Aplikasi Water Softening

APLIKASI WATER SOFTENING

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Satuan Proses Yang Diampu Oleh Dosen Isna Apriani ST, M.Si

Disusun Oleh :

Nofiansyah D1051141004

Syarif Rabbie Fahlevi D1051141016

Fachrur Rozi D1051141024

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nyalah makalah yang berjudul “Aplikasi Water Softening” dapat diselesaikan tepat waktu. Terima kasih kami ucapkan kepada Ibu Isna Apriani ST, M.Si sebagai dosen pembimbing yang telah membantu kami dalam menyusun makalah ini. Makalah ini disusun secara sistematis agar lebih dapat dipahami.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan, untuk itu kami mengaharapkan kritik dan saran dari para pembaca agar kami dapat memperbaiki di kemudian hari. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dikemudian hari. Akhir kata, kami ucapkan terima kasih dan selamat membaca.

Pontianak, November 2015

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan yang sangat utama bagi kehidupan manusia, oleh karena itu jika kebutuhan air belum terpenuhi baik secara kuantitas maupun kualitas, maka akan menimbulkan dampak yang besar terhadap kehidupan soaial dan ekonomi masyarakat. Dari segi pemanfaatan, penggunaan air dapat dikategorikan dalam 2 kategori, yaitu air rumah tangga dan air industri yang masing-masing mempunyai persyaratan tertentu. Persyaratan tersebut meliputi persyratan fisik, kimia, dan bakteriologis yang merupakan suatu kesatuan, sehingga apabila ada satu parameter yang tidak memenuhi syarat, maka air tersebut tidak layak untuk digunakan.

Salah satu parameter kimia dalam persyaratan kualitas air adalah jumlah kandungan unsur Ca2+ dan Mg2+ dalam air yang keberadaannya biasa disebut kesadahan air. Kesadahan dalam air sangat tidak dikehendaki baik untuk penggunaan rumah tangga maupun untuk penggunaan industri. Bagi air rumah tangga tingkat kesadahan yang tinggi mengakibatkan konsumsi sabun lebih banyak karena sabun jadi kurang efektif akibat salah satu bagian dari molekul sabun diikat oleh unsur Ca atau Mg. Bagi air industri unsur Ca dapat menyebabkan kerak pada dinding peralatan sistem pemanasan sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan industri, disamping itu dapat menghambat proses pemanasan. Akibat adanya masalah ini, persyaratan kesadahan pada air industri sangat diperhatikan. Pada umumnya jumlah kesadahan dalam air industri harus nol, berarti unsur Ca dan Mg dihilangkan sama sekali. Masalah air sadah banyak ditemukan di daerah yang mengandung kapur.

Kesadahan adalah istilah yang digunakan pada air yang mengandung kation penyebab kesadahan. Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kalsium dalam air mempunyai kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat, khlorida dan nitrat, sementara itu magnesium terdapat dalam air kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat dan khlorida.

Tingkat kesadahan di berbagai tempat perairan berbeda-beda, pada umumnya air tanah mempunyai tingkat kesadahan yang tinggi, hal ini terjadi, karena air tanah mengalami kontak dengan batuan kapur yang ada pada lapisan tanah yang dilalui air. Air permukaan tingkat kesadahannya rendah (air lunak), kesadahan non karbonat dalam air permukaan bersumber dari kalsium sulfat yang terdapat dalam tanah liat dan endapan lainnya.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa pengertian dari kesadahan air ?

2. Bagaimana sifat-sifat dari kesadahan air ?

3. Bagaimana tipe-tipe dari kesadahan air ?

4. Bagaimana proses pelunakan air sadah ?

5. Apa kelebihan dan kekurangan dari kesadahan air ?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui definisi dari kesadahan air

2. Untuk mengetahui sifat-sifat kesadahan air

3. Untuk mengetahui tipe-tipe kesadahan air

4. Untuk mengetahui proses pelunakan air sadah

5. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan kesadahan air

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Kesadahan Air

Kesadahan atau hardnees adalah salah satu sifat kimia yang dimiliki oleh air. Penyebabnya air menjadi sadah adalah karena adanya ion-ion Ca2+ , Mg2+. Air sadah adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi, sedangkan air lunak adalah air dengan kadar mineral yang rendah. penyebanya air menjadi sadah adalah karena adanya ion-ion Ca2+ , Mg2+. Atau dapat juga di sebabkan karena adanya ion-ion lain dari polyvalent metal (logam bervariasi banyak) seperti Al, Fe, Mn, Sr dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah kecil. Air sadah banyak di jumpai di daerah pegunungan kapur atau di daerah pesisir pantai. Jenis sumber air yang banyak mengandung sadah adalah air tanah khususnya air tanah dalam.

Pengertian kesadahan air adalah kemampuan air mengendapkan sabun, dimana sabun diendapkan oleh ion-ion Ca2+dan Mg2+ (khususnya Ca2+), maka arti dari kesadahan dibatasi sebagai sifat / karakteristik air yang menggambarkan konsentrasi jumlah dari ionCa2+dan Mg2+, yang dinyatakan sebagai CaCO3. Air yang banyak mengandung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai “air sadah”,atau air yang sukar untuk dipakai mencuci(Atastina. dkk, 2005:1). Air sadah tidak baik untuk mencuci karena ion-ion Ca2+dan Mg2+ akan berikatan dengan sisa asam karboksilat pada sabun dan membentuk endapan sehingga sabun tidak berbuih.

2.2 Sifat Kesadahan

Terdapat dua sifat kesadahan, yakni sebagai berikut:

a. Kesadahan sementara

Kesadahan sementara merupakan kesadahan yang mengandung ion bikarbonat (HCO3-), atau boleh jadi air tersebut mengandung senyawa kalsium bikarbonat (Ca(HCO3)2) dan atau magnesium bikarbonat (Mg(HCO3)2) Air yang mengandung ion atau senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah sementara karena kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan air, sehingga air tersebut terbebas dari ion Ca2+ dan atau Mg2+. Dengan jalan pemanasan senyawa-senyawa tersebut akan mengendap pada dasar ketel.

Reaksinya:

Ca(HCO3)2 → dipanaskan → CO2 (gas) + H2O (cair) + CaCO3 (endapan)

Mg(HCO3)2 → dipanaskan → CO2 (gas) + H2O (cair) + MgCO3 (endapan)

b. Kesadahan Tetap

Kesadahan tetap adalah kesadahan yang mengadung anion selain ion bikarbonat, misalnya dapat berupa ion Cl-, NO3- dan SO42-. Berarti senyawa yang terlarut boleh jadi berupa kalsium klorida (CaCl2), kalsium nitrat (Ca(NO3)2), kalsium sulfat (CaSO4), magnesium klorida (MgCl2), magnesium nitrat (Mg(NO3)2), dan magnesium sulfat (MgSO4). Air yang mengandung senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah tetap, karena kesadahannya tidak bisa dihilangkan hanya dengan cara pemanasan. Untuk membebaskan air tersebut dari kesadahan, harus dilakukan dengan cara kimia, yaitu dengan mereaksikan air tersebut dengan zat-zat kimia tertentu. Kesadahan tetap dapat dikurangi dengan penambahan larutan soda- kapur (terdiri dari larutan natrium karbonat dan magnesium hidroksida) sehingga terbentuk endapan kaslium karbonat (padatan/endapan) dan magnesium hidroksida (padatan/endapan) dalam air.

Reaksinya:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 (padatan/endapan) + 2NaCl (larut)

CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 (padatan/endapan) + Na2SO4 (larut)

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 (padatan/endapan) + CaCl2 (larut)

MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 (padatan/endapan) + CaSO4 (larut)

Ketika kesadahan kadarnya adalah lebih besar dibandingkan penjumlahan dari kadar alkali karbonat dan bikarbonat, yang kadar kesadahannya eqivalen dengan total kadar alkali disebut kesadahan karbonat; apabila kadar kesadahan lebih dari ini disebut kesadahan non-karbonat. Ketika kesadahan kadarnya sama atau kurang dari penjumlahan dari kadar alkali karbonat dan bikarbonat, semua kesadahan adalah kesadahan karbonat dan kesadahan nonkarbonat tidak ada. Kesadahan mungkin terbentang dari nol ke ratusan miligram per liter, bergantung kepada sumber dan perlakuan dimana air telah subjeknya.

3.2 Tipe-tipe kesadahan air

a. Kesadahan Umum (“general hardness” atau GH)

Kesadahan umum yaitu kesadahan total atau total hardness ini merupakan penjumlahan dari GH dan KH. Kesadahan umum atau “General Hardness” merupakan ukuran yang menunjukkan jumlah ion kalsium (Ca++) dan ion magnesium (Mg++) dalam air. Ion-ion lain sebenarnya ikut pula mempengaruhi nilai GH, akan tetapi pengaruhnya diketahui sangat kecil dan relatif sulit diukur sehingga diabaikan. GH pada umumnya dinyatakan dalam satuan ppm (part per million/ satu persejuta bagian).

b. Kesadahan karbonat (“carbonate hardness” atau KH).

Kesadahan karbonat atau KH merupakan besaran yang menunjukkan kandungan ion bikarbonat (HCO3-) dan karbonat (CO3–) di dalam air. KH sering disebut sebagai alkalinitas yaitu suatu ekspresi dari kemampuan air untuk mengikat kemasaman (ion-ion yang mampu mengikat H+). Oleh karena itu, dalam sistem air tawar, istilah kesadahan karbonat, pengikat kemasaman, kapasitas pem-bufferan asam, dan alkalinitas sering digunakan untuk menunjukkan hal yang sama. Dalam hubungannya dengan kemampuan air mengikat kemasaman, KH berperan sebagai agen pem-buffer-an yang berfungsi untuk menjaga kestabilan pH.

KH pada umumnya sering dinyatakan sebagai derajat kekerasan dan diekspresikan dalam CaCO3 seperti halnya GH. Kesadahan karbonat dapat diturunkan dengan merebus air yang bersangkutan, atau dengan melalukan air melewati gambut. Untuk menaikkan kesadahan karbonat dapat dilakukan dengan menambahkan natrium bikarbonat (soda kue), atau kalsium karbonat. Penambahan kalsium karbonat akan menaikan sekaligus baik KH maupun GH dengan proporsi yang sama.

Dalam kaitannya dengan proses biologi, GH lebih penting peranananya dibandingkan dengan KH ataupun kesadahan total. Apabila ikan atau tanaman dikatakan memerlukan air dengan kesadahan tinggi (keras) atau rendah (lunak), hal ini pada dasarnya mengacu kepada GH. Ketidaksesuaian GH akan mempengaruhi transfer hara/gizi dan hasil sekresi melalui membran dan dapat mempengaruhi kesuburan, fungsi organ dalam (seperti ginjal), dan pertumbuhan. Setiap jenis ikan memerlukan kisaran kesadahan (GH) tertentu untuk hidupnya. Pada umumnya, hampir semua jenis ikan dan tanaman dapat beradaptasi dengan kondisi GH lokal.

4.2 Proses Pelunakan Air Sadah

Bagaimana proses terjadinya air sadah? Proses ini tak lepas dari siklus hidrologi. Air hujan yang sampai ke Bumi, ada yang melimpas (run-off) ada juga yang meresap (infiltrasi) ke dalam tanah lalu mengalami perkolasi (menyusup) di lapisan tanah dalam. Ketika mengalir di lapisan tanah atas (top-soil), di dalam air terjadi aktivitas mikroba yang menghasilkan gas karbondioksida (CO2). Air dan CO2 ini lantas membentuk asam karbonat (H2CO3). Asam inilah yang kemudian bereaksi dengan batu kapur atau gamping (CaCO3, MgCO3) menjadi kalsium bikarbonat, Ca(HCO3)2 dan magnesium bikarbonat, Mg(HCO3)2.

Berdasarkan komposisi ion-ionnya, kesadahan biasanya dibedakan menjadi dua, yaitu kesadahan sementara (karbonat atau temporer) dan kesadahan tetap (non-karbonat atau permanen). Kesadahan sementara disebabkan oleh kation yang bereaksi dengan anion HCO3- (bikarbonat) dan sensitif terhadap pemanasan, langsung menimbulkan endapan pada temperatur tinggi. Endapannya ialah CaCO3 dan Mg(OH)2. Berikutnya, kesadahan tetap, disebabkan oleh anion sulfat, klorida, nitrat, silikat. Kesadahan ini tidak dapat dihilangkan dengan pemanasan tetapi harus direaksikan dengan kapur dan soda.

Berkaitan dengan konsentrasi kation dan anion pembentuk kesadahan, ada dua hal yang bisa terjadi. Yang pertama, konsentrasi bikarbonat lebih kecil daripada jumlah konsentrasi kation kalsium dan magnesium. Ini bisa ditulis [HCO3-] < ([Ca2+] + [Mg2+]). Akibatnya, di dalam air ada dua jenis kesadahan, yaitu kesadahan temporer dan kesadahan tetap. Nilai konsentrasi kesadahan temporer sama dengan konsentrasi HCO3- sedangkan kesadahan tetapnya sama dengan sisa konsentrasi kalsium dan magnesium yang tidak bereaksi dengan HCO3- . Kesadahan tetap ditambah kesadahan sementara menghasilkan kesadahan jumlah atau kesadahan total.

Kemungkinan kedua, konsentrasi bikarbonatnya lebih besar daripada jumlah konsentrasi kalsium dan magnesium dan ditulis: [HCO3-] > ([Ca2+] + [Mg2+]). Apabila kondisi ini yang terjadi maka di dalam air hanya ada kesadahan temporer. Semua kation Ca2+ dan Mg2+ habis bereaksi dengan HCO3- sehingga kesadahan temporernya sama dengan kesadahan total.

Softening

Aspek sejarahnya, karena air sadah menimbulkan masalah, serentaklah perusahaan air minum di negara-negara bagian (state) Amerika Serikat, beramai-ramai “memerangi” “kekerasan” air ini. Proses “perang” ini dinamai water softening atau pelunakan air. Biasa didefinisikan sebagai pemisahan mineral terlarut di dalam air yang menyebabkan kerak (scaling) di dasar panci, boiler (ketel), menimbulkan endapan di dalam pipa PDAM dan memboroskan sabun mandi. Mineral penyebab fenomena ini disebut ion penyebab sadah. Bagaimana di PDAM kita, sudahkah “menjinakkan” atau melunakkan air “kerasnya”?

Konsentrasi kesadahan juga mempengaruhi kecenderungan air untuk mengkorosi pipa distribusi berbahan besi milik PDAM. Adapun kalangan industri lebih fokus pada pembentukan scaling (kerak) pada ketel uapnya, juga warna air dan rasa air yang dapat mempengaruhi produknya kalau berbahan baku air sadah. Industri, apalagi industri elektronika, biasanya mengolah air dengan kualitas yang lebih baik daripada air PDAM. Artinya, kalau airnya ada yang dipasok dari PDAM maka air PDAM itu pun diolah lagi khusus untuk menurunkan kekeruhan dan kesadahan, termasuk pembasmian bakteri.

Proses Kapur Soda

Konsep kapur soda didasarkan pada ide sederhana. Ion penyebab kesadahan dapat dihilangkan (atau dikurangi) kalau diendapkan. Caranya ialah dengan menaikkan pH air lewat penambahan alkalinitas. Ini akan mengubah bikarbonat menjadi karbonat sehingga terjadi endapan CaCO3 dan Mg(OH)2. Slaked lime merupakan CaO yang dihidratasi (ditambah air) dan menjadi sumber alkalinitas. CaO ini juga dikenal dengan nama quicklime. Sodium hidroksida (NaOH, caustic soda) dapat juga dijadikan sumber alkalinitas. Di bawah ini dituliskan urutan reaksi proses kapur-soda.

Ca(OH)2 + CO2  CaCO3(s) + H2O…………………………. 1

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 (s) + 2H2O………………. 2

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  CaCO3 (s) + MgCO3 + 2H2O….. 3

MgCO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2(s) + CaCO3 (s)………….….. 4

Kehadiran gas CO2 di dalam air ikut mengonsumsi kapur sesuai dengan reaksi di atas. Penambahan kapur menyebabkan peningkatan pH dan HCO3- diubah menjadi CO32- (reaksi 2 dan 3). Kalau penambahan kapur terus dilakukan maka jumlah ion OH- makin banyak lalu terjadilah reaksi 4 dan 6. Reaksi nomor 7 hanya akan terjadi apabila dibubuhkan soda abu karena ion kalsium dan magnesium berikatan dengan kesadahan non-karbonat. Terakhir, reaksi 3 dan 4 lalu dijumlahkan sehingga diperoleh kebutuhan kapur untuk kesadahan magnesium karbonat.

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2  2CaCO3 (s) + Mg(OH)2(s) + 2H2O ……. 5

MgX + Ca(OH)2  Mg(OH)2(s) + CaX …………………………….. 6

CaX + Na2CO3  CaCO3 (s) + Na2X ……………………………. 7

X adalah anion non-karbonat seperti SO42- , NO3- dan Cl-

Alkalinitas karbon anorganik bereaksi pertama dengan ion kalsium. Bikarbonat berubah menjadi ion karbonat dengan penambahan alkalinitas lantas terbentuklah CaCO3 yang langsung mengendap. MgCO3 tidak mengendap pada kondisi normal ini tetapi setelah semua bikarbonat berubah menjadi karbonat. Penambahan ion OH- menyebabkan presipitasi Mg(OH)2. Jika diinginkan pemisahan magnesium maka sejumlah kapur harus dibubuhkan untuk mengubah alkalinitasnya menjadi karbonat dan kebutuhan kapur untuk pemisahan magnesium.

Batas terendah untuk pemisahan magnesium ialah 10 mg/l CaCO3 atau 0,2 mek/l (milliekivalen per liter). Perlu penambahan kapur berlebih sekitar 35 mg/l CaCO3 diatas persyaratan stoikiometrik untuk meningkatkan pH sampai 10,5 agar terjadi presipitasi Mg(OH)2. CO2 dapat digunakan untuk menurunkan kelebihan kapur dan menurunkan pH air sampai taraf yang diinginkan seperti reaksi di bawah ini..

2OH- + CO2  CO32- + H2O ……………………….. 8

CO32- + H2O + CO2  2HCO3- ………………………. 9

Alternatif lain untuk memisahkan kelebihan ion Ca2+ dari pembubuhan kapur berlebih ini ialah dengan penambahan Na2CO3. Penambahan soda abu ini dilaksanakan bersamaan dengan kapur sebelum masuk ke unit pengendap tempat penampungan endapan CaCO3 dan Mg(OH)2. Kelebihan ion OH- di efluen bak sedimentasi dapat dinetralkan dengan asam klorida sampai nilai pH yang diinginkan, yaitu airnya stabil (stable water). Cara ini hanya memerlukan satu bak sedimentasi. Itu sebabnya, di dalam instalasi PDAM, unit softening di tempatkan sebelum sedimentasi atau sebelum unit koagulasi-flokulasi agar presipitat yang terbentuk dapat diendapkan bersama dengan kimflok (flok kimia) di unit sedimentasi.

Demineralisasi

Selanjutnya adalah penerapan teknologi pengurangan kesadahan yang banyak diadopsi oleh pabrik atau industri dalam skala besar, baik untuk air proses maupun sebagai bahan baku dalam proses produksinya dan biasa disebut demineralisasi. Sasaran teknologi ini adalah molekul, atom dan ion berdiameter 10 nm, 1 nm, dan 1 Angstrom. Demineralisasi yang bersinonim dengan desalinasi ini dilaksanakan dengan ion exchange dan/atau membran semipermeabel. Hanya saja, kedua unit tersebut perlu air yang bebas koloid, bebas suspended solid, apalagi coarse solid.

Seperti tersurat pada namanya, demineralisasi dengan ion exchanger (resin) ini bertujuan menghilangkan zat padat terlarut (ionic) di dalam air (dan zat cair lainnya) sehingga banyak diterapkan untuk memurnikan air (purification), tidak sekadar penjernihan (clarification). Purifikasi hanya diterapkan untuk kalangan industri demi memperoleh air bebas mineral sebagai air proses, boiler, atau yang lainnya. Bisa dikatakan, aplikasi utama demineralisasi ialah menyiapkan air berkualitas tinggi untuk umpan (feed water) boiler. Guna lainnya ialah dalam pabrik serat sintetis seperti nylon, rayon, dan kain pada umumnya. Begitu pula pabrik komponen elektronika seperti televisi, komputer, dan farmasi perlu air ultramurni. Bahkan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) dan yang berbahan bakar batubara pun perlu proses demineralisasi atas air umpannya.

Khusus untuk air boiler, demineralisasinya dilaksanakan dengan ion exchanger yang terdiri atas cation exchanger (catex, penukar kation) dan anion exchanger (anex, penukar anion). Dua jenis atau dua tahap penukar ion inilah yang biasanya dipasang seri dalam dua kolom terpisah. Air bakunya melewati penukar kation dulu, baru kemudian dilalukan di penukar anion. Tetapi urutan ini bisa saja dibalik, bahkan bisa juga dicampur dalam satu kolom yang disebut mixed bed atau monobed. Artinya, semua susunan resin tersebut memiliki kelebihan sekaligus kekurangan, bergantung pada tahap prosesnya, kualitas media resinnya dan kualitas air baku yang diolahnya.

Ion exchanger tersebut serupa prinsipnya dengan pelunakan air di PDAM. Ion natrium ditukar oleh ion kalsium dan magnesium dalam jumlah yang ekivalen (setara) sehingga hakikatnya tidak terjadi pengurangan jumlah zat padat terlarut (dissolved solid) di dalam air olahan. Oleh sebab itu, kalau air hendak digunakan untuk keperluan boiler atau farmasi, dll maka ion natrium itu tidak boleh lolos ke kompartemen air olahannya. Sebab, baik ion kalsium, magnesium maupun natrium memberikan kontribusi yang sama pada pembentukan zat padat terlarut (dissolved solid). Untuk maksud ini, kationnya lantas diganti dengan ion hidrogen dan ion hidroksida sebagai pengganti anionnya. Ion hidrogen dan hidroksida ini akan bergabung menjadi air (H2O) sehingga tidak ada tambahan padatan terlarut dan tidak mempengaruhi pH.

Satu hal penting, kalau menggunakan air permukaan, maka tahap pengolahan air seperti yang biasa diterapkan di PDAM wajib disertakan untuk melindungi unit ion exchanger dari sumbatan koloid, SS, coarse solid, dan zat organik. Baru selanjutnya dipasang sistem demineralisasi. Sistem ini bisa bermacam-macam urutannya. Opsi yang bisa dan biasa dipasang ialah strong dan weak acid cation exchanger, strong dan weak base anion exchanger, mixed bed, decarbonator atau vacuum deaerator. Sebagai contoh, (1) strong acid catex, decarbonator, strong base anex; (2) strong acid catex, weak base anex, decarbonator, strong base anex. Variasi sistem ini dapat dilanjutkan hingga mencapai minimal sepuluh sistem. Kalau digabung dengan jenis unit pengolah lainnya untuk meningkatkan kualitas air olahannya maka jumlahnya akan terus bertambah. Beda urutan dan beda unit yang dipasang akan mempengaruhi kualitas air olahan.

Pengolahan dengan ion exchanger ini minimal dilaksanakan dalam dua tahap. Biasanya kation disisihkan dulu lalu diikuti penyisihan anion. Ion exchange yang mempertukarkan ion di dalam air (larutan) dengan ion lain di dalam media resin banyak diterapkan untuk menurunkan kesadahan dan penyiapan air umpan ketel. Di dalam teknologi pengolahan air limbah, pertukaran ion digunakan untuk menyisihkan logam-logam toksik atau untuk raihan atau recovery metal.

Bahan resin bisa berupa media alami, bisa juga media sintetis. Yang paling banyak diterapkan ialah resin sintetis karena bagus kinerjanya. Resin ialah senyawa hidrokarbon tiga dimensi yang berisi gugus fungsional (contoh gugus fungsi ialah: alkohol, karboksilat, karbonil). Gugus fungsi ini mempengaruhi karakteristik senyawa (campuran) organik dan di sinilah tertambat ion yang dapat ditukar serta larut di dalam air. Sebagai media porus, resin mudah tersumbat (fouling). Ion besi dan mangan, juga koloid, suspended solid dapat menyumbat resin. Apalagi resin dapat dimasukkan sebagai koagulan yang baik bagi zat padat. Oleh sebab itu, konsentrasi padatan sebaiknya kurang dari 2 NTU. Mengacu pada angka ini, maka air yang masuk ke resin akan tampak sangat jernih.

Umpan Ketel

Air umpan ketel yang tidak memenuhi syarat dapat menimbulkan masalah seperti terjadinya kerak (scale), korosi, dan busa. Kerak dapat terjadi akibat presipitasi padatan dalam air lalu melekat di permukaan dinding ketel. Ini berakibat pada pemanasan lanjut lokal (local overheating) sehingga fungsi logam ketel sebagai konduktor berkurang atau bahkan gagal. Beberapa kerak yang sering terbentuk antara lain: kalsium karbonat (kalsit), kalsium sulfat, magnesium hidroksida, besi oksida, kalsium silikat, magnesium silikat.

Berkenaan dengan korosi, fenomena ini disebabkan oleh pH airnya terlampau rendah, ada gas oksigen di dalam air, karbondioksida, klor, hidrogen sulfida, dll. Juga adanya garam-garam dan zat padat tersuspensi. Oksigen di dalam air, apalagi didukung oleh pH yang rendah justru dapat menambah proses korosi sehingga logam berubah menjadi bentuk bijih logam dalam proses elektrokimia yang kompleks. Secara umum reaksi korosi bisa ditulis sebagai berikut: Fe + 2H2O ↔ Fe(OH)2 + H2. Jika diperhatikan dengan seksama, tampak tanda panahnya bermata dua sehingga reaksi ini dinamai reaksi kesetimbangan. Pada suatu saat reaksi tersebut akan “berhenti” karena mencapai titik setimbang sehingga proses korosi pun berhenti. (Sesungguhnya reaksinya tidak pernah berhenti, tetapi terus berlanjut. Hanya saja, konsentrasi ekivalennya tidak berubah, atau konsentrasi yang bereaksi setara dengan yang terbentuk).

Namun demikian, kehadiran gas oksigen di dalam air dan rendah pH-nya menyebabkan gangguan pada reaksi kesetimbangan lalu reaksinya bergeser ke kanan. Pergeseran ini lantas terus melanjutkan proses korosi pada permukaan ketel. Akibat oksigen dan pH air yang rendah ialah seperti reaksi di bawah ini:

Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → Fe(OH)3

2H2 + O2 ↔ 2H2O

Fe(OH)2 + 2H+ ↔ Fe2+ + 2H2O

Berkaitan dengan penyisihan gas, banyak ragam caranya. Karbondioksida misalnya, bisa dihilangkan dengan cara aerasi (open aerator, degasifier). Adapun oksigen biasanya dihilangkan dengan vacuum deaerator, heater deaerator untuk umpan ketel, penambahan sodium sulfit atau hydrazine. Gas lainnya seperti H2S, NH3, CH4 bisa dihilangkan dengan aerasi seperti banyak diterapkan di IPAM milik PDAM.

DAFTAR PUSTAKA

Fadilla, Tria. 2014. Makalah Kesadahan Air (Kimia Unsur). http://triasuju.blogspot.co.id/2014/10/makalah-kesadahan-airkimia-unsur.html. Diaksses pada tanggal 28 November 2015.

Made Veriska, Ni. 2015. Makalah Proses Pelunakan Air (Water Softening). https://www.academia.edu/9998213/Makalah_Water_Softening_Pelunakan_Air_. Diaksses pada tanggal 28 November 2015.

Artikel Sumber Ilmu & Informasi

0 Response to "Aplikasi Water Softening"

Post a Comment