Deterjen, Surfaktan, dan LAS

Deterjen

Deterjen adalah campuran senyawa kimia yang digunakan sebagai bahan pembersih. Limbah cair deterjen banyak berasal dari air buangan domestik, misalnya air bekas mandi, bekas cuci pakaian, perabotan rumah tangga serta jasa pencucian komersial, buangan industri tekstil, pewarnaan industri komestik, dll. Kandungan dari deterjen adalah materi organik yang dapat menurunkan tegangan permukaan dan membentuk jembatan antara kotoran dengan senyawa pelarut (Weaver, 1960).

Deterjen terdiri dari surfaktan, builder yang berfungsi meningkatkan daya cuci dan bahan aditif lainnya. Deterjen memiliki struktur kimia yang terdiri dari ujung karbon hidrofobik dan ujung sulfat sehingga dapat mengemulsi lemak. Istilah deterjen biasanya digunakan untuk berbagai macam bahan pembersih atau bahan yang memiliki kemampuan membersihkan. (Sawyer, 1994).

Adapun kandungan Alkilbenzea Sulfonat (ABS) netral – tipe deterjen bubuk sebagai berikut:

Tabel 1. Formula ABS Netral

Sumber: Jetro, 1982

Komponen deterjen dan peranannya:

  • Surfaktan: dalam suatu formulasi deterjen, surfaktan berfungsi untuk mengadsorpsi, mengurangi daya tegang antar permukaan, membasahi, mengemulsikan, dan mendispersi.
  • Builder: berfungsi untuk meningkatkan daya cuci, misalnya sodium karbonat, sodium sulfat, sodium nitrat, sodium trifosfat, sodium silikat, dll. Tripoli Sodium Fosfat (TSP) merupakan salah satu contoh polifosfat yang sering digunakan sebagai zat pembangun dalam pembuatan deterjen. Polifosfat bersifat basa, berfungsi melunakkan air sadah, sebagai buffer, mencegah redeposisi, dan menyebarkan deterjen dalam larutan.
  • Bahan-bahan lain, misalnya: (i) antioksidan untuk mencegah deterioration  sabun terhadap oksidasi (sodium thiosulfat dan sodium hyposulfat); (ii) zat bleaching dan oxiding agent untuk dicampur dengan powdered soap (sodium perborat); (iii) Ianolin untuk meningkatkan kadar minyak; (iv) pelembut kulit; (v) lain-lain seperti parfum, pewarna, senyawa kimia pharmaceutical (deodorant), enzim (protease) yang sering ditambahkan dalam deterjen untuk meningkatkan daya pengikat terhadap kotoran berupa protein.

Deterjen berdasarkan bahan bakunya terdiri dari 2 kategori yaitu:

Sabun dari lemak alam dan minyak

Sabun terbuat dari lemak alamiah berbentuk garam alkali dari asam lemak dengan rumus molekul yang tinggi. Jumlahnya mencapai 90 % paket deterjen (Weaver, 1960). Pembuatannya dengan proses saponifikasi (proses hidrolisis istimewa dimana alkali hadir untuk menetralkan asam lemak yang terbentuk) menggunakan NaOH (Sawyer, 1994). Karena dibuat dari lemak alamiah maka didalam air akan bereaksi dengan molekul air sehingga terhidrolisis dan ketika sabun digunakan dalam air sadah yang sadah akibat keberadaan Ca dan Mg maka akan terbentuk scum yang merupakan garam logam yang tidak larut dalam air (Jetro, 1982). Karakteristik sabun pun ditentukan oleh jenis lemak yang digunakan, misal lemak sapi dan minyak cotton seed untuk memproduksi sabun tingkat rendah sedangkan minyak kelapa digunakan untuk sabun mandi (Sawyer, 1994).

 

Deterjen sintetis

Terbuat dari mineral oil (sintetik parafin dari batubara atau petroleum) memiliki kekuatan untuk mengemulsikan kotoran yang lebih tinggi karena adanya bahan-bahan aditif lainnya. Keuntungan dari deterjen sintetis ini adalah tidak membentuk endapan yang terlarut dengan ion sadah, buih yang lebih banyak, dan daya cuci besar. Komposisi dari deterjen ini adalah 20-30 % surfaktan dan 70-80 % builder. Contoh deterjen soft type adalah AS (Alkil Sulfat), LAS (Linier Alkilbenzene Sulfat), dll.

Pembuatan deterjen merupakan proses pencampuran bahan baku dasarnya. Bahan baku ini dicampur dalam suatu tangki netralisasi, kemudian disemprotkan kedalam suatu menara pengering dengan udara panas dimasukkan dari dasarnya untuk membentuk granula. Granula ini kemudian didinginkan dan diayak. Tahap selanjutnya penambahan zat aditif yang bersifat parfum lalu dilakukan pengemasan.

Deterjen tidak dapat diuraikan dalam jangka waktu lama dalam kondisi perairan alamiah sehingga deterjen adalah zat yang persisten karena tidak terdapat mekanisme alamiah yang dapat menguraikan zat tersebut, maka akan terjadi akumulasi dalam badan air maupun organisme lain. Deterjen juga menimbulkan busa di perairan yang tidak dapat diterima dari segi estetika dan menimbulkan kesulitan dalam mengolah air minum maupun air buangan (Slamet, 1989), juga dapat menurunkan efisiensi tangki sedimentasi, menghambat kerja pada grease removal (Sawyer, 1994) sedang jika terdapat dalam air minum dapat menimbulkan bau dan rasa yang tidak enak serta mengganggu kesehatan (Terangna, 1989).

Deterjen adalah produk yang paling banyak menggunakan surfaktan adalah deterjen. Hal tersebut tidak benar karena selain mengandung surfaktan sebagai komponen utama dalam deterjen juga terdapat bahan–bahan lain berupa zat pembangun dan zat aditif.

Surfaktan (S)

S dapat didefinisikan sebagai zat yang memiliki kemampuan untuk mengabsorpsi ke permukaan antara dalam suatu sistem dan menyebabkan turunnya tegangan permukaan. Interfase merupakan batas permukaan 2 fase yang berbeda yang tidak dapat menyatu. Pembentukan permukaan antara 2 fase berbeda memerlukan energi tertentu. S dapat menurunkan energi antar permukaan  tersebut.

S merupakan produk yang banyak digunakan dalam industri kimia, misalnya oli, deterjen (cleaning and laundry), penambangan (untuk mengikat lumpur dari proteleum),  flotation agent dalam pemurnian batu bara. S memiliki molekul polar dengan 2 ujung, dimana masing-masing ujung itu terikat pada 2 fase yang berbeda. Karakteristik molekulnya adalah amfipatik, karena memiliki 2 struktur sekaligus, yaitu:

  • Lyofobik, adalah struktur yang memiliki ikatan yang sangat kecil dengan pelarutnya. Dalam pelarut polar seperti air. Molekul lyofobik dapat berupa hidrokarbon, fluorokarbon atau rantai siloxane yang berantai panjang.
  • Lyofilik, adalah struktur yang memiliki ikatan yang kuat dengan pelarutnya. Pada pelarut polar molekul lyofilik biasanya berupa senyawa ionik.

Karena sifat lyofobik-nya, maka ketika S larut dalam pelarut terjadi distorsi pada struktur cairan pelarut sehingga S akan lebih mudah dibawa permukaan antar fase sehingga S akan menurunkan tegangan pada area permukaan. Sifat lyofilik mengakibatkan S sebagian tertahan dalam larutan sehingga tetap hadir dalam fase yang sama. Struktur seperti itu menyebabkan tidak hanya konsentrasi S yang terkonsentrasi di permukaan, tapi juga menyebabkan terpisahnya molekul hidrofilik dan hidrofobiknya (Rasen, 1978).

Klarifikasi S umumnya tergantung pada penguraian elektrolit. Berupa senyawa polar hidrofilik, misalnya anionik (bermuatan -), kationik (bermuatan +), non ionik (tidak bermuatan), dan anfoterik (bermuatan + & -). S anionik lebih sering digunakan karena lebih mudah terurai.

S anionik adalah S yang bermuatan (-) dalam larutan. S jenis ini umumnya merupakan turunan dari sulfat, karboksilat, atau senyawa sulfanat. Biasanya tipe senyawa ini sebagai asam karboksilat dan turunannya (sebagian besar berasal dari minyak alam), turunan asam sulfonat (alkil benzena sulfonat LAS atau ABS dan sulfonal lainnya), asam sulfur ester dan garam (sebagian besar sulfat alkohol dan eter). Alkil sulfat dengan mudah terbiodegradasi dalam 24 jam di sungai atau sistem IPAL. Kendala lain alkil sulfat tidak stabil dalam kondisi asam, sehingga diganti dengan ABS dan LAS yang paling banyak digunakan sebagai deterjen sintetis, sebab memiliki keunggulan dalam membersihkan, lebih stabil dalam ikatan kimia dan harga yang lebih murah (Yapijakis, 1992).

Berdasarkan sifat hidrofiliknya S dapat dibedakan menjadi:

  • Alkil panjang rantai lurus (C8-C20)
  • Alkil cabang rantai lurus (C8-C20)
  • Alkil benzene rantai panjang (C8-C15)
  • Alkil naphtalane (lebih dari C3)
  • Rosin derivative
  • Polimer propylene oksida dengan berat molekul tinggi
  • Perflouralkyl rantai panjang
  • Plysiloxane ML-3T-1

Beberapa jenis S yang sering digunakan adalah Alkylbenzene Sulfonat   (LAS, ABS), Alkyl Sulfate (AS), Polyoxyethilene Alkylether Sulfate (ES), A- Olefine Sulfonate (AOS), Alkyl phenylether (kao coorporation). Beberapa bahan berikut digunakan sebagai bahan kombinasi untuk meningkatkan kemampuan deterjen dalam membersihkan dan menghasilkan busa, yaitu Alkyl betaine, Alkyl dimethylamineoxide, Alkyl sulfobetaine, dan Fatty Acid diethanolamide.

Bahan aktif permukaan (S) produk baru bersifat dapat terbiodegradasi (deterjen tipe ”soft”). S ini memberikan penurunan konsentrasi yang cepat dalam sistem IPAL yang normal dan pemulihan sendiri pada air. Pada awalnya hasil biodegradasi tidak dapat memecahkan semua masalah deterjen sintesis (toksisitas dan gangguan transfer oksigen), tetapi pada saat ini membuat kemajuan yang berarti. Biodegradasi S ditentukan sebagian besar oleh kestabilan biologi dari arsitektur molekulnya. Namun salah satu dari masalah lingkungan yang terakhir bukan dari efek S tersebut, tetapi terjadinya eutrofikasi dari badan air oleh builder ”polifosfat” yang terkandung dalam deterjen. Banyak sumber deterjen lokal untuk membatasi atau larangan penggunaan fosfat di dalam deterjen (Yapijakis, 1992).

Linear Alkylbenzene Sulfonat (LAS)

LAS adalah garam sulfanik acid. LAS memiliki banyak isomer (sekitar 26) dengan struktur CH4 SO3- Na+ (APHA, 1989). Senyawa LAS yang digunakan dalam penelitian ini adalah Linear alkylbenzene sulfonate18H29O5S+Na+ yang memiliki berat molekul 380 dan termasuk surfaktan anionik.

Gambar 1. Struktur Molekul LAS

Sifat atau karekteristik dari senyawa LAS (Rosen, 1978) adalah:

  • Letak cincin benzennya acak sepanjang rantai karbon
  • Biasanya berbentuk garam Na atau Ca
  • Panjang rantai alkilnya 12
  • Murah dan banyak digunakan
  • Terionisasi sempurna sehingga larut dalam air, kehadiran sulfonik acid
  • Resisten terhadap pengolahan anaerob
  • Dapat terbiodegradasi pada kondisi aerob

LAS merupakan bahan deterjen yang paling banyak dikonsumsi, mencapai 2,8x 106 ton/thn pada tahun 1995 (ainsworth, 1996). Pada LAS biasanya terdapat senyawa sulfonat aromatik yang produksinya mencapai 1,8 x 106 ton/thn pada tahun 1987 . LAS adalah senyawa biodegradble yang biasanya terkandung pada air buangan sekitar 1 – 20 mg/l (Kertesz,1987).

Senyawa LAS yang umum digunakan dalam deterjen yaitu Natrium cilbenzene Sulfonate (C18H29O5S-Na+) dengan spesifikasi sebagai berikut  (sumber: PT.Kao Indonesia chemicalc, 2002):

  • Penampakan berupa cairan kental berwarna coklat tua
  • Warna (20 % gardner aktif) max`1 %
  • Warna (10 % kleff aktif) max 60 %
  • Kelembaban maksimum 1 %
  • H2SO4 bebas max 2,0 %
  • Umur aktif min 96 %

Nilai keasaman (mg KOH/gr) dengan nilai 178 s/d 188

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s