PEMISAHAN ION FE DAN MN DALAM LARUTAN MENGGUNAKAN PASIR BESI TERMAGNETISASI

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176

PEMISAHAN ION FE DAN MN DALAM LARUTAN MENGGUNAKAN PASIR BESI TERMAGNETISASI Sari Husniwati Amaliena, Sugili Putra Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional Jl. Babarsari P.O.Box 6101 YKBB Yogyakarta 55281 Telp: (0274)48085,489716 ; Fax: (0274)489715 E-mail: [email protected]

Abstrak PEMISAHAN ION Fe DAN Mn DALAM LARUTAN MENGGUNAKAN PASIR BESI TERMAGNETISASI. Di dalam bijih mangan diketahui terdapat kandungan besi. Hasil analisis menunjukkan bila kadar mangan total di atas 50% terdapat kandungan Fe2O3 dibawah 10%. Agar diperoleh mangan murni harus dilakukan pemisahan terhadap Fe2O3 di dalamnya. Pemisahan ion Fe dan Mn dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan pasir besi yang termagnetisasi. Penelitian ini dilakukan variasi jumlah pasir besi (100 gr; 150 gr; 250 gr; 400 gr dan 500 gr), variasi arus listrik (0,1 Ampere; 0,25 Ampere; 0,4 Ampere; 0,5 Ampere; 0,6 Ampere dan 0,7 Ampere), variasi konsentrasi larutan (4 mg/L; 7 mg/L; 11 mg/L; 13 mg/L dan 18 mg/L). Hasil penelitian diperoleh bahwa semakin banyak jumlah pasir besi pemisahan ion Fe dan Mn semakin baik. Semakin besar kuat arus listrik pemisahan ion Fe dan Mn semakin baik. Semakin tinggi konsentrasi larutan pemisahan ion Fe dan Mn semakin buruk. Kata kunci : Bijih Mn, Pasir besi termagnetisasi, Penyerapan Fe

Abstract SEPARATION of Fe AND Mn IONS IN SOLUTION USING MAGNETIZED FERRUGINOUS SAND. In manganese ore is known that it contains an iron. The result of the analysis indicates that if the total manganese level is above 50% there will be Fe2O3 content below 10%. In order to obtain pure Manganese there must be a separation of Fe2O3 contained therein. In this research, the separation of Fe and Mn ions is using magnetized ferruginous sand. This research was conducted by variable amount of ferruginous sand (100 gr, 150 gr, 250 gr, 400 gr and 500 gr), by variable electric current (0,1 Ampere; 0,25 Ampere; 0,4 Ampere; 0,5 Ampere; 0,6 Ampere and 0,7 Ampere), by variable solution concentration (4 mg/L; 7 mg/L; 11 mg/L; 13 mg/L; 18 mg/L). The result of the research shows that increasing mass of ferruginous sand, the better of the separation between Fe and Mn ions. The greater the electrical current strength, the better of the separation between Fe and Mn ions. The higher solution concentration, the worse of the separation between Fe and Mn ions. Keywords: Manganese ore, Magnetized Ferruginous Sand, Attracted Fe ion

PENDAHULUAN Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas [1]. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26[1]. Besi merupakan material yang dapat ditarik oleh magnet[2]. Mangan merupakan logam golongan 7 yang Sari H.A., dkk

727

mempunyai nomor atom 26 dan massa atom 54, 938045 g/mol[3]. Produksi logam mangan sebagian besar (kira-kira 95%) digunakan untuk membuat baja paduan, misalnya feromangan yang mengandung kira-kira 80% Mn[4]. Hasil produk yang gagal dari pembuatan feromangan ini bisa dimanfaatkan kembali ketika logam besi dan mangan yang terkandung di dalamnya dipisahkan. STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Di dalam bijih mangan diketahui bahwa terdapat kandungan besi[5]. Hasil analisis menunjukkan bila kadar mangan total di atas 50% terdapat kandungan Fe2O3 dibawah 10%[5]. Agar diperoleh mangan yang murni harus dilakukan pemisahan terhadap Fe2O3 yang terdapat di dalamnya. Berdasarkan penelitian sebelumnya, terbukti bahwa pasir besi yang dimagnetisasi dengan magnet buatan terbukti dapat menurunkan kadar Fe dalam air[6], oleh karena itu diterapkan dalam penelitian dengan menggunakan pasir besi termagnetisasi untuk memisahkan ion Fe dan Mn dalam satu larutan. Selama ini, pemisahan Fe dan Mn dari bijihnya melalui proses kering menggunakan magnetik separator[7]. Sebelum dilewatkan dalam magnetik separator, bijih dihaluskan terlebih dahulu. Agar pemisahannya lebih mudah, bijih diubah menjadi bersifat magnetik melalui proses pemanggangan atau proses oksidasi[7]. Kelemahan dari proses kering ini adalah masih adanya bijih yang mengandung besi lolos, tidak tertarik dalam magnetik separator. Melihat permasalahan di atas, maka muncullah ide untuk memisahkan ion Mn dan Fe supaya keduanya bisa dimanfaatkan kembali. Mengingat bahwa sifat dari Fe yang mudah ditarik oleh magnet sedangkan Mn tidak. Penelitian ini akan memisahkan ion Fe dan Mn dengan menggunakan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik, dengan demikian kita dapat mengatur besar medan magnetnya. Larutan yang mengandung ion Fe dan Mn dilewatkan pada pasir besi yang termagnetisasi, sehingga diharapkan ion Fe dalam larutan akan terikat oleh pasir besi yang telah diaktifkan oleh elektromagnet karena Fe termasuk bahan ferromagnetik. Apabila ion Fe telah terikat pada pasir besi, maka ion Mn akan tetap ada dalam larutan. Dengan menggunakan proses basah diharapkan ion Fe yang lolos bisa diminimalisir sehingga kemurnian yang diperoleh bisa lebih tinggi. Selain itu dengan menggunakan pasir besi termagnetisasi untuk memisahkan ion Fe dan Mn dalam larutan, diharapkan dapat mengefisienkan proses yang ada. TEORI Pemisahan Logam Proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran senyawa kimia. Sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam keadaan yang tidak murni. Biasanya, suatu senyawa kimia berada dalam keadaan tercampur dengan senyawa lain [8]. STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA

728

Besi Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas [1]. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26[1]. Besi merupakan material yang dapat ditarik oleh magnet[2]. Mangan Dalam keadaan murni, logam mangan berwarna putih seperti perak, sangat keras, tetapi mudah patah. Mangan mudah teroksidasi dengan udara, bereaksi lambat dengan air dan membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi yang paling bervariasi yaitu dari +2 hingga +7. Produksi logam mangan sebagian besar (kira-kira 95%) digunakan untuk membuat baja paduan, misalnya feromangan yang mengandung kira-kira 80% Mn[4]. Magnet Magnet adalah material yang mempunyai sifat mampu menarik besi. Sifat magnet terdapat pada magnet alam atau magnet permanen dan konduktor yang dialiri arus listrik, baik arus listrik searah maupun bolak-balik[9]. Sifat Magnet Berdasarkan sifatnya bahan magnet dibagi menjadi 3, yaitu: 1. Paramagnetik Bahan paramagnetik adalah bahan-bahan yang memiliki susptibilitas magnetik Xm yang positif dan sangat kecil. Paramagnetisme muncul dari bahan yang atom-atomnya memiliki momen magnetik permanen yang berinteraksi satu sama lain secara sangat lemah. Apabila tidak terdapat medan magnetik luar, momen magnetik ini akan berorientasi secara acak. Dengan daya medan magnetik luar, momen magnetik ini cenderung menyearahkan sejajar dengan medannya, tetapi ini dilawan oleh kecenderungan momen untuk berorientasi acak akibat gerak termalnya[11]. Bahan paramagnetik mencakup aluminium, platina, mangan, dan kromium. Permeabilitas relatifnya sedikit lebih besar 1[12]. 2. Feromagnetik Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang memiliki nilai susptibilitas magnetik Xm positif yang sangat tinggi, mempunyai permeabilitas lebih dari satu. Ferromagnetik muncul pada besi murni, kobalt, nikel serta paduan logam-logam ini. Sifat ini juga dimiliki gadolinium, dysprosium, dan beberapa senyawa lain. Dalam bahan-bahan ini sejumlah kecil medan magnetik luar dapat menyebabkan derajat penyearahan

Sari H.A., dkk

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 yang tinggi pada momen dipol magnetik atomnya[10]. Bahan-bahan ini dapat mempunyai nilai permeabilitas relatif yang tinggi, dalam ribuan[11]. 3. Diamagnetik Bahan diamagnetik merupakan bahan yang memiliki nilai susptibilitas Xm negatif dan sangat kecil. Momen magnetik pada bahan ini memiliki arah yang berlawanan dengan demikian akan saling meniadakan[10]. Bahan diamagnetik mencakup bismuth, antimon, tembaga, seng, air raksa, emas, dan perak. Permeabilitas relatifnya kurang dari 1[11].

Pusat solenoid ………………...(2.2) Ujung solenoid …….........…….…(2.3) dengan : B : besarnya medan magnet (Wb/m2) µ0 :permeabilitas vakum (4π.10-7 Wb/A.m) n : jumlah lilitan per panjang satuan I

: arus listrik (A)

Medan Magnet pada Solenoida Oersted menyadari bahwa jika sebuah kawat berarus dililit menjadi suatu kumparan, medan magnet yang dihasilkan oleh tiap lilitan dijumlahkan menjadi satu. Hasilnya adalah sebuah medan magnet yang kuat pada tengah-tengah kumparan dan pada kedua ujungnya. Kedua ujung kumparan tersebut berperilaku seperti kutub-kutub sebuah magnet. Sebuah kumparan kawat panjang dengan banyak lilitan disebut solenoida. Dengan demikian sebuah solenoida bekerja seperti sebuah magnet ketika arus listrik mengalir melalui solenoida tersebut, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5. Kutub utara dan selatan berubah sesuai dengan arah arus tersebut. Medan magnet solenoida dapat diperkuat dengan memperbesar jumlah lilitan atau besar arus yang mengalir melalui kawat tersebut. Dengan magnet solenoida, kuat medan magnet bergantung pada seberapa besar arus yang mengalir pada lilitan solenoida. Semakin besar arus, semakin besar medan magnet[12].

Hambatan Listrik Aliran listrik di dalam sebuah penghantar ternyata tidak sama besarnya. Ketidaksamaan ini disebabkan oleh penghantar yang selalu memiliki hambatan. Hambatan dari suatu penghantar mempengaruhi besar kecilnya arus listrik yang melewatinya. Hubungan antara hambatan, jenis bahan, panjang, luas penampang dan suhu dari suatu penghantar dapat dirumuskan pada Persamaan 2.6 [14].

………………….(2.6) dengan : l : panjang penghantar A : luas penampang penghantar (m2) ρ : hambat jenis (Ωm) Persamaan 2.6, menunjukkan bahwa hambatan tergantung pada suhu dari penghantar, semakin besar suhu, semakin besar nilai hambatannya[14]. METODE Alat dan Bahan Alat yang digunakan: Perangkat alat penelitian, Perangkat SSA, Alat-alat Gelas, Spatula, pH Universal, Stopwatch, Bulp Pipet, Kompor Listrik, Ember plastik; Bahan yang digunakan:, FeSO4, MnSO4, Aquadest, HNO3 pekat, Pasir besi.

Gambar 1. Garis fluks magnetik pada kumparan

Medan magnet solenoid pada dasarnya adalah medan magnet dari sederetan N simpal arus identik yang ditempatkan berdampingan. Besarnya medan magnet dapat dirumuskan sebagai berikut[13] :

Cara Kerja 1. Penyiapan Pasir Besi Pasir besi dicuci bersih dengan air kemudian dibilas dengan aquadest dan dikeringkan. 2. Pembuatan Larutan Induk Fe(NO3)3 FeSO4 ditimbang seberat 10 gram kemudian FeSO4 dilarutkan dengan asam nitrat (HNO3)

Sari H.A., dkk

729

STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 sebanyak 20 mL. Aquades 50 mL ditambahkan pada larutan. Larutan dipanaskan sampai tinggal sedikit, kemudian ditambahkan aquades. Langkah ini 4 diulangi sampai pH uap mencapai 7. Larutan dimasukkan dalam labu ukur 1L kemudian ditambah aquadest sampai tandabatas.

gelas ukur. Sampel yang telah dicuplik diambil sebanyak 25 mL, kemudian dianalisis kandungan Fe dan Mn-nya dengan SSA. Variasi jumlah pasir dilakukan yaitu dengan mengatur jumlah pasir besi yang digunakan yaitu 150 gr; 250 gr; 400 gr dan 500 gr.

3. Pembuatan Larutan Sampel Larutan induk Fe(NO3)3 dipipet sebanyak 50 mL dipanaskan sampai larutan tinggal sedikit kemudian ditambahkan aquades sampai 2 kali. Larutan didinginkan kemudian ditandabataskan di dalam labu ukur 1L. Larutan dimasukkan ke dalam bak penampung dengan ditambah aquades 2 L yang diukur tepat. MnSO4 ditimbang sebanyak 1,2 gr kemudian dilarutkan ke dalam larutan yang telah dibuat dalam bak penampung

7. Percobaan Kuat Arus Listrik Saluran output bak kontak ditutup terlebih dahulu. Bak kontak diisi dengan larutan yang mengandung ion Fe dan ion Mn, kemudian pasir besi dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam bak kontak dengan massa 250 gr. Pompa dinyalakan hingga air naik dan keluar melalui saluran over flow dan kran bak kontak. Larutan dicuplik sebagai konsentrasi awal. Listrik pada kumparan di-on-kan, dihidupkan pada arus 0,5 Ampere selama waktu proses 60 menit. Setelah proses pengolahan selama 60 menit, diambil larutan sampel dari saluran output menggunakan gelas ukur. Sampel yang telah dicuplik diambil sebanyak 25 mL, kemudian didestruksi dan dianalisis kandungan Fe nya dengan SSA. Variasi kuat medan magnet dilakukan dengan cara mengatur arus prosesnya yaitu 0,25 Ampere; 0,40 Ampere; 0,50 Ampere; 0,60 Ampere dan 0,70 Ampere.

4. Metode Destruksi Larutan sampel dipipet sebanyak 25 mL ditambahkan HNO3 pekat sebanyak 5 mL. Sampel dipanaskan sampai volumenya kira- kira 10 mL kemudian ditepatkan sampai volume 25 mL dalam labu ukur. 5. Percobaan Penentuan Waktu Optimum Saluran output bak kontak ditutup terlebih dahulu. Bak kontak diisi dengan larutan yang mengandung ion Fe dan ion Mn, kemudian pasir besi dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam bak kontak dengan massa 250 gr. Pompa dinyalakan hingga air naik dan keluar melalui saluran over flow dan kran bak kontak. Larutan dicuplik sebagai konsentrasi awal. Listrik pada kumparan di-on-kan, dihidupkan pada arus 0,5 Ampere. Setelah proses pengolahan selama 20 menit, diambil larutan sampel dari saluran output menggunakan gelas ukur. Sampel yang telah dicuplik diambil sebanyak 25 mL, kemudian dianalisis kandungan Fe dan Mn-nya dengan SSA. Penentuan waktu pemisahan optimum dilakukan yaitu dengan mengatur waktu yang digunakan yaitu 40 menit; 60 menit; 80 menit , 100 menit dan 120 menit. 6. Percobaan Variabel Jumlah Pasir Besi Saluran output bak kontak ditutup terlebih dahulu. Bak kontak diisi dengan larutan yang mengandung ion Fe dan ion Mn, kemudian pasir besi dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam bak kontak dengan massa 100 gr. Pompa dinyalakan hingga air naik dan keluar melalui saluran over flow dan kran bak kontak. Larutan dicuplik sebagai konsentrasi awal. Listrik pada kumparan di-on-kan, dihidupkan pada arus 0,5 Ampere selama waktu proses 60 menit. Setelah proses pengolahan selama 60 menit, diambil larutan sampel dari saluran output menggunakan


730

8. Percobaan Konsentrasi Larutan Saluran output bak kontak ditutup terlebih dahulu. Bak kontak diisi dengan larutan yang mengandung ion Fe dan ion Mn, kemudian pasir besi dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam bak kontak dengan massa 250 gr. Pompa dinyalakan hingga air naik dan keluar melalui saluran over flow dan kran bak kontak. Larutan dicuplik sebagai konsentrasi awal. Listrik pada kumparan di-on-kan, dihidupkan pada arus 0,5 Ampere selama waktu proses 60 menit. Setelah proses pengolahan selama 60 menit, diambil larutan sampel dari saluran output menggunakan gelas ukur. Sampel yang telah dicuplik diambil sebanyak 25 mL, kemudian dianalisis kandungan Fe dan Mn-nya dengan SSA. Variasi konsentrasi dilakukan dengan cara mengatur konsentrasi larutan yang akan diproses yaitu 7 mg/L, 11 mg/L, 13 mg/L dan 18 mg/L. HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan Waktu Proses Optimum Sebelum memasuki penelitan dengan variasi, terlebih dahulu ditentukan waktu proses optimum. Waktu proses optimum ini merupakan waktu yang diperlukan pasir besi termagnetisasi untuk jenuh dalam menyerap ion Fe. Jenuh di sini berarti pasir besi tersebut telah maksimal dalam menyerap ion Fe Sari H.A., dkk

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 dan tidak mampu lagi menyerap Fe Berdasarkan penelitian diperoleh data pada Tabel 1. Berdasarkan analisa, dibuat grafik hubungan antara kadar Fe dan kadar Mn yang terserap dengan

waktu proses dan grafik hubungan antara efektivitas pemisahan ion Fe dan Mn dengan waktu proses ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3.

Tabel 1. Efektivitas Pemisahan Ion Fe dan Mn dengan Variasi Waktu

Waktu (menit)

20 40 60 80 100 120

Kadar Mn awal (mg/L)

40,15 40,15 40,15 40,15 40,15 40,15

Kadar Mn akhir (mg/L) 39,88 39,88 39,88 39,88 39,88 39,88

Kadar Mn yang Terserap (mg/L) 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27

Efektivitas Pemisahan Ion Mn (%) 0,67 0,67 0,67 0,67 0,67 0,67

Kadar Fe awal (mg/L)

Kadar Fe akhir (mg/L)

4,81 4,81 4,81 4,81 4,81 4,81

3,83 3,51 3,31 3,08 3,04 2,93

Kadar Fe yang Terserap (mg/L) 0,98 1,30 1,50 1,73 1,77 1,88

Efektivitas Pemisahan Ion Fe (%) 20,43 26,89 31,25 35,96 36,66 38,93

(Kuat Arus 0,5 A dan debit aliran 23 mL/menit)

Gambar 3.1. menunjukkan bahwa semakin lama waktu operasi semakin banyak pula ion Fe yang terserap pada pasir besi termagnetisasi. Proses penyerapan ion Fe ini terjadi karena pasir besi di dalam bak kontak terpengaruh medan magnet dari solenoida yang dialiri arus listrik sehingga pasir besi tersebut menjadi magnet yang dapat menarik ion Fe dalam larutan yang mengandung ion Fe dan Mn. Dari data menyebutkan bahwa ion Fe tertarik setelah dilewatkan pada pasir besi termagnetisasi, sedangkan ion Mn tidak tertarik pada pasir besi termagnetisasi. Hal inilah yang menyebabkan ion Fe dan Mn terpisah. Akan tetapi lama-kelamaan

pasir besi yang menarik ion Fe menunjukkan kejenuhan, hal ini diperlihatkan dengan kenaikan jumlah ion Fe terserap yang tidak signifikan. Kejenuhan ini terjadi karena pasir besi telah maksimal dalam menarik ion Fe sehingga pasir besi tidak mampu menarik ion Fe. Dari data waktu 60 menit menunjukkan bahwa kondisi pasir besi telah mulai jenuh sehingga waktu 60 menit digunakan untuk waktu operasi. Hal ini tidak berlaku untuk ion Mn karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh magnet. Sehingga penentuan waktu proses optimum ini didasarkan pada kemampuan maksimal pasir besi termagnetisasi dalam menarik ion Fe dalam larutan.

Gambar 2 Grafik Hubungan antara Kadar Fe dan Mn yang Terserap dengan Waktu Proses

Sari H.A., dkk

731


SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Gambar 3. menunjukkan bahwa semakin lama waktu operasi maka efektivitas pemisahan ion Fe semakin tinggi, tetapi pada waktu 60 menit efektivitas mulai konstan karena pasir besi yang termagnetisasi mulai jenuh. Ketika pasir besi sudah tidak mampu lagi menyerap ion Fe maka efektivitas pemisahannya konstan. Efektivitas pemisahan menunjukkan baik tidaknya suatu proses. Dari

grafik yang semakin lama waktu, efektivitas pemisahan ion Fe-nya semakin baik. Akan tetapi setelah waktu 60 menit, ion Fe yang terserap mulai konstan karena pasir besi yang digunakan telah jenuh. Pasir besi yang telah jenuh tersebut tidak bisa lagi menarik ion Fe. Untuk ion Mn tidak demikian, karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi yang telah termagnetisasi.

Gambar 3. Grafik Hubungan antara Efektivitas Pemisahan Ion Fe dan Mn dengan Waktu Proses

Variasi Jumlah Pasir Besi Variasi jumlah pasir dilakukan dengan cara memvariasi massa pasir yang digunakan dengan

tujuan untuk mengetahui hubungan antara jumlah pasir dengan proses pemisahan ion Fe dan Mn. Berdasarkan penelitian diperoleh data sebagaimana terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Efektivitas Pemisahan Ion Fe dan Mn dengan Variasi Jumlah Pasir

Massa pasir (gram)

100 150 250 400 500


69,16 69,16 69,16 69,16 69,16

Kadar Mn akhir (mg/L) 69,00 69,00 69,00 69,00 69,00

Kadar Mn yang Terserap (mg/L) 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16

Efektivitas Pemisahan Ion Mn (%) 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23



14, 12 14, 12 14, 12 14, 12 14, 12

13,00 12,92 12,41 11,29 10,22

Kadar Fe yang Terserap (mg/L) 1,12 1,20 1,71 2,83 3,90

Efektivitas Pemisahan Ion Fe (%) 7,88 8,45 12,11 19,99 27,59

(Kuat Arus 0,5 dan debit aliran 40 mL/menit)

Berdasarkan hasil analisis dibuat grafik hubungan antara massa pasir dengan kadar Fe dan kadar Mn yang terserap dan grafik hubungan antara massa pasir dengan efektivitas pemisahan ion Fe dan Mn seperti ditunjukkan pada Gambar 4 dan 5. Berdasarkan Gambar 4. dari proses yang dilakukan menunjukkan bahwa semakin banyak pasir besi yang digunakan maka semakin banyak


732

pula kadar Fe yang diserap. Hal ini terjadi pada besar arus listrik yang sama. Arus ini yang membangkitkan medan magnet pada solenoid sehingga pasir besi bisa termagnetisasi kemudian menarik ion Fe. Semakin banyak jumlah pasir besi yang digunakan maka akan semakin banyak pula pasir besi yang termagnetisasi sehingga ion Fe yang tertarik semakin banyak. Akan tetapi hal ini tidak

Sari H.A., dkk

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 berlaku untuk ion Mn mengingat ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi termagnetisasi dan ini dibuktikan pada Gambar 4. dengan mendatarnya kurva untuk kadar ion Mn yang terserap. Gambar 5. menunjukkan bahwa semakin banyak pasir besi yang digunakan untuk proses maka efektivitas pemisahan ion Fe akan semakin

baik. Sedangkan untuk ion Mn besarnya efektivitas tetap sama karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi termagnetisasi. Hal ini ditunjukkan dengan mendatarnya kurva efektivitas pemisahan Mn pada Gambar 5.

Fe

Mn

Gambar 4. Grafik Hubungan antara Kadar Fe dan Mn yang Terserap dengan Massa Pasir Besi

Gambar 5. Grafik Hubungan antara Efektivitas Pemisahan ion Fe dan Mn dengan Massa Pasir Besi

Variasi Arus Listrik Variasi arus listrik dilakukan dengan cara memvariasi arus listrik yang digunakan dengan

Sari H.A., dkk

733

tujuan untuk mengetahui hubungan antara arus listrik dengan proses pemisahan ion Fe dan Mn. Berdasarkan penelitian diperoleh data pada Tabel 4.


SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Tabel 4. Efektivitas Pemisahan Ion Fe dan Mn dengan Variasi Arus Listrik

Arus Listrik (Ampe-re)


0,1 0,25 0,4 0,5 0,6 0,7

72,23 72,23 72,23 72,23 72,23 72,23

Kadar Mn akhir (mg/L) 72,08 72,08 72,08 72,08 72,08 72,08

Kadar Mn yang Terserap (mg/L) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

Efektivitas Pemisahan Ion Mn (%) 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21



15,88 15,88 15,88 15,88 15,88 15,88

14,51 13,42 12,47 11,68 10,86 10,19

Kadar Fe yang Terserap (mg/L) 1,37 2,46 3,41 4,20 5,02 5,69

Efektivitas Pemisahan Ion Fe (%) 8,63 15,45 21,48 26,40 31,59 35,82

(Massa pasir 250 gr dan debit aliran 56 mL/menit)

Gambar 6. Grafik Hubungan antara Kadar Fe dan Mn yang Terserap dengan Arus Listrik

Berdasarkan hasil analisis dibuat grafik hubungan antara arus listrik dengan kadar Fe dan kadar Mn yang terserap dan grafik hubungan antara arus listrik dengan efektivitas pemisahan ion Fe dan Mn seperti ditunjukkan pada Gambar 6. dan 7. Berdasarkan Gambar 6. terlihat bahwa semakin besar arus listrik yang digunakan maka ion Fe yang terserap semakin banyak. Variasi arus listrik berpengaruh terhadap besarnya medan magnet yang dihasilkan. Solenoid pada penelitian ini mempunyai batas kuat arus listrik untuk operasi 0,7 Ampere, karena di atas 0,7 Ampere solenoid panas. Panas pada solenoid ini berpengaruh terhadap kuat medan magnet yang dihasilkan oleh solenoid. Besarnya suhu sebanding dengan hambatan listrik[14]. Suhu yang semakin tinggi mengakibatkan hambatan listrik semakin tinggi pula. Padahal besarnya kuat


734

arus listrik berbanding terbalik dengan besar hambatan sehingga dengan naiknya suhu pada solenoid maka medan magnet yang dihasilkan akan berkurang. Untuk penyerapan ion Mn, besarnya arus listrik tidak memberikan pengaruh karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi termagnetisasi. Gambar 7. menunjukkan bahwa semakin besar arus listrik yang digunakan efektivitas pemisahan ion Fe semakin tinggi. Hal ini tidak berlaku untuk ion Mn karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi yang termagnetisasi, ini diperlihatkan dengan mendatarnya kurva untuk efektivitas pemisahan ion Mn.

Sari H.A., dkk


Gambar 7. Grafik Hubungan antara Efektivitas Pemisahan ion Fe dan Mn dengan Arus Listrik

Variasi Konsentrasi Larutan Variasi jumlah pasir dilakukan dengan cara memvariasi massa pasir yang digunakan dengan tujuan untuk mengetahui hubungan antara konsentrasi larutan dengan proses pemisahan ion Fe dan Mn. Berdasarkan penelitian diperoleh data

sebagaimana terlihat pada Tabel 4. Dari hasil analisis dibuat grafik hubungan antara konsentrasi larutan dengan kadar Fe dan kadar Mn yang terserap dan grafik hubungan antara konsentrasi larutan dengan efektivitas pemisahan ion Fe dan Mn seperti ditunjukkan pada Gambar 8. dan 9.

Tabel 4. Efektivitas Pemisahan Ion Fe dan Mn dengan Variasi Konsentrasi Larutan

Kadar Mn awal (mg/L) 59,40 60,82 60,61 61,47 61,55

Kadar Mn akhir (mg/L) 59,21 60,63 60,32 61,42 60,99

Kadar Mn yang Terserap (mg/L) 0,19 0,19 0,29 0,05 0,56

Efekti-vitas Pemisa-han Ion Mn (%) 0,33 0,33 0,47 0,09 0,92

Kadar Fe awal (mg/L) 4,76 7,09 11,06 13,69 18,23

Kadar Fe akhir (mg/L) 2,23 4,40 7,43 9,91 14,02

Kadar Fe yang Terserap (mg/L) 2,53 2,69 3,63 3,78 4,21

Efekti-vitas Pemi-sahan Ion Fe (%) 53,07 37,87 32,75 27,65 23,08

(Kuat Arus 0,5 A,massa pasir 250 gr, dan debit aliran 56 mL/menit)

Fe

Mn

Gambar 8. Grafik Hubungan antara Kadar Fe dan Mn yang Terserap dengan Konsentrasi Larutan

Sari H.A., dkk

735


SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Gambar 8. menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan yang diproses maka ion Fe yang terserap pada pasir besi termagetisasi semakin banyak. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka jumlah ion Fe yang ada di larutan tersebut semakin banyak, sehingga ketika diproses ion Fe yang terserap akan semakin tinggi seiring dengan naiknya konsentrasi larutan. Namun hal ini tidak berlaku untuk ion Mn karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi termagnetisasi. Gambar 9. menunjukkan bahwa semakin tinggi

konsentrasi larutan maka efektivitas proses pemisahan semakin rendah. Ini terjadi karena karena pasir besi telah jenuh, sehingga pasir besi tersebut sudah tidak bisa menarik ion Fe lagi. Pasir besi juga mempunyai kemampuan yang terbatas dalam menyerap ion Fe meskipun ion Fe yang terserap naik seiring dengan naiknya konsentrasi larutan yang diproses, kenaikan ini tidak berbanding lurus dengan efektivitas prosesnya. Akan tetapi hal ini tidak berlaku untuk ion Mn karena ion Mn tidak dapat ditarik oleh pasir besi termagnetisasi.

Gambar 9. Grafik Hubungan antara Efektivitas Pemisahan Ion Fe dan Mn dengan Konsentrasi Larutan

1.

3.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dari proses pemisahan ion Fe dan Mn menggunakan pasir besi yang termagnetisasi dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Semakin banyak jumlah pasir besi yang digunakan, maka pemisahan ion Fe dan Mn semakin baik. 2. Semakin besar kuat arus listrik yang digunakan, maka pemisahan ion Fe dan Mn semakin baik. 3. Semakin tinggi konsentrasi larutan , maka pemisahan ion Fe dan Mn semakin buruk. 2.

DAFTAR PUSTAKA

1.

Besi diakses dari http://www.scribd.com/doc/2342728/IRONBESI pada tanggal 14 Juli 2010 Magnetic Particle Testing In House Training .2007. Jakarta :PT. Radiant Utama Interinsco Tbk.

2.


736

4. 5.

6.

7.

Ensiklopedia bebas “Mangan” diakses dari http://id.wikipedia.org/wiki/Mangan pada tanggal 19 Januari 2010 Sugiyarto, KH. dan Suyanti, RD. 2010. Kimia Anorganik Logam. Graha Ilmu. Yogyakarta Widi, BN dan Sari . Penyelidikan Endapan Mangan di Pulau Doi, Kecamatan Loloda Kepulauan, Kabupaten Halmahera Utara, Provinsi Maluku Utara. Pusat Sumber Daya Geologi, Depatemen Energi dan Sumber Daya Mineral. 2007 diakses dari http://www.dim.esdm.go.id/index.php?Itemi d=475 &id=470&option=com_content&view=article tanggal 27 Desember 2009 Susanto, Winda. 2009. Penurunan Kadar Besi dalam Sampel Air Menggunakan Pasir Besi Termagnetisasi oleh Magnet Buatan. STTNBATAN; Yogyakarta Teknologi Pembuatan Bahan Dasar Besi Baja diakses dari http://scribd.com/7524652-1 pada tanggal 19 Januari 2010

Sari H.A., dkk

SEMINAR NASIONAL VI SDMTEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

Sifat Kimia, Sifat Fisika dan Proses Pemisahan Zat diakses dari http://sainsone.wordpress.com/kimia/sifatkimia-sifat-fisika-dan-proses-pemisahan-zat/ pada tanggal 14 Juli 2010 Magnet diakses dari http://blackpearlvida.wordpress.com/2009/0 5/14/magnet/ pada tanggal 14 Juli 2010 Tippler, Paul A . 2001. Fisika Untuk Sains Dan Teknik Jilid 2, Ed.3, Cet.1, Erlangga, Jakarta. Gussow, Milton. 2004. Dasar-dasar Teknik Listrik Schaum’s easy outlines. Erlangga. Jakarta Hariadi, Eko. Kemagnetan dan Induksi Elektromagnetik diakses dari http://www.scribd.com/doc/23679154/Kema gnetan-Dan-Induksi-Elektromagnetik tanggal 10 Januari 2010 Foster, Bob. 2000. Fisika SMU kelas 3 Tengah Tahun Pertama. Erlangga. Jakarta Hukum Ohm diakses dari http://www.crayonpedia.org/mw/ HUKUM_OHM_DAN_HUKUM_I_KIRCHHOFF_ 9.1_DEWI_GANAWATI pada tanggal 20 April 2010

Sari H.A., dkk

737




738

Sari H.A., dkk

PEMISAHAN ION FE DAN MN DALAM LARUTAN MENGGUNAKAN PASIR BESI TERMAGNETISASI

Recommend Documents