PENGARUH WAKTU PEREAKSIAN K 2 SO 4 TERHADAP YIELD PEMBUATAN ALUM DARI TANAH LIAT PLERED DENGAN PROSES KERING

## Muhamad Engkos Kosim
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta engkos_kosim@yahoo.com
ABSTRACT. During  this  time  the  use  of  clay  minerals  is  merely  raw  material  for  ceramic factories, cement,  tiles  and  bricks,  even  though  the clay  can  be diversified economic  value for other uses such as the manufacture of Alum can be used for the water treatment process. This  study  aimed  to  explore  the  optimum  conditions  of  the  reaction  time  to  yield  alum manufacture  of  clay  with  the  dry  process.  This  study  is  an  experiment  to  determine  the operating  conditions  in  the  manufacture  of  alum  from  clays,  correlation  analysis  between reaction time and yield formation of alum processed using equation method "Least Square". The  result  showed  a  maximum  reaction  time of Potassium  Sulphate Alum  formation  lasted for 1.75 hours (105 minutes) at a yield of 76.7%, while the optimum reaction time occurs at the time of 0.167 hours (10 minutes) at a yield of 68.4%.
Keywords:  alum,  potassium  sulfate,  least  square,  alum  process,  the  dry  process,  the  clay, the yield.
ABSTRAK .  Selama  ini  pemanfaatan  mineral  tanah  liat  baru  sebatas  untuk  bahan  baku pabrik  keramik,  semen,  genteng  dan  batu  bata,  padahal  tanah  liat  dapat  didiversifikasikan nilai ekonomisnya untuk keperluan lain seperti pembuatan Alum yang dapat digunakan untuk proses  pengolahan  air. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mencari  kondisi  optimum  dari  waktu reaksi  terhadap  yield  pembuatan  alum  dari  tanah  liat  dengan  proses  kering.  Penelitian  ini merupakan eksperimen untuk menentukan kondisi operasi  pada pembuatan alum dari tanah liat, analisis korelasi antara waktu reaksi dan yield pembentukan alum diolah  menggunakan metode  persamaan  “Least  Square”.  Hasil  penelitian  didapatkan  waktu  reaksi  Kalium  Sulfat maksimum  pembentukan  Alum  berlangsung  selama  1.75  jam  (105  menit)  dengan  yield 76.7%,  sedangkan  waktu  reaksi  optimum  terjadi  pada  waktu  0,167  jam  (10  menit)  dengan yield sebesar 68,4%.
Kata kunci: alum, kalium sulfat, least square, proses alum, proses kering, tanah liat, yield.

## PENDAHULUAN
Kata  alum  (aluminium  sulfat)  berasal  dari bahasa latin Alumen . Selain itu aluminium sulfat  juga  mempunyai  beberapa  nama lain  seperti cake alum,  filter  alum, papermaker’s alum dan alunogenik.  Alum lebih  dikenal  di  masyarakat  dengan sebutan tawas. Sebenarnya banyak sekali nama  alum  dari  berbagai  negara  dan peradaban  seperti  di  Thailand  disebut Sarn-sorn ,  kemudian  di  India  disebut dengan  nama turti atau sphatika dan  di Yunani  disebut  dengan  nama Schistos , sedangkan  di  Indonesia  dan  Filipina disebut dengan  nama tawas.  Senyawa  ini tersusun dari ikatan sulfat ganda aluminium  dan  kalium.  Ikatan  dari  sulfat dan  kalium  dapat  digantikan  dengan ammonium  bahkan  tanpa  ikatan  ganda atau  dengan  kata  lain  hanya  ikatan aluminium  dengan  sulfat  saja.  Secara umum alum yang paling banyak digunakan adalah potash alum (Nurcahyo, 2014).
Selama ini untuk proses penjernihan air di perusahaan air minum selalu diimpor alum NH 4 Al(SO 4 ) 2 .12H 2 O dari luar negeri, padahal  sebetulnya  bangsa  Indonesia mampu  untuk  membuat  alum  dari  tanah liat  yang  cadangan  tersebar  diseluruh pelosok  tanah  air.  Saat  ini  proses penjernihan  air  banyak  memakai  alum NH 4 Al(SO 4 ) 2 .12H2O  padahal  jika  dipakai alum KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O maka limbah olahan  proses  penjernihan  air  dapat digunakan  sebagai  sumber  kalium  yang berguna  untuk katalis pada  proses biokimia tanaman.
Bahan baku yang digunakan untuk proses pembuatan  aluminium  sulfat  tersedia dalam  jumlah  yang  cukup  besar  di  dalam negeri.  Bahan  Baku  tersebut  dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu sumber aluminium dan sumber sulfat. Namun para industriawan  dan  ilmuan  berlomba-lomba mencari  bahan  baku  yang  baru  atau proses  pembuatan  yang  lebih  efisien. Umumnya  aluminium  sulfat  dibuat  dari bauksit dan asam sulfat dengan dipanaskan  selama  15-20  jam.  Bahan galian  yang  mengandung  aluminium  juga telah dicoba sebagai bahan baku.
Diantaranya  yaitu  kaolin,  mika,  dan lempung  yang  sudah  pernah  diteliti  untuk diambil aluminiumnya dengan jalan direbus  memakai  larutan  asam  sulfat, namun ternyata hasilnya kurang memuaskan. Pengolahan lempung dengan  asam  sulfat  81%  pada  titik  didih normal larutan disertai
dengan pengadukan  selama  10  jam,  hanya  dapat melarutkan  16%  dari  jumlah  aluminium yang  ada  dalam  lempung  (Agra  & Munawar, 1963).
Selama  ini  pemanfaatan  mineral  bahan galian  seperti  tanah  liat  baru  sebatas untuk  bahan  baku  pada  pabrik  keramik, semen,  genteng  dan  batu  bata,  padahal tanah liat bisa
didiversifikasi penggunaannya  seperti  untuk  penjernih air, bahan pengikat pada proses pencelupan kain, pembuatan bahan pelapis tahan air, dan bahan pengisi pada pembuatan  kertas,  bahan  pemadam  api, backing powder , pencegahan lendir berlebihan, dan menghentikan pendarahan pada saat luka.
Mahida  (1984),  mendefinisikan  tanah  liat sebagai  campuran  partikel-partikel  pasir dan debu dengan bagian-bagian tanah liat yang  mempunyai  sifat-sifat  karakteristik yang  berlainan  dalam  ukuran  yang  kira- kira  sama.  Salah  satu  ciri  partikel-partikel tanah  liat  yaitu  mempunyai  muatan  ion positif  yang  dapat  dipertukarkan.  Material tanah  liat  mempunyai  daya  serap  yang baik terhadap perubahan kadar kelembaban  karena  tanah  liat  mempunyai luas permukaan yang sangat besar.
Terzaghi (1987) mengemukakan tanah liat atau  lempung  akan  menjadi  sangat  keras dalam  keadaan  kering,  dan  tak  mudah terkelupas  hanya  dengan  jari  tangan. Tanah  liat  atau  lempung  mempunyai  sifat permeabilitas  sangat  rendah  dan  bersifat plastis  pada  kadar  air  sedang.  Lempung atau  tanah  liat  adalah  suatu  silica hidraaluminium  yang  kompleks  dengan rumus  kimia  Al 2 O 3 .nSiO 2 .kH 2 O  dimana  n dan  k  merupakan  nilai  numerik  molekul yang  terikat  dan  bervariasi  untuk  masa yang  sama.  Mineral  lempung  mempunyai daya tarik menarik individual yang mampu menyerap  100  kali  volume  partikelnya,
Pengaruh Waktu Pereaksian K 2 SO 4 tehadap Yield Pembuatan Alum dari Tanah Liat Plered dengan Proses Kering (Muhamad Engkos Kosim)
ada atau tidaknya air (selama pengeringan) dapat menghasilkan
perubahan  volume  dan  kekuatan  yang besar.  Partikel-pertikel  lempung  juga mempunyai  tenaga  tarik  antar  partikel yang  sangat  kuat  yang  untuk  sebagian menyebabkan  kekuatan  yang  sangat tinggi  pada  suatu  bongkahan  kering  (batu lempung).
Hardiyatmo  (1999)  menyatakan  sifat-sifat yang  dimiliki  tanah  liat  atau  lempung diantaranya ukuran butir halus kurang dari 0,002  mm,  memiliki  permeabilitas  rendah, bersifat  sangat  kohesif,  kadar  kembang susut  yang  tinggi,  proses  konsolidasi lambat.
Susahnya mendapatkan air bersih di kota- kota  besar  di  Indonesia  karena  beratnya beban  polusi  ke  perairan  umum  yang menjadi  air  baku  untuk  perusahaan  air minum.  Saat  ini  banyak  keluhan  dari pelanggan  air  minum  bahwa  mutu  air minum  PDAM  yang  sampai  ke  rumah pelanggan  secara  kasat  mata  tidak memenuhi mutu air untuk dikonsumsi. Hal ini  dapat  disebabkan  mahalnya  harga satuan  bahan  pengolah  air  yakni  alum dipasarkan,  akibatnya  jumlah  alum  yang dipakai persatuan air baku Perusahaan air minum  tidak  sebanding  dengan  jumlah yang sewajarnya.
Mahalnya harga satuan alum dikarenakan alum  masih  banyak  diimpor  dari  luar negeri,  padahal  jika  diolah  dari  bahan baku yang ada di Indonesia maka nilainya tentu akan bisa lebih murah dibanding jika diimpor,  karena  jika  diproduksi  di  dalam negeri tentu komponen biaya produksi dan transportasi  jauh  lebih  murah,  sehingga harga  sampai  ke  perusahaan  air  minum akan lebih murah dengan mutu yang tentu saja  sama,  bahkan  mungkin  bisa  lebih baik.
Cara  pembuatan  alum  dari  tanah  liat adalah  dengan  mereaksikannnya  dengan asam sulfat seperti berikut:
AlSi(OH) 4 O 5 +  3H 2 SO 4  Al 2 (SO 4 ) 3 .  3H 2 O  + 2H 2 SiO 3 (s) ………………………………..   (1)
Al 2 (SO 4 ) 3 .3H 2 O + 15H 2 O  Al 2 (SO 4 ) 3 .8H 2 O …………………………………………..…….(2)
Al 2 (SO 4 ) 3 .18H 2 O + K 2 SO 4 + 6H 2 O  2KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O ……………………….  (3)
Pada  reaksi  diatas  pembuatan  alum diperlukan pemanasan agar terjadi penyatuan pereaksi menjadi alum KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O.
Berdasarkan  dari  masalah  di  atas  penulis melakukan  penelitian  tentang  proses pembuatan  alum  dari  tanah  liat  yang bersumber dari Plered, Purwakarta. Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk menentukan waktu optimum pada pembuatan  alum  dari  tanah  liat  dengan proses kering

## METODOLOGI PENELITIAN

## Bahan dan Alat
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  in  antara  lain:  tanah  liat  dari Plered,  asam  sulfat  98%,  kalium  sulfat, gas LPG, aquades.
Alat-alat  yang  digunakan  dalam penelitain ini  antara  lain:  beaker  glass  500  ml, saringan  buchner,  erlenmeyer  500  ml, furnace, bunsen, pipet, ayakan 120 mesh

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  merupakan  eksperimen untuk  menentukan  komposisi  kimia  dan kondisi operasi dari suatu model pembuatan alum dari tanah liat.
Proses  pembuatan  alum  dari  tanah  liat dengan  menggunakan  proses  kering adalah sebagai berikut: Tanah liat dikeringkan  di  bawah  sinar  matahari  atau dikeringkan di dalam oven pada temperature 105 o C. Selanjutnya Tanah liat digiling/dihaluskan  sampai  halus.  Tanah liat  diayak  dengan  ayakan  ukuran  120 mesh. Ditimbang tanah liat sebanyak 25,8 gram  (0,1  mol).  Tanah  liat  dibakar  di dalam  furnace  selama  1  jam  pada  suhu 700 o C.  Dilarutkan  dengan  H 2 SO 4 0,3  mol. Ditambahkan  250  ml  Aquades  ke  dalam larutan dan dididihkan selama 2 jam diatas Bunsen.  Larutan  disaring  menggunakan kertas  saring  (Filtrat  1).  Residu  dibilas dengan  250  ml  aquades  dan  disaring kembali  (filtrat  2).  Filtrat  1  dan  filtrat  2 dipanaskan  sampai  didapat  massa  padat.
Massa  padat  yang  didapat  selanjutnya ditambahkan  0,1  mol  K 2 SO 4 .  Kemudian dibakar di dalam furnace selama 5, 10, 15, 30,  45,  60,  75,  90,  105,  120  menit,  pada temperature 400 o C. Ditambahkan aquades sebanyak  250  ml,  dididihkan  sampai volumenya 100 ml. Didinginkan selama 24 jam  sampai  terbentuk Kristal  alum.
Disaring  Kristal  alum  yang  terbentuk menggunakan  kertas  saring.  Ditimbang berat  alum  yang  didapat.  Dilakukan analisa terhadap parameter mutu.

## Metoda  Analisa
Analisis  korelasi  waktu  reaksi  dan  yiled diolah  menggunakan  metode  persamaan “ Least Square ”, persamaan yang digunakan:
Y= a + bx + cx 2 + dx 3 + ex 4 + fx 5 + gx 6 …….(1)
Perhitungan yield menggunakan persamaan berikut : ........(2)
Berat  Al  dalam  tanah  liat  =  4,55%  x  25,8 gr =1,1739 gr …………………...…………………………….(3)
Untuk menghitung harga a, b, c, d, e dan f pada persamaan (1) menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut:
∑Y   = na + b∑x +c∑x 2 + d ∑x 3 + e ∑x 4 + f∑x 5 + g ∑x 6 ……………………………...(4) ∑XY = a∑x +b∑x 2 + c∑x 3 + d∑x 4 + e∑x 5 +f∑x 6 +f∑x 7 …………………...…....(5) ∑X 2 Y = a∑x 2 +b∑x 3 + c∑x 4 + d∑x 5 + e∑x 6
+f∑x 7 +f∑x 8 …………………...…....(6) ∑X 3 Y = a∑x 3 +b∑x 4 + c∑x 5 + d∑x 6 + e∑x 7 +f∑x 8 +f∑x 9 …………………...…....(7) ∑X 4 Y = a∑x 4 +b∑x 5 + c∑x 6 + d∑x 7 + e∑x 8 +f∑x 9 +f∑x 10 ………………...…......(8) ∑X 5 Y = a∑x 5 +b∑x 6 + c∑x 7 + d∑x 8 + e∑x 9
+f∑x 10 +f∑x 11 ………………...….....(9) ∑X 6 Y = a∑x 6 +b∑x 7 + c∑x 8 + d∑x 9 + e∑x 10 +f∑x 11 +f∑x 12 ………………...…...(10)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada tahap proses reaksi
pembuatan KAl(SO 4 ) 2. 12H 2 O. Varaibel  yang  diteliti  adalah  waktu  reaksi optimum dari proses pembuatan alum.
Waktu reaksi pembentukan alum dilakukan  pada  kondisi  5,  10,  15,  30,  45, 60,  75,  90,  105,  120  menit.  Waktu  reaksi ini  akan  mempengaruhi yield dari  Kristal alum.  Hasil  penelitian  Antara  variabel waktu  reaksi  dengan  bobot  Kristal  alum dapat dilihat pada tabel 1.

## Tabel 1. Pengaruh Waktu Reaksi
Terhadap Bobot Kristal Alum Waktu Reaksi (Jam) Bobot Alum (gr) I II III Rata- rata 0,083 14,0 12,3 12,7 13,0 0,167 16,0 14,0 12,2 14,1 0,25 16,7 8,6 9,6 11,6 0,50 11,2 12,9 9,4 11,2 0,75 15,5 12,2 14,0 13,9 1, 12,6 13,7 10,9 12,4 1,25 12,1 7,2 12,7 10,7 1,5 16,4 17,4 9,6 14,5 1,75 16,6 15,3 15,4 15,8 2 16,6 8,2 8,2 11,0
Dari  data penelitian di atas dapat dihitung yield dari Kristal alum dengan menggunakan  persamaan  (2).  Hasil  dari yield Kristal alum dapat dilihat dalam tabel berikut:
Tabel 2. Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Yield Waktu (jam) Yield (%) 0,083 63,1 0,167 68,4 0,25 56,3
0,5 54,3
0,75
67,4
1 60,2 1,25 51,9
1,5
70,4 1,75 76,7
2 54,3
Gambar 1. Hubungan waktu reaksi
dengan Yield

## Pembahasan
Dilihat  dari  gambar  1  (hubungan    Antara waktu  reaksi  dengan yield ),  pada  waktu reaksi  yang  sebentar  (0,083  jam  ) yield dan  bobot  Kristal  yang  dihasilkan  hanya sedikit yaitu masing-masing sebesar 63.1%  dan  13  gram.  Hal  ini  disebabkan pada  waktu  tersebut  berlangsung  pada kondisi  belum  jenuh,  dimana  zat-zat pereaksi belum seluruhnya saling bertumbukan satu dengan lainnya.
Pada waktu reaksi 1,5 dan 1,75 jam, bobot kristal  yang  dihasilkan  meningkat  dengan yield 70,4% dan 76,7%. Hal ini disebabkan pada waktu reaksi tersebut reaksi berlangsung  hampir  sempurna,  karena secara  teoritis  apabila  reaksi  berlangsung lama  maka  partikel  zat-zat  pereaksi  akan saling
kontak secara sempurna membentuk produk.
Bertentangan  dengan  hal  di  atas,  pada waktu  reaksi  yang  lebih  lama  lagi  yaitu pada  waktu  2  jam,  hasil  yang  didapatkan menurun dengan yield sebesar 54,3%. Hal ini  disebabkan  karena  reaksi  pada  tahap pembentukan  alum  adalah  reaksi  bolak- balik  ( reversible ), dimana  reaksi  ke  kanan (reaksi  pembentukan  alum)  adalah  reaksi eksoterm .  Pada  reaksi reversible apabila suhu  diperbesar maka reaksi  akan bergeser ke reaksi endoterm. Berdasarkan hal  tersebut  jelas  bahwa  apabila  reaksi pembentukan alum telah sempurna (100% terkonversi) maka dengan adanya penambahan  kalor  yang  berlebihan  maka reaksi  akan  bergeser  ke  arah endoterm , sehingga  produk  akan  menurun.  Selain hal  tersebut  apabila  waktu  reaksi  terlalu lama  maka  produk  yang  dihasilkan  akan terurai menjadi senyawa lain seperti SO 3 .
Berdasarkan  data  hasil  penelitian  dapat dinyatakan bahwa reaksi maksimum pembentukan  alum  berlangsung  selama 1,75  jam dengan yield 76,7%.  Sedangkan reaksi  optimum  terjadi  pada  waktu  0,167 jam dengan yield sebesar 68,45%. kondisi optimum ini ditentukan dengan pertimbangan  efisiensi  waktu  dan  kalor yang terpakai.
Ismayanda  (2011)  dalam  penelitiannya yang  menggunakan  bahan  baku  serupa yaitu menggunakan kaolin (jenis tanah liat) dari  daerah  Jaboi, Kota Sabang diperoleh konversi  aluminium  terlarut  yang  terbaik pada reaksi antara kaolin dan asam sulfat diperoleh  sebesar  82%  yaitu  pada  kondisi waktu reaksi 90 menit (1,5 jam).

## KESIMPULAN (DAN SARAN)

## Kesimpulan
Dari  data  hasil  penelitian  yang  diperoleh dapat  ditarik  kesimpulan  sebagai  berikut: Mutu alum yang dihasilkan sangat tergantung  oleh  beberapa  faktor  antara lain:  waktu  reaksi,  proses  pembakaran tanah  liat,  pelarutan  tanah  liat  menjadi alum  sulfat dan  komposisi  kimia  pereaksi, konsentrasi  kalium  sulfat  dan  ukuran partikel tanah liat.
Waktu reaksi  optimum pembentukan alum dari  tanah  liat  dengan  menggunakan proses kering adalah 10 menit (0,167 jam) dengan yield sebesar 68,4%.

## DAFTAR PUSTAKA
Agra, I. B., dan Sugianto. 1975. Pembuatan  Aluminium  Sulfat  dari Kaolin  dan  Asam  Sulfat  dengan Proses Kering , Universitas Gadjah Mada, Yogjakarta.
Hardiyatmo,  H.C.  2006. soil  mechanics  II . Gama Press. Yogyakarta.
Ismayanda, M.H. 2011. Produksi Aluminium  Sulfat  dari  Kaolin  dan Asam Sulfat Dalam Reaktor Berpengaduk Menggunakan Proses  Kering . Jurnal  Rekayasa
Kimia dan Lingkungan.8,47-52.
Mahida,U.N  .1984.  Pencemaran  air  dan
Pemanfaatan Limbah Industri,
Kata Pengantar Otto Soemarwoto . CV. Radjawali. Jakarta.
Nurcahyo,W.,Sumantri,I.,Kurnisari,L. 2014. Pembuatan  Aluminium  Sulfat  dari Clay. Momentum.10, 29-33.
Terzaghi, K. 1987. Mekanika Tanah dalam Praktek  Rekayasa  Edisi  Kedua Jilid 1 . Erlangga. Jakarta.