AIR Sumber Air 1. Air laut 2. Air tawar a. Air hujan b. Air permukaan Impurities (Pengotor) air permukaan akan sangat tergantung kepada lingkungannya, seperti - Peptisida - Herbisida - Limbah industry - Mineral alam lainnya Kerugian Keuntungan : tersedia dalam jumlah yang besar c. Air tanah - Sumur dangkal (5 20 m) - Sumur dalam (> 200 m) : Komposisi impurities air permukaan cenderung tidak konstan Keuntungan : Impurities air tanah lebih sedikit dan lebih konstan. Kerugian : ketersediaan jumlah air yang terbatas Penggunaan air dalam industry Penggunaan air dalam industry, pada dasarnya untuk mendukung beberapa system, antara lain : 1. System pembangkit uap (boiler) 2. System pendingin 3. System proses 4. Sisten pamadam kebakaran 5. System sanitasi/mck Kimia Air A. Komposisi kimia air Secara kimia air terbentuk dari dua atom hydrogen dan satu atom oksigen : H 2 + ½ O 2 H 2 O Air merupakan pelarut yang baik, baik terhadap zat organic maupun anorganik, sehingga menjadikan air tidak murni lagi dan berpengaruh terhadap sifat dankarakteristiknya. Zat-zat yang terlarut dalam air ; - Kation : Na +, K +, Ca ++. Mg ++, Fe ++, Mn ++, Ba ++, Al +++ - Anion : Cl - -2-2, SO 4, CO 3, HCO 3-, OH -, - Gas : O 2, H 2 S, CO 2
Satuan Konsentrasi Air 1. Milligram per liter (mg/l) 2. Part per million (ppm) 3. Miliequivalen per liter (meq/l) 4. Sebagai CaCO 3 1. Milligram per liter (mg/l) Adalah milligram zat yang terdapat dalam 1 liter larutan 2. Part per million (ppm) Adalah satu bagian zat dalam satu juta bagian larutan 3. Berat ekivalen adalah berat atom atau molekul dibagi valensi Reaksi Hidrolisa Adalah reaksi kimia, dimana suatu senyawa bereaksi dengan air untuk membentuk asam atau basa. Reaksi hidrolisa menyebabkan : 1. Perubahan keasaman dan alkalinitas larutan, dan 2. Perubahan kecenderungan pengendapan kerak, korosi pada logam, dan masalah-masalah kimia lain. Zat yang larut dalam air, seperti ion hidroksil (OH - ) atau karbonat (CO 3-2 ) akan menghasilkan larutan basa (alkali), diantaranya : 1. Amoniak (NH 3 ), Amonium hidroksida (NH 4 OH) 2. Natrium Hidroksida (NaOH) 3. Natrium Karbonat/soda abu (Na 2 CO 3 ) 4. Natrium bikarbonat/baking soda (NaHCO 3 ) Asam adalah zat yang menyebabkan ion hydrogen (H + ) bertambah,dan menyebabkan larutan bersifat asam, al: 1. Asam khlorida (HCl)(asam muriat) 2. Asam sulfat (H 2 SO 4 ) 3. Asam asetat (CH 3 COOH)(asam cuka) 4. Asam karbonat (H 2 CO 3 ) Reaksi asam dan basa akan menghasilkan garam, sehingga larutan akan bersifat netral, alkali atau asam. Bersifat alakali karena berasal dari basa kuat dan asam lemah. NaOH + H 2 CO 3 NaHCO 3 Bs. Kuat as. Lemah Bersifat asam 2 Fe(OH) 3 + 6 HCl 2 FeCL 3 + 6 H 2 O Bs lemah as kuat
Beberapa sifat kation logam dan garamnya 1. Semua garam yang berasal dari Na dan K bersifat sangat larut dalam air. Garamgaram yang dibentuk khlorida dan sulfat bersifat netral, sedangkan garam bikarbonat, karbonat dan hidroksida bersifat alkali. 2. Garam sulfat dari Ca, Mg, Ba, dan Sr larut dalam air, tetapi kelarutan garam sulfatnya mengikuti aturan : BaSO 4 < SrSO 4 < CaSO 4 < MgSO 4 Garam karbonat dan hidroksida dari Ca, Mg, Ba, dan Sr mempunyai kelarutan yang rendah dalam air dan yang paling rendah Mg(OH) 2 Ba(OH)2 > Sr(OH) 2 > Ca(OH) 2 > Mg(OH) 2 3. Garam klorida dan sulfat dari besi, mangan dan aluminium larut dalam air dan besifat asam. TUGAS : 1. Berapa gram karbonat yang dibutuhkan agar kombinasi dengan 120 gram Ca untuk membentuk kalsium karbonat. 2. Dari analisa air diketahui terdapat 400 mg/l Ca +2, 100 mg/l Ba +2, 200 mg/l Mg +2, 1000 mg/l SO -4. Hitung ; a. CaSO 4, BaSO 4, MgSO 4 terbentuk b. Dalam eqivalen sebagai CaCO 3 Tugas : 1. Berapa gram Ca yang dibutuhkan agar kombinasi dengan 90 gram karbonat untuk membentuk kalsium karbonat. Jawab : Berat ekivalen karbonat = [12 + 3 x 16]/2 = 30 gr/eq Berat ekivalen kalsium = 40/2 = 20gr/eq Senyawa hanya dapat dibentuk dengan jumlah ekivalen yang sama 90 gr CO -2 = 90 gr/30gr/eq = 3 eq Jadi Ca yang dibutuhkan = 3 eq = 3 eq x 20 gr/eq = 60 gr Kesetimbangan Umumnya zat padat berbentuk Kristal terionisasi dalam air 1. CaO + H 2 O Ca +2 + 2 OH - (irreversible) 2. NaCL + H 2 O Na + + Cl - + H 2 O (reversible) Merupakan tanda reaksi reversible dan pada keadaan setimbang, reaksi : A x B y x A + y B Padatan ionic Persamaan kesetimbangan :
K adalah konstanta kesetimbangan [A], [B] adalah konsentrasi zat A dan B saat setimbang Saat setimbang fasa padat tidak berubah karena laju pelarutan dan pengendapan sama, sehingga ; [A x B y ] = K s = konstan Dan [A] x [B] y = K. K s = K sp K sp adalah hasil kali kelarutan untuk pasangan ion Jika konsentrasi salah satu ion atau kedunya bertambah besar, maka akan menyebabkan harga K sp bertambah besar, dan pengendapan akan terjadi untuk mempertahankan keadaan kesetimbangan. Analisa Air Adanya zat-zat terlarut dalam air akan menyebabkan kualitas dan karakteristik air akan berubah, yang antara lain : 1. Keasaman Disebabkan oleh : gas CO 2, asam-asam organic, asam-asam mineral, dan hasil hidrolisa. 2. Alkalinitas Disebabkan oleh ; bikarbonat, karbonat, hidroksida 3. ph diukur dari aktifitas ion hydrogen 4. Salinitas digunakan untuk menggolongkan kandungan mineral yang terlarut dalam air. Seperti ; salinitas klorida menyatakan konsentrasi total keberadaan klorida dalam air. 5. Densitas 6. Padatan Terlarut Total (TDS) Menunjukan jumlah ion terlarut yang disajikan oleh analisa air. 7. Spesifik Grafity (sp gr). Adalah nisbah antara densitas air yang dianalisis terhadap air murni pada suhu tertentu. Alat ukur spesifik graffiti adalah hydrometer, dan dikalibrasi pada suhu 4 o C. Jika analisa air dilakukan diatas suhu 4 o C, maka akan dilaporkan sebagai 8. Padatan Tersuspensi Total (TSS) Menyatakan berat dari zat-zat yang tidak larut atau zat-zat yang tersuspensi dalam air. 9. Kekeruhan (Tunbidity) Merupakan sifat optic air yang berhubungan dengan penyerapan dan penyebaran cahaya oleh air.
10. Biochemical Oxygen Demand (BOD) Menyatakan jumlah kebutuhan oksigen terlarut selama proses penguraian zatzat organic secara biokimia aerobic. 11. Chimical Oksigen Demand (COD) Menyatakan jumlah oksigen yang dikonsumsi selama terjadinya oksidasi zat-zat organic secara kimia pada kondisi tertentu. (01-10-12) Impurities Air A. Penyebab impurities air : 1. Padatan tersuspensi 2. Padatan terlarut 3. Gas terlarut 1. Padatan tersuspensi Dalam air padatan tersuspensi biasanya terdiri dari ; - lumpur, - humus, - limbah dan - buangan industry. Padatan tersuspensi akan menyebabkan terbentuknya ; o deposit o kerak, dan o busa 2. Padatan terlarut Umumnya kandungan padatan terlarut dalam teridiri dari bahan mineral, al ; MgCO 3, CaSO 4, MgSO 4, NaCl, Na 2 SO 4, SiO 2, dll. Akibat dari padatan terlarut diantaranya : Kesadahan (hardnes) dan Alkalinitas (alkalinity). A. Kesadahan
Kesadahan air dapat dilihat dari kesukaran pembentukan busa oleh sabun dalam air, yang disebabkan oleh adanya ion-ion kalsium dan magnesium. Ukuran kesadahan dapat diukur dari kesadahan total (total hardness). Kesadahan total dari sudut kation merupakan jumlah kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium. TH = CaH + MgH Kesadahan total dari sudut anion : - Kesadahan karbonat (kesadahan sementara) - Kesdahan non karbonat (kesadahan tetap) TH = KH + NH TH = kesadahan total CaH = kesadahan kalsium = kadar Ca +2 MgH = kesadahan magnesium = kadar Mg +2 KH =kesadahan karbonat = Ca(HCO 3 ) dan Mg(HCO 3 ) 2 NH = kesadahan non-karbonat = CaSO 4, MgSO 4, CaCl 2, MgCl 2, dll. Satuan kesadahan adalah ; - Milival (mval) = mili equivalen/liter - Mg/l atau ppm sebagai CaCO 3 - o d = derajat kesadahan jerman = 5,6 mg CaO/liter 1 mval= 50 mg/l sebagai CaCO 3 = 2,8 o C Akibat dari kesadahan dalam air industry adalah pembentukan kerak dalam ketel dan system pendingin. B. Alkalinitas Disebabkan oleh adanya senyawa alkali dalam air. Diantaranya ; - Alkalinitas hidroksida (OH-alkalinity) - Alkalinitas karbonat (CO 3 -alkalinity) - Alkalinitas bikarbonat (HCO 3 -alkalinity) Kemungkinan terdapatnya senyawa penyebab alkalinitas ; 1. Senyawa hidroksida 2. Senyawa karbonat 3. Senyawa bikarbonat 4. Senyawa karbonat dan bikarbonat 5. Senyawa hidroksi dan karbonat 3. Gas terlarut
Gas terlarut dalam air, antara lain, CO 2, O 2, N 2, NH 3, NO 2, dan H 2 S. Diantara gas yang menimbulkan korosi ; CO 2, O 2, NH 3 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - Gas CO 2 bersifat asam, dan jika bergabung dengan air akan menyerang logam, dan yang menjadi penyebab utama terjadinya korosi adalah gas oksigen (ketel dan pendingin).