PELUNAKAN AIR SADAH MENGGUNAKAN RESIN PENUKAR ION
Pelunakan
Air Sadah Menggunakan Resin Penukar Ion
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Prinsip
Percobaan
Pelunakkan air sadah dapat dilakukan
dengan menggunakan resin penukar ion dan metode pemanasan. Ion Kalsium dan
Magnesium ditukar menggunakan bahan yang memiliki kemampuan menukar ion. Metode
pemanasan dilakukan menggunakan air yang dididihkan.
1.2. Tujuan Percobaan
Mempelajari cara pelunakkan air sadah menggunakan resin penukar ion
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Kesadahan didefinisikan sebagai kemampuan air dalam mengonsumsi sejumlah sabun secara berlebih, serta mengakibatkan pergerakan pada pemanas air, boiler atau pemanas lainnya. Hal ini disebabkan adanya ion - ion metal polivalen, terutama magnesium dan kalsium. Magnesium dan kalsium dapat bereaksi dengan membentuk garam - garam organik yang tidak larut dan berbentuk sebagai busa pada permukaan air (Yadial, 2017).
Kesadahan air adalah salah satu sifat kimia yang dimiliki air. Kesadahan air dapat terjadi karena adanya ion kalsium dan magnesium atau dapat juga berupa ion lain metal polivalen (logam bervalensi banyak) seperti Al, Fe, Mn, Sr dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah kecil. Air yang bersifat sadah biasanya air yang bersumber dari air tanah atau air sumur. Air yang bersumber dari sumur biasanya memiliki lapisan tanah yang menggunakan deposit garam mineral, kapur dan kalsium (Candra, 2007).
Pada proses pelunakan air sdah,
zeolite yang akan digunakan terlebih dahulu diaktivasi dengan beberapa metode
fisika yaitu pemanasan dalam oven atau furnace, dan dengan cara kimia yaitu
menggunakan NaOH, HCl, H2SO4, dan NH3. Air
sadah yang dialirkan melalui kolom zeolite aka mengalami pertukaran ion-ion
yaitu ion Ca dan Mg dalam air dengan ion
Na dalam zeolite dengan reaksi sebagai berikut:
Ca(HCO3)2 + Na2-Ze → Ca-Ze + 2 NaHCO3
MgCl2 + Na2-Ze → Mg-Ze + 2NaCl
Hal tersebut berlangsung terus menerus sampai pada saat kolom zeolite menjadi jenuh, tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion-ion. Agar zeolite dapat aktif lagi maka perlu diregenerasi atau dengan direndam menggunakan larutan garam dapur (NaCl) Sehingga terjadi pertukaran ion—ion natrium dalam air yang masuk ke dalam zeolite untuk mengganti kedudukan ion Mg dan Ca. Garam dapur yang digunakan adalah yang tidak beryodium. Reaksi regenerasi zeolite adalah sebagai berikut:
Ca-Ze + 2 NaCl → Na2-Ze + CaCl2
Mg-Ze + 2 NaCl → Na2-Ze + MgCl2
BAB III
METODE
PERCOBAAN
3.1. Alat
dan Bahan
· Alat
›
Beaker Glass 100 mL (2 buah)
›
Kolom (1 buah)
›
Buret 50 mL (1 buah)
›
Gelas Ukur 100 mL (1 buah)
›
Erlenmeyer 250 mL (1 buah)
›
Pipet Tetes (5 buah)
›
Gelas Ukur 10 mL(1 buah)
›
Botol Semprot (1 buah)
· Bahan
›
Na-Zeolit (25 g)
›
Air Suling (100 mL)
›
Larutan EDTA 0,01 M (25 mL)
›
Larutan KCN 5% (2 mL)
› Larutan Buffer 10 (2 mL)
› Indikator EBT (5 tetes)
3.2. Prosedur Kerja
BAB IV
HASIL DAN
PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
Perlakuan |
Sebelum Titrasi |
Sesudah Titrasi |
Air keran + Larutan Buffer + Larutan KCN 5% + indicator
EBT dititrasi dengan EDTA |
Ungu pekat |
Biru tua Volume 1 mL |
Serbuk Zeolit + Air keran + Larutan Buffer + Larutan KCN
5% + indicator EBT dititrasi dengan EDTA |
Merah muda |
Biru aqua Volume 2,5 mL |
Kesadahan Total |
Sebelum treatment 100 mg/L |
Sesudah treatment 50 mg/L |
4.2 Pembahasan
Kesadahan air adalah kandungan dari
mineral-mineral tertentu didalam air. Umumnya ion-ion kalsium (Ca) dan
magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Air sadah adalah air yang memiliki
kadar mineral yang sangat tinggi. Kesadahan juga dibagi menjadi 2 jenis, yakni
kesadahan sementara dan tetap.
Kesadahan sementara disebabkan oleh
adanya ion-ion kalsium dan bikarbonat dalam air dan dapat dihilangkan dengan
jalan mendidihkan air tersebut. Kesadahan tetap disebabkan oleh adanya kalsium
atau magnesium sulfat yang proses pelunakkan nya melalui proses kapur-soda abu,
proses zeolit dan proses resin organik.
Proses pelunakan air sadah merupakan
suatu proses untuk menghilangkan kandungan kation Ca2+ dan Mg2+
dengan proses:
●
Pemanasan
●
Pengendapan
●
Pertukaran ion
Perlu diketahui bahwa dalam air
banyak mengandung mineral-mineral seperti garam Ca, Mg, Fe yang sifatnya
agresif untuk mengadakan korosif terhadap suatu bahan (besi). Oleh karena itu,
air bersifat merusak, dengan demikian bagaimana supaya melunakkan air tersebut
sehingga menjadi air yang siap dipakai. Kesadahan air diakibatkan oleh hadirnya
ion Ca dan Mg, dan dalam proses penetapan kesadahan ini digunakan Resin Penukar
Ion sebagai pengikat Ca2+ dan Mg2+.
Proses pelunakan air sadah sebelum
treatment dilakukan dengan uji resin penukar ion pada air keran, dimana diambil
air keran tersebut yang ditambahkan dengan larutan buffer dan KCN yang
diteteskan indikator EBT serta dititrasi dengan EDTA akan menghasilkan warna
biru tua navy dengan volume sebesar 1 mL. Pada proses selanjutnya yakni
pelunakan air sadah sesudah treatment, dalam hal ini menggunakan kolom
kromatografi. Pada kolom kromatografi serbuk Na-Zeolit dimasukkan bersama
dengan aquades. Lalu ditunggu hingga Na-Zeolit mengendap barulah ditampung air
tersebut pada labu Erlenmeyer. Air sadah yang dialirkan melalui kolom zeolit
akan mengalami pertukaran ion-ion, ion Ca dan ion Mg dalam air sadah ditukar
dengan ion Na dalam zeolit. Hal tersebut berlangsung terus sampai suatu saat
ion Na dalam zeolit sudah habis ditukar dengan ion Ca dan Mg dari dalam air,
pada keadaan ini zeolit tersebut dinamakan telah jenuh yang berarti zeolit
tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion.
Agar dapat kembali aktif, zeolit
yang telah jenuh harus di regenerasi dengan cara mengalirkan larutan garam
dapur (NaCl 10-25 %) ke dalam unggun zeolit yang telah jenuh tersebut. Pada
proses regenerasi ini akan terjadi pertukaran ion Na dari dalam larutan air
garam, masuk ke dalam zeolit untuk menggantikan ion Ca dan Mg dari dalam
zeolit. Adapun reaksi yang terjadi pada saat proses pelunakan air sadah
berlangsung adalah sebagai berikut :
Na2Z + Ca2+ → CaZ + 2 Na+
Na2Z + Mg2+ → MgZ + 2 Na+
Sedangkan reaksi yang terjadi pada
saat proses regenerasi berlangsung adalah sebagai berikut :
CaZ + 2 NaCl → Na2Z + CaCl
MgZ + 2 NaCl → Na2Z + MgCl
Setelah didapatkan air dari kolom
kromatografi dilanjutkan dengan penambahan larutan buffer pH 10 + larutan KCN
5%. Larutan buffer pH 10 berfungsi untuk menjaga kestabilan pH agar tetap basa,
sedangkan larutan KCN 5% berfungsi untuk mempertahankan ion Ca dan Mg pada saat
titrasi. Lalu ditetesi dengan indikator EBT yang akan membentuk warna ungu,
dimana fungsi penambahan EBT untuk mempermudah mengetahui titik akhir suatu
titrasi. Perubahan warna yang terjadi dari larutan agak keruh menjadi ungu
pekat. setelah itu dititrasi dengan EDTA yang fungsinya sebagai pengompleks
ion-ion Ca dan Mg. Titik akhir yang terjadi setelah titrasi yakni warna larutan
dari merah muda menjadi biru aqua hal tersebut menandakan bahwa titik akhir
titrasi telah selesai.
(Khopkar, 2002)
Indicator EBT akan mengakibatkan
terjadinya blocking indicator oleh ion besi, sehingga diperlukan larutan buffer
pH 10 untuk menyingkirkan besi sebagai endapan. Dalam hal ini kesadahan total
yang dilakukan pada sampel titrasi dengan larutan EDTA, dimana larutan tersebut
belum diketahui molaritasnya sehingga diperlukannya standarisasi EDTA dengan
CaCO3 sehingga dapat diketahui molaritasnya (Pursitasari, 2014)
Di Dalam perhitungan tabel di atas,
didapatkan hasil penurunan kesadahan air keran, dimana dari 100 mg/L menjadi 50
mg/L. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin tinggi zeolit yang dilalui air
kran/baku, maka semakin besar persentase penurunan kesadahan. Dari angka-angka
hasil percobaan tersebut diatas dapatlah diperkirakan efektivitas zeolit
apabila digunakan sebagai pelunak air sadah. Dengan berpatokan pada kapasitas
dan kualitas air yang akan diolah, maka dapat diperkirakan jumlah zeolit yang
diperlukan untuk memperoleh kualitas air yang diinginkan, demikian pula dapat
diperkirakan waktu jenuh zeolit.
Reaksi Na-Zeolit dengan ion Ca dan
Mg:
Ca(HCO3)2 + Na2-Ze →
Ca-Ze + 2NaHCO3
MgCl2 + Na2-Ze → Mg-Ze
+ 2NaCl
Reaksi Regenerasi Zeolite:
Ca-Ze + 2NaCl → Na2-Ze + CaCl2
Mg-Ze + 2NaCl
→ Na2-Ze + MgCl2
BAB V
KESIMPULAN
● Resin penukar ion adalah suatu bahan
padatan yang memiliki bagian tertentu yang bisa ditukar dengan bahan kimia lain
● Kesadahan air adalah kandungan yang
memiliki mineral yang tinggi didalam air, dimana kandungan mineral tersebut
berupa ion kalsium dan magnesium dalam bentuk garam karbonat.
● Kesadahan sementara disebabkan oleh
adanya ion-ion kalsium dan bikarbonat dalam air dan dapat dihilangkan dengan
jalan mendidihkan air tersebut.
● Kesadahan tetap disebabkan oleh
adanya kalsium atau magnesium sulfat yang proses pelunakkan nya melalui proses
kapur-soda abu, proses zeolit dan proses resin organik.
● Dalam praktikum ini didapat
kesadahan sebelum treatment sebesar 100 mg/L dan sesudah treatment sebesar 50
mg/L. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin tinggi zeolit yang dilalui air
kran/baku, maka semakin besar persentase penurunan kesadahan.
Dari angka-angka hasil percobaan tersebut diatas dapatlah diperkirakan efektivitas zeolit apabila digunakan sebagai pelunak air sadah. Dengan berpatokan pada kapasitas dan kualitas air yang akan diolah, maka dapat diperkirakan jumlah zeolit yang diperlukan untuk memperoleh kualitas air yang diinginkan, demikian pula dapat diperkirakan waktu jenuh zeolit.
BAB VI
DAFTAR
PUSTAKA
Austin, G.T., 1984,”Shreve’s : Chemical Process Industries,” McGraw – Hill Book Co. Inc.
New York.
Chalid, Sri Yadial dan Saridewi
Nanda. 2022. Pedoman Praktikum Struktur
dan Reaktivitas Anorganik. Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah
Day dan Underwood. 1992. Kimia
Analisis Kuantitatif. Jakarta: Erlangga
G.Alaerts, dkk, 1984,”Metoda
Penelitian Air,” Penerbit Usaha Nasional, Surabaya,
Indonesia, p.72 & 79
Khopkar, S. M. 2002. Konsep
Dasar Kimia Analitik. UI Press: Jakarta
Murti, S dan Rahmawati, Minta. 1994. Zeolit Tinjauan Literatur, Pusat Dokumentasi
dan
Informasi Ilmiah. LIPI: Jakarta
Pursitasari. I. D. 2014. Kimia
Dasar Analitik. Alfabeta: Bandung
Ramang, L.M. 2004. Titrasi Pembentukan Kompleks. Makassar:
FMIPA Universitas Hasanudin
LAMPIRAN
- Sebelum treatment
Kesadahan total = A x NEDTA x BECaCO3
x 1000
Vsampel
air
= 1 mL x 0,01
M x 100 g/mol x 1000
10 mL
= 100 mg/L
- Sesudah treatment
Kesadahan total = A x NEDTA x BECaCO3
x 1000
Vsampel air
= 2,5 mL x 0,01 M x
100 g/mol x 100
50 mL
= 50 mg/L
Pertanyaan Pendahuluan
- Apa yang dimaksud dengan zeolit
alam?
Jawab :
Zeolit alam merupakan batuan mineral
anorganik yang banyak terdapat di Indonesia. Zeolit alam adalah bahan berpori
dengan sifat fisik kimia yang baik, seperti kapasitas tukar kation yang tinggi,
selektivitas kation dan volume pori besar.
- Apa yang dimaksud dengan air
sadah? Jelaskan!
Jawab :
Kesadahan air adalah kandungan
mineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Cu) dan magnesium
(Mg) dalam bentuk garam karbonat. Air sadah atau air keras adalah air dengan
kadar mineral yang rendah. Air sadah adalah air yang mengandung ion Ca2+
dan Mg2+, biasanya terbentuk dari garam karbonat atau sulfat. Air
sadah mempunyai sifat yaitu menyebabkan sabun sukar berbuih dan timbulnya
sejenis karang dan kerak.
- Bagaimana pengaruh air sadah
terhadap kualitas air yang kita konsumsi?
Jawab :
Air dengan tingkat kesadahan tinggi
akan menimbulkan dampak terhadap kesehatan yaitu dapat menyebabkan penyumbatan
pembuluh darah dan batu ginjal. Air sadah dapat menyebabkan pengendapan
mineral, yang menyumbat pipa dan keran. Air sadah tidak begitu berbahaya untuk
diminum. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan air
sadah yang bercampur sabun tidak dapat membentuk busa, tetapi malah membentuk
gumpalan soap scum (sampah sabun)
yang sulit dihilangkan.
Tugas Setelah Praktikum
- Bagaimanakah indikator bahwa
proses pelunakan air sadah sudah terjadi?
Jawab :
● Dalam proses pertukaran ion ditandai
dengan terbentuknya gara, CaCl2 dimana ion Ca2+ telah diganti oleh Na2-ze
● Dalam titrasi menggunakan EDTA,
digunakan EBT maka akan membentuk senyawa kompleks merah pada larutan dan hasil
setelah dititrasi berwarna biru.
- Jelaskan faktor-faktor yang
mempengaruhi proses pelunakan air sadah pada praktikum ini!
Jawab :
● Jenis zeolit
● Daya absorpsi zeolit
● Daya selektif zeolit
● Unit kolam zeolit
● Proses aktivasi
FOTO DOKUMENTASI
Komentar
Posting Komentar