BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air limbah yang dihasilkan dari berbagai aktivitas manusia baik itu

domestik maupun non domestik pada dasarnya mengandung banyak zat

pencemar. Zat pencemar tersebut dapat berupa zat pencemar yang

sifatnya fisis, biologis maupun kimiawi. Zat pencemar tersebut dapat

mengandung banyak zat berbahaya bagi makhluk hidup maupun

lingkungan di sekitarnya. Bahan-bahan yang terkandung di dalamnya

merupakan bahan-bahan yang sangat kompleks baik bersifat larut dalam

air ataupun tidak larut dalam air. Untuk meminimalisir tingkat bahaya yang

ditimbulkan dari air limbah, kita sebagai manusia seharusnya bisa berfikir

kritis untuk melakukan pengolahan pada air limbah tersebut. Adapun

salah satu cara untuk mengolah air limbah yang mengandung zat

berbahaya tersebut adalah dengan cara melakukan pengolahan air limbah

secara kimiawi. Pada pokok bahasan kali ini akan diabahas pengolahan

air limbah dengan memanfaatkan prinsip kimia reaksi asam-basa

netralisasi.

1.2. Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari makalah ini adalah:

1. Menjelaskan pengertian dari reaksi asam-basa dan netralisasi;

2. Memahami proses reaksi-reaksi asam basa dan reaksi netralisasi;

3. Memahami peran reaksi-reaksi asam basa dan reaksi netralisasi pada

pengolahan air buangan;

4. Memahami kembali perhitungan pH reaksi asam-basa dan reaksi netralisasi.

1.3 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUANBerisikan tentang latar belakang, maksud dan tujuan penulisan, serta

dan sistematika penulisan.

1

BAB II TINJAUAN PUSTAKABerisikan tentang pengertian pengertian dari reaksi asam-basa dan

netralisasi serta proses reaksi-reaksi asam basa dan reaksi netralisasi.

BAB III PEMBAHASANBerisikan tentang pembahasan dari reaksi asam-basa dan reaksi

netralisasi dalam pengolahan air buangan.

BAB IV CONTOH SOALBerisikan contoh persoalan dari reaksi dari reaksi asam-basa dan

reaksi netralisasi dalam pengolahan air buangan .

BAB V PENUTUPBerisikan kesimpulan dan saran-saran untuk perbaikan pengelolaan

persampahan yang telah ataupun akan dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

2

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Reaksi Asam-Basa dan Netralisasi

Untuk menjelaskan penyebab sifat asam dan basa, sejarah perkembangan ilmu

kimia mencatat berbagai teori. Pada tahun 1777, Lavoisier mengemukakan

bahwa asam mengandung oksigen. Unsur itu yang dianggap bertanggung jawab

atas sifat-sifat asam (nama oksigen diberikan oleh Lavoisier yang berarti

pembentuk asam). Namun pada tahun 1810, Humphrey Davy menemukan

bahwa asam hidrogen klorida tidak mengandung oksigen. Davy kemudian

menyimpulkan bahwa hidrogenlah dan bukan oksigen yang merupakan unsur

dasar dari setiap asam. Kemudian pada tahun 1814, Gay Lussac menyimpulkan

bahwa asam adalah zat yang dapat menetralkan alkali dan kedua golongan

senyawa itu hanya dapat didefinisikan dalam kaitan satu dengan yang lain.

Konsep yang cukup memuaskan tentang asam dan basa, dan yang tetap

diterima hingga sekarang, dikemukakan oleh Arrhenius pada tahun 1884.

Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dalam air melepaskan ion H+

sedangkan basa melepaskan ion OH-. Jadi, pembawa sifat asam adalah ion H+

sedangkan pembawa sifat basa adalah OH-. Asam Arrhenius dirumuskan

sebagai HxZ yang dalam air mengalami ionisasi sebagai berikut (Anggraeni,

2008) :

HxZ(aq)xH+(aq)+ ZX-(aq)

3

Adapun sifat senyawa asam adalah sebagai berikut (Sukarman, 2004):

1. rasanya masam;

2. merusak/melarutkan logam (korosif);

3. memerahkan kertas lakmus biru;

4. pH kurang dari 7.

Sedangkan difat dari senyawa basa adalah (Sukarman, 2004):

1. rasanya pahit;

2. membakar (kaustik);

3. licin seperti sabun;

4. membirukan kertas lakmus merah;

5. pH lebih dari 7.

Berdasarkan contoh diatas, setiap molekul yang hanya dapat memberikan satu

ion H3O+ disebut asam monoprotik, sedangkan yang dapat memberikan dua ion

H3O+ disebut asam diprotik, dan tiga ion H3O+ disebut asam triprotik. Atau dapat

dikatakan setiap molekul yang dapat memberikan lebih dari satu ion H3O+

disebut asam poliprotik (Sukarman, 2004).

4

Berikut merupakan contoh senyawa Asam (Anggraeni, 2008):

Jumlah ion H+ yang dapat dihasilkan oleh 1 molekul asam disebut valensi asam.

Sedangkan ion negatif yang terbentuk dari asam setelah melepas ion H+ disebut

ion sisa asam. Nama asam sama dengan nama ion sisa asam dengan didahului

kata asam (Anggraeni, 2008).

5

Berikut merupakan contoh senyawa Basa (Anggraeni, 2008):

Larutan asam dan basa termasuk golongan larutan elektrolit. Larutan elektrolit

dapat menghantarkan listrik. Zat yang larutannya mempunyai daya hantar baik

walaupun konsentrasinya kecil, disebut elektrolit kuat. Zat yang larutannya

mempunyai daya hantar kurang baik walaupun konsentrasinya relatif besar,

disebut elektrolit lemah. Daya hantar listrik setiap larutan tergantung pada

besarnya konsentrasi ion-ion dalam larutan tersebut. Elektrolit kuat terionisasi

seluruhnya sehingga konsentrasi ion-ion dalam larutan relatif lebih besar.

Elektrolit lemah terionisasi sebagian kecil sehingga konsentrasi ion-ion

didalamnya relatif kecil. Banyak sedikitnya zat elektrolit yang terionisasi

dinyatakan dengan derajat ionisasi (α), yaitu bilangan yang menunjukkan

perbandingan antara jumlah zat yang terion dan jumlah zat yang dilarutkan

(Anggraeni, 2008).

Harga derajat ionisasi berkisar antara 0 dan 1. Elektrolit kuat mempunyai α = 1,

sedangkan elektrolit lemah mempunyai harga α yang mendekati nol.

Berdasarkan sifat kuat lemahnya asam, kita mengenal adanya asam kuat dan

asam lemah. Kuat lemahnya suatu asam ditentukan oleh jumlah ion hydrogen

yang terionisasi dalam larutan. Asam kuat adalah asam yang banyak

menghasilkan air dalam larutannya (asam yang terionisasi sempurna dalam

larutannya), sedangkan asam lemah adalah asam yang sedikit menghasilkan ion

dalam larutannya (terionisasi sebagian dalam larutan). Contoh asam kuat dan

asam lemah adalah sebagai berikut (Anggraeni, 2008):

6

Contoh asam kuat: HCl, HI, HBr, H2SO4, HClO4;

Contoh asam lemah: CH3COOH, H2S, H2CO.

Seperti halnya asam, basa pun dapat dibagi menjadi basa lemah dan basa kuat.

Kekuatan basa sangat bergantung pada kemampuan basa tersebut melepaskan

ion OH- dalam larutan dan konsentrasi larutan basa tersebut. Basa kuat bersifat

korosif. Ingatlah jangan menyentuh basa (murni ataupun larutannya)

sembarangan. Contoh senyawa yang tergolong basa kuat adalah natrium

hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), dan kalsium hidroksida (Ca(OH)2),

sedangkan ammonia (NH3) tergolong sebagai basa lemah.

Kaustik merupakan istilah yang digunakan untuk basa kuat. Jadi, kita

menggunakan nama kaustik soda untuk natrium hidroksida (NaOH) dan kalium

hidroksida (KOH). Contoh basa kuat dan basa lemah sebagai berikut (Anggraeni,

2008):

Contoh basa kuat: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2;

Contoh basa lemah: NH4OH.

Netralisasi merupakan proses penetralan asam dan basa yang dimana

menghasilkan air dan garam. Reaksi netralisasi terjadi antara ion hidrogen

sebagai asam dengan ion hidroksida sebagai basa dan membentuk air yang

bersifat netral. Berdasarkan konsep lain reaksi netralisasi dapat juga dikatakan

sebagai reaksi antara donor proton (asam) dengan penerima proton (basa)

(Sukarman, 2004).

Walaupun reaksi asam-basa disebut reaksi penetralan, tetapi hasil reaksi

(garam) tidak selalu bersifat netral. Sifat asam basa dari larutan garam

tergantung pada kekuatan relatif asam basa penyusunnya. Garam dari asam

kuat dan basa kuat bersifat netral. Garam dari asam kuat dan basa lemah

bersifat asam; sedangkan garam dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa.

Contoh: NaCl bersifat netral, NH4Cl bersifat asam, dan CH3COONa bersifat basa.

Untuk mengetahui seberapa banyak asam atau basa yang diperlukan dalam

reaksi penggaraman, digunakan titrasi. Titrasi adalah cara analisis tentang

pengukuran jumlah larutan yang diperlukan untuk bereaksi secara tepat dengan

zat yang terdapat dalam larutan lain (Sukarman, 2004).

Berdasarkan sifatnya, garam dibedakan menjadi 3 macam, yaitu garam netral,

garam asam dan garam basa (Sukarman, 2004):

7

1. Garam Netral

Garam netral adalah garam yang terbentuk dari basa kuat dengan asam kuat.

Garam ini bersifat netral dan mempunyai pH=7. Contoh: NaCl, KCl, K2SO4,

NaNO3, MgSO4, KBr, NaBr, dan lain-lain;

2. Garam Asam

Garam asam adalah garam yang terbentuk dari basa lemah dan asam kuat.

Garam ini bersifat asam dan mempunyai pH<7. Contoh: NH4NO3, NH4Cl,

(NH4)2SO4 dan lain-lain;

3. Garam Basa

Garam basa adalah garam yang terbentuk dari basa kuat dengan asam lemah.

Garam ini bersifat basa dan mempunyai pH>7. Contoh: NaCN, CH3COONa,

K2CO3, KCN, KF, BaCO3 dan lain-lain.

Umumnya zat-zat dengan sifat yang berlawanan, seperti asam dan basa

cenderung bereaksi satu sama lain. Reaksi asam dan basa merupakan pusat

kimiawi sistem kehidupan, lingkungan, dan proses-proses industri yang penting.

Bila larutan asam direaksikan dengan larutan basa, maka sebagian dari ion H3O+

asam akan bereaksi dengan sebagian ion OH- basa membentuk air (Sukarman,

2004).

H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O (l)

Karena air bersifat netral, maka reaksi asam dengan basa disebut reaksi

penetralan. Persamaan diatas hanya memperhitungkan sebagian ion-ion yang

ada dalam larutan. Apakah yang terjadi dengan ion negatif sisa asam dan ion

positif sisa basa? Ion-ion ini akan bergabung membentuk senyawa ion yang

disebut garam. Bila garam yang terbentuk itu mudah larut dalam air, maka ion-

ionnya akan tetap ada dalam larutan. Tetapi jika garam itu sukar larut dalam air,

maka ion-ionnya akan bergabung membentuk endapan. Jadi reaksi asam

dengan basa disebut juga penggaraman, karena (Sukarman, 2004):

8

NaCl adalah garam yang mudah larut dalam air. Jadi ion-ion Na+ dan Cl- tetap

dalam larutan. Apabila larutan itu diuapkan akan di dapat kristal natrium klorida

(NaCl). Untuk melihat proses pembentukan NaCl perhatikan gambar berikut

(Sukarman, 2004):

Beberapa jenis garam yang dipakai dalam kehidupan sehari-hari (Sukarman,

2004):

2.2 Konsep Ph Reaksi Asam Basa Netralisasi

2.2.1 Pengertian pH

Adanya ion H+ dan ion OH- telah memberikan pengertian asam dan basa

menurut Arrhenius. Ion H+ dan OH- selain dapat menjelaskan sifat asam dan

basa juga dapat menjelaskan derajat keasaman atau derajat kebasaan. Semakin

besar konsentrasi ion H+ semakin besar derajat keasamannya dan sebaliknya,

semakin besar konsentrasi ion Oh semakin besar pula derajat kebasaannya dan

sebaliknya (Chang, 2004).

Larutan-larutan yang sangat encer nilai konsentrasi H+ dan OH- itu sangat kecil,

sehingga menyulitkan dalam penghitungan derajat keasaman. Seorang ahli

biokimia dari Denmark pada tahun 1909 mengusulkan agar perhitungan

konsentrasi ion H+ dan OH- yang sangat kecil dan tak sederhana itu digunakan

dengan istilah pH yang menyatakan derajat atau tingkat keasaman larutan

tersebut. pH diperoleh sebagai hasil negatif logaritma 10 dari konsentrasi ion H+.

9

Jadi, bila ditulis dengan persamaan matematika adalah sebagai berikut (Chang,

2004):

pH = -log [H+]

Analog dengan cara perolehan pH untuk larutan asam maka pada larutan basa

berlaku (Chang, 2004):

pOH = -log [OH-]

Rumus tersebut dapat memberikan pengertian bahwa semakin besar [H+]

semakin kecil harga pH-nya dan semakin kecil [H+] semakin besar harga pH-

nya. Jadi semakin besar harga pH, semakin kecil derajat keasamannya, (pH

berbanding terbalik dengan derajat keasaman). Nilai derajat keasaman dan

kebasaan suatu zat tergantung pada jumlah ion H+ dan OH- di dalam air.

Semakin asam suatu zat, semakin banyak ion H+ dan semakin sedikit jumlah ion

OH- di dalam air. Sebaliknya semakin basa suatu zat, semakin sedikit jumlah ion

H+ dan semakin banyak ion OH- di dalam air. Jumlah ion H+ dan OH- di dalam air

dinyatakan dengan pH atau pOH (Chang, 2004).

Derajat keasaman atau kebasaan suatu zat hanya dinyatakan dengan skala pH.

Derajat keasaman suatu zat (pH) ditunjukkan dengan skala 0-14. Sifat asam atau

basa ditentukan oleh skala pH seperti berikut (Chang, 2004):

Larutan dengan pH < 7 bersifat asam.

Larutan dengan pH = 7 bersifat netral.

Larutan dengan pH > 7 bersifat basa.

2.2.2 Kesetimbangan air

Pada suhu 25ºC air yang netral itu memiliki pH = 7. Berarti besarnya [H+] = 10 -7

M artinya bahwa air itu walaupun hanya sedikit juga terionisasi sebagian

menghasilkan ion H+ dan tentunya juga ion OH-. Jika ditulis persamaan

reaksinya adalah (Goldberg, 2004):

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

Berdasarkan reaksi ionisasi tersebut banyaknya ion H+ sama dengan banyaknya

ion OH-. Jadi, banyaknya ion OH- juga sama yaitu 10-7 M. Reaksi ionisasi air

adalah reaksi kesetimbangan, sehingga air memiliki harga tetapan

kesetimbangan yang dirumuskan (Chang, 2004):

10

Besarnya [H2O] hampir tak berubah karena tiap 1 liternya hanya terurai

(terionisasi) sebesar 10-7 mol pada suhu 25º, sehingga persamaan tetapan

kesetimbangan air tersebut dapat disederhanakan menjadi (Chang, 2004):

Jika K [H2O] = KW maka Kw = [H+] [OH-]

Kw = 10-7.10-7

Kw = 10-14

Harga Kw dipengaruhi oleh suhu, semakin besar suhunya semakin besar pula air

yang terionisasi, dengan demikian harga Kw juga besar. Sebagai perbandingan

harga Kw pada suhu 60ºC adalah 9,55.10-14. Pada suhu 100ºC adalah 55,0 x 10-

14. Dalam perhitungan, jika besarnya suhu tidak disebutkan berarti dianggap pada

suhu 25ºC, sehingga harga Kw = 10-14 saja. Karena Kw pada suhu 25ºC = 10-14

maka (Sukarman, 2004):

Kw = [H+] [OH-]

10-14 = [H+] [OH-]

pKw = p[H+] [OH-]

-log10-14 = -log [H+] +(-log[OH-])

14 = pH + pOH

sehingga, harga pH dan pOH dapat dituliskan:

14 = pH + pOH

Selama pelarutnya air maka harga pH hanya sampai 14 dengan pembagian

sebagai berikut (Sukarman, 2004):

pH < 7 adalah larutan asam

pH > 7 adalah larutan basa

pH = 7 adalah larutan netral

Prinsipnya, dengan menggunakan pelarut apapun (Sukarman, 2004):

suatu larutan bersifat asam bila [H+] > [OH-]

suatu larutan bersifat basa bila [H+] < [OH-]

suatu larutan bersifat netral bila [H+] = [OH-]

11

Contoh:

1. pH air adalah sama dengan 7, [H+] = [OH-]

Jika dalam air ditambahkan HCl maka [H+] menjadi bertambah karena dari

hasil ionisasi HCl sehingga kesetimbangan air bergeser ke arah H2O yang

menyebabkan [H+] > [OH–].

2. Begitu juga bila ke dalam air yang netral ditambahkan NaOH, NaOH tersebut

akan terionisasi menghasilkan ion OH- maka dalam air jumlah [OH-] menjadi

lebih banyak, sedang [H+] tetap, sehingga larutan menjadi basa.

2.2.3 Menentukan Ph Larutan Pada Asam Kuat dan Basa Kuat

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa banyaknya ion H+ dan ion OH-

menunjukkan derajat keasaman dan atau derajat kebasaan larutan. Derajat

keasaman itu ditunjukkan berdasarkan harga pH.

Nilai pH = - log[H+] dan pOH = -log[OH-].

Dalam menentukan besarnya [H+] pada larutan asam dan [OH-] pada larutan

basa secara stoikiometri maka pH suatu larutan asam dan basa dapat ditentukan

atau dihitung dengan rumus (Sukarman, 2004):

[H+] = n.Ma dan [OH-] = n.Mb

Keterangan: n = banyaknya ion H+/OHMa

M = molaritas asam

Mb = molaritas basa

2.3 Larutan Penyangga

2.3.1 Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah larutan yang bersifat mempertahankan pH-nya, jika

ditambahkan sedikit asam atau sedikit basa atau diencerkan. Larutan penyangga

merupakan campuran asam lemah dengan basa konjugasinya atau campuran

basa lemah dengan asam konjugasinya (Goldberg, 2004).

2.3.2 Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam dapat mempertahan-kan pH < 7, tersusun atas

campuran(Goldberg, 2004) :

12

1. Asam lemah dan garamnya

Contoh: CH3COOH dengan CH3COONa

2. Asam lemah dan basa konjugasinya

Contoh: CH3COOH dengan CH3COO–

Larutan penyangga asam dapat dibuat dengan mereaksikan asam lemah dengan

basa kuat. Reaksi tersebut akan menghasilkan garam atau basa konjugasi,

menghabiskan basa kuat dan menyisakan asam lemah. Cara larutan penyangga

asam menjaga pH (Goldberg, 2004):

1. Pada penambahan asam (penambahan H+), kesetimbangan bergeser ke kiri,

asam bereaksi dengan basa membentuk asam lemah;

2. Pada penambahan basa (penambahan OH-), kesetimbangan bergeser ke

kanan, basa bereaksi dengan asam membentuk air.

Konsentrasi H+ dalam larutan penyangga asam (Goldberg, 2004):

2.3.3 Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa dapat mempertahan-kan pH > 7, tersusun atas

campuran (Goldberg, 2004):

1) Basa lemah dan garamnya

Contoh: NH3 dengan NH4Cl;

2) Basa lemah dan asam konjugasinya

Contoh: NH3 dengan NH4+

Larutan penyangga basa dapat dibuat dengan mereaksikan asam kuat dengan

basa lemah. Reaksi tersebut akan menghasilkan garam atau asam konjugasi,

menghabiskan asam kuat dan menyisakan basa lemah (Goldberg, 2004).

Cara larutan penyangga basa menjaga pH (Goldberg, 2004):

1) Pada penambahan asam (penambahan H+), kesetimbangan bergeser ke

kanan, asam be-reaksi dengan basa membentuk asam lemah.

13

2) Pada penambahan basa (penambahan OH-), kesetimbangan bergeser ke kiri,

basa bereaksi dengan asam membentuk air.

Konsentrasi OH- dalam larutan penyangga basa (Goldberg, 2004):

2.3.4 Fungsi Larutan Penyangga

Larutan penyangga digunakan dalam (Sukarman, 2004):

1) Analisis zat kimia dan biokimia;

2) Laboratorium bakteriologi;

3) Kultur jaringan;

4) Obat tablet dan cair;

5) Cocok tanam hidroponik.

Larutan penyangga terdapat dalam tubuh manusia yang berfungsi menjadi

keseimbangan pH tubuh, terdapat pada cairan intrasel dan cairan ekstrasel

(misalnya darah dan air liur). Macam-macam larutan penyangga dalam tubuh

(Sukarman, 2004):

1) Penyangga fosfat tersusun atas H2PO4- dan HPO42- dan berada pada

seluruh cairan tubuh.

Pada penurunan pH tubuh: HPO4-(aq) + H+(aq) d H2PO4-(aq)

Pada kenaikan pH tubuh : H2PO4-(aq) + OH-(aq) d HPO4-(aq) + H2O(l)

2) Penyangga karbonat tersusun atas H2CO3 dan HCO3- dan berada pada darah.

Pada penurunan pH tubuh : HCO3-(aq) + H+(aq) d H2CO3(aq)

Pada kenaikan pH tubuh : H2CO3(aq) + OH-(aq) d HCO3-(aq) + H2O(l)

3) Penyangga hemoglobin tersusun atas HHb dan HbO2 dan berada pada darah.

Kesetimbangan hemoglobin : HHb(aq) + O2(aq) d HbO2(aq) + H+(aq)

Tanpa larutan penyangga, tubuh manusia dapat mengalami asidosis dan

alkalosis yang menyebabkan kerusakan jaringan dan organ. Asidosis adalah

14

penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme tubuh yang terlalu tinggi

karena diabetes mellitus, penyakit ginjal, diare, dan konsumsi makanan

berprotein berlebihan. Alkalosis adalah peningkatan pH darah yang disebabkan

hiperventilasi karena sedikitnya kadar oksigen di lingkungan, dan gas

karbondioksida yang dilepas terlalu banyak (Sukarman, 2004).

15

BAB IIIPEMBAHASAN

3.1 Aplikasi Reaksi Asam Basa Dan Netralisasi Dalam Air BuanganLimbah cair industri harus melalui proses pengolahan limbah cair sebelum dapat

dibuang ke perairan bebas. Salah satu unit operasi yang sangat penting adalah

unit netralisasi. Proses netralisasi limbah cair asam dilakukan dengan

penambahan base penetral dengan jumlah yang sesuai sehingga larutan

mempunyai pH yang diperbolehkan untuk penjagaan netralitas air limbah

diperlukan suatu strategi kontrol yang tepat (Sukardjo, 1984).

Sebagian besar limbah cair dari industri mengandung bahan bahan yang bersifat

asam (Acidic) ataupun Basa (alkaline) yang perlu dinetralkan sebelum dibuang

kebadan air maupun sebelum limbah masuk pada proses pengolahan, baik

pengolahan secara biologic maupun secara kimiawi, proses netralisasi tersebut

bisa dilakukan sebelum atau sesudah proses equalisasi (Goldberg,2004).

Untuk mengoptimalkan pertumbuhan microorganisme pada pengolahan secara

biologi pada air limbah, maka pH air limbah perlu dijaga pada kondisi antara pH

6,5-8,5, karena sebagian besar microb aktif atau hidup pada kondisi pH tersebut.

Proses koagulasi dan flokulasi juga akan lebih efisien dan efektif jika dilakukan

pada kondisi pH netral (Goldberg,2004).

Limbah dari beberapa industri dapat bersifat asam maupun basa, untuk itu

netralisasi sangat diperlukan agar air limbah dapat tetap diolah pada bangunan.

Selanjutnya, dan tidak mengganggu proses pengolahan selanjutnya. Untuk

pengolahan secara biologis pH yang dibutuhkan antara 6,5 - 8,5 agar aktivitas

pengolahan biologis tidak terganggu. Adapun macam-macam dari proses

netralisasi pada air buangan adalah (Chang, 2004):

1. Mengalirkan air limbah yang bersifat asam pada media batu kapurIni merupakan sistem aliran ke bawah atau ke atas. Dimana maximum kecepatan

hydrolik untuk sistem aliran ke bawah adalah 1 gal / (min, ft2) (4,07.10-2 m3/min,

m2). Konsentrasi asam dibatasi hingga 0,6 % H2SO4 jika H2SO4 ada dan melapisi

butiran kapur dengan bahan CaSO4 & CO2. Kecepatan hydrolik loading dapat

bertambah dengan sistem aliran ke atas karena hasil dari reaksi dijaga sebelum

adanya pengendapan. Sistem ini dapat dilihat pada gambar berikut:

16

Sistem Aliran Pada Bangunan Netralisasi Air Limbah

2. Mencampur air limbah yang bersifat asam dengan bahan-bahan yang bersifat basa

Jenis netralisasi ini tergantung dari macam-macam bahan basa yang digunakan

Magnesium adalah bahan basa yang sangat reaktif dalam asam kuat dan

digunakan pada pH di bawah 4,2. Netralisasi dengan menggunakan bahan basa

dapat didefinisikan berdasarkan faktor titrasi dalam 1 gram sampel dengan HCl

yang dididihkan selama 15 menit kemudian dititrasi lagi dengan 0,5 N NaOH

dengan menggunakan phenolpthalen sebagai buffer. Mencampurkan bahan-

bahan basa dapat dilakukan dengan pemanasan maupun pengadukan secara

fisik. Untuk bahan yang sangat reaktif, reaksi terjadi secara lengkap selama 10

menit. Bahan-bahan basa lainya yang dapat digunakan sebagai netralisasi

adalah NaOH, Na2CO3 atau NH4OH.

3. Air limbah yang bersifat basaBanyak bahan asam kuat yang efektif digunakan untuk menetralkan air limbah

yang bersifat basa, biasanya yang digunakan adalah sulfaric atau hydrochloric

acid. Asap gas yang terdri dari 14 % CO2 dapat digunakan untuk netralisasi

dengan melewatkan gelembung-gelembung gas melalui air limbah CO2 ini

terbentuk dari carbonik acid yang mana dapat bereaksi dengan basa. Reaksi ini

lambat tapi cukup untuk mendapatkan pH antara 7 hingga 8. Cara lain yang

dapat digunakan adalah dengan menggunakan spray tower.

Adapun beberapa sistem yang digunakan untuk bangunan netralisasi ini adalah

(Sukardjo, 1984):

a. Sistem Batch, yang digunakan untuk aliran air limbah hingga 380 m3/hari;

b. Sistem continouse, dengan pH control dimana dibutuhkan udara untuk

pengadukan dengan minimum aliran air 1-3 ft3/mm, ft2 atau 0,3-0,9

m3/mm, m2 pada kedalaman 9 ft (2,7 m);

17

c. Sistem pengadukan mekanis, dimana daya yang digunakan 0,2-0,4

hp/thousand gal ( 0,04 - 0,08 kW/m3 ).

Untuk limbah yang mengandung minyak, reaksi asam basa netralisasi yang

dapat digunakan dalam proses netralisasi minyak, antara lain (Sukardjo, 1984):

1. Netralisasi dengan Natrium Karbonat (Na2CO3)Keuntungan menggunakan persenyawaan karbonat adalah karena trigliserida

tidak ikut tersabunkan, sehingga nilai refining factor dapat diperkecil. Suatu

kelemahan dari pemakaian senyawa ini adalah karena sabun yng terbentuk

sukar dipisahkan. Hal ini disebabkan karena gas CO2 yang dibebaskan dari

karbonat akan menimbulkan busa dalam minyak. Namun, kelemahan ini dapat

diatasi karena gas CO2 yang dihasilkan dapat dihilangkan dengan cara

mengalirkan uap panas atau dengan menurunkan tekanan udara di atas

permukaan minyak dengan menggunakan pompa vakum.

2. Netralisasi minyak dalam bentuk “miscella”Cara ini digunakan pada minyak yang diekstrak dengan menggunakan pelarut

menguap (solvent extraction). Hasil yang diperoleh merupakan campuran antara

pelarut dan minyak yang disebut dengan miscella. Asam lemak bebas dalam

micelle dapat dinetralkan dengan menggunakan kaustik soda atau natrium

karbonat. Sedangkan sabun yang terbentuk dapat dipisahkan dengan cara

menambahkan garam dan minyak netral dapat dipisahkan dari pelarut dengan

cara penguapan.

3. Netralisasi dengan Etanol Amin dan AmoniaEtanol Amin dan Amonia dapat digunakan untuk netralisasi asam lemak bebas.

Pada proses ini, asam lemak bebas dapat dinetralkan tanpa menyabunkan

trigliserida, sedangkan ammonia yang digunakan dapat diperoleh kembali dari

soap stock dengan cara penyulingan dalam ruangan vakum.

4. Pemisahan Asam (de-acidification) dengan Cara PenyulinganProses pemisahan asam dengan cara penyulingan adalah proses penguapan

asam lemak bebas, langsung dari minyak tanpa mereaksikannya dengan larutan

basa, sehingga asam lemak yang terpisah tetap utuh. Minyak kasar yang akan

disuling terlebih dahulu dipanaskan dalam alat penukar kalor (heat exchanger).

Untuk menghindari kerusakan minyak selama proses penyulingan karena suhu

yang terlalu tinggi, maka asam lemak bebas yang tertinggal dalam minyak

dengan kadar lebih rendah dari 1% harus dinetralkan dengan menggunakan

persenyawaan basa. Minyak kasar dengan kadar asam lemak bebas yang tinggi

18

umumnya mengandung fraksi mono dan digliserida yang terbentuk dari hasil

hidrolisa sebagian molekul trigliserida.

Pada umumnya, kadar asam lemak bebas dalam minyak setelah penyulingan

sekitar 0,1-0,2% , sedangkan hasil kondensasi masih mengandung sekitar 5%

trigliserida. Jadi, penggunaan uap pada proses penyulingan akan membawa

sejumlah kecil fraksi trigliserida. Pemisahan asam lemak bebas dengan cara

penyulingan digunakan untuk menetralkan minyak kasar yang mengandung

kadar asam lemak bebas relative tinggi, sedangkan minyak kasar yang

mengandung asam lemak bebas lebih keil dari 8% lebih baik dinetralkan dengan

penggunaan senyawa basa.

5. Pemisahan asam dengan menggunakan Pelarut OrganikPerbedaan kelarutan antara asam lemak bebas dan trigliserida dalam pelarut

organic digunakan sebagi dasar pemisahan asam lemak bebas dari minyak.

Pelarut yang paling baik digunakan utuk memisahan asalm lemak bebas adalah

furfual dan propane. Piridine merupakan pelarut minyak dan jika ditambahkan air

dalam jumlah kecil, maka trigliserida akan terpisah. Trigliserida tidak larut dalam

pyridine, sedangkan asam lemak bebas tetap larut sempurna. Minyak dapat

dipisahkan dari pelarut dengan cara dekantasi sedangkan pelarut dipisahkan dari

asam lemak bebas dengan cara penyulingan. Dengan menggunakan alcohol

sebagai pelarut, maka kelarutan trigliserida dalam alcohol akan bertambah besar

seiring dengan bertambahnya kadar asam lemak bebas, sehingga pemisahan

antara asam lemak bebas dari trigliserida lebih sukar dilakukan.

19

BAB IVCONTOH SOAL

4.1 Contoh Soal Konsep pHTentukan pH beberapa kandungan sampel air limbah berikut dan urutkan

besarnya derajat ke asamannya dari yang terendah ke yang lebih tinggi.

1. Air Limbah yang mengandung HCl 0,01 M

2. Air Limbah yang mengandung H2SO4 0,01 M

3. Air Limbah yang mengandung NaOH 0,01 M

4. Air Limbah yang mengandung Ca(OH)2 0,01 M

Jawab:

Sepintas beberapa air limbah tersebut memiliki derajat keasaman sama karena

molaritasnya sama, tapi apa betul demikian, mari kita cermati bersama-sama:

1. Larutan HCl 0,01 M

HCl adalah asam kuat dalam air terionisasi sempurna menghasilkan

ion H+ dan ion Cl- (α = 1 )

Berdasarkan reaksi ionisasi besarnya ion H+ adalah

[H+] = [HCl-]

Jadi [H+] = 0,01 M = 10-2 M

pH = -log[H+]

= -log 10-2 = 2

2. Identik dengan cara penentuan ion H+ dalam HCl maka dalam

H2SO4, dapat ditulis:

Besarnya [H+] = 2 x [H2SO4]

M = 2 x 0,01

M = 0,02 M

Maka M = 2.10-2 M

20

Jadi pH = -log 2. 10-2 = 2-log 2

3. Air limbah yang mengandung NaOH adalah basa, dalam air menghasilkan ion

[OH-], maka [OH-] dapat ditentukan sebagai berikut:

NaOH Na+ + OH

Besarnya [OH-] = NaOH = 0,01 M= 10-2 M

maka pOH = -log 10-2 = 2

pH = 14 – pOH

= 14 – 2 = 12

pH basa harus lebih besar dari 7

4. Identik dengan cara penentuan ion [OH-] dalam NaOH maka dalam Ca(OH)2

dapat ditulis:

Besarnya [OH-] = 2 x [Ca(OH)2]

= 2 x 0,01 M

= 0,02 M

= 2.10-2 M

maka pOH = -log [OH-]

= -log 2.10-2

= 2 – log 2

pH = 14 – pOH

= 14 – (2 – log 2)

= 14 – 2 + log 2

= 12 + log 2

Jadi, derajat keasamannya:

Ca(OH)2 < NaOH < HCl < H2SO4 dalam molaritas yang sama

21

4.2 Contoh Soal Larutan Penyangga

1. Tentukan pH dari suatu air limbah jika 800 ml air limbah yang mengandung

CH3COOH 0,1M dicampur dengan 400ml larutan CH3COONa 0,1M (Ka

CH3COOH = 1,8x10-5) !

2. Tentukan pH suatu air limbah apabila 400 ml air limbah yang mengandung

NH4OH 0,5M dicampur dengan 100 ml larutan NH4Cl 0,5M

( Kb NH4OH = 1,8x10-5)

Penyelesaian:

1. mol CH3COOH = 800 x 0,1 = 80 mmol

mol CH3COONa = 400 x 0,1 = 40 mmol

[ H+ ] = Ka .na/nbk

= 1,8 x 10-5 x( 80/40)

= 3,6 x 10 -5

pH = -log 3,6 x 10 -5

= 5 – log 3,6

2. mol NH3 = 400 x 0,5 = 200 mmol

mol NH4Cl = 100 x 0,5 = 50 mmol

[OH-] = 1,8 x10 -5 x(200/50)

= 7,2 x 10 -5

pOH = - log 7,2 x 10 -5

= 5 – log 7,2

pH = 14 – (5-log 7,2)

= 9 + log 7,2

22

BAB VPENUTUP

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagian besar limbah cair

dari industri mengandung bahan bahan yang bersifat asam (Acidic)

ataupun Basa (alkaline) yang perlu dinetralkan sebelum dibuang kebadan

air maupun sebelum limbah masuk pada proses pengolahan, baik

pengolahan secara biologic maupun secara kimiawi, proses netralisasi

tersebut bisa dilakukan sebelum atau sesudah proses equalisasi untuk

mengoptimalkan pertumbuhan microorganisme pada pengolahan secara

biologi pada air limbah, maka pH air limbah perlu dijaga pada kondisi

antara pH 6,5-8,5, karena sebagian besar microb aktif atau hidup pada

kondisi pH tersebut. Proses koagulasi dan flokulasi juga akan lebih efisien

dan efektif jika dilakukan pada kondisi pH netral.

5.2 Saran

Sebagai seorang Calon Sarjana Teknik Lingkungan, maka mahasiswa

perlu memahami dengan benar reaksi asam basa netralisasi ini dalam

pengolahan air buangan agar dapat mengambil keputusan yang tepat

dalam pengelolaan lingkungan hidup.

23

DAFTAR PUSTAKA

Anggraeni, A. 2008. Kimia Dasar. Yogyakarta ; Universitas Negeri Yogyakarta

Chang Raymond. 2004.  Kimia Dasar, Edisi Ketiga.  Jakarta ; Erlangga.

Goldberg. David. 2004. Kimia Untuk Pemula. Jakarta ; Erlangga.

Sukardjo. 1984. Kimia Organik.  Jakarta ; Rineka.

Sukarman. 2004. Larutan Asam Basa. Jakarta: Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan di Rektorat Jenderal Pendidikan Dasar Dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional

24