PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN MENGGUNAKAN ION EXCHANGE KATION

I. TUJUAN PERCOBAAN

a. Menghasilkan produk berupa air yang bebas ion-ion pengotor.

b. Membandingkan kualitas air sebelum dan sesudah dikontakkan kedalam kolom.

II. ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan :

c. Unit ion exchange

d. Tempat sampel

e. Gelas kimia

f. Erlenmeyer

g. Buret

h. Pipet ukur

i. Bola karet

j. Corong

Bahan yang digunakan:

k. Larutan CaCO3

l. Air

m. Dinatrium dihidrogen EDTA dihidrat

n. MgCl2. 6H2O

o. Indikator erriochrome Black T

III. DASAR TEORI

Penukar Ion (Ion Exchange)

Dalam kolom resin penukar kation terjadi reaksi pertukaran kation pengotor air

dengan H+ dari resin penukar ion terjadi pertukaran kation pengotor air dengan ion OH-

dari resin penukar anion. Pertukaran kation pengotor air dengan OH- dari resin penukar

anion.

Resin Penukar Ion

Resin penukar ion adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubungan silang(cross linking) serta gugusan

yang mengandung ion-ion yang dipertukarkan berdasarkan gugusan fungsionalnya, resin

penukar ion terbagi menjadi dua, yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion.

Resin penukar kation, mengandung kation yang dapat dipertukarkan sedangkan resin

penukar anion mengandung anion yang dapat dipertukarkan.

Sifat-Sifat penting resin penukar ion adalah sebagai berikut :

a. Kapasitas penukar ion

b. Selektivitas

c. Derajat ikat silang

d. Porositas

e. Kestabilan resin

Aplikasi Penukar Ion (Ion Exchanger)

Dengan memahami prinsip dasar reaksi pertukaran ion dan sifat-sifat resin, maka

dengan mudah dapat dipahami berbagai aplikasi resin penukar ion dalam industri

diantaranya adalah :

1. Pelunakan Air (Water Softening)

Banyak air tanah yang dipakai dalam industri mengandung unsur-unsur kalsium

(Ca), dan magnesium (Ma), terutama air tanah yang diambil di daerah-daerah

bergunung kapur. Unsur-unsur tersebut berada dalam senyawa hidrokarbonat yang

larut dalam air, sehingga terlihat tetap jernih.

Air tersebut yang disebut air sadah mempunyai banyak kerugian diantaranya :

a. Sebagai air minum mungkin akan menyebabkan kecenderungan terbentuknya

batu kandung kemih.

b. Sebagai pencuci, air tersebut akan mengurangi daya cuci sabun.

c. Sebagai air minum umpan boiler akan menyebabkan timbulnya kerak CaCO3 atau

MgCO3 yang menghambat hantaran panas.

Oleh karena itu ion Ca2+ dan Mg2+ harus diambil dan salah satu cara adalah resin

penukar ion dalam bentuk R-Na :

2 R-Na + Ca2+ R2Ca + 2 Na2+

2 R-Na + Mg2+ R2Mg + 2 Na2+

2. Demineralisasi Air (Water Demeniralizer)

Air didalam banyak mengandung ion-ion baik kation maupun anion. Air

tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan resin penukar ion, kation – kation

seperti Na+ , K+ , Ca+ , Mg+ , Fe+ dan sebagainya dapat diambil oleh resin dalam bentuk

R-H dengan reaksi :

R – H + K+ R – K + H

Diamna K+ adalah kation sedangkan anion – anion seperti Cl- , NO3-, SO4

3- dapat

diserap oleh resin penukar anion dalam bentuk R – OH dengan reaksi :

R – OH + A- R – A + OH-

Dimana A- adalah anion. Produk H+ dan OH- dari reaksi akan menjadi :

H+ + OH- H2O

Dengan demikian air akan keluar bebas ion – ion atau disebut bebas mineral.

Oleh karena itu prosesnya disebut demineralisasi atau biasanya disebut dengan aqua

DM. apabila resin telah jenuh, maka proses regenerasi dapat dilakukan dengan

mengalirkan asam 4 N untuk resin anion dengan reaksi :

R – K + H- (4N) R – H + K-

R – A+ OH- (4N) R – OH + A-

Dalam industri atau laboratorium dan kesehatan, banyak diperlukan air bebas

dari ion-ion tersebut atau ion bebas mineral.

Dalam pembuatan alat demineral air, dapat 3 model yaitu :

a. System 2 kolom (double bed)

Aqua DH

resin Resin Anion kation

air masuk

b. Sistem satu kolom (mixed bed)

Aqua DH

Resin kation + anion

air masuk

c. System kombinasi

Resin Kation Resin anion

Air masuk

Aqua DH

Resin Kation + Resin Anion

3. Detoksifikasi Air Limbah dan Daur Ulang

Dengan kemampuan penukar ion seperti diatas, sudah dapat diduga bahwa resin

amat berpotensi dalam pengolahan air limbah. Kontaminan atau polutan beracun

seperti logam-logam berat.

Dengan demikian proses yang terjadi adalah pengambilan senyawa berbahaya

yang dapat didaur ulang dan dihasilkan air yang bebas mineral yang dapat digunakan

kembali.

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

Praktikum Ion Exchangea. Menyiapkan Unit Ion Exchanger.b. Mengatur bukaan valve sesuai dengan arah aliran.c. Menyiapkan larutan sampel yang akan dihilangkan kandungan-kandungan ionnya

sebanyak 1 L.d. Mengambil 50 mL dari jumlah sampel dan melakukan titrasi.e. Memasukkan sampel mL kedalam kation.f. Menghidupkan pompa.g. Mengulangi langkah “d” pada hasil penyaringan.

Titrasi Ca2+

a. Mengambil sampel titrasi pada sampel penyaringan sebanyak 50 mL.b. Memasukkan indikator berupa larutan erriochrome black T.c. Mentitrasikan sampel dengan larutan EDTA hingga berwarna merah bata.d. Mencatat volume titran.

V. DATA PENGAMATAN

1. Penentuan KesadahanMassa CaCO3 = 0,5069

Percobaan Volume Analit Volume Titran Perubahan Warna

1 50 1 mLMerah anggur menjadi biru

2 50 0,3 mLMerah anggur menjadi biru

3 50 0,1 mLMerah anggur menjadi biru

Volume titran rata-rata = (1+0,3+0,1 ) ml

3=0,467 ml

VI. PERHITUNGAN

Penentuan Kesadahan1. Sampel 1

Diketahui : NEDTA = 0,1 mgek/ml

massa CaCO3 = VEDTA . NEDTA . BE CaCO3

= 1 ml . 0,1 mgek/ml . 50,045 mg/mgek= 5,0045 mgr

CaCO3 (ppm) = 5,0045 mgr x1000 ml / L

50 mL= 100,09 mg/L

2. Sampel 2Diketahui : NEDTA = 0,1 mgek/ml

massa CaCO3 = VEDTA . NEDTA . BE CaCO3

= 0,3 ml . 0,1 mgek/ml . 50,045 mg/mgek= 1,50135 mgr

CaCO3 (ppm) = 1,50135 mgr x1000 ml / L

50 mL= 30,027 mg/L

3. Sampel 3Diketahui : NEDTA = 0,1 mgek/ml

massa CaCO3 = VEDTA . NEDTA . BE CaCO3

= 0,1 ml . 0,1 mgek/ml . 50,045 mg/mgek= 0,50045 mgr

CaCO3 (ppm) = 0,50045 mgr x1000 ml / L

50 mL= 10,009 mg/L

VII. ANALISA DATA

Setelah melakukan percobaan ini dapat dianalisa bahwa air dengan pengotor

berupa ion logam dapat dihilangkan dengan metode ion exchange. Ion exchange

merupakan metode pertukaran ion pengotor dengan ion H+ atau OH- dari resin yang

terdapat dalam ion exchanger. Pada percobaan yang kami lakukan ini terjadi pertukaran

kation pengotor berupa Ca+ dengan ion H+ dari resin.

Resin yang digunakan adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai

tingkat yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking) serta

gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan. Berdasarkan gugus

fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu resin penukar kation dan

resin penukar anion.

Pada tabung kation terdapat resin yang berbentuk padatan berwarna hitam

disertai warna oranye didalamnya. Larutan CaCO3 yang dimasukkan kedalam tabung

berisi resin kation akan menukar ion Ca2+ dengan ion H2+ sehingga menghilangkan

kadar Ca2+ pada air.

Alat ini sangat efektif dalam mengurangi tingkat kesadahan oleh ion Ca2+.

Terbukti saat melakukan titrasi secara bertahap ion exchanger mengurangi tingkat

kesadahan sebanyak 2/3 dari kesadahan total. Apabila air tersebut diulang terus hingga

tingkat kesadahannya sangat rendah, maka ion exchanger merupakan teknik

pengolahan limbah yang sederhana namun efektif dalam mengurangi kesadahan.

Perlunya mengurangi ion-ion yang menyebabkan kesadahan karena kesadahan

menyebabkan sulitnya sabun berbusa, karena salah satu molekul sabun diikat oleh ion-

ion tersebut.

VIII. KESIMPULAN

Dari percobaan Ini dapat disimpulkan bahwa :

1. Hasil konsentrasi setelah dilakukan perlakuan:

- Sampel 1 : 100,09 mg/L (ppm)

- Sampel 2 : 30,027 mg/L (ppm)

- Sampel 3 : 10,009 mg/L (ppm)

2. Ion exchange pada tabung kation penukar ion Ca2+ dengan H+

3. Ion exchanger sangat efektif mengurangi tingkat kesadahan, dapat mengurangi 2/3

dari kesadahan total.

4. Ion exchanger tidak baik digunakan dalam skala industri karena membutuhkan

resin yang sangat banyak dan pengolahan yang cukup sulit.

5. Resin yang digunakan adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat

yang tinggi yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking) serta

gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan.

6. Perlunya mengurangi ion-ion yang menyebabkan kesadahan karena kesadahan

menyebabkan sulitnya sabun berbusa karena salah satu molekul sabun diikat dan

ion-ion tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Erniati Azhar.. 2014. Petunjuk Praktikum Teknik Pengolahan Limbah.

Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.

Metcalf and Eddy, 1979, “Waste Water Engineering, Treatment Disposal and

Reuse” 2n.ed, Tata Mc Graw-Hill Publishing Company Ltd., New Delhi

http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Laporan/kualitas.html

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH

ION EXCHANGE

Disusun Oleh:

Abellio Nathanael Sitompul (0613 4041 1637)Chinthia Oktadinda (0613 4041 1640)Fitriyani (0613 4041 1646)Indah Nurcahyanti (0613 4041 1649)M. Ridho Fitriyanto (0613 4041 1652)Raden Innu Romi F (0613 4041 1658)Suci Ananda Putri (0613 4041 1660)

Kelompok: 1 / 4 Eg.B

Instruktur: Ir. K.A. Ridwan, M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

GAMBAR ALAT

Ion Exchanger Buret

Labu Ukur 1000 ml Gelas Kimia Kaca Arloji

Pengaduk Bola Karet

Pipet Ukur Corong Gelas