EKSTRAKSI ALUMINA OKSIDA ( Al 2 O 3 ) DARI TANAH LIAT DENGAN

## VARIABEL SUHU DAN KONSENTRASI ASAM SULFAT

## Khairun nisah
Fakultas Sains dan Teknologi UIN Ar-Raniry Banda Aceh E_mail: khairun_nisah79@yahoo.co.id

## Abstract
In  this  study  used  clay  as  raw  material  for  making  aluminum  oxide  using  sulfuric  acid  as pelarut.Penelitian  also  aims  to  obtain  sulfuric  acid  concentration  and  reaction  time  is  best, where the variable used  is  the concentration of sulfuric acid  ( 60  % , 70  % and 80 % ) and reaction time ( 40 minutes , 50 minutes and 60 minutes). The results showed that the greater the concentration of sulfuric acid , the levels of aluminum oxide obtained will be greater and greater  the  heating  period  ,  the  levels  of  aluminum  oxide  obtained  will  also  be  greater  . Optimum results obtained in 80% sulfuric acid concentration and reaction time 60 minutes.
Keywords: Aluminium oxide, clay, sulfuric acid, reaction time.

## PENDAHULUAN
Di  Indonesia  pemanfaatan  dari  tanah  liat  hanya  sekedar  untuk  pembutan  barang- barang  furniture  dan  keramik,  padahal  kandungan  tanah  liat  di  Indonesia    banyak  terdapat diberbagai daerah, sehingga banyak tanah liat yang tidak dimanfaatkan. Tanah ini terdiri dari Alumininium Oksida, Hidrat Silika, Magnesium Oksida, Besi, dan lain-lain. 1
Aluminium  oksida  diproduksi  dalam  jumlah  besar  setiap  tahun  dan  digunakan  untuk pembuatan logam  alumina, aluminium sulfat, katalisator, dan keperluan industri farmasi dan lain-lain. 2 Dalam  tahun  1980,  90  %  bahan  bakunya  adalah  berasal  dari  bauksit  yang didatangkan ke Amerika Serikat dari negara lain seperti Jamaika, Haiti, Republik Dominika, Suriname,  Guinea  dan  Austria  merupakan  sumber  impor  bauksit  ke  Amerika  Serikat. Konsumsi total meliputi 15,6 x 10 6 ton kira-kira 96 % diantaranya digunakan untuk produksi alumina. 3
Beberapa proses lain untuk pembuatan aluminium oksida dari bijih selain bauksit juga sudah  dipublikasikan.  Suatu  proses  Meksiko  menggunakan  aluminium  oksida  serta  sulfat aluminium  dan  kalium  yang  hydro  (hydrous).  Proses  ini  dikabarkan  dapat  menghasilkan aluminium oksida 99 % murni dari alunit yang mengandung 10 % - 15 % aluminium oksida. Pada proses Prancis Pecshinery  –  Ugine Kuhlmen, tanah liat dan serpih diolah dengan asam sulfat pekat. Pada proses ini jumlah bahan baku yang diolah banyak sekali karena kandungan
1 Proses Technology Enceyclopedia , Editor- in – Chief, Los Angeles California: Book Company
2 ibid
3 Hawley”s, Sr Lewis J. Richard, Condebsed Chemical Dictionary , welfth edition
aluminium  oksida  didalam  tanah  liat  lebih  rendah  yaitu  sekitar  30  –  40  %  dibandingkan dengan bauksit sekitar 55 %.
Semakin  meningkatnya  kebutuhan  akan  aluminium  oksida  maka  pengambilan aluminiuim  oksida  dari  tanah  liat  dapat  menjadi  alternatif  selain  dari  bauksit  yang persediaannya di bumi akan semakin menipis.
Tujuan  penelitian  ini  untuk  memperoleh  aluminium  oksida  dari  tanah  liat  dengan menggunakan asam sulfat.
Manfaat   Penelitian diharapkan
1. Memberikan masukan sumber aluminium oksida alternatif yang banyak digunakan dalam industri.
2. Meningkatkan nilai tambah dari tanah liat.
Penelitian  ini  menggunakan  tanah  liat  sebagai  bahan  baku  dalam  menghasilkan aluminium  oksida.  Umpan  berupa  tanah  liat  yang  sudah  dikeringkan  dihaluskan  dan  diayak dengan  ukuran  200  mesh  dan  diproses  dengan  penambahan  asam  sulfat  pekat  sebanyak  200 ml dimana konsentrasinya divariasikan yaitu : 60 %, 70 % dan 80 %.  Kemudian dipanaskan dengan variasi waktu pemanasan yaitu : 40 menit, 50 menit dan 60 menit.
Sampel  berupa  larutan  induk  diambil  sebanyak  25  ml  untuk  dianalisa  hasil  aluminium oksidanya. Selanjutnya dihitung konversi hasil aluminium oksida yang diperoleh.

## TINJAUAN PUSTAKA
Tanah merupakan suatu sistim lapisan kerak bumi yang tidak padu dengan ketebalan beragam,  berbeda  dengan  bahan-bahan  dibawahnya,  yang  juga  tidak  baku  dalam  hal  warna, bangunan  fisik,  struktur  susunan  kimiawi,  sifat  biologi,  proses  kimia  ataupun  reaki-reaksi, (MARBUT  1940).  Menurut  N.C  BRADY  (1974)  bahwa  tanah  merupakan  suatu  tubuh  alam atau  gabungan  tubuh  alam  yang  dapat  dianggap  sebagai  hasil  alam  yang  merupakan  paduan antara  gaya  pengrusakan  dan  pembangunan,  yang  dalam  hal  ini  pelapukan  dan  pembusukan bahan-bahan  organik  adalah  contoh-contoh  pengrusakan,  sedangkan  pembentukan  mineral baru  seperti  lempung  tertentu  serta  lapisan-lapisan  yang  khusus  merupakan  proses-proses pembangunan.  Gaya-gaya  atau  kegiatan  tersebut  menyebabkan  bahan-bahan  dialam membentuk tanah.
Tanah  liat  adalah  salah  satu  dari  jenis  clay  (lempung)  yang  warnaya  putih  kecoklat- coklatan dan mempunyai kekerasan yang relatif rendah.Bahan mineral seperti pasir ,debu, dan liat dalam susunan tanah yang penting bagi berbagai kehidupan dimuka bumi. 4
4 Hkkohnke H dalam “ Soil Physics” , 1969
Berdasarkan teori tentang pembentukan mineral liat yang dikembangkan oleh NOLL, pada  dasarnya  mengenai  perbedaan  hasil  pembentukannya  adalah  ditentukan  oleh  reaksi lingkungan  pembentuknya,  yang  dalam  hal  ini  pada  lingkungan  yang  beraksi  asam  akan terbentuk  mineral  liat kaolinit, sedangkan  pada  lingkungan  yang  beraksi  netral  sampai  basa dan mengandung banyak magnesium akan terbentuk mineral liat Montmorillonit . Keduanya memiliki sifat-sifat yang berbeda.
Selanjutnya  dalam  memperhatikan  liat  sebagai  komponen  tanah,  maka  kita  harus memperhatikan pula perbedaan antara bahan yang berukuran liat dan mineral liat .
1. Bahan berukuran liat meliputi semua bahan penyusun tanah berukuran 2 mikron
2. Mineral  liat  merupakan  sekumpulan  mineral  berbentuk  kristal,  yang  tersusun  atas aluminium silikat dengan beberapa logam tertentu sebagai pendukung atau pengantinya
Dengan  demikian  maka  bahan  berukuran  liat  meliputi  mineral  liat  dan  bahan-bahan lain  yang  mendukung  atau  mengantikannya  seperti  bahan-bahan  hasil  pelapukan (perombakan), oksidasi besi, oksida alumina dan bahan organik. 5

## Montmorillonit
Tersusun  atas  lapisan  oktaeder  dengan  Al,  Fe,  Mg,  Ni  dan  lapisan    asam  silikat. Sehubungan  sifatnya  yang  hidrofil  dan  mempumyai  daya  pertukaran  basa  yang  tinggi  maka mineral ini berkemampuan mengembang dan mengerut yang besar

## Kaolinit
Terdiri  dari  oksida  alumina  dan  Tetrahedralsilika.  Dengan  terdapatnya  ikatan hydrogen  yang  kuat  antara  lapisan-lapisan  dapat  menyebabkan  kaolinit  tidak  mengembang. Kemampuannya  dalam  menyerap  basa  akan  sangat  berpengaruh  oleh  keadaan  diatas,  yang akibatnya daya pertukaran kation rendah.
Pada  dasarnya  mineral  liat  silikat-Mg  mengandung  beberapa    Fe  dan  Al. 6 Tentang mineral Fe dan Al oksihidrat daerah pembentukannya antara liat silikat dan liat Fe Al berbagi secara terbaur. Ternyata  tanah  yang berwarna merah dan kuning sebagian dikendalikan oleh berbagai  tipe  liat  ini,  ternyata  pula  mineral  ini  merupakan  bentuk  oksida  yang  mengandung molekul air.yang rumus umumnya Fe 2 O 3 . xH 2 O dan Al 2 O 3 . xH 2 O. Dalam hal ini x merupakan angka kuantitas hidratnya. Mineral-mineral liat kenyataanya bermuatan poitif atau pun negatif dalam  hal  ini  memungkinkan  mineralnya  berkemampuan  mempertukarkan  anion  diantara permukaan hidroksilnya. Jadi tanah liat terdiri dari alumina, hidrat silika, magnesium oksida, besi dan lain- lain.
5 Sutedjo Mul mulyani, Kartasapoetra AG, Pengantar Ilmu Tanah. Reneka Cipta, Juli 2002
6 Brady, Unsur dalam Tanah , 1974
Tanah  ini  mempunyai  ciri-ciri  yang  khas  yaitu  dapat  menyerap  warna  dari  larutan yang  bersifat  basa,  minyak  bumi,  minyak  hewan,  minyak  tumbuh-tumbuhan  dan  lain-lain. Bila  tanah  ini  langsung  dipakai  sebagai  tanah  pemucat,  maka  keaktifanya  relatif  rendah. Dengan memakai asam sulfat atau asam klorida, tanah ini dapat diolah sehingga keaktifanya lebih  baik,  selanjutnya  zat  sisanya  disaring  dan  dicuci  untuk  menghilangkan  kelebihan asamnya.  Zat  padat  sisa  ini  dikeringkan  dan  dipanaskan  berlahan-lahan.  Dengan  cara  ini keaktifan tanah liat dapat naik 3 sampai 7 kali dari tanah liat yang asli. 7
Dengan  pemperhatikan  komponen  lapisan  silika  dan  alumunium  penyusun  liat,  para ahli  telah  berhasil  menentukan  beberapa  tipe  mineral  liat  yang  berperan  sedemikian  besar dalam mengatur keadaan / susunan tanah yang terdiri dari :
Reaksi yang terjadi antara asam sulfat dengan tanah liat berlangsung sebagai berikut:
Mg 2 Al 10 Si 24 O 69 (OH) 12 +  H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 +  24 SiO 2 +  MgO  +  H 2 O
Faktor-faktor yang berpengaruh pada pengolahan tanah fuller memakai asam sulfat adalah : 1. Konsentrasi asam sulfat
2. Waktu reaksi
Memang  tidak  mudah  membayangkan  bahwa  bahan  kimia  yang  sangat  aktif,  seperti asam sulfat, juga merupakan bahan kimia yang paling banyak dipakai dan merupakan produk teknik yang sangat penting. Zat ini digunakan sebagai bahan untuk pembuatan garam-garam sulfat  dan  untuk  sulfonasi,  tetapi  lebih  sering  lagi  dipakai  terutama  karena  merupakan  asam organic  yang  agak  kuat  dan  agak  murah.  Bahan  ini  dipakai  dalam  berbagai  industri,  tetapi jarang muncul dalam produk akhir. Asam  sulfat  dipakai  dalam pembuatan pupuk, kulit,  plat timah, pengolahan minyak, dan dalam pewarnaan tekstil.
Asam  sulfat  ialah  suatu  asam  berbasa  dua  yang  kuat.  Disamping  itu  asam  sulfat merupakan  bahan  pengoksidasi  dan  bahan  dan  bahan  pendehidrasi,  lebih-lebih  terhadap senyawa organik. Aksi dehidrasinya sangat penting dalam menyerap air yang terbentuk dalam konversi  kimia  seperti  nitrasi,  sulfonasi,  dan  esterifikasi,  sehingga  hasilnya  menjadi  lebih besar. 8
Larutan  asam  sulfat  dapat  dipekatkan  secara  ekonomis  sampai  sekitar  93  %  H 2 SO 4 .  Asam yang lebih pekat lagi dibuat dengan melarutkan sulfur trioksida didalam asam sulfat 98 % - 99 %.  Asam  sulfat  membentuk  bermacam-macam  hidrat  yang  masing-masing  mempunyai  titik lebur  tertentu.  Hidrat  ini  pulalah  yang  menyebabkan  adanya  ketakteraturan  dalam  hubungan antara kekuatan asam sulfat dan grafitas spesifik dan titik bekunya.
7 Widodo  suryo Proses  Kimia  Industri, Departemen  Perindustrian  dan  perdagangan,  Yogyakarta,  November 1991
8 Austin T. George, Industri Proses Kimia, jilid 1, Edisi 5.Jakarta, Erlangga, 1996
Asam  sulfat  bersifat  korosif,  tidak  berwarna,  mempunyai  indek  bias  1.422,  spesifik  graffiti 1,839. Mendidih pada air pada suhu 15,5 o C dan mencair pada temperatur 10,49 o C. Pemisahan Partikel  H 2 SO 4 dapat  dicampur  dengan  air  pada  semua  temperatur  cairan,  akan  tetapi  tidak bisa pada pemisahan alkohol dan pelarut organik. Panas yang tinggi didalam  larutan H 2 SO 4 dan air dapat membuat asam larut dalam air.

## METODE PENELITIAN

## Bahan
1. Tanah liat
2. Asam sulfat
3. Aquades
4. NH 4 Cl
5. Indikator metil merah
6. NH 4 OH
7. NH 4 NO 3 2%
Peralatan
1. Saringan
2. Labu leher tiga
3. Pendingin Balik
4. Motor pengaduk
5. Pipet tetes
6. Gelas arloji
7. Kertas saring
8. Labu takar
9. Gelas beker
10. Krus porselin
11. Erlenmeyer
12. Timbangan neraca
13. Statif dan Klem
14. Termometer

## 15. Stopwatch
Tahap Penelitian dan Prosedur Analisa Hasil

## Tahapan Pendahuluan
1. Bongkahan-bongkahan tanah liat dipecahkan
2. Tanah liat yang dipecahkan dikeringkan di udara terbuka
3. Tanah liat yang telah dikeringkan kemudian dihaluskan dengan ukuran 200 mesh.

## Tahap  Penelitian
1. Rangkai peralatan
2. Tanah liat  yang telah dihaluskan sampai ukuran  200 mesh diambil  seberat   5  gram  lalu dimasukkan  kedalam  labu  leher  tiga  dan  tambahkan  asam  sulfat  dengan  kadar  60  % sebamyak  200  ml,  dan  panaskan  campuran  yang  ada  dilabu  leher  tiga  sambil  dilakukan pengadukan
3. Setelah  waktu  yang  diinginkan  yaitu  40  menit  tercapai  (waktu  dihiting  mulai  saat mendidih), pemanasan dihentikan.
4. Campuran  yang  sudah  dingin  disaring,  endapan  dicuci  dengan  aquades  panas  sampai bebas asam. Filtrat dan air pencuci diencerkan menjadi volume 500 ml dengan labu takar, larutan ini disebut sebagai larutan induk.
5. Prosedur  2,  3,  dan  4  diulangi  dengan  waktu  pemanasan  yang  divariasikan  yaitu  untuk waktu pemanasan 50 menit dan 60 menit
6. Prosedur 2,3, dan 4 diulangi dengan konsentrasi asam sulfat yang divariasikan yaitu untuk konsentrasi 70 % dan 80 %.

## Tahan Analisa
1. Ambil  larutan  induk  25  ml,  masukkan  kedalam  beaker  gelas,  tambahkan            200  ml aquades dan NH 4 Cl  5 gram serta beberapa tetes indikator
2. Lalu dipanaskan sampai mendidih
3. Larutan dinetralkan dengan beberapa tetes NH 4 OH sampai warna menjadi kuning
4. Endapan disaring dalam keadaan panas, dicuci dengan NH 4 NO 3 2% panas
5. Endapan  dan  kertas  saring  dimasukkan  kedalam  krus  porselin  yang  telah      diketahui beratnya
6. Kemudian dibakar pada suhu 800 o C dengan Muffle . Timbang sampai berat Konstan.
Berat Al 2 O 3 = 25 500 x   berat konstan
Dimana:
500  = larutan induk
25    = sample yang dianalisa

## Skema Rancangan Penelitian
Skema rancangan penelitian dapat dilihat sebagai berikut:
Tanah liat dikeringkan
Tanah liat dihaluskan
Gambar 1. Rancangan  bahan baku

## Skema Rancangan Tahap Penelitian
Gambar2. Rancangan Tahap Penelitian Tanah liat dipecahkan Tanah yang dihaluskan Larutan  Asam sulfat kedalam Masukkan labu leher tiga Disaring Filtrat Endapan Dibuang Larutan Induk Ditambah aquades Dipanaskan

## Skema Rancangan Analisa Hasil
Larutan induk Aquades  +  NH 4 Cl
Ditambahkan indicator dan dipanaskan
NH 4 OH
Endapan disaring

## NH 4 NO 3 Dimasukan keporselin
`
Gambar 3. Rancangan analisa hasil

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengaruh konsentrasi asam sulfat terhadap kadar aluminium oksida yang  diperoleh
Gambar 4. Grafik hubungan konsentrasi asam sulfat terhadap kadar aluminium  oksida yang diperoleh
Peranan  konsentrasi  terhadap  kecepatan  reaksi  secara  kwantitatif  hanya  dapat diketahui  dari  hasil  penelitian.  Jika  dilihat  dari  hasil  percobaan  dengan  variable  persen konsentrasi  asam  sulfat  menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  konsentrasi  asam  sulfat,  maka
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 K a da r A lum ina Konsentrasi asam sulfat Grafik hubungan konsentrasi asam sulfat dengan kadar alumina Waktu 40 menit Waktu 50 menit Waktu 60 menit Dibakar Ditimbang
kadar aluminium oksida yang dihasilkan semakin besar. Hal ini dapat terjadi karena semakin tinggi  nilai  persentase  kadar  asam  sulfat  maka  air  yang  terlarut  dalam  asam  sulfat  semakin kecil, sehingga daya pelarut dari asam sulfat semakin besar.

## Pengaruh waktu pemanasan  terhadap kadar aluminium oksida yang  diperoleh
Gambar 4.2. Grafik hubungan waktu pemanasan  terhadap kadar aluminium oksida yang diperoleh
Waktu pemanasan akan mempengaruhi produk dalam proses pengambilan aluminium aksida dari tanah liat.  Kecepatan pelarutan dapat  dinyatakan dalam pengertian konsentrasi  zat  yang terlarut untuk zat hasil pelarutan persatuan waktu.
Kecepatan  reaksi  dapat  didefenisikan  dengan  berkurangnya  konsentrasi  pereaksi  atau bertambahnya konsentrasi hasil persatuan waktu.
Jika dihubungkan dengan penelitian ini maka aluminium oksida yang ada pada filtrat akan  berkurang  persatuan  waktu  yang  akan  pindah  kepelarut  persatuan  waktu  pula.  Jadi dengan  meningkatnya  waktu  pemanasan  maka  konsentrasi  aluminium  oksida  dalam  asam sulfat  akan  meningkat  pula  sehingga  akan  memperbesar  kadar  aluminium  oksida  yang dicapai.  Jika  dihubungkan  dengan  hasil  penelitian  maka  diperoleh  data  yang  benar  dimana pada waktu 40 menit sampai 60.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50 60 70 K a da r A lum ina Waktu reaksi Grafik hubungan wkatu reaksi dengan kadar alumina Konsentrasi 60 % Konsentrasi 70 % Konsentrasi 80 %

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  dilakukan  dan  analisa  data  yang  diperoleh  maka  dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin  tinggi  konsentrasi  pelarut,  maka  kadar  Aluminium  Oksida  yang  dihasilkan semakin tinggi.
2. Semakin  tinggi  waktu  operasi,  maka  kadar  Aluminium  Oksida  yang  dihasilkan semakin tinggi dan kemudian konstan.
3. Hasil  percobaan  menunjukan  bahwa  pada  temperatur  150 o C,  konsentrasi  pelarut (H 2 SO 4 )  80%  waktu  operasi  60  menit  dihasilkan  kadar  Aluminium  Oksida  yang optimum.

## DAFTAR PUSTAKA
Austin, T. George, Industri Proses Kimia, jilid 1, Edisi 5.Jakarta, Erlangga, 1996
Considene,  M  Douglas,  Enginerer  Consulting,  Hill  Graw  Mc, Chemicak  and    Proses Technology  Enceyclopedia ,  Editor-  in  –  Chief,  Los  Angeles        California:  Book Company 1996
Hawley”s, Sr Lewis J. Richard, Condebsed Chemical Dictionary , welfth edition Hkkohnke, H dalam “ Soil Physics” , 1969
Sutedjo, Mulyani Kartasapoetra AG, Pengantar Ilmu Tanah. Reneka Cipta, Juli 2002 Widodo,  Suryo Proses  Kimia  Industri, Departemen  Perindustrian  dan  perdagangan, Yogyakarta, November 1991
Zulkarnaen,  Karim  Abdul, Kimia  Analisa  Kualitatif, Departemen  Perindustrian  dan Perdagangan, Yogyakarta, Febuari 1991.