LAPORAN PRAKTIKUM

KIMIA INDUSTRI

PROSES PRODUKSI ALUM (TAWAS)

Kelompok A9:

Zulfiani Zulkarnaini 140210080091

Dorris Nainggolan 140210080093

Sylvi Qurrotul Aini 140210080097

LABORATORIUM KIMIA INDUSTRIJURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PADJADJARAN

BANDUNG2011

PROSES PRODUKSI ALUM (TAWAS)

I. TUJUAN

- Mengaplikasikan perhitungan stoikiometri dalam skala industri.

- Membuat koagulan (tawas) semi pilot

- Mempelajari proses, operasi pembuatan tawas

- Menghitung ekonomi pembuatan tawas dan dapat menghitung HPP tawas

II. PRINSIP PERCOBAAN

- Pembentukan Garam Rangkap

Terbentuk apabila dua garam mengkristal secara bersamaan dalam

perbandingan molekul tertentu

- Kristalisasi

Proses pembentukan kristal yang didasari atas pemisahan senyawa dari

larutannya karena perbedaan kelarutan dalam pelarut panas dan dingin.

III. REAKSI

Alum dari alumunium hidroksida dibuat dengan jalan mereaksikan Al(OH)3

dengan asam sulfat (H2SO4) degan reaksi seperti dibawah ini:

Al3+(aq) + NH4

+aq) + 2SO4

-(aq)

+ 12H2O (ι) NH4(SO4)2.12H2O(s)

Reaksi parsialnya:

a. Pembuatan tawas

2 Al(OH)3 + 3H2O Al2(SO4)3 + 6 H2O

(tawas butek)

BAB II

TEORI DASAR

Alum adalah sulfat ganda dari alumunium sulfat dengan kalium atau

ammonium sulfat lain. Alum dapat ditemukan di alam di beberapa belahan dunia

tapi tidak di Britain. Di negara ini alum diproses dari batuan atau bijih yang

mengandung pirit besi. Di abad pertengahan alum sangat penting di beberapa

industri alum digunakan sebagai mordant untuk pewarnaan alami suatu benda.

Dalam pembuatan kertas alum berperan sebagai zat adesif untuk mengikat serat

kertas. Dalam proses penyamakan alum digunakan untuk meningkatkan

kelenturan kulit. Alum juga digunakan sebagai bahan obat-obatan (Yusuf,2008).

Tawas atau alum merupakan persenyawaan garam kompleks yaitu yang

mempunyai rumusan kimia K 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 24H 2 O dan Na 2 SO 4 Al 2

(SO 4 ) 3 24H 2 O. Bahan galian ini banyak kegunaannya yaitu sebagai bahan

untuk membersihkan air, bahan cat, bahan penyamak kulit, bahan persenyawaan

kimia, sumber natrium dan kalium pada bahan-bahan antiseptik, pengawet

minuman dan obat-obatan. Persenyawaan kedua zat kimia ini membutuhkan

media. Media atau medium berasal dari kata latin “medius” yang berarti ‘tengah’

atau ‘antara’. Secara umum pengertian media simulasi adalah semua bentuk

perantara yang dipakai orang menyebar ide, sehingga ide atau gagasan itu sampai

pada penerima. Di lain pihak media simulasi pembelajaran adalah segala sesuatu

yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan (message) , merangsang pikiran,

perasaan, perhatian dan kemauan siswa sehingga dapat mendorong proses

belajar(Awalbarri,2008).

Di Amerika Serikat, 1500 kaleng alumunium didaur ulang setiap detik

dengan menyimpan energi sebesar 95% daripada peleburan bijih bauksit.

Walaupun kaleng alumunium didaur ulang untuk membuat lebih banyak produk

alumunium, potongan alumunium dapat pula digunakan untuk membuat alum.

Alum adalah bahan kimia yang digunakan untuk banyak aplikasi termasuk

pemurnian air, semen marmer, bahan peledak, penyamakan, pengerasan gelatin,

soda kue, penjernihan gula, pengerasan perekat, dan sebagai bahan penyegar

dalam obat-obatan (Wilcox&Wilcox,1995).

Bauksit dinamai di sebuah desa Les Baux de Provence di Perancis Selatan,

yang pertama kali ditemukan pada 1821 oleh ahli geologi Pierre Berthier.

Bauksit terbentuk secara alami, material heterogen yang mengandung satu atau

lebih mineral alumunium hidroksida, ditambah berbagai campuran silica, besi

oksida, titanium, alumunium silikat, dan pengotor-pengotor lain dalam jumlah

yang kecil. Bauksit adalah batuan sediment dihasilkan dari in situ cuaca kimia

yang biasanya pada kondisi iklim antara tropis dan subtropics.

Bauksit

(Carey,2000)

Mineral alumunium hidroksida utama yang ditemukan dari berbagai

bagian dengan bauksit adalah gibbsite dan polimorf boehmite dan diaspore.

Bauksit diklasifikasikan berdasarkan tujuan aplikasi komersial: abrasive, semen,

bahan kimia, bahan metalurgi, refraktor, dan lain-lain(Gana,2009).

Produksi bauksit (mendekati 85%) diproses menjadi alumunium oksida (Al2O3,

juga dikenal sebagai alumina) melalui zat kimia basah, proses Bayer. Hasil Al2O3

kemudian direduksi menjadi logam (Al) melalui proses elektrolisis, Hall-Heroult

proses (Chadwich,1985).

Bauksit adalah bahan mentah yang secara luas digunakan dalam produksi

alumunium pada skala komersial. Bahan mentah lain, seperti anorthosite, alunite,

buangan batubara, dan minyak dari batuan, selebihnya ditambah sumber Al2O3

yang potensial. Meskipun ini akan membutuhkan fasilitas dan teknologi baru,

Al2O3 dari bahan nonbauksit dapat memuaskan kebutuhan utama logam,

refraktori, bahan-bahan kimia alumunium, dan abrasive. Pembuatan mullite,

dihasilkan dari kyanite dan sillimanite, ditukar dengan bauksit berdasarkan

refraktori. Meskipun lebih mahal, silicon-karbida dan alumina-zirkonia ditukar

dengan bauksit berdasarkan abrasive(Gana,2009).

Deodorant kristal tawas adalah alum, suatu kristal garam mineral. Kristal

terbentuk di daerah vulkanik di Asia, dan baru digunakan beberapa abad sebagai

sumber perlindungan antibakteri terhadap bau. Alum dibuat tanpa penambahan zat

kimia beracun, bau atau minyak. Kristal deodoran 100% ramah lingkungan dan

belum pernah dites terhadap hewan.

Tawas

(Syafrizal,2010)

Ekstraksi pertama secara komersial terhadap alumina (Al2O3) dari bauksit

dilakukan oleh Henri Sainte-Claire Deville pada sekitar tahun 1854.

Segera setelah itu, pada 1888, Karl Joseph Bayer memberi penjelasan yang

sekarang dikenal sebagai Bayer Proses, yang mengarahkan pada penuruna

dramatis harga logam alumunium. Sekarang, alumunium merupakan komoditas

harian, lebih baik daripada logam sebelumnya(Zulhaidir,2010).

Proses Bayer, yang merupakan metode pengolahan alumina yang ekonomis dapat

dirngkas secara sistematik dalam diagram alir,

dan melibatkan operasi berikut(Team teaching,2008):

Penambangan

Pengendapan alumina pada suhu bertingkat

Penambahan flokulan

Pengendapan Gibbsite murni

Regenerasi larutan untuk daur ulang

Pemanasan Gibbsite sampai 1100ºC (kalsinasi) untuk memberikan

alumina

Beberapa contoh tawas, cara membuat dan kegunaannya(Syafrizal,2010) :

1. Natrium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas natrium) dengan

formula NaAl(SO4)2. 12h2O digunakan sebagai serbuk

pengembang roti.

2. Kalium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas kalium) dengan

rumus KAl(SO4)2. 12H2O digunakan dalam pemurnian air,

pengolahan limbah, dan bahan pemadam api. Tawas kalium dibuat

dari logam aluminium dan kalium hidroksida. Logam aluminium

bereaksi secara cepat dengan KOH panas menghasilkan larutan

garam kalium aluminat.

2Al(s) + 2K+(aq) + 2OH-(aq) + 6H2O(l) ——> 2K+(aq) +

2Al(OH)4-(aq) + 3H2(g)

ion aluminium, Al(OH)4- yang bersifat ampoter jika direaksikan

dengan asam sulfat, diendapkan sebagai aluminium hidroksida,

tetapi larut pada pemanasan.

2K+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 2H+(aq) + SO42-(aq) —–>

2Al(OH)3(s) + 2K+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l)

2Al(OH)3(s) + 6H+(aq) + 3SO42-(aq) —–> 2Al3+(aq) + 3SO42-

(aq) + 6H2O(l)

jika larutan kalium aluminium sulfat dodekahidrat yang hampir

jenuh didinginkan maka akan terbentuk kristal-kristal yang

berbentuk oktahedron.

3. Amonium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas amonium) dengan

formula NH4Al(SO4)2.12H2O digunakan sebagai acar ketimun.

4. Kalium kromium(III) sulfat dodekahidrat (tawas kromium) dengan

formula KCr(SO4)2.12H2O digunakan sebagai penyamak kulit

dan bahan pembuat kain tahan api. tawas kromium dapat diperoleh

dengan cara mereduksi ion dokronat dari kaliium dikromat

K2Cr2O7, menjadi kromium(III) dalam larutan asam sulfat dengan

reduktor etanol, C2H5OH.

8H+(aq) + CrO72-(aq) + 3C2H5OH(aq) —–> 3CH3CHO(aq) +

2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

ion sulfat dari asam sulfat dan ion kalium dari kalium dikromat

bergabung dengan ion kromium(III) membentuk kristal tawas

kromium yang terbentuk oktahedron dan berwarna violet sampai

hijau gelap jika larutan yang pekat didinginkan.

K+(aq) + Cr3+(aq) + 2O42-(aq) + 12H2O(l) —–> KCr(SO4)2.

12H2O(c)

5. Amonium besi(III) sulfat dodekahidrat (tawas besi(II)) dengan

formula NH4Fe(SO4)2.12H2O digunakan untuk mordan pada

pewarnaan tekstil. Tawas ini dibuat dengan mengoksidasi ion

besi(II) menjadi ion besi(III) dengan asam nitrat dalam larutan

amonium sulfat.

2H+(aq) + NO3-(aq) +Fe2+(aq) —–> Fe3+(aq) + NO2(g) +

H2O(l)

ion amonium dan ion sulfat dari amonium sulfat, (NH4)SO4,

mengkristalkan ion besi(III) sebagai tawas besi(III).

NH4+(aq) + Fe3+(aq) + 2SO42-(aq) + 12H2O(l) —–>

NH4Fe(SO4)2. 12H2O(c)

Untuk setiap kali pembuatan tawas, sebagian pelarut mungkin

perlu dikurangi dengan cara penguapan untuk menghasilkan

larutan jenuh yang kemudian menghasilkan kristal tawas pada

waktu didinginkan. Untuk mendapatkan kristal yang berukuran

besar, pendinginan larutan jenuh harus dilakukan secara pelan-

pelan.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

A. Alat:

1. Beaker glass 1000 mL

2. Neraca teknis

B. Bahan:

1. Aquadest

2. Aluminium hidroksida ( Al(OH)3 )

3. Asam sulfat teknis

Gambar alat pada pembuatan Tawas

3.2 Prosedur

Sebanyak 100 gram alumunium hidroksida ditimbang dengan

menggunakan neraca teknis. Selanjutnya dilarutkan dengan Aquades 200 mL.

Kedua zat ini kemudian dicampurkan ke dalam Beaker glass. Kemudian

ditambahkan larutan Asam sulfat teknis sebanyak 200 mL tetes demi tetes sambil

dilakukan pengadukan secara terus menerus.

BAB 1V

DATA PENGAMATAN & PERHITUNGAN

PERHITUNGAN

Pada percobaan ini berat tawas yang dihasilkan adalah: 121,969 gram

Stoikiometri:

a. Pembuatan tawas butek

2 Al(OH)3 + 3H2O Al2(SO4)3 + 6 H2O

100 g 200 g 1,28 mol

1,28 mol 2,04 mol

Massa alum = mol alum x Mr Alum

= (1,28 mol) x (237 g.mol-1) = 303,36 g.

Harga beli bahan:

Harga Al(OH)3 di pasaran = (100 g) x (Rp 3.500,00) = Rp 350.000,00

Harga (NH4)2SO4 di pasaran = (100 g) x (Rp 700,00) = Rp 70.000,00

Total pengeluaran untuk 303,36 g = Rp 420.000,00

Harga satuan produksi = (Rp 420.000,00) : (303,36 g) = Rp 1.384,00

Upah pegawai = 2 orang @Rp 50,00 per kg = Rp 100,00 per kg

Jadi harga jual satuan = Rp 2.000,00 per kg

Biaya produksi untuk produksi 1 ton per hari = (1000 kg) x (Rp 1.384,00

per kg)

= 1.384.000,00

Harga jual untuk produksi 1 ton per hari: = (1000 kg) x (Rp 2.000,00

per kg)

= Rp 2.000.000,00

Keuntungan yang diperoleh dari pemesanan 1 ton per hari:

Biaya produksi: 1000 kg@Rp 1384,00 per kg = Rp 1.384.000,00

Upah pekerja: 1000 kg@Rp 100,00 per kg = Rp 100,000,00 +

Total pengeluaran produksi total = Rp 1.484.000,00

Laba penjualan:

Harga jual: 1000 kg@Rp 2.000,00 per kg = Rp 2.000.000,00

Biaya produksi total = Rp 1.4 8 4.000,00 -

Laba = Rp 516.000,00

Jadi laba yang diperoleh dari produksi satu ton per hari adalah Rp 516.000,00

dengan harga jual satuan Rp 5.000,00 per kg.

BAB V

PEMBAHASAN

Percobaan ini bertujuan untuk mengaplikasikan perhitungan stoikiometri

dalam dalam skala industri, membuat koagulan(tawas) semi pilot, mempelajari

proses operasi pembuatan tawas, serta menghitung ekonomi pembuatan tawas dan

dapat menghitung HPP tawas.

Tawas suatu nama dagang atau biasa dikenal juga dalam bahasa ilmiah

alum sulfat Al2(SO4)3 banyak digunakan sebagai koagulan di dalam pengolahan air

maupun limbah. Tawas sangat efektif mengendapkan partikel yang melayang baik

berupa suspensi maupun koloid. Selain sebagai koagulan, tawas juga dikenal

sebagai zat aditif untuk antirespirant (deodorant).

Terdapat dua cara untuk memperoleh tawas, yaitu

1. proses bauksite

tawas langsung diperoleh dengan mereaksikan bauksit dan asam sulfat

dimana kandungan tawas yang diperoleh berkisar 50%.

2. proses Al(OH)3

tawas diperoleh dengan mereaksikan Al(OH)3 dan asam sulfat membentuk

alum sulfat.

Dalam praktikum kali ini tawas dibuat dari Al(OH)3 dan asam sulfat H2SO4

dengan reaksi:

2 Al(OH)3 + 6H2O + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 12H2O

Alumunium (alum) sulfat dikenal dengan tawas dapat berfungsi sebagai

penjernih air karena dapat mengabsorpsi pengotor-pengotor dalam air yang keruh.

Penggunaan tawas ini dapat diaplikasikan pada pengolahan air limbah di sungai-

sungai.

Tawas dapat dibuat dari tawas dengan air dan asam sulfat. Prosedur

pertama ialah melarutkan padatan tawas dengan air. Awalnya, tawas sulit larut

dalam air pada suhu ruang. Oleh kerena itu, harus dilarutkan dalam air panas

sebab adanya perbedaan kelarutan dalam air panas dan dingin. Pemanasan dapat

menambah kelarutan karena dengan pemanasan interaksi atau tumbukan antar

partikel larutan meningkat. Pada suhu kamar, interaksi partikel satu sama lain

terbatas. Akan tetapi, dengan pemanasan energi kinetik masing-masing partikel

akan bertambah sehingga partikel-partikel mudah bergerak, berinteraksi, dan

bertumbukan satu sama lainnya. Untuk memudahkan dalam pelarutan tawas juga

dilakukan pengadukan. Metode konvensional ini juga dapat meningkatkan

interaksi antar partikel. Dengan meningkatnya interaksi tersebut kelarutan akan

meningkat.

Sehabis semua tawas larut dalam air, padatan putih amonium sulfat

(NH4)2SO4 ditambahkan. Penambahan amonium sulfat ini berfungsi untuk

membentuk tawas bening yaitu Al2(SO4)3. Setelah semua amonium sulfat larut,

pada larutan kemudian didinginkan pada suhu kamar. Pada saat ini terbentuklah

kristal. Kristal tawas terbentuk karena pada saat didinginkan kepolaran air relatif

menurun sehingga kepolaran air dan tawas relatif berbeda. Menurut prinsip “like

dissolved like” suatu zat akan mudah larut dalam pelarut yang memiliki kepolaran

relatif sama. Karena kepolarannya berbeda maka tawas akan mengkristal kembali

atau cenderung keluar dari larutannya dan mengendap.

Untuk merangsang timbulnya kristal, larutan yang masih panas

didinginkan pada suhu kamar. Prosedur ini dilakukan setelah semua amonium

sulfat larut, kemudian larutan dipindahkan ke dalam wadah.

Kristalisasi merupakan suatu proses pembentukan kristal dari suatu larutan

jenuh karena perbedaan pelarut pada keadaan panas dan dingin. Ukuran kristal

yang terbentuk selama pengendapan, tergantung pada dua faktor penting yaitu laju

pembentukan inti atau nukleasi dan laju pertumbuhan kristal.

Laju pertumbuhan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk

dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak sekali kristal yang

akan terbentuk, tetapi tak satupun dari inti akan tambah menjadi terlalu besar. Jadi

terbentuk endapan yang terdiri dari partikel-partikel kecil. Laju pembentukan inti

tergantung pada derajat lewat jenuh (supersaturasi) dari larutan. Makin tinggi

derajat lewat jenuh, makin besarlah kemungkinan untuk membentuk inti baru, jadi

semakin besarlah laju pembentukan inti.

Laju pertumbuhan kristal merupakan faktor lainnya yang mempengaruhi

ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan berlangsung. Jika laju inti

tinggi, kristal besar-besar terbentuk. Namun sebaliknya diciptakan kondisi-kondisi

pada mana lewat jenuhnya sedang-sedang saja, yang hanya memungkinkan

terbentuknya sejumlah inti yang relatif sedikit, yang setelah itu dapat timbul

menjadi kristal-kristal besar (Bassett et al., 1994).

Proses pembentukan kristal dijelaskan sebagai berikut. Tahap pertama

pada pembentukan kristal dimulai dengan pembentukan inti kristal (nukleasi)

dalam hal ini partikel-partikel tawas mulai membentuk inti kristal yaitu pasangan

beberapa partikel menjadi butir-butir sangat kecil. Tahap berikutnya adalah

pertumbuhan kristal yaitu inti tersebut menarik partikel-partikel lain sehingga

kumpulan dari beberapa molekul tumbuh menjadi butiran lebih besar.

Percobaan ini akan meningkatkan produktivitas, karena tawas bening lebih

mahal Rp 500/kg daripada tawas berwarna kusam sehingga tawas bening lebih

menguntungkan.

Pada prosedur pembuatan tawas (alum) dalam hal ini langsung

menggunakan tawas, Al2(SO4)3. Tawas dapat dibentuk menjadi alum dengan cara

mereaksikannya(mencampurkan) denagn amonium sulfat(pupuk ZA, (NH4)2SO4 ).

Reaksi yang terjadi diantara keduanya merupakan reaksi ionik, karena pada

akhirnya terbentuk garam rangkap. Dimana dalam hal ini tawas dan amonium

sulfat yang merupakan golongan garam, mengendap secara bersamaan

menghasilkan alum.

Pada prosedur ini dilakukan pemanasan, dimana sebelumnya tawas

dilarutkan dalam air. Namun karena klurang larut diperlukan pemanasan. Molekul

zat padat tawas akan pecah dari yang besar hingga kecil. Hal ini disebabkan

karena pemanasan akan meningkatkan energi kinetik. Sehingga akan membuat

partikel-partikel dalam tawas dan air bergerak cepat dan bebas. Sehingga molekul

tawas semakin mengecil dan larut semuanya.

Selanjutnya dilakukan penambahan amonium sulfat. Seperti diutarakan

semula penambahan ini berfungsi untuk membentuk garam rangkap. Dimana

kristal garam rangkap dibentuk melalui proses kristalisasi. Proses ini bertujuan

untuk membentuk kristal sebagai akibat perbedaan kelarutan yang dipengaruhi

perbedaan suhu panas dan dingin. Pada proses pemanasan seluruh zat ini larut

namun pada saat dingin, terbentuk kristal kecil. Bentuk kristal yang kecil ini

dipengaruhi karena laju pembentukan kristal lebih besar dibanding laju

pembentukan initi. Laju pembentukan kristal ini terjadi karena ketika dilarutkan

kondisi yang terjadi tidak terlalu jenuh atau biasa-biasa saja. Hal ini

meneeyebabkan kristal langsung terbentuk dan dengan ukuran yang kecil. Kristal

yang terbentuk ini kemudian disaring dan ditimbang dengan hasil:121,969 gram.

BAB VI

PENUTUP

Kesimpulan

1. Perhitungan stoikiometri dapat digunakan dalam skala industri.

2. Koagulan (tawas) semi pilot dapat dibuat dari percobaan ini dengan berat

121,969 gram

3. Operasi dan proses pembuatan tawas dapat dipelajari dari percobaan ini.

4. Hargajual untuk produksi 1 ton per hari: Rp 2.000.000,00

Total pengeluaran produksi total Rp 1.484.000,00

Jadi laba yang diperoleh dari produksi satu ton per hari adalah Rp

516.000,00 dengan harga jual Rp 2.000,00 per kg.

DAFTAR PUSTAKA

Awalbarri.2008.Pengertian Tawas.

http://awalbarri.wordpress.com/2008/12/25/pengertian-tawas/

Bassett, J. , R. C. Denney, G. H. Jeffery, dan J. Mendham. 1994. Buku Ajar Vogel

Kimia Alanisis Kuantitatif Anorganik, diterjemahkan oleh A. H.

Pudjaatmaka dan L. Setiono. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.

Carey,A.F.2000.Organic Chemistry.Fourth Edition.McGraw Hill.New York.

Chadwich,TF. 1985. General Chemistry & Inorganic Chemistry, second edition.

S.Anand &Company.New Delhi.

Gana,R.2009.Bauksit. http://regest.wordpress.com/2009/10/17/bauksit-indonesia/

Syafrizal,E.2010. Tawas dan Manfaatnya dalam Kehidupan Sehari-hari.

http://erfins.wordpress.com/2010/12/27/tawas-dan-manfaatnya-dalam-kehidupan-

sehari-hari/

Team Teaching Prakt. Kimia anorganik. 2008. Modul praktikum kimia anorganik.

Gorontalo: UNG. http:\\boraks dan tawas jadi salatit. htm

Wilcox,M & Wilcox,Jr.C.1995. Experimental Organic Chemistry A Small-Scale

Approach.Prentice Hall.New Jersey.

Yusuf,M.2008. Penjernih Air untuk Problem Air   anda .

http://oasezam.wordpress.com/2008/10/26/penjernih-air-untuk-problem-air-anda/

Zulkhaidir.2010.Pembuatan Tawas.

http://zulkhaidir.wordpress.com/2010/01/16/pembuatan-tawas/