ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 16 (2) (2013) : 50 – 54
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pemurnian Garam NaCl melalui Metode Rekristalisasi Garam Krosok dengan Penambahan Na 2 CO 3 , NaOH dan Polialuminium Klorida untuk Penghilangan Pengotor Ca 2+ dan Mg 2+
Akustika Gemati a , Gunawan a* , Khabibi a
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: gunawan@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o

## A b s t r a c t
Keywords:
Raw Salt, Purifying
Salt, NaCl, Na 2 CO 3 ,
NaOH, PAC
The research of NaCl salt purification through recrystallization method of raw salt with the addition of Na 2 CO 3 , NaOH and polyaluminium chloride for removal of Ca 2+ and Mg 2+ impurities. The purpose of this research is to determine the effect of the addition of Na 2 CO 3 and NaOH  on  the  concentration  of  Mg 2+ and Ca 2+ in  raw salt  as  well as  to  examine  the effectiveness  of  the  addition  of  polyaluminium  chloride  (PAC)  flocculants  in  the precipitation  reaction  of  CaCO 3 and  Mg(OH) 2 with  a  modified  spray  recrystallization method. This research was carried out by adding impurities binder of Na 2 CO 3 and NaOH and  flocculants  PAC  to  precipitate  the  Mg 2+ and  Ca 2+ ion  impurities  in  the  salt,  then recrystallization was done with a modified model of spray to get a crystal of purer NaCl. The result was obtained for NaCl of 98.53%, Ca 2+ and Mg 2+ were obtained 0.0600% and 0.0288% for the latter with addition of 20% w Na 2 CO 3 , NaOH 0.1 N and 10 ppm PAC of 3 mL. The results meet standard of Indonesian industry (SII).

## A b s t r a k
Kata Kunci: Garam Krosok, Pemurnian Garam, NaCl, Na 2 CO 3 , NaOH, PAC
Telah dilakukan penelitian tentang pemurnian garam NaCl melalui metode rekristalisasi garam  krosok  dengan  penambahan  Na 2 CO 3 ,  NaOH  dan  polialuminium  klorida  untuk penghilangan pengotor  Ca 2+ dan Mg 2+ . Tujuan penelitian ini adalah  untuk menentukan pengaruh penambahan Na 2 CO 3 dan NaOH terhadap konsentrasi kadar Mg 2+ dan Ca 2+ pada garam krosok serta untuk mengetahui efektivitas  penambahan flokulan polialuminium khlorida  (PAC)  dalam  reaksi  pengendapan  CaCO 3 dan  Mg(OH) 2 dengan  metode rekristalisasi  modifikasi spray. Metode  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  dengan  cara menambahkan bahan pengikat pengotor yang harganya lebih murah seperti Na 2 CO 3 dan NaOH serta flokulan PAC yang dapat mengendapkan ion pengotor pada garam yaitu ion Ca 2+ dan  Mg 2+ kemudian  dilakukan  rekristalisasi  dengan modifikasi model spray untuk mendapatkan  kristal  NaCl  yang  lebih  murni  dengan  lahan  yang  tidak  begitu  luas  dan rekristalisasi meja kristalisasi penguapan . Hasil pemurnian garam krosok diperoleh kadar NaCl  98,53%,  Ca 2+ 0,0600%,  dan  Mg 2+ 0,0288%  dengan  penambahan  Na 2 CO 3 20%  w, NaOH 0,1 N dan PAC 10 ppm sebanyak 3 mL, yang telah sesuai standar industri Indonesia (SII).

## 1. Pendahuluan
Garam  NaCl  merupakan  unsur  esensial  bagi kehidupan  manusia.  Garam  memiliki  banyak  kegunaan dalam  industri,  pertanian,  pengolahan  makanan,  serta
digunakan dalam produksi obat-obatan dan bahan kimia lainnya.  Kualitas  garam  produksi  petani  garam  di Indonesia  rata-rata  masih  rendah  dan  belum  semua produksi  garam  di  Indonesia  memenuhi  SII,  sehingga untuk  memenuhi  kebutuhan  dalam  negeri  khususnya
garam  industri,  Indonesia  masih  harus  mengimpor garam.
Garam  NaCl  merupakan  komoditas  utama  yang dibutuhkan sebagai bahan baku dalam industri klor alkali untuk  menghasilkan  klor  (Cl 2 ),  dan  larutan  kaustik (natrium  hidroksida  (NaOH)  dan  kalium  hidroksida (KOH)),  yang  diproduksi  dengan  cara  elektrolisis maupun  dekomposisi  larutan  garam,  saat  ini  95% industri dari produksi klor dunia menggunakan metode elektrolisis  larutan  garam.  Larutan  garam  yang diumpankan  ke  electrolyzer  harus  mempunyai kemurnian yang tinggi, karena pengotor seperti Ca 2+ dan Mg 2+ yang  sering  terdapat  dalam  garam  laut  akan merusak membran penyebrangan ion. Banyaknya kadar pengotor  dalam  garam  dapat  menyebabkan  gangguan penyeberangan ion Na + pada sel membran [1]. Baku mutu garam yang diumpankan ke electrolyzer sesuai SII adalah NaCl 98,5, Ca 2+ 0,1 dan Mg 2+ 0,06%.
Rahman dkk. [2] mengatakan bahwa pengotor pada garam  dapat  dihilangkan  dengan  penambahan  NaOH yang  dapat  mengubah  MgCl 2 dan  MgBr 2 menjadi Mg(OH) 2 yang  mengendap.  Penambahan  natrium karbonat  mengubah  CaCl 2 menjadi  endapan  CaCO 3 . Menurut Mishra dkk. [3], Ca 2+ dapat dihilangkan dari air garam melalui proses kristalisasi bertingkat yaitu fraksi utama CaCO 3 dan CaSO 4 diendapkan dari larutan garam.
Lesdantina  [4]  telah  melakukan  penelitian pemurnian  larutan  garam  (brine)  dengan  penambahan natrium karbonat dan polialuminium klorida (PAC), ion Ca 2+ diendapkan  sebagai  CaCO 3 dan  polialuminium klorida  berperan  sebagai  flokulan  yang  dapat meningkatkan  kemurnian  garam  dari  pengotornya. Menurut  Zouboulis  dan  Tzoupanos  [5]  polialuminium klorida (PAC) merupakan salah satu flokulan yang paling efektif  dalam  proses  pemurnian  air,  karena  dapat meningkatkan pertumbuhan ukuran flok dan mempercepat  proses  agregasi  partikel.  Kirchner  dan Fisher  [6]  mengatakan  bahwa  kristal  garam  dapat dihasilkan  dengan  cara  menguapkan  sejumlah  air  laut dalam kolam terbuka dengan bantuan sinar matahari.

## 2. Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah garam  krosok  dari  Kabupaten  Rembang  Jawa  Tengah, NaCl  (proanalis,  Merck),  Akuades,  Na 2 CO 3 (proanalis, Merck),  NaOH  (proanalis,  Merck),  Polialuminium khlorida (PAC) teknis, HCl (proanalis, Merck), Indikator K 2 CrO 4 20%,  AgNO 3 (proanalis,  Merck).  Beker  glass, Erlenmeyer,  Pengaduk,  Timbangan  digital  OHAUS, Pemanas stirrer ,  Corong,  Kertas  saring  jenis  MN, Spektrofotometer  Serapan  Atom  (PE 3110),  Buret,  Pipet tetes.

## Prosedur Penelitian:
Sebanyak  310  gram  garam  krosok  dilarutkan  ke dalam  akuades  dengan  pemanasan  pada  suhu  70oC sehingga  diperoleh  konsentrasi  sodium  klorida  310g/L. Satu liter larutan garam krosok tersebut dibagi menjadi lima bagian masing-masing berisi 200 mL larutan garam
krosok sebagai parameter tetap, kemudian ditambahkan Na 2 CO 3 20 %w dengan variasi volume 0,5 mL; 1,0 mL; 1,5 mL;  2,0  mL;  2,5  mL  lalu  diaduk  dengan  kecepatan  dan waktu  yang  konstan  yaitu  60  rpm  selama  1  menit. Kemudian  larutan  garam  diendapkan  selama  45  menit. Pemisahan endapan dilakukan dengan penyaringan yang menggunakan  kertas  saring  MN.  Untuk  mengendapkan Mg 2+ , larutan garam hasil penyaringan diatur pada pH 10 dengan menambahkan NaOH 0,1 N sambil diaduk dengan kecepatan  dan  waktu  yang  konstan  seperti  saat penambahan  Na 2 CO 3 .  Kemudian  Larutan  diendapkan selama  6  jam  lalu  endapan  yang  terbentuk  disaring dengan menggunakan kertas saring jenis MN. Percobaan yang  sama  diulangi  dengan  penambahan  flokulan Polyaluminiumchloride  (PAC)  dengan  konsentrasi  10 ppm  sebanyak  3  mL.  Larutan  garam  yang  dihasilkan disemprotkan  pada  media  panas  yakni  berupa  keramik yang  dipanaskan  sekitar  pada  suhu  40  ºC  dengan menggunakan  panas  matahari  hingga  diperoleh  kristal garam  murni.  Selanjutnya  dilakukan  analisis  kadar  air sebanyak  ±  3  gram  kristal  garam  murni  ditimbang  dan ditempatkan  dalam  cawan.  Kemudian  kristal  garam dikeringkan dalam oven pada suhu 100 ± 5 ºC selama 2 jam. Setelah dikeringkan kristal garam kering disimpan dalam desikator selama 30 menit. Kemudian ditimbang berat  garam  kering.  Pengulangan  pengeringan  dalam oven  sampai  diperoleh  berat  sampel  yang  stabil. Selanjutnya  dilakukan  analisa  kembali  terhadap konsentrasi  Ca 2+ dan  Mg 2+ yang  tersisa  dalam  garam murni tersebut dengan penimbangan Sebanyak 0,4 gram garam  murni  yang  kering  dilarutkan  dengan  akuades sampai  50  mL  lalu  larutan  garam  ditentukan  kadar  ion Ca 2+ dan  Mg 2+ dengan  menggunakan  Spektrofotometer Serapan  Atom  PE3110.  Untuk  analisis  kadar  NaCl dianalisis  dengan  metode  Mohr,  dimana  hasil  garam yang telah dimurnikan ditimbang sebanyak 0,025 gram dalam  botol  timbang  kemudian  dilarutkan  dengan akuades hingga volume 10 mL sambil dikocok-kocok dan diperiksa  pH  larutan  tersebut.  Bila  pH  terlalu  asam ditambahkan larutan NaOH 0,1 M tetes demi tetes sampai netral, bila pH terlalu basa ditambahkan larutan HCl 0,1 M tetes demi tetes sampai netral, lalu ditambahkan 1 mL indikator K 2 CrO 4 25%. Kemudian larutan garam dititrasi dengan larutan AgNO 3 0,01 M sampai warna merah coklat dan dihitung kadarnya.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Penentuan Kadar Air
Penentuan  kadar  air  dilakukan  untuk  mengetahui besarnya  kadar  air  yang  terdapat  dalam  garam  krosok. Dari  hasil  penelitian  diketahui  kadar  air  dalam  sampel garam  krosok  sebelum  pemurnian  6,98  %.  Setelah dilakukan  pemurnian  terhadap  sampel  garam  krosok didapatkan hasil seperti yang disajikan dalam tabel 1.
Tabel 1 Kadar air pada sampel setelah pemurnian hasil rekristalisasi: No. Volume Na 2 CO 3 20 %w (mL) tiap 200 mL larutan garam krosok Kadar Air (%W) PAC Non PAC 1. 0.5 5,46 4,39 2. 1.0 3,34 5,4 3. 1.5 4,79 5,3 4. 2.0 2,09 4,64 5. 2.5 4,62 4,44 Pengujian Ion Fe 3+ Secara Kualitatif
Pada  karakterisasi  ini  ion  Fe 3+ dilakukan  secara kualitatif karena tidak semua garam krosok mengandung Fe 3+ yang  berasal  dari  pompa  saluran  air  laut  yang menghubungkan air laut ke kolam-kolam kristalisasi.
Uji  ion  Fe 3+ dilakukan  dengan  penambahan  larutan KCNS terhadap sampel larutan garam krosok. Apabila uji positif  maka  akan  menimbulkan  warna  merah  darah pada larutan sesuai dengan reaksi [7]:
Fe 3+ + KCNS → Fe(CNS) 3 (merah darah)
Identifikasi  awal  secara  kualitatif  untuk  ion  Fe 3+ diperoleh  hasil  negatif  karena  tidak  adanya  larutan berwarna  merah  darah.  Hal  ini  berarti  garam  krosok sudah  memenuhi  syarat  yaitu  tidak  adanya  kadungan besi dalam garam yang digunakan untuk industri.

## Penentuan Kadar NaCl dan Pengotornya
Penentuan kadar NaCl sebelum dilakukan pemurnian bertujuan untuk mengetahui kadar NaCl awal dari  sampel garam  tersebut.  Dari  hasil  penelitian  dapat diketahui  kadar  NaCl  awal  dari  sampel  garam  sebelum dilakukan pemurnian yaitu 87,80%.
Garam  selain  mengandung  NaCl  juga  mengandung ion-ion  pengotor,  antara  lain  Fe 3+ ,  Ca 2+ ,  dan  Mg 2+ . Identifikasi  terhadap  ion-ion  ini  guna  memastikan adanya  pengurangan  ion-ion  tersebut.  Identifikasi  ion Fe 3+ dilakukan  secara  kualitatif  dan  menunjukan  hasil negatif,  sedangkan  ion  Ca 2+ dan  Mg 2+ dilakukan  secara kuantitatif  menggunakan  spektrofotometer  serapan atom (AAS PE-3110) dan menunjukan hasil positif untuk ion Ca 2+ dan Mg 2+ .

## Penambahan Bahan Pengikat Pengotor
Proses  penambahan  bahan  pengikat  pengotor bertujuan untuk menghilangkan kotoran yang bercampur  dengan  garam  krosok,  baik  yang  larut maupun yang tidak larut dalam air serta agar kadar NaCl dalam  garam  krosok  memenuhi  baku  mutu  SII  yaitu kadar NaCl minimal 98,5%. Untuk memisahkan pengotor yang  tidak  larut  dalam  air  dilakukan  penyaringan menggunakan  kertas  saring.  Sedangkan  pengotor  yang masih larut merupakan pengotor yang berupa ion. Kation paling banyak yang terdapat dalam garam krosok adalah Ca 2+ dan  Mg 2+ .  Pengotor  yang  berupa  ion  dapat dipisahkan  dengan  cara  pengedapan  yaitu  dengan menambahkan  koagulan  Na 2 CO 3 dan  NaOH  yang
kemudian  ion  Ca 2+ dan  Mg 2+ akan  membentuk agregat lalu  mengendap  sebagai  endapan  CaCO 3 ,  MgCO 3 dan Mg(OH) 2 .
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menambahkan Na 2 CO 3 20  %w  dalam  larutan  NaCl,  dimana  volumenya dibuat bervariasi. Setelah dilakukan penambahan Na 2 CO 3 larutan  dibiarkan  bereaksi  selama  45  menit  agar terbentuk  endapan  CaCO 3 dan  MgCO 3 ,  kemudian ditambahkan  NaOH  pada  pH  10  dan  larutan  dibiarkan bereaksi  selama  6  jam.  Penambahan  Na 2 CO 3 20  %w bertujuan  untuk  menghilangkan  pengotor  Ca 2+ sebagai CaCO 3 dan  Mg 2+ sebagai  MgCO 3 ,  dengan  menambahkan NaOH pada pH 10 juga dapat meningkatkan penghilangan pengotor  Mg 2+ membentuk  endapan  Mg(OH) 2 .  Hasil penelitian  pada  proses  pemurnian  garam  krosok  untuk berbagai variasi penambahan volume Na 2 CO 3 20 %w tiap 200 mL larutan garam krosok ditunjukan dalam tabel 2.
Tabel 2 Kadar pengotor sisa Ca 2+ dan Mg 2+ pada berbagai variasi penambahan volume Na 2 CO 3 20%w setelah pemurnian garam
Volume Na
2 CO 3 20 %w (mL) tiap
200 mL larutan garam krosok non PAC dengan PAC 10 ppm
% w Ca 2+ % w Mg 2+ % w Ca 2+ % w Mg 2+ 0,5 0,0810 0,0861 0,0796 0,0693 1,0 0,0782 0,0436 0,0770 0,0403 1,5 0,0620 0,0289 0,0600 0,0288 2,0 0,0658 0,0361 0,0652 0,0369 2,5 0,0651 0,0313 0,0650 0,0311 1,5 (meja kristalisasi) - - 0,0630 0,0346
Pengaruh  penambahan  Na 2 CO 3 20  %w  ke  dalam larutan  garam  krosok  dapat  ditunjukan  pada  gambar  1 dan gambar 2.
Gambar 1. Hubungan konsentrasi Ca 2+ terhadap penambahan Na 2 CO 3 20%w
Gambar 2. Hubungan konsentrasi Mg 2+ terhadap penambahan Na 2 CO 3 20 %w dan NaOH 0,1 M.Pada kondisi awal, yaitu ketika larutan garam krosok belum ditambahkan Na 2 CO 3 20 %w kadar Ca 2+ dalam larutan garam krosok tersebut 0,11% w dan kadar Mg 2+ dalam larutan garam krosok tersebut 0,15% w.
Pada  gambar  1  dapat  dilihat  bahwa  dengan penambahan Na 2 CO 3 20 %w sebanyak 0,5 mL, kadar Ca 2+ dalam  larutan  garam  krosok  mengalami  penurunan secara  signifikan  hingga  diperoleh  kadar  Ca 2+ sebesar 0,081%  w  dan  0,0796%  w  untuk  larutan  yang  disertai penambahan  PAC.  Begitu  pula  terhadap  kadar  Mg 2+ dalam  larutan  garam  krosok  mengalami  penurunan secara  signifikan  hingga  diperoleh  kadar  Mg 2+ sebesar 0,0861% w dan 0,0693% w untuk larutan yang disertai penambahan PAC.
Akan  tetapi  kadar  NaCl  pada  penambahan  0,5  mL Na 2 CO 3 20 %w be lum memenuhi SII yaitu % NaCl ≥ 98,5 %.  Kondisi  tersebut  baru  dapat  dicapai  pada  saat dilakukan  penambahan  Na 2 CO 3 20  %w  sebesar  1,5  mL, dimana  kadar  NaCl sebesar  98,53%  untuk  larutan  yang disertai penambahan PAC.

## Penambahan flokulan (PAC)
Dalam  penelitian  ini,  flokulan  ditambahkan  dalam larutan  garam  krosok  setelah  penambahan  Na 2 CO 3 20 %w  dan  pengadukan  selama  1  menit.  Flokulan  yang digunakan adalah PAC (Poli Aluminium Khlorida) dengan kadar 10 ppm.
Penambahan flokulan tidak mempengaruhi penurunan kosentrasi ion Ca 2+ dan Mg 2+ , seperti terlihat pada  gambar  1  dan  2.  Penambahan  flokulan  juga  tidak mempengaruhi kenaikan kadar NaCl dalam garam yang telah  dimurnikan,  hal  ini  dilihat  pada  gambar  3  bahwa pengaruh penambahan flokulan ke dalam larutan garam krosok  pada  proses  pemurnian  larutan  garam  hanya menaikan kadar NaCl <1 %. Hal ini dikarenakan flokulan PAC tidak berinteraksi terhadap ion Ca 2+ dan Mg 2+ tetapi hanya menggumpalkan koloid-koloid yang menyebabkan kekeruhan pada larutan garam. Gambar 3 Hubungan kadar NaCl terhadap penambahan  Na 2 CO 3 20 %w dan NaOH 0,1 M
Gambar 3 Hubungan kadar NaCl terhadap penambahan
Na 2 CO 3 20 %w dan NaOH 0,1 M
Pada  gambar  3  dapat  dilihat  bahwa  dengan penambahan  Na 2 CO 3 20  %w  disertai  penambahan  PAC kadar  NaCl  tidak  mengalami  kenaikan  yang  berarti. Penambahan  Na 2 CO 3 20  %w  disertai  penambahan  PAC tidak efektif untuk meningkatkan kadar NaCl pada proses pemurnian  garam  krosok,  sehingga  tidak  perlu ditambahkan PAC.

## 4. Kesimpulan
Pemurnian  garam  krosok  sangat  dipengaruhi  oleh banyaknya  Na 2 CO 3 20%  w  yang  digunakan  untuk mengendapkan  Ca 2+ .  Kadar  NaCl  maksimal  diperoleh pada penambahan 1,5 mL  Na 2 CO 3 20% w yaitu 98,62%. Kadar Ca 2+ dan Mg 2+ yang paling kecil diperoleh dengan penambahan 1,5 mL  Na 2 CO 3 20 %w yaitu  Ca 2+ dan Mg 2+ masing-masing  sebesar  0,0620%  w  dan  0,0289%  w, kadar  Ca 2+ dan  Mg 2+ untuk  larutan  yang  disertai penambahan  PAC  masing-masing  0,0600%  w  dan 0,0288% w. Penambahan flokulan tidak mempengaruhi penurunan kadar Ca 2+ dan Mg 2+ . Pada penambahkan 0,5 mL Na 2 CO 3 20 %w/200 mL larutan garam krosok tanpa flokulan, kadar Ca 2+ dan Mg 2+ sisa masing-masing adalah 0,0620%  w  dan  0,0289%  w  sedangkan  dengan penambahan flokulan kadarnya turun menjadi 0,0600% w dan 0,0288% w.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Vladimir  M  Sedivy,  Environmental  balance  of  salt production  speaks  in  favour  of  solar  saltworks, Global NEST Journal , 11, 1, (2009) 41-48
[2]  A  Rahman,  A  Islam,  MA  Farrukh,  An  improved method  for  the  preparation  of  analytical  grade sodium chloride from Khewra rock salt, World Appl. Sci. J , 8, 1, (2010) 61-65
[3]  S  Mishra,  PK  Ghosh,  MR  Gandhi,  AM  Bhatt,  SA Chauhan, Removal of Ca 2 impurities from brine by marine cyanobacteria from Gujarat coast of India for the production of Industrial grade salt, (2010)
[4]  Dina  Lesdantina,  Pemurnian  Nacl  Dengan Menggunakan  Natrium  Karbonat,  Departemen Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang
[5]  A.  I.  Zouboulis,  N.  Tzoupanos,  Alternative  cost- effective  preparation  method  of  polyaluminium chloride  (PAC)  coagulant  agent:  Characterization and  comparative  application  for  water/wastewater treatment, Desalination ,  250,  1,  (2010)  339-344 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2009.09.053
[6] Alan W Kirchner, Alan Fisher, Process for producing low  sodium  sea  salt  from  seawater,  in,  Google Patents, 2009.
[7]  G.  Svehla,  Vogel  -  Buku  Teks  Analisis  Anorganik Kualitatif  Makro  dan  Semimikro,  edisi  5  ed.,  L. Setiono, H. Pudjaatmaka, PT. Kalman Media Pusaka, Jakarta, 1985.