Resin penukar ion merupakan salah satu metoda

pemisahan menurut perubahan kimia. Resin penukar ion ada dua macam yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Jika disebut resin penukar kation maka kation yang terikat pada resin akan digantikan oleh kation pada larutan yang dilewatkan. Begitupun pada resin penukar anion maka anion yang terikat pada resin akan digantikan pleh anion pada larutan yang dilewatkan ( Wahono,2007 ).

Tujuan percobaan adalah menambah ilmu pengetahuan dan mengetahui

metoda

pemisahanmenurut perubahan kimia( Wahono,2007 ).

Prinsip dari percobaan ini adalah mengganti

atau mempertukarkan ion yang terikat pada polimer pengisi resinnya dengan ion yang dilewatkan. Selain itu jangan melakukan kesalahan ataupun kecerobohan sehingga dapat merusak peralatan yang digunakan

( Wahono,2007 ). Pengertian Penukar Ion

Penukar ion dapat berupa suatu zat dan penukar itu sendiri adalah zat padat tertentu yang dapat membebaskan

ionnya kedalam

larutan ataupun menggantikan ion lain dari ion larutan. Berupa butiran, biasa disebut resin yang tidak larut dalam air. Dalam strukturnya, resin ini mempunyai gugus ion yang dapat dipertukarkan. Contoh : pengolahan air dengan penukaran ion untuk produksi uap didalam sebuah ketel uap. Air umumnya mengandung ion kalsium.

Karena

terjadi penguapan,konsentrasi

kapur didalam ketel akan meningkat sehingga menimbulkan kerak. Kerak ini akan menyebabkan pemborosan bahan bakar,karena menghambat panas. Oleh karena itu kadar kapur harus seminimal mungkin. Salah satu caranya adalah dengan penukar ion dengan

penukar resin

yang mengandung gugus natrium. Air dilewatkan ke dalam tumpukan butiran resin. Dengan resinnya R – Na :

R-Na + Ca ++→R-Ca + Na +, Ca ++ diair diikat,dan Na+ dilepas ke air oleh resin. Na tidak menimbulkan kerak karena garam dari Na umunya larut dalam air. Lama – lama resinnya akan kenyang dengan kapur (Ca)

sehingga

kemampuan penukarannya hilang. Resin perlu diganti. Untunglah dalam praktek resin tidak perlu dibuang tetapi bisa dicuci, caranya dengan penukaran ion juga yaitu dengan larutan garam dapur ( NaCl ).

Alat penukar ion organik banyak sekali digunakan pada industri-industri. Dan hanya terbagi menjadi dua macam yaitu :

a. Resin Penukar Kation

Adalah resin yang akan menukar atau mengambil kation dari larutan. Apabila yang dialirkan larutan garam, MX kedalam buret yang telah berisi resin penukar kation, maka akan terjadi suatu reaksi pertukaran :

MX (aq) + Res-H → HX (aq) + Res- Mb. Resin Penukar Anion

Adalah resin yang akan menukar dan mengambil anion dari larutan. Apabila dialirkan suatu larutan dalam buret yang telah berisi resin penukar anion, maka akan terjadi suatu reaksi penukaran :

MX (aq) + Res-H → H2O (aq) + Res-X

Resin penukar anion yang positif adalah gugus yang dapat terionisasi

memberikan ionnya, misalnya penukar

anion amkuartener, merupakan penukar anion yang sangat kuat, sedangkan resin penukar anion basa lemah yang mengandung gugus ion. Baik penukar anion maupun penukar kation dapat dianggap sebagai resin suatu senyawa asam atau basa yang tidak larut dan dapat berreaksi sebagai asam atau basa. Tetapi bagian yang terikat pada struktur atomnya tidak dapat lepas.

Ion yang dapat menggantikan muatannya dengan ion disebut counter ion, digunakan untuk penukar kation dalam kation dan penukar anion dalam anion. Tipe penukar ion dalam suatu reaksi tertentu, misalnya resin asam salah satu caranya adalah H+ atau muatan

lain yang sama muatannya, penukar ion kita pilih sedemikian rupa sehingga ion yang digantikan adalah H+ atau OH-.

Dalam pertukaran ion, suatu larutan resin dibiarkan mengalir melewati suatu susunan bahan yang terbuat dari butiran zeolit atau suatu resin pertukaran ion. Ion-ion dalam larutan menjadi terikat pada bahan itu dan kemudian menggeser ion yang sama tandanya. Pertukaran ion digunakan dalam pelunakan ion. Pertukaran ion dalam desalinasi adalah sebagian pasangan dari salah satu proses lain.

Resin pertukaran ion organik menunjukkan sifat-sifat

yang menguatkan untuk tujuan-tujuan pemisahan. Untuk memisahkan ion sering digunakan resin penukar anion, hal ini disebabkan pada kondisi tertentu ion-ion logam dapat membentuk senyawa komplek anion dengan

ciri-cirinya ion

yang bermuatan negatif, dan memiliki pasangan

ion

yang

dapat disumbangkan untuk membentuk ikatan koordinasi yang baik ( Hiskia, 1994 ).

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah statip, resin penukar ion, gelas kimia dan klem.

Bahan yang digunakan adalah KSCN, anion, kation, NaCl, AgNO3 dan Fe3+.

Prosedur percobaan adalah 5 ml NaCl dimasukan kedalam resin penukar anion sedangkan Fe3+ masukan kedalam resin penukar kation. Sebelum dilewatkan ke resin kation Fe3+

dicampurkan dengan KSCN menghasilkan warna merah

Penukar Ion Ion adalah atom yang bermuatan (ion negatif atau anion, ion positif atau kation).

Contoh kation : H + , Na +, K +, Ca 2+

Contoh anion : OH - , O 2- , Cl -

Penukar ion adalah suatu proses penukar ion-ion yang terdapat dalam suatu zat atau bahan dengan menggunakan resin kation maupun resin anion.

Resin adalah senyawa polimer dengan bobot molekul tinggi yang mengandung gugus sulfonat, karboksilat, fenol atau amina yang mampu mengikat dan melepaskan ion-ionnya.

Resin kation : Resin yang mengikat kation (ion +) Ex : R-Na + , R-H +

Resin anion : Resin yang mengikat anion (ion -) Ex : R-OH - , R-Cl -

Prinsip penukar ionDalam proses penukar ion, kation dalam zat akan ditukar dengan kation dari resin. Anion dalam zat / larutan akan ditukar dengan anion yang terikat dari resin.

Penggunaan di Industri :- Unit pengolahan air di Industri- Industri air mineral

Penukar Ion Pada Air Sadah Air sadah / hard water adalah air yang mengandung garam-garam yang mengakibatkan kesadahan.

Ex : Ca 2+ --> CaCO3       Mg 2+--> MgCO3

Cara pengolahan

Proses penghilangan ion-ion yang terlarut dalam air dapat melibatkan penukar kation (Kation Exchanger) yang berupa resin Na (R-Na). Proses pertukaran ion natrium merupakan proses yang paling banyak digunakan untuk melunakkan air.

Dalam proses pelunakan ini, ion-ion kalsium dan magnesium disingkirkan dari air berkesadahan tinggi dengan jalan pertukaran kation dengan natrium.

Ion Exchanger

Bila resin telah selesai bekerja, sebagian besar ion kalsium dan magnesium sampai batas kapasitasnya, resin itu di kemudian diregenerasi kembali kedalam bentuk natriumnya dengan menggunakan larutan garam dengan pH antar 6-8. Kapasitas pertukaran resin polistirena besarnya 650kg/m3 bila diregenerasikan dengan 250g garam perkilogram kesadahan yang dibuang.

Reaksi penukaran ion - CaCO3 + 2R-Na --> R2-Ca + Na2CO3 - MgCO3 + 2R-Na --> R2-Mg + Na2CO3

Reaksi regenerasi - R2-Ca + 2NaCl -- 2R-Na + CaCl2 - R2-Mg + 2NaCl -- 2R-Na + CaCl2

Selanjutnya tanur itu dicuci lagi untuk membersihkannya dari hasil samping yang dapat larut

dan dari kelebihan garam, kemudian dikembalikan ke operasi untuk selanjutnya melunakkan air.

Perlakuan untuk anion dari air sadahKandungan anion tidak dihilangkan lewat penukar anion (anion exchanger). Jika kandungan anion sudah tinggi, biasanya dilakukan blowdown yaitu membuang sebagian besar air dan diganti dengan air kondensat.

Perlakuan untuk pengotor lainnya Selain pengotor-pengotor diatas, terdapat pula berbagai macam gas yang terlarut dalam air (CO2, CF4, O2, H2S). Gas tersebut dihilangkan dengan deaerator sebelum memasuki ketel. Deaerator bekerja dengan cara memanaskan air ketel sehingga gas-gas tersebut dapat keluar.

Alat Penukar Ion Alat penukar ion ada 2 macam :1. Alat penukar ion dengan kolom ganda2. Alat penukar ion kolom tunggal (unggun campuran)

Penukar Ion Kolom Ganda

Cara kerja kolom ganda

1. Pada proses kolom ganda, air mentah mula-mula masuk kedalam penukar kation. Disini semua kation yang terkandung dalam air (terutama ion kalsium, magnesium, dan natrium) ditukar dengan ion hidrogen.

2. Dalam kolom berikutnya yang berisi penukar anion, maka anion (terutama ion khlorida, sulfat dan bikarbonat) ditukar dengan ion hidroksil. Ion hidrogen yang berasal dari penukar kation dan ion hidroksil dari penukar anion akan membentuk ikatan dan menghasilkan air.

3. Setelah air terbentuk maka resin penukar ion harus diregenerasi. Pelaksanaan regenerasi pada proses kolom ganda sangat sederhana. Kedalam kolom penukar kation dialirkan asam khlorida encer dan kedalam kolom penukar anion dialirkan larutan natrium hidroksida encer. Regeneran yang berlebihan selanjutnya dibilas dengan air.

Penukar Ion Kolom Tunggal

Cara kerja kolom tunggal

Pada proses kolom tunggal, resin penukar kation dan penukar anion dicampur menjadi satu dalam sebuah kolom tunggal. Dengan proses ini dapat dicapai tingkat kemurnian air yang jauh lebih tinggi daripada dengan proses kolom ganda. Sebaliknya, pada proses kolom tunggal regenerasi resin penukar lebih kompleks.

Langkah-langkah kerja pada regenerasi kolom tunggal :

Pemisahan resin penukar kation dan penukar anion dengan klasifikasi menggunakan air (pencucian kembali dari bawah ke atas). Dalam hal ini resin penukar anion yang lebih ringan (berwarna lebih terang) akan berada diatas resin penukar kation yang lebih berat (berwarna lebih gelap).

Proses regenerasi dalam kolom tunggal :

1. Untuk regenerasi, regeneran bersama dengan air dialirkan melewati kedua lapisan resin, asam khlorida encer (HCl) dialirkan dari bawah ke atas melewati resin penukar kation dan dikeluarkan dari kolom pada ketinggian lapisan pemisah.

2. Larutan natrium hidroksida encer (NaOH) dialirkan dari atas ke bawah melewati resin penukar anion, juga dikeluarkan pada ketinggian lapisan pemisah. Kelebihan kedua regeneran kemudian dicuci dengan air.

3. Ketinggian permukaan air dalam kolom diturunkan dan kedua resin penukar dicampur dengan cara memasukkan udara tekan dari ujung bawah kolom.

4. Pencucian ulang kolom tunggal dengan air dari atas ke bawah sampai alat ukur konduktivitas menunjukkan kondisi kemurnian air yang diinginkan.

Sekarang instalasi siap untuk dioperasi lagi, baik pada instalasi pelunakan maupun pada instalasi demineralisasi air, maka pengalihan dari kondisi operasi ke proses regenerasi, pelaksanaan regenerasinya sendiri, dan pengalihan kembali ke kondisi.