Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7
 KOAGULASI DAN FLOKULASI Tujuan utama proses koagulasi dan flokulasi adalah penghilangan padatan ang !erada di dalam air terutama ang !er!entuk padatan tidak mengendap " non  setleable solid),  padatan tersuspensi "  suspended solid #$ da n ko loid % &ed a  pengertian antara koagulasi dan flokulasi sering sukar dipisahkan% Namun demikian koagulasi sering diartikan dengan penam!ahan !ahan kimia "koagulan# disertai dengan pengadukan 'epat "rapid mixing # sehingga mem!entuk suspensi halus% Sedangk an floku lasi adalah pengaduk an lam!at untuk mem!e ntuk flok ang mengendap dengan 'epat% Karakteristik (adatan Te rsuspensi (adatan koloid ang terdispersi dalam air adalah partikel padatan ang tidak akan men gendap den gan gra )ita si dan pad atan dal am sis tem kol oid seri ng dis e!u t dengan sistem ang sta!il% Koloid di dalam air dapat di!edakan atas dua golongan  !esar$ aitu * kolo id hidrofilik dan koloid hidrofo! ik% Koloid hidrofilik mempunai kemampuan untuk !ereaksi se'ara spontan dengan air untuk mem!entuk suspensi koloid ang dapat didehidrasi ke material a+al dan da pat di di spers ikan kem!al i% ,a t-.at or ga ni k pem!ent uk +arna umumn a termasuk koloid hidrofilik% Dis per si kol oid hid rof o!i k !is a terj adi se'ara fisi k atau kimia dan tid ak !is a ter disp ersi kem!ali se'a ra spo nta n di dala m air % Af ini tas kol oid hid rof o!i k terhadap air sangat ke'il sehingga koloid ini tidak memiliki lapisan air atau film ang 'ukup !erarti% Ukuran !er!agai komponen ang !isa terkandung dalam padatan ang tersuspensi di dalam air dapat !er)ariasi seperti disajikan pada Ta!el /%0% Fraksi komponen terlarut !iasana mempunai ukuran 1 02 A$ sedangkan diameter partikel koloid terletak antara 02 3 02 4  A% (adatan tersuspensi terletak antara fraksi padatan terlarut dan padatan mengendap "02 3 02 /  A#% Koagulasi terutama diarahkan untuk mengeluarkan fraksi koloid ang pada umumna mene!a!kan kekeruhan air% Ta!el Ukuran p artikel ang t erli!at dalam koagulasi A% Si ste m Koloidal - 5a rna - Koloid inert "tanah liat$ garam anorganik# - 6mulsi - &akteri - Alga &% Kation 72 3 0%222 0%222 3 82%222 9%222 3 022%222 7%222 3 022%222 72%222 3 :%222%222

description

Penjelasan proses koagulasi dan flokulasi

Transcript of Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

Page 1: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 1/7

KOAGULASI DAN FLOKULASI

Tujuan utama proses koagulasi dan flokulasi adalah penghilangan padatan

ang !erada di dalam air terutama ang !er!entuk padatan tidak mengendap " non

 setleable solid),  padatan tersuspensi " suspended solid #$ dan koloid% &eda pengertian antara koagulasi dan flokulasi sering sukar dipisahkan% Namun

demikian koagulasi sering diartikan dengan penam!ahan !ahan kimia "koagulan#

disertai dengan pengadukan 'epat "rapid mixing # sehingga mem!entuk suspensi

halus% Sedangkan flokulasi adalah pengadukan lam!at untuk mem!entuk flok 

ang mengendap dengan 'epat%

Karakteristik (adatan Tersuspensi

(adatan koloid ang terdispersi dalam air adalah partikel padatan ang tidak akan

mengendap dengan gra)itasi dan padatan dalam sistem koloid sering dise!utdengan sistem ang sta!il% Koloid di dalam air dapat di!edakan atas dua golongan

 !esar$ aitu * koloid hidrofilik dan koloid hidrofo!ik%

Koloid hidrofilik mempunai kemampuan untuk !ereaksi se'ara spontan dengan

air untuk mem!entuk suspensi koloid ang dapat didehidrasi ke material a+al dan

dapat didispersikan kem!ali% ,at-.at organik pem!entuk +arna umumna

termasuk koloid hidrofilik%

Dispersi koloid hidrofo!ik !isa terjadi se'ara fisik atau kimia dan tidak !isa

terdispersi kem!ali se'ara spontan di dalam air% Afinitas koloid hidrofo!ik terhadap air sangat ke'il sehingga koloid ini tidak memiliki lapisan air atau film

ang 'ukup !erarti%

Ukuran !er!agai komponen ang !isa terkandung dalam padatan ang tersuspensi

di dalam air dapat !er)ariasi seperti disajikan pada Ta!el /%0% Fraksi komponen

terlarut !iasana mempunai ukuran 1 02 A$ sedangkan diameter partikel koloid

terletak antara 02 3 024  A% (adatan tersuspensi terletak antara fraksi padatan

terlarut dan padatan mengendap "02 3 02/ A#% Koagulasi terutama diarahkan untuk 

mengeluarkan fraksi koloid ang pada umumna mene!a!kan kekeruhan air%

Ta!el Ukuran partikel ang terli!at dalam koagulasi

A% Sistem Koloidal

- 5arna

- Koloid inert "tanah liat$

garam anorganik#

- 6mulsi

- &akteri

- Alga

&% Kation

72 3 0%222

0%222 3 82%222

9%222 3 022%222

7%222 3 022%222

72%222 3 :%222%222

Page 2: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 2/7

;% (olelektrolit

D% Air  

0 3 9

972%222 3 42%222%222

4

Sta!ilitas koloid ang mene!a!kan tetap tersuspensi dalam air dise!a!kan oleh

muatan listrik ang di!a+a oleh masing-masing partikel% <uatan listrik inilah

ang mene!a!kan partikel saling !ertum!ukan sehingga tidak !isa mengendap

dan tetap tersuspensi di dalam air% &iasana$ partikel-partikel organik$ anorganik 

dan !iokoloid !ermuatan negatif ketika tersuspensi di dalam air% =al ini

kemungkinan dise!a!kan oleh gugus ang dapat terionisasi atau komponen ionik 

ang terserap dari air%

Desta!ilisasi padatan tersuspensi di dalam air dengan perlakuan se'ara kimia

diarahkan untuk menetralkan maupun mengurangi muatan listrik sehingga gaa

tolak menolak semakin ke'il dan jarak antara partikel !isa semakin dekat%=al

iniakan mem!eri kemungkinan partikel untuk saling !erga!ung dan menggumpal

serta mengendap% <uatan negatif partikel koloid akan menarik a+an ion positip

ang mengelilingi karena adana gaa elektrosatik% Ion-ion positip terse!ut !isa

dikelompokan dalam dua lapisan aitu lapisan dalam termasuk ang menerap

ion-ion$ dan lapisan diffusi tempat ion-ion terdistri!usi%karena adana gaa

elektrosatik dan aliran fluida% Ion-ion teradsorpsi aki!at adana gaa elektrostatik 

dan atau gaa >an Der 5aal% Di dalam lapisan difusi terdapat !idang geser ang

menatakan !atas dimana ion-ion !erla+anan dapat ?disapu@ dari partikel olehgerakan fluida%

&eda potensial listrik antara !idang geser dengan larutan ruah dapat diukur dan

dise!ut (otensial ,eta "(,#% Dalam prosedur pengukuran (,$ sampel air 

diletakkan dalam se!uah sel di !a+ah pengmatan mikroskop% Dengan tegangan

ang di!erikan kepada elektroda tiap-tiap ujung dari sel$ partikel-partikel ang

 !ermuatan akan !ergerak menuju elektroda ang mempuna polaritas !erla+anan%

Ke'epatan gerakan partikel kemudian diukur dan dihu!ungkan dengan kali!rasi

tehadap muatan partikel pada !idang geser% (, menjadi alat ang se'ara kualitatif 

 !isa digunakan untuk memperkirakan potensial untuk koagulasi karena !ila (,

mendekati nol$ maka koagulasi akan semakin !aik%

(ada saat proses koagulasi$ pengadukan ang 'epat sangat penting karena

 pengadukan mem!uat dispersi koloid uniform, menaikan kontak antar partikel$

merusak sta!ilitas sistem koloid dan menaikan jumlah tum!ukan antara partikel%

(enam!ahan koagulan akan mengurangi te!al lapisan ganda% ika lapisan ganda

 pada partikel semakin ke'il maka potensial .eta juga akan semakin ke'il%

&ila koagulan ditam!ahkan kedalam air maka koagulan akan terdisosiasi dan ion

logam akan mengalami hidrolisis dan menghasilkan ion kompleks logam hidrokso

Page 3: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 3/7

ang !ermuatan positif% Komplek-komplek logam hidrokso ini merupakan ion-ion

 poli)alen ang !ermuatan sangat positif dan teradso!si pada permukaan koloid

negatif% =al ini akan mengurangi .eta potensial sampai tingkat dimana koloid

menjadi tidak sta!il%

<ekanisme Desta!ilisasi

Agar partikel koloid mampu tersuspensi !isa menggumpal atau mengendap$ maka

gaa menolak elektrostatik harus di perke'il atau ditekan% (rosedur ini dikenal

se!agai desta!ilisasi% <ekanisme desta!ilisasi !isa terdiri dari !e!erapa langkah

antara lain * "0# (engurangan muatan permukaan partikel dengan menekan lapisan

muatan ganda$ "9# netralisasi muatan dengan adsorpsi ion ang !erla+anan

muatan$ "8# pengga!ungan antara partikel dengan polimer$ dan "4# penje!akan

oleh flok%

"0# (enekanan Lapisan Ganda

Atmosfre ion-ion ang !er!eda muatan ang mengelilingi partikel di

dalam air dan muatan permukaan partikel merupakan lapisan ganda

elektrikal% Distri!usi ion-ion !erla+anan dalam lapisan diffusi mengikuti

teori ionik  Debye-Hickel untuk elektrolit kuat% Kete!alan lapisan ganda

dinatakan se!agai *

, B 2$88 C 02-9 "6dI#2$7 

6d B Konstanta dielektrik larutan$ ;oul>'m

I B kekuatan ionik larutan$ molL

, B kete!alan lapisan$ 'm

Untuk air pada 92;$ te!al lapisan dalam 'm adalah *

, se!anding dengan 8$2 C 02-: I-2$7

Sesuai dengan rumus di atas$!ila ion-ion ditam!ahkan ke dalam air 

maupun air lim!ah$ maka akan menim!ulkan kekuatan ionik$ gaa tolak 

diperke'il karena jarak ang le!ih pendek%Untuk air dan elektrolit )alensi

tunggal "mono)alen#$ kete!alan lapisan ganda sekitar 02 A pada 2$0 molar 

dan 022 A pada 2$220 molar% &e!erapa konsentrasi garam memungkinkan

men'apai te!al lapisan ganda 'ukup ke'il sehingga dua partikel koloid danmendekati satu sama lain dan memungkinkan gaa Van Der Waals

mene!a!kan penggumpalan% Dalam pengurangan lapisan ganda$

kuantitas muatan koloid tidak dikurangi se'ara signifikan$ tetapi hana

memperke'il jarak muatan dari permukaan partikel% Karena kekuatan ion

tergantung pada kuadrat muatan ion$ maka konsentrasi garam ang

diperlukan untuk men'apai desta!ilisasi dengan 'ara penurunan muatan

akan semakin ke'il !ila kation !eru!ah dari Na menjadi ;a 9E dal Al8E% Oleh

karena itu$ Al9"SO4#8%04 =9O dan garam-garam !esi merupakan koagulan

ang paling umum digunakan%

"9# Netralisasi <uatan

Page 4: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 4/7

Fenomena ini meli!atkan penam!ahan !ahan kimia ang mengandung ion

 !erla+anan terhadap koloid di dalam lapisan stern sehingga muatan efektif 

di luar lapisan geser !ila diperke'il% &er!eda dengan penekanan lapisan

ganda "0#$ di mana mengu!ah distri!usi muatan di dalam lapisan diffusi$

netralisasi muatan terutama !erperan di dalam lapisan tunggal ang

mengelilingi koloid% Netralisasi muatan dapat merupakan hasil dari

muatan ang !erla+anan dari kagulan ang ditam!ahkan se'ara !erle!ih

terhada air maupun air lim!ah%

"8# (engga!ungan

Telah meningkat dengan 'epat penggunaan !ahan polimer organik se!agai

 !ahan desta!ilisasi dalam pengolahan air% (olimer-polimer mengandung

 !e!erapa situs aktif sepanjang rantaina sehingga koloid dapat !erinteraksi

dan menjadi teradsorpsi% Idealna$ koloid !isa menjadi terikat pada

 !e!erapa situs sepanjang rantai polimer% <eskipun gaa tarik menarik adsorpsi antara koloid dan polimer organik mungkin sama dengan ang

terjadi dalam netralisasi muatan$ hasil desta!ilisasi terutama dise!a!kan

oleh gerakan lam!at partikel karena jem!atan ang ter!entuk antara

 partikel-partikel koloid% Sta!ilisasi kem!ali !ila ditam!ahkan !erle!ih$

karena masing-masing partikel koloid kemudian mempunai molekul

 polimerna sendiri dengan hana mem!entuk sedikit kontri!usi dari rantai

 polimer dan sedikit pula ang mem!entuk ikatan% Karena koloid masih

memiliki se!agian !esar muatanna mula-mula setelah !erkaitan dengan

 polimer$ maka terjadi resta!ilisasi se!agai aki!at dari gaa tolak menolak%

"4# (enje!akan

ika sejumlah koagulan ditam!ahkan ke dalam air$ maka akan mem!entuk 

flok ang akan mengendap% Karena !entuk flok terse!ut !esar dan tiga

dimensi$ koloid akan terje!ak di dalam flok% (adatan-padatan akan tetap

tinggal terje!ak di dalam flok ang mengendap sehingga air akan menjadi

 jernih% <ekanisme ini akan menghasilkan sejumlah !esar lumpur garam

alumunium atau !esi ang harus dikeringkan%

&e!erapa jenis koagulan dan flokulan

Koagulan adalah !ahan-!ahan kimia ang dilakukan untuk proses

 pegnendapan partikel-partikel koloid ang terdapat dalam air 

 !uangan%Koagulan ang dipaka dalam proses ini antara lain *

 Alumunium sulfat atau alum

Alum merupakan koagulan ang paling !anak digunakan dalam

 pengolahan air dan mempunai rumus kimia Al9"SO4#8%0:=9O% Alum dapat

diperoleh dalam !entuk 'air atau pun padatan% ika alum ditam!ahkan

kedalam air dalam suasana !asa "adana alkalinitas# maka reaksi ang

terjadi adalah *

Al9"SO4#8%0:=9O E 8;a"O=#8  8;a SO4 E 9Al"O=#8 E 0:=9O

Page 5: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 5/7

eaksi 3 reaksi antara alum dalam air dipengaruhi oleh !anak faktor%

Oleh karena itu sangat sukar memperkirakan dengan akurat jumlah alum

ang akan !ereaksi dengan jumlah alkalinitas ang di!erikan oleh kapur%

Larutan Alum dalam air menghasilkan *

Al9"SO4#8%04 =9O 9 Al 8E E 8 SO49- E 0: =9O

Ion-ion hidroksida hasil dari ionisasi air *

=9O =E E O=-

Ion-ion alumunium "Al 8E# kemudian !ereaksi *

9 Al8E E / O=-  9 Al"O=#9

eaksi antara hidroksida dalam air dengan ion alumunium mengaki!atkan

 penurunan alkalinitas% &ila alkalinitas air se'ara alami tidak 'ukup untuk 

 !ereaksi dengan alum ang ditam!ahkan$ maka !isa ditam!ahkan

alkalinitas dalam !entuk kapur hidrasi ;a"O=#9$ soda a!u "Na9;O8#$

maupun soda kaustik "NaO=#% Alum hidroksida ang !ersifat amphoteir 

dapat aktif dalam suasana !asa maupun asam% Flok-flok alum larut sedikit

 pada p= mendekati % Flok akan !ermuatan positif !ila di !a+ah p= $/

dan !ermuatan negatif diatas p= :$9% Diantara !atas-!atas p= terse!ut flok 

flok ang ter!entuk akan !ermuatan 'ampuran negatif dan positif%

 Ferro Sulfat  atau ooperas

Kom!inasi ferro sulfat dengan kapur merupakan koagulan ang efektif 

untuk penjernihan air !uangan ang keruh% Ferro sulfat dengan rumus

kimia FeSO4%=9O !erupa kristal !er+arna putih kehijauan dapat

diperoleh dari !er!agai proses kimia seperti penepuhan logam dan proses

gal)anisasi% Ferro sulfat juga dapat ditemukan dalam !entuk 'air% eaksi

ferro sulfat dangan kapur akan menghasilkan endapan ferro hidroksida%

eaksi ang terjadi adalah se!agai !erikut *

FeSO4%=9O E ;a"O=#9  Fe"O=#9 E ;aSO4 E =9O

Ferro hodroksida mengendap pada p= B H$7% eaksi diatas diikuti reaksi

oksidasi ferro oleh karena adana oksigen terlarut di dalam air%

4 Fe"O=#9 E O9 E 9 =9O 4 Fe"O=#8

Ferri hidroksida adalah endapan ang dise!ut flok%

Ferro sulfat juga !isa digunakan untuk koagulasi dengan teknik lain$ aitu

dijadikan !entuk terklorinasi "'lorinated 'opperas#% Ferro sulfatdireaksikan dengan gas 'lor menurut reaksi *

8FeSO4%=9O E 0$7 ;l9  Fe9"SO4#8 E Fe;l8 E90 =9O

 p= optimum untuk reaksi adalah 4$2% ;ampuran antara ferrisulfat dan ferri

klorida dikenal se!agai koagulan ang sangat efektif%

 Ferri !"lorida

Ferri khlorida merupakan .at ang pertama kali digunakan dalam proses

koagulasi untuk air !uangan industri maupun !uangan air selokan

 pemukiman penduduk% Ferri khlorida dapat di produksi dari khlorinasi

kepingan !esi% (ada saat ini ferri khlorida dapat diperoleh dalam !entuk 

Page 6: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 6/7

'airan dalam jumlah tertentu% Ferri khlorida !er+arna kuning orange dan

 !erupa kristal pada angmudah men'air% ,at terse!ut mempunai

kelarutan ang sangat tinggi dalam air% eaksi dengan kapur menghasilkan

endapan oksidasi !esi%

eaksi ang terjadi *

9 Fe;l8 E 8 ;a"O=#9  8 ;a;l8 E 9 Fe"O=#9

eaksi di atas !erjalan dengan !aik pada p= 4 3 09%

Ferri Sulfat

Ferri sulfat !ereaksi dengan alkalinitas ang ada di dalam air mem!entuk 

endapan ferri hidroksida$ menurut reaksi *

Fe9"SO4#8 E 8;a"=;O8#9  9 Fe"O=#8 E 8 ;aSO4 E / ;O9

eaksi di atas !erjalan pada p= antara 4 3 09% Flok ang terjadi !ersifat

mudah mengendap% &ila alkalinitas air tidak men'ukupi maka !isa

digunakan ;a"O=#9%

Dosis (enam!ahan Koagulan

&aik untuk alum maupun garam !esi dosisna !er)ariasi antara 2$28

hingga 2$07 gramlt% Semakin !esar kekeruhanna semakin !esar jumlah

 pem!u!uhan koagulan% p= otimum untuk alum /-: sedangkan untuk 

garam-garam !esi antara :-02% ika p= kurang dari p= optimum$ untuk 

alum maka flok Al"O=#8 akan terlarut% Sedangkan !ila le!ih !esar maka

flok ang ter!entuk akan mengioni menjadi ion aluminat "AlO 8#-8  ang

mudah larut dalam air%

 (olelektrolit

Setelah dilakukan koagulasi$ maka flok-flok halus ang ter!entuk 

di!iarkan menggumpal menjadi le!ih !esar dan mengendap% (ada proses

ini sering di!antu dengan pengadukan lam!at dan dise!ut proses flokulasi%

Untuk mem!antu agar 'epat ter!entuk flok ang !esar dan mudah

mengendap$ pada proses flokulasi sering ditam!ahkan sena+a

 polelektrolit "(6#%

(6 !iasana merupakan polimer sintesis ang memiliki gugus fungsional

di sepanjang rantai molekul ang dapat terionisasi% Ketika gugus terse!ut

terdisosiasi$ polimer menjadi ion makro dan dapat diklasifikasikan ke

dalam kationik$ anionik$ maupun nonionik tergantung pada muatan netto

residual ang dimiliki ion terse!ut%

Ion makro merupakan rantai panjang ang fleksi!el dan dikelilingi oleh

sejumlah ke'il ion ang !erla+anan jenis% Karena jumlah muatan pada

rantai !ertam!ah$ maka gaa tolak menolak elektrostatik antara muatan

gugus akan meningkat dan ion makro akan memanjang dengan sendirina%

Dengan menurunna muatan$ rantai akan menge'il seperti koil ang tidak 

 !eraturan% (enam!ahan io ang !erla+anan dalam air juga menurunkan

 perpanjangan rantai dengan menekan lapisan ganda ion !erla+anan di

Page 7: Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3

http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 7/7

sekeliling masing-masing gugus !ermuatan sehingga akan menurunkan

gaa tolak antara gugus fungsional%