Makalah Kesadahan Air.pdf

T u g a s P r e - R e q u i s i t e _ I n t e r p r e t a s i P a r a m e t e r L i n g k u n g a n _ K E S A D A H A N | 1

RAHMANIA & JEINE KANDOU/25713304



KESADAHAN I. Pendahuluan

Air merupakan kebutuhan yang sangat utama bagi kehidupan manusia, oleh

karena itu jika kebutuhan akan air belum terpenuhi baik secara kualitas maupun

kuantitas, maka akan menimbulkan dampak yang besar terhadap kehidupan

sosial dan ekonomi masyarakat. Dari segi pemanfaatan, pengunaan air

dikategorikan dalam 2 kategori, yaitu air rumah tangga dan air industri yang

masing-masing mempunyai persyaratan tertentu. Persyaratan tersebut meliputi

persyaratan fisik, kimia dan bakteriologis yang merupakan suatu kesatuan, sehinga

apabila ada satu parameter yang tidak memenuhi syarat, maka air tersebut tidak

layak untuk digunakan.

Kesadahan berasal dari kata sadah yang berarti mengandung kapur, jadi

kalau kesadahan air adalah adanya kandungan kapur yang berlebih yang

terdapat dalam air yang disebabkan oleh lapisan tanah kapur yang dilaluinya. Jenis

sumber air yang banyak mengandung sadah adalah air tanah khususnya air tanah

dalam.

II. Pengertian Kesadahan

Kesadahan air adalah kemampuan air mengendapkan sabun, dimana sabun ini

diendapkan oleh ion-ion yang telah sebutkan diatas. Karena penyebab

dominan/utama kesadahan adalah Ca2+ dan Mg2+, khususnya Ca2+, maka arti

dari kesadahan dibatasi sebagai sifat/karakteristik air yang menggambarkan

konsentrasi jumlah dari ion Ca2+ dan Mg2+, yang dinyatakan sebagai CaCO3.

Air sadah menyebabkan sabun sukar berbuih karena ion-ion Ca2+ dan

Mg2+ mengendapkan sabun. Contoh reaksinya yaitu:

Metode paling sederhana untuk menentukan kesadahan air adalah dengan sabun.

Dalam air lunak, sabun akan menghasilkan busa yang banyak. Pada air

sadah menyebabkan sabun sukar berbuih karena ion-ion Ca2+ dan

Mg2+ mengendapkan sabun. Contoh reaksinya yaitu:

Ca2+ + 2CH3 (CH2)16COO-(ag) --> Ca (CH3(CH2)16COO2)(s)



Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-

kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg tetapi penyebab utama dari

kesadahan adalah (Ca) dan Magnesium (Mg). Kalsium

dalam air mempunyai kemungkinan bersenyawa

dengan bikarbonat, sulfat, khlorida dan nitrat

sementara itu magnesium terdapat dalam air

kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat

dan klorida.

Tingkat kesadahan diberbagai perairan berbeda-

beda pada umumnya air tanah mempunyai tingkat

kesadahan yang tinggi, hal ini terjadi karena air tanah

mengalami kontak dengan batuan kapur yang adap

ada lapisan tanah yang dilalui air. Air permukaan tingkat kesadahannya rendah

(air lunak), kasadahan non karbonat dalam air permukaan bersumber dari kalsium

sulfat yang terdapat dalam tanah liat dan endapan lainnya.

Tingkat kesadahan air biasanya digolongkan seperti ditunjukkan pada tabel

berikut ini.

Tabel 1. Klasifikasi tingkat kesadahan

Mg/l CaCO3 Tingkat Kesadahan

0 75 Lunak (Soft)

75 150 Sedang (moderately hard)

150 300 Tinggi (hard)

>300 Tinggi sekali (very hard)

Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm berat per volume (w/v) dari

CaCO3 atau ppm CaCO3 atau dalam satuan Grain atau derajat. Hubungan antara

satuan-satuan tersebut adalah sebagai berikut :

1 grain per US galon = 1o (derajat) = 17,1 ppm CaCO3

100 ppm CaCO3 = 40 ppm kalsium

1 derajat (Inggris) = 10 mg CaCO3 /0,7 l air

= 14,3 mg CaCO3 /l air

1 derajat (Jerman) = 10 mg CaCO3 = 17,8 mg CaCO3/ l air

1 derajat (Perancis) = 10 mg CaCO3/l air



III. Jenis-jenis Kesadahan Air

Pembagian Jenis Kesadahan Air sadah digolongkan menjadi dua jenis,

berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca2+ atau Mg2+), yaitu air sadah

sementara dan air sadah tetap.

Berdasarkan sifatnya, kesadahan dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

1. Air sadah sementara

Air sadah sementara adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat

(HCO3-), atau boleh jadi air tersebut mengandung senyawa kalsium bikarbonat

(Ca(HCO3)2) dan atau magnesium bikarbonat (Mg(HCO3)2). Air yang

mengandung ion atau senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah

sementara karena kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan

air, sehingga air tersebut terbebas dari ion Ca2+ dan atau Mg2+

2. Air sadah tetap

Air sadah tetap adalah air sadah yang mengadung anion selain ion

bikarbonat, misalnya dapat berupa ion Cl-, NO3- dan SO42-. Berarti senyawa

yang terlarut boleh jadi berupa kalsium klorida (CaCl2), kalsium nitrat

(Ca(NO3)2), kalsium sulfat (CaSO4), magnesium klorida (MgCl2), magnesium

nitrat (Mg(NO3)2), dan magnesium sulfat (MgSO4). Air yang mengandung

senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah tetap, karena kesadahannya tidak

bisa dihilangkan hanya dengan cara pemanasan.

IV. Tipe-tipe Kesadahan Air

Secara lebih rinci kesadahan dibagi dalam dua tipe, yaitu: (1) kesadahan

umum (general hardness atau GH) dan (2) kesadahan karbonat (carbonate

hardness atau KH). Disamping dua tipe kesadahan tersebut, dikenal pula tipe

kesadahan yang lain yaitu yang disebut sebagai kesadahan total atau total

hardness. Kesadahan total merupakan penjumlahan dari GH dan KH, yaitu jumlah

ion-ion Ca2+ dan Mg2+ yang dapat ditentukan melalui titrasi EDTA dan

menggunakan indikator yang peka terhadap semua kation tersebut. Kesadahan

total dapat juga ditentukan dengan menggunakan jumlah ion Ca2+dan ion

Mg2+yang dianalisa secara terpisah misalnya metode AAS.

1. Kesadahan umum atau General Hardness merupakan ukuran yang

menunjukkan jumlah ion kalsium (Ca2+) dan ion magnesium (Mg2+) dalam air.

Ion-ion lain sebenarnya ikut pula mempengaruhi nilai GH, akan tetapi



pengaruhnya diketahui sangat kecil dan relatif sulit diukur sehingga

diabaikan. Kesadahan Umum (GH) pada umumnya dinyatakan dalam

satuan ppm (part per million/satu persejuta bagian) kalsium karbonat

(CaCO3), tingkat kekerasan (dH), atau dengan menggunakan konsentrasi

molar CaCO3. Satu satuan kesadahan Jerman atau dH sama dengan 10 mg

CaO (kalsium oksida) perliter air. Kesadahan pada umumnya menggunakan

satuan ppm CaCO3, dengan demikian satu satuan Jerman (dH) dapat

diekspresikan sebagai 17.8 ppm CaCO3. Sedangkan satuan konsentrasi molar

dari 1 mili ekuivalen = 2.8 dH = 50 ppm. Berikut adalah kriteria selang

kesadahan yang biasa dipakai:

0 4 dH, 0 70 ppm : sangat rendah (sangat lunak)

4 8 dH, 70 140 ppm : rendah (lunak)

8 12 dH, 140 210 ppm : sedang

12 18 dH, 210 320 ppm : agak tinggi (agak keras)

30 dH, 320 530 ppm : tinggi (keras)

2. Kesadahan Karbonat (KH) merupakan besaran yang menunjukkan

kandungan ion bikarbonat (HCO3-) dan karbonat (CO3

2-) di dalam air. Dalam

aquarium air tawar, pada kisaran pH netral, ion bikarbonat lebih dominan,

sedangkan pada aquarium air laut ion karbonat lebih berperan. KH sering

disebut sebagai alkalinitas yaitu suatu ekspresi dari kemampuan air untuk

mengikat kemasaman (ion-ion yang mampu mengikat H+). Oleh karena itu,

dalam sistem air tawar, istilah kesadahan karbonat, pengikat kemasaman,

kapasitas pem-bufferan asam, dan alkalinitas sering digunakan untuk

menunjukkan hal yang sama. Dalam hubungannya dengan kemampuan air

mengikat kemasaman, KH berperan sebagai agen pem-bufferan yang

berfungsi untuk menjaga kestabilan pH. KH pada umumnya sering

dinyatakan sebagai derajat kekerasan dan diekspresikan dalam CaCO3 seperti

halnya GH. Jika CaCO3 sebagai alkalinitas dan kesadahan,

maka kesadahan karbonat ditentukan sebagai berikut :

a. Alkalinitas kesadahan total

Kesadahan karbonat (mg/l) = kesadahan total (mg/l)

b. Alkalinitas < kesadahan total

Kesadahan karbonat (mg/l) = alkalinitas (mg/l)



Adapun kesadahan non karbonat ialah jumlah kesadahan akibat

kelebihan kesadahan karbonat. Kesadahan non karbonat = kesadahan

total kesadahan karbonat kation. Kation kesadahan non karbonat

berikatan dengan anion-anion sulfat nitrat.

V. Analisis Kesadahan Air

Manfaat penentuan kesadahan sementara dan kesadahan permanen yaitu untuk

mengetahui tingkat kesadahan air karena air sadah dapat menimbulkan kerak

sehingga dapat menyumbat pipa saluran air panas seperti radiator yang digunakan

dalam mesin-mesin pertanian. Cara paling mudah untuk mengetahui air yang

selalu anda gunakan adalah air sadah atau bukan dengan menggunakan sabun.

Ketika air yang anda gunakan adalah air sadah, maka sabun akan sukar berbiuh,

kalaupun berbuih, berbuihnya sedikit. Kemudian untuk mengetahui jenis

kesadahan air adalah dengan pemanasan. Jika ternyata setelah dilakukan

pemanasan, sabun tetap sukar berbuih, berarti air yang anda gunakan adalah air

sadah tetap. Cara yang lebih kompleks adalah melalui titrasi.

Titrasi merupakan metode analisis kimia secara kuantitatif yang biasa digunakan dalam laboratorium untuk menentukan konsentrasi dari reaktan. Karena pengukuran volume memainkan peranan penting dalam titrasi, maka teknik ini juga dikenali dengan analisis volumetrik. Analisis titrimetri merupakan satu dari bagian utama dari kimia analitik dan perhitungannya berdasarkan hubungan stoikhiometri dari reaksi-reaksi kimia. (http://id.wikipedia.org/wiki/Titrasi)

Prinsip Cara uji metode titrimetric yaitu Garam dinatrium etilen diamin tetra

asetat (EDTA) akan bereaksi dengan kation logam tertentu membentuk senyawa

kompleks kelat yang larut. Pada pH 10,0 + 0,1, ion-ion kalsium dan magnesium

dalam contoh uji akan bereaksi dengan indikator Eriochrome Black T (EBT), dan

membentuk larutan berwarna merah keunguan. Jika Na2EDTA ditambahkan

sebagai titran, maka ion-ion kalsium dan magnesium akan membentuk senyawa

kompleks, molekul indikator terlepas kembali, dan pada titik akhir titrasi larutan

akan berubah warna dari merah keunguan menjadi biru. Dari cara ini akan

didapat kesadahan total (Ca + Mg). Kalsium dapat ditentukan secara langsung

dengan EDTA bila pH contoh uji dibuat cukup tinggi (12-13), sehingga magnesium

akan mengendap sebagai magnesium hidroksida dan pada titik akhir titrasi



indikator Eriochrome Black T (EBT) hanya akan bereaksi dengan kalsium saja

membentuk larutan berwarna biru. Dari cara ini akan didapat kadar kalsium

dalam air (Ca). Dari kedua cara tersebut dapat dihitung kadar magnesium dengan

cara mengurangkan hasil kesadahan total dengan kadar kalsium yang diperoleh,

yang dihitung sebagai CaCO3. (SNI Nomor SNI 06-6989.12-2004 tentang Air dan air

limbah Bagian 12: Cara uji kesadahan total kalsium (Ca) dan magnesium (Mg)

dengan metode titrimetric)

Gambar. 2 Perubahan warna pada titrasi dengan EDTA Kesadahan total yaitu ion Ca2+ dan Mg2+ dapat ditentukan melalui titrasi dengan

EDTA sebagai titran dan menggunakan indikator yang peka terhadap semua

kation tersebut. Kejadian total tersebut dapat dianalisis secara terpisah misalnya

dengan metode AAS (Automic Absorption Spectrophotometry) (Abert dan Santika,

1984).

Asam Ethylenediaminetetraacetic dan garam sodium ini (singkatan EDTA) bentuk

satu kompleks kelat yang dapat larut ketika ditambahkan ke suatu larutan yang

mengandung kation logam tertentu. Jika sejumlah kecil Eriochrome Hitam T atau

Calmagite ditambahkan ke suatu larutan mengandung kalsium dan ion-ion

magnesium pada satu pH dari 10,0 0,1, larutan menjadi berwarna merah muda.

Jika EDTA ditambahkan sebagai satu titran, kalsium dan magnesium akan menjadi

suatu kompleks, dan ketika semua magnesium dan kalsium telah manjadi

kompleks, larutan akan berubah dari berwarna merah muda menjadi berwarna

biru yang menandakan titik akhir dari titrasi. Ion magnesium harus muncul untuk

menghasilkan suatu titik akhir dari titrasi. Untuk mememastikankan ini, kompleks

garam magnesium netral dari EDTA ditambahkan ke larutan buffer. Penentuan Ca

dan Mg dalam air sudah dilakukan dengan titrasi EDTA. pH untuk titrasi adalah 10

dengan indikator Eriochrom Black T (EBT). Pada pH lebih tinggi, 12, Mg(OH)2 akan

mengendap, sehingga EDTA dapat dikonsumsi hanya oleh Ca2+ dengan indikator



murexide. Adanya gangguan Cu bebas dari pipa-pipa saluran air dapat di masking

dengan H2S. EBT yang dihaluskan bersama NaCl padat kadangkala juga

digunakan sebagai indikator untuk penentuan Ca ataupun hidroksinaftol.

Seharusnya Ca tidak ikut terkopresitasi dengan Mg, oleh karena itu EDTA

direkomendasikan. Kejelasan dari titik- akhir banyak dengan pH peningkatan.

Bagaimanapun, pH tidak dapat ditingkat dengan tak terbatas karena akibat

bahaya dengan kalsium karbonat mengendap, CaCO3, atau hidroksida

magnesium, Mg(OH)2 , dan karena perubahan celup warnai di ketinggian pH

hargai. Ditetapkan pH dari 10,0 0,1 adalah satu berkompromi kepuasan. Satu

pembatas dari 5 min disetel untuk jangka waktu titrasi untuk memperkecil

kecenderungan ke arah CaCO3 pengendapan.

VI. Dampak Air Sadah

Adanya kesadahan air dapat menimbulkan dampak positif, namun apabila tingkat

kesadahannya tinggi maka dapat menyebabkan berbagai dampak negatif (Purba,

2002) yaitu.

1. Dampak Positif

Dampak positif dari adanya kesadahan dalam air adalah :

Menyediakan kalsium yang diperlukan tubuh, misalnya untuk

pertumbuhan tulang dan gigi.

Mempunyai rasa yang lebih baik dari air lunak.

Senyawa timbal (dari pipa air) lebih sukar larut dalam air sadah (timbal

merupakan racun bagi tubuh) sehingga kemungkinan terjadinya

pencemaran air oleh logam berat ini dapat diminimalkan.

2. Dampak Negatif

Selain keuntungan-keuntungan diatas, kesadahan air yang terlalu tinggi

dapat menyebabkan beberapa dampak negatif.

Gambar 1.

Dampak dari air sadah



Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat

menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat

menyebabkan pengendapan mineral, yang menyumbat saluran pipa dan

keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan

air sadah yang bercampur sabun tidak dapat membentuk busa, tetapi malah

membentuk gumpalan soap scum (sampah sabun) yang sukar dihilangkan.

Efek ini timbul karena ion 2+ menghancurkan sifat surfaktan dari sabun

dengan membentuk endapan padat (sampah sabun tersebut). Komponen

utama dari sampah tersebut adalah kalsium stearat, yang muncul dari stearat

natrium, komponen utama dari sabun:

2 C17H35COO- + Ca2+ (C17H35COO)2Ca

Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk

mencegah kerugian. Pada industri yang menggunakan ketel uap, air yang

digunakan harus terbebas dari kesadahan. Hal ini dikarenakan kalsium dan

magnesium karbonat cenderung mengendap pada permukaan pipa dan

permukaan penukar panas. Presipitasi (pembentukan padatan tak larut) ini

terutama disebabkan oleh dekomposisi termal ion bikarbonat, tetapi bisa juga

terjadi sampai batas tertentu walaupun tanpa adanya ion tersebut.

Penumpukan endapan ini dapat mengakibatkan terhambatnya aliran air di

dalam pipa. Dalam ketel uap, endapan mengganggu aliran panas ke dalam

air, mengurangi efisiensi pemanasan dan memungkinkan komponen logam

ketel uap terlalu panas. Dalam sistem bertekanan, panas berlebih ini dapat

menyebabkan kegagalan ketel uap. Kerusakan yang disebabkan oleh

endapan kalsium karbonat bervariasi tergantung pada bentuk kristal,

misalnya, kalsit atau aragonit.

Gambar 2. Kerak yang terbentuk makin tebal bila air sadah dipanaskan seperti

pada boiler pada industri.



VII. Cara Menanggulangi Kesadahan

1. Pemanasan

Kesadahan Sementara dapat dihilangkan dengan jalan pemanasan.

Dengan jalan pemanasan senyawa-senyawa yang mengandung ion

bikarbonat (HCO3) akan mengendap pada dasar ketel. Reaksi yang terjadi

adalah :

Ca(HCO3)2 (aq) > CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

Mg(HCO3)2 (aq) > MgCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

2. Dengan Cara Kimia

Untuk membebaskan air dari kesadahan tetap, tidak dapat dengan jalan

pemanasan melainkan harus dilakukan dengan cara kimia, yaitu dengan

mereaksikan air tersebut dengan zat-zat kimia tertentu. Pereaksi yang

digunakan adalah larutan karbonat, yaitu Na2CO3 (aq) atau K2CO3 (aq).

Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion

Ca2+ dan atau Mg2+.

CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) > CaCO3 (s) + 2NaCl (aq)

Mg(NO3)2 (aq) + K2CO3 (aq) > MgCO3 (s) + 2KNO3 (aq)

Dengan terbentuknya endapan CaCO3 atau MgCO3 berarti air tersebut telah

terbebas dari ion Ca2+ atau Mg2+ atau dengan kata lain air tersebut telah

terbebas dari kesadahan.

3. Pengenceran

Pengenceran dengan menggunakan air destilasi (air suling/aquadest) dapat

pula dilakukan untuk menurunkan kesadahan. Air yang memiliki tingkat

kesadahan yang tinggi, dapat diencerkan dengan air yang bebas sadah.

4. Reverse osmosis (RO) atau deioniser (DI)

Cara yang paling baik untuk

menurunkan kesadahan adalah

dengan menggunakan reverse osmosis

(RO) atau deioniser (DI). Celakanya

metode ini termasuk dalam metode

yang mahal.

Hasil reverse osmosis akan memiliki

kesadahan = 0, oleh karena itu air ini perlu dicampur dengan air keran

sedemikian rupa sehingga mencapai nilai kesadahan yang diperlukan.



5. Penggunaan asam-asam organic

Penurunan secara alamiah dapat pula dilakukan dengan menggunakan jasa

asam-asam organik (humik/fulvik) , asam ini berfungsi persis seperti halnya

yang terjadi pada proses deionisasi yaitu dengan menangkap ion-ion dari air

pada gugus-gusus karbonil yang terdapat pada asam organik (tanian).

Beberapa media yang banyak mengandung asam-asam organik ini

diantaranya adalah gambut yang berasal dari Spagnum (peat moss), daun

ketapang, kulit pohon Oak, dll.

Proses dengan gambut dan bahan organik lain biasanya akan menghasilkan

warna air kecoklatan seperti air teh. Sebelum gambut digunakan dianjurkan

untuk direbus terlebih dahulu, agar organisme-organisme yang tidak

dikehendaki hilang.

6. Penggunaan resin pelunak air (penukar ion)

Resin adalah zat polimer alami ataupun sintetik yang salah satu fungsinya

adalah dapat mengikat kation dan anion tertentu. Secara teknis, air sadah

dilewatkan melalui suatu wadah yang berisi resin pengikat kation dan anion,

sehingga diharapkan kation Ca2+ dan Mg2+ dapat diikat resin. Dengan

demikian, air tersebut akan terbebas dari kesadahan.

7. Penggunaan Zeolit

Zeolit adalah aluminosilikat berhidrat, alami atau buata, dengan struktur

Kristal berdimenci tiga terbuka, yang di dalam kisinya teerdapat molekul air.

Zeolit memiliki rumus kimia Na2(Al2SiO3O10).2H2O atau

K2(Al2SiO3O10).2H2O. zeolit mempunyai struktur tiga dimensi yang memiliki



pori-pori yang dapat dilewati air. Ion Ca2+ dan Mg2+ akan ditukar dengan ion

Na+ dan K+ dari zeolit, sehingga air tersebut terbebas dari kesadahan.

Untuk menghilangkan kesadahan sementara ataupun kesadahan tetap pada

air yang anda gunakan di rumah dapat dilakukan dengan menggunakan

zeolit. Anda cukup menyediakan tong yang dapat menampung zeolit. Pada

dasar tong sudah dibuat keran. Air yang akan anda gunakan dilewatkan

pada zeolit terlebih dahulu. Air yang telah dilewatkan pada zeolit dapat anda

gunakan untuk keperluan rumah tangga, spserti mencuci, mandi dan

keperluan masak.

Zeolit memiliki kapasitas untuk menukar ion, artinya anda tidak dapat

menggunakan zeolit yang sama selamanya. Sehingga pada rentang waktu

tertentu anda harus menggantinya.

8. Pembekuan

Pembekuan (Freezing) juga dapat

digunakan untuk menurunkan

kesadahan.

______________________________________________________________________________________

Sumber :

1. http://id.wikipedia.org/wiki/Kesadahan_air

2. http://asep.lecture.ub.ac.id/files/2011/12/Kesadahan.pdf

3. http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/BukuAirMinum/BAB9SADAH.pdf

4. http://ptrizkyfebrilia.wordpress.com/2011/09/25/air-sadah/

5. http://tatyalfiah.files.wordpress.com/2009/09/kesadahan-pptx.pdf

6. http://id.wikipedia.org/wiki/Titrasi

7. http://www.slideshare.net/rifqadivaby/kimia kesadahan air

8. http://elearning.upnjatim.ac.id/.../513ef885e64a5kesadahan

Makalah Kesadahan Air.pdf

Documents

Transcript of Makalah Kesadahan Air.pdf