Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3
-
Upload
faizal-hamdan -
Category
Documents
-
view
251 -
download
0
description
Transcript of 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
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
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
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
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$2% ;ampuran antara ferrisulfat dan ferri
klorida dikenal se!agai koagulan ang sangat efektif%
Ferri !"lorida
Ferri khlorida merupakan .at ang pertama kali digunakan dalam proses
koagulasi untuk air !uangan industri maupun !uangan air selokan
pemukiman penduduk% Ferri khlorida dapat di produksi dari khlorinasi
kepingan !esi% (ada saat ini ferri khlorida dapat diperoleh dalam !entuk
7/18/2019 Koagulasi Dan Flokulasi Bab 3
http://slidepdf.com/reader/full/koagulasi-dan-flokulasi-bab-3 6/7
'airan dalam jumlah tertentu% Ferri khlorida !er+arna kuning orange dan
!erupa kristal pada angmudah men'air% ,at terse!ut mempunai
kelarutan ang sangat tinggi dalam air% eaksi dengan kapur menghasilkan
endapan oksidasi !esi%
eaksi ang terjadi *
9 Fe;l8 E 8 ;a"O=#9 8 ;a;l8 E 9 Fe"O=#9
eaksi di atas !erjalan dengan !aik pada p= 4 3 09%
Ferri Sulfat
Ferri sulfat !ereaksi dengan alkalinitas ang ada di dalam air mem!entuk
endapan ferri hidroksida$ 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
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%