RESIN PENUKAR ION

RESIN PENUKAR IONTanti Oktapianti123020025Asisten : Galuh Permata SariTujuan Percobaan : untuk mengetahui pemurnian atau pemisahan zat-zat dengan metode resin penukar ion.Prinsip Percobaan : berdasarkan pada penukaran ion dimana ion positif akan terikat oleh ion negatif dan juga sebaliknya. Dapat dijelaskan dengan persamaan berikut :MX(aq) + Res-H HX(aq) + Res-MHX(aq) + Res-OH H2O(aq) + Res-XMetode Percobaan :

Hasil PengamatanBerdasarkan hasil percobaan yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut :Resin KationResin AnionWarnaInfluent EffluentPutih keruh BeningWarnaInfluent EffluentBening kekuningan BeningReaksiAgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3ReaksiFe2+ + KSCN Fe(SCN)2 + 2K+

(Sumber : Tanti Oktapianti, Kelompok A, Meja 12, 2012)Pembahasan :Resin penukar ion merupakan salah satu metoda pemisahan menurut perubahan kimia. Resin penukar ion ada dua macam yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Jika disebut resin penukar kation maka kation yang terikat pada resin akan digantikan oleh kation pada larutan yang dilewatkan. Begitupun pada resin penukar anion maka anion yang terikat pada resin akan digantikan pleh anion pada larutan yang dilewatkan (Wahono, 2007).Resin penukar ion adalah suatu bahan padat yang memiliki bagian (ion positif atau negatif) tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan kimia lain dari luar. Syarat-syarat dasar bagi suatu resin yang berguna adalah resin itu harus cukup terangkai-silang, sehingga keterlarutannya yang dapat diabaikannya. Resin itu harus cukup hidrofolik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju yang terukur (finite) dan berguna. Resin harus menggunakan cukup banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya daripada air. (Harjadi, 1993).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

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-H H2O (aq) + Res-X

Ion Exchange adalah proses penyerapan ion-ion oleh resin dengan cara ion-ion dalam fasa cair (biasanya dengan pelarut air) diserap lewat ikatan kimiawi karena bereaksi dengan padatan resin. Resin sendiri melepaskan ion lain sebagai ganti ion yang diserap. Selama operasi berlangsung, setiap ion akan dipertukarkan dengan ion penggantinya hingga seluruh resin jenuh dengan ion yang diserap.Alat penukar ion ada 2 macam : Alat penukar ion dengan kolom ganda dan alat penukar ion kolom tunggal.Cara kerja kolom ganda yaitu pada proses kolom ganda, air mentah mula-mula masuk kedalam penukar kation. Disini semua kation yang terkandung dalam air (terutama ion kalsium, magnesium, dan natrium) ditukar dengan ion hidrogen. Dalam kolom berikutnya yang berisi penukar anion, maka anion (terutama ion khlorida, sulfat dan bikarbonat) ditukar dengan ion hidroksil. Ion hidrogen yang berasal dari penukar kation dan ion hidroksil dari penukar anion akan membentuk ikatan dan menghasilkan air. Setelah air terbentuk maka resin penukar ion harus diregenerasi. Pelaksanaan regenerasi pada proses kolom ganda sangat sederhana. Kedalam kolom penukar kation dialirkan asam khlorida encer dan kedalam kolom penukar anion dialirkan larutan natrium hidroksida encer. Regeneran yang berlebihan selanjutnya dibilas dengan air.Cara kerja kolom tunggal yaitu pada proses kolom tunggal, resin penukar kation dan penukar anion dicampur menjadi satu dalam sebuah kolom tunggal. Dengan proses ini dapat dicapai tingkat kemurnian air yang jauh lebih tinggi daripada dengan proses kolom ganda. Sebaliknya, pada proses kolom tunggal regenerasi resin penukar lebih kompleks.Dalam proses resin penukar ion larutan yang akan dimurnikan dimasukkan kedalam kolom yang didalamnya terdapat resin dan glass woll. Glass woll sebagai salah satu komponen untuk menjernihkan larutan, glass woll dapat diganti dengan bulu angsa namun harga bulu angsa yang relatif mahal, menyebabkan glass woll banyak digunakan. Larutan yang melalui kolom disebut influent, sedangkan larutan yang keluar kolom disebut effluent. (Khopkar, 1990).Langkah-langkah kerja regenerasi kolom tunggal diantaranya pemisahan resin penukar kation dan penukar anion dengan klasifikasi menggunakan air (pencucian kembali dari bawah ke atas). Dalam hal ini resin penukar anion yang lebih ringan (berwarna lebih terang) akan berada diatas resin penukar kation yang lebih berat (berwarna lebih gelap).Sedangkan proses regenerasi dalam kolom tunggal yaitu untuk regenerasi, regeneran bersama dengan air dialirkan melewati kedua lapisan resin, asam khlorida encer (HCl) dialirkan dari bawah ke atas melewati resin penukar kation dan dikeluarkan dari kolom pada ketinggian lapisan pemisah. Larutan natrium hidroksida encer (NaOH) dialirkan dari atas ke bawah melewati resin penukar anion, juga dikeluarkan pada ketinggian lapisan pemisah.Kelebihan kedua regeneran kemudian dicuci dengan air. Ketinggian permukaan air dalam kolom diturunkan dan kedua resin penukar dicampur dengan cara memasukkan udara tekan dari ujung bawah kolom. Pencucian ulang kolom tunggal dengan air dari atas ke bawah sampai alat ukur konduktivitas menunjukkan kondisi kemurnian air yang diinginkan.Resin penukar ion sering digunakan untuk menghilangkan kesadahan dalam air. Air yang banyak mengandung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai air sadah. Kesadahan air dapat dibedakan atas dua macam, yaitu kesadahan sementara yang disebabkan oleh garam-garam karbonat (CO3-) dan bikarbonat (HCO3-) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dan kesadahan tetap yang disebabkan oleh adanya garam-garam khlorida (Cl-) dan sulfat (SO42-) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).Dari percobaan yang dilakukan yaitu pemurnian air yang diduga Fe2+ dan air yang mengandung AgNO3 dengan metode resin didapatkan hasil yaitu pada resin kation influentnya berwarna putih keruh dan effluentnya bening dengan reaksi :AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

Sedangkan hasil yang didapat pada resin anion yaitu influentnya berwarna kekuningan dan effluentnya tidak berwarna (bening), dengan reaksi :Fe2+ + KSCN Fe(SCN)2 + 2K+

Faktor kesalahan pada resin penukaran ion adalah ketika resin ion kation dan anion tidak di regenerasi, maka akan menimbulkan lewat jenuh pada resin, berdampak pada larutan yang akan di murnikan.Kesimpulan :Berdasarkan hasil percobaan resin penukar ion, bahwa anion akan mengikat yang positif (+) dan kation akan mengikat negatif (-). Resin penukar ion digunakan dalam proses pembuatan air mineral. Setelah dilakukan resin penukar ion dihasilkan effluent yang bebas dari logam-logam berat. Terutama dalam pembuatan air mineral, karena manusia tidak boleh mengkonsumsi air mineral yang mengandung logam. Kita dapat melakukan pemurnian air dengan metode resin penukar ion melalui proses penyerapan ion-ion oleh resin dengan cara ion-ion dalam fase cair yang diserap lewat ikatan kimiawi karena bereaksi dengan padatan resin.DAFTAR PUSTAKAAnonim.2012.Anion dan Kation.http://auroracahya.wordpress.com/2012/03/15/an ion-dan-kation/. Access: 10 Desember 2012.Anonim.2012.Macam-macam Resin.http://pelatihanguru.net/tag/macam-macam-resin Access:10 Desember 2012.Harjadi, W.1993.Ilmu Kimia Analitik Dasar.Gramedia Pustaka Utama : JakartaKhopkar.1990.Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press : Jakarta.Sutrisno, E.T. dan Nurminabari, I.S.2010.Penuntun Praktikum Kimia Dasar. Universitas Pasundan : Bandung.Wahono.2007.Resin Penukar Ion.Balai Pustaka : JakartaRESIN PENUKAR IONI. A. Tujuan PraktikumTujuan dari praktikum ini yaitu antara lain :

a. Dapat mengetahui dan memahami teknik pemisahan dengan metode resin penukar ion

b. Dapat menentukan kapasitas resin penukar ion

c. Dapat melakukan pemisahan ion logam Zn dan Mg dalam larutan campuran dengan teknik resin penukar ion.

B. Prinsip PercobaanPrinsip percobaan dalam praktikum ini yaitu melakukan pemisahan dengan teknik resin penukar ion berdasarkan pada jumlah gugus ion yang dapat dipertukarkan yang terkandung dalam setiap gram bagian resin tersebut.

II. TeoriDi tahun 1935 Adam dan Holmes membuat resin sistesis pertama dengan hasil kondensasi asam sulfonat fenol dengan formaldehid. Semua resin-resin ini memiliki gugusan reaktif OH, COOH, HSO3sebagai pusat-pusat pertukaran. Gugusan fungsional asam (atau basa) suatu resin penukar ditempati oleh ion-ion dengan muatan berlawanan. Ion yang labil adalah H+ pada penukar kation.. resin dengan gugusan sulfonat atau amina kuartener adalah terionisasi kuat, tidak larut dan sangat reaktif. Resin-resin demikian dengan gugusan yang terionisasai kuat seperti HSO3 , R3NH disebut sebagai penukar kuat, sedangkan gugusan ion yang terionisasi secara parsial seperti > COOH, OH, dan NH2 dikenal sebagai resin penukar yang lemah. Tingkat ionisasinya dapat diketahui dengan mentitrasi resin dengan menggunakan basa (Khopkar, 2003).

Resin penukar ion dapat didefinisi sebagai senyawa hidrokarbon terpolimerisasi, yang mengandung ikatan hubung silang (crosslinking) serta gugusan-gugusan fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan. Sebagai zat penukar ion, resin mempunyai karakteristik yang berguna dalam analisis kimia, antara lain kemampuan menggelembung (swelling), kapasitas penukaran dan selektivitas penukaran. Penggunaannya dalam analisis kimia misalnya untuk menghilangkan ion-ion pengganggu, memperbesar konsentrasi jumlah ion-ion renik, proses deionisasi air atau demineralisasi air, memisahkan ion-ion logam dalam campuran dengan kromatografi penukar ion (Mahmudi, 2008).

IV. Hasil PengamatanA. Data Pengamatan

1. Penentuan Kapasitas Resin Penukar Anion

PerlakuanHasil Pengamatan

1. Resin penukar anion dipanaskan selama 15 menit

2. 1 gram resin kering + air suling

3. Resin ditetesi dengan NaNO3 0,25 M melalui corong pisah

4. Ditampung dalam erlenmeyer

5. Dititrasi dengan larutan standar AgNO3 + indikator kromatResin kering

Sampel menetes melewati kolom resin dan menjadi efluen yang akan ditirasi

Larutan berwarna bening, setelah dititrasi terdapat endapan Ag2CrO4 yang berwarna putih. Volume AgNO3 yang diperlukan 6,2 mL.

Reaksi yang terjadi

INCLUDEPICTURE "file:///C:\\Users\\PRAZTT~1\\AppData\\Local\\Temp\\msohtmlclip1\\01\\clip_image007.gif"

INCLUDEPICTURE "file:///C:\\Users\\PRAZTT~1\\AppData\\Local\\Temp\\msohtmlclip1\\01\\clip_image007.gif"Na+ NO3-OH- H+

INCLUDEPICTURE "file:///C:\\Users\\PRAZTT~1\\AppData\\Local\\Temp\\msohtmlclip1\\01\\clip_image008.gif"

INCLUDEPICTURE "file:///C:\\Users\\PRAZTT~1\\AppData\\Local\\Temp\\msohtmlclip1\\01\\clip_image008.gif"R+ OH- + Na+ NO3 R+ NO3- + Na+ OH- (efluen)

2NaOH + K2CrO4 Na2CrO4 + 2KOH

Na2CrO4 + AgNO3 Ag2CrO4 + NaNO3 Endapan

Penentuan Kapasitas :

C = = = 3,1 g/ml

2. Pemisahan ion logam Zn dan Mg dalam campuran

- Penentuan konsentrasi Zn

PerlakuanPengamatan

1. 25 ml efluent diencerkan menjadi 100 ml

2. Ditambah buffer pH 10 (2 ml)

3. Ditambah indikator EBT

4. Dititrasi dengan larutan standar EDTA 0,1 MLarutan berwarna bening

Larutan berwarna merah anggur

Larutan berwarna biru

- Penentuan konsentrasi Mg

PerlakuanPengamatan

1. 25 ml efluen diencerkan menjadi 100 ml dengan aquades

2. Ditambah buffer pH 10 (2 ml)

3. Ditambah 2 tetes indikator EBT

4. Dititrasi dengan larutan standar EDTA 0,1 MLarutan berwarna bening

Larutan berwarna merah anggur

Larutan berwarna biru

EDTA dapat berkoordianasi dengan sebuah logam melalui gugus dan nitrogen dan 4

a. Zn

1 mol EDTA = 1 mol Zn

(M.V) EDTA = (M.V) Zn2+0,1 x 24 ml = MZn x 25 ml

M Zn = 0, 096 Ma. Zn

1 mol EDTA = 1 mol Zn

(M.V) EDTA = (M.V) Zn2+0,1 x 24 ml = M Zn x 25 ml

M Zn = 0, 096 M

C. Pembahasan

Istilah pertukaran ion secara umum diartikan orang sebagai pertukaran dari ion-ion bertanda muatan listrik sama, antara suatu larutan dan suatu badan (bahan) yang padat serta sangat tidak dapat larut, di mana larutan itu bersentuhan, zat padat itu harus mempunyai struktur molekul dan terbuka, dan permeabel.

Resin penukar ion adalah suatu senyawa polimer tinggi organik dimana terdapat gugusan fungsional yang mengandung ion-ion yang dapat ditukar. Kalau ion yang dapat ditukar itu adalah kation, maka resin disebut resin penukar kation (cation exchange resin), tetapi bila yang dipertukarkan adalah anion, maka disebut resin penukar anion (cation exchange resin).

Bahan resin penukar ion merupakan suatu jaringan hidrogen tiga dimensi yang lentur dan mengikat sejumlah besar gugus yang dapat diionkan. Dan jaringan hidrokarbon yang banyak digunakan saat ini adalah hasil kopolimerisasi antara stirena dan divinilbenzena, polimer yang dihasilkan mempunyai ketahanan terhadap oksidasi dan reduksi serta tahan terhadap goncangan mekanik. Maka berdasarkan hal tersebut untuk menentukan kapasitas resin penukar ion pada percobaan ini, resin penukar ion yang digunakan harus cukup terangkai silang sehingga kelarutannya dapat diabaikan, harus cukup hidrofilik sehingga memungkinkan difusi ion-ion melalui struktur dengan laju yang terukur dan berguna, resin menggunakan cukup banyak gugus penukaran ion yang dapat dicapai dan harus stabil, dan resin yang sedang mengembang harus lebih besar rapatannya dari pada air.

Kapasitas pertukaran ion total dari suatu resin bergantung pada jumlah total gugus-gugus aktif ion persatuan bobot bahan dan semakin banyak jumlah ion-ion itu, maka kapasitasnya semakin besar. Kapasitas total pertukaran ion biasanya dinyatakan sebagai mili-ekuivalen per gram penukar ion.

Pada percobaan penentuan kapasitas penukar ion dengan penukar anion digunakan resin anion berbentuk zeroit 225 dalam bentuk klorida. Mula-mula resin dimasukan dalam kolom resin dan kemudian ditambahkan air suling (aquades) setinggi 1 cm di atas permukaan resin penambahan air ini bertujuan agar resinmengembang sehingga ion yang berada pada resin akan diaktifkan dan mudah dipertukarkan dengan ion lawan.Resin bersifat hidrofilik (menyukai air) sehingga ion-ion pada resin akan bergerak bebas dalam pori-pori yang terisi air.

Penambahan eluent pada kolom melalui corong pisah harus sama kecepatan penetesan kolom resin (influent) yaitu dengan kecepatan 2 ml per menit. Hal ini bertujuan agar mendapatkan proses pertukaran ion yang efektif karena laju alir mempengaruhi proses ini. Jika keduanya memiliki kecepatan alir yang yang berbeda maka akan berpengaruh terhadap konsentrasi effluennya sehingga hasil yang diperoleh kurang efektif. Dan jika laju alir eluent lebih lambat dari pada laju alir influent maka cairan yang berada dalam kolom resin akan turun ke bawah dan resin akan mengering. Hal ini tidak bisa dibiarkan terjadi karena jika resinnya kering maka ion-ion yang terdapat pada resin tidak dapat dipertukarkan dengan ion-ion pada efluen karena akan memberi peluang masuknya gelembung-gelembung udara ke dalam kolom sehingga proses pertukaran menjadi tidak efektif.

Namun kecepatan aliran efluen menjadi kendala dalam percobaan ini. Saat terjadi proses elusi, cairan yang berada dalam kolom resin dikeluarkan dengan kecepatan tertentu yang berpengaruh pada pengikatan kation oleh resin. Ketepatan mengatur kecepatan aliran efluen 2 tetes/detik sulit dilakukan, sehingga menyebabkan ketidakakuratan dalam melakukan hasil yang diperoleh.

Eluen (NaNO3) dijadikan sebagai umpan, pada saat dialirkan ke dalam kolom resin terjadi gaya difusi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah mampu mendorong ion-ion OH- yang terkandung pada permukaan resin, sehingga resin penukar anion dapat mempertukarkan ion-ion OH- dengan anion-anion lain secara ekivalen. Pada perlakuan ini resin penukar anion ditambahkan larutan standara AgNO3 sehingga kesetimbangan bergeser dimana komplek anion terurai menjadi kationnya kembali sehingga lepas dari resin. Di mana efluen yang diidentifikasi dengan penambahan indikator kalium kromat diperoleh larutan berwarna bening dan setelah dititrasi menghasilkan endapan AgNO3 yang berwarna putih dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

2R+ Cl- + NaNO3 2R+ NO3- + NaCl

Dan berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh kapasitas resin penukar anion adalah sebesar 1,5 mek/gram.

Pada penentuan kapasitas resin kation digunakan Na2SO4 sebagai eluen yang dialirkan melalui corong pisah. Eluen ini akan mengalami pertukaran ion dengan resin, dimana yang dipertukarkan adalah ion positifnya. Dan setelah semua effluent diperoleh, selanjutnya dititrasi dengan larutan basa, dalam hal ini digunakan NaOH 1 M, yang sebelumnya telah ditambahkan dengan indicator PP. Dititrasi dengan basa karena effluent yang dihasilkan merupakan suatu asam kuat yaitu H2SO4. Dan setelah dititrasi maka kapasitas resin dapat ditentukan. Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh kapasitas resin penukar kation sebesar 1,6 mek/gram, dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

R-H+ + Na2SO4 R-Na+ + H2SO4

Pada percobaan terakhir yaitu pemisahan ion logam Zn dan Mg dalam campuran. Ketika 25 ml efluen diencerkan menjadi 100 ml dan ditambah buffer pH 10 maka akan menghasilkan larutan berwarna bening dan kemudian ditambah indikator EBT menghasilkan larutan berwarna merah anggur. Dan setelah dititrasi dengan larutan standar EDTA larutan berwarna biru. Pada saat dielusi ulang antara logam Zn dan Mg diketahui bahwa yang akan keluar sebagai effluent terlebih dahulu adalah logan Mg, dan yang tertinggal atau yang masih terikat pada resin yaitu logam Zn. Hal ini terjadi karena didasarkan kereaktifan dari masing-masing logam. Dimana diketahui bahwa logam Mg lebih reaktif dari pada logam Zn. Sehingga Mg akan bereaksi terlebih dahulu dengan eluen. Dan selanjutnya Zn dielusi ulang setelah Mg terelusi. Pada percobaan ini dipeoleh konsentrasi logam Zn adalah 0,096 M sedangkan konsetrasi logam Mg adalah 0,094 M

V. KesimpulanBerdasarkan tujuan, hasil pengamatan dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Resin penukar ion merupakan polimer tinggi organik yang mengandung gugus-gugus fungsional ionik dan merupakan salah satu metode pemisahan zat di mana terjadi penggantian suatu ion yang terikat pada resin dengan ion lain.

2. Kapasitas resin penukar anion yang diperoleh adalah sebesar 1,5 mek/gram dan kapasitas resin penukar kation sebesar 1,6 mek/gram.

3. Konsentrasi logam Zn yang diperoleh adalah 0,096 M sedangkan konsentrasi logam Mg adalah 0,094 M.

DAFTAR PUSTAKAAntara, I.K. et al. 2008. Kajian Kapasitas Dan Efektivitas Resin Penukar Anion Untuk Mengikat Klor Dan Aplikasinya Pada Air. FMIPA Universitas Udayana. Bukit Jimbaran. Jurnal Kimia 2 (2), Juli 2008 : 87-92

Bahti H. 1998. Kromatografi. Universitas Padjajaran : Bandung.

Khopkar, S.M. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press. Jakarta.