Laporan Ion Exchange Kel 2
September 6, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
Short Description
Download Laporan Ion Exchange Kel 2 ...
Description
LABORATORIUM PENGOLAHAN PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI
SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2019/2020
MODUL
: Pertukaran Ion
PEMBIMBING
: Irwan Hidayatulloh,S.T,M.T Hidayatulloh,S.T, M.T
Praktikum
: 01 November 2019
Penyerahan
: 08 November 2019
Oleh : Kelompok
: II (dua)
1. Annisaa Azhaar Arifin 2. Aurista Febrianto
(171411069) (171411070)
3. Devi Ristama
(171411072)
4. Dhea Putri Aprilianti
(171411073)
Kelas
: 3C – 3C – D3 D3 Teknik Kimia
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2019
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kebutuhan akan air sangat diperlukan baik yang mengandung mineral maupun yang tidak mengandung mineral ( pure ). Untuk kebutuhan mahkluk hidup air mineral sangat pure water ). diperlukan untuk dikomsumsi, sedangkan untuk keperluan proses di industri khususnya industri kimia justru sebaliknya. Pengaruh mineral pada proses industri kimia cukup komplek yaitu dari memyebabkan kerak pada proses pemanasan seperti boiler dan heat exchanger, sampai turunnya yield dan selektivitas pada proses reaksi, dan masih banyak lagi pengaruh lainnya. Pada proses penukar ion, proses berlangsung dengan adanya reaksi antar ion-ion fasa cair dan ion-ion dalam fasa padat. Ion-ion tertentu dalam larutan atau air dapat terserap oleh padatan penukar ion (resin), untuk mempertahankan elektronetralitasnya, maka resin melepaskan kembali ion-ion yang lain kedalam larutan/air. Pada proses pelunakan (penghilangan kesadahan) dengan penukar ion, maka ma ka ion-ion Ca2+ dan Mg2+ disisihkan dari air, sementara resin penukar ion melepaskan ion Na+ untuk menggantikannya. Agar didapatkan air yang terbebas dari kesadahan dan mineral-mineral yang dapat menggangu ataupun membentuk kerak dan korosi. ko rosi. Sehingga dilakukanlah proses pertukaran ion ini dan didapatkan air yang tidak mengandung mineral ataupun ion-ion.
1.2
Tujuan Praktikum
1. Menurunkan kesadahan air baku (air sadah) dengan menggunakan ion exchange. 2. Mengetahui nilai total hardness air baku sebelum dan sesudah memasuki kolom ion exchange. 3. Menentukan nilai total hardness air baku terhadap laju alir yang diumpankan. 4. Mengetahui pengaruh laju alir umpan (air baku) terhadap penurunan total hardness air baku pada laju alir tertentu.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Resin Penukar Ion
Ion exchanger atau resin penukar ion dapat didefinisikan sebagai senyawa hidrokarbon terpolierisasi yang mengandung ikatan silang (crosslinking) serta gugus-gugus fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan. Sebagai zat penukar ion resin mempunyai karakteristik yang berguna dalam analisis kimia, antara lain kemampuan menggelembung (selling), kapasitas penukuran dan selektivitas penukaran. Pada saat dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion terlarut dalam air akan terserap ke resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion lain dalam kesetaraan ekivalen, dengan melihat kondisi tersebut maka dapat mengatur jenis ion yang diikat dan dilepas. Menurut Erlina dkk (2007), Sifat-sifat Penting Resin Penukar Ion adalah adalah sebagai berikut : 1) Kapasitas Penukaran ion Kemampuan resin untuk menukarkan ionnya merupakan ukuran penting dalam aplikasi industry. Dengan mengukur kapasitas resin maka kita dapat memilih resin yang terbaik dengan harga murah. Selain itu, dengan mengetahui kapasitas resin maka kita dapat mendesain alat serta mengevaluasi kerusakan resin. Kapasitas penukaran adalah jumlah ion yang dapat ditukar oleh resin per satuan volume atau berat.
Untuk kation
: 2-3 meq/ml
Untuk anion
: 1-2 meq/ml
2) Selektivitas Sifat ini merupakan suatu sifat resin penukar ion yang menunjukan aktifitas pilihan atas ion tertentu .Hal ini disebabkan karena penukar ion merupakan suatu proses stoikhiometrik dan dapat balik (reversible ( reversible)) dan memenuhi hukum kerja massa. Faktor yang yang menentukan selektivitas terutama adalah gugus ionogenik dan derajat ikat silang. Secara umum selektivitas penukaran ion dipengaruhi oleh muatan ion dan jari jari ion. Selektivitas resin penukar ion akan menentukan dapat atau tidaknya suatu ion dipisahkan dalam suatu larutan apabila dalam larutan tersebat terdapat ion-ion bertanda muatan sama, demikian juga dapat atau tidaknya ion yang telah terikat tersebut dilepaskan
3) Derajat ikat silang (crosslinking ) Sifat ini menunjukan konsentrasi jembatan yang ada di dalam polimer. Derajat ikat silang tidak hanya mempengaruhi kelarutan tetapi juga kapasitas pertukaran, perilaku mekaran, perubahan volume, seletivitas, ketahanan kimia dan oksidasi. 4) Porositas Nilai porositas menunjukan ukuran pori-pori saluran-saluran kapiler. Ukuran saluransaluran ini biasanya tidak seragam. Porositas berbanding lansung derajat ikat silang, walaupunn ukuran saluran-saluran kapilernya tidak seragam. Jalinan resin penukar
mengandung
rongga-rongga,
tempat
air
terserap
masuk.
Porositas
mempengaruhi kapasitas dan keselektifan. Bila tanpa pori, hanya gugus ionogenik di permukaan saja yang aktif. 5) Kestabilan resin Kestabilan penukar ion ditentukan juga oleh mutu produk sejak dibuat. Kestabilan fisik dan mekanik terutama menyangkut kekuatan dan ketahanan gesekan. Ketahanan terhadap pengaruh osmotik, baik saat pembebanan maupun regenerasi, juga terkait jenis monomernya. Kestabilan termal jenis makropori biasanya lebih baik daripada yang gel, walau derajat ikat silang serupa. Akan tetapi lakuan panas penukar kationmakropori agak mengubah struktur kisi ruang dan porositasnya. Menurut Booth (2005) resin penukar ion merupakan suatu polimer yang terbuat dari polystyrene dengan divinil benzene sebagi cross link. Berdasarkan gugus fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. 1) Resin kation Melepaskan ion positif pada resin ( misalnyamobile misalnya mobile H+atau Na+) untuk ditukar dengan kandungan unsur kation pada air . Resin kation mempunyai immobile immobile berupa berupa SO3- atau COO-
Gambar 1. Resin Penukar Kation (Sumber : http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/8-dyah-hal-95: http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/8-dyah-hal-95104.pdf. ) )
Resin penukar kation asam kuat (mengandung gugusan HSO3) Contoh paling baik dari resin penukar kation asam kuat adalah “ principal sulfonated styrene-divinylbenzene styrenedivinylbenzene copolymer produc” seperti amberlite IRP-69 (Rhom dan Haas) dan DOWEX MSC-1 (Dow Chimical). Resin ini dapat digunakan untuk menutup rasa dan aroma zat aktif kationik (mengandung amin) sebelum diformulasi dalam tablet kunyah. Resin ini merupakan produk sferik yang dibuat dengan mensulfonasi butir-butir kopolimer divinilbenzen srien dengan zat pensulfonasi pilihan berupa asam sulfat, asam klorosulfonoat, atau sulfur trioksida. Penggunaan zat pengembang yag non reaktif umumnya umumn ya diperlukan untuk pengembangan yang cepat dan seragam dengan kerusakan minimum. Resin penukar kation asam kuat berfungsi diseluruh kisaran pH.
Resin penukar kation asam lemah (mengandung gugusan COOH) Resin penukar kation asam lemah yang paling umum adalah yang dibuat dengan tautan silang atau asam karboksilat tak jenuh seperti asam metakrilat dengan suatu zat tautan silang seperti divinilbenzen. Contohnya mencakup DOWEX CCR-2 (DOW chemical) dan Amberlit IRP-65 (Rhom dan Haas). Resin pertukaran kation asam lemah berfungsi pada pH diatas 6 .
2) Resin anion Melepaskan ion negative ( misal OH-atau Cl-) untuk di tukar dengan kandungan unsur anion pada air. Resin anion mempunyai immobile immobile NH2+. NH2+.
Gambar 2. Resin Penukar Anion (Sumber : http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/8-dyah-hal-95: http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/8-dyah-hal-95104.pdf. ) )
Resin penukar anion basa kuat (mengandung gugusan amina tersier atau kuartener) kuartener) Resin penukar anion basa kuat adalah resin amin kuartener sebagai hasil dari reaksi trietilamin yang kopolimer dari stiren dan dvinil benzen yang diklorometilasi, misalnya
amberlite
IRP-276
(Rhom
and
Hass),
dan
DOWEX
MSA-A
(DOWnChemical). Resin penukar anion basa kuat ini befungsi diseluruh kisaran pH. pH.
Resin penukar anion basa lemah ( mengandung OH sebagai gugusan labil). Resin penukar ion basa lemah dibentuk dengan mereaksikan amin primer dan amin sekunder atau amonia dengan kopolimer stiren dan divinil benzene yang diklorometilasi, biasanya digunakan dimetilamin. Resin penukar anion basa lemah ini berfungsi dengan baik dibawah pH.
Contoh reaksi pertukaran kation dan reaksi pertukaran anion disajikan pada reaksi: Reaksi pertukaran kation: 2NaR (s) + CaCl2 (aq) CaR(s) + 2 NaCl (aq) Reaksi pertukaran anion : 2RCl (s) + Na2SO4 R2SO4(s) + 2 NaCl
Reaksi pertukaran kation menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl2 diolah dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Proses penukaran kation yang diikuti dengan penukaran anion untuk mendapatkan air yang bebas dari ion-ion penyebab kesadahan.
2.2 Operasi Sistem Pertukaran Ion
Menurut Johan dkk (2012) operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam 4 tahap yaitu: 1.
Tahap layanan (service)
2.
Tahap pencucian balik (backwash)
3.
Tahap regenerasi, dan
4.
Tahap pembilasan Tahapan-tahapan tersebut dapat pula dilihat pada Gambar 3
Gambar 3. Tahapan – Tahapan – tahapan tahapan pada operasi sistem pertukaran ion
2.2.1 Tahap Layanan (Service)
Tahap layanan (serviice) adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion. Tahap layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu atau volume
air produk yang dihasilkan. Hal lain yang penting pada tahap layanan adalah kapasitas (teoritik dan operasi) dan beban pertukaran ion (ion exchanger load). Kapasitas pertukaran teoritik didefinisikan sebagai jumlah ion secara teoritik yang dipertukarkan oleh resin per satuan massa atau volume resin. Kapasitas pertukaran ion teoritik ditentukan oleh jumlah gugus fungsi yang dapat diikat oleh matriks resin. Kapasitas operasi adalah kapasitas resin aktual yang digunakan untuk reaksi pertukaran pada kondisi tertentu. Beban pertukaran ion adalah berat ion yang dihilangkan selama tahap layanan dan diperoleh dari hasil kali antara volume air yang diolah selama tahap layanan dengan konsentrasi ion yang dihilangkan. Tahap layanan ini dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan dari atas ( down flow).Dalam flow).Dalam proses pertukaran ion apabila elektrolit terjadi kontak langsung dengan resin resin penukar ion akan terjadi pertukaran secara stokiometri yaitu sejumlah ion – ion – ion ion yang dipertukarkan dengan ion – ion yang muatannya sama akan dipertukarkan dengan ion – ion ion yang muatannya sama pula dengan jumlah yang sebanding.
Gambar 4. Proses Pertukaran Ion 2.2.1 Tahap Pencucian Balik (Backwash)
Tahap pencucian balik dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai titik jenuh. Sebagai pencuci, digunakan air produk. Pencucian balik mempunyai sasaran sebagai berikut: 1. Pemecahan resin yang tergumpal 2. Penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resin
3. Penghilangan kantong-kantong gas dalam unggun, dan 4. Pembentukan ulang lapisan resin Pencucian balik dilakukan dengan pengaliran air dari bawah ke atas (up ( up flow). flow). Pada tahap ini terjadi pengembangan unggun antara 50 hingga 70% dari tinggi unggun awal
2.2.2 Tahap Regenerasi
Proses pertukaran ion di dalam kolom bersifat reversible reversible (dapat balik) sehingga resin penukar ion dapat diregenerasi. Sebagai contoh untuk proses regenerasi material penukar kation bentuk Na+ dapat diregenerasi dengan larutan NaCl pekat sedangkan material penukar anionik bentuk OH− dapat diregenerasi dengan larutan NaOH. Tahap regenerasi adalah operasi penggantian ion yang terserap dengan ion awal yang semula berada dalam matriksa resin dan pengambilan pen gambilan kapasitas ke tingkat awal atau ke tigkat yang diinginkan. Larutan regenerasi harus dapat menghasilkan titik puncak (mengembalikan waktu regenerasi dan jumah larutan yang digunakan). Jika semua sistem dapat dikembalikan ke kemampuan pertukaran awal, maka ekivalen ion yang digantikan harus sama dengan ion yang dihilangkan selama tahap layanan. Jadi secara teoritik, jumlah larutan regenerasi (dalam ekivalen) harus sama dengan jumlah ion (dalam ekivalen) yang dihilanggkan (kebutuhan larutan regenerasi teoitik). Operasi regenerasi agar resin mempunyai kapasitas seperti semula sangat mahal, oleh sebab itu maka regenerasi hanya dilakukan untuk menghasilkan sebagian dari kemampuan pertukaran awal. Efisiensi regenerasi resin penukar kation asam kuat yang diregenerasi dengan H2 anion basa kuat yang diregenerasi dengan NaOH antara 20-50%, oleh sebab itu pemakaian larutan regenerasi 2-5 kali lebih besar dari kebutuhan teoritik. Operasi regenerasi dilakukan dengan mengalirkan laruan regenerasi dari atas, dengan menginjeksikan regeneran untuk kation adalah NaCl dan untuk anion adalah NaOH. Proses regenerasi :
Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air pelan-pelan untuk menghasilkan regeneran dalam resin.
Fast rinse yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk menghilangkan regeneran sebelum operasi.
2.2.3 Tahap Pembilasan
Tahap pembilasan dilakukan untuk menghilangkan sisa larutan regenerasi yang terperangkap oleh resin, pembilasan dilakukan menggunakan air produk dengan aliran down flow dan dilaksakan dalam 2 tingkat, yaitu: 1) Tingkat laju alir rendah untuk menghilangkan larutan regenerasi, dan 2) Tingkat laju alir tinggi untuk menghilangkan sisa ion. Limbah pembilasan tingkat laju alir rendah digabungkan dengan larutan garam dan dibuang, sedangkan limbah pembilasan tingkat laju alir tinggi disimpan dan digunakan sebagai pelarut senyawa untuk regenerasi.
2.3 Kesadahan
Kasadahan didefinisikan sebagai kemampuan air dalam mengkomsumsi sejumlah sabun secara berlebihan. Umumnnya mineral di air didominasi oleh ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Pada prinsipnya kesadahan terbagi menjadi 2 jenis yaitu kesadahan karbonat dan non karbonat. Kesadahan karbonat disebabkan adanya ion-ion HCO3- dan CO32-, sementara kesadahan non karbonat oleh ion-ion Cl2- dan SO4(utama). Berikut beberapa kation dan anion yang terdapat pada air: Tabel 1. Beberapa kation dan anion pada air
Kesetimbangan antara kedua kesadahan tersebut adalah penting di dalam pelunakan air (water softener ). ). Ion HCO3- akan berdisosiasi pada suhu tinggi dan membentuk kerak berupa endapan CaCO3 .
Kesadahan total merupakan jumlah konsentrasi Ca 2+ dan Mg2+ , sedangkan kesadahan karbonat merupakan penjumlahan dari konsentrasi ion karbonat dan bikarbonat yaitu 1/2 HCO3- + CO32-. Dengan mengurangkan kesadahan total dan kesadahan korbonat diperoleh kesadahan non karbonat.
Kesadahan total merupakan jumlah konsentrasi ion Ca 2+ dan Mg2+. Kesadahan ini dapat ditentukan melalui titrasi sampel dengan menggunakan EDTA serta menggunakan indikator yang peka terhadap semua jenis kation, khususnya Ca 2+ dan Mg2+. Sedangkan kesadahan karbonat merupakan penjumlahan dari konsentrasi ion karbonat dan bikarbonat yaitu 1/2 HCO3- + CO32-. Dengan mengurangkan kesadahan total dan kesadahan korbonat maka dapat diperoleh kesadahan non karbonat. Untuk menghitung kesadahan dan persentase penurunan kesadahan digunakan rumus berikut:
=
() ()
% =
× × ×
−
× % %
Air sadah merupakan air yang sering digunakan dalam kegiatan sehari-hari, seperti mencuci pakaian, peralatan rumah tangga dan sebagainya. Dalam kegiatan tersebut, air akan menghasilkan busa, baik ketika dicampur dengan deterjen ataupun tidak. Oleh karena itu, air dibagi menjadi dua jenis, yaitu: 1) Air Lunak
Air lunak adalah air yang mengandung kadar mineral rendah. Penentuan air ini dilihat dari jumlah busa sabun yang dihasilkan. Semakin sedikit busa yang dihasilkan, maka air tersebut semakin lunak.
waterr ) 2) Air Sadah ( hard wate
Air sadah adalah air yang mengandung kadar mineral sangat tinggi. Semakin sedikit busa yang dihasilkan, maka air ini semakin sadah. Secara fisik, air ini terlihat keruh. Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm (mg/L CaCO3). Menurut Marsidi (2001) jenis air sadah berdasar tingkat kesadahannya: kesadahann ya:
Air Lunak
: 0 - 75 (mg/L CaCO3).
Air sadah sedang
: 75 - 150 (mg/L CaCO3).
Air sadah tinggi
: 150 - 300 (mg/L CaCO3).
Air sadah tinggi sekali
: >300 (mg/L CaCO3).
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan untuk praktikum ion exchange sebagai berikut: 3.1.1 Alat Tabel 2. Alat yang digunakan
No
Nama Alat Alat
Volume (m (ml) l)
Jumlah(buah Jumlah(buah))
1
Gelas Kimia
100
2
2
Gelas Ukur
50
1
3
Pipet Ukur
10
1
Labu Titrasi
250
2
5
Turbidity Meter
-
1
6
Conduktometer
-
1
7
Buret
25
1
4
3.1.2 Bahan Tabel 3. Bahan yang digunakan
No
Nama Zat Zat
Kuantitas
1
Air Baku (Air Sadah)
2
Indikator EBT
1 gr
3
EDTA
50 ml
4
Larutan Buffer pH 10
40 ml
5
KCN 10%
20 ml
3.2 Prosedur Kerja
Prosedur kerja untuk praktikum ion exchange meliputi proses backwash, pertukaran ion dan analisa total hardness 3.2.1 Proses Backwash
3.2.2 Proses Pertukaran Ion
3.2.3 Prosedur Analisa Total Hardness
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan 4.1.1 Proses B ackwash ckwash
Berikut data percobaan yang didapat pada proses backwash Tabel 4. Tabel kekeruhan air umpan, laju alir, tinggi resin dan ekspansi resin pada kolom resin kation dan anion proses backwash
Data Percobaan
Kolom
Kolom
Kation
Anion
Kekeruhan air umpan (NTU)
2,38
Laju alir (gpm) Tinggi resin awal (cm)
0,57 71
0,21 68
Tinggi resin akhir (cm)
96
91
35,21
33,82
Ekspansi resin (%)
Tabel 5. Nilai kekeruhan pada kolom resin kation dan resin anion terhadap waktu pada proses backwash
4.1.2
Backwash Kolom
Backwash Kolom
Kation Waktu Kekeruhan
Anion Waktu Kekeruhan
(menit)
(NTU)
(menit)
(NTU)
0
2,46
0
2,13
5
3,36
5
2,34
10
2,14
10
2,13
15
2,23
15
2,07
I n Sevice Sevice Proses Berikut data percobaan yang didapat pada proses in service
Tabel 6. Tabel karakteristik air umpan untuk in service Service Karakteristik Air Umpan untuk I n Service
Kekeruhan (NTU)
2,38
pH
6,49
DHL (µS/cm)
451
Total Hardness (mg/L CaCO3)
445
Tabel 7. Tabel karakteristik air setelah proses in service pada kolom resin kation dan resion anion In Service dengan Resin Kation Waktu
In Service dengan Resin Anion
DHL
Total Hardness
Waktu
DHL
(menit)
Ph
(µS/cm)
(mg/L CaCO3)
(menit)
pH
(µS/cm)
0
6,66
450,1
71,4
0
6,64
443
5
6,61
445,2
40
5
6,68
442,3
10
6,5
445,1
54,6
10
6,59
446,2
15
6,52
443,1
46
15
6,55
441,9
20
6,48
450,3
62
20
6,4
443,2
25
6,45
442,1
58
25
6,54
437,3
30
6,66
444
63
30
6,68
421,1
Efisiensi penurunan DHL pada kolom resin kation = 1,35 %
Efisiensi penurunan DHL pada kolom resin Anion = 4,94 %
Data percobaan disajikan dalam bentuk grafik sebagai berikut.
Hubungan kekeruhan terhadap waktu pada proses backwash
Grafik kekeruhan Vs Waktu pada proses backwash 4 3.5
) U 3 T N2.5 ( n a h 2 u r 1.5 e k e 1 K
Kolom Kation Kolom Anion
0.5 0 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 5. Grafik hubungan kekeruhan terhadap waktu pada proses backwash dalam kolom resin kation dan resion anion
Hubungan pH terhadap waktu pada proses in service
Grafilk pH Vs Waktu pada proses in service 6.8 6.7 6.6
H6.5 p
Kolom Kation
6.4 Kolom Anion 6.3 6.2 0
5
10
15
20
25
30
Waktu (menit)
Gambar 6. Grafik hubungan pH terhadap waktu pada proses in service dalam kolom resin kation dan resin anion
Hubungan DHL terhadap waktu pada proses in service
Grafik DHL Vs Waktu pada proses in service 460 450
) m440 c / S µ430 ( L H420 D
Kolom kation Kolom Anion
410 400 0
5
10
15
20
25
30
Waktu (menit)
Gambar 7. Grafik hubungan DHL terhadap waktu pada proses in service dalam kolom resin kation dan resin anion
Hubungan Total Hardness terhadap waktu pada proses in service dalam kolom resin kation
Grafik total hardness Vs Waktu pada proses in service kolom kation ) 80 3 O70 C a 60 C L / 50 g m40 ( s s 30 e n 20 d r a 10 H l 0 a t o T
0
5
10
15
20
25
30
Waktu (menit)
Gambar 8. Grafik hubungan total hardness terhadap waktu pada proses in service dalam kolom resin kation
4.2 Pembahasan Annisaa Azhaar Arifin (171411069)
Pertukaran ion adalah proses dimana satu bentuk ion dalam senyawa dipertukarkan
untuk beberapa bentuk, yaitu kation ditukar dengan kation dan anion ditukar dengan anion. Pertukaran ion secara luas digunakan untuk pengolahan air dan limbah cair, terutama digunakan pada proses penghilangan kesadahan dan dalam proses demineralisasi air. Dalam hal ini, bentuk pertukaran ion terbagi menjadi 2 macam, yaitu penukar kation yaitu pertukaran ion yang bermuatan positf (kation) dan penukar anion yaitu pertukaran ion yang bermuatan negative (anion) (Fitrianti, 2015). Pada proses tersebut senyawa yang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif tertentu dari larutan dan melepaskan ion-ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah ekivalen yang sama. Pertama dilakukan proses backwash dengan tujuan untuk menghilangkan partikulat padat yang terakumulasi pada unggun resin. Proses backwash backwash dilakukan terpisah antara antara kolom resin kation dan kolom resin anion. Air diumpankan pada bagian bawah kolom resin dan dikeluarkan melalui bagian atas kolom. Tahap backwash dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai titik habis. Pencucian balik mempunyai sasaran sebagai pemecahan resin yang tergumpal, penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resin ,penghilangan kantong-kantong gas dalam unggun, dan pembentukan ulang lapisan resin (Fitrianti, 2015). Pada tahap ini terjadi ekspansi resin 35,21% untuk kolom kation dan 33,82% untuk kolom anion. Parameter yang diukur pada proses ini yaitu nilai kekeruhan pada air. Proses backwash dilakukan selama 15 menit dengan mengukur nilai kekeruhan setiap 5 menit. Sebelumnya dilakukan pengukuran kekeruhan pada air umpan didapatkan nilai kekeruhannya yaitu sebesar 2,38 NTU. Berdasarkan grafik pada Gambar 5, didapatkan bahwa nilai kekeruhan pada awal keluaran aliran (menit ke 0) lebih lebih besar dari air umpan. Hal ini menunjukkan bahwa setelah masuk kolom resin kekeruhan pada air menjadi besar karena aliran yang keluar membawa partikulat sehingga air menjadi lebih keruh. Dari grafik didapatkan bahwa selama proses nilai kekeruhan menurun baik pada kolom penukar kation maupun kolom anion, hal ini menunjukkan bahwa unggun resin sudah tidak mengandung material sehingga air keluaran nilai kekeruhannya semakin kecil.
Setelah proses backwash dilakukan proses pertukaran ion (in service). Proses dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan dari atas kolom kation dan dilanjutkan mengalirkan dari atas kolom anion. Untuk mendapatkan hasil yang baik dilakukan proses steady state terlebih dahulu selama 30 menit. Percobaan in service dilakukan selama 30 menit dengan mengambil sampel setiap 5 menit sekali sehingga didapatkan data sebanyak 7 titik. Parameter yang diambil pada kolom pertukaran kation yaitu nilai total hardness. Dimana pada kolom pertukaran kation ini terdapat proses pelunakan air (softening). Air umpan mempunyai nilai total hardness 445 mg/L CaCO3. Setelah dialirkan melalui kolom keluaran aliran air total hardnessnya menurun. Berdasarkan grafik pada Gambar 8, didapatkan bahwa terjadi penurunan total hardness yang signifikan dari menit ke 0 hingga 5 menit seterusnya. Penurunan setelah 5 menit berikutnya tidak terlalu signifikan tetapi cenderung konstan dengan rentang nilai total hardess 40-54,6 40 -54,6 mg/L. CaCO3. Pada menit ke 20 total hardness naik menjadi 62 mg/L CaCO 3 , lalu terjadi penurunan kembali pada menit ke 25 menjadi 58 mg/L CaCO3 dan naik kembali pada menit ke 30 menjadi 63 mg/L CaCO 3. Kenaikan total hardness ini terjadi karena resin yang yan g sudah jenuh. Klasifikasi total hardness dalam air (Freezy and Chery, 1979): Water
Total Hardness
Classification
Concentration as CaCO3
Soft
0-50
Moderately soft
50-100
Slighty hard
100-150
Moderately hard
150-200
Hard
200-300
Very Hard
>300
Berdasarkan klasifikasi total hardness di atas maka keluaran air dari proses kolom penukar kation termasuk kedalam jenis air moderately soft dengan total hardness yang 50-100 mg/L CaCO3.
Pada kolom penukar kation dan anion diambil sampel untuk diukur nilai DHL dan pH. Keluaran air pada kolom ini disebut dengan air demineralisasi. Karena pada keluaran aliran ini, air telah mengalami proses penghilangan kation dan anion. Berdasarkan grafik pada Gambar 7, menunjukkan bahwa seiring waktu berjalan selama proses terjadi penurunan nilai
DHL. Dapat dilihat pada menit ke 0 nilai DHL pada kolom kation 450,1 us/cm menurun hingga ke menit 30 yaitu 444 us/cm. Dengan nilai efisiensi penurunan DHL yaitu 1,35%. Sedangkan pada kolom resin anion dapat dilihat pada menit ke 0 nilai DHL yaitu 443 us/cm menurun hingga menit ke 30 yaitu 421,1 us/cm. Efisensi penurunan DHL pada kolom resin anion adalah 4,94%. Pengukuran DHL menunjukkan banyaknya ion yang terlarut di dalam air. Dengan menurunya nilai DHL selama proses menunjukkan bahwa ion – ion ion yang terkadung di dalam air sudah ditangkap oleh resin. Pada Gambar 6, menujukkan hubungan pH terhadap waktu selama proses in servise, pH awal air umpan yaitu 6,49. Pada kolom kation pH air pada menit ke 0 adalah 6,66 kemudian turun hingga menit ke 25, lalu naik kembali ke 6,66 pada menit ke 30. Penurunan pH terjadi karena resin yang melepaskan H+ pada air sehingga air keluaran menjadi asam, dan kenaikan akhir terjadi karena resin yang telah jenuh. Sedangkan pada kolom anion pH mengalami penurunan juga dan konstan pada pH 6. Seharusnya pada kolom resin penukar anion pH akan meningkat karena pada kolom ini asam yang terbentuk pada resin kation dapat dinetralkan. Pada kolom resin anion akan melepas ion OH- yang akan berikatan dengan H+ yang keluar dari kolom kation. Sehingga air keluar dari kolom anion seharusnya pH netral. Dikarenakan resin anion yang sudah jenuh menyebabkan pH air tidak berubah Efisiensi penurunan DHL kecil diakibatkan karena resin yang telah jenuh. Solusi agar efisiensi penurunan DHL besar adalah dengan cara meregenerasi resin agar resin dapat kembali bekerja dengan baik.
Aurista Febrianto (171411070)
Pertukaran ion merupakan teknologi pengolahan air yang bertujuan untuk menghilangkan kation dan anion yang tidak dikehendaki. Hasil dari proses ini salah satunya digunakan untuk air umpan boiler. Prinsip resin penukar ion yaitu pada proses pertukaran ion maka ion yang terlarut dalam air akan terserap ke dalam resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion lainnya dalam kondisi kesetimbangan.
Pada praktikum ini dilakukan operasi backwash dan in service. service. Parameter yang diukur untuk operasi backwash yaitu kekeruhan dan tinggi ekspansi resin. Operasi ini dilakukan pada masing-masing kolom resin baik kation dan anion. Backwash anion. Backwash dilakukan ketika air keluaran kolom resin memiliki nilai kekeruhan tinggi, artinya di dalam resin sudah terakumulasi pengotor-pengotor dari air umpan/dalam kondisi yang hampir jenuh. Operasi backwash dilakukan dengan mengumpankan air dari bagian bawah kolom sehingga resin terfluidisasi dan pengotor-pengotor akan terbawa aliran keluar di atas. Operasi dihentikan ketika nilai kekeruhan sudah menurun. Pada saat dilakukan backwash ketinggian resin harus diperhatikan untuk mendapatkan persentase ekspansi resin atau ketinggian maksimal resin yang terfluidisasi. Pada saat backwash mula-mula mula-mula kekeruhan akan naik hingga mencapai puncak ,kemudian turun kembali. Penurunan ini menjadi tanda bahwa operasi backwash telah selesai untuk kemudian dilanjutkan ke tahap in service/siap digunakan.Pada saat hendak memulai proses in service perlu diperhatikan aliran selang dari tiap resin agar tid tidak ak tertukar. Lalu air pun dialirkan dari bagian atas resin penukar kation kemudian masuk ke bagian atas resin penukar ion. Sistem dibiarkan terlebih dahulu selama kurang lebih 30 menit agar proses berjalan lebih maksimal dan sistem telah mencapai keadaan steady state. Hal penting yang harus diperhatikan pada saat operasi backwash adalah menjaga unggun resin tetap terbasahi dan mengalirkan air secara perlahan-lahan agar tidak terjadi carry over atau resin terbuang bersama pengotor. Ketika resin kering akan banyak rongga udara, jika dialirkan air dengan debit maksimum makan kemungkinan terjadi carry over . Untuk mengatasinya maka kolom harus dibuka dan resin diaduk agar turun ke posisi semula kemudian alirkan air perlahan hingga tidak ada rongga udara. Dari hasil praktikum didapat ekspansi resin yaitu 35,21% untuk kolom kation dan backwash pada pada air 33,82% untuk kolom anion Nilai kekeruhan yang didapat setelah operasi backwash umpan yaitu 2,38 NTU. Dari grafik terlihat bahwa nilai kekeruhan mula-mula akan naik kemudian akan turun kembali, hal ini dapat terjadi karena pengotor yang terdapat pada pad a kolom resin yang telah terambil sehingga kekeruhannya berkurang dan kolom penukar resin siap digunakan.Setelah proses backwash selanjutnya dilakukan proses pertukaran ion (In service). Proses pertukaran ion menggunakan resin kation dan resin anion. Air umpan dialirakan melalui bagian atas kolom resin kation kemudian diialirkan dari bagian ba gian bawah menuju kolom
resin anion. Prinsip dari proses ini yaitu mengambil kation maupun anion yang terlarut di dalam air kemudian digantikan dengan ion yang dilepas oleh resin. Parameter yang diambil pada kolom pertukaran kation yaitu nilai total hardness. Dimana pada kolom pertukaran kation ini terdapat proses pelunakan air (softening). Air umpan mempunyai nilai total hardness 445 mg/L CaCO3. Menurut tabel dibawah maka air ini termasuk air very hard. Hal ini dapat diartikan bahwa kandungan pengotor seperti Ca/Mg terdapat dalam konsentrasi yang tinggi.
Semakin besar nilai hardness maka diperlukan
pengolahan yang lebih kompleks untuk menurunkan nilai tersebut. Selain itu diperlukan konsentrasi koagulan maupun flokulan yang lebih tinggi agar endapan yang dihasilkannya pun jauh lebih besar. Setelah dialirkan melalui kolom keluaran aliran air total hardnessnya menurun. Berdasarkan grafik pada Gambar 6, didapatkan bahwa terjadi penurunan total hardness yang tinggi dari menit ke 0 hingga 5 menit seterusnya. Penurunan setelah 5 menit berikutnya tidak tidak terlalu besar,akan tetapi cenderung konstan dengan rentang nilai total hardess hardess 10-20 mg/L. CaCO3. Pada menit ke 20 total hardness naik menjadi 62 mg/L CaCO3 . Pada menit ke 30 didapatkan nilai akhir dari total hardness adalah 63 mg/L CaCO3. Air yang dihasilkan termasuk moderately soft. Hal ini dapat terjadi apabila resin telah mencapai titik jenuhnya/ resin tidak memiliki ion untuk ditukar dengan deng an ion pada air, sehingga hardness pun akan meningkat kembali. Untuk mengeluarkan kejenuhan tersebut, diperlukan regenerasi. Regenerasi untuk tiap kolom penukar ion adalah berbeda. Contoh 1. Resin penukan kation(siklus H) = asam sulfat/asam klorida 2. Resin penukan anion(siklus OH) = natrium hidroksida
3. Resin penukar ion (siklus Na) = natrium klorida Klasifikasi total hardness dalam air (Freezy and Chery, 1979): Water
Total
Hardness
Classification
Concentration as CaCO3
Soft
0-50
Moderately soft
50-100
Slighty hard
100-150
Moderately hard
150-200
Hard
200-300
Very Hard
>300
Regenerasi bertujuan untuk mengeluarkan kejenuhan pada resin dan dapat digunakan juga untuk memperpanjang masa pakai dari suatu penukar ion. Namun regenerasi tidak dapat digunakan secara terus-menerus karena resin akan mencapai titik dimana kejenuhan tersebut tidak bisa dikeluarkan,sehingga proses pertukaran ion yang terjadi pun sangat tidak efektif. Bahkan dapat dimungkinkan pengotor pada resin ikut terbawa oleh air sehingga nilai hardness,DHL,dll pada air naik. Pada kolom resin anion parameter yang diukur adalah daya hantar listrik (DHL) dan pH. Dari hasil praktikum didapat nilai DHL menurun seiring waktu seperti pada Gambar 7 yang menunjukkan bahwa ion-ion yang terkandung di dalam air sudah
tertangkap oleh resin. Nilai DHL pada air keluaran kolom kation adalah 450,1 S/cm, yang kemudian turun hingga 444 S/cm denga efisiensi penurunan sebesar 1,35%. Nilai DHL air keluaran pada kolom resin anion yaitu 443 S/cm yang kemudian turun hingga 421,1
S/cm. Pada Gambar 6 didapat bahwa nilai pH keluaran kolom resin anion menurun dan cenderung konstan seiring waktu. Nilai pH awal yaitu 6,49 kemudian menurun dan naik pada pH 6,66. Seharusnya pH air keluaran pada kolom ini netral. Hal ini dikarenakan resin anion yang sudah jenuh sehingga pH tidak berubah. Namun karena resin yang digunakan kemungkinan besar telah jenuh maka terjadi penyimpangan seperti di atas.
Devi Ristama 171411072
Pertukaran ion adalah proses fisika-kimia dimana bertujuan untuk menghilangkan m enghilangkan mineralmineral yang terkandung dalam air. Mineral tersebut dapat berupa kesadahan yang terlarut dalam air. Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion,
makan resin tersebut dnamakan resin penukar anion. Mekanisme yang terjadi adalah proses pertukaran ion antara ion dalam air limbah dengan ion yang ada dalam resin. Sehingga didapatkan air yang berupa air demineral. Pertama, dilakukan tahap pencucian balik untuk pemecahan resin yang tergumpal, penghilangan kantong-kantong gas dalam kolom resin, dan pembentukan ulang lapisan resin. Pencucian balik dilakukan dengan pengaliran air dari bawah ke atas (up flow). Diharapkan kotoran atau kontaminan dapat terfluidisasi dan dapat mengalirkan hal itu keluar dari kolom resin. Ekspansi selama proses backwash sebesar 35,12% pada kolom kation dan 33,82% pada kolom anion. Untuk melihat kinerja backwash maka dilakukan analisis terhadap nilai kekeruhan sebagai parameter adanya senyawa pengotor. Grafik kekeruhan Vs Waktu pada proses backwash 4
) U T N3 ( n a 2 h u r e 1 k e K0
Kolom Kation Kolom Anion 0
5
10
15
Waktu (menit)
Gambar 5. grafik kekeruhan terhadap waktu pada proses backwash Dari gambar 5 grafik kekeruhan terhadap waktu pada proses backwash tersebut diperoleh bahwa selama proses backwash pada waktu 5 menit terjadi kekeruhan terbesar. Hal ini menandakan bahwa senyawa pengotor terfluidisasi dengan baik sehingga keluaran terdapat pengotor. Dan selanjutnya selanjutn ya terjadi penurunan nilai kekeruhan, sehingga sehin gga diharapkan pada p ada saat proses in service pengotor tidak akan mengganggu kinerja dari resin tersebut. Selanjutnya pada proses in service atau proses pertukaran ion, umpan masuk ke dalam kolom resin kation terlebih dahulu. Pada kolom terjadi pertukaran ion H+ sehingga dihasilkan air dengan mengandung Free Mineral Acid dengan rentang pH 6-7. Dilakukan sampling selama proses untuk dianalisa total hardness dan DHL nya. Selanjutnya air akan mengalir ke kolom anion yang terjadi pertukaran ion OH -. Dihasilkanlah air berupa air bebas mineral tau
demineral water. Dari grafik pH terhadap waktu in service pada gambar 6 dapat dilihat bahwa b ahwa rentang ph yang terjadi pada kolom kation dan anion tidak berbeda jauh. Sampai diperoleh air murni dengan pH yang hampir netral. Grafilk pH Vs Waktu pada proses
Grafik DHL Vs Waktu pada proses
in service
in service ) 460 m c / 440 S µ ( L 420 H D400
6.8 6.6
Kolom
H p
6.4
Kation
6.2
Kolom 0
5 10 1 15 5 20 20 25 25 30 30
Kolom kation Kolom
Anion
0
Waktu (menit)
5 10 15 15 20 20 25 25 30 30
Anion
Waktu (menit)
Gambar 6. Grafik pH Vs Waktu pada proses in service
Gambar 7.
Grafik DHL Vs Waktu pada proses in service
Sedangkan dari data hasil nilai DHL terhadap waktu pada gambar 7, hal ini merupakan parameter apakah ion yang terkandung dalam sua suatu tu cairan dapat berkurang b erkurang atau bertambah. Karena diharapkan ion dapat menyalurkan energi listrik sehingga dicapai DHL sebagai parameternya. Dari grafik diperoleh bahwa terjadi fluktuasi. Namun, pada akhir sampling didapat bahawa akan terjadi penurunan nilai DHL. Nilai DHL pada kolom kation 450,1 450 ,1 us/cm menurun hingga ke menit 30 yaitu 444 us/cm. Dengan nilai efisiensi penurunan DHL yaitu 1,35%. Sedangkan pada kolom resin resin anion nilai DHL yaitu 443 us/cm menurun hingga menit ke 30 yaitu 421,1 us/cm. Efisensi penurunan DHL pada kolom resin anion adalah 4,94%. Grafik total hardness Vs Waktu pada proses in service kolom kation ) 80 3 O C 60 a C L / 40 g m ( s 20 s e n d r 0 a H l a t o T
0
5
10
15
20
25
30
Waktu (menit)
Gambar 8. Grafik total hardness Vs Waktu pada proses p roses in service kolom kation
Dari data total hardness didapat nilai yang fluktuatif, fluktuatif, hal ini dapat terjadi terjadi apabila resin tidak
mampu berkontak dengan baik bersama dengan air yang umpankan. Nilai hardness yang diharapkan akan turun hingga didapatkan bahwa total hardness yang sekecil mungkin yang menandakan bahawa ion bertukar dengan baik dengan den gan resin. Resin yang terus digunakan akan sampai di titik jenuh, dimana saat total hardness dan DHL umpan dan effluen sama nilainya. Air umpan mempunyai nilai total hardness 445 mg/L CaCO3. Setelah dialirkan melalui kolom keluaran aliran air total hardnessnya menurun hingga 63 mg/L CaCO3. Dengan efisiensi penurunan sebesar 85,8%. . Berdasarkan klasifikasi total hardness di atas maka keluaran air dari proses kolom penukar kation termasuk kedalam jenis air moderately soft dengan total hardness yang 50-100 mg/L CaCO3.
Dhea Putri Aprilianti (171411073)
Pertukaran ion yang dilakukan pada praktikum ini bertujuan untuk penghilangan mineral air (demineralisasi). Demineralisasi ditujukan untuk mengambil semua ion kation k ation dan anion dalam air. Media pertukaran ion di dalam kolom ko lom yang digunakan adalah resin. Terdapat 2 jenis resin yaitu resin penukar kation untuk pertukaran ion bermuatan positif dan resin penukar anion untuk pertukaran ion negative. Peralatan yang digunakan terdiri dari 2 kolom yaitu resin siklus H dan resin siklus OH. Resin penukar ion adalah suatu senyawa hidrokarbon yang terpolimerisasi. Saat suatu larutan dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion terlarut dalam larutan akan terserap ke resin penukar ion dan resin akan menukarnya dengan ion lain dalam kesetaraan ekivalen. Sebagai media penukar ion, suatu senyawa resin penukar ion memiliki karakteristik seperti diproduksi dari organic substrat polimer, butiran berdiameter 1 - 2 mm, punya struktur pori dipermukaan yang banyak untuk tempat menangkap dan melepas ion dan umur pakai resin biasanya 3 – 3 – 5 5 tahun. Air umpan yang digunakan memiliki pH 6,49 dan nilai kekeruhan 2,38 NTU. Air dengan karakteristik tersebut memenuhi kriteria pengolahan dengan resin penukar ion. Airnya sudah jernih, sehingga tidak akan ada pengotor yang menyelimuti resin. Selain itu pH-nya tidak terlalu asam atau pun basa sehingga di dalam air tidak terlalu banyak ion penyebab alkalinitas maupun penyebab asiditas yang akan menambah beban pertukaran ion.
Sebelum dilakukan in service maka terlebih dahulu dilakukan backwash. Backwash dilakukan untuk mengambil partikular yang melapisi resin di unggun sehingga proses adsorpsi yang terjadi sebelum proses pertukaran ion dapat berjalan dengan baik sekaligus untuk mengaduk unggun resin. Proses backwash dilakukan selama 15 menit untuk masing masing kolom. Backwash dilakukan dengan cara mengalirkan air ke unggun resin dari bawah menuju atas. Aliran yang naik melalui kolom akan mengangkat dan membuat resin terekspansi. Lalu pengotor yang terdapat dalam resin akan terbawa oleh aliran dan terbuang. Resin yang terekspansi akibat aliran backwash juga menyebabkan resin yang berukuran besar berada dibawah kolom dan resin yang berukuran kecil berada pada atas kolom, hal ini akan memudahkan distribusi ion saat proses in service. Saat praktikum, resin penukar kation terekspansi sebesar 35,12% dan resin penukar anion terekspansi sebesar 33,82%. Seharusnya ekspansi resin yang dicapai sekitar 50%, namun karena tinggi kolom resin yang berada pada laboratorium tidak memungkinkan untuk ekspansi resin hingga 50% maka hanya dilakukan ekspansi sampai batas tinggi kolom. Laju alir yang digunakan untuk proses backwash resin penukar kation sebesar 0,57 gpm dan untuk u ntuk resin penukar anion sebesar 0,21 gpm. Laju alir ini penting untuk diatur karena aliran saat backwash tidak boleh terlalu tinggi atau terlalu rendah. Bila aliran terlalu tinggi dapat membuat resin terbawa ke arus pembuangan. Sebaliknya Seba liknya bila aliran resin terlalu rendah dapat membuat resin tidak terekspansi dan membuat distribusi ion saat regenerasi terganggu. Analisis yang dilakukan pada proses backwash yaitu nilai kekeruhan, karena nilai kekeruhan dapat dijadikan parameter sebagai adanya pengotor dalam resin. Air umpan yang digunakan untuk backwash memiliki nilai kekeruhan sebesar 2,38 NTU. Pada resin penukar kation dan anion, nilai kekeruhan yang didapat mengalami penurunan sehingga dapat disimpulkan bahwa proses backwash sudah berjalan dengan baik. Resin penukar kation mengalami penurunan nilai kekeruhan dari 2,46 NTU menjadi 2,23 NTU dan pada resin penukar anion mengalami penurunan nilai kekeruhan dari 2,13 NTU menjadi 2,07 NTU. Nilai kekeruhan pada awal proses backwash resin penukar kation tinggi karena pengotor didalam resin terangkat dan terbawa oleh air sehingga air keluaran lebih keruh dibanding air umpan. Selanjutnya jumlah pengotor berkurang sehingga hasil akhir keluaran proses backwash lebih jernih daripada air umpan maupun keluaran backwash pertama.
Selanjutnya dilakukan proses in service. Proses ini bertujuan untuk menukar ion ion dari larutan yang dialirkan ke dalam kolom. Air yang akan diolah dialirkan terlebih dahulu ke dalam resin penukar kation lalu ke resin pernukar anion. Hal ini dikarenakan resin penukar kation menghasilkan air dengan kualitas yang memiliki pH asam sehingga pH perlu dinaikan dengan mengalirkan air ke resin penukar anion. Resin penukar kation mempunyai kemampuan untuk menyerap/ menukar kation kation seperti Ca, Mg, Na yang ada dalam air. Hasil yang keluar dari resin penukar kation berupa Free berupa Free Mineral Mineral Acid (FMA), (FMA), dengan nilai hardness yang rendah dan pH yang rendah. Oleh karena itu, maka dilakukan analisa total hardness dan pH. Dari hasil praktikum didapat nilai pH yang keluar dari resin penukar kation mengalami men galami penurunan setiap waktunya karena resin yang melepaskan H + pada air sehingga air keluaran menjadi asam. pH terendah yang didapar sebesar 6,45. Namun pada menit ke 30, pH mengalami kenaikan menjadi 6,66 hal ini terjadi karena tingkat kejenuhan resin yang telah bertambah sehingga seh ingga tidak mampu menangkap ion dan melepaskan H+. Total hardness pada air umpan sebesar 445 mg/L CaCO3, pada akhir sampling total hardness sebesar 63 mg/L CaCO3. Dari hasil ini menunjukan bahwa resin penukar kation mampu bekerja dengan baik karena dapat mengikat Ca, Mg yang menghasilkan penurunan total hardness yang signifikan yaitu dari 443 mg/L menjadi 63 mg/L. Resin penukar anion mempunyai kemampuan untuk menyerap/ menukar anion anion yang ada dalam air. Hasil yang keluar dari resin penukar kation biasa disebut air demineralisasi yang memiliki nilai DHL yang rendah dan pH 8. Perlu menganalisa nilai DHL karena untuk mengukur ion yang terkandung terkandun g dalam suatu cairan. Dari hasil praktikum didapat nilai DHL yang keluar dari resin penukar anion mengalami penurunan. Nilai DHL air umpan sebesar 451 µS/cm sedangkan nilai akhir DHL sebesar 421,1 µS/cm. pH yang didapat setiap waktunya berfluktuatif, namun mengalami peningkatan. pH awal sampling sebesar 6,64 dan pH akhir sampling sebesar 6,68. Dari hasil DHL dan pH yang tersebut maka dapat disimpulkan bahwa resin penukar anion memiliki kinerja yang kurang baik karena hanya mampu menurunkan DHL sebesar 4,94% dan menaikan pH sangat sedikit. Masalah yang terdapat pada penukar ion ini adalah gagalnya membentuk kualitas air tertentu sehingga dibutuhkannya proses regenerasi dan adanya pengotor sehingga dibutuhkannya proses backwash.
BAB V KESIMPULAN 1. Dari praktikum kali ini dapat disimpulkan bahwa ion exchange mampu menurunkan
kesadahan air baku (air sadah) sebesar 85,8% dari proses kolom penukar kation yang termasuk kedalam jenis air moderately soft dengan total hardness yang 50-100 mg/L CaCO3. 2. Dari praktikum penuran ion ini dapat disimpulkan bahwa nilai total hardness air baku
sebelum 445 mg/L CaCO3 dan sesudah memasuki kolom ion exchange sebesar 63 mg/L CaCO3 3. Dari praktikum penuran ion ini dapat disimpulkan bahwa nilai DHL akhir setelah
pertukaran ion adalah 421,1 µS/cm 4. Dari praktikum penuran ion ini dapat disimpulkan bahwa pH akhir setelah proses
pertukaran ion 6,68
SARAN 1. Pada saat proses backwash dilakukan dengan laju alir yang tepat agar partikulat
dapat keluar dan resin tidak keluar dari kolom. 2. Perlu dilakukannya regenerasi atau penggantian resin dengan yang baru agar
diperoleh air berkualitas yang baik.
DAFTAR PUSTAKA
Berne F dan Cordornier J ,1995 , “ Industrial Water Treatment” , Gulf Publishing Company Editions Technip.
Booth, N . 2005 , “Water Treatment for Treatment for Fossil Fuel Power Generation” Generation ” , Nottingham Crown.
Dowex, 2007. “Water Condition Manual – A Practical Practical Handbook for Engineers and Chemists”. Dow Liquid Separations. http://www.reskem.com/pages/res h ttp://www.reskem.com/pages/resin-pdfs.php. in-pdfs.php.
Elrina L, Diyah dan Budi U, Setyo. 2007. Karakteristik 2007. Karakteristik Kinerja Resin Penukar Ion Pada Sistem Air Bebas Mineral(Gca Mineral(Gca 01) Rsg-Gas. Rsg-Gas. Yogyakarta.SekolahTinggi Teknologi Nuklir – Nuklir – Batan. Batan. http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/8-dyah-hal-95-104.pdf . [Di unduh 15 Oktober 2016]
Johan, D ; Torimtubun, A ;Widyaningrum,S dan Ameliawati, S. 2012. Makalah Utilitas Demineralisasi . Malang : Universitas Brawijaya.
Marsidi, R. 2001 . Zeolit Zeolit Untuk Mengurangi Kesadahan Air .Jurnal . Jurnal Teknologi Lingkungan Vol 2 No.1 . Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Lingkungan, Deputi Bidang Teknologi Informasi, Energi, Material dan Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi.
Tim Dosen. 2012. Jobsheet 2012. Jobsheet Praktikum Pengolahan Air dan Limbah Industri. Industri. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
Fitriyanti, Ayu. 2015.Pertukaran Ion. http://eprints.undip.ac.id/48013/5/BAB_II.pdf. Ion. http://eprints.undip.ac.id/48013/5/BAB_II.pdf. [Di [Di unduh 06 November 2019]
LAMPIRAN
1. Perhitungan Ekspansi Resin (%)
Ekspansi resin dapat dihitung dengan persamaan berikut.
− (%) =
Pada kolom kation
Ekspansi Resin (%) = =
× % %
Tinggi resinh − Tingg Tinggii resinw Tinggi resinw
96 − 71 71
× 100% 100%
× 100% = , %
Pada kolom anion
Ekspansi Resin (%) = =
Tinggi resinh − Tingg Tinggii resinw Tinggi resinw
× 100% 100%
91 − 68 × 100% = , % 68
2. Perhitungan Total Hardness
Persamaan yang digunakan yaitu:
(
× × × ) =
Pada air umpan
mg VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness = V 22,2 22 ,25 5 × 0,01 0,01 = =
mg × 100 × 1000 1000 50 mL
Pada t = 0 menit
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness =
V
mg
3,57 3,57 × 0,01 0,01 = = ,
mg × 100 × 100 1000 50 mL
Pada t = 5 menit
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness =
V
2 × 0,0 0,01 = =
Pada t = 10 menit
Total Hardness =
= = ,
mg
V
2,73 2,73 × 0,01 0,01
mg × 100 × 1000 000 50 mL
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000
mg
mg × 100 × 100 1000 50 mL
Pada t = 15menit
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness =
mg
V
2,3 2,3 × 0,01 0,01 × 100 × 1000 1000 mg = 50 mL =
Pada t = 20 menit
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness = 3,1 3,1 × 0,01 0,01 =
mg
V mg × 100 × 1000 1000 50 mL
=
Pada t = 25 menit
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness =
V
2,9 2,9 × 0,01 0,01 =
=
mg
mg × 100 × 1000 1000 50 mL
Pada t = 30 menit
VA × MA × Mr CaCO CaCO × 100 1000 Total Hardness =
V
3,15 3,15 × 0,01 0,01
=
× 100
50 mL
=
mg
× 100 1000
mg
Service 3. Perhitungan Efisiensi Penurunan DHL pada Proses I n Service
Efisiensi penurunan DHL dapat dihitung dengan persamaan berikut.
(%) =
−
=
× % %
Pada kolom kation
Efisiensi penurunan DHL (%) =
DHLw − DHLh DHLw
450,1 450 ,1 / / − 444 / / 450,1 /
× 100 100%
× 100% = , %
Pada kolom anion
Efisiensi penurunan DHL (%) = =
DHLw − DHLh
443 / / − 421,1 421,1 / / 443 /
4. Dokumentasi saat paraktikum
DHLw
× 100% 100%
× 100% = , %
Berikut ini foto foto saat praktikum berlangsung:
Gambar 5. Proses Backwash
Gambar 6. Hasil titrasi untuk analisa total hardness
View more...
Comments
