penukar ion (pin)

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