TUGAS MAKALAH
Implementasi Proses Dan Reaksi Pertukaran Ion Dalam Proses Desalinasi Air Laut Dosen Pengampu : Rr. Dina Asrifah, ST.,M.Sc.
Disusun oleh : Zahra Nandita / 114210031 B. Prasanna Yefta Muliaari / 114210043
Ghina Zabrina / 114210056
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
YOGYAKARTA 2023
BAB I PENDAHULUN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan utama yang digunakan seluruh manusia untuk kegiatan sehari-hari maupun dikonsumsi. Air yang dapat dikonsumsi tentunya adalah air bersih yang berasal dari tanah, air sungai, air danau atau air rawa. Air bisa digunakan harus memiliki ciri tidak berwarna, tidak bau, tidak berasa, dalam keadaan bersih dan tidak tercemar. Zat pencemar dapat berasal dari limbah rumah tangga maupun limbah hasil industri yang menyebabkan kualitas air semakin rendah, sehingga candanagan untuk air bersih akan semakin menurun. Air yang sudah tercemar dapat dimanfaatkan kembali dengan cara daur ulang dengan proses pemurnian air
Di Indonesia sendiri merupakan sebuah negara dengan jumlah kepulauan terbanyak di dunia. Pada 2021, Indonesia dengan resmi memiliki 17.000 jumlah pulau yang membentang dari Sabang hingga Merauke dan menjadi salah satu negara dengan garis pantai terpanjang di dunia sekitar 81.000 km. Dapat dipastikan bahwa Indonesia memiliki wilayah perairan lebih banyak 62% daripada wilayah daratan. Daerah pesisir tentunya memiliki ketersediaan jumlah air yang sangat banyak. Namun, kualitas air tawar di daerah tersebut kurang baik untuk memenuhi kebutuhan. Mulai dari kandungan ion-ionnya, pH dan salinitas, membuat air laut tidak dapat langsung bisa dikonsumsi secara langsung.
Kelangkaan air bersih di daerah pesisir ini dapat diatasi dengan mengolah air laut menjadi air tawar atau yang sering disebut dengan metode desalinasi air laut. Dengan adanya desalinasi air laut ini, kita dapat mengidentifikasikan kandungan ion dan juga salinitasnya.
Metode desalinasi sendiri memerlukan biaya yang cukup mahal untuk menghasilkan air laut menjadi air tawar yang dapat dikonsumsi, oleh karena itu perlu adanya cara desalinasi yang murah dan mudah dilakukan.
1.2 Tujuan dan Manfaat
a. Mampu mengidentifikasi garam terlarut dan ion yang ada di dalam air laut
b. Mampu mengidentifikasi dan cek ion-ion yang dapat mengalami pertukaran ion dari daftar kemampuan penyerapan ion
c. Mampu menerangkan dan menggambarkan proses pertukaran ion yang terjadi.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Proses terjadinya pertukaran ion (ion exchange) antara kation-kation dalam material penukar ion dengan anion-kation yang terdapat pada larutan disebut proses pertukaran ion.
Prinsip dari reduksi kadar garam dengan cara ini ialah terjadinya pertukaran ion antara kation-anion yang ada dalam larutan dengan kation-anion yang terdapat dalam material penukar ion (ion exchange media). Proses pertukaran ion ini tidak menyebabkan perubahan struktur fisik penukar ion (Poewadio, 2004). Penukar ion merupakan bahan padat, yang mengandung bagian aktif dengan ion-ion yang dapat dipertukarkan. Pertukaran ion dengan menggunakan tanah lempung sangat efisien dalam menurunkan kadar logam berat didalam air laut dan juga dinilai ekonomis karena tanah lempung merupakan resin alami yang mudah didapat dan banyak tersedia di alam (Khairunnisa, 2015).
Lempung mengandung monmorilonit cukup besar, sehingga diperkirakan dapat digunakan sebagai penukar ion yang efisien, terlebih setelah dilakukan pengaktifan fisika maupun pengaktifan kimia. Celah dan saluran dalam struktur yang terjadi memungkinkan suatu molekul yang mungkin melewatinya dapat terperangkap di dalamnya. Sifat-sifat ini yang menjadikan mineral lokal lempung dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekul dan sebagai penukar ion (Sunardi dkk, 2012). Selain itu Tanah lempung memliliki pori-pori yang dapat dilewati oleh air, ketika air laut yang mengandung ion Cl- (Cl--Air Laut) dilewatkan pada tanah lempung teraktivasi (Tanah Lempung-OH-), maka ion Cl- didalam air laut akan menggantikan ion OH dari tanah lempung sehingga ion Cl- akan berikatan pada tanah lempung (Cl--Tanah Lempung) dan ion OH- akan berikatan pada air laut (OH--Air Laut). Hal ini disebabkan ion OH- berikatan lebih lemah dengan tanah lempung dibandingkan ion Cl-. Kemampuan tanah lempung untuk dapat mempertukarkan dan mengikat anion, seperti halnya kation tergantung pada hidratasi dan valensi ion-ion yang ada (Sutanto, 2005).
Prinsip pertukaran ion adalah selektifitas, artinya ion yang mempunyai koefisien selektifitas besar mampu menggantikan ion lain di resin yang koefisien selektifitasnya lebih kecil. ion OH- yang ada didalam tanah lempung memiliki selektifitas yang lebih kecil dari pada ion Cl-, hal inilah yang menyebabkan ion Cl- dapat menggantikan ion OH- yang ada didalam tanah lempung. Anion basa kuat sering dipergunakan dalam mengambil ion- ion yang bermuatan negatif. Anion basa kuat ini dapat dioperasionalkan pada kondisi hidroksida (R+, Cl-). Apabila anion basa kuat dioperasionalkan pada kondisi hidroksida (R+, OH-), maka anion basa kuat ini dapat mengambil hampir seluruh jenis ion negatif dan
pada proses regenerasi nya menggunakan larutan natrium hidroksida (NaOH), sedangkan anion basa kuat dioperasionalkan pada kondisi klorida (R+, Cl-) maka ion-ion negatif yang dapat diambil seperti sulfat dan nitrat, dan pada proses regenerasinya menggunakan larutan garam (NaCl), sedangkan untuk anion basa lemah dipergunakan untuk mengambil asam-asam seperti asam klorida (HCl) atau asam sulfat (H2SO4). Dan pada proses regenerasinya menggunakan larutan natrium hidroksida (Na-OH), ammonium hidroksida (NH4OH) atau natrium karbonat (Na2CO3) (Pujiastuti, 2008).
Media penukar ion sering disebut dengan resin. Terdapat 4 jenis resin yang sering dipergunakan dalam pengolahan air :
a. Resin kation asam kuat terbuat dari plastik atau senyawa polimer yang direaksikan dengan beberapa jenis asam seperti asam sulfat, asam posphat, dan sebagainya.
Resin kation asam kuat ini mempunyai ion hydrogen (R-, H+), de-ngan adanya ion H+ yang bermuatan positif maka resin ini sering dipergunakan untuk mengambil ion- ion yang bermuatan positif. (Montgomery, 1985 dalam Pujiastuti, 2008)
b. Resin kation asam lemah terbuat dari plastik atau polimer yang direaksikan dengan group asam karbonik dengan de-mikian Group (COOH-) sebagai penyu-sun resin.
Resin kation asam lemah di-perlukan kehadiran alkalinitis untuk mele-pas ion hidrogen dari resin. (Montgomery, 1985 dalam Pujiastuti, 2008).
c. Resin anion basa kuat terbuat dari plastik atau polimer yang direaksikan dengan gugus senyawa amine atau amonium. Dua jenis resin basa kuat yang se-ring dipergunakan dalam pengolahan air atau air limbah adalah resin yang mempunyai tiga gugus metil sebagai berikut :
Resin anion basa kuat merupakan resin yang sering dipergunakan dalam mengambil ion-ion yang bermuatan negatif. Pada operasionalnya resin anion basa kuat ini dapat dioperasionalkan pada kondisi hidroksida (R+.Cl-). Apabila resin anion basa kuat dioperasionalkan pada kondisi hidroksida (R+.OH-), Maka resin anion basa kuat ini dapat mengambil hampir seluruh jenis ion negative (Montgomery, 1985 dalam Pujiastuti, 2008).
d. Resin anion basa lemah dipergunakan untuk mengambil asam-asam seperti asam klorida (HCl) atau asam sulfat (H2SO4) sehingga resin dikenal sebagai pengadsorbsi asam (acid adsorbers) (Montgomery, 1985 dalam Pujiastuti, 2008).
BAB III PEMBAHASAN
Air laut adalah air murni yang di dalamnya terlarut berbagai zat padat dan gas.
Senyawa-senyawa yang terlarut secara kolektif disebut garam. Dengan kata lain 96,5% air laut berupa air murni dan 3,5% zat terlarut. Banyaknya zat terlarut disebut salinitas.
Salinitas dari berbagai tempat di lautan terbuka yang jauh dari daerah pantai variasinya sempit saja, biasanya antara 34-37 per seribu, dengan rata-rata 35 per seribu. Zat terlarut meliputi garam-garam anorganik. Fraksi yang terbesar dari bahan yang terlarut terdiri dari garam-garam anorganik yang berwujud ion. Enam ion anorganik (klor, natrium, belerang, magnesium, kalsium, dan kalium) merupakan komponen utama (99,28%) berat dari bahan anorganik padat. Empat ion (Bikarbonat, Bromida, Asam borat, Stronsium) menambah 0,71% berat hingga sepuluh ion bersama-sama sebagai zat terlarut dalam air laut (Nybakken, 1992).
Tabel 1.1 Komponen zat terlarut dalam air laut
(Sumber : Pujiastuti, 2008)
A. Resin anion basa kuat merupakan resin yang sering dipergunakan dalam mengambil ion-ion yang bermuatan negatif. Apabila resin anion basa kuat dioperasionalkan pada kondisi hidroksida (R+.OH-), Maka resin anion basa kuat ini dapat mengambil hampir seluruh jenis ion negative
B. Resin kation asam kuat mempunyai ion hydrogen (R-, H+), de-ngan adanya ion H+ yang bermuatan positif maka resin ini sering dipergunakan untuk mengambil ion- ion yang bermuatan positif.
Proses Pertukaran Ion
Berikut merupakan kemampuan dari resin dalam melakukan penyerapan ion positif dan ion negatif :
1. Kemampuan penyerapan ion positif : Ba2+ > Pb2+ > Sr2+ > Cr2+ > Ni2+ > Ca2+ > Co2+ >Zn2+ >
Mg2+ > Ag+ > K+ > Na+ > H+
2. Kemampuan penyerapan ion negatif : SO42- > I- > NO3- > CrO42- > Br- > Cl- > OH
Dari table diatas, diketahui bahwa Air laut mengandung ion Kalsium (Ca2+), Sulfat (SO42-), Klor (Cl-), Natrium (Na+), Magnesium (Mg2+), Kalium (K+), Bromida (Br-), dan Stronsium (Sr2+). Berdasarkan analisis yang dilakukan antara kandungan ion-ion yang terdapat dalam air laut terhadap kemampuan resin tanah lempung untuk melakukan penyerapan ion positif dan negatif dalam proses ion exchange, dapat dituliskan reaksi penukaran ionnya, sebagai berikut :
OH- pada Tanah Lempung + Cl- pada Air Laut → Cl- pada Tanah Lempung + OH- pada Air Laut Sedangkan berikut merupakan reaksi penukaran ion yang lain :
1. Penukaran Kation (Ion Positif) a. RH+ + Ca2+ → RCa2+ + H+ b. RH+ + Na+ → RNa+ + H+ c. RH+ + Mg2+ → RMg2+ + H+ d. RH+ + K+ → RK+ + H+ 2. Penukaran Anion (Ion Negatif)
a. RH+ + Cl- → RCl- + OH- b. RH+ + Br- → RBr- + OH- c. RH+ + SO42- → RSO42- + OH- d. RH+ + Sr2- → RSr2- + OH-
Gambar 1.1 Diagram Proses Pertukaran Ion
KESIMPULAN
Berdasarkan reaksi desalinasi air laut menggunakan resin alami berupa tanah lempung dapat disimpulkan bahwa anion akan mengikat yang positif (+) dan kation akan mengikat negatif (-). Resin penukar ion digunakan dalam proses pembuatan air mineral dengan pemurnian air laut menjadi air tawar. Setelah dilakukan resin penukar ion dihasilkan effluent yang bebas dari logam-logam berat dan garam-garam laut. Namun, sebagai konsumsi air minum sebaiknya dicek lagi standar baku mutu air hasil desalinasi tersebut. Melalui penelitian ini juga diketahui semakin lama waktu operasi, efisiensi semakin menurun karena tanah lempung mencapai titik jenuh dalam menukarkan ion Cl- dengan OH- yang terkandung dalam tanah lempung, sehingga dapat diperkirakaan saat untuk melakukan regenerasi tanah lempung.
DAFTAR PUSTAKA
Husna, Ismel. 2021. Kemampuan Material Zeolit, Karbon Aktif, dan Lempung Untuk Menurunkan Salinitas Air Laut. FMIPA Universitas Jember.
Khairunnisa, Utami, dkk. 2015. Efisiensi Penurunan Kadar Natrium (Na+) dan Klorida (Cl-) Pada Air Laut Menggunakan Tanah Lempung Dengan Metode Penukar Ion. JOM FTEKNIK, 2(2).
PujiastutI, Caecilia. 2008. Kajian Penurunan Ion (Cl-, SO42-, HCO3-) Dalam Air Laut Dengan Resin Dowex. Jurnal Teknologi Technoscientia, 1(1): 6-13
Sunardi Dkk. 2012. Adsorpsi Limbah Uranium Menggunakan Lempung Hargo Mulyo. Pusat Teknologi Akselerator dan Prosen BahanBATAN. Yogyakarta.
Sutanto, Rachman. 2005. “Dasar-dasar Ilmu Tanah Konsep dan Kenyataan”. Kanisius:
Yogyakarta.
