1 / 30

Ion Exchange

Ion Exchange . Shinta Rosalia Dewi. RESIN PARTICLE AND BEADS. Pertukaran ion. Adsorpsi, dan pertukaran ion adalah proses sorpsi, dimana komponen tertentu dari fase cairan, yang disebut zat terlarut, ditransfer selektif ke bahan insoluble dalam suatu wadah atau dikemas dalam kolom .

josef
Download Presentation

Ion Exchange

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Ion Exchange ShintaRosaliaDewi

  2. RESIN PARTICLE AND BEADS

  3. Pertukaran ion • Adsorpsi, danpertukaran ionadalah proses sorpsi, dimana komponen tertentu dari fase cairan, yang disebut zat terlarut, ditransferselektif kebahaninsoluble dalamsuatuwadahataudikemasdalamkolom. • Pertukaran ion melibatkan transfer massadarilarutankefasapadatan. • Padaadsorpsidanpertukaran ion, ion darifasalarutantertransferkefasapadatan (sorbent) sampai sorbent menjadijenuhatauhampirjenuh. Untukmeregenerasinyadilakukandesorb (pelepasankembali) • Pertukaran ion  ion yang dipindahkandarilarutandipindahkankepenukar ion (exchanger) sehinggaterjadielektronetralitas (jumlahmuatan yang diserap = yang dilepaskan)

  4. Mekanisme • Resin mengandungkation B+akandipertukarkandengankation A+ dalamlarutan. Kation A+dan B+akanterdifusikarenaperbedaankonsentrasiantara resin danlarutan. • Reaksipertukaran ion : • Pertukaran ion akanberlangsungsampaikesetimbangandicapai

  5. Aplikasi • 100 tahunlalu air sadah zeolit • Th 1935  diperkenalkan resin penukar ion untukWater softening (Ca2+ and Mg2+) dandeionisasi • Demineralisasi air • Dealkalinasi air • Penghilanganwarnapadalarutangula • Recovery uranium darilarutan

  6. Aplikasi : Water softening • Water softening dengan pertukaran ion melibatkan penukar kation, di manareaksi berikut terjadi untukmenggantikan ion kalsium dengan ion natrium.

  7. Aplikasi : Demineralisasi • Pada langkah pertama, resin penukarkation(H+) untuk ion kation seperti K+, Ca2+, Na+. Pada langkah kedua, resinpenukar anion (OH-) seperti ion Cl-, PO42-. Ion-ion hidrogen dan hidroksilyang masuk ke air bergabung membentuk air.

  8. Komponenpenukar ion • Fasapadatbermuatanataumatriks . • Fasacair yang mengandungmolekul yang berbedamuatandarimatriks • Larutan (eluan) denganmuatanberbedauntukmencegahinteraksiantarafasacairdanpadat.

  9. Penukar ion • Penukar ion diseimbangkanolehcounterion • Counterioninilah yang akandipertukarkandengan ion lain darilarutan .

  10. Resin • Resin • Polimerorganikatauanorganik yang digunakansebagaipenukarkationatau anion darifasalarutan. • Resin penukar ion umumnya berbentukbutiran gel yang terdiri dari (1) jaringan polimer, (2) gugus fungsional ionik melekatjaringan, (3) counterions, dan (4) pelarut. • Strukturumum • Polymer backbone tidakterlibatdalamikatan • Gugusfungsional / sisiaktifmembentukkompleks anion ataukation

  11. Resin • Penukarkation (asamkuat) danpenukar anion (basakuat) disintesisdarikopolimerisasi stirena dan, divinilbenzena (DVB) • Penukarkation (asam lemah) kadangdisintesisdarikopolimerisasi asam akrilat danasammetakrilat.

  12. Selectivity of Ion Exchange Resins In Order of Decreasing Preference Strong acid cation Strong base anion Barium Iodide Lead Nitrate Calcium Bisulfite Nickel Chloride Cadmium Cyanide Copper Bicarbonate Zinc Hydroxide Magnesium Fluoride Potassium Sulfate Ammonia Sodium Hydrogen

  13. Resin organik • Gugusfungsional • Benzena • Disulfonasi sebagaipenukarkation • Diklorinasi sebagaipenukar anion Cation exchange Anion exchange

  14. Resin anorganik • Silikat (SiO4) • Aluminosilikat • zeolite, montmorillonites • Penukarkation • Zirconium, Tin- phosphate

  15. Resin • Faktorpentingdalampemilihan resin penukar ion : 1. Kapasitaspenukar 2. Selektivitas 3. Ukuranpartikeldandistribusiukuran (flow throughput considerations). 4. Stabilitaskimiadanfisika 5. Regenerasi

  16. Resin • Sifat • Kapasitas • Jumlah ion yang dapatdipertukarkan per unit material • Kapasitaspenukarkation (Proton exchange capacity, PEC) • Selektivitas • Penukarkationatau anion • Kationadalah ion positif • Anion adalah ion negatif • Selektifterhadapbeberapagugusfungsi • Distirbusi ion logambervariasi

  17. Contoh • Sebuah resin pertukaran ion terbuat dari 88% berat stirena dan 12% berat divinilbenzena yang dimodifikasi dengan sulfonasi sebagai resin penukar kation. Perkirakan maksimum kapasitas pertukaran ion dalam resin! • Jawab : • Dianggapberat resin 100 g sebelumsulfonasi

  18. Jawab • Sulfonasipadasetiapcincinbenzena 0,937 mol H2SO4 (M=81,07 g/mol)), sehinggaterjadipenambahanberat (0,937mol)(81,07g/mol) = 76 g • Total berat resin setelahsulfonasi = 100 + 76 = 176 g • Kapasitasmaksimumpenukar ion :

  19. Latihan1 • Perkirakankapasitasmaksimum 200 g penukar ion yang dibuatdarikopolimerisasi 75% berat DVB dan 15% stirenadandimodifikasidengansulfonasi (M H2SO4 = 81,07 g/mol) !

  20. Latihan 2 • Perkirakankapasitasmaksimum 100 g penukar ion yang dibuatdarikopolimerisasi80% berat DVB dan20% stirenadandimodifikasidenganklorinasi!

  21. Kesetimbangan • Untuk pertukaran ion,kita menerapkan hukum aksi massa untuk memperoleh kesetimbangan • Padasaatkesetimbangan • dimana K : koefisienselektivitas molar; c : konsentrasi molar liquid; q : konsentrasi molar penukar ion

  22. Kesetimbangan (con’t) • Jikamuatancounterion = muatan ion yang akandipertukarkanmaka : • K tidaktergantungpada C/Q (total konsentrasiekuivalen) • Di mana x dan y adalahfraksi mol liquid danpenukar ion; z = valensicounterion I

  23. Kesetimbangan (con’t) • Apabilamuatancounterion ≠ muatan ion yang dipertukarkan, maka : • K dipengaruhiolehrasio C/Q danrasiomuatan n • C : total konsentrasiekuivalen (eq/L) larutan; Q : total konsentrasiekuivalen (eq/L) penukar ion

  24. Contoh • Sebuah resin Amberlite IR-120 dengan kapasitas pertukaran ion maksimum 4,90 meq/gresin kering, digunakan untuk menghilangkan ion tembaga dari aliran limbah yang mengandung0,00975M CuS04 (19,5 meq Cu2+ / Llarutan). Diameter pertikel resin berkisar antara 0,2 sampai lebih dari 1,2 mm. Reaksikesetimbanganpertukaran ion reaksi dari divalen-monovalen : miliekuivalen kation dilarutan dan dalam resin tetap konstan. Dan diketahuibahwa data kesetimbangan untuk ion tembaga dengan 19,5 meq/liter larutan :

  25. Contoh • Hitunglahkoefisien selektivitas molar, K, disetiap nilai c untuk Cu2+

  26. Jawab

  27. Latihan 3 • Sebuah resin penukarkationdengan kapasitas pertukaran ion maksimum 5,90 meq/gresin kering, digunakan untuk menghilangkan ion tembaga dari aliran limbah yang mengandung0,00975M CuS04 (19,5 meq Cu2+ / Llarutan). Diameter pertikel resin berkisar antara 0,2 sampai lebih dari 1,2 mm. Reaksikesetimbanganpertukaran ion: miliekuivalen kation dilarutan dan dalam resin tetap konstan. Dan diketahuibahwa data kesetimbangan untuk ion tembaga dengan 19,5 meq/liter larutan : • Hitunglahkoefisien selektivitas molar, K, disetiap nilai c untuk Cu2+

  28. LARGE-SCALE ION EXCHANGE COLUMNS

More Related