Penjelasan Lengkap Melamin (Pengertian, Sejarah, Sifat Fisis dan Kimia, Pemanfaatan, Bahaya, dan Klasifikasi Proses Pembuatan Melamin, serta Proses Pembuatan Melamin)

اَلسَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُه

(Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakaatuh)

Puji Syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta'ala yang telah memberikan Rahmat, Karunia, Taufik dan Hidayah-nya kepada kita semua sehingga kita masih dapat hidup di Dunia ini, serta semoga kita semua selalu mendapat Inayah dan Lindungan dari Allah Subhanahu Wa Ta'ala. آمِيْن يَا رَبَّ العَالَمِيْنَ “Aamiin ya Rabbal'alamin” ...

Shalawat, Salam serta Taslim kepada sang Revolusioner Dunia, Junjungan Alam Nabi Besar Sayyidina Maulana Muhammad Shallawlahu ‘Alaihi Wasallam yang telah membimbing kita dari zaman Kegelapan dan Kebodohan menuju zaman Terang Benerang, sangat jelas perbedaan antara Hak dan Bathil serta penuh dengan Ilmu Pengetahuan seperti saat ini.

Pada Artikel ini kami akan menjelaskan tentang Melamin yaitu mengenai Pengertian dan Sejarah Melamin, Sifat Fisis dan Kimia Urea dan Melamin, Pemanfaatan Melamin, Bahaya Melamin, Klasifikasi Proses Pembuatan Melamin, serta Proses Pembuatan Melamin. Sebelum masuk ke Materi marilah kita membaca Ta‘awuz : أَعُوذُ بِاللَّهِ مِنَ الشَّيْطَانِ الرَّجِيمِ “A’udzu billahi minasy syaithonir rojiim” dan Basmalah : بِسْمِ اللهِ الرَّحْمٰنِ الرَّحيمِ “Bismillahirraahmanirrahiim” Agar Bacaan yang dibaca menjadi Berkah dan Bermanfaat. آمِيْن يَا رَبَّ العَالَمِيْنَ “Aamiin ya Rabbal'alamin” ...

Pengertian dan Sejarah

Melamin pertama kali dipelajari oleh Leibig pada tahun 1834. Pada saat itu Leibig mendapatkan Melamin dari proses fusi antara potasium thiosianat dengan amonium klorida. Kemudian di tahun 1885 A.W Von Hoffman mempublikasikan struktur molekul Melamin, sebagai berikut :

Struktur Melamin

Selanjutnya Melamin banyak dijumpai pada aplikasi industri untuk proses produksi resin Melamin formaldehid. Pada sekitar tahun 1960, Melamin diproduksi dari dicyanamid. Proses ini berlangsung didalam autoclave pada tekanan 10 Mpa dan suhu 400oC dengan adanya gas amoniakk, sesuai persamaan reaksi berikut:

3 H₂NC(NH)NHCN → 2 C₃N₆H₆

Pada awal 1940, Mackay menemukan bahwa Melamin juga bisa disintesa dari Urea pada suhu 400oC dengan atau tanpa katalis. Sejak saat itu Melamin mulai diproduksi dari bahan baku Urea. Dan penggunaan cyanamid sebagai bahan baku dihentikan pada akhir dekade 1960. Melamin dapat disintesa dari Urea pada suhu 350 – 400oC dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

6 H₂N – CO – NH₂ → C₃N₃(NH₂)₃ + 6 NH₃ + 3 CO₂

Reaksinya bersifat endotermis membutuhkan 629 KJ per mol Melamin. Secara garis besar proses pembuatan Melamin dapat diklasifikasikan menjadi 2, dimana masing-masing proses terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap sintesa, recovery dan pemurnian Melamin serta pengolahan gas buang.

Melamin adalah basa organik dengan rumus kimia C₃H₆N₆. Zat ini merupakan trimer dari cyanida. Bersama dengan formaldehid Melamin digunakan untuk memproduksi resin Melamin, plastik yang sangat tahan panas, dan busa Melamin, produk polimer pembersih. Melamin merupakan metabolit dari cyromazine, salah satu senyawa pestisida.

Sifat - Sifat Urea dan Melamin

1. Sifat fisis Urea

Rumus molekul : NH₂CONH₂

Bobot molekul : 60,06 g/mol

Titik leleh : 140oC

Titik didih : 195oC

Bentuk : Prill

Bulk density : 0,74 g/cc

Spesific gravity : 1,335 (solid) g/cc

2. Sifat kimia Urea

a. Bereaksi dengan formaldehid membentuk monometiloUrea dan dimetiloUrea tergantung dari perbandingan Urea dan formaldehid.

b. Pada tekanan vakum dan suhu 180 – 190oC akan menyublim menjadi ammonium cyanat (NH4OCN).

c. Pada tekanan tinggi dan adanya amoniak akan berubah menjadi cyanic acid dan cynuric acid.

3 (NH2)2CO → 3 HOCN + 3 NH3

3 HOCN → (NCOH)3

d. Dalam amoniak cair akan membentuk Urea-amoniak CO(NH2)2.NH2, yang terdekomposisi pada suhu diatas 45oC.

3. Sifat fisis Melamin

Rumus molekul : C₃N₆H₆

Bobot molekul : 126,13 g/mol

Titik leleh : 354^oC

Panas pembentukan (25^oC) : 71,72 kJ/mol

Panas pembakaran (25^oC) : -1976 kJ/mol

Densitas : 1,573 g/cm³

Kapasitas panas (Cp)

a. Pada 273 –353 K : 1470 J/kg K

b. Pada 300 – 450 K : 1630 J/kg K

c. Pada 300 – 550 K : 1720 J/kg K

Kelarutan dalam suhu 300^oC dalam gr/100 ml pada :

a. Etanol : 0,06 g/100 cc

b. Aceton : 0,03 g/100 cc

c. Air : 0,5 g/100 cc

Entropi (25^oC) : 149 J/K mol

Energi gibbs (25^oC) : 177 kJ/mol

Entropi pembentukan (25^oC) : -835 J/K mol

Temperatur kritis : 905,56oC

Tekanan kritis : 99,47 atm

4. Sifat kimia Melamin

a. Hidrolisa dengan Basa

Jika direaksikan dengan NaOH akan membentuk ammeline/ammelide.

b. Pembentukan garam

Melamin adalah basa lemah yang akan membentuk garam jika bereaksi dengan asam organik maupun anorganik. Dimana kelarutan garam Melamin tidak terlalu tinggi jika dibandingkan dengan Melamin bebas.

c. Reaksi dengan aldehid

Melamin bereaksi dengan aldehid membentuk bermacam-macam produk yang paling penting adalah reaksi dengan formaldehid membentuk resin.

Me(NH₂)3 +6 CH₂O → Me(N(CH2OH)₂)₃

Me adalah molekul Melamin dimana semua atom hidrogen yang ada pada Melamin diganti dengan gugus methylol dan menghasilkan produk dari monomethylol sampai hexamethylol Melamin. MethylolMelamin sedikit larut dalam sebagian besar solvent dan sangat tidak stabil karena diikuti oleh reaksi resinifikasi/ kondensasi.

Reaksi:

MeNHCH₂OH + H₂N-Me → MeNHCH₂NHMe + H₂O

2 MeNHCH₂OH → MeNHNH₂OCH₂NHMe + H₂O

Pada kondensasi Melamin produk mempunyai sifat khusus yaitu tahan terhadap panas dan air yang baik.

d. Asilasi

Asilasi Melamin dapat terjadi dengan sejumlah anhidrid melalui tahap triasil.

e. Reaksi dengan amina

Substitusi Melamin dengan gugus alkil pada atom H yang menempel pada gugus N dapat terjadi seperti pada reaksi dibawah ini :

(C₃N₃)(NH₂)₃ + RNH₂ → NH₃ + R(C₃H₃)(NH₂)₂

f. Klorinasi

Klorinasi Melamin yang terjadi cenderung mengganti semua atom hidrogen. Air yang dihasilkan pada reaksi akan menghidrolisa menghasilkan nitrogen triklorida yang berbahaya pada proses klorinasi, Melamin stabil ketika kondisinya kering.

Pemanfaatan Melamin

Kegunaan Melamin diantaranya sebagai bahan baku pembuatan Melamin resin, leather tanning, dan lain-lain. Berikut beberapa sektor industri yang menggunakan bahan baku Melamin :

1. Industri Adhesive

Merupakan industri yang memproduksi adhesive untuk keperluan industri woodworking seperti industri plywood, industri blackboard, industri particleboard.

2. Industri Moulding

Merupakan industri yang diantaranya menghasilkan alat keperluan rumah tangga.

3. Industri Surface Coating

Adalah industri yang menghasilkan cat, tiner, dan dempul.

4. Industri Laminasi

Industri yang menghasilkan furniture. Selain itu Melamin juga banyak dimanfaatkan dalam pembuatan mainan anak-anak. Namun sekarang sudah jarang karena dianggap berbahaya bagi anak–anak.

Bahaya Melamin

Pada pembuatan Melamin, bahan formaldehid yang digunakan cenderung tidak sebanding dengan jumlah fenol. Sehingga terjadi residu, atau formaldehid di dalam senyawa Melamin dapat muncul kembali karena adanya peristiwa yang dinamakan depolimerisasi (degradasi). Dalam peristiwa itu, partikel-partikel formaldehid kembali muncul sebagai monomer, yang bersifat racun.

Contoh kasus bahaya Melamin:

Di China dari 22 juta bayi sebanyak 300.000 di antaranya keracunan susu bermelamin. Jumlah ini melonjak enam kali lipat di banding laporan sebelumnya, yaitu hampir 50.000 bayi. Sebagian besar menderita penyakit ringan karena hanya terdapat butiran seperti pasir atau debu. Mereka ditangani dengan rawat jalan atau tidak tinggal di rumah sakit. Sementara sebagian lainnya terdapat batu yang cukup besar sehingga mengganggu aktivitas buang air dan harus menjalani perawatan di RS, demikian bunyi pernyataan kementerian kesehatan China dalam situs resminya.

Penggunaan zat kimia ini pada proses pembuatan susu dapat membantu meningkatkan kadar protein. Ini dikarenakan Melamin mengandung nitrogen.

Klasifikasi Proses Pembuatan Melamin

Klasifikasi tersebut antara lain:

1. Proses tekanan rendah dengan menggunakan katalis

Proses tekanan rendah dengan katalis menggunakan reaktor fluidized bed pada tekanan atmosferik sampai 1 MPa pada suhu 390 – 410oC. Sebagai fluidizing gas digunakan amoniakk murni atau campuran antara amoniak dan karbondioksida yang terbentuk selama reaksi.. Katalis yang digunakan yaitu silika dan alumina. Melamin meninggalkan reaktor berupa gas bersama dengan fluidizing gas. Kemudian dipisahkan dari amoniak dan karbondioksida dengan quenching gas atau menggunakan air (yang diikuti dengan kristalisasi). Pada proses menggunakan katalis, langkah pertama adalah dekomposisi Urea menjadi asam isocyanat dan amoniak kemudian diubah menjadi Melamin. Ada 4 proses yang biasa digunakan pada proses tekanan rendah, antara lain :

a. Proses BASF (Badische Anilin and Soda Fabrik)

b. Proses Chemie Linz

c. Proses Stamicarbon

d. Proses Osterreichische Stickstoffwerke (OSW)

2. Proses tekanan tinggi (≥8 MPa) tanpa menggunakan katalis

Reaksi yang terjadi pada keadaan bertekanan tinggi dengan tekanan lebih dari 7 MPa dan suhu yang digunakan lebih dari 370oC. Secara umum, lelehan Urea dimasukkan dalam reaktor menjadi campuran lelehan Urea dan Melamin. Proses ini menghasilkan Melamin dengan kemurnian >94 %. Panas yang dibutuhkan untuk reaksi disuplai dengan electric heater atau sistem heat transfer dengan menggunakan lelehan garam panas. Pada proses dengan tekanan tinggi dikenal 3 macam proses, anatara lain:

a. Proses Melamin Chemical Process

b. Proses Mont Edison

c. Proses Nissan

Proses Pembuatan

Proses pembuatan Melamin dengan bahan baku Urea terbagi menjadi tiga tahap, antara lain :

1. Tahap Persiapan Bahan Baku

Bahan baku Urea yang berwujud prill dengan kemurnian 99,3 % berat disimpan di silo. Penyimpanan Urea pada suhu kamar dan tekanan 1 atm. Dari silo penyimpanan, Urea prill diumpankan ke melter untuk dilelehkan pada suhu 140oC dengan tekanan 1 atm. Pada kondisi ini Urea meleleh dan kandungan airnya akan menguap. Lelehan Urea dari melter dipompa ke holding tank, kemudian diuapkan dengan vaporizer. Gas Urea dimasukkan ke reaktor.

2. Tahap Reaksi

Gas Urea pada suhu 140oC dimasukkan ke dalam reaktor fluidized bed dan terdispersi kedalam partikel-partikel katalis yang terfluidisasi karena aliran fluidizing gas dari bawah reaktor. Fluidizing gas berupa campuran gas amoniak dan karbondioksida diperoleh dari off gas yang dihasilkan dari hasil reaksi pembentukan Melamin yang diperoleh dari kondensor 2. Fluidizing gas dari kondensor 2 dialirkan menggunakan blower dipanaskan dengan furnace sampai suhu 395oC, tekanan 2,2 atm, selanjutnya digunakan sebagai fluidizing gas pada reaktor. Reaktor beroperasi pada suhu 395oC, tekanan 2 atm, dan menggunakan katalis alumina, dimana reaksi yang terjadi berlangsung secara endotermis. Kebutuhan panas reaksi disuplai dari lelehan garam yang dialirkan melalui koil di dalam reaktor. Di dalam reaktor terjadi penguraian Urea menjadi Melamin, amoniak dan karbondioksida. Konversi yang diperoleh sebesar 95 % dan yield 95 %. Gas hasil reaksi keluar reaktor pada suhu 395oC, tekanan 2 atm berupa campuran gas Melamin, amoniak, karbondioksida, biuret dan Urea yang tidak bereaksi.

3. Tahap Separasi Produk

Gas hasil reaksi keluar dari reaktor, kemudian didinginkan di heat exchanger sampai suhu 373,45oC. Gas tersebut kemudian masuk ke kondensor 1 untuk memisahkan Melamin dari gas hasil reaksi. Melamin cair dari kondensor 1 dialirkan ke Prilling Tower untuk diubah menjadi fase padat. Melamin yang berubah fase sebanyak 100%, dengan kemurnian 99,9%. Kemudian disimpan dalam silo untuk selanjutnya dilakukan packaging dan bagging, lalu disimpan di gudang dan siap untuk dipasarkan. Gas yang keluar dari kondensor 1 diturunkan suhunya dengan heat exchanger, kemudian masuk ke kondensor 2 untuk diambil Urea yang masih terbawa aliran. Urea cair dari kondensor 2 direcycle ke melter. Gas keluar kondensor 2 sebagian dipurging dan sebagian lagi dialirkan ke reaktor sebagai media fluidisasi.

Alat – alat yang digunakan dalam produksi Melamin:

a. Bucket Elevator

Untuk mengangkut Urea prill ke sillo dan mengangkut Melamin prill ke silo.

b. Pompa

c. Melter

Untuk melelehkan padatan Urea.

d. Reaktor

Sebagai tempat terjadinya reaksi Urea menjadi Melamin, CO2, dan NH3. Jenis reaktor yang digunakan adalah reaktor Fluidized Bed.

e. Heater and Cooler

f. Kondenser

Untuk mengkondensasikan gas yang keluar setelah bereaksi.

g. Separator

Untuk memisahkan gas dan cairan yang keluar dari kondenser 2.

h. Blower

Untuk menaikkan tekanan gas keluar pada kondenser 2 dari tekanan 1 atm menjadi 2,2 atm.

i. Prilling Tower

Digunakan untuk mengubah Melamin cair menjadi Melamin padatan prill.

j. Silo

Ada beberapa silo yang digunakan. Ada yang digunakan untuk menyimpan bahan baku, adapula yang digunakan untuk menyimpan produk Melamin.

k. Vaporizer

Untuk menguapkan Urea sebelum masuk ke dalam reaktor.

Baca Juga:
Penjelasan Lengkap Praktikum Kimia Organik - Identifikasi Gugus Karbonil dan Amina
Penjelasan Asam Sitrat dan Pembuatannya
Penjelasan Lengkap Nitrogen (Sejarah, Pengertian, Proses Pembuatan, Manfaat dan Sifat Nitrogen)
Penjelasan Lengkap Industri Asam Nitrat (Sifat, Cara Pembuatan Senyawa Asam Nitrat dan Dampak Penggunaannya)

Demikian Artikel mengenai Penjelasan Lengkap Melamin (Pengertian, Sejarah, Sifat Fisis dan Kimia, Pemanfaatan, Bahaya, dan Klasifikasi Proses Pembuatan Melamin, serta Proses Pembuatan Melamin), kita akhiri dengan mebaca Hamdallah : اَ الحَمْدُ لِلّٰهِ رَبِّ العَالَمِيْنَ “Alhamdulillahirabbil ’Alamin”.