pengolahan Air

LAPORAN LABORATORIUM TEKNIK KIMIA I

PENGOLAHAN AIR

Disusun oleh:

Kelas C

Kelompok I

Bona Tua (0907136116)

Diah Pramushinta (0907133056)

Fitra Dani (0907121108)

Widya Pangestu (0907114175)

JURUSAN TEKNIK KIMIA

U N I V E R S I T A S R I A U

P E K A N B A R U

2011

Abstrak

Salah satu proses pengolahan air adalah penghilangan kesadahan air dan metode yang dapat digunakan adalah Ion exchange. Ion exchange berfungsi untuk menukar ion dan menghilangkan ion-ion yang berbahaya. Tujuan dari praktikum ini adalah menjelaskan proses pengolahan air bersih (ion exchange), menghitung efisiensi penyisihan bahan pencemar dari sumber air, dan menganalisa hubungan variabel perlakuan terhadap penyisihan bahan pencemar. Variabel pada praktikum ini adalah debit air yaitu debit rendah, sedang, dan tinggi serta sumber air yaitu air yaitu air yang bersumber dari Lab Instruksional Dasar Proses dan Operasional Pabrik dan air yang bersumber dari kantin Fakultas Teknik. Penetuan kesadahan total pada praktikum ini adalah dengan cara titrasi kompleksometri menggunakan larutan EDTA 0,01 M. Pengukuran konduktivitas air pada praktikum ini menggunakan alat conductivity meter. Air yang bersumber dari Labotarium Organik dan air yang bersumber dari kantin Fakultas Teknik masih memenuhi standar kualitas air minum yang ditetapkan oleh pemerintah, yaitu dengan besar kesadahan total adalah 8-14,67. Error yang terjadi pada percobaan disebabkan alat penukar ion yang digunakan pada praktikum sudah tidak efektif lagi menyerap ion-ion pada air yang dialirkan.

Keyword: Pengolahan air, Ion exchange, Kesadahan Total.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air termasuk sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang

banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air

harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta

makhluk hidup yang lain. (Effendi, 2003).

Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan

masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam

penularan, terutama penyakit perut. Peningkatan kualitas air minum dengan jalan

mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan diperlukan sebagai air minum

dengan mutlak diperlukan. Oleh karena itu dalam praktek sehari-hari maka

pengolahan air adalah menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan

apakah sumber tersebut bisa dipakai sebagai sumber persediaan atau tidak.

Kebutuhan manusia akan air bersih untuk domestik dan industri telah

melahirkan berbagai metode pengolahan air. Pengolahan air yang dilakukan

bertujuan untuk menjadikan air layak dikonsumsi sehingga aman bagi kesehatan

manusia. Air yang dihasilkan harus memenuhi syarat kualitas yang mencakup

syarat fisika, kimia, mikrobiologi dan radioaktif sebagaimana standar yang

diberlakukan Departemen Kesehatan RI.

Mgingat saat ini air sungai telah banyak tercemar akibat berbagai aktifitas

manusia, maka metode pengolahan air bersih yang tepat diharapkan mampu

mengolah air baku menjadi air bersih yang memenuhi standar dari segi kualitas

dan kuantitas.

Air yang banyak mengandung mineral kalsium dan magnesium disebut

dengan air sadah atau air yang sukar untuk dipakai mencuci. Senyawa kalsium

dan magnesium bereaksi dengan sabun membentuk endapan dan mencegah

terjadinya busa dalam air. Oleh karena senyawa-senyawa kalsium dan magnesium

relatif sukar larut dalam air, maka senyawa-senyawa itu cenderung untuk

memisah dari larutan dalam bentuk endapan atau presipitat yang akhirnya menjadi

kerak. Salah satu tujuan dari pengolahan air adalah untuk menghilangkan

kesadahan di dalam air.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah:

1. Menjelaskan proses pengolahan air bersih (ion exchange).

2. Menghitung efisiensi penyisihan bahan pencemar dari sumber air.

3. Menganalisa hubungan variabel perlakuan terhadap penyisihan bahan

pencemar.

1.3 Dasar Teori

1.3.1. Air

Air adalah zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna dan bau, yang

terdiri dari hidrogen dan oksigen dengan rumus kimiawi H2O. Karena air

merupakan suatu larutan yang hampir-hampir bersifat universal, maka zat-zat

yang paling alamiah maupun buatan manusia hingga tingkat tertentu terlarut di

dalamnya. Dengan demikian, air di dalam mengandung zat-zat terlarut. Zat-zat ini

sering disebut pencemar yang terdapat dalam air (Linsley, 1991).

1.3.2 Pengertian Air Bersih

Berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor

1405/menkes/sk/xi/2002 tentang Persyaratan Kesehatan Lingkungan Kerja

Perkantoran dan industri terdapat pengertian mengenai Air Bersih yaitu air yang

dipergunakan untuk keperluan sehari-hari dan kualitasnya memenuhi persyaratan

kesehatan air bersih sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku

dan dapat diminum apabila dimasak.

Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 16

Tahun 2005 Tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, didapat

beberapa pengertian mengenai :

1. Air baku untuk air minum rumah tangga, yang selanjutnya disebut air baku

adalah air yang dapat berasal dari sumber air permukaan, cekungan air tanah

dan/atau air hujan yang memenuhi baku mutu tertentu sebagai air baku untuk

air minum.

2. Air minum adalah air minum rumah tangga yang melalui proses pengolahan

atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat

langsung diminum.

3. Air limbah adalah air buangan yang berasal dari rumah tangga termasuk tinja

manusia dari lingkungan permukiman.

4. Penyediaan air minum adalah kegiatan menyediakan air minum untuk

memenuhi kebutuhan masyarakat agar mendapatkan kehidupan yang sehat,

bersih, dan produktif.

5. Sistem Penyediaan Air Minum yang selanjutnya disebut SPAM merupakan

satu kesatuan sistem fisik (teknik) dan non fisik dari prasarana dan sarana air

minum.

6. Pengembangan SPAM adalah kegiatan yang bertujuan membangun,

memperluas dan/atau meningkatkan sistemfisik (teknik) dan non fisik

(kelembagaan, manajemen,keuangan, peran masyarakat, dan hukum) dalam

kesatuan yang utuh untuk melaksanakan penyediaan air minum kepada

masyarakat menuju keadaan yang lebih baik.

7. Penyelenggaraan pengembangan SPAM adalah kegiatan merencanakan,

melaksanakan konstruksi, mengelola, memelihara, merehabilitasi, memantau,

dan/atau mengevaluasi sistem fisik (teknik) dan non fisik penyediaan air

minum.

8. Penyelenggara pengembangan SPAM yang selanjutnya disebut

Penyelenggara adalah badan usaha milik negara/badan usaha milik daerah,

koperasi, badan usaha swasta, dan/atau kelompok masyarakat yang

melakukan penyelenggaraan pengembangan sistem penyediaan air minum.

1.3.3. Penggolongan Air

Adapun penggolongan Air secara umum adalah sebagai berikut :

1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara

langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.

2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum

3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan

peternakan.

4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian usaha

di perkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air (Effendi,2003).

1.3.4. Sumber Air

Menurut Sutrisno (1994), secara garis besar dapat dikatakan air bersumber

dari:

2. Air Laut

3. Air Atmosfir

4. Air Permukaan

5. Air Tanah

Air Laut

Air yang dijumpai di dalam alam berupa air laut sebanyak 80%, sedangkan

sisanya berupa air tanah/daratan, es, salju, dan hujan. Air laut mempunyai sifat

asin, karena mengandung garam NaCl. Kadar NaCl dalam air laut 3%. Dengan

keadaan ini, maka air laut tak memenuhi syarat untuk air minum.

Air Atmosfir

Dalam keadaan murni, sangat bersih, karena dengan adanya pengotoran

udara yang disebabkan oleh kotoran-kotoran industri atau debu dan lain

sebagainya. Maka untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum

hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan

mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran.

Air Permukaan

Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada

umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya,

misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri kota dan

sebagainya.

Setelah mengalami suatu pengotoran, pada suatu saat air permukaan itu

akan mengalami suatu proses pembersihan sendiri. Udara yang mengandung

oksigen atau gas O2 akan membantu mengalami proses pembusukan yang terjadi

pada air permukaan yang telah mengalami pengotoran, karena selama dalam

perjalanan, O2 akan meresap ke dalam air permukaan.

Air permukaan ada dua macam yakni:

a. Air sungai

Dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu

pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya

mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk

memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi.

Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organik

yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang

menyebabkan warna kuning coklat.

b. Air rawa atau danau

Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat

organik yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang

menyebabkan warna kuning coklat.

Air Tanah

Air tanah adalah air yang berasal dari permukaan yang merembes ke

dalam tanah, yang terdapat di dalam ruang-ruang butir antara butir-butir tanah di

dalam lapisan bumi. Suatu saat air ini akan memenuhi lapisan tanah yang keras

dan kuat, maka air ini akan keluar permukaan sebagai mata air. Air tanah terbagi

antara:

a. Air tanah dangkal

Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan

tanah. Lumpur akan bertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga

air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam

yang larut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia

tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan tanah ini berfungsi sebagai

saringan.

Disamping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung, terutama

pada muka air yang dekat dengan muka tanah, setelah lapisan rapat air, air yang

terkumpul merupakan air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan

sebagai air minum melalui sumur-sumur dangkal.

b. Air tanah dalam

Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam,

tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan

memasukkan pipa ke dalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (biasanya antara

100-300 m) akan didapatkan suatu lapis air. Kualitas air tanah dalam pada

umumnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringanya lebih sempurna dan

bebas dari bakteri. Susunan dari unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis

tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air itu akan menjadi sadah,

karena mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2.

c. Mata air

Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan

tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruh oleh

musim dan kualitasnya sama dengan keadaan air tanah dalam.

1.3.5 Karakteristik Air

Karakteristik Fisik Air

a. Kekeruhan

Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan

organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh

buangan industri.

b. Temperatur

Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut.

Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak

sedap akibat degradasi anaerobik yang mungkin dapat terjadi.

c. Warna

Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan

tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta

tumbuh-tumbuhan.

d. Solid (Zat padat)

Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan

turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar

matahari kedalam air.

e. Bau dan rasa

Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti alga

serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan

oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu.

Karakteristik Kimia Air

a. pH

Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air

dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksik dalam

bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh

Ph.

b. DO (dissolved oxygent)

DO adalah jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesa dan

absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah DO maka kualitas air semakin

baik. Satuan DO biasanya dinyatakan dalam persentase saturasi.

c. BOD (biological oxygent demand)

BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme

untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air

buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas

self purification badan air penerima. Reaksinya adalah sebagai berikut:

Zat Organik + mikroorganisme + O2 → CO2 + mikroorganisme + sisa material

organik

d. COD (chemical oxygent demand)

COD adalah banyaknya oksigen yang di butuhkan untuk mengoksidasi

bahan-bahan organik secara kimia. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

+ 95%terurai

Zat Organik + O2 CO2 + H2O

e. Kesadahan

Kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektifitas pemakaian sabun,

namun sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di dalam pemakaian untuk

industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas) adanya kesadahan dalam air

tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh adanya kadar

residu terlarut yang tinggi dalam air.

f. Senyawa-senyawa kimia yang beracun

Kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah sudah merupakan racun

terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang agak ketat (± 0,05 mg/l).

Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan menyebabkan timbulnya rasa dan bau

ligam, menimbulkan warna koloid merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen

terlarut yang dapat menjadi racun bagi manusia.

1.3.6. Syarat-Syarat Air Minum

Menurut Sutrisno (1994), dari segi kualitas air minum harus memenuhi:

Syarat Fisik

1. Air tidak boleh berbau

Air minum yang berbau selain tidak estetis juga tidak akan disukai oleh

masyarakat. Bau air dapat memberi petunjuk akan kualitas air. Misalnya, bau amis

dapat disebabkan oleh tumbuhnya Algae.

2. Air tidak boleh berasa

Air minum biasanya tidak memberi rasa/tawar. Air yang tidak tawar dapat

menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa

logam/amis, rasa pahit, asin, dan sebagainya. Efeknya tergantung pada penyebab

timbulnya bau tersebut.

3. Air tidak boleh berwarna

Air minum sebaiknya tidak berwarna untuk alasan estetis dan untuk

mencegah keracunan dari berbagai zat kimia maupun mikroorganisme yang

berwarna.

4. Kekeruhan

Kekeruhan air disebabkan oleh zat padat yang tersuspensi, baik yang bersifat

anorganik maupun organik. Zat anorganik, biasanya berasal dari lapukan tanaman

dan hewan. Buangan industri juga dapat menyebabkan kekeruhan. Zat organik

dapat menjadi makanan bakteri, sehingga mendukung perkembang biakannya.

5. Suhu air hendaknya di bawah sela udara (sejuk ± 250C) agar:

Tidak terjadi pelarutan kimia yang ada pada saluran/pipa yang dapat

membahayakan kesehatan.

Menghambat reaksi-reaksi biokimia didalam saluran atau pipa.

Mikroorganisme patogen tidak mudah berkembang biak

Bila diminum air dapat menghilangkan dahaga.

6. Jumlah zat padat terlarut (TDS)

TDS biasanya terdiri dari zat organik, garam anorganik dan gas terlarut. Bila

TDS bertambah maka kesadahan juga akan naik pula.

Syarat Kimia

Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat

kimia tertentu dalam jumlah melampui batas yang telah ditentukan.

c. Syarat Bakteriologik

Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen)

dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batas-batas

yang telah ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air.

Bakteri golongan Coli ini berasal dari usus besar (feaces) dan tanah.

Bakteri patogen yang mungkin ada dalam air antara lain adalah:

Bakteri typshum

Vibrio colereae

Bakteri dysentriae

Entamoeba histolyhes

Bakteri enteritis (penyakit perut)

Air yang mengandung Coli dianggap telah terkontaminasi (tercemar)

dengan kotoran manusia. Dengan demikian dalam pemeriksaan bakteriologik,

tidak langsung diperiksa apakah air itu telah mengandung bakteri pathogen, tetapi

diperiksa dengan indikator bakteri golongan Coli. (Sutrisno, 1996).

1.3.7. Kesadahan

Istilah kesadahan digunakan untuk menunjukkan kandungan garam

kalsium dan magnesium yang terlarut, dinyatakan sebagai ekuivalen (setara)

kalsium karbonat. Air sadah adalah air yang mengandung beberapa jenis mineral

yaitu Ca, Mg, Sr, Fe dan Mn yang konsentrasinya tinggi sehingga mengakibatkan

air menjadi keruh dan dapat mengurangi daya kerja sabun serta menimbulkan

kerak pada dasar ketel. Kesadahan air dikenal dengan nama kekerasan air (hard

water).

Menurut Gabriel (2001), berdasarkan kadar kalsium di dalam air maka

tingkat kesadahan air digolongkan dalam 4 (empat) kelompok yaitu:

1. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 0-75 mg/l disebut air lunak (soft water)

2. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 75-150 mg/l disebut moderately hard water

3. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 150-300 mg/l disebut hard water

4. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 300 mg/l ke atas disebut very hard water

Menurut Gaman (1992), berdasarkan kandungan mineral maka kesadahan

air dibagi dalam 2 (dua) golongan yaitu:

a. Kesadahan air sementara atau temporer disebut pula kesadahan karbonat.

Air disebut mempunyai kesadahan sementara apabila kesadahannya dapat

dihilangkan dengan pendidihan, mengandung kalsium dam magnesium

bikarbonat. Air dengan tipe ini terdapat di daerah berkapur. Sejumlah kecil karbon

dioksidasi terlarut dalam air hujan membentuk asam lemah yaitu asam bikarbonat.

H2O + CO2 H2CO3

Air dioksida Karbon dioksida Asam karbonat

Asam karbonat secara perlahan-lahan melarutkan kalsium karbonat membentuk

kalsium bikarbonat yang larut.

b. Kesadahan air tetap atau permanen disebut pula kesadahan non karbonat.

Air dengan kesadahan tetap mengandung sulfat dan klorida kalsium dan

magnesium yang terlarut dalam air hujan yang lewat menerobos batu-batuan yang

mengandung garam-garam tersebut.

1.3.8. Penentuan Kesadahan Air

Kesadahan total yaitu jumlah ion-ion Ca2+ dan Mg2+ yang dapat

ditentukan melalui titrasi dengan EDTA sebagai titran dan menggunakan

indikator yang peka terhadap semua kation tersebut. Pada penentuan kesadahan

air, diperlukan modifikasi dari cara titrasi larutan Mg-Ca murni, karena dalam air

sering dijumpai pengotoran oleh ion besi dan logam-logam lain.

Penggunaan indikator Eriochrome Black T atau Calmagit akan terjadi

indikator oleh ion besi karena bereaksi secara. Oleh sebab itu, penambahan buffer

pH 10 jumlah molekul EDTA dapat membuat pasangan kimiawi dengan ion-ion

kesadahan dan beberapa jenis ion lainnya. Pasangan tersebut lebih kuat dari pada

hubungan antara indikator dengan ion-ion kesadahan. Oleh karena itu, pada pH 10

jumlah molekul EDTA yang ditambahkan sebagai titran sama (ekuivalen) dengan

jumlah ion-ion kesadahan dalam sampel, dan molekul indikator terlepas dari ion

kesadahan (Santika, 1984).

Pada umumnya kesadahan dinyatakan dalam satuan ppm (part per

milloion/satu persejuta bagian) kalsium karbonat (CaCO3), tingkat kekerasan

(dH), atau dengan menggunakan konsentrasi molar CaCO3. Satu satuan

Kesadahan Jerman atau dH sama dengan 10 mg CaO (kalsium oksida) per liter

air. Dengan demikian satu satuan Jerman (dH) dapat diekspresikan sebagai 17,85

ppm CaCO3. Sedangkan satuan konsentrasi molar dari 1 mili ekuivalen=2,8dH=

50 ppm.

1.3.9. Metode Penghilangan Kesadahan Air

1. Pendidihan

Jika air dididihkan, hanya kesadahan sementara yang dapat dihilangkan.

Bikarbonat dipecah menjadi karbonat, air dan karbon dioksida. Persamaan berikut

menunjukkan pemecahan kalsium karbonat:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2

Kalsium Bikarbonat Kalsium Karbonat Air Karbon Dioksida

Persamaan untuk magnesium bikarbonat adalah serupa. Karbonat adalah endapan

dan oleh karena itu tidak bereaksi dengan sabun dan keluar dari larutan.

2. Penambahan kapur mati

Kapur mati (kalsium hidroksida) juga hanya memisahkan kesadahan

sementara. Kapur harus ditambahkan pada jumlah yang telah diperhitungkan

sehingga kapur tersebut hanya cukup untuk menetralkan bikarbonat.

Terbentuknya kalsium karbonat yang tidak larut

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O

Kalsium Bikarbonat Kalsium Hidroksida Kalsium Karbonat Air

(air sadah) (kapur mati) (tidak larut)

3. Penambahan soda pencuci

Metoda ini menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Soda

pencuci (natrium karbonat) bereaksi dengan garam kalsium dan magnesium dalam

air sadah membentuk garam natrium yang larut dengan garam kalsium dan

magnesium yang tidak larut yang tertinggal sebagai endapan. Sebagai contoh:

CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4

Kalsium sulfat Natrium karbonat Kalsium karbonat Natrium sulfat

(air sulfat) (soda pencuci) (tidak larut) (larut)

4. Proses pertukaran ion

Metoda ini digunakan dalam rumah tangga dan industri untuk menghilangkan

kedua tipe kesadahan. Proses ini meliputi penggunaan resin alami dan resin

buatan seperti permutit dan zeolit. Air sadah dilewatkan melalui kolom yang diisi

resin dan ion-ion kalsium dan magnesium dalam air ditukar dengan ion natrium

dalam resin. Resin diregenerasi dengan dialiri larutan garam pekat (natrium

klorida). Hal ini akan mengisi ion natrium lagi (Gaman, 1992).

1.3.10. Metode Pertukaran Ion

Pertukaran ion pada konsepnya ialah ion-ion yang ditahan oleh gaya

elektrostatis pada permukaan padatan digantikan oleh ion-ion bermuatan sama

yang berada pada larutan. Bahan penukar ion harus mempunyai ion aktif di

seluruh strukurnya, berkapasitas besar selektif untuk jenis ion tertentu, mampu

diregenerasi, stabil secara kimiawi atau fisis serta mempunyai kelarutan rendah.

Metode pertukaran ion adalah suatu reaksi (pertukaran) reversible ion-ion

pada padatan (material atau media penukar ion) dengan yang ada pada larutan,

tetapi tidak terdapat perubahan substansial dalam struktur dari padatan tersebut.

Secara sederhana metode pertukaran ion dapat diartikan sebagai metode untuk

menghilangkan ion-ion yang tidak dikehendaki keberadaannya dalam suatu

larutan dengan cara memindah ion tersebut ke media padatan (solid) yang disebut

media penukar ion.

Ada 2 macam resin penukar ion, yaitu resin penukar anion dan resin

penukar kation. Penukar ion positif (resin kation) ialah resin yang dapat

mempertukarkan ion-ion positif dan penukar ion negatif ialah resin yang dapat

mempertukarkan ion-ion negatif. Resin kation mempunyai gugus fungsi asam,

seperti sulfonat, sementara resin anion mempunyai gugus fungsi basa, seperti

Amina. Resin penukar ion dapat digolongkan atas bentuk gugus fungsi asam kuat,

asam lemah, basa kuat, dan basa lemah.

1.3.11. Metode Pengolahan Air

Metode - metode yang digunakan untuk pengolahan air dapat digolongkan

menurut sifat fenomena yang menghasilkan perubahan yang dapat diamati.

Dengan demikian, istilah operasi satuan fisik dipergunakan untuk

menggambarkan metode-metode yang mendapatkan perubahan-perubahan melalui

penerapan gaya-gaya fisik, misalnya pengendapan gravitasi. Pada proses-proses

satuan kimiawi atau biologis, perubahan diperoleh dengan cara reaksi-reaksi

kimiawi atau biologis.

Metode Pengolahan Fisik

Metode pengolahan fisik yang sering digunakan adalah :

a. Flokulasi

Flokulasi dilakukan dengan baik yang diberi yang berputar pelan yang

tujuannya memperbesar ukuran flok, tetapi juga mencegah jangan sampai endapan

yang terbentuk mengendap kebawah. Untuk memperbesar ukuran flok ini

ditambahkan bahan - bahan pengental ke dalam air yang mengandung kekeruhan.

Untuk membentuk kumpulan partikel yang mengendap ini dilakukan pengadukan

yang cepat selama 20 - 30 menit yang akan menyebabkan tumbukan partikel yang

akan membentuk ukuran partikel yang lebih besar.

b. Sedimentasi

Sedimentasi adalah salah satu cara penjernihan air, dimana air dilewatkan

pada suatu bak, untuk jangka waktu tertentu. Dimana air mengalir pelan-pelan

(kecepatan rendah) sehingga partikel yang berat jenisnya lebih berat akan segera

mengendap.

c. Filtrasi

Filtrasi adalah suatu cara penjernihan air dengan cara penyaringan. Filter

biasanya terdiri dari berbagai macam lapisan pasir dan batu-batuan dengan

diameter yang bervariasi dari yang sangat halus hingga yang terkasar. Air akan

mengalir melalui filter sedangkan partikel-partikel yang tersuspensi didalamnya

akan melekat pada butiran pasir.

Hal ini akan dapat memperkecil ukuran celah-celah yang dapat dilalui air dan

akan mengurangi daya penyaringan. Maka untuk mengaktifkan kembali filter

harus dicuci kembali dengan membuang bahan-bahan yang melekat ini diperlukan

pembilasan dengan arah aliran pembilas berlawanan dengan arah aliran air yang

akan disaring, pembilas ini dinamakan backwash.

Metode Pengolahan Kimiawi

Metode pengolahan kimiawi yang sering digunakan adalah koagulasi.

Koagulasi adalah mekanisme dimana partikel-partikel koloid yang bermuatan

negatif akan dinetralkan, sehingga muatan yang netraltersebut saling melekat dan

menempel satu sama lain, dan membentuk flok. Untuk menambah besar ukuran

koloid dapat dilakukan dengan jalan reaksi kimia diikuti dengan pengumpulan

atau dengan cara penyerapan. Partikel koloid memiliki ukuran lebih kecil dari

suatu mikro akan menimbulkan sifat-sifat yang berbeda, karena kecilnya ukuran

partikel maka luas permukaan tiap satuan massa akan semakin besar.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi untuk menghasilkan koagulasi yang

baik, yaitu:

1. Pengontrolan pH

Setiap koagulan mempunyai range pH yang spesifik dimana presipitasi yang

maksimum akan terbentuk.

2. Temperatur

Pada temperatur yang rendah, kecepatan reaksi lebih lambat dari viskositas

air lebih besar sehingga akan flok lebih sukar mengendap.

3. Dosis Koagulan

Air dengan turbiditas yang tinggi memerlukan dosis koagulan yang banyak.

Dosis koagulan persatuan unit turbidity tinggi, akan lebih kecil dibandingkan

dengan dosis persatuan untuk air dengan turbiditas yang rendah.

BAB II

METODOLOGI PRAKTIKUM

2.1 Alat dan bahan

2.1.1 Alat

1. Tabung kolom berisi resin penukar kation

2. Pipet tetes

3. Labu titrasi 250 ml

4. Buret, klep, dan statip

5. Gelas ukur 50 ml, 10 ml

6. Corong, dan spatula

7. Erlenmeyer

8. Stopwatch

9. Conductivity meter

2.1.2 Bahan

1. Sampel air

2. Resin penukar kation

3. NH4Cl 1 M

4. NH4OH 1 M

5. Indikator EBT

6. Garam natrium EDTA

2.2 Prosedur kerja yang dilakukan

2.2.1 Pemeriksaan Alat

Alat dipastikan sedemikian sehingga aliran air dapat mengalir, mudah

diamati, dan mudah dioperasikan. Konstruksi kolom resin, konstruksi metode

pengikatan kesadahan dengan sistem bath atau kontinu menggunakan kolom glas

dengan diameter 10 cm dan panjang kolom 50 cm.

2.2.2 Pemeriksaan Sampel

Sampel diambil dari berbagai sumber air. Pemeriksaan dilakukan pada

sampel sebelum dialirkan kedalam kolom penukar ion terhadap kesadahan total

dan kesadahan Ca2+, Mg2+, dan Cl-, pemeriksaan dilakukan dengan cara titrasi

menggunakan EDTA, serta konduktivitas dengan alat conductivity meter.

2.2.3 Pelaksanaan Sistem Penukar Ion Termasuk Menggunakan Parameter

yang Diperlukan

Percobaan dimulai setelah persiapan selesai. Kemudian dilanjutkan dengan

mengalirkan sampel air melalui kolom penukar ion. Setelah itu pemeriksaan

kesadahan total, kesadahan Ca2+, Mg2+, dan Cl- dan konduktivitas dilakukan.

Variasi perlakuan terhadap:

1. Perbedaan sumber sampel

2. Perbedaan debit aliran sampel

2.2.4 Pengujian Kesadahan Total dengan Titrasi Kompleksometri

1. Sampel air yang telah divariasikan sumber dan debit nya dipipet masing-

masing 50 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml

2. Tambahkan 2 ml larutan buffer amonia-ammonium klorida

3. Tambahkan 1 tetes indikator Ericrom Black T (EBT)

4. Titrasi dengan EDTA 0,01 M sampai timbul perubahan wana biru

5. Hitung kadar kesadahan total dengan rumus:

2.2.5 Pengukuran Daya Hantar dengan Conductivity Meter

1. Sampel air yang telah divariasikan sumber dan debit nya dipipet masing-

masing 50 ml dan dimasukkan ke dalam gelas kimia 100 ml

2. Ukur hantaran larutan sampel dengan mencelupkan elektroda konduktometri ke

dalam sampel tersebut

3. Biarkan beberapa saat sampai angka yang tertera pada Conductivity Meter

berhenti berubaha atau keluar kata “ready”.

4. Baca angka yang tertera pada Conductivity Meter sebagai nilai konduktivitas

larutan sampel tersebut

5. Setelah pengukuran hantaran sampel yang pertama, elektroda konduktometri

dicuci dengan aquades dan dibersihkan dengan tissu sebelum dicelupkan ke

dalam sampel berikutnya

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada praktikum pengolahan air ini digunakan metode pertukaran ion atau

disebut ion exchange dengan menggunakan resin penukar kation. Variabel tetap

yang digunakan dalam percobaan adalah resin penukar kation, sedangkan variabel

berubah dalam praktikum ini adalah air yang digunakan dan debit aliran. Debit

aliran sampel pada kecepatan rendah, sedang, dan tinggi. Sampel yang digunakan

adalah air yang berasal dari air Laboratorium Organik dan air yang berasal dari

kantin Fakultas Teknik. Praktikum ini dilakukan untuk menentukan kesadahan

total air dengan titrasi kompleksometri dan untuk menentukan konduktivitas air

dengan menggunakan conductivity meter.

3.1. Hubungan Debit Air dengan Kesadahan Total

Tabel 3.1 Kesadahan Total Pada Variasi Debit Air Untuk Sampel Air yang Bersumber

dari Laboratorium Organik

Waktu(s)

Waktu rata-rata (s)

Debit (ml/s)

ml EDTA (ml)

Kesadahan Total (mg CaCO3/L)

Kesadahan Total rata-rata (mg CaCO3/L)

Rendah 1,731,69 59,17

0,4 881,86 0,4 8

1,48 0,4 8Sedang 0,88

1,01 99,010,4 8

81,06 0,4 81,10 0,4 8

Tinggi 0,480,52 192,31

0,5 10100,61 0,5 10

1,47 0,5 10

Tabel 3.2 Kesadahan Total Pada Debit Air yang Berbeda Untuk Sampel Air yang

Bersumber dari Kantin Fakultas Teknik

Waktu (s)

Wakturata-rata (s)

Debit (ml/s)

ml EDTA (ml)

Kesadahan Total (mg CaCO3/L)

Kesadahan Total

rerata (mg CaCO3/L)

Rendah 1,621,54 64,94

0,7 1414,671,52 0,8 16

1,48 0,7 14Sedang 1,12

1,08 92,590,7 14

141,08 0,7 141,03 0,7 14

Tinggi 0,450,47 212,76

0,7 14140,49 0,7 14

0,40 0,7 14

Gambar 3.1. Hubungan Debit terhadap Kesadahan Total Pada Sampel Air

yang Berbeda

Dapat dilihat pada gambar 3.1 bahwa hubungan antara debit dan

kesadahan air tidak sama untuk air yang bersumber dari laboratorium organik dan

air yang bersumber dari kantin. Hubungan antara debit dengan kesadahan total

harusnya adalah berbanding lurus. Karena semakin besar debit air maka akan

semakin besar kesadahan total pada sampel. Hal ini disebabkan karena semakin

besar debit berarti waktu tinggal untuk mengontakkan sampel di dalam resin

penukar ion akan semakin sedikit sehingga masih banyak ion-ion yang tidak

terjerap pada saat pengontakkan air di dalam resin penukar ion tersebut. Error

tersebut disebabkan karena sudah tidak efektifnya alat pertukaran ion yang

digunakan ditandai dengan kesadahan total inlet tidak jauh berbeda dengan

kesadahan total outlet.

3.2 Hubungan Debit Air dengan Konduktivitas

Tabel 3.3 Konduktivitas Pada Debit Air yang Berbeda Untuk Sampel Air yang

Bersumber dari Laboratorium Organik

Debit (ml/s) Konduktivitas (mmho)

Konduktivitas rata-rata (mmho)

Rendah59,17

51,451,3751,6

51,1Sedang

99,0151,6

51,5351,451,6

Tinggi192,31

51,951,7352,1

51,2*)Konduktivitas inlet 54 mmho

Tabel 3.4 Konduktivitas Pada Debit Air yang Berbeda Untuk Sampel Air yang

Bersumber dari kantin Fakultas Teknik

Debit (ml/s) Konduktivitas (mmho)

Konduktivitas rata-rata (mmho)

Rendah64,94

107,3107,3107,5

107,1Sedang

92,59108,4

108,17108,3107,8

Tinggi212,76

109,6109,03108,9

108,6*)Konduktivitas inlet 112,4 mmho

Gambar 3.2. Hubungan Konduktivitas dengan Debit Air untuk Sampel yang

berbeda

Dapat dilihat pada gambar 3.2 bahwa konduktansi sebanding dengan

debit, yang artinya semakin besar nilai debit air yang akan menyebabkan

kesadahan total atau banyaknya ion-ion dalam air maka semakin besar nilai pula

konduktansinya. Namun, konduktansi akan linear terhadap perubahan konsentrasi

ion hanya pada batas tertentu. Untuk konsentrasi ion yang lebih tinggi lagi, maka

konduktansi menjadi tidak linear. Selain itu, waktu kontak yang sangat singkat

dan debit air yang besar menyebabkan efektivitas resin juga sangat kecil.

3.3 Hubungan Debit dengan Efektivitas Resin

Tabel 3.5 Efektivitas Resin Pada Debit Air yang Berbeda Untuk Sampel Air yang

Bersumber dari Laboratorium Organik

Waktu

rata-rata

(s)

Debit

(ml/s)

Kesadahan

Total rata-rata

(mg CaCO3/L)

Efektivitas Resin

rata-rata (%)

Rendah 1,69 59,17 8 0

Sedang 1,01 99,01 8 0

Tinggi 0,52 192,31 10 25

*) Kesadahan total inlet 8 mg CaCO3/L

Tabel 3.6 Efektivitas Resin Pada Debit Air yang Berbeda Untuk Sampel Air yang

Bersumber dari kantin Fakultas Teknik

Waktu

rata-rata

(s)

Debit

(ml/s)

Kesadahan

Total rata-rata

(mg CaCO3/L)

Efektivitas Resin

rata-rata (%)

Rendah 1,54 64,94 14,67 4,78

Sedang 1,08 99,01 14 0

Tinggi 0,47 212,76 14 0

*) Kesadahan total inlet 14 mg CaCO3/L

Gambar 3.3. Hubungan Debit terhadap Efektivitas Resin Pada Sampel Air

yang Berbeda

Dari gambar 3.3 dapat dilihat bahwa hubungan antara efektivitas resin

dengan debit untuk air sampel yang bersumber dari Laboratorium Organik dan air

kantin tidak sama. Pada air yang bersumber dari laboratorium organik hubungan

antara debit air dengan efektivitas resin adalah berbanding lurus, sedangkan untuk

sampel air yang bersumber dari kantin hubungan antara debit air dengan

efektivitas resin adalah berbanding terbalik. Seharusnya hubungan antara debit air

dengan efektivitas resin adalah berbanding lurus, dimana ketika debit air semakin

besar, kesadahan total juga akan semakin besar sehingga dibutuhkan efektivitas

yang semakin tinggi pula pada setiap pertambahan debit air. Namun pada

percobaan hal ini tidak ditemui karena sudah tidak efektifnya alat penukar ion

yang digunakan.

BAB IV

KESIMPULAN

1. Salah satu cara pengolahan air adalah dengan metode ion exchange yang

digunakan untuk menghilangkan kesadahan air.

2. Debit air dengan kesadahan total berbanding lurus. Semakin besar debit air

maka kesadahan total juga semakin besar dan begitu sebaliknya.

3. Konduktansi sebanding dengan konsentrasi ion-ion atau semakin besar

konsentrasi ion-ion semakin besar pula nilai konduktansinya. Namun,

konduktansi akan linear terhadap perubahan konsentrasi ion hanya pada batas

tertentu. Untuk konsentrasi ion yang lebih tinggi lagi, maka konduktansi

menjadi tidak linear.

4. Nilai kesadahan total air pada sampel air yang bersumber dari laboratorium

organik dan air yang bersumber dari kantin fakultas teknik masih memenuhi

standar air bersih.

5. Alat ion exchange yang ada di laboratorium sudah tidak bekerja dengan efektif,

ditunjukkan dengan rendahnya efektivitas resin yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA

Alaerts, G. dan Santika, S, S. 1984. Metode Penelitian Air. Surabaya: Penerbit

Usaha Nasional.

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta: Kanisius.

Gabriel. J. F. 2001. Fisika Lingkungan. Jakarta: Penerbit Hipokrates.Sutrisno T. 1996. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Jakarta: Rineka Cipta.

Linsley, Ray K. dan Franzini, Joseph B. 1991. Teknik Sumber Daya Air Jilid II : Penerbit Erlangga.

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

Pembuatan Larutan EDTA 0,01 M

Mr EDTA = 372,24 gram/mol

Volum EDTA = 500 ml

Massa = 1,8612 gram

1,8612 gram EDTA dilarutkan dalam 500 ml larutan

Pembuatan Larutan Buffer 50 ml

NH4OH = 28,5 ml

NH4Cl = 3,375 gram

3,375 gram NH4Cl dilarutkan dengan 28,5 ml NH4OH dalam 50 ml larutan

Air yang bersumber dari Kantin Fakultas Teknik

Perhitungan debit air

t perlakuan 1 untuk debit air rendah = 1,62 s



= 1,54 s

Volum air yang dialirkan = 100 ml

= 64,93 ml/s

Perhitungan kesadahan total

V = volum air yang diuji (ml)

VEDTA = volum rata-rata larutan EDTA untuk titrasi kesadahan total (ml)

MEDTA = molaritas larutan EDTA untuk titrasi (mmol/ml)

Data perhitungan kesadahan total pada debit air rendah:

Perlakuan 1 untuk debit air rendah

V = 50 ml

MEDTA = 0,01 M

VEDTA = 0,7 ml

= 14 mg CaCO3/L


V = 50 ml

MEDTA = NEDTA = 0,01 M

VEDTA = 0,8 ml

= 16 mg CaCO3/L


V = 50 ml

MEDTA = NEDTA = 0,01 M

VEDTA = 0,7 ml

= 14 mg CaCO3/L

Perhitungan konduktivitas

Data perhitungan hantaran pada debit air rendah:


Konduktivitas = 107,3 mS = 107,3 mmho





Perhitungan efisiensi resin

C1 = Keadahan total sebelum lewat resin (mg CaCO3/L)

C2 = Keadahan total setelah lewat resin (mg CaCO3/L)

Data perhitungan efektivitas resin:

Misal pada perlakuan 1 untuk debit air rendah

C1 = 14 mg CaCO3/L

C2 = 14 mg CaCO3/L

Efektivitas resin = 14-14/14 x 100%

= 0 %

Untuk perhitungan debit air, kesadahan total, konduktivitas, dan efektivitas

resin pada air yang bersumber dari Laboratorium Organik langkahnya sama

dengan perhitungan pada air yang bersumber dari kantin Fakultas Teknik.

LAMPIRAN CDOKUMENTASI

Gambar 1. Inlet sampel air Gambar 2. Inlet sampel air Laboratorium Laboratorium sebelum titrasi setelah titrasi

Gambar 3. Inlet sampel air Gambar 4. Inlet sampel air

Laboratorium Laboratorium sebelum titrasi setelah titrasi

Gambar 5. Inlet sampel air Gambar 6. Inlet sampel air

kantin kantin sebelum titrasi setelah titrasi

Gambar 7. Inlet sampel air Gambar 8. Inlet sampel air kantin kantin sebelum titrasi setelah titrasi

Documents

pengolahan Air