NIM : 011200316

NERACA MASSA DAN PROSES DIAGRAM H2O2 SEBAGAI OKSIDATOR UNTUK BLEACHING PULP

Hidrogen peroksida (H2O2) adalah cairan bening , agak lebih kental daripada air,

yang merupakan oksidator kuat. Senyawa ini ditemukan oleh Louis Jacques Thenard pada

tahun 1818. Sebagai bahan kimia anorganik dalam bidang industri, teknologi yang digunakan

untuk Hidrogen Peroksida adalah auto oksidasi Anthraquinone. Dengan ciri khasnya yang

berbau khas keasaman dan mudah larut dalam air, dalam kondisi normal (ambient)

kondisinya sangat stabil dengan laju dekomposisi kira-kira kurang dari 1% per tahun. Salah

satu keunggulan Hidrogen Peroksida dibandingkan dengan oksidator yang lain adalah

sifatnya yang ramah lingkungan karena tidak meninggalkan residu yang berbahaya. Kekuatan

oksidatornya pun dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.

Karena Hidrogen Peroksida adalah oksidator yang kuat, bahan ini dimanfaatkan

manusia sebagai bahan pemutih (bleach), disinfektan,oksidator, dan sebagai bahan

bakar roket.

Kebutuhan industri akan hidrogen peroksida terus meningkat dari tahun ke tahun.

Sampai saat ini Indonesia masih melakukan impor untuk menutupi kebutuhan di dalam

negeri.

Sebagai Bahan pemutih: Hidrogen Peroksida adalah bahan pemutih yang paling

tepat dan efisien untuk tekstil. Hidrogen peroksida dijual bebas, dengan berbagai merek

dagang dalam konsentrasi rendah (3-5%) sebagai pembersih luka atau sebagai pemutih gigi

(pada konsentrasi terukur). Dalam konsentrasi agak tinggi (misalnya merek dagang

Glyroxyl®) dijual sebagai pemutih pakaian dan disinfektan. Penggunaan hidrogen peroksida

dalam kosmetika dan makanan tidak dibenarkan karena zat ini mudah bereaksi (oksidan kuat)

dan korosif.

Pembersih air: Hidrogen Peroksida juga dipergunakan untuk membersihkan air

limbah yang tercemar polusi seperti : Hidrogen Sulfida (H2S), Phenilics, Cyanides, dan unsur

lain yang terdapat dalam limbah air

Hidrogen peroksida termasuk zat oksidator yang bisa digunakan sebagai pemutih

pulp yang ramah lingkungan. Disamping itu, hydrogen peroksida juga mempunyai beberapa

kelebihan antara lain pulp yang diputihkan mempunyai ketahanan yang tinggi serta

penurunan kekuatan serat sangat kecil. Pada kondisi asam, hidrogen peroksida sangat stabil,

pada kondisi basa mudah terurai. Peruraian hidrogen peroksida juga dipercepat oleh naiknya

suhu. Zat reaktif dalam sistem pemutihan dengan hidrogen peroksida dalam suasana basa

adalah perhydroxyl anion (HOO-) (Denceand Reeve, 1996).

Anion initerbentuk dari penambahan alkali terhadap hidrogen peroksida sebagaimana

persamaan berikut (Lachenal, 1996):

HOOH + HO- ↔ HOO-+ H2O

Ion HOO ini yang mempunyai peran aktif di dalam proses pemutihan, peruraian

hidrogen peroksida sebagaimana persamaan (1)dikenal dengan deprotonation. Dengan

adanya logam-logam transisi seperti Fe, Mn, dan Cu, dekomposisi dari hydrogen peroksida

dalam larutan basa dianggap berlangsung sebagaimana reaksi ionik berikut:

H2O2+ HO2 →H2O +O2+ HO

Logam-logam transisi bertindak sebagai katalis yang mengarahkan dekomposisi

H2O2 mengikuti persamaan reaksi(2) (Duke, Haas 1961). Pada kondisi basa, dengan adanya

katalisator, hasil-hasil dekomposisi hidrogen peroksida antara lain radikal-radikal anion

Hidroksil dan superoksid sebagai zat intermadiate sebagaimana persamaan (2) (Agnemo et

al, 1979). Pada pemutihan dengan hidrogen peroksida diharapkan yang terjadi adalah

persamaan reaksi (1), sedang reaksi dekomposisi yang disebabkan dari pengaruh katalis ion-

ion logam transisi harus dicegah, karena tidak memberikan dampak yang efektif pada

proses pemutihan (Brelid, 1998).

Proses Flow Diagram proses Pulping:

NERACA MASSA

Kapasitas produk : 28.900 ton/tahun = 3648,9899 kg/jamSatuan operasi : kg/jamKemurnian Produk (BSN, 2009, Dence & Reeve, 1998)

Blok Diagram Proses Bleaching dengan H2O2:

Reaksi pada proses bleaching hidrogen peroksida (Henriksson et al, 2009) adalah sebagai

berikut :

Dari data sebelumnya

F10 Selulosa = 98/100 x 3330,2506 kg/jam = 3398,2149 kg/jam

F17Lignin = 98/100 x 26,8201 kg/jam = 27,3674 kg/jam

NLignin = 27,3674 kg/jam : 9700 kg/kmol = 0,002821 kmol/jam

Jumlah pulp akhir adalah 40,464 % dari massa pulp kering sebelumnya (Seo et al, 2010).

Jumlah pulp pada alur 20 = (3330,2506 + 26,8201 + 484,1114) kg/jam = 3841,1821 kg/jam

F10Lignin = (9492,8384 - 3398,2149) kg/jam = 6094,6235 kg/jam

NLignin = 6094,6235 kg/jam : 9700 kg/kmol = 0,628312 kmol/jam

Maka, x = (0,628312 - 0,002821) kmol/jam = 0,6255 kmol/jam

Massa H2O2 yang dibutuhkan untuk bleaching tahap ini adalah 5% dari berat kering pulp

(Seo et al, 2010)

F14H2O2 = 5% x 9492,8384 kg/jam = 474,6419 kg/jam

Alur 13

Jumlah NaOH yang bereaksi

F13NaOH = (3 × 0,6255) × 40 kg/kmol = 75,0588 kg/jam

Kelarutan NaOH dalam air adalah 1,11 x 10-3 kg/m3 (Wikipedia, 2009)

F12Air = 75,0588 kg/jam : (1,11x 10-3 kg/m3 x 1000 kg/m3) = 67,6205 kg/jam

Alur 19

F19RCHC(COONa)2 = 0,6255 kmol/jam x 9722 kg/kmol = 6081,111 kg/jam

F19CH3COONa = 0,6255 kmol/jam x 82 kg/kmol = 51,2902 kg/jam

F19CH3OH = 0,6255 kmol/jam x 32 kg/kmol = 20,0157 kg/jam

F19H2O2 = (474,6419 – 21,2667) kg/jam = 453,3749 kg/jam

Alur 15

Konsistensi air yang diperlukan pada proses bleaching peroksida adalah 15% (Dence & eeve,

1996)

Jumlah air = 63285,5893 - 9492,8384 kg/jam = 53792,7509 kg/jam

Air yang terbentuk = 0,6255 kmol/jam x 18 kg/kmol = 11,2588 kg/jam

Wash Vacuum Filter II (H-332)

Fungsi : untuk memisahkan zat-zat yang dapat terlarut dalam air dari pulp

Neraca Massa Total

F17 + F18 = F19 + F20

Neraca Massa Komponen

Alur 17

F17 Selulosa = 3398,2149 kg/jam

F17Lignin = 27,3674 kg/jam

F17Air = (53792,7509 + 11,2588) kg/jam = 53804,0097 kg/jam

F17RCHC(COONa)2 = F19 RCHC(COONa)2 = 6081,111 kg/jam

F17CH3COONa = F19CH3COONa = 51,2902 kg/jam

F17CH3OH = F19CH3OH = 20,0157 kg/jam

F17H2O2 = F19H2O2 = 453,3749 kg/jam

Alur 18

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam washer adalah 2,5 : 1 (Kirk &

Othmer, 1978)

Jumlah bahan pada alur 17 = (3398,2149 + 27,3674 + 53804,0097 + 6081,111 + 51,2902 +

20,0157 + 453,3749) kg/jam = 63835,3838 kg/jam

F18Air proses = 2,5 x 63835,2902 kg/jam = 159588,4598 kg/jam

Alur 19

Efisiensi pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)

F19Selulosa = 2/100 x 3330,2506 kg/jam = 67,9643 kg/jam

F19Lignin = 2/100 x 26,8201 kg/jam = 0,5473 kg/jam

F19Air = (53804,0097 + 159588,4598 – 484,1114) kg/jam = 212908,3581 kg/jam

Dari perhitungan tahap bleaching peroksida diperoleh :

F19RCHC(COONa)2 = 6081,111 kg/jam

F19CH3COONa = 51,2902 kg/jam

F19CH3OH = 20,0157 kg/jam

F19H2O2 = 453,3749 kg/jam

Reaktor Peroksida (R-330)

Fungsi : Sebagai tempat proses bleaching dengan menggunakan hidrogen peroksida

Neraca Massa Total

F16 = F17

Alur 16

F16Selulosa = F10Selulosa = 3398,2149 kg/jam

F16Lignin = F10Lignin = 6094,6235 kg/jam

F16Air = air yang diperlukan = 53792,7509 kg/jam

F16NaOH = F13NaOH = 75,0588 kg/jam

F16H2O2 = F14H2O2 = 474,6419 kg/jam

Mixer (M-320)

Neraca Massa Total

F10 + F13 + F14 + F15 = F16

Neraca Massa Komponen

Alur 15

Alur 10

Sesuai perhitungan tahap bleaching peroksida

F10Selulosa = 3398,2149 kg/jam

F10Lignin = F16Lignin = 6094,6235 kg/jam

F10Air = (53792,7509 – 268624,5652 – 67,6205)kg/jam = 26862,5652 kg/jam

Alur 13

F13NaOH = F16NaOH = 75,0588 kg/jam

F13Air = F12Air = 67,6205 kg/jam

F14H2O2 = F16H2O2 = 474,6419 kg/jam

Dilution Tank (M-310)

Neraca Massa Total

F11 + F12 = F13

Neraca Massa Komponen

Dari perhitungan tahap bleaching peroksida diperoleh :

Alur 11

F11NaOH = F16NaOH = 75,0588 kg/jam

Alur 12

F12Air = F13Air = 67,6205 kg/jam