METODE PERMUKAAN RESPON UNTUK OPTIMASI SINTESIS NITROBENZENA MENGGUNAKAN KATALIS SILIKA TERSULFATASI

AAN SABILLADIN, Prof. Dr.rer.nat. Karna Wijaya, M.Eng; Dr. Aulia Sukma Hutama, S.Si., M.Si.

2022 | Skripsi | S1 KIMIA

Penelitian mengenai aplikasi metode permukaan respon (Response Surface Methodology, RSM) untuk optimasi sintesis nitrobenzena telah dilakukan menggunakan katalis silika tersulfatasi dan reaktor batch microwave. Tujuan penelitian ini adalah melakukan sintesis nitrobenzena dengan menggunakan alternatif katalis yaitu silika tersulfatasi sehingga dapat mengendalikan suhu reaksi untuk mencapai titik optimum dan mengkaji pengaruh variabel konsentrasi, lama pengadukan, dan suhu terhadap jumlah nitrobenzena menggunakan Response Surface Methodology (RSM). Proses sintesis nitrobenzena dilakukan sesuai dengan RSM menggunakan desain Central Composite Design (CCD) untuk tiga variabel bebas yang terdiri dari konsentrasi asam sulfat pada katalis (%), waktu pengadukan (menit), dan suhu reaksi (°C) dan variabel respon (jumlah nitrobenzena). Penentuan karakterisasi silika tersulfatasi menggunakan metode atau alat Fourier Transform Infra Red (FTIR) spektrofotometer, X-Ray Diffractometer (XRD) dan penentuan selektivitas katalis untuk sintesis nitrobenzena digunakan instrumen Gas Cromatography and Mass Spectrophotometer (GCMS). Hasil penelitian menunjukkan bahwa desain tiga faktorial menggunakan metode permukaan respon dapat menentukan kondisi optimum untuk mendapatkan formula nitrobenzena dengan perlakuan pada batch microwave dibutuhkan konsentrasi asam sulfat 91,2%, waktu pengadukan 140,45 menit, dan suhu reaksi sebesar 58,14 °C, dan jumlah nitrobenzena sebesar 63% dengan nilai selektivitas yang menghasilkan nitrobenzena sebesar 100%.

The research on the application of the Response Surface Methodology (RSM) for optimization of nitrobenzene synthesis using sulfated silica catalyst and Batch microwave reactor has been carried out. The purpose of this research is to synthesize nitrobenzene using an alternative catalyst, namely sulfated silica so that it can control the reaction temperature to reach the optimum point and to examine the effect of concentration, stirring time, and temperature variables on nitrobenzene yield using Response Surface Methodology (RSM). The nitrobenzene synthesis process was carried out based on RSM using a CCD design for three independent variables consisting of sulfuric acid concentration on the catalyst (%), stirring time (minute), reaction temperature (°C) and response variable (nitrobenzene yield). Determination of sulfated silica characterization was using Fourier Transform Infra Red (FTIR) spectrophotometer, and X-Ray Diffractometer (XRD) methods and meanwhile the determination of catalyst selectivity for nitrobenzene synthesis was using Gas Chromatography and Mass Spectrophotometer (GCMS) instruments. The results showed that a three-factorial design by using the response surface method could determine the optimum conditions for obtaining nitrobenzene formula. The microwave batch treatment required 91.2% of sulfuric acid concentration, 140.45 minutes of stirring time, and 58.14 °C of reaction temperature, and 63% of nitrobenzene yield with 100% of selectivity in producing nitrobenzene.

Kata Kunci : metode permukaan respon, microwave, nitrasi, silika tersulfatasi