Makalah Ion Exchange

Resin Penukar Ion

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakan Belakang g Indonesia sebagai salah satu negara berkembang, hingga saat ini tetap melaksanakan pembangunan industri. Meningkatnya jumlah industri tidak hanya memberikan dampak positif, tetapi juga memberikan dampak negatif, misalnya pencemaran lingkungan lingkungan yang diakibatkan oleh limbah industri, yang dapat menyebabkan penurunan penurunan kualitas lingkungan. Dampak pencemaran lingkungan lingkungan yang mungkin timbul akibat limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan industri dapat diketahui dengan mengukur konsentrasi parameter-paremeter parameter-paremeter limbah cair, baik berupa paramater fisik, parameter kimia (organik dan anorganik) ataupun parameter biologi. Air konsum konsumsi si adala adalahh air yang yang memenu memenuhi hi persy persyara aratan tan sebag sebagaim aiman anaa diteta ditetapka pkann Kepmenkes RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002 tanggal 29 Juli 2002 tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum yaitu kadar Fe sebesar 0,3 mg/l. Secara kualitas, ditemukan beberapa penyimpangan penyimpangan terhadap parameter kualitas air bersih, baik kualitas fisik, kimia, biologi, ataupun radioaktif. Penurunan kualitas air diantaranya diakibatkan oleh adanya kandungan besi yang sudah ada pada tanah karena lapisan- lapisan tanah yang dilewati air mengandung unsurunsur kimia tertentu, salah satunya adalah persenyawaan besi. Proses pertukaran ion adalah proses di mana suatu material atau bahan tidak iarut menangkap ion-ion bermuatan baik positif maupun negatif dari suatu larutan dan melepaskan ion-ion bermuatan sejenis ke dalam larutan dalam jumlah yang setara. Bila proses pertukaran telah mencapai titik jenuh, maka dilakukan proses regenerasi dengan tujuan agar kapasitas penukaran material penukar ion dapat kembali seperti semula. Untuk menjadi penukar ion yang efektif, suatu resin penukar ion harus mempunyai ionion yang mudah mudah bertukar dalam struktur struktur yang tidak mudah larut larut dalam dalam air, dan ruangan ruangan yang cukup dalam strukturnya untuk menjamin kebebasan ion-ion bergerak keluar dan masuk dalam matriks bahan.

1

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

1.2 Batasan Batasan Masalah Masalah Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari kinerja bahan resin, menghitung jumlah kadar Ca sisa dan kadar Ca yang terambil serta hubungan mempelajari hubungan kadar Ca dengan jumlah resin. Resin yang digunakan adalah resin kation dan anion. Penukaran ion dilakukan dengan hanya 1 kali dilewati resin. Variabel yang digunakan ialah dosis resin, sedankan parameter yang digunakan adalah konsentrasi Ca

1.3 Tujuan Tujuan Masalah Masalah •

Untuk mempelajari kinerja bahan resin

•

Menghitung Menghitung jumlah kadar Ca sisa dan kadar Ca yang terambil

•

Mempelajari hubungan kadar Ca dengan jumlah resin

2

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Karakteristik Resin Penukar Ion Anek Anekar arag agam am

baha bahann

alam alamia iahh

maup maupun un

sint sintet etik ik,,

orga organi nikk

maup maupun un

anor anorga gani nik, k,

mempe memperag ragaka akann peril perilaku aku pertuk pertukara arann ion, ion, namun namun dalam dalam labora laborator torium ium pene penelit litian ian,, di mana mana keseragam keseragaman an dipenting dipentingkan, kan, penukar penukar ion yang disukai biasanya biasanya adalah adalah bahan bahan sintetik sintetik yang dikenal sebagai resin penukar ion. Resin–resin itu disiapkan dengan memasukkan gugus-gugus terionkan ke dalam suatu matriks polimer organik, yang paling lazim diantaranya ialah Polistirena hubungan silang; suatu resin maksud umum yang lazim ialah resin “ 8 % terhubung silang “, yang berarti kandungan divinilbenzenanya 8 %. Resin–resin itu dihasilkan dalam bentuk manik–manik bulat , biasanya 0,1–0,5 mm, meskipun ukuran–ukuran lain juga tersedia. Untuk menyiapkan suatu resin penukar kation yang lazim, polimer itu disulfonasi untuk untuk memasukkan gugus –SO 3H ke dalam cincin aromatik. Bila disuspensikan dalam air, partikel resin itu akan membengkak karena menyerap menyerap air, yang derajat pembengkakkannya pembengkakkannya dibatasi oleh jauhnya hubungan silang. Ion yang dapat ditukar, yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer, disebut ion lawa lawan. n. Anda Andaik ikan an sutu sutu resi resinn penu penuka karr kati kation on yang yang meng mengan andu dung ng ion ion lawa lawann yang yang dapa dapatt dipertukarkan B +, ditaruh bersentuhan dengan suatu larutan yang mengandung ion A +. Terjadi reaksi pertukaran :

A + + RB

B+

+

RA

Peristiwa adsorpsi gas atau cairan oleh padatan merupakan sebuah fenomena yang sering sering dijumpai dijumpai dalam dalam industri industri kimia. kimia. Adsorpsi Adsorpsi ini biasanya biasanya digunaka digunakann untuk untuk memisahka memisahkann sebagian komponen fasa mengalir (gas atau cairan) melalui penyerapan oleh padatan. Salah satu contohnya adalah penyerapan ion-ion oleh resin yang dikenal sebagai operasi pertukaran ion (ion exchange). Ion-ion dalam fasa cair (biasanya dengan pelarut air) diserap lewat ikatan kimiawi karena bereaksi dengan padatan resin. Resin sendiri melepaskan ion lain (biasanya ion H+ atau ion OH -) sebagai ganti ion yang diserap. Selama operasi berlangsung setiap ion akan dipertukarkan dengan ion penggantinya hingga seluruh resin jenuh dengan ion yang diserap.

3

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Resin adalah suatu senyawa kimia yang memiliki bagian tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan kimia lain dari luar, dengan syarat memiliki sifat yang sama dengan bagian yang lepas tadi. Bagian yang bisa dilepas ini bisa bermuatan negatif dan bisa juga bermuatan positif. Karena dia bermuatan, maka disebutlah ion. Ion yang bermuatan negatif disebut anion, sedangkan ion yang bermuatan positif disebut kation. Resin penukar ion merupakan bahan padat yang mengandung bagian aktif dengan ionion yang tidak dipertukarkan. Penukar ion dapat berupa penukar kation atau penukar anion. Hal ini bergantung bahan aktifnya yang bersifat basa dan dapat menukar anion dan sebaliknya. Pengguna Penggunaanny annyaa dalam dalam analisis analisis kimia misalnya misalnya untuk untuk menghilan menghilangkan gkan ion-ion ion-ion penggang pengganggu, gu, memperbesar konsentrasi jumlah ion-ion renik, proses deionisasi air atau demineralisasi air, memisahkan ion-ion logam dalam campuran dengan kromatografi penukar ion. Berdasarkan jenis ion / muatan yang dipertukarkan, resin dapat dibagi menjadi 2 : 1.

resin penukar kation Mempunyai ion positif yang digunakan untuk exchange

2.

resin penukar anion. Resin penukar anion ini mempunyai gugus samping yang bersifat basa seperti anion primer, sekunder, dan tersier tempat melekatnya anion Xn-. Resin penukar anion dibuat dengan mereaksikan metil hidroksi metil eter dengan senyawa amina. Amina-amina tersier akan menghasilkan resin amonium kwartener yang bersifat basa kuat dan poliamina akan menghasilkan resin berbasa lemah. Bentuk resin ini biasa disingkat dengan R-N+ (CH3)3OH- atau R+-OH-. Dalam menggantikan reaksi pertukaran, anion yang berada dalam larutan menggantikan OH- pada padatan. nR+ - OH- + Xn- à RnX + nOH Dimana : R = gugus fungsional dari resin OH- = gugus alih fungsional Xn- = anion, seperti : Cl -, F-, dll.

Untuk resin penukar anion urutan bertambah kuatnya penyerapan sesuai dengan urutan bertambah kecilnya ukuran ion yang terhidrasi yang biasa dituliskan sebagai berikut:

F- CN- HCO3- Cl- HSO3- OH- Br- NO3- I4

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Resin penukar anion dibagi menjadi dua, yaitu •

resin penukar anion basa kuat Mengandung gugus amonium kuartener, rumus umumnya Res-NR3OH dengan R adalah radikal alifatis atau aril alifatis

•

resin penukar anion basa lemah Mengandung gugus amina tersier dengan rumus umum Res-NO2.

Resin anion dan kation diproduksi dari dasar polimer organik yang sama. Perbedaan terdapat pada kelompok ionizable yang terikat dengan jaringan / ikatan hidrokarbon. Golongan fungsional ini yang menentukan perilaku kimia resin. Resin secara luas digolongkan sebagai kation exchanger asam kuat (contoh SO 3H dengan pK = 1-2) atau asam lemah (OH dengan pK = 9 - 10) dan anion exchanger basa kuat (N + dengan pK = 1 - 2) atau basa lemah (NH 2 dengan pK = 8 - 10). Resin penukar ion merupakan salah satu metoda pemisahan menurut perubahan kimia. Prinsipnya adalah mengganti atau mempertukarkan ion yang terikat pada polimer pengisi resinnya dengan ion yang dilewatkan. Jika disebut resin penukar kation maka kation yang terikat pada resin akan digantikan oleh kation pada larutan yang dilewatkan. Berupa butiran, biasa disebut resin, yang tidak larut dalam air. Dalam strukturnya, resin ini mempunyai gugus ion yang dapat dipertukarkan. Langsung contoh saja : pengolahan air dengan penukar ion untuk produksi uap di dalam sebuah ketel uap. Air umumnya mengandung ion kalsium. Karena terjadi penguapan, konsentrasi kapur di dalam ketel akan meningkat sehingga menimbulkan kerak. Kerak ini akan menyebabkan pemborosan bahan bakar karena menghambat panas. Oleh karena itu kadar kapur harus seminimal mungkin. Salah satu caranya adalah dengan penukaran ion dengan resin yang mengandung gugus natrium. Air dilewakkan ke dalam tumpukan butiran resin . Kita sebut saja resinnya R-Na:

R-Na + Ca++ ----> R-Ca + Na+

Ca+ di air diikat, dan Na + dilepas ke air oleh resin Na tidak menimbulkan kerak karena garam dari Na umumnya larut dalam air. Lama-lama resin akan jenuh dengan kapur (Ca) sehingga kemampuan penukarannya hilang. Sehingga resin perlu diganti. Didalam praktek resin

5

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

tidak perlu dibuang tetapi bisa dicuci Ca-nya dengan penukaran ion juga yaitu dengan larutan garam dapur (NaCl). Jadi dalam penukaran ion, air tidak dimurnikan.

2.2 Proses Ion Exchange Ion Exchange Resin (IER) merupakan resin (plastic berukuran tertentu yang sangat kecil dan berbentuk bulat) terbuat dari Styrene DiVinyl Benzene yang diaktifkan dengan beberapa substansi kimia, yaitu yang umum dikenal adalah strong Kation (oleh gugus sulfonate dan ditempeli ion H + or Na+), strong anion (oleh gugus quartenary ammonium dan ditempeli ion Cl - or OH-). Ion-ion Cl-, OH-, Na+ dan H+ inilah yang bergerak melalui transfer (exchange) antar ion terhadap ion-ion impuritis yang ada di air. Sehingga, contohnya ion H + dari IER akan menggantikan ion Ca2 + yg ada di air. Begitu seterusnya sampai terjadi kejenuhan di badan IER itu sendiri karena ion-ionnya sudah tertukar semua, yg disebut breakthrough capacity (or time). Exchange tersebut terjadi secara kontinyu, bila IER tersebut didesign dalam alat yang bekerja kontinyu dalam suatu kolom dengan air yang mengalir (sebagai driving force) melalui IER bed (contoh: demineralizer unit yang mempunyai kation dan anion unit atau softening unit yang mempunyai hanya kation unit). Dan semakin lama kontak IER dengan air yg diproses tersebut, akan menghilangkan impurities-impuritis air secara simultan, tentunya bila design dan operasi Memang sesuai dengan yang diharapkan. Dan bila IER telah breakthrough, maka perlu diregenerasi dengan substansi asam ataupun basa. IER bekerja secara fisik dan kimiawi. Reaksi pada proses ion exchange bersifat reversibel dan stoikiometrik, dan sama terhadap reaksi fase larutan yang lain. Sebagai contoh:

NiSO4 +Ca(OH)2

Ni(OH)2 + CaSO4 (1)

Pada reaksi ini, ion nikel yang terdapat dalam larutan nikel sulfate ( NiSO 4) ditukar ion kalsium dari molekul calsium hidroksida (Ca(OH) 2). Hal yang serupa terjadi dimana resin yang mengandung ion hidrogen akan mengalami pertukaran dengan ion nikel dalam larutan. persamaan reaksi sebagai berikut:

2(R-SO 3H)+ NiSO4

(R-SO3)2Ni + H2SO4 (2)

6

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

R mengindikasikan bagian organik resin dan SO 3 adalah bagian yang non-mobile dari kelompok ion aktif. Diperlukan 2 resin untuk ion nikel valensi 2 ( Ni +2). Ion ferric bervalensi tiga akan memerlukan tiga resin. Di dalam lingkup pengolahan logam, ion exchange biasanya menggunakan satu kolom yang terdiri dari cation exchange bed dan diikuti dengan anion exchange resin. Efluen biasanya merupakan larutan deionisasi yang dapat di recycle dalam proses seperti rinse water.

2.3 Daya Penukar Ion Kation yang berbeda mempunyai kemampuan untuk menukar kation yang teradsorpsi. Ion divalen biasanya dijerap lebih kuat dan lebih sulit ditukar daripada ion monovalen. Ion Ba

2+

dan NH4+ : •

Ba2+ terjerap kuat oleh koloid tanah, tetapi daya penukarannya lemah. Pertukaran kation menggunakan Ba < jumlah Ba yang diserap.

•

NH4+ terjerap lebih lemah daripada Ba, tetapi daya penukarannya kuat. Pertukaran kation menggunakan NH 4+ > jumlah NH4+ yang diserap.

2.4 Teknologi Resin Penukar Ion Teknologi resin penukar ion ini, dengan mudah sekali dapat digunakan untuk memisahkan dan memurnikan plutonium dan uranium dari bahan bakar bekas. Misalnya dari hasil yang dicapai oleh Navratil dan kawan-kawannya di Argonne National Laboratory,Amerika Serikat2). Mereka menggunakan resin penukar ion dengan nama dagang Dowex-50-X12, Amberlite IRA - 938, Duolite ES-561 dan lain-lain. Dilaboratorium yang sama, oleh Chiarizia3) dan kawan-kawannya telah dikembangkan pula jenis resin yang lain yang mereka beri nama Dimensi Vol.3 No.1 Juni 2000 3Diphonix® yakni asam difosfonik yang diikat dalam kopolimer stirena-difinil-benzenasehingga menjadi sebuah senyawa polimer. Resin ini memperlihatkan afinitas yang tinggi terhadap unsur-unsur aktinida, terutama yang bervalensi empat dan enam, sehingga resin ini dapat digunakan untuk memisahkan dan memurnikan unsur-unsur transuranium (TRU), seperti neptunium, plutonium, amerisium dan kurium dari bahan bakar bekas. Di samping itu, resin ini dapat juga digunakan untuk memisahkan sesium dan stronsium. Penemuan penting lain dalam bidang ini adalah yang dicapai oleh Usuda dan kawankawannya di Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI)4). Mereka telah berhasil menggunakan resin yang dibuat oleh Mitsubishi Chemical Industries, Co. untuk memisahkan unsur-unsur trans-

7

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

plutonium (TPu), seperti amerisium, kurium dan kalifornium dan juga logam tanah jarang, seperti yitrium, serium, promesium dan europium. Tapi sayang, mereka melakukannya pada suhu tinggi, yakni sekitar 90 oC, yang tentu saja punya masalah tersendiri dalam operasionalnya di lapangan. Penemuan yang tidak kalah pentingnya adalah yang dicapai oleh Nur dan kawankawan-nya di Research Laboratory for Nuclear Re-actors, Tokyo Institute of Technology5). Mereka telah berhasil memisahkan amerisium dan kurium pada suhu kamar dengan menggunakan resin jenis piridina yang mereka kembangkan sendiri.

2.5 Aplikasi Resin 1. Filter Deionizer

Filter de-ionzer adalah salah satu bentuk filter kimia. Fungsi utama filter ini adalah untuk menghilangkan ion-ion tertentu dari air. Untuk keperluan akuarium biasanya digunakan untuk menghilangkan kesadahan. Air hasil olahannya kemudian digunakan sebagai bahan baku untuk meramu air akuarium dengan tingkat kesadahan dan tingkat pH yang diinginkan. Deionizer berfungsi dengan prinsip pertukaran ion. Yaitu, ion-ion tertentu dari dalam air, seperti NH4+ atau Ca2+, ditukar dengan ion pengganti dari struktur media yang digunakan, biasanya Na +, atau H+. Dalam proses penurunan kesadahan air misalnya, air dengan kesadahan tinggi dialirkan melewati media. Apabila media yang digunakan mempunyai ion penukar Na +. Maka selama proses berlangsung sebuah ion Ca 2+ dari air akan digantikan oleh 2 buah Na + dari media. Dengan demikian, meskipun nantinya kesadahan air berkurang karena Ca 2+ telah ditangkap media, kadar Na dalam air akan meningkat. Akan tetapi peningkatan Na ini tidak akan sampai mencapai tingkat yang membahayakan. Apabila media yang digunakan mempunyai ion penukar berupa H+, maka ion H+ dalam air akan meningkat, atau dengan kata lain pH air akan menurun. Pilihan media yang digunakan sepenuhnya adalah keputusan anda. Berbagai media penukar ion banyak tersedia saat ini. Berbagai pilihan tersedia untuk berbagai jenis ion berbeda. Meskipun demikian secara umum mereka disebut sebagai media penukar kation, apabila yang dipertukarkan adalah kation, atau media penukar anion, apabila yang dipertukarkan adalah anion. Media yang digunakan sendiri bisa berupa media alami atau buatan (sintetis). Media buatan biasanya adalah resin, yang dibuat berbentuk butiran, dan telah diperlakukan secara kimiawi sedemikian rupa. Untuk media alami biasanya digunakan zeolite dari tipe clinoptilolite.

8

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Clinoptilolite diketahui dapat menghilangkan ion-ion bermuatan positif dari dalam air, seperti NH 4+ atau Ca2+.

Pada umumnya bahan ini digunakan untuk menghilangkan kelebihan amonia dari

dalam air akuarium tawar. Satu hal yang perlu diingat dalam menggunakan media ini adalah mereka akan jenuh setelah periode waktu tertentu. Pada media-media buatan tingkat kejenuhan tersebut biasanya ditandai dengan terjadinya perubahan warna. Dengan demikian, apabila warna tersebut telah tecapai, artinya media tersebut harus segera diganti atau diregenerasi. Setiap pabarik mempunyai indikator warna berbeda untuk setiap produknya. Filter deionizer hendaknya dibuat berbentuk tabung kedap udara. Sehingga aliran air akan menciptakan tekanan tertentu untuk menjamin distribusi aliran air merata pada setiap media yang dilalui. Anda bisa menggunakan fiter canister sebagai wadahnya. Sebelum melalui media, air dialirkan terlebih dahulu melalui arang aktif. Pilih media yang sesuai peruntukannya.

2.

Pengolahan Limbah Radioaktif

Dalam pembangkit tenaga nuklir, teknologi penukar ion telah diaplikasikan pada pemurnian air pendingin, pengolahan limbah utama, pemurnian asam boric untuk pemakaian ulang serta pengolahan air buangan dan limbah cair. Beberapa faktor penting yang diperhatikan dalam pemilihan teknologi penukar ion antara lain : 1. Karekteristik limbah. Teknologi penukar ion dapat dilakukan pada limbah dengan kriteria antara lain kandungan padatan terlarut tidak melebihi 4 mg/L, kandungan garam kurang dari 2 g/L, radionuklida hadir dalam bentuk ion, mengandung sedikit kontaminan organik, dan mengandung sedikit senyawa pengoksidasi kuat. 2. Pemilihan penukar ion dan proses pengolahan. Penukar ion harus memiliki kecocokan dengan karakteristik limbah (pH dan ion) selain temperatur dan tekanan.

Unsur yang bersifat bersifat ion yang terdapat pada air limbah dapat mengalami pertukaran dengan jenis resin tertentu, dengan demikian akan terjadi pertukaran sampai resin mengalami kejenuhan. Resin diregenerasi melalui proses pelepasan exchanged material dan mengkonsentasikannya dalam pengurangan volume yang banyak. Sebagai contoh, air limbah yang mengandung Cu digantikan dengan logam lain yang tidak berbahaya seperti Sodium. Efeknya adalah air limbah tersebut dapat dibuang dan menempatkan Cu pada resin. Proses 9

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

regenerasi resin akan melepaskan Cu ke dalam suatu volume kecil konsentrat. Resin mungkin dibuat untuk menukar jenis cationic atau anionic. Resin juga dimungkinkan untuk memindahkan substansi khusus / spesifik seperti single metal dari aliran yang tercampur, tetapi hal ini tergantung dari kondisi sekitar / lingkungannya.

Pengolahan air Internal Pengolahan internal adalah penambahan bahan kimia ke boiler untuk mencegah pembentukkan kerak. Senyawa pembentuk kerak diubah menjadi lumpur yang mengalir bebas, yang dapat dibuang dengan blowdown. Metode ini terbatas pada boiler dimana air umpan mengandung garam sadah yang rendah, dengan tekanan rendah, kandungan TDS tinggi dalam boiler dapat di toleransi, dan jika jumlah airnya kecil. Jika kondisi tersebut tidak terpenuhi maka laju blowdown yang tinggi diperlukan untuk membuang lumpur. Hal tersebut menjadi tidak ekonomis sehubungan dengan kehilangan air dan panas. Jenis sumber air yang berbeda memerlukan bahan kimia yang berbeda pula. Senyawa seperti Sodium Karbonat, Sodium Aluminat, Sodium Fosfat, Sodium Sulfit dan komponen anorganik seluruhnya dapat digunakan untuk maksud ini. Untuk setiap kondisi air diperlukan bahan kimia tertentu. Harus di konsultasikan dengan seorang spesialis dalam menentukan bahan kimia yang lebih cocok untuk digunakan pada setiap kasus. Pengolahan air hanya dengan pengolahan internal tidak direkomendasikan.

Pengolahan air eksternal Pengolahan air eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan terlarut (terutama ion Kalsium dan Magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukkan kerak) dan gas-gas terlarut (oksigen dan Karbondioksida. Proses perlakuan eksternal yang ada adalah : a.

Pertukaran ion

reaksi pelunakan : Na2R + Ca(HCO3)2 << CaR + 2Na(HCO3)

Reaksi regenerasi CaR + 2NaCl << Na2R + CaCl2

10

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Pada proses pertukaran ion, kesadahan dihilangkan dengan melewatkan air pada Bed Zeolit alam atau resin sintetik dan tanpa pembentukkan endapan. Jenis paling sederhana adalah ”pertukaran basa” dimana ion kalsium dan magnesium ditukar dengan ion sodium. Setelah jenuh, dilakukan regenerasi dengan Sodium Klorida. Garam sodium mudah larut, tidak membentuk kerak dalam boiler. Dikarenakan penukar basa hanya menggantikan kalsium dan magnesium dengan sodium, maka tidak mengurangi kandungan TDS, dan besarnya blowdown. Penukar basa ini juga tidak menurunkan alkalinitasnya.

b.

Deaerasi (mekanis dan kimia)

Dalam deairasi, gas terlarut, seperti oksigen dan karbondioksida, dibuang dengan pemanasan awal air umpan sebelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung gas terlarut dalam larutannya. Gas-gas tertentu seperti karbondioksida dan oksigen sangat meningkatkan korosi. Penghilangan oksigen, karbondioksida dan gas lain yang tidak dapat terembunkan dari umpan air boiler sangat penting bagi umur peralatan boiler dan juga keamanan operasi. Asam karbonat mengkorosi logam menurunkan umur peralatan dan pemipaan. Asam ini juga melarutkan besi (Fe) yang jika kembali ke boiler akan mengalami pengendapan dan menyebabakan terjadinya pembentukkan kerak pada boiler dan pipa. Kerak ini tidak hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga meningkatkan jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas. Deaerasi dapat dilakukan dengan deaerasi mekanis, deaerasi kimiawi, atau dua-duanya.

c.

Osmosis balik

Osmosis balik menggunakan kenyataan bahwa jika larutan dengan konsentrasi yang berbeda-beda dipisahkan dengan sebuah membran semi-permeable, air dari larutan yang berkonsentrasi lebih kecil akan melewati membran untuk mengencerkan cairan yang berkonsentrasi tinggi. Jika cairan yang berkonsentrasi tinggi tersebut diberi tekanan, prosesnya akan dibalik dan air dari larutan yang berkonsentrasi tinggi mengalir kelarutan yang berkonsentrasi lebih lemah. Hal ini dikenal dengan osmosis balik.

11

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

d.

Penghilangan mineral/demineralisasi

Demineralisasi merupakan penghilangan lengkap seluruh garam. Hal ini dicapai menngunakan resin ’kation’,yang menukar ion dalam air baku dengan ion hidrogen menghasilkan asam hidroklorida, asam sulfat dan asam karbonat. Asam karbonat dihilangkan dalam menara degassing dimana udara dihembuskan melalui air asam. Berikutnya, melewati resin ’ anion’ , yang menukar anion dengan asam mineral (misalnya, asam sulfat) dan membentuk air. Regenerasi kation dan anion perlu dilakukan pada jangka waktu tertentu dengan menggunakan asam mineral dan soda kaustik. Penghilangan lengkap silika dapat dicapai dengan pemilihan resin anion yang benar. Proses pertukaran ion, jika diperlukan dapat digunakan untuk demineralisasi yang hampir total, seperti untuk boiler pembangkit tenaga listrik.

Sebelum digunakan cara diatas, perlu untuk membuang padatan dan warna dari bahan baku air, sebab bahan tersebut dapat mengotori resin yang digunakan pada bagian pengolah berikutnya. Metode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tangki pengendapan atau pengendapan dalam clarifiers dengan bantuan koagulan dan flokulan. Penyari pasir bertekanan, dengan aerasi untuk menghilangkan karbondioksida dan besi, dapat digunakan untuk menghilangkan garam-garam logam dari air sumur. Tahap pertama pengolahan adalah menghilangkan garam sadah dan garam non sadah. Penghilangan hanya garam sadah disebut pelunakan, sedangkan total garam dari larutan disebut penghilangan mineral atau demineralisasi.

Kesadahan Air merupakan unsur penting dalam kehidupan. Hampir seluruh kehidupan di dunia ini tidak terlepas dari adanya unsur air ini. Air dapat mengalami daur hidrologi. Selama menjalani daur itu air selalu menyerap zat-zat yang menyebabkan air itu tidak lagi murni. Oleh karena itu, pada hakekatnya tidak ada air yang betul-betul murni. Zat-zat yang diserap oleh air alam dapat diklasifikasikan sebagai padatan terlarut, gas terlarut dan padatan tersuspensi. Pada umumnya, jenis zat pengotor yang terkandung dalam air bergantung pada jenis bahan yang berkontak dengan air itu, sedangkan banyaknya zat pengotor bergantung pada waktu kontaknya. Bahanbahan mineral yang dapat terkandung dalam air karena kontaknya dengan batu-batuan terutama

12

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

terdiri dari: kalsium karbonat (CaCO 3), magnesium karbonat (MgCO 3), kalsium sulfat (CaSO 4), magnesium sulfat (MgSO 4), dan sebagainya. Air merupakan unsur penting dalam kehidupan. Hampir seluruh kehidupan di dunia ini tidak terlepas dari adanya unsur air ini. Sumber air dapat digolongkan menjadi 2, yaitu : 1. Air permukaan, misalnya: air danau, sungai, bendungan dan air tanah. Dapat terjadi kandungan bahan organic dan mikroba yang terdapat dalam air tanah kadarnya cukup tinggi, namun kadar mineralnya rendah. 2. Air dalam tanah, misalnya: sumur dan artesis. Air sumur dapat memiliki kandungan bahan organic dan mikroba yang terdapat dalam air tanah kadarnya cukup tinggi, namun kadar mineralnya rendah. Kualitas air ditentukan oleh faktor-faktor sebagai berikut: •

sifat fisik: warna, bau, rasa dan kekeruhan.

•

Sifat kimia: padatan, gas terlarut, pH dan kesadahan.

Kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Air sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi, sedangkan air lunak adalah air dengan kadar mineral yang rendah. Selain ion kalsium dan magnesium, penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupun garam-garam bikarbonat dan sulfat. Metode paling sederhana untuk menentukan kesadahan air adalah dengan sabun. Dalam air lunak, sabun akan menghasilkan busa yang banyak. Pada air sadah, sabun tidak akan menghasilkan busa atau menghasilkan sedikit sekali busa. Cara yang lebih kompleks adalah melalui titrasi. Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm berat per volume (w/v) dari CaCO3. Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkan pengendapan mineral, yang menyumbat saluran pipa dan keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk gumpalan scum yang sukar dihilangkan. Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Untuk menghilangkan kesadahan biasanya digunakan berbagai zat kimia, ataupun dengan menggunakan resin penukar ion Pengertian lain kesadahan air adalah kemampuan air mengendapkan sabun, dimana sabun ini diiendapkan oleh ion-ion yang saya sebutkan diatas. Karena penyebab dominan/utama kesadahan adalah Ca 2+ dan Mg2+, khususnya Ca2+, maka arti dari kesadahan dibatasi sebagai

13

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

sifat / karakteristik air yang menggambarkan konsentrasi jumlah dari ion Ca 2+ dan Mg2+, yang dinyatakan sebagai CaCO 3. Kesadahan ada dua jenis, yaitu : 1.

Kesadahan sementara

Adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam bikarbonat, seperti Ca(HCO 3)2, Mg(HCO3)2.

Kesadahan sementar ini dapat / mudah dieliminir dengan pemanasan (pendidihan), sehingga

terbentuk

encapan

CaCO 3

atau

MgCO 3.

Reaksinya:

Ca(HCO 3)2 -dipanaskan--> CO 2 (gas) + H2O (cair) + CaCO 3 (endapan) Mg(HCO 3)2 -dipanaskan--> CO 2 (gas) + H2O (cair) + MgCO 3 (endapan)

Kesadahan tetap

2.

Adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam klorida, sulfat dan karbonat, missal CaSO 4, MgSO4, CaCl2, MgCl2. Kesadahan tetap dapat dikurangi dengan penambahan larutan soda - kapur (terdiri dari larutan natrium karbonat dan magnesium hidroksida ) sehingga terbentuk endapan kalium karbonat (padatan/endapan) dan magnesium hidroksida (padattan/endapan) dalam air. Reaksinya: CaCl2 + Na2CO3 --> CaCO3 (padatan/endapan) + 2 NaCl (larut) CaSO4 + Na2CO3 --> CaCO3 (padatan/endapan) + Na 2SO4 (larut) MgCl2 + Ca(OH)2 --> Mg(OH)2 (padatan/endapan) + CaCl 2 (larut) MgSO4 + Ca(OH)2 --> Mg(OH)2 (padatan/endapan) + CaSO 4 (larut)

Satuan ukuran kesadahan ada 3, yaitu : 1. Derajat Jerman, dilambangkan dengan °D 2. Derajat Inggris, dilambangkan dengan °E 3. Derajat Perancis, dilambangkan dengan °F

14

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Dari ketiganya yang sering digunakan adalah derajat jerman, dimana 1 °D setara dengan 10 mg CaO per liter. artinya jika suatu air memiliki kesadahan 1 °D maka didalam air tersebut mengandung 10 mg CaO dalam setiap liternya. Dari keterangan diatas, contoh paling sederhana yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari mengenai kesadahan, yaitu : 

Jika di suatu tempat anda mencuci apapun menggunakan sabun dan ternyata busa yang terbentuk jumlahnya dibawah perkiraan anda atau tidak seperti biasanya sehingga utuk memperbanyak busa (karena sugesti bahwa mencuci yang

baik harus banyak busa)

anda harus menambah sabun sehingga mengakibatkan boros sabun, maka besar kemungkinan air yang digunakan utnuk mencuci tersebut memiliki kesadahan tinggi. Hal itu terjadi karena sebagian sabun yang

ditambahkan kedalam air bereaksi dengan

garam karbonat dari Ca 2+ dan Mg2+. 

Jika menemukan endapan putih seperti bedak atau kadang berbentuk kerak didasar panci untuk memasak air, maka besar kemungkinan air yang dimasak tersebut memiliki kesadahan tinggi. Hal itu terjadi karena gas CO 2 lepas saat pemanasan, sehingga yang tertinggal hanya endapan karbonat, terutama kalsium karbonat (lihat reaksi no. 1 diatas)

Alkaliniti Alkaliniti adalah kapasitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa penurunan nilai pH larutan. Sama halnya dengan larutan buffer, alkaliniti merupakan pertahanan air terhadap pengasaman. Alkaliniti adalah hasil reaksi-reaksi terpisah larutan hingga merupakan sebuah analisa “makro” yang menggabungkan beberapa reaksi. Alkaliniti dinyatakan dalam mek/ℓ (cara kimiawi dan tepat) atau mg CaCO 3/ℓ (cara kuno, tetapi masih dipakai di Amerika Serikat, misalnya pada Caldwell- Law rence diagram ). Akaliniti dalam air disebabkan oleh ion-ion karbonat (CO 32-), bikarbonat (HCO 3 -), hidroksida (OH-) dan juga borat (BO 33-), fosfat (PO43-), silikat (SiO44-) dan sebagainya. Dalam air alam alkaliti sebagian besar disebabkan oleh adanya bikarbonat, dan sisanya oleh karbonat dan hidroksida. Pada keadaan tertentu (siang hari )adanya ganggang dan lumut dalam air menyebabkan turunnya kadar karbon dioksida dan bikarbonat. Dalam keadaan seperti ini kadar karbonat dan hidroksida naik, dan menyebabkan pH larutan naik. Air leding memerlukan ion alkaliniti tersebut dalam konsentrasi tertentu: kalau kadar alkaliniti terlalu tinggi (dibandingkan dengan kadar Ca 2+ dan Mg2+ yaitu kadar kesadahan) air

15

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

menjadi agresif dan menyebabkan karat pada pipa, sebaliknya alkaliniti yang rendah dan tidak seimbang dengan kesadahan dapat menyebabkan kerak CaCO 3 pada dinding pipa yang dapat memperkecil penampang basah pipa. Dalam air buangan, khususnya dari industri, kadar alkaliniti yang tinggi menunjukkan adanya senyawa garam dari asam lemah seperti asam asetat, propionat, amoniak dan sulfit (SO 32-). Alkaliniti juga merupakan parameter pengontrol untuk anaerobic digester dan instalasi lumpur aktif. Air irigasi tidak boleh mengandung kadar alkaliniti tinggi.

Properties Bahan 1.

EDTA ( Ethilenediaminetetraacetic acid )

EDTA merupakan salah satu jenis sequesting agent yang paling sering digunakan. Biasa di jual pasaran dengan konsentrasi 40 % senyawa garam , merupakan kristal tidak berwarna terdekomposisi pada suhu 240 C , dalam bentuk garam dinatrium berupa bubuk putih . Tidak larut dalam air dan sedikit larut dalam air sehingga untuk melarutkannya sempurna dalam air perlu ditambahkan NaOH agar terbentuk garam Natrium EDTA yang larut dalam air . Senyawa EDTA memiliki kecenderungan pembentukan senyawa kompleks yang berbeda – beda pada setiap ion logam , urutan chelate stability beberapa ion logam terhadap EDTA yaitu :

Na < Ba < Mg < Ca < Fe

2+

< Cu 2+ < Fe 2+

Jadi EDTA akan terlebih dahulu membentuk kompleks dengan Ca baru kemudian Mg , Ba , dan Na. Senyawa EDTA banyak digunakan dalam analisa dengan titrasi kopleksometri , hal tersebut karena EDTA sangat mudah bereaksi dengan beberapa logam . Kondisi optimum dalam titrasi sangat bergantung pada tetapan stabilitasnya K atau tetapan pembentukkan efektif yang nilainya tidak kurang dari 108 , dengan asumsi tidak ada kondisi kompleksasi kompetitif dalam proses titrasi . pH minimum untuk kompleks Ca adalah 8 dan untuk Mg adalah 10 , sehingga dipilih pH minimum untuk Mg , agar Ca dan Mg dapat terkompleks secara maksimal . EDTA mencegah mencegah terbentuknya kerak dengan cara mengikat salah satu komponen kerak yaitu kation dari senyawa pembentuk kerak ( dalam hal ini adalah logam Ca dan Mg ) , logam tersebut diikat oleh EDTA untuk membentuk senyawa kompleks yang larut dalam air . Berdasarkan hokum kesetimbangan jika salah satu reaktan di sebelah kiri berkurang

16

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

dalam persamaan reaksi maka reaksi akan bergeser ke kiri itu berarti meningkatkan kelarutan senyawa penyebab kerak.

Ca + SO4

CaSO 4 Atau

Mg + SO4-

SO4

Ca dan Mg yang diikat EDTA menyebabkan reaksi di atas bergeser ke kiri sehinnga meningkatkan kelarutan CaSO 4 dan MgSO 4 di dalam air . Penentuan dosis EDTA didasarkan reaksi yang terjadi antara EDTA dengan komponen logam dalam air ( yaitu Ca dan Mg ) reaksi yang terjadi adalah :

Ca 2+

+ Na2EDTA

Mg 2+

+ Na2EDTA

CaEDTA +2 Na MgEDTA +2 Na

+

+

Secara stoikiometri jumlah mol EDTA yang diperlukan sebanding dengan jumlah mol Ca dan Mg yang akan diikat EDTA yang digunakan adalah Dinatrium EDTA Dihidrat dengan rumus senyawa Na2C10H14N2O8.2H2O dan berat molekul 372.

2. Kalsium klorida

Kalsium klorida (CaCl2) terbentuk dari larutan garam yang netral. Produknya dapat berbentuk bubuk, berbentuk butiran dan bentuk serpihan serta mempunyai range kemurnian 73 sampai 98 % berat. Kalium klorida ditambahkan dengan air menghasilkan spesifik grafiti.

3. Murexid

Murexid (NH4C8H4N5O6, or C8H5N5O6.NH3), biasa disebut ammonium purpurate atau MX adalah garam ammonium pada asam purpuric. Yang terbuat dari pemanasan alloxantin dalam gas ammonia pada 100oC. Murexid dalam bentuk serbuk berwarna ungu kemerah-merahan, mudah terlarut dalam air. Dalam larutan murexid mmpunyai range warna kuning pada asam kuat pH ungu kemerahmerahan pada asam lemah dan ungu kebiru-biruan dalam larutan alkaline. Ph untuk titrasi dalam kalsium adalah 11,3. Murexid digunakan untuk analisis kimia sebagai indikator kompleks untuk titrasi kompleks, kebanyakan kalsium dalam bentuk ion-ion, juga untuk Cu, Ni, Co, Th dan dan logam. 17

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Murexid biasa digunakan sebagai reagent pengukuran dengan warna untuk menentukan kadar kalsium dan metal. Untuk kalsium pH yang dibutuhkan 11,3 dengan 0,2-1,2 ppm.

Murexide

IUPAC

Ammonium 2,6-dioxo-5-[(2,4,6-trioxo-5-hexahydropyrimidinylidene)amino]-3 H-

name

pyrimidin-4-olate Identifiers

CAS

[3051-09-0],

number

[6032-80-0] (hydrate)

PubChem

18275

SMILES

C1(=C(NC(=O)NC1=O)[O-])N=C2C(=O)NC(=O)NC2=O.[NH4+]

Properties

Molecular formula Molar mass

C8H8N6O6

284.19 g/mol

18

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Syarat penggunaan air sebagai umpan boiler 1.

air feed boiler (umpan ketel uap) sama dengan air yang ditambahkan ke ketel uap untuk menggantikan kehilangan karena pengurangan blowdown, steam trap, dll.

2.

air feed boiler sebagai suplemen kondensat yang di kembalikan disebut make up atau air penambah.

3.

pengotor seperti Ca, Mg, Fe, silica lebih bermasalah daripada garam Na.

4.

ketel pipa api tekanan rendah bisa menerima kesadahan lebih besar, sedangkan untuk tekanan besar tidak bisa menerima kesadahan.

5. syarat kesadahan air ketel lebih ketat ketimbang air minum, yaitu maksimum satu derajat Jerman. Biasanya ditulis 1 oG (G = Germany ) atau D (Deutsch). Satu derajat Jerman setara dengan 10 mg/l CaO atau 17,9 mg/l CaCO 3. Sebaliknya pada air minum, dipersilakan kesadahannya antara 5 – 10 o G. Hanya saja, dalam keputusan Menteri Kesehatan yang berlaku sekarang, besarnya kesadahan sampai 500 mg/l tetapi tidak dijelaskan satuannya apakah CaCO 3 ataukah CaO atau yang lainnya. Batas-batas maksimal zat dalam air umpan ketel Tekanan Ketel

Padatan

Alkalinitas

Padatan tersuspensi

(Psig) 0-300

Total (Ppm) 3500

(Ppm) 700

(Ppm) 300

301-450

3000

600

250

451-600

2500

500

150

601-750

2000

400

100

751-900

1500

300

60

901-1000

1250

250

40

1001-1500

1000

200

20

1501-2000

750

150

10

>2000

500

100

5

19

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

BAB III HIPOTESA Pada percobaan ini dapat diperkirakan bahwa jumlah ion Ca

2+

pada saat awal akan lebih

besar dari keadaan sudah melewati resin penukar ion , jika jumlah Ca

2+

sedikit maka akan

berbanding lurus dengan volume EDTA . Kebutuhan dosis resin akan sebanding dengan jumlah Ca yang ingin diserap..ppm blanko yang didapatkan dari hasil perhi tungan titrasi juga akan sama dengan ppm larutan induk 10 ml . Semakin besar dosis resin maka akan semakin besar Ca yang terserap dan sedikit yang tersisa .

20

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

BAB IV METODOLOGI PERCOBAAN 4.1 ALAT DAN BAHAN 4.1.1 Alat: •

Labu ukur

•

Beaker glass

•

Erlenmeyer

•

Kertas saring

•

Corong

•

Gelas ukur

•

Spatula

•

Pengaduk kaca

4.1.2 Bahan: •

EDTA

•

NaOH

•

Indikator murexid bubuk

•

Resin kation

•

CaCl2.2H2O

4.2 Cara Kerja 1.

Sebagai Blanko

Dibuat larutan CaCl 2.2H2O sebesar 200 ppm,400 ppm dan 750 ppm dengan cara dilarutkan dengan 100 ml air

21

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Diambil 10 ml larutan tersebut

Ditambahkan NaOH dan indikator murexid

Dititrasi dengan larutan EDTA 0,01 N

Dihitung kadar Ca

2.

Percobaan dengan variasi banyaknya resin

Dibuat larutan CaCl 2.2H2O sebesar 200 ppm , 400 ppm dan 750 ppmdengan cara dilarutkan dengan 100 ml air

Diambil 10 ml larutan tersebut

Ditambahkan NaOH

Dilewatkan pada kertas saring yang ditaburkan resin [ dengan variasi banyaknya resin ( 0.1, 0.4 , 0.8 ,1.1 , dan 1.1gr)

Ditambahkan indikator murexid

22

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Dititrasi dengan larutan EDTA 0,01 N

Dihitung kadar Ca 2+Dilakukan Duplo Volume EDTA (ml) Berat Resin (Gram)

1 2 3 4 5 6

Matriks Percobaan

23

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

BAB V DATA PENGAMATAN DAN HASIL PERHITUNGAN

Data Pengamatan untuk Ca 200 ppm : Volume titrasi EDTA 0.01 N

Resin (gr) Blanko(0)

(ml) 4.4 ml Anion 1 3.5 2.8 3 3.3

0.1 0.4 0.8 1.1

2 3 2.4 2.5 0

Kation 1 2 1.5 1.8 1

2 1.7 1.3 1.1 0.9

2 11 12.5

Kation 1 12.1 9.8

2 10.1 10

Jenis Resin yang digunakan ialah Resin kation ppm Ca = 20 mg/100ml Volume air yang digunakan = 100 ml BM CaCl.2H2O = 147 Mr Ca = 40 Be Ca = 20 Volume sampel = 10 ml N EDTA = 0.01 N

Berat Ca

= =

200 ppm 20 mg dalam 100 ml

Berat CaCl.2H2O

=

gr Ca x BM CaCl.2H2O Mr Ca 73.5 mg/100ml 0.0735 gr/100ml

= =



0.1 0.4

(ml) 4.4 ml Anion 1 12.1 13 24

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

0.8 1.1

11 12

ppm Ca = Volume air yang digunakan = BM CaCl.2H2O = Mr Ca = Be Ca = Volume sampel = N EDTA =

7.9 4.6

2 17.5 16 15 16.5

Kation 1 11.5 15.7 16.5 18.4

8.9 4.6

40 mg/100ml 100 ml 147 40 20 10 ml 0.01 N

Berat Ca

= =

40 mg / 100 ml 40 mg dalam 100 ml

Berat CaCl.2H2O

=

gr Ca x BM CaCl.2H2O Mr Ca 147 mg/100ml 0.147 gr/100ml

= =

11 12



(ml) 4.4 ml Anion 1 18 15 16 16.5

0.1 0.4 0.8 1.1 ppm Ca = Volume air yang digunakan = BM CaCl.2H2O = Mr Ca = Be Ca = Volume sampel = N EDTA =

75 mg/100ml 100 ml 147 40 20 10 ml 0.01 N

25

Kelompok 5

2 9 13 14.5 16

Resin Penukar Ion

Berat Ca

=

75 mg / 100 ml 75 mg dalam 100 ml

=

gr Ca x BM CaCl.2H2O Mr Ca 275.625 0.275625

= Berat CaCl.2H2O

= =

mg/100ml gr/100ml

Perhitungan untuk Ca 200 ppm

Kadar Ca(sisa) = 1000/ml sampel x V EDTA x N EDTA x Be Ca Anion 1. Penambahan Resin 0 gr Ca sisa = 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca sisa = 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca sisa = 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca sisa = 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca sisa =

Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

88 Ppm 65 Ppm 52 Ppm 55 Ppm 33 Ppm

Ca sisa (ppm) 88 65 52 55 33

Kation

26

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

1. Penambahan Resin 0 gr Ca sisa = 88 Ppm 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca sisa = 37 Ppm 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca sisa = 29 Ppm 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca sisa = 29 Ppm 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca sisa = 19 Ppm

Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ca sisa (ppm) 88 37 29 29 19

Kadar Ca yang terambil = Kadar Ca blanko – Kadar Ca sisa Anion 1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko) Ca terlarut = 88 ppm - 88ppm = 0 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca terlarut = 88 ppm - 65 ppm = 23 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca terlarut = 88 ppm - 52 ppm = 36 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca terlarut = 88 ppm - 55 ppm = 33

5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca terlarut = 88 ppm - 33 ppm = 55

27

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ca terambil (ppm) 0 23 36 33 55

Kation 1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko) Ca terlarut = 88 ppm - 88ppm = 0 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca terlarut = 88 ppm - 37 ppm = 51 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca terlarut = 88 ppm - 29 ppm = 59 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca terlarut = 88 ppm - 29 ppm = 59 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca terlarut = 88 ppm - 19 ppm = 69

Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1



Kadar Ca(sisa) = 1000/ml sampel x V EDTA x N EDTA x Be Ca Kation 1. Penambahan Resin 0 gr Ca sisa = 2. Penambahan Resin 0.1 gr

328 Ppm

28

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Ca sisa = 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca sisa = 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca sisa = 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca sisa = Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

222 Ppm 198 Ppm 168 Ppm 92 Ppm

Ca sisa (ppm) 328 222 198 168 92

Anion 1. Penambahan Resin 0 gr Ca sisa = 328 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca sisa = 231 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca sisa = 255 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca sisa = 220 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca sisa = 240

Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ppm Ppm Ppm Ppm Ppm

Ca sisa (ppm) 328 231 255 220 240

Kadar Ca yang terambil = Kadar Ca blanko – Kadar Ca sisa Kation 1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko)

29

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Ca terlarut = 328 ppm - 328ppm = 0 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca terlarut = 328 ppm - 222 ppm = 106 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca terlarut = 328 ppm - 198 ppm = 130 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca terlarut = 328 ppm - 168 ppm = 160 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca terlarut = 328 ppm - 92 ppm = 236 Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ca terambil (ppm) 0 106 130 160 236

Anion

1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko) Ca terlarut = 328 ppm - 328ppm = 0 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca terlarut = 328 ppm - 231 ppm = 97 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca terlarut = 328 ppm - 255 ppm = 73 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca terlarut = 328 ppm - 220 ppm = 108 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca terlarut = 328 ppm - 240 ppm = 88

30

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1



Kadar Ca(sisa) = 1000/ml sampel x V EDTA x N EDTA x Be Ca Kation 1. Penambahan Resin 0 gr Ca sisa = 420 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca sisa = 205 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca sisa = 287 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca sisa = 310 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca sisa = 344 Resin (gr) Ca sisa (ppm) 0 420 0.1 205 0.4 287 0.8 310 1.1 344

Ppm Ppm Ppm Ppm Ppm

Anion 1. Penambahan Resin 0 gr Ca sisa = 420 Ppm 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca sisa = 355 Ppm 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca sisa = 310 Ppm

31

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca sisa = 310 Ppm 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca sisa = 330 Ppm Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ca sisa (ppm) 420 355 310 310 330

Kadar Ca yang terambil = Kadar Ca blanko – Kadar Ca sisa Kation 1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko) Ca terlarut = 420 ppm - 420 ppm = 0 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca terlarut = 420 ppm - 205 ppm = 215 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca terlarut = 420 ppm - 287 ppm = 133 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca terlarut = 420 ppm - 310 ppm = 110

5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca terlarut = 420 ppm - 344 ppm = 76 Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ca terambil (ppm) 0 215 133 110 76

Anion

32

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko) Ca terlarut = 420 ppm - 420 ppm = 0 2. Penambahan Resin 0.1 gr Ca terlarut = 420 ppm - 355 ppm = 65 3. Penambahan Resin 0.4 gr Ca terlarut = 420 ppm - 310 ppm = 110 4. Penambahan Resin 0.8 gr Ca terlarut = 420 ppm - 310 ppm = 110 5. Penambahan Resin 1.1 gr Ca terlarut = 420 ppm - 330 ppm = 90 Resin (gr) 0 0.1 0.4 0.8 1.1

Ca terambil (ppm) 0 65 110 110 90

33

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

BAB V PEMBAHASAN Kesadahan dalam air dapat diturunkan dengan menggunakan teknologi resin penukar ion. Jenis resin yang digunakan untuk percobaan ini adalah resin kation dan anion, artinya untuk resin kation ion yang dipertukarkan adalah ion positif sedangkan untuk resin anion ion yang dipertukarkan adalah ion negatif. Larutan sampel CaCl 2.2H2O yang digunakan pada praktikum sebesar 200 ppm, 400 ppm, dan 750 ppm dalam 100 ml aquadest. Bahan – bahan yang digunakan adalah aquadest untuk mencegah tambahan kadar Ca

2+

dalam larutan. Larutan NaOH yang digunakan karena untuk melarutkan EDTA secara sempurna di dalam air dengan cara nembentuk garam Natrium EDTA

yang larut dalam air dan juga

dimaksudkan agar suspensi menjadi basa agar memperkuat keberadaan ion Ca 2+ yang berikatan dengan OH- pada suspensi CaCl 2.2H2O, serta untuk mengaktifkan resin,dan juga merupakan penyeimbang dalam Titrasi EDTA. Larutan EDTA ( Asam etilenadiaminatetraasetat ) yang digunakan sebagai penitar karena membentuk senyawa kompleks atau beraksi dengan ion logam pada percobaan ini yaitu ion Ca sehingga dapat menganalisa kadar Ca

2+

2+

dalam larutan setelah melewati resin.

Dilakukan penambahan indikator murexid yang dimasudkan agar memperkuat keberadaan ion Ca2+ pada suspensi, dan untuk mempermudah dalam penitaran, yaitu menunjukkan perubahan warna bila titrasi telah selesai (pada titik akhir titrasi). Penambahan indikator murexid ini haruslah sangat sedikit karena jika tidak akan sulit menentukan titik akhir titrasi (perubahan warna berlangsung lama/ mungkin tidak terjadi). Adapun perubahan warna yang terjadi adalah dari warna 34

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

merah muda (sebelum dititrasi) menjadi keunguan (setelah ditirasi). indikator murexid digunakan yang berbentuk bubuk karena bila memakai larutan Murexid akan menyebabkan penambahan kadar Ca 2+ di dalam sampel. Reaksi yang terjadi pada resin : Ca 2+ + 2 Rz – Na

+

→

Rz 2Ca + 2 Na +

Rz 2 Ca + NaCl → Rz Na + CaCl 2

(Reaksi Regenarasi)

Hasil yang didapatkan dari perhitungan adalah sebagai berikut :

Kation berat re sin vs dosis resin 400

) 350 m p 300 p ( a 250 s i s 200 a C 150 r a 100 d a k 50

Ca sisa (200 ppm) Ca sisa (400 ppm) Ca sisa (750 ppm)

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

dosis resin (gr)

Kation kadar Ca terambil vs dosis resin 250 ) 200 m p p 150 ( a C r 100 a d a k

Ca terambil (200 ppm) Ca terambil (400 ppm) Ca terambil (750 ppm)

50 0 0

0.5

1

1.5

dosis resin (gr)

35

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Dari grafik diatas terlihat dari jumlah resin 0.1 gr – 1.1 gr relatif terjadi penurunan Ca sisa dan kenaikkan jumlah Ca yang terserap oleh resin, , ini berarti semakin banyak resin yang digunakan semakin besar penurunan kadar Ca

2+

pada larutan sehingga semakin bebas air dari ion yang

menyebabkan kesadahan ini.Terdapat juga kenaikan Ca pada range 0,1 – 1.1 gr resin pada grafik 200 ppm , ini merupakan kesalahan karena terjadinya kenaikan kadar Ca sisa pada kenaikan dosis resin , kemungkinan kesalahan ini disebabkan oleh kelebihan jumlah murexid yang dipakai sehingga kesulitan penentuan titik ekivalen dan dapat juga disebabkan lolosnya ion Ca dari penyerapan oleh resin ( Ion Ca tidak terkontak dengan resin ) Dari hasil diatas terlihat proses penyerapan ion Ca oleh resin paling baik didapatkan pada percobaan resin kation pada 400 ppm dimana dari range 0,1 – 1,1 gr resin , penurunan jumlah Ca sisa terus bertambah dibandingkan percobaan pada 200 ppm dan 750 ppm. Pada dosis resin sebesar 0,4 gram terlihat bahwa jumlah Ca sisa terbanyak terdapat pada 750 ppm yaitu 290 ppm , ini berarti adanya keterbatasan penyerapan Ca pada suatu dosis resin sehingga semakin besar konsentrasi Ca induk (ppm) dengan menggunakan resin yang massanya tetap maka semakin kecil penurunan konsentrasi Ca yang tersisa. Didapatkan dari perobaan diatas jumlah resin kation yang optimal yaitu : •

Untuk Ca induk 200 ppm

jumlah resin kation optimal = 1.1 gram

•



•



Kadar Ca sisa berbanding lurus dengan volume EDTA hasil titrasi dan berbanding terbalik dengan Ca yang terambil , dari grafik terlihat pada penurunan Ca sisa terjadi kenaikan grafik Ca yang terambil .

36

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Anion berat resin vs dosis resin

400

) 350 m p 300 p ( a 250 s i s 200 a C 150 r a 100 d a k 50


0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

dosis resin (gr)

Anion kadar Ca terambil vs dosis resin

120 ) 100 m p 80 p ( a 60 C r a 40 d a k 20


0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

dosis resin (gr)

37

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Bila dibandingkan antara hasil dari penukar kation dan anion , data yang diperoleh lebih stabil pada resin kation dibandingkan dengan resin anion yang tidak stabil pada hasil Ca sisa yang diperoleh , ini berarti untuk menyerap Ca yang bermuatan positif , lebih efektif menggunakan resin kation .Resin anion secara teori mempertukarkan ion negatif ,tetapi bukan berarti sama sekali tidak dapat menyerap ion kation ,ini dapat terlihat dari grafik diatas adanya ion Ca yang dapat diserap oleh resin tetapi hanya sedikit karena resin anion kecenderungan menyerap ion Cl pada larutan ini . Didapatkan dari perobaan diatas jumlah resin anion yang optimal yaitu : •


jumlah resin anion optimal = 1,1 gram

•

Untuk Ca indukl 400 ppm

jumlah resin anion optimal = 0,8 gram

•


jumlah resin anion optimal = 0.4 gram

38

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

BAB V KESIMPULAN •

Pada range 0 – 1.1 gram resin, penurunan jumlah Ca sisa terbaik yang didapatkan dari hasil percobaan diatas yaitu terjadi penurunan Ca sisa dari 350 ppm sampai 91 ppm

•

Kestabilan penurunan Ca sisa didapatkan pada resin penukar kation ,sedangkan resin penukar anion tidak stabil

•

Untuk menyerap ion Ca , resin kation yang paling cocok digunakan

•

Hasi penyerapan ion Ca terbaik dari hasil percobaan didapatkan pada resin penukar kation pada Ca awal 400 ppm

•

Jumlah Ca sisa berbanding lurus dengan volume EDTA yang terpakai pada saat titrasi

39

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

DAFTAR PUSTAKA 1. Adrianto , Ario dan Yashifuko. 2006 .” Penggunaan EDTA sebagai inhibitor scaling pada sistem sekunder reaktor TRIGA BANDUNG” . Hal. 20 – 21 dan 31 – 32. Serpong :Institut

Teknologi Indonesia. 2. Underwood, A.L .1986 . ” Analisis Kimia Kuantitatif ” .Hal. 533 – 534 dan 536 .Jakarta : Erlangga. 3. ” PERTUKARAN KATION ” . http ://benito . staff.ugm.ac.id/_files/filelist.xml 4. ” Kesadahan ” .www.chem –is-try.org 5. http://tech.groups.yahoo.com/group/kimia_indonesia/message/2816 6. http://o-fish.com/Filter/filter_deionizer_content.php 7. http://brown13zt.blogspot.com/2008/06/resin-penukar-anion-rpa.html 8. http://adolflsms.multiply.com/journal/item/5/UPAYA_PENANGANAN_LIMBAH_NUKLIR_dari

_PEMBANGKIT_LISTRIK_TENAGA_NUKLIR_PLTN

40

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

LAMPIRAN

Kation berat re sin vs dosis resin 400

) 350 m p p 300 ( a 250 s i s 200 a C 150 r a 100 d a k 50


0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

dosis resin (gr)

41

Kelompok 5

Resin Penukar Ion

Kation kadar Ca terambil vs dosis resin 250 200

) m p p 150 ( a C r 100 a d a k


50 0 0

0.5

1

1.5

dosis resin (gr)

Anion berat resin vs dosis resin 400 ) 350 m p 300 p ( a 250 s i s 200 a C 150 r a 100 d a k 50


0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

dosis resin (gr)

42

Kelompok 5

Makalah Ion Exchange

Recommend Documents