## DESTRUKSI ASAM NITRAT DALAM EFLUEN PROSES DENGAN
MENGGUNAKAN BERMACAM-MACAM DESTRUKTAN
Ghaib Widodo (1) dan   Bambang Herutomo (1)

## 1.   Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN)-BATAN
Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15310
E-mail : ghaibwidodo@yahoo.com
(Makalah diterima : 31-8-2010, disetujui : 29-9-2010)

## ABSTRAK
DESTRUKSI  ASAM  NITRAT  DALAM  EFLUEN  PROSES  DENGAN  MENGGUNAKAN BERMACAM-MACAM  DESTRUKTAN. Telah  dilakukan  percobaan destruksi    asam  nitrat  dalam efluen  proses  menggunakan  aneka  destruktan.  Tujuan  percobaan  ini  yaitu  agar  konsentrasi  asam nitrat  dalam  efluen  proses  yang  berada  di  IEBE  (Instalasi  Elemen  Bakar  Eksperimental)  menurun, sehingga dapat diumpankan dan memenuhi syarat proses ekstraksi/ stripping . Ke empat destruktan dipakai  sebagai  parameter    yaitu  formaldehida,  asam  formiat,  sukrosa/gula,  dan  etanol.  Proses percobaan  dimulai  volume  destruktan  dari  4,  6,  8,  10,  hingga  12  mL  (interval  volume  2  mL), kemudian dimasukkan  ke dalam efluen yang mengandung asam nitrat tinggi, pada suhu 98 o C. Gas NO x (NO 2 , NO, N 2 O, N 2 ) dan gas CO 2 (kalau timbul)   yang ke luar dari proses destruksi  ditrap ke labu  berisi  aquades  secara  bertingkat.    Hasil  percobaan  diperoleh  konsentrasi  asam  nitrat  terbaik diperoleh sebesar 3,54 M dengan destruktan yang cocok adalah formaldehida.
Kata Kunci : Destruksi, asam nitrat, formaldehida, asam formiat, sukrosa, etanol.

## ABSTRACT
DESTRUCTION  NITRIC  ACID  IN  THE  EFFLUENT  PROCESS  USING  WITH  VARIOUS DESTRUCTANS. The  experiment  have  been  destruction  nitric  acid  in  the  effluent  process  with destructans.  Tujuan  experiment  is  the  concentrasion    nitric  acid  in    the  effluent  process  in  EFEI (Elemen  Fuel  Experimental  Installation)  droup  out,  so  that  fresh  feed  and  processes extraction/stripping.  Fours  at  destructans  a  carry  out  that  parameter    is  formaldehyde,  formic  acid, sucrossa,  dan  ethanol.  Start  experiment  processes  volume  destructan  from  4,  6,  8,  10,  so  12  mL (interval  volume  2  mL),  kemudian  dimasukkan    ke  dalam  efluen  yang  mengandung  asam  nitrat tinggi, pada suhu 98 o C. The NO x gas (NO 2 , NO, N 2 O, N 2 ) dan CO 2 (if timbul) gas   yang ke luar dari proses  destruksi    ditrap  ke  labu  berisi  aquades  secara  bertingkat.    Hasil  percobaan  diperoleh konsentrasi asam nitrat terbaik diperoleh sebesar 3,54 M dengan destruktan formaldehida.
Keyword : Destruction, nitric acid, formaldehyde, formid acid, sucrossa, ethanol.

## PENDAHULUAN
Kegiatan penelitian  dan  kegiatan
analisis sebagai pendukung penelitian maupun tugas rutin bidang bahan bakar nuklir (B3N) –  di  gedung  IEBE  (Instalasi  Elemen Bakar  Eksperimental) –  Pusat  Teknologi Bahan  Bakar  Nuklir  (PTBN),  Serpong  masih terus dilaksanakan. Selama kegiatan itu terus berlangsung,  maka  tidak  dapat  dihindarkan terjadinya penumpukan sejumlah efluen proses.  Dari  sekian  proses  gagalan  produksi dan  analisis  yang  dilakukan  tidak  lepas  dari penggunaan reagen asam nitrat berkonsentrasi tinggi sebagai  pelarut.  Karena telah  banyak  diketahui  bahwa,  gagalan uranium  oksida  itu  lebih  mudah  larut  dalam asam  nitrat  dan  di  samping  itu  pemakaian reagen dalam anaisis paling banyak menggunakan  asam  nitrat  juga.  Pemakaian reagen  asam  nitrat  di  samping  sebagai pelarut  dimaksudkan    agar  efluen  proses diperoleh  seragam,  sehingga    memudahkan cara pengelolaan dan penanganannya.
Percobaan  destruksi  asam  nitrat  ini bertujuan  agar  konsentrasi  asam  nitrat  yang tinggi  di  dalam  efluen  proses  di  IEBE  dapat menurun sehingga
dapat
mememuhi persyaratan proses ekstraksi/ stripping .
Selama  proses  pelarutan  uranium, baik  untuk  analisis  tugas  rutin,  dan  penelitian terus berlangsung, maka efluen yang mengandung  uranium  dengan  keasaman yang  cukup  tinggi,  akan    terkumpul  semakin banyak.  Apabila  efluen  ini  dapat  diupayakan segera  dikelola  dan  ditangani  dengan  baik, timbulnya  kekhawatirkan  ( risk  management ) dapat  dihilangkan.  Diketahui  bahwa,  asam
nitrat  dengan  konsentrasi  tinggi  mempunyai sifat korosif, yang mengakibatkan penampung  efluen  akan  terkorosi  (terjadi kebocoran)  atau  pecah  karena  tidak  mampu menahan beban [1] .
Untuk  mengantisipati  hal  itu,  perlu diupayakan  metoda  percobaan  yang  dapat diterapkan  untuk  menurunkan  konsentrasi asam  nitrat  di  dalam  efluen  proses  tersebut. Metode  percobaan  yang  dipakai  yaitu  efluen proses yang mengandung uranium
berkeasaman tinggi (HNO 3 ) dilakukan percobaan dengan
menambahkan destruktan/pengurai  asam  nitrat.  Percobaan yang  dilakukan  mengadopsi  PUSTAKA  yang ada  yaitu  dengan  menambahkan    4  (empat) destruktan  yaitu (1)  formadehida (HCOH), (2) Asam  formiat  (HCOOH),  (3)  Sukrosa/gula, (C 12 H 24 O 11 )  dan  (4)  Etanol  (C 2 H 5 OH) [4,5,6] . Adapun fungsi daripada masing-masing destruktan    ini  adalah  untuk  memecahkan ikatan  HNO 3 yang  ada  dalam  efluen  proses.
Hasil  yang  diperoleh  dari  percobaan  ini adalah  efluen  mengandung  uranium  dengan konsentrasi  asam  nitrat  rendah  yang  dapat diumpankan kembali sebagai bahan bakar.

## T E O R I
Reaksi  antara  destruktan  dengan asam  nitrat  dalam  efluen  proses  dapat berlangsung  seperti  pada  reaksi  (1)  sampai dengan  (16),  dan  terjadinya  reaksi  antara formaldehida,  asam  formiat,  etanol,  dan sukrosa/gula cair sebagai destruktan/pengurai  dengan  HNO 3 dalam efluen  proses  berlangsung  sangat  baik  dan bergantung keasamanannya [5,6,7,8] .
Reaksi destruksi HNO 3 dalam efluen  menggunakan formaldehida [4,5,6,9,10,11,12,13] :
4 HNO 3 +      HCOH UO 4 +2 +   4 NO 2 +   CO 2 +   3 H 2 O ( 8 s.d. 16 M)          (1) Efluen proses     formaldehida
4 HNO 3 +    3 HCOH UO 4 +2 +    4 NO   +   3 CO 2 +   5 H 2 O   (2  s.d. 8 M)            (2) Efluen proses      formaldehida
4 HNO 3 + 4 HCOH UO 4 +2 +    N 2 O  +  4 CO 2 +  5 H 2 O   sedikit berlebihan       (3) Efluen proses     formaldehida
4 HNO 3 +   5 HCOH UO 4 +2 +    N 2 +  5 CO 2 +  6 H 2 O     sangat berlebihan       (4) Efluen proses     formaldehida
2 HNO 3 +     HCOH UO 4 +2 +    2 NO 2 +   HCOOH  +    H 2 O        ( < 2 M)      (5) Efluen proses     formaldehida                                              asam formiat
Apabila  keasaman  HNO 3 kurang  dari  2M, maka  reaksi  yang  terbentuk  disamping  gas NO 2 terbentuk  juga  asam  formiat  (HCOOH)
yang  pada  akhirnya  akan  berekasi  juga dengan efluen, seperti reaksi (6).
2 HNO 3 + HCOOH
2 NO 2 +   CO 2 +   2 H 2 (6)
Efluen proses               asam formiat
Reaksi destruksi   HNO 3 dalam efluen  menggunakan asam formiat [4,5,6,7] :
2 HNO 3 +    HCOOH
UO 4 +2 +   2 NO 2 +   CO 2 +   2 H 2 O ( > 8 M)                (7) Efluen proses     Asam formiat
2 HNO 3 +   2 HCOOH UO 4 +2 +   NO  +  2 NO 2 +  2 CO 2 +   3  H 2 O ( encer)   (8) Efluen proses     Asam formiat
2 HNO 3 +   3 HCOOH UO 4 +2 +   2 NO  +  3 CO 2 +   4  H 2 O ( encer)                (9) Efluen proses     Asam formiat
4 HNO 3 +  2  HCOOH UO 4 +2 +   2 NO 2 + 2 NO  +  2 CO 2 +  4 H 2 O                 (10) Efluen proses     Asam formiat                                                                                       (0,5 <  M <  8)
4 HNO 3 +   3 HCOOH UO 4 +2 +   4  NO 2 +  3 CO 2 +  5 H 2 O                              (11) Efluen proses     Asam formiat
4 HNO 3 +   4 HCOOH UO 4 +2 +    N 2 O  +  4 CO 2 +  5 H 2 O  sedikit berlebihan  (12) Efluen proses     Asam formiat
4 HNO 3 +   5 HCOOH UO 4 +2 +    N 2 +  5 CO 2 +  6 H 2 O  sangat berlebihan    (13) Efluen proses     Asam formiat
Kondensor Trap NO 2 Efluen Proses Trap NO 2 Trap CO 2 Kondensor Stack Monitor Destruktan Reaksi destruksi   HNO 3 dalam efluen  menggunakan etanol [4] :
6 HNO 3 +   2 C 2 H 5 OH UO 4 +2 +   3 N 2 O   +   4 CO 2 +   9 H 2 O ( 0,3  s.d. 10 M)    (14) Efluen proses         Etanol
4 HNO 3 +     C 2 H 5 OH                       UO 4 +2 +   4 NO   +   2 CO 2 +   5 H 2 O  ( 0,3  s.d. 10  M)   (15) Efluen proses      Etanol Reaksi destruksi HNO 3 dalam efluen  menggunakan sukrosa/gula [4] :
6 HNO 3 +   C 12 H 24 O 11 UO 4 +2 +   48 NO   +   12 CO 2 +   35 H 2 O ( 0,3  s.d. 10 M)   (16) Efluen proses     Sukrosa/Gula
Adanya  pemecahan  ikatan  HNO 3 di dalam  efluen  proses  oleh  bermacam-macam destruktan  ini  akan  diperoleh uranium  yang
mempunyai  kadar  asam  nitrat  yang  rendah yaitu  di  bawah  4  M  yang  memenuhi  untuk proses ekstraksi/ stripping [1,3] .
Gambar 1 :  Percobaan destruksi HNO 3 dalam efluen proses dengan menggunakan bermacam-macam destruktan

## TATAKERJA
1. Bahan
Efluen  proses  ,  aquades,  Ca(OH) 2 , formaldehida,  asam  formiat,  etanol,  sukrosa/ gula  cair,  air  sabun,  segenap  bahan  kimia analisis.
2.  Alat
Labu  leher  tiga,  thermometer,  corong pisah,  kondensor,  statif  klem,  adapter, gabus/karet sumbat, pipet ukur, lak ban, botol sampling  bertutup,  segenap  peranti  analisis

## 3.  Cara  kerja
Alat proses dirangkai dan dipastikan tidak terjadi  kebocoran,  tes  kebocoran    dilakukan cara mengalirkan udara tekan pada rangkaian alat,  kemudian  pada  setiap  sambungan disemprotkan  air  sabun/tepol.    Langkah- langkah kerja adalah sebagai berikut :
a.  Sebelum  uji  fungsi  dilaksanakan,  air dialirkan  terlebih  dahulu  ke  dalam kondensor sebagai pendingin, kemudian  uji  fungsi  alat  dilakukan dengan  memasukkan  asam  nitrat  ke dalam  labu  tanpa  uranium  ( blank ).
Dipanaskan  hingga  suhu  mencapai titik  didih  asam  nitrat  dengan  melihat unjuk  kerja  suhu  pada  termometer (90 o C),
kemudian
salah satu
destruktan misal
formaldehida diteteskan hingga volume 4 mL.
b.  Suhu  proses  peruraian  asam  nitrat terjadi pada suhu 98 o C diikuti dengan keluarnya  gas  NO x (NO 2 ,  NO,  N 2 O, N 2 ) yang berwarna  coklat  mengalir memenuhi  seluruh  rangkaiam  alat yang  dilewatinya  seperti  adapter, kondensor  (alat  pendingin),  melewati adapter  lagi  kemudian  dijebak  dalam labu  yang  berisi  aquades.  Kelebihan gas NO x yang  tidak terikat masuk ke jebakan dalam labu beikutnya (bertingkat). Jebakan selanjutnya berupa  labu  berisi  air  kapur  Ca(OH) 2
yang  berfungsi    apabila  terdapat  gas CO 2 yang  lewat.  Gas  yang  terlepas didinginkan  dan  dialirkan  ke stack monitor.
c.  Pekerjaan  seperti  pada  no  2  dan  3 dilakukan  untuk  percobaan  efluen proses  yang  mengandung  uranium dan kadar asam yang tinggi.
Sebanyak 250 mL efluen proses yang mengandung  uranium  berasam  tinggi dimasukan dalam labu. Dengan memvariasi  volume  destruktan  yaitu mulai dari 4, 6, 8, 10,  hingga 12 mL.
d.  Setelah  selesai  percobaan  pada setiap  variasi  volume  destruktan, kemudian  masing-masing  dilakukan analisis  konsentrasi  HNO 3 kemudian hasil dibuat tabel.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan  destruksi  asam  nitrat efluen  proses  dilakukan  untuk  mengetahui tingkat  penurunan  konsentrasi  asam  nitrat dalam  efluen,  akibat  pengurai  ikatan  asam nitrat karena
adanya
penambahan
bermacam-macam
destruktan
yang
ditambahkan  ke  dalam  efluen  tersebut.  Hasil analisis  penurunan  konsentrasi  HNO 3 pada variasi  volume  bermacam-macam  destruktan ditunjukkan dalam Tabel 1 pada lampiran dan Gambar 2.
Gambar 2 :  Korelasi konsentrasi  asam nitrat terhadap volume destruktan
Dari Tabel  1  pada  Lampiran  dan  Gambar  2 akibat  dari  penambahan  volume  destruktan mengakibatkan  penurunan  konsentrasi  asam nitrat.  Hal  tersebut  disebabkan  karena  asam nitrat  yang  berada  dalam  efluen  proses disdestruksi/diuraiakan oleh adanya destruktan  yang  membentuk  gas  NO x ,  air, dan  gas  CO 2 kalau  ada  reaksi  lanjut (bergantung  konsentrasi  asam  nitratnya), seperti  ditunjukkan  pada  reaksi  (1)  sampai dengan  (16).    Namun  karena  HNO 3 dalam efluen  proses  hasil  analisis  mempunyai konsentrasi 4,35 M berarti HNO 3 dalam efluen proses  tersebut  diperkirakan  kurang  lebih akan mengikuti terdestruksi menjadi gas NO 2 , air,  dan  gas  CO 2 seperti  pada    reaksi  (2,  10, 11,14,  15,  dan  16).  Karena  adanya  destruksi tersebut,  maka  semakin  lama  konsentrasi HNO 3 dalam efluen proses semakin menurun, hal  itu  diakibatkan  oleh  penambahan  volume destruktan  ke  dalamnya.  Seperti  pada Gambar 2 masing-masing destruktan menunjukkan hasil analisis konsentrasi HNO 3 dalam efluen proses menurun berarti percobaan  ini  berhasil.  Konsentrasi  HNO 3 ditunjukkan masing-masing
pada penambahan  volume  formaldehida    yang menurun  dari  4,35  M  menjadi  3,54  M,  untuk penambahan  volume  asam  formiat  menurun dari  4,35  M  menjadi  2,89  M.  Demikian  juga pada  penambahan  volume      etanol  dan sukrosa juga menunjukkan penurunan konsentrasi  HNO 3 .  Dari  keempat  destruktan hasil  penurunan  konsentrasi  HNO 3 paling memenuhi  proses  ekstraksi/ stripping sebesar
3 –  3,5  M  yaitu  destruktan  formaldehida sebesar  3,53  M,  merupakan  konsentrasi
HNO 3 yang terbaik dan mendekati persyaratan/memenuhi [1,3] .
Sementara itu, untuk
variasi
destruktan asam formiat hasil analisis konsentrasi    HNO 3 kurang  memuaskan, karena  konsentrasi  HNO 3 menurun  jauh sampai  2,89  M.    Hal  ini akan  mengakibatkan proses  ekstraksi/ stripping tidak  berhasil,
karena  pada  proses  ekstraksi/ stripping harus mempunyai konsentrasi HNO 3 berkisar antara 3 – 3,5 M sebagai salting  out  agent [3] .    Oleh karena itu pemakaian asam formiat dan  yang paling banyak dipakai dalam proses pengolahan  HLLW  ( high  level  liquid  waste ), hal  itu  sesuai  dengan  yang  disarankan  oleh pustaka [8] dengan  syarat    kadar  uranium didalamnya  harus  sudah  rendah.  Karena tidak mengolah lagi uraniumnya.
Untuk  variasi  2  destruktan  yaitu sukrosa  dan  etanol  yang  sebetulnya  dapat juga menurun konsentrasi HNO 3 dalam efluen proses.  Saran  pustaka  lain [6,7,8] destruktan sukrosa  dan  etanol  hanya  dipakai  sebagai alternatif  percobaan,  karena  seperti  diketahui pada  reaksi  (14,  15,  dan  16)  terjadi  destruksi HNO 3 juga. Namun, pada pabrik  pengolahan uranium  maupun  pengolahan  limbah  skala pabrik belum digunakan secara komersial.

## SIMPULAN
Percobaan  destruksi  asam  nitrat dalam  efluen    proses  menggunakan 4 destruktan  yaitu  formaldehida,  asam  formiat, etanol,  dan  sukrosa dapat  disimpulkan sebagai  berikut  :  destruktan  yang  paling cocok untuk mendestruksi asam nitrat adalah formaldehida  dengan  konsentrasi  destruksi asam  nitrat,  HNO 3 sebesar  3.53  M  dan  hasil ini yang memenuhi untuk proses ekstraksi/ stripping yaitu sebesar 3 – 3,5 M.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  ucapkan  terimakasih  yang sebesarnya  kepada  Yth.  Sdri.  Nur  Fitria Hanggari mahasiswi STTN –  BATAN Yogjakarta yang telah ikut membantu pelaksanaan percobaan dan Sdri Ira mahasiswi  UNIERSITAS  ANDALAS  yang telah  ikut  membantu  preparasi  analisis, sehingga percobaan ini cepat dapat diselesaikan.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  PT.Batan  Teknologi  (2005)  .Proses Olah  Ulang  Gagalan  Produk  (5F)”, BT.121 –  A01  –  30306,  Petunjuk Pelaksanaan.
2.  LACHER,  J.R.,  SALZMAN,  J.D.,  and PARK,  J.  D.  (1995)  .  Dissolving Uranium  in  Nitric  Acid”,  Chemistry Department,  University  of  Colorado, Boulder, Colo.
3.  BONINI,  ING.,  CABREJAS,  ING.,  DE LIO, J.ING., OCCHIO, L., atc., (1998) :Nuclear Fuel Cycle Head- Endenriched Uranium Purification and Conversion  into  Metal.  UAMyCN, Gerencia Centro Atomico Ezeiza, Sao
Paulo, Brazil.
4.  MISHRA, S., LAWRENCE, F., SREENIYASAN,  R, PANDEY, N. K. , MALLIKA,  C. ,  KOGANTI,  S. B.,  and
MUDALI,  U. K.  (2010)  .  Development of a continuous homogeneous process  for  denitration  by  treatment with formaldehyde.
Journal of Radioanalytical and nuclear Chemistry ,  India. 5.  WIDODO,  G.,  dan  HANGGARI,  N.F., (2010) :Pengaruh Formaldehida Terhadap Proses Pemungutan Uranium  dan  Terhadap  Penurunan Konsentrasi Asam Nitrat Dalam
Efluen  Proses  di  IEBE.  Jurnal  Daur
Bahan Bakar Nuklir.
6.  VANDEGRIFT,  G.  F.,  (2000)  . Transformation  of  Urex  Effluents  to Solid Oxides by Concentration, Denetration, and Calcination. Argonne  National  Laboratory  9700 South  Cass  Avenne  Argonne  II, America.
7.  PURROY, D.S., BIRCK,
S., CHRISTIANSEN,  B.,  GLATZ,  J.P., HOLLAS, S., MALMBEEK, R.,
ROMER, K., SHEPPLER, C.,
TEIXEIRA,  E.,  WEERD,  W.D.,  and
WINCKEL,  S.V.  (2000)  .  Towards  a
Diamex  Process  Flowsheet  Using High  Active  Concentrate  (HAC). Institute  for  Transuranium  Element, Postfach  2340,  76125  Karlsruhe, Germany.
8.  HWANG, D.S., LEE, E.H., KIM, K.W., LEE,  K.II.,  PARK,  J.H.,  YOO,  J.H., and  PARK,  S.J.,  (1999)  .  Denetration of Simulated High-Level Liquid Waste by Formic Acid. Korea Atomic Energy Research Institute, Taejon 305  - 353, Korea.
9.  ANANIEV,  A.  V.,    BROUDIC,  J.  -C., and  BROSSARD,  Ph. (2003) . The urea  decomposition  in  the  process  of the heterogeneous
catalytic
denitration  of  nitric  acid  solutions: Part  I.  Kinetics  of  the  reaction.    IPC RAS, 31, Leninskiy Prospect, 117951
, Moscow, , Russia.
10.  COX,  J.L.,  HALLEN,  R.  T.,  and LILGA, M. A. (1994) . Thermochemical  Nitrate  Destruction”, Environmental  Science  Technology, Richland, Washington. 11.  HALL, R., PATTON, B.D., and HAAS, P.A., (1985). Reaction of Formaldehyde  and  Nitric  Acid  in  a Remotely  Operated  Thermosiphon Evaporator.    For  Presentation  at American  Nuclear  Sociaety  Winter Meeting, Conf. -851115-33, California. 12.  EIBLING,  R.E.  (1993).    Nitric  Acid  - Formaldehyde Compatibility in
DWPF.    Westinghouse  Savannah River  Company,  WSRC-RP-92-1247, South Carolina. 13.  MISHRA, S., LAWRENCE, F., SREENIVASAN, R., PARSDEY, N.K., MALLIKA,  C.,  and  KOGANDI,  S.  B.,
MUDALL,  U.K.,  (2010).  Delelopment of a Continuous Homogeneous Process for Denetration by Treatment With  Formaldehyde.    Reprocessing Research  &  Development  Division, Indira Gandhi, India.

## LAMPIRAN
Tabel 1 : Hasil analisis konsentrasi HNO 3 pada variasi volume destruktan
Volume HCOH, mL Konsen trasi HNO 3 , M Volume HCOOH, mL Konsen trasi HNO 3 , M Volume C 2 H 5 OH, mL Konsen trasi HNO 3 , M Volume H 12 C 24 O 11 , mL Konsen trasi HNO 3 , M 0 4,35 0 4,35 0 4,35 0 4,35 4 3,86 4 3,78 4 427 4 4,30 6 3,77 6 3,62 6 4,21 6 4,19 8 3,71 8 3,50 8 4,16 8 4.09 10 3,61 10 3,26 10 4,07 10 3,98 12 3,54 12 2,89 12 3.85 12 3,72