## ANALISIS DAN PENGENDALIAN KONDUKTIVITAS AIR PADA KOLOM RESIN
CAMPURAN ( MIX-BED ) SISTEM AIR BEBAS MINERAL (GCA 01)
Setyo Budi Utomo, Diyah Erlina Lestari, Santosa Pujiarta, Royadi

## ABSTRAK
ANALISIS  DAN  PENGENDALIAN  KONDUKTIVITAS  AIR  PADA  KOLOM  RESIN CAMPURAN  ( MIX-BED )  SISTEM  AIR  BEBAS  MINERAL  (GCA  01). Kolom  resin campuran merupakan kolom (tabung) yang berisikan campuran resin penukar kation dan resin penukar anion yang berfungsi sebagai media terakhir untuk memurrnikan air baku ( raw water ) menjadi  air  bebas  mineral.  Telah  dilakukan  analisis  konduktivitas  air  keluaran  kolom  resin campuran dengan metode pengukuran menggunakan alat ukur konduktiviti meter dan diketahui bahwa  nilai  konduktivitas  air  keluaran  kolom  resin  campuran  mengalami  kenaikan  dari 0.1µS/cm menjadi 0.28 µS/cm. Kenaikan ini disebabkan oleh ion pengotor lepasan kolom resin penukar  kation  dan  anion,  yang  pada  proses  pertukaran  ion,    pengotor  membentuk  senyawa garam  yang  menghambat  proses  pertukaran  ion.  Kenaikan  nilai  konduktivitas  dikendalikan dengan  cara  pengadukan  dan  pembilasan  ulang  resin  pada  kolom  resin  campuran.  Harga konduktiivitas air berhasil diturunkan dari 0.28µS/cm   menjadi 0.1µS/cm. Dapat disimpulkan bahwa  homogenitas  resin  penukar  ion  perlu  dijaga  dan  dipertahankankan  agar  fungsi  resin sebagai media pemurnian tetap berfungsi.
Kata kunci: Konduktivitas, resin, homogenitas

## ABSTRACT
ANALYSIS  AND  CONTROL  OF  THE  WATER  CONDUCTIVITY  ON  THE  MIX  BED COLUMM RESIN OF DEMINERALIZED WATER SYSTEM (GCA 01). Mix-bed column is the column (tube) containing a mixture of cation exchange resin and anion exchange resin that serves  as  the  last  media  to  purify  raw  water  into  demineralized  water.  Conductivity  of  water output  from  the  mix  bed  column  resin  has  been  analyzed  using  conduktivitymeter  HACH senION5..  From  the  measurement  results  it  was  noticed  that  value  of  the  water  conductivity output of the mix bed column resin increase  from 0.1 μS/cm to be 0.28 μS/cm. This increase due to  impurities ion released  from exchange resin column cations and anions forming salt compound  during  ion  exchange  process  in  which  it  obstructs  the  process.  By  stirring  and rinsing  of  ion  exchange  resin,  value  of    conductivity  is  successfully  controlled  to  normal condition of 0.1μS/cm. It then can be concluded that homogeneity of ion exchange resin should be maintained in order to keep its performance as purification media.
Keywords: Conductivity, resin, homogeneity.

## PENDAHULUAN
Kualitas  air  bebas  mineral  sebagai umpan  air  pendingin  pada  kolam  reaktor sangat  dipengaruhi  oleh  kinerja  resin penukar ion pada sistem air bebas mineral. Sistem  air  bebas  mineral  adalah  sistem yang  mengolah  air  baku  ( raw  water ) menjadi air bebas mineral dengan menggunakan  resin  penukar  ion  sebagai media  pemurnian  air.  Resin  penukar  ion pada  sistem  air  bebas  mineral  terdiri  dari resin  penukar  kation,  resin  penukar  anion dan resin campuran kation-anion ( mix-bed ) yang  masing-masing  resin  penukar  ion tersebut ditempatkan pada wadah berbentuk kolom.
Tahap  pembuatan  air  bebas  mineral adalah  air  baku  dilewatkan  pada  saringan pasir ( sand filtre ) dan filter mekanik untuk membersihkan  air  dari  pengotor  dalam bentuk  lumpur  atau  padatan  terlarut  yang terdapat  dalam  air  baku.  Air  kemudian dilewatkan  melalui  kolom  resin  penukar kation,  kolom  resin  penukar  anion  dan terakhir air dilewatkan melalui kolom resin campuran.  Resin  campuran  kation  dan anion adalah media terakhir untuk memurnikan  air  baku  menjadi  air  bebas mineral  yang  ditampung  dalam  kolom (tabung).  Kualitas  air  bebas  mineral  yang dihasilkan mencapai kondutivitas 0.1µS/cm. Pemantauan  nilai  konduktivitas  air keluaran kolom
resin campuran menggunakan  alat  konduktiviti  meter HACH  senION5, nilai  konduktivitas  air keluaran  kolom  resin  campuran  dengan interval waktu tertentu mengalami perubahan  yaitu  dari  0.1µS/cm  menjadi 0.28 µS/cm. Dengan demikian pada tulisan ini  akan    dianalisis  secara  rinci  penyebab kenaikan  nilai  konduktivitas  air  pada keluaran  sistem  kolom  campuran  resin penukar  ion  dan  teknik  pengendalian konduktivitas  air  agar  nilai  konduktivitas keluaran  campuran  resin  penukar  ion mendekati  0.1µS/cm.  Adapun  lingkup
analisis  dan  pengendalian  yang  dilakukan dengan cara :  Analisis  fungsi  resin  campuran  yang berfungsi  untuk  mempertukarkan  kation H  dan  anion  OH  dengan  kation  dan anion  pengotor  dalam  air  baku.  Dari fungsi  resin  ini,  berpeluang tertutupnya permukaan  resin  pada  kolom  resin campuran  oleh  senyawa  pengotor  yang terlarut di dalam air.
 Melakukan  pengendalian  agar  tercapai nilai konduktivitas air 0.1µS/cm yang di hasilkan  dari  sistem  kolom  resin campuran, dengan metode teknik pengendalian  melalui  pengadukan  dan pembilasan resin campuran.
 Melakukan pengukuran konduktifitas air keluaran  pada  sistem  kolom  resin campuran sebelum dan sesudah pengadukan dan pembilasan resin.

## DESKRIPSI SISTEM
Sistem air bebas mineral adalah sistem yang  berfungsi  untuk  mengolah  air  baku menjadi  air  bebas  mineral  (konduktivitas 0.1µS/cm)  dengan  menggunakan  sistem resin  penukar  ion  sebagai  media  untuk mengambil ion pengotor yang ada didalam air baku.
Tahapan  proses  pembuatan  air  bebas mineral  di  RSG-GAS  adalah  sebagai berikut:
- Air  baku  dari  kolam  air  baku  dialirkan menggunakan  pompa  melalui pre  filter yang  terdiri  dari  filter  pasir  dan  filter mekanik  untuk  membersihkan  air  dari lumpur maupun endapan terlarut.
- Air  keluaran  dari pre  filter kemudian dilewatkan kedalam kolom resin penukar  kation.  Kolom  resin  penukar kation  berisikan  resin  penukar  kation. Pada kolom ini terjadi proses pertukaran kation  dalam  air  dengan  kation  H  dari resin penukar anion menurut reaksi;
- RH + + K +  ==  RK + + H + .
Dimana : RH + :  resin berikatan dengan kation H. K + :  kation pengotor dalam air baku. RK + :  resin  yang  telah  mengikat  kation pengotor dari air baku.
H – :  adalah  kation  H  bebas  yang  berasal dari resin.
- Air  keluaran  dari  kolom  resin  penukar kation  selanjunya  dilewatkan  kedalam kolom resin penukar anion. Kolom resin penukar  anion  berisikan  resin  penukar anion.  Pada  kolom  ini  terjadi  proses pertukaran anion dalam air dengan anion OH  dari  resin  penukar  anion  menurut reaksi :
ROH - + A -  ==  RA - + OH - .
Dimana : ROH + :  resin  berikatan  dengan  kation OH. A + :  anion pengotor dalam air baku.
RA + :  resin  yang  telah  mengikat  anion pengotor dari air baku.
OH – :  adalah  anion  OH  bebas  yang berasal dari resin.
- Dan  tahap  terakhir,  air  baku  dilewatkan melalui  kolom  resin  campuran.  Kolom resin campuran berisikan campuran resin penukar kation dan resin penukar anion. Arah  aliran  air  baku  pada  kolom  resin campuran  adalah  dari  atas  ke  bawah. Fungsi  dari  resin  campuran  ini  adalah untuk  mempertukarkan  sisa-sisa  kation dan  anion  yang  masih  terdapat  didalam air  keluaran  kolom  resin  kation  dan kolom  resin  anion  dengan  ion  H + dan OH - dari resin campuran seperti dijelaskan pada reaksi sebagai berikut [1] ;
RH + + K +  ==  RK + + H + ROH - + A -  ==  RA - + OH -
H + dan anion OH - selanjutnya bergabung menjadi H 2 O (air) tanpa mineral dengan nilai  konduktivitas  bisa  mencapai  0.1 µS/cm. Air bebas mineral yang dihasilkan  selanjutnya  ditampung  dalam tangki tampung air bebas mineral.
Kolom  resin  campuran  terdiri  dari bagian-bagian sebagai berikut : 1. Kolom  resin  campuran  yang  berfungsi untuk menempatkan resin  penukar ion. Kolom  dilengkapi  dengan  gelas  penala untuk  melihat  resin  yang  berada didalam kolom.
2. Pipa-pipa yang terbuat dari bahan PVC berfungsi  untuk  mengalirkan  air  baku, bahan regenerasi dan udara bertekanan. 3. Katup  aliran  air  dan  aliran  bahan regenerasi yang berfungsi untuk mengatur  cairan  yang  berhubungan dengan  produksi  maupun  regenerasi. Katup  udara  yang  berfungsi  untuk memberikan udara bertekanan ke dalam resin campuran.
4. Sensor konduktivitas meter yang terpasang secara permanen yang berfungsi  untuk  memantau  kualitas  air bebas mineral yang dihasilkan.
5. Campuran  resin  penukar  ion  yang terdiri dari 75 liter resin penukar kation dan 75 liter resin penukar anion.
6. Konduktiviti  meter  yang  berfungsi untuk memantau nilai konduktivitas air bebas  mineral  hasil  pengoperasian sistem air bebas mineral.
7. Kompresor udara yang berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan,
digunakan  untuk  pengadukan  resin campuran. 8. Pompa yang berfungsi untuk mengalirkan  air  bebas  mineral  dari tangki  tamping  air  bebas  kedalam kolom resin campuran.
Gambar 1. Kolom resin campuran
Keterangan dan  kondisi  katup pada kolom resin campuran adalah sebagai beikut;
a) K1  adalah  katup  air  baku  masuk  dari kolom  resin  penukar  kation  dan  anion ke  tangki  resin  campuran.  Pada  saat sistem  air  bebas  mineral  diam  siap operasi  ( standby )  atau  saat  operasi produksi  air  bebas  mineral,  katup  K1 selalu dalam kondisi terbuka.
b) K2  adalah  katup  air  baku  keluar  dari kolom  resin  campuran.  Air  keluaran dari K2 selanjunya mengalir menuju ke tangki tampung air bebas mineral. Pada saat sistem air bebas mineral diam siap operasi  atau  saat  operasi  produksi  air bebas  mineral,  katup  K2  selalu  dalam kondisi terbuka.
c) K3  dan  K4  adalah  katup  air  bebas mineral  masuk  dari  tangki  tampung  air bebas mineral ke tangki resin campuran.  Pada  saat  sistem  air  bebas mineral  diam  siap  operasi  atau  saat operasi  produksi  air  bebas  mineral, katup  K5  dan  K6  selalu  dalam  kondisi tertutup. Katup K3 dan K4 difungsikan
saat  melakukan  regenerasi  campuran resin.
d) K5  dan  K6  adalah  katup  bahan regenerasi  masuk  ke  kolom  resin campuran.  Pada  saat  sistem  air  bebas mineral  diam  siap  operasi  atau  saat operasi  produksi  air  bebas  mineral, katup  K5  dan  K6  selalu  dalam  kondisi tertutup. Katup K5 dan K6 difungsikan saat melakukan regenerasi resin campuran.
e) K7  adalah  katup  udara  bertekanan masuk  ke  tangki  resin  campuran.  Pada saat sistem air bebas mineral diam siap operasi  atau  saat  operasi  produksi  air bebas mineral, katup K7 dalam kondisi tertutup.  Katup  K7  difungsikan  saat melakukan pengadukan resin campuran. f) K8  dan  K9  adalah  katup  untuk membuang  air  dari  kolom  resin campuran  menuju  tangki  netralisasi.
Pada saat sistem air bebas mineral diam siap  operasi  atau  saat  operasi  produksi air  bebas  mineral,  katup  K8  dan  K9
Konduktiviti meter Keterangan gambar; Kolom/ tabung Pipa Campuran resin Katup Gelas penala K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 Kompresor udara Pompa
dalam  kondisi  tertutup.  Katup  K8  dan K9  difungsikan  untuk  membuang  air dari kolom resin campuran.
g) K10  adalah  katup  untuk  membuang udara pada kolom. Pada saat sistem air bebas  mineral  diam  siap  operasi  atau saat operasi produksi air bebas mineral, katup  K10  dalam  kondisi  tertutup. Katup K10 difungsikan untuk melakukan  pembuangan  udara  dari kolom resin campuran.
h) K11  adalah  katup bypass dari  kolom resin  penukar  kation  dan  kolom  resin anion.  Pada  saat  sistem  air  bebas mineral  diam  siap  operasi  atau  saat operasi  produksi  air  bebas  mineral, K11 dalam kondisi tertutup [2] .

## METODE ANALISIS
1) Alat yang dipakai. Konduktiviti meter HACH senION5
2) Bahan. Air keluaran kolom resin anion dan
kolom resin campuran. 3) Cara pengambilan data.
a). Mengambil  sampel  air  dengan menggunakan  gelas  Erlenmeyer sebanyak 100 mililiter.
b). Mengukur konduktivitas air sampel  dengan  alat  konduktiviti meter HACH  senION5 Catat  hasil pengukuran.
4) Pengendalian  konduktivitas  melalui pengadukan  dan  pembilasan  dengan cara:
a) Pengadukan dilakukan dengan mengalirkan udara bertekanan kedalam  kolom  resin  campuran dengan  menggunakan  kompresor udara.
b) Pembilasan  dilakukan  dengan  cara mengalirkan  air  bebas  mineral yang berasal dari tangki tamnpung air  bebas  mineral  kedalam  kolom resin campuran dengan menggunakan pompa. c) Melakukan  pengukuran  konduk- tivitas  air  keluaran  kolom  resin campuran.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Diperoleh  hasil  pengukuran  nilai konduktivitas  air  sebelum  dan  setelah dikendalikan  adalah  sebagai  berikut  pada tabel dan grafik pada Gambar 2 dan 3.
Awal penoperasian Sebelum diaduk dan dibilas Setelah diaduk dan dibilas Tanggal pengoperasian Nilai konduktivitas Tanggal pengoperasian Nilai konduktivitas Tanggal pengoperasian Nilai konduktivitas 22/03/2012 0.1 24/05/2012 0.28 04/09/2012 0.1 02/04/2012 0.1 01/06/2012 0.14 06/09/2012 0.1 03/04/2012 0.1 21/06/2012 0.18 17/09/2012 0.09 04/04/2012 0.09 22/06/2012 0.14 25/09/2012 0.1 09/04/2012 0.1 27/06/2012 0.17 27/09/2012 0.09
Gambar 2. Nilai konduktivitas sebelum dan setelah nilai konduktivitas dikendalikan
Gambar 3. Grafik nilai konduktivitas dan waktu pengoperasian
 Kenaikan nilai konduktivitas air keluaran kolom resin campuran dikarenakan terhambatnya proses pertukaran  ion  pada  kolom  resin campuran  akibat    terdapatnya  reaksi kation  dan  anion  yang  menghasilkan garam (K + +A - ----> KA). Terbentuknya garam  selama  proses  pertukaran  ion (reaksi  kation  dan  anion)  dikarenakan adanya  ion  pengotor  pada  air  terbawa dari  kolom  resin  penukar  kation  dan anion.  Proses  reaksi  terbentuknya garam dapat dijelaskan sebagai berikut:
RH + + K + ----> RK + + H +
ROH - + A - ----> RA - + OH - , sebagian  K + dan  A - akan  menjadi K + +A - ----> KA [4] .
Oleh  karena  itu  dengan  terbentuknya senyawa  garam  maka  garam tersebut akan menutup  permukaan  resin  dan  meng- akibatkan  terhambatnya  proses  pertukaran ion pada kolom resin campuran. Terlepasnya ion pengotor dari kolom resin kation dan anion dikarenakan :
1) Pada  awal  pengoperasian  sistem  air bebas  mineral  proses  pertukaran  ion yang terjadi belum maksimal, pertukaran  ion  yang  terjadi  baru  pada permukaan  resin  ( adsorbsi ).  Proses pertukaran  ion  selanjutnya  terjadi  baik pada permukaan resin maupun didalam resin ( absorbsi ) [3] .
2) Mekanisme  reaksi  pertukaran  ion adalah reversible sehingga  pada  awal pengoperasian sistem air bebas mineral terjadi  pelepasan  kembali  ion  yang sudah terikat oleh resin [3] , seperti reaksi sebagai berikut : RH + + K + ----> RK + + H + , RK + + H + ---- > RH + + K + , ROH - + A - ----> RA - + OH - , RA - + OH -
----> ROH - + A -
Indikasi  pertukaran  ion  tersebut  terjadi pada  awal  pengoperasian  sistem  air bebas  mineral  (0  menit)  sampai  10 menit dan dapat diketahui dari kenaikan nilai konduktivitas air keluaran  kolom  resin  anion  seperti terlihat pada gambar 4 berikut :
24-05-'12
6-06-'12,
21-06-'12,
22-06-'12, 27-06-'12, 04-09-'12 06-09-'12
17-09-'12 25-09-'12 27-09-'12 22-03-'12 02-04-'12 03-04-'12
04-04-'12 09-04-'12
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 24/05/2012 6-Jun-2012 21/06/2012 22/06/2012 27/06/2012 n ilai ko n d u kt iv ita s waktu pengoperasian sebelum diaduk setelah diaduk
awal operasi
Tanggal pengoperasian Waktu pengoperasian (menit) Nilai konduktivitas (max. 5 µS/cm) Keterangan 22/03/2012 0 6.0
Kinerja resin optimal apabila konduktivitas < 5 µS/cm [2] 5 5.6 10 4.5
15 2.8 20 2.4 02/04/2012 0 11.2 5 10.5 10 3.3 15 0.9 20 0.2 03/04/2012 0 5.2 5 5.4 10 5.0 15 2.2 20 0.4 04/04/2012 0 9.3 5 8.4 10 5.0 15 0.6 20 0.4 09/04/2012 0 7.1 5 6.5 10 4.5 15 0.4 20 0.2
Gambar 4. Tabel nilai konduktivitas air keluaran kolom resin anion
Dengan  adanya  lepasan  kation  dan anion  pengotor  dalam  air  baku  maka  ion pengotor  tersebut  terbawa  masuk  kedalam kolom resin campuran.
 Pengendalian  untuk  menurunkan  nilai konduktivats  dari  0.28  mejadi  0.1µS/cm dilakukan  dengan  pengadukan  dan pembilasan,  hal  ini  dapat  tercapai dikarenakan :  Pada saat pengadukan akan mengakibatkan garam yang menempel  pada  resin  akan  terlepas.
Hal ini terlihat bahwa setelah diaduk air  menjadi  lebih  keruh.  Terlepasnya garam  terjadi  karena  garam  hanya mengendap  pada  permukaan  resin dan  tidak  terjadi  saling  ikat  antara garam dan resin.
 Pada  saat  pembilasan,  garam  yang menghambat  proses  pertukaran  ion
akan  terbuang  bersama  aliran  air pembilas.
 Kinerja resin campuran akan optimal kembali karena garam yang menghambat  proses  pertukaran  ion pada resin telah terbuang. Dengan hasil
analisis dan pengendalian  resin  campuran  tersebut maka  waktu  pengoperasian  sistem  air bebas  mineral pada  kolom resin campuran menjadi  lebih  panjang  sehingga  dapat menunda proses regenerasi.
 Hasil analisis dan pengendalian ini dapat menyempurnakan untuk merevisi dokumen  prosedur  pengopersian  sistem air bebas mineral di RSG-GAS.

## KESIMPULAN
Homogenitas  resin  penukar  ion  perlu dijaga  dan  dipertahankankan  dengan  cara pengadukan  dan  pembilasan  resin  secara periodik  agar  fungsi  resin  sebagai  media pemurnian tetap berfungsi.

## DAFTAR PUSTAKA
1) ANINOMOUS ,  Repair  Library  MPR
30  vol.  5  GCA01+PAQ,  water treatment  plant  (demi-water).  Badan
Tenaga Nuklir Nasional
2) ANINOMOUS , Multi Purpose Reactor  30  operating  manual  part  IV chapter  3.1,  Badan  Tenaga  Nuklir Nasional 3) Prof.
KONRAD DORFNER ,
ANTON  J.  HARTONO, IPTEK Penukar  Ion.  Penerbit,  Andi  offset
Yogyakarta 1995 edisi I. 4) R.A. DAY, JR./A.L. UNDERWOOD . Analisa
kimia Kuantitatif,  edisi  keempat.  Penerbit, Erlangga Jakarta.