Peranan Surfaktan pada Proses Deinking Flotation

Surfaktan merupakan zat pengaktif permukaan yang banyak digunakan dalam berbagai proses industri dan pembuatan produk. Salah satu fungsi dari sistem surfaktan ini adalah untuk membersihkan partikel tinta dari serat kertas, menstabilkan partikel, mengagregasi partikel-partikel yang tersebar dan atau memodifikasi sifat permukaan pada pembersihan partikel tinta, dan untuk meningkatkan pembersihan tinta pada tahap flotasi. Meskipun dispersan dan collector tidak perlu digunakan dalam beberapa pulp, frother atau foaming agent banyak digunakan untuk menghasilkan lapisan busa yang stabil untuk membersihkan partikel-partikel tinta. Surfaktan yang digunakan dalam deinking (penghilangan/pembersihan tinta) dapat dikategorikan sebagai foaming agent/frother, dispersan, kolektor (collector), dan defoamer. Kebanyakn surfaktan meiliki peran ganda dan dapat memeberikan efek positif atau negatif pada proses deinking. Karena itulah, formulasi surfaktan untuk flotasi deinking pada kertas daur ulang memerlukan beberapa aspek untuk dipertimbangkan.

Penggunaan Surfaktan dalam Flotasi Penghilangan Tinta
Meskipun nilai HLB, titik kekeruhan, konsentrasi misel kritis (CMC), dan struktur yang detail merupakan parameter yang digunakan untuk karakterisasi surfaktan, hal-hal tersebut tidak dapat digunakan sebagi faktor utama dalam memilih sebuah surfaktan untuk flotasi penghilangan tinta. Kondisi penghilangan tinta, seperti kesadahan air, pH, dan temperatur, berbeda dalam setiap kertas daur ulang. Sebagai hasilnya, sebuah formulasi surfaktan yang bekerja dengan baik pada satu proses dapat bekerja pada proses lainnya (Zhao, 2004).

Agen Dispersi dan Agen Anti-Redeposisi
Dispersan berperan dalam pemisahan partikel-partikel tinta dari permukaan serat dan menghindari redeposisi pada pemisahan partikel tinta pada serat selama flotasi penghilangan tinta. Surfaktan nonionik seperti, alkohol linear etoksilat, alkil fenol etoksilat, asam lemak etoksilat, oligoetilen-oksida alkil eter, dan polietilenoksida alkil eter, secara luas digunakan dalam gilingan penghilangan tinta sebagai dispersan karena mereka dapat berfungsi secara mandiri, mereka tidak dipengaruhi oleh kesadahan air, dan bagian hidrofilik-hidrofobiknya dapat menjadi sangat mudah dikendalikan melalui sintesis kimia (Zhao, 2004).
Dispersan dapat menurunkan tegangan permukaan pada media bubur kayu, dengan demikian dapat meningkatkan kemampuan pembasahan (wettability) pada tinta pelapis serat dan mempermudah pelepasan tinta pada serat. Rao dan Stenius serta Pirttinen dan Stenius menyatakan bahwa surfaktan nonionik, seperti polietilenoksida alkil eter dan senyawa yang dimodifikasi pada jenis surfaktan ini, mampu membantu pelepasan pencetakan partikel-partikel tinta dari kertas koran. Dispersan dapat melarutkan pertikel-partikel tinta yang lepas dan membuat emulsi satbil yang tidak dapat kembali dengan cepat ke serat. Kerena dispersan menyediakan partikel-partikel tinta dengan kimia permukaan pelarutan sebagai penyerap surfaktan, jenis bahan kimia ini dapat memberi pengaruh interaksi yang kurang baik dengan kompleks sabun kalsium hidrofobik dan terjadi pada efisiensi flotasi yang sangat rendah. Sehingga, dispersan harus digunakan secara hati-hati dalam sistem flotasi yang menggunakan sabun asam lemak sebagai pengumpul (collector) (Zhao, 2004).
Salah satu penggunaan surfaktan yang umum dalam proses flotasi penghilangan tinta adalah sabun asam lemak. Secara umum, asam lemak bereaksi dengan on kalsium dalam sistem membentuk sabun kalsium dan teradsorb ke dalam permukaan tinta dan memeberikan aksi sebagai collector. Sistem sabun asam lemak pada umumnya merupakan dispersan yang tidak baik. Sistem tersebut dapat berfungsi sebagai dispersan hanya jika terdapat asam lemak bebas dalam suspensi pulp (Zhao, 2004).

Pengumpul (Collector)
Seperti nama yang telah disebutkan, funsi dari collector adalah untuk mengagregasi partikel-partikel tinta yang sangat kecil yang dilepaskan dari serat melalui pulping action. Partikel-partikel ini menjadi lebih efisien untuk dibersihkan melalui penikan gelembung udara yang diinjeksikan oleh unit flotasi. Range ukuran pertikel optimal untuk flotasi penghilangan tinta adalah 10 sampai 100 µm. akan tetapi, sebelum collector ditambahkan kebanyakan partikel tinta ukurannya jauh lebih kecil dari 10 µm. collector dapat dibuat dari bahan yang terbentuk secara alami, seperti sabun asam lemak, secara sintetis seperti polietilen oksida dan kopolimer polipropilen oksida, dan campuran seperti asam lemak etoksilat, bahan-bahan tersebut diperlukan untuk menyeimbangkan efek pada collector di salah satu dispersan-dispersan tersebut dalam flotasi penghilangan tinta, ika menggunakan dispersan (Zhao, 2004).
Asam lemak sering digunakan sebagai collector karena kemampuannya membentuk tinta-afinitif sabun dengan ion kalsium. Molekul amfoterik dengan 16-18 rantai karbon ini dihasilkan selama hidrolisis ester-NaOH (saponifikasi) pada aditif trigliserida. Gugus akhir asam siap untuk memebentuk kompleks denagn adanya ion kalsium dengan pulper untuk membentuk endapan sabun kalsium. Sabun ini akan secepatnya berikatan dengan partikel tinta yang lepas, dengan demikian membuat mereka hidrofobik. Penambahan ion-ion kalsium dengan media pulping memberikan netralisasi muatan pada partikel tinta. Kompleks sabun-tinta akan mengalami heterokoagulasi dengan kompleks yang hampir sama dan akhirnya dapat membentuk agregat partikel-partikel tinta dengan range ukuran kemampuan flotasi 10 sampai 100 µm. karena itulah, semua ukuran dari agregat heterokoagulat juga merupakan sebuah fungsi pengecilan gaya yang ada dengan pulper. Gaya ini mampu menganggu agregat yang lebih besar dan dengan demikian membuat ukuran rata-rata pertikel dengan sistem partikular. Dalam hal ini juga ditemukan bahwa tanpa ikatan rangkap dalam rantai karbon pada asam lemak, seperti asam stearat, membantu pembersihan tinta dari serat (fungsi dispersi) ketika ada ikatan rangkap, seperti asam linoleat, membantu dalam flotasi 9fungsi collector. Formulasi dengan persentase asam stearat yang tinggi memberikan hasil flotasi penghilangan tinta yang terbaik (Zhao, 2004).
Sekarang ini, sabun asam lemak secara luas digunakan dalam penghilangan tinta kertas koran dan majalah tua (ONP-OMG). Formulasi sabun kalsium-asam lemak sedang dipertimbangkan untuk menjadi sistem kolektor yang lazim dalam industri baru-baru ini, dan secara komersial tersedia agen penghilang tinta yang ditemukan. Meskipun formulasi sabun asam lemak secara luas digunakan dalam flotasi penghilangan tinta, ia masih memiliki efek yang tidak baik pada saat penghilangan tinta. Secara umum, ion-ion kalsium perlu ditambahkan untuk mengubah sabun asam lemak menjadi sabun kalsium. Karena itulah, ion-ion kalsium dipercaya dapat menyebabkan masalah deposisi pada mesin pembuat kertas dan peralatan lain dalam pabrik penghilang tinta (Zhao, 2004).


Frother (Penghasil Busa)
Fungsi Frother adalah untuk membentuk lapisan busa di atas sel flotasi untuk pembersihan tinta. Penghasil busa/frother harus digunakan untuk menghasilkan lapisan busa yang stabil untuk membersihkan partikel tinta. Surfaktan nonionik secara luas digunakan sebagai frother dalam flotasi penghilangan tinta karena memiliki kemampuan berbusa dan funsi yang mandiri pada air sadah. Sistem asam lemak dapat berperan tidak hanya sebagai kolektor tetapi juga sebagai frother dan dispersan dalam flotasi penghilangan tinta hanya ketika terdapat sebagai asam lemak bebas dalam suspensi pulp (Zhao, 2004).
Efisiensi pembersihan tinta tergantung pada beberapa faktor seperti kemampuan untuk memisahkan partikel tinta dari serat kertas, kemungkinana adanya tebrakan antara partikel tinta dengan permukaan gelembung udara, dan kontak permukaan yang spesifik antara partikel tinta dengan gelembung udara, stabilitas busa pada pembersihan tinta tahap akhir, dan lain-lain. Seperti yang sudah diketahui, kimia permukaan memiliki peran utama dalam flotasi penghilangan tinta. Efisiensi pembersihan tinta meningkat dengan meningkatnya stabilitas busa. Ketidakbaikannya adalah saat peningkatan konsentrasi frother dalam suspensi pulp dapat meningkatkan adsorpsi surfaktan oleh partikel tinta sehingga hanya sedikit tinta yang mampu dibersihkan. Karena itu harus digunakan frother dengan konsentrasi yang optimum untuk penghilangan tinta yang efisien (Zhao, 2004).
Terjebaknya serat kertas dalam jaringa gelembung udara secara fisik dan adhesi bagian hidrofobik dari serat pada permukaan gelembung udara berkontribuasi atas hilangnya sejumlah serat dalam flotasi penghilangan tinta. Kita juga menemukan bahwa hilangnya serat dan air secara langsung berhubungan dengan stabilitas dan struktur busa. Secara umum busa dengan struktur yang mengandung sedikit gelembung menyebabkan tingginya kadar serat dan air yang hilang (Zhao, 2004)

Defoamer atau Antifoamer
Karena stabilitas busa, struktur busa, dan dinamika busa merupakan hal yang penting pada penghilangan tinta dan hilangnya serat dan air, terkadang ditambahkan suatu defoamer ke dalam bubur pulp untuk mengontrol stabilitas busa dan strukturnya. Penambahan defoamer dapat menekan pembentukan busa selama proses pembuatan kertas. Surfaktan HLB rendah dan partikel silika hidrofobik bercabang dengan sempurna yang terdispersi dalam minyak silikon merupakan defoamer yang efektif (Zhao, 2004).



Sumber :
Adamsons, Arthur W, (1982), Physical Chemistry of Surface, A wiley-Interscience Publication, United State of America

Daintith, John, (1990), Kamus Kimia Lengkap, Erlangga, Jakarta

Perkins , Warren S,(1998), Dyeing, Printing & Finishing, ATI August 1998

Zhao, Yulin, and J.Y. Zhu, (2004), Paper Recycling, Vol. 14, No. 1, November 2004, USA

http://en.wikipedia.org/wiki