PENGOLAHAN LIMBAH CAIR MENGGGUNAKAN ION EXCHANGE
I.
TUJUAN PERCOBAAN
1. Menghasilkan produk berupa air yang bebas ion – ion ion pengotor 2. Membandingkan kualitas air sebelum dan sesudah dikontakkan ke dalam kolom ion exchange
II.
III.
IV.
ALAT YANG DIGUNAKAN
Unit Ion Exchange
Tempat Sampel
Peralatan Titrasi
BAHAN YANG DIGUNAKAN
Sampel yang mengandung ion – ion ion pengotor
Aquadest
DASAR TEORI
Penukar Ion Exchange
Dalam kolom resin penukar kation terjadi reaksi pertukaran kation pengotor air dengan H+ dari resin penukar kation, dan dalam kolom resin penukar anion terjadi pertukaran anion pengotor air dengan ion OH - dari resin penukar ion. 1
Resin Penukar Ion
Resin penukar ion adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat yang tinggi yang mengandung ikatan – ikatan hubung silang serta gugusan yang mengandung ion – ion yang dapat dipertukarkan. Berdasarkan gugus fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Resin penukar kation mengandung kation
yang
dapat
dipertukarkan
sedangkan
resin
penukar
anion
mengandung anion yang dapat dipertukarkan sedangkan resin penukar anion mengandung anion yang dapat dipertukarkan. Sifat – sifat penting resin penukar ion adalah sebagai berikut : (Hartono, 1995) a. Kapasitas penukar ion b. Selektivitas c. Darejat ikat silang d. Porositas e. Kestabilan resin
Aplikasi Penukar Ion
Dengan memahami prinsip dasar reaksi pertukaran ion dan sifat – sifat resin, maka dengan mudah dapat dipahami berbagai aplikasi resin penukar ion dalam industri. Diantaranya adalah : (Imamkhasani, 2004)
1. Perlunakan Air (Water Softening) Banyak air tanah yang dipakai dalam industri mengandung unsur
– unsur Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg), terutama air tanah yang diambil di daerah – daerah bergunung kapur. Unsur – unsur tersebut berada dalam senyawa hidrokarbonat yang larut dalam air, sehingga air terlihat tetap jernih. Air tersebut yang disebut air sadah mempunyai banyak kerugian diantaranya :
2
Sebagai air minum, mungkin akan menyebabkan kecenderungan terbentuknya batu kandung kencing.
Sebagai pencuci, air tersebut akan mengurangi daya cuci sabun.
Sebagai air umpan boiler akan menyebabkan timbulnya kerak CaCO3 atau MgCO3 yang menhambat hantaran panas. Oleh karena itu ion Ca 2+ dan Mg2+ harus diambil dan salah satu cara adalah dengan resin penukar ion dalam bentuk R – Na : 2 R – Na + Ca2+
R 2Ca + 2Na+
2 R – Na + Mg2+
R 2Mg + 2Na+
2. Demineralisasi Air (water demenaralizer) Air didalam banyak mengandung ion-ion baik kation maupun anion. Air tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan resin penukar ion, kation – kation seperti Na+ , K + , Ca+ , Mg+ , Fe+ dan sebagainya dapat diambil ileh resin dalam bentuk R-H dengan reaksi : R – H + K +
R – K + H
Diamna K + adalah kation. Sedangkan anion – anion seperti Cl- , NO3-, SO43- dapat diserap oleh resin penukar anion dalam bentuk R – OH dengan reaksi : R – OH + A-
R – A + OH-
Dimana A- adalah anion. Produk H + dan OH- dari reaksi akan menjadi : H+ + OH-
H2O
Dengan demikian air akan keluar bebas ion – ion atau disebut bebas mineral. Oleh karena itu prosesnya disebut demineralisasi atau biasanya disebut dengan aqua DM. apabila resin telah jenuh, maka prosesx regenerasi dapat dilakukan dengan mengalirkan asam 4N untuk resin anion dengan reaksi : R – K + H- (4N) R – A+ OH- (4N)
R – H + K R – OH + A3
Dalam industry atau lab dan kesehatan, banyak diperlukan air bebas dari ion-ion tersebut atau ion bebas mineral. Dalam pembuatan alat demineral air, dapat 3 model yaitu : a. System 2 kolom (double bed)
Aqua DH
Resin Kation
Resin Anion
air masuk Gambar 2. Sistem dua kolom
b. Sistem satu kolom (mixed bed)
Aqua DM
Resin kation + anion
air masuk Gambar 3. Sistem satu kolom
4
c. System kombinasi
Resin anion
Resin kation
Air masuk
Aqua DH Resin kation + anion
Gambar 4. Sistem kombinasi
3. Detoksifikasi air limbah dan daur ulang Dengan kemampuan penukar ion seperti diatas, sudah dapat diduga bahwa resin amat berpotensi dalam pengolahan air limbah. Kontaminan atau polutan beracun seperti logam-logam berat. Dengan demikian proses yang terjadi adalah pengambilan senyawa berbahaya yang dapat didaur ulang dan dihasilkan air yang bebas mineral yang dapat digunakan kembali.
5
V.
PROSEDUR PERCOBAAN
-
Mempersiapkan unit ion exchanger
-
Menyiapkan larutan sampel yang akan dihilangkan kandungan ion-ion atau limbah cair buatan seperti sabun
-
Mengatur bukaan valve sesuai arah alirannya
-
Menghidupkan pompa yang digunakan
-
Mengambil sampel hasil dari pengontakan dengan resin dengan membuka valve produk kolom ion exchanger untuk kemudian melakukan analisa
6
VI.
DATA PENGAMATAN
No
Sampel
Volume Sampel (ml)
Volume Titran (ml)
Konsentrasi Sampel (N)
Ph
1
Awal
25
0,9
0,0036
6
2
1
25
0,8
0,0032
6
3
2
25
0,8
0,0032
6
4
3
25
0,7
0,0028
6
5
4
25
0,9
0,0036
6
6
5
25
0,8
0,0032
6
7
VII. PERHITUNGAN
- Sampel Awal
-
-
- Sampel 1
N1V1 = N2V2
N1V1 = N2V2
0,1 N . 0,9 ml = N 2 . 25 ml
0,1 N . 0,8 ml = N 2 . 25 ml
N2 = 0,0036 N
N 2 = 0,0032 N
Sampel 2
- Sampel 3
N1V1 = N2V2
N1V1 = N2V2
0,1 N . 0,8 ml = N 2 . 25 ml
0,1 N . 0,7 ml = N 2 . 25 ml
N2 = 0,0032 N
N 2 = 0,0028 N
Sampel 4
- Sampel 5
N1V1 = N2V2
N1V1 = N2V2
0,1 N . 0,9 ml = N 2 . 25 ml
0,1 N . 0,8 ml = N 2 . 25 ml
N2 = 0,0036 N
N 2 = 0,0032 N
8
VIII. ANALISA DATA
Setelah melakukan percobaan ini dapat dianalisa bahwa alat ion exchanger ini digunakan untuk menghasilkan suatu produk yang berupa air yang bebas dari ion pengotor. Alat ini terdiri dari dua buah tabung yang masing-masing berisi resin yang berbeda. Tabung pertama berisi resin anion dan tabung kedua berisi resin kation. Pada tabung yang berisi resin anion air sampel yang digunakan yaitu larutan CaCO3. Kationnya akan diikat oleh OH - yaitu ion Ca 2+. Sedangakan pada tabung kation dan anion larutan yang awalnya berwarna putih keruh akan menjadi larutan yang bersih dan bening. Setelah dilakukan analisa mengenai kandungan ion Ca 2+ (kesadahan) setelah larutan melewati tabung anion dan kation, dapat dibuktikan bahwa pada saat larutan CaCO3 melewati tabung anion. Pada tabung ini ion Ca 2+ akan diikat oleh ion OH - sehingga nilai kesadahan akan semakin berkurang dari nilai sebelumnya sehingga didapatkan nilai kesadahannya. Berdasarkan data-data yang didapatkan bahwa alat ion exchanger ini bekerja dengan baik. Hal ini terbukti dengan setelah larutan CaCO3 melewati tabung anion nilai kesadahannya turun secara drastis. Yang berarti bahwa ion Ca2+ telah diikat oleh resin OH- yang berada ditabung anion. Jadi kualitas air sebelum dikontakkan dengan kolom ion exchanger masih banyak mengandung ion Ca 2+ tingkat kesadahannya tinggi. Setelah dikontakkan dengan kolom exchange tingkat kesadahannya rendah.
9
IX.
KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan dapat disimpulkan bahwa :
-
Limbah cair yang dikontakkan kedalam ion exchange menghasilkan air yang memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan sebelumnya.
-
Pada ion exchanger terdapat resin penukar ion yaitu resin penukar anion dan resin penukar kation.
-
Ion exchange digunakan untuk menghasilkan produk berupa air yang bebas dari ion-ion pengotor.
10
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet. 2014. Penuntun Praktikum Pengendalian Pencemaran. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.
Metcalf and Eddy. Waste Water Engineering, Treatment Disposal and Reuse 2nd.en. Tata Mc Graw-Hill Publishing Company : New Delhi.
11
