62385 ID Ekstraksi y Dy Gd Dari Konsentrat Itrium[1]

Publish in

Documents

6 views

Please download to get full document.

View again

of 7
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Share
Description
Dy
Transcript
  Ekstraksi Y, Dy, Gd dari konsentrat itrium dengan solven TBP dan D2EHPA (Tri Handini, dkk)  p-ISSN: 1410-6957, e-ISSN: 2503-5029 http://ganendra.batan.go.id    49 EKSTRAKSI Y, Dy, Gd DARI KONSENTRAT ITRIUM DENGAN SOLVEN TBP DAN D2EHPA EXTRACTION OF Y, Dy, Gd FROM YTTRIUM CONCENTRATE BY TBP AND D2EHPA SOLVENTS Tri Handini*, Bambang EHB, Sri Sukmajaya Diterima 29 September 2016, diterima dalam bentuk perbaikan 12 April 2017, disetujui 14 April 2017 ABSTRAK EKSTRAKSI Y, Dy, Gd DARI KONSENTRAT ITRIUM DENGAN SOLVEN TBP DAN D2EHPA.  Telah dilakukan pemisahan itrium (Y), disprosium (Dy), dan gadolinium (Gd) dari konsentrat itrium hasil olah pasir senotim dengan cara ekstrasi cair-cair. Pasir senotim adalah sumber logam tanah jarang dengan kandungan utama itrium. Solven yang akan digunakan untuk proses ekstraksi yaitu tri butil phosphat (TBP) dan bis(2-ethylhexyl) phosphate (D2EHPA) dalam pengencer kerosen. Umpan ekstraksi adalah konsentrat itrium yang dilarutkan dalam suasana asam nitrat. Penentuan kadar Y, Dy, dan Gd dianalisis menggunakan alat pendar sinar-X. Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh pemisahan itrium yang relatif murni. Pada proses ekstraksi pemisahan Y, Dy, dan Gd, variabel yang berpengaruh antara lain : konsentrasi asam nitrat dalam larutan umpan, waktu ekstraksi, perbandingan umpan dan solven. Dari hasil percobaan diperoleh kondisi terbaik adalah keasaman umpan 0,5 M, waktu ekstraksi 15 menit, kecepatan pengadukan 250 rpm, solven 30 % D2EHPA dengan pengencer kerosin, perbandingan fasa air (FA) : fasa organik (FO) = 1 : 1. Pada kondisi ini diperoleh harga faktor pisah Y-Dy = 22,576 dan Y-Gd = 59,2. Kata kunci  : Ekstraksi, konsentrat itrium, TBP, D2EHPA ABSTRACT EXTRACTION OF Y, Dy, Gd FROM YTTRIUM CONCENTRATE BY TBP AND D2EHPASOLVENT.  Separation of yttrium (Y), dysprosium (Dy), and gadolinium (Gd) by liquid-liquid extraction have been done from the yttrium concentrate processed result of senotim sand. Senotim sand is a source of rare earth elements with the main content of yttrium. Solvents that used for the extraction processes were tri butil  phosphate (TBP) and bis(2-ethylhexyl) phosphate (D2EHPA) in kerosene diluent. The extraction feed wasY concentrates disolved in nitric acid. Determination of Y, Dy, and Gd were analyzed using X   – ray fluorescent. The purpose of this study was to obtain the relatively pure separated of yttrium. In the separation extraction  process of Y, Dy, and Gd, the influent variables were: the concentration of nitric acid in the feed solution, the extraction time, the ratio of the feed and the organic phase and concentration of the solvent in the organic  phase. From the experiments was obtained the best result with conditions of acidity feed of 0.5M, extraction time of 15 minutes, stirring speed of 250 rpm, solvent 30% D2EHPA in kerosene diluent, ratio aquous (FA ): inorganic phase (FO) = 1: 1. In this condition the separation factor obtained for Y-Dy and Y-Gd were 22.576 and 59.292 respectively. Keywords: Extraction, Concentrate Yttrium, TBP, D2EHPA PENDAHULUAN asir senotim biasa ditulis dengan rumus molekul LTJPO 4  atau YPO 4  adalah merupakan salah satu mineral yang mengandung logam tanah jarang (Y, Dy, Gd, La, Ce, Nd). Pasir senotim banyak terdapat di pulau Bangka, Singkep, dan Belitung. Biasanya pasir ini digunakan sebagai salah satu sumber untuk mendapatkan logam itrium (Y) [1]. P Pusat Sains dan Teknologi Akselerator, BATAN Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Yogyakarta 55281 *  e-mail: handini@batan.go.id Logam tanah jarang (LTJ) atau ( rare earth elemen t  s , REEs) dikenal sebagai lantanida dalam susunan berkala unsur-unsur, memiliki nomor atom antara 57 sampai 71. Ada 15 unsur yang termasuk dalam kelompok  Jurnal Iptek Nuklir Ganendra Ganendra Journal of Nuclear Science and Technology Vol. 20 No. 1, Januari 2017: 49 - 55 50 ini, yaitu lantanum (La), serium (Ce), praseodimium (Pr), neodimium (Nd, promotium (Pm) samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), disprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), talium (Tm), iterbium (Yb), dan lutesium (Lu). Walaupun skandium (Sc) yang nomor atomnya 21 dan Y nomor atom 39 sebenarnya bukan lantanida, tetapi karena di alam terdapat bersama-sama lantanida dan memiliki sifat-sifat kimia dan fisika yang mirip, maka digolongkan sebagai LTJ [1-7]. Karena sifat-sifatnya yang mirip, maka di dalam pemisahan dari mineral induknya sangat sulit. Logam tanah jarang mempunyai sifat kimia dan fisika yang unik sehingga merupakan unsur-unsur logam yang esensial sehingga banyak dipakai dalam teknologi tinggi baik industri nuklir dan non nuklir. Basnaesit (La, Ce)FCO 3 , monasit (Ce, La, Y, Th)PO 4 , dan senotim (YPO 4 ) adalah sumber utama komersial dari LTJ [8-10]. Indonesia terutama di pulau Bangka, Belitung, dan Singkep mempunyai sumber logam tanah jarang dalam bentuk pasir monasit dan senotim yang merupakan hasil samping penambang PT. Timah Tbk. di Bangka [9]. Itrium (Y) merupakan unsur logam tanah jarang (LTJ) yang banyak terkandung dalam pasir senotim, di samping unsur-unsur lain seperti disprosium (Dy), gadolinium (Gd), samarium (Sm), lantanum (La), serium (Ce), dan neodimium (Nd). Itrium dalam bentuk oksida (Y 2 O 3 ) digunakan sebagai bahan tabung reaktor, televisi berwarna, keramik, superkonduktor, laser, magnetik, sel bahan bakar oksida padat Solid Oxide Fuel Cell   (SOFC), filter gelombang mikro, dan lain-lain [10]. Secara umum dapat dikatakan bahwa karena Y dan LTJ merupakan bahan unggul strategis-ekonomis, sukar diperoleh, dan kegunaannya sangat banyak, baik dibidang nuklir maupun non nuklir, maka banyak dipakai di bidang teknologi moderen ( high tech, green energy  ) [5]. Mengingat prospek, potensi, dan nilai ekonomi yang sangat besar, maka usaha-usaha untuk mendapatkan Y sebanyak-banyaknya sangat diperlukan. Dengan dasar pertimbangan tekno-ekonomis, maka perlu dipilih teknologi yang paling feasible  dan efisien untuk memperoleh Y maksimal pada kisaran kondisi operasi yang dikehendaki [9]. Proses pemisahan dan pemurnian individual itrium (Y) dan logam tanah jarang (LTJ) dapat dilakukan antara lain dengan cara pengendapan, kristalisasi, ekstraksi cair-cair, dan kromatografi pertukaran ion [1,9]. Dari berbagai metode pemisahan LTJ tersebut, secara umum dipakai proses ekstraksi. Ekstraksi cair-cair banyak dikerjakan karena relatif lebih sederhana, efisien dan lebih cepat dibandingkan teknik yang lain [11]. Palakorn, (2015) melakukan pemisahan LTJ ringan dan LTJ berat dengan ekstraktan TBP diencerkan dengan diluen kerosen menggunakan umpan larutan logam tanah jarang nitrat [3]. Sato, (1984) melakukan ekstraksi dari campuran uranil khlorida dan itrium khlorida pada berbagai variasi asam menggunakan ekstraktan D2EHPA (diester) dan D2EHPA (mono & diester) dalam kerosen pada suhu 20-30 ºC. Hasil ekstraksi diperoleh larutan yang baik pada keasaman yang rendah [11]. Proses ekstraksi solven untuk pemisahan dan pemurnian dari campuran LTJ terus dilakukan melalui litbang dengan tujuan untuk mendapatkan ekstraktan yang selektif. Mengingat kecenderungan kebutuhan LTJ yang semakin meningkat karena besarnya manfaat LTJ dalam industri nuklir dan non nuklir di dunia dan potensi Y dalam kandungan pasir senotim, maka perlu dilakukan penelitian dalam segi proses untuk pemisahan dan pemurnian menggunakan konsentrat LTJ senotim hasil olah pasir senotim untuk menghasilkan Y khususnya dan LTJ pada umumnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memperoleh pemisahan itrium (Y), disprosium (Dy), dan gadolinium (Gd) dari umpan konsentrat itrium hasil olah pasir senotim. Hasil penelitian yang diharapkan, dapat diperoleh kondisi optimum pada proses ekstraksi cair-cair memakai solven TBP dan D2EHPA dari umpan konsentrat itrium dalam suasana asam. Ekstraktan yang bisa digunakan untuk ekstraksi LTJ antara lain TBP, D2EHPA, dan TOPO [1]. Pengencer yang dapat digunakan antara lain: dodekan, kerosen dan n-heptan. Pada penelitian ini dipakai D2EHPA dengan pengencer dodekan memakai umpan konsentrat logam tanah jarang hasil olah pasir senotim. Pemakaian D2EHPA pada industri semakin luas digunakan untuk ekstraksi karena mempunyai selektivitas dan efisiensi yang tinggi [9,11,13]. Umpan untuk proses ekstraksi dibuat dalam suasana asam nitrat [4,6,11,12]. Pada keadaan setimbang nilai koefisien distribusi Y ( K  d Y ) dapat dihitung dengan cara perbandingan konsentrasi Y dalam fasa organik (ekstrak) dibagi konsentrasi Y dalam fasa air (rafinat). Koefisien distribusi dinyatakan dengan rumus sebagai berikut [4]:  Ekstraksi Y, Dy, Gd dari konsentrat itrium dengan solven TBP dan D2EHPA (Tri Handini, dkk) 51 R E  C C y Kd     (1) LTJ Y  Kd Kd FP        (2) METODOLOGI Alat  Alat yang digunakan adalah peralatan gelas laboratorium, timbangan, pengaduk dan pemanas (Ikamag), Bahan Konsentrat itrium (PSTA), HNO 3  65 % (Merck), TBP (Merck), D2EHPA (Merck), Kerosin (Fisher). Variasi konsentrasi umpan Dibuat umpan ekstraksi 0,5 gram konsentrat itrium yang dilarutkan dalam 25 mL asam nitrat yang Variasi waktu pengadukan Untuk waktu pengadukan dilakukan dengan cara pengadukan umpan dan ekstraktan divariasi 5; 10; 15; 20; 30 menit. Diambil larutan umpan 10 mL masing-masing dimasukkan ke dalam larutan solven 30 % TBP-kerosin juga untuk solven D2EHPA-kerosin, pengadukan pada kecepatan 250 rpm, perbandingan FA:FO = 1:1. Fasa air dipisahkan dari fasa organik untuk di analisis kadar Y, Dy dan Gd dengan alat spektrometer pendar sinar-X. HASIL DAN PEMBAHASAN Cara K erja divariasi keasamannya yaitu 0,2; 0,5; 1, 2, 3, dan 4 M. Proses ekstraksi dilakukan dengan cara mengambil masing-masing 10 mL umpan ditambah 10 mL solven 30% TBP-Kerosin, waktu ekstraksi 15 menit, pengadukan pada kecepatan 250 rpm, perbandingan FA:FO = 1:1. Fasa air dipisahkan dari fasa organik untuk dianalisis kadar Y, Dy dan Gd dengan alat spektrometer pendar sinar-X (MCA ORTEC, hV = 50 eV, sumber    24 1  Am,  waktu cacah = 300 detik). Dengan cara yang sama dilakukan juga ekstraksi dengan solven 30% D2EHPA-Kerosin. Dari hasil percobaan diperoleh kondisi optimum konsentrasi umpan yang dipakai untuk proses selanjutnya. alat spektrometer pendar sinar  –  X (MCA ORTEC, hV = 50 eV, sumber 241  Am,  waktu cacah = 300 detik). umpan 10 mL masing-masing dimasukkan ke dalam larutan solven 30 % TBP-kerosin juga untuk solven D2EHPA-kerosin, pengadukan pada kecepatan 250 rpm, waktu pengadukan 15 menit, perbandingan FA:FO divariasi 1   :   0,5; 1   :   1; 1   :   1,5; 1   :   2; 1   :   3. Fasa air dipisahkan dari fasa organik untuk dianalisis kadar Y, Dy dan Gd dengan alat spektrometer pendar sinar-X. ( K  d) dan faktor pisah ( FP  ) pada ekstraksi menggunakan solven TBP dan D2EHPA dengan kondisi operasi waktu ekstraksi 15 menit, perbandingan FA : FO = 1 : 1 dan kecepatan = 250 rpm. Hasil dari variasi konsentrasi keasaman umpan pada ekstraksi Y, Dy, Gd diperoleh nilai koefisien distribusi ( K  d) dan faktor pisah ( FP  ) seperti disajikan pada Tabel 1 dan Tabel 2. Variasi K easaman U mpan Variasi keasaman umpan untuk mengetahui pengaruh keasaman umpan terhadap koefisien distribusi Variasi perbandingan u mpan dan s olven Pada variasi perbandingan umpan dengan solven dilakukan ekstraksi dengan cara diambil larutan besaran berupa faktor pisah ( FP  ) yakni perbandingan antara koefisien distribusi unsur (Y) dengan koefisien distribusi LTJ. Faktor pisah (  β ) dapat dinyatakan dengan persamaan sbb [6,7]: Dengan C  E adalah konsentrasi Y dalam fasa organic dan C  R adalah konsentrasi Y dalam fasa air. Ukuran yang dipakai untuk menilai keberhasilan suatu proses ekstraksi sering pula digunakan suatu  Jurnal Iptek Nuklir Ganendra Ganendra Journal of Nuclear Science and Technology Vol. 20 No. 1, Januari 2017: 49 - 55 52 No. Keasaman Y Dy Gd Y/Dy Y/Gd 1. 0,2 0,256 0,273 0,875 0,938 0,293 2. 0,5 0,343 0,388 1,009 0,884 0,340 3. 1,0 0,532 0,116 0,664 4,586 0,801 4. 2,0 0,508 0,123 0,642 4,130 0,791 5. 3,0 0,432 0,175 0,787 2,469 0,549 6. 4,0 0,381 0,200 0,717 1,905 0,531 Tabel 2.  Variasi keasaman umpan dengan solven D2EHPA. No. Keasaman umpan, M Waktu kontak antara fasa air yang mengandung solut (Y, Gd dan Dy) dengan ekstraktan TBP maupun No. Waktu pengadukan, menit Koefisien distribusi ( K  d) Faktor pisah ( FP  ) umpan, M Variasi W aktu P engadukan Tabel 1. Variasi keasaman umpan dengan solven TBP. Dari hasil ekstraksi dapat dilihat pada Tabel 1 dan 2 bahwa pada penggunaan keasaman umpan 1 M, ekstraksi dengan solven 30% TBP dalam kerosin, diperoleh faktor pisah terbesar Y-Dy adalah = 4,586 dan untuk Y-Gd =0,801. Menurut Sato [11] pada konsentrasi keasaman relatif tinggi reaksi yang terjadi adalah pembentukan komplek, sedang pada konsentrasi rendah, reaksi yang terjadi adalah pertukaran ion. Ekstraksi dengan solven 30% D2EHPA dalam kerosin kondisi terbaik diperoleh pada keasaman umpan 0,5 M. Hal ini karena D2EHPA merupakan solven yang bersifat asam sehingga pada kondisi keasaman umpan yang relatif rendah sudah dapat mengambil Y lebih baik dibanding dengan TBP yang cenderung bersifat basa. Untuk solven 30% D2EHPA dalam kerosin diperoleh harga faktor pisah terbesar Y-Dy = 22,576 dan Y-Gd = 59,292. Koefisien distribusi ( K  d) Faktor pisah ( FP  ) Y Dy Gd Y/Dy Y/Gd 1. 0,2 20,026 1,354 0,505 14,790 39,655 2. 0,5 27,452 1,216 0,463 22,576 59,292 3. 1,0 23,675 1,956 0,432 12,048 51,134 4. 2,0 1,588 0,387 0,421 4,103 3,772 5. 3,0 0,919 3,217 0,416 0,286 2,209 6. 4,0 0,541 2,733 0,404 0,198 1,339 Tabel 3.  Variasi waktu pengadukan dengan solven TBP. Koefisien distribusi (Kd) Faktor pisah (FP) Y Dy Gd Y/Dy Y/Gd 1. 5 0,125 0,173 0,632 0,723 0,198 2. 10 0,403 0,188 0,698 2,144 0,577 3. 15 0,532 0,116 0,664 4,586 0,801 4. 20 0,498 0,130 0,629 3,831 0,791 5. 30 0,443 0,125 0,617 3,544 0,718 D2EHPA sebagai fasa organik akan mempengaruhi distribusi solut ke dalam fasa organik. Semakin lama waktu pengadukan akan mengakibatkan semakin banyak solut yang terekstrak ke dalam fasa organik. Tetapi setelah mencapai kesetimbangan, jumlah solut yang terekstrak akan konstan dan waktu tidak berpengaruh lagi. Hubungan antara K  d dan FP   dengan waktu pengadukan disajikan pada Tabel 2.
Related Search
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks