Oleh : Hendrix Yulis Setyawan, STP. Msi

1
Rekayasa Proses Agroindustri TEKNOLOGI SURFAKTAN
Oleh
Hendrix Yulis Setyawan, STP.
Msi Jurusan Teknologi Industri
Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Brawijaya Malang 2009
2
DEFINISI SURFAKTAN

• Senyawa organik yang dalam molekulnya memiliki
  sedikitnya satu gugus hidrofilik dan satu gugus
  hidrofobik.

SURFAKTAN

• Apabila ditambahkan ke suatu cairan pada
  konsentrasi rendah, maka dapat mengubah
  karakteristik tegangan permukaan dan antarmuka
  cairan tersebut.

• Antarmuka adalah bagian dimana dua fasa saling
  bertemu/kontak
• Permukaan yaitu antarmuka dimana satu fasa
  kontak dengan gas, biasanya udara.

3
Skema Molekul Surfaktan
Ekor Hidrofobik (grup nonpolar)
Kepala Hidrofilik (grup polar)
- Bersifat hidrofobik dalam media air - Bersifat
hidrofilik dalam media hidrokarbon
- Bersifat hidrofilik dalam media air - Bersifat
hidrofobik dalam media hidrokarbon
4
(No Transcript)
5

• Gugus Hidrofilik
• (1) Bermuatan negatif gt surfaktan anionik.
• (2) Bermuatan positif gt surfaktan kationik.
• (3) Bermuatan positif dan negatif gt
  surfaktan amfoterik (ampholyte,
  zwitterion)
• (4) Tidak bermuatan gt surfaktan nonionik.

6
Beberapa Gugus Hidrofilik pada Surfaktan Komersial
Gugus Hidrofilik Struktur Kimia
Anionik Anionik
- Sulfate - OSO2O-
- Sulfonate - SO2O-
- Phosphated ethoxylate - (OC2H4)x2 P(O)O- - (OC2H4)x P(O)(O-)2
- Karboksilat - COO-
Kationik Kationik
Ammonium, primer - NH3
Ammonium, sekunder l - NH2
Ammonium, tersier l - NH
Ammonium, kuartener l - N- l
7
Gugus Hidrofilik Struktur Kimia
Nonionik Nonionik
- Polyoxyethylene (ethoxylate) - (OCH2CH2)xOH
- Monogliserida - OCH2CHOHCH2OH
- Digliserida - OCH2CH(O-)CH2OH
- Digliserida - OCH2CHOHCH2O-
- Monoetanolamida - NHCH2CH2OH
- Dietanolamida - N(CH2CH2OH)2
Amfoterik Amfoterik
- Aminocarboxylate l -NH2(CH2)xCOO-, -NH(CH2)xCOO-
- Betaine l -N(CH2)xCOO- l
- Sulfobetaine l -N(CH2)xCH2SO3- l
- Amine oxide l -N-O- l
8

• Gugus Hidrofobik
• (1) Hidrokarbon
• Dapat berupa rantai alkyl lurus, becabang,
  jenuh, tidak jenuh, sebagian siklik ataupun
  aromatik.
• (2) Perfluorohidrokarbon
• Dapat berupa rantai lurus atau bercabang,
  perfluoronated sempurna atau diikat pada
  hidrokarbon
• (3) Siloxane
• Seringkali diikatkan ke gugus hidrofilik
  melalui perantara rantai alkyl pendek.
• (4) Polyoxypropylene atau polyoxybutylene

9
Beberapa Gugus Hidrofobik pada Surfaktan Komersial
Gugus Hidrofobik Struktur Kimia
Linear, saturated alkyl (n-dodecyl) CH3(CH2)10CH2-
Branched, saturated alkyl (2-ethylhexyl) CH3(CH2)3CHCH2- l CH2CH3
Linear, unsaturated alkyl (oleyl) cis-CH3(CH2)7CHCH(CH2)7CH2-
Alkylbenzene (linear dodecylbenzene) CH3(CH2)11C6H4-
Alkyldiphenyl ether C6H5OC6H4(R)-
Polyoxypropylene -OCH(CH3)CH2x-
Polyoxybutylene -OCH(C2H5)CH2x-
Polysiloxane (CH3)3SiOSi(CH3)xOSi(CH3)3 l
Perfluoroalkyl CF3(CF2)xCF2-
Lignin Complex polymeric phenol
10
Kelompok Surfaktan
Amfoterik
Anionik
Nonionik
Kationik
Sumber Hui (1996) dan Matheson (1996)
11

• Tegangan Permukaan
• - Terbentuk karena adanya gaya tarik menarik
  antara molekul-molekul pada suatu cairan dengan
  udara.
• - Surfaktan mengubah tegangan permukaan cairan
  dengan cara memecah gaya yang menahan molekul
  cairan di bagian antarmuka.
• - Dua macam cara pengukuran tegangan permukaan
• a. Tegangan permukaan kesetimbangan
  (equilibrium surface tension), yaitu
  mengukur seberapa efektif surfaktan mampu
  menurunkan tegangan permukaan air.
• Nilai tegangan permukaan air 72 dyne/cm.
• b. Tegangan permukaan dinamis (dynamic surface
  tension), yaitu mengukur seberapa cepat
  surfaktan mampu menurunkan tegangan
  permukaan suatu larutan.
• - Dalam waktu singkat, tegangan permukaan
  dinamis akan mencapai nilai tegangan permukaan
  kesetimbangan.

12

• Critical Micelle Concentration (CMC)
• - Micelle adalah kumpulan unit yang terdiri dari
  sejumlah molekul bahan aktif permukaan (surface
  active material).
• - Micelle melarutkan kotoran dan minyak dengan
  cara mengangkat kotoran tersebut dari
  permukaan dan mendispersikannya ke larutan.
• - CMC adalah konsentrasi surfaktan dimana
  sejumlah micelle tebentuk dan mampu memisahkan
  kotoran.
• - CMC untuk mengukur efisiensi surfaktan. CMC
  yang rendah menunjukkan bahwa makin sedikit
  surfaktan yang diperlukan untuk menjenuhkan
  permukaan dan membentuk micelle.
• - Untuk mendapatkan kinerja pembersihan yang
  optimal, umumnya konsentrasi surfaktan yang
  digunakan adalah 1-5.

13
(No Transcript)
14

• Hydrophile-Lipophile Balance (HLB)
• - HLB adalah ukuran empiris untuk mengetahui
  hubungan antara gugus hidrofilik dan hidrofobik
  pada suatu surfaktan.
• - Sistem HLB digunakan untuk mengidentifikasi
  emulsifikasi minyak dan air oleh surfaktan.
• - Dua tipe emulsi, yaitu
• a. Water-in-oil (w/o), artinya air terdispersi
  di dalam minyak.
• Memerlukan surfaktan dengan nilai HLB rendah.
• b. Oil-in-water (o/w), artinya minyak
  terdispersi di dalam air
• Memerlukan surfaktan dengan nilai HLB tinggi.
• - Makin tinggi nilai HLB, maka surfaktan makin
  bersifat larut air.
• - Makin rendah nilai HLB, surfaktan makin
  bersifat larut minyak.
• - Nilai HLB dapat dihitung untuk jenis surfaktan
  alcohol ethoxylate sederhana.
• - Nilai HLB untuk jenis surfaktan lainnya
  diperhitungkan secara eksperimental.

15
Nilai HLB dan Karakteristik Kinerja Surfaktan
Nilai HLB Karakteristik Kinerja
lt 10 Larut minyak (oil soluble)
gt 10 Larut air (water soluble)
4 - 8 Bahan anti pembusaan (antifoaming agent)
7 - 11 Emulsifier w/o
12 - 16 Emulsifier o/w
11 - 14 Bahan pembasahan (wetting agent)
12 - 15 Detergent
16 - 20 Penstabil (stabilizer)
16

• Cloud Point
• - Cloud point yaitu suhu dimana larutan
  surfaktan yang bersifat water soluble menjadi
  keruh
• - Digunakan untuk mempertimbangkan stabilitas
  penyimpanan surfaktan.
• - Penyimpanan surfaktan pada suhu yang lebih
  tinggi dari cloud point, berakibat terjadinya
  fase pemisahan dan ketidakstabilan surfaktan.
• - Karakteristik wetting, cleaning dan foaming
  pada suatu surfaktan dapat berbeda pada titik
  di atas dan di bawah nilai cloud point. Surfaktan
  nonionik memperlihatkan efektifitas yang
  optimal bila digunakan pada suhu mendekati atau
  dibawah nilai cloud pointnya, sementara tipe
  low- foam surfactant harus digunakan pada suhu
  sedikit lebih tinggi dari nilai cloud pointnya.
• - Cloud point diukur menggunakan larutan
  surfaktan 1.
• - Nilai cloud point berkisar antara 0 - 100 oC,
  
  dan dibatasi oleh pembekuan
  
  dan titik didih air.

17

• Hydrotrope
• - Hydrotrope yaitu sejenis bahan yang digunakan
  untuk meningkatkan kelarutan surfaktan dalam
  air, khususnya pada lingkungan yang mengandung
  builder atau alkali dalam jumlah besar.
• - Keberadaan builder atau elektrolit lainnya
  akan menurunkan suhu cloud point dan kelarutan
  surfaktan dalam suatu larutan, sehingga
  hydrotrope digunakan untuk menyesuaikan cloud
  point suatu formula.
• - Makin tinggi konsentrasi hydrotrope berdampak
  pada makin tingginya cloud point.
• - Hydrotrope tidak berkontribusi ataupun
  mengurangi kinerja surfaktan ataupun builder.
• Drave Wetting Test
• - Drave wetting test umumnya digunakan untuk
  mengukur kecepatan larutan surfaktan dapat
  membasahi pori-pori, khususnya substrat yang
  bersifat hidrofobik.

18
Struktur molekul surfaktan dalam suatu sistem
emulsi
19
Pemilihan Jenis Surfaktan
Surfaktan jenis apa yang terbaik ?
Definisikan Maksud Terbaik

• Apakah berdasarkan seberapa cepat surfaktan
  mampu mencapai tingkat kinerja yang diinginkan?
  (Kecepatan aksi)

• Apakah berdasarkan tingkat kinerja surfaktan?
  (Efektivitas)

• Apakah berdasarkan seberapa banyak surfaktan
  tersebut dibutuhkan untuk mencapai tingkat
  kinerja yang diinginkan ?
  (Efisiensi)

20

• Aspek lainnya yang perlu dipertimbangkan
• - Stabilitas kimia dari surfaktan
• Stabilitas kimia surfaktan dalam suatu sistem
  sangat penting, misalnya pada formulasi
  kosmetika. Pada beberapa kasus, kadang
  diperlukan surfaktan yang tidak stabil,
  misalnya pada formulasi coating menggunakan
  surfaktan.
• - Dampak surfaktan terhadap lingkungan
• Perlu diperhatikan pengaruh bahan kimia
  terhadap lingkungan (1) sifat
  biodegradability
• Contoh degradasi alcohol ethoxylate sekunder
  lebih lambat dibandingkan alcohol
  ethoxylate primer.
• (2) sifat toksisitas terhadap organisme.
• - Iritasi terhadap kulit
• iritasi kulit oleh surfaktan merupakan faktor
  utama yang perlu diperhatikan pada
  produk-produk yang kontak dengan kulit.
• Contoh pada produk kosmetika, shampo, sabun,
  deterjen.

21
Karakteristik Kinerja Surfaktan

• Wetting dan Waterproofing
• - Wetting dan waterproofing tergantung pada
  perubahan yang dihasilkan oleh surfaktan
  terhadap antarmuka.
• - Semacam cairan disebarkan ke substrat (cairan
  atau padatan), cairan tersebut memindahkan fase
  awal yang kontak dengan substrat,
  menggantikannya dengan lapisan yang melingkupi
  cairan sehingga terbentuk antarmuka baru
  dimana baik substrat dan fase awalnya kontak
  dengan lapisan baru tersebut.
• - Perbedaan wetting dan waterproofing
• a. Pada wetting, adsorpsi surfaktan ke
  pemukaan memungkinkan air untuk disebarkan ke
  permukaan berlilin atau berminyak.
• b. Pada waterproofing, antarmuka suautu
  permukaan diubah sehingga lebih bersifat
  hidrofobik, sehingga pembasahaan oleh air menjadi
  lebih sulit.

22

• Foaming dan Defoaming
• - Foaming dan defoaming tergantung pada
  perubahan yang dilakukan surfaktan terhadap
  antarmuka gas/larutan.
• - Foam dihasilkan ketika gas dimasukan ke dalam
  larutan dimana terbetuk lapisan permukaan yang
  bersifat viskoelastis.
• - Pada foaming, surfaktan ditambahkan untuk
  meningkatkan sifat viskoelastis, sehingga
  terbentuk busa lebih banyak.
• - Pada defoaming, surfaktan ditambahkan untuk
  mengurangi atau menghilangkan sifat
  viskoelastis lapisan antarmuka gas/larutan. Hal
  ini dilakukan baik dengan menetralkan atau
  mengganti lapisan awal dengan lapisan baru yang
  lebih bersifat tidak viskoelastis.
• Emulsifikasi dan Demulsifikasi
• - Emulsi adalah dispersi suatu larutan (fasa
  diskontinyu) pada cairan yang bersifat
  immiscible (fasa kontinyu).
• - Emulsi distabilkan oleh lapisan surfaktan
  (emulsifying agent) pada antarmuka antara dua
  cairan, sehingga menghasilkan pembatas elektrik
  yang menghalangi bersatunya droplet-droplet
  fase cairan yang terdispersi.

23

• - Demulsifikasi suatu emulsi terjadi apabila
  pembatas elektrik dikurangi atau dihilangkan,
  sehingga menyebabkan pecahnya emulsi.
• Dispersi dan Flokulasi
• - Dalam emulsi, dispersi partikel padatan dalam
  suatu larutan dimana padatan tersebut bersifat
  tidak larut distabilkan menggunakan lapisan
  surfaktan (dispersing agent) pada antarmuka
  antara dua fasa yang menghasilkan pembatas
  elektrik sehingga mencegah bersatunya
  partikel- partikel padatan yang terdispersi.
• - Pengurangan atau penghilangan pembatas
  elektrik menyebabkan terjadinya flokulasi.
• Adhesion Promotion
• - Adhesi antara 2 fasa immiscible tergentung
  pada kekuatan interaksi antara dua molekul
  berbeda yang berhadapan saling berseberangan
  antarmuka antara dua molekul tersebut.
• - Makin kuat interaksi antara dua molekul
  tersebut, makin besar gaya adhesi antara dua
  fasa tersebut.

24
Proses Pembusaan
25

• Solubilisasi pelarut yang bersifat tak larut
  (solvent-insoluble material)
• - Diperlukan untuk melarutkan air dengan pelarut
  yang tidak dapat larut dengan air.
• - Solubilisasi pelarut yang bersifat tidak larut
  dalam air tergantung pada kehadiran micelle
  surfaktan dalam fasa pelarut, dengan bagian
  hidrofobik dari micelle surfaktan berada di
  bagian dalam.
• - Contohnya melarutkan air ke bahan bakar
  pesawat terbang untuk mencegah terbentuknya
  formasi kristal es di saluran bahan bakar pada
  suhu di bawah titik beku air.
• Hydrotropy
• - Karakteristik yang sama atau menyerupai
  molekul surfaktan yang mampu meningkatkan
  kelarutan berbagai zat terlarut dalam suatu
  pelarut.
• Peningkatan viskositas
• - Viskositas fase larutan ditingkatkan dengan
  meningkatkan fraksi volume bahan terlarut
  (solute) dalam larutan
• - Merupakan fungsi dari micelle dalam sistem,
  bahkan lebih bergantung pada struktur micelles
  surfaktan yang terbentuk.

26
Nilai Tambah Produk Turunan Kelapa Sawit
27
Persentase Pasar Surfaktan
Sumber www.chemsoc.org
28
ROADMAP SURFAKTAN
29
Diagram Oleokimia Dasar dan Turunannya
30
POHON INDUSTRI KELAPA SAWIT
31
APLIKASI SURFAKTAN PADA INDUSTRI
32
INDUSTRIAL APPLICATION OF SURFACTANTS
33

• Agrochemical

• Biasanya digunakan surfaktan nonionik dan
  memiliki cabang hidrofobik.
• Nilai HLB berkisar antara 9 - 14
• Umumnya surfaktan digunakan di bawah atau
  mendekati nilai CMC-nya, dengan tujuan untuk
  mencegah solubilisasi bahan aktif yang dapat
  menurunkan aktivitas biologis.
• Produk berbentuk bubuk (wettable powder) dan
  larutan suspensi (suspension concentrate)

Tabel. Minimum nilai tegangan permukaan larutan
beberapa jenis surfaktan
Surfaktan Minimum tegangan permukaan (dyne/cm)
Nonylphenol ethoxylate (9 EO) 29,1
Lauryl alcoohol ethoxylate (9 EO) 32,2
Tall oil fatty acid ethoxylate (10 EO) 33,5
Tridecyl alcohol ethoxylate (8-9 EO) 27,5
Sodium di (2-ethylhexyl) sulfosuccinate 25,5
Trisiloxane ethoxylate (8 EO), CH3-terminated 21,0
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
34
Tabel. Surfaktan pada produk berbentuk bubuk
(wettable powder)
Surfaktan Fungsi Utama
Dodecylbenzene sulfonate Wetting
Dioctylsulfosuccinate Wetting
Sodium alkylnaphthalene sulfonate Wetting
Naphthalenesulfonate-formaldehyde condensate Dispersing
Ethoxylated tristyrylphenol sulfate Dispersing
Sodium lignosulfonate Dispersing
Tabel. Surfaktan pada produk berbentuk larutan
suspensi (suspension concentrate)
Surfaktan Fungsi Utama
Sodium dodecylbenzene sulfonate Wetting
Dibutyl and di-isopropyl naphthalene sufonate Wetting
Dioctyl or dinonylphenolsulfosuccinate Wettaing
N-methyl oleyl taurate Wetting and Dispersing
Naphthalene sulfonate-formaldehyde condensate Dispersing
Lignosulfonate Dispersing
Dodecyldiphenylether disulfonate Dispersing
Ethoxylated (6-12 EO) nonylphenol phosphate ester Wetting and Dispersing
Ethoxylated (14-16 EO) tristyrlphenol phosphate sodium salt Wetting and Dispersing
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).aaaa
35

• Keuntungan produk berbentuk larutan suspensi
  (suspension concentrate) dibandingkan bubuk
  (wettable powder)
• Lebih mudah digunakan karena sudah terdispersi
  dalam air
• Lebih mudah didispersikan ke produk aplikasi
• Dalam penggunaanya tidak dihasilkan debu
• Volume kemasannya lebih rendah
• Lebih mudah dilarutkan dan menghasilkan bentuk
  suspensi yang stabil bila dilarutkan dengan air.

36

• Emulsion Polymerization

• Surfaktan merupakan bahan yang diperlukan pada
  proses polimerisasi emulsi, yaitu sebagai
• - monomer emulsifier dan penstabil lateks.
• - sebagai media transfer panas
• - menjaga stabilitas dispersi partikel polimer
  yang mengembang.
• Utamanya digunakan surfaktan anionik.
• Surfaktan nonionik umumnya digunakan sebagai
  emulsifier sekunder.
• Grup ionik pada molekul surfaktan menjaga
  stabilitas emulsi monomer/air dan mengontrol
  distribusi ukuran partikel dengan cara
  menstabilkan dispersi partikel.

37
Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk berbagai
monomer
Monomer Surfaktan yang Digunakan
Styrene, butadiene Dodecylbenzene sulfonate, dodecyldiphenyl ether disulfonate
Vinyl chloride Partially hydrogenated fatty acid soap, sodium lauryl sulfate
Styrene/butadiene Fatty acid soap, dodecylbenzene sulfonate, dodecyldiphenyl ether disulfonate, polyoxyethylenated (9-14 EO) octylphenol
Methyl or butyl ester of acrylic/methacrylic acid Sodium lauryl sulfate octyl, nonylphenol ether (4-10 EO) sulfate
Methacrylic acid/acrylic acid Sodium C12-C14 ether (4-8 EO) sulfate, dodecylbenzene sulfonate
Styrene/butyl acrylate Nonyl/octyl phenol polyoxyethylene (9-15 EO) sulfate sodium polyoxyethylene (4-10 EO) lauryl ether sulfate, sodium or ammonium C12-C14 ether (2-10 EO) sulfate, polyoxyethylene (30-50 EO) octyl/nonylphenol
Vinyl, vinyl acetate, vinyl acetat/butyl acrylate Sodium polyoxyethylene (30-50 EO) nonylphenol ether sulfate, sodium polyoxyethylene (30-50 EO) lauryl ether sulfate, polyoxyethylene (30-50 EO) octyl/nonylphenol
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
38

• Metal Cleaning

• A. Immersion Cleaning
• Metode bagian logam yang akan dibersihkan
  direndam dalam larutan deterjen dan diagitasi
  selama beberapa waktu. Pengotor berupa minyak,
  lilin (wax), dan gemuk (grease)
• Kinerja surfaktan yang disyaratkan
• - Good equilibrium wetting
• - Efektif menurunkan tegangan permukaan dan
  antarmuka minyak/air
• - Mampu membentuk emulsi yang stabil
• - Mencegah redeposisi pengotor
• - Stabil dan kompatibel pada kondisi basa dan
  asam
• - Mencegah korosi (corrosion inhibition)
• Jenis surfaktan yang digunakan surfaktan
  anionik atau campuran surfaktan anionik-nonionik.

39
Tabel. Surfaktan yang digunakan pada proses
immersion metal (alkali)
Surfaktan Anionik - Ethoxylated (4-10 EO) nonylphenol phosphate ester - Ethoxylated (4-9 EO) linear (C8-C10) alcohol phosphate ester - Ethoxylated (9-12 EO) dinonylphenol phosphate ester
Surfaktan Nonionik - Nonylphenol ethoxylate (5-12 EO) - Octylphenol ethoxylate (5-10 EO) - Linear (C9-C11) alcohol ethoxylate (5-12 EO) - Branched (C13-Oxo) alcohol ethoxylate (9-12 EO) - Tertiary dodecyl (branched) thioethoxylate (6-10 EO)
Surfaktan Amfoterik - Sodium acylamido aminopropionate - Sodium acylamido aminohydroxypropyl sulfonate
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
40

• B. Spray Cleaning
• Metode larutan pembersih disirkulasikan
  menggunakan pompa dan disemprotkan melalui inlet
  (nozzle) ke bagian yang akan dibersihkan.
• Larutan (deterjen) pembersih yang digunakan
  harus bersifat sangat rendah busa dan dapat
  dibersihkan dalam waktu sangat singkat.
• Syarat surfaktan yang digunakan sangat rendah
  busa hingga tanpa busa.
• Surfaktan yang sesuai surfaktan nonionik dan
  amfoterik yang rendah busa.
• Contoh nonylphenol ethoxylate (7-12 mol EO),
  linear alcohol ethoxylate (7-12 mol EO)

41

• Pulp and Paper

A. Deresination - Merupakan proses pemisahan
resin dari pulp kayu. - Surfaktan digunakan
untuk mencapai efek pembasahan oleh larutan
basa dan membentuk emulsi resin dengan
air. - Jenis surfaktan yang digunakan
ethoxylated nonionik, ethoxylated phosphate
ester (anionik). - Anionik lainnya seperti
sulfate dan sulfonate tidak digunakan karena
kelarutan dan kemampuan emulsinya rendah dalam
media basa. B. Paper Deinking - Digunakan pada
proses daur ulang kertas bekas. - Kinerja
surfaktan yang diperlukan memberi efek
pembasahan (wetting) dan sifat dispersi yang
sangat baik pada partikel tinta yang akan
dipisahkan dari serat kertas, serta stabil
terhadap hidrolisis. - Jenis surfaktan yang
digunakan surfaktan nonionik
42
Tabel. Surfaktan yang digunakan pada proses
deresinasi pulp
Surfaktan Anionik - Ethoxylated (6-10 EO) nonyl/octylphenol phosphate ester - Ethoxylated (4-8 EO) linear (C8-C10) alcohol phosphate ester - Ethoxylated (8-12 EO) dinonylphenol phosphate ester
Surfaktan Nonionik - Polyoxyethylene (9-15 EO) nonyl/octylphenol - Polyoxyethylene (12-20 EO) dinonylphenol - Polyoxyethylene (10-15 EO) dodecylphenol - Polyoxyethylene (10-15 EO) tridecyl (Oxo) alcohol
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
43
Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk
washing-deinking
Surfaktan HLB Cloud point, oC (0,5-1,5 NaOH) Draves wetting,sec, 40oC (1 NaOH)
Octylphenol ethoxylate (9 EO) 13,0 54 - 56 9
Octylphenol ethoxylate (11 EO) 13,5 68 - 72 12
Octylphenol ethoxylate (9 EO) 13,0 60 - 63 8
Lauryl alcohol ethoxylate (7 EO) 12,0 48 - 50 18
Linear (C9-C11) alcohol ethoxylate (6 EO) 12,5 46 - 48 8
Branched (C11-C15) secondary alcohol ethoxylate (9 EO) 13,5 56 - 58 9
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
44

• Konstruksi

A. Glass Fiber Mat - Glass fiber bersifat tidak
larut sempurna dalam air, walaupun telah
dibantu dengan pengadukan. - Sifat surfaktan
yang diperlukan dispersibility dan wettability.
- Karena glass fiber sedikit bermuatan negatif,
maka surfaktan yang sesuai adalah surfaktan
berbasis amine. B. Beton - Surfaktan sebagai
plastisizer, digunakan untuk meningkatkan daya
kerja semen dengan cara mengurangi air
sehingga viskositas berkurang. - Surfaktan
sebagai pengontrol jumlah udara di dalam beton,
meningkatkan resistansi freeze-thaw,
menurunkan densitas dan meningkatkan daya
kerja. - Surfaktan harus kompatibel dan stabil
dalam lingkungan basa serta toleran dan tetap
efektif terhadap berbagai ion logam (Al, Fe, Ca,
Si). - Digunakan surfaktan anionik dengan
densitas muatan yang tinggi (sulfate dan
sulfonat) dan memiliki rantai alkyl pendek.
45
Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk Dispersi
Glass Fiber Pada Pembuatan Uniform Glass Fiber
Mats
Surfaktan Keterangan
R N(CH3)2O- R C16 - C18 R C15 CO NH CH2CH2- hingga C7 CO NH CH2CH2- m 9 - 15, n 2 m 8 - 10, n 3 x 12 - 15, y 2 - 4
R1 N(CH2CH2OH)2O- R C16 - C18 R C15 CO NH CH2CH2- hingga C7 CO NH CH2CH2- m 9 - 15, n 2 m 8 - 10, n 3 x 12 - 15, y 2 - 4
R N (CH2CH2O)mHn R C16 - C18 R C15 CO NH CH2CH2- hingga C7 CO NH CH2CH2- m 9 - 15, n 2 m 8 - 10, n 3 x 12 - 15, y 2 - 4
R N (C3H7O)x (C2H4O)y H2 R C16 - C18 R C15 CO NH CH2CH2- hingga C7 CO NH CH2CH2- m 9 - 15, n 2 m 8 - 10, n 3 x 12 - 15, y 2 - 4
R N (CH3)2CH CH (OH) CH2 SO3- R C16 - C18 R C15 CO NH CH2CH2- hingga C7 CO NH CH2CH2- m 9 - 15, n 2 m 8 - 10, n 3 x 12 - 15, y 2 - 4
Tabel. Surfaktan yang digunakan untuk beton
Surfaktan Karakteristik
Lignosulfonate Dispersing
Sodium butyl or isopropyl naphthalene sulfonate Wetting
Sodium naphthalene sulfonic acid-formaldehyde condensate Dispersing
Sodium alkyl (branched C8-C10) sulfate Wetting dan dispersing
Sodium alkyl (C6-C10) ethoxy (2-4) sulfate Foaming and air entrainment
Rosin acid soap Foaming and air entrainment
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
46
C. Papan Gipsum - Surfaktan digunakan sebagai
bahan pembusa (foaming agent) dan untuk
mengurangi air (plasticizing) - Surfaktan harus
bersifat sangat good foaming dalam udara/larutan
air yang tinggi kandungan alkali dan ion
logamnya. - Surfaktan yang digunakan sulfated
anionik, dengan rantai alkil C6-C11. D.
Aspal - Aspal bersifat padat pada suhu kamar
dan nonpolar. - Surfaktan berfungsi rangkap
(1) mengurangi tegangan antarmuka aspal/air
sehingga aspal dapat diemulsikan dalam air,
kemudian (2) saat emulsi aspal/air kontak
dengan rangka jalan (road-building aggregate),
emulsi membasahi dan menyerap ke dalam rangka
pada bagian hidrofobik. - jenis surfaktan yang
digunakan surfaktan kationik, dengan rantai
alkil C12-C20.
47
Tabel. Surfaktan yang digunakan pada industri
papan gipsum
Surfaktan Waring blender foam ht, cm in 4 brine
R O(C2H4O)2-4SO4- Na R (OC2H4)4-6 O P(O) (OH)2 Mono/di 9010 R C6-C11 14 - 16 12 - 16
Tabel. Surfaktan yang digunakan pada emulsi aspal
Surfaktan Kationik
RCONHCH2CH2NH3 X-
R NH2CH2CH2 NH3 2X-
R NH2CH2CH2CH2NH32X-
R N(CH3)3Cl-
R CONHCH2CH2 N(CH3)3X-
R N(CH2CH2OH)2
R N(O-)(CH3)2
R C4 - C18 X- Cl-, Br-, CH3SO4-
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
48

• Lapangan Minyak

• Proses rekoveri minyak bumi dari formasi bawah
  tanah, umumnya dilakukan peretakan atau
  pemecahan batuan yang mengandung minyak bumi
  untuk menciptakan arus saluran.
• Surfaktan diperlukan untuk memecah
  water-bearing zone yang terbentuk akibat
  tingginya viskositas, dan mencegah formasi air
  agar tidak merembes ke sumur bor saat sumur
  diproduksi.
• Jenis surfaktan yang digunakan surfaktan
  kationik, dengan rantai panjang C18-C22 dan
  linear.
• Surfaktan digunakan pada konsentrasi yang
  rendah (lt5)
• Makin panjang rantai hidrokarbon (C20-C22),
  makin tinggi viskositas dan makin rendah
  sensitifitas viskositas terhadap suhu di lapangan
  minyak (gt 93 oC atau 200 oF)

49
Tabel. Surfaktan yang digunakan pada larutan
fracturing
Surfaktan Viskositas 100-1 s/shear rate at 5 (by wt)
C16H33N(CH3)3 . CH2(COO-)2 87
C18H37 N(CH3)3 . HOCH2C6H4COO- 90
C18H37 N(CH3)3 . CH2(COO-)2 110
R N (CH3)3 . CH2(COO-)2 140
RN(CH2CH2OH)2CH3Cl- 180
R C22
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
50

• Firefighting Foam

• Busa berperan penting dalam memadamkan api
  karena bahan bakar, dengan cara mengurangi
  densitas air relatif terhadap minyak atau bensin
  dan mencegah terjadinya kontak bahan bakar
  dengan oksigen di udara.
• 3 karakteristik surfaktan yang diperlukan
• - mampu membasahi dan menyebarkan busa secara
  menyeluruh ke bahan bakar (menciptakan
  penghalang)
• - Memiliki kekuatan pembusaan dan stabilitas
  busa dalam air sadah dan air garam
• - emulsifikasi minyak/air yang lemah
• Surfaktan yang digunakan umumnya merupakan
  campuran dari berbagai jenis surfaktan, namun
  yang utama digunakan adalah C6-C10
  fluorosurfaktan, baik berupa surfaktan amfoterik
  maupun anionik.

51
Tabel. Fluorosurfaktan yang digunakan pada
hydrocarbon firefighting foam
Fluorosurfaktan
C6-10F13-21CH2CH(OCO CH3) CH2 N (CH3)2 CH2COO-
C8H17CH2CH2S CH2CH2CONH C(CH3)2 CH2SO3- Na
C6-10F13-21CH2CH2N(CH3)3 CH3SO4-
C6-10F13-21SO2N(CH2 CH2) C3H6N(CH3)3. CH3SO4-
C2F4CONH C3 H6N(CH3)2 CH2 CH2 CO2-
C8F17CH2CH2 S CH2 CH2 COO-Li
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
52

• Tekstil

• Surfaktan digunakan sebagai antistatic agent
  untuk serat tekstil
• Jenis surfaktan utama yang digunakan
  surfaktan anionik

Tabel. Surfaktan yang digunakan sebagai
antistatic agent
Surfaktan Anionik - Ethoxylated (6-10 EO) dodecylphenol phosphate ester - Ethoxylated (5-10 EO) linear (C10-C16) alcohol phosphate ester - Ethoxylated (5-10 EO) tridecylalcohol phosphate ester - Ethoxylated (0-4 EO) alkyl (C12-C14) sulfate
Surfaktan Nonionik - Ethoxylated (15-20 SEO) castor oil sorbitan monolaurate - Ethoxylated (5-10 SEO) sorbitan monolaurate
Surfaktan kationik - Ethoxylated (6-12 mol SEO) tallow amine)
Sumber Rosen and Dahanayake (2000).
53

• Industrial Water Treatment

• Polielektrolit sintetis yang bersifat larut air
  diperlukan pada proses pengolahan dan purifikasi
  air limbah industri.
• Polielektrolit yang digunakan adalah yang
  memiliki muatan positif, mengingat partikel
  limbah padat di industri bermuatan negatif.
• Polimer yang sering digunakan adalah kopolimer
  dari monomer amine.
• Polimer dibuat dengan cara teknologi
  polimerisasi emulsi, dimana monomer
  dipolimerisasi dalam sistem emulsi air/paraffinic
  oil.

54

• Industri Logam

• Metalworking fluid (MWF) digunakan untuk
  pelumasan dan pendinginan selama berlangsung
  operasi pemotongan logam.
• Surfaktan digunakan dalam MWF sebagai
  emulsifier, lubricant, dispersant, wetting
  agent, bahkan sebagai corrosion inhibitor.
• MWF dikelompokkan atas 4 macam , yaitu straight
  oil, soluble oil, semi- synthetic, dan synthetic.
• jenis surfaktan yang digunakan surfaktan
  anionik, berupa garam dari fosfat ester dan asam
  lemak, dengan rantai alkil C12-C18
• Surfaktan mampu membentuk kompleks yang sangat
  kuat dengan metal hingga membentuk monomolecular
  film, dengan gugus hidrofobik berorientasi
  menjauhi permukaan logam.
• Untuk soluble oil dan semi-synthetic oil
  digunakan surfaktan nonionik atau anionik.

55

• Plastik

A. Antistatic Agent - Syarat surfaktan yang
digunakan memiliki kemampuan migrasi ke
permukaan plastik dengan orientasi grup
hidrofilik yang polar diarahkan ke udara untuk
membentuk ionic film di permukaan plastik,
kompatibel dengan plastik stabil
terhadap panas hingga suhu gt260 oC (500 oF)
resistant terhadap dekomposisi, volatilisasi, dan
oksidasi. - Jenis surfaktan yang digunakan
surfaktan anionik, jenis phosphate ester.
B. Slip and Mold Release Agent - Syarat
surfaktan yang digunakan kompatibel dan larut
dalam resin pada suhu tinggi. - Fungsi untuk
mengurangi surface tackiness dan mencegah
permukaan agar tidak saling melekat.
56
- Jenis surfaktan yang digunakan alkanolamida
dan surfaktan jenis phosphate ester, rantai
panjang C18-C22. - Bila stabilitas warna dan
suhu tidak diperlukan digunakan amida rantai
alkil tidak jenuh (oleat, linoleat,
euracyl). C. Defogging Agent - Seringkali
plastik berembun akibat penetrasi lampu atau
cahaya, jika digunakan untuk mengemas produk
pangan akan berpengaruh buruk terhadap pangan
dan penerimaan konsumen. - Surfaktan yang umum
digunakan surfaktan jenis polyoxyethylenated
atau polyhydroxylated dengan rantai alkil
C9-C12. Lebih disukai apabila memilki
struktur aromatik pada gugus hidrofobiknya.
57
TERIMA KASIH