Utilitas

AIR

Sumber Air

1.    Air laut

2.    Air tawar

a.      Air hujan

b.      Air permukaan

Impurities (Pengotor) air permukaan akan sangat tergantung kepada lingkungannya, seperti

-          Peptisida

-          Herbisida

-          Limbah industry

-          Mineral alam lainnya

Kerugian       : Komposisi impurities air permukaan cenderung tidak konstan

Keuntungan : tersedia dalam jumlah yang besar

c.      Air tanah

-          Sumur dangkal (5 – 20 m)

-          Sumur dalam (> 200 m)

Keuntungan             : Impurities air tanah lebih sedikit dan lebih konstan.

Kerugian       : ketersediaan jumlah air yang terbatas

Penggunaan air dalam industry

Penggunaan air dalam industry, pada dasarnya untuk mendukung beberapa system, antara lain :

1.    System pembangkit uap (boiler)

2.    System pendingin

3.    System proses

4.    Sisten pamadam kebakaran

5.    System sanitasi/MCK

Kimia Air

A.   Komposisi kimia air

Secara kimia air terbentuk dari dua atom hydrogen dan satu atom oksigen :

                        H₂  + ½  O₂                 H₂O

Air merupakan pelarut yang baik, baik terhadap zat organic maupun anorganik, sehingga menjadikan air tidak murni lagi dan  berpengaruh terhadap sifat dankarakteristiknya.

Zat-zat yang terlarut dalam air ;

-          Kation            : Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺. Mg⁺⁺, Fe⁺⁺, Mn⁺⁺, Ba⁺⁺, Al⁺⁺⁺

-          Anion             : Cl^-, SO₄^-2, CO₃^-2, HCO₃^-, OH^-,

-          Gas                 : O₂, H₂S, CO₂

Satuan Konsentrasi Air

1.    Milligram per liter (mg/l)

2.    Part per million (ppm)

3.    Miliequivalen per liter (meq/l)

4.    Sebagai CaCO₃

1.    Milligram per liter (mg/l)

Adalah milligram zat yang terdapat dalam 1 liter larutan

2.    Part per million (ppm)

Adalah satu bagian zat dalam satu juta bagian larutan

3.    Berat ekivalen

adalah berat atom atau molekul dibagi valensi

 

Reaksi Hidrolisa

Adalah reaksi kimia, dimana suatu senyawa bereaksi dengan air untuk membentuk asam atau basa.

Reaksi hidrolisa menyebabkan :

1.      Perubahan keasaman dan alkalinitas larutan, dan

2.      Perubahan kecenderungan pengendapan kerak, korosi pada logam, dan masalah-masalah kimia lain.

Zat yang larut dalam air, seperti ion hidroksil (OH^-) atau karbonat (CO₃^-2) akan menghasilkan larutan basa (alkali), diantaranya :

1.    Amoniak (NH₃), Amonium hidroksida (NH₄OH)

2.    Natrium Hidroksida (NaOH)

3.    Natrium Karbonat/soda abu (Na₂CO₃)

4.    Natrium bikarbonat/baking soda (NaHCO₃)

Asam adalah zat yang menyebabkan ion hydrogen (H⁺) bertambah,dan menyebabkan larutan bersifat asam, al:

1.    Asam khlorida (HCl)(asam muriat)

2.    Asam sulfat (H₂SO₄)

3.    Asam asetat (CH₃COOH)(asam cuka)

4.    Asam karbonat (H₂CO₃)

Reaksi asam dan basa akan menghasilkan garam, sehingga

larutan akan bersifat netral, alkali atau asam.

Bersifat alakali karena berasal dari basa kuat dan asam lemah.

                        NaOH   +        H₂CO₃                                    NaHCO₃

                        Bs. Kuat         as. Lemah

Bersifat asam

                        2 Fe(OH)₃      +  6 HCl                      2 FeCL₃   +  6 H₂O

                        Bs lemah         as kuat

Beberapa sifat kation logam dan garamnya

1.    Semua garam yang berasal dari Na dan K bersifat sangat larut dalam air. Garam-garam yang dibentuk khlorida dan sulfat bersifat netral, sedangkan garam bikarbonat, karbonat dan hidroksida bersifat alkali.

2.    Garam sulfat dari Ca, Mg, Ba, dan Sr larut dalam air, tetapi kelarutan garam sulfatnya mengikuti aturan : BaSO₄ < SrSO₄ < CaSO₄ < MgSO₄

Garam karbonat dan hidroksida dari Ca, Mg, Ba, dan Sr mempunyai kelarutan yang rendah dalam air dan yang paling rendah Mg(OH)₂

Ba(OH)2 > Sr(OH)₂ > Ca(OH)₂ > Mg(OH)₂

3.    Garam klorida dan sulfat dari besi, mangan dan aluminium larut dalam air dan besifat asam.

TUGAS :

1.    Berapa gram karbonat yang dibutuhkan agar kombinasi dengan  120 gram Ca untuk membentuk kalsium karbonat.

2.    Dari analisa air diketahui terdapat 400 mg/l Ca⁺²,  100 mg/l Ba⁺², 200 mg/l Mg⁺², 1000 mg/l SO^-4. Hitung ;

a.    CaSO₄, BaSO₄, MgSO₄ terbentuk

b.    Dalam eqivalen sebagai CaCO₃

Tugas             :

1.    Berapa gram Ca yang dibutuhkan agar kombinasi dengan 90 gram karbonat untuk membentuk kalsium karbonat.

Jawab :

Berat ekivalen karbonat            = [12 + 3 x 16]/2        = 30 gr/eq

Berat ekivalen kalsium = 40/2 = 20gr/eq

Senyawa hanya dapat dibentuk dengan jumlah ekivalen yang sama

90 gr CO^-2            = 90 gr/30gr/eq = 3 eq

Jadi Ca yang dibutuhkan         = 3 eq

                                                      = 3 eq x 20 gr/eq  =  60 gr

Kesetimbangan

Umumnya zat padat berbentuk Kristal terionisasi dalam air  

1.    CaO          +    H₂O                      Ca⁺²    +   2 OH^-                     (irreversible)

2.    NaCL        +    H₂O                      Na⁺     +    Cl^-   +   H₂O         (reversible)

Merupakan tanda reaksi reversible dan pada keadaan setimbang, reaksi  :

                        A_x B_y               x A      +    y B

                        Padatan                 ionic

Persamaan kesetimbangan :                    

           

            K adalah konstanta kesetimbangan

            [A], [B] adalah konsentrasi zat A dan B saat setimbang

Saat setimbang fasa padat tidak berubah karena laju pelarutan dan pengendapan sama, sehingga ;

                        [A_x B_y] = K_s = konstan

Dan

                        [A]_x [B]_y = K . K_s = K_sp 

                                    K_sp adalah hasil kali kelarutan untuk pasangan ion

Jika konsentrasi salah satu ion atau kedunya bertambah besar, maka akan menyebabkan harga K_sp bertambah besar, dan pengendapan akan terjadi untuk mempertahankan keadaan kesetimbangan.

Analisa Air

Adanya zat-zat terlarut dalam air akan menyebabkan kualitas dan karakteristik air akan berubah, yang antara lain :

1.    Keasaman

Disebabkan oleh : gas CO₂, asam-asam organic, asam-asam mineral, dan hasil hidrolisa.

2.    Alkalinitas

Disebabkan oleh ; bikarbonat, karbonat, hidroksida

3.    pH

diukur dari aktifitas ion hydrogen

4.    Salinitas

digunakan untuk menggolongkan kandungan mineral yang terlarut dalam air. Seperti ; salinitas klorida menyatakan konsentrasi total keberadaan klorida dalam air.

5.    Densitas

6.    Padatan Terlarut Total (TDS)

Menunjukan jumlah ion terlarut yang disajikan oleh analisa air.

7.    Spesifik Grafity (sp gr).

Adalah nisbah antara densitas air yang dianalisis terhadap air murni pada suhu tertentu. Alat ukur spesifik graffiti adalah hydrometer, dan dikalibrasi pada suhu 4 ^oC. Jika analisa  air dilakukan diatas suhu 4 ^oC, maka akan dilaporkan sebagai

                                   

8.    Padatan Tersuspensi Total (TSS)

Menyatakan berat dari zat-zat yang tidak larut atau zat-zat yang tersuspensi dalam air.

9.    Kekeruhan (Tunbidity)

Merupakan sifat optic air yang berhubungan dengan penyerapan dan penyebaran cahaya oleh air.

10. Biochemical Oxygen Demand (BOD)

Menyatakan jumlah kebutuhan oksigen terlarut selama proses penguraian zat-zat organic secara biokimia aerobic.

11. Chimical Oksigen Demand (COD)

Menyatakan jumlah oksigen yang dikonsumsi selama terjadinya oksidasi zat-zat organic secara kimia pada kondisi tertentu.

(01-10-12)

Impurities Air

A.   Penyebab impurities air :

1.    Padatan tersuspensi

2.    Padatan terlarut

3.    Gas terlarut

1.    Padatan tersuspensi

Dalam air padatan tersuspensi biasanya terdiri dari ;

-           lumpur,

-          humus,

-          limbah dan

-          buangan industry.

Padatan tersuspensi akan menyebabkan terbentuknya ;

o   deposit

o   kerak, dan

o   busa

2.    Padatan terlarut

Umumnya kandungan padatan terlarut dalam teridiri dari bahan mineral, al ; MgCO₃, CaSO₄, MgSO₄, NaCl, Na₂SO₄, SiO₂, dll.

Akibat dari padatan terlarut diantaranya :

Ø  Kesadahan (hardnes) dan

Ø  Alkalinitas (alkalinity).

A.   Kesadahan 

Kesadahan air dapat dilihat dari kesukaran pembentukan busa oleh sabun dalam air, yang disebabkan oleh adanya ion-ion kalsium dan magnesium.

Ukuran kesadahan dapat diukur dari kesadahan total (total hardness).

Kesadahan total dari sudut kation merupakan jumlah kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium.

                  TH  =  CaH  +  MgH

Kesadahan total dari sudut anion :

-          Kesadahan karbonat (kesadahan sementara)

-          Kesdahan non karbonat (kesadahan tetap)

TH  =  KH  +  NH

TH       = kesadahan total

CaH    = kesadahan kalsium          = kadar Ca⁺²

MgH    = kesadahan magnesium   = kadar Mg⁺²

KH      =kesadahan karbonat         = Ca(HCO₃) dan Mg(HCO₃)₂

NH      = kesadahan non-karbonat 

= CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂, dll.

Satuan kesadahan adalah ;

-          Milival (mval) = mili equivalen/liter

-          Mg/l atau ppm sebagai CaCO₃

-           ^od          = derajat kesadahan jerman   = 5,6 mg CaO/liter

1 mval      =  50  mg/l sebagai CaCO₃  =  2,8 ^oC

Akibat dari kesadahan dalam air industry adalah pembentukan kerak dalam ketel dan system pendingin.

B.   Alkalinitas

Disebabkan oleh adanya senyawa alkali dalam air. Diantaranya ;

-          Alkalinitas hidroksida (OH-alkalinity)

-          Alkalinitas karbonat (CO₃-alkalinity)

-          Alkalinitas bikarbonat (HCO₃-alkalinity)

Kemungkinan terdapatnya senyawa penyebab alkalinitas ;

1.    Senyawa hidroksida

2.    Senyawa karbonat

3.    Senyawa bikarbonat

4.    Senyawa karbonat dan bikarbonat

5.    Senyawa hidroksi dan karbonat

3.    Gas terlarut

Gas terlarut dalam air, antara lain, CO₂, O₂, N₂, NH₃, NO₂, dan H₂S.

Diantara gas yang menimbulkan korosi ; CO₂, O₂, NH₃

      CO₂  +  H₂O               H₂CO₃                        H⁺  +  HCO₃^-

Gas CO₂ bersifat asam, dan jika bergabung dengan air akan menyerang logam, dan yang menjadi penyebab utama terjadinya korosi adalah gas oksigen (ketel dan pendingin).