pembuatan konsentrat nd hidroksida dan

PRO SIDING SEMINAR

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIRPusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

PEMBUATAN KONSENTRAT ND HIDROKSIDA DANKONSENTRAT LA OKSALAT DARI PASIR MONASIT

Suyanti, MulyonoPTAPB-BATAN Yogyakarta

ABSTRAK

PEMBUA TAN KONSENTRA T Nd HIDROKSIDA DAN KONSENTRA T La OKSALA T

DARI PASIR MONASIT. Telah dilakukan penelitian pembuatan konsentrat Ndhidroksida dan konsentrat La oksa/at dati pasir monasit. Penelitian ini bertujuan untukmemperoleh kondisi optimum da/am pembuatan konsentrat Nd hidroksida dankonsentrat La oksa/at dari pasir monasit. Parameter yang diteliti ada/ah pHpengendapan, waktu oksidasi dan jum/ah oksidator. Hasil terbaik diperoleh padapelarutan LTJ(OH) 25 gram dengan 80 ml HN03 14,4 M pada penambahan oksidator1 gram, waktu oksidasi 30 menit, pH pengendapan 8 diperoleh konsentrat Ndhidroksida dan filtrat pH 8 diendapkan dengan asam oksa/at maka diperolehkonsentrat La oksa/at. Pada kondisi tersebut diperoleh konsentrat Nd hidroksidadengan kadar Nd = 26,84% dan faktor pisah (FP) Nd -Th tak terhingga, FP Nd-Ce =9,449 dan FP Nd - La = 1,475 dan konsentrat La oksa/at dengan kadar La = 77,02%dan FP La-Th tak terhingga, FP La-Ce = 259,400 dan FP La-Nd = 9,672.

ABSTRACT

MAKING OF CONCENTRA TE Nd HIDROXIDA AND CONCENTRA TE La OXALICFROM MONAZITE SAND. The making of Nd hidroxida concentrate and La oxalicconcentrate from monazite sand has been done. The purpose of this reserch toobtained optimum condition making of Nd hydroxida concentrate and La oxalicconcentrate from monazite. The parameter observed wereb the condition ofprecipitation pH, time of oxidation and weight of oxidator. The best yield was obtainedat dilution of 25 grams rare earth hydroxide in 80 ml HN03 14,4 M at 1 gram theoxidator addition, 30 minutes time of oxydation was and precipitation was pH 8 toobtained Nd hydroxida concentrate and filtrate was precipitated with oxalic acid toobtained La oxalic concentrate. At this condition was obtained the Nd hydroxidaconcentrate with the percentage of Nd was 26.84% and separation factor (SF) of NdTh was infinite, SF of Nd-Ce was 9.449 and SF of Nd-La was 1.475 and La oxalicconcentrate with the percentage of La was 77.02% and Sf of La- Th was infinite, SF ofLa-Ce was 259.400 and Sf of La-Nd was 9.672.

PENDAHULUAN

Pada penelitian sebelumnya telah dibuatkonsentrat ceri hidroksida dari pasir monasit.(I)Penelitian ini bertujuan untuk membuat Ndhidroksida dan La oksalat sebagai langkah awaluntuk memperoleh bahan-bahan yang mumi(2).Mengingat keberadaan unsur-unsur LTJ sanga!sedikit di alam ini dan penggunaannya sangatbanyak maka mcnyebabkan harga LTJ menjadimahal dibanding harga mentahnya maka layakdilakukan penelitian pembuatan konsentrat Nd

hidroksida dan La oksalat tersebut sebelum

dilakukan pemumian lebih lanjut.Unsur-unsur logam tanah jarang biasanya

mempunyai valensi rangkap. Sifat yang spesifikdari Ce ialah Ce mempunyai valensi rangkap III danIV, sedang unsur-unsur yang lainnya umumnya

mempunyai valensi rangkap II dan III. Berdasarkanperbedaan ini, maka jika semua unsur Ce diubahmenjadi valensi IV, maka Ce dapa! dipisahkan dariunsur lainnya. Hila LTJOH dioksidasi, maka unsurunsur logam tanah jarang selain Ce akan berubahmenjadi valensi III, sedangkan Ce akan berubahmenjadi valensi IV. Untuk mempermudah

36 ISSN 1410 - 8178 Suyanti, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

(3)

terjadinya oksidasi, LTJOH dilarutkan terlebihdahulu. Pelarutan LTJOH memakai HN03,

disamping sangat mudah melarutkan, HN03 jugadapat sekaligus berfungsi sebagai oksidator,sehingga oksidasi akan semakin mudah. Oksidatoryang dipakai ialah KBr03'

Pemisahan unsur-unsur ada beberapa

metode antara lain dengan cara pengendapan.Proses pengendapan adalah proses terjadinyapadatan karena melewati besamya harga hasil kalikelarutan (solubility product ) atau solubilityproduct constant ( Ksp ), yang harganya tertentudan dalam keadaan jenuh. Untuk memudahkan, Ksp

diganti dengan pKsp = fungsi logaritma = - log Kspmerupakan besaran yang harganya positip dan lebih

besar dari nol, sehingga mudah untuk dimengerti(3)

AxBy(s)<==>xAy+(aq) +yBx'(aq) (1 )

Ksp = [Ay+]x [B']Y (2)

Jika harga Ksp kecil atau pKsp besar,un sur atau senyawa mudah mengendap. Jika harga

Ksp besar atau pKsp kecil, unsur atau senyawa sulitmengendap(4) .

Berdasarkan perbedaan hasil kali kelarutanmasing-masing unsur dalam bentuk senyawanya,masing-masing unsur dapat dipisahkan satu denganlainnya. Untuk memisahkan Ce dari larutan nitratdilakukan pengendapan dengan NH40H. Serium(IV) dalam bent uk hidroksida mempunyai harga Kspkecil, sehingga akan mudah mengendap pada pHrendah, sedang unsur yang lain mengendap pada pHtinggi. Pada valensi IV, sifat kebasaan Ce akanmirip dengan Th, kedua unsur ini akan mengendapbersama-sama.

Sebelum dilakukan optimasi pHpengendapan, LTJOH dilarutan ke dalam larutanHN03, reaksinya adalah:

M(OH)n.J..+2nHN03(aq) ....•M(N03)n(aq)+nH20

M = unsur LT J.

Untuk membuat endapan hidroksida,

ditambah dengan NH40H.( amonia ) yang reaksinyasebagai berikut :

M(N03)n(larutan)nNH40H ....•M(OH)n-1-+nNH4N03 (4)

Amonia dipilih karena merupakan basayang sangat mudah untuk direaksikan denganlarutan nitrat dan ion NH4 + tidak akan mengotori

endapan yang terbentuk.

Pembuatan konsentrat Nd dengan carapengendapan memakai NH40H

Pada pH rendah La, Nd dan unsur-unsurlainnya sukar mengendap atau dengan kata lainmasih berbentuk larutan. Larutan yang mengandungLa, Nd dan unsur- unsur yang lain berwarna agakIllerah jalllbll yang Illenllnjllkkan warn a Nd. Untllk

memisahkan Nd, larutan diendapkan denganammonia pada pH 8.

Nd(N03)3+3NH40H -> Nd(OH)3.J..+3NH4N03 (5)

Pembuatan konsentrat La dengan carapengendapan memakai asam oksalat.

Setelah Nd dipisahkan ke dalam larutandimasukkan asam oksalat sampai tidak terbentukendapan lagi. Endapan putih yang terbentuk adalahkonsentrat La oksalat.

La(N03)3+3H2C204 ....•La2(C204)3.J..+3HN03 (6)

putih

Selain Ce, La dan Nd unsur torium (Th)

adalah unsur yang harus dipisahkan dari Ce, La danNd karena bersifat radioaktif dan terkandung relatifbanyak sebagai pengotor dalam pasir monasit.

TATA KERJA

Alat

Ayakan ASTM Tyler, lumpang porselin,batang magnit, alat-alat gelas, alat pengadukmagnit, almari asam, oven, pH meter, spectrometerpendar sinar-x, spex film.

BahanPasir monasit H2S04 merck, HN03 teknis,

KBr03 Merck, NaOH teknis, NH40H teknis, air

suling, H2C204 teknis.

Cara kerja

1. Dijesti dan penghilangan fosfata. Pasir monasit digerus dan diayak dengan

menggunakan ayakan Tyler. Dua ratus limapuluh gram pasir monasit ditambah 500 mlasam sulfat 98% diaduk sambil dipanaskanpada suhu 210°C selama 5 jam. Leburanditambah air es 45 kali berat pasir sambildiaduk kemudian disaring, diperoleh leburanencer.

b. Leburan encer diendapkan secara total(pH=9) dengan menambah NaOH, kemudiandipanaskan selama 2 pada suhu 140°Csambil terus diaduk.

c. Endapan disaring dan dicuci dengan airpanas sampai air cucian pH netral untukmenghilangkan fosfat dan penghilangan sisaNaOH, endapan dikeringkan sampai beratkonstan maka diperoleh konsentrat LTJOH.

2. Pelarutan dan oksidasi

LTJOH sebanyak 25 gram dilarutkandengan 80 HN03 teknis (hasil optimasi) dalambeker gelas, ditalllbah KBr03 yang divariasiberatnya, sambil diaduk dan dipanaskan denganpengaduk pelllanas Ika MAG selallla 30 Illenit.Larutan didinginkan.

Suyanti, dkk. ISSN 1410 - 8178 37

PRO SIDING SEMINARPENELITlAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR


3. Variasi pH pengendapanLarutan hasil pelarutan Th-L TJOH dengan

asam nitrat dan tclah dioksidasi diendapkan sampai

pH tertentu (divariasi dari pH mulai terjadi endapansampai larutan tidak terjadi endapan) denganmenambah NH40H. Endapan yang terjadi disaring,dikeringkan dan dianal isis dengan spektrometerpendar sinar-x.

4. Variasi jumlah oksidatorDari hasil optimasi pH pengendapan

kondisi yang optimum digunakan untuk optimasijumlah oksidator, yaitu berat KBrO) yangdigunakan untuk oksidasi divariasi 0,5; I; 1,5; 2;2,5 gram. Endapan yang terjadi disaringdikeringkan dan dianalisis dengan spektrometerpendar sinar-x.

5. Variasi waktu oksidasi

Dari hasil optimasi pH pengendapan danjumlah oksidator kondisi yang optimum digunakan

untuk optimasi waktu oksidasi, yaitu KBrO) dimasukkan kedalam larutan maka reaksi oksidasi

mulai berlangsung dan waktu berlangsungnyaoksidasi ini divariasi 15, 20, 25, 30 dan 35 men it.

Setelah diendapkan maka seluruh endapan hasilproses optimasi waktu oksidasi ini endapan yangterjadi disaring ,dikeringkan dan dianalisis denganspektrometer pcndar sinar-x.

6. Pembuatan konsentrat Nd

Filtrat dari pengendapan (pembuatankonsentrat Ce) diendapkan dengan NH40H sampai

pH 8. Endapan yang terjadi disaring, dikeringkandan ditimbang. Endapan yang' merupakankonsentrat Nd dianalisis dengan spektrometerpendar sinar-x.

7. Pembuatan konsentrat La

Filtrat dari pengendapan pH 8 (filtratpembuatan konsentrat Nd diendapkan denganlarutan oksalat jenuh sampai larutan jika ditambahoksalat sudah tidak timbul endapan lagi. Endapan

putih yang terbentuk adalah konsentrat La disaring,dikeringkan, ditimbang dan dianalisis denganspektrometer pendar sinar-x.

Pelarutan, oksidasi dan pembuatan.

Asam nitrat disamping sebagai pelarut jugaberfungsi sebagai oksidator. Asam nitrat yangdigunakan harus pekat, karena Ce dan Th hanyaakan larut dalam HNO) pekat. Untuk melarutkanLTJOH dalam asam nitrat, maka asam nitrat harusdipanaskan terlebih dahulu sambil diaduk danLTJOH dimasukkan sedikit demi sedikit. Oksidator

digunakan KBrO) karena gas yang dikeluarkanrelatifaman dibanding gas yang berasal dari KCIO).Agar oksidasi berjalan baik maka larutan LTJ nitratharus dalam keadaan panas, untuk mempertahankansuhu tinggi maka ke dalam larutan diberi batu didih.

Pengaruh pH pengendapan.

Untuk mengetahui pada pH berapa Ce, Ladan Nd serta Th mengendap, maka dilakukanpengendapan larutan yang sudah dioksidasi mulaidari pH yang paling rendah sampai pH yang palingtinggi, sehingga akan terbentuk endapan secaratTaksional. Pada penelitian ini pH terendah mulai0,5 dan temyata pH yang tertinggi dicapai pH 10dimana di pH 10 sudah tidak ada endapan yangterbentuk.

Pada Gambar I dapat dilihat bahwa paJapH 0,5 endapan yang terbentuk masih sedikit kira

kira 2,6 gram, menunjukkan bahwa gerombolanmolekul yang terbentuk adalah gerombolan molekulyang mempunyai pKsp paling besar yaitu Th.Dilihat un sur yang terkandung didalamnya padaGambar 2, unsur dominan Th sekitar 10% disusul

Ce sekitar 3%, sedang La dan Nd mendekati O.

Meskipun kadar Th dalam umpan kecil, Th(OH)4mempunyai sifat kebasaan yang sangat kuat dansangat mudah mengendap, sehingga kadarnya

dalam endapan besar. Harga pKsp Th(OH)4 = 44,6paling bcsar dibanding unsur lain.

15

HASIL DAN PEMBAHASAN 5pH Pengendapan

1)

Kadar logam tanah jarang (L TJ) hasil

analisis pasir monasit yang berasal dari PulauBangka dengan menggunakan spektrometer pendarsinar-x adalah : Th = 5,2%, Y = 2,34%, La = 7,6%,

Ce = 16,2%, Nd = 6,9%, Gd = 2,3%. Setelah

di lakukan peleburan pasir monasit, pengendapanLTJ dengan NaOH dan penghilangan posphat makadiperoleh konsentrat logam tanah jarang hidroksidadengan kadar unsur sebagai berikut :Th = 5,84%,La = 12,58%, Ce = 29,64%, Nd = 12,82%.

Gambar I. Hubungan pH pengendapan denganberat endapan

Pada pH I, berat endapan yang terbentuk

mencapai puncaknya sekitar 12,4 gram dan unsuryang terkandung didalamnya mayoritas adalah Cesekitar 53%, kadar Th tinggal 6% sedang La dan Ndkadarnya mendekati 0 atau belum mengendap.Setelah dilakukan oksidasi sebagian besar Ccberubah menjadi Ce(IV). Dengan menambahNH40H akan terbentuk endapan yang kemungkinan

ISSN 1410 - 8178 Suyanti, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR


5pH Pengendapan

Gambar 2. Hubungan pH pengendapan dengankadar unsur dalam endapan

Pada pH diatas 6 atau pH 7 mulai terbentukendapan lagi yaitu endapan yang mempunyai kadarla dan Nd paling besar. Menurut Prakash, S dan daridata pKsp dalam bentuk hidroksida Nd akanmengendap lebih dahulu dibanding La dan Ce(III).Tetapi karena jumlah La dalam umpan lebih besardibanding Nd, maka La mengendap sedikit lebihbanyak dibanding Nd. Perbedaan pKsp La (OHhdan Nd(OHh sangat kecil tidak bisa mengalahkanakumulasi reaksi pengendapannya. Pada pH 7 beratendapan 2,4 gram. kadar La = 21 % dan kadar Nd =15%, kadar Ce = 4% sedang kadar Th = mendekati

0%. Ce yang ada dalam endapan adalah sisa Ce(lIl)yang tidak ikut teroksidasi sempuma dan Th sudahmengendap semua pada pH dibawah 7.

Pad a pH 8, berat endapan yang terbentuklebih besar dibanding pada pH 7 yaitu sekitar 8.12gram. Pada pH 8 hampir semua Ce, La dan Nd yangtersisa mengendap semua. Kadar La = 25%, kadarCe = 2% , kadar Nd = 30% dan kadar Th = 0%.

Pada pH 9, endapan yang terbentuk hanya0,8 gram dengan kadar La = 8%, kadar Ce = 0,4 %,kadar Nd = 0,9% dan kadar Th = 0%. Semua yangtidak mengendap pada pH 8 akan terendapkan pada

besar berbentuk endapan hidroksida sesuai dengansifat fisis endapan yang terbentuk yaitu endapan

gelatin berwarna putih kekuningan. Dalam bentukCe(OH)4 mempunyai pKsp Ce(OH)4 = 50,4,sehingga abn mudah mengendap. Kedua unsurCe(IV) dan Th mempunyai pKsp yang hampir sarnabesarnya, sehingga Ce(lV) dan Th akan sangatmudah mengendap bersama. Dengan melihat kadarCe yang tinggi dalam endapan, menunjukkan bahwaoksidasi Ce(lII) menjadi Ce(IV) terjadi dengansangat baik.

Pada pH 2 sampai pH 6 tidak ada endapanyang terbentuk, hal ini disebabkan karenaperbedaan harga pKsp Ce(OH)4 dan pKsp Th(OH)4dengan pKsp Ce(OH)) dan pKsp La (OH)) dan pKspNd (OH)) sangatjauh. Harga pKsp Ct:(OHh = 19,82,sangat jauh berbeda dengan pKsp Ce(OHk HargapKsp La (OHh = 22,3 dan pKsp Nd (OH)) = 23,3,oleh karena itu Ce(OHh La (OHMan Nd (OHhtidak mudah mengendap.

60

~ 50~~~ c40" "'~ g.30"-0

~ ~20~ 10

o

pH 9, karena pada pH 10 sudah tidak terbentukendapan lagi.

Gambar 3. Hubungan pH pengendapan denganefisiensi pengendapan

Pada Gambar 3. dapat dilihat distribusisetiap unsur dalam endapan yang terbentuk denganmelihat efisiensi pengendapannya dalam setiap pHpengendapan. Ce paling banyak berada pada pH 1,efisiensi pengendapannya sekitar 90%, pada pH 0,5terdistribusi sekitar 2%, pada pH 2 sampai pH 8jumlahnya 8% dan pada pH 9 mendekati 0%. Pada0,5 sampai pH 6, jumlah efisiensi pengendapan Lasekitar 2%, pada pH 7 efisiensi pengendapan La20% dan La terdistribusi paling banyak pada pH 8yaitu sekitar 70% dan sisanya ada pada pH 9. Ndterdistribusi sekitar 5% pada pH 0,5 sampai pH 6,pada pH 7 Nd terdistribusi sekitar 15% dan palingbanyak berada pada pH 8 sekitar 75% dan sisanyaada pada pH 9. Torium hanya terdistribusi pada pH0,5 sekitar 40% dan pada pH 1 sekitar 60%.

Dengan melihat hasil penelitian yangdinyatakan pada Gambar I., Gambar 2. dan Gambar3. dapat disimpulkan bahwa untuk membuatkonsentrat Nd maka larutan setelah dioksidasi

diendapkan pH I dan filtratnya diendapkan denganammonia pada pH 8. Untuk memperoleh konsentratLa oksalat maka filtrat pH 8 diendapkan sempumadengan asam oksalat.

Pada pH 1, di dalam endapan mayoritasmengandung Ce yaitu sekitar 53%, kadar Th = 6%sedang La dan Nd kadamya mendekati 0 ataubelum mengendap. Setelah dilakukan oksidasisebagian besar Ce berubah menjadi Ce(IV). Denganmenambah NH40H akan terbentuk endapan yangkemungkinan besar berbentuk endapan hidroksidasesuai dengan sifat fisis endapan yang terbentukyaitu endapan gelatin berwarna putih kekuningan.

Optimasi waktu oksidasiSemakin lama waktu oksidasi 20 dan 25

menit, endapan yang terbentuk semakin banyak.Tetapi setelah waktu oksidasi 30 dan 35 menitendapan yang terbentuk relatif sarna sebesar kirakira 10 gram. Waktu oksidasi 30 menit merupakanwaktu yang optimum, karena pada waktu ini sudahtidak ada kenaikan hasil reaksi. Pada saat

10

--Th~La

--;t,- Ce

__ Nd

5pH Pengendapan

0.5

c:

~75"'"Uc:

~50c:OJa.

~100

100.5


PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanVogyakarta, 28 Agustus 2009

pelaksanaan penelitian, karena pemanasan sampaimendidih dan terbentuk gas, maka setelahpemanasan 35 men it larutan sangat kental dan tidak

bisa diaduk sehingga pemanasan dihentikan.Tabel I. menunjukkan berat endapan

konsentrat Nd yang terbentuk pada berbagai variasiwaktu oksidasi akan sedikit menurun dengan waktuoksidasi yang semakin lama. Hal ini menunjukkanbahwa jika reaksi oksidasi tidak berlangsungdengan baik, maka Ce(lII) akan ikut mengendapbersama Nd. Dilihat dari kadamya, unsur lain yangpaling banyak terikut dalam konsentrat Nd adalahLa, karena pKsp La harganya sangat mirip denganpKsp Nd. Sedang Ce yang terikut dalam konsentratNd adalah sisa Ce (III) yang tidak teroksidasimenjadi Ce (IV).

Kadar Ce dalam konsentrat Nd akan

semakin kecil dengan bertambahnya waktuoksidasi, karena oksidasi Ce semakin sempurna,maka Ce lebih banyak mengendap pada pH I

dibanding dalam konsentrat Nd. Kadar Nd palingkecil pada waktu oksidasi 15 menit, karenakemungkinan Nd tidak larut sempuma, sehinggaikut dalarn endapan Ceo Thorium paling mudahdiendapkan, maka Th sudah banyak terikut padakonsentrat Ce (terikut dalam endapan pH I),

sehingga kadar Th dalam konsentrat Nd sangatkeci!. Kadar Nd berkisar antara 25 - 28 %, kadarLa= 15 - 18%, kadar Th= I - 2,87 % dan kadarCe=4 - 7%.

Tabel I. Pengaruh waktu oksidasi terhadap beratendapan dan kadar un sur pada konsentratNd. (L TJOH = 25 g; volume HN03 = 80ml; berat KBr03 = I g)

Waktu oksidasi Serat endapanKadar unsur, %menit

(9)ThLaCeNd

15

9,0743,815,145,9227,79

20

11,6992,0517,005,3025,87

25

11,04751,5217,394,9127,86

30

11,81122,6517,846,5726,94

35

10,94510,1617,725,3928,67

Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa harga FPyang paling besar adalah harga FP Nd-Ce. Hal inimenunjukkan bahwa Nd dan Ce mudah dipisahkandengan metoda ini. Semakin besar waktu oksidasiharga FP Nd-Ce semakin besar. Hal inimenunjukkan bahwa Ce sudah semakin sempumamenjadi Ce(IV), sehingga sisanya dalam konsentratNd semakin sedikit. Harga FP Nd-Th semakin besardengan bertambahnya waktu oksidasi, meskipunpengaruhnya tidak begitu kuat. Harga FP Nd-Lapaling kecil dan harganya relatif sarna,menunjukkan La dan Nd sangat sulit dipisahkandengan metoda ini. Sehingga perlu dicoba denganmetoda yang lain.

Tabel 2. Pengaruh waktll oksidasi terhadap faktorpisah Nd dengan Th, La dan Ceo

Faktor Pisah Waktu oksidasi, menit

Nd terhadap

1520253035

Th3,38755,84528.49207,.68488,9793

La1,79941,49171,46201,47541,5872

Ce10,66511,28113,14512,44912,323

Konsentrat La dibuat denganmenambahkan asam oksalat ke dalam filtrat setelah

pengendapan Nd. Semua unsur yang ada dalamlarutan, diendapkan dengan sempurna dalamkonsentrat La Oksalat. Konsentrat La yangterbentuk relatif sarna beratnya, hanya ada sedikitsekali kenaikan berat dengan bertambahnya waktuoksidasi. Pada pembuatan konsentrat La oksalat

setelah pemisahan Nd konsentrat La oksalat yangterbentuk juga relatif sama ( Tabel 3 ).

Tabel 3. Pengaruh waktu oksidasi terhadap beratendapan dan kadar unsur pada konsentratLa oksalat. (L TJOH = 25 g; volumeHNO) = 80 ml; berat KBrO) = Ig)

Waktu oksidasi, Serat endapanKadar unsur, %menit

(9)ThLa CeNd

151,223063,781,9714,78

201,475067,191,419,63

251,4017079,481,3211,48

301,5542077,020,708,12

351,4378081,320,7810,84

Kadar La yang diperoleh berkisar an tara

64 - 81 %. Dari segi kemurnian, sudah diperolehkonsentrat yang relatif baik. Thorium tidakterdeteksi dalam konsentrat La, karena Th sudahterendapkan bersama Ce pada pH I dan sisanya ikut

mengendap pada konsentrat Nd. Sedang Ce masihterikut dalam konsentrat La, karena Ce yang terikutini adalah Ce(lIl) yang dalam bentuk hidroksidamempunyai harga pKsp yang dekat dengan Nd danLa.

Tabel 4. Pengaruh waktu oksidasi terhadap faktorpisah La dengan Th, Ce dan Nd

FP La Waktu oksidasi, menit

terhadap

1520253035

Th

0000000000

Ce75,94113,15141,95259,39245,79

Nd

4,4007,1097,0729,8727,794

FP = Faktor Pisah

Dilihat FP La terhadap unsur lain padaTabel 4, FP La -Th tak terhingga, menunjukkan Lasangat mudah dipisahkan dari Th. Demikian jugaFP La-Ce sangat besar, hal ini juga menunjukkanbahwa La dapat dipisahkan dari Ceo Sedang FP LaNd relatif paling kecil, menunjukkan bahwa La danNd lebih sui it dipisahkan dengan metoda ini

40 ISSN 1410-8178 Suyanti, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR


dibandingkan pemisahan dari Th dan Ceo Denganwaktu oksidasi 30 menit, dapat diperoleh FP La-Th

tak terhingga, FP La-Ce = 259,3997 dan FP La-Nd= 9,6723

Pengaruh jumlah oksidator

Kalium bromat berfungsi sebagaipengahasil oksigen yang berguna untuk oksidasiCe(lII) menjadi Ce(lV). Pada variasi berat KBrO) Ig sudah cukup baik untuk sempumanya reaksioksidasi. Pada pemakaian KBrO) yang lebihbanyak, konsentrat Ce yang diperoleh hampirsarna. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.

Setelah Ce dan Th mengendap pada pH I,maka pad a endapan pH 8 Th dan Ce kadamyasangat keci\. Hal ini berarti bahwa semakin banyakoksidator yang ditambahkan maka Ce akan terpisahdengan baik pada pembuatan konsentrat Nd dankonsentrat La. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel5. Pengaruh berat KBr03 terhadap beratendapan dan kadar unsur pada konsentratNd. (L TJOH = 25 g; volume HNO) = 80ml; waktu oksidasi = 30 men it)

Berat BeratKadar linsur, %

KBr03(g)endapan (g)1hLaCeNd

0,5

10,28700,6815,305,0529,07

1,0

11,87472,6517,846,5726,84

1,50

11,89861,6817.795,2427,38

2,0

12,21282,3517.785,0124,96

2,50

12,89021,4617,513,1420,50

Tabel 5 menunjukkan bahwa denganbertambahnya kalium bromat tidak mempengaruhiberat endapan yang dihasilkan dalam konsentrat Ndmaupun konsentrat La ..Semakin banyak oksidatoryang ditambahkan maka semakin sempumaoksidasi Ce dan Ce akan semakin banyakmengendap pada pH I, hal ini akan memperkecil Cemaupun Th mengotori dalam konsentrat Nd dankonsentrat La.

Pada Tabel 6 dapat dilihat FP Nd terhadapunsur yang lain. Pada variasi berat oksidator(KBrO), FP Nd terhadap unsur yang lain bervariasitetapi tidak besar perbedaannya. Pada berat KBrO)I, FP yang diperoleh relatif paling jelek. Olehkarena itu untuk membuat konsentrat Nd dilkukan

modifikasi proses, misalnya dengan pengendapanbertingkat.

Tabel 6. Pengaruh Berat KBrO) terhadap faktorpisah Nd dengan Th, La dan Ce

FP Nd Serat KSr03(Q)

terhadap

0,51,01,501,502,5

Th

19,81586,48687,55184,29556,5379

La

1,86391,47541,50841,37781,1544

Ce

13,28699,444912,080411,045015,1676

FP = Faktor Pisah

Konsentrat La dibuat denganmenambahkan asam oksalat kedalam filtrat setelah

pengendapan Nd. Semua unsur yang ada dalamlarutan, diendapkan dengan sempuma dalamkonsentrat La Oksalat.

Tabel 7. Pengaruh berat KBrO) terhadap beratendapan dan kadar unsur pada konsentratLa. ( LTJOH = 25 g; volume HNO) = 80ml; waktu oksidasi = 30 menit)

Berat BeratKadar unsur, %

KBr03(g)endapan (g)1hLaCeNd

0,5

2,6588074,820,867,62

1,0

2,8017077,020.708,13

1,50

2,2641080,820,8710,08

2,0

1,5323070,540,6010,55

2,50

1,9883084,280,723,84

Pada konsentrat La, seperti tampak padaTabel 7. setelah Th terambil sempuma pada pH Idan pH 8 maka pada konsentrat La sudah tidakteramati. Sedangkan Ce yang masih terikut dalamkonsentrat La kemungkinan adalah Ce yang masihvalensi III yang jumlahnya relatif kecil yangmengendap bersama La. Tabel 7 menunjukkankondisi konsentrat La yang diperoleh. Oleh karenaberat konsentrat La sedikit menurun, sedang jumlahLa yang terendapkan relatif tetap jumlahnya, makakadar La akan meningkat dalam konsentrat La yaituantara 74-84%. Kadar Nd dalam konsentrat La

oksalat relatif kecil, karena Nd sudah terendapkandalam konsentrat Nd hidroksida.

Pad a Tabel 8 dapat dilihat FP La terhadapunsur yang lain. Pad a variasi jumlah oksidator yangditambahkan, FP La terhadap un sur yang lainbervariasi besamya. Pad a berat KBrO) I gram, FP

yang diperoleh sangat baik yaitu FP La-Th = cx), FPLa-Ce = 259,400 dan FP La- Th = 9,672,

Tabel 8. Pengaruh berat KBrO) terhadap faktorpisah La dengan Th, Ce dan Nd

FP La Berat KBr03 (g

terhadap

0,51,01,501,502,5

1h

CX)CX)CX)ct:)CX)

Ce205,108259,4221,6117,9173,05

Nd10,0139,6728,1786,82122,38

FP= Faktor Pisah

KESIMPULAN

Pembuatan konsentrat Nd hidroksida

dilakukan dengan mengendapkan dari filtratpengendapan pH I yang diendapkan pad a pH 8dengan amonia dan konsentrat La oksalat diperolehdari filtrat pH 8 yang diendapkan sempurna denganasam oksalat. Kondisi optimum diperoleh padapelarutan 25 gram LTJOH dalam 80 ml HNO)dioksidasi menggunakan I gram KBrO) sebagai


PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

oksidator selama 30 menit. Pada kondisi yangoptimum diperoleh kadar Nd dalam konsentrat Ndhidroksida = 26,84%. FP Nd -Th tak terhingga, FPNd-Ce = 9,449 dan FP Nd - La = 1,475. Konsentrat

La oksalat dibuat dengan menambahkan as amoksalat kedalam filtrat setelah pengendapan Nd.

Pad a pembuatan konsentrat La ini diperoleh kadarLa = 77,02% dan FP La-Th tak terhingga, FP La-Ce= 259,400 dan FP La-Nd = 9,672.

DAFTAR PUSTAKA

1. SUY ANTI. "Pembuatan Ceri Hidroksida Dari

Pasir Monasit ", Prosiding PPPN, PT APBBAT AN, (2007).

2. PRAKASH, S., "Advanced chemistry of RareEarth", S. chand and Co., PVT, New Delhi,(1975).

3. VOGEL, Textbook Of Quantitative InorganicAnalysis, Longman Group UK Limited,London, (1978)

4. GEANKOPLlS, Col., "Transport ProcessesAnd Operation", 2nd, Allyn and Bacon, Inc.,Boston, London, Sydney, Toronto, (1983).

5. POWELL, JE. "Saparation Chemistry", HandBook Of The Physics And Chemistry,(Gscheindener, JR dan Eyring L). PublishingCompany, Amasterdam, North Holland (1979).

6. RIVAl, HARRIZAL, "Asas PemeriksaanKimia", Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta

( 1995)

TANYA JAWAB

Sri Widiyati:.,. Melihat kadar Nd yang dihasilkan dalam proses

ini, kadar Nd nya belum mencapai 50%, kira-kiraproses apa lagi yang akan dilakukan untukmeningkatkan kadar Nd bahkan jika mungkindiperoleh Nd yang mumi.

Suyanti:{> Pada penelian tn, ada/ah pembuatan

konsentrat Nd, Jadi kadar Nd yang dihasilkanbelum tinggi (kadar Nd = 26,84% dalamkonsentrat Nd(OH)3). Un/uk meningkatkankadar Nd dari kon.~entrat Nd ini sudah kami

/akukan dengan beberapa cara antara laindengan oksidasi bertingkat. pengendapancertingkat dan ekstraraksi. Dari hasi beberapaproses peningkatan kadar Nd tersebllt yang

relatif baik adalah dengan pengendapanbertingkat yaitll diperoleh Nd dengan kadar58%. tetapi Th dan Ce dalam konsentrat Ndsangat kecil (mendekati 0) dan La nya tinggal7%. Ul1Iuk memperoleh Nd yang mllrnidilakukan dengan proses pertukaran ion

Suprihati:~ Bagaimana hubungan Ksp atau pKsp dengan pH

pengendapan. Secara teoritis pH pengendapanCe, Nd dan yang lain ada perbedaan tidakdengan hasil penelitian ini.

Suyanti:{> Hllbungan antara pKsp dengan pH adalah

sebagai berikut :Persamaan kesetimbangan larutan hidroksidasebagai berikut :M(OH)n •...• M" + n OH

s molll s molll n s molll

Ksp = [M"] [OH rKsp = (s) ( nsp

n harganya terten/II tergantung besarnya valensiunsur.

pKsp = - log KspJika harga pKsp diketahui, maka harga Kspdapat dihitung. Kalau harga Ksp sudah dihilllngdapat untuk menghitung harga s atau [OH]

pOH = -log [OH]pH = 14 -pOH

Ce(OH)4 mempunyai pKsp = 55.4Ksp = (s)(4s/ = 256s5 = 10 ·55.4S5= 1,56x 1([5H= IOO.19X1([5/1= 10·57.HIS = 10-11.52

[OH] = s = 10 -11,52pOH = -log[OH] = 11,52pH = 14 -11,52 = 2,48

Menllrut perhitllngan pH pengendapan IIntllkCe(OH)4 adalah 2,48. Pada penelitian yangdilakllkan pH pengendapan optimum untukCe(OH)4 adalah I. Dalam larutan yang akandiendapkan terdapat IInsllr - IInsur logam tanahJarang yang lain, yang menyebabkan penllrunankelarutan Ce dalam endapall. Besarnya kelarlltanberbanding langsllng dengan besarnya hasi/ kalikelarlltan atall Ksp. Karena adanya IInsur IInsllr lain dalam larutan maka akan terJadipercepatan terbentllknya endapan, sehingga pHlarlltan masih rendah dibml'ah pH hasi/perhitllngan.

42 ISSN 1410 - 8178 Suyanti, dkk

pembuatan konsentrat nd hidroksida dan

Documents