LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015
MODUL:Ion Exchange
PEMBIMBING: Ir. Dwi Nirwantoro Nur, MT
A.
Praktikum: 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 NH2
(primary amine), R R1NH (secondery amine), R R21N (tertiary amine),
R R31 NOH ( quartenary amine). Dalam notasi diatas R menunjukan
polimer hidrokarbon dan R1 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
(H2Z), 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 :
CaCa2HCl
Mg+ 2RSO3H Mg (RSO3)2 +
Na NaH2SO4
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 Ca
Mg (RSO3)2 + H2SO4 2RSO3H +Mg SO4
Na 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
Bahan
Conductometer
Air
Turbidity meter
Resin penukar kation
Gelas kimia 100 ml
Resin penukar anion
Gelas ukur 50 ml
Indicator EBT
Pipet 10 ml
EDTA 0,01 M
Erlenmeyer 250 ml
Larutan buffer pH 10
Buret
KCN 10%
D. PROSEDUR PERCOBAAN
a. Proses Pertukaran Ion
b. Proses Backwash
E. DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
Proses Pertukaran Ion
Umpan :
Laju alir= 0,15 gpm/ft2
DHL= 0,216 S
pH= 5,7
Kekeruhan= 3,09 NTU
Titrasi= 5 ml EDTA 0,01 M
Effluen :
Waktu (menit)
DHL (S)
Titrasi (ml EDTA)
pH
Turbiditas (NTU)
Kation
Anion
Kation
Anion
Kation
Anion
Kation
Anion
10
0,175
0,243
-
2
5,80
5,85
2,28
2,44
20
0,164
0,215
-
-
5,68
5,90
1,47
1,80
30
0,145
0,185
-
0,2
5,63
5,56
1,37
1,53
40
0,163
0,145
-
-
5,61
5,48
0,53
1,41
Kurva
Kurva 1
Kurva 2
Kurva 3
Kurva 4
Proses Backwash
Parameter
Resin Anion
Resin Kation
Tinggi resin
55 cm
58 cm
Laju alir
23,9 ml/detik
17,5 ml/detik
Effluent Backwash
Waktu (menit)
Kekeruhan (NTU)
Resin Kation
Resin Anion
5
2,75
2,42
10
2,44
2,59
Kurva 5
F. PEMBAHASAN
G. SIMPULAN
H. DAFTAR PUSTAKA
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
Siapkan air umpan
Ukur kekeruhan, DHL, TH, dan pH air umpan
Umpankan ke kolom resin kation dari top column
Umpankan keluaran kolom resin kation dari bottom column ke top
column resin anion
Lakukan sampling keluaran anion setiap lima menit
Lakukan sampling keluaran kation setiap lima menit
Ukur nilai kekeruhan, DHL, TH, dan pH setiap sampel
Kekeruhan vs waktu
kation102030402.27999999999999981.471.370.53anion102030402.441.81.531.41
waktu (menit)
kekeruhan (NTU)
pH vs waktu
Kation102030405.85.685.635.61Anion102030405.855.95.565.48
waktu (menit)
pH
DHL vs Waktu
Kation102030400.174999999999999990.164000000000000010.144999999999999990.16300000000000001Anion102030400.242999999999999990.2150.1850.14499999999999999
waktu (menit)
DHL (S)
Total Hardness vs waktu
Kation102030400000Anion10203040200.20
waktu (menit)
Total hardness (mg/L CaCO3)
Kekeruhan vs waktu
Kation5102.752.44Anion5102.422.59
waktu (menit)
Kekeruhan (NTU)
