LAPORAN PRAKTIKUM PENGELOLAAN LIMBAH INDUSTRIPERTUKARAN ION (ION EXCHANGE)Dosen Pembimbing: Ayu Ratna Permanasari, S.T.,M.T.Kelompok / Kelas: II/ 2ANama: 1. Dina HeryaniNIM.131431006: 2. Dini HeryaniNIM.131431007: 3. Febby Elsa NabilaNIM.131431008

Tanggal Praktikum: 18 Maret 2015Tanggal Pengumpulan Laporan: 25 Maret 2015

PROGRAM STUDI DIPLOMA III ANALISIS KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNGTAHUN 2015

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Berbagai jenis operasi di industri membutuhkan air yang meliputi air proses, air umpan boiler, dan air pendingin. Ketiga jenis air ini memerlukan tingkat pengolahan yang berbeda, tergantung pada sumber air baku yang diambil dan maksud penggunaan dari air hasil olahan tersebut.Pada prinsipnya pengolahan air bertujuan untuk memindahkan zat padat yang terkandung dalam air yang dapat dalam bentuk terlarut, tersuspensi atau koloid sehingga dicapai kualitas air yang memenuhi persyaratan yang sesuai dengan maksud penggunaannya. Salah satu metoda dalam pengolahan air adalah pertukaran ion (ion exchange). Metoda pertukaran ion ini adalah metoda pengolahan air yang bertujuan untuk mengurangi ion-ion yang tidak dikehendaki baik kation maupun anion yang ada dalam air. Air yang dihasilkan dari proses pertukaran ion banyak digunakan untuk air umpan boiler dan air untuk berbagai proses1.2 Tujuan1. Melaksanakan operasi pertukaran ion, operasi backwash, dan regenerasi pada resin kation dan resin anion2. Menganalisis kesadahan total, mengukur DHL, kekeruhan dan pH

BAB IILANDASAN TEORIPertukaran ion melibatkan butiran-butiran resin dengan permukaan yang bermuatan positif (kation) atau negatif (anion). Biasanya resin-resin tersebut memiliki pori-pori kecil untuk menambah luas permukaan kontak. Sebagai contoh gambaran, salah satu jenis resin ion exchange adalah berupa molekul ikatan hidrokarbon kompleks yang sangat panjang dengan ujung rantai mengikat ion H+ untuk resin kation, dan OH- untuk resin anion.

Gambar 1.1. Contoh Molekul Resin Ion ExchangePertukaran ion (ion exchange) merupakan suatu metoda penghilangan mineral air yang ditujukan untuk mengambil semua ion kation dan anion dalam air. Umumnya media yang digunakan dalam pertukaran ion adalah resin alam atau sintetis. Pada saat terjadi pertukaran ion maka ion yang terlarut dalam air akan terserap ke dalam resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion lainnya dalam kesetaraan ekuivalen. Resin penukar ion terdiri dari dua macam yaitu:

1. Resin penukar kation (cation exchange resin)Resin penukar kation mempunyai kemampuan untuk menyerap/menukar kation-kation seperti Ca, Mg, Na dan lain-lain yang ada dalam air. Resin penukar kation terdiri dari penukar kation asam kuat (strong acid exchanger) dan resin penukar kation asam lemah (weak acid exchanger)2. Resin penukar anion (anion exchange resin)Resin penukar anion mempunyai kemampuan untuk menyerap/menukar anion-anion yang ada dalam air. Resin penukar anion terdiri dari penukar anion basa kuat (strong base exchanger) dan resin penukar anion basa lemah (weak base exchanger)Apabila resin sudah jenuh maka haris dilakukan regenereasi. Siklus regenerasi terdiri dari 4 tahapan yaitu :1. BackwashBackwash dilakukan untuk mengambil material yang terakumulasi diunggun sekaligus mengaduk unggun resin. Backwash dlakukan secara kontinu selama 10 menit atau sampai effluent backwash terlihat jernih. Air yang digunakan ketika backwash adalah air yang bersih hasil proses filtrasi. Air sisa backwash sebaiknya dialirkan ke unit pengolahan air bersih.2. Regenerasi Regenerasi dilakukan setelah backwash selesai. Regenerasi mengalir ke unggn resin dari atas ke bawah dengan laju rendah 0,5-1 gpm/ft2 resin. Aliran regeneran dikeluarkan lewat bawah tangki dan diolah diunit pengolahan limbah.3. Pembilasan lambatPembilasan lambat (slow rinse) dilakukan dengan air melalui bagian atas unggun resin ke bawah. Pembilasan lambat ini akan menyempurnakan proses regenerasi dengan mengadakan kontak antara resin dan regeneran sampai diunggun resin paling bawah.4. Pembilasan cepatSetelah pembilasan lambat (slow rinse) dilakukan pembilasan cepat (fast rinse) dengan cara mengalirkan air bersih melalui unggun bagian atas dengan kecepatan tinggi. Air pembilasan akan mengambil sisa garam regeneran di dalam unggun. Setelah pembilasan cepat, resin dapat digunakan kembali untuk proses pertukaran ion.

BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN3.1 Alat dan BahanTabel 1. Alat dan BahanALATBAHAN

Gelas Kimia 1 L (1 buah)Air

Gelas Kimia 50 mL (2 buah)Resin penukar kation

Gelas Kimia 250 mL (2 buah)Indikator EBT 1 gram

Gelas Kimia 400 mL (2 buah)EDTA 0,01 M 50 mL

Erlenmeyer 250 mL (3 buah)Larutan buffer pH 10 40 mL

Pipet Ukur 10 mL (1 buah)

Pipet seukuran 10 mL (1 buah)

Pipet Ukur 5 mL (1 buah)

Pipet tetes (2 buah)

Buret 25 mL (1 buah)

Botol Semprot 500 mL (1 buah)

Spatula

Ember

pH-meter

Konduktometer

Turbidimeter

3.2 Prosedur Kerja

Air umpan dialirkan dari bagian atas kolom penukar kation dengan debit 1 gpm/ft2 resin

Menganalisis sampel 50 mL sampel dari kolom kation pada waktu 3,6,7,8, dan 10 menit

Kemudian setiap sampel dianalisis DHL, Total hardness, pH, Suhu, dan kekeruhannya.

Membuat kurva hubungan DHL, pH, dan total hardness terhadap waktu.

BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil Penelitian Umpan : - Laju alir= 1 gpm/ft2 Konsentrasi : DHL = 0,271 mS Total Hardness= 165 mg/L CaCO3 pH= 5,20 Kekeruhan= 8,42 NTU Suhu = 27,9C Effluent Tabel 2. Data PengamatanWaktu (menit)DHL (mS)Total Hardness (mg/L CaCO3)pHT (C)Kekeruhan (NTU)

30,186555,4727,31,83

60,14805,2726,81,58

70,25805,1926,61,69

80,25905,0027,31,13

100,26404,9327,11,23

4.2 Pengolahan Data4.2.1 Reaksi yang terjadi saat pertukaran kationCa 2 H2CO3 Ca 2 H2CO3Mg SO4 + RH2 R Mg + H2SO4Na2 2 Cl Na2 2HCl 2 NO3 2HNO3

4.2.2 Reaksi yang terjadi saat penentuan Total HardnessCa2+ + EBT Ca(EBT) biru merahCa(EBT) + EDTA Ca(EDTA) + EBT merahtidak berwarna biru

4.2.3 Grafik pada proses pertukaran kation

Gambar 4.1. Grafik hubungan DHL terhadap waktu

Gambar 4.2. Grafik hubungan pH terhadap waktu

Gambar 4.3. Grafik hubungan Total Hardness terhadap waktu

4.3 PembahasanAir yang keluar dari resin kation nilai total hardness-nya semakin berkurang. Pada kondisi awal air umpan memiliki nilai total hardness sebesar 165 mg/L CaCO3, pada menit ke tiga nilai total hardness berkurang menjadi 55 mg/L CaCO3 dan pada menit selanjutnya sampai dengan akhir proses pertukaran kation air yang keluar tidak memiliki nilai total hardness. Hal ini menunjukkan bahwa air yang keluar dari resin semakin lama kandungan ion-ion logam seperti Ca2+, Mg2+ semakin berkurang dan sampai akhirnya tidak terdapat lagi kandungan ion-ion logam tersebut pada air yang sudah melewati resin penukar kation.Air yang keluar dari resin kation pHnya menjadi asam. Hal ini dikarenakan kation yang berada dalam sampel seperti ion Ca2+ dan Mg2+ ditukar dengan ion H+. Ion Ca2+ dan Mg2+ jika bertemu dengan anion seperti Cl-, SO42-, dan lain-lain akan membentuk garam. Garam-garam ini cenderung bersifat netral. Kation yang berada didalam sampel akan ditukar dengan ion H+ sehingga konsentrasi H+ pada sampel yang keluar dari resin kation semakin banyak. Jumlah konsentrasi H+ yang semakin besar akan menyebabkan pH semakin asam. Namun pada saat sebelum sampel dimasukkan ke dalam resin pHnya lebih rendah dibandingkan pada saat setelah sampel melewati resin kation. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya suhu serta kondisi dari pH meter yang dipakai untuk mengukur larutan lain sehingga mempengaruhi hasil pengukuran pH.Resin kation masih dalam kondisi baik. Hal ini dapat dilihat dari hubungan antara total hardness dan waktu. Dimana semakin lamanya waktu proses pertukaran kation kandungan ion-ion logamnya semakin berkurang dan akhirnya tidak terkandung lagi ion-ion logam pada air yang keluar dari resin kation. Hal ini menunjukkan bahwa resin penukar kation bekerja dengan baik, karena ion-ion logam telah ditukar dengan H+ yang menyebabkan air yang keluar lebih berifat asam.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN5.1 KesimpulanDari hasil praktikum pertukaran kation dapat diektahui kondisi resin kation masih baik. Hal ini diketahui dari :1. Nilai DHL dari larutan yang keluar dari resin semakin berkurang2. pH larutan yang keluar dari resin semakin asam3. Nilai total hardness larutan yang keluar dari resin semakin berkurang.

5.2 Saran Resin kation harus segera diregenerasi saat mulai jenuh. Peralatan instrumen yang digunakan sebaiknya harus dalam kondisi baik.

DAFTAR PUSTAKA

Betz,1991, Betz Handbook of Industrial Water Conditioning, 9th edition, Betz Laboratories Inc., USAEckenfelder, Jr, W.W., 1989, Industrial Water Poluution Control, 2nd edition, McGraw-Hill, Tokyohttp://artikel-teknologi.com/pengertian-ion-exchange/ diunduh 22 Maret 2015 02:45 PMPeavy H.S., Rowe D.R., Tchobanoglous G, 1985, Enviromental Engineering: McGraw-Hill Internationals editions, SingapuraRahayu E.S., Soeswanto B. 2001,Pengolahan Air Industri:, Jurusan Teknik Kimia Polban, Bandung

LAMPIRAN Perhitungan Total hardness1. Pada saat kondisi awalTotal hardness = x ml EDTA x M EDTA x Mr CaCO3= x 1,65 ml x 0,01 M x 100= 165 mg/L CaCO3

2. Pada saat waktu 3 menitTotal hardness = x ml EDTA x M EDTA x Mr CaCO3= x 0,55 ml x 0,01 M x 100= 55 mg/L CaCO3

14