Sintesis Precipitated Calcium Carbonate (PCC) dari Batuan Kapur Alam dengan Metode Kaustik Soda (Kajian Konsentrasi HNO 3 )
Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate (PCC) from Lime Rock Nature Methods Caustic Soda (Studies Concentration HNO 3 )
Noor Isnaini Azkiya* ) , Fanny Prasetia, Elsa Desyta Putri, Anggita Rosiana, Sri Wardhani Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Brawijaya, Malang
*) Email: isnazkiya@gmail.com

## ABSTRACT
The  limestones was  abundant  in  Tuban, East  Java and  have  high  calcium  mineral  content. Nevertheless, in  the  economic  value, limestone  have low  price.  Aim  the  research  is  prepare Precipitated  Calcium  Carbonate (PCC)  by  caustic  soda  method.  In  this  method,  calcium    was dissolved in HNO 3 with different concentration (2, 4,6, 8 M). The Filtrate obtained then was added by Na 2 CO 3 1 M to get PCC. As the results, The white PCC obtained with the highest rendement is 64,7% when added HNO 3 6M. Analysis of functional group by FTIR show that there were strong absorption  in  the  844,76;  912,27  dan  1411,40  cm -1 that  indicated  carbonate  group.  Analysis  of Cristallinity  by  XRD  show  that  there  were  the  peak  characteristic  of  2 on  29,50˚;  36,07˚  dan 39,50˚that  representative  calcite  structure.  SEM -EDX  Analysis  show  that  PCC  have  a  mixing structure of calcite and vaterite.
Keywords: limestone, PCC, caustic soda

## PENDAHULUAN
Batu  kapur  adalah  mineral  anorganik dengan penyusun  utama kalsium. Keberadaan  batu kapur  di  Indonesia  sangat  besar  dan  tersebar hampir merata di seluruh kepulauan Indonesia.
Salah  satu daerah  penghasil  utama  batu  kapur adalah Tuban, Jawa Timur. Potensi batu kapur di  Jawa  Timur  saat  ini  masih  tersedia  sebesar ±1.259.438.298 m³ (Yuliarga, 2011). Keberadaan  batu  kapur  yang  melimpah tersebut  belum  dimanfaatkan  secara  optimal dan hanya digunakan sebagai bahan bangunan, pengaspal jalan, dan ubin  traso dengan  harga jual rendah.
Batu  kapur  alam  dapat  ditingkatkan kualitasnya  menjadi  batu  kapur  murni melalui sintesis Precipitated  Calcium  Carbonate (PCC). Selama ini Indonesia masih mengimpor PCC untuk industri cat, kertas, karet, makanan, kosmetik, dan  farmasi (Soemargono & Billah, 2007). Data Badan Pusat Statistik menunjukkan impor PCC sebesar 30.000.000 – 40.000.000 kg per tahun dan pada tahun 2006 impor PCC di Indonesia  mencapai 45.766.370 kg (Haryanto, 2011). Melalui  berbagai  penelitian  telah  berhasil dilakukan  sintesis  PCC  berbahan  dasar  batu kapur  alam  dengan  metode  kaustik  soda  yang dilakukan dengan tahapan kalsinasi, penambahan  HNO 3 dan  Na 2 CO 3 (Jamarun, et al. , 2007). Sintesis  PCC dengan  metode  kaustik  soda diawali  dengan  kalsinasi  batu  kapur  hingga terbentuk  CaO.  Serbuk  CaO  selanjutnya dilarutkan  dalam  air  hingga  terbentuk Ca(OH) 2 yang  kemudian  direaksikan  dengan Na 2 CO 3 hingga  terbentuk  CaCO 3 (PCC). Menurut  Ahn, et.al .  (2005)  dan  larutan  HNO 3 dapat  meningkatkan  kelarutan  ion  Ca 2+ sehingga  PCC  yang  dihasilkan  memiliki rendemen dan kemurnian tinggi (Arief, 2009). Sejalan dengan penelitian Jamarun, dkk. (2007) sintesis PCC dengan variasi konsentrasi HNO 3 yaitu  1,00  ;  1,25  ;  1,50  ;  1,75 dan  2,00  M menghasilkan  rendemen  terbesar  pada konsentrasi HNO 3 2,00 M dengan lama reaksi 60 menit. Belum  ada  penelitian  tentang  sintesis  PCC dengan  metode  kaustik  soda  menggunakan variasi  konsentrasi  HNO 3 2,  4,  6,  8  M  yang secara teoritis semakin besar konsentrasi HNO 3 menghasilkan  rendemen  semakin  besar.  Oleh
karena  itu  perlu  dilakukan  penelitian  dengan variasi  tersebut  untuk  mengetahui  kondisi optimum  HNO 3 dalam  sintesis  PCC  dengan metode kaustik soda.

## METODE
Batu  kapur  dihancurkan  dan  dihaluskan  hingga berukuran  150  mesh  dengan  ayakan  mesh.  Batu kapur yang telah halus dikalsinasi pada suhu 900 o C selama  20  menit.  Sebanyak  5,6  g  hasil kalsinasiditambahkan  larutan  HNO 3 dengan  variasi konsentrasi  2;  4;  6;  dan  8  M  sebanyak  20  mL  dan akuades  hingga  volume 200  mL.  Campuran  diaduk selama 30 menit pada suhu 65 o C dengan kecepatan pengadukan  700  rpm  dan  disaring.  Filtrat ditambahkan  larutan  Na 2 CO 3 1M  sebanyak  150  mL dengan  kecepatan  alir  2,5  mL/menit.  Reaksi dilakukan dalam  waktu 60  menit dengan kecepatan pengadukan 400 rpm. Campuran tersebut kemudian didiamkan  selama  ±15  menit.  Produk  PCC  yang dihasilkan dikarakterisasi dengan FT-IR, XRD, dan SEM-EDX.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Preparasi sampel dilakukan untuk menghasilkan  serbuk  halus  berwarna  putih berukuran 150  mesh. Kandungan kalsium dari batu  kapur  alam  diuji  menggunakan  XRF  dan hasilnya terdapat Tabel 1.
Tabel 1. Uji XRF Sampel BatuKapur Unsur Kadar PCC(%) S 0,03 Fe 0,47 Ba 0,2 Ca 97,55 Ni 1,53 Ti 0,17 Cu 0,14 Setelah dilakukan kalsinasi dari batu kapur alam,  diperoleh  hasil  CaO  seperti  pada persamaan reaksi (1) berikut:
CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2(g)
(1)
PCC  yang  dihasilkan  berbentuk  serbuk  halus berwarna  putih  dengan  rendemen  tertinggi sebesar  64,7%  pada  konsentrasi  HNO 3 6M. Berikut  adalah  rendemen  dari  PCC  yang disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1.Grafik rendemen PCC Endapan  yang  diperoleh  berwarna kuning.
Berdasarkan  Gambar  1  dapat  diketahui semakin  tinggi  konsentrasi  HNO 3 maka semakin tinggi pula rendemen yang diperoleh. Hal  ini  sesuai  dengan  yang  diungkapkan  oleh Ahn, et.al . (2005). Berdasarkan penelitian yang dilakukan  oleh  Arief  (2009)  menunjukkan bahwa semakin besar  konsentrasi HNO 3 maka rendemen PCC yang dihasilkan semakin tinggi karena semakin benyak Ca 2+ terlarut sehingga makin banyak yang bereaksi dengan CO 3 2- . Pada  penambahan  HNO 3 8  M,  endapan PCC yang diperoleh berwarna kekuningan. Hal ini karena kandungan batu kapur (seperti pada Tabel  1)  menunjukkan  adanya  besi  dimana kelarutan  besi  semakin  meningkat  apabila konsentrasi  asam  meningkat.  Pada  pH  sekitar 7,5 – 7,7 ion ferri teroksidasi menjadi ion ferro dan  berikatan  dengan  hidroksida  membentuk Fe(OH) 3 yang mengendap (Cole, 1988).Reaksi terbentuknya  PCC  metode  kaustik  soda terdapat  pada  persamaan  reaksi  (2) – (3) sebagai berikut:
CaO (s) +2HNO 3(l) →Ca(NO 3 ) 2(l) +H 2 O (l) (2) Ca(NO 3 ) 2(l) +Na 2 CO 3(l) →CaCO 3 ↓+2NaNO 3(l) (3) Hasil karakterisasi PCC dengan spektrofotometer FT-IR disajikan pada Gambar 2.
Spektra  IR  PCC    pada  Gambar  2 menunjukkan  serapan  dengan  puncak  kuat pada  bilangan  gelombang  844,76;  912,27  dan
1411,40 cm -1 yang menunjukkan adanya gugus karbonat.  Hasil  ini  telah  merepresentasikan gugus  pada  CaCO 3 sesuai  dengan  penelitian yang telah dilakukan Chen & Xiang (2009) dan Nyquist & Kagel (1971). Kristanilitas  PCC yang  diperoleh diketahui  dengan  karakterisasi  menggunakan XRD.  Berikut  adalah  difraktogram  dari  PCC yang dihasilkan tersaji pada Gambar 3.
Position [°2Theta] (Copper (Cu)) 10 20 30 40 Counts 0 1000 2000  CaCO3 Kaustik Soda Gambar 3. Difraktogram PCC
Dari  Gambar  3  diperoleh  struktur  PCC adalah kristal kalsit yang memiliki karakteristik peak dengan 2 pada 29,50˚; 36,07˚ dan 39,50˚. Hal ini sesuai denganpenelitian yang dilakukan oleh  Shen, et.  al .,  (2007),Yanti, et  al .  (2012) dan JCPDS 00-005-0586.
Karakterisasi  SEM-EDX  bertujuan  untuk mengetahui  bentuk  senyawa  dan  komposisi yang  terkandung  didalamnya.  Hasil  analisis SEM-EDX tersaji dalam Gambar 4.
Gambar 4. SEM-EDX PCC Hasil  SEM-EDX  PCC  kaustik  soda  pada perbesaran 2500x pada Gambar 4
menunjukkan  PCC  yang  dihasilkan  memiliki
struktur  campuran  berbentuk  kubus  yang menunjukkan  kristal  kalsit  dan  bentuk  bulat yang  menunjukkan  kristal  vaterit.  Hasil  ini sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh Kirboda  &  Mualla  (2011)  serta  Sabriye et.al. (2012).

## KESIMPULAN
Pemurnian batu kapur telah berhasil dilakukan melalui  sintesis  PCC  dengan  metode  kaustik soda.  Kondisi  optimum  dicapai  pada konsentrasi HNO 3 6M dan konsentrasi Na 3 CO 3 1M  dengan  rendemen  sebesar  64,7%. Berdasarkan  karakterisasi  FT-IR  menunjukkan adanya gugus karbonat. Karakterisasi mengguakan  XRD  menunjukkan  bahwa  PCC yang diperoleh memiliki struktur kristal kalsit. Sedangkan  karakterisasi  menggunakan  SEM-
EDX menunjukkan bahwa PCC dengan metode kaustik soda memiliki struktur campuran kalsit dan vaterit.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih pada DIKTI serta  seluruh  pihak  terkait  yaitu  Fakultas MIPA,  Universitas  Brawijaya  atas  bantuan pendanaan  demi  terselesaikannya  penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahn,J.W.,  Kim,  J.H.,  Park,  H.S.,  Kim,  J.A.,
Han,C.,dan  Kim,H.  (2005).  J.  Chem. Eng.,Synthesis  Single  Phase Aragonite Precipitated  Calcium  Carbonate  in Ca(OH)2- Na2C03-NaOH Reaction System, Vol.22 (6), pp. 852-856. Arief,S.,Novesar,  Jamarun.  (2009).  Studi Pembentukan Precipitated Calcium Carbonate  (PCC)  dari  Batu  Kapur  Alam Sumatera  Barat,  Padang:  Penelitian  Hibah Strategis  Nasional  Jurusan  Kimia  Fakultas MIPA Universitas Andalas. Chen J., Xiang L. (2009). Powder Technology, Controllable  Synthesis  Of  Calcium Carbonate  Polymorphs  at  Different Temperatures, Vol.189, pp. 64 – 69. Cole, G.A. (1988). Textbook of LimnologiThird  Edition,  Waverland  Press Inc,New York ISA. Haryanto,  B.,  Potensi  Pembuatan  PCC  Dari
Batu  Kapur  Di  Sumatera  Barat.  Teknik kimia  Universitas  Bung  Hatta,  Sumatra Barat.
Jamarun, Novesar, Yulfitrin, dan Syukri Arief.
(2007). J.Ris Kim., Pembuatan Precipitated
Calcium Carbonate (PCC) dari Batu Kapur dengan Metode Kaustik Soda, Vol.1 (1).
Nyquist,  R.A.  and  Ronald  O.  Kagel.  (1971).
Infrared  Spectra  of  Inorganic  Compound, Acadenic Press, Inc., London. Sabriye, Piskin, Ozgul, Dere Ozdemir. (2012). International  Journal  of  Biological, Ecological  and  Environmental  Sciences (IJBEES),Effect  of  Process  Conditions  on Crystal  Structure  of  Precipitated  Calcium Carbonate  (CaCO3)  From  Fly  Ash: Na2CO3  Preparation  Conditions,  Vol.1(6), pp. 2277 – 4394. Shen Y., Xie A., Chen Z., Xu W., Yao H., Li S.,  Huang  L.,  Wu  Z.,  Kong  X.  (2007). Materials  Science  and  Engineering, Controlled  synthesis  of  calcium  carbonate
nanocrystals  with  multi-morphologies  in different  bicontinuous  microemulsions, Vol.443, pp.  95–100. Soemargono,  Billah  M.  (2007).  Reaktor, Pembuatan  Kalsium  Karbonat  dari  Bittern dan Gas Karbon Dioksida secara Kontinyu, Vol.11 (1), pp. 14-21. Yanti,  P.H.,  Novesar  J.,  danSyukri  A.  (2012). Repository  University  of  Riau,  Synthesis
Precipitated  Calcium  Carbonate  (PCC) using  Lisin  as  Directing  Agent,  Seminar UR-UKM  Optimalisasi  Riset  Sains  dan Teknologi Dalam Pembangunan Berkelanjutan, pp. 31-33. Yuliarga, A.K. (2011). Gampang Memanfaatkan  Potensi  Gamping  di Indonesia, Sumber: http://m.kompasiana.com, [23 Juli 2014]