BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDewasa ini, berbagai jenis bahan kimia kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Soda kaustik dan klor merupakan salah satu industri kimia yang paling penting.Dalam penggunaannya, bahan ini hampir setingkat dengan asam sulfat dan amonia.Penerapannya sangat beraneka ragam, sehingga dapat dikatakan tidak ada barang konsumsi yang diperjual belikan yang tidak bergantung pada klor dan alkali pada salah satu tahap pembuatannya. Kedua produk ini hampir seluruhnya dijual kepada industri yang digunakan dalam pembuatan serat dan plastik, kaca, petrokimia, pulp dan kertas, pupuk, bahan peledak, pelarut, dan berbagai bahan kimia lainnya.Proses klor-alkali merupakan proseselektrolisisyang berperan penting dalamindustri manufakturdan pemurnian zat kimia.Produk yang dihasilkan dari industri klor-alkali adalah gas klor (Cl2) dan soda kaustik (NaOH) sebagai hasil dari elektolisis larutan NaCl.Jika klor dan alkali hidroksida yang diinginkan sebagai produk akhir, rancangan sel elektrolisis harus dibuat sedemikian rupa, sehingga kedua bahan itutidak dapat bercampur. Tiga macam proses elektrolisis yang banyak dipergunakan dalam industri klor-alkali adalah proses elektrolisis dengan sel diafragma, sel membran, dan sel merkuri.Produksi natrium hidroksida dan gas klor secara elektrolisis dikemukakan pada pertengahan abad ke-19, tetapi sumber arus listrik yang ada pada saat itu hanyalah baterai. Hal ini membuat proses tersebut sangat mahal sehingga tetap tinggal sebagai keingintahuan dalam skala laboratorium saja. Menjelang tahun 1980-an, pengembangan dinamo (generator) mengubah keadaan ini secara dramatis.Industri elektrolisis tumbuh dengan cepat disekitar sumber-sumber listrik dari tenaga air, di Norwegia dan di dekat air terjun Niagara Amerika Serikat.Efek pertama dari industri ini, mematikan proses Leblanc, yang telah bertahan demikian lama hanya dari keuntungan yang didapat dari produksi bersama klorin dan natrium karbonat. Dengan munculnya pesaing berupa klorin yang diproduksi lebih murni dengan cara elektrolisis, proses Leblanc dengan cepat menghilang. Dengan membutuhkan waktu yang lebih lama, proses klor-alkali elektrolitik juga mengurangi proses Solvay. Dengan menghasilkan basa (NaOH) yang secara efektif menyaingi natrium karbonat dalam banyak penggunaan. Oleh karena itu, agar kita lebih memahami mengenai industri klor-alkali, maka makalah ini akan membahas mengenai industri klor-alkali.

1.2 Rumusan MasalahRumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut.1.2.1 Bagaimana sejarah perkembangan industri klor-alkali?1.2.2 Apa bahan baku yang digunakan dalam industri klor-alkali?1.2.3 Bagaimanakah karakteristik bahan dan produk dari industri klor-alkali?1.2.4 Bagaimana proses industri klor-alkali?1.2.5 Berapa kapasitas produk yang dihasilkan pada industri klor-alkali di Indonesia?1.2.6 Apa keunggulan dan kelemahan industri klor-alkali?1.2.7 Apa manfaat produk yang dihasilkan industri klor-alkali?

1.3 Tujuan PenulisanTujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk:1.3.1 Mengetahui sejarah perkembangan industri klor-alkali.1.3.2 Mengetahui bahan baku yang digunakan dalam industri klor-alkali.1.3.3 Mengetahui bahan dan produk dalam industri klor-alkali1.3.4 Memahami proses industri klor-alkali.1.3.5 Mengetahui kapasitas produk yang dihasilkan pada industri klor-alkali.1.3.6 Memahami keunggulan dan kelemahan industri klor-alkali.1.3.7 Memahami manfaat produk yang dihasilkan dalam industri klor-alkali.

1.4 Manfaat PenulisanManfaat dari penulisan makalah ini adalah dapat:1.4.1 Mengetahui sejarah perkembangan industri klor-alkali.1.4.2 Mengetahui bahan baku yang digunakan dalam industri klor-alkali.1.4.3 Mengetahui bahan dan produk dalam industri klor-alkali1.4.4 Memahami proses industri klor-alkali.1.4.5 Mengetahui kapasitas produk yang dihasilkan pada industri klor-alkali.1.4.6 Memahami keunggulan dan kelemahan industri klor-alkali.1.4.7 Memahami manfaat produk yang dihasilkan dalam industri klor-alkali.

BAB IIPEMBAHASAN

Proses klor-alkali merupakan proses elektrolisis yang berperan penting dalam industri manufaktur.Proses tersebut menghasilkan produk berupa gas H2, gas Cl2, dan NaOH (dimana sumber ion klorida yang digunakan adalah NaCl). Dengan kata lain, proses klor-alkali disebut juga dengan proses elektrolisis larutan natrium klorida.

2.1 Sejarah Perkembangan Industri Klor-Alkali

Soda kaustik pada mulanya dibuat melalui kaustisasi soda (abu) LeBlanc secara tumpak dengan gamping:Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3Hal ini bergantung pada kenyataan bahwa kalsium karbonat hampir tidak larut sama sekali di dalam larutan kaustik.

Produksi soda kaustik dengan cara elektrolitik sudah dikenal pada abad kedelapan belas, tetapi baru pada tahun 1890 soda kaustik diproduksi dengan cara ini untuk keperluan industri. Sampai beberapa tahun sebelum Perang Dunia I, kuantitas soda kaustik yang dihasilkan sebagai koproduk klor dari proses elektrolitik boleh dikatakan dapat diabaikan bila dibandingkan dengan yang dibuat dari soda abu dengan kaustisasi gamping.

Tetapi, pada tahun 1940, produksi soda kaustik elektrolitik sudah melewati soda kaustik-gamping dan pada tahun 1962, soda kaustik-gamping sudah hampir tidak dibuat lagi. Pada gambar berikut digambarkan jalur penggunaan soda kaustik.

Gambar 1. Diagram Industri Klor-AlkaliKimiawan Swedia Karl Wilhelm Scheele menemukan klorin pada tahun 1774 dan membuatnya dalam bentuk unsur melalui reaksi asam klorida dengan pirolusit, suatu mineral yang mengandung MnO2 dengan reaksi berikut.

4 HCl(aq) + MnO2(s)Cl2(g) + MnCl2(aq) + 2 H2O(l)Scheele tidak menyadari bahwa gas kuning kehijauan yang dihasilkannya adalah unsur dan hal ini terus berlangsung sampai Humphry Davy mengidentifikasinya pada 1811 dan menamainya (dari kata Yunani chloros, berarti hijau).Sementara itu, Berthollet dan de Saussure telah mendeskripsikan sifat pemutih dari klorin pada tahun 1786. Namun demikian, klorin kurang memuaskan dalam beberapa hal zat ini akan merusak pakaian. Kimiawan Skotlandia Charles Tennant membuat kemajuan penting pada tahun 1799 ketika ia mematenkan material yang disebutnya serbuk pemutih yang dibuat dengan menjenuhkan kapur mati dengan klorin seperti reaksi berikut.

Ca(OH)2(s) + Cl2(g) CaCl(OCl)(s) + H2O(l)Dengan demikian, paten pertama mengenai penggunaan klor di industri diterbitkan pada tahun 1799 (seperempat abad setelah penemuannya) yaitu sebagai pemutih tersebut.

Selama hampir satu abad sesudah penemuan klorin pada tahun 1774, metode utama untuk membuat klorin untuk zat pemutih masih merupakan proses reaksi asli yang pernah digunakan oleh Scheele. Ini merupakan metode yang sangat boros, sebab sebagian mangan dan sebagian klorin hilang sebagai MnCl2. Menjelang pertengahan abad ke-19, asam klorida (produk samping yang berbahaya dari proses Leblanc) sudah banyak digunakan dalam manufaktur pemutih dan diperlukan metode untuk mengoksidasinya yang lebih hemat.

Antara tahun 1868 dan 1874, kimiawan dan industriawan Inggris, Henry Deacon mengembangkan suatu proses untuk mengonversi asam klorida gas menjadi klorin dengan katalis tembaga klorida di mana kesetimbangan reaksinya tidak memuaskan.2 HCl(g) + O2(g)Cl2(g) + H2O(g)

Proses lain adalah proses Weldon, yaitu HCl dioksidasi dengan mangan dioksida yang mahal.Pengembangan peralatan listrik arus searah berkapasitas besar menjelang akhir abad kesembilan belas menyebabkan proses kaustisasi ini menjadi kuno dan pada pertengahan abad kedua puluh, lebih dari 99% klor yang digunakan di dunia diproduksi dari proses elektrolitik.

2.2 Bahan Baku Industri Klor-Alkali

Bahan baku utama dalam industri klor alkali adalah sebagai berikut. Larutan garam (brine, 20-25% NaCl) Air Na2CO3 ListrikBahan baku samping dalam industri klor alkali adalah sebagai berikut. Asam sulfat (H2SO4) Merkuri (Hg)

2.3 Karakteristik Bahan dan Produk dari Induatri Klor-Alkali

2.3.1 Karakteristik Bahan BakuKarakteristik bahan baku dalam industri klor-alkali adalah sebagai berikut.

Natrium kloridaSifat fisik Natrium Klorida (NaCl):- Rumus molekul : NaCl- Berat molekul : 58,45 gr/mol- Titik lebur, 1 atm : 800,4C- Titik didih, 1 atm : 1413 C- Densitas : 1,13 gr/ml- Kapasitas panas (25C) : 1,8063 cal/mol C- Kelarutan : 35,7 gr/ 100 gr H2O- Tekanan uap, 1 atm : 1465 C- Panas penguapan, 1 atm : 40.810 cal/mol

Sifat kimia Natrium Klorida (NaCl):Dengan perak nitrat membentuk endapan perak kloridaNaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl Natrium karbonat (Na2CO3)Sifat fisik natrium karbonat (Na2CO3): Rumus molekul : Na2CO3 Berat molekul : 106 gr/mol Titik lebur, 1 atm : 8510 C Kelarutan : 7,1 g/100 g H2O Densitas, : 2,533 gr/ ml Panas spesifik, 30 C : 0,89 cal/ mol Panas penguapan : 7.000 cal/ mol Kapasitas panas, 25 C : 4,3350 cal/mol C

Sifat kimia Natrium Karbonat (Na2CO3):CO2 murni dapat diperoleh dari melakukan pemanasan natrium bikarbonat pada persamaan berikut:2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O Air (H2O)Sifat fisik Air (H2O):- Rumus molekul : H2O- Berat molekul : 18,0153 gr/mol- Titik lebur, 1 atm : 0C- Titik didih, 1 atm : 100 C- Densitas : 0.998 g/cm (cairan pada 20C) 0.92 g/cm (padatan) gr/ml- Kapasitas panas (25C) : 4184 cal/mol C- Entalpi pembentukan standar : 286.0 kJ/mol (cairan) 242.0 kJ/mol (gas)- Panas Penguapan: 2258.6 J/g or 40.7 kJ/mol

2.3.2 Karakteristik Bahan Baku Samping Asam Sulfat (H2SO4)Sifat Fisika Asam Sulfat (H2SO4)- Rumus molekul : H2SO4- Berat molekul : 98,08 gr/mol- Densitas : 1,84 gr/ml- Asam sulfat berupa cairan bening, tak berwarna, dan tak berbau

Sifat kimia Asam Sulfat (H2SO4)Reaksi dengan airH2SO4 + H2O H3O+ + HSO4-HSO4- + H2O H3O+ + SO42-

Mercury (Hg)

Sifat Fisika Raksa (Hg)- Rumus molekul : Hg- Berat molekul : 200.59 gr/mol- Titik lebur, 1 atm : 234.32 K- Titik didih, 1 atm : 629.88 K- Densitas : 13.534 gr/ml- Kapasitas panas (25C) : 27.983 Jmol1K1- Berwarna keperakkan dan berupa fase liquid

Produk Natrium hidroksida (NaOH) Sifat fisik Natrium hidroksida (NaOH) - Berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. - Bersifat lembab cair - Sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. - Titik lebur 318 C - Titik didih 1390 C.- NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air- Densitas NaOH adalah 2,1 gr/ml- Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida

Sifat kimia Natrium hidroksida (NaOH)Dengan larutan natrium hidroksida, (HCl) asam klorida dinetralkan dimana akan terbentuk garam dan airNaOH + HCl NaCl + H2O

Klor (Cl2 )Sifat Fisika Klor (Cl2)-Rumus molekul : Cl2-Berat molekul :71 gr/mol-Titik lebur, 1 atm : 171,6 K-Titik didih, 1 atm : 239,11 K-Densitas : 3,2 gr/ml-Kapasitas panas (25C) : 33,949 Jmol1K1- berwarna Hijau kekuningan, dan berupa fase gas

Hidrogen (H2)Sifat Fisika Hidrogen (H2)- Rumus molekul : H2- Berat molekul : 1,00794 gr/mol- Titik lebur, 1 atm : 14,01 K- Titik didih, 1 atm : 20,28 K- Densitas : 0,08988 gr/ml- Kapasitas panas (25C) : 28,836 Jmol1K1- Tak berwarna, dan berupa fase gas

Sifat kimia Hidrogen (H2)Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:H2(g) + O2(g) 2 H2O(l) + 572 kJ (286kJ/mol)

2.4 Proses Industri Klor-Alkali

Proses elektrolisis adalah salah satu cara untuk membuat soda kaustik dan klor, yang masih banyak dipergunakan di industri. Elektrolisis larutan garam menghasilkan klor pada anode dan hidrogen bersama natrium hidroksida pada katode.Jika klor dan natrium hidroksida yang diinginkan sebagai produk akhir, Rancangan sel harus dibuat sedemikian rupa sehingga kedua bahan tersebut tidak bercampur.

Dewasa ini, ada berbagai rancangan yang cerdik untuk mengatasi masalah tersebut.Tetapi, ada tiga jenis rancangan sel yang paling banyak digunakan di industri, yaitu sebagai berikut. Sel diafragma(1890) Sel merkuri (1892) Sel membran (1970)

Sebelum dimasukkan ke dalam sel elektrolisis, air garam terlebih dahulu harus melalui proses pemurnian karena mengandung pengotor seperti senyawa-senyawa kalsium, besi, dan magnesium. Pemisahan pengotor dapat dilakukan dengan menggunakan resin penukar ion. Akan tetapi, proses ini memerlukan biaya yang besar untuk pembelian dan regenerasi resin.Oleh karena itu digunakan senyawa kimia yaitu Na2CO3 yang lebih murah. Pada sel membran dilakukan pengolahan tambahan dengan fosfat. Tahap-tahapnya adalah sebagai berikut.1. Pengendapan Tahap awal dari pemurnian air garam adalah pengendapan kalsium dan ion magnesium sebagai kalsium karbonat (CaCO3) dan magnesium hidroksida (Mg(OH)2)dengan menggunakan natrium karbonat dan natrium hidroksida. Logam (besi, titanium, molibdenum, nikel, kromium, vanadium, tungsten) juga dapat diendapkan sebagai hidroksida.

2. PenyaringanPengotor yang berupa endapan dihilangkan dengan sedimentasi, filtrasi, atau kombinasi dari keduanya. Air garam murni harus mengandung idealnya [Ullmann, 1996]:Ca: