LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN KOROSI ION EXCHANGE Dosen Pembimbing :Dra. Dewi Widyabudiningsih Di susun oleh : Riska Ismayanti Hidayat (091411026) Siti Rohimah (091411027) Vera Marsella (091411028) 3 A D3 TEKNIK KIMIA KELOMPOK 9 Tanggal Praktikum : 21 Oktober 2011 Tanggal penyerahan Laporan : 28 Oktober 2011 TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2011 ION EXCHANGE I. Tujuan Praktikum a. Melaksanakan operasi pertukaran ion exchange b. Menganalisis kesadahan total, mengukur DHL, kekeruhan dan pH II. Dasar Teori !rosesIonExchangemerupakansalahsatusistembantuyangmempunyaiIungsiuntuk mengolahairbakumenjadiairbebasmineralyangselanjutnyaairbebasmineraldigunakan sebagaipemasokairpendinginprimerreaktorRSG-GAS.Didalamprosespembuatanair bebasmineral,airbakudialirkanmelewatiresinpenukarionyangberadadalam tangki/kolom.yangterdiridaritangki(kolom)resinpenukarkation,tangki(kolom)resin penukar anion dan tangki (kolom) mixbed resin.ResinpenukarionberIungsiuntukmengambilpengotoryang tidakdikehendakidengan cara reaksi pertukaran ion yang mempunyai tanda muatan sama antara air sebagai bahan baku dengan resinpenukar ionyangdilaluinya.Kation resin akanmengambilkationpengotor air dananionresinakanmengambilanionpengotorair.Olehkarenaituperluadanya pengamatan terhadap karakteristik resin penukar ion. Resinadalahsenyawahidrokarbonterpolimerisasisampaitingkatyangtinggiyang mengandungikatan-ikatanhubungsilang(cross-linking)sertagugusanyangmengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan . BerdasarkangugusIungsionalnya,resinpenukarionterbagimenjadiduayaituresin penukarkationdanresinpenukaranion.Resinpenukarkationmengandungkationyang dapat dipertukarkan.sedang resinpenukar anion,mengandunganionyangdapatyangdapat dipertukarkan.Secaraumumrumusstrukturresinpenukarionyangdapatmerupakanresin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion Gambar 2). SiIat-siIat !enting Resin !enukar Ion adalah adalah sebagai berikut : 1. Kapasitas!enukaranionSiIatinimenggambarkanukurankuantitatiIjumlah ion-ion yang dapat dipertukarkan dan dinyatakan dalam mek (milliekivalen) per gram resinkeringdalambentukhydrogenataukloridanyaataudinyatakandalam milliekivalen tiap milliliter resin (meq/ml). 2. Selektivitas SiIatinimerupakansuatusiIatresinpenukarionyangmenunjukanaktiIitas pilihanatasiontertentu.Halinidisebabkankarenapenukarionmerupakansuatu proses stoikhiometrik dan dapat balik (reversible) dan memenuhi hukum kerja massa.aktoryangyangmenentukanselektivitasterutamaadalahgugusionogenikdan derajatikat silang. Secaraumumselektivitaspenukaraniondipengaruhiolehmuatan iondanjari-jariion.Selektivitasresinpenukarionakanmenentukandapatatau tidaknyasuatuiondipisahkandalamsuatularutanapabiladalamlarutantersebat terdapation-ionbertandamuatansama,demikianjugadapatatautidaknyaionyang telah terikat tersebut dilepaskan.3. Derajat ikat silang crosslinking) SiIatinimenunjukankonsentrasijembatanyangadadidalampolimer.Derajat ikatsilangtidakhanyamempengaruhikelarutantetapijugakapasitaspertukaran, perilaku mekaran, perubahan volume, seletivitas, ketahanan kimia dan oksidasi. 4. !orositas Nilaiporositasmenunjukanukuranpori-porisaluran-salurankapiler.Ukuran saluransaluraninibiasanyatidakseragam.!orositasberbandinglansungderajatikat silang,walaupunnukuransaluran-salurankapilernyatidakseragam.Jalinanresin penukarmengandungrongga-rongga,tempatairterserapmasuk.!orositas mempengaruhikapasitasdankeselektiIan.Bila tanpapori,hanyagugus ionogenikdi permukaan saja yang aktiI. 5. Kestabilan resin Kestabilanpenukarionditentukanjugaolehmutuproduksejakdibuat. Kestabilan Iisik danmekanik terutama menyangkutkekuatan dan ketahanan gesekan. Ketahananterhadappengaruhosmotik,baiksaatpembebananmaupunregenerasi, juga terkait jenis monomernya. Kestabilan termal jenis makropori biasanya lebih baik daripada yang gel, walau derajat ikat silang serupa. Akan tetapi lakuan panas penukar kation makropori agak mengubah struktur kisi ruang dan porositasnya. Di dalam kolom resin penukar kation, garam-garam yang terlarut di dalam air dikonversi menjadi asam-asammineralmasingmasingmelaluipertukarankation-kationnyadenganion H.Darisiniterbentukasamkarbonatdarikesadahankarbonat(carbonathardness).Asam karbonat pecah menjadi air dan karbon dioksida bebas.

III. Alat dan Bahan O Alat-alat yang digunakan: 1. konduktometer1 buah 2. Turbiditimeter 1 buah 3. Gelas kimia 100 ml2 buah 4. Gelas ukur 50 ml1 buah 5. !ipet 10 ml2 buah 6. Labu titrasi 250 ml1 buah 7. Buret 250 ml standar klem1 buah O Bahan-bahan yang digunakan : 1. Air 2. Resin penukar kation50 g 3. Indikator EBT 1 g 4. EDTA 50 ml 5. Larutan buIIer pH 1040 ml IV. Prosedur Kerja O Proses Pertukaran Ion (kation) Allrkan alr umpan kolom penukar kaLlon aLur deblL alrCaLaL nllal kekeruhan uPL pP dan LoLal hardness 8uka kaLupkaLup v4 v3 v7 v8 v11 v12 v13 v14 v16 8uka kaLup v13 unLuk pengambllan sampel perLukaran kaLlon Ambll 30 ml sampel keluaran kaLlon ukur uPL pP LoLal hardnessMembuaL kurva V. Data Percobaan a. DHLaktu (menit) DHL (Ms) 100,406 200,388 300,381 400,365 500,329 600,315 700,308 800,405 900,404 1000,397 Umpan0,407 b. pH aktu (menit) pH 106,8 206,74 306,68 406,66 506,65 606,54 706,53 806,63 906,57 1006,67 Umpan6,65 c. Kekeruhan aktu (menit) kekeruhan (NTU) 100,83 200,94 301,01 401,01 502,24 601,67 701 800,98 900,96 1000,95 Umpan1,21 d. Total kesadahan aktu (menit) Total Hardness (mg/l CaCO3) 103,93 203,75 303,57 403,13 502,95 602,86 702,68 802,32 902,68 1002,86 VI. Hasil percobaan Grafik 1. Hubungan antara waktu dengan DHL Grafik 2. Hubungan antara waktu dengan pH` 03032034036038040420 20 40 60 80 100 120DnL (mS)Waktu (men|t)LffluenLlnfluenL636336666367673686830 20 40 60 80 100 120pnWaktu (men|t)lnfluenLLffluenL Grafik 3. Hubungan antara waktu dengan kekeruhan` Grafik 4. Hubungan antara waktu dengan total hardness` 0031132230 20 40 60 80 100 120

ekeruhan (N1U)Waktu (men|t)lnfluenLLffluenL0001002003004003006000 20 40 60 80 100 1201ota| nardness (mg]| CaCC3)Waktu (men|t)lnfluenLLffluenLVII. Pembahasan Ion Exchange pada dasarnya adalah suatu metode penghilanganmineral dari air, dimana didalamsuatuindustrimineralmineralini adalahsuatupengotor yangdapatmenurunkan kualitassuatusteamyangakandiberikandalamsuatuboiler.Akibatnyadiperlukansuatu prosespenghilanganmineralmineraltersebutmelaluimetodetertentu,bisamelalui penambahanAntiSceelingAgentuntukmenghilangkankerakkerakCaCO3,Ca3(!O4)3 ataupunmelaluiprosespertukaraniondimanabahanyangdipakaiadalahresinalamatau sintesis, resin dipilih didasarkan pada jenis ionnya apakah sebagai kation atau sebagai anion. !raktikumionexchangeinibertujuanuntukmelaksanakanoperasipertukaranion exchangedenganmenggunakanresinpenukarkation,menganalisiskesadahantotal, mengukur DHL, kekeruhan dan pH. !adapraktikuminidilakukanoperasipertukaranion.!ertukaranion-ionyang menyababkankesadahan.Kesadahanairdinyatakandalamderajatkesadahanyang menyatakan jumlah zat standar yang potensial terkandung dalam sejumlah air. Ionion yang larut di dalam air yang menyebabkan kesadahan adalah Ca2,Mg2, sedikit Na dan e2 yang bereaksidenganHCO3-,Cl-,SO42-,danNO3-.Kesadahanakanmenyebabkanterbentuknya kerak,misalnyaterbentuknyakerakpadaboiler.Dengandemikianuntukmengurangikadar totalhardnessdidalamairdapatdilakukanmelaluiprosesionexchange.!adapraktikumini dilakukan penukaran ion kation, maka digunakan resin penukar kation. Resin yang digunakan adalahDowex.!rinsipdariresinpenukarkationadalahion(ion-ionyangmenyebabkan kesadahan)yangterlarutdalamairakanteresapkedalamresinpenukariondanresinakan melepaskan ion lainnya dalam kesetaraan ekivalen. DatayangdiamatipadapraktikuminiadalahpH,totalhardness,kekeruhan,DHL. !arametertersebutdiukurpadaairyangtelahmelewatikolomresinpenukarkationdan pengukuranjugadilakukanterhadapairumpan.!adapraktikuminiairyangdigunakan sebagaiumpanadalahairtanahyangmemilikipH6.65,Dayahantarlistrik0.407mS,total hardenss 5,18 mg/l CaCO3. Sesuai dengan teori air tanah banyak mengandung garamgaram kationberupaMg2,Na,K,Ca2sertagaramgaramanionsepertiCO3-,HCO3-,SO42-,Cl-,NO3-. Ion-ion tersebut yang menimbulkan total hardness di dalam air. !arameter-parameterdiatasmerupakanparameteryangdiamatipadapengolahanair mengggunakan resin penukar ion seperti total hardness, DHL dan pH. Senyawayangmenyebabkankesadahan(Totalhardness)merupakansenyawa-senyawa yang larut didalam air yang tidak dapat dihilangkan hanya dengan cara perlakuan Iisik seperti Iiltrasidansedimentasi.Olehsebabitu,untukdapatmenghilangkansiIat tersebutdilakukanpengolahanairdenganmenggunakanresinpenukarion.ResinpenukariondisiniberIungsi untuk mengikat ion-ion penyebab keasadahan tersebut.Ion-ionyanglarutdidalamairmempunyaisiIatdapatmenghantarkanlistriksehingga untuk menganalisa air sampel tersebut dapat digunakan parameter DHL. Selain menggunakan parameterDHL,pHjugamenjadiparameterdalampenukarionkarenaairyangdilewatkan keresinpenukarionakanmengalamiperubahanpH,disampingitu,pHdigunakansebagai parameter air proses seperti air boiler dan coolling tower.Kekeruhanbukanmenjadi parameterutamadalam praktikuminikarenanilaikekeruhan tidakmewakilikarakteristikprosesionexchangemelainkansebagaiparameterpadapengolahan air secara Iisika seperti pengendapan dan Iiltrasi. AiryangmasukkekolomresinpenukarkationmemilikinilaikekeruhanyangrelatiI kecil, yaitu 0,83 NTU dengan pH 6,65. Nilai pH yang didapat mendekati nilai pH netral. !engamatandilakukan setiapsepuluhmenitsebanyaksepuluhkalipengukuran.Jumlah airyangmasukkedalamkolompenukarkationdijagakonstanagartetapberbandinglurus denganairyangkeluarpadakolompenukarkation.!engukurankesadahanatautotal hardness dilakukan dengan titrasi oleh EDTAdan indikator EBT. Dari data yang diperoleh dibuat graIikhubungan antara waktu terhadap DHL (graIik 1), waktu terhadap pH (graIik 2), waktu terhadap kekeruhan (graIik 3) serta waktu terhadap total hardness(graIik4).BerdasarkangraIik1dapatdiketahuibahwaairtanahyangkeluardari kolomresinpenukarkationmenunjukkannilaiDHLnyasemakinturunkarenakation-kationnyatelahterikatolehresinpadakolompenukarkation.Namunpadawaktuke70 menit kurva DHL naik kembali. SedangkanpadagraIikkeduadapatdilihatbahwasemakinbertambahnyawaktumaka nilai pH air yang keluar dari kolom resinpenukar kation punmenjadi semakinmenurun atau semakin bersiIat asam. !adahal air umpan pH nya 6.65. !enurunan pH terjadi sesuai dengan rekasi berikut : Ca(H2CO3)2 Mg(H2CO3)2 NaHCO3 CaSO4MgHNO3 MgSO4 RHR CaH2CO3 CaCl2 NaH2SO4 MgCl2HCl NaNO3 DarireaksidiatasdapatdilihatbahwakationakandiikatolehresinsedangkanH bereaksidengananionyangdilepasolehsenyawa-senyawadiatas.Olehsebabitu,airyang keluar dari kolom resin penukar kationmengalami penurunan pH. Sama halnya seperti kurva DHLterhadapwaktu,padakurvapHterhadapwaktupunterjadikenaikkanpHkembali setelah sebelumnya nilai pH turun. Nilai total hardness yangdidapatkan dari praktikum ini semakin lama semakinmenurun dibandingkandengannilaitotalhardnesssampel.Meskipundemikianpadamenitke80 terjadi kenaikkan total hardness kembali. !adapengamatankekeruhanairyangtelahkeluardariresinpenukarkolomkation hasilnya IluktuatiI. DarikurvayangdihasilkanbaikituterhadappH,DHLmaupunterhadaptotalhardness terjadipenurunannamunpadawaktu60-80menitterjadikenaikankembali.Haliniterjadi karenaresinpadakolompenukarkationtelahjenuhdimanaresinsudahtidakmampu mengikatkationkationlagi.Olehsebabitu,perludilakukanregenerasipadaresinkolom penukarkation,regenerasiinidilakukandenganmenggunakanlarutanH2SO44.Adapun reaksiyang terjadi pada saat regenerasi adalah sebagai berikut : R Ca R Mg H2SO4 (4)RH CaSO4R Na!adapengolahanairdenganmenggunakankolomresinpenukarkation,lajualiryang digunakantidakbolehterlalucepatkarenaakanmengurangikontakataupengikatanresin terhadap kation selain itu jika laju terlalu besar akan merusak resin. VIII. Kesimpulan 1. Untuk menghilangkan ion-ion yang menyebabkan kesadahan dapat di hilangkan atau dikurangi kandungannya dengan cara ion exchange 2. Kolom resin penukar kation mengikat kation-kation yang menyebabkan kesadahan seperti Ca2 dan Mg2 serta melepaskan H dalam bentuk asam 3. Adanya ion H menyebabkan pH air yang keluar dari kolom resin penukar kation menjadi asam 4. Semakin lama air yang dialirkan ke kolom resin penukar kation nilai DHL,Total hardness,pH menjadi turun namun pada waktu ke 60-80 menit nilai-nilai tersebut naik kembali itu artinya kolom resin penukar kation sudah jenuh maka perlu dilakukan regenerasi pada kolom resin penukar kation. 5. Kekeruhan bukan parameter yang menjadi acuan dalam ion exchange Daftar Pustaka Job Sheet, !raktikum Kimia Terapan-2, !oliteknik Negeri Bandung . Harjadi,Ilmu Kimia Analitik Dasar, Gramedia,1990 Lampiran (1awaban Pertanyaan) Cambar 1Skema penukar kaLlon Rekasi-reaksi yang terjadi pada kolom penukar kation : Ca(P2CC3)2 Mg(P2CC3)2 naPCC3 CaSC4MgPnC3 MgSC4+ 8P8 Ca+P2CC3 CaCl2 naP2SC4 MgCl2PCl nanC3 Senyawa yang menyebabkan kesadahan 8esln penukar kaLlon Lffluen darl kolom kaLlon alr yang keluar berslfaL asam