EFEKTIVITAS ASAM NITRAT (HNO 3 ) SEBAGAI PELARUT

## ALTERNATIF PADA PROSES ACID WASH TERHADAP PLATE

## ELECTROLYZER DI PT KALTIM NITRATE INDONESIA
Mimin Septiani 1* , Kurniawan Santoso 1 , Rafdi Abdul Majid 2
1 Jurusan Teknik Kimia, Sekolah Tinggi Teknologi Industri Bontang, Bontang, Kalimantan Timur- Indonesia 75311
2 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Tekologi Industri, Universitas Muslim Indonesia Makassar, Indonesia 90231
* ) email : mhimns@gmail.com

## INTISARI
Proses acid  wash di electrochloronation merupakan  proses  pembersihan  kerak  menggunakan  pelarut  asam. Asam Chlorida (HCl) adalah pelarut asam yang paling umum digunakan untuk melarutkan kerak CaCO 3. Penelitian  ini  bertujuan  menentukan  konsentrasi  optimum  HNO 3 sebagai  pelarut  alternatif  dengan mengkaji efektifitasnya menggunakan HCl sebagai pembanding. Sampel kerak diambil dari plate electrolyzer sebanyak 5 gram. Larutan HNO 3 dan HCl diencerkan dalam beberapa variabel konsentrasi, 2%; 3%; 4%; 5%;  dan  6%.  Sampel  CaCO 3 dilarutkan  dengan  HNO 3 dan  HCl kemudian  dihitung  jumlah  kerak  yang terlarut.  Banyaknya  zat  terlarut  berbeda  sesuai  dengan  konsentrasi  pelarut.Hasil  penelitian  ini menunjukkan HCl dengan konsentrasi 3% tingkat kemolaran 0,83 M mampu melarutkan sebanyak 76,07% dari  total  sample  kerak  dan  HNO 3 dengan  konsentrasi  5%  tingkat  kemolaran  0,81  M  juga  mampu melarutkan  sebanyak  76,04%  dari  total  sampel  kerak  CaCO 3 .  Sehingga  HNO 3 dianggap  mampu  menjadi pelarut alteratif.
Kata Kunci : Kerak CaCO 3 ; Acid ; wash

## ABSTRACT
Acid wash process in electrochloronation is a removing scale process  by using acid solvent.  Hydrochloride acid (HCl)  is  the  most  common  acid  solvent  used  in  this  process.  The  purpose  of  this  research  is  to  determine  the optimum    concentration  of  HNO 3 as  an  alternative  solvent,  by  studying  of    the  evectiveness  using  HCl  as  a comparison.  5  gram  of  CaCO 3 scale  is  taken  from  plate  electrolyzer.  HNO 3 and  HCl  are  diluted  into  several concentration variables, 2%, 3%, 4%,  5%, and 6%. CaCO 3 scale are dissolved with HNO 3 and HCl then the number of dissolved scale is calculated. The concentration of solvent affects the amount of dissolved substances. This result showed 3% HCl with molarity 0,83 M is capable of dissolving as much as 76,07%  of CaCO 3 scale and 5% HNO 3 with molarity 0,81 M is also capable of dissolving as much as 76,04 % of CaCO 3 scale. So HNO 3 can be the alternative solution.
Keywords :  CaCO 3 Scale ; Acid ; Wash

## PENDAHULUAN
Kerak  merupakan  salah  satu  masalah yang  cukup  sering  timbul  pada  peralatan industri. Endapan kerak yang terdiri dari mineral menjadi kurang larut seiring meningkatnya suhu, biasanya  membentuk  lapisan  yang  sulit dihilangkan  sehingga  mengurangi  kapasitas suatu  aliran (Kozic  &  Lipus,  2002) .  Pembentukan  kerak biasanya  disebabkan  oleh  adanya  unsur-unsur anorganik pembentuk kerak seperti logam (Ca 2+ ) dalam  jumlah  yang  melebihi  kelarutannya  pada
keadaan  kesetimbangan.  Mineral  yang  paling umum ditemui CaCO 3 dan  CaSO 4 (Weijnen,  Marchee,  & Van Rosmalen, 1983) .  Tiga  prinsip  mekanisme pembentukan kerak (Badr & Yassin, 2007) : 1) campuran dua  air  garam  yang  tidak  sesuai  (umumnya  air formasi mengandung banyak kation seperti Ca 2+ , Ba 2+ ,  Mg 2+ ,  Sr 2+ bercampur  dengan  SO 42- yang banyak  terdapat  dalam  air  laut,  menghasilkan kerak sulfat seperti CaSO 4 ) Ca 2+ + SO 42
CaSO 4
2)  Penurunan  tekanan  dan  temperature  air garam, yang akan menurunkan kelarutan garam (umumnya  mineral  yang  paling  banyak mengendap  adalah  kerak  karbonat  seperti CaCO 3 )
3)  Penguapan  air  garam,  menghasilkan peningkatan  konsentrasi  garam  melebihi  batas kelarutan dan membentuk endapan garam. CaCO 3 merupakan  endapan  putih  yang  sedikit larut  dalam  air.  Kalsit  dan  Aragonit  adalah  2 bentuk  mineral  dengan  dengan  komposisi  kimia yang  sama  yaitu  CaCO 3(Suharso  &  Buhani,  2015)
.
Gambar 1 . Struktur atom kalsit dan Aragonit serta gambaran skema Unit CO 32-
Proses  acid  wash  merupakan  proses pembersihan  kerak  menggunakan  larutan  asam kerap  diterapkan  pada  peralatan  industri, misalnya  pada  alat electrolyzer .  Pada  proses pembersihan kimiawi membran desalinasi, Asam Sitrat  (HS)  pada  pH  4  mampu  membersihkan dengan  baik  kerak  CaCO 3 ,  Besi  Oksida,  Mangan Oksida,  serta  senyawa tripolifosfat (Alimah,  Aryanto,  &
Dewita,  2014) .  Pada  proses pickling , asam  anorganik seperti HCL dan H 2 SO 4 dengan konsentrasi 2,4 M –  3,6  M  digunakan  untuk  membersihkan  kerak pada  permukaan  baja  lembaran. (Diponegoro,  Iwan, Ahmad, & Bindar, 2014) . Jika  ditinjau  dari  urutan  keefiktivan dalam melarutkan kristal kerak HCL > HNO 3 > H 2 C 2 O 4 >  H 2 SO 4 ,  namun  urutan  bahan  asam yang  dapat  menyebabkan  korosi  pada  pipa adalah  HCL  >  H 3 NSO 3 >HNO 3 .  HCl  sangat efisien dalam melarutkan kerak, namun dari data eksperimen  pada  korosi,  HCl  juga  dapat menyebabkan korosi dan tidak dapat digunakan
pada  pipa  yang  terbuat  dari stainless  steel . Sehingga dari kasus tersebut HNO 3 adalah yang paling  sesuai  dalam  melarutkan  kerak,  paling lambat  dalam  menghasilkan  korosi  dan  dapat digunakan  pada  pipa  yang  berbahan stainless steel. (Swastic & Suprotim, 2015) HNO 3 adalah cairan tak berwarna, berat jenis 1.41 gr/ml pada suhu 25 0 C,  membeku  pada suhu  -42 0 C,membentuk  kristal  putih  dan mendidih  pada  121 0 C (marianne  &  fiil,  2009) .  Dalam mengurangi  ketergantungan  penggunaan  dan penyediaan  HCl  dalam  proses  acid  wash,  maka perlu  dipikirkan  larutan  asam  lain  yang  dapat digunakan  sebagai  alternatif  sehingga  penelitian ini  bertujuan  untuk  mengkaji  perbandingan efektifitas penggunaan pelarut HNO 3 dan pelarut HCl terhadap kerak CaCO 3 . Yang ingin diketahui adalah  konsentrasi  optimum  HNO 3 yang  tepat digunakan  pada plate  electrolyzer untuk menghindari kerusakan.

## METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat Penelitian Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah Scale (CaCO 3 ),  denim water,  HCl  28,03%
dan  HNO 3 42,30%  dan reagent SPADNS.  Alat yang  digunakan  pada  penelitian  ini,  erlenmeyer flask,  stirrer, washing  bottle , sample  cell , vacum pump , Drying  oven , sample  bottle , whatman  filter 125 mm , Spectrophotometer DR 5000.

## Penelitian Pendahuluan
Uji  kualitas  HNO 3 dilakukan  Uji  kualitatif HNO3  dilakukan  dengan  analisis  kandungan Flouride  menggunakan  metode  SPADNS  8029. Preparasi  sampel  10  ml  HNO3  dan  10  ml  air demin  sebagai  larutan  blank.  2  ml  reagent SPANDS  dipipet  ke  dalam  masing-masing larutan.  Pengujian  dilakukan  menggunakan Spectrophotometer  DR  5000.  Diperoleh  hasil HNO3  2,77mg/LF.  Dilakukan  uji  pelarutan CaCO3  dan  MgCO3  menggunakan  larutan  HCl 2%,3%,4%,5%,6%, lalu diamati waktu peluruhan kedua jenis sample berdasarkan waktu yang telah ditentukan.
Uji efektifitas HNO 3
Pada  pengujian  ini  digunakan  HCl  sebagai pembanding. HCl dan HNO 3 dengan konsentrasi masing-masing  28,03%  dan  42,30%  diencerkan menjadi  2%,3%,4%,5%,6%.  Dari  konsentrasi tersebut  dikonversi  menjadi  satuan  Molaritas untuk  mengetahui  volume  HCl  dan  HNO 3 yang dibutuhkan  dalam  proses  pengencerannya, sehingga  konsentrasi  HCl  menjadi  0.55  M;0.83
M;1.11 M;1.39 M ;1.67 M dan HNO 3 menjadi 0.32 M; 0.49 M;0,65M;0,81M;0.98M Konversi dihitung menggunakan rumus :
M = 𝜌 ×1000 𝑔𝑟 𝑀𝑟
M  = Molaritas ρ = Spesific gravity gr  = Berat larutan dalam satuan % Mr =  Massa relatif
Berat  sampel  CaCO 3 ±  5.0  gram  ditimbang, kemudian  dilarutkan  pada  masing-masing variabel  konsentrasi  pelarut.  Pengadukan dilakukan selama 30 menit menggunakan strirrer pada  kecepatan  350  rpm.Kemudian  dilakukan pemisahan  endapan  sisa  CaCO 3 dari  pelarut menggunakan  Filter  dan  vacum  pump.  Sampel sisa  dikeringkan  pada  suhu  260 o C  selama  30 menit, sampel didinginkan selama 15 menit pada suhu  32 o C,lalu  ditimbang  hingga  memperoleh netto dengan rumus :
Total zat terlarut : berat mula-mula – berat sisa
Gambar 2 .  Tahapan proses penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Hasil  analisis  perbandingan  konsentrasi HNO 3 dan HCl
Perbandingan pelarut  HNO 3 dan HCl dikaji untuk  mengetahui  hasil  konversi  pelarut  yang semula dalam satuan % menjadi Molar.
Pada  penelitian  ini  menggunakan  HCl sebagai pembanding dengan variabel konsentrasi 2% ; 3%; 4%; 5% dan 6%
dengan  tingkat  kemolaran  yang  berbeda setelah dilakukan konversi. Yang menjadi acuan adalah  batas  konsentrasi  anjuran  vendor  adalah 3%  atau  0,83  M.  Sehingga  dalam  menetapkan konsentrasi HNO 3 dilakukan pula konversi untuk menyamakan tingkat kemolaran  HCl dan HNO 3 dan diperoleh konsentrasi HNO 3 5% atau 0,81 M.
0.55
0.83 1.11 1.39 1.67 0.32 0.49 0.65 0.81 0.98 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2% 3% 4% 5%
6% HCl
HNO3
75.77 76.07
78.82
79.78 82.44 63.34 71.86
73.94 76.04 78.08 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2% 3% 4% 5% 6% HCl HNO3 Gambar 3 . Grafik perbandingan konsentrasi kemolaran HNO 3 dan HCl
2. Hasil analisis perbandingan total CaCO 3 terlarut dengan pelarut HNO 3 dan HCl
Gambar 4 . Grafik perbandingan total CaCO 3 terlarut (%)  dari 2 pelarut berbeda
Dari  data  yang  disajikan  di  atas  dapat dilihat bahwa konsentrasi mempengaruhi jumlah sampel  yang  dilarutkan.  Semakin  tinggi konsentrasi,maka  semakin  besar  jumlah  CaCO 3 yang  dapat  larut.  Pada  konsentrasi  HCL  2% atau  0,55  M    dapat  menghasilkan  75,72%    total kerak CaCO 3 terlarut, Konsentrasi 3% atau 0,83 M melarutkan 76,07 %, CaCO 3 ; konsentrasi 4% atau  1,11  M  melarutkan  78,82%  CaCO 3 ; konsentrasi 5% atau 1,39 M mampu melarutkan
79,78 %  CaCO 3 dan konsentrasi 6% atau 1,67 M dapat menghasilkan 82,45% CaCO 3 terlarut. Untuk  proses  pelarutan  menggunakan pelarut HNO 3 , dilakukan  dengan jumlah  sampel yang  sama  ketika  menggunakan  pelarut  HCl. Hasil kelarutan yang diperoleh, pada konsentrasi HNO 3 2% atau 0,32 M dapat menghasilkan 68,34
%  total  CaCO 3 terlarut;  Konsentrasi  3%  atau 0,49  M  dapat  melarutkan  71,86  %  CaCO 3 , konsentrasi 4% atau 0,65 M melarutkan 73,90 %

## CaCO
3 ,  konsentrasi  5%  atau  0,81  M  mampu melarutkan  76,04%  CaCO 3 dan  konsentrasi  6% atau  0,98  M  dapat  menghasilkan  78,02%  Total CaCO 3 terlarut.
Grafik  menunjukkan  bahwa  semakin tinggi  konsentrasi  pelarut,  semakin  besar  pula total  zat  yang  terlarut.  Namun  penggunaan pelarut  asam  pada  proses acid  wash di Plate Electrolyzer harus  tetap  mengikuti  anjuran vendor.    Konsentrasi  data  hasil  analisis  ini menunjukkan  bahwa  HNO 3 dapat  digunakan sebagai  pelarut  alternatif  menggantikan  HCl dengan  konsentrasi  optimum  HNO 3 pada  saat proses Acid  Wash adalah  5  %.  Tidak  lewat  dari batas maksimum yang dianjurkan oleh vendor.
Kemampuan  HNO 3 dalam  melarutkan kerak  lebih  kecil  dibanding  HCl,  namun  dengan meningkatkan  konsentrasinya,  total  zat  terlarut yang  dihasilkan  juga  dapat  setara  dengan menggunakan pelarut HCl. Hal ini terlihat pada konsentrasi  HNO 3 5%  dan  HCl  3%  sama-sama mampu  menghasilkan  76%  total  CaCO 3 terlarut atau ± 3,8 gram kerak CaCO 3 dari  5 gram total sampel.

## KESIMPULAN  DAN SARAN
Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian uji efektifitas HNO 3 pada proses acid wash dapat disimpulkan bahwa :
1. Konsentrasi  optimum  HNO 3 yang  dapat digunakan  sebagai  pelarut  alternatif  dalam proses Acid Wash adalah 5 % dengan tingkat kemolaran  0,81  M.  Konsentrasi  ini  dianggap sangat efektif  dan efisien serta  setara dengan konsentrasi  HCl  0,83  M  ,  pada  konsentrasi tersebut keduanya dapat melarutkan ± 76 % total  CaCO 3 terlarut  atau  ±  3,8  gram  kerak CaCO 3 dari total sampel.
2. HNO 3 dapat digunakan sebagai pelarut kerak namun  dengan  batasan  konsentrasi  6  %  , serta  HCl  3%  untuk  menjaga  performa  alat dan  keefektifan  proses,  serta  mencegah pengkorosian.

## Saran
Saran  yang  dapat  diberikan  dari  penelitian  ini kepada  peneliti  yang  akan  datang  agar melakukan peneltian lebih lanjut  untuk :
1. Melakukan  tinjauan  mendalam  dalam  hal kinetika  dan  orde  reaksi  dari  kedua  jenis pelarut tersebut
2. Melakukan  kajian  dengan  menggunakan jenis pelarut asam lainnya

## DAFTAR PUSTAKA
Alimah,  S.,  Aryanto,  S.,  &  Dewita,  E.  (2014). Pembersihan  Kimiawi  Fouling  Membran Desalinasi  RO. Seminar  Nasional  X (1978- 0176).
Badr,  A.,  &  Yassin,  A.  (2007).  Barium  sulfate scale formation in oil reservoir during water. Journal  of  Applied  Sciences ,  7 (17),  2393- 2403.
Diponegoro,  I.,  Iwan,  Ahmad,  H.,  &  Bindar,  Y. (2014).  Optimasi  Parameter  Penghilangan Scale Pada Baja Lembaran Panas.
Kozic,  V.,  &  Lipus,  C.  (2002).  Magnetic  Water Treatment  for  a  Less  Tenacious  Scale. J.
Chem , 43 (1815-1819), 1. marianne,  v.,  &  fiil,  f.  (2009).  The  nordic  expert group  for  criteria  documentation  of  health risks  from  chemicals.  Dalam  K.  Toren (Penyunt.), Sulphuric,  hidrochloric  ,  nitric and  phosphoric  acids (Vol.  7,  hal.  2-3). Gothenburg,
Swedia: University of Gothenburg.
Suharso,  &  Buhani.  (2015). Penanggulangan Kerak (Edisi 2 ed.). Yogyakarta, Indonesia: Graha Ilmu.
Swastic,  &  Suprotim,  D.  (2015).  Effect  of Different  Acids  on  the  Scale  in  Pipelines  of Linz-Donawitz(LD)  plant  (Steel  Making Process). Advances  in  Chemical  Engineering and Science , 5 (2), 192-196.
Weijnen, M., Marchee, W., & Van Rosmalen, G.
(1983). A quantification of the effectiveness of  an  inhibitor  on  the  growth  process  of  a scalant. Desalination , 47 , 81-92. Zhang,  J.,  Lin,  R.,  &  Zhang,  P.  (2002). Nucleation  and  growth  kinetics  in synthesizing  nanometer  calcite. Journal  of Crystal Growth , 245 , 309-320.