Pembuatan Tawas Dengan Limbah Aluminium

Hari, Tanggal: Kamis, 18 September 2014

I. Tujuan
-Mengetahui Cara Pembuatan Tawas
-Mengidentifikasi Tawas Yang Dihasilkan

II. Dasar Teori

Selain untuk mengurangi pencemaran lingkungan dan timbunan sampah di TPA, proses daur ulang juga dapat menambah nilai ekonomis dari limbah kaleng terutama recovery dari logam-logam seperti aluminium, seng, timah, atau besi. Dugaan kuat bahwa beberapa kaleng bekas mengandung aluminium dengan kadar yang bervariasi, mengingat aluminium mempunyai sifat tahan korosi, ringan dan mudah di dapat sehingga memungkinkan untuk dijadikan bahan baku kaleng. Kandungan aluminium dalam kaleng bekas juga memberi peluang untuk diolah menjadi bahan koagulan penjernih air (tawas) atau bahan dalam deodorant. Daya koagulasi tawas yang di dapat akan di bandingkan dengan tawas dari pasaran dengan metode turbidimetri. Mengingat banyaknya minuman ringan yang diproduksi dan menggunakan kemasan kaleng serta dampak yang ditimbulkan terhadap lingkungan, maka diperlukan penelitian terhadap kandungan aluminium dari beberapa jenis kaleng minuman ringan. Kaleng bekas minuman ringan yang mengandung aluminium selanjutnya diolah menjadi bahan koagulan penjernih air (tawas). Tawas adalah kelompok garam rangkap berhidrat berupa kristal dan bersifat isomorf. Tawas ini dikenal dengan nama KAl(SO₄)₂.12 H₂O yang dikenal banyak sebagai koagulan didalam pengolahan air maupun limbah. Sebagai koagulan alum sulfat sangat efektif untuk mengendapkan partikel yang melayang baik dalam bentuk koloid maupun suspensi. Alum merupakan salah satu senyawa kimia yang dibuat dari molekul air dan dua jenis garam, salah satunya biasanya Al₂(SO₄)₃. Alum kalium merupakan senyawa yang tidak berwarna dan mempunyai bentuk kristal oktahedral atau kubus ketika kalium sulfat dan aluminium sulfat keduanya dilarutkan dan didinginkan. Larutan alum kalium tersebut bersifat asam. Alum kalium memiliki titik leleh 900^oC. 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.

Tawas kalium aluminium sulfat dihasilkan dengan mereaksikan logam aluminium (Al) dalam larutan basa kuat (kalium hidroksida) akan larut membentuk aluminat.

2Al _(s) + 2KOH _(aq) + 2H₂O _(l)                                              2KAlO_{2 (aq)} + 3H_{2 (g)}

Larutan aluminat dinetralkan dengan asam sulfat mula-mula terbentuk endapan berwarna putih dari aluminium hidroksida Al(OH)₃.

2KAlO_{2 (aq)} +2H₂O _(l) + H₂SO_4(aq)                   K₂SO_4(aq) + Al(OH)_{3 (s)}

Dengan penambahan asam sulfat endapan putih semakin banyak dan jika asam sulfat berlebihan endapan akan larut membentuk kation K⁺, Al³⁺, dan SO₄^2-, jika didiamkan akan terbentuk kristal dari tawas kalium aluminium sulfat. Secara singkat reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut

H₂SO_4(aq) + K₂SO_4(aq) + 2Al(OH)_{3 (s)}               2Kal(SO₄)_{2 (aq)} + 6H₂O

24 H₂O + 2Kal(SO₄)_{2 (aq)}               2Kal(SO₄)_2.12H₂O_(s)

Alum kalium sangat larut dalam air panas, sehingga ketika setelah penambahan H₂SO₄ yang membentuk endapan dan kemudian dipanaskan, pemanasan sebaiknya dilakukan pada suhu 60-80^oC untuk menguapkan airnya dan suhu pemanasan tidak boleh lebih dari 80^oC karena tawas akan larut dalam air mendidih. Ketika kristalin alum kalium dipanaskanterjadi pemisahan secara kimia, dan sebagian garam yang terdehidrasi terlarut dalam air. Pada proses penguapan selama 10 menit dan didinginkan akan terbentuk Kristal dari KAl(SO₄)₂.12 H₂O.

Reaksi keseluruhan

2Al _(s) + 2KOH _(aq)+ 10H₂O _(l) +H₂SO_4(aq)                                                      2KAl(SO₄)₂.12H₂O(s) + 3H_2(g)

Tawas dapat digunakan sebagai pengering sekaligus membersihkan sumur, juga sebagai bahan kosmetik, zat warna tertentu, bubuk kue, dan zat penyamak kulit. Penggunaan tawas yang berlebihan akan menimbulkan gangguan kesehatan karena tubuh mengalami kelebihan

Aluminium (Al). Penggunaan dosis tawas yang berlebihan dalam air dapat pula menurunkan pH cukup besar sehingga air yang diolah menjadi asam. Air dengan pH rendah ini tidak baik bagi kesehatan. Air minum yang terlalu asam akan mengganggu keseimbangan asam basa cairan tubuh. Dosis tawas yang digunakan untuk menjernihkan air sebanyak 200 liter adalah 12 gram tawas (kurang lebih 0,5 sendok makan). Tawas yang digunakan pada bahan pangan pada umumnya dianggap aman oleh Food and Drug Administration bila digunakan menurut prosedur yang disarankan sebagaimana dalam praktek komersial yang baik.

III. METODE PRAKTIKUM

Alat dan Bahan

Alat:

·         Erlenmeyer

·         Gelas Ukur 50 ml

·         Gelas Beaker

·         Corong

·         Kertas Corong

·         Gunting

·         Pipet

Bahan:

·         Aluminium Foil 6 gram

·         KOH 3 M sebanyak 100 ml

·         Etanol

·         H2SO4

       

     Prosedur Kerja

    •Ditimbang KOH padat sebanyak 28,870 gram

   •Dilarutkan KOH padat yang sudah ditimbang dengan aquadest menggunakan labu ukur 250 ml sampai tanda tera

   •Larutan KOH kemudian dibagi dua dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer dengan jumlah yang sama besar

 •Kemudian ditimbang aluminium yang sudah dipotong-potong sebanyak 6 gram, lalu masukkan aluminium ke dalam  erlenmeyer yang sudah berisi larutan KOH tadi. Masing-masing erlenmeyer dimasukkan 3 gram aluminium

  •Setelah aluminium larut dalam KOH kemudian didiamkan selama 10-15 menit

  •Disaring dan filtrratnya ditamoung pada erlenmeyer

   •H2SO4 sebanyak 50 ml ditambahkan ke dalam filtrat sambil diaduk

   •Campuran dipanaskan selama 10 menit dengan suhu 60-80o C

     Didinginkan dengan direndam dengan aquades dan didiamkan sampai terbentuk kristal

    •kristal disaring dengan menggunakan kertas saring dan dicuci dengan etanol

     •Dinginkan, dan kemudian ditimbang berat kristal yang terbentuk

    

    IV. Data Pengamatan

    ·         KOH padat yang digunakan                = 28,870 gram

    ·         Aquadest untuk melarutkan KOH       = 250 ml

    ·         Aluminium yang digunakan                = 6 gram 

    ·         Tawas yang dihasilkan                                    = 13 gram

    ·         Larutan H₂SO₄ yang digunakan           = 50 ml

    V. Pembahasan

    Percobaan pembuatan tawas ini dilakukan dengan menggunakan limbah aluminium yang digunakan untuk membuat gas hidrogen. Tawas kalium dibuat dengan cara mereaksikan logam aluminium dengan larutan kalium hidroksida. Logam aluminium tidak dapat bereaksi dengan larutan kaliu hidroksida, sehingga diperlukan  pemanasan supaya keduanya dapat bereaksi. Reaksi ini menghasilkan larutan tidak berwarna yang berupa senyawa garam kalium aluminat dan mengeluarkan gelembung serta gas berwarna putih yang diidentifikasi sebagai gas hidrogen, sesuai dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H₂O(l)           2K⁺(aq) + 2Al(OH)₄^-(aq) + 3H₂(g)

Setelah proses pelarutan selesai, dilakukan proses penyaringan, proses penyaringan ini bertujuan untuk menyaring ion-ion pengganggu, dan yang tersisa hanya tinggal filtratnya. filtrat ini kemudian diambil, dan ditetesi dengan asam sulfat 50%. Akan menghasilkan endapan putih. Endapan tersebut merupakan aluminium hidroksida. Ion tetrahidroksoaluminat yang dihasilkan pada reaksi pertama akan bereaksi denan ion hidrogen dari asam sulfat, sehingga dihasilkan endapan aluminium hidroksida yang berwarna putih, dengan persamaan reaksi seperti di bawah ini:

2KAl(OH)₄(aq) + H₂SO₄(l) → 2Al(OH)₃(s) + K₂SO₄ (aq) + 2H₂O(l).

Namun yang perlu diperhatikan adalah penambahan asam sulfat pekat ini tidak boleh melebihi dari 3 mL karena endapan aluminium hidroksida akan melarut kembali pada kelebihan asam (Vogel, 2005:267). Penambahan asam sulfat secara perlahan juga bertujuan agar dapat mengendalikan pH dengan mengecek pH setiap beberapa tetes sekali, sehingga larutan tidak akan terlalu asam dan tidak terlalu basa, sehingga penambahan H₂SO₄ dapat dihentikan tepat pada pH 1-2, karena pada pH 1-2 terjadi pengendapan yang sempurna dan dapat mengikat kation K⁺ dan Al³⁺. Reaksi antar zat yang dihasilkan dari reaksi antar Al dan KOH dengan asam sulfat menghasilkan endapan yang berwarna putih.

2KAlO_{2 (aq)} +2H₂O _(l) + H₂SO_4(aq) ————->    K₂SO_4(aq) + Al(OH)_{3 (s)}

Warna putih yang terbentuk berasal dari senyawa Al(OH)_3. senyawa Al(OH)₃ yang bersifat basa dicampurkan dengan asam sulfat hingga pHnya 1-2. Hal tersebut bertujuan untuk membentuk kation-kation (K⁺ dan Al³⁺) yang merupakan elemen elemen yang diperlukan untuk membentuk tawas.

H₂SO_4(aq) + K₂SO_4(aq) + 2Al(OH)_{3 (s)   ————–>}        2Kal(SO₄)_{2 (aq)} + 6H₂O

Larutan pH 1-2 tersebut dipanaskan dengan suhu 60-80^oC. Setelah dipanaskan dan kemudian didinginkan terbentuklah kristal-kristal tawas. Pada percobaan ini pada saat dipanaskan suhunya dikendalikan

Kristal-kristal tawas yang telah didinginkan. Pada saat pendinginan ini, larutan dibiarkan diudara terbuka hingga dingin, pada saat ini endapan yang terbentuk adalah Kal(SO₄)_2.12H₂O. Setelah dingin, dilakukan penyaringan dan dibilas dengan air dan alcohol. Kristal alum yang diperoleh dicuci dengan etanol yang bertujuan untuk menyerap kelebihan air dan mempercepat pengeringan.

Tawas yang berkualitas baik memiliki ciri-ciri berbentuk bongkahan dan tidak berwarna (bening). Namun hasil tawas yang kami dapatkan pada percobaan tidak berkarakteristik seperti yang telah disebutkan. Berdasarkan percobaan, tawas yang terbentuk berbentuk serbuk menggumpal yang berwarna putih.

Pengeringan tawas berlangsung sangat lama, jadi tawas baru ditimbang setelah 4 hari dilakukan percobaan. Setelah dilakukan penimbangan didapatkan berat dari tawas KOH yaitu kurang lebih 13 gram.

Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa dengan konsentrasi KOH yang besar dan banyaknya aluminium dapat mengahasilkan jumlah tawas yang banyak. Tawas yang kami hasilkan sudah diuji dengan menggunakan air kran, aquades, air tanah, dan larutan FeCl₃ 0,1 M. Dan hasilnya telah diketahui bahwa tawas tersebut dapat mengenapkan kotoran yang terdapat pada air kran, aquadest, dan air tanah. Pada air tanah tawas yang kami hasilkan hanya dapat mengendapkan kotorannya saja, tetapi tidak dapat menjernihkan air tanah. Kemudian pada larutan FeCl_3, ketika tawas dicampur dan kemudian dikocok dengan larutan tersebut maka larutan yang semula berwarna oranye berubah menjadi warna kuning muda. Hal ini menunjukkan bahwa tawas yang kami buat dapat digunakan untuk mengendapkan kotoran pada air.

VI. KESIMPULAN

Tawas merupakan bahan yang biasanya digunakan untuk pengolahan air dan limbah. Tawas dapat dibuat dari limbah aluminium yang direaksikan dengan KOH. Tawas yang kami hasilkan yaitu kurang lebih 13 gram.   

VII. DAFTAR PUSTAKA

·         Ekatama, Apriyanti dkk. 2013. Pembuatan Kalium Aluminium Sulfat. Prodi D-III Analisis Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung. Bandung

·         Muliawati, Neni. 2008. Hidrogen Sebagai Bahan Bakar Masa Depan. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Lampung

    

       

           

TEMPAT PENAMPUNG GAS HIDROGEN DARI ALAT YANG SEDERHANA

Hari, Tanggal: Rabu, 1 Oktober 2014

I. Tujuan
Mengetahui Bagaimana Menyimpan Gas Hidrogen Sebagai Energi

II. Dasar Teori

Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.

Fuel cell adalah alat konversi energi elektrokimia yang akan mengubah hidrogen dan oksigen menjadi air, secara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas dalam prosesnya. fuel cell merupakan suatu bentuk teknologi sederhana seperti baterai yang dapat diisi bahan bakar untuk mendapatkan energinya kembali, dalam hal ini yang menjadi bahan bakar adalah oksigen dan hidrogen.

Hidrogen bukanlah sumber energi (energy source) melainkan pembawa energi (energy carrier), artinya hidrogen tidak tersedia bebas di alam atau dapat ditambang layaknya sumber energi fosil. Hidrogen harus diproduksi. Produksi hidrogen dari H2O merupakan cara utama untuk mendapatkan hidrogen dalam skala besar, tingkat kemurnian yang tinggi dan tidak melepaskan CO2. Kendala utama metode elektrolisis H2O konvensional saat ini adalah efisiensi total yang rendah (~30%), umur operasional electrolyzer yang pendek dan jenis material yang ada di pasaran masih sangat mahal. Kendala-kendala tersebut membuat hidrogen belum cukup ekonomis untuk dapat bersaing dengan bahan bakar konvesional saat ini.  Kegunaan Hydrogen Fuel Cells

Transportasi

· Digunakan untuk bis di Los angeles, Chicago, Vancouver dan Jerman

· Prototipe hampir semua perusahaan otomoif di U.S dan pasar global

Pembangkit Tenaga

· Digunakan di perumahan dan perkantoran

· Digunakan dalam aplikasi kendaraan militer

Kinerja Hydrogen Fuel Cell serupa seperti aki (accu), hanya saja reaksi kimia penghasil tenaga listrik ini menggunakan hidrogen dan oksigen yg bereaksi dan mengalir seperti aliran bahan bakar melalui sebuah motor bakar. Namun tidak ada pembakaran dalam proses pembangkit listrik ini.Dengan demikian limbah dari proses ini hanyalah air murni yang aman untuk dibuang.

     

Secara sederhana proses dapat dilihat pada Gambar di atas

Hidrogen (yang ditampung dalam sebuah tabung khusus) dialirkan melewati anoda, dan oksigen/udara dialirkan pada katoda

• Pada anoda dengan bantuan katalis platina Pt hidrogen dipecah menjadi bermuatan positif (ion/proton), dan negatif (elektron)

• Membran di tengah-tengah anoda-katoda kemudian hanya berfungsi mengalirkan proton menyebrang ke katoda

• Proton yang tiba di katoda bereaksi dengan udara dan menghasilkan air

• Tumpukan elektron di anoda akan menjadi energi listrik searah yang dapat menyalakan lampu.

III. Metode Praktikum

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu, ban renang, selang plastik, penutup erlenmeyer, beaker glass, labu ukur, spatula, timbangan analitik, karet.

Bahan yang digunakan pada praktikum ini yaitu, KOH padat sebanyak 16,80 gram, aquadest, aluminium foil 1,8 gram.

Prosedur Kerja

Membuat Gas Hidrogen

Ditimbang KOH padat sebanyak 16,80 gram pada beaker glass kemudian ditambahkan dengan aquadest sampai volumenya 100 ml dan masukkan dalam erlenmeyer. Lalu aluminium 1,8 gram dimasukkan dalam erlenmeyer tadi.

Menghubungkan Erlenmeyer dengan Tempat Penampung Gas Hidrogen

Disiapkan ban renang kemudia pada lubang peniup ban dihubungkan dengan selang dan kemudian selang tersebut dimasukkan dalam penutup erlenmeyer yang sudah dilubangi. Pada sambungan antara selang dan tutup erlenmeyer dan selang dengan ban renang ditutup dengan aluminium foil agar tidak banyak gas hidrogen.

IV. Hasil Percobaan

V. Pembahasan

Pada awalnya alat ini diharapkan mampu untuk menampung banyak gas hidrogen. Namun karena keterbatasan bahan, sehingga alat ini hanya dapat menampung sedikit sekali gas hidrogen. Bukan hanya keterbatasan bahan, pada saat aluminium foil dan KOH bereaksi banyak sekali gas hidrogen yang terbuang karena antara selang dan erlenmeyer tidak benar-benar tersambung dengan rapat. Aluminium foil yang kami rekatkan pada keduanya pun tidak mampu untuk menahan gas hidogen terbuang dengan bebas. Ban renang yang kami gunakanpun terlalu besar sehingga tidak terlihat alat ini benar-benar sudah dapat menampung gas hidrogen atau belum.

Alat penampung ini juga tidak dapat dihubungkan dengan mesin fuel cell dikarenakan mesin fuel cell dalam laboratorium tidak dapat berfungsi dengan baik. Jadi kami tidak dapat membuktikan bahwa gas hidogen dapat menjadi cadangan energi yang dapat berpotensi baik di masa depan.

Pada awalnya alat ini diharapkan mampu untuk menampung banyak gas hidrogen. Namun karena keterbatasan bahan, sehingga alat ini hanya dapat menampung sedikit sekali gas hidrogen. Bukan hanya keterbatasan bahan, pada saat aluminium foil dan KOH bereaksi banyak sekali gas hidrogen yang terbuang karena antara selang dan erlenmeyer tidak benar-benar tersambung dengan rapat. Aluminium foil yang kami rekatkan pada keduanya pun tidak mampu untuk menahan gas hidogen terbuang dengan bebas. Ban renang yang kami gunakanpun terlalu besar sehingga tidak terlihat alat ini benar-benar sudah dapat menampung gas hidrogen atau belum.

Alat penampung ini juga tidak dapat dihubungkan dengan mesin fuel cell dikarenakan mesin fuel cell dalam laboratorium tidak dapat berfungsi dengan baik. Jadi kami tidak dapat membuktikan bahwa gas hidogen dapat menjadi cadangan energi yang dapat berpotensi baik di masa depan.

VI. KESIMPULAN

Alat yang kami buat untuk menampung gas hidrogen belum berhasil kami buat dikarenakan alat dan bahan yang kurang memadai.

VII. DAFTAR PUSTAKA

·         Muliawati, Neni. 2008. Hidrogen Sebagai Bahan Bakar Masa Depan. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Lampung

·         http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1111012997&6