pengkayaanitriumsebagai bahan superkonduktor...

PENGKAYAANITRIUMSEBAGAI BAHAN SUPERKONDUKTORDENGAN SISTEM KOLOM PENUKAR ION1 )b

Muhadi A W2, R. Sudibyo2 dan Bambang EHB2

ABSTRAKPENGKAYAAN ITRIUM SEBAGAI BAHAN SUPERKONDUKTOR DENGAN SISTEM KOLOM PENUKAR ION.

Telah dilakukan pengkayaan itrium 95 % hasil proses PPNY untuk bahan superkonduktor dengan sistem kolom penukar ion.Percobaan dilakukan dengan variasi diameter koIom 0,6 cm dan 2 cm, jenis elue!1 EDT A(NH4) dan EDT A(2Na) serta konsentrasieluen 0,015 M dan 0,02 M. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar itrium yang diperoleh 98,97 % pada kondisi diameterkolom 2 cm, eluen EDT A(2Na), konsentrasi 0,02 M

ABSTRACTTHE ENRICHMENT OF YTRIUM AS SUPERCONDUCTOR MATERIAL WITH ION EXCHANGE COLUMN

SYSTEM. The enrichment of 95 % ytrium PPNY product for superconductor material has been done with ion exchange columnsystem. the experiment was done by varying diameter column 06 cm and 2 cm. eluent EDT A(NH4) and EDT A(2Na), concentrationeluent 0.015 and 0.02 M. The experiment result showed that the ytrium concentration yield 98.97 %, at condition diameter column 2cm and concentration 0.02 M EDT A(2Na).

KEY WORDYtrium, ion exchange column, Ceramic

PENDAHULUAN diperoleh Y yang relatif mumi sehingga dapatmengganti Y import yang selama ini digunakan.

Dalam penelitian ini digunakan resin tipekation Dowex 50W-X8. Sedang e/uen yangdigunakan adalah larutan EDT A(2Na) dan larutanEDT A(NH4).

Telah diketahui secara umum bahwa proseskolom penukar ion memerlukan waktu yang cukuplama, agar proses pengkayaan ini dapat berjalansecara sinambung selama beberapa hari. Untukmengopti-malkan hasil maka digunakan alat bantuyang secara otomatis menampung fraksi keluarankolom berdasarkan waktu ataupun volume.

METODA KERJA

Bahan-bahan yang digunakanBahan yang digunakan dalam penelitian ini

adalah, konsentrat logam tanah jarang hasilekstraksi pasir senotim, bahan standar oksida logamtanah jarang, NH4OH, ACl, HNO3, EDTA(2Na),EDTA(NH4), clan Resin Dowex 50W-XS.

Alat-alat yang digunakan

Peralatan yang digunakan adalah : Hot plate,pH meter, Oven, Timbangan analitis, mixer, eluiter,alat pendar sinar-x, alat-alat gelas dll.

Pembuatan umpan kolom

Sebanyak 100 gram konsentrat basil ekstraksipasir senotim dilarutkan dalam 150 ml HNO3 pekat,diuupkan sampai sisa asamnya habis, ditambah 32,4ml HCI pekat clan volumenya ditepatkan menjadi500 mi.

Penelitian untuk mendapatkan material barnsuperkonduktor keramik banyak dilakukanwalaupun masih menggunakan bahan import yangharganya cukup mahal seperti bahan baku TI, Bi,clan Y.[l] Superkonduktor dengan bahan baku Ysangat menarik untuk dikembangkan karenamemiliki berbagai keunggulan. Indonesia cukupb~nyak mempunyai cadangan Y yang masih dalambentuk bahan tambang, sehingga perlu dilakukan

pemumian.Sebagai sumber ~nsur Y yang ada di

Indonesia adalah pasir senotim, yang mempakanh&sil samping pengolahan bijih timah di PulauBangka clan Pulau Belitung. Menumt basil analisapasir senotim men!~andung itrium oksida 20 %Itrium dalam senotim paling banyak dibandingdengan unsur lainnya. Keberadaan senotimmerupakan potensi yang sangat besar bagiIndonesia, karena hila mineral terse but diolah clapatdiperoleh unsur-unsur logamnya khususnya Y,maka hasil proses ini akan mempunyai nilaiekonomis yang jauh lebih tinggi dibandingkanbahan mentahnya. Untuk mendapatkan Y dalamkadar yang cukup tinggi yang memenuhi syaratsebagai bahan superkonduktor diperlukan proses

yang panjang yaitu proses pelarutan, pengenceranpengenclapan bertingkat, pelamtan, dan ekstraksi..[2]Sampai proses ini telah dilakukan dandipresentasikan pada acara yang sarna tahun lalunamun kadar Y yang diperoleh barn mencapai 95%,dari proses tersebut ingin dilakukan peningkatankadar Y atau pengkayaan Y dengan menggunakanproses kromatografi kolom penukar ion agar

I Dipresentasikan pada Pertemuan lImiah Sains Materi 2872 Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta BAT AN

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997 /SSN /410-2897

satu khususnya untuk ytrium dengan unsur-unsur

yang lain, tetapi apabila diambil pada masing-masing fraksi, untuk kolom dengan diameterpen am pang 2 cm sampai pada fraksi ke 300 masihmenghasilkan itrium yang belum tercampurpengotor sedang untuk diameter penampang 0,6mulai fraksi 120 sudah mulai keluar unsur Gd. Halini disebabkan karena semakin besar diameterkolom hila kecepatan volumetrisnya sarna makakecepatan liniemya akan semakin kecil, sehinggadapat memberikan kesempatan untuk salingmempertukarkan muatan ionnya.

Pembuatan eluenEluen I. Dibuat larutan EDTA (2Na) dengankonsentrasi 0,015 M clan 0,02 Mserta dikondisikanpada pH 8,4 dengan larutan NH4OH.Eluen II. Dibuat dengan mencampur EDT A(NH4)clan asam sitrat (konsentrasi masing-masingO,02 Mclan 0,0052 M) clan dikondisikan pada pH 8,4dengan larutan NH4OH.

Preparasi kolom penukar ionDipakai kolom gelas dengan 0 2 cm (kolom

A) dan 0,6 cm (kolom B), panjang 100 cm. Semuaresin yang digunakan dicuci dan dihilangkan resin

yang mengambang dengan menggunakan airhangat.

Tabel Harga resolusi basil kolom de-ngan eluen I daDII pada kolom A (0 2 cm) dan kolom B (0 0,6

cm)

Eluen I Eluen IIKolom' Res

1°,015

M]0,02 M' 0,02 M 10,0052M

Preparasi awal pada resin setelah dimasukkanke dalam kolom adalah dengan tnerendamnyamemakai aquades selama 6 jam clan kemudiandialiri aquades dengan kecepatan aliran I ml/menitselama 3 jam.

Pengisian Kolom, kolom diisi dengan resinDowex 50W-X8 dengan ukuran butir 100-200 meshsampai setinggi 75 cm. Setelah preparasi awaldialiri HCI 0, I M dengan kecepatan 1 ml/menitselama 3 jam, kemudian dicuci dengan aquadessampai asatnnya hilang. Kemudian dibebani denganCu2+ (dari larutan CuSO4 1 M). Kolom dialiri umpansebanyak 50 mI.

A V-DrY-Gd

;Dy-Gd!

0,14

0,90

1,25

0,28

0,86

0,89

0,17

0,851,31

0,20

0,84

0,89

B V-DrY-GdDy-Gd

0,42

0,79

0,64

0,46

0,80

0,63

0,42

0,80

0,63

0,49

0,81

0,66Elusi

Kolom die/usi menggunakan e/uen I dengankecepatan elusi 0,2 ml/menit. E/uat ditampung tiap20 ml atau tiap 100 menit dengan menggunakan alatpenampung e/uat otomatis, penampungan dilakukansetelah semUa ion Cu habis.

Tabel 2. Hasil analisis oksida keluaran kolom pada

berbagai eluen.

XRF,%I Dy

Koloml Elueny Gd

I 0,015

0,02II

0,0052I

0,02

98,

97,

98,

98,

0,053

0,075

0,043

0,044

AnalisisEluat clari fraksi masing-masing kolom

clianaiisis secara kualitatif menggunakan XRF clanclicatat jurnlah cacahnya (unsur-unsur Y, Gd clanDy), kemudian clibuat grafik fraksi kolom Vs cacahunsur. Dari grafik terse but diambil pada fraksikeberapa unsur itrium tidak tercampur Gd clan Dykemudian fraksi-fraksi ini dicampur untukdienclapkan dengan aSam oksalat clan dikalsinasiuntuk dianalisis dengan XRF clan AAS

A

1

0,015

0,02II 0,0052

0,02

98

98

99

99

0,044

0,056

0,030

0,029

B

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil proses elusi setiap [falsi daTi kolompenukar ion dianalisis menggunakan XRF, datayang diperoleh menunjukkan bahwa untuk kolomdengan diameter pen am pang 0,6 cm dan 2 cm dapatdilihat pada tabell daD 2 selia gambar 1.

Dari data terse but terlihat bahwa hila ditinjaudaTi harga resolusi tidal menunjukkan adanyapemisahan yang bail karena nlIai Rsnya dibawah

Di sam ping itu terlihat bahwa baik denganeluen amonium EDT A maupun natrium EDT A,unsur selain itrium mulai keluar pada fraksi yanghampir sarna yaitu padasekitar fraksi ke 300, tetapiuntuk pemakaian eluen natrium EDT A mulaikeluamya unsur itrium lebih awal dari pada denganeluen amonium EDT A, hal ini dikarenakan natrium

288

20

66

99

87

,90

,97

,11

,02

Prosiding Pertemuan //miah Sains Materi /997 ISSN /4/0-2897

EDT A mempunyai kekuatan ionisasi lebih besardibanding amonium EDT A sehingga ion Na segeramengganti ion itrium yang terikat pada resinrnetljadi resin Na daD ion itrium bersenyawa denganEDT A, membentuk kompleks dalam larutan yangsegera keluar dari kolom.

pembuatan superkonduktor keramik YBCO dapatdigunakan eluen natrium EDT A maupun amoniumEDT A dengan konsentrasi eluen 2 M dan diameterkolom 2 cm.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 800NO. FRAKSI

Gambar 2. Kurva dengan eluen I daD II pada konsentrasi

O,O2MGambar

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

NO FRAKSI

I. Kurva dengan eluen 1 0,02 M pada kolom AdanB

00 100 100 ~ 200 ~ 300 ~ 400 ~ 500

NO FRAKSI

Gambar 3 Kurva dengan eluen I pada konsentrasi 0,015Mdan 0,02 M

Perlu dilakukan penelitian lanjutan untukmengetahui pengaruh pH eluen clan pengaruhkecepatan elusi terhadap besar diameter kolom agardapat diperoleh basil yang optimal.

Pada konsentrasi natrium EDT A 0,015 Munsur disporsium sudah mulai keluar pada fraksisekitar 120 clan itriumnya sendiri keluar dalamjumlah yang banyak tetapi lebih lambat dibandingpada konsentrasi 0,02 M. Kelambatan tersebutdikarenakan jumlah unsur Na yang terlepas darinatrium EDT A kurang banyak sehingga tidak segeramenukar itrium yang terikat oleh resin, akibatnyaitrium yang keluar pada awal elusi juga sedikit.Sedang keluarnya disporsium yang lebih awaldikatenakan bahwa pengaruh pH pada pertukaranion ini sangat selektif untuk berbagai unsur,sehingga untuk memisahkan itrium dengandisporsium tidak dapat atau kurang baik dilakukanpada pH yang rendah (tidak diamati karenaposisinya ada di dalam kolom).

Jadi karena natrium EDT A setelahberinteraksi dengan itrium yang terikat oleh resinakan mengakibatkan perubahan pH, maka perludilakukan penelitian lebih lanjut pengaruh pH dalamkolom penukar ion terhadap selektifitas pertukaranion itrium clan disporsium maupun gadoliniumTetapi apabila pH terlalu tinggi akan mengakibatkanterjadinya proses pengendapan itrium hidroksida didalam kolom, hal ini perlu dihindari karena hilaterjadi pengendapan akan mengganggu aliran elusi,sehingga proses pertukaran ion akan terganggu juga.

DAFfARPUSTAKA

KESIMPULAN

[1] MOODENBAUGH, X. YUOWEN U. andSUENAGA. Superconducting Properties ofLa2_,Ba"CuO4 Physical Review, vol 38,Sep.( 1988).

[2] BARGHUSEN,M.SMUTZ. Processing ofMonazite Sand, USAEC, Alisca, IOWA,(1957).

[3] PRAKASH., Advanted Chemistry of RareElement, 4th ed, SC & CO (PVT) Itd, NewDelhi, (1975).

Berdasarkan data-data hasil penelitian yang telahdilakukan dapat ditarik kesimpulan sementarabahwa untuk mendapatkan itrium dari pasir senotimdengan kadar 99 % menggunakan metode kolompenukar ion agar dapat dipakai sebagai bahan baku

289