BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air Jumlah air di alam ini tetap dan

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Jumlah air di alam ini tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan Siklus
Hidrologi. Dengan adanya penyinaran matahari , maka semua uap air yang ada di
permukaan bumi akan menguap dan membentuk uap air. Karena adanya angin,
maka uap air ini akan bersatu dan membentuk awan. Oleh angin awan ini akan
terbawa makin lama makin tinggi dimana temperatur diatas akan semakin rendah,
yang menyebabkan titik – titik air dan jatuh ke bumi sebagai hujan. Air hujan ini
sebagian mengalir ke dalam tanah, jika menjumpai lapisan rapat air maka
peresapan air akan berkurang , dan sebagian air akan mengalir di bagian atas
lapisan rapat air ini. Jika air ini keluar pada permukaan bumi , maka air ini disebut
mata air. Air permukaan yang mengalir di permukaan bumi, umumnya berbentuk
sungai – sungai dan jika melalui suatu tempat rendah (cekung ) maka air akan
berkumpul, membentuk suatu danau dan telaga, tetapi banyak diantaranya yang
mengalir ke laut kembali dan kemudian akan mengikuti siklus hidrologi ini .
Sumber – sumber air :
1. Air Laut
Air laut mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl. Kadar
garam NaCl dalam air laut 3 % . Dengan keadaan ini, maka air laut tak
memenuhi syarat untuk air minum.
4
Universitas Sumatera Utara
5
2. Air atmosfer,air meteorologik
Air atmosfer, air meteorologik Dalam keadaan murni sangat bersih, karena
dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran – kotoran
industry/debu tersebut. Air hujan memiliki sifat agresif terutama terhadap
pipa – pipa penyalur maupun bak – bak reservoir, sehingga hal ini akan
mempercepat terjadinya korosi. Juga air hujan ini memiliki sifat lunak,
sehingga boros akan pemakaian sabun.
3. Air permukaan
Air permukaan berasal dari 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 tersebut. beberapa pengotoran ini. Untuk masing
masing air permukaan ini. Jenis pengotorannya adalah merupakan kotoran
fisik, kimia, dan bakteriologi.
4. Air tanah
Ada dua macam air tanah yaitu :
a.Air tanah dangkal
Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan
tanah. Lumpur akan tertahan demikian pula dengan sebagian bakteri
sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia
(garam dan unsur terlarut ) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai
unsur – unsure kimia tertentu untuk masing – masing lapisan tanah.
Universitas Sumatera Utara
6
b. Air tanah dalam
Air tanah dalam terdapat setelah lapisan rapat air yang pertama.
Pengambilan air tanah dalam, tidak semudah pada air tanah yang
dangkal. Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur
keluar dan dalam keadaan ini sumur ini disebut dengan sumur ‘artetis’.
Kualitas air tanah dalam umumnya lebih baik dari air dangkal. Jika
melalui tanah kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena
mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2. Jika melalui batuan granit,
maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO2 dan
Mn(HCO3). Untuk mengurangi kadar Fe yang menyebabkan korosi itu
harus diadakan pengolahan dengan jalan aerasi yaitu memberikan
kontak dengan udara sebanyak – banyaknya agar Fe(OH3) dan (OH4)
mengendapdan kemudian disaring. Air sadah tidak ekonomis dalam
penggunaannya karena terlalu boros dalam pemakaian sabun.
Hal ini disebabkan karena air sudah mengandung Ca2+ yang jika bereaksi
dengan C17H35COONa(sabun) akan terjadi endapan C17H35(COO2) Ca
yang menyebabkan tidak terbentuknya busa sabun. Setelah Ca habis
barulah busa akan terbentuk (Effendi,2003) .
Universitas Sumatera Utara
7
2.2.Proses Pengolahan Air
Ada beberapa proses pengolahan air dengan menggunakan bagian – bagian
dibawah ini :
1. Bendungan
Sumber air baku adalah air permukaan dari sungai Deli yang diambil
melalui bangunan yang panjang 25 meter (sesuai dengan lebar sungai)
dan tinggi lebih kurang 4 meter. Pada sisi kiri sekat berupa saluran
penyadap lebarnya 2 meter, dilengkapi dengan pintu pengatur ketinggian
air masuk ke intake.
2. Intake
Intake berfungsi untuk pengambilan air baku. Bangunan ini merupakan
saluran bercabang dua yang dilengkapi dengan bar screen (saringan kasa)
yang berfungsi untuk mencegah masuknya sampah-sampah berukuran
besar (> 10 cm) dan fine screen (saringan halus) yang berfungsi untuk
mencegah masuknya kotoran maupun sampah berukuran kecil (> 5
cm).Masing- masing saluran dilengkapi dengan pintu pengatur ketinggian
air (sluice gate) dan penggerak electromotor. Pemeriksaan maupun
pembersihan saringan dilakukan secara periodik dan manual untuk
menjaga kestabilan jumlah air masuk.
3. Raw Water Tank (RWT)
Bangunan Raw Water Tank (bak pengendap air baku) merupakan bangunan
yang dibangun setelah intake yang terdiri dari 2 unit atau 4 unitsel.Setiap
unit berdimensi 23,3 meter x 20 meter, kedalaman 5 meter yang dilengkapi
Universitas Sumatera Utara
8
dengan buah inlet gate 2 buah outlet sluice gate dan pintu bilas 2 buah.Raw
Water Tank berfungsi sebagai tempat pengendapan partikel-partikel kasar
dan lumpur yang terbawa dari sungai dan sedimentasi (pengendapan
ilmiah).
4. Raw Water Pump (RWP)
Raw Water Pump(pompa air baku) berfungsi untuk memompa air dari
RWT ke spliter box tempat pembubuhan koagulan berupa alum,dengan
dosis normal rata-rata 20-25 gr/m3 air dan pendistribusian aie ke masingmasing cleator yang terdiri dari 5 unit pompa air baku, kapasitas setiap
pompa 375 liter/detik dengan total head 15 meter memakai electromotor.
5. Cleator/Clarifier
Bangunan Cleator terdiri dari 4 unit dengan kapasitas masing-masing 350
detik/detik yang bervolume1.700 m3. Cleator berfungsi sebagai tempat
pemisahan antara flok yang bersifat sedimen dengan air bersih sebagai
effluent.Hasil Cleator dilengkapi dengan agiator-agiator sebagai pengaduk
lambat dan selanjutnya dialirkan ke filter.
Endapan flok-flok tersebut dibuang sesuai dengan tingkat ketebalannya
secara langsungotomatis.
a. Primary Reaction Zone
b. Secondary Reaction Zone
c. Return Reaction Zone
d. Clarifier Reaction Zone
e. Concentrator
Pada primary zone terjadi proses penginjeksian zat berupa bahan dari
Universitas Sumatera Utara
9
alumunium sulfat (alum/tawas), ( Al2(SO4)3) H2O sehingga terjadi proses
koagulasi atau proses pencampuran koagulan dengan air baku dengan
cepat dan merata. Tawas harganya relativ lebih murah dibandingkan
dengan koagulan lain dipasar, tawas sudah cukup efektif digunakan pada
kondisi air baku sungai deli. Untuk menentukan dosis tawas yang tepat
dalam proses,terlebih dahulu dilakukan jar test di laboratorium,sehingga
diketahui dosis optimal tawas. Jika pendosisan terlalu rendah,maka
pembekuan flok akan terganggu ditandai proses keruh. Jika dosis tawas
berlebih justru akan merusak proses,disamping itu sisa Al3+ tersebut akan
bereaksi kembali sehingga terjadi flok flok yang mengganggu kualitas
air. Oleh karena itu pendosisan tawas perlu perhitungan yang tepat.
6. Filter
Dari cleator air dialirkan untuk menyaring kekeruhan (turbidity) berupa
flok-flok halus yang dari kotoran lain yang lolos dari cleator melalaui
pelekatan pada media filter yang berjumlah 24 unit jenis saringan pasir
cepat masing-masing bergerak menggunakan alat menggunakan motor
AC nominal daya sebesar 5 daya 5 KVAnya bergerak terus. Dimensi tiap
filter yaitu 5,00 m x 8,25 m x 6,25 m.Tinggi maksimum permukaan air
adalah 5,05 m dan tebal media filter 114 m dengan susunan lapisan.
7. Reservoir
Reservoir merupakan bangunan beton dibawah tanah berdimensi panjang
50m x -lebar 40m x tinggi 4m yang berfungsi untuk menampung air minum (air olahan) setelah melewati media filter dengan kapasitas total
12.000 m3 dan kemudian didisbustrikan ke pelanggan melalui reservoir
Universitas Sumatera Utara
10
distribusi distribusi di berbagai cabang. Air yang mengalir dari filter ke
reservoir dibubuhi chlor (post chlorinsi) guna membunuh bakteri yang
berbahaya dan untuk proses netralisasi dibubuhkan larutan kapur jenuh
atau soda ash.
8. Finish Water Pump ( FWP )
Finish Water Pump(pompa distribusi air bersih)berfungsi untuk
mendistribusikan air bersih dari reservoir utama di instalasi ke reservoir
distribusi cabang memlalui pipa transmisi berdiamater 1.000 mm dan
berdiamter 800mm.FWP terdiri dari 5 unit pompa dengan kapasitas
masing-masing 375 liter/detik total head 55m menggunakan motor AC .
9. Sludge Lagoon
Daur ulang merupakan cara yang tepat dan aman dalam mengatasi dan
meningkatkan
kuulitas
lingkungan.Prinsip
ini
telah
mendorong
perusahaan sarana limbah berupa sludge lagoon.Lagoon ini berfungsi
sebagai media penampung air buangan bekas pencucian sistem
pengolahan dan kemudian air olahannya disalurkan kembali ke RWT
untuk proses kembali.
10. Monitoring system (SCADA)
Metode pengawasan selama proses pengolahan di masing masing unit oleh
petugas selain dilakukan secara langsung juga dilakukan dengan sistemmedia scada. Fasilitas ini dapat memperlihatkan secara langsung kondisi
proses pengolahan dari ruang tertentu baik terhadap kuantitas,kualitas
maupun olahan. Fasilitas ini didesainsedemikian rupa sehingga dapat
Universitas Sumatera Utara
11
mempermudah pengawasan terhadap proses pengolahan air menurut
standard an ketentuan yang berlaku.
11. Laboratorium
Laboratorium mempunyai peranan yang penting didalam penunjangan
mutu produksi air minum yang dihasilkan. Laboratorium akan
menganalisa mutu dan menjaga serta mengantisipasi hal hal yang tak
diinginkan terhadap kualitas air baku maupun air hasil olahan selama
proses. Pemeriksaan kulits air dilakukan dalam periode waktu tertentu.
Beberapa indikator maupun parameter dalam pemeriksaan tetap yang
menjadikan suatu tersebut sebagai Peraturan Menteri Kesehatan RI
No.429/MENKES/PER/IV/2010, yang meliputi aspek kimiawi, fisika,
dan mikrobiologi. Secara umum hasil pemeriksaan terhadapair hasil
olahan berada dalam kulitas air minum (instruksi kerja PDAM Delitua).
2.3
Persyaratan Kualitas Air
Kualitas air dapat ditentukan dengan menggunakan parameter fisika dan kimia .
2.3.1
Parameter Fisika
Beberapa parameter fisik yang digunakan untuk menentukan kualitas air
meliputi suhu,kekeruhan,warna,daya hantar listrik,jumlah zat padat terlarut, rasa,
bau.
Universitas Sumatera Utara
12
a.Bau
Air minum yang berbau, tidak disukai oleh masyarakat. Bau dapat memberi
petunjuk terhadap kualitas air, misalnya bau amis dapat disebabkan oleh
adanya alga dalam air tersebut. Menurut MENKESRI Nomor429 /MENKES
/PER/IV /2010, diketahui bahwa syarat air minum yangdapat dikomsumsi
tidak berbau.
b. Kekeruhan
Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdarkan
banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan - bahan yang
dapat dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh bahn organik anorganik yang
tersuspensi dan terlarut dalam air. Padatan tersuspensi berkolerasi positif
dengan kekeruhan. Semakin tinggi nilai tersuspesi maka kekeruahan
semakin tinggi.
c. Rasa
Air minum biasanya tidak memberikan rasa (tawar). Air yang berasa
menunjukkan ada nya zat yang berbahaya bagi kesehatan. Efek yang dapat
ditimbulkan terhadap kesehatn tergantung rasa.
d. Suhu
Suhu sebaiknya sejuk atau tidak panas, agar tidak terjadi pelarutan bahan
kimia yang dapat memabahayakan kesehatan, menghambat reaksi biokimia
didalam saluran pipa, mikroorganisme patogen tidak mudah berkembang
biak, dan bila diminum dapat menghilangkan dahaga. Pada umumnya suhu
dinyatakan dalam derjat celcius atau Fahrenheit. Berdasarkan keputusan
Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010
Universitas Sumatera Utara
13
bahwa temperatur maksimum dalam air minum 3oC. Pengukuran suhu pada
air dapat menggunakan thermometer.
e.
Warna
Air minum sebauknya tidak berwarna untuk alasan estetika dan untuk
mencegah keracunan dari berbagai zat kimia maupun mikroorganisme yang
berwarna , warna dapat menghambat penetrasi cahaya kedalam air. Warna
pada ait disebabkan oleh adanya partikel hasil pembusukan bahan organik.
Dalam penyediaan air minum , warna sangat dikaitkan dengan segi estetika ,
warna air dapat dijadikan sebagai petunjuk jenis pengolahan yang sesuai
(Effendi,2003)
2.3.2. Parameter Kimia
Beberapa parameter kimia yang digunakan untuk menentukan kualitas air
meliputi pH , kesadahan , besi, alumunium , zat organic , sulfat , nitrat ,
klorida , zink.
1) pH (derajat keasaman)
Penting dalam proses penjernihan air karena keasaman air pada
umumnya disebabkan gas Oksida yang larut dalam air terutama
karbondioksida. Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dari pada
penyimpangan standar kualitas air minum dalam hal pH yang lebih kecil
6,5 dan lebih besar dari 9,2 akan tetapi dapat menyebabkan beberapa
senyawa kimia berubah menjadi racun yang sangat mengganggu
kesehatan.
Universitas Sumatera Utara
14
2) Kesadahan
Kesadahan ada dua macam yaitu kesadahan sementara dan kesadahan
non karbonat (permanen). Kesadahan sementara akibat keberadaan
kalsium
dan magnesium
bikarbonat yang dihilangkan dengan
memanaskan air hingga mendidih atau menambahkan kapur dalam air.
Kesadahan nonkarbonat (permanen) disebabkan oleh sulfat dan
karbonat, chlorida dan nitrat dari magnesium dan kalsium, besi dan
alumunium. Konsentrasi kalsium dalam air minum yang lebih rendah
dari 75 mg/l dapat menyebabkan penyakit tulang rapuh, sedangkan
konsentrasi yang lebih tinggi dari 200 mg/l dapat menyebabkan
korosifitas pada pipa-pipa air. Dalam jumlah yang lebih kecil
magnesium dibutuhkan oleh tubuh untuk pertumbuhan tulang, akan
tetapi dalam jumlah yang lebih besar 150 mg/l dapat menyebabkan rasa
mual.
3) Besi
Air yang mengandung banyak besi akan berwarna kuning dan
menyebabkan rasa logam besi dalam air, serta menimbulkan korosi pada
bahan yang terbuat dari logam . Besi merupakan salah satu unsur yang
merupakan hasil pelapukan batuan induk yang banyak ditemukan
diperairan umum. Batas maksimal yang terkandung didalam air adalah
1,0 mg/l
Universitas Sumatera Utara
15
4) Aluminium,
Batas maksimal yang terkandung didalam air menurut Peraturan Menteri
Kesehatan No 82 / 2001 yaitu 0,2 mg/l. Air yang mengandung banyak
aluminium menyebabkan rasa yang tidak enak apabila dikonsumsi.
5) Zat organik,
Larutan zat organik yang bersifat kompleks ini dapat berupa unsur hara
makanan maupun sumber energi lainnya bagi flora dan fauna yang hidup
di perairan
6) Sulfat
Kandungan sulfat yang berlebihan dalam air dapat mengakibatkan kerak
air yang keras pada alat merebus air (panci / ketel)selain mengakibatkan
bau dan korosi pada pipa. Sering dihubungkan dengan penanganan dan
pengolahan air bekas.
7) Nitrat dan nitrit
Pencemaran air dari nitrat dan nitrit bersumber dari tanah dan tanaman.
Nitrat dapat terjadi baik dari NO2 atmosfer maupun dari pupuk-pupuk
yang digunakan dan dari oksidasi NO2 oleh bakteri dari kelompok
Nitrobacter. Jumlah Nitrat yang lebih besar dalam usus cenderung untuk
berubah menjadi Nitrit yang dapat bereaksi langsung dengan
hemoglobine dalam daerah membentuk methaemoglobine yang dapat
menghalang perjalanan oksigen didalam tubuh.
8) Klorida
Dalam konsentrasi yang tepat , tidak berbahaya bagi manusia. Chlorida
dalam jumlah kecil dibutuhkan untuk desinfektan namun apabila
Universitas Sumatera Utara
16
berlebihan dan berinteraksi dengan ion Na+ dapat menyebabkan rasa
asin dan korosi pada pipa air.
9) Zink atau Zn
Batas maksimal Zink yang terkandung dalam air adalah 15 mg/l.
penyimpangan terhadap standar kualitas ini menimbulkan rasa pahit,
sepet, dan rasa mual. Dalam jumlah kecil, Zink merupakan unsur yang
penting
untuk
metabolisme,
karena
kekurangan
Zink
dapat
menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak (Santoso.2010).
2.4. Metode titrasi EDTA
EDTA ditambahkan ke dalam larutan Ca
2+
dan calcon. Sebagai EDTA
membentuk kompleks kuat dengan Ca 2+ dari pada calcon perubahan solusi
dari merah muda ke warna biru calcon sendiri. Mg
dengan menambahkan NaOH, sehingga Ca
2+
2+
pertama diendapkan
ditambah Mg
2+
ditentukan
sesuai dengan prinsip-prinsip yang sama dalam sampel kedua dengan
eriochorome Black T pH = 10 prinsip yang sama seperti di metode 1 tetapi
dengan Glyoxalbis (2 hydroxyanil ) sebagai indikator lagi pada pH = 12,6
Setelah asam Ca2
+
ditambahkan untuk melarutkan Mg endapan dan
menghancurkan indikator (Golterman,1978)
Etilendiamintetraasetat atau dikenal dengan EDTA ,merupakan senyawa
yang mudah larut dalam air, serta dapat diperoleh dalam keadaan murni.
Tetapi dalam penggunaannya, karena adanya sejumlah tidak tertentu dalam
air , sebaiknya di standarisasi terlebih dahulu.
Universitas Sumatera Utara
17
HOOC
CH2
CH2COOH
N
HOOC
CH2
CH2
N
CH2
CH2COOH
Gambar 2.1. Struktur EDTA
Berdasarkan struktur diatas
bahwa molekul tersebut mengandung baik
donor elektron dan atom oksigen maupun donor atom nitrogen sehingga
dapat menghasilkan khelat bercincin sampai dengan enam secara serempak
(Khopkar.1990).
2.5.Kesadahan dan Kesadahan Total
Kesadahan yaitu pelunakan air dengan penghapusan ion – ion tertentu
yang ada dalam air dan dapat bereaksi dengan zat – zat lain hingga
distribusi air dan penggunaanya terganggu.Kesadahan dalam air terutama
disebabkan oleh ion- ion Ca2+ dan Mg
2+
juga oleh Mn2+ dan semua
kation yang bermuatan dua . Air yang kesadahannya tinggi biasanya
terdapat pada air tanah di daerah yang bersifat kapur , darimana Ca2+ dan
Mg2+ berasal (Sumesti,1982)
Kesadahan ada dua jenis, yaitu :
a. Kesadahan sementara
Adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam bikarbonat,
seperti Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Universitas Sumatera Utara
18
Kesadahan sementara ini dapat / mudah dieliminir dengan pemanasan
(pendidihan),
sehingga
terbentuk
encapan
CaCO3
atau
MgCO3.
Reaksinya:
Ca(HCO3)2
CO2(g)
H2O(aq) +
CaCO3
Mg(HCO3)2 CO2(g)
H2O (aq) +
MgCO3
b. Kesadahan tetap
Adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam - garam klorida ,
sulfat dan karbonat , misalnya CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2.
Kesadahan tetap dapat dikurangi dengan penambahan larutan soda - kapur
(terdiri dari larutan natrium karbonat dan magnesium hidroksida )
sehingga terbentuk endapan kalium karbonat ( padatan / endapan ) dan
magnesium hidroksida (padattan / endapan) dalam air.
Reaksinya:
CaCl2+ Na2CO3
CaCO3
+
2NaCl (aq)
CaSO4+ Na2CO3
CaCO3
+
Na2SO4 (aq)
+
CaCl2 (aq)
+
CaSO4 (aq)
MgCl2+ Ca(OH)2
MgSO4 + Ca(OH)2
Mg(OH)2
Mg(OH)2
(Paranita,2009)
Air sadah mengakibatkan konsumsi sabun lebih tinggi karena
adanya hubungan kimiawi antara ion kesadahan dengan molekul sabun
menyebabkan sifat detergen sabun hilang . Kelebihan ion Ca2+ serta ion
CO32- ( Salah satu ion alkalinity ) mengakibatkan terbentuknya kerak pada
dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalsiumkarbonat CaCO3.
Universitas Sumatera Utara
19
Kerak ini akan mengurangi penampang basah pipa dan menyulitkan
pemanasan air dalam ketel.
Proses pelunakan melalui pengendapan adalah proses yang paling murah
dan sering digunakan , maka proses yang paling murah dan sering
digunakan , maka proses tersebut akan di uraikan dibawah ini sebagai
contoh untuk perencanaan maupun praktikum teknik penyehatan .
Prinsip proses pelunakan melalui pengendapan
Sebagai kation kesadahan , Ca2+ selalu berhubungan dengan anion yang
terlarut khususnya anion alkalinitas CO32, HCO3-, dan OH-.
Ca2+ dapat bereaksi dengan HCO3-,membentuk garam yang terlarut tanpa
terjadi kejenuhan.sebaliknya reaksi dengan CO32- akan membentuk garam
karbonat yang larut sampai batas kejenuhan dimana titik jenuh berubah
dengan nilai pH. Bila titik jenuh dilampauin , terjadi endapan garam
kalsiumkarbonat CaCO3 dan membuat kerak yang terlihat pada dinding
pipa atau dasar ketel. Namun pada proses pelunakan ini keadaan sedikit
jenuh,Karena
dalam
keadaan
tidak
jenuh
terjadi
reaksi
yang
mengakibatkan karat terhadap pipa. Kerak yang tipis akibat keadaan
sedikit jenuh itu justru melindungin dinding dari kontak dengan air yang
tidak jenuh (agresif). Ion Mg2+ akan bereaksi dengan OH- membentuk
garam yang terlarut sampai batas kejenuhan dan mengendap sebagai Mg
(OH)2 bila titik kejenuhan dilampauin .
Universitas Sumatera Utara
20
Ion Ca2+ dan Mg2+ diendapkan sebagai CaCO3 dan Mg(OH)2 menurut
reaksi keseimbangan kimiawi sebagai berikut :
Mg2+ + 2 OH-
Mg(OH)2
(1)
Ca2+ + CO32-
CaCO3
(2)
CO32- berasal dari karbondioksida CO2 dan bikarbonat HCO3- yang sudah
terlarut dalam air sesuai dengan reaksi berikut :
CO2 + OH-
HCO3-
(3)
HCO3- + OH-
CO32- + H2O
(4)
Didalam praktek reaksi (1) dan (2) agak lambat . Untuk mempercepat
reaksi maka dosis bahan pelunak harus sedikit lebih banyak dari jumlah
yang diperhitungkan secara teoritis.
Bagaimana memilih sesuatu bahan kimia yang dapat menurunkan
kesadahan air yaitu menurunkan konsentrasi ion Ca2+ sekaligus Mg2+.
Hanya ion OH- ( hidroksil ). (1) ke kanan sehingga Mg(OH)2 .mengendap
(chatelier). Sumber ion OH- yang murah adalah Ca(OH)2(kalsium
hidroksida ). Air kapur biasanya CO2 dan HCO3- yang terlarut dalam air
cukup jumlahnya untuk membentuk CO32- melalui reaksi (3) dan (4) .
Kalau kadar kalium karbonat CO32- lebih mudah bergabung dengan Ca2+
sehingga diperlukan tambahan Ca(OH)2 untuk menetralkan larutan
tersebut.
Universitas Sumatera Utara
21
Seperti larutan basa lain larutan Ca(OH)2 dengan pH tinggi dapat
mengabsorpsi CO2 udara menjadi karbonat CO32- (reaksi 3 dan reaksi 4 )
dan terjadi endapan CaCO3 . Botol dengan Ca(OH)2 harus ditutup dengan
baik dan bila terjadi endapan , larutan harus diganti.
Kesadahan Total
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 .
Pripsip Analisa , Eriochrome Black T (Eriokrom Hitam T) adalah sejenis
indikator yang berwarna merah muda bila berada dalam larutan yang
mengandung ion kalsium dan ion magnesium dengan pH 10,0 . 0,1. Sejenis
molekul lain yaitu asam etilendiamintetraesetat dan garam – garam
natriumnya (EDTA) , dapat membuat pasangan kimiawi (celated complex)
dengan ion – ion kesadahan dan beberapa jenis ion lain. Pasangan tersebut
lebih kuat dari pada hubungan antara indikator dengan ion – ion kesadahan
oleh karena itu pada hubungan antara indikator dengan ion – ion
kesadahan oleh karena itu pada pH 10, larutan akan berubah menjadi biru
yaitu disaat jumlah molekul EDTA yang ditambahkan sebagai titran ,sama
(ekuivalen) dengan jumlah ion kesadahan dalam sampel dan molekul
indikator terlepas dari ion kesadahan .
Universitas Sumatera Utara
22
Perubahan semakin jelas bila pH tinggi, namun pH yang tinggi dapat
menyebabkan ion –ion kesadahan dari larutan karena terjadi pengendapan
Mg(OH)2 dan CaCO3.Pada pH> 9 ,CaCO3, sudah mulai terbentuk sehingga
titrasi harus selesai dalam waktu 5 menit . Pembentukan Mg(OH)2 pada
sampel air dalam ( air sungai, air tanah ) belum terjadi pada pH 10
(Sumesti,1982).
2.6 Penurunan nilai kesadahan
Penghilanagan kesadahan dari air adalah hal yang penting .Keuntungannya
terutama terletak pada kebutuhan sabun dan turunnya biaya pemeliharaan
sambungan dan perlengkapan pipa . Apakah kesadahaan suatu persediaan
air harus dikurangin tergantung pada hubungan antara biaya pengolahan
dan kepuasaan para pelanggan. Dua metode dasar yang dipergunakan
untuk menghilangkan kesadaahan adalah proses kapur soda dan penukar
ion.
Ada beberapa cara untuk mengurangin tingkat kesadahan antara lain:
1.Penurunan nilai kesadahan dengan pengendapan
Jumlah kapur dan soda yang dibutuhkan untuk menghilngkan kesadaahan
tergantung pada mutu kimiawi air dan jumlah kesadahan yang ingin
dihilangkan bnayak air sadah yang mengandung konsentrasi sulfat ,
klorida dan nitrat rendah, karea itu kapur seringkali merupakan satu –
satunya bahan kimia yang dipergunakan untuk koagulasi kimiawi. Setelah
pengendapan dan rekarbonasi , air biasanya dialirkan melalui suatu filter
pasir. Tawas sering ditambahkan dengan kapur dan soda untuk
Universitas Sumatera Utara
23
menggabungkan koagulasi kimia dengan penghilangan kesadahan dalam
suatu proses tunggal. Telah di buat rencana rencana khusus untuk
menggabungkan pencampuran ,flokulasi dan penjernihan didalam suatu
bangunan . Pengaturan yang umum dari perangkat – perangkat ini meliputi
suatu ruangan dalam pencampuran dan suatu ruangan luar untuk
penjernihan. Perangkat – perangkat ini relatif murah dan memberikan hasil
baik bila diopersikan dengan tepat. Proses kapur-soda mempunyai tiga
kelemahan yang jelas : terbentuk sejumlah besar lumpur , diperlukan hasil
yang baik dan pipa – pipa akan berkerak bila air tidak mengalami
rekarbonasi dengan baik.
2.Penurunan nilai kesadahan dengan pertukaran ion.
Suatu perangkat pertukaran ion mirip dengan suatu filter pasir yang
medium filternya berupa getah pertukaran ion – R dan bukannya pasir
.Getah dapat bersifat alamiah (zeolite) atau sintesis . Bila air sadah melalui
filter pertukaran ion tersebut , akan terjadi suatu pertukaran kation :
kalsium dan magnesium didalamair dipertukarkan dengan sodium didalam
getah itu. Garam - garam sodium yang terbentuk tidak menimbulkan
kesadahan. Bila sejumlah besar sodium didalam getah telah digantikan
oleh kalsium dan magnesium haruslah dilakukan regenerasi dengan larutan
sodium klorida.
Air yang melalui filter selama proses regenerasi haruslah dibuang ,karena
mengandung konsentrasi klorida yang tinggi. Perangkat pertukaran ion
dapat berupa filter gaya berat bertekanan. laju aliran air mentah melalui
Universitas Sumatera Utara
24
filter biasanya kira- kira 6 gpm/ft2 (240 liter/menit/m2). proses pertukaran
ion menghasilakan air yang kesadahannya nol.Karena biasanya tidak ada
kebutuhan untuk mendapatkan air sedemikian lunaknya,maka hanya
sebagian saja dari air yang melalui pengolahan yang dilunakan. Bagian ini
kemudian
dicampurkan
dengan
air
yang
tak
dilunakkan
untuk
mendapatkan mutu air yang diinginkan . Salah satu kelemahan dari metode
penghilangan
kesadaahan
ini
adalah
karena
menghasilkan
suatu
konsentrasi sodium yang mungkin berbahaya bagi orang yang sakit
jantung(Sutrisno, dan suciati,1987)
Standar kesadahan air meliputi
1.
Standar kesadahan menurut WHO, 1984, bahwa :
a)
Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO3;
b)
Lunak mengandung 0-60 ppm CaCO3;
c)
Agak sadah mengandung 60-120 ppm CaCO3;
d)
Sadah mengandung 120-180 ppm CaCO3;
e)
Sangat sadah 180 ppm ke atas.
2.
Standar kesadahan menurut E. Merck, 1974, bahwa :
a)
Sangat lunak antara 0-4 OD atau 0-71 ppm CaCO3;
b)
Lunak antara 4-8 OD atau 71-142 ppm CaCO3;
c)
Agak sadah antara 8-18 OD atau 142-320 ppm CaCO3;
d)
Sadah 18-30 OD atau 320-534 ppm CaCO3;
e)
Sangat sudah 30 OD keatas atau sekitar 534 ppm ke atas.
Universitas Sumatera Utara
25
3.
Standar kesadahan menurut EPA, 1974, bahwa :
a)
Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO3;
b)
Lunak, antara 0-75 ppm CaCO3;
c)
Agak sadah, antara 75-150 ppm CaCO3;
d)
Sadah, 150-300 ppm CaCO3;
e)
Sangat sadah 300 ppm ke atas CaCO3.(Reshty 2001).
Kesadahan merupakan salah satu sifat kimia yang dimiliki air. Kesadahan
air disebabkan adanya ion – ion Ca2+ dan Mg2+. Berdasarkan Standar
kesadahan menurut PERMENKES RI, 2010 batas maksimum kesadahan
air minum yang dianjurkan yaitu 500 mg/L CaCO3. Bila melewati batas
maksimum maka harus diturunkan (pelunakan).
Dari data tersebut dapat dilihat jelas bahwa air yang dikatakan sadah
adalah air yang mengandung garam mineral khususnya CaCO3 sekitar
120-180 ppm menurut WHO, sedangkan menurut Merck air dikatakan
sadah jika mengandung 320-534 ppm atau sekitar 18-30 OD, menurut
EPA air yag dikatakan sadah jika mengandung CaCO3 sekitar 150-300
ppm, dan menurut PERMENKES RI, 2010 batas maksimum kesadahan air
minum yang dianjurkan yaitu 500 mg/L CaCO3. Bila melewati batas
maksimum maka harus diturunkan (pelunakan) (Bakti Husada, 1995
dalam Resthy, 2011).
2.7. Faktor – faktor yang meningkatkan nilai kesadahan
Selain dari Ca2+ dan Mg2+ beberapa kation seperti Al3+,Fe3+dan Fe2+,Mn2+
dan sebagainya juga bergabung dengan EDTA. Tetapi untuk air kran,air
Universitas Sumatera Utara
26
sungai atau danau , konsentrasi ion – ion cukup rendah (konsentrasi
kurang dari beberapa mg/l) dan tidak mengganggu . Namun kadang –
kadang air tanah dan air buangan industri mengandung konsentrasi ion –
ion tersebut lebih dari beberapa mg / l dimana dalam kasus ini sesuatu
inhibitor
harus
digunakan
untuk
menghilangkan
gangguan
tersebut.kekeruhan juga memngurangin jelasnya warna sehingga sampel
yang terlalu keruh harus disaring dahulu.
Pengendapan CaCO3 harus dicegah karena akan mengurangin kadar
kesadahan terlarut. Kalau kadar Ca2+ rendah , untuk mengurangin risiko
gangguan.
Pada analisa Ca2+ ini konsentrasi ion pengganggu yang masih
diperbolehkan adalah sebagai berikut : Cu2+,2mg /l :Fe2+(fero), 20mg/l :
Fe3+ (feri), 20mg/l:Mn2+(mangan),10 mg/l. Biasanya metoda titrasi EDTA
ini dapat dikerjakan tanpa kesulitan untuk sampel air sungai , danau dan
air kran, nammun untuk sampel air buangan industri perlu diketahui kadar
ortofosfat,Karena ortofosfat tersebut akan mengendapkan kalsium menjadi
kalsium fosfat, pada pH analisa ini . Dalam hal ini cara analisa lain seperti
AAS(atomic Absorption Spectrophotometry ) harus digunakan. Seperti
larutan basa lain larutan Ca(OH)2 dengan pH tinggi dapat mengabsorpsi
CO2 udara menjadi karbonat CO32- (reaksi 3 dan reaksi 4 ) dan terjadi
endapan CaCO3. Botol dengan Ca(OH)2 harus ditutup dengan baik dan
bila terjadi endapan, larutan harus diganti (Sumesti,1982).
Universitas Sumatera Utara