4 (11) Kalsium Karbonat (11) Kerak Kalsium Karbonat (13)

BAB 2 2.1 2.2 2.3

Pertumbuhan Kristal Teori Pembentukan Inti Kristal (15) Teori Pertumbuhan Kristal (18) Aditif (20)

BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak 3.1 Pengendalian pH (22) 3.2 Penggunaan Inhibitor Kerak (23) 3.3 Senyawa Turunan Kaliksarena (24)

iv


3.4 3.5

Senyawa TDEACMKR (27) Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Alami (27)

BAB 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak Ekstraksi Gambir (32) Pengaruh Ekstrak Gambir Terhadap Laju Pembentukan Endapan CaCO3 (Seeded experiment) (33) Pengaruh Ekstrak Gambir Terhadap Laju Pembentukan Inti Endapan CaCO3 (Unseeded experiment) (43) Percobaan Seeded CaSO4 (56) Percobaan Unseeded CaSO4 (67)

BAB 5 5.1 5.2

Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak Sintesis TDMACMKR (81) Efek TDMACMKR Terhadap Laju Pembentukan Endapan CaCO3 (86)

Daftar Pustaka (89) Glosarium (98) Indeks (101)

v


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Diagram temperatur–konsentrasi (4) Gambar 1.2. Morfologi kalsium sulfat diamati dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) (8) Gambar 1.3. Skema umum mekanisme pembentukan deposit kerak air (10) Gambar 1.4. Tahapan kristalisasi (10) Gambar 1.5. Morfologi kalsium karbonat yang diamati dengan SEM (12) Gambar 1.6. Struktur atom kalsit dan aragonit serta gambaran skema unit CO32- (13) Gambar 2.1. Kurva dari penurunan keadaan lewat jenuh menunjukkan kenaikan reaksi kristalisasi, tn = waktu pengintian, tind = waktu induksi, tlp = waktu laten, C* = kesetimbangan keadaan lewat jenuh (17) Gambar 2.2. Tipe difusi permukaan (18) Gambar 2.3. Pergerakan yang memutar menuju pertumbuhan spiral (19) Gambar 2.4. Tipe tumbuh dan menyebar (birth and spread model) (19) Gambar 3.1. Deposit kerak pada dinding pipa peralatan industri (22) Gambar 3.2. Kerak pada dinding pipa PLTP Dieng (22)

vi


Gambar 3.3. Reaksi hidrolisis polifosfat (24) Gambar 3.4. Sintesis senyawa kaliksarena (26) Gambar 3.5. Bentuk tiga dimensi kaliksarena (26) Gambar 3.6. Skema sintesis (TDEACMKR) (27) Gambar 3.7. Tanaman Gambir (Uncaria gambir) (28) Gambar 3.8. Struktur kimia asam tanat (Berat molekul: 772.57 g/mol dan rumus molekul: C34H28O21) (30) Gambar 3.9. Sturukur Polimer Katekin (30) Gambar 3.10. Struktur Kuersetin (31) Gambar 4.1. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan dengan penambahan 100 mg bibit kristal (33) Gambar 4.2. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu dengan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M dengan penambahan 100 mg bibit kristal (36) Gambar 4.3. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu dengan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M dengan penambahan 100 mg bibit kristal (36) Gambar 4.4. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu dengan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M dengan penambahan 100 mg bibit kristal (37) Gambar 4.5. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (39) Gambar 4.6. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (40) Gambar 4.7. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan

vii


inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M (41) Gambar 4.8. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor; (b), (c), and (d) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa dan dengan penamabahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,3; dan 0,6 M secara berurutan (43) Gambar 4.9. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu (Percobaan unseeded) (46) Gambar 4.10. Pengaruh penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M (48) Gambar 4.11. Pengaruh penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M (50) Gambar 4.12. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M (Percobaan unseeded) (53) Gambar 4.13. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M (Percobaan unseeded) (53) Gambar 4.14. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M (Percobaan unseeded) (54) Gambar 4.15. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M (Percobaan unseeded) (55)

viii


Gambar 4.16. Perubahan berat endapan CaSO4 terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan (57) Gambar 4.17. Efek Penambahan Inhibitor terhadap perubahan berat endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (59) Gambar 4.18. Efek Penambahan Inhibitor terhadap perubahan berat endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,2 M (60) Gambar 4.19. Efek Penambahan Inhibitor terhadap perubahan berat endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (61) Gambar 4.20. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan seeded) (63) Gambar 4.21. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Percobaan seeded) (64) Gambar 4.22. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan seeded) (65) Gambar 4.23. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Percobaan seeded) (66) Gambar 4.24. Perubahan berat endapan CaSO4 terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan (69) Gambar 4.25. Pengaruh variasi penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,10 M (71)

ix


Gambar 4.26. Pengaruh variasi penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,20 M (73) Gambar 4.27. Pengaruh variasi penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,30 M (75) Gambar 4.28. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan unseeded) (77) Gambar 4.29. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Percobaan unseeded) (78) Gambar 4.30. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan unseeded) (79) Gambar 4.31. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,2 M (Percobaan unseeded) (80) Gambar 5.1. Skema sintesis CMKR dan TDMACMKR (82) Gambar 5.2. Spekrum IR CMKR (83) Gambar 5.3. Spekrum IR TDMACMKR (Pelet KBr) (85) Gambar 5.4. Spekrum 1HNMR TDMACMKR (CDCl3) (85)

x


DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Tabel 1.2. Tabel 1.3. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 4.3. Tabel 4.4. Tabel 4.5. Tabel 4.6.

Bentuk-Bentuk Kalsium Sulfat, Komposisi, dan Kestabilannya. (6) Kelarutan Kalsium Sulfat. (7) Skala Kekerasan Mohs. (8) Komposisi Senyawa Kimia dalam Gambir. (32) Perubahan Berat Endapan CaCO3 terhadap Waktu pada Berbagai Konsentrasi Larutan Pertumbuhan (100 mg bibit kristal). (33) Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (100 mg seed). (35) Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (100 mg seed). (35) Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,6 M (100 mg seed). (35) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M. (37)

xi


Tabel 4.7. Tabel 4.8. Tabel 4.9.

Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M. (38) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,6 M. (38) Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M. (44)

Tabel 4.10.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,10 M. (45)

Tabel 4.11.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M. (45)

Tabel 4.12.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,20 M. (45)

Tabel 4.13.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,25 M. (46)

Tabel 4.14.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M dengan penambahan 50 ppm Inhibitor. (47) Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. (47) Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M dengan penambahan 200 ppm Inhibitor. (47) Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M dengan penambahan 50 ppm Inhibitor. (48)

Tabel 4.15. Tabel 4.16. Tabel 4.17.

xii


Tabel 4.18. Tabel 4.19. Tabel 4.20. Tabel 4.21. Tabel 4.22. Tabel 4.23.

Tabel 4.24. Tabel 4.25. Tabel 4.26. Tabel 4.27. Tabel 4.28.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. (49) Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M dengan penambahan 200 ppm Inhibitor. (49) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M (percobaan unseeded). (51) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M (percobaan unseeded). (51) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) terhadap Waktu pada Berbagai Konsentrasi Larutan Pertumbuhan. (56) Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (200 mg bibit kristal). (58) Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M (200 mg seed). (59) Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (200 mg seed). (60) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (percobaan seeded). (61) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M (percobaan seeded). (62) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (percobaan seeded). (62)

xiii


Tabel 4.29.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,10 M. (67)

Tabel 4.30.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M. (68)

Tabel 4.31.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,20 M. (68)

Tabel 4.32.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,30 M. (68)

Tabel 4.33.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. (70) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M dengan Penambahan 150 ppm Inhibitor. (70) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M dengan Penambahan 250 ppm Inhibitor. (70) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M dengan Penambahan 100 ppm Inhibitor. (71) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M dengan Penambahan 150 ppm Inhibitor. (72) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M dengan Penambahan 250 ppm Inhibitor. (72) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M dengan Penambahan 100 ppm Inhibitor. (73) Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M dengan Penambahan 150 ppm Inhibitor. (74)

Tabel 4.34. Tabel 4.35. Tabel 4.36. Tabel 4.37. Tabel 4.38. Tabel 4.39. Tabel 4.40.

xiv


Tabel 4.41. Tabel 4.42. Tabel 4.43. Tabel 4.44. Tabel 5.1. Tabel 5.2. Tabel 5.3. Tabel 5.4. Tabel 5.5.

Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M dengan Penambahan 250 ppm Inhibitor. (74) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (percobaan unseeded). (75) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M (percobaan unseeded). (76) Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (percobaan unseeded). (76) Perbandingan Hasil Spekrum IR CMKR dengan Literatur. (82) Perbandingan Hasil Spekrum 1HNMR TDMACMKR. (84) Efek Penambahan Inhibitor TDMACMKR terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M. (87) Efek Penambahan Inhibitor TDMACMKR terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M. (87) Efek Penambahan Inhibitor TDMACMKR terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,6 M. (88)

xv


BAB 1 PROSES PEMBENTUKAN KERAK 1.1. Proses Pengendapan Senyawa Anorganik pada Peralatan Industri Proses pengendapan senyawa-senyawa anorganik biasa terjadi pada peralatan-peralatan industri yang melibatkan air garam seperti industri minyak dan gas, proses desalinasi dan ketel serta industri kimia. Hal ini disebabkan karena terdapatnya unsur-unsur anorganik pembentuk kerak seperti logam kalsium (Ca2+) dalam jumlah yang melebihi kelarutannya pada keadaan kesetimbangan. Terakumulasinya endapan-endapan dari senyawa anorganik tersebut dapat menimbulkan masalah seperti kerak (Weijnen dkk.,1983 ; Maley, 1999; Amjad, 1998). 1.2. Kerak Kerak didefinisikan sebagai suatu deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang terendapkan dan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu substansi (Kemmer, 1979). Kerak terbentuk karena tercapainya keadaan larutan lewat jenuh. Dalam keadaan larutan lewat jenuh beberapa molekul akan bergabung membentuk inti kristal. Inti kristal ini akan terlarut kembali jika ukurannya lebih kecil dari ukuran partikel kritis sementara itu kristal-kristal akan berkembang bila ukurannya lebih besar dari partikel kritis. Apabila ukuran inti kristal menjadi lebih besar dari inti kritis, maka akan mulailah pertumbuhan kristal, dari kristal kecil membentuk kristal dengan ukuran yang lebih besar (penebalan lapisan kerak). Kristal-kristal yang terbentuk mempunyai muatan ion lebih rendah dan cenderung untuk menggumpal sehingga terbentuklah kerak (Lestari, 2008; Hasson dan Semiat, 2005).

1


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Kerak juga dapat terbentuk karena campuran air yang digunakan tidak sesuai. Campuran air tersebut tidak sesuai jika air berinteraksi secara kimia dan mineralnya mengendap jika dicampurkan. Contoh tipe air yang tidak sesuai adalah air laut dengan konsentrasi SO42- tinggi dan konsentrasi Ca2+ rendah dan air formasi dengan konsentrasi SO42- sangat rendah tetapi konsentrasi Ca2+ tinggi. Campuran air ini menyebabkan terbentuknya endapan CaSO4 (Badr dan Yassin, 2007). Beberapa komponen khas kerak yang sering dijumpai terdiri dari (Lestari, 2008; Nunn, 1997): kalsium sulfat (CaSO4), kalsium karbonat (CaCO3), turunan dari kalsium bikarbonat, kalsium dan seng fosfat, kalsium fosfat, sejumlah besar kalsium, dan ortofosfat. Biasanya dikarenakan air terlalu sering dirawat, silika dengan konsentrasi tinggi, besi dioksida, senyawa yang disebabkan oleh kurangnya kontrol korosi atau alami berasal dari besi yang teroksidasi, besi fosfat, (senyawa yang disebabkan karena pembentukkan lapisan film dari inhibitor fosfat), mangan dioksida (mangan teroksidasi tingkat tinggi), magnesium silika, silika, dan magnesium (pada konsentrasi tinggi dengan pH tinggi), magnesium karbonat (magnesium dengan konsentrasi tinggi dan pH tinggi serta CO2 tinggi). 1.3. Faktor Pembentukan Kristal Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan, tergantung terutama pada dua faktor penting, yaitu laju pembentukan inti (nukleasi) dan laju pertumbuhan kristal. Laju pembentukan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak sekali kristal yang akan terbentuk yang terdiri dari partikel-partikel kecil. Laju pembentukan inti tergantung pada derajat lewat jenuh dari larutan. Semakin tinggi derajat lewat jenuh maka semakin besar kemungkinan untuk membentuk inti baru sehingga akan semakin besar laju pembentukan inti. Laju pertumbuhan kristal merupakan faktor penting lainnya yang akan mempengaruhi ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan berlangsung. Semakin tinggi laju pertumbuhan maka kristal yang akan terbentuk akan semakin besar. Laju pertumbuhan kristal juga tergantung pada derajat lewat jenuh (Svehla, 1990). 1.4. Kristalisasi Menurut Brown (1978) dan Foust (1980) kristalisasi adalah suatu proses pembentukan kristal dari larutannya dan kristal yang dihasilkan dapat dipisahkan secara mekanik. Pertumbuhan kristal dapat terjadi bila konsentrasi suatu zat terlarut dalam larutannya melewati kadar

2


BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

kelarutan lewat jenuhnya pada suhu tertentu. Kondisi kelarutan lewat jenuh dapat diperoleh dengan jalan pendinginan larutan pekat panas, penguapan larutan encer, kombinasi proses penguapan dan pendinginan dan dengan penambahan zat lain untuk menurunkan kelarutannya. Kristalisasi memiliki dua tahap proses, yaitu tahap pembentukan inti yang merupakan tahap mulai terbentuknya zat padat baru dan tahap pertumbuhan kristal yang merupakan tahap inti zat padat yang baru terbentuk mengalami pertumbuhan menjadi kristal yang lebih besar. 1.5. Kelarutan Endapan Endapan adalah zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat dari larutan. Endapan mungkin berupa kristal atau koloid, dan dapat dikeluarkan dari larutan dengan penyaringan atau pemusingan. Endapan terbentuk jika larutan menjadi terlalu jenuh dengan zat bersangkutan. Kelarutan (S) suatu endapan, menurut definisi adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya. Kelarutan tergantung berbagai kondisi, seperti temperatur, tekanan, konsentrasi, bahan-bahan lain dalam larutan itu dan pada komposisi pelarutnya. Kelarutan tergantung juga pada sifat dan konsentrasi zat-zat lain, terutama ion-ion dalam campuran itu. Ada perbedaan yang besar antara efek dari ion sejenis dan ion asing. Ion sejenis adalah suatu ion yang juga merupakan salah satu bahan endapan. Umumnya dapat dikatakan bahwa suatu endapan berkurang banyak sekali jika salah satu ion sejenis terdapat dalam jumlah berlebihan, meskipun efek ini mungkin diimbangi dengan pembentukan suatu penjebakan yang dapat larut dengan ion sejenis yang berlebihan itu. Dengan adanya ion asing, kelarutan endapan bertambah, tetapi pertambahan ini umumnya sedikit, kecuali jika terjadi reaksi kimia (seperti pembentukan penjebakan atau reaksi asam-basa) antara endapan dan ion asing, pertambahan kelarutannya menjadi lebih besar. Hasil kali kelarutan memungkinkan kita untuk menerangkan dan juga memperkirakan reaksi-reaksi pengendapan. Hasil kali kelarutan dalam keadaan sebenarnya merupakan nilai akhir yang dicapai oleh hasil kali ion ketika kesetimbangan tercapai antara fase padat dari garam yang hanya sedikit larut dalam larutan itu. Jika hasil kali ion berbeda dengan hasil kali kelarutan, maka sistem itu akan berusaha menyesuaikan, sehingga hasil kali ion mencapai nilai hasil kali kelarutan. Jadi, jika hasil kali ion dengan sengaja dibuat lebih besar dari hasil kali kelarutan, penyesuaian oleh sistem mengakibatkan mengendapnya garam larutan. Sebaliknya, jika hasil kali ion dibuat lebih kecil dari hasil kali kelarutan, kesetimbangan dalam sistem dicapai kembali dengan melarutnya

3


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

sebagian garam padat ke dalam larutan. Hasil kali kelarutan menentukan keadaaan kesetimbangan, tetapi tidak memberikan informasi tentang laju ketika kesetimbangan itu terjadi. Sesungguhnya, kelebihan zat pengendap yang terlalu banyak dapat mengakibatkan sebagian endapan melarut kembali, sebagai akibat bertambahnya efek garam atau akibat pembentukan ion penjebakan. Dalam hal ini hasil kali kelarutan dari kalsium sulfat pada temperatur ruang sebesar 2,3 x 10-4 mol/L (Svehla, 1990). 1.6. Derajat Lewat Jenuh (Supersaturasi) Larutan lewat jenuh (Gambar 1.1) adalah larutan yang mengandung zat terlarut lebih besar daripada yang dibutuhkan pada sistem kesetimbangan larutan jenuh. Kondisi kelarutan lewat jenuh dapat diperoleh dengan jalan pendinginan larutan pekat panas, penguapan larutan encer, kombinasi proses penguapan dan pendinginan serta dengan penambahan zat lain untuk menurunkan kelarutannya.

Temperatur Gambar 1.1. Diagram temperatur – konsentrasi (Alexeyev dalam Wafiroh, 1995) Garis tebal adalah kelarutan normal untuk zat terlarut dalam pelarut. Garis putus-putus adalah kurva lewat jenuh, posisinya dalam diagram tergantung pada zat-zat pengotor (Alexeyev dan Wafiroh, 1995). Pada diagram di atas, kondisi kelarutan dibagi dalam tiga bagian yaitu daerah stabil, metastabil dan daerah labil. Daerah stabil

4


BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

adalah daerah larutan yang tidak mengalami kristalisasi. Daerah yang memungkinkan terjadinya kristalisasi tidak spontan adalah daerah metastabil, sedangkan daerah labil adalah daerah yang memungkinkan terjadinya kristalisasi secara spontan. Pada diagram temperatur–konsentrasi, jika suatu larutan yang terletak pada titik A dan didinginkan tanpa kehilangan volume pelarut (garis ABC), maka pembentukan inti secara spontan tidak akan terjadi sampai kondisi C tercapai. Larutan lewat jenuh dapat juga tercapai dengan mengurangi sejumlah volume palarut dari pelarutnya dengan proses penguapan. Hal ini ditunjukkan dengan garis ADE, yaitu jika larutan pada titik A diuapkan pada temperatur konstan (Wafiroh, 1995). Menurut Lestari (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya kerak antara lain yaitu: 1. Kualitas Air Pembentukkan kerak dipengaruhi oleh konsentrasi komponenkomponen pembentuk kerak (kesadahan kalsium, konsentrasi fosfat), pH dan konsentrasi bahan penghambat kerak dalam air. 2. Temperatur Air Pada umumnya komponen pembentuk kerak cenderung mengendap atau menempel sebagai kerak pada temperatur tinggi. Hal ini disebabkan karena kelarutannya menurun dengan naiknya temperatur. Laju pengerakan mulai meningkat pada temperatur air 50 o C atau lebih dan kadang-kadang kerak terbentuk pada temperatur air diatas 60 oC. 3. Laju Alir Air Laju pembentukan kerak akan meningkat dengan turunnya laju alir sistem. Dalam kondisi tanpa pemakaian penghambat kerak, pada sistem dengan laju alir 0,6 m/detik maka laju pembentukan kerak hanya seperlima dibanding pada laju alir air 0,2 m /detik. Beberapa reaksi yang menunjukkan terbentuknya endapan (deposit) antara lain (Halimatuddahliana, 2003): 1. CaCl2 + Na2SO4 CaSO4 + 2 NaCl Kalsium sulfat terdapat dalam air terkontaminasi 2. BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2 NaCl Barium sulfat terdapat dalam air terkontaminasi 3. Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O

5


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Kalsium karbonat terdapat dalam air terkontaminasi karena penurunan tekanan, panas dan agitasi (pengadukan). Berikut ini adalah tiga prinsip mekanisme pembentukan kerak (Badr dan Yassin, 2007): 1. Campuran dua air garam yang tidak sesuai (umumnya air formasi mengandung banyak kation seperti Ca2+, Ba2+, Mg2+, Sr2+ bercampur dengan SO42− yang banyak terdapat dalam air laut, menghasilkan kerak sulfat seperti CaSO4) Ca2+ (atau Sr2+ atau Ba2+) + SO42− CaSO4 (atau SrSO4 atau BaSO4) 2. Penurunan tekanan dan kenaikan temperatur air garam, yang akan menurunkan kelarutan garam (umumnya mineral yang paling banyak mengendap adalah kerak karbonat seperti CaCO3) Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O 3. Penguapan air garam, menghasilkan peningkatan konsentrasi garam melebihi batas kelarutan dan membentuk endapan garam. 1.7. Kerak CaSO4 Kalsium adalah logam putih perak dan agak lunak yang diproduksi dengan elektrolisis garam kalsium klorida (CaCl2). Kalsium melebur pada 845 °C, memiliki massa jenis 2,96 dan titik didih 1450 oC. Kalsium membentuk kation kalsium (II), Ca2+, dalam larutan-larutan air. Garam-garamnya biasa berupa bubuk putih dan membentuk larutan yang tak berwarna kecuali anionnya berwarna (Saito, 1996; Svehla, 1990). Kalsium sulfat dapat diklasifikasikan seperti tertera dalam Tabel 1.1 dan morfologi kalsium sulfat dapat dilihat dalam Gambar 1.2. Tabel 1.1. Bentuk-Bentuk Kalsium Sulfat, Komposisi, dan Kestabilannya. Nama Umum

Rumus Molekul

Anhidrat Gipsum Plester paris

CaSO4 CaSO4·2H2O CaSO4·½H2O

Komposisi, % CaO SO3 H2O 41,2 32,6 38,6

58,8 46,5 20,9 55,2 6,2

Kestabilan Termodinamika, 0C 40-1180 < 40 metastabil

6


BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Dalam bentuk mineralnya, kalsium sulfat disebut gipsum dengan bentuk utamanya adalah senyawa dihidrat. Gipsum memiliki sifat-sifat fisika sebagai berikut: Nama : Gipsum Rumus molekul : CaSO4¡2H2O Berat molekul : 172,17 Warna : putih Bentuk kristal : monoklinik Indeks refraktif : 1,5226 Massa jenis : 2,32 0 Titik lebur, C : -1½H2O, 128 Titik didih, 0C : -2H2O, 163 Kekerasan, Mohs : 2 Di dalam air gipsum sukar untuk larut atau sedikit terlarut. Kelarutannya dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti adaya zat terlarut jenis lain, contohnya dalam asam sulfurat, asam fosfonat, dan asam nitrat. Gipsum mudah larut dalam gliserol, larutan gula dan larutan encer yang mempunyai sifat pengkelat, seperti EDTA. Data kelarutan kalsium sulfat pada suhu tertentu ditampilkan dalam Tabel 1.2. Sebagai campuran, kalsium sulfat sukar untuk mengembang (¹0,5%) dan bentuknya mirip kristal-kristal kecil jarum halus (Gambar 1.2). Karena daya kembangnya rendah menjadikannya keras dan kuat maka kalsium sulfat banyak dimanfaatkan untuk membuat pembalutpembalut plester. Kalsium sulfat sukar larut dalam air dan karena itulah keistimewaannya sehingga kalsium sulfat digunakan pada pembuatan keramik, cat, dan kertas (Arsyad, 2001). Tabel 1.2. Kelarutan kalsium sulfat (Sumber: Mullin (1993) Suhu (0C)

0

10

20

30

40

60

80

100

Kelarutan (g/100g air)0,18 0,19 0,20 0,21 0,21 0,20 0,18 0,16

7


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Tabel 1.3. Skala Kekerasan Mohs. Skala Kekerasan Mohs

Mineral

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Talk Gipsum Kalsit Flourite Apatit Ortoklas Kuarsa Topas Korundum Intan

Rumus Molekul 3MgO∙4SiO2∙H2O CaSO4∙2H2O CaCO3 CaF2 CaF2∙3Ca3(PO4)2 K2O∙Al2O3∙6SiO2 SiO2 (AlF)2∙SiO4 Al2O3 C

Gambar 1.2. Morfologi kalsium sulfat diamati dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). Berikut ini adalah proses reaksi yang menunjukkan terbentuknya endapan dan kerak kalsium sulfat : CaCl2(aq) + Na2SO4(aq) CaSO4(s) + 2 NaCl(aq) Ca2+ + SO42- CaSO4 Nilai hasil kali kelarutan endapan kalsium sulfat pada suhu 25 dan 80oC adalah 2,3 x 10−4 dan 9 x 10−4. Kalsium membentuk kerak

8


BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

keras ketika berkombinasi dengan sulfat. Kerak CaSO4 kemudian dapat dihindari jika suhu operasi dipertahankan dibawah < 421oC dan dengan memberikan inhibitor kerak (Al-Sofi dkk., 1994). CaSO4 merupakan salah satu jenis kerak non alkali. Kerak ini dikenal dengan tiga bentuk yaitu anhidrat (CaSO4) stabil pada temperatur 98oC, hemihidrat (CaSO4¡1/2H2O) stabil antara 98â&#x2C6;&#x2019;170oC dan dihidrat (CaSO4â&#x2C6;&#x2122;2H2O). Semua ini terbentuk karena adanya perbedaan temperatur dan konsentrasi air laut. Pada air sirkulasi dengan kesadahan kalsium tinggi, kalsium sulfat (CaSO4¡2H2O) dapat terendapkan sesuai dengan temperatur air. Kelarutan CaSO4 bertambah dengan naiknya temperatur sampai 37oC, kemudian cenderung menurun pada temperatur di atas 37oC (Patel dkk., 1999; Hamed, 1997; Amjad, 1987). 1.8. Proses Pembentukan Kerak CaSO4 Pembentukan kerak CaSO4 (Gambar 1.3) merupakan proses kristalisasi. Kristalisasi adalah peristiwa pembentukan partikelpartikel zat padat dalam dalam suatu fase homogen. Kristalisasi dari larutan dapat terjadi jika padatan terlarut dalam keadaan berlebih (di luar kesetimbangan), maka sistem akan mencapai kesetimbangan dengan cara mengkristalkan padatan terlarut. Skema umum mekanisme pembentukan kerak dalam air dapat dilihat dalam Gambar 1.3. Kristalisasi senyawa dalam larutan langsung pada permukaan transfer panas dimana kerak terbentuk memerlukan tiga faktor simultan yaitu konsentrasi lewat jenuh (supersaturation), nukleasi (terbentuknya inti kristal) dan waktu kontak yang memadai. Pada saat terjadi penguapan, kondisi jenuh (saturation) dan kondisi lewat jenuh (supersaturation) dicapai secara simultan melalui pemekatan larutan dan penurunan daya larut setimbang saat kenaikan suhu menjadi suhu penguapan. Pembentukan inti kristal terjadi saat larutan jenuh, dan kemudian sewaktu larutan melewati kondisi lewat jenuh maka terjadilah pertumbuhan kristal, ukuran kristal bertambah besar dan selanjutnya melalui gaya gravitasi kristal jatuh dan terpisah dari larutan. Mekanisme tersebut memerlukan waktu kontak antara larutan dan permukaan transfer yang memadai. Penjelasan sederhana pembentukan kerak (kristalisasi) ditunjukkan pada Gambar 1.4. Pembentukan kristal diawali dari ionion yang berkelompok kemudian tumbuh dan berkembang membentuk kristal yang sempurna.

9


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Gambar 1.3. Skema umum mekanisme pembentukan deposit kerak air (Salimin dan Gunandjar, 2007) Ion

Kristal

Kelompok

Pertumbuhan

Gambar 1.4. Tahapan kristalisasi (Zeiher dkk., 2003)

10


BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

1.9. Pengaruh Terbentuknya Kerak CaSO4 Endapan kerak merupakan salah satu masalah penting dan umumnya terbentuk di pipa-pipa peralatan industri. Contohnya pada sistem injeksi air yang umumnya ada di ladang minyak, banyaknya kerak akan menurunkan produksi minyak dan gas (Badr dan Yassin, 2007). Pada penelitian Halimatuddahliana (2003) menyimpulkan bahwa pembentukan kerak pada operasi produksi minyak bumi dapat mengurangi produktivitas sumur akibat tersumbatnya pipa, pompa, dan katub. Kerak yang terbentuk pada pipa-pipa peralatan industri akan memperkecil diameter dan menghambat aliran fluida pada sistem pipa tersebut. Terganggunya aliran fluida menyebabkan suhu semakin naik dan tekanan semakin tinggi sehingga kemungkinan pipa akan pecah (Asnawati, 2001). Endapan kerak yang banyak dijumpai pada peralatanperalatan industri minyak dan gas, proses desalinasi, ketel serta industri kimia salah satunya adalah kerak CaSO4 (Badr dan Yassin, 2007; Lestari, 2000). Oleh karena itu, perlu dilakukan pencegahan pembentukan kerak untuk mengurangi atau menghilangkan kerak kalsium sulfat yang terdapat pada peralatan-peralatan industri. 1.10. Kalsium Karbonat Kalsium karbonat (CaCO3) merupakan padatan putih yang hanya sedikit larut dalam air. Kalsium karbonat terurai bila dipanaskan menghasilkan kalsium oksida (kapur tohor) dan karbon dioksida. Senyawa ini dijumpai di alam sebagai mineral kalsit dan aragonit. Kalsit merupakan bentuk CaCO3 yang lebih lazim, dapat dibedakan dengan aragonit berdasarkan kekerasan dan bobot jenisnya. Aragonit terbentuk pada tekanan yang lebih tinggi, dan tidak stabil pada kondisikondisinya. Bahkan aragonit didapati sebagai endapan utama. Lambat laun, aragonit akan mengalami rekristalisasi menjadi kalsit (Daintith, 1994). Kalsit merupakan salah satu mineral kalsium karbonat yang mengkristal dalam sistem rombohedral, biasanya tidak berwarna atau berwarna putih dan mempunyai kekerasan 3 pada skala Mohs dengan bobot jenis 2,71. Kalsit adalah mineral pembentuk batuan dan merupakan penyusun utama dalam batu gamping, marmer, dan karbonatit. Aragonit merupakan mineral anhidrat pembentuk batuan kalsium karbonat, yang mengkristal dalam sistem rombus dengan bobot jenis 2,93 dan mempunyai kekerasan 3,5 â&#x20AC;&#x201C; 4 pada skala Mohs. Aragonit biasanya berwarna putih atau tidak berwarna bila murni, tetapi jika ada bahan asing dapat bercorak kelabu, biru, hijau, atau merah muda.

11


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Aragonit terjadi sebagai endapan di dalam gua kapur, di sekitar sumber air panas dan geyser, dan dalam batuan metamorf tekanan tinggi-suhu rendah, juga dijumpai dalam kerang sejumlah hewan moluska dan batu kerang serta merupakan penyusun utama mutiara (Sen, 2001). Morfologi kalsium karbonat yang diamati dengan SEM dapat dilihat pada Gambar 1.5. Sebagaimana disebutkan sebelumnya, kalsit dan aragonit adalah dua bentuk mineral dengan komposisi kimia yang sama yaitu CaCO3. Pada struktur-struktur atomnya, dengan semua karbonat paling kuat, ikatan kovalen parsial terjadi di antara atom karbon dan tiga oksigen tetangga terdekatnya. Setiap kompleks anion (CO32â&#x2C6;&#x2019;) mengikat secara ionik dengan dua kation Ca2+ pada kalsit dan tiga kation Ca2+ pada aragonit (Gambar 1.6). Hasil geometri unit sel kalsit adalah rombohedral dan aragonit adalah ortorombik (Sen, 2001).

Gambar 1.5. Morfologi kalsium karbonat yang diamati dengan SEM.

12


BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Gambar 1.6. Struktur atom kalsit dan aragonit serta gambaran skema unit CO32- (Sumber: Sen, 2001) 1.11. Kerak Kalsium Karbonat Kerak kalsium karbonat (CaCO3) merupakan kerak yang paling umum terjadi pada dinding-dinding pipa industri yang melibatkan aliran fluida. Batuan mengandung kalsium karbonat larut perlahan-lahan dalam air hujan asam (mengandung CO2 terlarut) dan mengakibatkan kesadahan sementara. Kelarutan CaCO3 yang sedikit dapat terbentuk jika larutan lewat jenuh dalam tempat pengolahannya terjadi kesetimbangan kimia

13


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 1 Proses Pembentukan Kerak

dengan lingkungannya pada tekanan dan temperatur yang sebenarnya. Kesetimbangan CaCO3 dapat diganggu dengan pengurangan gas CO2 dari aliran selama proses produksi berlangsung. Ini akan mengakibatkan pengendapan sehingga terbentuk kerak. Pengendapan CaCO3 dapat dihasilkan dari reaksi sebagai berikut (Zhang dkk., 2002): CO2 + 2 OHâ&#x2C6;&#x2019; CO32â&#x2C6;&#x2019; + H2O Ca(OH)2 Ca2+ + 2 OHâ&#x2C6;&#x2019; 2+ 2â&#x2C6;&#x2019; Ca + CO3 CaCO3 Kerak CaCO3 juga dikenal sebagai hasil dari pengendapan kapur, yang dapat dibuat dengan cara mengendapkan larutan kalsium klorida atau kalsium nitrat dengan larutan natrium karbonat atau natrium bikarbonat (Wallis, 1965). Adanya pembentukan kerak ini menimbulkan banyak kerugian, antara lain menyebabkan gangguan transfer panas, korosi pada pipa aliran fluida, dan lain-lain. Dalam hal ini, perlu ditambahkan suatu aditif antikerak (inhibitor) untuk mencegah atau menghambat pembentukan kerak tersebut.

14


BAB 2 PERTUMBUHAN KRISTAL 2.1. Teori Pembentukan Inti Kristal Di dalam sebuah sistem untuk terjadi kristalisasi, mula-mula harus ada suatu sisi yang spesifik untuk kristal itu tumbuh. Sisi ini disebut nukleus dan proses terjadinya bentuk ini disebut sebagai pembentukan inti (nukleasi). Pembentukan inti kristal dapat dibedakan atas pembentukan inti primer dan sekunder (Mullin, 1993). 2.1.1. Pembentukan inti primer Mullin (1993) berpendapat bahwa pembentukan inti primer adalah pembentukan inti dengan tidak adanya kristal awal, dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu pembentukan inti homogen dan heterogen. 2.1.1.1 Pembentukan inti homogen Pembentukan inti homogen terjadi melalui penggumpalan partikel zat terlarut di dalam larutannya untuk membentuk inti kristal yang stabil. Diperkirakan bahwa inti berkembang melalui penambahan yang beruntun; A + A â&#x2020;&#x2019; A2 A2 + A â&#x2020;&#x2019; A3 An-1 + A â&#x2020;&#x2019; An dengan n adalah jumlah ukuran kritis, yang membentuk inti stabil dan akan tumbuh secara terus-menerus. Proses ini hanya akan terjadi dalam keadaan lewat jenuh yang tinggi. Strukturnya yang terbentuk tergantung pada sifat dasar dari zat terlarut pembentuk inti (Mullin, 1993).

15


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 2 Pertumbuhan Kristal

2.1.1.2 Pembentukan inti heterogen Pembentukan inti heterogen adalah bentuk yang lebih umum dari pembentukan inti primer. Kondisi luar, seperti partikel debu atmosfer terkadang bertindak sebagai inti heterogen yang efektif untuk kristal tumbuh. Inti heterogen terkadang bersifat selektif, untuk itu akan terjadi proses pembentukan inti pada larutan yang lewat jenuh dari satu spesies, tetapi tidak terjadi proses pembentukan inti dengan spesies yang lain. Keselektifan ini dapat dikaitkan dengan kesamaan sifat dalam struktur kristal bibitnya dan pengkristalan zat terlarut, walaupun ini tidak selalu demikian. Pembentukan inti heterogen terkadang terjadi kekeliruan dengan pembentukan inti homogen, yang tidak selalu mudah terlihat dari bibit kristal yang ada. Pembentukan inti yang benar-benar pembentukan inti homogen sangat tidak mudah diamati, karena secara termodinamika tidak mungkin inti lebih stabil daripada ukuran kritis yang akan terbentuk dan sangat sulit untuk memisahkan semua sisi yang berkemampuan terjadi pembentukan inti heterogen (Mullin, 1993). 2.1.2. Pembentukan inti sekunder Penambahan kristal dari zat terlarut yang telah menjadi kristal (bibit) akan terjadi pembentukan inti dan pertumbuhan pada tingkat lewat jenuh yang sangat rendah dari terjadinya pembentukan inti lain. Ada beberapa cara agar inti sekunder terbentuk dan mekanisme yang sebenarnya terjadi dapat berubah tergantung pada keadaan, seperti ukuran partikel dan sifat dari permukaan kristal. Teori-teori yang umum menerangkan, bahwa bagaimanapun sebagian kecil kristal akan memisahkan dirinya dari kristal induknya. Ini telah diamati bahwa inti sekunder secara umum terbentuk melalui bergolaknya larutan memecah lapisan-lapisan kecil dari bibit kristal. Keadaan lain, dengan kristal yang bergerak terus pada larutan yang tenang juga diketahui membentuk inti sekunder. Tumbukan antara bibit kristal dengan pengaduk magnet larutan dapat juga menyebabkan pemecahan, sehingga terbentuk inti sekunder. Inti sekunder terbentuk tidak selalu disebabkan dari tumbukan atau tenaga dari luar. Beberapa kristal dengan luas area permukaan tertentu yang lemah, seperti keretakan yang kecil, akan pecah dan menghasilkan inti sekunder. Konsep dari â&#x20AC;&#x153;tumbukanâ&#x20AC;? juga menghasilkan terjadinya pertumbuhan oleh interaksi kristal dengan lainnya (Mullin, 1993).

16


BAB 2 Pertumbuhan Kristal

Prof. Suharso, Ph.D

Konsentrasi larutan

2.1.3. Waktu induksi dan waktu laten Kristalisasi tidak terjadi secara spontan jika larutan mencapai keadaan lewat jenuh. Ketika keadaan lewat jenuh terjadi dan pertama kali didapati kristal dalam larutan, antara keadaan tersebut ada perlambatan waktu yang dikenal sebagai waktu induksi (Gambar 2.1). Waktu ini dapat terjadi dari mikrodetik sampai tahun, waktu ini adalah penggabungan dari banyak faktor. Sebelum kristal dapat terbentuk, mula-mula larutan harus mencapai keadaan seimbang (waktu relaksasi), diikuti dengan pembentukan inti yang stabil (waktu pembentukan inti) dan terakhir inti yang stabil tumbuh dengan ukuran yang cukup besar sehingga dapat dideteksi (waktu pertumbuhan). Karena itu, waktu induksi adalah penggabungan dari semua ketiga faktor tersebut. Sebagaimana waktu induksi yang didefinisikan sebagai waktu ketika kristal pertama kali terdeteksi dalam suatu sistem, lamanya waktu induksi dapat sangat berbeda tergantung pada teknik yang digunakan. Oleh karena itu, akan lebih mudah menggantinya dengan mencatat waktu laten dari kristalisasi. Waktu laten didefinisikan sebagai titik pada suatu perubahan yang berarti dalam sistem itu, seperti perubahan yang sangat besar dalam laju kristalisasi. Perbedaan antara waktu induksi (tind) dan waktu laten (tlp) dapat dilihat pada Gambar 3 di bawah ini. Waktu induksi yang sebenarnya sangat sulit dideteksi secara pasti, karena itu digunakan lamanya waktu laten, karena sangat mudah untuk mendeteksi dan mengukurnya. Waktu induksi dan waktu laten sangat sensitif, faktor seperti temperatur, goncangan, ukuran permukaan bibit dan area dapat sangat mempengaruhi lamanya waktu (Mullin, 1993).

Waktu

Gambar 2.1. Kurva dari penurunan keadaan lewat jenuh menunjuk足kan kenaikan reaksi kristalisasi, tn = waktu pengintian, tind = waktu induksi, tlp = waktu laten, C* = kesetimbangan keadaan lewat jenuh (Sumber: Mullin, 1993).

17


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 2 Pertumbuhan Kristal

2.2. Teori Pertumbuhan Kristal 2.2.1. Tipe pertumbuhan spiral Frank (1949) menjelaskan bahwa beberapa kristal dapat tumbuh dengan bentuk yang ideal tanpa ada bentuk yang tidak sempurna. Pada tipe ini, pergerakan yang memutar memiliki peranan penting bagi pertumbuhan kristal. Burton, Cabrera dan Frank (1951) mengembangkan tipe ini dan mengusulkan Tipe Difusi Permukaan (BCF model) (Myerson, 1993). Tipe Difusi Permukaan tidak mengenal adanya batas kristal, hal ini dijelaskan bahwa pergerakan pertumbuhan secara langsung dari larutan ke permukaan kristal. Bagian ini terdiri dari berbagai tingkat energi yang terdiri dari 3 bagian.

Gambar 2.2. Tipe difusi permukaan (Sumber: Myerson, 1993) Laju pertumbuhan kristal tergantung pada struktur permukaannya. Posisi pertumbuhan permukaan kristal secara umum dapat dibagi kedalam tiga bagian yang dijelaskan dalam Gambar 2.2 Bagian pertama adalah terrace, yang tampak pada gambar sebagai permukaan yang datar. Bagian ini secara atomik, licin dan memiliki energi yang rendah. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.2 , sebuah atom, sebuah molekul atau unit pertumbuhan hanya mempunyai satu bagian yang melekat pada permukaan . Karena itu, terrace adalah bagian yang tidak disukai untuk pelekatan unit pertumbuhan. Bagian kedua adalah step yang terpisah dari terrace yang datar. Unit pertumbuhan yang melekat pada bagian ini mempunyai dua sisi pelekatan. Satu bagian melekat pada terrace dan bagian lain melekat pada step. Jadi kemungkinan/peluang pelekatan lebih baik daripada

18


BAB 2 Pertumbuhan Kristal

Prof. Suharso, Ph.D

terrace. Jika sebuah partikel tidak dapat tumbuh dengan sempurna sepanjang terrace, maka partikel tersebut akan terletak pada bagian yang disebut kink. Kink merupakan posisi yang paling disukai sebagai tempat pelekatan. Kink mempunyai energi ikatan yang paling tinggi dan merupakan posisi yang paling disukai bagi unit pertumbuhan atau integrasi partikel. Mereka juga berpendapat bahwa teori kinetik dari pertumbuhan di sekitar pergerakan yang memutar, dapat dipertimbangkan sebagai tahap yang kontinu, menyebabkan posisi yang tetap bagi unit pertumbuhan, dapat dilihat dalam Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Pergerakan yang memutar menuju pertumbuhan spiral (Sumber: Mullin, 1993) 2.2.2 Tipe pembentukan inti dua dimensi (two dimensional nucleation) Teori pertumbuhan pem­ ben­tuk­­­an inti dua dimensi diperkenalkan oleh Wu dan Nancollas (1999). Dalam teori ini disimpulkan bahwa permukaan dari kristal yang tumbuh dicelupkan ke dalam medium supersaturasi yang datar dan bebas dari pergerakan yang memutar atau dari sumber pertumbuhan steps lain, laju pertumbuhan ditentukan dari laju pembentukan inti dua dimensi pada permukaan kristal. Bentuk sederhana dari tipe Gambar 2.4. Tipe tumbuh dan pembentukan inti dua dimensi menyebar (birth and spread berasumsi bahwa tiap inti model) menyebar keseluruh permukaan

19


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 2 Pertumbuhan Kristal

bidang kristal dengan kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan pembentukan inti kristal yang baru. Tipe ini disebut tipe mononuklir dan laju pertumbuhan linier tipe ini tegak lurus terhadap area sisi kristal yang dinyatakan oleh Veesler dan Boistelle (1994). Tipe kedua dari pembentukan inti dua dimensi disebut tipe polinuklir. Pada tipe ini, kristal hanya tumbuh dengan akumulasi sejumlah inti kritis kristal untuk menutupi seluruh permukaan kristal. Diantara dua tipe mononuklir dan polinuklir, tipe tumbuh dan menyebar berada diantara keduanya, dan pertumbuhan selanjutnya berada pada kecepatan konstan terbatas (Gambar 2.4) (Wu and Nancollas, 1999). 2.3 Aditif Penggunaan aditif telah diyakini memberi pengaruh terhadap proses kristalisasi. Beberapa aditif dengan konsentrasi rendah mampu mengurangi laju pertumbuhan kristal. Aditif menghalangi pertumbuhan kristal dengan dua metode, yaitu penggabungan struktur pada permukaan kristal dan melakukan penolakan bagi penambahan unit pertumbuhan (Mullin, 1993). Dalam penghambatannya, aditif berperan memperbaiki ukuran dan bentuk kristal atau untuk mengubah sifat kristal tersebut (van der Leeden and van Rosmalen, 1984). Penggunaan aditif telah dikembangkan untuk menangani masalahmasalah yang berhubungan dengan air, khususnya pengendapan garamgaram yang menyebabkan timbulnya kerak. Beberapa macam senyawa kimia telah diketahui efektif menghambat pembentukan kerak, baik senyawa organik maupun anorganik. Aditif yang berupa senyawa organik seperti golongan karboksilat merupakan salah satu golongan aditif yang dapat mempengaruhi bentuk kristal (Nyvlt, 1982).

20


BAB 3 METODE PENCEGAHAN TERBENTUKNYA KERAK Dalam sistem pendingin, kerak terbentuk karena unsur kimia yang larut dalam air terlalu jenuh. Dalam keadaan larutan lewat jenuh beberapa molekul akan bergabung membentuk inti kristal. Inti kristal ini akan terlarut bila ukurannya lebih kecil dari ukuran partikel kritis (inti kritis) dan akan berkembang bila ukurannya lebih besar dari ukuran partikel kritis. Apabila ukuran inti kristal menjadi lebih besar dari inti kritis, maka akan mulailah pertumbuhan kristal. Karena mempunyai muatan ion lebih rendah sehingga kristal-kristal yang telah terbentuk cenderung untuk menggumpal dan terbentuklah kerak (Lestari dkk., 2004). Beberapa kerak yang sering dijumpai pada sistem air pendingin adalah kalsium karbonat (CaCO3), kalsium dan seng fosfat (Ca3(PO4)2, Zn(PO4)2), kalsium sulfat (CaSO4), silika, kalsium dan magnesium silikat (SiO2, CaSiO3 dan MgSiO3) (Amjad, 1995; Weijnen, et al., 1983; Maley, 1999). Pembentukan kerak pada pipa dapat diamati pada Gambar 3.1 dan 3.2. Kerak-kerak yang terbentuk pada pipa-pipa peralatan industri tersebut sangat menggangu dan menghambat proses produksi. Bahkan mengakibatkan inefisiensi dari sisi waktu dan dana. Dibutuhkan dana yang besar dan waktu yang lama untuk mengganti pipa tersebut. Bahkan industri panas bumi sekelas PT Pertamina mengeluarkan dana berkisar 60-70 milyar rupiah untuk mengganti pipa-pipa tersebut pada industri panas bumi pembangkit tenaga listrik (PLTP) (Suharso dkk., 2011). Untuk itu pengendalian terhadap terbentuknya kerak pada peralatan industri menjadi sesuatu yang serius untuk diantisipasi dan menjadi objek penelitian tersendiri disamping penanggulangan korosi.

21


Prof. Suharso, Ph.D

Gambar 3.1. Kerak CaSO4 pada Dinding Pipa Peralatan Industri (Sumber: Demadis, dkk, 2007)

BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Gambar 3.2. Kerak pada Dinding Pipa PLTP Dieng (Sumber: Anonim, 2006)

3.1. Pengendalian pH Pengendalian pH dengan penginjeksian asam (asam sulfat atau asam klorida) telah lama diterapkan untuk mencegah pengerakan oleh garam-garam kalsium, garam logam bivalen dan garam fosfat. Kelarutan bahan pembentukan kerak biasanya meningkat pada pH yang lebih rendah. Pada pH 6,5 atau kurang, korosi pada baja karbon, tembaga, dan paduan tembaga dengan cepat akan berlangsung dan pH efektif untuk mencegah pengendapan kerak hanyalah pada pH 7,0 sampai 7,5. Oleh karena itu, suatu sistem otomatis penginjeksian asam diperlukan untuk mengendalikan pH secara tepat. Lagi pula, asam sulfat dan asam klorida mempunyai tingkat bahaya yang cukup tinggi dalam penanganannya. Untuk mencegah terjadinya kerak pada air yang mengandung kesadahan tinggi (kira-kira 250 ppm CaCO3) perlu adanya pelunakan dengan menggunakan kapur dan soda abu (pengolahan kapur dingin). Masalah kerak tidak akan di jumpai bilamana dipakai air bebas mineral karena seluruh garam-garam terlarut dapat dihilangkan. Oleh karena itu pemakaian air bebas mineral merupakan metoda yang tepat untuk menghambat kerak di dalam suatu sistem dengan pembebanan panas tinggi dimana pengolahan konvensional dengan bahan penghambat kerak tidak berhasil (Lestari dkk., 2004). Namun penggunaan air bebas mineral membutuhkan biaya yang cukup tinggi untuk digunakan dalam industri skala besar sehingga dapat menurunkan efisiensi kerja.

22


BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

3.2. Penggunaan Inhibitor Kerak Pada umumnya, inhibitor kerak adalah bahan kimia yang menghentikan atau mencegah terbentuknya kerak bila ditambahkan pada konsentrasi yang kecil pada air (Halimatuddahliana, 2003). Penggunaan bahan kimia ini sangat menarik, karena dengan dosis yang sangat rendah dapat mencukupi untuk mencegah kerak dalam periode yang lama (Cowan, 1976). Salah satu prinsip kerja dari scale inhibitor yaitu pembentukan senyawa penjebakan (kelat) antara inhibitor kerak dengan unsur-unsur pembentuk kerak. Senyawa penjebakan yang terbentuk larut dalam air sehingga menutup kemungkinan pertumbuhan kristal yang besar (Patton, 1981). Biasanya, penggunaan bahan kimia tambahan untuk mencegah pembentukan kerak didukung dengan penggunaan bola-bola spons untuk membersihkan secara mekanis permukaan bagian dalam pipa. Terdapat beberapa syarat yang harus dimiliki senyawa kimia sebagai inhibitor kerak yaitu: 1. Inhibitor kerak harus menunjukkan kestabilan termal yang cukup dan efektif untuk mencegah terbentuknya air sadah dari pembentukkan kerak. 2. Inhibitor kerak harus dapat merusak struktur kristal dan padatan tersuspensi lain yang mungkin akan terbentuk. 3. Inhibitor kerak juga harus memiliki tingkat keamanan yang tinggi dalam penggunaannya sehingga tidak menimbulkan efek samping yang berbahaya bagi lingkungan sekitar (Al-Deffeeri, 2006). Sedangkan mekanisme kerja inhibitor kerak terbagi menjadi dua, yaitu: 1. Inhibitor kerak dapat teradsorpsi pada permukaan kristal kerak pada saat mulai terbentuk. Inhibitor merupakan kristal yang besar yang dapat menutupi kristal yang kecil dan menghalangi pertumbuhan selanjutnya. 2. Dalam banyak hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya suatu partikel-partikel pada permukaan padatan (Suharso dkk., 2007). Pada umumnya inhibitor kerak yang digunakan di ladangladang minyak atau pada peralatan industri dibagi menjadi dua macam yaitu inhibitor kerak anorganik dan inhibitor kerak organik. Senyawa anorganik fosfat yang umum digunakan sebagai inhibitor adalah kondesat fosfat dan dehidrat fosfat. Pada dasarnya bahan-bahan kimia ini mengandung grup P-O-P dan cenderung untuk melekat pada

23


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

permukaan kristal. Sedangkan inhibitor kerak organik yang biasa digunakan adalah organofosfonat, organofosfat ester, dan polimerpolimer organik (Asnawati, 2001). Inhibitor kerak yang umum digunakan yaitu polimer-polimer yang larut dalam air dan senyawa fosfonat. Salah satu inhibitor kerak dari polimer-polimer yang larut dalam air yaitu polifosfat. Polifosfat merupakan inhibitor kerak yang murah namun keefektifannya terbatas. Keunggulan polifosfat sebagai inhibitor kerak CaSO4 antara lain karena kemampuannya untuk menyerap pada permukaan kristal yang mikroskopik, menghambat pertumbuhan kristal pada batas konsentrasi rendah dan strukturnya yang mampu merusak pada tan tersuspensi. Hal ini dapat mencegah pertumbuhan kristal lebih lanjut, atau setidaknya memperlambat proses pertumbuhan kerak. Namun, polifosfat memiliki kelemahan utama yaitu mudah terhidrolisis pada temperatur di atas 90째C menghasilkan ortofosfat (Al-Deffeeri, 2006). Reaksi hidrolisis polifosfat (Gambar 3.3) merupakan fungsi dari temperatur, pH, waktu, dan adanya ion-ion lain.

pH, temperatur, dan ion-ion lain

Gambar 3.3. Reaksi hidrolisis polifosfat

Ortofosfat yang dihasilkan dapat menyebabkan menurunnya kemampuan untuk menghambat pertumbuhan kerak dan menyebabkan terbentuknya kerak baru dari presipitasi kalsium fosfat (Gill, 1999), sehingga penggunaan polifosfat sebagai inhibitor kerak hanya efektif pada temperatur rendah (Al-Deffeeri, 2006). 3.3. Senyawa Turunan Kaliksarena Kaliksarena merupakan senyawa oligomer siklik yang terbentuk dari reaksi kondensasi antara formaldehid dan turunan fenol tersubstitusi para. Kaliksarena memiliki rongga yang hidrofobik, dan dapat membentuk berbagai jenis penjebakan tipe inang-tamu (host-guest) (Ziegler, 2003; Oshita dkk., 2001). Nama kaliksarena diturunkan dari Bahasa Yunani, yaitu calix yang artinya vas atau jambangan bunga, dan arene yang menunjukkan adanya cincin aromatis dalam susunan makrosiklik tersebut (Pramuwati, 2005).

24


BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Struktur molekul kaliksarena mempunyai geometri molekul yang unik, berbentuk rongga silindris dan tajam seperti mangkuk, dimana sisi rongga yang lebih lebar pada bagian atas (upper rim) dan sisi rongga yang lebih sempit pada bagian bawah (lower rim) sehingga memungkinkan digunakan sebagai inang (host) untuk kation, anion, maupun molekul netral (guest). Sistem inang-tamu tersebut dapat berlangsung melalui proses penjebakan antara kaliksarena sebagai inang (host) dan suatu molekul atau ion sebagai tamu (guest). Sebagai inang (host) molekul kaliksarena mempunyai susunan yang unik meliputi gugus benzena, yang menghasilkan interaksi Ď&#x20AC;-Ď&#x20AC;, dan gugus hidroksil yang menghasilkan ikatan hidrogen (Ariga dan Kunitake, 2006; Pramuwati, 2005). Sintesis kaliksarena (Gambar 3.4) dapat dilakukan menggunakan katalis asam atau basa. Salah satu bahan awal pembuatan kaliksarena yang menggunakan katalis asam adalah senyawa turunan benzilalkohol. Gugus benzilalkohol diperlukan untuk membentuk spesies elektrofilik sebagai hasil interaksinya dengan asam. Spesies elektrofilik ini diharapkan mampu bereaksi dengan cincin benzena melalui reaksi substitusi elektrofilik, sehingga akhirnya dapat membentuk kaliksarena. Bahan dasar lain yang menggunakan katalis asam dapat berupa resorsinol, senyawa turunan resorsinol, dan senyawa turunan benzilklorida. Tetapi jika digunakan katalis basa, maka bahan dasar untuk membentuk kaliksarena berupa fenol yang tersubstitusi pada posisi para (Sarjono, 1999). Pada umumnya senyawa ini bersifat hidrofobik dan sedikit larut dalam air, stabil, serta bertitik lebur tinggi. Titik lebur kaliksarena dipengaruhi oleh jenis substituen yang terikat pada posisi para pada cincin aromatis (Pramuwati, 2005; Oshita dkk., 2001). Senyawa kaliksarena berbentuk seperti mangkuk dapat menjebak suatu molekul atau ion. Penjebakan yang terbentuk ketika berinteraksi dengan kation logam dapat berupa penjebakan ekso dan endo-kaliks. Pada penjebakan endokaliks, molekul atau ion terjebak berada di dalam molekuk kaliksarena, sedangkan pada penjebakan eksokaliks, molekul atau ion terjebak berada di antara molekul-molekul kaliksarena (Nachtigall, 2002). Penjebakan tersebut terbentuk dengan melibatkan berbagai interaksi antara partikel yaitu ikatan hidrogen, ikatan koordinasi, interaksi elektrostatik, interaksi aromatik-aromatik, interaksi kationaromatik, gaya Van der Waals, dan ikatan ionik. Hal ini berbeda dengan crown eter yang hanya dapat mengikat kation, khususnya ion logam alkali serta alkali tanah melalui interaksi elektrostatik, dan siklodekstrin yang hanya megikat molekul melalui interaksi hidrofobik.

25


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Gambar 3.4. Sintesis senyawa kaliksarena (Oshita dkk, 2001) Adapun gambar tiga dimensi yang menunjukkan senyawa kaliksarena dapat menjebak molekul atau ion ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut:

Gambar 3.5. Bentuk tiga dimensi kaliksarena (Anonim, 2008). Keterangan: merupakan atom C merupakan atom O dan merupakan atom H merupakan logam yang terjebak

26


BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

3.4. Senyawa TDEACMKR Reaksi Mannich (Gambar 3.6) dilakukan untuk memperoleh 5,11,17,23-tetra(dietilamino) metil 4,6,10,12,16,18,22,24-oktahidroksi2,8,14,20-tetrametil kaliks[4]arena atau tetrakis {(dietilamino) metil}C-metil kaliks[4]resorsinarena (TDEACMKR). Tetapi kali ini digunakan amina sekunder yang berbeda, yaitu dietilamina. Penambahan rantai karbon dapat menurunkan kelarutan kaliksarena ini pada pelarut polar (metanol) yang digunakan dalam titrasi sehingga dapat meningkatkan persentase hasil. Kaliksarena ini dapat larut dalam air, walaupun senyawa tersebut juga larut dalam pelarut organik seperti diklorometana atau klorofom.

Gambar 3.6. Skema sintesis (TDEACMKR) (Sumber: Sardjono, 2007). 3.5. Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Alami Tanaman Gambir (Uncaria gambir Roxb) tumbuh baik pada daerah dengan ketinggian sampai 900 m. Tanaman ini membutuhkan cahaya matahari penuh dan curah hujan merata sepanjang tahun. Bagian tanaman gambir yang dipanen adalah daun dan rantingnya yang selanjutnya diolah untuk menghasilkan ekstrak gambir yang bernilai

27


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

ekonomis (Zamarel dan Hadad, 1991). Gambir (Gambar 3.7) termasuk dalam famili Rubiaceae dan merupakan jenis tanaman perdu yang memiliki batang tegak dan bercabang simpodial, daunnya berjenis daun tunggal dan berbentuk lonjong, bunganya merupakan bunga majemuk berbentuk lonceng, sedangkan buahnya berbentuk bulat telur dan berwarna hitam.

Gambar 3.7. Tanaman Gambir (Uncaria gambir) (www.henriettesherbal.com, 2009) Keterangan : Kingdom Division Class Orde Family Genus Spesies

: Plantae : Magnoliophyta : Magnoliopsida : Gentianales : Rubiaceae : Uncaria : Uncaria gambir

Tanaman gambir merupakan tanaman perdu, termasuk salah satu di antara famili Rubiace (kopi-kopian) yang memiliki nilai ekonomi tinggi, yaitu dari ekstrak (getah) daun dan ranting mengandung asam katechu tannat (tanin), katekin, pyrocatecol, florisin, lilin, fixed oil. Thorper dan Whiteley (l921) mengemukankan bahwa kandungan utama gambir adalah asam katechu tannat (20-50%), katekin (7-33%), dan pyrocatechol (20-30%), sedangkan yang lainnya dalan jumlah terbatas. Sedangkan Bachtiar (1991) menyatakan bahwa kandungan kimia gambir yang paling banyak dimanfaatkan adalah katechin dan tanin. Kegunaan gambir secara tradisional adalah sebagai pelengkap makan sirih dan obat-obatan. Di Malaysia gambir digunakan untuk obat luka bakar, di samping rebusan daun muda dan tunasnya digunakan sebagai obat diare dan disentri serta obat kumur-kumur pada sakit

28


BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

kerongkongan. Secara modern gambir banyak digunakan sebagai bahan baku industri farmasi dan makanan, di antaranya bahan baku obat penyakit hati dengan paten â&#x20AC;&#x153;catergenâ&#x20AC;?, bahan baku permen yang melegakan kerongkongan bagi perokok di Jepang karena gambir mampu menetralisir nikotin. Di Singapura, gambir digunakan sebagai bahan baku obat sakit perut dan sakit gigi (Suherdi dkk., l99l; Nazir,2000). Berbagai potensi yang dimiliki gambir yang sedang dipelajari dan diteliti keampuhannya, antara lain sebagai anti nematode dengan melakukan isolasi senyawa bioefektif anti nematoda bursapeleucus xyphylus dari ekstrak gambir (Alen dkk., 2004), bahan infuse dari gambir untuk penyembuhan terhadap gangguan pada pembuluh darah (Sukati dan Kusharyono, 2004), perangsang sistem syaraf otonom (Kusharyono, 2004) dan gambir sebagai obat tukak lambung (Tika dkk., 2004). Sebagai bahan toksisitas terhadap organ ginjal,hati dan jantung (Armenia dkk., 2004), bahan anti feedan terhadap hama Spodoptera litura Fab. (Handayani dkk., 2004), tablet hisap gambir murni ( Firmansyah dkk., 2004), gambir sebagai bahan baku shampo (Shanie dkk., 2004) dan gambir sebagai bahan perekat kayu lapis dan papan partikel (Kasim, 2004). Gambir juga digunakan sebagai bahan baku dalam industri tekstil dan batik, yaitu sebagai bahan pewarna yang tahan terhadap cahaya matahari (Risfaheri dkk., l995), di samping juga sebagai bahan penyamak kulit agar tidak terjadi pembusukan dan membuat kulit menjadi lebih renyah setelah dikeringkan (Bachtiar, l991; Suherdi dkk., l991). Begitu pula industri kosmetik menggunakan gambir sebagai bahan baku untuk menghasilkan astrigen dan lotion yang mampu melembutkan kulit dan menambah kelenturan serta daya tegang kulit. Komponen utama gambir yakni catechin (asam catwchin atau asam catechu) dan asam catechin tannat (catechin anhydrid), Gambir juga mengandung sedikit quercetine yaitu bahan pewarna yang memiliki warna kuning. Catechin bila mengalami pemanasan cukup lama atau pemanasan dengan larutan bersifat basa dengan mudah akan menjadi catechin tannat, karena kondensasi sendiri dan menjadi mudah larut dalam air dingin atau air panas (Zeijlstra, 1943). 1. Asam Tanat Asam tanat (Gambar 3.8) merupakan unsur dasar dalam zat warni kimia tanaman. Asam tanat banyak terdapat dalam kayu oak, walnut, mahogani, dan gambir. Asam tanat merupakan salah satu golongan tanin terhidrolisis dan termasuk asam lemah. Rumus kimia dari asam tanat adalah C41H32O26. Pusat molekul dari asam tanat adalah glukosa,

29


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

dimana terjadi esterifikasi gugus hidroksil dari karboksilat dengan gugus asam galat. Ikatan ester dari asam tanat mudah mengalami hidrolisis dengan bantuan katalis asam, basa, enzim, dan air panas. Hidrolisis total dari asam tanat akan menghasilkan karboksilat dan asam gallat (Hagerman, 2002). 2. Katekin Katekin atau disebut juga flavan-3-ol (Gambar 3.9) merupakan senyawa flavonoid yang banyak ditemukan dalam coklat, teh hijau, Gambar 3.8. gambir, dan teh hitam. Katekin Struktur kimia asam tanat (Berat merupakan senyawa antioksidan molekul: 772.57 g/mol dan rumus yang banyak sekali digunakan molekul: C34H28O21) (Hagerman, untuk bahan obat karena dapat 2002). menghambat pertumbuhan kanker, meningkatkan metabolisme, dan dapat melindungi DNA dari kerusakan. Rumus kimia dari katechin adalah C15H14O6. Katekin dapat berpolimer menjadi tanin terkondensasi. Tanin terkondensasi adalah polimer dari 2-50 atau lebih unit flavonoid yang dihubungkan oleh ikatan karbon-karbon, dimana tidak rentan oleh hidrolisis. Polimer katekin banyak ditemukan pada teh hitam.

Gambar 3.9. Sturukur Polimer Katekin (Hagerman, 2002)

3. Kuersetin Kuersetin (Gambar 3.10) merupakan senyawa flavonoid yang banyak ditemukan dalan tanaman obat, apel, teh hijau, jeruk, dan beberapa sayuran hijau. Kuarsetin banyak digunakan dalam dunia medis sebagai antioksidan

30


BAB 3 Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

dan anti kanker. Kuarsetin memiliki rumus kimia C15H10O7 dengan massa molekul sebesar 302,236 g/mol, densitas sebesar 1.799 g/cm3, dan titik lelehnya 316 oC. Pada satu sisi yang lain, Indonesia merupakan produsen gambir yang terbesar di dunia. Sampai saat ini, gambir yang dihasilkan dalam bentuk mentah yang sebagian besar di ekspor ke India, sedangkan pemakaian di dalam negeri masih terbatas untuk ramuan makan sirih, penyamak, dan zat warna batik. Pemanfaatan Gambar 3.10. Struktur gambir oleh para peneliti Indonesia Kuersetin (Hagerman, 2002) pun masih terbatas pada penelitian antiulcer, antimikroba, antinematoda, antioksidan, obat-obatan, pasta gigi, pengawet kayu, pengompleks logam berat, dan tinta pemilu (Hayani, 2003; Nasrun et al., 1997; Yuliani, et al., 1999;. Dan hingga saat ini pun, belum ada yang diproduksi di dalam negeri. Akibatnya nilai tambah dari gambir tidak dapat dirasakan oleh para petani gambir di Indonesia. Dari hasil-hasil penelitian itu pun, tidak satu pun paten dari 198 paten mengenai pemanfaatan gambir yang sudah dipublikasikan di Amerika dimiliki oleh putra bangsa Indonesia. Hal ini sangat ironis, mengingat Indonesia di wilayah Sumatera Barat adalah produsen utama gambir di Dunia. Memperhatikan kandungan senyawa kimia yang terkandung di dalam gambir seperti asam tanat (Gambar 3.8), katechin (Gambar 3.9), dan kuersitin (Gambar 3.10), tanaman ini (Uncaria gambir Roxb.) sangat potensial dimanfaatkan sebaai inhibitor kerak untuk industri panas bumi dan industri-industri lainnya. Dengan demikian pemanfaatan gambir, bisa menyelesaikan dua permasalahan potensi sumber daya alam Indonesia yaitu permasalahan inefisensi industri panas bumi dan peningkatan nilai tambah gambir. Oleh karena itu, terobosan suatu penelitian yang inovatif perlu dilakukan.

31


BAB 4 PEMANFAATAN EKSTRAK DAUN GAMBIR SEBAGAI INHIBITOR KERAK 4.1. Ekstraksi Gambir Ekstrak gambir dibuat dari gambir yang diperoleh di Sumatera Barat dan Palembang. Diperoleh 3 sampel gambir, 2 berasal dari Sumatera Barat terdiri dari gambir batangan dan silender. Satu sampel diperoleh dari Palembang. Ekstrak gambir telah dianalisis kandungan kimia aktifnya seperti asam tanat, katekin, dan kuersitin untuk berfungsi sebagai inhibitor kerak (Tabel 4.1). Hasil analisis kandungan asam tanat, katechin, dan kuersitin menggunakan Spektrofotometer UV-Vis ditunjukkan dalam Tabel 4.1. Berdasarkan data pada Tabel 4.1 dapat diketahui bahwa perbedaan komposisi senyawa asam tanat, katekin, dan kuersitin relatif tidak terlalu berbeda kandungannya dalam tiga jenis gambir yang dianalisis. Hasil analisis ini sejalan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Linggawati, dkk. (2002) dan Hayani (2003). Untuk itu percoban untuk pemanfaatan ekstrak gambir sebagai inhibitor kerak akan difokuskan pada Gambir Padang silender. Tabel 4.1. Komposisi Senyawa Kimia dalam Gambir. Jenis Gambir Padang (batang) Padang (silender) Palembang

Kadar (%) Asam tanat

Katechin

Kuersitin

35 40 36

22 25 20

10 12 13

32


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

4.2. Pengaruh Ekstrak Gambir Terhadap Laju Pembentukan Endapan CaCO3 (Seeded experiment) 4.2.1. Laju pembentukan endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor.

Laju pertumbuhan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan dengan penambahan 100 mg bibit kristal dapat diamati dalam Tabel 4.2 dan Gambar 4.1. Dalam Gambar 4.1 dapat diamati bahwa laju pembentukan endapan semakin besar seiring dengan bertambahnya konsentrasi larutan pertumbuhan. Pertumbuhan endapan pada seluruh konsentrasi larutan pertumbuhan akan mendekati konstan pada menit ke 45. Hal ini menunjukkan kristal yang terbentuk sudah mencapai kesetimbangan dalam larutan pertumbuhan. Tabel 4.2. Perubahan Berat Endapan CaCO3 terhadap Waktu pada Berbagai Konsentrasi Larutan Pertumbuhan (100 mg bibit kristal). Waktu (menit)

0,1 M 2,000 2,120 2,200 2,250 2,264 2,274 2,276

0 15 30 45 60 75 90

Rerata Berat Endapan (g/L) 0,2 M 0,3 M 2,000 2,000 2,134 2,290 2,295 2,476 2,425 2,597 2,455 2,607 2,463 2,617 2,464 2,607

Jumlah endapan (gram/liter)

2,7 2,6 2,5 2,4

0,1 M 0,3 M

2,3

0,6 M

2,2 2,1 2 0

20

40

60

Waktu (menit)

33

80

100

Gambar 4.1. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan dengan penambahan 100 mg bibit kristal. (Sumber: Suharso dkk., 2011)


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

4.2.2. Laju pembentukan endapan CaCO3 dengan penambahan inhibitor. Laju pembentukan endapan CaCO3 dengan variasi penambahan inhibitor dan konsentrasi larutan pertumbuhan dapat dilihat pada Tabel 4.3-4.5 dan Gambar 4.2-4.5. Secara umum kemampuan inhibitor untuk menghambat laju pembentukan endapan CaCO3 akan berkurang seiring dengan bertambahnya konsentrasi larutan pertumbuhan. Untuk mengetahui efektivitas inhibitor dalam menghambat laju pembentukan endapan CaCO3 dapat menggunakan persamaan yang dikemukan oleh Boris, dkk. (2005) dan Patel (1999) sebagai berikut: Efektivitas Inhibitor (%) = 100 x (1) dimana: Ca = Konsentrasi CaCO3 setelah ditambahkan inhibitor saat kesetimbangan (g/L) Cb = Konsentrasi CaCO3 tanpa inhibitor saat kesetimbangan (g/L) Cc = Konsentrasi CaCO3 awal (g/L). Data hasil analis perhitungan efektivitas inhibitor ditampilkan dalam Tabel 4.6-4.8. Dalam Tabel 4.6-4.8 dapat diamati bahwa kemampuan inhibitor semakin kuat menghambat laju pembentukan endapan CaCO3 seiring dengan bertambahnya konsentrasi inhibitor dalam larutan pertumbuhan. Pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Tabel 4.6) kemampuan inhibitor untuk menghambat pembentukan endapan CaCO3 berkisar antara 16-90% untuk konsentrasi inhibitor 50-200 ppm. Pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Tabel 4.7) efektivitas inhibitor untuk menghambat laju pembentukan endapan CaCO3 berkisar antara 42-73% untuk konsentrasi inhibitor 50-250 ppm. Sedangkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M (Tabel 4.8) efektivitas inhibitor pada konsentrasi inhibitor 250 ppm yang ditambahkan sebesar 64%. Suharso dkk. (2011) telah mempublikasikan penelitian ini pada jurnal Desalination volume 265 dalam halaman 102ď&#x20AC;­-106 dengan judul â&#x20AC;? Gambier extracts as an inhibitor of calcium carbonate (CaCO3) scale formationâ&#x20AC;&#x2122;.

34


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.3. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (100 mg seed). Rerata Berat Endapan (g/L)

Waktu (menit)

0 ppm

50 ppm

100 ppm

200 ppm

0 15 30 45 60 75 90

2,000 2,120 2,200 2,250 2,264 2,274 2,276

2,000 2,066 2,120 2,170 2,210 2,230 2,231

2,000 2,036 2,071 2,091 2,100 2,090 2,110

2,000 2,010 2,011 2,018 2,024 2,030 2,028

Tabel 4.4. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (100 mg seed). Rerata Berat Endapan (g/L) Waktu (menit) 0 ppm 50 ppm 100 ppm 200 ppm 250 ppm 0 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 15 2,134 2,150 2,102 2,088 2,071 30 2,295 2,234 2,143 2,127 2,094 45 2,425 2,260 2,157 2,123 2,100 60 2,455 2,256 2,178 2,139 2,115 75 2,463 2,252 2,189 2,145 2,122 90 2,465 2,267 2,187 2,150 2,129 Tabel 4.5. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,6 M (100 mg seed). Rerata Berat Endapan (g/L) Waktu (menit) 0 ppm 50 ppm 100 ppm 200 ppm 250 ppm 0 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 15 2,290 2,236 2,206 2,174 2,142 30 2,476 2,358 2,278 2,257 2,202 45 2,597 2,383 2,303 2,254 2,196 60 2,607 2,383 2,323 2,240 2,178 75 2,617 2,393 2,333 2,240 2,202 90 2,607 2,403 2,323 2,250 2,216

35


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

2,30

0 ppm 50 ppm

2,25 Berat endapan (g/L)

100 ppm

2,20

200 ppm

2,15 2,10 2,05 2,00 1,95 0

20

40

60

80

100

Waktu(menit)

Gambar 4.2. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu dengan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M dengan penambahan 100 mg bibit kristal. (Sumber: Suharso dkk., 2011) 2,550 0 ppm

Berat endapan (g/L)

2,450

50 ppm 100 ppm 200 ppm

2,350

250 ppm

2,250 2,150 2,050 1,950 0

20

40

60

80

100

Waktu (menit)

Gambar 4.3. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu dengan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M dengan penambahan 100 mg bibit kristal.

36


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

2,750

0 ppm

2,650

Berat endapan (g/L)

Prof. Suharso, Ph.D

50 ppm 100 ppm

2,550

200 ppm 250 ppm

2,450 2,350 2,250 2,150 2,050 1,950 0

20

40

60

80

100

Waktu (menit)

Gambar 4.4. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu dengan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M dengan penambahan 100 mg bibit kristal. (Sumber: Suharso dkk., 2011) Tabel 4.6. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M. Konsentrasi Inhibitor (ppm)

Efektivitas Inhibitor (%)

0 50 100 200

0.00 16,30 60,14 89,86

37


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Tabel 4.7. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M. Konsentrasi Inhibitor (ppm) 0 50 100 200 250

Efektivitas Inhibitor (%) 0.00 42,58 59,78 67,74 72,26

Tabel 4.8. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,6 M. Konsentrasi Inhibitor (ppm) 0 50 100 200 250

Efektivitas Inhibitor (%) 0.00 33,61 46,79 58,81 64,42

Untuk mengetahui efek penambahan inhibitor terhadap morfologi kristal CaCO3, endapan yang terbentuk baik dengan penambahan inhibitor ataupun tanpa penambahan inhibitor dianalisis dengan SEM. Hasil analisis menggunakan SEM ditampilkan dalam Gambar 4.5-4.8. Gambar 4.5 menampilkan morfologi endapan CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M. Gambar 4.5(a) merupakan morfologi kristal CaCO3 tanpa penambahan ekstrak gambir, sedangkan Gambar 4.5(b) merupakan morfologi kristal setelah penambahan inhibitor. Dari Gambar 4.5 tampak terlihat jelas bahwa penambahan inhibitor secara umum mampu menghambat pertumbuhan kristal CaCO3. Hal ini dapat dilihat bahwa setelah penambahan inhibitor ukuran kristal CaCO3 (Gambar 4.5(b)) menjadi lebih kecil dan memberikan morfologi yang berbeda dengan tanpa penambahan inhibitor.

38


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

a

Prof. Suharso, Ph.D

Gambar 4.5. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M. (Sumber: Suharso dkk., 2011)

b

Gambar 4.6 menunjukkan morfologi endapan CaCO3 untuk konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M. Gambar 4.6 (a) merupakan morfologi kristal CaCO3 tanpa penambahan inhibitor, sedangkan Gambar 4.6 (b) merupakan morfologi kristal setelah penambahan inhibitor. Dari Gambar 4.6 memberikan bukti kuat bahwa penambahan inhibitor mampu memperlambat pembentukan kristal CaCO3. Hal ini dapat diamati pada Gambar 4.6(b) bahwa setelah penambahan inhibitor morfologi kristal CaCO3 didominasi kristal dalam bentuk yang lebih memanjang, morfologi ini sangat berbeda dengan morfologi kristal CaCO3 tanpa penambahan inhibitor. Penambahan inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M (Gambar 4.7), tidak memberikan perubahan morfologi kristal CaCO3, namun demikian penambahan inhibitor membuat bibit kristal mengalami pertumbuhan yang lebih lambat. Hal ini dapat dilihat pada

39


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Gambar 4.7(b), kristal dengan ukuran yang lebih kecil mendominasi endapan kristal CaCO3 berdasarkan morfologi yang diamati dengan SEM. Untuk mendukung data yang diperoleh dari data kinetika pertumbuhan dan pengamatan morfologi kristal CaCO3 dengan SEM. Distribusi ukuran partikel dari endapan yang terbentuk dianalisis dengan particle size analyzer instrument. Hasil analisis ditampilkan dalam Gambar 4.8. Gambar 4.8(a) menampilkan distribusi ukuran partikel tanpa penambahan inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1, 0,3, dan 0,6 M. Dari Gambar 4.8(a) dapat dilihat bahwa distribusi ukuran partikel semakin tinggi dengan bertambahnya konsentrasi larutan pertumbuhan. Pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M diameter partikel CaCO3 didominasi pada ukuran berkisar 5 µm, pada konsentrasi 0,3 M diameter partikel didominasi dengan kristal yang berukuran kira-kira 8 µm, sedangkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M diameter kristal bertambah sebesar 18 µm. Dengan demikian diameter ukuran partikel CaCO3 dari konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1, 0,3, dan 0,6 M bertambah dari 5 µm, 8 µm, dan 18 µm. Hal ini bisa dimaklumi bahwa bertambahnya konsentrasi mempercepat laju pertumbuhan endapan CaCO3.

a

b

Gambar 4.6. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M.(Sumber: Suharso dkk., 2011)

40


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

a

b

Gambar 4.7. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M. (Sumber: Suharso dkk., 2011)

41


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Penambahan inhibitor ekstrak gambir terhadap rata-rata distribusi ukuran partikel kristal CaCO3 dapat diamati pada Gambar 4.8(b-d). Dari data ini dapat diamati bahwa inhibitor mampu menghambat laju pertumbuhan pembentukan endapan CaCO3. Secara umum diameter partikel CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Gambar 4.8(b)) dengan penambahan 200 ppm ekstrak gambir menjadi lebih kecil dibandingkan dengan tanpa penambahan inhibitor. Gambar 4.8. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor; (b), (c), and (d) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa dan dengan penamabahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1, 0,3, dan 0,6 M secara berurutan. Distribusi ukuran partikel dapat menggambarkan efektivitas inhibitor dalam menghambat laju pertumbuhan kristal dengan cara membandingkan pertumbuhan kristal dalam media pertumbuhan dengan penambahan inhibitor dan tanpa penambahan inihibitor dengan parameter-parameter pertumbuhan yang dikendalikan dalam kondisi yang sama. Pertumbuhan kristal umumnya akan terhambat pertumbuhannya jika adanya kehadiran inhibitor dalam media larutan pertumbuhan. Terhambatnya pertumbuhan kristal akan berpengaruh terhadap ukuran kristalnya. Untuk melihat perubahan yang terjadi, maka diamatilah perubahan distribusi ukuran kristalnya baik tanpa penambahan inhibitor ataupun dengan penambahan inhibitor. Pengamatan distribusi ukuran partikel umumnya diamati dari perubahan nilai tengah diameter partikel sebelum dan setelah penambahan inhibitor. Perubahan distribusi ukuran kristal pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 dan 0,6 M pada penambahan inhibitor dan tanpa penambahan inhibitor terlihat jelas pada Gambar 4.8(c dan d). Nilai tengah distribusi diameter partikel CaCO3 tanpa inhibitor pada konsentrasi 0,3 M dari sekitar 8 Âľm menjadi 5 Âľm dengan penambahan inhibitor (Gambar 4.8(c)). Begitu pula terjadi pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,6 M, rata-rata diameter partikel tanpa inhibitor dari 18 Âľm menjadi 7 Âľm dengan penambahan inhibitor (Gambar 4.8(d)). Dengan demikian analisis distribusi ukuran partikel memberikan bukti bahwa penambahan ekstrak gambir mampu menghambat laju pembentukan endapan CaCO3.

42


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

a

8 7

0.3 M

Mass frequency (%)

5 4 3 2 1 0

10

20

30

40

50

5 4 3

Blank

2

200 ppm

0

60

0

3

d

7 6 5 4 3 2 blank

1

6

9

12

15

Particle diameter (� m)

Particle diameter (� m)

Mass frequency (%)

Mass frequecy (%)

6

1

0

c

7

0.6 M

6

Mass frequency (%)

b

0.1 M

Prof. Suharso, Ph.D

8

6

4

Blank 200 ppm

2

200 ppm 0

0 0

5

10

15

Particle diameter (� m)

20

25

0

10

20

30

40

50

Particle diameter (� m)

Gambar 4.8. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor; (b), (c), and (d) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa dan dengan penamabahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,3; dan 0,6 M secara berurutan 4.3. Pengaruh Ekstrak Gambir Terhadap Laju Pembentukan Inti Endapan CaCO3 (Unseeded experiment) 4.3.1. Laju pembentukan endapan CaCO3 (Percobaan Unseeded) tanpa penambahan inhibitor. Untuk mengetahui secara lengkap karakteristik laju pembentukan endapan CaCO3 pada penelitian ini diamati juga laju pembentukan inti kristal CaCO3 dengan percobaan tanpa penambahan bibit kristal. Tabel

43


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

4.9-4.13 menampilkan laju pembentukan inti CaCO3 tanpa penambahan inhibitor. Konsentrasi larutan pertumbuhan yang digunakan pada penelitian ini dimulai dari 0,05 M sampai dengan 0,25 M. Variasi konsentrasi dilakukan untuk melihat pengaruh konsentrasi terhadap pembentukan inti kristal sebagai cikal bakal pembentukan kerak CaCO3. Dari Tabel 4.9-4.13 dan Gambar 4.9 dapat diamati bahwa laju pembentukan inti kristal CaCO3 bertambah seiring dengan bertambahnya konsentrasi larutan pertumbuhan. Hal ini dapat diamati pada saat larutan pertumbuhan mengalami kesetimbangan yaitu pada menit ke 60. Berat endapan pada menit ke 60 yaitu 2,4; 3,25; 5,34; 8,05; dan 10,43 g/L untuk konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; dan 0,25 M secara berurutan. Bisa diamati juga bahwa laju pembentukan inti kristal CaCO3 dari konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 ke 0,25 M meningkat sebanyak kurang lebih 4 kali. Dapat juga diamati bahwa secara umum laju pembentukan inti kristal mendekati stabil setelah melampaui menit ke 10. Selanjutnya pembentukan inti kristal menjadi lambat dan akhirnya berhenti mengalami pertumbuhan saat larutan pertumbuhan mencapai kesetimbangan atau konsentrasi larutan pertumbuhan tidak cukup lewat jenuh untuk keberlangsungan pertumbuhan inti kristal. Tabel 4.9. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Berat Endapan (g/50 mL) I

2

3

0,000 0,107 0,127 0,132 0,119 0,124 0,121

0,000 0,086 0,123 0,122 0,115 0,117 0,124

0,000 0,098 0,132 0,138 0,126 0,113 0,116

Rerata

Berat Endapan (g/L)

0,000 0,097 0,127 0,131 0,120 0,118 0,120

0,000 1,941 2,546 2,617 2,396 2,354 2,404

44


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.10. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,10 M. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Berat Endapan (g/50 mL) I

2

3

0,000 0,160 0,192 0,186 0,203 0,212 0,190

0,000 0,139 0,172 0,160 0,107 0,154 0,118

0,000 0,146 0,157 0,190 0,213 0,201 0,181

Rerata 0,000 0,148 0,174 0,178 0,174 0,189 0,163

Berat Endapan (g/L) 0,000 2,968 3,472 3,567 3,487 3,780 3,253

Tabel 4.11. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M. Berat Endapan (g/50 mL) Berat Waktu Rerata Endapan (menit) I 2 3 (g/L) 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,280 0,247 0,273 0,267 5,339 20 0,281 0,263 0,270 0,271 5,423 30 0,272 0,262 0,272 0,269 5,370 40 0,265 0,255 0,264 0,261 5,229 50 0,263 0,256 0,275 0,265 5,293 60 0,262 0,268 0,271 0,267 5,337 Tabel 4.12. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,20 M. Berat Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Rerata Endapan (menit) 1 2 3 (g/L) 0 10 20 30 40 50 60

0,000 0,428 0,434 0,423 0,433 0,432 0,424

45

0,000 0,384 0,377 0,385 0,381 0,373 0,374

0,000 0,404 0,407 0,410 0,410 0,378 0,409

0,000 0,406 0,406 0,406 0,408 0,394 0,402

0,000 8,111 8,120 8,119 8,161 7,889 8,046


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.13. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,25 M. Berat Endapan (g/50 mL) 1 2 3 0,000 0,000 0,000 0,527 0,518 0,500 0,554 0,501 0,492 0,526 0,534 0,494 0,529 0,533 0,491 0,534 0,530 0,496 0,531 0,521 0,512

Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Ratarata 0,000 0,515 0,516 0,518 0,518 0,520 0,521

Berat endapan (g/L) 0,000 10,301 10,311 10,360 10,353 10,394 10,426

12,0

Berat endapan (g/L)

10,0

8,0

0,05 M 0,10 M 0,15 M

6,0

0,20 M 0,25 M

4,0

2,0

0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Gambar 4.9. Perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu (Percobaan unseeded).

Waktu (menit)

4.3.2. Pengaruh penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaCO3 (Percobaan Unseeded) Pengaruh inhibitor terhadap laju pembentukan inti kristal CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 dan 0,15 M dapat dilihat pada Tabel 4.14-4.19 dan Gambar 410-411. Dari data-data yang diperoleh menunjukkan bahwa inhibitor mampu menghambat laju pembentukan inti kristal pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 dan 0,15 M. Kemampuan inhibitor dalam menghambat laju pembentukan inti kristal CaCO3 sangat bergantung kepada konsentrasi inhibitor yang ditambahkan. Pada penelitian ini dapat diamati bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor semakin besar pula kemampuannya dalam menghambat laju pembentukan inti CaCO3. Namun demikian, dalam kondisi penelitian ini inhibitor tidak mampu menghambat sampai 100% pembentukan inti kristal CaCO3.

46


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M. Tabel 4.14. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M dengan penambahan 50 ppm Inhibitor. Berat Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Rerata Endapan (menit) I 2 3 (g/L) 0 10 20 30 40 50 60

0,000 0,075 0,078 0,079 0,075 0,073 0,073

0,000 0,066 0,068 0,075 0,076 0,075 0,073

0,000 0,064 0,063 0,074 0,075 0,070 0,069

0,000 0,068 0,070 0,076 0,075 0,073 0,072

0,000 1,365 1,394 1,521 1,509 1,455 1,435

Tabel 4.15. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. Berat Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Rerata Endapan (menit) I 2 3 (g/L) 0 10 20 30 40 50 60

0,000 0,053 0,052 0,054 0,055 0,043 0,053

0,000 0,053 0,048 0,065 0,056 0,055 0,063

0,000 0,052 0,053 0,044 0,045 0,060 0,049

0,000 0,053 0,051 0,054 0,052 0,053 0,055

0,000 1,052 1,017 1,085 1,043 1,055 1,102

Tabel 4.16. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M dengan penambahan 200 ppm Inhibitor. Berat Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Rerata Endapan (menit) I 2 3 (g/L) 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,040 0,046 0,048 0,045 0,895 20 0,040 0,048 0,043 0,044 0,872 30 0,041 0,052 0,042 0,045 0,903 40 0,039 0,041 0,038 0,039 0,785 50 0,042 0,045 0,025 0,037 0,747 60 0,039 0,044 0,039 0,040 0,807

47


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

3,0

Berat endapan (g/L)

2,5 2,0

Kontrol 50 ppm

1,5

100 ppm 200 ppm

1,0 0,5 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (menit)

Gambar 4.10. Pengaruh penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M (Sumber: Suharso dkk., 2010) Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M. Tabel 4.17. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M dengan penambahan 50 ppm Inhibitor. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Berat Endapan (g/50 mL) I

2

3

0,000 0,223 0,202 0,202 0,199 0,201 0,202

0,000 0,206 0,189 0,222 0,223 0,216 0,209

0,000 0,212 0,201 0,191 0,200 0,215 0,208

Rerata 0,000 0,214 0,197 0,205 0,208 0,211 0,206

Berat Endapan (g/L) 0,000 4,271 3,946 4,095 4,150 4,212 4,127

48


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.18. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Berat Endapan (g/50 mL) I 2 3

Rerata

Berat Endapan (g/L)

0,000 0,164 0,181 0,172 0,164 0,163 0,162

0,000 0,168 0,176 0,165 0,168 0,159 0,167

0,000 3,357 3,510 3,297 3,356 3,185 3,337

0,000 0,176 0,179 0,163 0,175 0,156 0,168

0,000 0,163 0,167 0,160 0,164 0,159 0,171

Tabel 4.19. Perubahan Berat Endapan Kalsium Karbonat (CaCO3) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M dengan penambahan 200 ppm Inhibitor. Berat Endapan (g/50 mL) I 2 3 0,000 0,000 0,000 0,151 0,147 0,143 0,152 0,149 0,139 0,148 0,146 0,139 0,157 0,155 0,164 0,139 0,147 0,138 0,139 0,151 0,142

Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

49

Rerata 0,000 0,147 0,147 0,144 0,159 0,141 0,144

Berat Endapan (g/L) 0,000 2,945 2,934 2,885 3,178 2,827 2,880


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

6,0

Berat endapan (g/L)

5,0 4,0

Kontrol 50 ppm

3,0

100 ppm 200 ppm

2,0 1,0 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (menit)

Gambar 4.11. Pengaruh penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M (Sumber: Suharso dkk., 2010) Untuk mengetahui efektivitas inhibitor dalam menghambat laju pembentukan inti kristal CaCO3 dapat dilakukan menggunakan Persamaan 1. Hasil perhitungan dengan menggunakan Persamaan 1 disajikan dalam Tabel 4.20 dan 4.21. Dari table-tabel ini dapat dilihat bahwa efektivitas inhibitior terbesar yaitu 66,43% pada konsentrasi inhibitor yang ditambahkan sebanyak 200 ppm dan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M. Sedangkan dalam penambahan konsentrasi inhibitor yang sama yaitu 200 ppm dan konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M, efektivitas inhibitor sebesar 46,04%. Kemampuan inhibitor pada kondisi ini menurun sebesar 20%. Hal ini adalah sesuatu yang wajar yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan pertumbuhan. Semakin tinggi konsentrasi larutan pertumbuhan kemampuan inhibitor menjadi berkurang sebab pada konsentrasi yang lebih tinggi pembentukan inti akan semakin cepat.

50


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.20. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,05 M (percobaan unseeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm) 0 50 100 200

Efektivitas Inhibitor (%) 0.00 40,31 54,16 66,43

Tabel 4.21. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M (percobaan unseeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm) 0 50 100 200

Efektivitas Inhibitor (%) 0.00 22,67 37,47 46,04

Untuk membuktikan secara visual efek penambahan inhibitor dalam menghambat laju pembentukan inti kristal CaCO3, endapan yang diperoleh dianalisis dengan SEM. Hasil analisis dengan SEM ditampilkan dalam Gambar 4.12 dan 4.13. Morfologi endapan pada konsentrasi 0,05 M baik dengan penambahan inhibitor dan tanpa penambahan inhibitor ditunjukkan dalam Gambar 4.12. Dari Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa setelah penambahan inhibitor (Gambar 4.12(b)), morfologi kristal CaCO3 berukuran menjadi lebih kecil dibandingkan tanpa penambahan inhibitor (Gambar 4.12(a)) pada perbesaran 1000 kali dengan SEM. Namun demikian morfologi kristal CaCO3 tidak mengalami perubahan bentuk. Atau dengan kata lain, penambahan inhibitor tidak menyebabkan perubahan morfologi kristal CaCO3, penambahan inhibitor hanya mengurangi laju pertumbuhannya sehingga menghasilkan ukuran kristal yang lebih kecil. Hal ini sangat penting dalam konsep penghambatan pembentukan kerak dalam peralatan industri. Untuk menghambat pembentukan kerak CaCO3, maka yang harus dihambat adalah pembentukan inti kristalnya dan laju pertumbuhan kristalnya.

51


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Gambar 4.13 menampilkan morfologi endapan kristal CaCO3 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M baik dengan penambahan inhibitor ataupun tanpa penambahan inhitor. Hasil yang diperoleh menunjukkan kesamaan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M. Ukuran kristal CaCO3 dengan penambahan inhibitor menunjukkan berukuran lebih kecil (Gambar 4.13(b)) dibandingkan tanpa penambahan inhibitor (Gambar 4.13(a)). Sama pada seperti konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M, morfologi kristal CaCO3 tidak mengalami perubahan setelah penambahan inhibitor. Ini menunjukkan bahwa inhibitor mengadsorpsi ke seluruh permukaan kristal CaCO3 secara merata, sehingga unit-unit pertumbuhan inti kristal terhalang oleh molekul-molekul senyawa kimia yang terdapat dalam gambir (asam tanat, katekin, dan kuersitin) secara merata di seluruh permukaan kristal CaCO3 untuk melangsungkan pertumbuhan secara normal. Akibatnya morfologi kristal tidak mengalami perubahan. Untuk mempertajam pembuktian, endapan yang terbentuk dianalisis dengan particle size distribution instrument. Hasil analisis ditampilkan dalam Gambar 4.14 dan 4.15. Hasil analisis distribusi ukuran partikel menunjukkan bahwa terdapat dua puncak distribusi normal yaitu pada kisaran diameter partikel antara 0,4-2,0 dan 2,0-40 µm. Namun demikian distribusi ukuran partikel didominasi oleh kristal pada ukuran diameter partikel di atas 2 µm. Berdasarkan Gambar 4.14 dapat dilihat bahwa pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M, distribusi ukuran partikel CaCO3 tanpa inhibitor (Gambar 4.14(a)) memiliki rata-rata diameter partikel 9,477 ± 5,63 µm, sedangkan dengan penambahan inhibitor (Gambar 4.14(b)) rata-rata diameter partikel CaCO3 menjadi 6,188 ± 3,89µm. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa inhibitor bekerja untuk menghambat laju pembentukan inti kristal CaCO3. Dari Gambar 4.15 dapat diamati bahwa distribusi ukuran partikel CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (Gambar 4.15(a)) pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M memiliki rata-rata diameter partikel 14,30 ± 8,69 µm, sedangkan dengan penambahan inhibitor (Gambar 4.15(b)) rata-rata diameter partikel CaCO3 dapat diturunkan menjadi 8,421 ± 4,96 µm. Pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M ini, ternyata inhibitor masih menunjukkan secara konsisten dalam menghambat laju pertumbuhan inti kristal CaCO3. Dari Gambar 4.14(a) dan 4.15(a) juga dapat diamati bahwa rata-rata ukuran diameter partikel konsisten dengan bertambahnya konsentrasi larutan pertumbuhan. Pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M rata-rata ukuran diameter partikel adalah 6,188 ± 3,89µm lebih rendah

52


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

dibandingkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M yaitu 14,30 Âą 8,69 Âľm. Dengan demikian serangkaian percobaan yang dilakukan mulai dari data laju pertumbuhan, analisis SEM, dan analisis distribusi ukuran partikel memberikan hasil yang saling menguatkan tentang pengaruh inhibitor dalam menghambat laju pembentukan inti kristal CaCO3.

a

b

Gambar 4.12. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M (Percobaan unseeded).

a

b

Gambar 4.13. (a) Morfologi endapan CaCO3 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M (Percobaan unseeded).

53


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

a

b

Gambar 4.14. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor; (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05 M (Percobaan unseeded).

54


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

a

b

Gambar 4.15. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaCO3 tanpa inhibitor; (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,15 M (Percobaan unseeded).

55


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

4.4. Percobaan Seeded CaSO4 4.4.1. Laju pembentukan endapan CaSO4 (Percobaan seeded) tanpa penambahan inhibitor.

Data hasil perubahan berat endapan kalsium sulfat terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan tanpa penambahan inhibitor ditampilkan dalam Tabel 4.22 dan Gambar 4.16. Sama halnya seperti kalsium karbonat, peningkatan konsentrasi larutan pertumbuhan akan meningkatkan laju pertumbuhan kristal CaSO4. Rerata berat endapan semakin meningkat dari 7,03, 11,59, dan 17,12 g/L untuk masing-masing konsenterasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,2 dan 0,3 M. Pada 10 menit pertama laju pertumbuhan CaSO4 sangat cepat diiringi dengan penurunan laju dan akhirnya konstan pada saat mencapai kesetimbangan. Hal ini diakibatkan konsentrasi larutan pertumbuhan dari CaSO4 yang berperan sebagi media pertumbuhan CaSO4 konsentrasinya menurun seiring dengan pertumbuhan bibit kristal yang ditambahkan ke dalam larutan pertumbuhan. Tabel 4.22. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) terhadap Waktu pada Berbagai Konsentrasi Larutan Pertumbuhan. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Rerata Berat Endapan (g/L) 0,1 M 0,2 M 0,3 M 4,000 4,000 4,000 6,058 10,282 17,096 6,340 10,922 17,072 6,556 11,040 16,968 6,902 11,340 17,182 7,000 11,526 17,048 7,030 11,588 17,118

56


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Amount of Precipitation (g/L)

20,0

Gambar 4.16. Perubahan berat endapan CaSO4 terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan

18,0 16,0

0.1 M 0.2 M

14,0

0.3 M

12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 0

10

20

30

40

Time (minutes)

50

60

70

(Sumber: Suharso dkk., 2010)

4.4.2. Laju pembentukan endapan CaSO4 (Percobaan seeded) dengan penambahan inhibitor Tabel 4.23-4.25 dan Gambar 4.17-4.19 menyajikan efek ekstrak gambir sebagai inhibitor terhadap pembentukan endapan CaSO4 pada berbagai konsentrasi inhibitor yang ditambahkan. Pembentukan endapan CaSO4 dapat dihambat dengan kehadiran inhibitor pada konsentrasi 50250 ppm yang ditambahkan. Pengaruh inhibitor terhadap pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M dan variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan ditunjukkan dalam Gambar 4.17. Dari gambar ini dapat dilihat bahwa penambahan 250 ppm inhibitor mampu menghambat kurang lebih sebesar 60% pembentukan kerak CaSO4. Dari gambar ini juga dapat dijelaskan bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor yang ditambahakan semakin tinggi kemampuan inhbitor menghambat laju pembetukam kerak CaSO4. Hasil penelitian ini dipublikasikan di Asian Journal of Research in Chemistry, volume 3(1), dengan judul â&#x20AC;&#x153;The Use of Gambier Extracts from West Sumatra as a Green Inhibitor of Calcium Sulfate (CaSO4) Scale Formationâ&#x20AC;?, (Suharso dkk., 2010). Gambar 4.18 menampilkan pengaruh inhibitor terhadap pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan sebesar 0,2 M dan pada variasi konsentrasi inhibitor yang ditambahkan 0, 50, 100, 200 dan 250 ppm. Hasil yang didapat mirip dengan hasil yang diperoleh pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M akan tetapi pengaruh inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M lebih efektif dari pengaruh inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,2 M.

57


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Gambar 4.19), kemampuan inhibitor untuk menghambat pembentukan endapan CaSO4 adalah yang paling rendah dibandingkan pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 dan 0,2 M. Ini terjadi karena pembentukan endapan CaSO4 berlangsung sangat cepat, sehingga inhibitor yang digunakan tidak cukup kuat untuk menghambat pembentukan endapan CaSO4. Hasil ini sejalan dengan hasil yang diperoleh oleh Jones et al. (2005), Suharso (2005), Suharso dan Buhani (2011), Suharso dkk. (2005), Suharso dkk. (2008), Tang dkk. (2008), Zang dan Dawe (2000), serta Suharso dkk. (2005a) pada material anorganik menggunakan inhibitor kalik[4]arena turunan dari gugus fungsi asam aspartat dan glutamat. Hasil penelitian ini juga bisa dibandingkan dengan hasil yang dilaporkan oleh Malkaj dan Dalas (2002) tentang kristalisasi kalsium karbonat dengan penambahan komplek metallocene, Martinod dkk. (2008), Ketsetzi dkk. (2008), dan Choi dkk. (2001) menggunakan green inhibitor, Suharso dkk. (2009) memanfaatkan kalik[4]arena turunan gugus metoksi, Kumar dkk. (2010) memanfaatkan asam glutamat, Manoli dkk. (2003) menggunakan asam amino, dan Tzotzi dkk. (2007) menggunakan inhibitor komersial. Tabel 4.23. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (200 mg bibit kristal). Rerata Berat Endapan (g/L)

Waktu (menit)

0 ppm

50 ppm

100 ppm

150 ppm

250 ppm

0 10 20 30 40 50 60

4,000 6,058 6,340 6,556 6,902 7,000 7,030

4,000 4,934 5,688 5,938 6,344 6,310 6,268

4,000 5,096 5,456 5,676 5,920 5,924 5,894

4,000 4,820 5,350 5,466 5,564 5,546 5,604

4,000 4,490 4,870 5,016 5,066 5,048 5,116

58


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

7,5

0 ppm 50 ppm 100 ppm 200 ppm 250 ppm

7,0 Amount of Precipitation (g/L)

Prof. Suharso, Ph.D

6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Time (minutes)

Gambar 4.17. Efek Penambahan Inhibitor terhadap perubahan berat endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M. (Sumber: Suharso dkk., 2010) Tabel 4.24. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M (200 mg seed). Rerata Berat Endapan (g/L)

Waktu (menit)

0 ppm

50 ppm

100 ppm

150 ppm

250 ppm

0 10 20 30 40 50 60

4,000 10,282 10,922 11,040 11,340 11,526 11,588

4,000 9,100 9,238 9,390 9,628 9,404 9,542

4,000 8,980 9,522 9,746 9,320 9,760 9,800

4,000 7,700 8,240 8,518 8,712 8,464 8,450

4,000 7,754 7,132 7,174 7,178 7,196 7,034

59


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

12,0

Amount of Precipitation (g/L)

11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 0 ppm 50 ppm 100 ppm 200 ppm 250 ppm

6,0 5,0 4,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Time (minutes)

Gambar 4.18. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Perubahan berat endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,2 M. Tabel 4.25. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (200 mg seed). Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

0 ppm 4,000 17,096 17,072 16,968 17,182 17,048 17,118

Rerata Berat Endapan (g/L) 50 ppm 100 ppm 150 ppm 4,000 4,000 4,000 14,340 13,300 13,100 15,838 15,090 16,136 15,310 16,288 16,038 15,756 16,108 16,182 15,930 16,306 16,142 15,754 16,302 16,094

250 ppm 4,000 12,100 14,748 15,060 14,766 15,186 15,060

60


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

20,0

Amount of Precipitation (g/L)

18,0 16,0 14,0 12,0

0 ppm 50 ppm 100 ppm 200 ppm 250 ppm

10,0 8,0 6,0 4,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Time (minutes)

Gambar 4.19. Efek Penambahan Inhibitor terhadap Perubahan berat endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M. Dengan memodifikasi Persamaan 1, efektivitas inhibitor dalam menghambat laju pembentukan endapan CaSO4 dapat ditentukan. Hasil analisis efektivitas inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,2; dan 0,3 M ditampilkan dalam Tabel 4.26-4.28. Efektivitas tertinggi untuk masing-masing konsentrasi larutan pertumbuhan yaitu 63,17; 59,91; dan 15,69% untuk konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,2 dan 0,3 M terjadi pada penambahan 250 ppm inhibitor. Dengan demikian penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 dan 0,2 M mampu menghambat 60% pembentukan endapan CaSO4. Tabel 4.26. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (percobaan seeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm)

Efektivitas Inhibitor (%)

0 50 150 200 250

0,00 25,15 37,49 47,06 63,17

61


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.27. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M (percobaan seeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm)

Efektivitas Inhibitor (%)

0 50 150 200 250

0,00 26,86 23,46 41,25 59,91

Tabel 4.28. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (percobaan seeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm)

Efektivitas Inhibitor (%)

0 50 150 200 250

0,00 10,40 6,22 7,81 15,69

Sama halnya dengan CaCO3, untuk mendukung data yang diperoleh dari data laju pertumbuhan CaSO4, analisis dengan SEM dan instrument distribusi ukuran partikel dilakukan terhadap endapan CaSO4. Hasil analisis dari ke dua intrumen tersebut ditampilkan dalam Gambar 4.20-4.23. Analisis ini dilakukan untuk melihat morfologi kristal dan distribusi ukuran kristal. Hasil analisis ini akan membuktikan secara kuat pengaruh inhibitor dalam menghambat laju pertumbuhan kristal CaSO4. Hasil analisis dengan SEM menunjukkan bahwa morfologi kristal CaSO4 berbentuk memanjang (Gambar 4.21 dan 4.22). Dari hasil analisis ini juga membuktikan bahwa penambahan inhibitor mampu menghambat laju pertumbuhan kristal CaSO4. Penambahan inhibitor (Gambar 4.21(b) dan 4.22(b)) membuat ukuran kristal CaSO4 menjadi lebih pendek daripada tanpa penambahan inhibitor (Gambar 4.21(a) dan 4.22(a)). Namun demikian penambahan inhibitor tidak menyebabkan perubahan morfologi secara nyata dari kristal CaSO4.

62


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

a

b

Gambar 4.20. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan seeded) (Sumber: Suharso dkk., 2010)

63


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

a

b

Gambar 4.21. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Percobaan seeded) (Sumber: Suharso dkk., 2010) Hasil analisis dengan instrumen distribusi ukuran partikel juga memberikan bukti yang kuat bagaimana inhibitor berperan dalam menghambat laju pertumbuhan kristal CaSO4. Penambahan inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M dapat dilihat pada Gambar 4.22. Dari Gambar 4.22 dapat dilihat bahwa rerata diameter ukuran kristal CaSO4 tanpa penambahan inhibitor sebesar 141,5 ± 131 µm dan setelah ditambahkan inhibitor sebesar 88,5 ± 61,8 µm. Dengan

64


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

demikian penambahan inhibitor efektif dalam menghambat laju pertumbuhan kristal CaSO4. Begitu juga halnya pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Gambar 4.23), distribusi ukuran partikel tersebar secara lebar sehingga memiliki standar deviasi yang cukup besar. Tanpa penambahan inhibitor diameter ukuran kristal CaSO4 sebesar 267,6 Âą 224 Âľm dan dengan penambahan inhibitor menjadi lebih kecil yaitu sebesar 205,6 Âą 164 Âľm. Dengan demikian analisis dengan SEM dan distribusi ukuran partikel memberikan bukti yang sangat kuat bahwa inhibitor dari ekstrak gambir mampu menghambat laju pembentukan kerak CaSO4.

a

b

Gambar 4.22. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor; (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan seeded).

65


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

a

b

Gambar 4.23. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor; (b) dengan penambahan 200 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Percobaan seeded).

66


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

4.5. Percobaan Unseeded CaSO4 4.5.1. Laju pembentukan endapan CaSO4 (Percobaan unseeded) tanpa penambahan inhibitor. Perubahan berat endapan kalsium sulfat terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan tanpa penambahan inhibitor dan bibit kristal disajikan dalam Tabel 4.29-4.31 dan Gambar 4.24. Data menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi larutan pertumbuhan akan meningkatkan laju pertumbuhan inti kristal CaSO4. Rerata berat endapan yang terbentuk semakin meningkat dari 3,386, 7,241, 10,337, dan 16,026g/L untuk masing-masing konsenterasi larutan pertumbuhan 0,10; 0,15; 0,25 dan 0,30 M. Sama halnya dengan percobaan penambahan bibit kristal, pertumbuhan inti kristal CaSO4 berlangsung sangat cepat pada 10 menit pertama diiringi dengan penurunan laju dan akhirnya mencapai kesetimbangan di atas menit ke 20. Hal ini diakibatkan konsentrasi larutan pertumbuhan dari CaSO4 yang berperan sebagi media pertumbuhan CaSO4 mengalami penurunan konsentrasinya seiring dengan pembentukan dan pertumbuhan inti kristal. Tabel 4.29. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,10 M. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

67

Berat Endapan (g/50 mL) I

2

3

0,000 0,113 0,161 0,165 0,167 0,181 0,189

0,000 0,171 0,168 0,173 0,161 0,169 0,180

0,000 0,087 0,121 0,154 0,155 0,166 0,139

Rerata 0,000 0,124 0,150 0,164 0,161 0,172 0,169

Berat Endapan (g/L) 0,000 2,475 2,999 3,275 3,223 3,443 3,386


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Tabel 4.30. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,15 M. Berat Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Rerata Endapan (menit) I 2 3 (g/L) 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,353 0,327 0,281 0,320 6,407 20 0,413 0,316 0,305 0,345 6,891 30 0,433 0,355 0,322 0,370 7,393 40 0,438 0,370 0,374 0,394 7,881 50 0,376 0,379 0,333 0,363 7,251 60 0,386 0,356 0,344 0,362 7,241 Tabel 4.31. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,20 M. Berat Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Rerata Endapan (menit) I 2 3 (g/L) 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0 10 0,441 0,583 0,473 0,499 9,983 20 0,467 0,503 0,473 0,481 9,611 30 0,484 0,537 0,436 0,486 9,717 40 0,430 0,507 0,518 0,485 9,704 50 0,543 0,567 0,513 0,541 10,816 60 0,522 0,564 0,465 0,517 10,337 Tabel 4.32. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,30 M. Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Berat Endapan Rerata (menit) (g/L) I 2 3 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,739 0,879 0,806 0,808 16,161 20 0,702 0,920 0,785 0,802 16,041 30 0,671 0,885 0,807 0,788 15,751 40 0,678 0,886 0,859 0,808 16,155 50 0,716 0,906 0,814 0,812 16,237 60 0,666 0,902 0,836 0,801 16,026

68


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

18,0

Berat endapan (g/L)

16,0 14,0 12,0

0,10 M

10,0

0,15 M 0,20 M

8,0

0,30 M

6,0 4,0 2,0 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (menit)

Gambar 4.24. Perubahan berat endapan CaSO4 terhadap waktu pada berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan (Sumber: Suharso dkk., 2010) 4.5.2. Penambahan Inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 (Percobaan Unseeded). Tabel 4.33-4.41 dan Gambar 4.25-4.27 menyajikan efek penambahan inhibitor terhadap pembentukan inti kristal CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan sebesar 0,1; 0,2; dan 0,3 M serta pada konsentrasi inhibitor yang ditambahkan sebesar 0, 100, 150 dan 250 ppm. Hasil yang didapat tidak jauh berbeda dengan hasil yang diperoleh pada percobaan dengan penambahan bibit kristal. Efek dari penambahan inhibitor mampu menghambat pembentukan inti kristal CaSO4.

69


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,10 M. Tabel 4.33. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Berat Endapan Rerata (menit) (g/L) I 2 3 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,060 0,030 0,040 0,043 0,867 20 0,080 0,070 0,060 0,070 1,400 30 0,100 0,090 0,090 0,093 1,867 40 0,120 0,090 0,090 0,100 2,000 50 0,105 0,110 0,100 0,105 2,100 60 0,100 0,115 0,100 0,105 2,100 Tabel 4.34. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M dengan penambahan 150 ppm Inhibitor. Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Berat Endapan Rerata (menit) (g/L) I 2 3 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,040 0,030 0,030 0,033 0,667 20 0,053 0,042 0,041 0,045 0,907 30 0,081 0,076 0,080 0,079 1,580 40 0,083 0,080 0,082 0,082 1,633 50 0,081 0,082 0,093 0,085 1,707 60 0,082 0,091 0,083 0,085 1,707 Tabel 4.35. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M dengan penambahan 250 ppm Inhibitor. Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Berat Endapan Rerata (menit) (g/L) I 2 3 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,030 0,030 0,023 0,028 0,553 20 0,041 0,040 0,046 0,042 0,847 30 0,060 0,062 0,061 0,061 1,220 40 0,071 0,069 0,067 0,069 1,380 50 0,078 0,071 0,072 0,074 1,474 60 0,076 0,069 0,071 0,072 1,440

70


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

4,0

Berat endapan (g/L)

3,5 3,0

Kontrol

2,5

100 ppm

2,0

150 ppm

1,5

250 ppm

1,0 0,5 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (menit)

Gambar 4.25. Pengaruh variasi penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,10 M (Sumber: Suharso dkk., 2010) Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,20 M. Tabel 4.36. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

71

Berat Endapan (g/50 mL) I 2 3 0,000 0,000 0,000 0,353 0,327 0,281 0,413 0,316 0,305 0,433 0,355 0,322 0,438 0,370 0,374 0,376 0,379 0,333 0,386 0,356 0,344

Rerata 0,000 0,320 0,345 0,370 0,394 0,363 0,362

Berat Endapan (g/L) 0,000 6,407 6,891 7,393 7,881 7,251 7,241


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Tabel 4.37. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M dengan penambahan 150 ppm Inhibitor. Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Berat Endapan Rerata (menit) (g/L) I 2 3 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,243 0,213 0,195 0,217 4,340 20 0,302 0,283 0,281 0,289 5,773 30 0,331 0,321 0,305 0,319 6,380 40 0,358 0,332 0,312 0,334 6,681 50 0,344 0,339 0,333 0,339 6,772 60 0,336 0,326 0,332 0,331 6,627 Tabel 4.38. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M dengan penambahan 250 ppm Inhibitor. Berat Endapan (g/50 mL) Waktu Berat Endapan Rerata (menit) (g/L) I 2 3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0 0,183 0,191 0,183 0,186 3,713 10 20 0,254 0,267 0,245 0,255 5,107 30 0,289 0,276 0,282 0,282 5,647 40 0,271 0,268 0,273 0,271 5,413 50 0,273 0,272 0,272 0,272 5,447 60 0,269 0,261 0,271 0,267 5,340

72


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

12,0

Berat endapan (g/L)

10,0 8,0

Kontrol 100 ppm

6,0

150 ppm 250 ppm

4,0 2,0 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (menit)

Gambar 4.26. Pengaruh variasi penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,20 M (Sumber: Suharso dkk., 2010) Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,30 M. Tabel 4.39. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M Tabel 4.39. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M dengan penambahan 100 ppm Inhibitor. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

73

Berat Endapan (g/50 mL) I

2

3

0,000 0,761 0,762 0,693 0,718 0,726 0,682

0,000 0,728 0,698 0,745 0,723 0,732 0,732

0,000 0,698 0,745 0,765 0,752 0,731 0,734

Rerata

Berat Endapan (g/L)

0,000 0,729 0,735 0,734 0,731 0,730 0,716

0,000 14,580 14,700 14,685 14,621 14,591 14,320


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Tabel 4.40. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M dengan penambahan 150 ppm Inhibitor. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Berat Endapan (g/50 mL) I 0,000 0,634 0,622 0,611 0,599 0,613 0,612

2 0,000 0,648 0,634 0,597 0,589 0,621 0,632

3 0,000 0,628 0,651 0,614 0,612 0,631 0,613

Rerata

Berat Endapan (g/L)

0,000 0,637 0,636 0,607 0,600 0,622 0,619

0,000 12,733 12,713 12,147 12,000 12,433 12,380

Tabel 4.41. Perubahan Berat Endapan Kalsium Sulfat (CaSO4) pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M dengan penambahan 250 ppm Inhibitor. Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

Berat Endapan (g/50 mL) I 2 3 0,000 0,000 0,000 0,578 0,589 0,554 0,522 0,621 0,631 0,611 0,597 0,614 0,573 0,567 0,563 0,594 0,563 0,571 0,582 0,579 0,623

Rerata 0,000 0,574 0,591 0,607 0,568 0,576 0,595

Berat Endapan (g/L) 0,000 11,473 11,827 12,147 11,353 11,522 11,893

74


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

18,0

Berat endapan (g/L)

16,0 14,0 12,0

Kontrol

10,0

100 ppm 150 ppm

8,0

250 ppm

6,0 4,0 2,0 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (menit)

Gambar 4.27. Pengaruh variasi penambahan inhibitor terhadap laju pembentukan endapan CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,30 M. Hasil modifikasi dari Persamaan 1, efektivitas inhibitor dalam menghambat laju pembentukan inti kristal CaSO4 dapat dihitung. Hasil perhitungan efektivitas inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,2; dan 0,3 M disajikan dalam Tabel 4.42-4.45. Efektivitas tertinggi untuk masing-masing konsentrasi larutan pertumbuhan yaitu 57,47; 48,34; dan 25,79% untuk konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,2 dan 0,3 M terjadi pada penambahan 250 ppm inhibitor. Jika dibandingkan dengan data yang diperoleh pada percobaan dengan penambahan bibit kristal, secara umum inhibitor lebih efektif menghambat pembentukan inti kristal dibandingkan dengan menghambat pertumbuhan bibit kristal yang ditambahkan. Tabel 4.42. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M (percobaan unseeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm) 0 100 150 250

75

Efektivitas Inhibitor (%) 0.00 37,98 49,59 57,47


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Tabel 4.43. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,2 M (percobaan unseeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm)

Efektivitas Inhibitor (%)

0 100 150 250

0.00 29,95 35,89 48,34

Tabel 4.44. Efektivitas Inhibitor Dalam Menghambat Pembentukan Endapan CaSO4 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M (percobaan unseeded). Konsentrasi Inhibitor (ppm) 0 100 150 250

Efektivitas Inhibitor (%) 0.00 10,65 22,75 25,79

Untuk mendukung data yang diperoleh dari data laju pertumbuhan inti kristal CaSO4, analisis dengan SEM dan instrument distribusi ukuran partikel dilakukan terhadap endapan CaSO4. Hasil analisis ditunjukkan dalam Gambar 4.28-4.31. Hasil analisis ini memberikan bukti secara kuat bahwa inhibitor bereperan dalam menghambat laju pertumbuhan inti kristal CaSO4. Hasil analisis morfologi dengan SEM menunjukkan bahwa morfologi kristal CaSO4 berbentuk memanjang tidak jauh berbeda dengan bibit kristal yang ditambahkan pada percobaan seeded (Gambar 4.28 dan 4.29). Dari hasil analisis ini juga membuktikan bahwa penambahan inhibitor mampu memperlambat pembentukan inti kristal CaSO4. Penambahan inhibitor (Gambar 4.28(b) dan 4.29(b)) dapat memperkecil ukuran kristal CaSO4 daripada tanpa penambahan inhibitor (Gambar 4.28(a) dan 4.29(a)). Ukuran kristal yang lebih kecil menunjukkan bahwa inhibitor bekerja dalam mengurangi terbentuknya kerak CaSO4. Begitu pula hasil analisis menggunakan instrumen distribusi ukuran partikel untuk percobaan tanpa penambahan bibit kristal pada konsentrasi larutan pertumbuhan CaSO4 0,1 dan 0,2 M. Diameter partikel dengan penambahan inhibitor menjadi lebih rendah dibandingkan dengan tanpa penambahan inhibitor. Gambar 4.30 dan

76


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

4.31 menampilkan data statistik dari distribusi ukuran partikel CaSO4 hasil percobaan tanpa penambahan inhibitor. Rerata diameter partikel pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 dan 0,2 M tanpa penambahan inhibitor sebesar 107,4 ± 80,3 dan 115,1 ± 92,9 µm. Sedangkan dengan penambahan inhibitor diameter partikel menjadi sebesar 45,17 ± 30,9 dan 64,64 ± 44,3, lebih rendah dari tanpa penambahan inhibitor.

a

b

Gambar 4.28. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan unseeded). (Sumber: Suharso dkk., 2010)

77


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

a

b

Gambar 4.29. (a) Morfologi endapan CaSO4 tanpa penambahan inhibitor (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,3 M (Percobaan unseeded) (Sumber: Suharso dkk., 2010)

78


BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

a

b

Gambar 4.30. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor; (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M (Percobaan unseeded).

79


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 4 Pemanfaatan Ekstrak Daun Gambir Sebagai Inhibitor Kerak

a

b

Gambar 4.31. (a) Distribusi ukuran partikel endapan CaSO4 tanpa inhibitor; (b) dengan penambahan 250 ppm inhibitor pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,2 M (Percobaan unseeded).

80


BAB V Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak 5.1. Sintesis TDMACMKR Sintesis 5,11,17,23-tetra (dimeti­lamino) metil4,6,10,12,16,18,22,24-oktahidroksi-2,8,14,20-tetrametilkaliks[4]arena (TDMACMKR) dilakukan melalui 2 tahapan sintesis. Sintesis Tahap 1 diawali dengan mereaksikan resorsinol dan asetaldehida dengan katalis asam klorida untuk mendapatkan bahan dasar kalik[4]resorsinarena berjembatan gugus alifatik sederhana dan berikutnya dapat diturunkan menjadi C-metil kaliks[4]resorsinarena atau CMKR yang merupakan bahan dasar pembentukan TDMACMKR. Adapun diagram sintesis ditunjukkan dalam Gambar 5.1. Hasil reaksi Tahap I merupakan padatan putih tidak larut dalam air tetapi larut dalam aseton dan koloroform dengan rendemen mendekati 85%. Spektrum IR CMKR yang ditampilkan dalam Gambar 5.2 menunjukkan keberadaan gugus hidroksil dengan pita kuat pada serapan 3425,58 cm-1. Keberadaan gugus metina (CH) dan â&#x20AC;&#x201C;CH3 ditunjukkan oleh pita serapan pada 2970,38-2877,79 cm-1 dan dipertegas kembali pada pita serapan pada 1427,32 dan 1373,32 cm-1. Dua serapan kuat pada daerah serapan 1620,21 dan 1512,19 cm-1 yang merupakan serapan dari C=C aromatis semakin menpertegas hasil yang diperoleh adalah senyawa CMKR sebagai produk kondensasi. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini sejalan dengan hasil yang diperoleh oleh Sardjono (2007). Dengan demikian, produk reaksi resorsinol dan asetaldehida ini dapat dikatakan cukup murni untuk digunakan sebagai bahan dasar sintesis TDMACMKR.

81


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

Gambar 5.1. Skema Sintesis CMKR dan TDMACMKR (Sardjono, 2007) Tabel 5.1 berikut menggambarkan perbandingan data IR CMKR dari hasil penelitian ini dan data yang diperoleh dari hasil penelitian Sardjono (2007). Dari hasil penelitian yang diperoleh dalam penelitian ini sangat dekat dengan hasil yang diperoleh oleh peneliti sebelumnya. Tabel 5.1. Perbandingan hasil spekrum IR CMKR dengan literatur. Pita Serapan (cm-1) Gugus Hasil penelitian Literatur Hidroksil (-OH)

3425,58

3423,40

Metina (CH) dan â&#x20AC;&#x201C;CH3

2970,38-2877,79 diperkuat oleh 1427,32 dan 1373,32

2968,30-2873,70 diperkuat oleh 1427,20 dan 1369,40

C=C aromatis

1620,21 dan 1512,19

1622,00 dan 1508,20

82


BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

Gambar 5.2. Spekrum IR CMKR (Pelet KBr) Sintesis TDMACMKR dilakukan dengan bahan dasar CMKR diharapkan diperoleh senyawa kaliksarena yang mempunyai kemampuan kuat mengasdsorpsi permukaan kristal material anorganik seperti CaCO3 dan CaSO4. Melalui reaksi Mannich dengan dimetilamina, terjadi reaksi substitusi terhadap H yang terletak pada posisi orto dari gugus hidroksil, akibatnya diperoleh kaliksarena yang mempunyai gugus beratom N, yaitu CH2N(CH3)2. Keberadaan gugus amina dengan tingkat kepolaran yang tinggi diharapkan dapat membentuk interaksi kuat dengan kation Ca2+. Gambar 5.3 menampilkan spektrum IR TDMACMKR. Dari gambar ini dapat diamati bahwa perubahan tampilan dari spektrum IR CMKR (Gambar 5.2) jelas terlihat, akan tetapi karena gugus amina tersier tidak memberikan serapan, maka sulit menggambarkan jika substitusi telah terjadi. Bergesernya serapan keberadaan gugus hidroksil dari 3425,58 menjadi 3232,70 cm-1, peningkatan serapan C-H jenuh pada daerah pada daerah sekitar 3000-2700 cm-1, disertai pergeseran serapan C=C aromatis semakin mempertegas perbedaan tampilan spektrum dari senyawa semula (CMKR). Gambar 5.4 menampilkan spektrum 1HNMR dari TDMACMKR. Dari gambar ini semakin mempertegas terbentuknya TDMACMKR

83


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

dari reaksi Mannich pada bahan dasar CMKR. Hal ini dapat dilihat dari munculnya puncak-puncak singlet pada δ 1,9 dan 2,8 ppm yang masingmasing berasal dari delapan gugus –CH3 dan empat gugus –CH2- milik gugus N,N-dimetilaminmetil yang mensubstitusi H. Untuk memperkuat data yang disajikan dari spektrum 1HNMR TDMACMKR, Tabel 5.2 menampilkan perbandingan data perhitungan, literatur, dan temuan. Data yang diperoleh menunjukkan kedekatan hasil. Dengan demikian dapat dibuktikan bahwa senyawa TDMACMKR telah terbentuk. Tabel 5.2. Perbandingan hasil spekrum 1HNMR TDMACMKR. Data perhitungan Proton

δ (ppm)

Integrasi

Tampilan

a

7,0

1

s

b

4,2

1

q

c

3,6

2

s

d

2,3

6

s

e

1,6

3

d

Data literatur δ (ppm)

Integrasi

Tampilan

a

7,3

1

s

b

4,5

1

q

c

3,7

2

s

d

2,2

6

s

e

1,7

3

d

Data temuan δ (ppm)

Integrasi

Tampilan

a

7,3

1

s

b

3,9

1

q

c

2,8

2

s

d

1,9

6

s

e

1,3

3

d

84


BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

Gambar 5.3. Spekrum IR TDMACMKR (Pelet KBr)

Gambar 5.4. Spekrum 1HNMR TDMACMKR (CDCl3)

85

Prof. Suharso, Ph.D


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

5.2. Efek TDMACMKR Terhadap Laju Pembentukan Endapan CaCO3 Data hasil pengamatan perubahan berat endapan CaCO3 terhadap waktu pada konsentrasi larutan pertumbuhan CaCO3 yang berbeda dan konsentrasi senyawa TDMACMKR yang bervariasi dapat dilihat dalam Tabel 5.3−5.5. Tabel tersebut menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi larutan pertumbuhan maka laju pertumbuhan Kristal CaCO3 semakin besar. Ini juga menunjukkan bahwa proses pengkerakan CaCO3 akan semakin tinggi seiring dengan meningkatnya konsentrasi CaCO3 dalam larutan berair. Pada konsentrasi media pertumbuhan 0,6 M, berat endapan bibit kristal CaCO3 dalam waktu 90 menit mencapai 2,6 gram/liter larutan. Sedangkan pada konsentrasi media pertumbuhan 0,1 M, berat endapan bibit kristal CaCO3 dalam waktu yang sama mencapai 2,3 gram/liter larutan. Secara umum, laju pertumbuhan pembentukan endapan CaCO3 kristal pada awal waktu pertumbuhan adalah cepat dan akan melambat bahkan mendekati konstan pada menit ke 60. Hasil pengamatan ini memberikan kemiripan yang sama dengan hasil penelitian yang diperoleh oleh Suharso, dkk. (2011) pada efek penambahan ekstrak daun gambir terhadap laju pembentukan kerak CaCO3. Pengaruh penambahan senyawa TDMACMKR pada berbagai konsentrasi dari 0−75 ppm pada pengendapan Kristal CaCO3 pada variasi konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1; 0,3; dan 0,6 M dengan penambahan 100 mg bibit Kristal dapat dilihat dalam Tabel 5.3−5.5. Dari Tabel 5.3−5.5 dapat dinyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi TDMACMKR yang ditambahkan semakin besar kemampuannya dalam menghambat pembentukan kerak CaCO3. Penambahan 75 ppm senyawa TDMACMKR dalam larutan pertumbuhan CaCO3 0,1 M secara signifikan menghambat laju pertumbuhan endapan kristal CaCO3 (Tabel 5.3). Kemampuan TDMACMKR dalam menghambat pembentukan endapan CaCO3 menurun seiring dengan naiknya konsentrasi larutan pertumbuhan CaCO3 dari 0,1 sampai 0,6 M. Hasil penelitian yang diperoleh dalam penelitian ini sejalan dengan temuan yang diperoleh oleh Suharso dkk. (2011) pada pengendapan CaCO3 menggunakan inhibitor gambir dan temuan dari Jones dkk. (2005) pada material anorganik dengan menggunakan aditif senyawa kalik[4]arena dari gugus fungsi asam aspartat dan glutamat. Hasil temuan ini juga dapat dibandingkan dengan penambahan senyawa komplek metallosena (Malkaj dan Dalas, 2002), green inhibitor (Suharso dkk., 2011 dan Martinod dkk., 2008), kaliksarena (Suharso dkk., 2009), dan beberapa inhibitor yang digunakan dalam industri (Tzotzi, 2007). Untuk hasil

86


BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

Prof. Suharso, Ph.D

lengkapnya kajian penelitian ini akan penulis publikasikan pada jurnal internasional. Tabel 5.3. Efek Penambahan Inhibitor TDMACMKR terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,1 M. Waktu (menit) 0 15 30 45 60 75 90

0 ppm 2,000 2,140 2,200 2,230 2,254 2,274 2,273

Rerata Berat Endapan (g/L) 25 ppm 50 ppm 75 ppm 2,000 2,000 2,000 2,055 2,040 2,012 2,088 2,073 2,011 2,097 2,085 2,015 2,121 2,095 2,016 2,122 2,090 2,017 2,120 2,093 2,016

Tabel 5.4. Efek Penambahan Inhibitor TDMACMKR terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,3 M. Waktu (menit) 0 15 30 45 60 75 90

87

0 ppm 2,000 2,214 2,335 2,425 2,455 2,463 2,463

Rerata Berat Endapan (g/L) 25 ppm 50 ppm 75 ppm 2,000 2,000 2,000 2,112 2,089 2,077 2,184 2,154 2,118 2,232 2,186 2,121 2,243 2,188 2,125 2,244 2,190 2,124 2,242 2,188 2,126


Prof. Suharso, Ph.D

BAB 5 Pemanfaatan Senyawa Kaliksarena Sebagai Inhibitor Kerak

Tabel 5.5. Efek Penambahan Inhibitor TDMACMKR terhadap Pembentukan Endapan CaCO3 pada Konsentrasi Larutan Pertumbuhan 0,6 M. Waktu (menit) 0 15 30 45 60 75 90

Rerata Berat Endapan (g/L) 0 ppm 25 ppm 50 ppm 75 ppm 2,000 2,320 2,476 2,597 2,607 2,617 2,607

2,000 2,212 2,344 2,378 2,376 2,380 2,378

2,000 2,211 2,289 2,295 2,297 2,296 2,295

2,000 2,211 2,234 2,265 2,253 2,254 2,255

88


DAFTAR PUSTAKA 1.

Al-Deffeeri, N.S., 2006, ‘Heat transfer measurement as a criterion for performance evaluation of scale inhibition in MSF plants in Kuwait’, Desalination, Vol. 204, pp. 423-436.

2.

Alen, Y., Rahmayuni, E., A. Bakhtiar, A., 2004, ‘Isolasi senyawa bioaktif antinematoda bursaphelencchus xylophilus dari ekstrak gambir’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 september 2004.

3.

Al-Sofi, M.A.K., Hamada, T., Tanaka, Y., Al-Sulami, S.A., 1994, ‘Laboratory testing of antiscalant threshold effectiveness. Presented in the second gulf water conference, Bahrain, Vol. I, pp. 66.

4.

Amjad, Z., 1987, ‘Kinetics of crystal growth of calcium sulfate dihydrate, the influence of polymer composition, molecular weight, dan solution pH’, Canadian. Journal of Chemistry, Vol. 66.

5.

Amjad, Z., 1995, ‘Mineral Scale Formation and Inhibition’, Plenum Press, New York, pp. 307-322.

6.

Amjad, Z., 1998, ‘Water soluble polymers: solution properties and applications’, Plenum Press, New York, pp. 117-129.

7.

Anonim, 2006, ‘Preventions and Solutions for the Scale Problem at the Geothermal Power Plant and CDM Study in Indonesia’, Study Report, Engineering and Consulting Firms Association, Japan, Tohoku Electric Power Co., Inc.

8.

Anonim, 2008, From resinous tar to molecular baskets, Diakses

89


melalui www.google.com pada tanggal 10 April 2008 Pukul 11.00 WIB. 9.

Arena, G., Contino, A., Maccarrone, G., 2007, ‘Rendering a calixarene having dipyridyl pendants soluble in water results in different species with smaller binding constants’, Tetrahedron Letters, Vol. 48, pp. 8274-8276.

10. Ariga, K., Kunitake, T., 2006, ‘Supramolucular-Chemistry Fundamentals and Applications’, Springer-Verlag Heidelberg. Germany. 11. Armenia, A. S., Arifin, H., 2004. Toksisitas ekstrak gambir (Uncaria gambir Roxb) terhadap organ ginjal, hati dan jantung menci’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 september 2004. 12. Asnawati, 2001, ‘Pengaruh temperatur terhadap reaksi fosfonat dalam inhibitor kerak pada sumur minyak, Jurnal Ilmu Dasar, Vol. 2 (1), pp. 20-26. 13. Badr, A, Yassin, A.A.M., 2007, ‘Barium sulfate scale formation in oil reservoir during water injection at high-barium formation water’, Journal of AHallied Sciences, Vol. 7 (17), pp. 23932403. 14. Bakhtiar, A, 1991,’ Manfaat tanaman gambir’, Makalah pada penataran petani dan pedagang pengumpul gambir di kabupaten 50 Kota (Sumatera Barat) 29–30 November 1991, Royal Society of Chemistry, Cambridge. 15. Baraka, L.S., Sorbie, K.S., 2010, ‘Effect of pH and scale inhibitor concentration on phosphonate–carbonate interaction’, Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 70 (1-2), pp. 10-27. 16. Bohmer, V., 1995, ‘Calixarenes, macrocycles with (almost) unlimited possibilities’, Angewandte Chemie, International Edition English, Vol. 34, pp. 713-745. 17. Boris, A.M., Margarita, A.K., Alla, Y.F., 2005, ‘Vapor corrosion and scale inhibitors formulated from biodegradable and renewable raw materials’, European Symposium on Corrosion Inhibitors (10 SEIC), Ferrara, Italy. 18. Brown, G. G., 1978, ‘Unit Operation’, John Willey & Sons, Tokyo.

90


19. Burton, W. K., Cabrera, N., Frank, F.C., 1951, ‘The growth of crystals and equilibrium structure of their surfaces, Philosophical Transactions of the Royal Society, A243, pp. 299-358. 20. Choi, D.J., You, S.J., Kim, J.G., 2001, ‘Development of an environmentally safe corrosion, scale, and microorganism inhibitor for open recirculating cooling systems’, Material Science and Engineering, Vol. 335, pp. 228-235. 21. Cowan, J. C., Weintritt, D.J., 1976, ‘Water-Formed Scale Deposit’, Houston. Texas. Gulf Publishing Co. 22. Daintith, J., 1994, ‘Kamus Lengkap Kimia’, Diterjemahkan oleh S. Achmadi, Erlangga, Jakarta. 23. Demadis, K., Mavredaki, E., Stathoulopoulou, A., Neofotistou, E., Mantzardis, C., 2007, ‘Industrial water systems: problem, challenges, and solution for process industries’, Desalination, Vol. 213, pp. 38-46. 24. Firmansyah, Bakhtiar, A., Rahmawati, E., 2004, ‘Pengaruh konsentrasi metil selulosa dalam formulasi tablet gambir murni’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 25. Foust, A. S., 1980, ’Principle of Unit Operation’, John Willey & Sons, New York. 26. Frank, F. C., 1949, ‘The influence of dislocation on crystal growth. Discussion of the Faraday Society’, Vol. 5, pp. 48-54. 27. Gill, J.S., 1999, ‘A novel inhibitor for scale control in water desalination’, Desalination, Vol. 124, pp. 43-50. 28. Hamed, O. A., Al-Sofi, M.A.K., Ghulam, M. M., Dalvi, A.G., 1997, ‘The performance of different antiscalants in multi-stage flash distillers, Acquired Experience Symposium’, Al-Jubail, pp. 1558-1574. 29. Hagerman, A.E., 2002, ‘Condensed Tannin Structural Chemistry’, Department of Chemistry and Biochemistry, Miami University, Oxford, OH 45056. 30. Halimatuddahliana, 2003, ‘Pencegahan korosi dan scale pada proses produksi minyak bumi’, Laporan Penelitian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

91


31. Handayani, D., Ranova, R., Bobbi, H., Farlian, A., Almahdi, Arneti, 2004,’ Pengujian Efek Anti Feedan dari Ekstrak dan Fraksi Daun Gambir (Uncaria gambir Roxb) terhadap Hama Spedoptera litura Fab. (lepidoptera; Noctuide)’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 32. Hasson, D., Semiat, R., 2005, ‘Scale control in saline dan wastewater desalination’, Israel Journal of Chemistry, Vol. 46, pp. 97-104. 33. Hayani, E., 2003,’Analisis kadar catechin dari gambir dengan berbagai metode’, Buletin Teknik Pertanian, Vol. 8(1), pp. 3133. 34. Jones, F., Mocerino, M., Ogden, M.I., Oliveria, A., Parkinson, G.M., 2005, ‘Bio-inspired calix[4]arene additives for crystal growth modification of inorganic materials’, Crystal Growth and Design, Vol. 5, pp. 2336-2343. 35. Kasim, A., 2004, ‘Peluang dan Tantangan Pemanfaatan Gambir sebagai Bahan Baku Perekat pada Industri Kayu Lapis dan Papan Pantikel’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 36. Kemmer, F. N., 1979, ‘The Nalco Water Hand Book’, Nalco Chemical Co. Mc Graw Hill Book CO., New York, pp. 1-19. 37. Ketsetzi, A., Stathoulopoulou, A., Demadis, K., 2008, ‘Being “green” in chemical water treatment technologies: issues, challenges and developments’, Desalination, Vol. 223, pp. 487493. 38. Kumar, T., Vishwanatham, S., Kundu, S.S., 2010, ‘A laboratory study on pteroyl-l-glutamic acid as a scale prevention inhibitor of calcium carbonate in aqueous solution of synthetic produced water’, Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 71 (1-2), pp. 1-7. 39. Kusharyono, 2004, ‘Efek infus gambir (Uncaria Gambir Roxb) yang diperoleh dari pasar terhadap sistem syaraf otonom mencit jantan’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 40. Lestari, D.E., 2008, ‘Kimia Air, Pelatihan Operator dan

92


Supervisor Reaktor Riset’, Pusat Pendidikan dan Pelatihan BATAN, Serpong. 41. Lestari, D.E., 2000, ‘Penelusuran unsur pembentuk kerak pada sistem pendingin sekunder Reaktor GA Siwabessy dengan Metoda Analisis Aktivasi Neutron (AAN)’, Prosiding Hasil Penelitian P2TRR, pp. 115-121. 42. Lestari, D.E., Sunaryo, G. R., Yulianto, Y. E., Alibasyah, S., Utomo, S. B., 2004, ‘Kimia Air Reaktor Riset G.A.Siwabessy’, Makalah Penelitian P2TRR dan P2TKN BATAN, Serpong. 43. Linggawati, A., Muhdarina, Erman, Azman, Midiarty, 2002, ‘Pemanfaatan Tanin Limbah Kayu Industri Kayu Lapis Untuk Modifikasi Resin Fenol Formaldehid’, Jurnal Natur Indoneia, Vol. 5(1), pp. 84-89. 44. Maley, M., 1999, ‘Inhibition of Calcite Nucleation dan Growth Using Phosphonate’, Thesis, Curtin University of Technology Western Australia, Australia. 45. Malkaj, P., Dalas, E., 2002, “Effect of metallocene dichlorides on the crystal growth of calcium carbonate’, Journal of Crystal Growth, Vol. 242, pp. 405-411. 46. Manoli, F., Kanakis, J., Malkaj, P., Dalas, E., 2003, ‘The effect of aminoacids on the crystal growth of calcium carbonate’, Journal of Crystal Growth, Vol. 236 (1-3), pp. 363-370. 47. Martinod, A., Euvrard, M., Foissy, A., Neville, A., 2008, ‘Progressing the unserstanding of chemical inhibition of mineral scale by green inhibitors’, Desalination, Vol. 220, pp. 345-352. 48. Myerson, A. S. E., 1993, ‘Handbook of Industrial Crystallization’, Stoneham, Butterworth-Heinemann. 49. Mullin, J.W., 1993, ‘Crystallization’, third edition, ButterworthHeinemann Ltd, Oxford. 50. Nachtigall, F. F., Lazzarotto, M., Nome, F., 2002, Interaction of calix[4]arene and aliphatic amines: a combined NMR, spectrophotometric and conductimetric investigation, Journal of Brazilian Chemical Society,Vol. 13(30), pp. 295-299. 51. Nasrun, H., Idris, H., Syamsu, H., 1997,’Pemanfaatan daun gambir sebagai pestisida nabati untuk pengendalian penyakit

93


kanker batang pada tanaman kayu manis’, Prosiding Kongres Nasional XIV Perhimpunan Fitologi Indonesia, Palembang, 2729 Oktober 1997, pp. 480-482. 52. Nazir, M., 2000, ‘Gambir: Budidaya, Pengolahan dan Prospek Diversifikasinya’, Yayasan Hutanku, Padang. 53. Nunn, R.G., 1997, ‘Water Treatment Essentials far Boiler Plant Operation’, Mc Graw Hill, New York. 54. Nyvlt, J., 1982, ‘Industrial Crystallisation’, 3rd edition, Verlag Chemie, Weinheim, pp. 26-28. 55. Oshita, K., Takayanagi, T., Oshima, M., Motomizu, S., 2001, ‘Complex formation analysis of water-soluble calixarenes by capillary zone electrophoresis’, Journal of Chromatography A, Vol. 934, pp. 113-122. 56. Patel, S., Finan, M.A., 1999, ’New antifoulants for deposit control in MSF and MED plants’, Desalination, Vol. 124, pp. 63-74. 57. Patton, C., 1981, ‘Oilfield Water System, 2 ed’, Cambeel Petroleum Series. Oklahoma. pp. 49-79. 58. Pramuwati, 2005, ‘Studi Adsorpsi Terhadap Logam Pb, Cu, dan Cr (II) menggunakan p-tersier butyl kaliks[4]arena’, Skripsi Sarjana, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. 59. Risfaheri, Muhammad, E.H., 1993, ‘Budidaya dan Pascapanen Gambir’, Pusat Penelitian dan Pengembangan Industri, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian, Jakarta. 60. Saito,T., 1996, Buku Teks Kimia Anorganik Online, Alih Bahasa oleh Ismundanar, Diakses melalui www.google.com pada tanggal 27 Januari 2009 pukul 15.00 WIB. 61. Salimin, Z., Gundanjar, 2007, ‘Penggunaan EDTA sebagai pencegah timbulnya kerak pada evaporasi limbah radioaktif cair’, Prosiding HALI – PDIPTN, Pustek Akselerator dan Proses Bahan – BATAN, Yogyakarta. 62. Sardjono, E.R., 2007, ’Sintesis dan penggunaan tetramer siklik seri kaliksresorsinarena, alkoksikaliksarena, dan alkenilkaliksarena untuk adsorpsi kation logam berat’, Desertasi S3, Pascasarjana UGM, Yogyakarta.

94


63. Sarjono, 1999, ‘Sistesis Kaliksarena dari Minyak Adas dan Penggunaannya sebagai Penjebak Kation Logam Berat Pb2+’, Tesis Pasca Sarjana, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta 64. Sen, G., 2001, ‘Earth’s Materials Minerals and Rock’, PrenticeHall, New Jersey, pp. 150-153. 65. Shanie, M., Hosiana, V., Bakhtiar, A., 2004, ‘Formulasi Shampo Gambir Murni’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 66. Suharso, 2005, ‘Pengaruh asam oksalat terhadap pertumbuhan kristal kalsium karbonat (CaCO3)’, Prosiding Seminar HasilHasil Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat, hal. 3740, Universitas Lampung. 67. Suharso, Buhani, Bahri, S., Endaryanto, T., 2010, ‘The use of Gambier extracts from West Sumatra as a green inhibitor of calcium sulfate (CaSO4) scale formation’, Asian Journal of Research in Chemistry, Vol. 3(1). 68. Suharso, Buhani, 2011, ‘Effect of carboxylate group additive addition on inhibiting rate of calcium sulfate (CaSO4) precipitation formation’, Jurnal Natur, 7(1). 69. Suharso, Buhani, Bahri, S., Endaryanto, T., 2011, ‘Gambier extracts as an inhibitor of calcium carbonate (CaCO3) scale formation’, Desalination, Vol. 265(11), pp.102-106. 70. Suharso, Buhani, Suhartati, S., 2009, ‘The role of C-methyl4,10,16,22-tetrametoxy calix[4]arene as inhibitor of calcium carbonate (CaCO3) scale formation’, Indonesian Journal of Chemistry, Vol. 9(2). 71. Suharso, Vadia, D.E., Supriyanto, R., 2005, ’Asam benzoat sebagai inhibitor pertumbuhan kalsium sulfat’, Prosiding Seminar Nasional Kimia II, Jurusan Ilmu Kimia FMIPA UII. 72. Suharso, Widad, Hadi, S., 2005a, ‘Pengaruh Na2B4O7 terhadap pembentukan inti kristal kalsium karbonat (CaCO3)’, Jurnal Ilmiah MIPA, Vol. VIII, No. 1, hal. 37-41. 73. Suharso, Buhani, Tati, S., Liza, A., 2007, ‘Sintesis C-metil4,10,16,22-tetrametoksi kaliks[4]arena dan peranannya sebagai inhibitor pembentukan kerak kalsium karbonat (CaCO3)’, Laporan Akhir Program Insentif, Lembaga Penelitian Unila.

95


74. Suharso, Buhani, Tati, S., Liza, A., 2008, ‘Sintesis C-metil4,10,16,22-tetrametoksi kaliks[4]arena dan peranannya sebagai inhibitor pembentukan kerak kalsium karbonat (CaCO3)’, Laporan Akhir Program Insentif, Lembaga Penelitian Unila. 75. Suherdi, A., Denian, Syamsu, H., 1991, ‘Budidaya dan Pasca Panen Gambir serta Permasalahannya’, Biro Bina Pengembangan Sarana Perekonomian, Dati I Sumbar, Padang. 76. Sukati, K., Kusharyono, 2004,’ Efek infus gambir (Uncaria Gambir Roxb) yang diperoleh dari pasar terhadap parameter onset dan durasi waktu tidur tiopental pada mencit jantan’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 77. Svehla, G., 1990, ‘Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro’, Alih Bahasa Oleh L. Setiono dan A. H pudjaatmaka, PT. Kalman Media Pustaka, Jakarta. 78. Tang, Y., Yang, W., Yin, X., Liu, Y., Yin, P., Wang, J., 2008, ‘Investigation of CaCO3 scale inhibition by PAA, ATMP, and PAPEMP’, Desalination, Vol. 228, pp. 55-60. 79. Thorpe, J.F., Whiteley, M.A., 1921,’ Thorpe’s Dictionary of Applied Chemistry’, Fourth edition, Longmans, Green and Co. London. Vol. II, pp. 434-438. 80. Tika, F.H., Mukhtar, H., Bakhtiar, A., 2004, ‘Efek Katekin dari Gambir terhadap Tukak Lambung Tikus Putih Betina’, Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI, Padang, 7-8 September 2004. 81. Tzotzi, Ch., Pahiadaki, T, Yiantsios, S.G., Karabelas, A.J., Andritsos, N., 2007, ‘A study of CaCO3 scale formation and inhibition in RO and NF membrane processes’, Journal of Membrane Science, Vol. 296, pp. 171-184. 82. Van der Leeden, M.C., van Rosmalen, G.M., 1984, ‘ The role of additives in the agglomeration of barium sulphate’, Industrial Crystallization 84, Elsevier Science Publishers B. V. Amsterdam. 83. Veesler, S., Boistelle, R, 1994, ’Growth kinetic of hydrargillite aluminium hydroxide from caustic soda solution, Journal of Crystal Growth, Vol. 142, pp. 177-183.

96


84. Wafiroh, S., 1995, ‘Pemurnian garam rakyat dengan kristalisasi bertingkat’, Laporan Penelitian, Universitas Airlangga, Surabaya. 85. Wallis, T. E., 1965, ‘Analytical Microscopy’, 3rd edition. Little, Brown and Company. Boston. pp. 136-137. 86. Weijnen, M. P. C., Marchee, W. G. J., Van Rosmalen, G. M., 1983, ‘A quantification of the effectiveness of an Inhibitor on the growth process of a scalant’, Desalination, Vol. 47, pp. 81-92. 87. Wu, W., Nancollas, G.H, 1999, ‘Determination of interfacial tension from crystallization and dissolution data: a comparison with other methods’, Advances in Colloid and Interface Sciences, Vol. 79, pp. 229-279. 88. www.henriettesherbal.com, Uncaria gambir, Diakses pada tanggal 29 Januari 2009. 89. Yuliani, S., Hayani, E., Supriadi, K., 1999, ‘Pemeriksaan kandungan kimia aktif antimikroba gambir’, Makalah seminar PERHIPBA, Universitas Pancasila, Jakarta, 9 halaman. 90. Zameral, Hadad, E.A., 1991, ‘Budi Daya Tanaman Gambir’, Edisi Khusus Penelitian Tanaman Rempah dan Obat, Vol. 7(2), pp. 7-11. 91. Ziegler, I.M., 2003, ‘Selective complex formation of some chromogenic calix[4]arene derivatives detected by fourier transform infrared spectroscopy 1, Solution experiments,’ Spectrochimica Acta, Part A 59, pp. 19-27. 92. Zeiher, E.H.K., Bosco, H., Kevin, D.W., 2003, ‘Novel Antiscalant Dosing Control’, Desalination, Vol. 157, pp. 209-216. 93. Zeijlstra, F. Z. N., 1943, ‘Sirih, Pinang dan Gambir’, Dalam C. J.J. Van Hall en C. Van de KoHalel (Eds). Ldanbouw in Indische Archipel, W. Van Hoeve’s, Gravenhage. 94. Zhang, Y., Dawe, R.A., 2000, ‘Influence of Mg2+ on the kinetics of calcite precipitation and calcite crystal morphology’, Chemical Geology, Vol. 163, pp. 129-138. 95. Zhang, J. Y., Zhang, P. X., Lin, R. Y., 2002, ‘ Nucleation and growth kinetics in synthesizing nanometer calcite’, Journal of Crystal Growth, Vol. 245, pp. 309-320.

97


GLOSARIUM Anhidrat

: merupakan sebutan dari garam tanpa air kristal (kehilangan molekul air kristalnya) atau H2O.

Aragonit

: merupakan mineral anhidrat pembentuk batuan kalsium karbonat, yang mengkristal dalam sistem rombus dengan bobot jenis 2,93 dan mempunyai kekerasan 3,5 â&#x20AC;&#x201C; 4 pada skala Mohs.

Asam tanat

: merupakan salah satu golongan tanin terhidrolisis dan termasuk asam lemah.

Batuan

: material padat yang tersusun oleh kristal-kristal dari berbagai jenis mineral, atau pecahan kristal mineral-mineral, pecahan batuan, dan dapat juga mengandung fragmen cangkang organisme.

CaSO4

: merupakan salah satu jenis kerak non alkali.

EDTA

: singkatan dari Ethylene Diamine Tetra Acid, yaitu asam amino yang dibentuk dari protein makanan.

Endapan

: zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat dari larutan.

I n h i b i t o r : bahan kimia yang menghentikan atau mencegah kerak terbentuknya kerak bila ditambahkan pada konsentrasi yang kecil pada air.

98


Kaliksarena

: senyawa oligomer siklik yang terbentuk dari reaksi kondensasi antara formaldehid dan turunan fenol tersubstitusi para.

Kalsit

: salah satu mineral kalsium karbonat yang mengkristal dalam sistem rombohedral, biasanya tidak berwarna atau berwarna putih dan mempunyai kekerasan 3 pada skala Mohs dengan bobot jenis 2,71.

Kalsium

: logam putih perak dan agak lunak yang diproduksi dengan elektrolisis garam kalsium klorida (CaCl2).

Kalsium karbonat

: Rumus kimia CaCO3, berupa padatan putih yang hanya sedikit larut dalam air.

Katekin

: senyawa antioksidan yang banyak sekali digunakan untuk bahan obat karena dapat menghambat pertumbuhan kanker, meningkatkan metabolisme, dan dapat melindungi DNA dari kerusakan.

Kelarutan suatu endapan

: menurut definisi adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya.

Kerak

: suatu deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang terendapkan dan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu substansi.

Kristalisasi

: suatu proses pembentukan kristal dari larutannya dan kristal yang dihasilkan dapat dipisahkan secara mekanik.

Kuersetin

: senyawa flavonoid yang banyak ditemukan dalan tanaman obat, apel, teh hijau, jeruk, dan beberapa sayuran hijau.

Larutan lewat : larutan yang mengandung zat terlarut lebih jenuh besar daripada yang dibutuhkan pada sistem kesetimbangan larutan jenuh.

99


Nikotina

: senyawa kimia organik kelompok alkaloid yang dihasilkan secara alami pada berbagai macam tumbuhan, terutama suku terung-terungan (Solanaceae) seperti tembakau dan tomat.

Pembentukan : bentuk yang lebih umum dari pembentukan inti inti heterogen primer. Polifosfat

: inhibitor kerak yang murah namun keefektifannya terbatas.

Reaksi hidrolisis polifosfat

: fungsi dari temperatur, pH, waktu, dan adanya ion-ion lain.

Seeded experiment

: metode dengan penambahan bibit kristal supersaturasi adalah kondisi dimana konsentrasi larutan berada di atas harga kelarutannya.

Tanaman gambir

: tanaman perdu, termasuk salah satu di antara famili Rubiace (kopi-kopian) yang memiliki nilai ekonomi tinggi, yaitu dari ekstrak (getah) daun dan ranting mengandung asam katechu tannat (tanin), katechin, pyrocatecol, florisin, lilin, fixed oil

: polimer dari 2-50 atau lebih unit flavonoid yang Tanin terkondensasi dihubungkan oleh ikatan karbon-karbon, dimana tidak rentan oleh hidrolisis. Unseeded experiment

: metode tanpa penambahan bibit kristal.

waktu induksi

: didefinisikan sebagai waktu ketika kristal pertama kali terdeteksi dalam suatu sistem, lamanya waktu induksi dapat sangat berbeda tergantung pada teknik yang digunakan.

Waktu laten

: sebagai titik pada suatu perubahan yang berarti dalam sistem itu, seperti perubahan yang sangat besar dalam laju kristalisasi.

100


DAFTAR INDEKS A Aragonit 11, 12, 13 Anorganik 1, 20, 23, 58, 83, 86 Anhidrat 6, 9, 11 B Batuan 11, 12, 13 Barium sulfat 5 Berat molekul 7 Bentuk Kristal 1, 7, 20 C Cat 7 Campuran 2, 3, 6, 7 D Daya larut 9 Deposit 1, 5, 10 E EDTA 7 Efektivitas inhibitor 34, 37, 38, 50, 51, 61, 62, 75, 76, F Fluida 11, 13, 14

101

G Gambir 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 38, 42, 43, 52, 57, 65, 86 Geyser 12 Gipsum 6, 7, 8 Gliserol 7 H Hemihidrat 9 Hidroksil 25, 30, 81, 82, 83 Hidrofobik 24, 25 I Inhibitor 2, 9, 14, 23, 24, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 86, 87, 88 Inti kristal 1, 9, 15, 20, 21, 44, 46, 50, 51, 52, 53, 67, 69, 75, 76 K Kaliksarena 24, 25, 26, 27, 81, 83, 86


Kalsium karbonat 2, 6, 11, 12, 13, 21, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 56, 58 Kalsium sulfat 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 21, 56, 58, 59, 60, 67, 68, 70, 71, 72, 73, 74 Katekin 28, 30, 32, 52 Kerak 1, 2, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 20, 21, 22, 23, 24, 31, 32, 44, 51, 57, 65, 76, 81, 86, Kuersetin 30, 31 Komposisi 3, 6, 12, 32 Korosi 2, 14, 21, 22

T Tanin 28, 29, 30 TDMACMKR 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88 U Unseeded 43, 46, 51, 53, 54, 55, 67, 69, 75, 76, 77, 78, 79, 80 W Walnut 29

M Mangan dioksida 2 Magnesium 2, 21 Morfologi 6, 8, 12, 38, 39, 40, 41, 51, 52, 53, 62, 63, 64, 76, 77, 78 N Nukleasi 2, 9, 15 O Ortofosfat 2, 24 Ortorombik 12 P Pengendapan 1, 2, 3, 14, 20, 22, 86 Polifosfat 24 R Rombohedral 11, 12 S Seeded 33, 56, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 76 Seng fosfat 2, 21 Silika 2, 21 Sintesis 25, 26, 27, 81, 82, 83 Supersaturasi 4, 19

102


Penanggulangan Kerak | Suharso & Buhani  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you