ppt penukar ion

8/16/2019 ppt penukar Ion

1/38

Materi Sintesis Anorganik

“ Penukar Ion ”

Jurusan Kimia FMIPA UNNES

Oleh kelompok 4:Siska Shelvia DevianiDuwanda AnwaristiawanNoor Afah


2/38

Pertukaran ion merupakan suatu metode yang digunakan untuk memisahkan ion-ion yang

tidak dikehendaki berada dalam larutan, untukdipindahkan kedalam media padat yang disebutdengan media penukar ion, dimana media penukarion ini melepaskan ion lain kedalam larutan.

Sedangkan untuk alatnya disebut ion exchanger.

Alat Penukar Ion


3/38

Proses dimana satu bentuk ion dalam senyawadipertukarkan untuk beberapa bentuk yaitu kationditukar den!an kation dan anion ditukar den!ananion"

Proses reversibel dan dapat dire!enerasi atau diisi

den!an ion#ion yan! diin!inkan melalui pen$u$ianden!an ion#ion yan! berlebih"

Contoh :Proses pen!ambilan ion kalsium %&a'() ion besi

%*e'() dan ion ma!nesium %+!'() dari air yan!

ditukar den!an ion sodium %Na() dariresinproses pelunakan air di rumah"

Pemurnian air

pemisahan lo!am

Pemekatan larutan"

Pertukaran Ion


4/38

Contoh penukar ion,esin penukar ion%pori#porinya yan! berun!si dan polimer!el)-eolit+onmorilonit&lay

.anah humus"

Bentuk penukar ion:Penukar kation yaitu pertukaran ion yan!bermuatan positi %kation)

Penukar anion yaitu pertukaran ion yan!bermuatan ne!ati %anion)"Pertukaran amoter yaitu dapat melakukanpertukaran baik kation maupun anion se$arasimultan"


5/38

Senyawa hidrokarbon terpolimerisasi, yangmengandung ikat-silang (crosslinked) serta gugusfungsi yang mempunyai ion-ion yang dapatdipertukarkan.

Resin penukar ion yang terbuat dari styrenediviniylbenzena (SDVB) yang diaktifkan dengan

beberapa bahan kimia:

Gugus sulfonat dan ditempeli ion H+ atau ion Na+,Gugus amonium kuartener dan ditempeli ion Cl- atau OH-.

Resin Penukar Ion


6/38

,esin men!andun! kation /(

akandipertukarkan den!an kation A(

dalam larutan" 0ation A( dan /( akan terdiusi karena perbedaankonsentrasi antara resin dan larutan"

,eaksi pertukaran ion :

Pertukaran ion akan berlan!sun!sampai kesetimban!an di$apai

A , / / , A+ − + + − +

+ +1

+ekanisme


7/38

PrinsipPertukaran Ion


8/38

.ahapan Penukar Ion


9/38

Sifat-sifat resin penukar ion :

20apasitas penukar ion

2Selektivitas

2Dera3at &ross#linkin!

2Porositas20estabilan

“


10/38

2 Karakteristiknya:

kemampuan men!!elembun!%swellin!)

kapasitas penukaran ion

Adanya selektivitas dalam penukaran

ion"

2 Selektitas penukar ion

ter!antun! pada struktur kimia : ukuran 3ari#3ari ion

besarnya muatan atau

strukturnya"


11/38

Contoh tipe ion yang dapat diikat ke penukarion adalah:

5( %proton) dan O5# %hidroksida)Ion monoatomik bermuatan tun!!alseperti Na( 0 ( atau &l#"Ion monoatomik bermuatan dua seperti&a'( atau +!'("

Ion anor!anik poliatomik seperti SO4'# atau PO46#"

/asa or!anik biasanya molekul yan!men!andun! !u!us un!si amino N,'5(

Asam or!anik serin! molekulnyamen!andun! !u!us un!si #&OO# %asamkarboksilat)/iomolekul yan! dapat diionisasi sepertiasam amino protein dan seba!ainya"


12/38

2 .ahun 7896 telah berhasil mensintesa senyawapenukar ion yaitu aluminum silikat yan! dikenalseba!ai eolit dan mulai dikomersilkan"-eolit alam dapat dipakai untuk pelunakan air"

,eaksi yan! ter3adi seba!ai berikut:Na'Al'Si6O79 (&a&O6 &aAl'SiO79(Na'&O6

2 Penukar ion bentuk anor!anik mempunyai

kapasitas yan! rendah dan $ukup sensititerhadap suhu dan p5"

Proses Pembuatan Resin


13/38

2 Pada tahun 786; seoran! kimiawan In!!ris /asil "Adams memper$ayai pada


14/38

2 /eberapa tahun kemudian dibuatlah penukar ion daripolimerisasi styrene (divinyl benenestyrena divinilbernena %SD>/) reaksi kopolimerisasi"

2 Dibuat variasi porositas seba!ai siat fsik %sb!matriks) dera3at ikat silan! : perbandin!an D>/ danstyrena"

2 Dera3at ikat silan! ? makin kuat @ makin tak larutkuran! berpori @ kuran! men!emban! %swellin!)"

2 Dera3at ikat silan! makin berpori makin mudahlarut B men!emban!

2 +emasukkan !u!us un!si %anion B kation) ke dalampolimer yan! terbentuk


15/38


16/38

2 Polimer yan! diperoleh dalam bentukbon!kahan besar di!rindin! ataudihaluskan hin!!a men$apai ukuranpartikel yan! ke$il dan luaspermukaannya besar"

2 Ditambah a!en pendispersi sepertipolyvinyl alkohol selama prosespolimerisasi 5asilnya berupa manik#manik putih seperti mutiara yan! ke$ildan prosesnya dikenal seba!aipolimerisasi "

2 ,esin ada 3u!a yan! dibuat dalam bentukmembran dibuat den!an ikat silan!resin yan! tin!!i yan! akan dilewati ion#ion tetapi tidak untuk air hal ini yan!serin! di!unakan pada elektrodialisa"


17/38

•Pertukaran terjadi secara kontinyu sampai

resin telah jenuh dengan ion yang ditukarkan Breakthrough capacity ( atau time) maka

perlu diregenerasi dengan asam atau basa.

•Resin bekerja secara fisik dan kimiawi.

•Kapasitas pertukaran resin :

Jumlah total ekivalen dari proton atau

hidroksil (gugus yang ada pada resin) yang

digantikan per volum perberat resin.

Ditentukan oleh jumlah dan kekuatan gugus

ionik pada resin.


18/38

2 .h 786; diperkenalkan resinpenukar ion untuk Cater sotenin!%&a'(and +!'() dan deionisasi

2 Demineralisasi air

2 Dealkalinasi air

2 Pen!hilan!an warna pada larutan!ula

2 ,e$overy uranium dari larutan

Aplikasi


19/38

Aplikasi : Cater sotenin!

Cater sotenin! den!anpertukaran ionmelibatkan penukar

kation di mana reaksiberikut ter3adi untukmen!!antikan ion

kalsium den!an ionnatrium"


20/38

Aplikasi : Demineralisasi

2 Pada lan!kahpertama resinpenukar kation %5()untuk ion kation

seperti 0 ( &a'( Na("Pada lan!kah keduaresin penukar anion%O5#) seperti ion &l#

PO4'#" Ion#ionhidro!en dan hidroksilyan! masuk ke airber!abun!

membentuk air"


21/38

Contoh Resin Penukar Ion

http://www.lplc.com/misc/ionexbg.htm


22/38

Dalam usaha untuk men!improvisasi dari selektiftasresin penukar ion beberapa a!en pen!ompleks danpen!kelat diban!un ke dalam struktur resin"

/eberapa elektroda ion selekti men!!unakan resintipe ini" 3ika ikat#silan! 79 bentuk resin biasanya $air"

Di bawah ini diberikan beberapa $ontoh strukturresin"

Kompleks an Kelat Resin

(a)

(b)

(c)


23/38

• Gambar (a, kiri) menunjukkan resin yang selektifuntuk ion kalium,

• Gambar (b, tengah) yaitu hidroquinolin yangdigunakan untuk beberapa ion dengan

selektivitasnya didasarkan pada pH dari fase elusi.• Gambar (c, kanan) digunakan untuk pemurnian

air. esin ini dapat digunakan untuk membunuh bakteri gram positif dan bakteri gram negatif dan beberapa virus.


24/38

!enis Resin Penukar Ion

Tipe

resin

Gugus

fungsi

Nama

dagang

Selektivitas

Katin!

Asam

kuat

Asam sulfnat!

"#S$%#&'

Permutit (Purlit )#*++,ulite )#-+

,.e/ 0+ Am1erliteI" #*-+

Ag'2"1'2)s'2K'2N&3'2Na'2&'

2 4i'

5n-' 2 )u-' 2 Ni-' 2 )-'

Katin !

Asamlema6

Asamkar1ksilat!

"#)$$#&'

Permutit + Am1erlit I")#0+

&' 22Ag'2 K' 2Na'24i'8

&'22Fe-'29a-'2Sr -'2 )a-' 2Mg-'

Anin!

9asakuat

In amniumkuartener!

:"#)&-N;)&%


25/38

2 ,esin penukar kation men!andun! !u!us SO65 3enis asam kuat atau !u!us &OO5 3enis asam

lemah"

2 Proton dari !u!us tersebut dapat ditukar den!an

kation lain:n,SO6#5( ( +n( %,SO6)n+ ( n5(

n,&OO#5( ( +n( %,&OO)n+ ( n5(

dimana , adalah !u!us or!anik dari resin"

2 ,esin kation dalam bentuk 5( tetapi bentuk inidapat di ubah men3adi bentuk Na den!anmenambahkan !aram# Na ion Na( akan

men!alami pertukaran den!an kation 5(

Resin Penukar Kation


26/38

2 ,esin penukar kation asam lemah beker3apada p5 sekitar p5 ; 74"

2 /ila p5 dibawah ; maka resin akanEmenahanF proton terlalu kuat untukpertukaran kation hal ini berlaku 3u!auntuk pen!ambilan kation dari basa yan!

san!at lemah kuran! sempurna" (analogdengan reaksi asam lemah / basa lemah yang tidak sempurna.)

2 ,esin asam lemah untuk pemisahan basa

kuat atau at ionik multiun!si sepertiprotein sedan!kan resin asam kuat untukpemisahan yan! lebih kompleks


27/38

2 ,esin penukar anion men!andun! !u!us anion

hidroksil %O5#)2 !u!us basa kuat yaitu !u!us amonium

kuartener atau !u!us basa lemah yaitu !u!usamine" Gu!us#!u!us tersebut akan ditukaroleh anion lain"

n,N,6(O5# ( An# %,N,6)nA ( nO5#

n,N56(O5# ( An# %,N56)nA ( nO5#

2 Pertukaran basa kuat biasanya pada kisaranp5 9 7' sedan!kan untuk pertukaran basa

lemah pada kisaran p5 9 # 8 "2 ,esin basa lemah untuk pemisahan asam kuat

dan resin basa kuat untuk pemisahan yan!lebih luas "

Resin Penukar Anion


28/38

@ Karena per1edaan afinitas in

ditentukan le6 muatan in dan ari#ari in8@ Misal ! "#& ' Na' B "#Na' ' &' afinitas Na 2 & dan Na dapat digantikan le6 )a

"#Na' ' )a-' B "#)a' ' Na'

@ Aturan umum untuk afinitas pertukaran in !

C Pada knsentrasi renda6 dan temperatur kamarD tingkatpertukaran 1ertam1a6 dengan 1ertam1a6na valensi >muatan dari penukar in8 Na' )a-' 4a%' T63'

Pada knsentrasi renda6D temperatur kamarD dan valensiknstanD tingkat pertukaran 1ertam1a6 dengan

1ertam1a6na nmr atm > ari#ari pada penukar in8 4i' Na' K' N&3' "1' )s' Ag' 9e-' Mn-' Mg-' 5n-' )u-' Ni-' )-' )a-' Sr -' 9a-'

Reaksi Pertukaran Ion


29/38

Pada konsentrasi tin!!i perbedaan potensial

pertukaran ion pada valensi yan! berbeda %Na( &a'( ) berkuran! dan dalam beberapa ba!ianberlawananB sebaliknya" 5al ini men!apa resin dapatdire!enerasi"

Pada temperatur tin!!i dalam media nonakuose%tidak berair) atau pada konsentrasi tin!!i potensialpertukaran ion pada muatan yan! serupa hampirsama dan reversibel"

Potensial pertukaran dari beberapa ion relati dapat

didekati dari koefsien aktivitasnya yaitu koefsienaktivitas lebih tin!!i pertukarannya lebih besar"


30/38

Potensial pertukaran dari ion 5( dan O5# berubah sekaliden!an siat !u!us un!si dan ter!antun! padakekuatan asam atau basa yan! terbentuk diantara!u!us un!si dan ion 5( atau O5# lainnya" Asam ataubasa lebih kuat potensial pertukarannya lebih rendah"

Hntuk pertukaran basa lemah tin!kat pertukarannyaadalah

O5# ? SO4'# ? &rO4'# ? sitrat ? tatrat ? NO6# ? AsO4# ?

PO4'# ? +oO4'# ? asetat J I# J/r# ? &l# ?*#

Hntuk basa kuat tin!kat pertukaran umumnya samake$uali untuk O5#"


31/38

# Pu4(??=a6( ? &e6( ? Pr6( ?


32/38

2 Dipen!aruhi oleh selektivitas ion misalnya:

kompetisi antara ion Na( dan =i( pada resin di!ambarkanseba!ai berikut:

,#Na( ( =i( ,#=i( ( Na(

2 0onstanta kesetimban!an disini sama den!an koefsienselektivitas 0 men!!ambarkan selektivitas relati resinuntuk ion =i( dan Na( 0 Na=i

2 0 Na=i J LNa(ML=i(M, B L=i(MLNa(M,2 5ar!a koefsien selektiftas dihitun! dari per$obaan"

2 Selektivitas relati untuk ion tertentu bertambah den!anbertambahnya ikat silan!"

2 Se$ara umum pertukaran ion lebih suka men!ikat ion yan!bermuatan besar 3ari#3ari hidrat besar dan bertambahnyapolarisabilitas"

Kesetimbangan PertukaranIon


33/38

!ika resin telah jenuh dengan ion yang ditukarkan, makadapat diregenerasi.

"isal# resin jenuh dengan $a% (&$a%), maka $a% dapat

dilepas dengan menambah asam dgn konsentrasi yanglebih besar.

&$a% % H% ('$)&H% % $a%

esin anion ( &l) diregenerasi dengan basa $aH

&l& % H& ('$) &&* &H& % l&

esin dapat dipakai kembali.

Regenerasi Resin


34/38

+emampuan resin untuk menukarkan ionnya jumlah ion ygdapat ditukarkan persatuan volum atau berat.

-engan mengukur kapasitas #

• "emilih resin yg baik harga murah.

• "endesain alat mengukur kerusakan resin

/ntuk kation # 0 1 2 meq3m4 untuk anion # 5 1 0 meq3m4

-itentukan dengan cara titrasi

Kapasitas Pertukaran Ion


35/38

Faktor yang mempengaruhi pertukaran ion!*8 p&

-8 KeHepatan alir %8 Knsentrasi in terlarut38 Tinggi > umla6 media penukar in08 Su6u

Faktor yang mempengaruhi kerusakan resin:*8 $ksidasi ;k6ususna le6 )l- dan nlarutan ang tinggi tekanan terusmenerus8


36/38

"A# $A%& P'R#( )IP'R"A*IKA%+

7"an!an membuan! resin yan! telah di!unakan"Karena resin dapat diregenerasi beberapa kali "0umpulkan resin dalam wadah tertutup untukmen3a!a kelembabannya dan 3ika sediaannya ba!usdapat dikumpulkan dire!enerasi ke bentuk ionik yan!diin!inkan oleh $ara penukar bat$h"

'"Pre#swell %sebelum men!emban!) butir#butir resinsebelum dimasukkan kolom" /utir#butir resinmen!emban! 3ika diletakkan dalam air khususnyaakan men!emban! ' sampai 4"

ika ikat silan! besar maka resin kuran!men!emban!" ,endam resin dalam air beberapamenit atau sampai volume butiran men!emban! laluhentikan" Pada saat ini udara 3u!a akan ter3ebak danhal ini akan mempen!aruhi kualitas pa$kin! kolom"


37/38

6" Hntuk pemisahan kromato!raf ion yan! palin!baik di!unakan butiran resin den!an diameteryan! sama" Semakin ke$il butiran resin makapertukaran akan lebih $epat dan hasilnya akanmen!uran!i waktu diusi ion serta men!hasilkan

pun$ak pita yan! tidak lebar"/utiran den!an beberapa ukuran dapatdi!unakan untuk model pertukaran bat$h pada!u!us ion sebab $ara ini tidak memerlukanwaktu pemisahan seba!ai salah satu aktor"


38/38

thanks for the attention

ppt penukar ion

Documents