Laporan Ion Exchange

LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL

:

Ion Exchange

PEMBIMBING

:

Ir. Dwi Nirwantoro Nur, MT

Praktikum

A. : 06 April 2015

Penyerahan

: 13 April 2015

(Laporan)

Oleh

:

Kelompok :

V

Nama

1. Izza Dwianti Ananta S

,121424018

2. M. Iqbal Aulia A

,121424019

3. Nabilah Hasna P

,121424020

4. Naura Agustina

,121424021

Kelas

:

:

3A

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

A. TUJUAN 

Melaksanakan operasi pertukaran ion dan operasi backwash



Menganalisis kesadahan total, mengukur DHL, kekeruhan, dan pH



Menghitung kapasitas pertukaran ion

B. DASAR TEORI Ion exchange atau penukaran ion merupakan salah satu metoda yang paling sering digunakan dalam hal pengurangan mineral dalam air, media yang paling umum dipakai berupa resin alam atau sintesis. Sebagai media penukar ion, maka resin penukar ion harus memenuhi syarat – syarat tertentu. Syarat-syarat tersebut antara lain sebagai berikut : 1. Kapasitas total yang tinggi. Maksudnya resin memiliki kapasitas pertukaran ion yang tinggi. 2. Kelarutan yang rendah dalam berbagai larutan sehingga dapat berulang – ulang. Resin akan

beroperasi dalam cairan yang mempunyai sifat melarutkan, karena itu resin

harus tahan terhadap air. 3. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan dapat bekerja pada rentang pH yang luas serta tahan terhadap asam dan basa. Demikian pula terhadap oksidasi dan radiasi. 4. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan tahan terhadap tekanan mekanis, tekanan hidrostatis cairan serta tekanan osmosis. Resin penukar ion adalah suatu struktur polimer yang mengandung suatu gugus aktif yang terikat pada kerangka organik. Biasanya resin berupa butiran – butiran transparan dan menyerap air. Jenis penukar ion (ion exchanger) Ada 2 macam resin penukar ion, yaitu : 1. Anion exchange resin (resin penukar anion), yaitu resin yang mempunyai kemampuan menyerap / menukar anion – anion yang ada dalam air. Resin ini

biasanya berupa gugus amin aktif. Misalnya : R – NH 2 (primary amine), R – R1NH (secondery amine), R – R21N (tertiary amine), R – R31 NOH ( quartenary amine). Dalam notasi diatas R menunjukan polimer hidrokarbon dan R 1 menunjukkan gugus tertentu misalnya CH2. 2. Cation exchange resin (resin penukar kation), resin yang mempunyai kemampuan menyerap / menukar kation – kation seperti Ca, Mg, Na dan sebagainya yang ada dalam air. Contoh : Hidrogen zeolith (H 2Z), resin organic yang mempunyai gugus aktif SO3H(R.SO3H), dan sulfonated coal. Pada resin penukar kation, misalnya RSO3H, gugus aktif SO3 mempunyai daya afinitas yang lebih besar terhadap kation-kation lain bila dibandingkan dengan H+. Tetapi sebaliknya dapat pula terjadi pada regenerasi. Hal ini mungkin dapat terjadi kalau konsentrasi H + dalam larutan sangat tinggi. Reaksi : Ca Mg

Ca + 2RSO3H

Na



2HCl

Mg

(RSO3)2

+

Na

H2SO4

Apabila H+ RSO3H telah digantikan semua oleh kation-kation atau dengan perkataan lain bahwa resin itu sudah jenuh, maka resin itu tidak aktif lagi. Sehingga harus diaktifkan lagi dengan cara regenerasi. Sebagai regenerasi dapat dipakai HCl (konsentrasi 1-10 %). Reaksi regenerasi : Ca Mg

Ca (RSO3)2

+

H2SO4  2RSO3H

Na

+

Mg

SO4

Na (aktif lagi)

(dibuang)

Lamanya waktu regenerasi bermacam-macam, tetapi pada umumnya berlangsung minimal 30 menit atau sesuai spesifikasi pembuat. Setelah tahap regenerasi maka perlu

dilakukan pembilasan terhadap resin. Pembilasan yang dilakukan terdiri dua tahap yaitu pembilasan awal dan pembilasan akhir. Pembilasan awal dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa regenerasi yang masih menempel pada resin. Pembilasan akhir dilakukan untuk menghilangkan kemungkinan garam yang terbentuk.

C. ALAT DAN BAHAN Alat Conductometer Turbidity meter Gelas kimia 100 ml Gelas ukur 50 ml Pipet 10 ml Erlenmeyer 250 ml Buret

D. PROSEDUR PERCOBAAN

Bahan Air Resin penukar kation Resin penukar anion Indicator EBT EDTA 0,01 M Larutan buffer pH 10 KCN 10%

a. Proses Pertukaran Ion Siapkan

air

umpan

Ukur kekeruhan, DHL, dan pH air umpan

TH,

Umpankan ke kolom resin kation dari top column

Lakukan sampling keluaran kation setiap lima menit Umpankan keluaran kolom resin kation dari bottom column ke top column resin anion

Lakukan sampling keluaran anion setiap lima menit Ukur nilai kekeruhan, DHL, TH, dan pH setiap sampel

b. Proses Backwash Masukkan air dari bottom column kation

Isi air hingga resin berekspansi sebesar 50%

Keluarkan air dari top column dan pastikan tidak ada resin yang terbawa

Lakukan langkah yang sama untuk kolom resin anion

Proses backwash terpisah antara kolom kation dan anion

E. DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA



Proses Pertukaran Ion Umpan : -

Laju alir

= 0,15 gpm/ft2

-

DHL

= 0,216 µS

-

pH

= 5,7

-

Kekeruhan = 3,09 NTU

-

Titrasi

= 5 ml EDTA 0,01 M

Effluen : Waktu

DHL (µS)

Titrasi (ml EDTA)

(menit)

Kation

Anion

Kation

10 20 30 40

0,175 0,164 0,145 0,163

0,243 0,215 0,185 0,145

-

Anion 2 0,2 -

pH Katio n 5,80 5,68 5,63 5,61

Turbiditas (NTU)

Anion

Kation

5,85 5,90 5,56 5,48

2,28 1,47 1,37 0,53

Anion 2,44 1,80 1,53 1,41

Kurva Kurva 1

Kekeruhan vs waktu 3 2.5 2

kation

kekeruhan (NTU) 1.5 1

anion

0.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 waktu (menit)

Kurva 2

pH vs waktu 6 5.8 Kation

pH 5.6

Anion

5.4 5.2 5

10

15

20

25

30

35

40

45

waktu (menit)

Kurva 3

DHL vs Waktu 0.3 0.25 0.2

Kation

DHL (µS) 0.15 0.1

Anion

0.05 0 5

10

15

20

25

30

waktu (menit)

35

40

45

Kurva 4

Total Hardness vs waktu 2.5 2

Total hardness (mg/L CaCO3)

1.5

Kation

1

Anion

0.5 0 0 10 20 30 40 50 waktu (menit)



Proses Backwash Parameter Tinggi resin Laju alir

Resin Anion 55 cm 23,9 ml/detik

Resin Kation 58 cm 17,5 ml/detik

Effluent Backwash Waktu (menit) 5 10

Kekeruhan (NTU) Resin Kation Resin Anion 2,75 2,42 2,44 2,59

Kurva 5

Kekeruhan vs waktu 2.8 2.7 2.6

Kation

Kekeruhan (NTU) 2.5 2.4

Anion

2.3 2.2 4

5

6

7

8

9

waktu (menit)

F. PEMBAHASAN G. SIMPULAN H. DAFTAR PUSTAKA

10 11