51875928 bab ii jartest koagulan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori Definisi

Jar Test adalah suatu percobaan skala laboratorium untuk menentukan kondisi operasi optimum pada proses pengolahan air dan air limbah. Metode ini dapat menentukan nilai pH, variasi dalam penambahan dosis koagulan atau polimer, kecepatan putar, variasi jenis koagulan atau jenis polimer, pada skala laboratorium untuk memprediksi kebutuhan pengolahan air yang sebenarnya. Metode Jar Test mensimulasikan proses koagulasi dan flokulasi untuk menghilangkan padatan tersuspensi (suspended solid) dan zat – zat organik yang dapat menyebabkan masalah kekeruhan, bau, dan rasa.( h t t p : / / w w w . c e e . v t .e d u / e w r / e n v i r o n m e n t a l / t e a c h/ w t p r i m e r / j a r t e s t / j a r t e s t . h t m l )

Jar Test mensimulasikan beberapa tipe pengadukan dan pengendapan yang terjadi di clarification plant pada skala laboratorium. Dalam skala laboratorium, memungkinkan untuk dilakukannya 6 tes individual yang dijalankan secara bersamaan. Jar test memiliki variabel kecepatan putar pengaduk yang dapat mengontrol energi yang diperlukan untuk proses.(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, Hal 8.13)

Prinsip Kerja Jar TestPada metode Jar Test, terdapat dua tahap proses yaitu koagulasi dan

flokulasi. Jar Test dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut dengan Flocculator (seperti ditunjukkan pada Gambar II.1). ( h t t p : / / w w w . l a b s o u rce. c o. u k / s h o p / i m ag e s / SW 6 . j pg )

Flokulator adalah alat yang digunakan untuk flokulasi. Saat ini banyak kita menjumpai berbagai macam flokulator, tetapi berdasarkan cara kerjanya flokulator dibedakan menjadi 3 macam: yaitu

pneumatic, mekanik, dan baffle. Flokulator pada prinsipnya bertugas untuk melakukan pengadukan lambat agar jangan sampai mikro flok yang sudah menggumpal

II-1

http://www.cee.vt.edu/ewr/environmental/teach/wtprimer/jartest/jartest.html

http://www.labsource.co.uk/shop/images/SW6.jpg

II-2

Bab II Tinjauan Pustakapecah kembali menjadi bentuk semula, maka perlu adanya desain khusus bentuk flokulator tersebut.

Gambar II.1 FlokulatorFlokulator secara pneumatic misalnya, dirancang dengan cara

mensuplai udara ke dalam bak flokulasi, cara kerjanya sama seperti yang dilakukan pada aerasi, bedanya suplai udara yang diberikan ke bak flokulasi tidak sebesar pada bak aerasi. Jenis flokulator ini jarang sekali kita temukan saat ini, tetapi yang paling sering adalah flokulator secara mekanis. Flokulator secara mekanis paling banyak kita jumpai saat ini, bentuk serta desainnyapun bermacam-macam. Prinsip kerja jenis flokulator ini adalah dengan cara pengadukan (mixing), karena bentuknya yang bermacam-macam inilah maka bentuk ini sangat familiar bagi seorang engineer. Bentuk yang terakhir adalah dengan Baffle, jika dibandingkan dengan 2 jenis flokulator di atas, maka jenis flokulator ini jarang atau bahkan tidak pernah kita jumpai sekarang ini, pasalnya sistem Baffle mempunyai tingkat velositas G dan GT sangat terbatas. h t t p : / / i n f orm a s i te n der.b l o g s p o t .com / 2 0 0 8 / 04 / s i m u l a s i - k o a g u l a s i - f l o k u l a s i - de ng an . h t ml

Perlakuan yang dilakukan pertama kali adalah penambahan koagulan pada air yang akan diuji, selanjutnya adalah tahap koagulasi dengan pengadukan kecepatan tinggi hingga partikel besar terentuk akibat proses netralisasi. Setelah koagulasi dilanjutkan dengan flokulasi yang dilakukan dengan pengadukan kecepatan rendah setelah ditambahkan flokulan seperti yang digambarkan pada Gambar II.2 berikut.

LABORATORIUM TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR

http://informasitender.blogspot.com/2008/04/simulasi-koagulasi-flokulasi-dengan.html

http://informasitender.blogspot.com/2008/04/simulasi-koagulasi-flokulasi-dengan.html

II-3

Bab II Tinjauan Pustaka

Gambar II.2 Proses Penambahan Flokulan

Langkah analisa adalah :a. Koagulan ditambahkan pada sampel air keruh lalu dilakukan

pengadukan dengan kecepatan tinggi.b. Setelah penambahan koagulan, pertumbuhan partikel terjadi

karena netralisasi muatan. Penambahan koagulan atau flocculant pada molekul tinggi dapat ditambahkan.

c. Setelah itu dilakukan proses flokulasi, yaitu pada kecepatan LABORATORIUM TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR

II-4

Bab II Tinjauan Pustakarendah berkisar antara 10 – 15 rpm.


II-5


d. Kemudian supernatannya diperiksa dan diuji setelah settling time selama5 sampai 10 menit, dan sifat serta volume flok yang terapung dapat dicatat.

(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, hal 8.14)

- KoagulasiDefinisi

Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel koloid karena penambahan bahan kimia sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan karenaadanya gaya

grafitasi.(h ttp: // www.f ree.vl sm.o rg/v1 2/s po nso r/Spo nsor - Pe nd ampi n g/P r a we d a/K imi a.h tml )

Proses Koagulasi Secara fisika, koagulasi dapat terjadi dengan cara :a. Pemanasan, kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan

antar partikel-partikel sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang teradsorpsi pada permukaan koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan.

b. Pengadukan, contoh: tepung kanji c. Pendinginan, contoh: agar-agar

Secara kimiaSedangkan secara kimia seperti penambahan elektrolit,

pencampuran koloid yang berbeda muatan, dan penambahan zat kimia koagulan. Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan koloid bersifat netral, yaitu:1. Menggunakan Prinsip Elektroforesis

Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel koloid yang bermuatan ke elektrode dengan

muatan yang berlawanan. Ketika partikel ini mencapai elektrode, maka sistem koloid akan kehilangan muatannya dan bersifat netral.

2. Penambahan koloid, dapat terjadi sebagai berikut :Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif


http://www.free.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Kimia.html

II-6


(anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid, sehingga makin cepat terjadi koagulasi.

3. Penambahan ElektrolitJika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel koloid yang bermuatan negatif akan mengadsorpsi koloid dengan muatan positif (kation) dari elektrolit. Begitu juga sebaliknya, partikel positif akan mengadsorpsi partikel negatif (anion) dari elektrolit. Dari adsorpsi diatas, maka terjadi

koagulasi. Dalam proses koagulasi,stabilitas koloidsangatberpengaruh.stabilitasmerupakan daya tolak koloid karena partikel-partikel mempunyai muatan

permukaan sejenis (negatif). Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitas partikel, yaitu: Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak tejadi jika

partikel- partikel mempunyai muatan yang sejenis. Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi) Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi

pada permukaan.Suspensi atau koloid bisa dikatan stabil jika semua gaya tolak

menolak antar partikel leih besar dari ada gaya tarik massa, sehingga dalam waktu tertentu tidak terjadi agregasi.Untuk menghilangkan kondisi stabil, harus merubah gaya interaksi antara partikel dengan pembubuhan zat kimia supaya gaya tarik menariklebih besar. Untuk destabilisasi ada beberapa mekanisme yang berbeda:a. Kompresi lapisan ganda listrik dengan muatan yang berlawanan.b. Mengurangi potensial permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi

molekul yang spesifik dengan muatan elektrostatik berlawanan.c. Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk

jembatan moleku diantara partikel.d. Penggabungan partikel koloid kedalam senyawa presipitasi yang

terbentuk dari koagulan.


II-7


Secara garis besar (bedasarkan uraian diatas), mekanisme koagulasi adalah :1. Destabilisasi muatan negatif partikel oleh muatan positip dari koagulan2. Tumbukan antar partikel3. Adsorpsi

Faktor – faktor yang mempengaruhi koagulasi : (1) Pemilihan bahan kimia koagulan

Pemilihan koagulan dan koagulan pembantu, merupakan suatu program lanjutan dari percobaan dan evaluasi yang biasanya menggunakan metode jar test. Seorang operator dalam pengetesan untuk memilih bahan kimia, biasanya dilakukan di laboratorium. Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu :

Suhu pH Alkalinitas Kekeruhan Warna

Efek karakteristik air baku yang akan diolah terhadap koagulan adalah:o Suhu berpengaruh terhadap daya koagulasi dan memerlukan

pemakaian bahan kimia berlebih, untuk mempertahankan hasil yang dapat diterima.

o pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh terhadap koagulasi. pH optimum bervariasi tergantung jenis koagulan yang digunakan.

o Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan koagulasi yang kurang baik, pada kasus demikian, mungkin memerlukan penambahan alkalinitas ke dalam air, melalui penambahan bahan kimia alkali/basa (kapur atau soda abu)

o Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok.Makin sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu makin sedikit kesempatan flok berakumulasi.


II-8


o Warna, berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersbut berada di dalam air baku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai.

(2) Penentuan dosis optimum koagulanUntuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum

koagulan harus ditentukan. Dosis optimum mungkin bervariasi sesuai dengan karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku, tetapi biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu dimana terjadi perubahan kekeruhan yang

drastis (waktu musim hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimum berulang-ulang.(3) Penentuan pH optimum

Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan oleh reaksi hidrolisa garam tersebut, seperti yang telah diterangkandi atas. Koagulasi optimum

bagaimanapun juga akan berlangsung pada nilai pH tertentu.

Apabila muatan koloid dihilangkan, maka kestabilan koloid akan berkurang dan dapat menyebabkan koagulasi atau penggumpalan. Pengikatan koloid oleh koagulan ditunjukkan pada Gambar II.3. Penghilangan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesis atau jika elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Apabila arus listrik dialirkan cukup lama ke dalam sel elektroforesis maka

partikel koloid akan digumpalkan ketika mencapai elektrode. Jadi, koloid yang bermuatan negatif akan digumpalkan di anode, sedangkan koloid yang bermuatan positif digumpalkan di katode.

Koagulan yang paling banyak digunakan dalam praktek di lapangan adalah alumunium sulfat [Al2(SO4)3], karena mudah diperoleh dan harganya relatif lebih murah dibandingkan

denganjenis koagulan lain. ( h t t p : / / w w w . a p ec- v c .or .j p / e / mod u l e s/ t i n y d 0 0 / i n dex . p h p ? i d= 5 7 & k h _ o p e n _ cid _ 00 = 8 )


http://www.apec-vc.or.jp/e/modules/tinyd00/index.php?id=57&kh_open_cid_00=8

http://www.apec-vc.or.jp/e/modules/tinyd00/index.php?id=57&kh_open_cid_00=8

II-9


Gambar II.3 Pengikatan koloid oleh koagulanKoagulan

Koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positip yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatip partikel. Dalam pengolahan air sering dipakai garam dari Aluminium, Al (III) atau garam besi (II) dan besi (III).(h t t p : / / s mk 3 a e . w o r dpr e s s .com /2 0 0 8 / 08 / 0 5 / b ah a n - ki mi a - p e n j e r n i h - a i r - ko a g u l an / )

Spesies koloid yang terdapat dalam air baku dan air limbah diantaranya tanah liat, silika, besi dan logam berat lainnya, warna, dan padatan organik seperti sisa-sisa mati organisme. Koloid juga dapat dihasilkan dalam proses presipitasi seperti pelunakan kapur. Minyak dalam air limbah juga sering berbentuk koloid. Di antara berbagai bahan koloid dalam air, ada ukuran partikel yang lebih besar.

Gambar II.4 menggambarkan bagaimana bahan kimia ini mengurangi daya hantar listrik yang berada pada permukaan

koloid, sehingga partikel koloid dapat menggumpal (terbentuk flok). Tahap ini dimulai dengan bergabungnya flok – flok kecil menjadi flok yang lebih besar kemudian mengendap. Tahap ini adalah tahap koagulasi (netralisasi muatan).


http://smk3ae.wordpress.com/2008/08/05/bahan-kimia-penjernih-air-koagulan/

II-10

Bab II Tinjauan Pustakaa) Koagulasi : penambahan koagulan dapat menetralkan muatan

dan meruntuhkannya yang berada di sekitar koloidsehingga dapat menggumpal.

b) Flokulasi : menghubungkan bahan kimia berupa flokulan agar menggumpal sehingga membentuk partikel koloid atau flok mengendap yang lebih besar.


Tabel II.1 adalah tabel yang menunjukkan perbedaan antara proses koagulasi dan flokulasi yang dapat diuraikan sebagai berikut :a) Koagulasi : proses-proses muatan netral atau koagulasib) Flokulasi : pembentukan flok atau flokulasi, begitu berbeda

bahwa setiap sistem mengandung padatan yang diolah secara kimia lalu diproses, akan memiliki keterbatasan fisik sendiri.


Tabel II.1 Perbedaan antara proses koagulasi dan flokulasi


II-11


Gambar II.5 menggambarkan pengaruh dosis koagulan pada rentang pH. pH optimum tetap hampir konstan, namun kisaran pH menjadi kurang membatasi karena pengaruh meningkatnya dosis koagulan.


II-12

Bab II Tinjauan PustakaGambar II.5 Kurva efek penambahan koagulan pada kisaran pH tertentu


II-13


Karakteristik dari beberapa koagulan dan flokulan organik yang sering digunakan dalam pengolahan air disajikan pada Tabel II.2.

Tabel II.2 Karakteristik bahan polymer organik


Terdapat bermacam – macam jenis koagulan yang umum dan sering digunakan pada pengolahan air, seperti yang terlihat pada Tabel II.3.

Tabel II.3 Jenis koagulan yang umum digunakan pada pengolahan air

NAMA FORMULA BENTUKREAKSI

DENGAN AIR

pH OPTIMUM

Aluminium sulfat, Alum sulfat, Alum,

SalumAl2(SO4)3.xH2Ox = 14,16,18

Bongkah, bubuk Asam 6,0 – 7,8

Sodium aluminat NaAlO2 atauNa2Al2O4

Bubuk Basa 6,0 – 7,8PolyaluminiumChloride, PAC Aln(OH)mCl3n-m

Cairan, bubuk Asam 6,0 – 7,8

Ferri sulfat Fe2(SO4)3.9H2O Kristalhalus Asam 4 – 9

Ferri klorida FeCl3.6H2O Bongkah,cairan Asam 4 – 9

Ferro sulfat FeSO4.7H2O Kristal halus Asam > 8,5

h t t p : / / s mk 3 a e . w o r dpre s s.c o m/ LABORATORIUM TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR

http://smk3ae.wordpress.com/

II-14


Alum/TawasTawas/Alum adalah sejenis koagulan dengan rumus kimia Al2S04 11

H2O atau 14 H2O atau 18 H2O umumnya yang digunakan adalah 18 H2O. Semakin banyak ikatan molekul hidrat maka semakin banyak ion lawan yang nantinya akan ditangkap akan tetapi umumnya tidak stabil. Pada pH <7 terbentuk Al (OH)2+, Al (OH)2 4+, Al2 (OH)2 4+. Pada pH > 7 terbentuk Al(OH)-4. Flok –flok Al (OH)3 mengendap berwarna putih.

Pada kekeruhan yang disebabkan tanah liat sangat baik dihilangkan dengan batas pH antara 6,0 sampai dengan 7,8; penghilangan warna umumnya dilakukan pada pH yang sedikit asam, lebih kecil dari 6, bahkan di beberapa daerah harus lebih kecil dari 5. Efisiensi penghilangan warna masih tetap tinggi dihasilkan pada koagulasi dengan pH sampai 7 dengan dosis alum sulfat yang lebih tinggi (sampai 100 mg/l), tetapi bila dosis alum sulfat lebih kecil (60 mg/l) pada pH yang sama (sampai dengan 7), terjadi penurunan efisiensi penghilangan warna secara drastis (sampai dengan 10%).PAC (Poly Alumunium Chloride)

PAC adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta ion alumunium bertarap klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk polynuclear mempunyai rumus umum Alm(OH)nCl(3m-n). Beberapa keunggulan yang dimiliki PAC dibanding koagulan lainnya adalah :1. PAC dapat bekerja di tingkat pH yang lebih luas, dengan demikian

tidak diperlukan pengoreksian terhadap pH, terkecuali bagi air tertentu.2. Kandungan belerang dengan dosis cukup akan mengoksidasi senyawa

karboksilat rantai siklik membentuk alifatik dan gugusan rantai hidrokarbon yang lebih pendek dan sederhana sehingga mudah untuk diikat membentuk flok.

3. Kadar khlorida yang optimal dalam fasa cair yang bermuatan negatif akan cepat bereaksi dan merusak ikatan zat organik terutama ikatan karbon nitrogen yang umumnya dalam truktur ekuatik membentuk suatau makromolekul terutama gugusan protein, amina, amida dan penyusun minyak dan lipida.


II-15


4. PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain (seperti alumunium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Jika digambarkan dengan suatu grafik untuk PAC adalah membentuk garis linier artinya jika dosis berlebih maka akan didapatkan hasil kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimum sehingga

penghematan bahan kimia dapat dilakukan. Sedangkan untuk koagulan selain PAC memberikan grafik parabola terbuka artinya jika kelebihan atau kekurangan dosis akan menaikkan kekeruhan hasil akhir, hal ini perlu ketepatan dosis.

5. PAC mengandung suatu polimer khusus dengan struktur polielektrolite yang dapat mengurangi atau tidak perlu sama sekali dalam pemakaian bahan pembantu, ini berarti

disamping penyederhanaan juga penghematan untuk penjernihan air.

6. Kandungan basa yang cukup akan menambah gugus hidroksil dalam air sehingga penurunan pH tidak terlalu ekstrim sehingga penghematan dalam penggunaan bahan untuk netralisasi dapat dilakukan.

7. PAC lebih cepat membentuk flok daripada koagulan biasa ini diakibatkan dari gugus aktif aluminat yang bekerja efektif dalam mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai polimer dari gugus polielektrolite sehingga gumpalan floknya menjadi lebih padat, penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang hidrofobik akan menambah berat molekul, dengan demikian walaupun ukuran kolam pengendapan lebih kecil atau terjadi over-load bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatif tidak terpengaruh.(h ttp: // smk 3 ae. wo rdp re ss .com/2 00 8/ 08/ 0 5/b ah an - kimi a- pe n jer ni h- air- ko ag ul an/ )

FlokulasiDefinisi

Flokulasi adalah proses pengadukan lambat agar campuran koagulan dan air baku yang telah merata membentuk gumpalan atau flok dan dapat mengendap dengan cepat.h t t p : / / e n vi s t 2 . b l o g s p o t. c om /2 0 0 9 / 05 / f l o k u l a si . h t m l


http://envist2.blogspot.com/2009/05/flokulasi.html

http://smk3ae.wordpress.com/2008/08/05/bahan-kimia-penjernih-air-koagulan/

II-16


Flokulasi adalah penyisihan kekeruhan air dengan cara penggumpalan partikel untuk dijadikan partikel yang lebih besar. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok. h t t p : / / d i g i l ib. i t b . a c. i d/ g dl . p h p ? mod= b r o w se & n o d e = 1 2

Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel- partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi.h ttp: // e nvis t2.b l ogsp o t.c om/2 00 9/ 11 / h ub ung an- jar- tes t- deng an- un i t- op er asi. h tml

Proses FlokulasiProses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel

terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok).h t t p : / / e n vi s t 2 . b l o g s p o t. c om /2 0 0 9 / 11 / h u b u ng a n- j a r - t e s t - de ng an - u n i t - o p e r a si . h t ml

Tujuan utama flokulasi adalah membawa partikel ke dalam hubungan sehingga partikel-partikel tersebut saling bertabrakan, kemudian melekat, dan tumbuh mejadi ukuran yang siap turun mengendap. h t t p : / / e n vi s t 2 . b l o g s p o t. c om /2 0 0 9 / 05 / f l o k u l a si . h t m l

Proses flokulasi dalam pengolahan air bertujuan untuk mempercepat proses penggabungan flok-flok yang telah dibibitkan pada proses koagulasi. Partikel-partikel yang telah distabilkan selanjutnya saling bertumbukan serta melakukan proses tarik-menarik dan membentuk flok yang ukurannya makin lama makin besar serta mudah mengendap. Gradien kecepatan merupakan faktor penting dalam desain bak flokulasi. Jika nilai gradien terlalu besar maka gaya geser yang timbul akan mencegah pembentukan flok, sebaliknya jika nilai gradien terlalu rendah/tidak memadai maka proses penggabungan antar partikulat tidak akan terjadi dan flok besar serta mudah mengendap akan sulit dihasilkan. Untuk itu nilai gradien kecepatan proses flokulasi dianjurkan berkisar antara 90/detik hingga30/detik. Untuk mendapatkan flok yang besar dan mudah mengendap maka bak flokulasi dibagi atas tiga kompartemen, dimana pada kompertemen pertama terjadi proses pendewasaan flok, pada kompartemen


http://envist2.blogspot.com/2009/05/flokulasi.html

http://envist2.blogspot.com/2009/11/hubungan-jar-test-dengan-unit-operasi.html



http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&node=12

II-17


kedua terjadi proses penggabungan flok, dan pada kompartemen ketiga terjadi pemadatan flok.

Pengadukan lambat (agitasi) pada proses flokulasi dapat dilakukan dengan metoda yang sama dengan pengadukan cepat pada proses koagulasi, perbedaannya terletak pada nilai gradien kecepatan di mana pada proses flokulasi nilai gradien jauh lebih kecil dibanding gradien kecepatan koagulasi.h ttp: // b ul ek b as an di an g. wo r dpress .co m/

Terdapat 2 (dua) perbedaan pada proses flokulasi yaitu :1. Flokulasi Perikinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran

μm dengan mengandalkan gerakan Brownian. Biasanya koagulan ditambahkan untuk meningkatkan flokulasi perikinetik.

2. Flokulasi Ortokinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran di atas 1μm dimana gerakan Brownian diabaikan pada kecepatan tumbukan antar partikel, tetapi memerlukan pengaduk buatan (artificial mixing).

Setelah destabilisasi selesai mulai terbentuk agregasi partikel yang mana diameternya lebih kecil dari 1 mikrometer untuk sementara cuma bergerak berdasarkan difusi dan akan terjadi agregasi antar mereka. Dengan ukuran flok dan partikel yang semakin besar semakin penting terjadi agregasi yang disebabkan oleh

ortokinetik, maka perbedaan kecepatan diantara partikel semakin besar, akan terjadi pembentukan flok. Dilain pihak jika flok terlalu besar tidak bisa menahan tekanan abrasi didalam air, artinya dengan nilai gradien kecepatan (G value) yang semakin besar ukuran flok rata-rata akan menurun. Untuk mempertahankan nilai G yang berhubungan dengan ukuran partikel, pada prakteknya dilakukan semacam pengadukan pendahuluan (premixing) dengan nilai G yang tinggi, kalau sudah terjadi flok, nilai G diturunkan. Semakin lama agregat akan menumpuk semakin banyak, tahap berikutnya nilai G diturunkan. Dalam beberapa instalasi, misalnya dari nilai G = 100/dt diturunkan menjadi10/dt. Dengan demikian ada kesempatan untuk menentukan daya enersi yang akan dimasukkan ke dalam masing-masing tahap sesuai dengan


http://bulekbasandiang.wordpress.com/

II-18


kondisi air baku dan sesuai dengan sistem pemisahan yang akan dilakukan selanjutnya.

Jika ditinjau dari mekanisme tersebut di atas, maka pada proses flokulasi memerlukan waktu (yang dinyatakan oleh waktu tinggal/detensi = td, dalam detik) yaitu waktu untuk memberi kesempatan ukuran flok menjadi lebih besar dengan berbagai cara yang sudah diterangkan di atas. Disamping memperhatikan waktu, pada proses flokulasi diperhatikan pula kecepatan pengadukan (yang dinyatakan oleh gradien kecepatan = G, dalam dt−1). Kombinasi dari kedua hal penting tersebut, yaitu nilai G x td merupakan kriteria penting yang harus dipenuhi pada proses flokulasi. Nilai spesifik adalah : 104 − 105. Jika nilai spesifik G td dilampaui, maka flok yang sudah terbentuk akan pecah kembali, sebaliknya jika kurang dari nilai spesifik, maka flok tidak

akan terbentuk seperti yang diharapkan. Untukmenghasilkan flokulasi yang baik, maka perlu diperhatikan:

Nilai G : 20 – 70 dt−1.Waktu tinggal (waktu ditensi) : 20 – 50 menit. Karena

proses flokulasi ini memerlukan waktu, dan kecepatan yang relatif rendah, maka flokulasi dilakukan pada unit yang disebut “Pengadukan lambat” atau biasa disebut “Flokulator” dimana jenis

pengadukan bisa berupa pengaduk mekanis atau hidraulik.

Dengan dosis koagulan/flokulan pembantu (0,1–1 mg/l) kestabilan flok bisa dipertahankan terhadap abrasi yang menjadi lebih besar dengan adanya flokulan pembantu. Penambahan

koagulan/flokulan pembantu yaitu jenis polimer, flok yang terbentuk akan lebih besar pada nilai G (gradien

kecepatan) yang sama. Harus ada selisih waktu antara pembubuhan koagulan/flokulan pembantu dengan pembubuhan koagulan (misalnya Al3+ atau Fe3+). Pembubuhan koagulan/flokulan pembantu paling sedikit 30 dtk setelah pembubuhan koagulan.

Jika polimer dibubuhkan terlalu awal, kebutuhannya bisa jauh lebih besar dibandingkan dengan adanya selisih waktu diantara kedua pembubuhan tersebut di atas. Jika dicampur dengan efisien, pemakaian koagulan/flokulan pembantu akan lebih baik, seperti yang terlihat pada gambar II.6 flokulasi dengan polymer.


II-19


Efisiensi dari proses flokulasi pada prakteknya seringkali dapat dilihat dari kualitas air setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik. Dengan demikian, cara pemisahan zat padat atau flok sangat penting dan sangat dipengaruhi oleh bentuk flok yang ada, misalnya untuk melakukan flotasi diperlukan bentuk flok yang lain

berbeda dengan flok untuk sedimentasi. Jika dipakai sedimentasi diperlukan flok dengan berat jenis dan diameter yang besar. Pada proses flotasi dibutuhkan flok yang lebih kecil dan mempunya berat jenis yang lebih ringan tetapi mempunyai sifat untuk bergabung dengan gelembung udara. Untuk filtrasi dibutuhkan flok yang kompak yang cukup homogen dengan struktur yang kuat terhadap abrasi dan dengan sifat mudah melekat diatas partikel media penyaring (filter) untuk menjamin pemisahan yang efisien dan operasional penyaringan yang ekonomis.

Untuk efek penjernihan air secara keseluruhan, belum cukup apakah flok bisa dipisahkan dari air secara efektif, karena belum dapat menjamin dengan pasti apakah kualitas air yang diinginkan bisa tercapai hanya dengan kondisi ini saja.h t t p : / / f or u mb e b a s.c o m / t h r e a d -51 6 8 8 . h t ml

Gambar II.6 Flokulasi dengan polymer


http://forumbebas.com/thread-51688.html

II-20


Faktor – faktor yang mempengaruhi flokulasi : Untuk mencapai kondisi flokulasi yang dibutuhkan, ada beberapa

faktor yang harus diperhatikan, seperti misalnya :1. Waktu flokulasi2. Jumlah energi yang diberikan3. Jumlah koagulan4. Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu5. Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu6. Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan)7. Penetapan pH pada proses koagulasih ttp: // e nvis t2.b l ogsp o t.c om/2 00 9/ 11/ h ub ung an- jar- tes t- deng an- un i t- op er asi. h tml

Jenis Koagulan/Flokulan Pembantu (Coagulant/Flocculant Aids) Koagulan yang umum dan sudah dikenal yang digunakan pada

pengolahan air adalah seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini : h t t p : / / s mk 3 a e . w o r dpre s s.c o m/

Polimer biasanya merupakan jenis koagulan/flokulan pembantu yang banyak digunakan. Flokulan polimer adalah zat yang bisa terlarut dalam air dengan berat molekul relatif (Mr) antara 1000 – 5.000.000 gr/mol dalam proses komersil sering kali sampai 1.000.000 gr/mol yang berbentuk pola kecil dinamik dengan ukuran beberapa ratus nanometer.

Jika mekanisme flokulasi didominasi oleh jembatan polimer, efisiensi flokulasi biasa akan bertambah dengan penambahan berat molekul. Pemanfaatan senyawa molekular yang sangat besar akan menaikkan berat molekul dan akan menurunkan sifat pelarutan.

Bahan kimia polimer sering dipakai sebagai koagulan/flokulan pembantu dalam proses flokulasi di IPA, polimer berfungsi membantu membentuk makroflok yang akan menahan

abrasi setelah terjadi destabilisasi dan pembentukan mikroflok disebabkan oleh koagulan.

Adsorpsi koagulan pembantu pada mikroflok penting, supaya makroflok dapat terbentuk. Hal ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik batas permukaan antara molekul dan hal ini sangat tergantung pada komposisi air. Sesuai dengan muatan elektrostatik dalam larutan air,


http://smk3ae.wordpress.com/


II-21


koagulan/flokulan pembantu dikelompokkan menjadi “non ionogen, anion aktif dan kation aktif “.

Selain itu juga bisa dikelompokkan dari komposisi kimiawi terutama dari densitas muatan elektrostatik permukaan atas (status modifikasi kopolimer, lihat struktur formula a) dan berat molekul (molekular medium, tinggi dan sangat tinggi).

Pada masa yang lalu, koagulan pembantu berasal dari proses alami misalnya lumpur dan gel, sekarang ini hanya ada beberapa struktur dasar monomer untuk koagulan/flokulan pembantu, kelompok/grup yang paling penting berasal dari polimerisasi akrilamida.

K o a gu l a n / f l o ku l a n p e m b a n t u a. Kopolimer dari akrilamida dan N,N−dimetil amino propilen akrilat

Sifat muatan elektrostatik : IonikSifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatan elektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH, membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisa

b. Poli (Natriumakrilat)Sifat muatan elektrostatik : AnionikSifat : Polimer yang paling penting anionik dan segmen linier dalam kopolimer dengan akril amida dan anionik

c. Poli akrilamidaSifat muatan elektrostatik : Non ionogenSifat : Molekul yang sangat panjang dan linier yang dikenal sebagai flokulan pembantu yang ionogen.

Zat polimer itu sangat cocok berdasarkan struktur kimia untuk membantu dalam proses flokulasi dan untuk mempengaruhi sifat flok.Pembubuhan Koagulan/flokulan pembantu dilakukan setelah pembubuhan koagulan.


II-22


Produk d a r i lu m pur Produk dari lumpur yang dimaksud adalah semua produk yang

diproduksi dari lumpur alami, dan bersifat sebagai ion.

Z at k i m ia p e ndukung Bahan kimia pendukung lainnya yang dimaksud adalah zat kimia

yang digunakan untuk membantu berlangsungnya proses koagulasi- flokulasi. Zat inibiasanya ditambahkan sebelum proses koagulasi dilakukan. Zat ini ditambahkan dan berfungsi : Untuk penetapan pH

Penetapan pH yang dimaksud adalah penetapan pH optimum untuk koagulasi, ditetapkan untuk memenuhi persyaratan pH berada pada jangkauan yang disyaratkan untuk setiap jenis koagulan yang digunakan. Zat kimia yang digunakan untuk penetapan pH pada pengolahan air adalah: Untuk menaikan pH, Kapur : CaO, Ca(OH)2 Soda abu (Sodium bikarbonat) : Na2CO3 Soda api (Sodium hidroksida) : NaOH Untuk menurunkan pH, Asam sulfat : H2SO4, CO2

Sebagai zat pemberat (Weighing agent)Biasa digunakan pada pengolahan air dimana kekeruhan air relatip

rendah juga pada pengolahan air berwarna. Zat ini ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi proses koagulasi – flokulasi. Dengan adanya partikel-partikel suspensi yang ditambahkan, akan terjadi tumbukan antar partikel, sehingga terjadi aglomerasi antar partikel. Disamping tumbukan antar partikel zat ini juga dapat meningkatkan daya adsorpsi partikel/flok terdestabilisasi.

Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel – partikel untuk tumbukan pada pembentukan/pertumbuhan flok (membantu proses flokulasi). Zat ini biasanya digunakan untuk mengolah air berwarna alami, karena sifat air yang relatif jernih, jadi dengan kata lain zat ini ditambahkan untuk menaikkan kekeruhan air. Flok yang


II-23


diproduksi dari air berwarna tinggi dengan menggunakan koagulan garam besi atau alumunium, ternyata terlalu ringan untuk siap diendapkan. Penambahan zat pemberat, yang mempunyai specific gravity (berat jenis) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan cepat.

Bahan/zat pemberat yang biasa digunakan adalah : Tanah liat (clay), pada prakteknya, diketahui bahwa banyaknya

tanah liat antara 10 – 50 mg/l dapat menghasilkan flok yang baik dan cepat mengendap, berpengaruh pada perbaikan penghilangan warna, dan memperbesar jangkauan pH yang diinginkan untuk koagulasi. Dosis yang tepat yang diberikan pada air harus ditentukan dengan ujicoba yang tepat (jar test).

Lumpur/tanah, biasanya digunakan lumpur sungai, atau tanah dari pinggir sungai dimana air baku diambil (sungai sebagai sumber air baku).

Bentonit sering digunakan dalam pengolahan air yang mengandung warna tinggi dan kekeruhan rendah.

Karbon aktif, selain sebagai adsorben juga bertindak sebagai zat pemberat, jadi pemakaian karbon aktif bubuk mempunyai dua fungsi, yaitu penyerap warna dan sebagai pemberat. Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat ini digunakan pada pengolahanair

berwarna disamping untuk mengadsorpsi warna juga dapat menambah partikel-partikel suspensi untuk tumbukan antar partikel.

Sebagai OksidanDalam hal ini oksidan diperlukan pada air baku sebelum diolah

dengan tujuan mengoksidasi senyawa-senyawa yangmengganggu kelangsungan proses koagulasi – flokulasi,

seperti zat organik (senyawa pembentuk warna alami/zat humus), besi dan mangan terlarut dan lain- lain. Senyawa-senyawa tersebut harus dikonversikan menjadi bentuk yang tidak mengganggu terhadap koagulasi/flokulasi.


II-24


Zat sebagai Oksidator yang biasa digunakan pada pengolahan air adalah: Klor/senyawa klor, untuk mengoksidasi besi, mangan, zat organik,

tetapi dalam kasus zat organik alami pemakaian klor/senyawa klor harus dibatasi dengan pertimbangan pada pembentukan THMs (Tri halo metan) yang bersifat karsinogenik.

Ozon (O3), digunakan untuk kasus yang sama dengan penggunaan klor/senyawa klor, hanya pemakaian O3 relatif aman bila dibandingkan dengan pemakaian klor/senyawa klor.

Sebagai adsorben (penyerap)Karbon aktif zat yang paling banyak digunakan sebagai adsorben,

terutama dalam kasus penghilangan zat organik yang terkandung dalam air baku, dimana zat organik ini akan mengganggu proses koagulasi, karena dapat mengurangi efisiensi kerja

koagulan. Zat ini biasa ditambahkan pada air baku sebelum proses koagulasi dengan waktu kontak yang cukup antara air dengan karbon aktip.

Disamping sebagai penghilang zat organik, karbon aktif juga dapat menghilangkan warna dengan cara adsorpsi. Disamping karbon aktif, zat lain sebagai adsorben seperti yang tergolong sebagai zat pemberat.

ElektrolitJika ada koloid dengan muatan permukaan yang sama dan zat

suspensi ditambah dengan elektrolit (anion atau kation) dari garam yang terdisosiasi/terurai (larutan koagulan), kemungkinan

akan terjadi akselerasi masing-masing partikel.Efek itu disebut “indeferen” (tidak spesifik), karena elektrolit

hanya menyediakan ion dengan muatan yang berlawanan atau ion dengan muatan yang sama. Jika ada ion dengan muatan yang berlawanan, akan mengakibatkan terjadi gaya tolak menolak antar partikel (double layer compression).

Elektrolit dengan muatan berlawanan ditambahkan ke dalam suspensi, dapat berpengaruh langsung terhadap muatan dibatas


II-25


kelompok partikel, jika terjadi adsorpsi partikel langsung di permukaan, akan terjadi penurunan muatan listrik atau netralisasi muatan listrik. Jika hal ini terjadi, disebut sebagai ion bermuatan berlawanan yang ditentukan oleh potensial muatannya dan koagulasi dengan mekanisme tersebut, disebut “koagulasi adsorpsi”.h t t p : / / i d . w o r dpres s .c o m /t a g / k i mi /


http://id.wordpress.com/tag/kimi/

II-26



51875928 bab ii jartest koagulan

Documents