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

 

  1. 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.

 

  1. 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.

 

  1. 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

 

  1. 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.

 

  1. 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

  
(Na-Zeolit)                                     (Na-zeolit + air keran          (Titrasi sebelum Na-zeolit)
                                                   dimasukkan kedalam kolom)    




(Ketika ditambahkan         (Setelah ditambahkan zeolit)   (Dititrasi dengan larutan EDTA)

larutan EDTA)









Komentar

Postingan populer dari blog ini

SINTESIS KALIUM DIKROMAT

SINTESIS KALSIUM SULFAT DARI BATU GAMPING

PEMISAHAN KOMPONEN DARI CAMPURAN

PEMBUATAN TAWAS DARI ALUMUNIUM FOIL

PEMURNIAN GARAM GUBAR (KASAR)

SINTESIS NaOH

DAYA REDUKSI HALOGEN