Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

29
TUGAS KELOMPOK SISTEM UTILITAS Pengolahan Air pada Industri dengan Cara Penukar Ion  Kelas C Kelompok 4 Angelina (1107155397) Arif Yusra (0907136236) Hamsyah Adhari (110712042 0) Khamaluddin Aditya (090713305 1) Luci Octaria Sitorus (1107135614 ) Raflesya Arnoldi (100712148 5) Widya Yoesepha (1107114194) PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2014 

Transcript of Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

Page 1: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 1/29

TUGAS KELOMPOK SISTEM UTILITAS

“Pengolahan Air pada Industri dengan Cara Penukar Ion” 

Kelas C

Kelompok 4

Angelina (1107155397)

Arif Yusra (0907136236)

Hamsyah Adhari (1107120420)

Khamaluddin Aditya (0907133051)

Luci Octaria Sitorus (1107135614)

Raflesya Arnoldi (1007121485)

Widya Yoesepha (1107114194)

PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2014 

Page 2: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 2/29

BAB I

ISI

1.  Pengolahan Air pada Industri dengan Cara Penukaran Ion

Dewasa ini tantangan dalam dunia industri maupun perdagangan

sedemikian pesat. Hal ini menuntut adanya strategi efektif dalam

mengembangkan industri, sehingga dapat bersaing dengan negara-negara lain

yang lebih maju. Pembangunan terfokus pada pemenuhan kebutuhan saat ini

tanpa mengesampingkan kebutuhan mendatang yang mana hal ini dikaitkan

dengan kelestarian dan kesehatan lingkungan alam. Permasalahan lingkungan saat

ini yang dominan salah satunya adalah limbah cair berasal dari kegiatan industri.

Limbah cair yang tidak dikelola dengan baik akan menimbulkan dampak yang

luar biasa pada perairan, khususnya sumber daya air. Kelangkaan air di

masa mendatang dan bencana alam semisal erosi, banjir dan kepunahan

ekosistem perairan tidak pelak lagi dapat terjadi apabila kita kaum akademisi

tidak peduli terhadap permasalahan tersebut.

Alam memiliki kemampuan dalam menetralisir pencemaran yang

terjadi apabila jumlahnya kecil, akan tetapi apabila dalam jumlah yang besar

akan dapat menimbulkan dampak negatif terhadap alam karena dapat

mengakibatkan terjadinya perubahan keseimbangan lingkungan sehingga

limbah tersebut dikatakan telah mencemari lingkungan. Hal ini dapat dicegah

dengan mengolah limbah yang dihasilkan industri sebelum dibuang ke badan

sungai. Limbah yang dibuang ke sungai harus memenuhi baku mutu yang

telah ditetapkan, karena sungai merupakan salah satu sumber air bersih bagi

masyarakat, sehingga diharapkan tidak Perkiraan besar air limbah kegiatan

industri bervariasi menurut jenis dan ukuran industri yang ada, pengawasan

industri tersebut, jumlah air yang pemakaiannya berulang, serta cara yang

dipergunakan untuk pemrosesan setempat, bila ada (Tchobanoglous, 1991).

Berikut adalah diagram hubungan antara unsur-unsur fungsional dari sistem

 pengelolaan air limbah (Gambar 1).tercemar dan bisa digunakan untuk keperluan

lainnya.

Page 3: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 3/29

 

Gambar 1. Hubungan antara unsur-unsur fungsional dari sistem pengelolaan air

limbah (Tchobagonoglous,1991)

2.  Prinsip Proses Pertukaran Ion

  Prinsip pertukaran ion adalah selektifitas, artinya ion yang

mempunyai koefisien selektifitas besar mampu menggantikan ion lain

di resin yang koefisien selektifitasnya lebih kecil.

  Empat tahap pengoperasian penukar ion: (a) service, (b) backwash, (c)

regenerasi, (d) pembilasan.

Page 4: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 4/29

 

Gambar 2.  Proses pertukaran ion

Proses pertukaran ion melibatkan reaksi kimia antara ion dalam

fase cair dan ion dalam fase padat. Dalam aplikasi pengolahan air, ion

dalam fase cair merupakan ion yang terkandung dalam air baku dan ion

dalam fase padat merupakan ion yang terdapat dalam resin, baik resin alami

maupun resin sintetis. Beberapa aplikasi yang umum dalam pengolahan air bersih

antara lain:

  Penurunan kesadahan, yaitu dengan mempertukarkan ion natrium

dalam resin dengan ion kalsium dan/atau magnesium dalam air.

  Demineralisasi total, yaitu mempertukarkan ion dalam resin dengan

semua kation dan anion dalam air. Dalam demineralisasi total ini,

resin kationik mengandung ion hidrogen dan resin anionik

mengandung ion hidroksil. Jadi air yang terolah hanya mengandung

ion hidrogen dan hidroksil, yang akan membentuk air murni.

  Demineralisasi parsial pada penyediaan air bersih dengan air baku air laut.

Page 5: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 5/29

Pertukaran ion dalam reaksi kimia dapat ditulis:

di mana R - adalah gugus anionik yang melekat pada resin pertukaran ion,

dan A+  dan Bn-  adalah ion di larutan. Dari reaksi itu dapat ditulis konstanta

kesetimbangan sebagai berikut:

K A+B

 merupakan koefisien selektifitas atau konstanta aksi massa. BesarnyaK A

+B menyatakan besarnya preferensi relatif untuk pertukaran ion, artinya

kecenderungan resin untuk mengikat ion B dibandingkan dengan ion A.

Koefisien selektifitas yang lebih besar berarti mempunyai preferensi yang

lebih besar terhadap ion di resin. Sebuah penukar ion cenderung untuk

memilih:

a.  ion yang valensinya lebih besar

 b.  ion dengan volume terlarut lebih kecil

c. 

ion dengan kemampuan polarisasi lebih besar

d.  ion yang bereaksi kuat dengan site pertukaran ion dari resin

e.  ion yang kurang terlibat dengan ion lain untuk membentuk kompleks

Atas dasar itu, maka preferensi beberapa kation dapat disusun sebagai

 berikut (Reynold, 1996):

Seri ini adalah untuk resin asam kuat - yang mempunyai  site  reaktif kuat

seperti gugus sulfonat (-SO3H). Resin asam lemah - yang mempunyai  site reaktif

lemah seperti gugus karboksilat (-COOH) - akan memposisikan H+  ke kiri.

Untuk  site yang sangat lemah, posisi H+  bisa ke kiri sampai pada posisi Ag+. 

Untuk beberapa anion, preferensinya sebagai berikut (Reynold, 1996):

Page 6: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 6/29

  Seri ini adalah untuk resin basa kuat - yang mempunyai  site  reaktif

kuat seperti gugus ammonium kuarter. Untuk resin basa lemah - yang

memunyai  site  reaktif lemah seperti gugus amina sekunder atau tersier akan

memposisikan OH-  ke kiri. (untuk kation) dan OH -(untuk anion). Koefisien

selektifitas kation Bn+ terhadap kation A+ dapat ditulis:

Kecepatan pertukaran ion tergantung pada kecepatan beberapa mekanisme

transpor yang terlibat dan kecepatan reaksi pertukaran sendiri, yaitu:

a.   pergerakan ion dari larutan ke film atau lapisan batas sekitar resin

 b. 

difusi ion melewati film ke permukaan resin

c.  difusi ion menembus pori solid ke site pertukaran

d.   pertukaran ion oleh reaksi

e. 

difusi ion tertukar keluar dari pori ke permukaan solid

f.  difusi ion tertukar melewati film cairan atau lapisan batas sekitar solid

g. 

 pergerakan ion tertukar ke dalam larutan

3.  Tipe dan Karakteristik Resin

Berdasarkan muatan ion yang dapat dipertukarkan, resin pertukaran

ion dapat dikelompokkan menjadi (Benefild, 1982):

a.  Resin pertukaran kation (mengandung kation yang dapat dipertukarkan)

  Resin pertukaran asam kuat

 

Resin pertukaran asam lemah b.  Resin pertukaran anion (mengandung anion yang dapat dipertukarkan)

  Resin pertukaran basa kuat

  Resin pertukaran basa lemah

Resin pertukaran asam kuat mengandung gugus fungsional yang diturunkan dari

asam kuat (biasanya asam sulfat). Resin pertukaranan asam lemah

mengandung gugus fungsional yang diturunkan dari asam lemah (umumnya

 bentuk karboksilat atau fenolat). Resin pertukaran basa kuat mengandung

Page 7: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 7/29

gugus fungsional yang berasal dari gugus ammonium kuarter tipe I dan II,

sedangkan resin pertukaran basa lemah mengandung amina primer, sekunder

dan/atau tersier sebagai gugus fungsional.

Sebagai contoh reaksi pertukaran tiap tipe resin digambarkan sebagai berikut:

a.  Resin pertukaran asam kuat

 b.  Resin pertukaran asam lemah

c.  Resin pertukaran basa kuat

d.  Resin pertukaran basa lemah

Karakteristik resin sebagai media pertukaran ion harus mempunyai

ion yang dapat dipertukarkan dengan struktur yang tidak larut dalam air dan

tersedia ruang yang cukup di porinya agar ion bebas keluar masuk. Dalam

merancang sistem pertukaran ion atau memilih resin, kapasitas resin adalah hal

yang penting karena berpengaruh pada efisiensi proses dan biaya. Kapasitas

resin biasanya dinyatakan sebagai kapasitas total atau kapasitas operasi.

Kapasitas total menyatakan jumlah ion total yang secara teoritis dapat

dipertukarkan per satuan massa atau volume resin (misal: meq/l, meq/g).

4.  Pengoperasian

Sistem pertukaran ion dapat dioperasikan dalam salah satu model

 berikut: batch, fixed-bed, fluidized-bed,  dan continuous. Sistem  fixed-bed  

Page 8: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 8/29

merupakan sistem yang paling umum (Gambar 3). Daur operasinya meliputi

empat tahap: service, backwash, regenerasi dan pembilasan.

a. Service

Reaksi pertukaran terjadi selama tahap service. Tahap ini

dikarakterisasi dengan kurva konsentrasi efluen atau kurva breakthrough.

Dalam prakteknya, kecepatan aliran cukup berarti dan kesetimbangan tidak

 pernah tercapai secara total dalam kolom. Dalam kondisi demikian terdapat

 batas yang memisahkan resin yang mengandung ion yang ditukarkan dengan

resin yang mengandung ion yang menukarkan, yang membetuk “kurva-S”.

Batas ini bergerak dari bagian atas menuju ke bawah.

Gambar 3. Kolom pertukaran ion: (a) tahap operasi, (b) backwash

b. Backwash  

 Backwash dengan air produk dilakukan setelah kapasitas operasi

 penukar ion tercapai. Proses upflow digunakan untuk mempersiapkan resin yang

akan diregenerasi. Back-wash mempunyai tujuan:

 

Memecah "gumpalan" resin

Page 9: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 9/29

  Menghilangkan bahan yang terperangkap dalam resin dengan filtrasi

 

Mengeliminasi gas  Me-stratifikasi ulang resin

c. Regenerasi

Regenerasi menggantikan ion tertukar selama service berlangsung dan

mengembalikan resin ke kapasitas pertukarannya semula, yang tergantung

 pada jumlah regeneran yang digunakan. Pada umumnya asam-asam mineral

digunakan untuk meregenerasi resin kation, dan alkali digunakan untuk

meregenerasi resin anion. Efisiensi regenerasi didefinisikan sebagai rasio

ekivalen total ion yang disisihkan dari resin dengan ekivalen total ion dalam

volume regeneran yang digunakan.

d. Pembilasan

Setelah tahap regenerasi, resin pertukaran ion harus dicuci untuk

membebaskan regeneran berlebih sebelum dioperasikan kembali. Prosedur

 pencucian meliputi dua tahap menggunakan air produk. Pencucian lambat

menggantikan regeneran, dan limbah dari pencucian ini digabungkan dengan

regeneran bekas untuk dibuang. Pencucian cepat membersihkan ion berlebih, dan

 buangan dari pencucian itu dikumpulkan dan digunakan untuk air pengencer

regeneran.

5.  Contoh Aplikasi Pengolahan Air Limbah dengan Penukar Ion di

Industri

5.1  Pengolahan Air Limbah Industri Pelapisan Logam 

Sejak awal tahun 1970-an berbagai macam industri seperti industri-

industri permesinan, perakitan kendaraan bermotor, alat-alat elektronika, sepeda,

serta barang-barang logam lain telah tumbuh dan berkembang pesat. Beberapa

industri tersebut telah memiliki unit pelapisan listrik sendiri. Industri pelapisan

listrik menggunakan beraneka ragam bahan kimia untuk prosesnya antara lain

 berbagai asam, basa, dan senyawa-senyawa kimia seperti khromat, sianida,

Page 10: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 10/29

klorida, posfat, dll, menghasilkan gas buangan yang berupa padatan, cairan

ataupun gas yang berbahaya. Walaupun jumlah bahan limbah dari indutri

 pelapisan listrik ini tidak sebanyak yang dihasilkan industri lain namun karena

sifatnya yang sangat beracun maka bahan buangan sedikit ini amat sangat

 berbahaya bagi manusia serta dapat mengancam kelestarian lingkungan hidup.

  Prinsip Dasar Pengolahan beberapa Bahan Kimia

Air limbah yang keluar dari industri pelapisan logam dan khusus industri

 pelapisan nikel, khrom, dan tembaga mengandung zat-zat kimia berbahaya

misalnya senyawa khrom, nikel, tembaga, sulfat, klorida, sianida, serta

zat-zat organik seperti lemak, minyak dll.

5.1.1  Pengolahan Senyawa Khrom Valensi Enam (Cr6+)

 

Pengolahan khrom dilakukan dengan tiga cara antara lain :

a.  Cara Reduksi Cr 6+  menjadi Cr 3+  kemudian dilanjutkan dengan

 pengendapan Cr 3+ sebagai hidroksida

Seperti halnya prose-proses kimia lain maka proses reduksi Cr 6+ menjadi

Cr 3+ dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah : waktu reaksi,

 pH, larutan konsentrasi Cr 6+ dan banyaknya serta jenisnya bahan pereduksi

yang dipakai. Hubungan waktu reduksi dengan pH, dan konsentrasi Cr 6+.

Bahwa semakin tinggi konsentrasi Cr 6+ dalam larutan proses reduksinya

lebih lama daripada dengan konsentrasi rendah.

Reduksi dengan ferrosulfat:

Reduksi dengan SO3 :

Reduksi dengan Bisulfat :

Page 11: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 11/29

 b. 

Cara kedua adalah dengan mengikat Cr 6+  dengan resin tertentu (ion

exchanger) dengan mengatur pH antara 4,5-5,0

c.  Cara ketiga adalah pengambilan kembali Cr 6+ dan Cr 3+  dengan cara

 pengentalan

5.1.2 Proses Pengolahan

Air limbah yang mengandung berbagai jenis ion logam berat dapat

dilakukan pengolahan dengan berbagai proses (cara) diantaranya : 

a.  Proses Adsorpsi

Proses ini dilakukan dengan mempergunakan bahan (media) padat untuk

“menyerap ion logam berat”. Bahan media penyerap dapat

mempergunakan berbagai media seperti karbon aktif, batubara, mikroba

atau limbah padat hasil pertanian.

 b.  Proses Kimia

Proses ini dilakukan dengan mempergunakan bahan kimia, pada proses

kimia ini diharapkan ion-ion logam berat dapat bereaksi dengan bahan

kimia dan membentuk padatan hidroksida. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam proses ini adalah kelarutan masing-masing ion logam

 berat, setiap ion logam berat mempunyai tingkat kelarutan yang berbeda-

 beda tergantung pada derajat keasaman (pH). Dalam pengolahan air

limbah secara kimia dipilih kelarutan ion logam berat pada tingkat

kelarutan ion logam berat terendah agar memudahkan terjadinya

 pengendapan (terbentuknya hidroksida). Pada pengolahan secara kimia ini

akan dihasilkan padatan hidroksida dalam jumlah yang kecil, padatan ini

selanjutnya dikeringkan dan dikirim ke pengolahan limbah B3. Bahan

kimia yang dapat dipergunakan dalam proses pengolahan secara kimia

yaitu Ferro sulfat dan Natrium Hidroksida (NaOH), Kalsium Hidroksida

(Ca(OH)2), Kalium Hidroksida (KOH) dan sebagainya. Proses pengolahan

secara kimia ini dilakukan dalam "Tangki Berpengaduk", Jika ingin

melakukan penelitian dapat mengkaji pengaruh waktu pengadukan,

Page 12: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 12/29

kecepatan putaran pengaduk dan konsentrasi bahan kimia terhadap persen

removal (pengambilan) ion logam berat.

c.  Proses Pertukaran Ion (Ion exchange)

Proses ini dilakukan dengan mempergunakan media penukar ion (resin),

 jenis resin yang dipergunakan tergantung pada muatan ion logam berat

yang terkandung dalam air limbah. Pada proses pengolahan air limbah

dengan konsep Pertukaran Ion ada 2 Mekanisme yaitu

  Mekanisme pertukaran ion : ion logam berat yang terkandung dalam

air limbah ditukar dengan ion yang terdapat dalam resin (proses

 pengolahan air limbah), disini ion-ion dalam air limbah terikat pada

resin, jumlah ion logam berat yang terikat tergantung pada kapasitas

(daya tukar) resin.

  Mekanisme Regenerasi Resin: ion-ion yang terikat dalam resin

dikeluarkan dari resin dengan menggunakan bahan kimia, pemilihan

 bahan kimia tergantung pada jenis resinnya. Umumnya untuk resin

kation (H+)  diregenerasi dengan asam (asam sulfat, asam klorida

sedangkan resin kation (Na+) diregenerasi dengan natrium hidroksida

(NaOH). Sedangkan untuk resin anion (OH-) diregenerasi dengan

hidroksida (OH), bahan kimia yang mengandung hidroksida seperti

 NaOH, KOH dapat dipergunakan, yang umum dipergunakan adalah

 Natrium Hidroksida (NaOH).

Hasil proses regenerasi akan menghasilkan endapan hidroksida-hidroksida

logam dalam jumlah yang kecil. Jika proses yang diaplikasikan untuk recovery 

ion logam berat, maka hasil regenerasi dapat direaksikan dengan bahan kimia

sehingga dapat dihasilkan bahan kimia baru yang dapat dimanfaatkan. Pada

 proses pengolahan air limbah industri elektroplating atau air limbah yang

mengandung ion logam berat dengan Proses Pertukaran Ion, ada beberapa hal

yang perlu diperhatikan yaitu :

  Kapsitas Resin, yaitu kemampuan resin untuk mempertukarkan ion,

setiap jenis atau merk dagang resin mempunyai kapasitas resin yang

 berbeda-beda. Data kapasitas resin dibutuhkan untuk menentukan :

Page 13: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 13/29

Berapa jumlah resin yang dibutuhkan per satuan volume air limbah

yang diolah dan menentukan kapan resin tersebut dilakukan proses

regenerasi.

  Selektivitas ion, didalam air limbah terdapat berbagai jenis ion logam

 berat yang mempunyai valensi dan berat atom yang berbeda-beda,

 perbedaan valensi dan berat atom akan mempengaruhi mekanisme

 pertukaran ion.

*. Ion logam berat yang mempunyai valensi tertinggi akan mengalami

 pertukaran lebih dahulu (masuk kedalam resin pertama kali) diikuti oleh ion

dengan valensi dibawahnya (berurutan sesuai valensinya)

*. Jika valensi ion sama, maka Ion yang mempunyai berat Atom terbesar akan

mengalami pertukaran lebih dahulu (masuk kedalam resin pertama kali) diikuti

oleh ion logam berat dengan berat atom dibawahnya banding dengan valensi

lainnya.

Proses pertukaran ion ini dapat diaplikasikan pada :

* Penyediaan air untuk air umpan boiler

* Pengolahan air limbah yang mengandung ion logam berat

* Proses pemisahan ion yang terkandung dalam fasa cair.

d.  Proses Biologi

Pengolahan air limbah inustri electroplating dengan proses biologi pada

umumnya terjadi 2 (dua) mekanisme yaitu mekanisme perubahan valensi

ion logam berat, disini mikroorganisme bersifat sebagai oksidator atau

reduktor sehingga valensi ion logam beratnya berubah, perubahan valensi

dimaksudkan untuk mengurangi tingkat racunnya. Disamping perubahan

valensi pada proses ini dapat terjadi mekanisme ADSORPSI (penyerapan),

ion logam berat terserap kedalam mikroorganisme (proses ini identik

dengan Proses Adsorpsi)

e.  Proses Vaporizer

Proses pengolahan dengan proses vaporizer atau penguapan dilakukan

dengan memanaskan air limbah pada temperature diatas titik didih air.

Page 14: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 14/29

Proses ini membutuhkan biaya yang cukup besar jika volume air

limbahnya besar, jika volume air limbah kecil dan konsentrasinya pekat,

maka proses ini dapat dipertimbangkan untuk diaplikasikan.

Proses pengolahan air limbah elektroplating secara kimia-fisik :

1.  Air limbah dimasukan kedalam tangki (bak) penampung air limbah

2.  Air limbah dari bak penampung dipompa dengan laju alir tertentu menuju

tangki Pengaduk untuk proses reduksi atau oksidasi (tergantung valensi

ion logam berat yang ada), Pada tangki ini diberi bahan kimia

oksidator/reduktor, atau ditambahkan ferrosulfat, diaduk dengan kecepatan

 putaran pengaduk 75-100 rpm selama 30 menit.

3.  Dari tangki pengaduk reduksi/oksidasi dialirkan secara gravitasi atau

dipompa menuju tangki pengaduk II dengan penambahan bahan hidroksida

(NaOH, Ca(OH)2, atau KOH), kecepatan putaran pengaduknya 35-50 rpm

dengan waktu pengadukan selama 30 menit. Pada tangki ini akan terjadi

 pembentukan flok-flok yang besar dan mudah untuk diendapkan.

4. 

Dari tangki pengadukan II ini, selanjutnya dialirkan ke proses berikutnnya

untuk memisahkan flok-flok yang terjadi. Proses pengolahan flok ini dapat

dilakukan dengan proses sedimentasi, filtrasi maupun mempergunakan

filter press hal ini sangat tergantung pada jumlah air limbah yang diolah

dan jumlah flok yang dihasilkan. Filtrat yang keluar dari proses ini perlu

dilakukan pengukuran derajat keasamannnya (pH) terlebih dahulu sebelum

dibuang kesungai.

5. 

Jika pH air limbah hasil pengolahan terlalu basa yaitu pH > 9, maka ini

 perlu dilakukan proses netralisasi dengan menginjeksikan larutan asam

yaitu HCl atau H2SO4, dan jika pHnya < 9, maka air limbah ini dapat

dialirkan langsung kedalam badan air penerima (sungai).

Sebelum diaplikasikan dilapangan, sebaiknya dilakukan percobaan kecil

terlebih dahulu untuk mengetahui konsentrasi oksidator/reduktor dan bahan

 penghidroksidanya.

Page 15: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 15/29

5.1.3 Proses pengolahan air limbah elektroplating secara Pertukaran ION

(ion exchange)

1.  Analisis kualitas air limbah, untuk menentukan jenis dan muatan logam

 beratnya, apakah bermuatan negatif atau positif, ini sangat penting karena

mempengaruhi penyediaan jenis risin (media penukar ion) nya. Jika dalam

air limbah hanya ada ion logam berat bermuatan positif, maka media

 penukar ion yang dipergunakan hanya kation exchange saja, jika dalam air

limbah mengandung ion positif dan negatif makan dalam pengolahannya

harus menydiakan media resin kation dan anion exchange. Kedua media

 penukar ion tersebut dapat dicampur dalam satu kolom (tangki) atau

dipisah (kation dalam satu kolom, dan anion dalam satu kolom)

2.  Air limbah dimasukan kedalam tangki (bak) penampung air limbah

3. 

Pengendalian pH, pada umumnya air limbah elektroplating bersifat asam

atau dengan pH 2-3, proses netralisasi air limbah dapat dilakukan pada

awal proses atau pada akhir proses, sebaiknya dilakukan pada awal proses

hal ini dapat mengurangi beban kerja media penukar ion karena pada saat

 proses netralisasi terdapat logam berat yang berubah menjadi endapan,

endapan yang terbentuk dipisahkan dengan proses filtrasi. Filtrat yang

keluar diproses dengan media penukar ion.

4.  Air limbah yang telah mengalami proses netralisasi dipompa menuju

kolom kation exchange, dalam kolom ini ion-ion yang bermuatan positif

akan terikat dalam kation exchange, air limbah yang keluar dari kation

exchange dialirkan ke kolom anion exchange, pada kolom ini ion logam

 berat yang bermuatan negatif akan terikat. Air hasil pengolahan dilakukan

analisis.

5.  Pada waktu tertentu (hari atau bulan tertentu) media penukar ion tersebut

mengalami kejenuhan. pada kondisi jenuh terlihat bahwa konsentrasi ion

masuk sama dengan konsentrasi ion keluar atau lebih kecil sedikit

dibanding konsentrasi ion keluar.

6.  Jika resin (media penukar ion) telah mengalami kejenuhan maka resin

tersebut perlu diregenerasi. Bahan kimia yang dipergunakan untuk

Page 16: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 16/29

regenerasi resin bermuatan positif bisa mempergunakan asam (H+) atau

(Na+), sedangkan untuk resin bermuatan negatif diregenerasi dengan bahan

kimia bermuatan (OH-) seperti NaOH, KOH.

7. 

Setelah proses regenerasi, kedua jenis resin tersebut dapat dipergunakan

kembali untuk pengolahan air limbah.

Catatan :

  Air limbah yang masuk kedalam resin (media penukar ion) harus bersih,

tidak mengandung padatan, karena padatan akan menyumbat aliran dan

mengganggu proses pertukaran ion

  Dalam melakukan proses regenerasi dengan asam maupun basa harus

memperhatikan konsentrasinya, karena jika terlalu pekat atau basa dapat

merusak resin.

  Pada saat membeli resin penukar ion, minta brosurnya dan perhatikan

 prosedur operasionalnya.

Gambar 4. Pengolahan Air Limbah Pada Industri Pelapisan Logam

Page 17: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 17/29

 

Gambar 5. Proses Pengolahan Air Limbah Industri kecil Pelapisan Logam

5.1.4 Peralatan Pengolahan

a.  Pompa Air baku (Raw Water Pump)

Pompa air baku digunakan jenis sentrifugal dengan kapaistas maksimal

yang dibutuhkan untuk pengolahan (daya tarik minimal 9 meter dan daya

dorong 40 meter). Air baku yang dipompa berasal dari bak akhir dari

 proses pengendapan pada hasil buangan limbah industri pelapisan logam.

 b.  Pompa dosing (Dosing Pump) 

Merupakan peralatan untuk menginjeksi bahan kimia (ferrosulfat dan

PAC) dengan pengaturan laju alir dan konsentrasi tertentu untuk mengatur

dosis bahan kimia tersebut. Tujuan dari pemberian bahan kimia ini adalah

sebagai oksidator.

c. 

Pencampur Statik (Static Mixer) 

Dalam peralatan ini bahanbahan kimia dicampur sampai homogen dengan

kecepatan pengadukan tertentu untuk menghindari pecah flok.

d. 

Bak koagulasi-flokulasi

Dalam unit ini terjadi pemisahan padatan tersuspensi yang terkumpul

dalam bentuk flok-flok dan mengendap sedangkan air mengalir overflow

menuju proses berikutnya.

Page 18: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 18/29

e. 

Pompa Filter

Pompa yang digunakan mirip dengan pompa air baku. Pompa ini harus

dapat melalui saringan multimedia, saringan karbon aktif, dan saringan

 penukar ion.

f.  Saringan multimedia

Air dan bak koagulasi-flokulasi dipomap masuk ke unit penyaringan

multimedia dengan tekanan maksimum sekitar 4 bar. Unit ini berfungsi

menyaring partikel kasar dari air olahan. Unit filter berbentuk silinder dan

terbuat dari bahan  fiberglass. Unit ini dilengkapi dengan keran multi

 purpose( multiport ), sehingga untuk proses pencucian balik dapat

dilakukan dengan sangat sederhana yaitu dengan hanya memutar keran

tersebut sesuai dengan petunjuknya. Tinggi filter ini dapat mencapai 120

cm dan berdiameter 30 cm. Media penyaring yang digunakan berupa pasir

silika dan zeolit. Dengan menggunakan unit ini maka kadar besi dan

mangan serta beberapa logam lain yang masih terlarut dalam air dapat

dikurangi sampai sesuai dengan kandungan yang diperbolehkan untuk air

minum.

g. Saringan karbon aktif

Unit ini khusu digunakan untuk penghilang bau, warna aktif, logam berat

dan pengotor-pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini sama

dengan unit penyaring lainnya. Media penyaring yang digunakan adalah

karbgranular atau butiran ukuran 1-2,5 mm atau resin sintesis serta

menggunakan juga media pendukung berupa pasir silika pada bagian

dasar.

h. Saringan Penukar ion

Pada proses pertukaran ion, kalsium dan magnesium ditukar dengan

sodium. Pertukaran ini berlangsung dengan cara melewatkan air sadah ke

dalam unggun butiran yang terbuat dari bahan yang mempunyai

kemmapuan menukarkan ion. Bahan penukar ion pada awalnya

menggunakan bahan yang berasal dari alam yaitu  greensand   diproses

terlebih dahulu. Disamping itu digunakan zeolit sintesis yang terbuat dari

Page 19: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 19/29

 sulphonated coals dan condentatiaon polymer . Pada saat ini bahan-bahan

tersebut dapat diganti dengan bahan yang lebih efektif yang disebut resin

 penukar ion. Resin penukar ion umumnya terbuat dari cross-linked

 polystirene.  Apabila resin telah jenuh maka resin tersebut perlu

diregenarasi. Proses regenerasi dilakukan dengan cara melewatkan garam

dapur pekat ke dalam unggun resin yang telah jenuh. Proses regenerasi

terjadi reaksi sebaliknya yaitu kalsium dan magnesium dilepaskan dari

resin diganti dengan sodium dari larutan garam.

i.  Sistem Jaringan Perpipaan

Sistem jaringan perpipaan terdiri dari empat bagian, yaitu jaringan inlet

(air masuk), jaringan outlet (air hasil olahan), jaringan bahan kimia dari

 pompa dosing dan jaringan pipa pembuangan air pencucian. Sistem

 jaringan ini dilengkapi dengan keran-keran sesuai dengan ukuran

 perpipaan. Diameter yang dipakai sebagian besar adalah 1” dan

 pembuangan dari bak koagulasi-flokualsi sebesar 2”. Bahan pipa PVC

tahan tekan seeprti rucika. Sedangkan keran (ball valve) yang dipakai

adalah keran tahan karat terbuat dari plastik.

 j. Tangki Bahan-Bahan Kimia

Tangki bahan kimia terdiri dari 2 buah tangki  fiberglass dengan volume

masing-masing 30 L. Bahan-bahan kimia adalah ferrosulfat dan PAC.

Bahan kimia berfungsi sebagai oksidator.

5.1.5 Aplikasi pada salah satu Industri : Penyisihan Pb dalam Air Limbah

dengan Teknik Pertukaran Ion (Studi Kasus Air Limbah Pabrik Aki

PT. GS Battery, Inc., Sunter-Jakarta Utara)

Industri aki merupakan salah satu industri yang menghasilkan limbah Pb

dalam jumiah yang paling banyak. Pb sebagai saiah satu unsur yang termasuk

dalam kelompok logam berat dalam konsentrasi tertentu sangat berbahaya

terhadap manusia dan lingkungan hidup. Salah satu upaya yang saat ini telah

dilakukan untuk menyisihkan Pb dalam air limbah pabrik aki adalah dengan cara

kimiawi (chemical treatment). Namun hasil penyisihan dengan proses ini masih

Page 20: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 20/29

kurang memuaskan khususnya terhadap upaya pelestarian lingkungan. Oleh sebab

itu dilakukan upaya lain sebagai alternatif yakni dengan memanfaatkan potensi

zeolit alam sebagai media penukar kation guna menyisihkan Pb yang berada

dalam air limbah pabrik aki, yakni melalui proses pertukaran ion.. 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.

Sebagai studi awal/studi kelayakan teknik dan lingkungan proses

 pertukaran ion untuk menyisihkan Pb dalam air limbah pabrik aki mempunyai

tujuan untuk menentukan faktor yang paling berpengaruh dalam menyisihkan Pb

dari keempat faktor percobaan yang divariasikan (konsentrasi iniluen, debit

influen, keaktifan zeolit, dan ukuran diameter partikel zeolit); untuk mengetahui

 besar kapasitas operasi tukar kation tertinggi dari zeolit Bayah; untuk menentukan

 besar penyisihan Pb dalam air limbah setelah diolah dengan teknik pertukaran ion

dalam kolom yang berisi zeolit Bayah sebagai media penukar kation; untuk

menentukan besarnya efisiensi regenerasi dari larutan regenerant alum sulfat

Al2(SO)3 yang digunakan; untuk menentukan efisiensi dari proses pertukaran ion;

dan untuk mengetahui kelayakan lingkungan dari pelaksanaan proses pertukaran

ion. Berdasarkan reaksi pertukaran ion yang terjadi antara air limbah aki yang

mengandung unsur Pb dengan kation yang berada di dalam zeolit asal Bayah,

maka hipotesis kerja yang dibuat dalam penelitian ini adalah:

1. 

Pb yang terdapat di dalam air limbah pabrik aki dapat disisihkan dengan

cara pertukaran ion dengan memanfaatkan zeolit sebagai media penukar

kation, hingga mencapai konsentrasi di bawah konsentrasi baku mutu yang

telah ditetapkan;

2.   besar penyisihan Pb dalam air limbah aki dengan proses pertukaran ion

 bergantung pada besarnya konsentrasi limbah yang akan diolah

Page 21: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 21/29

(konsentrasi influen), debit influen, keaktifan zeolit, serta ukuran diameter

 partikel zeolit;

3.   pemanfaatan proses pertukaran ion untuk mengolah air limbah pabrik aki

lebih efisien jika dibandingkan dengan cara pengolahan yang

menggunakan bahan-bahan kimia.

Berdasarkan analisis yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1.  Faktor yang paling berpengaruh terhadap besarnya penyisihan Pb dengan

teknik pertukaran ion adalah ukuran diameter partikel zeolit yang

digunakan dan debit influen.

2.  Kapasitas operasi tukar kation Pb tertinggi yang dapat dicapai pada proses

 pertukaran ion dengan memanfaatkan zeolit Bayah sebagai media penukar

kation (Pb) adalah pada kondisi percobaan dengan konsentrasi influen

terbesar yaitu 5,923 mg/L, debit terkecil yaitu 10 mL/menit, zeolit

diaktivasi, dan ukuran diameter partikel lebih halus yaitu (-18+48#). Besar

kapasitas operasi tukar kation tertinggi tersebut adalah 0,769 mg/L.

3. 

Pb dalam air Iimbah pabrik aid PT. GS Battery, Inc Sunter yang diolah

dengan teknik pertukaran ion secara kontinu dalam waktu 8 jam dapat

melakukan penyisihan Pb sebesar 99,02 %.

4.  Efisiensi regenerasi yang dapat dicapai dengan kadar larutan regeneran1

aluminium sulfat (Al2(SO4)3) sebesar 2%, untuk zeolit diaktivasi sebesar

0,30I %, dan efisiensi regenerasi zeolit tidak diaktivasi adalah 0,294%.

5.  Pengolahan air limbah dengan proses pertukaran ion, bila dibandingkan

dengan kondisi pengolahan air limbah yang sama di WWTP ternyata iebih

efisien baik dalam hal efisiensi operasi penyisihan Pb, waktu, biaya

maupun luas penggunaan lahan. Besarnya efisiensi operasi adalah 10%,

efisiensi waktu sekitar 51%, efisiensi biaya sekitar 65.48%, dan efisiensi

luas penggunaan lahan sekitar 36,13%.

6.  Besarnya kontribusi beban pencemaran Pb melalui proses pertukaran ion

(jika Pb masuk ke dalam badan air penerima) adalah sebesar 1,67.10-6

kg/hari, dengan konsentrasi Pb pada efluen sebesar 0,058 mg/L. Sementara

Page 22: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 22/29

itu melalui pengolahan dengan WWTP maka kontribusi beban pencemaran

Pb adalah sebesar 0,325 kg/hari dengan konsentrasi Pb pada efluen

WWTP adalah sebesar 0,65 mg/L.

5.2 Proses Pengolahan Air pada Pabrik Sawit dengan Penukar Ion

Secara umum, proses pengolahan air pada pabrik sawit terdiri dari :

1.  Penjernihan air

a.  Klarifikasi : merupakan proses pengendapan kotoran/lumpur yang

tersuspensi dalam air dengan penambahan bahan kimia yang terbagi atas 3

langkah, yakni koagulasi, flokulasi dan sendimentasi.

 b.  Filtrasi : tahap akhir dari proses penjernihan air, alat berupa pressure sand

filter.

c. 

Desinfeksi/klorinasi : proses pemusnahan bakteri dan virus yang ada

dalam air dengan menambahkan klorin atau kaporit pada air yang dikirim

ke water tank.

2. 

Pelunakan air dengan cara pertukaran ion

Bertujuan untuk menghilangkan atau menurunkan kesadahan air, silica,

TDS sehingga air memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air umpan

 boiler.

a.  Softener : resin penukar ion yang berfungsi menurunkan kesadahan air.

 b. 

Demineralizer plant : resin penukar kation dan anion berfungsi untuk

menerunkan kesadahan, silica, dan TDS.

c. 

Dearator : alat pemanas air umpan boiler dengan tujuan untuk

menghilangkan gas terlarut seperti oksigen, CO2 dan ammonia yang dapat

menyebabkan korosi.

3.  Boiler internal treatment

Bertujuan untuk mencegah pembentukan kerak, mencegah korosi serta

mencegah terjadinya carry over.

Page 23: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 23/29

Ion exchanger (penukar ion) sebagai water softener merupakan fungsi

umum dan digunakan sangat luas di industri yang memerlukan soft water untuk

 proses dan bahan baku boiler. Air baku yang tingkat ke-sadahan-nya (hardness)

tinggi karena kandungan kalsium dan magnesium harus diturunkan dengan cara

menggantikannya dengan muatan ion natrium yang terdapat pada resin.

Proses pertukaran ion terus berjalan sampai tercapai kesetimbangan dan

 jenuh dan sesudah kondisi resin jenuh maka segera dilakukan re-generasi dengan

dicuci dengan air yang mengandung garam NaCl tinggi. Soft water digunakan

untuk boiler air umpan guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa

saluran air baik pada sistem boiler maupun pada sistem pendingin.

5.2.1  Penukar kation

Air dari tangki penyimpanan dipompakan ketangki kation yang berisi resin

 penukar kation. Resin penukar kation ini bersifat asam kuat (strong acid cation)

atau bersifat asam lemah (weak acid cation), bahan kimia yang dipakai untuk

mengaktifkan resin adalah asam sulfat.

Fungsi penukar kation:

  Menghilangkan atau mengurangi kesadahan (hardness) yang disebabkan

oleh garam-garam kalsium dan magnesium.

  Menghilangakan atau mengurangi zat-zat padatan terlarut (TDS).

  Menghilangkan atau mengurangi alkalinity dari garam-garam alkali

(karbonat, bikarbonat, dan asam lemah atau bersifat asam lemah

hidroksida).

Didalam kation terjadi pertukaran antara ion kalsium, magnesium dengan

ion-ion hidrogen sehingga garam-garam bikarbonat, sulfat, klorida, dan silika

dirubah menjadi asam karbonat, asam sulfat, asam klorida, dan asam silikat yang

larut dalam air.

Page 24: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 24/29

Reaksi penukar kation:

Selanjutnya dari water tower , air dipompakan kembali untuk diproses

dengan sistem demineralisasi, dengan tujuan untuk menghilangkan semua/

sebagian unsur-unsur kimiawi yang dikandung oleh air tersebut. Air yang bersal

dari water tower dimasukkan ke dalam tangki kation Exchanger resin, setelah air

kontak dengan resin, maka semua ikatan-ikatan unsur kimiawi dari garam alkali,

seperti Ca2+, Mg2+, Fe2+, dan lain sebagainya yang dikandung oleh air, diikat

dengan 1 (satu) atom Hidrogen (H+).

Jadi semua garam-garam bermuatan positif yang dikandung oleh air,

dibebaskan didalam kation.

5.2.2 

Penukar anionSetelah dialirkan melalui kation, selanjutnya air dialirkan masuk ketangki

anion yang berisi resin bersifat basah kuat ( strong base anion) dan basa lemah

(weak base anion). Bahan kimia yang dipakai adalah kaustik soda, dosis

 pemakaian 60 g/L resin, konsentrasi cairan NaOH watu kontak dengan resin.

Fungsi penukar anion :

  Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, klorida, dan silikat yang dihasilkan

oleh penukar kation.

Page 25: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 25/29

  Untuk menghilangkan atau mengurangi semua garam-garam mineral

sehingga air yang dihasilkan tidak mengandung garam mineral lagi

5.2.3  Pengaktifan Resin (Regenerasi)

Regenerasi adalah suatu peremajaan, penginfeksian dengan kekuatan baru

terhadap resin penukar ion yang telah habis saat kerjanya atau telah terbebani,

telah jenuh. Regenerasi penukaran ion dapat dilakukan dengan mudah karena

 pertukaran ion merupakan suatu proses yang reversibel yang perlu diusahakan

hanyalah agar pada regenerasi berlangsung reaksi dalam arah yang berlawanan

dari pertukaran ion.

Pada umumnya senyawa yang digunakan untuk kerangka dasar resin

 penukar ion asam kuat dan basa kuat adalah senyawa polimer stiren

divinilbenzena. Ikatan kimia pada polimer ini amat kuat sehingga tidak mudah

larut dalam keasaman dan sifat basa yang tinggi dan tetap stabil pada suhu diatas

150oC.

Polimer ini dibuat dengan mereaksikan stiren dengan divinilbenzena,

setelah terbentuk kerangka resin penukar ion maka akan digunakan untuk

menempelnya gugus ion yang akan dipertukarkan.

Resin penukar kation dibuat dengan cara mereaksikan senyawa dasar

tersebut dengan gugus ion yang dapat menghasilkan (melepaskan) ion positif.

Gugus ion yang biasa dipakai pada resin penukar kation asam kuat adalah gugus

sulfonat dan cara pembuatannya dengan sulfonasi polimer polistyren

divinilbenzena (matrik resin).

Resin penukar ion yang direaksikan dengan gugus ion yang dapat

melepaskan ion negatif diperoleh resin penukar anion. Resin penukar anion dibuat

dengan matrik yang sama dengan resin penukar kation tetapi gugus ion yang

dimasukkan harus bisa melepas ion negatif, misalnya –  N (CH3)3+ atau gugus lain

atau dengan kata lain setelah terbentuk kopolimer stiren divinilbenzena (DVB),

maka diaminasi kemudian diklorometilasikan untuk memperoleh resin penukar

anion.

Page 26: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 26/29

Material penukar ion yang utama berbentuk butiran atau granular dengan

struktur dari molekul yang panjang (hasil co-polimerisasi), dengan memasukkan

gugus fungsional dari asam sulfonat, ion karboksil. Senyawa ini akan bergabung

dengan ion pasangan seperti Na+, OH− atau H+. Senyawa ini merupakan struktur

yang porous. Senyawa ini merupakan penukar ion positif (kationik) untuk

menukar ion dengan muatan elektrolit yang sama (positif) demikian sebaliknya

 penukar ion negatif (anionik) untuk menukar anion yang terdapat di dalam air

yang diproses di dalam unit “Ion Exchanger”. 

a. Regenerasi Resin Penukar Kation

-  Bahan H2SO4(p)

-  Reaksi yang terjadi pada regenerasi resin penukar kation :

Ca + R + 2H+  H2 + R + Ca 2+ 

Urutan Penukar Kation : Ra2+ < Ba2+ < Sr 2+< Ni2+ < Cu2+ < Co2+ < Zn2+ <

Mn2+ < UO2+ < Ag2+ < Cs+ < K +< NH4+< Na+< Li+ 

Cara Regenerasi :

 b. Resin Penukar anion

-  Bahan: NaOH

Reaksi yang terjadi pada regenerasi resin penukar anion

R.SO4 + 2 OH- R. (OH)2 + SO4

2- 

Urutan penukar anion:

HCrO4 <NO3 < Br- < HPO4 < CN- < NO2- < Cl- < OH- < CH3COO- < F- 

c. Cara regenerasi

  Unit kation

-  Pencucian kembali : mendistribusikan kembali lapisan resin dan

menghilangkan kotoran-kotoran serta resin yang pecah dari unit.

-  Regenerasi dengan larutan asam : larutan asam (H2SO4) diinjeksikan

kedalam unit kation. Sesudah melalui permukaan resin, asam atau ion

hidrogen akan menggantikan semua kation seperti ion kalsium, natrium

dan magnesium.

Page 27: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 27/29

Pembilasan : bila unit beroperasi kembali, akan terdapat sejumlah kecil

leakage (kelewatan ion) yang harus dibersihkan dengan melakukan

 pembilasan.

Kondisi Operasi Kation:

Operasi Larutan Waktu

Perbaikan (kearah bawah) Air umpan -

 Backwash (arah keatas) Air umpan 10-20 menit

Regenerasi H2SO4 98% 20-30 menit

Slow rinse (pembilasan secara lambat) Air kation 30-60menit

 Fast rinse (pembilasan secara cepat) Air umpan 20-60 menit

  Unit anion

-  Pencucian kembali : pencucian kembali akan menghilangkan kotoran-

kotoran, lumpur, dan bahan-bahan tersuspensi dari unit dan

mendistribusikan kembali lapisan resin.

-  Penambahan Kaustik Soda : larutan kaustik diinjeksikan kedalam unit

anion dan akan kontak langsung dengan resin. Sesudah melalui permukaan

resin, Kaustik Soda (larutan NaOH) atau ion hidroksi dan menggantikan

anion-anion yang terdapat dipermukaan resin.

Pembilasan : apabila unit sudah kembali beroperasi akan terdapat sejumlah

kecil ion leakage, maka harus dibersihkan dengan pembilasan

Kondisi Operasi anion:

Operasi Larutan Waktu

Perbaikan (kearah bawah) Air dari kation -

 Backwash (arah keatas) Air umpan 10-20 menit

Regenerasi 2-8 % NaOH 20-30 menit

Slow rinse (pembilasan secara lambat) Air dekation 30-60menit

 Fast rinse (pembilasan secara cepat) Air anion 20-60 menit

Page 28: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 28/29

BAB II

KESIMPULAN

1. 

Resin penukar ion terbagi dua yakni:

a. Resin anion

 b. Resin Kation

2.  Empat tahap pengoperasian penukar ion:

a.   service 

 b.  backwash 

c. 

regenerasi

d.   pembilasan

3.  Aplikasi pengolahan air dengan penukar ion dapat dilakukan pada berbagai

industri seperti industri sawit dan pelapis logam.

Page 29: Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

8/10/2019 Pengolahan Air Pada Industri Dengan Cara Penukaran Ion

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-air-pada-industri-dengan-cara-penukaran-ion 29/29

DAFTAR PUSTAKA

Benefild, L.D., Process Chemistry for Water and Wastewater Treatment,

Droste, Ronald L., Theory and Practice of Water and Wastewater

Treatment,

John Wiley & Sons, Inc., New York, 1997 dalam modul Proses Pengolahan air

secara fisik-kimia

Mawar Debora Seremian Silalahi, Penyisihan Pb dalam Air Limbah dengan

Teknik Pertukaran Ion (StudiKasus Air Limbah Pabrik Aki PT. GS

Battery, Inc., Sunter-Jakarta Utara) UI - Tesis

Prentice-Hall, New Jersey, 1982 dalam modul Proses Pengolahan air secara

fisik-kimia

Simanjuntak E., 2010, Pengolahan Internal Air Boiler dengan Penambahan Asam

Sulfat, Universitas Sumatera Utara-Modul