ION ExchangeSoftening Farida Norma Yulia

2314100011M. Fareid Alwajdy2314100016Feby Listyo Ramadhani2314100089Fya Widya Irawan2314100118

ION EXCHANGE

PERTUKARAN ION

CONTOHCONTOH PENUKAR ION

Proses dimana satu bentuk ion dalam senyawa dipertukarkan untuk beberapa bentuk, kation ditukar dengan kation dan anion ditukar dengan anion.

Proses pengambilan ion kalsium (Ca2+), ion besi (Fe2+) dan ion magnesium (Mg2+) dari air yang ditukar dengan ion sodium (Na+) dari resin.

Pemurnian air

Pemisahan logam

Pemekatan larutan.

CONTOH PENUKAR ION

Resin penukar ion Zeolit

RESIN PENUKAR ION Berupa butiran kristal, seperti pasir bening

Prinsip kerjanya berupa pertukaran ion

Resin organik dibuat dengan polimerisasi stirena ((C6H5)-CH=CH2) dan divinil benzene ((CH2=CH-(C6H4)-CH=CH2) yang membentuk stirena divinil benzene, suatu molekul raksasa berberat molekul besar

RESIN PENUKAR ION

PRINSIP PERTUKARAN ION

Adsopsi Proses penyerapan dimana komponen tertentu dari zat

terlarut ditransfer selektif ke bahan insoluble dalam suatu wadah yang dikemas dalam kolom

Pertukaran Ion Melibatkan transfer massa dari larutan ke fasa padatan Ion fase larutan ditransfer ke fasa padatan (sorbent)

hingga sorbent menjadi jenuh atau hampir jenuh Ion yang dipindahkan dari larutan dipindahkan ke ion

exchanger sehingga terjadi elektronetralitas Untuk meregenerasinya dilakukan desorb (pelepasan

kembali)

PRINSIP PERTUKARAN ION

PRINSIP PERTUKARAN ION

Reaksi Penukaran dan Regenerasi Reaksi penukaran ion R-H pada resin :Atom H pada R-H dapat ditukar oleh Na karena Na+ (pada konsentrasi sama) mempunyai afinitas yang lebih besar dengan reaksi

R-H + Na+ R-Na + H+

Dan Na pun dapat diganti oleh Ca2+ (lihat peraturan 1)

Reaksi penukaran anion juga dapat terjadi :R-OH + Cl- R-Cl + OH-

R-Cl + NO3- R-NO3- + Cl

MEKANISME PERTUKARAN ION

Resin mengandung kation B+ ditukar dengan kation A+ dalam larutan

Kation A+ dan B+ akan terdisfusi karena perbedaan konsentrasi antara resin dan larutan

A+ + R- B+ B+ + R- A+

Pertukaran ion akan berlangsung hingga kesetimbangan dicapai

Reaksi Pertukaran Ion

BENTUK PENUKAR ION

Resin penukar kation asam kuat (R-SO3H)

Resin penukar kation asam lemah (R-COOH)

Resin penukar anion basa kuat (R-R3N*OH-)

Resin penukar anion basa lemah (R-NH2 – atau R-R’NH)

BENTUK RESIN PENUKAR ION

Tipe resin

Gugus fungsi

Nama dagang

Selektivitas

Kation: Asamkuat

Asam sulfonat:R-SO3-H+

Permutit QPurolit C-100Duolite C-20

Dowex 50AmberliteIR -120

Ag+>Rb+>Cs+>K+>NH4+>Na+>H+

> Li+

Zn2+ > Cu2+ > Ni2+ > Co2+

Kation :Asam lemah

Asam karboksilat:R-COO-H+

Permutit H-70Amberlit IRC-50

H+ >>Ag+> K+ >Na+>Li+.H+>>Fe2+>Ba2+>Sr2+> Ca2+ >

Mg2+

Anion:Basa kuat

Ion amonium kuartener:

[R-CH2N(CH3)3]+Cl-

Dowex-1/SBR-PPermutit S-1

Amberlite IRA-400Purolite A-400

I->fenolat>HSO4->ClO3

->NO3->Br-

> CN->HSO3->NO2

->Cl->HCO3-

>IO3->HCOO->CH3COO->OH->I-

Anion:Basa lemah

Gugus amine:[R-NH(R)2]+Cl-

Dowex-3Permutit W

Amberlite IR-45

R-SO3H>sitrat>CrO3-

>H2SO4>tatrat>oksalat>H3PO4>H3AsO4>HNO3>HI>HBr>HCl>HF>

HCOOH>CH3COOH>H2CO3

JENIS JENIS PENUKAR ION

BENTUK PENUKAR ION

Kapasitas penukar

Selektivitas tergantung ukuran ion, muatan, strukturnyaUkuran partikel dan distribusi ukuran

Stabilitas kimia dan fisika

FAKTOR-FAKTOR PEMILIHAN RESIN PENUKAR ION

Regenerasi

TAHAPAN OPERASI SISTEM PERTUKARAN ION

Tahap pembilasan, menghilangkan larutan regenerasi yang di terperangkap oleh resin.

Tahap regenerasi, operasi penggantian ion awal yang terserap dengan ion yang semula berada dalam matriks resin dan pengembalian tingkat ke kapasitas awal.

Tahap pencucian balik (backwash), tahap yang dilakukan apabila resin mencapai titik jenuh.

Tahap layanan (service), tahap dimana terjadi pertukaran kation atau anion.

1.In service 2. Backwash 3. Cation Regeneration

Caustic

6. Drain4. Anion Regeneration

5. Rinse

7. Air Mix 8. Refill 9. Rinse

TAHAPAN OPERASI SISTEM PERTUKARAN ION

BENTUK PENUKAR ION

TAHAP REGENERASI ION EXCHANGE

Backwash Slow rinse Fast rinse

Keterangan: Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki kation atau anion sampai air keluarannya bersih Slow rinse, yaitu mengalirkan air pelan-pelan untuk menghilangkan regeneran dalam resin Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk menghilangkan sisa regeneran sebelum operasi.

1. Oksidasi (khususnya oleh Cl2 dan ozon)2. Fouling3. Aliran air/larutan yang tinggi dan tekanan terus menerus.

1. pH2. Kecepatan alir3. Konsentrasi ion terlarut4. Tinggi / jumlah media penukar ion5. Suhu

Faktor yang mempengaruhi pertukaran ion:

Faktor yang mempengaruhi kerusakan resin:

MODEL KOLOM RESIN

1. Sistem satu kolom (single bed)

2. Sistem satu kolom (mixed bed)

3. Sistem dua kolom (double bed)

4. Sistem kombinasi

MODEL KOLOM RESIN

1. Mengurangi/menghilangan unsur inorganik dengan baik2. Bisa diregenerasikan kembali3. Dapat digunakan flowrate/debit yang berfluktuasi4. Jenis resin yang bervariasi, setiap jenis resin dapat digunakan

untuk menghilangkan unsur/kontaminan tertentu5. Untuk kualitas air baku dengan TDS <500 ppm merupakan

pilihan dan operasi lebih murah

Keunggulan Ion Exchange

1. Semakin tinggi TDS semakin tinggi biaya operasional2. Tidak menghilangkan partikel, bakteri dan pyrogen3. Diperlukan pretreatment untuk hampir setiap bahan baku4. Sensitif terhadap keberadaan unsur lain dengan polaritas yang

hampir sama5. Media resin berpotensi menjadi tempat berkembang biak

bakteri

Kekurangan Ion Exchange

APLIKASI : water softening

Pertukaran ion melibatkan penukar kation, di mana reaksi berikut terjadi untuk menggantikan ion kalsium dengan ion natrium.

1. Resin penukar kation (H+) untuk ion kation seperti K+, Ca2+, Na+.

2. Resin penukar anion (OH-) seperti ion Cl-, PO4

2-. Ion-ion hidrogen dan hidroksil yang masuk ke air bergabung membentuk air.

APLIKASI : demineralisasi

ZeOLitMemiliki rumus Na2(Al2SiO3O10 . 2H2O) atau K2(Al2SiO3O10 . 2H2O)

Ion Ca2+ , Mg2+ atau Fe3+ akan menggantikan Na+

Ion Na+ lebih lemah berikatan dengan zeolite daripada Ca2+ , Mg2+ atau Fe3+

Proses pertukaran ion :

Na2Z(s) + Ca2+(aq)

CaZ(s) + 2Na+ (aq)Na-zeolite Ca - zeloitRegenerasi :

CaZ + 2 NaCl Na2Z + CaCl2

Pertanyaan• Rieza

Perbedaan single bed dengan mixed bed apa?Jawaban : single bed menghasilkan air lunak, mixed bed menghasilkan air demin• M. Rifqi Aqil

Fouling itu apa?Fouling merupakan pengotor• Nicholas

Apa indikasinya jika resin sudah tidak dapat lagi digunakan?Air tetap sadah. Biasanya air kembali menjadi sadah ketika telah 3-5 bulan.