METODA EKSTRAKSI CAIR-CAIR SEBAGAI ALTERNATIF UNTUK

Metoda Ekstraksi Cair-Cair sebagai Alternatif untuk Pembersihan Lingkungan Perairan dari Limbah Cair Industri Kelapa Sawit Agus M. H. Putranto

Abstract: Telah dilakukan penelitian tentang pembersihan lingkungan perairan melalui metoda ekstraksi cair-cair dalam rangka mengurangi polusi lingkungan yang dihasilkan oleh limbah cair industri kelapa sawit, yang manfaatnya dapat sebagai bahan dasar industri makanan dan farmasi. Metode ini bermanfaat untuk mengekstraksi limbah cair yang mengandung gugus yang bersifat hidrofil dan lebih sukar menguap daripada air. Apabila dibandingkan dengan metode pengendapan yang konvensional untuk larutan dengan konsentrasi asam yang tinggi, maka metode ini lebih cocok untuk larutan dengan konsentrasi asamasam karboksilat kurang dari 3%. Apabila dibandingkan dengan limbah cair agroindustri sebenarnya, maka pada penelitian ini dipergunakan limbah model yang berisi 5 g/l dan 10 g/l asam butirat dalam larutannya. Penelitian dilakukan dalam berbagai konsentrasi pelarut mulai dari 30% - 80% volume TBF dan TEF sebagai pelarut utama dalam campuran dengan dodekana sebagai pelarut pendamping (diluent). Pengurangan massa jenis dan viskositas yang dimiliki pelarut utama, oleh adanya diluent akan sangat membantu dalam proses ekstraksi dan transfer massa. Persentase asam terekstraksi dalam fasa organik dalam rasio pelarut secara volumetri telah ditentukan dalam penelitian ini, yaitu kemampuan maksimum pelarut TBF pada 80% v/v mencapai 53,34% dan 52,78% untuk pelarut TEF. Selanjutnya dari sifat ketidaklarutan dalam air dan kemampuan ekstraksinya, TBF dan TEF, belum dapat dipromosikan sebagai ekstrakstan untuk penggunaan dalam industri kelapa sawit, dikarenakan tidak semua asam butirat yang ada di dalam limbah cair tersebut dapat diekstraksi. Kata Kunci: ekstraksi cair-cair, asam butirat, TBF, TEF, polusi perairan.

Sebagai contoh, manusia dalam

PENDAHULUAN ilmu

mengeksplorasi alam, menggunakan

pengetahuan dan teknologi hingga

teknologi tidak ramah lingkungan,

saat ini, telah banyak memberi

kemudian membuang limbahnya ke

manfaat bagi kesejahteraan hidup

perairan, tanpa melalui perlakuan

manusia,

berupa

terlebih dahulu, sehingga mening-

kemudahan di segala bidang dalam

galkan polutan sangat berbahaya

memenuhi kebutuhan hidupnya di

bagi flora maupun fauna yang hidup

muka bumi ini. Namun disisi lain

di perairan tersebut. Apabila flora

dampak

kemajuan

dan fauna yang telah terkontaminasi

mengakibatkan

oleh polutan kemudian dikonsumsi

Melihat

teknologi

antara

negatif telah

kemajuan

lain

dari

oleh

kerusakan lingkungan cukup serius.

manusia,

Staf Pengajar Jurusan Kimia FMIPA Universitas Bengkulu

158

maka

akhirnya

159

Putranto, A. M. H, Metoda Ekstrasi Cair-Cair ..............

manusia

juga

yang

akan

dan memiliki kemurnian yang tinggi. Dengan

menanggung resikonya. Pembuangan limbah cair dari

demikian

membersihkan

industri

pencemaran

sawit

ternyata

ini

bermanfaat ganda. Disamping dapat

hasil produksi agroindustri seperti kelapa

metoda

lingkungan asam-asam

dari organik

mengandung asam-asam karboksilat

yang larut dalam limbah cair, asam-

dan asam lemak bebas termasuk

asam karboksilatnya dapat dijual

didalamnya asam butirat yang dapat

kembali, sebab memiliki kemurnian

mengganggu kelestarian lingkungan.

yang tinggi.

Asam-asam karboksilat dan asam

Metoda

ekstraksi

cair-cair

inipun

mengalami

inovasi

lemak bebas yang terlarut dalam

(LLE)

limbah cair ini

beberapa

apabila dibiarkan,

kali

dalam

hal

peng-

jelas akan mengganggu kehidupan

gunaan jenis pelarut organiknya.

biota yang ada diperairan. Oleh

Mulai

sebab, itu perlu dilakukan pengolah-

ketone, eter dan ester, yang kini

an terhadap limbah cair tersebut.

dinilai

dari

penggunaan

memiliki

alkohol,

daya

ekstraksi

limbah

rendah, ditandai dengan rendahnya

cair agroindustri dengan metoda

harga koefisien partisinya. Nilai koe-

pengomplekskan,

pengendapan,

fisien partisi (m) adalah merupakan

destilasi, pertukaran ion dan lain

perbandingan fraksi massa antara

sebagainya, telah dikenal sejak dulu.

zat yang berada pada fasa organik

Namun,

tersebut

dengan

fraksi

Dengan

berada

pada

Teknik

dinilai

pengolahan

metoda-metoda tidak

ekonomis.

massa fasa

zat

air.

yang

Dengan

perkembangan sains dan teknologi,

diketemukannya pelarut organik tipe

telah ditemukan cara pengolahan

organo phosphor dan amina tersier

limbah cair tersebut, yaitu

rantai

dengan

panjang,

maka

persoalan

cair-cair/Liquid-

tentang rendahnya harga koefisien

liquid Extraction (LLE). Keunggulan

partisi dapat teratasi. Dikarenakan,

metoda

kedua tipe pelarut tersebut memiliki

metoda

ekstraksi

ini

antara

lain,

pelarut

organik yang dipergunakan dapat

daya

didaur ulang, sehingga dapat terus

mengetahui

reaksi yang terjadi

digunakan, asam-asam karboksilat

antara

asam

karboksilat

hasil ekstraksinya dapat dipisahkan

gugus

fungsi

antara satu asam

masing-masing pelarut ini, maka

dengan lainnya

ekstraksi

tinggi.

yang

ada

Dengan

dengan dalam

160

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (158 – 172)

akan diketahui pelarut mana yang

mulai

memiliki daya ekstraksi lebih tinggi.

Sedangkan

Industri pengolahan kelapa

dari

30%

-

80%

perbandingan

(v/v). volume

antara fasa organik (pelarut organik

sawit dalam produksinya menghasil-

+

kan asam-asam lemak yang larut

(larutan asam butirat dalam air)

dan tidak larut dalam air. Asam

adalah 1 : 1. Campuran fasa organik

stearat, asam palmitat, asam lino-

dengan fasa air kemudian dikocok

leat, asam oleat adalah merupakan

selama 3 jam sebagai proses kontak

asam-asam lemak tidak bebas yang

ekstrasinya,

tidak larut di dalam air dan persen-

selama 2 jam untuk penyempurnaan

tasenya

sehingga

proses pemisahannya. Kemudian di-

asam-asam tersebut dapat dipisah-

analisa pada fasa airnya untuk me-

kan dengan mudah yang sekaligus

ngetahui kemampuan ekstraksi dari

menjadi produksi utama. Sedangkan

masing-masing pelarut organiknya.

cukup

besar,

diluent)

dengan

kemudian

Ekstraksi

asam lemak bebas dengan rantai

fasa

airnya

didiamkan

cair-cair/Liquid-

karbon pendek sebagai produksi

Liquid

tambahan dengan persentase kecil,

merupakan sistem pemisahan seca-

kebanyakan

air,

ra kimia-fisika dimana zat yang akan

sehingga sulit untuk dipisahkan. Hal

diekstraksi, dalam hal ini asam-asam

ini yang biasanya diabaikan dan

karboksilat atau asam-asam lemak

langsung dibuang sebagai limbah

bebas

cair, sehingga mencemari lingku-

dipisahkan dari fasa airnya dengan

ngan perairan. Maka dalam pene-

menggunakan pelarut organik, yang

litian ini berhasil dipisahkan asam-

tidak larut dalam fasa air, secara

asam karboksilat tersebut dari lim-

kontak

bah cairnya, agar tidak mencemari

maupun diskontinyu (Coeure et al,

lingkungan

1965).

dimurnikan

larut

dan

di

dalam

nantinya

untuk

dijual

dapat

Extraction

adalah

yang larut dalam fasa air,

langsung

Sistem

lagi,

(LLE),

baik

kontinyu

ekstraksi

cair-cair

Extraction)

dengan

sehingga dapat mengurangi beaya

(Liquid-liquid

operasional penanganan limbahnya.

menggunakan pelarut organik untuk

Dalam penelitian

ini dipergunakan

memisahkan asam-asam organik,

limbah

dengan

variasi

mendapatkan perhatian dikalangan

pelarut

para

model

persentase

volume

(v/v)

organo fosfor terhadap diluentnya

peneliti,

beberapa

tahun

belakangan ini. Terutama pemakai-


161

an pelarut organo phosphor seperti,

kaian pelarut secara konvensional

tributilfosfat (TBF), trietilfosfat (TEF)

seperti, alkohol, ketone dan eter

dan pemakaian amine tersier rantai

hanya menghasilkan koefisien partisi

panjang,

triisooktilamine

rendah, ditambah lagi pelarut terse-

(TIOA), trialkilamin (TAA) (Tamada

but banyak larut di dalam air,

et al, 1990; Yang et al,1991; Kirsch

sehingga akan sangat merugikan

and Maurer,1997). Mengingat pema-

(Kertes and King, 1986).

misalnya

O H3C

(CH2)3

O

H3C

(CH2)3

O

H3C

(CH2)3

O

xx O xx H O

P

C

R

Gambar 1. Reaksi antara TBF/ TEF dengan asam karboksilat

O H O

O

H

C

R

H Gambar 2. Ikatan hidrogen antara molekul air dengan asam karboksilat

O C8H17 C8H17

N

H

O

C

R

C8H17 Gambar 3. Reaksi ikatan TIOA/TAA dengan asam karboksilat terlihat

pada pemisahan asam karboksilat

dalam ikatan fosfor–oksigen sebagai

dari fasa airnya (Duarte, et al, 1989;

gugus

sebagai

Faizal, et al, 1990; Smagghe, et al,

basa Lewis yang lebih kuat daripada

1991). Pemakaian diluent akan lebih

ikatan karbon–oksigen pada pema-

sinergis

kaian pelarut konvensional, menga-

dalam hal ini TBF, apabila meng-

kibatkan peningkatan koifisien partisi

gunakan diluent yang bersifat polar,

Pada

fosforil

Gambar

1,

berfungsi

dengan

pelarut

utama

162


walaupun memiliki daya ekstraksi

amina (seperti terlihat pada Gambar

lebih, namun kebanyakan diluent

3) akan sangat dipengaruhi jenis

yang polar lebih banyak larut dalam

diluent yang dipergunakan. Pada

air, sehingga akan merugikan proses ekstraksinya (Malmary et al, 2000). Pada

Gambar

2,

terlihat

ikatan

Gambar

antara

asam

3,

terlihat

karboksilat

dengan TIOA. Seperti hal nya pada

ikatan hidrogen yang terjadi antara

TBF,

molekul air dengan asam karboksi-

elektron hampa (lone pair electron)

latnya. Ikatan hidrogen yang terjadi

pada atom nitrogen akan mampu

pada Gambar 2, dapat dipatahkan

mematahkan ikatan hidrogen antara

oleh adanya gugus fosforil dari TBF,

atom O dan H seperti pada Gambar

karena ikatan antara atom O dengan

1. Sehingga, akan terbentuk ikatan

atom P pada TBF lebih elektronega-

antara

asam

tif daripada ikatan hidrogen antara

TIOA

seperti

atom H dan O pada fasa air.

Apalagi dengan adanya diluent akan

Sehingga,

reaksi

menyebabkan gugus amine lebih

penarikan molekul asam oleh gugus

bersifat basa dan akan menstabilkan

fosforil

pada

pasangan ion yang terbentuk dalam

Gambar 1. Triisooktilamine (TIOA)

fasa organiknya (Marmary et al,

dengan rumus (C8H17)3N memiliki

2000). Selanjutnya, karena kekuatan

sifat

ekstraksi dari pelarut ini merupakan

akan

pada

TBF

kimia-fisika

terjadi

seperti

antara

lain,

maka

adanya

pasangan

karboksilat pada

Gambar

ikatan

pada 20°C) dan massa jenis (ρ =

tersier merupakan pilihan yang tepat

0,816 Kg/dm-3 pada 20°C). Seperti

sebagai pelarut organiknya daripada

keterangan di atas, selisih massa

amina primer dan sekunder. Apalagi

jenis yang baik untuk memudahkan

sifat dari amina primer dan sekunder

proses pemisahan antara fasa orga-

yang larut dalam air, serta amina

nik dan fasa air adalah (Δρ ≥ 0,1

sekunder akan membentuk amida

Kg.dm-3). Faktor ini akan memfasili-

pada

tasi

sistem destilasi. Hal ini hanya akan

pengendapan

dan

pencucian

beaya

maka

3.

viskositas yang tinggi (μ = 15 mPa.s

proses

basa-amina,

dengan

pelarut

amina

dengan

stabilitas antar fasa. Seperti halnya

menaikan

pada TBF, pemakaian TIOA pun

Polaritas

masih memerlukan diluent. Sebab

berpengaruh pada proses ekstraksi-

formasi ikatan asam karboksilat-

nya, semakin polar diluent yang

diluent

produksinya. akan

sangat

163


dipergunakan akan semakin besar

ekstraksi cair-cair, yaitu sebesar 3%

daya

1993).

(b/v). Pada penelitian dengan meng-

Dalam penelitian ini akan digunakan

gunakan pelarut jenis organo fosfor

1-oktanol

yang

dan amina tersier rantai panjang,

sudah terbukti dapat meningkatkan

telah berhasil mengekstraksi asam

daya ekstraksi dari amina tersier.

laktat, asam malat dan asam sitrat,

Disamping itu komposisi campuran

adalah

(pelarut-diluent) juga akan sangat

mono, di dan tri karboksilat.

pemisahnya

sebagai

(King,

diluent

asam–asam

Kemampuan ekstraksi dari

mempengaruhi daya ekstraksinya. Analog dengan sifat kimia–

merupakan

kedua jenis pelarut tersebut (TBF &

fisika dari jenis pelarut organo fosfor,

TIOA)

maka pada penelitian telah diban-

dengan

dingkan kemampuan ekstraksinya

pada

antara Tributilfosfat (TBF) dengan

utama dan pendamping, hal ini juga

Trietilfosfat (TEF). Sedangkan untuk

akan dilihat pada pemakaian pelarut

penelitian

TEF + dilunet dan TAA + diluent.

tahap

kedua,

akan

rantai

panjang,

akan

meningkat

kenaikan

seiring

konsentrasinya

campuran

Melihat

dipergunakan jenis pelarut organik amina

akan

antara

dari

pelarut

mekanisme

reaksi ekstraksi dari masing–masing

dibandingkan kemampuan ekstraksi-

pelarut

nya antara Triisooktilamina (TIOA)

diasumsikan

dengan Trialkilamina (TAA). Dari

pelarut antara TBF + Dodekana

hasil penelitian sebelumnya, pada

dengan TEF + Dodekana memiliki

ekstraksi limbah cair industri gula

kemampuan

tebu menunjukkan bahwa, besarnya

kuat, sehingga memiliki koefisien

konsentrasi asam karboksilat dalam

partisi sama besar untuk masing-

fasa air akan mempengaruhi harga

masing

koefisien partisinya (Putranto, 2000).

digunakan. Hal ini sekaligus menjadi

Dalam penelitian ini diterapkan untuk

hipotesis dari penelitian ini, bahwa:

mengekstraksi larutan model

Ho = Tidak terdapat perbedaan

asam butirat

dari

yang larut dalam

besarnya

secara

teoritis,

bahwa

dapat

pasangan

ekstraksi yang sama

asam

karboksilat

koefisien

partisi

yang

pada

limbah cair industri kelapa sawit,

ekstraksi tersebut.

pada konsentrasi 5 g/L (0,5 %) dan

Ha = Terdapat perbedaan besarnya

10 g/L (1%). Hal ini masih berada

koefisien

dibawah

tersebut.

kemampuan

maksimum

partisi

pada

ekstraksi

164


Adapun luaran secara nyata

Phosphor, akan lebih meningkatkan

dari penelitian ini, diharapkan hasil-

sifat

kepolaran

nya dapat menentukan persentase

(King,1993).

pelarut

tersebut.

asam butirat terekstraksi. Sehingga, didapatkan komposisi pelarut dan konsentrasi

yang

tepat,

METODE PENELITIAN Sesuai

dengan

dengan

batasan

demikian akan dapat menghemat

konsentrasi dalam sistem ekstraksi

biaya produksi dan memberi salah

cair-cair, asam butirat yang dipergu-

satu solusi

nakan dalam penelitian ini tidak

dalam penanganan

melebihi 3%. Pada penelitian ini

limbah cair industri gula tebu. yang

menggunakan konsentrasi 0,5% dan

terjadi pada TBF, dengan adanya

1% dengan asumsi, semakin kecil

pasangan elektron hampa (lone pair

konsentrasinya akan mempermudah

electron) pada atom oksigen akan

proses pemisahannya. Yaitu dengan

mampu mematahkan ikatan hidro-

melarutkan 5 gram/liter air dan 10

gen antara atom O dan H seperti

gram/liter air untuk tiap-tiap asam

pada Gambar 1. Sehingga, akan

butirat yang dipergunakan. Adapun

terbentuk

asam

asam butirat yang digunakan dalam

seperti

proses ekstraksi ini adalah asam

pada mekanisme reaksi di atas.

karboksilat yang mengandung satu

Apalagi dengan adanya diluent akan

gugus karboksilat (-COOH ).

Mekanisme

ikatan

reaksi

antara

karboksilat dengan TBF

menyebabkan gugus phosphor lebih

Untuk mendapatkan harga

bersifat aktif dan akan menstabilkan

koefisien partisi yang besar, sebaik-

pasangan ion yang terbentuk dalam

nya dipergunakan pelarut sebanyak

fasa organiknya (Marmary et al,

mungkin, namun karena perhitungan

2000). Selanjutnya, karena kekuatan

sifat viskositas dan besarnya massa

ekstraksi dari pelarut ini merupakan

jenis

ikatan antara atom Oksigen yang

phosphor dalam hal ini adalah TBF

diperkuat

dengan

atom

dan TEF, akan dicampur dengan

Phosphor,

maka

dengan

mudah

diluentnya dengan komposisi per-

mematahkan

ikatan

akan

dapat

adanya

dari

sentase

pelarut

(V/V)

jenis

mulai

dari

organo

30%

hidrogen antara asam butirat de-

sampai dengan 80% volume. Se-

ngan air. Apalagi dengan kebera-

dangkan untuk memfasilitasi secara

daan rantai Karbon yang terikat oleh

hidrodinamik proses ekstraksinya,


165

perlu ditambahkan sedikit pelarut

HPLC. Kemudian encerkan fasa

pendamping

dodekana.

cair di atas hingga 100 kali,

jumlah

siapkan untuk dianalisis dengan

volume antara pelarut/solvent pada

HPLC. Dengan jumlah volume

fasa organik dengan zat terlarut/

yang sama untuk dipersiapkan

dilute pada fasa cairnya adalah 1 : 1.

analisa dengan IR.

Adapun

(diluent),

perbandingan

Secara garis besar jalannya penelitian ini dapat dibagi dalam dua tahap yaitu, tahap pertama ekstraksi dan

tahap

kedua

adalah

tahap

B. Proses Ekstraksi dengan Pelarut TEF + Dodekana - 50 ml campuran pelarut (TEF) dan diluent (dodekana) ditambah

analisis hasil ekstraksi.

dengan 50 ml larutan yang berisi

A. Proses Ekstraksi dengan Pelarut

asam butirat dalam air, dimasukkan dalam corong pemisah 250

TBF + Dodekana - 50 ml campuran pelarut (TBF)

ml

dikocok

secara

kontinyu

dan diluent (dodekana) ditambah

selama 3 jam dengan mesin

dengan 50 ml larutan yang berisi

pengocok otomatis. Kemudian

asam butirat dalam air, dimasuk-

diamkan campuran di atas agar

kan dalam corong pemisah 250

terjadi keseimbangan dan distri-

ml

busi

dikocok

secara

kontinyu

pemisahan

selama

1–2

selama 3 jam dengan mesin

jam.Selanjutnya pisahkan fasa

pengocok otomatis. Kemudian

cair dengan fasa organiknya.

diamkan campuran di atas agar

- Menimbang 10 gram fasa cair

terjadi keseimbangan dan distri-

kemudian titrasi dengan larutan

busi

0,01

pemisahan

selama

1–2

N,

0,1

N

atau NaOH

jam. Selanjutnya pisahkan fasa

dengan menggunakan Phenol-

cair dengan fasa organiknya.

phtaline (PP) sebagai indikator-

- Menimbang 10 gram fasa cair

nya. Sebagai langkah awal pe-

kemudian titrasi dengan larutan

nentuan kemampuan ekstraksi,

0,01 N, 0,1 N atau 1N

NaOH

sebelum analisa dengan HPLC.

dengan menggunakan Phenol-

Kemudian encerkan fasa cair di

phtaline (PP) sebagai indikator-

atas hingga 100 kali, siapkan

nya.

langkah

awal

untuk dianalisis dengan HPLC.

kemampuan

eks-

Dengan jumlah volume yang

traksi, sebelum analisa dengan

sama untuk disiapkan analisa IR.

Sebagai

penentuan

166


dah serta bersifat polar. Sehingga

HASIL DAN PEMBAHASAN Secara garis besar jalannya

dapat mempermudah transfer asam-

penelitian ini dapat dibagi dalam dua

asam organik dari fasa air ke fasa

tahap yaitu, tahap pertama ekstraksi

organik,

dengan

pelarut

dengan kenaikan koefisien partisi-

organo fosfor, TBF dengan diluen

nya. Namun kebanyakan diluent

dodekana

polar banyak yang larut dalam air,

menggunakan

dan

tahap

berikutnya

yang

dapat

dibuktikan

dengan

maka hal ini sangat merugikan,

menggunakan pelarut TEF dengan

karena proses produksinya menjadi

diluent dodekana.

tidak ekonomis. Sehingga penggu-

adalah

yang

tahap

ekstraksi

Kandungan gugus phosporil

naan diluent dalam penelitian ini

merupakan

tetap

ikatan

antara

menggunakan

Oksigen dan Fosfor dalam TBF

dengan

maupun

merupakan

basa

TEF,

Lewis,

berfungsi adalah

sebagai

merupakan

ekstrakstan yang lebih kuat daripada

pertimbangan

Dodekana, diluent

hidrokarbon

ini

alaifatik

yang inert dan tidak larut dalam air (Blumberg, 1988).

ekstraktan yang mengandung gugus

Transfer asam-asam karbok-

karbonil maupun hidroksil, sehingga

silat dari fasa air ke fasa organik

dapat mengikat asam butirat dalam

sangat dipengaruhi oleh kekuatan

limbah cair dari industri kelapa sawit.

asamnya, untuk asam-asam poli

Dalam hal ini hanya asam-asam

karboksilat besarnya koefisien partisi

karboksilat yang tidak terdesosiasi

sangat

tergantung

saja yang dapat diikat oleh pelarut

derajad

desosiasi

organo fosfor seperti TBF dan TEF.

Sedangkan untuk asam butirat yang

Namun karena karakteristik TBF dan

merupakan

asam

TEF

memiliki

karboksilat,

mengandung

memiliki

fungsional lebih

sebagai

kelemahan,

pelarut

antara

lain

dari

harga

pertamanya.

lemah

sedikit

mono gugus

daripada

kelarutan yang lebih banyak, maka

asam polikarboksilat dan pH inisial

keberadaan

labih kecil dari pKA nya, maka asam

pelarut

pendamping

(diluent) sangat diperlukan untuk

ini

meningkatkan

pelarutnya. (Kertes and King, 1986)

daya

ekstraksinya.

Adapun persyaratan diluen yang

lebih

mudah

ditarik

oleh

(Yang et. al, 1991).

harga

Dari hasil penelitian nampak

viskositas dan massa jenis yang ren-

bahwa semakin tinggi persentase

baik

adalah,

memiliki


167

volume TBF dan TEF akan semakin

dengan pertambahan jumlah volume

meningkatkan

koefisien

pelarutnya. Yaitu, mulai dari 0,06

partisinya. Hal ini bisa diterima,

untuk 5 g/L asam butirat dengan

dikarenakan semakin besar konsen-

pelarut TBF, 0,05 untuk 5 g/L asam

trasi ekstraktan akan menaikkan

butirat dengan pelarut TEF dan 0,04

daya ekstraksinya. Namun perlu

untuk 10 g/L asam butirat dengan

diingat

besar

pelarut TBF dan 0,03 untuk 10 g/L

konsentrasi pelarut TBF dan TEF,

asam butirat dengan pelarut TEF

akan meningkatkan pula viskositas

pada 30% v/v campuran pelarut

pelarut

dan

organik hingga 0,86 untuk asam

kelarutan dari pelarut tersebut dalam

butirat 5 g/L asam butirat dengan

fasa airnya. Hal ini akan berakibat

pelarut TBF dan 0,77 untuk 10 g/L

pada proses dekantasi antara fasa

asam butirat dengan pelarut TEF

organik dan fasa air akan makin sulit

pada 80% v/v campuran pelarut

terpisah,

organiknya.

bahwa,

pada

yang

harga

semakin

organiknya

akhirnya

akan

Apabila

jumlah

lebih lama. Dilain pihak dengan

dimiliki oleh asam butirat, maka

menaikkan volume pelarut, akan

asam ini adalah asam dengan satu

meningkatkan biaya operasionalnya,

gugus karboksilat. Apabila ditinjau

sehinga akan merugikan

pihak

dari panjang rantai karbon yang

industri sebagai pengolah limbah.

terikat pada masing-masing pelarut

Untuk itu dalam penilitian ini dibatasi

organiknya (TBF dan TEF), disini

dengan penggunaan pelarut TBF

tampak bahwa semakin panjang

dan TEF hingga maksimum 80% v/v.

rantai karbon, akan semakin kuat

Dari hasil penelitian nampak

memutus ikatan hidrogen antara

bahwa besarnya koefisien partisi

asam butirat dengan air. Dengan

dari kedua konsentrasi asam butirat

bertambahnya rantai karbon akan

meningkat seiring dengan bertam-

meningkatkan kepolaran pelarutnya,

bahnya

sehingga

pelarut

organik

karboksilat

dari

menambah waktu dekantasi menjadi

volume

gugus

ditinjau

dapat

yang

meningkatkan

dalam campuran pelarut dengan

reaktivitas gugus fosforilnya dan

diluent (dodekana). Kenaikan terse-

menghasilkan koefisien partisi lebih

but merambat secara linier sesuai

besar.

168


Tabel 1. Koefisien Partisi Asam Butirat dengan Pelarut Organo Phosphor + Diluent Pelarut Utama+ Pendamping

: T.B.F/ T.E.F.+ Dodékana

Perbandingan Fasa org dg fasa air : 1 Komposisi larutan

Asam Butirat : 5 g/l Asam Butirat : 10 g/l

Koef Partisi Asam Butirat (5 g/l) Untuk TBF 0,06 0,16 0,28 0,41 0,63 0,86

Persentase Volume TBF/TEF 30 40 50 60 70 80

Koef Partisi Asam Butirat (5 g/l) Untuk TEF 0,05 0,14 0,25 0,38 0,56 0,83

Koef Partisi Asam Butirat (10 g/l) Untuk TBF 0,04 0,13 0,26 0,36 0,50 0,80

Koef Partisi Asam Butirat (10 g/l) Untuk TEF 0,03 0,11 0,23 0,33 0,47 0,77

Koefisien Partisi 5 g/L Asam Butirat

KoefisienPartisi

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 30

40

50

60

70

80

Persentase Vol Pelarut Organik TBF

TEF

Gambar 4. Koefisien Partisi Asam Butirat 5 g/L antara pelarut TBF dan TEF Koefisien Partisi 10 g/L Asam Butirat

KoefisienPartisi

0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 -0.1 30

40

50

60

70

80

Persentas e Vol Pelarut Organik TBF

TEF

Gambar 5. Koefisien Partisi Asam Butirat 10 g/L antara pelarut TBF dan TEF


169

Tabel 2. Persentase Asam Butirat Terekstraks dengan Pelarut Organo Phosphor + Diluen Pelarut Utama+ Pendamping

: T.B.F/ T.E.F.+ Dodékana

Perbandingan Fasa org dg fasa air

:1

Komposisi larutan

Asam Butirat : 5 g/l Asam Butirat : 10 g/l

Persentase volume TBF/TEF 30 40 50 60 70 80

% Asam Butirat Terekstraksi (5g/l ) Untuk TBF 9,11 19, 32 31,56 42,21 48,71 53,34

% Asam Butirat Terekstraksi (5g/l ) Untuk TEF 9,03 18,78 30,34 40,37 45,65 52,78

% Asam Butirat Terekstraksi (10g/l ) Untuk TBF 8,86 18,34 30,76 39,12 44,43 52,11

% Asam Butirat Terekstraksi (10g/l ) Untuk TEF 8,47 18,23 29,51 38,76 43,88 51,63

Pers entas e 5g/ L As am Butirat Tereks traks

Terkestraks

Persentase Asam

55 45 35 25 15 5 30

40

50

60

70

80

Pers entas e Vol Pelarut Organik TBF

TEF

Gambar 6. Persentase Asam Butirat (5g/L) terekestraks oleh Pelarut Organik Persentase 10g/L Asam Butirat Terekstraks

Terkestraks

Persenatse Asam

55 45 35 25 15 5 30

40

50

60

70

80

Persentase Vol Pelarut Organik TBF

TEF

Gambar 7. Persentase Asam Butirat (10g/L) terekestraks oleh Pelarut Organik

170


Gambar 4 dan 5 nampak kenaikan

harga

bertambah

dimengerti

besar.

dengan

pendapat Coeure et al (1965) sema-

volume

kin encer/kecil konsentrasi asam

ini dapat

yang terlarut dalam fasa air proses

dikarenakan

meningkatnya

lebih

Kecenderungan ini sesuai dengan

persentase

pelarut organiknya. Hal

selalu

partisi

koefisien

seiring

pertambahan

partisinya

dengan

persentase

pelarut

organiknya (TBF & TEF)

akan

ekstraksi akan semakin mudah. Gambar 6 dan 7 nampak pula

bahwa,

terjadi

linieritas

menaikkan daya ekstraksinya. Besar

kemampuan ekstraksi mulai dari

nya Koefisien Partisi adalah merupa-

30% v/v sampai dengan 80% v/v

kan

dari

baik untuk pelarut TBF maupun TEF.

kemampuan pelarut tersebut dalam

Peningkatan kemampuan ekstraksi

memisahkan polutan (asam butirat)

ini

dari fasa air ke fasa organiknya.

jumlah/ volume pelarut organiknya.

Sehingga linieritas yang terjadi pada

Hal ini menunjukkan bahwa peran

kenaikan harga koefisien partisi,

pelarut

pendamping

akan menggambarkan pula linieritas

besar,

bahkan

kenaikan kemampuan ekstraksi dari

jumlah

diluen

pelarut tersebut Namun perbedaan

pelarutnya semakin baik. Sedangkan

besarnya koefisien partisi, baik untuk

perbedaan konsentrasi pada asam

konsentrasi 5 g/L maupun 10 g/L

butirat, antara 5 g/L dan 10 g/L

Asam Butirat untuk pelarut TBF dan

nampak bahwa kemapuan ekstraksi

TEF sangat sedikit, bahkan hampir

pelarut akan lebih baik pada polutan

sama. Hal ini dikarenakan perbeda-

dengan konsentrasi yang lebih kecil/

an panjangnya rantai karbon antara

encer. Apabila ditinjau dari jumlah

TBE dengan TEF tidak begitu besar

gugus karboksilatnya, maka asam

yaitu antara empat rantai karbon dan

butirat memiliki gugus karboksilat

dua rantai karbon yang terikat pada

tunggal/ lebih sedikit daripada asam-

pelarut organik tersebut. Sedangkan

asam karboksilat lainnya. Hal ini

apabila dilihat dari perbedaan besar-

sesuai

dengan

nya koefisien partisi antara asam

bahwa

pH inisial asam lebih kecil

butirat dengan konsentrasi 5 g/L dan

dari pKa nya, berarti asam tersebut

10 g/L, maka asam butirat dengan

memiliki Harga pKa kecil. Semakin

konsentrasi 5 g/L harga koefisien

kecil harga pKa akan semakin lemah

salah

satu

indikator

seiring

dengan

peningkatan

tidak

semakin daya

sifat

begitu sedikit

ekstraksi

dari

Asam


171

asamnya, yang berarti sulit terion

limbah cair industri kelapa sawit,

dalam larutan, sehingga menyebab-

karena bernilai ekonomis dan

kan asam dalam posisi sedikit atau

dapat membersih-kan perairan

tidak terdesosiasi. Dalam sistem

dari polusi lingkungan.

ekstraksi cair-cair, maka asam yang

2. Semakin

tinggi

persentase

yang

volume TBF dan TEF dalam -

terdesosiasi.

pelarut organo phosphor (TEF +

Namun secara garis besar dapat

Dodekan) akan dapat mening-

dilihat bahwa dengan peningkatan

katkan kemampuan ekstraksi ter-

jumlah

phosphor

hadap asam butirat yang terkan-

akan meningkatkan jumlah asam

dung dalam limbah cair industri

yang

Peningkatan

kelapa sawit, dengan kemampu-

kemampuan ekstraksi linier dengan

an ekstraks maksimum 53,34%

peningkatan konsentrasi TBF dan

pada konsentrasi 80% v/v TBF

TEF dalam komposisi antara pelarut

dan 52,78 pada 80% v/v TEF.

dengan diluennya. Tidak terdapat

3. Pelarut TBF ternyata memiliki

terekstraksi dalam

adalah

posisi

asam

tidak

pelarut

organo

terkestraksi.

pada

kemampuan ekstraksi lebih baik

penggunaan pelarut organik antara

daripada TEF, walaupun selisih-

TBF dan TEF untuk mengekstreaksi

nya tidak terlampau besar, baik

asam butirat, dikarenakan hanya

untuk konsentrasi asam butirat 5

selisih

saja.

g/L maupun 10 g/L dalam limbah

Namun demikian TBF sedikit lebih

cair industri kelapa sawit. Hal ini

unggul

kemampuan

sesuai dengan mekanisme reak-

terdiri

si dan

perbedaan

yang

dua

rantai

karbon

dalam

ekstraksinya, empat

berarti

karena

buah

dibandingkan

rantai dengan

dari

karbon

TEF

yang

hanya meiliki dua rantai karbon saja.

sifat sebagai pelarut

organiknya,

yaitu

semakin

panjang rantai karbon akan meningkatkan daya ekstraksinya.

SARAN

KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini dapat

Demi

perkembangan

sains

dan tekonologi serta permintaan dari

disimpulkan bahwa: merupakan

kalangan pengusaha agroindustri,

metode/cara yang baik untuk

maka perlu dilakukan inovasi untuk

memisahkan asam butirat dari

menemukan pelarut organik yang

1. Ekstraksi

cair-cair

172


lebih baik agar dapat meningkatkan lagi daya ekstraksinya dan mencari pelarut yang lebih murah/ekonomis. Disebabkan

kedua

jenis

pelarut

organik tersebut di atas, disamping harganya sangat mahal, sangat sulit tersedia di pasaran. Sehingga, untuk penggunaan dalam jumlah besar (Skala Industri) akan terasa cukup membebani

biaya

produksi

nya.

Walaupun asam asam organik hasil ekstraksi ini dapat dimurnikan dan dijual dengan harga tinggi, sehingga dapat menutupi biaya pengolahan limbahnya.

DAFTAR PUSTAKA Achour, J, Malmary, G, Putranto, A, Molinier, J. 1994. Liquid-Liquid Equilibria of Lactic Acid between Water and Tris (6-Methylheptyl) Amine and Tributyl Phosphate in Various Diluents. J. Chem. Eng. Data, 39. 711-713. Coeure, Pierlas, R, Frignet, G, 1965. in ”Extraction Liquid-Liquid”, Transfers of Materials, p.4-7. Duarte, M. M. L, Lozar, J, Malmary, G., Molinier, J, 1989, J. Chem. Eng. Data, 34, 43-45. Faizal, M. 1994. Recupération et Separation des acides oxalique et formique par Extraction LiquidLiquid”. Thèse de Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Toulouse. Harjo, R. 2007. Hidrolisis Minyak Kelapa Sawit Mentah dengan Katalis HCl dan H-Zeolit. Skripsi S1, Kimia-FMIPA-UNIB

Juang, R. S, Huang, R. H. 1997. J. Chem. Eng., 65. 47-53. Kertes, A. S, King, C. J. 1986. Biotechnol. Bioeng. 28. 269-282. King, C. J, Poole, L. J. 1991. Regeneration of Carboxylic AcidAmine Extracts by BackExtraction with an Organic Solution of Volatile Amine. Ind. Eng. Chem. Res. 30. 923-929. King. C. J. 1993. Advance in Separation Techniques Recovery of Polar Organics from Aqueous Solution. 11th International Congres of Chemical Engineering. Chisa Praha. Paper. P2.1, p. 1062. Kirsch, T, Maurer, G. 1993. J. Fluid. Phase. Equilibria. 131. 213-231. Malmary, G, Albet, J, Putranto, A, Hafida, H, Molinier, J. 1998. Measurement of Partition Coefficients of Carboxylic Acids between Water and Triisooctyl Amine Dissolved in Various Diluents. J. Chem. Eng. Data. 43. 849-851. Malmary, G, Albet, J, Putranto, A, Hafida, H, Molinier, J. 2000. Recovery of Aconitic and Lactic Acids from Simulated Aqueous Effluents of the Sugar-Cane Industry through Liquid-Liquid Extraction. J. Chem. Technol Biotechnol. 75. 1-5. Smagge, F. 1991. Separation des Acides Tartrique et Malique par Extraction Liquid-Liquid Valorisation et Depollution des Effluents viti-vinicoles”. Thèse de Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Toulouse. Tamada, J. A. King, C. J. 1990. Ind. Eng. Chem. Res. 29. 1327-1333. Wennersten, R.1980. Proc. Int. Solv. Ext Conf. 2. Paper 80-83.

METODA EKSTRAKSI CAIR-CAIR SEBAGAI ALTERNATIF UNTUK

Recommend Documents