LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2017/2018
MODUL
:
Ion Exchange
PEMBIMBING
:
Dr. Ir. Endang Sri Rahayu, MT
Praktikum
A. r 2017 : 22 September Septembe
Penyerahan
: 26 September September 2017
(Laporan)
Oleh
Kelompok : Nama
Kelas
:
:
:
V 1. M.Hibatul Aziz
151411018
2. Nabila Fatin Kamilasari
151411021
3. Nabila Nisa Mukarom
151411022
3A
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2017
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia sebagai salah satu negara berkembang, hingga saat ini tetap melaksanakan pembangunan industri. Meningkatnya jumlah industri tidak hanya memberikan dampak positif, tetapi juga memberikan dampak negatif, misalnya pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh limbah industri, yang dapat menyebabkan penurunan kualitas lingkungan. Dampak pencemaran lingkungan yang mungkin timbul akibat limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan industri dapat diketahui dengan mengukur konsentrasi parameter paremeter limbah cair, baik berupa paramater fisik, parameter kimia (organik dan anorganik) ataupun parameter biologi. Air konsumsi adalah air yang memenuhi persyaratan sebagaimana ditetapkan Kepmenkes RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002 tanggal 29 Juli 2002 tentang Syaratsyarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum yaitu kadar Fe sebesar 0,3 mg/l. Secara kualitas, ditemukan beberapa penyimpangan terhadap parameter kualitas air bersih, baik kualitas fisik, kimia, biologi, ataupun radioaktif. Penurunan kualitas air diantaranya diakibatkan oleh adanya kandungan besi yang sudah ada pada tanah karena lapisanlapisan tanah yang dilewati air mengandung unsur-unsur kimia tertentu, salah satunya adalah persenyawaan besi. 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. Untuk menjadi penukar ion yang efektif, suatu resin penukar ion harus mempunyai ion-ion yang mudah bertukar dalam struktur yang tidak mudah larut dalam air, dan ruangan yang cukup dalam strukturnya untuk menjamin kebebasan ion-ion bergerak keluar dan masuk dalam matriks bahan.
1.2 Tujuan
1.
Melaksanakan operasi backwash pada resin kation dan resin anion.
2.
Menganalisis nilai kekeruhan aliran effluent per sekian menit.
1.3 Batasan Masalah
Resin yang digunakan adalah resin kation dan anion. Proses backwash dilakukan dengan hanya satu kali dilewati resin. Variabel yang digunakan ialah waktu prosesnya, sedangkan parameter yang digunakan adalah kekeruhan (NTU).
BAB II LANDASAN TEORI 2.1
Padatan
Padatan adalah keadaan benda yang dicirikan dengan volume dan bentuk yang tetap. Dalam benda padat, atom – atom saling berdekatan dan keras tetapi tidak mencegah benda padat berubah bentuk atau terkompresi. Dalam fase padat, atom - atom memiliki order ruang karena semua benda memiliki energi kinetik. Atom - atom dalam benda padat dan keras dapat bergerak sedikit, namun gerakan ini tak terlihat/mikroskopis (Rainer, 2010). Padatan dalam air pada dasarnya dapat dikelompokkan dalam tiga jenis, yaitu : 1. Padatan Tersuspensi Padatan tersuspensi adalah padatan yang berada dalam kolom air dan memiliki ukuran partikel 0.45 – 2 mm. Padatan
tersuspensi terdiri dari material organik dan anorganik.
Padatan tersuspensi adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan air, tidak terlarut, dan tidak dapat mengendap langsung.
Padatan tersebut berupa partikel-partikel yang ukuran
maupun beratnya lebih kecil dari pada sedimen (Fardiaz, 1992). Padatan tersuspensi dan terendap akan mengurangi penetrasi sinar matahari ke dalam air sehingga mempengaruhi produksi oksigen secara fotosintesis (Wardhana, 2001 dalam Fardiaz, 1992). Padatan tersuspensi memiliki ukuran partikel lebih besar dan dapat dilihat secara kasat mata, dapat dipisahkan secara fisika dengan cara sedimentasi. Padatan tersuspensi menyebabkan air menjadi keruh atau kotor. 2. Padatan Terlarut Padatan terlarut adalah padatan-padatan yang mempunyai ukuran lebih kecil daripada padatan tersuspensi. Berupa senyawa anorganik dan organik yang larut air, mineral dan garam-garamnya (Fardiaz, 1992). Bahan-bahan mineral yang dapat terkandung di dalam air, antara lain CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4, NaCl, Na 2SO4, SiO2 dan sebagainya.
3. Koloid Koloid adalah campuran heterogen dari dua zat atau lebih di mana partikel-partikel zat berukuran antara 1 hingga 1000 nm terdispersi (tersebar) merata dalam medium zat lain. Zat yang terdispersi sebagai partikel disebut fase terdispersi, sedangkan zat yang menjadi medium mendispersikan partikel disebut medium pendispersi (Johari dan Rachmawati, 2009).
2.2
Resin Penukar Ion
2.2.1
Definisi Resin Penukar Ion
Pertukaran ion merupakan suatu metode penghilangan mineral air yang bertujuan untuk mengambil semua ion kation dan ion anion dalam air. Umumnya, media yang digunakan dalam pertukaran ion adalah resin alami maupun 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 keselarasan ekivalen. Pertukaran ion bersifat stokiometri, yakni satu H + diganti oleh suatu Na +. Pertukaran ion adalah suatu proses kesetimbangan dan jarang berlangsung lengkap, namun tak peduli sejauh mana proses itu terjadi, stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk. Ion dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion lawan (Counterion) (Underwood, 2001). Pertukaran ion adalah sebuah proses fisika-kimia. Pada proses tersebut senyawa yang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif tertentu dari larutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah ekivalen yang sama. Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion, maka resin tersebut dinamakan resin penukar anion. Reaksi pertukaran kation dan reaksi pertukaran anion ditunjukkan pada reaksi (1) dan (2) di bawah ini : Reaksi pertukaran kation : 2NaR (s) + CaCl2 (aq) => CaR(s) + 2 NaCl(aq) (1) Reaksi pertukaran anion : 8 2RCl (s) + Na2SO4 => R 2SO4(s) + 2 NaCl (2) Reaksi (1) menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl 2 diolah dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Resin mempertukarkan ion Na + larutan dan melepaskan ion Na+ yang dimilikinya ke dalam larutan. Jika resin tersebut telah mempertukarkan semua ion Na+ yang dimilikinya, maka reaksi pertukaran ion akan terhenti. Pada saat itu resin dikatakan telah mencapai titik habis (exhausted), sehingga harus diregenerasi dengan larutan yang mengandung ion Na + seperti NaCl.
2.2.2
Gambar 1. Struktur dari resin penukar ion Jenis – Jenis Resin Penukar Ion
Jenis-Jenis Resin Penukar Ion Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan, resin penukar ion dapat dibedakan menjadi empat jenis, yaitu : Resin penukar kation asam kuat Dinamakan demikian karena sifat kimia nya mirip dengan asam kuat. Resin sangat
terionisasi di kedua asam (R-SO3H) dan garam (R-SO3Na). Resin penukar kation asam kuat mengandung gugus – SO3H. Gugus ion yang biasa dipakai pada resin penukar kation asam kuat adalah gugus sulfonat. Pada resin kation asam kuat dapat bekerja di seluruh kisaran pH. Resin penukar kation asam lemah Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (RCOOH).
Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat, tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat, atau dengan kata lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus fungsinya. Resin penukar kation asam lemah bekerja pada pH sekitar pH 5 – 14. Bila pH dibawah 5, maka resin akan “menahan‟ proton terlalu kuat untuk pertukaran kation . Resin asam lemah untuk pemisahan basa kuat atau zat ionik multifungsi seperti protein, sedangkan resin asam kuat untuk pemisahan yang lebih kompleks. Resin penukar anion basa kuat Resin penukar anion basa kuat ini befungsi di hampir seluruh kisaran pH yaitu dari 0
hingga 12. Resin penukar anion basa kuat akan menghilangkan asam yang dihasilkan dari reaksi resin penukar kation asam kuat siklus hidrogen yang mengubah garam-garam terlarut menjadi asam, termasuk asam silikat dan asam karbonat. Resin penukar anion basa kuat mampu bereaksi dengan anion asam kuat seperti Cl -,SO4 misalnya CO3 -2. Resin penukar anion basa lemah
-2
, NO3 - dan anion asam lemah
Resin ini digunakan untuk menukar asam kuat dengan adsorpsi air yang tidak dapat menguraikan garam. Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah seperti asam silikat dan asam karbonat. Oleh sebab itu resin penukar anion basa lemah sering kali disebut sebagai acid adsorbers. Resin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung OH sebagai gugusan labil). Resin penukar anion basa lemah ini berfungsi dengan baik dibawah pH.
Gambar 2. Teori Pertukaran Ion Berdasarkan Jenis Resin 2.2.3
Proses Pertukaran Ion
Larutan yang melalui kolom disebut influent , sedangkan larutan yang keluar kolom disebut effluent . Proses pertukarannya adalah serapan dan proses pengeluaran ion adalah desorpsi atau elusi. Mengembalikan resin yang sudah terpakai kebentuk semula disebut regenerasi sedangkan proses pengeluaran ion dari kolom dengan reagent yang sesuai disebut elusi dan pereaksinya disebut eluent . Yang disebut dengan kapasitas pertukaran total adalah jumlah gugusan-gugusan yang dapat dipertukarkan di dalam kolom, dinyatakan dalam miliekivalen. Kapasitas penerobosan (break through capacity) didefinisikan sebagai banyaknya ion yang dapat diambil oleh kolom pada kondisi pemisahan; dapat juga dikatakan sebagai banyaknya miliekivalen ion yang dapat ditahan dalam kolom tanpa ada kebocoran yang dapat teramati. Kapasitan penerobosan lebih kecil dari kapasitas total pertukaran kolom dan tidak tergantung terhadap sejumlah variabel, seperti tipe resin, afinitas penukaran ion, komposisi larutan, ukuran partikel, dan laju aliran (Khopkar, 1990) 2.2.4
Operasi Pertukaran Ion
Operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam empat ta hap, yaitu : 1. tahap layanan (service)
Tahap layanan adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion. Tahap layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu, atau volume air produk yang dihasilkan. Hal yang penting pada tahap layanan adalah kapasitas (teoritik dan operasi)
dan beban pertukaran ion (ion exchange load). Kapasitas pertukaran teoritik didefinisikan sebagai jumlah ion secara teoritik yang dapat 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). 2. tahap pencucian balik (backwash)
Selama proses pertukaran ion, kotoran di dalam air misalnya padatan tersuspensi dan juga senyawa organik dapat tertahan dan melapisi permukaan resin yang dapat menurunkan kinerja resin penukar ion. Oleh karena itu, di dalam prakteknya diperlukan pencucian balik untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang menempel pada permukaan resin. Pencucian balik dilakukan dengan mengalirkan air dengan arah aliran dari bawah ke at as. Selama proses pencucian balik volume resin yang berada di dalam reaktor akan mengembang atau terfluidisasi. Oleh karena itu untuk merancang reaktor penukar ion biasanya ruang bebas yang disediakan berkisar antara 65-85%, sehingga jika resin penukar ion terjadi pengembangan 50% pada waktu pencucian balik, secara teknis masih aman. Tahap pencucian balik dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai titik habis. 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 pengaliranair dari bawah ke atas (up flow). Pada tahap ini terjadi pengembangan unggun antara 50 hingga 70%. 3. Tahap Regenerasi, dan Tahap regenerasi adalah operasi penggantian ion yang terserap dengan ion awal yang semula berada dalam matriks resin dan pengembalian kapasitas ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan. Larutan regenerasi harus dapat menghasilkan titik puncak (mengembalikan waktu regenerasi dan jumlah larutan yang digunakan). Tingkat regenerasi dinyatakan sebagai jumlah larutan regenerasi yang digunakan per volume resin. 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. 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. Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-masing unit. Regeneran untuk kation adalah HCl dan untuk anion NaOH. 4. tahap pembilasan. Tahap pembilasan dilakukan untuk menghilangkan sisa larutan regenerasi yang terperangkap oleh resin. Pembilasan dilakukan menggunakan air produk dengan aliran down flow dan dilaksanakan dalam dua 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. 2.2.5 Aplikasi Ion Exchange
a) Ion Exchange sebagai Water Softening Aplikasi ion exchanger 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 sodium yang terdapat pada resin. Proses pertukaran ion terus berjalan sampai tercapai equilibrium 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 feed water guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa saluran air baik pada sistim boiler maupun pada sistim pendingin. b) Sebagai media purifikasi Dalam hal penggunaan media ion exchange sebagai purifier misalnya untuk mengangkat bahan- bahan beracun yang dibawa oleh fluida tertentu, maka ion exchanger dapat mengambil ion-ion logam berat seperti Cadmium, Lead dan Copper dan menggantikannya dengan ion-ion garam sodium dan potassium. Ada jenis resin ion exchange lain yang dapat menyaring kontaminan organik air baku dengan menambahkan karbon aktif pada kolom ion exchange tersebut. Pemilihan jenis resin akan menentukan fungsi ion exchange pada pabrik yang menggunakannya sebagai water softening, sebagai media filtrasi logam berat fluida tertentu maupun sebagai penyaring mineral pada air baku.
c) Demineralisasi Demineralisasi adalah proses pertukaran ion yang melibatkan proses kation exchanger,dan anion exchanger. Pada proses pertukaran kation ion-ion (Ca, Mg, dll) pada air akan digantikan dengan ion H +, menggunakan penukar kation muatan hidrogen. Tahap kedua, asam yang dihasilkan dihilangkan dengan penukar anion muatan hidroksida (OH -). Penukar kation diregenerasi dengan asam dan penukar anion dengan alkali. Reaksinya sebagai berikut : Tahap pertukaran kation :
Tahap pertukaran anion :
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan
Alat
Bahan
Kolom resin penukar kation Kolom resin penukar anion Ember Konduktometer Gelas ukur 500 ml Selang Gelas ukur 50 ml
Air Baku
3.2 Skema Percobaan 3.2.1 Proses Backwash Kolom Kation
Terfluidisasi
Tinggi akhir 90 cm
Tinggi awal 59 cm
Laju alir air X m/s Kolom
Aliran air Anion Ekspansi 50%
Terfluidisasi
Tinggi akhir 97 cm
Tinggi awal 65 cm
Laju alir air Y m/s
Aliran air
BAB IV DATA PENGAMATAN
4.1 Proses Backwash Tinggi resin : 59 cm (kation) ; 65 cm (anion) Tinggi resin saat ekspansi : 90 cm (kation) ; 97 (anion) Kekeruhan umpan : 1,9 NTU Kekeruhan (NTU) Resin Kation Resin Anion 3,61 3,91 2,39 2,32 2,4 2,29
Waktu (menit)
0 5 10
Tabel 1. Tabel Nilai Kekeruhan Resin Penukar Ion
4.2 Grafik Nilai Kekeruhan (NTU) Terhadap Waktu B ackwash
Kekeruhan (NTU) terhadap Waktu Backwash 4.5 4
3.91 3.61
3.5
) U T 3 N ( n 2.5 a h u 2 r e k 1.5 e K
2.39 2.32
2.4 2.29 Resin Kation Resin Anion
1
0.5 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Waktu (menit) Grafik 1. Grafik Kekeruhan (NTU) Terhadap Waktu
BAB V PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
Pembahasan Oleh M. Hibatul Aziz (151411018) Telah dilakukan percobaan proses backwash pada kolom resin penukar ion.
Proses backwash bermaksud agar menghilangkan partikulat yang menyelimuti resin penukar ion. Proses backwash dilakukan dengan mengalirkan air baku dari bagian bawah kolom resin penukar ion hingga resin akan terfluidisasi dan air yang membawa partikulat akan keluar dari bagian atas kolom resin penukar ion. Proses backwash dilakukan agar proses adsorpsi dan pertukaran ion tidak terhambat pada saat in service. Dalam proses backwash variabel bebas berupa laju alir masuk sedangkan variabel kontrolnya berupa kekeruhan dari air keluaran (effluent ) kolom resin penukar ion. Pada proses backwash umpan yang digunakan adalah air bersih (air kran) dengan nilai kekeruhan sebesar 1,9 NTU. Dalam proses backwash sangat mungkin udara menekan sehingga tidak terjadi proses fluidisasi, maka dari itu perlu untuk mengeluarkan udara yang tertahan dalam kolom dengan membuka katupnya dan mengalirkan air. Proses backwash dilakukan selama 10 menit, dan perhitungan waktu dimulai setelah resin penukar ion mulai terfluidisasi didalam kolom. Dilakukan sampling air keluaran kolom (effluent ) pada waktu t=0, pada waktu 5 menit dan pada waktu 10 menit. Sampling air keluaran kolom dimaksudkan untuk mengetahui nilai kekeruhan air pada waktu t. Pada percobaan backwash pada kolom resin kation, umpan yang digunakan berupa air bersih. Resin didalam kolom terfluidisasi pada laju alir sebesar X m/s dan resin mengembang hingga ketinggian resin mencapai 90 cm. Pada waktu t=0, air aliran effluent memiliki nilai kekeruhan sebesar 3,61 NTU. Setelah 5 menit dilakukan backwash air aliran effluent memiliki nilai kekeruhan sebesar 2,39 NTU. Dan setelah 10 menit dilakukan backwash air aliran effluent memiliki nilai kekeruhan sebesar 2,4 NTU. Pada percobaan backwash untuk kolom resin penukar anion dengan umpan yang sama yaitu air bersih (air kran), resin didalam kolom terfluidisasi pada laju alir sebesar Y m/s dan resin mengembang hingga mencapai ketinggian 97 cm. Pada waktu t=0 air aliran effluent memiliki nilai kekeruhan sebesar 3,91 NTU. Dilakukan backwash selama 5 menit dan didapat nilai kekeruhan air effluent sebesar 2,32 NTU. Setelah dilakukan proses backwash selama 10 menit didapat nilai kekeruhan sebesar 2,29 NTU.
Nilai kekeruhan pada effluent t=0 meningkat karena banyaknya partikulat yang terbawa oleh air, setelah 5 menit proses backwash nilai kekeruhan akan turun kembali, hal ini karena jumlah partikulat yang menyelimuti resin telah berkurang, hingga akhirnya nilai kekeruhan pada effluent mendekati nilai umpan yang masuk. Perubahan nilai kekeruhan pada aliran effluent resin penukar kation dan resin penukar anion selama 10 menit dari hasil percobaan dapat dilihat pada grafik 1. Kesimpulan Oleh M. Hibatul Aziz (151411018) Dari hasil percobaan backwash pada kolom resin pertukaran ion dapat disimpulkan bahwa : Nilai kekeruhan air baku yang digunakan untuk proses backwash resin penukar ion sebesar 1,9 NTU. Pada resin penukar kation, nilai kekeruhan air pada aliran effluent pada waktu t= 0 sebesar 3,61 NTU, setelah 5 menit sebesar 2,39 NTU, setelah 10 menit sebesar 2,4 NTU. Pada resin penukar anion, nilai kekeruhan air pada aliran effluent pada waktu t= 0 sebesar 3,91 NTU, setelah 5 menit sebesar 2,32 NTU, setelah 10 menit sebesar 2,29 NTU Laju alir air umpan pada saat unggun resin kation mencapai 90 cm, memili ki laju sebesar X m/s Laju alir air umpan pada saat unggun resin anion mencapai 97 cm, memiliki laju sebesar Y m/s Proses backwash dapat menghilangkan partikulat yang menyelimuti resin, dapat dilihat dari nilai kekeruhan yang menurun hingga mendekati nilai kekeruhan umpan masuk.
Pembahasan Oleh Nabila Fatin Kamilasari (151411021) Dalam melakukan proses pertukaran ion, proses backwash sangat penting dalam
pelaksanaannya. Proses backwash bertujuan untuk melepas partikulat yang menyelimuti resin penukar ion. Hal ini akan menghambat proses pertukaran ion antara ion didalam air dan ion pada resin saat melakukan proses in service. Parameter yang digunakan dalam percobaan proses backwash penukar resin ialah kekeruhan (NTU) pada aliran effluent disetiap resin penukar ion (resin kation dan resin anion). Proses backwash dilakukan selama 10 menit. Selama proses backwash berlangsung, parameter yang digunakan untuk menentukan proses backwash telah selesai dilakukan atau belum ialahh aliran effluent pada resin penukar kation dan anion setiap 5 menit.
Umpan yang digunakan untuk melakukan proses backwash resin kation yaitu air keran yang memiliki nilai kekeruhan sebesar 1,9 NTU. Pada menit ke 0, aliran effluent pada resin kation memiliki kekeruhan sebesar 3,61 NTU. Kenaikan nilai kekeruhan aliran effluent saat awal proses backwash mengindikasikan adanya partikulat yang terbawa oleh aliran backwash sehingga menyebabkan kenaikan nilai kekeruhan dibandingkan dengan nilai kekeruhan air umpan sebelum masuk ke resin penukar kation untuk melakukan proses backwash. Pada menit ke 5, aliran effluent pada resin kation memiliki kekeruhan sebesar 2,39 NTU dan pada menit ke 10, aliran effluent pada resin kation memiliki kekeruhan sebesar 2,4 NTU. Nilai kekeruhan effluent pada menit ke 5 dan ke 10 menunjukkan penurunan dibandingkan nilai kekeruhan effluent menit ke 0. Hal ini disebabkan karena semakin sedikit partikulat yang terbawa oleh aliran backwash. Umpan yang digunakan untuk melakukan proses backwash resin anion yaitu air keran yang memiliki nilai kekeruhan sebesar 1,9 NTU. Pada menit ke 0, aliran effluent pada resin anion memiliki kekeruhan sebesar 3,91 NTU. Kenaikan nilai kekeruhan aliran effluent saat awal proses backwash mengindikasikan adanya partikulat yang terbawa oleh aliran backwash sehingga menyebabkan kenaikan nilai kekeruhan dibandingkan dengan nilai kekeruhan air umpan sebelum masuk ke resin penukar anion untuk melakukan proses backwash. Pada menit ke 5, aliran effluent pada resin anion memiliki kekeruhan sebesar 2,392 NTU dan pada menit ke 10, aliran effluent pada resin kation memiliki kekeruhan sebesar 2,29 NTU. Nilai kekeruhan effluent pada menit ke 5 dan ke 10 menunjukkan penurunan dibandingkan nilai kekeruhan effluent menit ke 0. Hal ini disebabkan karena semakin sedikit partikulat yang terbawa oleh aliran backwash. Penurunan nilai kekeruhan pada aliran effluent resin penukar kation dan resin penukar anion selama 10 menit dapat dilihat pada grafik 1. Proses backwash selesai dilakukan jika nilai kekeruhan effluent pada resin penukar ion sudah mendekati nilai kekeruhan air umpan.
Kesimpulan Oleh Nabila Fatin Kamilasari (151411021) Dari hasil percobaan backwash pada pertukaran ion dapat diketahui kondisi resin
kation dan anion masih baik. Hal ini diketahui dari :
Menurunnya nilai kekeruhan aliran effluent hingga mendekati nilai kekeruhan umpan diresin penukar kation dan penukar anion pada setiap 5 menit proses backwash berlangsung. Nilai kekeruhan air umpan yang digunakan untuk proses backwash resin penukar ion sebesar 1,9 NTU.
Pada resin penukar kation, nilai kekeruhan aliran effluent pada menit ke 0 sebesar 3,61 NTU, pada menit ke 5 sebesar 2,39 NTU, dan pada menit ke 10 sebesar 2,4 NTU. Pada resin penukar anion, nilai kekeruhan aliran effluent pada menit ke 0 sebesar 3,91 NTU, pada menit ke 5 sebesar 2,32 NTU, dan pada menit ke 10 sebesar 2,29 NTU.
Pembahasan Oleh Nabila Nisa Mukarom (151411022) Telah dilakukan praktikum ion exchange pada Laboratorium Pengolahan Limbah
Industri yang bertujuan untuk memahami operasi backwash pada resin kation dan resin anion dan menganalisis nilai kekeruhan aliran effluent per sekian menit. Air keran digunakan sebagai umpan pada praktikum ion exchange ini. Pertukaran ion merupakan suatu metode penghilangan mineral - mineral air yang bertujuan untuk menghilangkan ion kation dan ion anion dalam air. Resin alami maupun sintetis digunakan sebagai media penyerap ion-ion terlarut dalam air tersebut. 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 keselarasan ekivalen. Sebelum dilakukan service, perlu adanya perlakuan backwash terlebih dahulu. Jika terdapat padatan yang melapisi atau menyelimuti resin, maka proses adsorpsi ion – ion dalam air oleh resin akan terganggu karena pada dasarnya, prinsip dari ion exchange adalah proses adsorpsi.
Oleh karena itu, diperlukan pencucian balik (backwash) untuk mengeyahkan
padatan – padatan atau kotoran yang tertahan dan melapisi permukaan resin yang dapat menurunkan kinerja resin penukar ion. Pencucian balik dilakukan dengan mengalirkan air dengan arah aliran dari bawah ke atas dengan laju alir tertentu. Hal yang penting selama proses backwash adalah laju alir dan ekspansi resin pada kolom itu sendiri. Perlu dilakukan pengaturan laju alir agar volume resin yang berada di dalam reaktor mengembang atau terfluidisasi. Oleh karena itu, untuk merancang reaktor penukar ion biasanya terdapat ruang bebas pada kolom resin yang disediakan berkisar antara 65-85%, sehingga jika resin penukar ion terjadi pengembangan 50% pada waktu pencucian balik, secara teknis masih aman. Dilakukan pengujian nilai kekeruhan (turbidity) aliran effluent pada masing – masing kolom kation dan anion dalam satuan NTU selama selang waktu 5 menit. Dari data pengamatan diperoleh penurunan nilai kekeruhan aliran e ffluent pada kolom kation maupun anion.
Kekeruhan (NTU)
Waktu (menit)
Resin Kation
Resin Anion
0
3,61
3,91
5
2,39
2,32
10
2,4
2,29
Nilai kekeruhan pada air umpan backwash adalah 1.9 NTU. Penurunan nilai kekeruhan pada kolom kation maupun anion disebabkan oleh padatan – padatan yang terperangkap dan melapisi resin melayang bahkan terangkat karena terfluidisasi oleh air umpan yang masuk dari bawah dengan laju tertentu. Selanjutnya padatan tersebut akan keluar dari kolom resin kation maupun anion. Nilai kekeruhan akhir pada kolom resin kation maupun anion hampir mendekati nilai kekeruhan pada air umpan backwash, yaitu pada aliran effluent kation bernilai 2.4 NTU sedangkan pada aliran effluent anion bernilai 2.29 NTU. Penurunan nilai kekeruhan pada proses backwash dapat ditunjukkan oleh grafik kekeruhan (NTU) terhadap waktu backwash berikut,
Kekeruhan Effluent (NTU) terhadap Waktu Backwash 4.5 4
3.91 3.61
) 3.5 U T N 3 ( n2.5 a h 2 u r e1.5 k e K 1
2.4 2.29
2.39 2.32
Resin Kation Resin Anion
0.5 0 0
1
2
Waktu (menit)
3
4
Kesimpulan Oleh Nabila Nisa Mukarom (151411022)
Proses
backwash
bertujuan untuk mengeyahkan padatan – padatan atau kotoran yang
tertahan dan melapisi permukaan resin yang dapat mengganngu proses adsorpsi ion – ion dalam air oleh resin.
Hal yang penting dalam operasi backwash, yaitu laju alir dan ekspansi resin pada kolom .
Terjadi penurunan nilai kekeruhan aliran effluent pada kolom kation maupun anion.
Nilai kekeruhan akhir aliran effluent pada kolom kation adalah 2.4 NTU
Nilai kekeruhan akhir aliran effluent pada kolom anion adalah 1.9 NTU
DAFTAR PUSTAKA
Fardiaz, S. 1992. Polusi Udara dan Air. Kanisius. Yogyakarta. Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2009. Kimia SMA dan MA untuk Kelas XI Jilid 2. Jakarta: Esis Khopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press. Jakarta. Setiadi, Tjandra. 2007. Pengolahan dan penyediaan AIR. FTI ITB. Bandung Sugito. 2009. Pengolahan air berbasis ion exchange t erpadukan Dengan membran permiabel pada medan Electrodeionization (edi). FT Univ. PGRI Adi Buana. Surabaya Syahrul, Iman. 2014. Resin Penukar Ion. https:// imansyahrul.blogspot.com/2014/06/resin penukar-ion.html [24 September 2017] Torimtubun, Alfonsina A.A. 2012. Demineralisasi. FT UB. Malang Underwood, A.L., dan Day R. A. 2001. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam. Erlangga. Jakarta. Wardhana, W. A. 2001. Dampak Pencemaran Lingkungan. Edisi Revisi. Andi. Yogyakarta.
