ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011) : 8 – 11

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi
Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pemurnian NaCl dengan Penambahan Bahan Pengikat Impurities pada Garam Krosok dan Garam Kuwu dengan Rekristalisasi Secara Penguapan dan Penambahan Gas HCl
Dewi Anggia Murni a , Gunawan a , Rum Hastuti a*
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: rum.hastuti@live.undip.ac.id
Art ic le   Info Ab s t rac t Keywords: Salt, ammonium carbonate, HCl gas,
impurities Ca 2+ and Mg 2+
Table salt  is  a basic additive that is used to meet daily  food  and as industrial raw materials. Separation  of  salts  from  impurities  is  still  a  problem  especially  for  removing  Ca 2+ and  Mg 2+ impurity. The aim of this study was to compare the evaporation and precipitation method with the addition of HCl gas to salt purification and to determine the effect of ammonium carbonate (NH 4 ) 2 CO 3 addition  in  the  removal  Ca 2+ and  Mg 2+ ions.  The  best  method  was  determined  by comparing  the  results  obtained  between  the  salt  evaporation  method  and  the  precipitation method  with  the  addition  of  HCl  gas,  which  had  previously  been  recrystallized  by  adding impurity binder such as CaO, Ba(OH) 2 and (NH 4 ) 2 CO 3 . The removal of Ca 2+ and Mg 2+ was done by adding (NH 4 ) 2 CO 3 with a volume variation of 0.8; 1.6; 2.4; 3.2 and 4 mL. The results showed that purification by HCl gas addition method resulted in higher NaCl content of 99.52% (krosok salt) and  99.25%  (Bledug  kuwu  salt)  while  evaporation  method  yielded  98.53%  (krosok  salt)  and 98.70% (Bledug kuwu salt). The lowest Ca 2+ and Mg 2+ impurity concentrations were obtained in the addition of (NH4) 2 CO 3 i.e. 3.2 ml 8.6 ppm (krosok salt) and 9.04 ppm Ca 2+ (Bledug kuwu salt). The concentration of Mg 2+ was 5.6 ppm (salt krosok) and 7.36 ppm (Bledug kuwu salt).

## Ab s t rak
Kata kunci: Garam, amonium karbonat, gas HCl, pengotor Ca 2+ dan
Mg 2+
Garam meja  adalah  aditif pokok yang digunakan untuk memenuhi makanan sehari-hari  dan sebagai bahan baku industri. Pemisahan garam dari kotoran masih menjadi masalah terutama ion pengotor Ca 2+ dan Mg 2+ . Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan metode penguapan dan pengendapan dengan penambahan gas HCl pada pemurnian garam dan untuk mengetahui pengaruh penambahan amonium karbonat (NH 4 ) 2 CO 3 dalam penghilangan ion Ca 2+ dan Mg 2+ dalam pemurnian garam. Metode terbaik ditentukan dengan membandingkan hasil yang  diperoleh  antara  metode  penguapan  garam  dan  metode  pengendapan  dengan penambahan gas HCl, yang sebelumnya telah direkristalisasi dengan menambahkan pengikat pengotor seperti CaO,  Ba(OH) 2 dan (NH 4 ) 2 CO 3 . Penghilangan  Ca 2+ dan Mg 2+ dilakukan dengan menambahkan (NH 4 ) 2 CO 3 dengan variasi volume 0,8; 1,6; 2,4; 3,2 dan 4 mL. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  pemurnian  dengan  metode  penambahan  gas  HCl  menghasilkan  kadar NaCl  yang  lebih  tinggi  yaitu  99,52%  (garam  krosok)  dan  99,25%  (garam  Bledug  kuwu) sedangkan  metode  penguapan  menghasilkan  98,53%  (garam  krosok)  dan  98,70%  (Bledug kuwu  garam).  Konsentrasi  pengotor  Ca 2+ dan  Mg 2+ terendah  diperoleh  pada  penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 yaitu  3,2  ml  8,6  ppm  (garam  krosok)  dan  9,04  ppm  Ca 2+ (garam  Bledug  kuwu). Konsentrasi Mg 2+ adalah 5,6 ppm (garam krosok) dan 7,36 ppm (garam Bledug kuwu).

## 1. Pendahuluan
Garam  merupakan  kebutuhan  pokok  manusia  yang dipergunakan  untuk  pemenuhan  konsumsi  aditif  bahan pangan  sehari-hari,  dan  sebagai  bahan  baku  dalam
perindustrian.  Industri  klor  alkali  adalah  salah  satu industri  yang  menggunakan  natrium  klorida  (garam) sebagai  bahan  baku  pembuatan  klor  (Cl 2 )  dan  natrium hidroksida (NaOH). Pemisahan garam dari pengotornya saat ini masih menjadi permasalahan terutama pengotor
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011) : 8 – 11 9
Ca 2+ dan  Mg 2+ yang  menyebabkan  timbulnya  endapan pada  membran  pada  proses  elektrolisa  larutan  garam. Tujuan  penelitian  ini  adalah  membandingkan  metode penguapan  dan  pengendapan  dengan  penambahan  gas HCl  pada  pemurnian  garam  dan  menentukan  pengaruh penambahan  ammonium  karbonat  (NH 4 ) 2 CO 3 pada penghilangan Ca 2+ dan Mg 2+ dalam pemurnian garam.
Pemurnian larutan garam perlu dilakukan mengingat  banyaknya  impuritas  yang  terdapat  di dalamnya. Impuritas yang terdapat dalam larutan garam meliputi senyawa yang bersifat higroskopis yaitu MgCl 2 , CaCl 2 , MgSO 4 dan CaSO 4 , dan beberapa zat yang bersifat reduktor  seperti  Fe,  Cu,  Zn  dan  beberapa  senyawa organik [1]. Impuritas-impuritas tersebut dapat bereaksi dengan  ion  hidroksil  ( - OH)  sehingga  membentuk endapan  putih  Ca(OH) 2 dan  Mg(OH) 2 yang  akan menutupi  permukaan  membran  sehingga  dapat menghambat  penyeberangan  ion  Na + dari  anoda  ke katoda [2]. Selain itu, akibat lain yang dapat ditimbulkan oleh  endapan  tersebut  diantaranya  menurunnya produksi  akibat  turunnya  effisiensi  membran,  naiknya konsumsi power listrik akibat naiknya tekanan membran serta  turunnya  umur  membran  sehingga  harus  sering dilakukan penggantian sel membran dalam electrolyzer. Spesifikasi  larutan  garam  sebagai  umpan  electrolyzer adalah  NaCl  300±20  gram/liter,  Ca 2+ ≤12  ppm,  Mg 2+ ≤12 ppm dan TSS ≤ 7 ppm [3].

## 2. Bahan dan Metode
Bahan  baku  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah garam (sodium klorida), yaitu yaitu garam krosok (A) dan garam Bledug kuwu (B). Selain itu ada beberapa bahan  lain  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu CaO,  Ba(OH) 2 ,  (NH 4 ) 2 CO 3 1  M  sebagai  pengendap  ion pengotor  seperti  Ca 2+ dan  Mg 2+ ,  NaOH  0,1  N  ,  aquadest serta  beberapa  reagent  kimia  yang  digunakan  untuk analisa konsentrasi residu Ca 2+ dan Mg 2+ .
Penelitian  dibagi  dalam  3  tahap,  pertama karakterisasi  sampel  garam  yaitu  penentuan  NaCl  dan identifikasi ion pengotor Fe 3+ , Ca 2+ , Mg 2+ , SO 42- dan CO 32- , kedua  membandingkan  metode  pemurnian  garam  dan ketiga  penentuan  pengaruh  penambahan  ammonium karbonat  (NH 4 ) 2 CO 3 pada  penghilangan  Ca 2+ dan  Mg 2+ dalam pemurnian garam. Penentuan metode pemurnian garam  dilakukan  dengan  membandingkan  hasil  garam yang  diperoleh  dengan  metode  penguapan  dan  metode pengendapan  dengan  penambahan  gas  HCl,  yang sebelumnya telah direkristalisasi dengan menambahkan bahan  pengikat  impurities  seperti  CaO,  Ba(OH) 2 dan (NH 4 ) 2 CO 3 .  Penghilangan  pengotor  Ca 2+ dan  Mg 2+ dilakukan  dengan  menambahkan  (NH 4 ) 2 CO 3 dengan variasi  volume  0,8;  1,6;  2,4;  3,2  dan  4  mL  dan  untuk mengetahui  penurunan  kadar  Ca 2+ dan  Mg 2+ dilakukan dengan  analisis  menggunakan  AAS  ( Atomic  Absorption Spectroscopy ).

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil  penelitian  meliputi  karakterisasi  sampel garam  dapur,  kadar  NaCl  dan  identifikasi  ion-ion pengotor  dalam  garam,  proses  pemurnian  garam
menggunakan  bahan  pengikat  pengotor  dan  proses rekristalisasi garam yang dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan  penguapan  dan  penambahan  gas  HCl,  serta pengaruh  penambahan  ammonium  karbonat  (NH 4 ) 2 CO 3 pada  penghilangan  Ca 2+ dan  Mg 2+ dalam  pemurnian garam.
Tabel 1. Kondisi sampel mula-mula Garam Kadar NaCl Ca 2+ Mg 2+ G. krosok (A) 88,76% 0,0125% 0,00325% G. Kuwu (B) 90,38% 0,0425% 0,00625% Tabel 2. Hasil pemurnian garam dengan metode penguapan Garam Kadar NaCl Ca 2+ Mg 2+ (A1) 98,53 % 0,00256% 0,00063% (B1) 98,70 % 0,0156% 0,00032%
Tabel 3. Hasil pemurnian garan dengan penambahan gas
HCl Garam Kadar NaCl Ca 2+ Mg 2+ (A2) 99,52 % 0,00138% 0,000073% (B2) 99,25 % 0,00210% 0,000066%
Konsentrasi  impuritas  Ca 2+ dan  Mg 2+ mengalami penurunan  yang  sangat  besar  setelah  dilakukan pemisahan  dengan  menggunakan  bahan  pengikat impurities serta  dengan  pemurnian  NaCl  menggunakan metode  penguapan  dan  penambahan  gas  HCl,  tetapi perolehan  konsentrasi  impuritas  dengan  menggunakan penambahan  gas  HCl  lebih  kecil  dibandingkan  dengan pemurnian dengan penguapan, hal ini karena saat proses pemberian  ion  senama  Cl - yang  bereaksi  dengan  NaCl akan  lebih  banyak  membentuk  NaCl  kembali  seperti sistem kesetimbangannya dibandingkan dengan berikatan  dengan  ion  positif  lainnya  yang  sebelumnya juga telah dipisahkan dengan bahan pengikat pengotor.
Metode  pemurnian  NaCl  dengan  penambahan  gas HCl  dengan  prinsip  ion  senama  menghasilkan  garam yang lebih murni dengan kandungan pengotor yang lebih sedikit  dibandingkan  dengan  metode  penguapan  yang memiliki  konsentrasi  impuritas  yang  lebih  besar  dan kemurnian NaCl yang lebih kecil.
Penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 bertujuan untuk menghilangkan  pengotor  Ca 2+ sebagai  CaCO 3 dan  Mg 2+ sebagai  MgCO 3. Pengendapan  mulai  terjadi  jika  tetapan hasil  kali  kelarutan  (Ksp)  dalam  keadaan  sebenarnya merupakan  nilai  akhir  yang  dicapai  oleh  hasil  kali  ion ketika  keseimbangan  tercapai  antara  fase  padat  dari garam yang hanya sedikit larut, oleh karena itu hasil kali ion berbeda dengan hasil kali kelarutan (Ksp), sistem itu akan  berusaha  menyesuaikan  dirinya  sendiri  sehingga hasil  kali  ion  mencapai  hasil  kali  kelarutan  (Ksp).  Jadi untuk  dapat  membentuk  endapan  CaCO 3 dan  Mg(OH) 2 hasil  kali  ion  harus  dibuat  lebih  besar  dari  hasil  kali kelarutannya,  yaitu  dengan  menambahkan  ion sekutunya.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011) : 8 – 11
Tabel 4. Kadar pengotor sisa Ca 2+ dan Mg 2+ pada berbagai variasi penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 setelah pemurnian NaCl
Volume Garam Krosok Garam Bledug Kuwu (NH 4 ) 2 CO 3 (mL) Ca 2+ (ppm) Mg 2+ (ppm) Ca 2+ (ppm) Mg 2+ (ppm) 0 125 32,5 425 62,5 0,8 50,8 11,48 68,4 24,2 1,6 37,8 7,26 38,4 10,54 2,4 14,6 4,4 17,4 6,86 3,2 8,6 5,6 9,04 7,36 4,0 10,2 6,5 9,86 7,78
Kadar  impuritis  dalam  larutan  garam  relatif  cukup besar  penurunannya  setelah  dilakukan  penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 .  Kadar  Ca 2+ dan  Mg 2+ larutan  garam  mula- mula  sebelum  ditambahkan  dengan  (NH 4 ) 2 CO 3 pada garam  krosok  125  ppm  untuk  Ca 2+ dan  32,5  ppm  untuk Mg 2+ sedangkan pada garam bledug kuwu memliki kadar impuritas yang lebih tinggi sebesar 425 ppm untuk Ca 2+ dan  62,5  ppm  untuk  Mg 2+ .  Penurunan  kadar  impuritas terjadi  relatif  sangat  besar  setelah  larutan  garam ditambahkan dengan (NH 4 ) 2 CO 3 sebesar 0,8; 1,6; 2,4 dan 3,2 mL. Sedangkan pada penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 sebesar 4,0  mL  impuritis  relatif  tidak  mengalami  penurunan kadar  lagi  karena  impuritis  tersebut  sulit  untuk mengendap, hal ini terlihat dari hasil percobaan di mana sebagian endapan terapung pada bagian atas larutan dan sebagiannya  lagi  pada  bagian  bawah  larutan.  Ini  dapat terjadi karena densitas endapan rendah.
Gambar 1. Hubungan konsentrasi Ca 2+ terhadap penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 pada larutan garam krosok dan garam bledug kuwu
Kadar  impuritas  Ca 2+ pada  sampel  garam  kuwu sangat besar penurunannya setelah penambahan 0,8 mL (NH 4 ) 2 CO 3 yaitu  dari  kadar  awal  adalah  425  ppm  turun menjadi 68,4 ppm, seperti terlihat pada Tabel 4. Secara teoritis  CaCO 3 dapat  mengendap  sempurna  dengan penambahan  0,8  mL  (NH 4 ) 2 CO 3 tetapi  pada  praktisnya masih terdapat impuritas Ca 2+ yang tertinggal.
Untuk  memenuhi  spesifikasi  larutan  garam  yang diinginkan  sebagai  umpan  elektrolyzer,  penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 dilakukan  dan  diperoleh  impuritas  sisa  yang diizinkan pada penambahan volume 3,2 mL dengan kadar Ca 2+ sisa 8,6 ppm untuk garam krosok dan kadar Ca 2+ sisa 9,04 ppm untuk garam bledug kuwu.
Penambahan  (NH 4 ) 2 CO 3 secara  tidak  langsung  akan berpengaruh  terhadap  kadar  Mg 2+ sisa,  karena  kadar Mg 2+ merupakan  hasil  pengurangan  kadar  total  larutan NaCl  dengan  kadar  Ca 2+ sisa  di  mana  endapan  Mg(OH) 2 dipisahkan dengan pengaturan pH menggunakan NaOH 0,1  N.  Gambar  2  akan  menunjukkan  secara  keseluruhan pengaruh  penambahan  (NH 4 ) 2 CO 3 pada  pemurnian larutan garam dari impuritas Mg 2+ .
Gambar 2. Hubungan konsentrasi Mg 2+ terhadap penambahan (NH4)2CO3 pada larutan garam krosok dan garam bledug kuwu
Dalam  tabel  4  menunjukkan  bahwa  dengan penambahan  0,8  mL  (NH 4 ) 2 CO 3 konsentrasi  impuritas Mg 2+ mengalami penurunan yang cukup besar yaitu dari 32,5  ppm  menjadi  11,48  ppm  untuk  garam  krosok, sedangkan  untuk  garam  bledug  kuwu  kadar  impuritas Mg 2+ mengalami  penurunan  yang  besar  dari  62,5  ppm menjadi  24,2  ppm  ,  untuk  sampel  garam  krosok  pada penambahan  (NH 4 ) 2 CO 3 1,6  mL  konsentrasi  impuritas Mg 2+ sebesar  7,26  ppm  hal  ini  menunjukkan  bahwa konsentrasi  Mg 2+ telah  mencapai  spesifikasi  baku  mutu umpan  electrolyzer.  Sedangkan  untuk  sampel  garam bledug  kuwu  konsentrasi  impuritas  Mg 2+ pada penambahan  (NH 4 ) 2 CO 3 1,6  mL  yaitu  10,54  ppm.
Konsentrasi impuritas terendah dicapai pada penambahan  (NH 4 ) 2 CO 3 2,4  mL  sebesar  4,4  ppm  untuk garam krosok dan 6,86 ppm untuk garam bledug kuwu, begitu pula pada penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 3,2 mL dan 4,0 mL  menghasilkan  konsentrasi  impuritas  Mg 2+ yang rendah  dan  memenuhi  spesifikasi  baku  mutu  umpan electrolyzer.
Seperti  telah  dikemukakan  sebelumnya  bahwa spesifikasi  larutan  garam  sebagai  umpan  electrolyzer untuk  Ca 2+ ≤ 12  ppm  dan Mg 2+ adalah  ≤ 12  ppm dengan konsentrasi  larutan  NaCl  300±20  gram/liter,  dan  hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  setelah  dilakukan pemurnian larutan garam konsentrasi Ca 2+ dan Mg 2+ pada sampel garam telah memenuhi spesifikasi larutan garam sebagai umpan electrolyzer.

## 4. Kesimpulan
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  pemurnian dengan  metode  penambahan  gas  HCl  menghasilkan kadar NaCl lebih besar yaitu 99,52% (garam krosok) dan 99,25%  (garam  bledug  kuwu)  sedangkan  metode penguapan 98,53% (garam krosok) dan 98,70% (garam bledug  kuwu).  Konsentrasi  impuritas  Ca 2+ dan  Mg 2+ paling rendah diperoleh pada penambahan (NH 4 ) 2 CO 3 3,2 ml yaitu sebesar 8,6 ppm (garam krosok) dan 9,04 ppm
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011) : 8 – 11
Ca 2+ (garam  bledug  kuwu).  Konsentrasi  Mg 2+ yaitu  5,6 ppm (garam krosok) dan 7,36 ppm (garam bledug kuwu).

## 5. Daftar Pustaka
[1] Z. N. Skvortsova, I. V. Kas’yanova, E. V. Porodenko, V. Yu.  Traskine,  Recrystallization  creep  of  sodium chloride in solutions with different compositions. 1. The  effect  of  additives  of  inorganic  salts, Colloid Journal , 70, 5, (2008) 621-625
http://dx.doi.org/10.1134/s1061933x08050128
[2]  Teresita C Frianeza-Kullberg,  Purification of brines with hydrous metal oxide ion exchangers, in, Google Patents, 1989.
[3]  Leon  Ninane,  Cédric  Humblot,  Pascal  Gerard, Method  for  producing sodium  chloride  crystals,  in, Google Patents, 2004.