sintesis etanol melalui reaksi hidrogenasi heksil asetat ... · pdf filesintesis etanol...
TRANSCRIPT
SINTESIS ETANOL MELALUI REAKSI HIDROGENASI
HEKSIL ASETAT DENGAN MENGGUNAKAN BERBAGAI
KATALIS
MUSTAOFIDATUL JAMALIAH
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011 M / 1432 H
SINTESIS ETANOL MELALUI REAKSI HIDROGENASI
HEKSIL ASETAT DENGAN MENGGUNAKAN BERBAGAI
KATALIS
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh :
MUSTAOFIDATUL JAMALIAH
106096003230
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011 M/ 1432 H
SINTESIS ETANOL MELALUI REAKSI HIDROGENASI HEKSIL ASETAT DENGAN MENGGUNAKAN BERBAGAI
KATALIS
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh : MUSTAOFIDATUL JAMALIAH
106096003230
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II Dr. Achmad Hanafi Setiawan Isalmi Aziz, MT. NIP. 19520523 198003 1 004 NIP. 19751110 200604 2 001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Kimia
Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19650104 199103 1 004
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi berjudul “Sintesis Etanol Melalui Reaksi Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Menggunakan Berbagai Katalis” yang ditulis oleh Mustaofidatul Jamaliah, NIM 106096003230 telah diuji dan dinyatakan “Lulus” dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 10 Juni 2011. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Kimia.
Menyetujui,
Penguji I Penguji II
Drs. Dede Sukandar, M.Si Hilyatuz Zahro, MP. Kim. NIP. 19650104 199103 1 004
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Achmad Hanafi Setiawan Isalmi Aziz, M.T. NIP.19520523 198003 1 004 NIP.19751110 200604 2 001
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Kimia
DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19680117 200112 1 001 NIP. 19650104 199103 1 004
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahiim
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, hidayah dan inayah-Nya,
sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan
tahapan akhir dan tugas utama dari serangkaian kuliah yang harus diselesaikan
dalam menempuh pendidikan strata satu pada Program Studi Kimia, UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.
Dalam tugas akhir ini, penulis menyajikan Sintesis Etanol Melalui Reaksi
Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Menggunakan Berbagai Katalis yang didukung
dengan sumber referensi.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan
tugas akhir ini, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat konstruktif.
Pada kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapkan terimakasih yang
sebesar-besarnya atas bimbingan dan saran serta dukungannya kepada:
1. Bapak Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
2. Bapak Drs. Dede Sukandar M.Si selaku ketua program studi Kimia UIN
Syarif Hidayatullah Jakarta.
3. Bapak Dr. Achmad Hanafi Setiawan selaku pembimbing I yang telah banyak
meluangkan waktunya, memberi saran, bimbingan dan motivasi dalam
menjalankan kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Ibu Isalmi Aziz M.T. selaku pembimbing II atas saran, bimbingan dan
motivasi dalam menjalankan kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini.
5. Ibu Nurhasni, M.Si selaku pembimbing akademik yang telah banyak
memberikan arahan dalam menyelesaikan kuliah ini dengan baik.
6. Bapak Yan Irawan, Ibu Savitri, Bapak Ghozali dan Ibu Ijah, atas bimbingan
dan bantuannya selama penelitian
7. Orang Tuaku tercinta, Ibunda Mulhimah kakakku Fajriatul Munawaroh, serta
adik-adikku tersayang (Ayu, Upe, Mila, Egie, Nadin dan Sallu) terimakasih
atas pengertian, dukungan dan do’a yang senantiasa mengiringi langkah
penulis.
8. Dini Novalia Pratiwi atas semua bantuan, masukan, dan pengertiannya selama
masa kuliah, penelitian serta penulisan skripsi, Achmad Fauzan atas do’a,
support dan pengertiannya dan teman-teman seperjuangan yang juga telah
memberikan semangat dan sarannya sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan.
Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih. Semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi pembaca serta semoga Allah swt selalu melimpahkan taufik dan
hidayah-Nya kepada kita semua. Amiin.
Jakarta, Juni 2011
Mustaofidatul Jamaliah
DAFTAR ISI
Halaman Judul ..................................................................................... Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................... vii
DAFTAR ISI ............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xii
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xv
ABSTRAK .................................................................................................. xvii
ABSTRACT ................................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah .............................................................................. 3
1.3. Hipotesis ............................................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 3
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 5
2.1. Heksil Asetat ........................................................................................ 5
2.2. Hidrogenasi .......................................................................................... 5
2.2.1. Jenis Hidrogenasi ....................................................................... 6
2.2.2. Proses Hidrogenasi ..................................................................... 7
2.2.3. Variabel-variabel yang Mempengaruhi Proses Hidrogenasi ........ 7
2.3. Etanol ................................................................................................... 9
2.4. 1-Heksanol ............................................................................................ 10
2.5. Identifikasi Alkohol ............................................................................... 11
2.5.1. Oksidasi dengan Kalium Dikromat (K2Cr2O7) ............................ 11
2.5.2. FTIR (Fourier Transform Infra Red) ........................................... 11
2.5.3. GC-MS (Gas Chromatography – Mass Spestrofotometri) ............ 14
2.6. Katalis .................................................................................................. 18
2.6.1. Klasifikasi Katalis ...................................................................... 20
2.6.2. Katalis ZSM-5 ............................................................................ 22
2.6.3. Nikel .......................................................................................... 24
2.6.4. Katalis CuO/ZnO ........................................................................ 25
2.7. Distilasi (Penyulingan) ......................................................................... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 28
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. 28
3.2. Alat dan Bahan ..................................................................................... 28
3.3. Cara Kerja ............................................................................................ 29
3.3.1. Proses Hidrogenasi Heksil Asetat ............................................... 29
3.3.2. Proses Pemisahan Campuran dengan Metode Distilasi ................. 29
3.3.3. Analisa Kualitatif ........................................................................ 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 32
4.1. Hidrogenasi Heksil Asetat .................................................................... 32
4.2. Analisa Kualitatif ................................................................................. 33
4.2.1. Identifikasi Alkohol Oksidasi dengan Kalium Dikromat (K2Cr2O7).. 33
4.2.2. Analisa Kualitatif dengan FTIR ................................................... 35
4.2.3. Analisa dengan GC-MS ............................................................... 39
4.3. Pembuatan Kurva Kalibrasi ................................................................... 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 51
LAMPIRAN .............................................................................................. 54
DAFTAR GAMBAR
........................................................................................................ Halaman
Gambar 1. Struktur dan Bentuk Molekul Heksil Asetat ............................ 5
Gambar 2. Struktur dan Bentuk Molekul Etanol ........................................ 9
Gambar 3. Struktur dan Bentuk Molekul 1-heksanol ................................. 10
Gambar 4. Spektrum Elektromagnetik ....................................................... 12
Gambar 5. Ragam Vibrasi ......................................................................... 14
Gambar 6. Skema Instrumentasi GC-MS ...................................................... 18
Gambar 7. Diagram Energi Bolzman untuk Laju Reaksi ............................ 20
Gambar 8. Sistem Kanal ZSM-5 ............................................................... 23
Gambar 9. Pencegahan Migrasi Kristal-kristal Cu oleh ZnO ................... 26
Gambar 10. Proses Distilasi ............................................................................ 27 Gambar 11. Viskometer .................................................................................. 30 Gambar 12. Spektrum FTIR Heksil asetat ...................................................... 36 Gambar 13. Spektrum FTIR Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan katalis
CuO/ZnO 1% ……………………………………………………. .. 36 Gambar 14. Spektrum Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Ni 1% . 37 Gambar 15. Spektrum Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5
1% ……………………………………………………………… 37 Gambar 16 Kromatogram Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis
CuO/ZnO 1 %................................................................................. 40 Gambar 17. Kromatogram Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis
Nikel 1% ........................................................................................ 42 Gambar 18. Kromatogram Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis
ZSM -5 1% ................................................................................... 43
Gambar 19. Kurva Kalibrasi Viskositas dan Densitas Campuran Etanol dengan Heksanol ...................................................................................... 46
Gambar 20. Kurva Laju Distilasi Campuran Etanol dan Heksanol ............ 48
DAFTAR TABEL
........................................................................................................ Halaman
Tabel 1. Karakteristik Beberapa Jenis Katalis ............................................. 22
Tabel 2. Karakteristik ZSM-5 ..................................................................... 23
Tabel 3. Viskositas dan Densitas Reaktan dan Produk ……………………. 33 Tabel 4. Interpretasi Spektrum Heksil Asetat Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat
dengan Katalis CuO/ZnO 1% dengan Katalis Nikel 1% dengan katalis ZSM-5 1% ............................................................................ 38
Tabel 5.Interpretasi Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis
CuO/ZnO 1% ................................................................................... 41 Tabel 6. Interpretasi Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Nikel
1% ...................................................................................................... 42 Tabel 7. Interpretasi Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5
1% ....................................................................................................... 43 Tabel 8. Suhu Campuran pada Proses Distilasi ............................................. 49
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Judul ..................................................................................... Halaman
Lampiran 1. Proses Produksi Etanol .......................................................... 54 Lampiran 2. Reaktor Hidrogenasi (vinci-Tecnologies-ruel92) ................... 55 Lampiran 3. Katalis yang Digunakan dan Hasil Uji K2Cr2O7 ..................... 56 Lampiran 4. Skema Kerja Hidrogenasi Heksil Asetat ................................ 57 Lampiran 5. Skema Kerja Penentuan Kurva Kalibrasi Distilasi ................ 58 Lampiran 6. Kondisi Operasi GC-MS ...................................................... 59 Lampiran 7. Hasil Analisa FTIR Terhadap Senyawa Heksil Asetat pada
Frekuensi 4000-500 cm-1 ...................................................... 60 Lampiran 8. Hasil Analisa FTIR Terhadap Hasil Hidrogenasi Heksil
Asetat dengan Katalis CuO/ZnO 1% pada Frekuensi 4000-500 cm-1 ………………………………………………………........ 61
Lampiran 9. Hasil Analisa FTIR Terhadap Hasil Hidrogenasi Heksil
Asetat dengan Katalis Nikel 1% pada Frekuensi 4000-500 cm-1 ............................................................................................ 62
Lampiran 10. Hasil Analisa FTIR Terhadap Hasil Hidrogenasi Heksil
Asetat dengan Katalis ZSM-5 1% pada Frekuensi 4000-500 cm-1 ............................................................................................. 63
Lampiran 11. Hasil Analisa GC Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan
Katalis CuO/ZnO 1 …………………………………………… 64 Lampiran 12. Hasil Analisa MS Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan
Katalis CuO/ZnO 1% …………………………………………. 65 Lampiran 13. Hasil Analisa GC Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan
Katalis Nikel 1% ............................................................. 69
Lampiran 14. Hasil Analisa MS Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Nikel 1% ...................................................................... 70
Lampiran 15. Hasil Analisa GC Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan
Katalis ZSM-5 1% ................................................................. 75 Lampiran 16. Hasil Analisa MS Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan
Katalis ZSM-5 1% ..................................................................... 76 Lampiran 17. Tabel Viskositas dan Densitas Etanol, Heksanol dan
Perbandingan Keduanya dalam Pembuatan Kurva Kalibrasi …. 82 Lampiran 18. Densitas dan Viskositas Sampling Saat Pemisahan ................ 83 Lampiran 19. Data dan Grafik Penentuan Laju Alir Distilasi ....................... 84
Mustaofidatul Jamaliah. Sintesis Etanol Melalui Reaksi Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Menggunakan Berbagai Katalis, dibawah bimbingan Dr. Achmad Hanafi Setiawan dan Isalmi Aziz, M.T.
ABSTRAK Dilakukan penelitian terhadap sintesis etanol melalui reaksi hidrogenasi
heksil asetat dan pemisahan campuran etanol-heksanol dengan distilasi. Proses hidrogenasi berlangsung pada kondisi 160 oC selama 8 jam. Pada penelitian ini, katalis yang digunakan dalam reaksi hidrogenasi adalah CuO/ZnO, nikel, dan ZSM-5 dengan konsentrasi 1%. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan alkohol (etanol dan heksanol), mengetahui katalis yang lebih baik dalam reaksi hidrogenasi heksil asetat dan mendapatkan kurva kalibrasi distilasi produk. Hasil analisa FTIR menunjukkan telah terbentuknya alkohol yang ditandai dengan adanya vibrasi gugus C-O (ν = 1238,30 -1240,23 cm-1) dan O-H (ν = 3462,22 – 3643,35 cm-1). Hasil analisa GC-MS menunjukkan terbentuknya heksanol dengan similaritas 92% pada hasil hidrogenasi dengan katalis ZSM-5 1%. Kata Kunci : Hidrogenasi, Katalis, Heksil asetat, Heksanol, Etanol.
Mustaofidatul Jamaliah. Synthesis of Ethanol by Hydrogenation of Hexyl Acetate Using Various Catalysts, supervised by Dr. Achmad Hanafi Setiawan and Isalmi Aziz, M.T.
ABSTRACT
The research has conducted on the synthesis of ethanol by hydrogenation of hexyl acetate and separation mixture of ethanol-hexanol by distillation. Hydrogenation process took place in condition of 160 ° C for 8 hours. In this study, the catalysts used in the hydrogenation reaction were CuO/ZnO, nickel, and ZSM-5 with a concentration of 1%. The purpose of this research is to get alcohols (ethanol and hexanol), find a better catalyst in the hydrogenation reaction of hexyl acetate and obtain the calibration curve distillation products. FTIR analysis results showed the formation of alcohol with signed of vibration of C-O groups (ν = 1238,30 -1240,23 cm-1) and O-H groups (ν = 3462,22 – 3643,35 cm-1). Result GC-MS analysis of hydrogenation showed the formation of hexanol with similarity 92% on the result of hydrogenation with the catalyst of ZSM-5 1%. Key words : Hydrogenation, Catalyst, Hexyl Acetate, Hexanol, Ethanol.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan energi di dunia semakin meningkat, hingga saat ini sebagian
besar menggunakan minyak bumi dan bahan bakar fosil lainnya yang merupakan
sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Pencarian energi alternatif
khususnya dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui merupakan hal yang
perlu dilakukan (Fatimah, 2007). Etanol merupakan salah satu energi alternatif
yang mungkin untuk dimanfaatkan.
Metode yang digunakan untuk memproduksi etanol telah banyak
digunakan. Namun yang dikerjakan dalam skala besar hanya dua metode. Metode
pertama adalah reaksi etilen (C2H4) dengan air pada tekanan 7 Mpa dan suhu 250
– 300˚C dengan katalis asam posfat (H3PO4). Proses ini sangat efisien dan
menghasilkan etanol berkualitas tinggi. Namun etilen merupakan salah satu
produk gas alam cair yang mulai langka keberadaannya (Kiff et al., 1983).
Metode lainnya adalah melalui fermentasi karbohidrat. Pada umumnya
etanol diproduksi dengan cara fermentasi dengan bantuan mikroorganisme oleh
karenanya sering disebut sebagai bioetanol (Samsuri, 2007). Namun pembuatan
etanol melalui fermentasi ini memerlukan banyak energi dalam tahap
pemisahannya (Kiff et al, 1983).
Berdasarkan jurnal United State Patent no 4,421,939 oleh Kiff et al (1983)
“Production of Ethanol from Acetic acid”, etanol dapat dibuat dari asam asetat
yang direaksikan dengan olefin yang memiliki minimal empat atom karbon. Asam
asetat direaksikan dengan olefin melalui proses esterifikasi kemudian
dihidrogenasi, dan pada tahap akhir produk etanol dipisahkan secara distilasi dari
produk samping. Adapun olefin yang digunakan dapat diperoleh kembali.
Penelitian ini dilakukan untuk menemukan katalis yang sesuai dalam
pembuatan etanol dengan biaya produksi rendah dengan bahan baku yang dapat
diperoleh dengan mudah, yaitu dengan melalui reaksi hidrogenasi ester (heksil
asetat) yang merupakan hasil esterifikasi dari asam asetat dengan suatu olefin
(Kiff, et al, 1983).
Pada penelitian ini hidrogenasi heksil asetat dilakukan dengan
menggunakan katalis tembaga (CuO/ZnO), katalis nikel dan katalis ZSM-5.
Penelitian ini merupakan salah satu tahap membuat etanol dengan mereduksi ester
yang dibentuk dari asam asetat (heksil asetat) melalui reaksi hidrogenasi ester
tersebut, yang merupakan salah satu penelitian yang sedang dilakukan oleh pusat
penelitian kimia LIPI (Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia), Serpong.
Katalis CuO/ZnO sebagai katalis logam oksida dipilih berdasarkan
penelitian yang dilakukan oleh Kiff et al (1983) bahwa ester dapat dihidrogenasi
menjadi alkohol dengan menggunakan katalis tersebut. Katalis nikel digunakan
sebagai salah satu katalis logam yang umum digunakan dalam proses hidrogenasi
ester (Zhang, 2010), dan katalis zeolit (ZSM-5) merupakan salah satu zeolit
sintesis yang pada saat ini banyak digunakan di industri. ZSM-5 memiliki
aktivitas dan selektivitas yang tinggi pada beberapa reaksi hidrokarbon dan tidak
mudah terdeaktivasi (Zahrina, 2008). Pemilihan katalis-katalis ini berdasarkan
kereaktifan katalis serta pertimbangan ekonomis.
1.2. Perumusan Masalah
Yang menjadi masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Apakah heksil asetat dapat dihidrogenasi menghasilkan etanol dan 1-
heksanol?
2. Katalis manakah diantara CuO/ZnO, nikel dan zeolit (ZSM-5) yang lebih baik
dalam reaksi hidrogenasi heksil asetat menjadi etanol dan 1-heksanol?
3. Bagaimana standar kalibrasi yang sesuai untuk proses distilasi campuran
etanol-heksanol?
1.3. Hipotesis
Yang menjadi hipotesis dalam penelitian ini adalah :
1. Heksil asetat dapat dihidrogenasi menghasilkan etanol dan 1-heksanol.
2. Katalis yang lebih baik dalam reaksi hidrogenasi heksil asetat menghasilkan
alkohol dalam konsentrasi adalah katalis nikel dan ZSM-5
3. Standar kalibrasi campuran etanol-heksanol menggambarkan perbandingan
komposisi produk yang dihasilkan dari reaksi hidrogenasi.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan berbagai tujuan, antara lain :
1. Mendapatkan alkohol (etanol dan heksanol) dari reaksi hidrogenasi heksil
asetat dengan menggunakan berbagai katalis.
2. Mengetahui katalis yang lebih baik dalam reaksi hidrogenasi heksil asetat
hingga dihasilkan etanol diantara katalis CuO/ZnO, nikel dan ZSM-5.
3. Mengetahui bagaimana kurva kalibrasi campuran etanol-heksanol.
1.5. Manfaat Penelitian
Dilakukannya penelitian ini, diharapkan dapat memberikan
masukkan mengenai proses hidrogenasi heksil asetat sebagai salah satu proses
pengembangan produksi etanol melalui reaksi hidrogenasi heksil asetat serta
pemisahan etanol dan 1-heksanol hasil hidrogenasi dengan metode distilasi.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Heksil Asetat
Heksil asetat merupakan suatu ester yang secara fisik tidak berwarna,
berwujud cair pada suhu kamar, mendidih pada 169°C. Senyawa ini larut dalam
alkohol dan eter, larut dalam air, digunakan sebagai pelarut untuk damar dan ester
selulosa (Aldrich, 2011).
Heksil asetat dikenal juga dengan beberapa nama, antara lain acetoxy-
hexane, 2-hexanol acetate, acetic acid n-hexyl esteracetate c-6, hexyl ethanoate,
hexanyl acetate, fema 2565, caproyl acetate dan capryl acetate.
Gambar 1. Struktur dan Bentuk Molekul Heksil Asetat
Rumus molekul senyawa ini yaitu C8H16O2 memiliki berat molekul 144.21
g/mol dan densitas sebesar 0.867g/ml (Aldrich, 2011).
2.2. Hidrogenasi
Hidrogenasi merupakan reaksi antara hidrogen dengan senyawa organik.
Reaksi ini terjadi dengan penambahan hidrogen secara langsung pada ikatan
rangkap dari molekul tidak jenuh sehingga dihasilkan senyawa jenuh (Welasih,
2007). Hidrogenasi juga dapat diartikan sebagai reaksi adisi, yaitu hidrogen
mengadisi senyawa tak jenuh (Daintith, 1994).
Persamaan reaksi hidrogenasi ester :
RCOOC2H5 + 2H2 RCH2OH + C2H5OH
Hidrogenasi merupakan reaksi kimia yang dihasilkan dari penambahan
hidrogen ke molekul, contohnya adalah reaksi antara hidrogen dan etilen untuk
menghasilkan etana. Hidrogenasi biasanya digunakan untuk menjenuhkan atau
mereduksi senyawa organik, dengan penambahan hidrogen pada ikatan rangkap
dua (alkena) atau tiga (alkuna) dalam hidrokarbon (Robinson, 2010). Sebagian
besar metode hidrogenasi menggunakan hidrogenasi katalitik karena hidrogenasi
non katalitik berlangsung lambat (Adkins, 1931).
2.2.1. Jenis Hidrogenasi
Proses hidrogenasi terbagi menjadi dua jenis, yaitu hidrogenasi non-
katalitik dan hidrogenasi katalitik. Proses hidrogenasi yang umumnya digunakan
adalah hidrogenasi katalitik. Hal ini dikarenakan hidrogenasi non-katalitik hanya
dapat berlangsung dalam kondisi temperatur yang sangat tinggi dan proses
berlangsung lambat, sedangkan hidrogenasi katalitik dapat berlangsung dalam
kondisi temperatur yang tidak terlalu tinggi dan proses berlangsung cepat dengan
adanya katalis.
Molekul hidrogen tidak bereaksi dengan baik dengan molekul organik,
sehingga katalis selalu diperlukan. Katalis merupakan suatu substansi yang
mengatur reaksi kimia, tetapi tidak dihasilkan sebagai bagian dari produk akhir.
Katalis bekerja dengan menurunkan energi aktivasi (energi minimum yang
dibutuhkan atom untuk melangsungkan reaksi) agar terjadi tumbukan antar
molekul untuk mencapai keadaan transisi. Oleh karena itu, katalis dapat ikut
bereaksi agar proses suatu reaksi kimia dapat berlangsung lebih cepat (Robinson,
2010).
2.2.2. Proses Hidrogenasi
Hidrogenasi dicapai pada berbagai suhu dan kondisi tekanan yang
didasarkan pada sifat substrat dan katalis yang digunakan. Secara umum, reaksi
hidrogenasi dalam hidrogenasi nonkatalitik dilakukan pada suhu yang sangat
tinggi untuk mencapai energi aktivasi sehingga reaksi dapat berlangsung.
Metode hidrogenasi memiliki tiga bagian:
1. Substrat
Substrat yang digunakan dalam hidrogenasi meliputi aldehida dan keton,
alkadiena, alkena, alkenyl benzenes, alkil azida, alkuna, benzena, karbohidrat,
karbon monoksida, ester, amina, nitril, nitroarenes dan minyak sayur.
2. Katalisator
Tingkat hidrogenasi meningkat secara signifikan di hadapan katalis
tertentu. Katalis menciptakan ikatan kimia antara hidrogen dan substrat dan
memfasilitasi reaksinya.
3. Gas Hidrogen
Sumber hidrogen untuk proses hidrogenasi adalah gas hidrogen. Gas
hidrogen secara komersial tersedia dalam tabung gas hidrogen bertekanan. Secara
umum, reaksi hidrogenasi melibatkan lebih dari 1 atmosfer hidrogen (Robinson,
2010).
2.2.3. Variabel-variabel yang Mempengaruhi Proses Hidrogenasi
Variabel yang mempengaruhi hasil dari proses hidrogenasi adalah
temperatur, kecepatan pengadukan, tekanan hidrogen dalam reaktor, jumlah
katalis, jenis katalis, kemurnian gas, sumber dan kualitas bahan baku (Dijsktra,
1997). Pengaruh dari variabel-variabel tersebut adalah sebagai berikut (Hasibuan,
2009), (Kiff et all., 1983) :
a. Temperatur hidrogenasi.
Reaksi hidrogenasi lebih cepat dengan meningkatnya temperatur.
b. Tekanan.
Tekanan yang digunakan untuk menghidrogenasi heksil asetat adalah 10-15
Kg/cm2
c. Pengadukan.
Pengadukan berfungsi untuk mendukung pelarutan hidrogen dalam permukaan
katalis dan digunakan untuk menghomogenkan panas atau dingin dalam reaktor.
Pengadukan mempengaruhi isomerisasi dan keselektifan.
d. Jumlah katalis.
Laju hidrogenasi lebih cepat dengan meningkatnya konsentrasi katalis.
Peningkatan laju reaksi hidrogenasi disebabkan oleh meningkatnya aktifitas
permukaan katalis.
e. Jenis katalis.
Katalis dipilih sesuai dengan pengaruhnya pada laju reaksi, isomerisasi
geometris dan keaktifannya. Aktifitas katalis bergantung pada bagian yang aktif
pada proses hidrogenasi, dimana bagian yang aktif tersebut ditempatkan pada
permukaan katalis.
f. Pengotor katalis.
Pengotor katalis merupakan faktor yang mempengaruhi produk yang akan
dihasilkan, pengotor ini mengurangi konsentrasi katalis sehingga keefektifitasan
dan laju reaksinya menurun.
2.3. Etanol
Etanol merupakan alkohol primer yang memiliki dua atom karbon.
Termasuk alkohol rantai tunggal (alifatik) dengan rumus kimia C2H5OH dan
rumus empiris C2H6O, merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter. Etanol
sering disingkat menjadi EtOH dengan "Et" merupakan singkatan dari gugus etil
(C2H5).
Gambar 2. Struktur dan Bentuk Molekul Etanol
Etanol merupakan jenis alkohol (etil alkohol) yang dapat digunakan
sebagai bahan bakar transportasi, terutama sebagai biofuel aditif untuk bensin.
Larutan jernih dan tidak berwarna yang memiliki titik didih sekitar 78 oC dengan
densitas 0,789 g/mL pada suhu 25 oC dan berat molekulnya 46,07 g/mol (Aldrich,
2011). Sifat kimia etanol yang tidak beracun, dapat digunakan sebagai pelarut
dalam industri kimia dan farmasi, campuran bahan bakar bensin, kosmetik, dan
obat-obatan (Rahmi, 2011).
Etanol dapat dibuat dengan menggunakan beberapa metode, seperti reaksi
etilen dengan air ataupun fermentasi karbohidrat. Selain itu, etanol dapat juga
dibuat dari asam asetat dimana ini merupakan proses hilir dari pengolahan
biomasa menjadi bahan bakar alternatif.
Metode produksi etanol menurut Kiff et al. (1983) terdiri dari beberapa
tahapan, yaitu :
1) Reaksi antara asam asetat dengan olefin (hidrokarbon tidak jenuh) yang
memiliki sekitar 4 – 10 atom karbon, dengan katalis asam sehingga dihasilkan
suatu ester (esterifikasi)
2) Hidrogenasi ester dari tahap 1 untuk menghasilkan campuran etanol dan
alkohol yang besar yang terdiri dari sejumlah atom karbon yang sama
banyaknya dengan olefin
3) Pemisahan campuran pada tahap 2 dengan distilasi fraksional menjadi etanol
dan alkohol yang besar
4) Perolehan kembali etanol
5) Dehidrasi alkohol yang besar menjadi olefin murni
6) Penggunaan kembali olefin dari tahap 5 dengan asam asetat murni dan
kembali ke tahap 1 untuk proses esterifikasi.
2.4. 1-heksanol
Heksanol merupakan golongan alkohol primer yang memiliki 6 atom
karbon. CH3(CH2)5OH
HO
1-hexanol
Gambar 3. Struktur dan Bentuk Molekul 1-heksanol
Larutan jernih dan tidak berwarna yang memiliki titik didih sekitar 156-
157oC dengan densitas 0,814 g/mL pada suhu 25 oC. Nama lain senyawa ini
adalah hexyl alcohol, capryl alcohol, dan hydroxyhexane dan berat molekulnya
102,67 g/mol (Aldrich, 2011).
2.5. Identifikasi Alkohol
Gugus atom tertentu dalam molekul senyawa organik dapat ditentukan dari
sifat fisika dan kimianya. Gugus tersebut dinyatakan sebagai gugus fungsi
(Nurbayti, 2007). Adanya gugus –OH atau hidroksil adalah ciri khas alkohol dan
fenol. Tergantung pada sifat atom karbon tempat gugus –OH melekat. Alkohol
digolongkan menjadi 3 kelas, yaitu alkohol primer, alkohol sekunder, dan alkohol
tersier. Adapun cara untuk mengidentifikasi senyawa yang mengandung alkohol
dapat dilakukan dengan uji Lucas, reaksi esterifikasi, reaksi iodoform, reaksi
oksidasi kalium dikromat (K2Cr2O7), dan dengan tes ferri klorida (Nurbayti,
2007). Adapun identifikasi yang dilakukan dalam penelitian ini adalah uji sifat
fisik (viskositas dan densitas) dan oksidasi dengan kalium dikromat.
2.5.1. Oksidasi dengan Kalium Dikromat (K2Cr2O7)
Tes ini dapat digunakan untuk mengetahui adanya alkohol primer dan
sekunder pada suatu senyawa dan membedakan alkohol primer dan alkohol
sekunder dari alkohol tersier. Dengan menggunakan dikromat yang diasamkan,
alkohol primer dioksidasi menjadi aldehida (dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi
asam karboksilat), alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton, sedangkan alkohol
tersier tidak dioksidasi. Jika terjadi oksidasi, warna jingga dari kalium dikromat
berubah menjadi hijau (ion Cr3+).
R CH2OH H2SO4 R C
O
H H2O3 + K2Cr2O7 + 4 3 + + + 7Cr2(SO4)3 K 2SO4
2.5.2. FTIR (Fourier Transform Infra Red)
Hampir setiap senyawa yang memiliki ikatan kovalen, baik senyawa
organik maupun senyawa anorganik, akan menyerap berbagai frekuensi radiasi
elektromagnetik dalam daerah spektrum inframerah. Daerah spektrum
elektromagnetik inframerah terletak pada panjang gelombang yang lebih panjang
dibandingkan dengan daerah sinar tampak (400 nm hingga 800 nm), tetapi terletak
pada panjang gelombang yang lebih pendek daripada gelombang mikro, yang
memiliki panjang gelombang diatas 1 nm (Sastrohamidjojo, 1990).
a. Prinsip Dasar FTIR
Setiap molekul memiliki spektrum inframerah tertentu yang dapat
dibedakan dari spektrum molekul lain. Molekul senyawa tersebut menyerap
radiasi elektromagnetik yang khusus (spesifik untuk molekul itu), sehingga
memiliki spektrum inframerah tertentu yang dapat dibedakan dari spectrum
molekul lain. Absorpsi radiasi inframerah mengakibatkan kenaikan amplitudo
getaran atom-atom yang terikat satu sama lain. Molekul ini berada dalam keadaan
vibrasi tereksitasi. Energi yang diserap akan dilepaskan kembali dalam bentuk
panas apabila molekul tersebut kembali pada keadaan dasar (Fessenden, 2006).
Gambar 4. Spektrum Elektromagnetik
(Sumber : McGarvey, 2005)
b. Proses Serapan Inframerah
Molekul akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi setelah
menyerap radiasi inframerah. Penyerapan ini merupakan proses yang kuantitatif.
Hanya frekuensi energi tertentu dari radiasi inframerah yang diserap oleh molekul
(Sastrohamidjojo, 1990).
Panjang gelombang dari absorpsi suatu ikatan tertentu bergantung pada
macam getaran dari ikatan tersebut. Oleh karena itu, tipe ikatan yang berlainan
(C-H, C-C, O-H dan sebagainya) akan menyerap radiasi inframerah pada panjang
gelombang karakteristik yang berlainan. Suatu ikatan dalam sebuah molekul dapat
mengalami berbagai macam osilasi, sehingga suatu ikatan tertentu dapat
menyerap energi pada lebih dari satu panjang gelombang (Fessenden, 2006).
Banyaknya energi yang diabsorpsi oleh suatu ikatan bergantung pada
perubahan dalam momen ikatan seperti vibrasi atom-atom yang saling berikatan
dimana perubahan momen ikatan yang lebih besar mengakibatkan jumlah
absorpsi energi juga menjadi lebih besar (Fessenden, 2006).
Tidak semua ikatan dalam molekul dapat menyerap energi inframerah
meskipun frekuensi radiasi tetap sesuai dengan gerakan ikatan. Hal ini disebabkan
karena hanya ikatan yang mempunyai momen dipol yang dapat menyerap radiasi
inframerah. Ikatan nonpolar tidak mengadsorpsi radiasi inframerah karena tidak
ada perubahan momen ikatan apabila atom-atom saling berosilasi. Ikatan nonpolar
relatif (ikatan C-C dan C-H dalam molekul organik) menyebabkan absorpsi yang
lemah. Pada ikatan polar (seperti C=O) menunjukkan absorpsi yang kuat
(Fessenden, 2006).
c. Ragam Vibrasi Rentangan dan Bengkokan
Penyerapan radiasi inframerah sesuai dengan kisaran frekuensi vibrasi
rentangan (stretching) dan vibrasi bengkokan (bending) dari ikatan kovalen
molekul. Contoh ragam vibrasi untuk gugus metilen ditunjukkan oleh Gambar 5.
Rentangan simetri (~2853 cm-1) Rentangan asimetri (~1926 cm-1)
Vibrasi goyangan (~720 cm-1) Vibrasi guntingan (~1450 cm-1)
Vibrasi kibasan (~1250 cm-1) Vibrasi pelintiran (~1250 cm-1)
Gambar 5. Ragam Vibrasi (Sumber : Sastrohamidjojo, 1990).
Pada umumnya, vibrasi rentangan asimetri terjadi pada frekuensi
yang lebih tinggi (panjang gelombang yang lebih rendah) bila dibandingkan
dengan vibrasi bengkokan.
2.5.3. GC-MS (Gas Chromatography – Mass Spestrofotometri)
GC-MS (Gas Chromatography – Mass Spestrofotometri) atau
Kromatografi gas - spektroskopi massa adalah teknik analisis yang
menggabungkan dua metode analisis, yaitu kromatografi gas dan spektroskopi
massa (Munifah, 2005).
a. Prinsip Dasar GC-MS
Kromatografi gas adalah metode analisis dimana sampel terpisahkan
secara fisik menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Hasil pemisahannya
berupa kromatogram. Prinsip utama pemisahan dalam kromatografi gas adalah
berdasarkan perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam melalui
kolom. Komponen-komponen yang terelusi dikenali (analisa kualitatif) dari nilai
waktu retensinya. Spektroskopi massa adalah metode analisis sampel yang
mengubah sampel menjadi ion-ion gas-nya dan massa dari ion-ion tersebut diukur
berdasarkan hasil deteksi berupa spektrum massa (Fessenden, 2006).
Perkembangan teknologi instrumentasi yang pesat akhirnya dapat
menghasilkan suatu alat yang merupakan gabungan dua sistem dengan prinsip
dasar yang berbeda satu sama lain tetapi saling melengkapi, yaitu gabungan antara
kromatografi gas dan spektrometer massa. Kromatografi gas berfungsi sebagai
alat pemisah berbagai campuran komponen dalam sampel sedangkan
spektrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing komponen yang
telah dipisahkan pada kromatografi gas (Silverstein, 2005).
Sampel yang dapat dianalisa dengan GC-MS harus memenuhi beberapa
syarat, diantaranya :
1. dapat diuapkan sampai suhu ~400oC
2. secara termal stabil (tidak terdekomposisi pada suhu ~400oC)
3. sampel lainnya dapat dianalisis setelah melalui tahap preparasi khusus.
Proses pemisahan komponen-komponen senyawa pada GC terjadi pada
kolom tertentu dan melibatkan dua fase, yaitu fase diam (adsorben polar/nonpolar)
dan fase gerak (gas pembawa seperti He atau H2 dengan tingkat kemurnian
99,99%). Pemisahan terjadi karena adanya perbedaan kecepatan alir akibat
afinitas yang spesifik pada masing-masing adsorben kolom (Hermanto, 2005).
b. Instrumentasi GC-MS
Menurut Hermanto (2008), ada 9 (sembilan) bagian yang terpenting dari
GC-MS, antara lain :
1. Pengaturan aliran gas (gas flow controller)
2. Tempat injeksi sampel (injector)
Berfungsi untuk mencampurkan sampel dengan gas pembawa sebelum
bisa disalurkan ke dalam kolom.
3. Kolom (capillary column)
Berfungsi untuk memisahkan komponen molekul-molekul sampel.
Panjang kolom berkisar antara 30-60 meter dengan ketebalan 0,1-3 mikron.
4. Interface (penghubung antara GC dengan MS)
5. Sumber ionisasi (ion source)
Berfungsi untuk mengionkan sampel ke bentuk gas sebelum masuk ke
dalam mass analyzer. Ada 3 macam ionisasi yang dapat dilakukan, yaitu :
a) EI (Electron Impact)
Merupakan teknik ionisasi dengan menggunakan electron energi
tinggi (70 eV) sehingga elektron dari molekul akan terlempar keluar
menghasilkan ion radikal.
b) PCI (Positif Chemical Ionization)
PCI adalah teknik ionisasi dengan menggunakan gas pembantu
(reagent gas). Gas yang dapat digunakan antara lain gas metana, isobutana
dan amoniak.
c) NCI ( Negative Chemical Ionization)
Sama dengan PCI. Namun terdapat perbedaan pada ion gas yang
dihasilkan, yaitu menghasilkan ion gas negatif. Biasanya digunakan untuk
menganalisis senyawa yang mengandung unsur halogen.
6. Pompa Vakum (vacuum pump)
Terdapat dua jenis vakum, yaitu :
a. Pompa vakum tinggi, yang berfungsi untuk mengurangi dan
mempertahankan tekanan MS pada saat di analisis.tekanan tinggi juga
menambah sensivitas pada proses analisis spektrum massa
b. Pompa vakum rendah, yang berfungsi untuk mengurangi tekanan udara
luar. Sistem ini diperlukan agar ion-ion tidak mengalami reaksi dengan
partikel lain dan mengurangi reaksi ion molekuler.
7. Penganalisis Massa (Mass Analyzer).
Terdiri dari empat batang logam yang bermuatan baik positif (+)
maupun negatif (-) yang memiliki dungsi selektivitas untuk molekul nerion
pada voltase yang diinginkan.
8. Detektor
9. Sistem pengolah data
Gambar 6. Skema Instrumentasi GC-MS (Sumber : Hermanto, 2008)
2.6. Katalis
Katalis ditemukan oleh J.J. Berzelius pada tahun 1836 sebagai komponen
yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia, namun tidak ikut bereaksi. Katalisator
adalah suatu substansi yang dapat meningkatkan kecepatan, sehingga reaksi kimia
dapat mencapai kesetimbangan, tanpa terlibat di dalam reaksi secara permanen
(Satterfield, 1991). Dengan demikian pada akhir reaksi katalis tidak tergabung
dengan senyawa produk reaksi. Katalis adalah zat yang meningkatkan kecepatan
reaksi untuk mencapai kesetimbangan pada reaksi kimia tetapi tidak habis
bereaksi. Katalis membentuk interaksi dengan pereaksi untuk mencapai suatu
kompleks teraktifkan. Berbagai katalis dapat digunakan dalam reaksi, namun tidak
semua memberikan mekanisme yang sama (Cotton dan Wilkinson, 1989).
Reaksi hidrogenasi bersifat eksoterm, tetapi reaksi ini tidak berlangsung
spontan karena energi aktivasi yang sangat tinggi. Pemanasan tidak dapat
mensuplai energi yang cukup untuk membawa molekul pada keadaan transisi,
namun reaksi akan berjalan secara efisien bila ditambahkan suatu katalis. Logam
yang dipilih sebagai katalis sangat bergantung pada senyawa yang akan direduksi
dan kondisi hidrogenasi.
Platina, paladium, nikel, dan tembaga merupakan jenis katalis yang sesuai
untuk mereduksi alkena. Reaksi hidrogenasi alkena adalah sebagai berikut:
R – CH = CH2 + H2 R – CH2 – CH3
Sedangkan untuk ester, yang lebih sulit untuk direduksi, biasanya
digunakan katalis tembaga-kromium. Reaksi hidrogenasi ester adalah sebagai
berikut:
RCOOR + H2 RCH2OH + ROH
Katalis-katalis tersebut tidak mengubah energi pereaksi maupun produk.
Perubahan energi reaksi (∆H) tidak diubah oleh kerja katalitik, hanya energi
aktivasi yang berubah (Fessenden, 2006).
Katalis tidak mempengaruhi kesetimbangan kimia atau perubahan energi
secara keseluruhan. Suatu katalis hanya ikut meningkatkan efisiensi, selektivitas,
dan ikut bereaksi tanpa mempengaruhi produk akhir.
Adapun perbandingan dari pengaruh penggunaan katalis terhadap energi
aktivasi yang mempengaruhi waktu reaksi dapat dilihat pada Gambar 7:
Gambar 7. Diagram Energi Boltzman untuk Laju Reaksi (Sumber : Teledyne Isco, 2008)
2.6.1. Klasifikasi Katalis
Katalis dibedakan menjadi tiga, yaitu katalis enzim, homogen dan
heterogen.
a. Katalis Enzim
Enzim adalah molekul protein ukuran koloidal, merupakan katalis diantara
homogen dan heterogen. Enzim merupakan driving force untuk reaksi biokimia,
karakterisasinya adalah efisiensi dan selektivitas.
b. Katalis Homogen
Katalis homogen berada pada fasa yang sama seperti reaktan dan produk.
Reaksi sangat spesifik dengan yield produk yang diinginkan yang tinggi.
Kelemahannya adalah hanya dapat digunakan pada skala laboratorium, sulit
dilakukan secara komersial, operasi pada fase cair dibatasi kondisi suhu dan
tekanan, sehingga peralatan menjadi lebih kompleks dan perlu pemisahan antara
produk dengan katalis. Oleh karena itu, katalis homogen dibatasi pada industri
bahan-bahan kimia tertentu, obat-obatan dan makanan (Widyawati, 2007).
c. Katalis Heterogen
Katalis heterogen secara umum berbentuk padat dan banyak digunakan pada
reaktan berwujud cair atau gas. Katalis heterogen paling luas digunakan dalam
bidang industri, dikarenakan sistem katalis heterogen memiliki beberapa
keuntungan bila dibandingkan dengan sistem katalis homogen. Keuntungan
katalis heterogen antara lain : selektivitas produk yang diinginkan dapat
ditingkatkan dengan adanya pori yang terdapat pada katalis heterogen, dapat
digunakan pada suhu tinggi sehingga dapat dioperasikan pada berbagai kondisi,
aktivitas intrinsik dari active site dapat dimodifikasi oleh struktur padat,
komposisi kimia pada permukaan dapat digunakan intuk meminimalisasi atau
meningkatkan adsorpsi komponen tertentu, katalis heterogen dapat dipisahkan
dari produk dengan penyaringan dan dapat digunakan kembali, mudah digunakan
karena tidak memerlukan tahap yang panjang untuk memisahkan dari sistem yang
dikatalisisnya (Widyawati, 2007).
Pemilihan katalis memerlukan pertimbangan untuk mendapatkan
efektivitas dalam pemakaian. Contoh katalis heterogen adalah logam, oksida
logam dan asam.
Tabel 1. Karakteristik Beberapa Jenis Katalis
Jenis Kondisi Contoh Logam Terdispersi Pt/Al2O3, Ru/SiO2 Ni/Al2O3
Berpori Raney : Ni, Co, Fe-Al2O3-K2O Bulk Pt, Ag
Multi Metalic Cluster, Campuran
Terdispersi (Pt-Re, Ni-Cu, Pt-Au)/Al2O3
Oksida Single Al2O3, Cr2O3, V2O5 Dual SiO2-Al 2O3, TiO2-Al2O3 Komplek CuCr2O4, Bi2MoO6
Sulfida Terdispersi MoS2/Al 2O3,WS2/Al2O3
Asam Dual SiO2-Al 2O3
Kristal Zeolit Natural clay Montmorillonite Promoted acid Super Acid SbF5, HF
Basa Terdispersi CaO, MgO, K2O, Na2O
(Sumber : Widyawati, 2007)
2.6.2. Katalis ZSM-5
ZSM-5 (Zeolyt Sieve Molecular-5) adalah katalis kristal berpori. Pada
umumnya zeolit mengandung silikon, aluminium, oksigen pada rangkanya,
kation, air, serta molekul lain pada porinya. Banyak terdapat di alam dan tambang.
ZSM-5 merupakan kristalin aluminosilikat terhidrat yang mempunyai diameter
minimum dari 0,3 sampai 1 nm. Ukuran ini tergantung tipe zeolit dan kation yang
terdapat serta perlakuan seperti kalsinasi, leaching dan perlakuan kimia tertentu
(Widyawati, 2007).
ZSM-5 adalah jenis zeolit sintetis bersilika tinggi. Zeolit ini pertama kali
ditemukan tahun 1973 oleh Argauer dan Landolt (Shirazy, 2008). ZSM-5 adalah
material berkadar silika tinggi yang terdiri dari 96 tetrahedral dalam satu unit
selnya. Delapan tetrahedral diantaranya disusun oleh atom aluminium. Rasio
Si/Al digunakan untuk menyatakan jumlah kadar Al dalam zeolit, jika kadar
aluminiumnya nol maka zeolit ini disebut silikalit (Al-Anshori, 2009).
ZSM-5 dikenal sebagai jenis zeolit sintetik yang mempunyai permukaan
inti asam dan struktur jaringan pori yang luas serta homogen. Struktur kerangka
jenis bahan aluminosilikat tersebut terbentuk dari bahan dasar pembangun berupa
tetrahedral atom silikon atau aluminium. Kemampuan ZSM-5 untuk
mengakselerasi berbagai jenis reaksi sangat berkait dengan sifat keasamannya
yang dapat dikontrol dengan rasio Si/Al. Namun beragamnya variasi Si/Al ini
sama sekali tidak akan mempengaruhi struktur kerangka ZSM-5 (Al-Anshori,
2009).
Gambar 8. Sistem Kanal ZSM-5
(Sumber : Ruby.chemie.uni)
ZSM-5 yang digunakan dalam penelitian ini memiliki karakteristik sebagai
berikut :
Tabel 2. Karakteristik ZSM-5 Perbandingan mol SiO2/Al 2O3 30 Berat Na2O 0,1% Surface area 400 m2/g Komposisi 0,24% ZnO; 0,22% TiO2; MgO
<0,001%; 0,23% BaO; Na2O < 0,001%; 0,49 Fe2O3; 0,005 CaO; 0,073% K2O; 89,651% SiO2; 4,66% Al2O3
(Sumber : Savitri et al., 2006)
Zeolit memiliki kedua asam lewis dan bronsted yang dapat
mempromosikan terbentuknya ion karbonium. Struktur penting dari zeolit adalah
memiliki lubang dalam setiap susunan kristalnya, yang dibentuk oleh
silikaalumina tetrahedron. Tiap tetrahedron terdiri dari empat anion oksigen dan
kation alumina atau silika ditengahnya. Zeolit memiliki selektivitas yang lebih
tinggi dibanding dengan silika alumina, karena zeolit memilliki sisi asam yang
lebih besar dan kemampuan mengadsorpsi reaktan pada permukaan katalis yang
lebih kuat. karenanya zeolit memberikan yield produk yang lebih baik
(Widyawati, 2007)
2.6.3. Nikel
Nikel terdapat dalam kombinasi dengan arsen, antimony dan sulfur seperti
dalam millerite, NiS, dan garnierite (suatu silikat magnesium nikel dalam
berbagai komposisi). Nikel juga banyak ditemukan beraliasi dengan besi dalam
meteor. Secara umum, bijih nikel dibakar menghasilkan nikel oksida (NiO) yang
tereduksi oleh karbon membentuk Ni. Nikel biasanya dimurnikan dengan proses
karbonil.
Pada umumnya hampir semua logam transisi dapat digunakan untuk
katalis, karena logam transisi kaya akan elektron, telah mengisi orbital 3d dan
memiliki elektron tidak berpasangan sehingga mudah berikatan dengan atom lain.
Salah satunya adalah logam Ni yang mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d84s2
yang banyak digunakan sebagai katalis hidrogenasi alkena (Bakri, et al., 2008).
Nikel mudah larut dalam mineral encer. Dapat menyerap hidrogen dalam bentuk
khusus Ni sehingga dapat digunakan dalam reaksi reduksi katalitik (Cotton dan
Wilkinson, 1989).
a. Nikel Sebagai Katalis
Katalis nikel sangat dikenal dalam proses produksi. Nikel banyak digunakan
dalam reaksi hidrogenasi, hidroalkilasi dan pemecahan (cracking). Komposisi
katalis nikel tergantung pada reaksi yang terjadi. Katalis nikel umumnya memiliki
aktivitas yang tinggi. Nikel digunakan dalam industri sebagai katalis untuk reaksi
hidrogenasi (Hasibuan, 2009). Campuran katalis nikel juga digunakan dalam
reaksi hidrogenasi ester (etil asetat) menjadi etanol (Zhang, 2010).
2.6.4. Katalis CuO/ZnO
Kristal CuO yang berbentuk tetragonal kelarutannya hanya dibatasi oleh
kristal ZnO yang kristalnya berbentuk heksagonal. Cu berperan sebagai inti aktif
katalis reaksi hidrogenasi. Sedangkan Zn berfungsi untuk mendispersikan serta
menstabilkan partikel kristal Cu yang terdispersi/tersebar pada permukaan
penyangga (Setiadi, et al., 2008).
a. Penggunaan Katalis CuO/ZnO dalam Reaksi Hidrogenasi
Kristal katalis Cu yang terdispersi pada permukaan penyangga mudah
kehilangan permukaan aktif katalis atau sintering (Lassi, 2003) sehingga akan
mempengaruhi stabiltas katalis selama digunakan dalam reaksi. Mobilitas kristal
Cu akan semakin besar dan saling bertumbukan akibat pergerakannya. Karena
logam Cu yang berperan sebagai inti aktif katalis memiliki titik didih sebesar
1083 oC, maka akan bersifat mobile pada suhu 325 oC. Oleh karena itu dalam
katalis ini, Zn oksida (ZnO) yang mempunyai titik leleh > 1800oC berperan sebagi
penstabil yakni dapat menstabilkan kristal-kristal katalis Cu, dan sebagai
pendispersi, sehingga mencegah terjadinya sintering kristal-kristal mikro logam
Cu yang terdispersi di permukaan penyangga. Oksida Zn akan mencegah
terjadinya pergerakan dan tumbukan antar partikel Cu (Setiadi, et al., 2008).
Sebagai ilustrasi pencegahan terjadinya surface migration kristal-kristal Cu
oleh ZnO dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Pencegahan Migrasi Kristal-kristal Cu oleh ZnO (Sumber : Setiadi, et al., 2008)
2.7. Distilasi (penyulingan)
Distilasi (penyulingan) adalah proses pemisahan komponen dari suatu
campuran yang berupa larutan cair-cair dimana karakteristik dari campuran
tersebut adalah membentuk larutan homogen dan mudah menguap, selain itu
komponen-komponen tersebut mempunyai perbedaan tekanan uap dan hasil dari
pemisahannya menjadi komponen-komponennya atau kelompok-kelompok
komponen. Karena adanya perbedaan tekanan uap, maka dapat dikatakan pula
proses penyulingan merupakan proses pemisahan komponen-komponennya
berdasarkan perbedaan titik didihnya.
Dalam penelitian ini, metode distilasi yang digunakan adalah metode
distilasi biasa. Distilasi biasa adalah metode pemisahan cair ke fase gas untuk dua
atau lebih senyawa berdasarkan beda titik didih dan tekanan uapnya. Proses
distilasi meliputi pendidihan senyawa dan pengembunan uapnya (Arsyad, 2001).
Gambar 10. Proses Distilasi
(Sumber : wikipedia.com)
Pada proses distilasi, terjadinya pemisahan didasarkan pada gejala bahwa
bila campuran cair berada dalam keadaan setimbang dengan uapnya, komposisi
uap dan cairan berbeda. Uap akan mengandung lebih banyak komponen yang
lebih mudah menguap, sedangkan cairan akan mengandung lebih sedikit
komponen yang mudah menguap. Uap tersebut dipisahkan dari cairan, kemudian
dikondensasikan, maka akan didapatkan cairan yang berbeda dari cairan yang
pertama, dengan lebih banyak komponen yang mudah menguap dibandingkan
dengan cairan yang tidak teruapkan. Apabila kemudian cairan dari kondensasi uap
tersebut diuapkan lagi sebagian, maka akan didapatkan uap dengan kadar
komponen yang lebih mudah menguap lebih tinggi (Arsyad, 2001).
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan selama lima bulan, dari bulan Mei - Oktober
2010 di pusat penelitian kimia, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI),
kawasan Puspitek Serpong – Tangerang.
3.2. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan untuk reaksi hidrogenasi dan proses distilasi
adalah seperangkat alat distilasi (labu leher 2, kondensor, hotplate), reaktor
hidrogenasi (vinci - Technologies – ruel 92), heater, stirrer, termometer,
viscometer, peralatan gelas pirex lainnya. Peralatan yang diperlukan dalan
identifikasi alkohol adalah peralatan gelas untuk pengujian skala laboratorium,
FTIR Shimadzu IR Prestige 21 dan GC-MS Shimadzu QP-5050.
Bahan-bahan yang digunakan untuk reaksi hidrogenasi antara lain gas
hidrogen, heksil asetat (Sigma-Aldrich), katalis ZSM-5 (Zeolyst), nikel, dan
CuO/ZnO masing-masing 1% b/b. Bahan yang digunakan untuk kalibrasi proses
distilasi yaitu heksanol dan etanol (Sigma-Aldrich). Bahan-bahan yang digunakan
dalam mengidentifikasi alkohol antara lain aquadest, NaOH 5%, HCl 5%, dan
H2SO4 (Merck).
3.3. Cara Kerja
3.3.1. Proses Hidrogenasi Heksil Asetat
Sebanyak 100 ml heksil asetat dimasukkan ke dalam reaktor hidrogenasi,
kemudian ditambahkan katalis nikel sebanyak 1%, dilakukan proses hidrogenasi
dengan suhu 160 oC disertai pengadukan, selama 8 jam. Hasil hidrogenasi di
saring, kemudian ditentukan densitas dan viskositasnya, dilakukan identifikasi
adanya alkohol dengan uji oksidasi dengan kalium dikromat (K2Cr2O7). Hal yang
sama dilakukan dengan menggunakan katalis CuO/ZnO, kemudian dengan katalis
ZSM-5 (Kiff, et al., 1983) .
3.3.2. Proses Pemisahan Campuran dengan Metode Distilasi
Sebanyak 100 ml campuran dimasukkan ke dalam labu leher 2 dan
dipanaskan di atas penangas listrik hingga suhu 100 oC dan dibiarkan mendidih
sampai dihasilkan uap yang terkondensasi ke dalam penampung. Uap yang
terkondensasi ini disebut distilat.
a. Penentuan Laju Alir Distilasi
Dihitung volume distilat yang dihasilkan proses distilasi setiap 10 menit,
dari proses distilasi yang dilakukan selama 2 jam.
b. Penentuan Densitas
Piknometer dicuci dengan aquades, dibilas dengan etanol, dan dipanaskan
dengan menggunakan oven pada suhu 55˚C. Setelah kering, piknometer
ditimbang dan dicatat nilainya sebagai W1. Selanjutnya piknometer diisi dengan
aquades hingga penuh dan ditimbang sebagai W2. Piknometer yang sudah berisi
aquades dibilas kembali dengan etanol dan dikeringkan pada suhu 55˚C.
Piknometer yang sudah kering diletakkan ke dalam neraca analitik, kemudian diisi
dengan sampel produk hingga terisi penuh dan dicatat sebagai W3.
Densitas (ρ) dihitung dengan menggunakan persamaan :
c. Penentuan Viskositas
Gambar 11. Viskometer (Sumber : Fan, 2001)
Viskometer dicuci dengan aquades, kemudian dengan etanol. Setelah
kering, dimasukkan sampel yang akan di uji ke dalam viskometer. Sampel yang
dimasukkan tidak melebihi batas “I”. Rubber bulb dimasukkan ke dalam
viskometer, dekat “A”. Sampel dipompa hingga larutan berada di posisi melewati
“C”. Rubber bulb dilepaskan, dihitung waktu yang dibutuhkan larutan dalam
menempuh jarak dari tanda “C” hingga tanda “E” (tx).
Viskositas ditentukan dengan menggunakan rumus :
Dimana : tx = waktu yang ditempuh zat
ρx = massa jenis zat
tair = waktu yang ditempuh air
ρair = massa jenis air
(Badan Standar Nasional, 2008)
3.3.3. Analisa Kualitatif
a) Uji Fisik
Diamati bentuk, bau, warna, viskositas, dan densitas heksil asetat, etanol,
heksanol, hasil hidrogenasi heksil asetat dengan menggunakan katalis CuO/ZnO,
nikel dan ZSM-5 1% katalis.
b) Oksidasi dengan Kalium dikromat (K2Cr2O7)
Dimasukkan ke dalam 2 tabung reaksi berbeda, masing-masing 2 mL
K2Cr2O7 2% dan ditambahkan 5 tetes H2SO4 pekat. Tabung reaksi tersebut
digoyangkan. Kemudian pada tabung reaksi pertama ditambahkan 1 mL etanol,
dan ke dalam tabung reaksi kedua ditambahkan 1 mL larutan hasil hidrogenasi
dengan katalis CuO/ZnO. Reaksi positif ditandai dengan terjadinya perubahan
warna dari jingga ke hijau. Dilakukan pula analisa untuk hasil hidrogenasi dengan
menggunakan katalis nikel dan ZSM-5.
c) Analisa Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Menggunakan FTIR
Hasil hidrogenasi heksil asetat dengan menggunakan katalis CuO/ZnO,
nikel dan ZSM-5 masing-masing 1% katalis dianalisis dengan menggunakan
FTIR pada bilangan gelombang 4000-500 cm-1.
d) Analisa Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Menggunakan GC-MS
Hasil hidrogenasi heksil asetat dengan menggunakan katalis CuO/ZnO,
nikel dan ZSM-5 masing-masing 1% katalis dimasukkan ke dalam vial, kemudian
dianalisis dengan menggunakan GC-MS.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hidrogenasi Heksil Asetat
Proses hidrogenasi asam asetat dilakukan pada suhu 160oC dan tekanan
10-15 Kgcm-2. Heksil asetat bereaksi dengan gas hidrogen membentuk etanol
(C2H5OH) dan 1-heksanol (C6H12O), dengan perbandingan koefisien produk 1:1.
CH3 (CH2)5 O C
OH
H
CH3
H H
C
H
OH
H CH3
H H
CH3 (CH2)5 OH
CH3 (CH2)5 O C
O
CH3 +
+
Reaksi hidrogenasi ini terjadi pada dua tahapan adisi hidrogen pada molekul
heksil asetat. Mula-mula molekul hidrogen diadsorpsi pada permukaan katalis,
kemudian ikatan sigma H2 terputus dan membentuk ikatan logam-H, heksil asetat
juga teradsorpsi pada permukaan katalis, molekul hidrogen mengadisi gugus C=O
karbonil, dimana ikatan pi (π) pada gugus C=O terputus dan pasangan elektronnya
digunakan untuk membentuk dua ikatan sigma (σ) baru dengan orbital kosong
dari ikatan logam-H tersebut. Kemudian dilanjutkan dengan adisi hidrogen
terhadap ikatan C-O sehingga menghasilkan etanol dan 1-heksanol. Senyawa yang
memiliki ikatan pi biasanya berenergi lebih tinggi daripada senyawa yang sepadan
yang mengandung hanya ikatan sigma sehingga suatu reaksi adisi biasanya
bersifat eksoterm (Fessenden, 2006).
4.2. Analisa Kualitatif
Analisa yang dilakukan pada penelitian ini adalah uji fisik, antara lain
diamati warna, ditentukan viskositas dan densitas dari heksil asetat, 1-heksanol,
etanol dan hasil hidrogenasi heksil asetat dengan menggunakan katalis CuO/ZnO,
nikel dan ZSM-5 dengan konsentrasi masing-masing 1% seperti yang terlihat
pada tabel 3. Kemudian dilakukan identifikasi alkohol dengan oksidasi K2Cr2O7,
analisa dengan menggunakan FTIR dan GC-MS. Adapun heksil asetat, etanol, 1-
heksanol dan hasil hidrogenasi heksil asetat dengan menggunakan katalis
CuO/ZnO, nikel dan ZSM-5 1% adalah larutan jernih tak berwarna.
Tabel 3. Viskositas dan Densitas Reaktan dan Produk Zat Viskositas Densitas(g/cm3)
Heksil Asetat 1,0807 0,8670 Hasil Hidrogenasi dengan Katalis CuO/ZnO 1% 1,0449 0,8699 Hasil Hidrogenasi dengan Katalis Nikel 1% 1,0692 0,8704 Hasil Hidrogenasi dengan Katalis ZSM-5 1% 1,0791 0,8729 Etanol 1,0513 0,7890 1-heksanol 3,9082 0,8140
4.2.1. Identifikasi Alkohol dengan Oksidasi Kalium dikromat (K2Cr2O7)
Analisa ini dilakukan untuk menentukan adanya etanol dan 1-heksanol
yang merupakan alkohol primer pada hasil hidrogenasi heksil asetat. Hasil positif
dengan uji oksidasi K2Cr2O7 ditunjukkan oleh hasil hidrogenasi dengan katalis
ZSM-5 1% dan hasil hidrogenasi dengan katalis nikel 1%. Larutan berubah warna
dari jingga menjadi hijau kebiruan. Sedangkan hasil hidrogenasi heksil asetat
dengan menggunakan katalis CuO/ZnO menunjukkan tidak terjadi perubahan
warna pada hasil pengujian. Dengan demikian, larutan hasil hidrogenasi heksil
asetat dengan katalis ZSM-5 1% dan katalis nikel 1% mengandung alkohol
(primer atau sekunder).
Reaksi oksidasi pada etanol adalah :
CH3 CH2OH H2SO4 CH3 C
O
H H2O3 K2Cr2O7 + 4 3 + + + 7+ Cr2(SO4)3 K2SO4
Reaksi oksidasi pada 1-heksanol adalah sebagai berikut :
C5H11 CH2OH H2SO4 C5H11 C
O
H H2O3 K2Cr2O7 + 4 3 + + + 7+ Cr2(SO4)3 K2SO4
Hasil hidrogenasi dengan katalis ZSM-5 dan katalis nikel mengandung
etanol dan 1-heksanol yang merupakan alkohol primer, atom O dari K2Cr2O7 akan
menyerang atom H yang terikat pada atom C yang memiliki gugus –OH sehingga
teroksidasi membentuk aldehid yang kemudian teroksidasi lebih lanjut
membentuk asam karboksilat. Hal ini terjadi karena setelah dipanaskan dalam
kondisi asam dengan larutan K2Cr2O7 awalnya berwarna jingga, kemudian setelah
bereaksi, larutan yang mengandung alkohol primer dan sekunder berubah menjadi
hijau kebiruan karena ion Cr2O72-
yang berwarna jingga telah tereduksi menjadi
ion Cr3+ yang berwarna hijau.
Hasil hidrogenasi heksil asetat dengan menggunakan katalis CuO/ZnO
tidak menunjukkan adanya alkohol pada uji oksidasi K2Cr2O7. Hal ini terlihat dari
tidak terjadinya perubahan warna, Dengan demikian, dilakukan analisa lebih
lanjut terhadap hasil hidrogenasi heksil asetat dengan berbagai katalis ini.
Untuk mengetahui adanya alkohol sebagai produk reaksi hidrogenasi
heksil asetat diperlukan analisa lebih lanjut, dalam penelitian ini analisa yang
dilakukan pada hasil hidrogenasi dengan katalis CuO/ZnO, katalis nikel maupun
dengan katalis ZSM-5 masing-masing dengan konsentrasi 1% adalah dengan
menggunakan instrumen FTIR dan GC-MS.
4.2.2. Analisa Kualitatif dengan FTIR
Analisa kualitatif dengan spektroskopi inframerah (FTIR) dilakukan pada
bilangan gelombang 4000 hingga 500 cm-1. Analisa ini dilakukan untuk
mengidentifikasi adanya gugus karbonil ester. Adanya alkohol pada suatu
senyawa ditandai dengan adanya gugus hidroksil (-OH) dan gugus C-O dalam
spektrum IR-nya. Gugus hidroksil tersebut bisa dalam keadaan dipengaruhi
adanya ikatan hidrogen ataupun tidak (bebas) (Silverstein, 2005). Pada fenol
ataupun alkohol bebas yang tidak dipengaruhi oleh ikatan hidrogen ditandai
dengan absorpsi yang kuat di daerah 3700-3584 cm-1 yang menunjukkan
karakteristik dari adanya –OH stretching.
Hasil uji FTIR menunjukkan bahwa heksil asetat dan hasil hidrogenasinya
memiliki puncak 1741,72 cm-1 (gambar 12-15) merupakan bilangan gelombang
yang khas bagi senyawa ester (1750-1735 cm-1). Juga disertai kemunculan puncak
1238,30 cm-1 (Gambar 12) dan 1240,23 cm-1 (Gambar 13-15) yang merupakan
khas suatu pita C-O dan dapat digunakan untuk membedakan antara ester dengan
keton (Fessenden, 2006). Pita serapan pada bilangan gelombang 3184,48 cm-1
menunjukkan adanya vibrasi ikatan C-H stretching (Sastrohamidjojo, 1990).
Gambar 12. Spektrum FTIR Heksil Asetat
Gambar 13. Spektrum FTIR Heksil Asetat dengan menggunakan Katalis CuO/ZnO 1%
Gambar 14. Spektrum FTIR Heksil Asetat dengan Menggunakan Katalis Nikel 1%
Gambar 15. Spektrum FTIR Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5 1%
Interpretasi spektrum-spektrum FTIR di atas dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Interpretasi Spektrum Heksil Asetat, Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis CuO/ZnO 1% dengan Katalis Nikel 1% dan dengan Katalis ZSM-5 1%.
No. Bilangan
Gelombang Daerah Serapan (cm-1)
Gugus Fungsional (Tipe Vibrasi)
Ket
1 3641,60 Vibrasi O-H stretching free hydrogen bond
Gambar 13
2 3635,82 Gambar 12
3 3643,35 Gambar 14
4 3462,22 Vibrasi O-H stretching
Gambar 12
5 3464,15 Gambar 13-15
6 1741,72 Vibrasi ikatan C=O stretching (ester)
Gambar 12-15
7 1240,23 Vibrasi C-O stretching
Gambar 12
8 1238,30 Gambar 13-15
9 1039,63 Vibrasi C-O stretching asimetris
Gambar 12 dan 15
10 1033,85 Gambar 13-14
(Sumber: Silverstein, 2005)
Adanya puncak pada bilangan gelombang 3641,6 cm-1 pada Gambar 13
dan 3643,35 cm-1 pada Gambar 14 mengidentifikasikan bahwa kedua sampel
mengandung gugus O-H bebas (3700-3584 cm-1). Alkohol primer, sekunder dan
tersier masing-masing muncul dekat 3640, 3630 dan 3620 cm-1 (Sastrohamidjojo,
1990). Maka diperkirakan keduanya mengandung alkohol primer. Puncak serapan
3635,82 cm-1 muncul pada heksil asetat yang merupakan bahan baku (Gambar
12).
Ikatan hidrogen O-H stretching memberikan puncak lebar terjadi pada
bilangan gelombang 3500-3200 cm-1. Pada Gambar 12-15, semua spektrum
memiliki puncak pada daerah tersebut. Puncak-puncak tersebut antara lain
3462,22 cm-1 (Gambar 12), 3464,15 cm-1 (Gambar 13-15) puncak serapan yang
terjadi menunjukkan adanya vibrasi O-H bending. Terlihat bahwa terjadi
pergeseran bilangan gelombang antara heksil asetat dengan hasil hidrogenasinya.
Vibrasi ikatan tunggal C-O stretching yang kuat muncul pada kisaran
1250-1000 cm-1. Serapan C-O bergabung dengan vibrasi C-C stretching yang
berdekatan sehingga dapat digunakan untuk menentukan struktur alkohol primer,
sekunder, tersier maupun fenolat (Sastrohamidjojo, 1990). Berdasarkan tabel 2,
keempat sampel mengidentifikasikan adanya alkohol primer, antara lain pada
bilangan gelombang 1039,63 cm-1 (Gambar 12 dan 15), 1033,85 cm-1 (Gambar 13
dan 14). Pada alkohol primer, vibrasinya digambarkan dengan baik sebagai
vibrasi C-O stretching asimetris.
Alkohol dan fenol menghasilkan karakteristik puncak yang tajam hasil dari
O-H stretching dan C-O stretching. Vibrasi ini mengidentifikasikan bahwa
senyawa mengandung ikatan hidrogen. C-O stretching dan O-H bending
merupakan jenis vibrasi yang saling mempengaruhi, karena gugus-gugus tersebut
berpasangan dengan vibrasi dari senyawa yang berdekatan (Silverstein, 2005).
Spektrum FTIR heksil asetat dan ketiga spektrum hasil hidrogenasi heksil
asetat dengan katalis CuO/ZnO, nikel dan ZSM-5 (masing-masing dengan 1%
katalis) menunjukkan kecenderungan adanya alkohol dalam zat tersebut. Namun
masih mengandung senyawa ester. Hal ini terjadi karena senyawa yang dianalisa
diperkirakan merupakan campuran etanol dan 1-heksanol sebagai produk, juga
heksil asetat yang merupakan bahan baku.
4.2.3. Analisa dengan GC-MS
Analisa GC-MS dalam penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi
senyawa-senyawa yang terbentuk pada proses hidrogenasi heksil asetat. Pada
analisa tersebut digunakan Shimadzu QP 5050A dengan kolom jenis DB5-MS
yang memiliki panjang 30 m dan berdiameter 0,25 mm. Gas pembawa yang
digunakan adalah nitrogen (N2) dengan laju alir 1,6 ml/min.
Analisa GC-MS dilakukan terhadap tiga sampel, yaitu hidrogenasi heksil
asetat dengan katalis CuO/ZnO 1 %, dengan katalis nikel 1 % dan dengan katalis
ZSM-5 1%.
Kromatogram hidrogenasi heksil asetat dengan katalis CuO/ZnO 1 %
dapat dilihat pada Gambar 16. Pada gambar tersebut terlihat adanya satu puncak
yang tertinggi dan terluas areanya. Puncak kromatogram GC-MS yang
menunjukkan jumlah senyawa yang terkandung dalam hasil hidrogenasi heksil
asetat dengan katalis CuO/ZnO 1 %. Puncak tersebut muncul pada waktu retensi
5,218 dengan luas area sebesar 25181384.
Gambar 16. Kromatogram Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis
CuO/ZnO 1 %.
Adapun interpretasi hasil analisa GC-MS hasil hidrogenasi heksil asetat
dengan katalis CuO/ZnO disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Interpretasi Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis CuO/ZnO 1%
Puncak Waktu Retensi
Luas Area Base Peak
Senyawa yang
Disarankan
Molecular Ion Peak
Similaritas (%)
2 5,218 25181384 43,10 Heksil asetat
(C8H16O2) 114 98
Spektrum massa pada sampel di atas memiliki base peak sebesar 43,10.
Berdasarkan spektrum massa tersebut, diketahui bahwa kemungkinan senyawa
yang terbentuk adalah heksil asetat dengan similaritas sebesar 98%. Kemungkinan
tersebut dilihat dari kemiripan pola fragmentasi spektrum massa sampel dengan
pustaka fragmen yang tersedia pada MS. Adapun pola fragmentasi heksil asetat
adalah sebagai berikut :
O
O
- 60
m/z = 84
m/z = 144
penataan ulang
H
CH3
+
m/z = 42
m/z = 43
+
m/z = 101
O
O+
m/z = 43m/z = 101
m/z = 42
m/z = 84
O
O
Analisa hasil GS-MS terhadap hasil hidrogenasi dengan menggunakan
katalis nikel 1% ditunjukkan oleh kromatogram pada Gambar 17 sebagai berikut :
Gambar 17. Kromatogram hasil hidrogenasi heksil asetat dengan katalis nikel 1%
Pada kromatogram hasil hidrogenasi dengan katalis nikel 1 % terdapat 5
puncak yang terbentuk juga dengan satu puncak paling tinggi dan paling luas
puncak areanya. Puncak tersebut muncul pada waktu retensi 5,301 dengan luas
area sebesar 28227038.
Interpretasi hasil analisa GC-MS terhadap hasil hidrogenasi dengan katalis
nikel 1 % dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Interpretasi Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Nikel 1%
Puncak Waktu Retensi
Luas Area Base Peak
Senyawa yang
Disarankan
Molecular Ion Peak
Similaritas (%)
3 5,301 28227038 43,05 Heksil asetat
(C8H16O2) 114 98
Spektrum massa pada sampel tersebut memiliki base peak sebesar 43,05.
Berdasarkan spektrum massa, diketahui bahwa kemungkinan senyawa yang
terbentuk adalah heksil asetat dengan similaritas sebesar 98%.
Analisa hasil GC-MS terhadap hasil hidrogenasi heksil asetat dengan
menggunakan katalis ZSM-5 1% ditunjukkan oleh kromatogram pada Gambar 18
dan tabel 7. Reaksi hidrogenasi ini menghasilkan dua senyawa, hal tersebut dapat
dilihat dari puncak kromatogram pada Gambar 18. Pada kromatogram tersebut
muncul satu puncak dengan waktu retensi 2,604 dan luas area sebesar 820297
juga muncul puncak dengan waktu retensi 5,344 serta luas area sebesar 26446269.
Gambar 18. Kromatogram Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5
1%
Interpretasi hasil analisa GC-MS terhadap hasil hidrogenasi dengan katalis
ZSM-5 1% dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Interpretasi Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5 1%
Puncak Waktu Retensi
Luas Area Base Peak
Senyawa yang
Disarankan
Molecular Ion Peak
Similaritas
(%)
2 2,604 820297 56,10 1-heksanol
(C6H12O) 102 92
3 5,344 26446269 43,05 Heksil asetat
(C8H16O2) 114 98
Spektrum massa hasil hidrogenasi dengan katalis ZSM-5 1% memiliki
base peak sebesar 56,10 untuk puncak 2 dan 43,05 untuk puncak 3. Senyawa
yang disarankan oleh pustaka fragmen MS untuk puncak 1 adalah 1-heksanol
dengan similaritas sebesar 92% dan senyawa yang disarankan untuk puncak 3
adalah heksil asetat dengan similaritas 98%. Pola fragmentasi heksil asetat adalah
sebagai berikut :
Titik didih 1-heksanol lebih rendah dibandingkan heksil asetat (1-heksanol
156-157 oC dan heksil asetat 163 oC). Dan tidik didih etanol lebih rendah dari 1-
heksanol (etanol 78oC, 1-heksanol 156-157 oC). Semakin rendah titik didih suatu
komponen maka waktu retensinya akan semakin kecil/singkat karena pada
temperatur tertentu zat tersebut sudah menjadi fasa uap sehingga bisa bergerak
lebih cepat sebagai fasa gerak dalam kolom kapiler sedangkan komponen lainnya
masih dalam fasa cairan. Sehingga 1-heksanol yang terlebih dahulu menjadi uap
lebih cepat keluar dari kolom.
Massa molekul relatif (Mr) 1-heksanol pun lebih kecil dibandingkan
dengan Mr heksil asetat (Mr 1-heksanol 102 g/mol sedangkan heksil asetat 144,21
g/mol). Semakin kecil ukuran sebuah komponen dan semakin kecil nilai Mr maka
sebuah komponen akan lebih dapat bergerak lebih cepat keluar dari kolom. Jadi
semakin kecil ukuran komponen dan semakin kecil Mr komponen maka waktu
retensinya akan semakin kecil pula. Oleh karena itulah 1-heksanol memiliki waktu
retensi yang lebih kecil dibandingkan dengan heksil asetat. Heksanol yang
terbentuk dapat didehidrasi membentuk 1-heksena sehingga olefin yang
digunakan dalam reaksi esterifikasi membentuk heksil asetat dapat doperoleh
kembali.
Hasil analisa GC-MS dari hasil hidrogenasi heksil asetat dengan
menggunakan katalis CuO/ZnO, nikel dan ZSM-5 menunjukkan bahwa katalis
ZSM-5 merupakan katalis yang lebih baik mengkatalisis hidrogenasi heksil asetat
menjadi 1-heksanol dan etanol dalam konsentrasi 1% katalis. Adapun etanol tidak
teridentifikasi oleh GC-MS dikarenakan karakterisasi menggunakan GC-MS
memerlukan kondisi dan perlakuan yang berbeda dari analisa yang dilakukan
dalam penelitian ini.
Dari berbagai analisa yang dilakukan (uji oksidasi, FTIR dan GC-MS),
katalis ZSM-5 merupakan katalis yang lebih baik dalam mengkatalisis reaksi
hidrogenasi heksil asetat menjadi alkohol, bila dibandingkan dengan katalis nikel
maupun CuO/ZnO dengan konsentrasi yang sama (1% b/b). Ketiga jenis katalis
ini merupakan katalis yang berumur panjang, dapat diperoleh kembali setelah
digunakan dalam reaksi. Dari segi ekonomi, katalis ZSM-5 juga lebih ekonomis
dibandingkan dengan katalis nikel dan CuO/ZnO. Disamping itu, terdapat
kemungkinan bahwa katalis CuO/ZnO yang digunakan belum mencapai kondisi
optimum pada suhu 160 oC, sehingga kemampuannya dalam mengkatalisis reaksi
hidrogenasi rendah. Dalam hal ini, Zhang (2010) mengatakan bahwa katalis
berbasis Cu memiliki aktivitas dan selektivitas yang tinggi pada kondisi suhu 250-
350 oC dengan tekanan sekitar 10-20 MPa.
4.3. Pembuatan Kurva Kalibrasi
Pengukuran terhadap viskositas dan densitas etanol, campuran etanol dan
heksanol dalam berbagai perbandingan serta heksanol dilakukan untuk
menentukan kurva kalibrasi hasil hidrogenasi heksil asetat, disajikan oleh Gambar
19.
Gambar 19. Kurva Kalibrasi Viskositas dan Densitas Campuran Etanol dengan
Heksanol
Grafik tersebut menunjukkan bahwa densitas dari campuran dengan
berbagai rasio tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan, hal ini terjadi
karena densitas heksanol dan etanol tidak terlalu jauh perbedaannya (densitas
heksanol adalah 0,814 g/cm3, etanol 0,787 g/cm3). Adapun nilai viskositas
campuran menunjukkan perbedaan yang signifikan (viskositas etanol 1,0513 dan
Perbandingan komposisi etanol:1-heksanol
heksanol 3,9082). Dari campuran yang mengandung lebih banyak etanol hingga
yang lebih banyak heksanolnya terjadi kenaikan viskositas, dimana semakin
banyak kandungan heksanol dalam campuran, viskositasnya semakin tinggi
hingga nilainya mendekati nilai viskositas heksanol. Kenaikan tersebut
menunjukkan bagaimana rasio campuran etanol dengan heksanol dalam masing-
masing komposisi. Dengan demikian, kurva ini dapat dijadikan grafik acuan
sebagai prediksi kadar etanol melalui pengukuran viskositas campuran dari hasil
hidrogenasi heksil asetat.
Berdasarkan kurva kalibrasi, hasil hidrogenasi heksil asetat dengan
menggunakan berbagai katalis (diperlihatkan pada tabel 3) secara fisik
menunjukkan kecenderungan mendekati viskositas etanol ataupun mendekati
campuran dengan komposisi etanol yang lebih banyak dari heksanol (9:1). Namun
masih terdapat kemungkinan adanya heksil asetat yang belum bereaksi, karena
viskositas dari heksil asetat menunjukkan sedikit perbedaan dengan viskositas
etanol (viskositas heksil asetat 1,0870 dan etanol 1,0513) oleh karena itu, perlu
dilakukan proses pemurnian alkohol yang terbentuk.
Laju alir merupakan salah satu variabel yang terlibat dalam operasi suatu
pabrik kimia selain temperatur, tekanan dan konsentrasi. Variabel yang menandai
efek lingkungan dari proses kimia yang dituju dan nilainya dapat diatur dengan
bebas oleh operator. Laju alir digunakan untuk mengatur pengendalian ketinggian
cairan dalam reaktor, tangki atau kolom distilasi (Sitompul J., 2011). Dalam
penelitian ini, ditentukan laju alir distilasi campuran etanol:heksanol dengan
berbagai perbandingan komposisi. Diasumsikan bahwa reaksi hidrogenasi telah
menghasilkan etanol dan heksanol dengan perbandingan komposisi 9:1; 4:1; 7:3;
3:2; 1:1; 2:3; 3:7; 1:4; dan 1:9.
Gambar 20. Kurva Laju Distilasi Campuran Etanol dan 1-Heksanol
Kurva ini menunjukkan bahwa semakin banyak komponen 1-heksanol
dalam produk tersebut, laju alir distilasi semakin berkurang. Kurva laju distilasi
ini diperlukan dalam optimasi proses pemisahan campuran etanol dan 1-heksanol
dari produk yang dihasilkan dari proses hidrogenasi heksil asetat dengan asumsi
bahwa campuran ini telah dipisahkan sebelumnya dari bahan baku hidrogenasi
yaitu heksil asetat.
Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari campuran etanol dan 1-
heksanol dan masing-masing dilakukan selama 2 jam. Suhu yang diperlukan
dalam memisahkan etanol dari campuran cukup beragam, tergantung dari berapa
banyak fraksi etanol dalam campuran. Semakin banyak kandungan etanol, maka
suhu yang diperlukan untuk memisahkan campuran relatif rendah bila
Perbandingan komposisi etanol : 1-heksanol
dibandingkan dengan suhu yang diperlukan untuk memisahkan etanol dari
campuran dengan jumlah fraksi etanol yang lebih kecil.
Suhu campuran pada saat distilasi campuran etanol dan1-heksanol dengan
perbandingan etanol : 1-heksanol 9:1; 4:1; 7:3; 3:2; 1:1; 2:3; 3:7; 1:4; dan 1:9
dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Suhu Campuran pada Proses Distilasi Perbandingan Etanol : 1-Heksanol
9 : 1 4 : 1 3 : 2 7 : 3 1 : 1 2 : 3 3 : 7 1 : 4 1 : 9
Suhu oC 79 80 74 80 86 90 100 104 118
Perbedaan ini terjadi karena kesetimbangan fasa dari masing-masing
campuran berbeda, sehingga suhu yang dibutuhkan untuk mencapai
kesetimbangan fasa tersebut menjadi berbeda. Semakin banyak komponen yang
tidak mudah menguap, maka suhu yang dibutuhkan untuk memisahkan campuran
pun semakin tinggi (Arsyad, 2001).
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Heksil asetat dapat dihidrogenasi menghasilkan etanol dan 1-heksanol
2. Katalis yang lebih baik dalam reaksi hidrogenasi heksil asetat adalah ZSM-5
bila dibandingkan dengan katalis nikel maupun CuO/ZnO dalam konsentrasi
1%
3. Kurva standar kalibrasi pemisahan campuran etanol-heksanol dapat
dijadikan grafik acuan sebagai prediksi kadar etanol melalui pengukuran
viskositas campuran.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukan analisa lebih lanjut terhadap optimasi katalis ZSM-5 dalam
reaksi hidrogenasi heksil asetat, seperti dengan optimasi kondisi reaksi
(tekanan, temperatur dan pengadukan) dan optimasi penggunaan jumlah
katalis
2. Perlu dilakukan pemurnian lebih lanjut terhadap hasil hidrogenasi heksil
asetat, yaitu etanol dari produk sampingnya (heksanol).
DAFTAR PUSTAKA
Adkins, Homer, et al. 1931. Method of Hydrogenating Esters. United States Patent. 2.091.800.
Al-Anshori, Jamaludin.2009. Siklisasi Intramolekuler Sitronetral Dikatalisis oleh Zeolit dan Bahan Mesoporus. Karya Tulis Ilmiah Universitas Padjadjaran Bandung.
Aldrich, Sigma. 2011. Ethanol MSDS Page.http://www.sigma-aldrich.com. (Akses pada 07 Juni 2011).
Aldrich, Sigma. 2011. Hexanol MSDS Page.http://www.sigma-aldrich.com. (Akses pada 07 Juni 2011).
Aldrich, Sigma. 2011. Hexyl Acetate MSDS Page.http://www.sigma-aldrich.com. (Akses pada 05 Juni 2011).
Andriayani. 2005. Senyawa Heteropolyacid dan Garam-garamnya sebagai Katalis pada Sistem Heterogen dalam Pelarut Organik. Karya Tulis Jurusan MIPA Universitas Sumatera Utara.
Anonim. 2008. Catalytic Hydrogenation. http//www.teledyn isco.com. (Akses pada 06 Mei 2010)
Anonim. 2011. ZSM-5. http://ruby.chemie.uni-reiburg.de. (Akses pada 07 Juni 2011).
Arsyad, M. Natsir. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Istilah. Jakarta : Gramedia.
Badan Standar Nasional. 2008. SNI 0936-2008 : Pulp Cara Uji Viskositas Cuprietilendiamin (Viskometer Kapiler). Jakarta : Author.
Bakri, Ridla, Tresye Utari, Indra Puspitasari. 2008. Kaolin Sebagai Sumber SiO2 untuk Pembuatan Katalis Ni/ SiO2: Karakterisasi dan Uji Katalis pada Hidrogenasi Benzena menjadi Sikloheksana. J. MAKARA SAINS. VOL 12 No. 1, April 2008 : 37-43.
Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI-Press.
Daintith, John. 1994. Kamus Lengkap Kimia. Jakarta : Erlangga.
Dijkstra, A.J. 1997. Hydrogenation Revisited. J. INFORM. Vol. 8(11). Pp. 1150-1158.
Fan, Tianguang. 2001.Viscosity Measurement Using Cannon-Fenske Viscometer. ASTM. D445-D2515.
Fatimah, Siti Soja. 2007. Aplikasi Alur Sintesis Baru Untuk Pembuatan Biodesel Super Setana Melalui Proses Hidrotreating Minyak Nabati Non Pangan Menggunakan Katalis. J. Pendidikan Kimia FMIPA Universitas Pendidikan Indonesia.
Fessenden & Fessenden. Jilid 1 dan 2. 2006. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga.
Hasibuan, Hasrul Abdi. 2009. Perolehan Kembali Nikel dari Katalis Nikel Terpakai (spent catalyst) Pasca Proses Hidrogenasi Minyak Kelapa Sawit dengan Proses Pelindian (Leaching) Asam Sulfat. Tesis Prodi Ilmu Kimia pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Medan.
Hermanto, Sandra. 2008. Mengenal Lebih Jauh Teknik Analisa Kromatografi dan Spektrofotometri. Jakarta : UIN Syarif Hidayatullah.
Kiff, et all. 1983. Production of Ethanol from Acetic acid. United States Patent. (11) 4,421,939.
Lassi, Ulla. 2003. Deactivation Correlation of Pd/Rh Three-Way Catalyst Designed for EURO IV Emission Limits : Effect of Ageing Atmosphere, Temperature and Time. J. OULU ISSN 1796-2226.
Liherlinah, dkk. 2009. Sintesis Nanokatalis CuO/ZnO/Al2O3 untuk Mengubah
Metanol Menjadi Hidrogen untuk Bahan Bakar Kendaraan Fuel Cell. Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi ISSN 1979-0880.
McGarvey, David J. 2005. Chemistry Enhancement Course Session I. Staffordshire : Keele University.
Munifah, Ifah. 2005. Petunjuk Praktikum Kimia Instrumentasi. Jakarta : UIN Syarif Hidayatullah.
Nurbayti, Siti. 2007. Penunun Praktikum Kimia Organik. Jakarta : UIN Syarif Hidayatullah.
Rahmi, Silvia, Adelina. 2011. Pembuatan Etanol dari Sorgum (Shorgum Bicolor L. Moench) Melalui Hidrolisis Enzimatik Diikuti oleh Fermentasi Menggunakan Saccharomyces cerevisiae. Karya Tulis : Laboratorium Biokimia.
Robinson, Allan. 2010. How to Create Hydrogen Gas. http://www.ehow.com. (Akses pada 24 Maret 2010).
Robinson, Allan. Hydrogenation Method. http://www.ehow.com. (Akses pada 24 Maret 2010).
Samsuri. 2007. Pemanfaatan Selulosa Bagas untuk Produksi Etanol Melalui Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak dengan Enzim Xylanase. J. MAKARA TEKNOLOGI. Vol. 11. No. 1. April 2007 : 17-24.
Satterfield, Charles N. 1991. Chemistry and Catalyst in Industrial Practice. New York : Mc Graw Hill.
Savitri, Yan Irawan, Wuryaningsih, M. Ghozali. 2006. Rate of Reaction’s Constants as Time Function from Esterification of Glycerol with Oleic Acid Using Zeolyt as Catalyst. J. International Oil Palm Conference PCTE-02.
Setiadi, Praswati PDK Wulan, Hadi Suprayitno. 2008. Pemanfaatan Zeolit Alam sebagai Komponen Penyangga Katalis untuk Reaksi Hidrogenasi CO2 & Perengkahan Minyak Sawit. Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Shirazy, L. E. Jamshidi, M.R. Ghasemi. 2008. The Effect of Si/Al Ratio Of ZSM-5 Zeolite on its Morphology, Acidity and Crystal Size. J. Crist Rest Technologies 43. No. 12, 1300-1306.
Silverstein, Robert M, Francis X. Webster. 2005. Spectometric Identification of Organic Coumpounds. New York : John Wiley and Son Inc.
Sostrohamidjojo, Hardjono. 1990. Spektroskopi Inframerah. Yogyakarta : Liberty.
Welasih, Tjatoer. 2007. Pengaruh pH pada Reaksi Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol dalam Reaktor Berpengaduk dan Bertekanan Tinggi. J. Kimia dan Teknologi ISSN 0216-163X.
Widyawati, Yeti. 2007. Disain Proses Dua Tahap Esterifikasi-Transesterifikasi (Estrans) pada Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Jarak Pagar (Jatropa curcas.L). Tesis Prodi Teknologi Industri Pertanian pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Zahrina, Ida. 2008. Sintesis ZSM-5 Tanpa Templat dari Zeolit Alam dan Abu Kelapa Sawit. J. Teknologi Proses ISSN 1412-7814.
Zhang, Bexiao. Et al. 2010. Hydrogenation of Ethyl Acetate to Ethanol over Ni-based Catalysts Obtained From Ni/Al Hydrotalcite-Like Coumpound. J. Molecules ISSN 1420-3049.
Lampiran 1. Diagram Proses Produksi Etanol
Lampiran 2. Reaktor Hidrogenasi (vinci - Technologies – ruel 92)
Spesifikasi alat : Kapasitas 0.2 L, dilengkapi dengan barometer, jacket logam dengan temperatur yang
dapat disesuaikan dengan kebutuhan, dengan saluran masuk dan keluar gas yang dapat dibuka-tutup sehingga dapat dilakukan hidrogenasi dengan metode batch ataupun continue, tekanan maksimum hingga 160 bar.
Barometer
Saluran untuk
sampling
jacket
hotplate
Knop gas keluar
Termometer
Gas keluar
Knop untuk
sampling
Gas masuk
Lampiran 3. Katalis yang Digunakan dan Hasil Uji Oksidasi K2Cr2O7
a b c
d e f
Keterangan :
a. Katalis ZSM-5 b. Katalis CuO/ZnO c. Ktalis nikel d. Sampel hasil hidrogenasi heksil asetat (ki-ka: dengan katalis ZSM-5 1%, nikel 1%,
CuO/ZnO 1%): e. Sampel hasil uji oksidasi K2Cr2O7 setelah ± 30 menit (ki-ka: dengan katalis ZSM-5 1%,
nikel 1%, CuO/ZnO 1%) f. Sampel hasil uji oksidasi K2Cr2O7 setelah 24 jam (dengan katalis nikel 1%)
Lampiran 4. Skema Kerja Hidrogenasi Heksil Asetat
katalis
suhu 160oC selama 8 jam
tekanan 15 Kg/cm2
Analisa FTIR, GCMS
Identifikasi gugus alkohol
Ditentukan sifat fisik (viskositas, densitas)
Identifikasi Produk
Produk
Disaring
gas H2
Heksil asetat
Lampiran 5. Skema Kerja Penentuan Kurva Kalibrasi Distilasi
Di uji viskositas dan densitasnya
Distilasi campuran
Dibuat campuran etanol dan heksanol dengan variasi perbandingan :
1 : 9 3 : 7 1 : 4 2 : 3 1 : 1 3 : 2 7 : 3 9 : 1 4 :
Ditentukan
viskositas dan
densitas sampel
pada waktu
tertentu selama
distilasi
Ditentukan
viskositas dan
densitas
residu
Ditentukan
viskositas dan
densitas
distilat
Di ukur laju
distilasi
Lampiran 6. Kondisi Operasi GC-MS
Spesifikasi Keterangan Nama kolom DB5 MS
Panjang kolom 30 m Diameter kolom 0,25 mm Ketebalan kolom 0,25µm df Jenis kolom Non polar Suhu kolom oven 60 oC Suhu injeksi 300 oC Cara injeksi Split Cara kontrol aliran Kecepatan linear Tekanan 100 kPa Total aliran 19,9 mL/menit Aliran kolom 1,6 mL/menit Kecepatan linear 46,4 cm/detik Jumlah sampel 5 µl Fase diam Sampel hasil hidrogenasi Fase gerak Gas nitrogen
Lampiran 7. Hasil Analisa FTIR pada Senyawa Heksil Asetat
Lampiran 8. Hasil Analisa FTIR terhadap Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis CuO/ZnO 1% pada Frekuensi 4000-500 nm
Lampiran 9. Hasil Analisa FTIR terhadap Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Nikel 1% pada Frekuensi 4000-500 nm
Lampiran 10. Hasil Analisa FTIR terhadap Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5 1% pada Frekuensi 4000-500 nm
Lampiran 11. Hasil Analisa GC Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis CuO/ZnO 1%
Lampiran 12. Hasil Analisa MS Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis CuO/ZnO 1%
Lampiran 13. Hasil Analisa GC Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Nikel 1%
Lampiran 14. Hasil Analisa MS Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis Nikel 1%
Lampiran 15. Hasil Analisa GC Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5 1%
Lampiran 16. Hasil Analisa MS Hasil Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Katalis ZSM-5 1%
Lampiran 17. Tabel Viskositas dan Densitas Etanol, Heksanol dan Perbandingan Keduanya dalam Pembuatan Kurva Kalibrasi
zat viskositas Densitas
Etanol 0.7881 0.7864
9:1 1.0857 0.7656
4:1 1.2024 0.7868
7:3 1.3309 0.7953
3:2 1.4838 0.7987
1:1 1.6610 0.8006
2:3 1.8510 0.8036
3:7 2.3105 0.8076
1:4 2.6050 0.8103
1:9 2.9937 0.8139
heksanol 3.8780 0.8161
Lampiran 18. Densitas dan Viskositas Sampling pada Saat Proses Distilasi
No sampilng (9:1)
1
viskositas Densitas menit ke-40 1.2108 0.7908
menit ke-80 3.4402 0.8165 Distilat 0.7871
2
sampilng (4:1) menit ke-40 1.8161 0.8158 menit ke-80 3.5263 0.8169
Residu 3.5726 0.8165 Distilat 1.108 0.7863
3
sampling (7:3) menit ke-40 2.1923 0.8053 menit ke-80 3.3684 0.8063
Residu 4.1599 0.9367 Distilat 1.1179 0.7864
4
sampling (3:2) menit ke-40 2.0809 0.8059 menit ke-70 3.2536 0.8057 menit ke-100 3.6376 0.8171
Residu 4.1333 0.9759 Distilat 1.0869 0.7869
5
sampling (1:1) menit ke-40 2.8697 0.8121 menit ke-80 3.5191 0.8185
Residu 3.5549 0.8173 Distilat 1.1153 0.788
6
sampling (2:3) menit ke-30 2.765 0.8078 menit ke-70 3.0147 0.8161 menit ke-100 3.6956 0.8136
Residu 3.6154 0.8153 Distilat 1.0442 0.7925
7
sampling (3:7) menit ke-40 2.7084 0.8098
Residu 3.5261 0.816 Distilat 1.1183 0.7911
8 sampling (1:4)
menit ke-50 3.3337 0.8145 Residu 3.5343 0.8164
9 sampling (1:9)
Residu 3.5752 0.8161 Distilat 1.1216 0.7882
Lampitran 19. Data dan Grafik Penentuan Laju Alir Destilasi
Laju Alir (ml/menit)
9 : 1 4 : 1 7:3 3:2 1:1 2:3 3:7 1:4 1:9
1.2200 1.4300 1.3600 1.2800 1.2400 1.3400 0.5600 0.3400 -
1.7400 2.2800 2.9000 1.8100 2.1000 1.6500 0.7600 - -
2.2100 2.7400 2.8200 2.2600 2.1400 1.4000 0.6100 - -
2.7000 3.2100 2.8600 1.9000 1.5700 1.1200 0.600 - -
3.3400 2.0400 2.1000 1.5200 0.9600 0.5800 0.5000 0.1800 -
2.7800 1.5000 0.8800 0.8800 0.4400 0.3000 0.3000 0.3000 0.2400
1.6200 0.2800 0.2300 0.3400 0.1800 0.1000 0.1800 0.4000 -
0.2200 0.0571 0.0530 0.1400 0.0632 0.0612 0.1000 0.1800 -
0.0326 0.0204 0.0408 0.0673 0.0061 0.0061 0.0800 0.0800 -
- 0.0081 0.0081 0.0448 0.0041 0.0061 0.1400 0.2000 -
- - - 0.0061 0.0041 0.0041 0.1200 0.2000 -
- - - 0.0061 - 0.0004 0.0795 0.0600 0.1200
1.3219 1.1304 1.1043 0.8545 0.7256 0.5473 0.3358 0.2156 0.1800