View
676
Download
49
Category
Preview:
Citation preview
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
1/36
ANALISA KROMATOGRAFI PENUKAR ION
Disusun oleh :
1. Deta Agustin R. (M0311017)
2. Devita Dwi A. (M0311018)
3. Dewi Ariyani (M0311019)
4. Dhini Aulia Phasa (M0311020)
5. Diah Permatasari (M0311021)
6.
Dien Nur Hasanah (M0311022)
7.
Dwita Nur Aisyah ( M0311023)
8. Euodia Novarinna M (M0311025)
9.
Larisa Mutiara (M0311044)
10.
Ludfiaastu Rinawati (M0311045)
11. Meiyanti Ratna K. S (M0311047)
12. Muhammad Taufik A. (M0311048)
13.
Mutiara Novianti (M0311049)
14.
Nais Puji W ( M0311050)
15.Nurul Fatmawati (M0311051)
16. Ozi Adi Saputra (M0311052)
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
2/36
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan
karuniaNya, sehingga tim penyusun dapat menyelesaikan penulisan makalah Kimia
Pemisahan dan Kromatografi dengan pokok bahasan utama adalah Kromatografi Pertukaran
ion/ resin (Ion exchanger).
Makalah ini disusun sebagai salah satu syarat penilaian tugas sebagai pengganti
Ujian Kompetensi Dasar dalam mata kuliah Kimia Pemisahan dan Kromatografi. Dengan
makalah ini, diharapkan mahasiswa lebih mengerti dan memahami mengenai bagaimana
Kromatografi pertukaran ion. Tim penyusun mengucapkan terima kasih kepada Dr. Pranoto,
M.Sc selaku dosen mata kuliah Kimia Pemisahan dan Kromatografi yang telah membimbing
sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan baik.
Kami menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini. Oleh
karena itu, tim penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk
meningkatkan kualitas makalah ini. Namun demikian, tim penyusun berharap semoga
makalah ini bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, 22 November 2013
Penulis
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
3/36
DAFTAR ISI
Halaman Judul i
Kata Pengantar .. ii
Daftar Isi .iii
Daftar Gambar iv
Daftar Tabel v
Glosarium .. vi
BAB I Pendahuluan 1
A. Latar Belakang .. 1
B. Rumusan Masalah . 2
C. Tujuan .. 2
BAB II Landasan Teori 3
A. Kromatografi . 3
B. Resin Penukar Ion .. 3
C. Kromatografi Penukar Ion . 12
D. Jenis-Jenis Kromatografi Penukar Ion 12
BAB III Aplikasi dan Contoh 13
A. Pemurnian Garam dari Air Laut 13
B.
Bidang Radioaktif .. 14
C. Bidang Kesehatan .. 15
D. Dimineralisasi 17
E. Dekolorisasi 18
BAB IV Diskusi dan Pembahasan 19
A.
Prinsip Resin Penukar Ion . 19
B.
Mekanisme Kerja Resin Penukar Ion 20
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
4/36
C. Regenerasi Resin Penukar Ion . 21
D. Kelebihan dan Kelemahan Resin Penukar Ion 22
BAB V Penutup 24
A.
Kesimpulan 24
B. Saran .. 24
DAFTAR PUSTAKA 25
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
5/36
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Kromatografi kolom 5
Gambar 2. Kromatografi gas 6
Gambar 3. Kromatografi pertukaran ion 8
Gambar 4. Kromatografi kertas.. 9
Gambar 5. Kromatografi kation . 10
Gambar 6. Resin penukar anion 10
Gambar 7. Hubungan Prosentasi Ion Ca2+
.. 13
Gambar 8. Hubungan Prosentasi Ion Mg2+. 13
Gambar 9. Pertukaran ion-resin 20
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
6/36
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perbandingan resin cross link tinggi dan rendah.. 23
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
7/36
GLOSARIUM
Cross-linnking: ikatan hubung silang.
Resin : senyawa hidrokarbon terpo limerisasi sampai tingkat yang tinggi yang
mengandung cross-linnking serta gugusan yang mengandung ion-ion yang
dapat dipertukarkan.
Penukar ion : pertukaran ion secara reversible antara cairan dan padatan. Pertukaran ion
antar fasa yang berlangsung pada permukaan padatan tersebut merupakan
proses penyerapan yang menyerupai proses penyerapan.
Stoikiometri : ilmu yang memperlajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan
dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia).
Polimerisasi : Proses bereaksi molekul monomer-monomer dalam suatu reaksi kimia
untuk membentuk struktur tiga dimensi atau rantai polimer.
Kapasi tas penukar ion: ukuran kuantitatif jumlah ion-ion yang dipertukarkan dan
dinyatakan dalam mek (miliekivalen) per gram resin kering dalam bentuk
hydrogen atau kloridanya tau dinyatakan dalam miliekivalen t iap ml resin
(meq/ml).
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
8/36
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada umumnya, suatu senyawa yang akan diidentifikasi untuk menentukan
kadarnya perlu dipisahkan dari matriknya. Oleh karena itu, pemisahan merupakan
langkah yang penting dalam analisis kualitatif maupun kuantitatif. Pada kebanyakan
analisis meliputi pengubahan cuplikan, pemisahan senyawa pengganggu, isolasi
senyawa yang dimaksudkan, pemekatan terlebih dahulu sebelum identifikasi dan
pengukuran. Ada banyak teknik pemisahan/isolasi, diantaranya yaitu penyaringan,
sublimasi, ekstraksi, kromotografi dan lain-lain. Dalam makalah ini, akan dijelaskan
teknik pemisahan dengan cara kromatografi khususnya dengan kromatografi penukar
ion atau resin. Kromatografi penukar ion meliputi kromatografi penukar kation
maupun kromatografi penukar anion dimana masing-masing kromatografi penukar
ion tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri. Selain itu, baik
kromatografi penukar kation maupun anion masing-masing juga memiliki tipe-tipe
yang berbeda dimana pemilihan masing-masing tipe ini tergantung pada
penggunaannya seperti resin penukar kation tipe sulfonat dalam hidrolisis glukosa.
Seiring dengan perkembangan teknologi, banyak digunakan kromatografipenukar ion sebagai metode pemisahan dan telah dikembangkan penukaran ion
modern yang tentunya memiliki banyak kelebihan, diantaranya dalam hal waktu
analisisnya lebih singkat dan hasilnya maksimal. Pertimbangan pemilihan teknik
kromatografi penukar ion ini karena cara pemisahannya sederhana dan mudah serta
dapat digunakan kembali dengan dilakukan regenerasi resin.
Dalam berbagai jurnal penelitian banyak menerapkan metode penukar anion
ataupun penukar kation sebagai metode pemisahan dan pemurnian atapun dengan
mengkombinasikan metode tersebut dengan metode pemisahan yang lain. Secara
umum, teknik kromatografi penukar ion baik kation maupun anion digunakan dalam
pengolahan air serta pemurnian limbah. Pada pengolahan limbah, limbah yang
mengandung kation dan anion yang berbahaya dapat dimanfaatkan kembali dengan
melakukan pengolahan dengan teknik kromatografi penukar ion. Dalam proses
pengolahan limbah ini digunakan teknik kromatografi penukar kation dan
kromatografi penukar anion sekaligus secara bersamaan.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
9/36
Dalam beberapa jurnal penelitian yang menjadi sumber referensi kelompok
kami diketahui bahwa pemanfaatan metode penukar ion sangat luas diantaranya dapat
digunakan untuk pemurnianl, hidrolisis glukosa, untuk penurunan salinitas air payau,
penyerapan uranium, penurunan kalsium dan magnesium dalam air laut, pemisahan
radioisotop, pemisahan logam, penentuan kadar logam berat dan lain-lain.
Kromatografi penukar ion / resin yang digunakan dalam penelitian-penelitian tersebut
tentunya dengan tipe resin yang berbeda. Pemilihan dan pertimbangan penggunaan
jenis kromatografi penukar ion tersebut akan dibahas lebih lanjut dan lebih rinci
dalam makalah ini.
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana prinsip resin penukar ion pada senyawa kationik atau anionik?
2. Apa saja aplikasi dan contoh dari kromatografi penukar ion?
3. Apa saja kelemahan dan kelebihan dari kromatografi penukar ion?
C.
Tujuan
1. Mengetahui prinsip resin penukar ion pada senyawa kationik dan anionik.
2. Mengetahui aplikasi dan contoh dari kromatografi penukar ion.
3.
Mengetahui kelemahan dan kelebihan dari kromatografi penukar ion.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
10/36
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Kromatografi
Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan molekul berdasarkan perbedaan
pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam untuk memisahkan komponen
(berupa molekul) yang berada pada larutan. Molekul yang terlarut dalam fase gerak,
akan melewati kolom yang merupakan fase diam. Molekul yang memiliki ikatan yang
kuat dengan kolom akan cenderung bergerak lebih lambat dibanding molekul yang
berikatan lemah. Dengan ini, berbagai macam tipe molekul dapat dipisahkan
berdasarkan pergerakan pada kolom.
Kromagtografi menurut J. Marray (2004) adalah sesuatu tehnik pemisahan
molekul berdasarkan perbedaan pola gerak antara dua fase , yaitu fase gerak dan fase
diam itu berguna untuk memisahkan komponen yang berada pada larutan.
Penggunaan kromatografi pertama kali telah dikreditkan kepada seorang ahli
botani rusia bernama Michel tswett apa bila pada 1903 beliau telah melaporkan
pemisahan sampel pigmen berwarna melalui turus yang terdapan dengan butir-butir
kalsium karbonat yang halus. Pigmen yang terhasil daripada eksperimen itu telah
diperoleh sebagai jalur-jalur berwarna didalam turus itu.Mungkin inilah yang member
ilham kepada beliau untuk menggunakan kata kromatografi bagi teknik pemisahan ini
bersempena dengan perkataan Greek kroma yang berarti warna dan grafi yang berarti
tulis.
Pada masa ia mulai diperkenalkan, kaedah kromatografi kurang mendapat
perhatian, sehingga pada tahun 1930-an, teori kromatografi mulai di gunakan untuk
mencetuskan penggunaan kromatografi modern. Pada saat itu terdapat berbagai tehnik
kromatografi.Penggunaan kromatografi tidak terbatas pada bidang kimia saja, bahkan
kromatografi juga digunakan dalam bidang biologi, farmasi, pertanian, petrokimia dan
sains alam sekitar. Ahli kimia menemukan bahwa kromatografi sangat berguna untuk
memisahkan bahan-bahan dan menganalisis sampel yang kompleks.(Mohammad
Marsin sanagi, 1998)
Fase diam (stationary phase) merupakan salah satu komponen yang penting
dalam proses pemisahan dengan kromatografi karena adanya interaksi dengan fase
diamlah terjadi perbedaan waktu retensi (tR) dan terpisahnya komponen senyawa
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
11/36
analit. Fase diam dapat berupa bahan atau porous (berpori) berbentuk molekul kecil
atau cairan yang umumnya dilapisi pada padatan pendukung (Denikrisna, 2010).
Fase gerak (mobile phase) merupakan pembawa analit dapat bersifat inert
maupun berinteraksi dengan analit tersebut. Fase gerak ini tidak hanya dalam bentuk
cairan tapi juga dapat berupa gas inert yang umumnya dapat dipakai sebagai carrier
gas senyawa mudah menguap (volatile) (Denikrisna, 2010).
Kromatografi adalah teknik pemisahan zat untuk analisis dan preparat dengan
melarutkan campuran dalam fase bergerak (cairan atau gas), yang mengalir melalui
fase stasioner; zat-zat yang hendak dipisah-pisahkan harus berinteraksi dengan fase
stasioner dengan kuat yang berbeda-beda, interaksi ini dapat bersifat adsorpsi, partisi,
pertukaran ion, pengayakan molekuler, atau lainnya.Dilihat dari macam fase gerak,
dikenal kromatografi gas dan kromatografi cairan, yang kedua ini dapat berupa
kromatografi kolom, kromatografi kertas, kromatografi lapisan tipis, kromatografi
penukaran ion, dan sebagainya. Dahulu cara ini digunakan untuk memisah-misahkan
zat warna sehingga diberi nama demikian (kromoswarna). (Hadiat, Moedjadi,
Nyoman kertiasa, Sukarno, S.soeporno, 2004)
Dalam proses kromatografi selalu terdapat salah satu kecenderungan sebagai
berikut; (a) kecenderungan molekul-molekul komponen untuk melarut dalam cairan;
(b) kecenderungan molekul-molekul komponen untuk melekat pada permukaan
padatan halus (adsorpsi=penyerapan); (c) kece nderungan molekul-molekul komponen
untuk bereaksi secara kimia (penukar ion). Komponen yang dipisahkan harus larut
dalam fasa gerak dan harus mempunyai kemampuan untuk berinteraksi dengan fasa
diam dengan cara melarut di dalamnya, teradsorpsi, atau bereaksi secara kimia
(penukar ion). Pemisahan terjadi berdasarkan perbedaan migrasi zat-zat yang
menyusun suatu sampel. Hasil pemisahan dapat digunakan untuk keperluan
identifikasi (analisis kualitatif), penetapan kadar (analisis kuantitatif), dan pemurnian
suatu senyawa (pekerjaan preparatif) (Soebagio, 2000:54).
Cara kerja kromatografi perinsipnya campuran yang akan dipisahkan
ditambahkan ke kolom yang didalamnya terdapat adsorben (fasa stasioner) dari ujung
satu dan campuran akan bergerak dengan bantuan pengemban / pembawa yang cocok
(fasa mobil) hingga mencapai ujung satunya. Pemisahan dicapai oleh perbedaan laju
turun masing-masing komponen dalam kolom yang ditentukan oleh kekuatan adsorbsi
/ koefisien partisi antara fasa mobil dan fasa diam.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
12/36
Contoh macam-macam kromatografi, antara lain :
1. Kromatografi kolom adalah kromatografi yang adsorbennya dimasukkan
kedalam tabung (pipa) kaca. Adsorben tersebut berupa padatan dalam bentuk
tepung, contohnya alumina. Setelah pemisahan masing-masing komponen
terdapat didaerah tertentu dalam tabung. (Syukri, S. ,1999)
Gambar 1. Gambar kromatografi kolom
2. Kromatografi gas, kromatografi gas sendiri terdiri dari dua yaitu kromatografi
gas cairan dengan mekanisme pemisahan partisi, teknik kolom dan nama alat Gas
Liquid Chromatography / GLC dan kromatografi gas padat dengan mekanisme
pemisahan absorbs, tehnik kolom dan nama alat GSC / Gas Solid
Chromatography. Namun GSC sekarang jarang digunakan sehingga pada
umumnya yang disebut dengan GC saat ini adalah Gas Liquid Chromatography /
GLC. Pada prinsipnya pemisahan dalam GC adalah disebabkan oleh perbedaan
dalam kemampuan distribusi analit diantara fase gerak dan fase diam didalam
kolom pada kecepatan dan waktu yang berbeda.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
13/36
Gambar 2. Gambar Kromatografi Gas
3. Kromatografi cair (Liquid Chromatography), merupakan teknik yang tepat
untuk memisahkan ion atau molekul yang terlarut dalam suatu larutan, jika
larutan sampel berinteraksi dengan fase stasioner, namun interaksinya berbeda
dikarenakan perbedaan daya serap (adsorption), pertukaran ion (ion exchange),
partisi (partitoring), atau ukuran. Perbedaan ini membuat komponen terpisah satu
dengan yang lain dan dapat dilihat perbedaannya dari lamanya waktu transit
komponen tersebut melewati kolom. Terdapat beberapa jenis kromatografi cair,
diantaranya ;
a. Reverse phase chromatography merupakan alat analitikal yang kuat
dengan memadukan sifat hidrorobik serta rendahnya polaritas fase stasioner
yang terikat secara kimia pada padatan inert seperti silica. Metode ini biasa
di gunakan untuk proses ekstraksi, dan pemisahan senyawa yang tidak
mudah menguap (non-volatile)
b. High performance lliquid chromatography (HPLC)mempunyai prinsip
yang mirip dengan revorse phose. Hanya saja dalam metode ini, digunakan
tekanan dan kecepatan yang tinggi. Kolom yang digunakan dalam HPLC
lebih pendek dan berdiameter kecil, namun dapat menghasilkan beberapa
tingkat aquilibrium dalam jumlah besar.
c.
Size exclusion chromatography, atau yang dikenal juga dengan gel
permeation atau filtration chromatography biasa digunakan untuk
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
14/36
memisahkan dan memurnikan protein. Metode ini tidak melibatkan
berbagai macam penyerapan dan sngat cepat. Perangkat kromatografi berpa
gel berpori yang dapat memisahkan molekul besar dan berdiameter kecil.
Molekul besar akan terelusi terlebih dahulu karena molekul tersebut tidak
dapat penetrasi pada pori-pori.
4. Kromatografi pertukaran ion (ion exchange chromatography)bisa digunakan
untuk pemurnian materi biologis, seperti asam amino, peptide, protein. Metode
ini dapat dilakukan dalam dua tipe, yaitu dalam kolom maupun ruang datar
(planar). Terdapat dua tipe pertukaran ion, yaitu pertukaran kation (cation
exchange) dan pertukaran anion (anion exchange). Pada pertukaran kation, fase
stasioner bermuatan negatif, sedangkan pada pertukaran anion, fase stasioner
bermuatan positif. Molekul bermuatan yang berada pada fase cair akan melewati
kolom. Jika muatan pada molekul sama dengan kolom, maka molekul tersebut
akan terelusi. Namn jika muatan pada molekul tidak sama dengan kolom, maka
molekul tersebut akan membentuk akatan ionik dengan kolom. Untuk mengelusi
molekul yang menempel pada kolom di perlakuan penambahan larutan dengan
pH dan kekuatan ionik tertentu. Pemisahan dengan metode ini sangat efektif dan
karena biaya untuk menjalankan metode ini merah serta kepastiannya tinggi,
maka metode ini biasa digunakan pada awal proses keseluruhan.
Gambar 3. Gambar Kromatografi Pertukaran Ion
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
15/36
5. Kromatografi partisi, prinsip kromatografi partisi dapat dijelaskan dengan
hukum partisi yang dapat diterapkan pada sistem multikomponen yang dibahas di
bagian sebelumnya. Dan dalam kromatografi partisi, ekstraksi terjadi berulang
dalam satu kali proses. Dalam percobaan, zat terlarut didistribusikan antara fasa
stasioner dan fasa mobil. Fasa stasioner dalam banyak kasus pelarut diadsorbsi
pada adsorben dan fasa mobiladalah molekul pelarut yang mengisi ruang antar
partikel teradsorbsi. Contoh khas kromatografi partisi adalah kromatografi kolom
yang digunakan luas karena merpakan sangat efisien untuk pemisahan senyawa
organik.
6. Kromatografi kertas, mekanisme pemisahan dengan kromatografi kertas
ferinsipnya sama mekanisme pada kromatografi kolom. Adsorben dalam
kromatografi kertas adalah kertas saring, yakni selulosa. Sampel yang akan
dianalisis ditotolkan ke ujung kertas yang kemudian digantung dalam wadah.
Kemudian dasar kertas saring dicelupkan kedalam pelarut yang mengisi dasar
wadah. Fasa mobil (pelarut) dapat saja beragam. Air, etanol, asam asetat atau
campuran zat-zat ini dapat digunakan. Kromatografi kertas diterapkan untuk
analisis campuran asam amino dengan sukses besar. Karena asam amino
memiliki sifat yang sangat mirip, dan asas-asam amino larut dalam air dan tidak
mudah menguap (tdak mungkin didistilasi), pemisahan asam amino adalah
masalah paling sukar yang dihadapi ilmuan / kimiawan diakhir abad 19 dan awal
abad 20. Jadi penemuan kromatografi kertas merupakan berita sangat baik bagi
mereka. Kimiawan inggris Rhicard Laurence Milington Synge (1914-1994)
adalah orang pertama yang menggunakan metode analisis asam amino dengan
kromatografi kertas. Saat campuran asam amino menaiki lembaran kertas secara
fertikal karena ada fenomena kapiler, partisi asam amino antara fasa mobil dan
fasa d iam (air) yang terabsorbsi pada selulosa berlangsung berulang-ulang. Ketika
pelarut mencapai ujung atas kertas proses dihentikan. Setiap asam amino
bergerak dari titik awal sepanjang jarak tertentu. Dari nilai R,masing-masing
asam amino diidentifikasi. Kromatografi kertaas dua-dimensi (2D) menggunakan
kertas yang luas bukan lembaran kecil, dan sampelnya diproses secara dua
dimensi dengan dua pelarut.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
16/36
Gambar 4. Gambar Kromatografi Kertas
7. Kromatografi adsorbsi, fasa diam dalam kromatografi adsorps disebut adsorben.
Kromatografi adsorpsi adalah tipe kromatografi tertua, seperti yang dikerjakan
Tsweet. Ketika cairan digunakan sebagai fasa geraknya, maka disebut Liquid
Solid Chromatography (LSC) contohnya TLC dan HPLC. Jika fase gerak berupa
gas disebut gas Gas Solid Chromatography (GSC) misal Gas Chromatography
(GC). Dalam kromatografi adsorbs ada dua tipe gaya : gaya tarik solute pada
adsorben (stationary phase). Gaya yang bekerja untuk mengeluarkan solute dari
adsorben untuk bergerak bersama fase gerak.
B. Resin Penukar Ion
Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat yang tinggi
yang mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking) serta gugusan yang
mengandung ion-ion yang dapat dipertukarkan. Resin juga merupakan sebuah
matriks larut (atau struktur dukungan) biasanya dalam bentuk kecil (1-2 mm
diameter) manik- manik, biasanya putih atau kekuningan, dibuat dari organik
polimer substrat. Material ini mempunyai struktur pori-pori yang sangat baik
pada permukaannya yang dapat dengan mudah menjebak ion . Ion exchanger akan
menjebak ion dan dengan simultan juga melepaskan ion lainnya, sehingga proses
ini disebut pertukaran ion. (Dyah erlina, 2006)
Berdasarkan gugus fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaituresin penukar kation dan resin penukar anion. Resin penukar kation, mengandung
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
17/36
kation yang dapat dipertukarkan. sedang resin penukar anion, mengandung anion
yang dapat yang dapat dipertukarkan. Secara umum rumus struktur resin penukar ion
yang dapat merupakan resin penukar kation (Gambar 5) dan resin penukar anion.
(Gambar 6).
Gambar 5. Resin Penukar Kation Gambar 6. Resin Penukar Anion
Berdasarkan pada keberadaan gugus, resin penukar ion dapat secara luas
diklarifikasikan dalam 4 golongan: (Khopkar, 1990)
1.
Resin penukar kation bersifat asam kuat (mengandung gugus HSO2).
2. Resin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugus COOH).
3. Resin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugus amina tersier
kuartener).
4.
Resin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung OH).
Sifat-sifat Penting Resin Penukar Ion) adalah adalah sebagai berikut:
1.
Kapasitas Penukaran ion
Sifat ini menggambarkan ukuran kuantitatif jumlah ion-ion yang dapat
dipertukarkan dan dinyatakan dalam mek (milliekivalen) pergram resin kering
dalam bentuk hydrogen atau kloridanya atau dinyatakan dalam milliekivalen tiap
milliliter resin (meq/ml).
2. Selektivitas
Sifat ini merupakan suatu sifat resin penukar ion yang menunjukan aktifitas
pilihan atas ion tertentu .Hal ini disebabkan karena penukar ion merupakan suatu
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
18/36
proses stoikhiometrik dan dapat balik (reversible) dan memenuhi hukum kerja
massa. Faktor yang yang menentukan selektivitas terutama adalah gugus
ionogenik dan derajat ikat silang. Secara umum selektivitas penukaran ion
dipengaruhi oleh muatan ion dan jari-jari ion. Selektivitas resin penukar ion akan
menentukan dapat atau tidaknya suatu ion dipisahkan dalam suatu larutan apabila
dalam larutan tersebat terdapat ion-ion bertanda muatan sama, demikian juga
dapat atau tidaknya ion yang telah terikat tersebut dilepaskan
3. Derajat ikat silang (crosslinking)
Sifat ini menunjukan konsentrasi jembatan yang ada di dalam polimer. Derajat
ikat silang tidak hanya mempengaruhi kelarutan tetapi juga kapasitas pertukaran,
perilaku mekaran, perubahan volume, seletivitas, ketahanan kimia dan oksidas i.
4. Porositas
Nilai porositas menunjukan ukuran pori-pori saluran-saluran kapiler. Ukuran
saluran-saluran ini biasanya tidak seragam. Porositas berbanding lansung derajat
ikat silang, walaupun ukuran saluran-saluran kapilernya tidak seragam. Jalinan
resin penukar mengandung rongga-rongga, tempat air terserap masuk. Porositas
mempengaruhi kapasitas dan keselektifan. Bila tanpa pori, hanya gugus ionogenik
di permukaan saja yang aktif.
5.
Kestabilan resin
Kestabilan penukar ion ditentukan juga oleh mutu produk sejak dibuat. Kestabilan
fisik dan mekanik terutama menyangkut kekuatan dan ketahanan gesekan.
Ketahanan terhadap pengaruh osmotik, baik saat pembebanan maupun regenerasi,
juga terkait jenis monomernya. Kestabilan termal jenis makropori biasanya lebih
baik daripada yang gel. Walau derajat ikat silang serupa. Akan tetapi perlakuan
panas penukar kation makropori agak mengubah struktur kisi ruang dan
porositasnya.
C. Kromatografi Penukar Ion
Kromatografi pertukaran ion adalah salah satu teknik pemurnian senyawa
spesifik di dalam larutan campuran. Prinsip utama dalam metode ini didasarkan pada
interaksi muatan positif dan negatif antara molekul spesifik dengan matriks yang
barada di dalam kolom kromatografi. Metode ini pertama kali dikembangkan oleh
seorang ilmuwan bernama Thompson pada tahun1850.Secara umum, teradapat dua
http://id.wikipedia.org/wiki/Kromatografihttp://id.wikipedia.org/wiki/1850http://id.wikipedia.org/wiki/1850http://id.wikipedia.org/wiki/Kromatografi8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
19/36
jenis kromatografi pertukaran ion, yaitu: kromatografi penukar kation dan
kromatografi penukar anion.
Metode ini banyak digunakan dalam memisahkan molekul protein (terutama
enzim). Molekul lain yang umumnya dapat dimurnikan dengan menggunakan
kromatografi pertukaran ion ini antara lain senyawa alkohol, alkaloid, asam amino,
dannikotin.(Anonim, 2013)
D. Jenis-Jenis Kromatografi Penukar Ion
a. Kromatografi pertukaran kation, bila molekul spesifik yang diinginkan bermuatan
positif dan ko lom kromatografi yang digunakan bermuatan negatif. Kolom yang
digunakan biasanya berupa matriksdekstran yang mengandung guguskarboksil (-CH2-CH2-CH2SO3
- dan -O-CH2COO-). Larutan penyangga (buffer) yang
digunakan dalam sistem ini adalah asam sitrat, asam laktat, asam asetat, asam
malonat,buffer MES dan fosfat.
b. Kromatografi pertukaran anion, bila molekul spesifik yang diinginkan bermuatan
negatif dan kolom kromatografi yang digunakan bermuatan positif. Kolom yang
digunakan biasanya berupa matriks dekstran yang mengandung gugus -N+(CH3)3,
-N+(C2H5)2H, danN+(CH3)3. Larutan penyangga (buffer) yang digunakan dalam
sistem ini adalah N-metil piperazin, bis-Tris, Tris, dan etanolamin.
http://id.wikipedia.org/wiki/Proteinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Enzimhttp://id.wikipedia.org/wiki/Alkoholhttp://id.wikipedia.org/wiki/Alkaloidhttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_aminohttp://id.wikipedia.org/wiki/Nikotinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dekstran&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Karboksilhttp://id.wikipedia.org/wiki/Larutan_penyanggahttp://id.wikipedia.org/wiki/Bufferhttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sitrathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_laktathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_asetathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_malonathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_malonathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_malonathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_malonathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_asetathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_laktathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sitrathttp://id.wikipedia.org/wiki/Bufferhttp://id.wikipedia.org/wiki/Larutan_penyanggahttp://id.wikipedia.org/wiki/Karboksilhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dekstran&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Nikotinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_aminohttp://id.wikipedia.org/wiki/Alkaloidhttp://id.wikipedia.org/wiki/Alkoholhttp://id.wikipedia.org/wiki/Enzimhttp://id.wikipedia.org/wiki/Protein8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
20/36
BAB III
APLIKASI DAN CONTOH
A. Pemurnian Garam Dari Air Laut
Garam merupakan salah satu kebutuhan penting dalam kehidupan sehari-hari,
dimana bahan bakunya adalah air laut. Dari hasil analisa air laut banyak mengandung
unsur-unsur seperti Ca, Mg, SO4, K yang dapat menurunkan kualitas garam dalam
air. Dengan kata lain 96,5% air laut berupa air murni dan 3,5% zat terlarut. Fraksi
yang terbesar dari bahan yang terlarut terdiri dari garam-garamanorganik yang
berwujud ion. Enam ion anorganik(klor, natrium, belerang, magnesium, kalsium,
dankalium) merupakan komponen utama (99,28%) berat dari bahan anorganik padat.
Empat ion lainnya (Bikarbonat, Bromida, Asam borat, Stronsium) menambah 0,71%
berat hingga sepuluh ion bersama-sama sebagai zat terlarut dalam air laut.
Dengan mereaksikan air laut dengan bahan-bahan kimia tertentu (resin) akan
diperoleh air laut dengan kandungan NaCl yang tinggi. Resin yang digunakan pada
metode pertukaran ion ini adalah resin kation asam kuat dan resin kation asam lemah.
Resin kation asam terbuat dari plastic atau senyawa polimer yang direaksikan dengan
beberapa jenis asam, seperti asam sulfat, asam posphat. Resin kation ini mempunyai
ion hydrogen (R-, H+), dengan adanya ion H+yang bermuatan positif maka resin ini
dapat dipergunakan untuk mengambil ion-ion yang bermuatan positif pada air laut
(Ca2+,Mg2+,K+). Dengan menurunnya unsur-unsur seperti Ca, Mg, K maka kualitas air
laut dapat meningkat.
Gambar 7. Hubungan Prosentasi
Ion Ca2+ terserap terhadap
Koefisien Selektivitas Ion Ca2+
pada rentang waktu pengaliran
Air Laut (1-5) jam dengan variasi
kecepatan Aliran (5-25) lt/jam
Gambar 8. Hubungan Prosentasi
Ion Mg2+ terserap terhadap
Koefisien Selektivitas Ion Mg2+
pada rentang waktu pengaliran
air laut (1-5) jam dengan Variasi
Kecepatan Aliran (5-25) lt/Jam
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
21/36
Dari gambar 4 dan 5 menunjukkan bahwa semakin besar prosentase ion Ca2+
dan Mg2+ yang terserap dalam resin maka nilai koefisien selektivitas ion Ca2+ dan
Mg2+akan semakin besar. Hal ini disebabkan semakin besar prosentase ion Ca2+dan
Mg2+ yang terserap resin berarti akan semakin besar kontak ion Ca 2+ dan Mg2+
terhadap resin, sehingga proses pertukaran ion akan semakin besar.
Koefisien selektivitas ion dengan prosentase ion Ca2+ yang terserap sebesar
52% telah mengalami kenaikan koefisien selektivitas yang tertinggi yaitu sebesar
1,75.10-3 dan untuk prosentase ion Mg2+ yang terserap sebesar 43,69% telah
mengalami kenaikan koefisien selektivitas tertinggi yaitu sebesar 4,76.10-2. .
Jadi,semakin besar harga koefisien selektivitas ion, kualitas air laut akan
semakin baik. Hal ini disebabkan semakin besar harga koefisien selektivitas ion maka
kemampuan untuk menyerap ion Ca2+dan Mg2+akan semakin meningkat. Sehingga
kualitas a ir laut akan semakin baik karena berkurangnya Ca2+dan Mg2+.
B. Bidang Radioaktif
Radioisotop 115mIn sangat berpotensi diaplikasikan dalam bidang riset biologi
dan kedokteran nuklir. Radioisotop 115mIn mempunyai sifat fisis yang baik apabila
diaplikas ikan untuk medis, seperti dapat diband ingkan dengan radioisotop
99m
Tc, yangmerupakan radioisotop paling banyak digunakan untuk diagnosis di bidang
kedokteran nuklir di dunia, bahwa radioisotop 115mIn mempunyai umur paro (t1/2) 4,5
jam dan energi sinar gamma 336 KeV, dan radioisotop 99mTc 6,6 jam dan 140,3 KeV.
Radioisotop 115mIn mempunyai keunggulan yaitu dalam proses penandaan untuk
membuat sediaan radiofarmaka, radioisotop ini tidak menggunakan bahan reduktor,
sedangkan radioisotop 99mTc harus menggunakan reduktor larutan Sn. Proses
pemurnian 115mIn dari matriks kadmium teriradiasi dilakukan menggunakan sistem
kolom kromatografi penukar anion, fraksi kadmium di dalam larutan target teriradiasi
dikondisikan untuk membentuk kompleks anion, CdI42-, yang kemudian diikat pada
kolom resin AG 1X8 ( Cl-, 37-74 microns). Penetapan konsentrasi radioaktivitas dan
kemurnian radionuklida dari radioisotop 115Cd dan 115mIn dilakukan menggunakan
seperangkat spectrometer gamma yang dilengkapi analisator saluran ganda (Multi
Channel Analizer= MCA) model Canberra 1000 dan detektor sinar gamma
Germanium kemurnian tinggi (HP-Ge) dari Canberra Industries, Inc., dan perangkat
lunak Genie 2000 VDM. Pemisahan radioisotop 115mln menggunakan
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
22/36
kolomkromatografi dengan resin AG 1X8 (Cl-) dilakukan dengan beberapa tahap dan
perlakuan yang tepat. Tahap dan perlakuan yang dikerjakan yaitu iradiasi sasaran
CdO, perlakuan pasca iradiasi, penetapan konsentrasi radioaktivitas115mIn dalam
larutan produk, proses pemurnian 115mIn, dan penetapan konsentrasi radioaktivitas
115mIn dalam larutan produk.
Pada pemisahan radioisotop 115mln menggunakan kolomkromatografi dengan
resin AG 1X8 (Cl-) ini dilakukan menggunakan sistem kolom kromatografi penukar
anion, fraksi kadmium di dalam larutan target teriradiasi dikondisikan untuk
membentuk kompleks anion, CdI42-, yang kemudian diikat pada kolom resin AG 1X8
( Cl-, 37-74 microns).Penetapan konsentrasi radioaktivitas115Cd dan 115mIn sebelum
pemisahan dilakukan dengan spektrometer gamma yang telah dikalibrasi.
Radioaktivitas 115Cd dan 115mIn dihitung masing masing didasarkan atas luas puncak
(cacahan per menit) pada energi gamma 528 KeV ( 115Cd) dan 336 KeV (115mIn)
dengan mempertimbangkan intensitas, efisiensi pencacahan dan faktor pengenceran.
Sedangkan proses pemurnian 115mIn dilakukan dengan menggunakan resin penukar
anion AG I X 8 (Cl-) dengan ukuran pori 37 s/d 74 microns. Resin yang telah
diperlakukan sedemikian rupa dimasukkan ke dalam sampai setinggi 2 cm. Kemudian
Sejumlah tertentu larutan stok Cd teriradiasi dalam bentuk CdI4-2 dimasukkan ke
dalam kolom, dan dibiarkan menetes ke bawah dan ditampung sebagai limbah.
Radioisotop 115mIn yang dibentuk adalah radionuklida anak dari 115Cd. Kolom dicuci
dan di elusi dengan HCL 0,5 M. Eluat yang diperoleh diukur dengan spektrofotometri
gamma. Sedangkan penetapan konsentrasi radioaktivitas 115mIn dalam larutan produk
dilakukan dengan membuat cuplikan produk 115In untuk diukur dengan
spektrofotometri Gamma. Kemudian konsentrasi radioaktivitas 115mIn dalam cuplikan
ini dibandingkan dengan radioaktivitas 115mIn yang dihitung dengan persamaan
peluruhan isotop 115Cd.
C. Bidang Kesehatan
Antiseptik dan desinfektan merupakan bahan penting dalam dunia medis.
Beberapa antiseptik dan desinfektan yang telah digunakan pada peralatan medis
adalahglutaraldehyde, aldehyde, dansodium hypoclorite. Akan tetapiglutaraldehyde
dan aldehyde masih besifat toxic pada peralatan medis, lingkungan dan manusia
(Kiura, dkk,. 2002). Sedangkan sodium hypoclorite cukup aman namun harganya
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
23/36
relatif mahal (Even, dkk,. 2004). Oleh karena itu dikembangkan Electrolyzed
Oxidized Water (EOW) yang relatif murah dan ramah lingkungan. EOW efektif
membunuh kuman, mudah diinaktivasi kembali, tidak berbahaya bagi lingkungan,
mudah dalam transportasi dan penyimpanan. EOW tidak korosif pada kulit, membran,
dan bahan organik. EOW umumnya diproduksi oleh arus anoda dengan
mengelektrolisis larutan garam pada wadah yang dipisahkan dengan membran kation
(Morita, dkk,. 2000). Namun, penggunaan membran kation relatif mahal dan sulit
diperoleh di pasaran sehingga tidak mendukung pada kondisi darurat. Resin memiliki
kemampuan sebagai penukar kation seperti membran namun relatif lebih murah dan
lebih mudah ditemukan di pasaran.
Sel elektrokimia terdiri dari wadah berbentuk kubus yang panjang sisi 15 cm
dengan anodadan katoda berupa platina berbentuk spiral panjangnya 127 cm dan
diametenya 1 mm. Kedua sel elektroda dibatasi oleh resin penukar kation (Dowex
HCR-S) untuk melewatkan atau mempertukarkan ion Na+ dengan ion H+. Sebagai
pembanding digunakan juga membran kation (Nafion 117, Du pont). Larutan NaCl
divarias i 0,05%-0,25% berat yang dibuat dengan mengencerkan larutan sa line (Ecosol
NaCl 0,9 %) dielektrolisa dalam sel elektrokimia, selain itu beda tengangan antara
katoda dan anoda juga divariasi 8 - 14 V. Semakin tinggi konsentrasi NaCl akan
menghasilkan klorin bebas EOW yang semakin tinggi pula. Hal ini dimungkinkan
karena pada konsentrasi tinggi reaksi yang terjadi spontansehingga diffusi dapat
diabaikan. Semakin tinggi potensial yang digunakan, semakin meningkatkan
konsentrasi klorin bebas EOW. Hal ini karena pada potensial yang rendah diffusi
lebih dominan sehingga yang mengontrol adalah kecepatan reaksi. Sebaliknya pada
potensial di atas 12 V kenaikangrafik kecil dan cenderung konstan disebabkan yang
mengontrol adalah difusi sehingga walaupun potensial dinaikkan laju reaksi
pembentukan klorine relatif konstan. Produksi EOW dengan resin penukar kation
menghasilkan konsentrasi klorin bebas yang lebih tinggi daripada
menggunakanmembran kation. Fenomena ini mungkin disebabkan karena resin kation
memiliki kapasitas asam total 2,187 meq/gr yang lebih besar daripada kapsitas asam
total membran kation yaitu 1,01 meq/gr. Dengan demikian, resin mampu mentransfer
lebih banyak kation daripada membran. Secara teoritis, untuk kapasitas asam total
yang sama dengan membran hanya dibutuhkan sekitar 2 gram resinkation. Jumlah
kation yang mampu dtransfer dapat dikontrol dengan mengatur jumlah resin
yangdigunakan. Hasil uji menunjukkan bahwa EOW dapat diaplikasikan sebagai
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
24/36
antiseptik yang memiliki kemampuan membunuh bakteri lebih baik daripada Sodium
hypochlorite.
D. Demineralisasi
Demineralisasi atau deionisasi adalah suatu sistem pengolahan air dengan
pertukaran ion (ion exchange) melalui media ion exhange resin. Sistem ini mampu
menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi (Ultra Pure Water)
dengan jumlah kandungan zat-ionic dan an-ionic mendekati nol sehingga mencapai
batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi.Demineralisas i ini hampir serupa dengan
desalinasi, karena sama-sama menukar ion garam, namun pada proses demineralisasi
ini ion yang ditukar bukan hanya ion garam saja, tapi juga berbagai macam ion logam
yang hendak dihilangkan dari suatu senyawa yang dilewatkan ke dalam resin.
Salah satu aplikatifnya adalah resin penukar ion pada sistem air bebas mineral
(GCA 01) RSG-GAS. Resin penukar ion pada proses pembuatan air bebas mineral
berfungsi untuk mengambil pengotor air dengan cara pertukaran ion yang bermuatan
sama. Kation yang ada dalam air akan dipertukarkan/diambil dengan kation resin
sedangkan anion dalam air akan dipertukarkan dengan anion resin. Di dalam kolom
resin penukar kation, garam-garam yang terlarut di dalam air dikonversi menjadi
asam-asam mineral masingmasing melalui pertukaran kation-kationnya dengan ion
H+. Dari sini terbentuk asam karbonat dari kesadahan karbonat (carbonat hardness).
Asam karbonat pecah menjadi air dan karbon dioksida bebas. Mekanisme reaksi yang
terjadi dalam kolom resin penukar kation adalah sebagai berikut :
Lewatit-2H+ +Ca(HCO3)2 Lewatit-Ca + 2H2CO3
H2CO3 H2O + CO2
Lewatit-2H++ MgSO4 Lewatit-Mg + H2SO4
Lewatit-2H++ CaCl2 Lewatit-Ca + 2HCl
Di dalam kolom resin penukar anion, anion pengotor air seperti SO4-2, Cl-
yang ada dalam air dipertukan dengan OH- dari resin penukar anion. Mekanisme
reaksi yang terjadi dalam kolom resin penukar anion adalah sebagai berikut:
Lewatit-2OH + H2SO4 Lewatit-SO4+ 2H2O
Lewatit-OH + HCl Lewatit-Cl + H2O
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
25/36
E. Dekolorisasi
Dekolorisasi atau deodoriasi adalah suatu proses untuk menghilangkan warna
pada suatu senyawa. Contoh aplikatifnya adalah dekolorisasi gula cair dengan resin
penukar ion basa kuat dan karbon ak tif. Untuk dekolorisasi ini b iasanya digunakan
pula karbon aktif, sehingga produktivitasnya lebih besar karena karbon aktif juga
memiliki sifat yang mampu menghilangkan warna dari suatu senyawa. Dan gabungan
penukar ion dan karbon aktif ini digunakan pada proses dokolorisiasi gula cair.
Penukar ion basa kuat dan karbon aktifdilakukan proses dekolorisasi terhadap
gula cair hasil fraksinasi dengan perlakuan 2 jenis resin masing-masing dengan
kapasitas 1,4 meq per mL (IRA 400) dan 1,0 meq per mL (IRA 900). Kedua jenis
resin tersebut memiliki ion aktif dalam bentuk C l-
. Proses dekolorisasi dilakukan
dengan memasukkan resin kedalam kolom gelas stinggi 60 cm dengan diameter 1,128
cm. Volume resin sebanyak 50 ml. Laju alir yang digunakan sebesar 6 BV (Bed
Volume) per jam dan jumlah umpan sebesar 6 BV. Proses dekolorisasi dilakukkan
pada suhu 65o
C. Larutan gula cair hasil dekolorisasi resin ini selanjutnya akan
digunakan sebagai bahan perlakuan karbon aktif.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
26/36
BAB IV
DISKUSI DAN PEMBAHASAN
A. Prinsip Resin Penukar Ion
Resin penukar ion didasarkan pada perbedaan daya adsorbsi spesies-spesies
ion oleh kolom penukar ion. Pertukaran ion bersifat stoikiometri, yakni satu H+
diganti oleh suatu M+. Stoikiometri bersifat eksak dalam arti satu muatan positif
meninggalkan resin untuk satu muatan yang masuk (Underwood,2001) Resin penukar
anion basa kuat dapat digunakan diatas rentan pH 0 s/d 12, sedangkan resin penukar
anion basa lemah hanya diatas pH 0 s/d 9. Golongan penukar basa lemah tidak akan
melepaskan asam tapi yang sangat lemah, tetapi akan lebih disukai untuk asa m kuat
yang mungkin tertahan oleh resin basa kuat seperti Sulfonat (Soebagio,2002,94).
Jika gugus fungsi ionic berupa gugus sulfonat, maka resin tersebut dapat
berfungsi sebagai resin penukar kation. Jika gugus fungsinya ammonium kuartener,
maka resin tersebut dapat berfungsi sebagai resin penukar anion (Tim Kimia Analitik,
2012).
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses pertukaran ion diantaranya :
1.
pH
PH berpengaruh terhadap penukaran ion karena pada pH rendah, ionisasi dariresin asam dihambat sehingga kapasitas penukarannya berkurang dan pada
ionisasi penukar ion bersifat basa akan dihambat pada pH tinggi,hal ini
menyebabkan pengurangan kapasitas penukaran dari resin itu. Penukar kation
bersifat asam kuat mempunyai kapasitas penggunaan diatas pH 2, penukar kation
bersifat asam lemah mempunyai kapasitas perubahan hanya diatas pH 8, penukar
anion bersifat basa kuat digunakan dibawah pH 10, dan penukar anion bersifat
basa lemah digunakan dibawah pH 6 (Sudjadi, 1988).
2.
Kecepatan aliran
Kecepatan aliran mempengaruhi proses pertukaran ion dimana semakin cepat
debit aliran yang ditetapkan dalam proses pertukaran ion, maka semakin sedikit
konsentrasi ion yang dapat dipertukarkan. Hal ini disebabkan karena waktu
tinggal dan kontak sampel dengan resin semakin pendek atau cepat.
3. Konsentrasi ion terlarut
Konsentrasi ion terlarut mempengaruhi proses pertukaran ion dimana semakin
banyak konsentrasi ion yang akan dipertukarkan,maka semakin lambat kecepatan
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
27/36
berlangsungnya suatu reaksi pertukaran ion dan semakin sedikit konsentrasi ion
yang akan dipertukarkan. Hal ini disebabkan karena resin memiliki kapasitas ion
yang terbatas.
4. Tinggi media penukar ion
Tinggi media penukar ion mempengaruhi proses pertukaran ion dimana semakin
tinggi media penukar ion yang terdapat dalam kolom pertukaran,maka semakin
banyak konsentrasi ion yang akan dipertukarkan.Hal ini disebabkan karena
semakin tinggi resin maka semakin banyak jumlah resin.
B. Mekanisme Kerja Resin Penukar Ion
Suatu resin penukar ion yang ingin direaksikan dalam suatu sistem dapat
dilakukan dengan memasukkan gugus-gugus dari suatu resin yang terionkan kedalam
suatu matriks polimer organik, yang paling lazim diantaranya ialah polisterina
hubungan silang yang diatas diperikan sebagai absorben (Svehla, 1985).
Resin mengandung kation B+ akan dipertukarkan dengan kation A+ dalam
larutan. Kation A+ dan B+ akan terdifusi karena perbedaan konsentrasi antara resin
dan larutan.
Gambar 9. Pertukaran ion-resin
Apabila suatu larutan yang akan dipertukarkan (influent) misalnya MX,
dimasukkan kedalam kolom penukar ion maka akan mengalami pertukaran ion.
Suatu resin penukar kation adalah sebagai suatu polimer berbobot molekul
tinggi, yang terangkai-silang yang mengandung gugus-gugus sulfonat, karboksilat,
fenolat, dan sebagainya sebagai suatu bagian integral dari resin itu serta sejumlah
kation yang ekuivalen.
MX (aq) + Res-H HX (aq) + Res-M
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
28/36
Suatu resin penukar-anion adalah suatu polimer yang mengandung gugus-
gugus amino (atau amonium kuartener) sebagai bagian bagian integral dari kisi
polimer itu dan sejumlah ekuivalen anion-anion seperti ion klorida , hidroksil atau
sulfat. (Basset,1994)
MX (aq) + Res-OH H2O (aq) + Res-X
C.
Regenerasi Resin Penukar Ion
Kapasitas resin penukar ion mempunyai harga tertentu, oleh karena itu
apabila kualitas air baku yang kurang baik , berarti semakin banyak ion
pengotor yang harus diambil oleh resin penukar ion akibatnya resin penukar ion
cepat jenuh sehingga perlu dilakukan regenerasi. Hal ini berarti bahwa waktu
pengoperasian sistem dalam satu siklus regeneras i adalah lebih pendek.
Disamping itu kemampuan tukar resin penukar ion dipengaruhi juga oleh
keberhasilan dari regenerasi resin penukar ion.
Regeneras i merupakan proses pengaktifan kembali gugus fungsional resin
penukar ion yang berfungsi untuk mengambil atau mengikat ion- ion pengotor
yang berada dalam air baku. Proses regenerasi berfungsi untuk menukarkan ion
pengotor air yang terikat pada resin dengan ion pada regeneran yang bermuatan
sama. Dimana kation pengotor yang terikat pada resin akan dipertukarkan
dengan kation pada regeneran sedangkan anion pengotor pada resin akan
dipertukarkan dengan anion pada regeneran. Regeneran adalah bahan kimia yang
digunakan untuk meregenerasi resin penukar ion. Bahan k imia yang dipakai
adalah larutan pekat yang berarti mengandung banyak ion H+atau OH- yang
dapat dipertukarkan (Diyah, 2012). Regeneran untuk resin kation biasanya (H2SO4)
atau (HCl), dan regeneran untuk resin anion dipakai (NaOH).
Oleh karena itu apabila regenerasi berhasil dengan baik maka pengotor
air baku yang terikat pada resin akan tergantikan semua dengan regeneran
akibatnya waktu pengoperasian sistem dalam satu siklus regenerasi akan lebih
panjang dibanding dengan regenerasi resin penukar ion yang kurang berhasil . Hal
yang berbeda apabila kualitas air baku tetap maka waktu pengoperasian sistem
hingga perlu dilakukan regenerasi dapat diperkirakan. Misalnya untuk sistem air
bebas mineral (GCA 01) RSG-GAS apabila kualitas air baku tetap maka dengan
pendekatan voleme resin akan dapat dihitung waktu satu siklus regenerasi.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
29/36
Regenerasi kation dilakukan dengan cara mengganti kembali ion H+ yang
telah jenuh dengan merekasikannya dengan H2SO4.
Regenerasi resin penukar anion sama dengan regenerasi kation, jika sudah
jenuh maka dapat dikembalikan ke keadaan dengan menggunakan alkali. Soda kaustik
dipakai sebagai penukar anion dari basa kuat.
R - Cl- + NaOH ROH + NaCl
SO4- Na2SO4
D. Kelebihan resin penukar ion
Pada saat proses degradasi :
1. Pembengkakan takterbalikkan (irreversibleswelling) pada resin penukar kation.
Resin penukar kation asam kuat bertipe styrene bersifat stabil secara kimiawi dan
dapat bertahan pada temperatur operasi yang tinggi. Akan tetapi, resin ini
memiliki kekurangan pada sifatnya yang sangat mudah teroksidasi.
2. Gangguan karena adanya deposit padatan pada permukaan resin penukar kation.
3.
Dekomposisi termal pada resin penukar kation asam kuat.
4. Dekomposisi gugus aktif pada resin penukar anion.
5.
Kontaminasi resin penukar anion oleh zat organik
6.
Gangguan karena adanya deposit pada resin penukar anion.
Secara umum
1. Biaya yang dibutuhkan lebih besar
2. Waktu yang diperlukan untuk satu kali proses sangat besar.
http://2.bp.blogspot.com/-_ktmq3EWuhE/UNpqy7A-WEI/AAAAAAAAAWM/J9bLpgYlkFo/s1600/Capture.PNG8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
30/36
Tabel 1. Perbandingan Resin Crosslink Tinggi dan Rendah
Crosslink Keunggulan Kelemahan
Rendah
Lebih tahan terhadap
organik fouling, dengan
penurunan kinerja yang
tidak signifikan.
Banyak pori terbentuk,
meningkatkan kapasitas
pertukaran ion.
Lebih stabil terhadap
pemanasan.
Mudah larut dalam air,
terbawa aliran.
Kelembaban tinggi, mudah
menggembung, sulit
dioperasikan.
Lemah terhadap oksidasi.
Tinggi
Resin tidak mudah
menggembung, lebih kuat
terhadap mechanical.
Lebih tahan terhadap
oksidasi.
Tidak mudah menggembung
(swelling).
Sedikit pori, kapasitasnya
lebih rendah dibanding
crosslink rendah.
Lemah terhadap fouling dan
pemanasan.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
31/36
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
1.
Dasar dari pertukaran ion terletak pada perbedaan daya adsorbsi spesies-
spesies ion oleh kromatografi ion yang bersifat stoikiometri.
2. Hal-hal yang mempengaruhi pertukaran ion adalah pH, kecepatan aliran,
konsentransi ion terlarut dan tinggi media penukar ion.
3. Kromatografi penukar ion terbagi menjadi dua yaitu kromatografi penukar
kation dan kromatografi penukar kation.
4.
Dalam regenarasi resin penukar ion digunakan regeneran yang sesuai dengan
senyawa yang dipertukarkan.
5. Kromatografi penukar ion dapat diaplikasikan dalam pemurnian garam dari air
laut, bidang radioaktif, bidang kesehatan, demineralisasi dan dekolorisasi.
B. Saran
1. Dalam regenerasi resin penukar ion, tidak semua resin dapat diregenerasi
secara optimal sehingga dalam penggunaannya resin-resin yang berada padapermukaan kolom digantikan dengan resin yang baru.
2. Sebelum melakukan analisis penukar ion dengan menggunakan kromatografi
penukar ion diperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi pertukaran ion.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
32/36
DAFTAR PUSTAKA
A.S.Gokhle, P.K; Mathor and K.S. VenkaTeswarhu, 1987, Ion Exchange Resin for Water
Purification; Properties and Characteristion,Water chemestry Division, Bhabha
Atomic. Research Centre. Bombay, India.
Basset, J. dkk. 1994. BukuAjar Vogel:Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik.Terjemahan A.
Hadyana Pudjaatmaka dan L. Setiono.Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC.
Denikrisna. 2010. Kromatografi. denikrisna. wordpress.com/category/bakul/ kromatografi/.
Diakses pada 25 April 2012.
Diyah Erlina Lestari, September 2006, Kimia Air, Diktat Penyegaran Operator dan
Supervisor Reaktor,Pusbang Teknologi Reaktor Riset.
Endang Asijati W, 2004, Ion Exchanger, Diktat pada National Training Course on Water
Chemistry of Nuclear Reaktor Sistem, August 30Sptember 9,2004, Dept Kimia
FMIPA, Universitas Indonesia.
Hadiat, Moedjadi, Nyoman Kertiasa, Sukarno, S. Soepomo. 2004. Kamus Sains. Jakarta :
Balai pustakaJ. Marray 2004. Kromatografi. Balai Pustaka : Jakarta
Khopkar. 1990.Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press.
Korrad Drorfner, Anton J. Hartono, 1995, Iptek Penukar Ion, Andi Offset , Edisi I,
Yogyakarta.
Lestari, D. E. Utomo, S. B. 2007.Karakteristik Kinerja Resin Penukar Ion pada Sistem Air
Bebas Mineral (GCA01) RSG-GAS.Serpong Tangerang: Pusat Reaktor Serba Guna-
BATAN
Sanagi, Mohammad Marsin. 1998. Teknik Pemisahan dan Analisis Kimia. Malaysia :
Universitas Teknologi Malaysia
Soebagio, dkk. 2000.Kimia Analitik II.Malang: Universitas Negeri Malang.
S. Syukri. 1999.Kimia Dasar 1. Bandung : Penerbit ITB
Sudjadi, 1988.Metode Pemisahan.Universitas Gajah Mada: Kanisius Yogyakarta.
Tim Kimia Analitik. 2012.Petunjuk Praktikum Pemisahan dan Kromatografi. Surakarta: Lab
Kimia FMIPA UNS.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
33/36
Underwood, A.L., dan Day R.A. 2001. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keemam. Jakarta:
Erlangga.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
34/36
Pertanyaan:
Kelompok1 :
1. Seberapaefektifkah resin penukar ion (kationdan anion) setelah di regenerasi?
Setelah diregenerasi efektifitas dari penukaran ion pada resin penukar ion berkurang,
hal ini terjadi karena semakin banyak diregenrasi, maka terdapat ion (kation atau
anion) yang ikut ter cuci selama regenerasi, sehingga saat penggunaan untuk analisa
penukar ion, tidak semua ion yang dipertukarkan akan tertukar.
2.
Bagaimanamekanismeregenerasipadabidangkedokterandan radio aktif?
Kelompok 2: pada jurnal, tidak dijelaskan bagaimana mekanisme regenerasinya. Tapi,
secara umum, proses regenerasi adalah suatu proses untuk menghilangkan ion tertukar
dalam resin dan menggatikannya dengan ion yang sesuai. Jika ia kation, maka ia akan
digantikan dengan ion kation, begitupun anionik.
3.
Apa yang dimaksuddengan crosslink? Bagaimanacontohnya?
Crosslink (derajatikatsilang) menunjukkankonsentrasijembatanantarikatan yang ada di
dalampolimer. Derajat ikat silang berpengaruhterhadapkelarutan, kapasitas
pertukaran, perilaku mekaran, perubahan volume, seletivitas, ketahanan kimia dan
oksidasi.
Kelompok 3:
4. Bagaimanapenjelasangrafik yang terdapatpada video mekanismepenukar ion?
Pada grafik proses regenerasi dijelaskan bahwa, selama terjadi pencucian, maka grafik
akan naik dan pada keadaan tertentu akan konstan, ini menunjukkan bahwa saat
konstan, semua ion sudah terpasang pada resin, sehingga saat penambahan ion baru,
grafik tidak akan mengalami kenaikan. Pada saat ion yang ditukarkan masuk kedalam
resin, grafik menunjukkan penurunan, hal ini terjadi karena ion yang ada pada resin
tertukar oleh ion yang baru, sehingga kandungan ion dalam resin berkurang, tapi, saatterjadi regenerasi, grafik naik lagi yang menandakan ion- ion kembali mengisi resin.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
35/36
Kelompok 5:
5. Bagaimana proses pemurniangaram air laut bila terdapat beberapa ion yang ingin
dipisahkan (seperti Mg2+, Na+K+)? Faktor apa saja yang mempengaruhi?
Faktor-faktor yang mempengaruhi adalah muatan ion, jari-jari hidrasi, dan
polarisabilitas.
Resin penukar ion akan mengikat kuat ion yang memiliki muatan ion lebih besar, jari-
jari hidrasi yang lebih kecil, dan peningkatan polarisabilitas. Semakin besar
muatannya akan semakin kuat interaksi antara resin dengan ion. Apabila dalam
larutan tersebut memiliki muatan yang sama maka factor yang menentukan adalahj
ari-jari hidrasinya. Ion yang memiliki jari-jari hidrasi yang lebih kecil akan lebih
cenderung terikat kuat oleh resin dibandingkan ion dengan muatan yang sama namun
memiliki jari-jari hidrasi lebih besar.
Urutan kekuatan ikatan antara ion logam dan resin penukan kation:
Sc3+>Al3+>Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>Cu2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>UC2+>Ag+>Cs
+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+
Urutan kekuatan ikatan anatara ion logam dan resin penukar anion:
SO42->C2O4
2->I->NO3->CrO4
2->Br->CN->Cl->HCOO->CH3COO->OH->F-Sehingga
pada proses pemurnian garam air laut, yang akan terikat lebih dahulu adalah Ca2+,
setelah itu Mg2+, dan yang terakhir adalah K+
6. Kenapa bisa terjadi pergantian kembali (regenerasi)?
Regenerasi terjadi karena ion yang ada pada resin tertukar oleh ion pengganti,
sehingga perlu dilakukan regenerasi.
7. Apa saja syarat yang dibutuhkan untuk menjadi resin?
- Terbuat dari senyawa organic polimer substrat, hidrokarbon terpolimerisasi
- Memiliki struktur pori-pori yang sangat baik pada permukaannya sehingga dapat
berfungsi sebagai ion exchanger yang akan menjebak ion dengan simultan.
8/10/2019 Makalah Resin Penukar Ion
36/36
- Mengandung ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking) serta gugus yang
mengandung ion- ion yang dapat dipertukarkan
- Memiliki s ifat hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya
8. Apa resin yang digunakan dalam bidang kesehatan?
Jenis resin yang digunakan pada b idang kesehatan, bermacam-macam, tergantung dari
jenis ion yang dipertukarkan, pada bisang ini, digunakan resin asam lemah dan kuat.
Recommended