MAKALAH UTILITAS

KESADAHAN TETAP

Disusun Oleh:

Ridhani Rida Ramadhan (115061100111009)Febrika Larasati (115061101111001)Dwi C. Pujayanti (115061107111003)Intan Nuroniyah (115061113111001)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA2013

1. GAMBARAN UMUM KESADAHAN

Kesadahan merupakan kemampuan air untuk membentuk busa apabila dicampur

dengan sabun. Pada air dengan kesadahan rendah, air akan dapat membentuk busa apabila

dicampur dengan sabun, sedangkan pada air dengan kesadahan tinggi tidak akan terbentuk

busa.

Kesadahan juga merupakan petunjuk yang penting dalam hubungannya dengan usaha

untuk memanipulasi nilai pH. Kesadahan menggambarkan kandungan ion Ca2+ dan Mg2+

serta ion logam polivalen lainnya. Kesadahan perairan berasal dari kontak antara air, tanah,

dan bebatuan. Perairan yang memiliki kesadahan tinggi umumnya berada di wilayah

dengan lapisan tanah atas tipis dan bantuan kapur yang relatif sedikit atau tidak ada sama

sekali.

Gambar Penampang melintang tanah yang memperlihatkan proses terlarutnya kation

penyusun kesadahan perairan (Sawyer dan McCarty, 1978)

Kesadahan menggambarkan kandungan garam-garam alkalinitas tanah. Hal ini

karena kation yang terdapat di perairan tawar sebagian besar terdiri dari garam-garam,

berupa kalsium dan magnesium. Aktivitas bakteri dalam perairan juga dapat meningkatkan

nilai kesadahan karena bakteri tersebut banyak mengeluarkan karbondioksida.

Apabila pH dalam suatu perairan dikendalikan, terutama oleh sistem pem-buffer-an

karbonat maka hubungan pH, kesadahan, dan CO2 terlarut akan merupakan hubungan yang

tetap. Dengan demikian, salah satu dari parameter tersebut dapat diatur dengan mengatur

parameter yang lain. Sebagai contoh, nilai pH dapat diatur dengan mengatur kesadahan

atau kadar CO2. Suatu sistem CO2 injektor, misalnya, dapat digunakan untuk mengatur pH

1

dengan cara mengatur injeksi CO2 sedemikian rupa apabila nilai pH-nya mencapai nilai

tertentu. Dalam hal ini, keasadahan dibuat tetap. CO2 digunakan oleh tanaman atau

terdifusi ke atmosfer, akibatnya pH naik. Dengan sistem otomatis seperti di atas, sistem

injeksi CO2 akan berjalan sedemikian rupa di sekitar nilai pH tertentu sehingga dapat

menjaga CO2 pada kisaran yang memadai.

Kesadahan biasanya dinyatakan dalam mg/l sebagai CaCO3. Klasifikasi kesadahan

sebagai CaCO3 ditunjukkan dalam tabel berikut:

2. DAMPAK KESADAHAN AIR

Kerugian yang ditimbulkan air sadah

Dalam penggunaan rumah tangga sebagai berikut :

1. Memasak, karena dapat menyebabkan kerak pada alat masak sehingga membutuhkan

waktu yang lebih lama dan terhadap kesehatan dapat menyebabkan cardiovascular dis-

ease (penyumbatan pembuluh darah jantung) dan urithialis (batu ginjal).

2. Pemborosan sabun, karena pada air sadah susah untuk terbentuk busa, akibat reaksi an-

tara ion Ca2+, Mg2+, dan sebagian kecil logam berat tertentu seperti strontium dan besi.

dengan sabun dalam air. Ion-ion logam ini membentuk endapan tak larut dengan kom-

ponen asam lemak dari sabun (garam natrium dari asam lemak, seperti asam stearat,

palmitat, dan oleat).

M2+ + 2C17H35COONa → M(C17H35COO)2 + 2Na+

(M=Ca, Mg) Natrium Stearat Kalsium/Magnesium Stearat

(larut) (tak larut)

3. Merusak pakaian, karena ion Ca2+ dan Mg2+ bereaksi dengan sabun membentuk

senyawa tidak larut yang menempel pada pakaian dan tidak mudah dihilangkan serta

merusak pakaian.

2

Dalam industri

1. Industri textil. Air yang digunakan pada industri textil harus bebas dari kesadahan (ion

Ca2+ dan Mg2+), bahan organik, partikel tersuspensi, dll. Air sadah mengendapkan pe-

warnaan dasar. Besi dan garam mangan menghasilkan titik berwarna pada kain.

2. Industri gula. Air harus terbebas dari kesadahan, partikel tersuspensinya seperti

mikroorganisme patogen. Air sadah menyebabkan gula sulit mengkristal dari molas.

3. Industri kertas dan pulp. Air harus terbebas dari kesadahan, partikal tersuspensi, besi,

mangan, dll. Kesadahan meningkatkan kandungan abu kertas. Silika terlarut meng-

hasilkan kecenderungan retak pada kertas. Besi dan garam mangan mengurangi kecera-

han dan warna kertas.

4. Industri aluminium. Air harus mempunyai kualitas yang tinggi. Semua jenis pengotor

dan kesadahan bisa membuat kualitas menurun.

5. Industri minuman berkabonat. Air harus terbebas dari bahan pewarna, mikroorganisme

patogen, kesadahan, besi, dan garam mangan, partikel tersuspensi, dll. Alkalinitas juga

harus rendah. Kesadahan memproduksi garam sehingga membuat kualitas menurun.

6. Industri pati. Air harus terbebas dari dari semua jenis pengotoran kesadahan (organik

dan anorganik), partikel tersuspensi, dll. Besi dan garam mangan menghasilkan warna

kuning, yang tidak diinginkan. Kesadahan memproduksi garam menyebabkan pengen-

dapan garam dan terakumulasi dalam pati.

7. Industri besi. Air sadah menyebabkan kualitas besi menurun. Korosi pada besi dan cam-

puran logam. Pipa air akan buntu karena pengendapan garam selama merebus air sadah.

Maka air harus bebas dari kesadahan dan pengotor.

8. Industri serat. Air yang digunakan dalam industri serat haru berkualitas tinggi. Silika,

garam dari besi dan mangan, material organik dan anorganik terlarut membuat serat

berkulitas rendah. Alkalinitas dan kesadahan menyebabkan ion sangat berbahaya bagi

serat.

Dalam boiler

Sejumlah besar air digunakan dalam boiler untuk menghasilkan uap. Boiler

memainkan peran yang sangat penting untuk menghasilkan uap di industri. Air yang

digunakan dalam boiler disebut air umpan boiler. Air sadah menciptakan sejumlah masalah

seperti korosi, kerak dan pembentukan lumpur, kaustik perapuhan, pemberian cat dasar,

dan busa, dll. Hal itu sangat berbahaya karena menyebabkan ledakan boiler akibat tekanan

tinggi.

3

Air alami tidak langsung digunakan dalam boiler karena mengandung garam yang

menghasilkan kesadahan. Maka air harus melunak dengan baik dan cukup murni sebelum

dimasukkan ke boiler.

3. KESADAHAN TETAP

Kesadahan air dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu kesadahan sementara (temporer)

dan kesadahan tetap (permanen). Kesadahan sementara disebabkan oleh garam–garam

karbonat (CO32-) dan bikarbonat (HCO3-) dari kalsium dan magnesium, kesadahan ini dapat

dihilangkan dengan cara pemanasan atau dengan pembubuhan kapur tohor. Kesadahan

tetap disebabkan oleh adanya garam–garam khlorida (Cl-) dan sulfat (SO42-) dari kalsium

dan magnesium. Kesadahan ini disebut juga kesadahan non karbonat yang tidak dapat

dihilangkan dengan cara pemanasan, tetapi dapat dihilangkan dengan proses soda–kapur,

proses zeolit, dan demineralisasi.

4. PELUNAKAN AIR

a. Proses Soda Kapur

Proses ini merupakan proses yang paling sering digunakan untuk melunakkan air.

Prinsip proses. Saat kapur [Ca(OH)2] dan soda (Na2CO3) ditambahkan pada air

yang sadah, garam magnesium dan kalsium yang ada pada air dikonversi menjadi

senyawa tidak terlarut seperti CaCO3, Mg(OH)2 , dll yang akan dihilangkan sebagai

endapan dengan filtrasi.

Fungsi kapur. Kapur [Ca(OH)2] sangat efektif untuk menghilangkan kesadahan

sementara, kesadahan magnesium tetap, besi dan garam aluminium terlarut, asam

mineral bebas, CO2 dan H2S terlarut. Adapun reaksi yang terjadi pada penghilangan

kesadahan magnesium tetap sebagai berikut :

Penghilangan kesadahan magnesium tetap

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2

MgSO4 + 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaSO4

Fungsi soda (Na2CO3). Saat kapur digunakan untuk menghilangkan kesadahan

atau asam mineral, etc. Soda juga sangat efektif untuk menghilangkan kesadahan

kalsium tetap (CaCl2) dan (CaSO4):

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl

CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4

4

Pada suhu ruang partikel CaCO3 dan Mg(OH)2 sangat halus dan tidak dapat

mengendap ke dasar, sehingga menyulitkan proses filtrasi. Partikel–partikel halus ini

dapat menyebabkan penyumbatan dan korosi pada pipa dan boiler. Hal ini dapat

terselesaikan dengan menambahkan zat kimia atau koagulan seperti tawas atau natrium

aluminat dll.

Proses. Proses soda-kapur berlangsung pada suhu ruang yang disebut proses

soda-kapur dingin, dan pada suhu yang tinggi (90–100°C) yang disebut proses soda-

kapur panas.

Proses soda-kapur dingin. Air yang diperoleh setelah menjalani proses soda-

kapur dingin mengandung sisa kesadahan sebesar 50–60 ppm. Pada suhu ruang air yang

sadah ditambahkan kapur, soda, dan koagulan seperti tawas atau NaAlO2. Koagulan

membantu mengendapkan partikel–partikel halus. NaAlO2 juga membantu

menghilangkan silika dan minyak pada air, jika ada.

Metode. Jumlah kapur dan soda yang sudah dihitung dicampur dengan air

bersama dengan sedikit koagulan. Campuran ini lalu diumpankan dari atas kolom bagian

dalam. Kolom bagian dalam ini memiliki poros berputar vertical yang dilengkapi

dengan paddle atau dayung. Saat air dan zat–zat kimia mengalir kebawah, terjadi

pengadukan secara kontinu yang sangat kuat. Pada proses ini reaksi kimia berlangsung

dan air sadah dikonversi menjadi air lunak. Tumpukan lumpur di dasar terbentuk karena

partikel–partikel halus mengendap. Tumpukan lumpur ini akan dikeluarkan melalui

sludge outlet. Selanjutnya, air lunak melalui media filter (biasanya terbuat dari serat

kayu) untuk memastikan lumpur hilang seluruhnya. Air lunak yang sudah terpisah dari

lumpur keluar secara kontinu melalui outlet yang berada di atas. Air lunak yang

5

diperoleh dengan proses ini mengandung sisa kesadahan 50 – 60 ppm.

Tabel : Masalah dan penyelesaian pada proses soda-kapur

Proses soda – kapur panas. Proses ini berlangsung secara cepat, pengendapan

dan filtrasi beroperasi pada temperature yang tinggi (90 – 100oC)

Metode. Perangkat yang digunakan pada proses ini ditunjukkan pada Fig. 4,

meliputi:

1. Tangki reactor.

2. Filter pasir.

3. Bejana sedimentasi yang berbentuk kerucut.

Sejumlah kapur dan soda dicampur dengan air yang sadah bersama dengan

sedikit koagulan. Campuran lalu dipanaskan dengan menggunakan superheated steam

atau uap bersuhu sangat tinggi. Saat air yang bercampur zat kimia berkontakdengan uap,

terjadi reaksi dan air yang sadah dikonversi menjadi air lunak. Air lunak yang

bercampur dengan lumpur dialirkan menuju bejana sedimentasi agar lumpur mengendap

dan seiringnya waktu tumpukkan lumpur tersebut dikeluarkan. Selanjutnya, air lunak

melalui media filter untuk memastikan lumpur hilang seluruhnya. Air lunak yang sudah

terpisah dari lumpur keluar secara kontinu melalui outlet yang berada di atas. Air lunak

yang diperoleh dengan proses ini mengandung sisa kesadahan sebesar 15–30 ppm.6

Keuntungan dari proses soda–kapur:

1. Ekonomis.

2. Proses panas lebih cepat daripada proses dingin.

3. Pada saat proses berlangsung pH air meningkat sehingga korosi pada pipa berkurang.

4. Disamping kesadahan, kandungan mineral dalam air juga berkurang.

5. Oleh karena sifat alkali air, jumlah bakteri pathogenic dalam air berkurang.

6. Membutuhkan jumlah koagulan yang lebih sedikit.

Kerugian dari proses soda–kapur:

1. Air yang diperoleh dari proses masih memiliki kesadahan (15–30 ppm).

2. Terdapat lumpur dalam jumlah yang besar dari pembuangan.

3. Dibutuhkan ketelitian dan keahlian dalam mengopeasikan proses untuk hasil yang

efisien.

Perhitungan:

1. Pertama–tama hitung jumlah zat yang ada pada sampel air dalam bentuk equivalen

CaCO3.

equivalen CaCO3 = massapengotorx 50

massaekivalenpengotor mg/L

2. Jumlahkan seluruh zat ekivalen CaCO3 untuk mendapatkan kesadahan total.

3. Zat seperti NaCl, KCl, Na2SO4, SiO2, Fe2O3, dll tidak menyebabkan kesadahan,

sehingga tidak bereaksi dengan soda dan kapur dan tidak harus dipertimbangkan

untuk menghitung kebutuhan soda dan kapur.

7

4. Saat pengotor berupa CaCO3 atau MgCO3, maka harus dipertimbangkan untuk

menghitung kebutuhan soda dan kapur karena merupakan bikarbonat yang dapat

menyebabkan kesadahan.

Kebutuhan Kapur

Massa molar CaCO3 = 100

Massa molar kapur Ca(OH)2 = 74

Rasio CaCO3 dengan kapur yang dibutuhkan adalah 100 : 74

Jumlah kapur yang dibutuhkan untuk pelunakan air = 74100

[Kesadahan kalsium

sementara + 2 × Kesadahan sementara magnesium + Kesadahan magnesium tetap +

CO2 + HCl + H2SO4 + Fe2+ + Al3+ + HCO3- – NaAlO2 ; semuanya dalam bentuk

ekivalen CaCO3]

Kebutuhan Soda

Massa molar soda Na2CO3 = 106

Rasio CaCO3 dengan soda yang dibutuhkan adalah 100 : 106

Jumlah soda yang dibutuhkan untuk pelunakan air = 106100

[Kesadahan kalsium tetap

+ Kesadahan magnesium tetap + Fe2+ + Al3+ + H2SO4 – HCO3- – NaAlO2 ; semuanya

dalam bentuk ekivalen CaCO3]

5. 1 Ekivalen HCO3- membutuhkan 1 ekivalen kapur saat proses soda-kapur

menghasilkan 1 ekivalen CO32-. 1 ekivalen CO3

2- membutuhkan 1 ekivalen soda.

Oleh karena itu, dalam hal kebutuhan soda jumlah HCO3- dalam ekuivalen dikurangi.

6. Natrium aluminat (NaAlO2) tidak membutuhkan soda maupun kapur. Namun, 1

ekivalen NaAlO2 mengalami hidrolisis untuk menghasilkan 1 ekivalen OH- yang

membutuhkan 1 ekivalen kapur. Oleh karena itu, jumlah NaAlO2 dalam ekivalen

selalu dikurangi.

NaAlO2 + 2H2O → NaOH + Al(OH)3

Jika factor kemurnian diketahui (e.g, 85% kapur murni, 70% soda murni etc) maka

gunakan rumus sebagai berikut :

Kebutuhan kapur total = Kebutuhan kapur × Faktor kemurnian × Volume air

Kebutuhan soda total = Kebutuhan soda × Faktor kemurnian × Volume air

Perbedaan antara Proses Soda-Kapur Dingin dan Panas

No

.

Proses Soda-Kapur Dingin Proses Soda-Kapur Panas

1. Proses berlangsung lambut Proses berlangsung cepat

8

2. Proses filtrasi tidak mudah Proses filtrasi berlangsung dengan

mudah dan cepat

3. Berlangsung pada suhu kamar Berlangsung pada suhu tinggi (90–

110°C)

4. Memiliki kapasitas pelunakan yang

rendah

Memiliki kapasitas pelunakan yang

tinggi

5. Air yang telah lunak mengandung

kesadahan sisa sekitar 50–60 ppm

Air yang telah lunak mengandung

kesadahan sisa sekitar 15–30 ppm

b. Proses Zeolit (Proses Permutit)

Zeolit dikenal sebagai permutit, misalnya batu didih. Zeolit terjadi secara alami

dari mineral silikat natrium aluminium. (Na2O.Al2O3.xSiO2.yH2O) dimana x= 2–10 dan

y=2–6. Mineral ini mampu menukar ion-ion penyebab kesadahan dalam air

menggunakan ion natrium. Zeolit terdiri dari dua jenis:

1. Zeolit alami. Tidak berpori, tidak berbentuk, dan tahan lama. Contohnya

Na2O.Al2O3.3SiO2.2H2O (Natrolite), CaO.Al2O3.4SiO2.4H2O (Laumontite).

2. Zeolit sintesis. Zeolit sintesis di alam umumnya berpori. Mereka memiliki struktur

seperti gel dan dibuat dari pemanasan Na2CO3, Al2O3, dan SiO2. Zeolit sintesis

memiliki kapasitas tukar yang lebih tinggi daripada zeolit alami. Sebagai contoh,

zeolit natrium Na2O.Al2O3.xSiO2.yH2O (x=2–10 dan y=2–6). Natrium zeolit

disederhanakan menjadi Na2Z, dimana Z mengacu pada kerangka radikal zeolit tak

larut.

Proses. Peralatan yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 5. Air sadah

dimasukkan dengan laju tertentu pada lapisan zeolit dalam suatu silinder. Zeolit

kemudian disebar di atas kerikil (gravel). Kesadahan yang disebabkan ion-ion Ca2+,

Mg2+, dll, yang hadir dalam air sadah diikat oleh zeolit sebagai kalsium zeolit atau

magnesium zeolit, kalsium zeolit dan magnesium zeolit ini tertahan di atas gravel

sehingga tidak ikut mengalir bersama air yang keluar, air yang keluar dari silinder

mengandung garam natrium. Reaksi yang terjadi adalah:

Ca(HCO3)2 + Na2Z → CaZ + 2NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2Z → MgZ + 2NaHCO3

CaCl2 + Na2Z → CaZ + 2NaCl

MgCl2 + Na2Z → MgZ + 2NaCl

9

CaSO4 + Na2Z → CaZ + Na2SO4

MgSO4 + Na2Z → MgZ + Na2SO4

Garam natrium terlarut tidak menyebabkan kesadahan.

Regenerasi. Setelah berlangsung selama sekitar 10–12 jam natrium zeolit akan

benar-benar habis karena konversi natrium zeolit menjadi kalsium zeolit dan

magnesium zeolit sehingga diperlukan regenerasi. Regenerasi zeolit dilakukan dengan

mereaksikan zeolit jenuh menggunakan larutan garam terkonsentrasi (10% NaCl).

Kalsium zeolit dan magnesium zeolit masing-masing diubah menjadi kalsium klorida

dan magnesium klorida yang dicuci selama pencucian dengan air dan larutan NaCl.

Natrium zeolit kemudian dapat digunakan kembali untuk pelunakan air sadah. Reaksi

yang terjadi adalah sebagai berikut:

CaZ + 2 NaCl → Na2Z + CaCl2

MgZ + 2 NaCl → Na2Z + MgCl2

Keuntungan

1. Dapat menghilangkan kesadahan lebih baik daripada proses soda-kapur. Sisa

kesadahan sekitar 10 ppm.

2. Murah dan bentuknya padat, sehingga berukuran kecil.

3. Tidak ada pembentukan lumpur sehingga tidak terjadi masalah pembuangan.

4. Cukup bersih tidak membutuhkan banyak waktu untuk pelunakan.

5. Tidak ada persyaratan jumlah soda atau kapur atau koagulan yang digunakan.

6. Proses secara otomatis dapat menyesuaikan diri dengan air atau kesadahan yang

berbeda.

7. Tidak menimbulkan polusi.

Kerugian10

1. Ini berlaku hanya untuk menghapus Ca2+ dan Mg2+ hadir dalam air.

2. Sangat tidak efisien untuk menangani air yang mengandung sejumlah besar Fe2+ dan

Mn2+ karena ion ini mengubah natrium zeolit menjadi zeolit yang sangat sulit untuk

diregenerasi.

3. Proses ini tidak menghapus semua garam terlarut (organik dan anorganik).

4. Air lunak tidak cocok untuk penggunaan boiler.

5. Proses ini tidak menghialngkan kekeruhan dan pengotor yang tersuspensi.

6. Proses ini tidak menghancurkan semua bakteri phatogenik.

7. Anion tidak dihilangkan oleh proses ini.

Perbandingan proses zeolit dan proses soda-kapur

Kedua proses tersebut efektif untuk pelunakan air tetapi terdapat perbedaan satu

sama lain, diantaranya:

No

.

Proses Zeolit Proses Soda-Kapur

1. Tidak membutuhkan kapur, soda, atau

koagulan

Membutuhkan kapur dan soda serta

beberapa koagulan

2. Air dari proses ini mengandung garam

natrium

Air dari proses ini tidak mengandung

garam natrium

3. Proses ini tidak berguna untuk

menghilangkan pengotor asam,

turbiditas, dll.

Juga dapat digunakan untuk

menghilangkan mineral dalam air

4. Air yang telah lunak mengandung sisa

kesadahan sekitar 10 ppm

Air yang telah lunak mengandung 50–

60 ppm dalam proses soda kapur

dingin dan 15–30 ppm dalam proses

soda kapur panas.

5. Prosesnya berlangsung secara cepat Proses berlangsung secara lambat

dalam proses soda kapur dingin dan

berlangsung cepat dalam proses soda

kapur panas

6. Biayanya lebih tinggi Biayanya lebih rendah

11

7. Dapat dioperasikan pada tekanan

tinggi dan dapat didesain untuk

digunakan secara otomatis

Tidak dapat dioperasikan pada tekanan

tinggi

8. Biaya operasional lebih rendah

sebagaimana menggunakan NaCl

dalam proses regenerasi

Biaya operasional lebih tinggi

sebagaimana kebutuhan kapur, soda,

dan koagulan.

9. Pabrik membutuhkan sedikit ruang Pabrik membutuhkan ruang yang lebih

besar

10. Tidak ada masalah dalam

pengendapan koagulan, filtrasi, dan

penghilangan lumpur

Terdapat kesulitan dalam pengendapan

koagulan, filtrasi, dan penghilangan

lumpur

11. Air hasil proses mengandung NaHCO3

yang menyebabkan masalah dalam

boiler

Air hasil proses bebas dari NaHCO3

sehingga dapat digunakan dalam

boiler

12. Tidak cocok untuk digunakan dalam

industri, terutama dalam boiler

Cocok digunakan dalam industri,

khususnya boiler.

c. Demineralisasi

Proses demineralisasi merupakan proses penghilangan seluruh ion (kation dan

anion) dalam air menggunakan resin penukar ion. Resin penukar ion terdiri dari rantai

bersilang panjang polimer organik. Secara umum polystyerenedivinylbenzene (PS-

DVB), polymethacylic acid-divinylbenzene atau polimer phenol-formaldehyde

digunakan sebagai resin penukar ion. Gugus fungsional resin dapat berupa asam

ataupun basa. Terdapat dua jenis resin berdasarkan gugus fungsinya:

1. Resin penukar kation. Resin ini mengandung gugus yang bersifat asam seperti –

COOH atau –SO3H , yang juga dapat menjadi co-polimer styrene dan divinylbenzene

dimana dengan karboksilasi atau sulfonasi dapat menjadi penukar kation. Resin tipe

ini menukar ion H+ dengan kation dalam air sadah.

Umumnya dinyatakan sebagai RH dimana RH menyatakan jaringan resin. Resin

yang mengandung gugus –SO3H bersifat asam kuat daripada resin yang mengandung

gugus –COOH.

12

Gambar : Resin penukar kation

2. Resin penukar anion. Resin ini mengandung gugus fungsi yang bersifat basa, bi-

asanya co-polimer styrene dan divinylbenzene yang mengandung amina atau gugus

kuaterner ammonium sebagai garam hidroksida. Contohnya, resin penukar anion da-

pat berupa gambar seperti dibawah ini :

Pada umumnya resin penukar anion dinyatakan sebagai R’OH dimana R’

menyatakan jaringan resin. Resin ini menukar anion (OH-) dengan anion milik air

sadah. Resin yang mengandung kuaterner garam ammonia bersifat basa dibanding

yang mengandung gugus –NH2 atau –NH –NH2

Metode. Penukar kation dan penukar anion saling berhubungan dengan suatu pipa

seperti ditunjukkan dalam gambar 6. Air sadah lewat melalui resin penukar kation

pertama. Ca2+ dan Mg2+ dalam air ditukar oleh H+ dari penukar kation sebagai berikut:

2RH + Ca2+ → R2Ca + 2H+

2RH + Mg2+ → R2Mg + 2H+

13

Kemudian air sadah dilewatkan melalui kolom resin penukar anion dimana anion

seperti SO42-, Cl-, dsb. hadir dalam air sadah digantikan oleh ion OH - dari resin sebgaai

berikut:

R’OH + Cl- → R’Cl + OH-

2R’OH + SO42- → R2’SO4 + 2OH-

H+ yang lepas dari perlakuan penukar kation dan OH- dari perlakuan penukar

anionbergabung untuk menghasilkan air.

H+ + OH- → H2O

Ini disebut deionized water karena bebas dari kation dan anion.

Regenerasi resin. Ketika penukar telah dipakai dalam jangka waktu yang lama,

penukar ini kemudian diregenerasi. Penukar diregenerasi melalui first back washing dan

kemudian dilewatkan melalui suatu larutan terhadap ion yang sesuai. Penukar kation

diregenerasi dengan dilewatkan melalui asam yang cocok (2% HCl atau H2SO4) dan

penukar anion diregenerasi dengan dilewatkan suatu basa (NaOH encer).

Untuk penukar kation.

R2Ca + 2H+ → 2RH + Ca2+

(pencucian)

R2Mg + 2H+ → 2RH + Mg2+

(pencucian)

Untuk penukar anion.

R2’SO4 + 2OH- → 2R’OH + SO42-

(pencucian)

14

R2’Cl + 2OH- → 2R’OH + Cl-

(pencucian)

Penukar dibilas dengan air lunak. Penukar ion tidak menghilangkan CO2. Hal ini

dihilangkan dalam degasifier seperti pada Gambar 6. Sehingga regenerasi penukar siap

digunakan lebih lanjut.

Keuntungan

1. Melalui proses ini dihasilkan kesadahan yang sangat rendah (≈ 2 ppm).

2. Ketika penanganan air digunakan untuk tujuan boiler, tidak ada korosi yang

akan terjadi, korosi dihilangkan.

3. Air dengan keasaman/basa yang tinggi juga dapat dilunakkan.

Kerugian

1. Peralatan mahal.

2. Regenerasi resin membutuhkan biaya yang mahal.

3. Turbiditas air menurunkan efisiensi resin.

Demineralisasi air juga dapat dilakukan dengan menggunakan mixed bed seperti

diuraikan sebagai berikut:

Mixed bed deionizer. Terdiri dari kolom tunggal yang berisi campuran penukar

kation yang kuat dan penukar anion yang kuat. Air sadah kemudian dibiarkan lewat

seperti pada gambar 7.

Air sadah mengalami kontak dengan penukar ion selama beberapa saat, sehingga

proses ini sangat efisien daripada pemisahan kolom dari proses pertukaran ion. Air

murni mengandung sangat sedikit kesadahan (sekitar 1 ppm atau kurang). Ini lebih

mudah dan banyak digunakan.

Regenerasi resin. Setelah sekian lama, resin kemudian dibuang. Untuk regenerasi,

lapisan resin dicuci kembali. Selama proses ini resin penukar anion digantikan oleh

15

resin penukar kation karena resin penukar anion lebih ringan dari resin penukar kation.

Hal ini mempermudah pemisahan kedua resin. Resin penukar anion diregenerasi dengan

melewatkan larutan NaOH encer dan resin penukar kation diregenerasi dengan

melewatkan H2SO4 encer, setelah itu dicuci dengan menggunakan air lunak, lalu

dicampur dengan melewatkan aliran udara terkompresi dari bawah.

16

DAFTAR PUSTAKA

Ambasta, B. K. 2001. Chemistry for Engineers. Laxmi Publications Pvt Limited: New Delhi.

Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air. Kanisius: Yogyakarta.

Ratnayaka, Don D., Malcolm J. Brand, Michael Johnson. 2009. Water Supply. Elsevier Ltd.: UK.

Sivasankar, B. 2008. Engineering Chemistry. Tata McGraw-Hill Companies: New Delhi.

Supriyadi, Hambali. 2002. Mewaspadai dan Menanggulangi Penyakit pada Louhan. Agromedia Pustaka: Jakarta.

17

DAFTAR PERTANYAAN DAN JAWABAN

Sharfina WidyaningrumPertanyaaan : 1. Apakah air yang digunakan memiliki karakteristik yang spesifik?

2. Apa fungsi gravel (kerikil) pada proses pertukaran ion?Jawaban : 1. Air yang masuk ke dalam proses soda kapur dingin tidak memiliki

spesifikasi atau karakteristik khusus karena proses ini bertujuan untuk mengurangi kesadahan tetap yang terkandung dalam air.

2. Gravel atau kerikil berfungsi untuk menahan resin yang telah berikatan dengan ion-ion penyebab kesadahan sehingga resin tidak ikut mengalir bersama air yang telah mengalami pertukaran ion. Gravel juga berfungsi untuk memecah atau merengkahkan permukaan air dan memberi ruangan bebas bergerak untuk air, serta menurunkan kekeruhan influen dan suspended solid.

Inggit Kresna MaharsihPertanyaan : 1. Apa saja jenis koagulan yang digunakan dalam proses soda kapur?

2. Lumpur yang terdapat dalam bejana sedimentasi pada proses soda kapur dingin berupa apa?

Jawaban : 1. Koagulan dapat berupa Al2O3 (tawas) atau NaAlO2. Di samping sebagai koagulan NaAlO2 dapat membantu menghilangkan silika dan minyak jika ada pada air.

2. Lumpur yang berakumulasi di dasar bejana merupakan endapan Mg(OH)2 dan CaCO3 yang terbentuk akibat reaksi MgCl2 dan CaCl2

(penyebab kesadahan tetap) dengan kapur dan soda.

Sisca AmeliawatiPertanyaan : Bagaimana spesifikasi pasir yang digunakan pada proses soda kapur panas?Jawaban : Pasir yang digunakan sebagai filter dapat berupa pasir zeolit dan pasir aktif.

Pasir zeolit lebih ekonomis, dapat dicuci, dan dapat mengikat ion-ion kesadahan. Pasir aktif memiliki kemampuan menyaring partikl-partikel pada air.

18