Pengolahan Limbah Radioaktif dengan PENUKAR ION (Ion Exchanger)

Dalam pembangkit tenaga nuklir, teknologi penukar ion telah diaplikasikan pada pemurnian air pendingin, pengolahan limbah utama, pemurnian asam boric untuk pemakaian ulang serta pengolahan air buangan dan limbah cair. Beberapa faktor penting yang diperhatikan dalam pemilihan teknologi penukar ion antara lain :

  1. Karakteristik limbah. Teknologi penukar ion dapat dilakukan pada limbah dengan kriteria antara lain kandungan padatan terlarut tidak melebihi 4 mg/L, kandungan garam kurang dari 2 g/L, radionuklida hadir dalam bentuk ion, mengandung sedikit kontaminan organik, dan mengandung sedikit senyawa pengoksidasi kuat.
  2. Pemilihan penukar ion dan proses pengolahan. Penukar ion harus memiliki kecocokan dengan karakteristik limbah (pH dan ion) selain temperatur dan tekanan.

Ion exchange merupakan proses reaksi kimia bersifat reversibel dimana suatu ion (atom atau molekul) yang telah hilang atau memperoleh suatu elektron dan dengan demikian memperoleh suatu muatan elektrik dalam larutan yang digantikan dengan ion yang bermuatan sama dari partikel butir padat immobile. Partikel padat ion exchange ini bisa dalam bentuk anorganik zeolit (alami) dan juga sintetik dalam bentuk resin organik. Resin organik buatan merupakan jenis yang banyak digunakan saat ini, sebab memiliki karakteristik yang dapat dikhususkan pada aplikasi spesifik.

Gambar 1. Penukar Ion (Ion Exchanger)

Proses Ion Exchange

Reaksi pada proses ion exchange bersifat reversibel dan stoikiometrik, dan sama terhadap reaksi fase larutan yang lain. Sebagai contoh:

NiSO4 +Ca(OH)2 = Ni(OH)2 + CaSO4 (1)

Pada reaksi ini, ion nikel yang terdapat dalam larutan nikel sulfate ( NiSO4) ditukar ion kalsium dari molekul calsium hidroksida (Ca(OH)2). Hal yang serupa terjadi dimana resin yang mengandung ion hidrogen akan mengalami pertukaran dengan ion nikel dalam larutan. persamaan reaksi sebagai berikut:

2(R-SO3H)+ NiSO4 = (R-SO3)2Ni + H2SO4 (2)

R mengindikasikan bagian organik resin dan SO3 adalah bagian yang non-mobile dari kelompok ion aktif. Diperlukan 2 resin untuk ion nikel valensi 2 ( Ni+2). Ion ferric bervalensi tiga akan memerlukan tiga resin.

Di dalam lingkup pengolahan logam, ion exchange biasanya menggunakan satu kolom yang terdiri dari cation exchange bed dan diikuti dengan anion exchange resin. Efluen biasanya merupakan larutan deionisasi yang dapat di recycle dalam proses seperti rinse water.

Resin Ion Exchange

Unsur yang bersifat bersifat ion yang terdapat pada air limbah dapat mengalami pertukaran dengan jenis resin tertentu, dengan demikian akan terjadi pertukaran sampai resin mengalami kejenuhan. Resin diregenerasi melalui proses pelepasan exchanged material dan mengkonsentasikannya dalam pengurangan volume yang banyak. Sebagai contoh, air limbah yang mengandung Cu digantikan dengan logam lain yang tidak berbahaya seperti Sodium. Efeknya adalah air limbah tersebut dapat dibuang dan menempatkan Cu pada resin. Proses regenerasi resin akan melepaskan Cu ke dalam suatu volume kecil konsentrat. Resin mungkin  dibuat untuk menukar jenis cationic atau anionic. Resin juga dimungkinkan untuk memindahkan substansi khusus / spesifik seperti single metal dari aliran yang tercampur, tetapi hal ini tergantung dari kondisi sekitar / lingkungannya.

Resin pada ion exchange digolongkan sebagai kation exchanger, yang mana mempunyai ion positif yang mobile digunakan untuk exchange, dan anion exchanger yang mempunyai ion negatif yang mobile. Resin anion dan kation diproduksi dari dasar polimer organik yang sama. Perbedaan  terdapat pada kelompok ionizable yang terikat dengan jaringan / ikatan hidrokarbon. Golongan fungsional ini yang menentukan perilaku kimia resin. Resin secara luas digolongkan sebagai kation exchanger asam kuat (contoh SO3H dengan pK=1-2) atau asam lemah (OH dengan pK=9-10) dan anion exchanger basa kuat (N+ dengan pK=1-2) atau basa lemah (NH2 dengan pK=8-10).

Gambar 2. Nodule – nodule resin Ion Exchange

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s