## PEMISAHAN Zr – Hf SECARA SINAMBUNG MENGGUNAKAN

## MIXER SETTLER
Dwi Biyantoro 1 , Isyuniarto 1 , Masrukan 2
1. Pusat Sains Teknologi Akselerator – BATAN
Jalan Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281
2.Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir, BATAN
Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan, 15314
e-mail : dwi.biyantoro@batan.go.id
(Naskah diterima : 26 −06−2016, Naskah direvisi: 19−08−2016, Naskah disetujui:
29 −08−2016)

## ABSTRAK
PEMISAHAN  Zr –  Hf  SECARA  SINAMBUNG  MENGGUNAKAN MIXER  SETTLER . Telah dilakukan pemisahanZr – Hf secara sinambung menggunakan pengaduk pengenap ( mixer settler ) 16 stage . Larutan umpan adalah zirkon nitrat dengan kadar Zr = 30786 ppm dan Hf = 499 ppm. Ekstraktan  dipakai  adalah  solven  60 %  TBP  dalam  kerosen  dan  larutan scrubbing yang  dipakai adalah  asam  nitrat  1  M.  Umpan  masuk  pada stage ke  5  dikontakkan  secara  berlawanan  arah dengan  solven  masuk  pada stage ke  16  dan  larutan scrubbing masuk  pada stage ke  1.  Tujuan penelitian  ini  adalah  memisahkan  unsur  Zr  dan  Hf  dari  hasil  olah  pasir  zirkon  menggunakan solven TBP dengan alat mixer settler 16 stage . Analisis umpan dan hasil proses pemisahan untuk zirkonium  (Zr)  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  pendar  sinar-X,  sedangkananalisis  unsur hafnium  (Hf) menggunakan  Analisis  Pengaktifan  Neutron  (APN).  Parameter  penelitian  dilakukan dengan  variasi  keasaman  asam  nitrat  dalam  umpan  dan  variasi  waktu  pada  berbagai  laju pengadukan.  Hasil  penelitian  pemisahan  unsur  Zr  dengan  Hf  diperolehkondisi  optimum  pada keasaman  umpan  4  N  HNO 3 ,  keseimbangan  dicapai  setelah  3jam  dan  laju  pengadukan  3300 rpm.  Hasil  ekstrak    unsur  zirkon  (Zr)  diperoleh  kadar  sebesar  28577  ppm  dengan  efisiensi 92,76 % serta kadar pengotor hafnium (Hf) sebesar 95 ppm.
Kata Kunci : pemisahan Zr, Hf, ekstraksi, mixer settler , alat pendar sinar-X, APN.

## ABSTRACT
SEPARATION  of  Zr  -  Hf  CONTINUOUSLY  USE  THE  MIXER  SETTLER .  Separation  of  Zr  -  Hf continuously  using  mixer  settler  16  stage  has  been  done.  The  feed  solution  is  zircon  nitrate concentration of Zr = 30786 ppm  and Hf = 499 ppm. As the solvent used extractant 60 % TBP in 40 %  kerosene.  Nitric  acid  solution  used  srubbing  1  M.  The  feed  entered  into  stage  to  5  is contacted with solvents direction on the stage to 16 and the scrubbing solution enter the stage to 1. The purpose of this study is to separate Zr and Hf of the results from the process of zircon sand using  solvent  TBP  using  16  stage  mixer  settler.  Analysis  of  the  feed  and  the  results  of  the separation  process  for  zirconium  (Zr)  using  X-ray  fluorescence  instrument  which  hafnium  (Hf) using Neutron Activation Analysis (AAN). Parameter study done of acidity variation of nitric acid in the  feed  and  time  variation  in  various  stirring  speed.  From  the  research  the  separation  of  Zr-Hf, the  optimum  conditions  in  acidity  feed  4  N  HNO 3 , equillibrium  was  received  after  3  hours,  and stirring speed of 3300 rpm obtained extract of zircon (Zr) concentration = 28577 ppm (effisiency of Zr = 92,76 %)with impurities of hafnium (Hf) = 95 ppm.
Keywords : separation of Zr, Hf, extraction, mixer settlers, X-ray fluorescence, NAA.

## PENDAHULUAN
Zirkonium  (Zr)  merupakan  salah satu  bahan  penting  dalam  industri  nuklir maupun  non  nuklir  karena  mempunyai  sifat tahan  korosi  pada  suhu  tinggi  dan  memiliki sifat  fisis  yang  baik,  sehingga  kegunaannya dalam industri modern sangat diperlukan [1,2] .
Dalamreaktor  nuklir  zirkonium  terutama digunakan  sebagai  kelongsong  elemen bakar  karena  mempunyai  tampang  lintang serapan  neutron  termal  yang  rendah  yaitu sebesar  0,185  barn [1-6] .Zirkonium  dalam bentuk zirconium  carbide (ZrC)  dapat digunakan  sebagai  pelapis  partikel  peng- ganti silicon  carbide (SiC)  pada  elemen bahan  bakar  (TRISO)  Reaktor  Suhu  Tinggi (RST) [6-9] .
Pulau  Bangka  di  Indonesia  adalah salah satu  daerah yang mempunyai sumber daya  mineral  pasir  zirkon  (ZrSiO 4 )  dengan kadar  Zr  sekitar  40 %  dengan  pengotor antara  lain:  (Hf  =  1,39 %,  Si  =  20,75 %  dan Sn  =  1,27 %) (4) .  Agar  zirkonium  dapat digunakan  sebagai  bahan  dalam  reaktor nuklir,  disyaratkan  untuk  bersih  dari  pengo- tornya  terutama  dari  unsur  hafnium  (Hf). Hafnium  mempunyai  penampang  lintang serapan  netron  yang  tinggi  yaitu  102 barn, dan  dapat  digunakan  sebagai  batang kendali (1,2,5,8) .  Persyaratan  penggunaan  Zr dalam  reaktor  nuklir  harus  mempunyai kemurnian yang  tinggi dengan kadar maksimal  unsur  pengotor  Hf  sebesar  100 ppm [1,2,3,6,8,9] .
Zirkonium  dan  hafnium  mempunyai sifat kimia yang sangat mirip sehingga untuk pemisahannya  diperlukan  cara  pemisahan kimia  antara  lain  dengan  proses  ekstraksi dan  penukar  ion [1,2,3,4,5,6] .  Kemiripan  dan perbedaan  keduanya  terletak  pada  jari-jari ionzirkonium  sebesar  0,74 o A  dan  hafnium sebesar  0,75 o A.  Densitas  Zr  =  6,49  g/cm 3 dan  Hf  =  13,31  g/cm 3 ,  nomor  atom  Zr  =  40 dan Hf = 91,2. Beberapa metode yang telah dilakukan untuk pemisahan unsur Zr dengan Hf  adalah  proses  fraksinasi  kristalisasi [4,6] ,
pertukaran  ion [2,3,4,8,9,10] ,  fraksinasi  distilasi [2] , termal  difusi [2] ,  ekstraksi  pelarut [1,3,4,5,6,11,14- 19] dan proses elektro kimia [2] . Laddha (1976) menyatakan  bahwa  proses  ekstraksi  lebih ekonomis digunakan untuk pemisahan campuran  bahan  dengan  sifat  kimia  yang miripantara  satu  dengan  yang  lain  diban- dingkan dengan proses distilasi [12] .
Metode  ekstraksi  cair-cair  dida- sarkan  pada  perbedaan  koefisien  distribusi zat  terlarut  dalam  dua  larutan  yang  tidak saling  bercampur.  Atas  dasar  pertimbangan kemudahan  dan  laju  proses,  kemur-nian produk  yang  tinggi,  efektif  dan  selektivitas yang  tinggi,  maka  metoda  ini  semakin bersaing dengan metode pemi-sahan lainnya.  Solven  yang  digunakan  untuk ekstraksi  pada  pemisahan  zirkonium  dan hafnium  yaitu  tributil  fosfat  (TBP) [1,3,4,5,6, 9,11,14,16,21] ,  metil  isibutil  keton  (MIBK) [3,5,6] ,
D2EHPA [6,18] , cyanex [18] , Aliquat 336 [3]
dengan  pengencer  kerosene,  n heptan, dodekan, xylen dan eter [4,6,11] .
Proses  pemisahan  pada  umumnya memerlukan  kontak  antar  fasa  yang  baik, yang  bisa  dicapai  dengan  membuat  gerak aliran  dengan  turbulensi  tinggi  agar  laju perpindahan  cukup  tinggi  tetapi pressure drop yang  memadai  melalui  pemakaian kolom  pulsa,  dan  penambahan  penghalang. Pada permulaan pemisahan unsur Zr dan Hf menggunakan  proses  ekstraksi  menggu- nakan  dua  solven  yang  berbeda  yaitu menggunakan  solven  metil  iso  butil  keton (MIBK) –  tio  sianat  dengan  larutan  asam klorida  danmenggunakan  tri  butil  fosfat (TBP)  dalam  suasana  asam  nitrat.  Proses ekstraksi mnggunakan solven MIBK digunakan  untuk  mengekstrak  unsur  Hf sedangkan  solven  TBP  lebih  sesuai  untuk mengambil unsur Zr [3] .
Takahashi,  dkk.  (1993)  menyusun sebuah kolom ekstraksi mixer-settle r dengan mixer dan settle r  disusun  secara  vertikal pada tiap-tiap stage , dan telah membuktikan bahwa throughput maupun efisiensi meningkat  dengan  peningkatan laju penga-
dukan [20] .  Ekstraksi  dapat  dilakukan  secara batch maupun kontinyu, satu tingkat maupun multi tingkat. Ekstraksi multi tingkat ( mixer  settler )  dengan  aliran  berlawanan arah  dapat  digunakan  secara  efektif  pada kapasitas besar untuk pemisahan logam bila dilakukan  pengadukan  yang  cukup  kuat [21] . Secara  umum, mixer  settler merupakan suatu  alat  ekstraksi  yang  mempunyai kelebihan  bila  dibanding  alat  lain,  yaitu sirkulasi aliran massa kedua fase (fase berat dan fase ringan) dapat diatur sehingga tidak terjadi  arus  pintas  dan back  mixing . Disamping  itu mixer  settler dapat  mengha- silkan  produk  dengan  kemurnian  tinggi  dari campuran  logam  yang  mem-punyai  sifat yang  mirip [5,16,20] .  Christina,  dkk.  (2013) melakukan  pemisahan  unsur  Zr  dan  Hf  dari larutan  nitrat  mnggunakan  proses  ekstraksi menggunakan solvent TBP dan Cyanex 923. Proses ekstraksi tersebut memberikan efisiensi  ekstraksi  Zr  sebesar  91,60 %  dan efisiensi  Hf  sebesar  12,10 %  dengan  faktor pemisahan Zr/Hf  sebesar 79,3 [1] .
Mixer-settler pertama kali digunakan dalam  industri  nuklir  karena  alat  tersebut tidak  memerlukan  ruangan  yang  luas, pengoperasian  dan  perawatanyang  mudah. Biasanya, mixer  settler terdiri  dari  bebera stage yang tidak memerlukan pemipaan dan prinsip  kerjanya  berdasarkan  beda  densitas untuk  memberikan  “ driving  force ”  untuk aliran  fluida.  Sejak  itu,  penggunaan mixer- settler telah  menyebar  ke  berbagai  aplikasi dan banyak dimanfaatkan di industri pertambangan  maupun  industri  metalurgi. Alat  tersebut  bisa  digunakan  baik  dalam skala  laboratorium  maupun  skala  industri dan  handal.  Kelebihan  yang  lain  adalah kaskadenya dapat disusun secara horisontal sehingga  tidak  memerlukan  ruangan  yang tinggi,  serta  memungkinkan  penambahan stage setiap saat.
Teknologi  pemisahan  unsur  Zr –  Hf menggunakan  proses  ekstraksi  cair-cair terus  dikembangkan  karena  mengarah padaa)  pengembangan  solven  baru  agar
lebih  selektif  terhadap  ion  tertentu,  b) pemakaian kembali solven ke dalam proses, sehingga  dapat  menghemat  biaya,  c) peningkatkan  unjuk  kerja  proses  agar kebutuhan  energi  lebih  rendah, d)  peralatan yang lebih kecil, e) kebutuhan bahan solven yang  lebih  hemat,  dan  f)  menghasilkan limbah  yang  lebih  sedikit.  Metode  ini  terus dikembangkan untuk membuat proses ekstraksi  lebih  efisien  dan  efektif  dalam meningkatkan produksi (4) .`
Berdasarkan hasil kajian oleh
Biyantoro  dan  Muhadi  (2010) [4] ,  penelitian ekstraksi  pemisahan  unsur  Zr-Hf  dengan proses  ekstraksi  cair-cair  dapat  dilakukan menggu-nakan  umpan  zirkonium  oksida klorida  (ZOC)  dengan  solven  tributil  fosfat (TBP).
Tujuan  penelitian  ini  adalah  memi- sahkan unsur Zr dan Hf dari hasil olah pasir zirkon  (ZOC)  dengan  proses  ekstraksi memakai  solven  TBP-kerosen  menggu- nakan alat mixer settler 16 stage .
Zirkonium oksida klorida yang digunakan  sebagai  umpan  proses  ekstraksi diperoleh  dari  hasil  proses  peleburan  pasir zirkon dengan natrium hidroksida, pelindihan air, pelindihan asam klorida yang diteruskan dengan  pemekatan.  Keberhasilan  proses pemisahan  unsur  zirkonium  dan  hafnium ditentukan  oleh  banyaknya  zirkon  yang terambil  ke  fasa  organik  (TBP)  dan  sedikit mungkin  pengotor  hafnium  yang  ikut masuk ke  dalam  fasa  organik.  Untuk  itu  dilakukan penelitian  pemisahan  unsur  Zr –  Hf  dengan proses eks-traksi secara sinambung menggunakan  alat mixer  settler 16 stage menggunakan  solven  TBP.  Sifat  penting solven TBP yang lain adalah mudah didapat, harga yang  relatif murah, kemampuan tinggi untuk  diambil  kembali (recovery) ,  kelarutan rendah, tidak beracun, viskositasnya rendah, dan  densitas  kedua  fase  berbeda  untuk menghindari terbentuknya emulsi.

## TEORI
Proses  ekstraksi  adalah  pemisahan unsur-unsur dalam campuran larutan homogen  berdasarkan  perbedaan  distribusi unsur-unsur  yang  mempunyai  sifat  yang mirip  dalam  dua  cairan  yang  tidak  saling bercampur (5,9) .Pada  ekstraksi  cair-cair,  satu atau  lebih  komponen  dari  suatu  campuran homogen  dipisahkan  menggunakan  pelarut cair (solven) berdasarkan prinsip perbedaan kelarutan [4] .
Menurut  hukum  distribusi  Nernst,  bila ke  dalam  dua  pelarut  yang  tidak  saling bercampur  dimasukkan solute yang  dapat  larut dalam kedua pelarut tersebut maka akan terjadi pembagian  kelarutan.  Dalam  praktek solute
akan  terdistribusi  dengan  sendirinya  ke  dalam dua  solven  tersebut  setelah  diaduk  dan dibiarkan  terpisah.  Perbandingan  konsentrasi solute di  dalam  kedua  solven  tersebut  tetap setelah  mencapai  keadaan  setimbang,  dan merupakan  suatu  tetapan  pada  temperatur tetap. Tetapan tersebut  adalah tetapan distribusi atau sering disebut koefisien distribusi (Kd) [6] .
Secara  teknis  pesawat  pengaduk pengenap ( mixer settler ) adalah alat ekstraksi  lawan  arah  yang  digunakan  untuk memisahkan  zirkonium  dan  hafnium  terdiri dari  dua  bagian  yaitu  bagian  untuk  proses ekstraksi  terjadi  dalam  tangki  berpengaduk dan  bagian  pemisahan  terjadi  dalam  tangki pengenap.
Gambar 1. Ekstraksi lawan arah dengan N stage
Apabila  jumlah stage bertambah sebanyak  N  seperti  pada  Gambar  1  maka dapat  dibuat  sebuah  persamaan  umum untuk setiap stage ke-N dan kesetimbangan pada setiap sebagai berikut [5] :
Stage ke N :
(F.x N-1 + S.y N+1 ) – (F.x N + S.y N ) = 0 (1)
y N = Kd.x N (2)
Kd = y N / x N (3)
Pada  keadaan  setimbang,    nilai koefi-sien  distribusi  Zr  (Kd Zr )  dapat  dihitung dengan  cara  perbandingan  konsentrasi  Zr dalam  fasa  organik  (ekstrak)  dibagi  dengan konsentrasi  Zr  dalam  fasa  air (rafinat ).
Koefisien  distribusi  umumnya  dinyatakan dengan rumus sebagai berikut [4,5,6,9,13,16) :
Kd Zr = R E C C (4)
C E adalah  konsentrasi  zirkonium  (Zr)  atau hafnium  (Hf)  dalam  fasa  organik  dan  C R adalah konsentrasi Zr atau Hf dalam fasa air ( rafinat ).
Keberhasilan suatu proses ekstraksi diukur dengan besaran faktor pisah (FP) dan efisiensi  ekstraksi.  Faktor  pisah  merupakan perbandingan  antara  koefisien  distribusi unsur  (Zr)  dengan  koefisien  distribusi  unsur (Hf).  Persamaan  untuk  memperoleh  FP adalah [4,5,6,9,13,16] :
FP = β = Hf Zr Kd Kd (5) Kd Zr dan Kd Hf masing-masing  adalah koefisien distribusi Zr dan koefisien distribusi Hf.    Efisiensi  ekstraksi  adalahjumlah  unsur yang terdistribusi ke dalam fasa organik (Co atau  Fo)  dibagi  dengan  unsur  mula-mula dalam fasa umpan (Cu atau F), dapat ditulis
dalam bentuk
persamaan sebagai berikut [4,5,6,9,13,16] :
Efisiensi (%) = % 100 x Cu Co
(6)

## METODOLOGI
Bahan-bahan  yang  digunakan  di dalam  penelitianyaitu  padatan  zirkonium oksida  klorida  hasil  olah  pasir  zirkon,  TBP, kerosen, asam nitrat, amonia, dan air bebas mineral.
Rangkaian  alat mixer  settler yang digunakan  dalam  penelitian  ditunjukkan pada  Gambar  2.  Satu  unit  alat mixer  settler merk  Sonal  16 stage ,  tiga  buah  pompa dosis,  tiga  buah  tangki  pengumpan,  dua buah  tangki  penampung, voltage  regulator , stop  watch ,  gelas  beker,  gelas  pemisah, magnetik  stirrer ,  dan  pipet.  Alat  yang digunakan  adalah  spektrometer  pendar sinar-X  dan  analisis  pengaktifan  neutron (APN).
Gambar 2. Rangkaian alat mixer settler untuk pemisahan unsur Zr – Hf
Percobaan  dilakukan  dengan  cara mencampur  umpan  dalam  suasana  nitrat pada keasaman sebesar 4 N, pada berbagai waktu  dan  laju  pengadukan.  Pada  setiap periode  waktu  setengah  jam,  filtrate  yang dihasilkan selanjutnya dianalisis.
Dalam  penelitian  ini  dipilih  proses proses  ekstraksi  cair –  cair  menggunakan TBP –  kerosen  dengan  umpan  zirkonium oksida  klorida  (hasil  olah  proses  zirkon) yang dilarutkan dalam asam nitrat
direaksikan  di  dalam mixer  settler secara kontinyu dengan aliran berlawanan arah.
Prosesawal  yang  dilakukan  adalah melarutkan zirkon oksid  klorid dalam berbagai  variasi  konsentrasi  asam  nitrat secara catu.Umpan zirkon nitrat 1 N sebanyak  10  mL  kemudian  ditambah dengan 40 % TBP-kerosen sebanyak 20 mL diaduk  dengan  laju  pengadukan  500 rpm selama  30 menit.  Campuran  kemudian dipisahkan  antara  fasa  air  (rafinat)  dan  fasa organik  dengan  corong  pisah.  Percobaan  di
(Dwi Biyantoro, Isyuniarto, Masrukan)
atas  dilakukan  pada  berbagai  keasaman umpanuntuk mencari kondisi optimum proses  ekstraksi  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 1.
Penelitian diawali dengan catu proses ekstraksi larutan zirkon nitrat dengan meng-gunakan  solven  TBP-kerosen  pada berbagai  keasaman  nitrat.  Dari  proses  yang dilakukan  diperoleh  data  hubungan  antara konsentrasi  larutan  zirkon  nitrat  pada berbagai  konsentrasi  keasaman  nitrat  dan nilai  konsentrasi  asam  nitrat  optimum. Selanjutnya  dibuat  umpan  larutan  zirkon nitrat  untuk  proses  ekstraksi  cair-cair  untuk memisahkan zirkonium (Zr) dan hafnium (Hf) pada  keasaman  nitrat  yang  optimum. Umpan  larutan  zirkon  nitrat  dibuat  dengan cara  melarutkan  zirkonium  oksida  klorida dalam  asam  nitrat  dengan  konsentrasi tertentu dalam tangki umpan.  Dibuat larutan asam  nitrat  1  N  untuk  digunakan  sebagai srubbing atau  pencuci.  Disiapkan  juga larutan  fasa  organik  tributil  fosfat  (TBP) dicampur dengan kerosen dengan perbandingan  volum  =  60 %  :  40 %  dalam tangki  fasa  organik.  Larutan  fasa  organik  di masukkan  ke  dalam stage 16,  larutan umpan  di  masukkan  pada stage ke  5,  dan larutan scrubing pada stage k e 1.
Tahap  permulaan  dilakukan  dengan mengisi  ruangan  pencampuran  ( mixer )  dan ruangan  pengenap settler dengan  umpan zirkon  nitrat  dan  fasa  organik    dalam perbandingan  sebesar  1  :  2  sampai  terisi setengahnya. Proses pengadukan kemudian dijalankan  selama  5 –  10  menit.  Setelah  itu pompa-pompa,  untuk  solven  (fasa  organik) umpan  dan scrubber dioperasikan  secara berlawanan  arah.  Besarnya  perbandingan laju  alir  fasa  organik,  fasa  umpan,  dan srubbing adalah 2 : 1 : 0,5. Laju putar mixer- settler dijaga  agar interface pada  posisisi tetap. Aliran kedua fasa yang telah melewati mixer settler ditampung dalam tangki ekstrak dan  tangki  rafinat.  Masing-masing  sampel fasa air (rafinat) kemudian dilakukan analisis kadar  unsur    Zr  dengan  menggunakan  alat
pendar sinar-X, sedangkan kadar Hf menggunakan analisis pengaktifan neutron.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## a.  Variasai keasaman asam nitrat
Kadar  unsur  Zr  dan  Hf  serta koefisien  distribusi  (Kd)  Zr  dan  Hf  hasil proses  ekstraksi  pada  berbagai  keasaman asam  nitrat  ditunjukkankan  pada  Gambar  3 dan 4.
Asam  nitrat  selain  berfungsi  untuk reaksi pembentukan kompleks logam dengan  TBP  juga  dapat    berfungsi  untuk melarutkan  umpan.  Semakin  pekat  HNO 3 , semakin mudah umpan terlarut. Konsentrasi HNO 3 yang  meningkat  dapat  meningkatkan reaktivitas  pembentukan  kompleks,  tetapi pada  keasaman  yang  terlalu  tinggi  akan menyebabkan  solven  TBP  rusak  karena menurunkan  kemampuan  mengikat  Zr, sehingga menurunkan distribusi Zr ke dalam fasa  organik.  Hasil  percobaan  menunjukkan bahwa kondisi umpan terbaik dalam suasana  konsentrasi  asam  nitrat  4N. Parameter  ini  digunakan  pada  proses pemisahan  Zr –Hf  dengan  solven  TBP- kerosen  menggunakan  alat mixer  settler  16 stage.
Gambar . 3. . Hubungan
antara tingkat keasaman nitrat dengan kadar Zr dan Hf
Hasil  pada  Gambar  3  di  atas digunakan  untuk  menghitung  Kd  dan  faktor pisah  (FP)  unsur  Zr  dengan  Hf.  Hasil perhitungan  Kd  dan  (FP)  selengkapnya disajikan pada Gambar 4 dan 5.
Gambar . 4. . Hubungan antara tingkat keasaman  asam  nitrat  dengan Kd Zr dan Kd Hf
Gambar . 5. . Hubungan antara
tingkat
keasaman  asam  nitrat  dengan
FP Zr-Hf
Hasil perhitungan menggunakan data  pada  Gambar  3  diperoleh  hubungan antara  konsentrasi  HNO 3 dengan  koefisien distribusi  (Kd)  Zr  dan  Kd  Hf  disajikan  pada Gambar  4.  Data  ini  selanjutnya  digunakan untuk  menghitung  faktor  pisah  unsur  Zr-Hf seperti  disajikan  pada  Gambar  5.  Pada Gambar  5  tampak  bahwa  kondisi  optimum diperoleh  pada  konsentrasi  asam  nitrat  4  N dengan faktor pisah yang tertinggi sekitar 3.
b.  Variasi  waktu  pada  berbagai  laju pengadukan
Kadar  Zr  hasil  proses  ekstraksi dengan  variasi  waktu  dan  laju  pengadukan disajikan pada Gambar 6.
Gambar  6. Hubungan  antara  variasi  waktu pada  berbagai  laju  pengadukan terhadap kadar Zr.
Gambar  6  menunjukkan  bahwa pada  laju  pengadukan  sebesar  3300 rpm keseimbangan mulai tercapai setelah operasi  berjalan  selama  3 jam.  Setelah melewati 3,5 jam sudah tidak terjadi perubahan yang nyata. Hal ini menunjukkan bahwa  perpindahan  massa  zirkonium  ke dalam  fasa  organik  relatif  sudah  tetap, sudah  tidak  terjadi  perpindahan  massa  lagi, hal ini karena terjadi kontak antar fasa yang lebih  sempurna.  Waktu  pengadukan  ini sudah cukup optimal untuk terjadinya reaksi dan  terbentuknya  hasil  reaksi,  sehingga diperoleh efisiensi yang optimal.
Pada  laju  pengadukan  sebesar 2600  rpm  dan  2000  rpm  waktu  untuk mencapai  kesimbangan  sedikit  lebih  lama yaitu  di  atas  3,5  jam.  Profil  distribusi zirkonium  ke  dalam  fasa  organik  TBP cenderung hampir sama dengan perbedaanpada  waktu  mencapai  keseim- bangan.  Laju  pengadukan  yang  lebih  tinggi mengakibatkan  waktu  penca-paian   keseim- bangan akan lebih singkat.
Laju  pengadukan  campuran  fasa  air dan  fasa  organik  mempengaruhi  hasil distribusi  unsur-unsur  yang  ada  dalam umpan  menuju  ke  fasa  ekstraktan  sebelum keseimbangan  dicapai.  Dengan  laju  penga- dukan  yang  semakin  besar  maka  lapisan difusi semakin tipis. Ketebalan lapisan difusi merupakan  ukuran  hambatan  terjadinya  laju perpindahan  massa  sebelum  tercapai  kese- timbangan. Dengan meningkatnya laju
pengadukan,maka intensitas terjadinya tumbukkan  antara  reaktan  semakin  banyak dan semakin cepat [6] .
Waktu  kontak  antara  umpan  (fasa air)  dengan  fasa  organik  (TBP-kerosen) akan  mempengaruhi  distribusi solute ke dalam  fasa  organik.  Semakin  lama  waktu kontak  antara  fasa  air  dengan  fasa  organik selama  proses  ekstraksi  maka  semakin banyak  pula  jumlah  unsur  Zr  yang  terikat oleh TBP. Setelah tercapai keadaan setimbang,  jumlah  unsur  yang  terekstrak  ke fasa  organik  tidak  lagi  dipengaruhi  oleh waktu pengadukan.
Gambar  6  menunjukkan  bahwa dengan  laju  pengadukan  semakin  tinggi, zirkon  yang  terambil  semakin  besar.Hal  ini disebabkan  karena  pengadukan  semakin tinggi  akan  membuat  ukuran  butir  yang terlarut menjadi semakin kecil sehingga luas bidang  kontak  juga  semakin  besar,  dan menyebabkan  kenaikkan  jumlah  zirkon  ke fasa  organik  meningkat [6] .  Kadar  Zr  pada fasa rafinat keluaran settler makin berkurang dengan  meningkatnya  laju    putaran  penga- dukan, dengan demikian turbulensi di dalam mixer menjadi  lebih  baik.  Meningkatnya turbulensi  di  dalam mixer ,  menyebabkan luas  bidang  kontak  persatuan  volum  antara fasa kontinyu dan fasa dispersi meningkat.
Berdasarkan  data  yang  disajikan pada  Gambar  6  dan  hasil  analisis  rafinat pada  variasi  laju  pengadukan  diperoleh kadar  Hf  dalam  ekstrak  seperti  disajikan pada Tabel 1.
Tabel  1.  Kadar  Hf  dalam  ekstrak  hasil
ekstraksi No. Laju pengadukan, rpm Kadar Hf dalam FO, ppm 1 2000 123 2 2600 97 3 3300 95
Gambar 6 dan Tabel 1 menunjukkan bahwa    proses  pemisahan  Zr-Hf  dengan
kadar umpan unsur sebesar Zr = 30786 ppm dan  kadar  Hf  =  499 ppmdalam  suasana asam  nitrat  4  N  menggunakan60 %  TBP –
40 %  kerosin  dengan  alat mixer  settler 16 stage pada  laju  pengadukan  3300 rpm diperoleh  ekstrak  Zr  dengan  kadar  28577 ppm  (efisiensi    sebesar  =  92,76 %)  dan kadar unsurpengotor Hf diperoleh sebesar = 95  ppm.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan bahwa  efisiensi  Zr  yang  diperoleh  lebih besar  dari  pada  hasil  studi  yang  dilakukan oleh  Christina,  dkk.  (2013)  pada  pemisahan zirkonium  dan  hafnium  dalam  larutan  asam nirat  dengan  ekstraksi  solven  diperoleh efisiensi Zr = 91,60 % (1) .

## SIMPULAN
Pemisahan  unsur  Zr –  Hf  secara sinambung menggunakan mixer settler merk Sonal 16 stage dengan perbandingan laju alir fasa  organik,  fasa  umpan,  dan srubbing yaitu  2  :  1  :  0,5  dapat  disimpulkan  bahwa larutan  umpan  dalam  suasana  asam  nitrat 4N  diperolehwaktu  keseimbangan  setelah operasi  3  jam  pada  laju  penga-dukan  3300 rpm.  Hasil  pemisahan  unsur  antara  Zr  dan Hf  menggunakan  kadar  umpan  Zr  sebesar 30786  ppm  dan  Hf  499  ppm  suasana  asam nitrat  4  N  diperoleh  hasil  ekstrak  Zr  dengan kadar  28577 ppm  (efisiensi  Zr  =  92,76 %) dengan  kadar  pengotor  hafnium  sebesar 95 ppm.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan banyak terima  kasih  kepada  Ka.PSTA –  BATAN Yogyakarta  yang  telah  memberikan  dana DIPA  untuk  penelitian  dan  juga  kepada Sdri.Tri Handini, Sdr. R. Subagiono, Purwoto,  Sudarso,  Sukiman,  R.  Sudibyo, Mulyono, dan Rochyanto yang telah membantu  selama  percobaan  dan  pengo- perasian Mixer Settler .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Cristina,  J.,  Amaral,  Laura,(2013),
“ Study  of the  Separation  of  Zirconium and  Hafnium  From  Nitric  Solutions  by
Solvent Extraction ”, International Nuclear  Atlantic  Conference –  INAC, Brazil, 24-29.
[2] Felipel,  E.  C.  B.,  Phalharel,  H.  G., Ladeira, (2013), “ Separation of Zirconium  From  Hafnium  by  Ion Exchange ”, International Nuclear Atlantic  Conference –  INAC,  Brazil, 24-29.
[3] Westhuizen,  D.J.,(2010), “ Separation of Zirconium  and  Hafnium  via Solvent Extraction ”,  Dessertation,  Petchef- stroom  Campus  of  the  Norst-West University.
[4] Biyantoro,  D.  Dan  Muhadi,  (2010), “Kajian  Pemisahan  Zr  –  Hf  Dengan Proses Ekstraksi Cair- Cair”, Prosiding Pertemuan  dan  Presentasi  Ilmiah IPTEK Nuklir, PTAPB-BATAN, Yogyakarta.
[5] Sahira,  K.  V.,  (2013), “ Matrix  Studies on  Solvent  Extraction  of  Zirconium and  Hafnium  from  Loaded  Solvent obtained from Scrub Raffinate ”, International  Journal  of  Engineering Science Invention, Volume 2, pp. 123- 146, India.
[6] Biyantoro,  D.,  Purwani,  M.  V.,  (2013), “Optimasi Pemisahan Zr – Hf Dengan Cara Ekstraksi Memakai Solven Topo”,  J. Tek. Bhn. Nukl. , Vol/ 9. No. 1, 1-54.
[7] Zhou, X. W. And Tang, C.  H.,  (2010),
Current Status and Future Development of Coated Fuel Particles for  High  Temperature  Gas-Cooled
Reactor ,  Progress  in  Nuclear  Energy, XXX. 1-7.
[8] Gde  Pandhe,  W.S.,  (2012), “Migrasi Zirkonium dan
Hafnium
Pada
Tumpukan Resin Anion Dalam Rangka Simulasi Pemisahannya Dengan  Kromatografi  An ular”,  Tesis, Program Pasca Sarjana UGM, Yogyakarta.
[9] Yang, X. J., Pin, C., And Fane, A., G., (1999), “ Separation  of  Hafnium  from
Zirconium  by  Extraction  Chromato- graphy  with  Liquid  Anionic  Ex- changers ”,  Journal  of  Chromato- graphic Science, Vol. 17.
[10]  Susiantini,  E.,  Setyadji,  M.,  (2012), “Pemisahan Zr-Hf Dalam Asam Sulfat Dengan  Resin  Penukar  Anion”,  J. Tek. Bhn. Nukl., 67-78.
[11]  Basuki,  K.  T.,  Biyantoro,  (2011), “Kinetika  Reaksi  Pemisahan  Zr-Hf Pada Ekstraksi Cair-Cair Dalam Media  Asam  Nitrat,  Jurnal  Teknologi Bahan Nuklir, Vol. 7 No. 1.
[12]  Laddha,  G.  S.  And  Degallesan,  T. E.,(1976), ” Transport  Phenomena  in Liquid  Extraction ”,  Tata  Mc.Graw-Hill Publishing Co., Ltd., New Delhi.
[13]  Poriel,  L.,  Reguillon,  A.  F.,  Rostaing, S.,  P.,  and  Lemaire,  M.,  (2006), “ Zirconium  and  Hafnium,  Part  1.
Liquid/Liquid  Extraction  in  Hydro- chloric  Acid  Aqueous  Solution  with
Aliquat 336 ”, Research Gate, Separation  Science  and  Technology, 41: 1927-1940.
[14]  Sadigzadeh,  A,  Chehrenama,  S., Shokri,  H.,(2009), Solvent  Extraction of Zirconium from Nitric – Hydrochloric
Acid  Solution  Using  TBP ,  Journal  of
Theoretical and Applied Phyics, Tehetan.
[15]  Banda, R., Lee, H. Y., And Lee, M. S., (2012), Separation  of  Zr  from  Hf  in Hydrochloric  Acid  Solution  Using Amine-Based Extractants , Republic of Korea  ,  Ind.  Eng.  Chem.Res,  pp. 9652-9660.
(Dwi Biyantoro, Isyuniarto, Masrukan)
[16]  Gharehbagh,  F.  S.,  Ali  Mousavian,  S. M.,  (2009), Hydrodynamic  Characteri- zation of Mixer Settlers , Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineer 40 302-312.
[17]  Noronha,  L.  E.,  Kamble,  G.  S., Kolekar,  S.  S.,  Anuse,  M.  A.,(2013), “ Solvent  Extraction  Separation  of
Zirconium  (IV)  with  2-Octylamino- pyridine from Succinate Media- Analysis  of  Real  Samples ”,  Indian Journal  of  Chemical  Technology,  Vol. 20, pp. 252-258.
[18]  Wang,  L,  Lee,  H.,  And  Lee,  M., (2015), “ Solvent Extraction Separation of Zr and Hf from Nitric Acid Solutions by PC 88A  and Its  Mixture with Other Extractans ”,  Metal  and  Materials
International, Volume 21, pp 166-172.
[19]  Rezaee,  M.,  Yamini,  Y.,  Khanci,  A., (2012), “ Extraction  and  Separation  of Zirconium from Hafnium Using a  New Solvent  Microextraction  technique ”, Journal  of  the  Iranian,  Chemical Society, Volume 9, pp 67-74.
[20]  Takahashi, K. S., Nakhashima, H., Nii, S.,  And  Ttakeuchi,  H.,  (1993), Maxi- mum  Thruoghput  in  Multistage  Mixer- Settler  Extract  in  Multistage  Mixer- Settler  Extraction  Column ,  Kogaku Kogaku Ronbunshu.
[21]  Mulyono,  P.,  Bendiyasa,  I.  M.,  Sarto, (2004),  Simulasi  Unjuk  Kerja Mixer- Settler Pada  Ekstraksi  Logam  Berat dalam Limbah Cair Dengan Tri Buthyl
Phosphate, Jurnal Teknik Kimia
Indonesia, Vol. 3 No. 1, 9-17 .