Resin Penukar Ion

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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 yang diakibatkan oleh

limbah industri, yang dapat menyebabkan penurunan kualitas lingkungan.

Dampak pencemaran lingkungan yang mungkin timbul akibat limbah cair yang dihasilkan

dari kegiatan industri dapat diketahui dengan mengukur konsentrasi parameter-paremeter limbah

cair, baik berupa paramater fisik, parameter kimia (organik dan anorganik) ataupun parameter

biologi.

Air konsumsi adalah air yang memenuhi persyaratan sebagaimana ditetapkan

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 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 unsur-

unsur 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 ion-

ion yang mudah bertukar dalam struktur yang tidak mudah larut dalam air, dan ruangan yang

cukup dalam strukturnya untuk menjamin kebebasan ion-ion bergerak keluar dan masuk dalam

matriks bahan.

1.2 Batasan Masalah

Kelompok 51

Resin Penukar Ion

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 Masalah

Untuk mempelajari kinerja bahan resin

Menghitung jumlah kadar Ca sisa dan kadar Ca yang terambil

Mempelajari hubungan kadar Ca dengan jumlah resin

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kelompok 52

Resin Penukar Ion

2.1 Karakteristik Resin Penukar Ion

Anekaragam bahan alamiah maupun sintetik, organik maupun anorganik,

memperagakan perilaku pertukaran ion, namun dalam laboratorium penelitian, di mana

keseragaman dipentingkan, penukar ion yang disukai biasanya adalah bahan 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 memasukkan gugus –SO3H ke dalam cincin aromatik. Bila

disuspensikan dalam air, partikel resin itu akan membengkak karena menyerap air, yang derajat

pembengkakkannya dibatasi oleh jauhnya hubungan silang.

Ion yang dapat ditukar, yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer, disebut ion

lawan. Andaikan sutu resin penukar kation yang mengandung ion lawan yang dapat

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 dijumpai dalam industri kimia. Adsorpsi ini biasanya digunakan untuk memisahkan

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.

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 ion-

ion yang tidak dipertukarkan. Penukar ion dapat berupa penukar kation atau penukar anion. Hal

Kelompok 53

Resin Penukar Ion

ini bergantung bahan aktifnya yang bersifat basa dan dapat menukar anion dan sebaliknya.

Penggunaannya dalam analisis kimia misalnya untuk menghilangkan ion-ion pengganggu,

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- I-

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.

Kelompok 54

Resin Penukar Ion

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 SO3H 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 (NH2 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

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

Kelompok 55

Resin Penukar Ion

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-SO3H)+ NiSO4 (R-SO3)2Ni + H2SO4 (2)

R mengindikasikan bagian organik resin dan SO3 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 Ba2+

dan NH4+ :

Ba2+ terjerap kuat oleh koloid tanah, tetapi daya penukarannya lemah. Pertukaran kation

menggunakan Ba < jumlah Ba yang diserap.

Kelompok 56

Resin Penukar Ion

NH4+ terjerap lebih lemah daripada Ba, tetapi daya penukarannya kuat. Pertukaran

kation menggunakan NH4+ > 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 trans-

uranium (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-

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 kawan-

kawan-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.

Kelompok 57

Resin Penukar Ion

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 Ca2+ dari air akan digantikan oleh 2 buah Na+ dari media.

Dengan demikian, meskipun nantinya kesadahan air berkurang karena Ca2+ 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.

Clinoptilolite diketahui dapat menghilangkan ion-ion bermuatan positif dari dalam air, seperti NH4+

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

Kelompok 58

Resin Penukar Ion

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

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

Kelompok 59

Resin Penukar Ion

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

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

Kelompok 510

Resin Penukar Ion

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.

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

Kelompok 511

Resin Penukar Ion

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. Bahan-

bahan mineral yang dapat terkandung dalam air karena kontaknya dengan batu-batuan terutama

terdiri dari: kalsium karbonat (CaCO3), magnesium karbonat (MgCO3), kalsium sulfat (CaSO4),

magnesium sulfat (MgSO4), 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.

Kelompok 512

Resin Penukar Ion

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 Ca2+ dan Mg2+, khususnya Ca2+, maka arti dari kesadahan dibatasi sebagai

sifat / karakteristik air yang menggambarkan konsentrasi jumlah dari ion Ca2+ dan Mg2+, yang

dinyatakan sebagai CaCO3.

Kesadahan ada dua jenis, yaitu :

1. Kesadahan sementara

Adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam bikarbonat, seperti

Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2.

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

sehingga terbentuk encapan CaCO3 atau MgCO3. Reaksinya:

Ca(HCO3)2 -dipanaskan--> CO2 (gas) + H2O (cair) + CaCO3 (endapan)

Mg(HCO3)2 -dipanaskan--> CO2 (gas) + H2O (cair) + MgCO3 (endapan)

2. Kesadahan tetap

Adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam klorida, sulfat dan

karbonat, missal CaSO4, 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) + Na2SO4 (larut)

MgCl2 + Ca(OH)2 --> Mg(OH)2 (padatan/endapan) + CaCl2 (larut)

MgSO4 + Ca(OH)2 --> Mg(OH)2 (padatan/endapan) + CaSO4 (larut)

Kelompok 513

Resin Penukar Ion

Satuan ukuran kesadahan ada 3, yaitu :

1. Derajat Jerman, dilambangkan dengan °D

2. Derajat Inggris, dilambangkan dengan °E

3. Derajat Perancis, dilambangkan dengan °F

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 Ca2+ 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 CO2 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 CaCO3/ℓ (cara kuno, tetapi masih dipakai di Amerika Serikat,

misalnya pada Caldwell- Law rence diagram ). Akaliniti dalam air disebabkan oleh ion-ion

karbonat (CO32-), bikarbonat (HCO3 -), hidroksida (OH-) dan juga borat (BO3

3-), 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

Kelompok 514

Resin Penukar Ion

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 Ca2+ dan Mg2+ yaitu kadar kesadahan) air

menjadi agresif dan menyebabkan karat pada pipa, sebaliknya alkaliniti yang rendah dan tidak

seimbang dengan kesadahan dapat menyebabkan kerak CaCO3 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 (SO32-). 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

Kelompok 515

Resin Penukar Ion

dalam air . Berdasarkan hokum kesetimbangan jika salah satu reaktan di sebelah kiri berkurang

dalam persamaan reaksi maka reaksi akan bergeser ke kiri itu berarti meningkatkan kelarutan

senyawa penyebab kerak.

Ca + SO4 CaSO4

Atau

Mg + SO4- SO4

Ca dan Mg yang diikat EDTA menyebabkan reaksi di atas bergeser ke kiri sehinnga

meningkatkan kelarutan CaSO4 dan MgSO4 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 CaEDTA +2 Na +

Mg 2+ + Na2EDTA 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 kemerah-

merahan 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.

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.

Kelompok 516

Resin Penukar Ion

Murexide

IUPAC

name

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

pyrimidin-4-olate

Identifiers

CAS

number

[3051-09-0],

[6032-80-0] (hydrate)

PubChem 18275

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

Properties

Molecular

formulaC8H8N6O6

Molar

mass284.19 g/mol

Kelompok 517

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 1oG (G = Germany) atau D (Deutsch). Satu derajat Jerman

setara dengan 10 mg/l CaO atau 17,9 mg/l CaCO3. Sebaliknya pada air minum,

dipersilakan kesadahannya antara 5 – 10o G. Hanya saja, dalam keputusan Menteri

Kesehatan yang berlaku sekarang, besarnya kesadahan sampai 500 mg/l tetapi tidak

dijelaskan satuannya apakah CaCO3 ataukah CaO atau yang lainnya.

Batas-batas maksimal zat dalam air umpan ketel

Tekanan Ketel

(Psig)

Padatan

Total (Ppm)

Alkalinitas

(Ppm)

Padatan tersuspensi

(Ppm)

0-300

301-450

451-600

601-750

751-900

901-1000

1001-1500

1501-2000

>2000

3500

3000

2500

2000

1500

1250

1000

750

500

700

600

500

400

300

250

200

150

100

300

250

150

100

60

40

20

10

5

Kelompok 518

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 .

BAB IV

Kelompok 519

Resin Penukar Ion

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

Kelompok 520

Dibuat larutan CaCl2.2H2O sebesar 200 ppm,400 ppm dan 750

ppm dengan cara dilarutkan dengan 100 ml air

Diambil 10 ml larutan tersebut

Ditambahkan NaOH dan indikator murexid

Dititrasi dengan larutan EDTA 0,01 N

Resin Penukar Ion

2. Percobaan dengan variasi banyaknya resin

Kelompok 521

Dihitung kadar Ca

Dibuat larutan CaCl2.2H2O sebesar 200 ppm , 400 ppm dan

750 ppmdengan cara dilarutkan dengan 100 ml air

Ditambahkan indikator murexid

Dilewatkan pada kertas saring yang ditaburkan resin

[ dengan variasi banyaknya resin ( 0.1, 0.4 , 0.8 ,1.1 , dan 1.1gr)

Ditambahkan NaOH

Diambil 10 ml larutan tersebut

Dihitung kadar Ca 2+Dilakukan Duplo

Dititrasi dengan larutan EDTA 0,01 N

Resin Penukar Ion

Matriks Percobaan

BAB V

DATA PENGAMATAN DAN HASIL PERHITUNGAN

Data Pengamatan untuk Ca 200 ppm :

Resin (gr)

Volume titrasi EDTA 0.01 N

(ml)      

Blanko(0) 4.4 ml      

  Anion   Kation  

  1 2 1 2

0.1 3.5 3 2 1.7

0.4 2.8 2.4 1.5 1.3

0.8 3 2.5 1.8 1.1

1.1 3.3 0 1 0.9

Jenis Resin yang digunakan ialah Resin kation

ppm Ca = 20 mg/100ml

Volume air yang digunakan = 100 ml

Kelompok 5

Berat Resin (Gram)

Volume EDTA (ml)

1

2

3

4

5

6

22

Resin Penukar Ion

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

Data Pengamatan untuk Ca 400 ppm :

Resin (gr)

Volume titrasi EDTA 0.01 N

(ml)      

Blanko(0) 4.4 ml      

  Anion   Kation  

  1 2 1 2

0.1 12.1 11 12.1 10.1

0.4 13 12.5 9.8 10

0.8 11 11 7.9 8.9

1.1 12 12 4.6 4.6

ppm Ca = 40 mg/100ml

Volume air yang digunakan = 100 ml

BM CaCl.2H2O = 147

Mr Ca = 40

Be Ca = 20

Kelompok 523

Resin Penukar Ion

Volume sampel = 10 ml

N EDTA = 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

Data Pengamatan untuk Ca 750 ppm :

Resin (gr)

Volume titrasi EDTA 0.01 N

(ml)      

Blanko(0) 4.4 ml      

  Anion   Kation  

  1 2 1 2

0.1 18 17.5 11.5 9

0.4 15 16 15.7 13

0.8 16 15 16.5 14.5

1.1 16.5 16.5 18.4 16

ppm Ca = 75 mg/100ml

Volume air yang digunakan = 100 ml

BM CaCl.2H2O = 147

Mr Ca = 40

Be Ca = 20

Volume sampel = 10 ml

Kelompok 524

Resin Penukar Ion

N EDTA = 0.01 N

Berat Ca = 75 mg / 100 ml

= 75 mg dalam 100 ml

Berat CaCl.2H2O = gr Ca x BM CaCl.2H2O

Mr Ca

= 275.625 mg/100ml

= 0.275625 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 = 88 Ppm

2. Penambahan Resin 0.1 gr

Ca sisa = 65 Ppm

3. Penambahan Resin 0.4 gr

Ca sisa = 52 Ppm

4. Penambahan Resin 0.8 gr

Ca sisa = 55 Ppm

5. Penambahan Resin 1.1 gr

Ca sisa = 33 Ppm

Kelompok 525

Resin Penukar Ion

Resin (gr) Ca sisa (ppm)

0 88

0.1 65

0.4 52

0.8 55

1.1 33

Kation

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) Ca sisa (ppm)

0 88

0.1 37

0.4 29

0.8 29

1.1 19

  Kadar Ca yang terambil =  

  Kadar Ca blanko – Kadar Ca sisa

Kelompok 526

Resin Penukar Ion

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

Resin (gr) Ca terambil (ppm)

0 0

0.1 23

0.4 36

0.8 33

1.1 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

Kelompok 527

Resin Penukar Ion

= 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) Ca terambil (ppm)

0 0

0.1 51

0.4 59

0.8 59

1.1 69

Perhitungan untuk Ca 400 ppm

Kadar Ca(sisa) =      

  1000/ml sampel x V EDTA x N EDTA x Be Ca

Kation

1. Penambahan Resin 0 gr

Ca sisa = 328 Ppm

2. Penambahan Resin 0.1 gr

Ca sisa = 222 Ppm

3. Penambahan Resin 0.4 gr

Ca sisa = 198 Ppm

4. Penambahan Resin 0.8 gr

Ca sisa = 168 Ppm

Kelompok 528

Resin Penukar Ion

5. Penambahan Resin 1.1 gr

Ca sisa = 92 Ppm

Resin (gr) Ca sisa (ppm)

0 328

0.1 222

0.4 198

0.8 168

1.1 92

Anion

1. Penambahan Resin 0 gr

Ca sisa = 328 Ppm

2. Penambahan Resin 0.1 gr

Ca sisa = 231 Ppm

3. Penambahan Resin 0.4 gr

Ca sisa = 255 Ppm

4. Penambahan Resin 0.8 gr

Ca sisa = 220 Ppm

5. Penambahan Resin 1.1 gr

Ca sisa = 240 Ppm

Resin (gr) Ca sisa (ppm)

0 328

0.1 231

0.4 255

0.8 220

1.1 240

  Kadar Ca yang terambil  

Kelompok 529

Resin Penukar Ion

=

  Kadar Ca blanko – Kadar Ca sisa

Kation

1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko)

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) Ca terambil (ppm)

0 0

0.1 106

0.4 130

0.8 160

1.1 236

Anion

1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko)

Ca terlarut = 328 ppm - 328ppm

= 0

2. Penambahan Resin 0.1 gr

Kelompok 530

Resin Penukar Ion

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

Resin (gr) Ca terambil (ppm)

0 0

0.1 97

0.4 73

0.8 108

1.1 88

Perhitungan untuk Ca 750 ppm

Kadar Ca(sisa) =  

 

1000/ml sampel x V EDTA x N EDTA x

Be Ca

Kation

1. Penambahan Resin 0 gr

Ca sisa = 420 Ppm

2. Penambahan Resin 0.1 gr

Ca sisa = 205 Ppm

Kelompok 531

Resin Penukar Ion

3. Penambahan Resin 0.4 gr

Ca sisa = 287 Ppm

4. Penambahan Resin 0.8 gr

Ca sisa = 310 Ppm

5. Penambahan Resin 1.1 gr

Ca sisa = 344 Ppm

Resin (gr) Ca sisa (ppm)

0 420

0.1 205

0.4 287

0.8 310

1.1 344

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

4. Penambahan Resin 0.8 gr

Ca sisa = 310 Ppm

5. Penambahan Resin 1.1 gr

Ca sisa = 330 Ppm

Resin (gr) Ca sisa (ppm)

0 420

0.1 355

0.4 310

0.8 310

Kelompok 532

Resin Penukar Ion

1.1 330

  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) Ca terambil (ppm)

0 0

0.1 215

0.4 133

0.8 110

1.1 76

Anion

1. Penambahan Resin 0 gr (Blanko)

Kelompok 533

Resin Penukar Ion

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) Ca terambil (ppm)

0 0

0.1 65

0.4 110

0.8 110

1.1 90

Kelompok 534

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 CaCl2.2H2O 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 Ca2+ yang berikatan

dengan OH- pada suspensi CaCl2.2H2O, 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 2+

sehingga dapat menganalisa kadar Ca 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

Kelompok 535

Resin Penukar Ion

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

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 + CaCl2 (Reaksi Regenarasi)

Hasil yang didapatkan dari perhitungan adalah sebagai berikut :

Kationberat resin vs dosis resin

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

dosis resin (gr)

ka

da

r C

a s

isa

(p

pm

)

Ca sisa (200 ppm)

Ca sisa (400 ppm)

Ca sisa (750 ppm)

Kelompok 536

Resin Penukar Ion

Kation kadar Ca terambil vs dosis resin

0

50

100

150

200

250

0 0.5 1 1.5

dosis resin (gr)

ka

da

r C

a (

pp

m)

Ca terambil (200 ppm)

Ca terambil (400 ppm)

Ca terambil (750 ppm)

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

Untuk Ca induk 400 ppm jumlah resin kation optimal = 1.1 gram

Untuk Ca induk 750 ppm jumlah resin kation optimal = 0.1 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 .

Kelompok 537

Resin Penukar Ion

Anion berat resin vs dosis resin

050

100150200

250300350400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

dosis resin (gr)

kad

ar C

a si

sa (

pp

m)

Ca sisa (200 ppm)

Ca sisa (400 ppm)

Ca sisa (750 ppm)

Anion kadar Ca terambil vs dosis resin

0

20

40

60

80

100

120

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

dosis resin (gr)

kad

ar C

a (p

pm

)

Ca terambil (200 ppm)

Ca terambil (400 ppm)

Ca terambil (750 ppm)

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 :

Untuk Ca induk 200 ppm jumlah resin anion optimal = 1,1 gram

Untuk Ca indukl 400 ppm jumlah resin anion optimal = 0,8 gram

Kelompok 538

Resin Penukar Ion

Untuk Ca induk 750 ppm jumlah resin anion optimal = 0.4 gram

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

Kelompok 539

Resin Penukar Ion

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

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.

Kelompok 540

Resin Penukar Ion

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_NUKL

IR_PLTN

LAMPIRAN

Kelompok 541

Resin Penukar Ion

Kationberat resin vs dosis resin

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

dosis resin (gr)

ka

da

r C

a s

isa

(p

pm

)Ca sisa (200 ppm)

Ca sisa (400 ppm)

Ca sisa (750 ppm)

Kation kadar Ca terambil vs dosis resin

0

50

100

150

200

250

0 0.5 1 1.5

dosis resin (gr)

ka

da

r C

a (

pp

m)

Ca terambil (200 ppm)

Ca terambil (400 ppm)

Ca terambil (750 ppm)

Kelompok 542

Resin Penukar Ion

Anion berat resin vs dosis resin

050

100150200

250300350400

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

dosis resin (gr)

kad

ar C

a si

sa (

pp

m)

Ca sisa (200 ppm)

Ca sisa (400 ppm)

Ca sisa (750 ppm)

Anion kadar Ca terambil vs dosis resin

0

20

40

60

80

100

120

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

dosis resin (gr)

kad

ar C

a (p

pm

)

Ca terambil (200 ppm)

Ca terambil (400 ppm)

Ca terambil (750 ppm)

Kelompok 543