KINETIKA REAKSI POLIMERISASI UREA-ASETALDEHID DALAM PROSES ENKAPSULASI UREA

INDAH PURNAMASARI, Prof. Ir. Rochmadi, SU, Ph.D

2012 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Salah satu metode untuk untuk meningkatkan efektivitas penggunaan urea dan mengurangi pencemaran lingkungan akibat pemakaian urea tabur adalah enkapsulasi urea. Dengan enkapsulasi urea, pelepasan urea di air dapat terkontrol. Dinding kapsul terbentuk langsung di permukaan partikel urea yang disebut in situ polimerisasi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kinetika reaksi polimerisasi urea dan asetaldehid dalam proses enkapsulasi urea. Model yang diajukan mempertimbangkan difusi asetaldehid dan reaksi di padatan urea. Urea dan asetaldehid dengan perbandingan 1:1,2 mol/mol dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang dilengkapi dengan termometer dan pendingin. Reaksi dijalankan selama 2 jam dan sampel diambil setiap 20 menit untuk dianalisis asetaldehid sisa dengan metode sodium sulfit dan ukuran butiran diukur dengan mikroskop optik dan menggunakan software image pro. Variabel yang dipelajari adalah suhu reaksi (5-15oC), ukuran butir urea (14, 18, dan 25 mesh), dan pH (2, 3, 4). Konstanta kecepatan reaksi dan koefisien difusivitas ditentukan dengan minimasi SSE. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah semakin tinggi temperatur dan ukuran butiran, semakin tinggi konversi yang dihasilkan. Semakin rendah pH (semakin asam) memberikan konversi yang semakin tinggi. Butiran hasil sedikit swelling dan lengket. Model kinetika reaksi yang diajukan cukup dekat dengan data pengamatan dan konstanta-konstanta kecepatan reaksi yang dihasilkan bervariasi : k1 (adisi) 6,975 – 242,7 mL/mmol/min, k2 (kondensasi) 2,81 x 10-3–0,133 dan k3 4,70 x 10-5– 1,17 x 10-2mL/mmol/min. Nilai koefisien difusivitas yaitu DA = 9,06 x 10-7– ,75 x 10-5cm2/min dan DH+= 3,18 x 10-6– 7,06 x 10-5cm2/min. Kondisi reaksi yang cukup baik dijalankan pada suhu reaksi 15oC, pH 4, ukuran butir 14 mesh dan waktu 120 menit yang menghasilkan konversi sebesar 63,38 %. Hal ini dibuktikan dengan kenampakan produk polimer yang dihasilkan lebih keras dibandingkan dengan kondisi yang lainnya.

One method to increase the effectiveness of urea utilization and thus reduce environmental pollution caused by urea is encapsulation of urea. With urea encapsulation, its releases in water can be controlled. Microcapsule shell is formed directly on surface of urea particles called in situ polymerization. This research aimed to study the kinetics of the polymerization reaction of urea and acetaldehyde in the urea encapsulation process. The proposed model considers the diffusion of acetaldehyde and reaction in solid phase. Urea and acetaldehyde in 1:1.2 ratio mol/mol were charged into erlenmeyer equipped with a thermometer and cooler. The reaction was run for 2 hours and sample was taken every 20 minutes. The amount of remaining acetaldehyde was determined by sodium sulfite method and grain size was measured by optical microscope and image pro software. Variables investigated were reaction temperatures (5 - 15°C), particle sizes (14, 18, and 25 mesh), and pH (2 - 4). Reaction rate constants and diffusivity constants were determined by minimizing SSE. The results show that the higher temperature and grain size, the higher conversion is. Lower pH (more acid) provides higher conversion. Urea particle was seen slightly swelling during the reaction, and also slightly sticky The proposed reaction kinetics model fits well to the experimental data and the value of reaction rate constants vary around : k1 (addition) 6.975 - 242.7 mL/mmol/min, k2 (condensation) 2.81 x 10-3 – 0.133 and k3 4.70 x 10-5 – 1.17 x 10-2 ml/mmol/min. The value of diffusion constants are DA = 9.06 x 10-7- 1.75 x 10-5cm2/min and DH+= 3.18 x 10-6– 7.06 x 10-5cm2/min. The process is bestconducted at 15oC, 14 mesh, pH 4 and 120 minutes time of reaction which result in 63.38% conversion. This can be seen from appearance of polymer product of urea-acetaldehyde that is slightly tougher than that of in other condition.

Kata Kunci : enkapsulasi, urea-asetaldehid, polimerisasi, pelepasan terkontrol