MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
PENUKAR ION (PIN)
Disusun oleh: Erfika Maria Edelia Dr. C.B. Rasrendra Dr. Ardiyan Harimawan
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.......................................................................................................................... 1 DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. 2 DAFTAR TABEL .................................................................................................................. 2 BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................... 3 BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN............................................................. 3 Tujuan ................................................................................................................................ 3 Sasaran ............................................................................................................................... 4 BAB III RANCANGAN PERCOBAAN PERCOBAAN ..................................................... 4 Gambar atau skema alat percobaan.................................................................................... 4 Alat ..................................................................................................................................... 4 Bahan ................................................................................................................................. 4 BAB IV PROSEDUR KERJA ............................................................................................... 5 Pembuatan Larutan Baku NaCl ......................................................................................... 5 Prosedur Regenerasi Resin ................................................................................................ 5 Perhitungan Kapasitas Penukaran Ion ............................................................................... 5 Prosedur Pengukuran Konduktivitas dengan Konduktometer ........................................... 5 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 6 LAMPIRAN ........................................................................................................................... 6 A. Tabel Data Mentah ........................................................................................................ 6 B. Prosedur Perhitungan .................................................................................................... 7 C. Data Spesifikasi dan Literatur ....................................................................................... 7
PIN
1
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 a(kiri) zona penukaran ion b(kanan) kurva breakthrough ......................................... 4
DAFTAR TABEL Tabel 1 konsentrasi dan konduktivitas larutan baku .................................................................. 6 Tabel 2 volume dan konduktivitas sampel................................................................................. 6
PIN
2
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
BAB I PENDAHULUAN Water softening adalah proses untuk mengurangi kesadahan
dalam air dan mencegah
penumpukan endapan kalsium dalam bentuk batu kapur dalam pipa dan peralatan. Kesadahan biasanya diukur dengan jumlah kalsium dan magnesium yang hadir dalam air dan dilaporkan sebagai konsentrasi CaCO3. Sebagai contoh kesadahan dalam air sungai rata rata 176 mg/L dengan catatan konsentrasi ion diatas 120 mg/L dianggap sadah.
Penukaran ion adalah teknik penting untuk mengurangi kesadahan dalam air. Ini adalah pertukaran reversibel antara ion dengan bahan pernukaran ion. Ion dalam larutan menjadi melekat kuat dalam bahan dan ion dalam bahan akan dipaksa masuk ke dalam larutan. Proses pernukaran berlanjut sampai kedua ion mencapai kesetimbangan di permukaan dan dalam larutan. Proses ini bersifat dinamis dan dapat reversibel tergantung pada konsentrasi relatif dari ion dalam larutan.
Penukaran ion telah digunakan secara industri sejak tahun 1910, dengan pengenalan pelunakan air (water softening). Pertukaran kation secara luas digunakan untuk melunakkan air. Ion yang paling umum pertukaran materi digunakan dalam pelunakan air adalah resin stirena berbasis sulfonasi, disediakan dalam bentuk natrium. Dalam proses tersebut, ion kalsium dan magnesium dalam air yang ditukar ion natrium pada resin. Besi besi dan logam lainnya seperti mangan dan aluminium, kadang-kadang hadir dalam jumlah kecil, juga dipertukarkan setelah kalsium dan magnesium yang dihapus, tetapi penting dalam proses pelunakan. Penghapusan kesadahan, atau skala pembentuk kalsium dan ion magnesium, menghasilkan “soft water”. Pelunakan dapat dilakukan sebagai proses batch dengan mengaduk suspensi dari resin pertukaran ion dalam air untuk jangka waktu sampai keseimbangan, atau tingkat yang dapat diterima kekerasan, tercapai. Namun, akan lebih mudah untuk mengoperasikan proses aliran kontinu dengan melewati bawah air melalui packing pada kolom resin
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN Tujuan Dengan melaksanakan praktikum Modul Penukar Ion, praktikan akan mengenal teknik pelunakan kesadahan air dengan menggunakan resin penukar ion PIN
3
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
Sasaran Praktikum ini dilakukan agar praktikan dapat mengoperasikan kolom penukaran ion mulai dari penoperasian alat, pengukuran konsentrasi dengan menggunakan konduktometer, pembuatan kurva breaktrough, perhitungan kapasitas sampai dengan proses regenerasi resin penukaran ion.
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN PERCOBAAN Gambar atau skema alat percobaan
Gambar 1 a(kiri) zona penukaran ion b(kanan) kurva breakthrough
Alat 1. Kolom Penukar ion 2. Konduktometer 3. Gelas Ukur 4. Gelas kimia 5. Bak air Bahan 1. Air kran 2. Aqua dm PIN
4
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
3. Resin penukar ion 4. HCl 5. NaOH 6. NaCl
BAB IV PROSEDUR KERJA Pembuatan Larutan Baku NaCl 1. Buat 10 larutan NaCl dengan konsentrasi 0,01 - 1 g/L 2. Hitung konduktivitas setiap sampel 3. Buat kurva yang menggambarkan konsentrasi CaCO3 terhadap konduktivitas Prosedur Regenerasi Resin 1. Masukkan larutan HCl 2-5 % berat sebanyak 1-2 Liter ke dalam penukaran kation dan NaOH 5-10 % sebanyak 1-2 Liter pada resin penukaran anion 2. Masukan resin ke dalam kolom penukaran ion 3. Alirkan air sampai air keluaran tidak lagi mengandung HCl dan NaOH Perhitungan Kapasitas Penukaran Ion 1. Siapkan larutan NaCl dengan konsentrasi tertentu 2. Masukkan larutan ke dalam bak air di atas resin penukar ion 3. Buka valve dalam kolom 4. Alirkan larutan ke dalam resin penukaran ion 5. Ambil sampel larutan dalam selang 100-200 ml larutan, ukur konduktivitasnya Prosedur Pengukuran Konduktivitas dengan Konduktometer 1. Siapkan larutan sampel yang akan dianalisis 2. Rangkai peralatan konduktometer 3. Masukkan probe konduktometer ke dalam larutan sampel sampai tidak ada gelembung 4. Hitung konsentrasi NaCl, pH, dan konduktivitas yang terdapat dalam tiap larutan 5. Apabila pengambilan data telah selesai bilas probe dengan aqua dm
PIN
5
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
DAFTAR PUSTAKA Laboratory Manual, Department of Chemical Engineering, University of Saskatchewan
LAMPIRAN
A. Tabel Data Mentah Pembuatan kurva konsentrasi terhadap konduktivitas Tabel 1 konsentrasi dan konduktivitas larutan baku
No.
Konsentrasi (g/L)
1
0.01
2
0.05
.
.
.
.
.
.
9
0.8
10
1.0
Konduktivitas (µS)
Pengukuran konsentrasi NaCl dalam sampel Tabel 2 volume dan konduktivitas sampel
PIN
No.
Volume (mL)
1
100
2
100
.
.
.
.
.
.
9
100
10
100
Konduktivitas (µS)
6
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Penukar Ion
B. Prosedur Perhitungan Pengenceran HCl dan NaOH
Pengukuran volume unggun resin (
)
Perhitungan kapasitas penukar ion ⁄
∑
C. Data Spesifikasi dan Literatur MrNaCl = 58.5 gr/mol
PIN
7
