makalah SULFONASI PADA INDUSTRI lengkap

BAB 1

1.1  Sulfonasi pada Pembuatan Lignin

 Lignin adalah suatu polimer yang komplek dengan bobot molekul tingi yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Lignin termasuk ke dalam kelompok bahan yang polimerisasinya merupakan polimerisasi cara ekor (endwisepolymerization), yaitu pertumbuhan polimer terjadi karena satu monomer bergabung dengan polimer yang sedang tumbuh. Polimer lignin merupakan polimer bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi.

Proses sulfonasi biasa terdapat pada proses pembuatan kertas kraft yang terdapat di dalam senyawa organic polimer lignin. Pada dasarnya, lignin adalah senyawa organic polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain selulosa. Lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam lindi hitam. Lindi hitam merupakan larutan pemasak yang berasal dari pulp dengan yang di buat dengan proses kimia. Salah satu pemanfaatan lignin ialah dapat dimodifikasi menjadi lignosulfonat. Lignosulfonat dapat berupa natrium lignosulfonat, ammonium lignosulfonat, kalsium lignosulfonat, dan zink lignosulfonat.

Natrium lignosulfonat (NLS) dapat disintesis dari lignin dengan reaksi sulfonasi. Reaksi sulfonasi merupakan reaksi yang melibatkan pemasukan gugus sulfonat ke dalam lignin. Proses sulfonasi pada lignin bertujuan untuk mengubah sifat hidrofilitas dari lignin yang tidak larut dalam air dengan memasukkan gugus sulfonat yang lebih polar dari gugus hidroksil, sehingga akan meningkatkan sifat hidrofilitasnya dan menjadikan lignosulfonat. Pemilihan proses sulfonasi tergantung pada banyak faktor, diantaranya yaitu nisbah lignin dan agen sulfonasi, suhu reaksi, waktu atau lama reaksi, dan pH.

Sebuah produk tersulfonasi lignin memiliki kandungan asam sulfonat organik terikat dari sedikitnya sekitar 4,1 mol per mol lignin dan menjadi larut air di semua tingkat pH yang disiapkan oleh langkah-langkah yang terdiri terutama dari melarutkan senyawa lignin kering, diproduksi sebagai produk sampingan dari kraft atau sulfit proses pembuatan pulp kayu, dengan asam sulfat memiliki konsentrasi paling sedikit 95% dengan tetap menjaga suhu reaksi bawah sekitar 40 ° C sampai sulfonat lignin. Lignin tersulfonasi ini banyak di gunakan sebagai zat aditif dalam komposisi bahan-bahan kimia dalam suatu proses industry.

1.2           Bahan dan Alat yang Di Gunakan

Bahan lindi hitam yang digunakan pada penelitian ini diperoleh dari pabrik pulp proses kraft dengan bahan baku kayu Eucalyptus. Bahan-bahan kimia yang digunakan adalah:

1.      H2SO4 ,

2.      NaOH,

3.      NaHSO3 ,

4.      akuades,

5.      metanol teknis,

6.      kertas pH,

7.      HCl, kertas saring,

Bahan-bahan kimia untuk analisis natrium lignosulfonat (NLS) standar berasal dari Aldrich. NLS komersial diperoleh dari PT FOSROC Indonesia.

          Peralatan yang digunakan adalah alat-alat kaca laboratorium, cawan porselen, neraca analitik, mortar, pengaduk, oven, penangas air, pendingin tegak, alat sentrifugasi merk International Equipment Company, seperangkat alat sulfonasi, alat pemanas, seperangkat alat distilasi, corong Büchner, desikator, piknometer, pH-meter. Spektrofotometer UV-Vis.

           

1.3  Proses Sulfonasi Lignin Eupcalyptus 

          Proses sulfonasi lignin menjadi natrium lignosulfonat (NLS) dilakukan dengan memodifikasi metode Dilling, dan Kamoun.

1.      Sebanyak 5 g isolat lignin dicampurkan dengan NaHSO3 (g/mol)monomer  BM (g)lignin bobot  g/mol 231 g 5,00063 dengan nisbah lignin : NaHSO: (b/b) yaitu (1:0,4; 1:0,5; dan 1:0,6), lalu disuspensikan dalam 150 ml air.

2.      Lignin disuspensikan dalam labu bulat leher tiga ukuran 500 ml menggunakan magnetic stirrer.

3.      Kemudian campuran lignin dan NaHSO  ditetapkan pada pH awal 5, 6, 7 dan 8 sesuai perlakuan, dengan cara menambahkan NaOH 20%.

4.      Campuran selanjutnya direfluks selama 4 jam, pada suhu 95 °C sambil dilakukan pengadukan dengan magnetic stirrer agar campuran reaksi sempurna. Hasil refluks didestilasi pada suhu 100^oC untuk mengurangi volume air.

5.      Larutan yang telah pekat disaring dengan corong Büchner untuk memisahkan sisa lignin yang tidak bereaksi.

6.      Filtrat yang mengandung NLS dan NaHSO  (sisa reaksi) ditambahkan metanol sambil dikocok kuat, sehingga natrium bisulfit terendapkan, kemudian disaring dengan corong Büchner untuk memisahkan NaHSO3.

7.      Metanol yang terdapat dalam filtrat diuapkan dengan rotavapor. NLS pekat yang diperoleh dikeringkan dalam oven pada suhu 60^oC berulang kali, kemudian ditimbang sampai diperoleh NLS dengan bobot konstan.

8.      Pencirian NLS yang dilakukan adalah warna, bau, kelarutan dalam air pH, rendemen dan tingkat kemurnian NLS.

1.4 Hasil dan Pembahasan

Isolat lignin merupakan lignin yang diperoleh dari isolasi lindi hitam. Berdasarkan perbedaan kelarutannya, lignin dapat diisolasi dari lindi hitam dengan cara mengendapkannya pada pH2 menggunakan H2SO 20% (v/v). Pada suasana asam, lignin cenderung melakukan kondensasi sehingga unit-unit penyusun lignin (p-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi membentuk molekul yang lebih besar sehingga bobot meningkat, akibatnya lignin akan mengendap (Kim et al. 1987).

 Lignin hasil isolasi berwana cokelat tua, tidak berbau, dan tidak larut dalam air. Kandungan lignin berdasarkan padatan total adalah 45,7 (%b/b). Hasil ini tidak jauh berbeda dengan penelitian yang dilakukan Santoso (1995) yaitu sekitar 39,4 – 47,4 (%b/b). Dilain pihak, Sjöström (1995) mengemukakan bahwa kandungan lignin pada lindi hitam dapat mencapai 46% dari total padatan lignin.

BAB 2

SULFONASI

2.1 Pengertian Sulfonasi

Pada dasarnya, sulfonasi adalah proses yang menyebabkan gugus -SO3H menjadi terikat pd atom karbon dalam senyawa karbon. ataupun ion, termasuk reaksi-reaksi yang melibatkan gugus sulfonil halida ataupun garam-garam yang berasal dari gugus asam sulfonat, misalnya penggabungan –SO₂Cl ke dalam senyawa organik. Istilah sulfonasi terutama digunakan untuk menyatakan reaksi-reaksi yang menggunakan pereaksi sulfonasi yang umum seperti asam sulfat pekat, oleum, dan pereaksi lainnya yang mengandung sulfur trioksida.

Sulfonasi senyawa aromatik merupakan salah satu tipe jenis sulfonasi yang paling penting. Sulfonasi tersebut dapat dilakukan dengan mereaksikan senyawa aromatik dengan asam sulfat. Dalam percobaan sulfonasi ini, senyawa aromatik yang digunakan adalah anilin, dan percobaan dilakukan dengan mereaksikan anilin dengan asam sulfat pekat (oleum) pada suhu 180⁰C-195⁰C, dan menghasilkan produk utama berupa asam sulfanilat dan air (sebagai produk sampingannya).

Jenis-jenis zat pensulfonasi antara lain :

1. Persenyawaan SO_3­, termasuk didalamnya :- SO₃ - H₂SO₄ – oleum

2. Persenyawaan SO₂.

3. Senyawa sulfoalkilasi.

Sedangkan, zat-zat yang disulfonasi antara lain: zat alifatik misalnya hidrokarbon jenuh, oleofin, alkohol, selulosa, senyawa aromatis, naphtalena, antraquinone dan lain sebagainya. Zat pensulfonasi yang paling efisien adalah SO₃ karena hanya melibatkan satu reaksi adisi secara langsung, contohnya:   RH + SO₃ RSO₃H dan ROH + SO₃ ROSO₃H . SO₃ yang banyak digunakan adalah SO₃ dalam bentuk hidrat (oleum atau asam sulfat pekat) karena dengan SO₃ hidrat, air akan bertindak murni sebagai pelarut.

Sulfonasi senyawa aromatik merupakan salah satu jenis sulfonasi yang paling penting. Sulfonasi tersebut dapat dilakukan dengan mereaksikan senyawa aromatik dengan asam sulfat. Asam sulfat yang digunakan umumnya mengandung sulfur trioksida (oleum). Sama halnya dengan nitrasi dan halogenasi, sulfonasi senyawa aromatik adalah reaksi substitusi elektrofilik, tetapi merupakan reaksi yang dapat balik (reversibel).

Untuk proses sulfonasi senyawa aromatik yang lebih kompleks, temperatur dapat memberikan pengaruh, bukan hanya terhadap laju reaksi, tetapi juga terhadap sifat dari produk yang dihasilkan. Sebagai contoh, perubahan temperatur dalam sulfonasi naftalena menyebabkan perubahan komposisi produk asam monosulfonat dari sekitar 95% alpha isomer pada temperatur kamar menjadi 100% beta isomer pada 200⁰C.

2.2 Pembuatan Asam Sulfanilat

Salah satu proses yang melibatkan reaksi sulfonasi yaitu pembuatan Asam Sulfanilat. Adapun proses pembuatannya yaitu,

A. Skala Laboratorium

Asam sulfanilat dapat dibuat dari reaksi antara anilin dengan oleum (asam sulfat pekat) pada suhu reaksi antara 180°C dan 195°C dengan produk utamanya yaitu asam sulfanilat, sedangkan produk sampingnya yaitu air. Pada mulanya produk yang dihasilkan larutan karena asam sulfanilat bersifat mudah larut maka untuk mendapatkan kristalnya didinginkan.

Produk alanilat ini merupakan produk yang tidak tentu, di mana lewat pemanasan berlanjut akan menghasilkan asam sulfanilat dan air.

B. Skala Industri

Secara komersial, asam sulfanilat dibuat dengan proses Baking. Dalam proses ini, anilin dan asam sulfat pekat dimasukkan ke dalam ke dalam suatu ketel besi tuang yang dilengkapi dengan kondensor refluks. Lalu dimasukkan benzena sulfonat, dicampurkan dalam ketel besi. Pengadukan dilakukan dalam suhu operasi 150⁰C, anilin dan air yang keluar dalam ketel besi akan direflux oleh kondensor. Dua jam setelah penambahan anilin (dari kondensor reflux), maka reaksi akan sempurna, dengan hasil yaitu asam sulfanilat dengan konsentrasi 97%. Dengan kata lain Proses Baking ini sangat cocok karena asam sulfanilat yang diperoleh cukup pekat dan konversinya besar.

Kebaikan menggunakan proses baking adalah:

- Kondensor reflux digunakan untuk memanfaatkan kembali sisa anilin dan sulfat agar tidak terbuang begitu saja.

- Dilengkapi dengan propeller untuk kesempurnaan campuran.

- Sirkulasi udara dapat diatur dengan cirkulating fan.

- Dilengkapi dengan coil pemanas karena suhu diatur 100 – 150°C.

Keburukan menggunakan proses baking adalah :

- Temperatur harus tetap dijaga 150°C karena itu diperlukan pengawas.

- Larutan asam sulfat bersifat korosif dapat merusak ketel.

- Ketel harus dilengkapi pompa vakum untuk memisahkan air yang ikut terbentuk selama reaksi.

Beberapa sifat Asam Sulfanilat

2.3 Sifat Fisika dan Kimia Asam Sulfanilat

A. Sifat Fisika :

1.      Pada suhu kamar berbentuk kristal padat yang berwarna putih.

2.      Merupakan golongan asam yang sangat kuat.

3.      Memiliki sifat higroskopis yaitu mudah menyerap air untuk masuk ke dalam molekul-molekulnya.

4.      Berat molekul : 173,19

5.      Titik cair : 288°C

6.      Titik didih : 172-187°C

7.      Mudah larut dalam air panas dan pelarut polar lainnya

B. Sifat Kimia :

1.      Asam sulfanilat dapat dihidrolisa menghasilkan asam sulfat dan anilin

NH₂ SO₃H + H₂O NH₂ + H₂SO₄

2.      Dengan basa akan membentuk garam, dan dapat bereaksi dengan asam nitrat menghasilkan p-nitro anilin NH₂ SO₃H + HNO₃ NH₂ NO₂ + H₂SO₄

3.      Dapat bereaksi dengan amida menghasilkan sulfanilamide                                                       NH₂ SO₃H + R C NH₂ SO₃NH₂ + RCOOH+NH₂

4.      Asam dulfanilat hampir mengalami reaksi ionisasi komplit (sempurna) dalam air.    NH₂ SO₃H NH₂ SO₃ + H⁺

2.4 Kegunaan Asam Sulfanilat

Kegunaan asam sulfanilat :

a.       Digunakan sebagai katalis dalam industri

b.      Dapat digunakan sebagai detergent atau sebagai zat pengemulsi.

c.       Sebagai zat pendamar ion

d.      Sebagai zat perantara untuk dyes (bahan celup),pestisida ( untuk membunuh kuman).

e.       Sebagai bahan dasar dalam industri farmasi

Asam sulfanilat sendiri pada dunia industri yang paling banyak adalah sebagai bahan baku pembuatan obat-obatan dalam industri farmasi. Asam sulfanilat merupakan sumber bahan obat-obatan sulfa yang bersifat sebagai antibacterial agen.

Pada tahun 1935, Domagk, seorang peneliti dari Jerman, adalah orang pertama yang meneliti nilai klinis dari protonsil yaitu suatu senyawa berwarna merah yang berasal dari pewarna azo. Para-aminobenzensulfanilat merupakan bagian yang efektif dari molekul protonsil. Senyawa ini disebut sebagai sulfanilat. Sulfanilat merupakan senyawa yang pertama dari kelompoknya yang digunakan secara meluas untuk percobaan klinis, dan ditemukan bahwa obat-obatan sulfanilat memang efektif untuk pengobatan penyakit hemolitic streptococcal dan infeksi staphylococcal. Dalam jangka waktu yang relatif singkat, obat-obatan yang berhubungan dengan sulfanilat disintesa dan dilakukan juga percobaan klinis. Obat-obat sintesa tersebut antara lain: sulfapyridine, sulfathiazole, sulfaguanidine, sulfadiazine, dan sulfamerazine. Obat-obatan ini bekerja dengan menghambat pertumbuhan bakteri bukan dengan membunuh organisme.

Walaupun sejumlah efek samping dari penggunaan obat-obatan sulfanilat ditemukan, sulfanilat memegang peranan yang penting dalam dunia pengobatan sebelum adanya antibiotika. Dalam beberapa tahun belakangan, penggunaan obat-obatan yang disebut sebagai obat sulfa tersebut telah hilang, tetapi untuk kasus-kasus tertentu obat sulfa masih digunakan sebagai antimikroba. Unuk masa sekarang, sulfanilat digunakan terutama untuk mengobati infeksi ringan pada saluran urin, termasuk prostatitis yang disebabkan oleh bakteri E. Coli. Obat sulfa juga pernah digunakan dalam pengobatan meningococcal meningitis dan disentri basil. Namun, setelah beberapa tahun, ketahanan basil penyebab penyakit terhadap obat pun meningkat sehingga obat menjadi kurang efektif.

Dalam beberapa tahun terakhir, telah diproduksi obat sulfa yang baru, diantaranya: trimethoprim-sulfamethoxazol. Obat ini telah meperluas pengobatan terhadap infeksi saluran urin yang berasal dari klebsiella, enterobacter dan proteus, selain E. Coli. Obat ini juga digunakan untuk pengobatan penyakit otitis akut pada anak-anak.

Sifat-sifat senyawa sulfanilat (bekerja secara cepat, dapat sinergis dengan kebanyakan obat-obatan, penyerapan yang sedikit, dan efektifitas lainnya) sangat bermanfaat. Sulfanilat efektif (yang bekerja secara cepat) meliputi sulfisoxazole, sulfadiazine, dan trisulfapyrimidine. Sedangkan sulfanilat menengah yang banyak digunakan adalah sulfamethoxazole.

Efek samping dari penggunaan sulfanilat diantaranya: dapat menimbulkan hiper-sensitivitas yang disebut ‘drug fever’, rasa mual dan muntah. Hal ini dapat terjadi akibat frekuensi pemakaian sulfanilat yang berlebih. Obat-obatan sulfa biasanya jug dapat menyebabkan anemia hemolitik, dan kernicterus (pada bayi) melalui air susu ibunya yang mengkonsumsi obat sulfa tersebut.

    BAB III

KESIMPULAN

1.      Lignin adalah suatu polimer yang komplek dengan bobot molekul tingi yang tersusun atas unit-unit fenilpropana.

2.      Lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik.

3.      Lignin dapat di buat dengan proses sulfonasi

4.      Terdapat empat metode pemisahan lignin. Pertama yaitu lignin diekstrak dengan asam, lignin dihidrolisa dan diekstrak dari kayu, lignin diubah menjadi turunannya yang larut dan keempat menggunakan bantuan enzim.

5.      Sulfonasi adalah proses yang menyebabkan gugus -SO3H menjadi terikat pd atom karbon dl senyawa karbon.

6.      Asam sulfat yang digunakan umumnya mengandung sulfur trioksida (oleum).

7.      Asam Sulfanilat dapat di buat dalam skala laboratorium maupun dalam skala industry.

8.      Asam sulfanilat memiliki sifat fisika maupun kimia.

9.      Asam sulfanilat merupakan sumber bahan obat-obatan sulfa yang bersifat sebagai antibacterial agen.

10.  Sifat-sifat senyawa sulfanilat (bekerja secara cepat, dapat sinergis dengan kebanyakan obat-obatan, penyerapan yang sedikit, dan efektifitas lainnya) sangat bermanfaat