dian.doc ion

7/22/2019 dian.doc ion

1/9

Nama : Dian Eka Swara

Kelas : 3 KC

Dosen Pengampuh : Ir.Leila Kalsum,M.T.

Ion e!hange

Ion e!hange atau resin penukar ion dapat didefinisi sebagai senyawa hidrokarbon

terpolimerisasi, yang mengandung ikatan hubung silang (crosslinking) serta gugusan-gugusan

fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan. Sebagai zat penukar ion, resin

mempunyai karakteristik yang berguna dalam analisis kimia, antara lain kemampuan

menggelembung (swelling), kapasitas penukaran dan selektivitas penukaran. Penggunaannya

dalam analisis kimia misalnya untuk menghilangkan ion-ion pengganggu, memperbesar

konsentrasi umlah ion-ion renik, proses deionisasi air atau demineralisasi air, memisahkan

ion-ion logam dalam campuran dengan kromatografi penukar ion. Pada saat operasi

dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion terlarut dalam air akan teresap ke resin

penukar ion dan resin akan melepaskan ion lain dalam kesetaraan ekivalen, dengan melihat

kondisi tersebut maka kita dapat mengatur enis ion yang diikat dan dilepas.

Sebagai media penukar ion, maka resin penukar ion harus memenuhi syarat-syarat

sebagai berikut !

". #apasitas total yang tinggi. $aksudnya resin memiliki kapasitas pertukaran ion yang

tinggi.

%. #elarutan yang rendah dalam berbagai larutan sehingga dapat berulang-ulang. &esin

akan beroperasi dalam cairan yang mempunyai sifat melarutkan, karena itu resin

harus tahan terhadap air

'. #estabilan kimia yang tinggi. &esin diharapkan dapat bekera pada range p yang

luas serta tahan terhadap asam dan basa. emikian pula terhadap oksidasi dan radiasi.

*. #estabilan fisik yang tinggi. &esin diharapkan tahan terhadap tekanan mekanis,

tekanan hidrostatis cairan serta tekanan osmosis.


2/9

&esin penukar ion adalah suatu strukur polimer yang mengandung suatu gugus aktif

yang terikat pada kerangka organik. Proses pembentukan resin terdiri dari dua tahap yaitu

pembentukan kerangka dan pembentukan gugus aktif. +mumnya untuk pembentukan

kerangka biasa dipakai cross linked polystireneyang dibentuk dari tetesan cairan monomer

yang disuspensikan dalam air. ari proses tersebut diperoleh butiran yang keras, transparan,

tidak berwarna dan kedap air. utiran-butiran ini belum memiliki sifat penukar ion. ahap

selanutnya pembentukan gugus aktif pada butiran-butiran tsb.

+ntuk resin penukar ion (ion echange) proses adsorpsi sebenarnya merupakan suatureaksi kimia dimana suatu ion dibebaskan dari resin sedangkan ion yang lain diadsorpsi

seperti pada persamaan reaksi d bawah. Sebagian besar resin kation terbuat dari bahan dasar

/ (ivinilbenzena) dengan gugus aktif sulfonat seperti ditunukan pada gambar dibawah


3/9

0da % macam resin penukar ion, yaitu !

". Anion exchange resin(resin penukar anion), yaitu resin yang mempunyai kemampuan

menyerap1menukar anion-anion yang ada dalam air. &esin ini biasanya berupa gugus

amin aktif. $isalnya ! & 2 3% (primary amine), & 2 &"3 (secondery amine), & 2

&%"3 (tertiary amine), & 2 &'

"34 ( 5uartenary amine). alam notasi diatas &

menunukan polimer hidrokarbon dan &"menunukkan gugus tertentu misalnya 6%.

%. Cation exchange resin (resin penukar kation), yaitu resin yang mempunyai

kemampuan menyerap1 menukar kation-kation seperti 6a, $g, 3a dsb. 7ang ada

dalam air. 6ontoh ! idrogen zeolith (%8), resin organic yang mempunyai gugusaktif S4'(&.S4'), dan sulfonated coal.

Pada resin penukar kation, misalnya &S4', gugus aktif S4' mempunyai daya

afinitas yang lebih besar terhadap kation-kation lain bila dibandingkan dengan 9. etapi

sebaliknya dapat pula teradi pada regenerasi. al ini mungkin dapat teradi kalau konsentrasi

9dalam larutan sangat tinggi.

&eaksi !

6a 6a %6l

$g 9 %&S4' $g (&S4')% 9

3a 3a %S4*

0pabila 9&S4' telah digantikan semua oleh kation-kation atau dengan perkataan

lain bahwa resin itu sudah enuh, maka resin itu tidak aktif lagi. Sehingga harus diaktifkan

lagi dengan cara regenerasi. Sebagai regenerasi dapat dipakai 6l (konsentrasi "-": ;).

&eaksi regenerasi !


4/9

6a 6a

$g (&S4')% 9 %S4* %&S4' 9$g S4*

3a 3a

(aktif lagi) (dibuang)


5/9

rapatannya daripada air (aradi, "AA').alam suatu proses subtituen polar dapat

memberikan afinitas yang tinggi bagi air.

0pabila disuspensikan dalam air partikel resin itu akan membengkak karena

menyerap air, yang deraat pembengkakannya dibatasi olah auhnya hubungan silang. Sekitar

satu gugus asam sulfonat percincin aromatik kebanyakan dalam posisi para sulfonasi secara

dramatis mengubah karakter polimer itu. 0sam-asam arisulfonat adalah asam kuat. Cadi

gugus-gugus ini akan terikat bila air menembusi manik resin itu

.

&2S4'&-S4'-9

3amun berlawanan dengan elektrolit basa, anion itu melekat secara permanen pada matriks

polimernya. 0nion itu tak dapat berimigrasi kedalam fase air didalam pori resin itu, uga tak

dapat lolos kelarutan luar. Pengikatan ion ini selanutnya membatasi mobilitas kationnya, 9.

#enetralan listrik dipertahankan didalam resin dan 9 tidak akan meninggalkan fase resin

kecuali bila digantikan oleh suatu kation lain. Pergantian inilah yang disebut proses

pertukaran ion (+nderwood, %::").Prinsip-prinsip dasar dari pertukaran ion telah banyak

menetapkan penelitian-penelitian dalam sistem air, serta menghasilkan penetapan-penetapan

yang berguna.

3amun lingkup dari pertukaran ion telah diperluas selama sekitar dekade terakhir ini,

dengan menggunakan baik sistem pelarut organik, maupun sistem pelarut campuran air-

organik. Pelarut-pelarut organik yang umum digunakan adalah senyawaan-senyawaan akso

dari tipe alkohol, keton dan karboksilat yang umumnya mempunyai tetapan dielektrik

dibawah *: (Svehla, "A>@).i tahun "A'@, 0dam dan olmes membuat resin sintesin

pertama dengan hasil kondensasi asam sulfonat fenol dengan formaldehid. Semua resin-resin

ini memiliki gugusan reaktif -4, -644, -S4', sebagai pusat-pusat pertukaran. Dugusan

fungsional asam (atau basa) suatu resin penukar ditempati oleh ion-ion dengan muatan

berlawanan. Bon yang labil adalah 9 pada penukar kation. &esin dengan gugusan sulfonat

atau amina kuartener adalah terionisasi kuat, tidak larut dan sangat reaktif. &esin-resin

demikian disebut resin penukar kuat, sedangkan gugusan ion yang terionisasi secara parsial

seperti E 644, -4, dan 3% dikenal sebagai resin penukar yang lemah (#hopkar, "AA:).

Semua penukar ion yang bernilai dalam analisis, memilih beberapa kesamaan sifat! mereka

hampir-hampir tak dapat larut dalam air dan pelarut organik, dan mengandung ionion katif

dan ion-ion lawan yang akan bertukar secara reversibel dengan ion-ion lain dalam larutan

yang mengelilinginya tanpa teradi perubahan-perubahan fisika yang berarti dalam bahan


6/9

tersebut.penukaran ion bersifat kompleks dan sesungguhnya adalah polimerik. Polimer ini

membawa suatu muatan listrik yang tepat dinetralkan oleh muatan-muatan pada ion-ion

lawannya (ion aktif). Bon-ion aktif ini beruapa kation-kation dalam penukar kation, dan

berupa anion-anion dalam penukar anion (assett, "AA*)


7/9

erikut ini adalah rumus untuk perhitungan kapasitas operasi resin!

#eterangan!

H I kapasitas operasi resin (me51ml)

6o I konsentrasi ion awal (mg1l)

7i I nilai 6e1 6o/i I volume sampel yang dititrasi (liter)

6e I konsentrasi ion sampel (mg1l)

/op I volume operasi (liter)

/r I volume resin (ml)
http://2.bp.blogspot.com/-8_TmnV-IKyk/TV0EICDWJ7I/AAAAAAAAAAM/PQAeHwiKC5o/s1600/clip_image002.jpghttp://www.chem-is-try.org/wp-content/uploads/2009/05/gb5-2.jpg


8/9

#ondisi Peralatan Penukar Bon

Proses penghilangan ion-ion yang terlarut dalam air dapat melibatkan penukar kation

(cation echanger) yang berupa resin 3a (&-3a). Proses-pertukaran-ion natrium merupakan

proses yang paling banyak digunakan untuk melunakkan air. alam proses pelunakan ini,

ion-ion kalsium dan magnesium disingkirkan dari air berkesadahan tinggi dengan alan

pertukaran kation dengan natrium. ila resin penukar itu sudah selesai menyingkirkan '*G

sebagian besar ion kalsium dan magnesium sampai batas kapasitasnya, resin itu di kemudian

diregenerasi kembali ke dalam bentuk natriumnya dengan menggunakan larutan garam

dengan p antara G sampai >. #apasitas pertukaran resin polistirena besarnya G@: kg1m' bila

diregenerasikan dengan %@: g garam per kilogram kesadahan yang dibuang.

+ntuk penukar kation siklus natirum atau hidrogen biasanya digunakan resin sintetik enis

sulfonat stirena -divinilbenzena. &esin ini sangat stabil pada suhu tinggi (sampai "@: o6) dan

dalam p antara : sampai "*. i samping itu, bahan ini sangat tahan terhadap oksidasi.

#apasitas total penukar kation bisa mencapai A%@ kg 6a64' per meter kubik penukar ion

dengan siklus hidrogen dan sampai >": kg 6a64' per meter kubik dengan siklus

natrium.3amun dalam praktiknya kapasitas operasi tidak setinggi itu.

alam reaksi pelunakan air di bawah ini, lambang & menunukkan radikal penukar kation.

&esin tersebut menghilangkan ion 6a %9dan $g %9penyebab kesadahan. &eaksinya sebagai


9/9

berikut!

6a64' 9 % &-3a -E &%-6a 9 3a%6:'

$g64' 9 % &-3a-E &%-$g 9 3a%6:'

ila tanur penukar kation sudah habis kemampuannya untuk menghasilkan air lunak, unit

pelunak itu dihentikanF lalu dicuci balik (backwash) untuk membersihkannya dan

mengklasifikasikan partikel resin di dalam tanur itu kembali!kemudian diregenerasi dengan

larutan garam biasa (natrium klorida) yang menyingkirkan kalsium dan magnesium dalam

bentuk klorida yang dapat larut dan sekaligus mengembalikan penukar kation itu ke dalam

bentuk natriumnya.

anur itu dicuci lagi untuk membersihkannya dari hasil samping yang dapat larutdan dari kelebihan garamF kemudian dikembalikan ke operasi untuk selanutnya melunakkan

air. &eaksi regenerasi menggunakan air gararn (3a6B) dapat dilukiskan sebagai berikut!

&%-6a 9 % 3a6B -E % &-3a 9 6a6l%

&%-$g 9 % 3a6B -E &-3a 9 $g6l%

Sedangkan kandungan anion tidak dihilangkan lewat penukar anion (anion echanger). Cika

kandungan anion sudah tinggi, biasanya dilakukan blowdown yaitu membuang sebagian

besar air dan diganti dengan air kondensat.Selain pengotor-pengotor diatas, terdapat pula

berbagai macam gas yang terlarut dalam air (6:%, 6J*, :%, %S). Das tersebut dihilangkan

dengan deaerator sebelum memasuki ketel. eaerator bekera dengan cara memanaskan air

ketel sehingga gas-gas tersebut dapat keluar.

dian.doc ion

Documents