Karakteristik Famc Dalam Interaksi Dengan Tinta Pada Flotasi Deinking

Wati, Trisma (2017) Karakteristik Famc Dalam Interaksi Dengan Tinta Pada Flotasi Deinking. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Surfaktan adalah media yang dapat dipergunakan untuk menyatukan dua fasa (fasa air dan fasa minyak), menstabilkan campuran fasa sehingga terbentuk suatu emulsi dan media untuk memisahkan senyawa. Umumnya surfaktan yang dipakai tidak ramah lingkungan, atau surfaktan yang disintesis melalui proses kimiawi dan menghasilkan produk samping yang tidak ramah lingkungan. Surfaktan sintetik (SS) banyak dibuat dari fatty acid derivated dengan memodifikasi struktur molekulnya, umumnya berasal dari minyak kelapa sawit (palm oil). Tujuan dari penelitian dalam desertasi ini adalah menggali potensi minyak biji Morinda citrifolia L. sebagai surfaktan untuk flotasi deinking. Minyak biji yang berupa fatty acid dari Morinda citrifolia L. (FAMC) memiliki struktur sangat spesifik diharapkan dapat dikompetisikan dengan SS yang berupa fatty acid derivated. Penelitian desertasi ini dilaksanakan dalam beberapa tahap utama. Tahap pertama adalah mencari struktur molekul FAMC yang paling dominan yang dapat diekstrak dan berpotensi sebagai surfaktan. Pada tahap ini, serbuk biji Morinda citrifolia L. diekstrak dengan soxhlet memakai pelarut n-hexane. Waktu ekstraksi divariasi 4, 5, 6, 7, dan 8 jam. Hal ini untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan komposisi dan struktur molekul FAMC yang dihasilkan, serta waktu ekstraksi yang paling effisien. FAMC kemudian dianalisa dengan FTIR untuk mengetahui gugus fungsional yang berperan. Analisa FTIR juga dilakukan pada SS untuk dapat membandingkan gugus fungsionalnya. Untuk memastikan komposisi dan kandungan komponen FAMC yang dominan dilakukan analisa dengan GCMS. Analisa GCMS tidak dilakukan pada SS karena kandungan air masih cukup tinggi dan treatment evaporasi dapat merubah struktur kimia SS. Hasil penelitian tahap pertama menunjukkan bahwa bagian lipofilik FAMC dan SS sepadan. Bagian dasar gugus fungsi FAMC dan SS yang bersifat hidrofilik berpotensi sama dalam membentuk ikatan hidrogen. Perbedaan utama terletak pada terdapatnya beberapa monomer ethylene oxide (EO)n pada SS yang membuatnya lebih bersifat hidrofilik dibandingkan FAMC. Tahap kedua adalah pembuatan Model interaksi. Berdasarkan teori ikatan kimia dan data gugus fungsi dan jenis rantai karbon FAMC dan SS dan didukung hasil GCMS dari FAMC, struktur molekul senyawa utama penyusun FAMC dan SS diilustrasikan. Model interaksi atau ikatan antar molekul (intermolecular bonding) dengan molekul air dan molekul tinta pada lapisan interfasa dapat diilustrasikan dengan program Avogadro. Dari model interaksi ini, terjadinya ikatan Van der Waals antara molekul tinta dengan bagian lipofilik FAMC maupun SS dapat dibandingkan. Ikatan hidrogen antar gugus fungsional FAMC maupun SS yang sama – sama bersifat hidrofilk dapat dibandingkan. Hasil tahap kedua adalah sebuah model interaksi pada lapisan interfasa. Dalam model ini diyakini bahwa interaksi yang paling mungkin untuk terangkatnya partikel tinta bersama gelembung adalah head-to-head interaction antar gugus fungsional FAMC maupun SS. Interaksi pada sistim SS lebih kuat dari pada sistim FAMC karena jumlah ikatan hydrogen dalam membentuk head-tohead interaction lebih banyak. Tahap ketiga adalah mencari tingkat kemudahan dan kecepatan interaksi antara FAMC maupun SS dalam berinteraksi dengan tinta. Untuk mengetahui karakteristik interaksi FAMC dengan fasa minyak atau tinta cetak (oil based ink), dilakukan uji difusi secara mikro (micro diffusion) dengan metode Hele Shaw Cells. Karakteristik difusi mikro yang dibandingkan antara FAMC dan SS adalah kecepatan bertinteraksi, perimeter difusi, dan v perimeter /Area sebaran difusi. Hasil tahap ketiga adalah speed of interaction antara FAMC dari 6 jam ekstraksi dan tinta jauh lebih tinggi dari pada speed of interaction SS dan tinta, akan tetapi FAMC membentuk pattern facet terbih dahulu sebelum membentuk pattern dendritic. Hal ini dimungkinkan FAMC menghimpun internal energi yang berupa energi potential untuk dapat menerobos lapisan tinta. Hal ini menyebabkan speed of interaction FAMC hasil ekstraksi 6 jam lebih tinggi dari pada SS. Perimeter of diffusion FAMC hasil ekstraksi 6 jam sepadan dengan SS (sedikit lebih tinggi diawal proses micro difusi kemudian sepadan dengan SS dan sedikit dibawah SS diakhir proses). Hal ini menunjukkan FAMC dan SS berkemapuan sama dalam berinteraksi dengan tinta. Perimeter/Area of diffusion FAMC hasil ekstraksi 6 jam jauh lebih rendah dari SS. Hal ini karena FAMC menghimpun internal energy (energi potential) sebelum menerobos lapisan tinta. Untuk FAMC hasil ekstraksi 4 dan 5 jam berkemampuan interaksi dibawah FAMC hasil ekstraksi 6 jam. Tahap ke empat adalah meneliti kemampuan FAMC maupun SS dalam flotasi deinking berhubungan dengan tingkat turbulensi. Aplikasi pada flotasi deinking dilakukan dengan penggelembungan udara dalam media flotasi air. Gelembung udara yang terbentuk akan terlapisi surfaktan (FAMC/SS). Dalam interaksinya dengan gelembung, bagian yang hidrofilik berada dalam interfasa, sedangkan bagian yang lipofilik berada dalam gelembung pada fasa gas. Bagian ekor surfaktan yang bersifat lipofilik akan berinteraksi dengan partikel tinta (gaya Van der Waals sangat berperan). Saat gelembung yang terlapisi surfaktan dan partikel tinta yang sudah berinteraksi dengan surfaktan bertemu, maka intermolekuler force (ikatan hidrogen) antara gugus hidrofilik surfaktan yang berada pada interfasa gelembung dan pada partikel tinta sangat berperan dalam menentukan tingkat keberhasilan flotasi deinking. Disamping itu ikatan Van der Waals antara FAMC maupun SS dengan tinta juga berperan. Hasil tahap ke empat menunjukkan bahwa FAMC memerlukan tingkat turbulensi lebih tinggi untuk dapat terdispersi FAMC merata khususnya dalam flotasi dengan orifice d40. Disisi lain tingkat turbulensi tinggi berkontrobusi positif untuk pelepasan tinta di zona jet, tetapi berkontribusi negative pada proses pembentukan aggregate (pengangkatan) tinta di zona flotasi. Untuk dispersi tinta, bilangan Reynolds di zona jet yang diperlukan adalah 20 x 106 – 40 x 106 untuk SS dan 40 x 106 – 50 x 106 untuk FAMC. Pada zona flotasi, gelembung yang dihasilkan dari orifice d40 memberikan performa yang baik. Dalam hal ini, bilangan Reynolds 7,5 x 106 – 11,5 x 106 adalah yang paling sesuai untuk flotasi deinking memakai SS. Saat FAMC digunakan, bilangan Reynolds yang diperlukan lebih tinggi, yaitu 10 x 106 – 13 x 106. Tahap ke lima adalah meneliti kemampuan FAMC maupun SS dalam flotasi deinking berhubungan dengan gerakan lapisan fluida (viscous force). Dalam tahap ini, gerakan fluida (hidrodinamika) dievaluasi dari sisi viscous force. Viscous force ini berhubungan dengan tingkat turbulensi. Viscous force yang dihasilkan dari turbulensi yang ada tidak boleh terlalu tinggi supaya aggregate gelembung dan tinta tidak terlepas lagi. Hasil tahap lima adalah sebagai berikut: Pada sistim SS, hasil terbaik diperoleh dari gelembung yang dihasilkan pada nilai viscous force maksimal pada kisaran nilai 1.5 – 2.0 x 10-4 mg/mm det2, sementara dalam sistim FAMC hasil terbaik pada kisaran viscous force 1.0 – 1.5 x 10-4 mg/mm det2 . Hal ini terjadi karena hydrogen bond dalam sistim SS lebih kuat (lebih banyak) dari pada hydrogen bond pada sistim FAMC. Tahap ke enam adalah mengkaji secara menyeluruh perbandingan kemampuan FAMC dan SS dalam flotasi deinking. FAMC hasil ekstraksi 4, 5, dan 6 jam serta SS dievaluasi dalam kemampuannya dalam flotasi deinking. FAMC hasil ekstraksi 4 jam terdiri dari fatty acid rantai – rantai pendek C5:1, C6:1 dan C4:0, sedangkan yang 5 jam adalah gabungan rantai pendek dan panjang poly unsaturated fatty acid (PUFA) C6:1, C5:1 dan C19:2. FAMC hasil ekstraksi 6 jam mayoritas komponen adalah C19:2 sebesar > 91%. Sementara itu sudah diketahui bahwa SS adalah fatty acid derivate (rantai panjang) yang vi sudah termodifikasi. Hasil tahap enam menunjukkan FAMC hasil ekstraksi 6 jam memberikan hasil flotasi terbaik dibandingkan FAMC hasil 4 dan 5 jam ekstraksi, dengan dosi

Item Type:	Thesis (Doctor)
Identification Number:	DIS/676.5/WAT/k/2017/061703819
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 676 Pulp and paper technology > 676.5 Pulp by-products
Divisions:	S2/S3 > Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Depositing User:	Nur Cholis
Date Deposited:	19 Jun 2017 10:46
Last Modified:	19 Jun 2017 10:46
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/160667

Full text not available from this repository.

Actions (login required)

View Item