SATUAN PROSES

Laporan

Pembuatan Natrium Silikat Berbahan Baku Sekam Padi

Oleh

Deni Natono NIM 131411034Elis Salimah NIM 131411035Esa Mayasari NIM 131411036Farras Aditya NIM 131411037

Kelas 1 B

PROGRAM STUDI D3-TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014

Pemmbuatan Natrium Silikat Berbahan Baku Sekam PadiDeni Natono, Elis Salimah, Esa Mayasari, Farras Aditya

D3-Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

AbstrakSebagai negara agraris, Indonesia merupakan negara penghasil padi. Sekam hasil dari penggilingan padi biasanya digunakan sebagai bahan bakar alternatif atau dibakar di area penggilingan yang menghasilkan abu sekam. Abu sekam mempunyai kandungan silica yang sangat tinggi (94,4%) dan berpotensi sebagai bahan baku produk berbasisi silica seperti natrium silikat. Pembuatan natrium silikat dilakukan dengan mereaksikan silica di abu sekam padi dengan larutan NaOH 5N dalam reactor labu leher tiga. Setelah di reaksikan disaring kemudian dinetralkan dengan H2SO4. Setelah endapan di keringkan diperoleh yield 70,99%.

Kata kunci : abu, sekam padi, natrium silikat

PENDAHULUANLatar Belakang

Sebagai negara agraris, Indonesia merupakan negara penghasil padi. Proses penggilingan padi menghasilkan limbah sekam padi yang biasanya digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk pembakaran batubata atau dibakar begitu saja di area penggilangan padi. Proses pembakaran tersebut menghasilkan sekam padi berupa abu sekam padi yang selama ini belum banyak dimanfaatkan selain untuk keperluan abu gosok, Abu sekam memiliki komposisi silika yang sangat tinggi, maka memungkinkan untuk dijadikan bahan baku alternatif pembuatan senyawa berbasis silika seperti silika gel dan natrium silikat .

Dasar TeoriAbu yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi berkisar 18%. Komposisi abu sekam padi didominasi oleh silika disajikan pada Tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1. Komposisi abu sekam padi

Senyawa PersentaseSiO2

Al2O3

Fe2O3

CaOMgOK2ONa2O

94,40,610,030,831,211,060,77

Selama ini produksi natrium silikat dilakukan dengan mereaksikan natrium karbonat dengan pasir silika pada suhu tinggi 1400 – 1500 0C, sehingga memerlukan energi yang besar. Sedangkan pembuatan natrium pada percobaan ini dilakukan dengan mereaksikan silika dalam abu sekam padi dengan NaOH encer pada suhu tinggi. Persamaan reaksi pembentukan natrium silikat disajikan di bawah ini :

2NaOH(l) + nSiO2(s) Na2O.nSiO2(s) + H2O(l)

Kondisi operasi reaksi tersebut adalah :

Tekanan (atm) : 1, Ukuran abu (mesh) : 100, Suhu (0C) : 102, Pengadukan (rpm) : 600, Waktu reaksi (menit) : 60 – 120, Rasio mol reaktan NaOH/SiO2 : 3 – 5.

NaOH berlebih kemudian akan dinetralisasi dengan H2SO4, sehingga menghasilkan senyawa silikat melalui persamaan berikut :

Na2O.nSiO2 + H2SO4 nSiO2 + Na2SO4 + H2O

METODE PENELITIAN

Tabel 2. AlatAlat

Corong Buchner Gelas kimia 250 mL (3 buah)

KondensorLabu bulat leher tiga (reaktor)

Motor pengaduk, pengadukjangkar Penangas paraffin Pompa vakum Selang silicon Tabung CaCl2 Termometer

Tabel 3. BahanBahan

Abu sekam padi 5 gramAquadestH2SO4

Kertas saringNaOH 5N

Timbang abu sekam padi 5gram (gerus hingga halus)

(

Pengayakan

Reaktor

Filtrasi

Netralisasi

Filtrasi Pengeringan produk nSiO2

→ residu

Na2O.nSiO2(s) + H2O(l)

NaOH →

H2SO4 →

Na2SO4 + H2O

CARA KERJA

HASIL

Tabel 4. Sifat Fisik dan Kimia Reaktan dan ProdukSifat Fisik dan Kimia Reaktan dan Produk

NaOH H2SO4 SiO2

Berat Molekul 40 98 60Titik Leleh 318oC 10oC 40-48oCKelarutan dalam air Larut 0,079 g/LTitik Didih 1390oC 330oC 2230oCDensitas 1,84 2,65

Yield produk

Yield = gram natrium silikat percobaangram natriumsilikat teori

x 100 %

= 6,088,5644

x 100 %

= 70,99%

PEMBAHASAN

1. Deni Natono (131411034)Pada percobaan kali ini adalah percobaan pembuatan natrium silikat dari abu sekam padi, langkah pertama yang dilakukan adalah menimbang abu sekam padi sebanyak 5 gram lalu dihaluskan, setelah itu masukan abu sekam padi tersebut kedalam reaktor dan tambahkan larutan NaOH 5N sebanyak 100 ml dengan kondisi operasi Tekanan (atm) : 1, Ukuran abu (mesh) : 100, Suhu (0C) : 102, Pengadukan (rpm) : 600, Waktu reaksi (menit) : 60. Sehingga didapat persamaan reaksi sebagai berikut :2NaOH(l) + nSiO2(s) Na2O.nSiO2(s) + H2O(l)

Setelah selesai dalam proses pengoperasian, lalu dinginkan larutan sambil menyaring larutan tersebut dan melakukan netralisasi dengan H2SO4 sebanyak 42 ml pada NaOH berlebih, dan didapat persamaan reaksi sebagai berikut :

Na2O.nSiO2 + H2SO4 nSiO2 + Na2SO4 + H2O

Selanjutnya yaitu menyaringnya dengan menggunakan tekanan bantuan alat tekanan vakum sehingga didapat residu lalu keringkan residu dan langkah terakhir yaitu memeriksa sifat fisik dan sifat kimia dari residu tersebut. Dan berdasarkan pemeriksaan yang dilakukan didapat data yaitu berat natrium silikat yang dihasilkan dari percobaan adalah 6,08 gram dan berdasarkan perhitungan didapat berat natrium silikat sebesar 8,5644 gram sehingga didapat yield sebesar 70,99% dan titik lelehnya adalah 590C.

2. Elis Salimah (131411035)Pada praktikum kali ini kami membuat natrium silikat yang bertujuan agar mampu memahami persamaan reaksi, fasa reaksi, jenis reaksi dan kondisi operasi pembuatan natrium silikat. Natrium silikat banyak di gunakan dalam industri untuk pembuatan percobaan silika gel, aditif semen khusus, koagulan.Hal pertama yang harus di lakukan dalam pembuatan natrium silikat ini yaitu menimbang abu sekam padi sebanyak 5gr kemudian dihaluskan dan masukan kedalam reaktor yang di panaskan di dalam parafin, kemudian di reaksikan dengan NaOH 5N sebanyak 100 mL, dan reksi yang di dapat yaitu : 2NaOH(l) + nSiO2(s) Na2O.nSiO2(s) + H2O(l)

Kemudian tunggu abu sekam padi tersebut hingga larut dengan NaOH kurang lebih selama 1 jam dan suhunya mencapai 1000C - 1200C, namun pada percobaan kami tidak mencapai suhu 1200C tetapi berkisar 1050C, setelah itu angkat reaktor dari parafin kemudian didinginkan.

Selenjutnya memisahkan natrium silikat tersebut dengan residunya menggunakan kertas saring dan dimasukan kedalam gelas kimia kemudian netralisisai dengan H2SO4 volume yang ditambahkan sebanyak 42 mL dan mencapai pH netral, karenalarutan tersebut mengendap dan sulit untuk di saring maka di tambahkan air panas kedalamnya

dengan suhu 500C, kemudian di saring dengan corong buchner sehingga menghasilkan endapan natrium silikat, kemudian kami panaskan selama 24 jam dan berat natrium silikat yang di dapat sebesar 6,08gr. Dan persamaan yang di dapat dari hasil netralisasi dengan H2SO4yaitu :

Na2O.nSiO2 + H2SO4 nSiO2 + Na2SO4 + H2OHasil yield yang kami dapatkan berdasarkan hasil natrium percobaan yang di hasilkan yaitu sebesar 70,99%. Dan titik lelehnya adalah 590C.

3. Esa Mayasari (131411036)Pada percobaan kali ini pembuatan natrium silikat dari bahan baku abu sekam padi yang menurut literature mempunyai kadar silikat yang tinggi. Yield yang didapatkan sebesar 70,99 %. Yield ini merupakan hasil reaksi dari 5 gram sampel abu sekam padi dan NaOH 5N sebanyak 100ml. Jumlah NaOH ini hasil dari perhitungan dengan rasio mol reaktan NaOH/SiO2 : 3-5.Abu sekam padi yang akan direfluks dalam penangas parafin, ini di haluskan terlebih dulu, sehingga ukuran abu menjadi lebih kecil. Dengan ukuran abu yang lebih kecil diharapkan akan mempercepat dan memperbesar difusi massa NaOH ke dalam pori abu untuk mempercepat reaksi. Penangas parafin digunakan karena logam Na akan terbakar jika kontak dengan penangas air. Selagi mempersiapkan abu sekam padi, penangas parafin sudah di panaskan agar abu sekam dapat langsung bereaksi. Campuran abu sekam dan NaOH direfluks dalam reactor dengan pengadukan sekitar 600 rpm. Reactor yang dioperasikan diatur suhunya agar suhu larutan pada 102℃. Pemanasan dalam reactor ini dilakukan selama 60 menit. Setelah reaksi dalam reactor ini selesai dinginkan dahulu hasil yang diperoleh, kemudian saring menggunakan kertas saring. Filtrat yang dihasilkan adalah Na2nSiO2 + H2O. Filtrat ini di netralisasi menggunakan H2SO4 20% agar timbul gumpalan natrium silikat. Kemudian saring endapan ini menggunakan penyaring Buchner yang diberi tekanan.Setelah dikeringkan dalam oven selama ± 24 jam diperoleh endapan antrium silikat sebanyak 6,08 gram.Titik leleh yang didapatkan saat percobaan adalah 59℃, tetepi menurut literature antara suhu 42℃−48℃. Sehingga kemungkinan Na2SiO3 yang didapatkan mempunyai banyak pengotor.

4. Farras Aditya (131411037)Pada praktikum kali ini kami membuat natrium silikat yang bertujuan agar mampu memahami persamaan reaksi, fasa reaksi, jenis reaksi dan kondisi operasi pembuatan natrium silikat. Natrium silikat banyak di gunakan dalam industri untuk pembuatan percobaan silika gel, aditif semen khusus, koagulan.langkah pertama yang dilakukan adalah menimbang abu sekam padi sebanyak 5 gram lalu dihaluskan, setelah itu masukan abu sekam padi tersebut kedalam reaktor dan tambahkan larutan NaOH 5N sebanyak 100 ml dengan kondisi operasi Tekanan (atm) : 1, Ukuran abu (mesh) : 100, Suhu (0C) : 102, Pengadukan (rpm) : 600, Waktu reaksi (menit)

: 60. Kemudian tunggu abu sekam padi tersebut hingga larut dengan NaOH kurang lebih selama 1 jam dan suhunya mencapai 1000C - 1200C, namun pada percobaan kami tidak mencapai suhu 1200C tetapi berkisar 1050C, setelah itu angkat reaktor dari parafin kemudian didinginkan. Lalu didapat reaksi sebagai berikut :Na2O.nSiO2 + H2SO4 nSiO2 + Na2SO4 + H2OHasil yield yang kami dapatkan berdasarkan hasil natrium percobaan yang di hasilkan yaitu sebesar 70,99%. Dan titik lelehnya adalah 590C.

KESIMPULANNatrium silica yang diperoleh adalah 6,08 gram. Dengan yield sebesar 70,99 %

DAFTAR PUSTAKABird, Tony. Penentuan Praktikum Kimia Fisika untuk Universitas. Gramedia. Jakarta.

1987Yahya, Utoro dkk. Kimia Fisika Teori dan Praktikum laboratorium Kimia Fisika FMIPA-

UGM. Yogyakarta. 1979Sodium Silicates (online) http://chemicalland21.comindustrialchem/inorganic/SODIUM

SILICATE.htm

LAMPIRAN

Pengolahan Data

Titik Leleh senyawa silikat diliteratur = 40-48oCTitik Leleh senyawa silikat percobaan = 59oC

Mol NaOH = N x V

¿5 x0,1

= 0,5 mol

Mol SiO2 = gram SiO 2Mr SiO 2

¿ 4,7260

= 0,0786 mol

Persamaan reaksi yang berlangsung :

2NaOH + nSiO2 Na2O.nSiO2 + H2O

M 0,5 0,0786 - -

R 0,1572 0,0786 0,0786 0,0786

S 0,3428 - 0,0786 0,0786

Mol H2SO4 = V x %

= 0,042 x 0,2

= 0,0084

Na2O.nSiO2 + H2SO4 Na2SO4 + nSiO2 + H2O

M 0,0786 0,0084 - - -

R 0,0084 0,0084 0,0084 0,0084 0,0084

S 0,0702 - 0,0084 0,0084 0,0084

Mol Na2SiO3 x Mr = a gram

0,0702 x (23x2 + 28 + 16x3) = a gram

0,0702 x 122 = 8,5644 gram