Sumberdaya AirSumberdaya AirMetode Satuan Konsentrasi KimiaMetode Satuan Konsentrasi Kimia

Masa/Volume : Masa zat terlarut per satuan volume larutan, hal Masa/Volume : Masa zat terlarut per satuan volume larutan, hal ini sama dengan berat per satuan volume; misalnya mg/L = ini sama dengan berat per satuan volume; misalnya mg/L =

ppm (part per million)ppm (part per million)Masa/Masa atau Berat/Berat : Masa suatu zat terlarut dalam Masa/Masa atau Berat/Berat : Masa suatu zat terlarut dalam

masa larutan yang diberikan: misalnya mg/kg atau ppmmasa larutan yang diberikan: misalnya mg/kg atau ppmKonsentrasi --- mole Konsentrasi --- mole

1.1. Molalitas (m), mol/kg = mole zat terlarut/ 1kg larutanMolalitas (m), mol/kg = mole zat terlarut/ 1kg larutan2.2. Molaritas (M), mol/L = mole zat terlarut/ 1L larutanMolaritas (M), mol/L = mole zat terlarut/ 1L larutan

3.3. Normalitas (N), eki/L = ekivalen zat terlarut/ 1L larutanNormalitas (N), eki/L = ekivalen zat terlarut/ 1L larutanYang mana berat ekivalen dalam g/eki = berat molekul Yang mana berat ekivalen dalam g/eki = berat molekul (g)/ekivalen (n), n=jumlah proton dalam reaksi asam basa (g)/ekivalen (n), n=jumlah proton dalam reaksi asam basa

atau perubahan total valensi dalam reaksi oksidasoi reduksiatau perubahan total valensi dalam reaksi oksidasoi reduksi

VolumetriVolumetri Va Na = Vb NbVa Na = Vb Nb4. Fraksi mole X = jumlah mole zat terlarut/ mole total dari larutan4. Fraksi mole X = jumlah mole zat terlarut/ mole total dari larutan

Contoh-contoh:Contoh-contoh:1. Jelaskan konsentrasi 3 persen berat larutan CaSO1. Jelaskan konsentrasi 3 persen berat larutan CaSO44 dalam air dalam air

dengan satuan mg/L dan ppmdengan satuan mg/L dan ppm3 % berat =3/100 = 30000/1000000 = 30000 ppm3 % berat =3/100 = 30000/1000000 = 30000 ppm = 30000 mg/L= 30000 mg/L

2. Bila 1 liter larutan mengandung 190 mg NH2. Bila 1 liter larutan mengandung 190 mg NH44++ dan 950 mg NO dan 950 mg NO33, ,

jelaskan konstituen ini dalam satuan nitrogen (N)jelaskan konstituen ini dalam satuan nitrogen (N)Jawab: Jawab: 190 mg NH190 mg NH44

++/L = 190 mg NH/L = 190 mg NH44++/L * 14 mg N/18 mg NH/L * 14 mg N/18 mg NH44

++

= 148 mg NH= 148 mg NH44++-N/L-N/L

950 mg NO950 mg NO33--/L = 950 mg NO/L = 950 mg NO33

--/L * 14 mg N/62 mg NO/L * 14 mg N/62 mg NO33--

= 214 mg NO= 214 mg NO33-- - N/L - N/L

3. Gunakan contoh 1. kemudian terangkan konsentrasi dalam 3. Gunakan contoh 1. kemudian terangkan konsentrasi dalam a.molalitas b. molaritas dan c. mol fraksia.molalitas b. molaritas dan c. mol fraksi

Jawab :Jawab :

Berat molekul CaCOBerat molekul CaCO33 = 136 g/mol = 136 g/mol

3 persen berat = 30 g/kg3 persen berat = 30 g/kga.a. Molalitas (m), mol/kg = (30 g/kg)/(136 g/mol) =0,22 mol/kgMolalitas (m), mol/kg = (30 g/kg)/(136 g/mol) =0,22 mol/kgb.b. Molaritas (M), mol/L = (30g/L)/(136 g/mol)=0,22 mol/kgMolaritas (M), mol/L = (30g/L)/(136 g/mol)=0,22 mol/kg

c.c. Fraksi mol, X CaSOFraksi mol, X CaSO4 4 = (30/136)/(30/136 + 970/18) = 0,0041= (30/136)/(30/136 + 970/18) = 0,0041

X HX H22OO = (970/18)/(30/136 + 970/18) = 0,9959= (970/18)/(30/136 + 970/18) = 0,9959

Konsentrasi massa sebagai CaCOKonsentrasi massa sebagai CaCO33

Sistem yang sangat umum untuk menerangkan kesadahan (kalsium Sistem yang sangat umum untuk menerangkan kesadahan (kalsium dan magnesium) dan konsentrasi alkalinitas (HCOdan magnesium) dan konsentrasi alkalinitas (HCO33

-- , CO , CO332-2-, dan , dan

OHOH-- ) dalam kimia air adalah dengan sistem kalsiumkarbonat ) dalam kimia air adalah dengan sistem kalsiumkarbonat CaCOCaCO33. .

Jumlah ekivalen senyawa per liter x 50 x 10Jumlah ekivalen senyawa per liter x 50 x 103 3 mg CaCOmg CaCO33

----------------------------------------------

ekivalen CaCOekivalen CaCO33

Berat ekivalen CaCOBerat ekivalen CaCO33 = (100 g/mol )/(2 ek/mol) = 50 g/ek = (100 g/mol )/(2 ek/mol) = 50 g/ek

Contoh:Contoh:Diketahui konsentrasi CaDiketahui konsentrasi Ca2+2+ 92 mg/L, hitung konsentrasi dalam eki/L dan dalam mg/L 92 mg/L, hitung konsentrasi dalam eki/L dan dalam mg/L CaCOCaCO33

Jawab: Jawab: Berat ekivalen Ca dalam mg/meki= BM/muatan = 40/2 = 20 mg/mekiBerat ekivalen Ca dalam mg/meki= BM/muatan = 40/2 = 20 mg/mekiNormalitas (N) dalam eki/L Normalitas (N) dalam eki/L = [konsentrasi dalam mg/L]/[ekivalen dalam mg/meki]= [konsentrasi dalam mg/L]/[ekivalen dalam mg/meki] = [92 mg/L]/[20mg/meki] = 4,6 meki/L= [92 mg/L]/[20mg/meki] = 4,6 meki/L

Berat ekivalen Ca sebagai CaCOBerat ekivalen Ca sebagai CaCO33 = 50 g/eki = mg/meki = 50 g/eki = mg/mekiKonsentrasi Ca dalam mg/L sebagai CaCOKonsentrasi Ca dalam mg/L sebagai CaCO33 = 50 mg/meki x4,6 meki/L = 50 mg/meki x4,6 meki/L = 230 mg/L= 230 mg/LContoh StoikiometriContoh Stoikiometri

CHCH44 + O + O22 ===== CO ===== CO22 + H + H22OO

g mol = massa dalam gram / Berat molekulg mol = massa dalam gram / Berat molekul

Reaksi stoikiometrinya CHReaksi stoikiometrinya CH44 + 2O + 2O22 ===== CO ===== CO22 + 2H + 2H22OO 1mol 2mol 1 mol 2 mol1mol 2mol 1 mol 2 mol(Mass balance) 16 g + 64 g ==== 44 g + 36 g(Mass balance) 16 g + 64 g ==== 44 g + 36 g

Contoh: Dalam pengolahan air, larutan aluminium sulfat digunakan sebagai Contoh: Dalam pengolahan air, larutan aluminium sulfat digunakan sebagai koagulan untuk menghasilkan aluminium hidroksida (sludge) floc. Hitung koagulan untuk menghasilkan aluminium hidroksida (sludge) floc. Hitung jumlah sludge yang dihasilkan bila 100 kg koagulan alum digunakan setiap jumlah sludge yang dihasilkan bila 100 kg koagulan alum digunakan setiap hari. Analisis stoikiometrinya seperti berikut: hari. Analisis stoikiometrinya seperti berikut:

AlAl22(SO(SO44))33.14H.14H22O + 3Ca(HCOO + 3Ca(HCO33))22 = 2Al(OH) = 2Al(OH)33+3CaSO+3CaSO44+14H+14H22O+6COO+6CO22

1mol 3mol 2mol 3mol 14mol 6mol1mol 3mol 2mol 3mol 14mol 6mol Mass balance (molecular weights):Mass balance (molecular weights): AlAl22(SO(SO44))33.14H.14H22O =27x2 +(32+16x4)x3+14(18)=594 gO =27x2 +(32+16x4)x3+14(18)=594 g 3Ca(HCO3Ca(HCO33))22 = 3 [40+2x(1+12+3x16)] =486 g = 3 [40+2x(1+12+3x16)] =486 g 2Al(OH)2Al(OH)3 3 = 2[27+3x(16+1)] =156 g = 2[27+3x(16+1)] =156 g 3CaSO3CaSO44 =3[40+32+4x16] =408 g =3[40+32+4x16] =408 g 14H14H22O = 14[2x1+16] =252gO = 14[2x1+16] =252g 6CO6CO22 =6(12+2x16) =264g =6(12+2x16) =264g Jadi: 594 g+486 g=156 g+408 g+252 g+264 gJadi: 594 g+486 g=156 g+408 g+252 g+264 g 1080 g = 1080 g 1080 g = 1080 g 594 g alum menghasilkan 156 g lumpur alum hidroksida dan594 g alum menghasilkan 156 g lumpur alum hidroksida dan Dengan demikian 100 g alum digunakan perhari menghasilkan 26 kg lumpur Dengan demikian 100 g alum digunakan perhari menghasilkan 26 kg lumpur

alum hidroksida.alum hidroksida.

Contoh:Contoh: Bila gas alam (98% CHBila gas alam (98% CH44) digunakan untuk membakar thermal power ) digunakan untuk membakar thermal power

plant, hitung jumlah oksigen yang diperlukan setiap hari untuk plant, hitung jumlah oksigen yang diperlukan setiap hari untuk menghasilkan 100 MW listrik, bila harga calorifik gas adalah 50 menghasilkan 100 MW listrik, bila harga calorifik gas adalah 50 MJ/kg.MJ/kg.

Jawab: Jawab: Power 100 MW = 3600 x 10Power 100 MW = 3600 x 1022 MJ/h MJ/h Kebutuhan Gas = 360 x 10Kebutuhan Gas = 360 x 1033 / 50 x 10 / 50 x 1033 = 7,2 T/h = 7,2 T/h Gas 98% CHGas 98% CH44 = 0,98x7,2 = 7,06 T/h = 0,98x7,2 = 7,06 T/h

Persamaan stoikiometri:Persamaan stoikiometri:

CHCH44 + 2O + 2O22 ===== CO ===== CO22 + 2H + 2H22OO

1mol 2mol 1 mol 2 mol1mol 2mol 1 mol 2 mol

1x16g+2x32g = 1x44 g + 2x181x16g+2x32g = 1x44 g + 2x18

80g = 80g80g = 80g

Jadi : 7,06 T/h CHJadi : 7,06 T/h CH44 membutuhkan 64/16 x 7,06 = 28,2 T/h O membutuhkan 64/16 x 7,06 = 28,2 T/h O22

Contoh:Contoh: Diketahui komposisi udara daalam % volume sebagai : 78,1% NDiketahui komposisi udara daalam % volume sebagai : 78,1% N22, 20,95% , 20,95%

OO22 , 0,05% Ar. Tentukan berat molekul rata-rata udara dan komposisinya , 0,05% Ar. Tentukan berat molekul rata-rata udara dan komposisinya

dalam % berat.dalam % berat. Jawab:Jawab: % volume juga jumlah mol relatif% volume juga jumlah mol relatif

Berat molekulBerat molekul

KomponenKomponen %volume=mol%volume=mol g/molg/mol gramgram %berat%berat

NN22

OO22

ArAr

78,1078,10

20,9520,95

0,950,95

2828

3232

4040

2186,82186,8

670,4670,4

3838

75,575,5

23,1223,12

1,31,3

JumlahJumlah 100,00100,00 100100 2895,22895,2 100,0100,0

Berat molekul rata-rata adalah 2895,2g/100 mol = 28,952 g/mol

Kebutuhan airKebutuhan airPemakaian air secara umum sangat bervariasi dari kota ke kota yang Pemakaian air secara umum sangat bervariasi dari kota ke kota yang

tergantung pada iklim, sifat lingkungannya, populasi, industri dan faktor-tergantung pada iklim, sifat lingkungannya, populasi, industri dan faktor-faktor lainnya. Penggunaan air di AS pada umumnya seperti ditabelkan faktor lainnya. Penggunaan air di AS pada umumnya seperti ditabelkan

dibawah ini.dibawah ini.

PenggunaanPenggunaan

KebutuhanKebutuhan

(liter/kapita,hari)(liter/kapita,hari)

SelangSelang UmumnyaUmumnya

DomestikDomestik

Komersil & IndustriKomersil & Industri

Masyarakat umumMasyarakat umum

Kehilangan limbahKehilangan limbah

150-300150-300

40-30040-300

60-10060-100

60-10060-100

250250

150150

7575

7575

TotalTotal 300-800300-800 550550

Distribusi penggunaan air di dalam rumah tangga adalah Distribusi penggunaan air di dalam rumah tangga adalah sebagai berikut,sebagai berikut,

AlatAlat LimbahLimbah

(liter)(liter)

WastafelWastafel

Mesin cuciMesin cuci

3030

3434

Wastafel dapurWastafel dapur

LavatoryLavatory

Shower headShower head

ToiletToilet

2727

1111

4545

9595

TotalTotal 242242

Tabel : Kebutuhan air untuk alat-alat rumah tangga

Bila diperkirakan secara tidak rinci limbah dari rumah tangga Bila diperkirakan secara tidak rinci limbah dari rumah tangga adalah 60-75 % dari kebutuhan air akan menjadi limbah. adalah 60-75 % dari kebutuhan air akan menjadi limbah. Sedangkan kebutuhan industri diperkirakan 50 mSedangkan kebutuhan industri diperkirakan 50 m33 /ha/hari. /ha/hari.

Kualitas AirKualitas Air Penyediaan air bersih dalam bentuk kualitas dan kuantitas Penyediaan air bersih dalam bentuk kualitas dan kuantitas

adalah faktor utama bagi manusia ataupun makhluk hidup adalah faktor utama bagi manusia ataupun makhluk hidup lainnya. lainnya.

Parameter yang menentukan kualitas air:Parameter yang menentukan kualitas air: Parameter fisika, Parameter fisika, Parameter kimia, dan Parameter kimia, dan Parameter biologi.Parameter biologi.Parameter fisika Parameter fisika adalah yang berhubungan dengan adalah yang berhubungan dengan

penglihatan, sentuhan, rasa, ataupun bau. Padatan penglihatan, sentuhan, rasa, ataupun bau. Padatan tersuspensi, turbiditas, rasa, dan bau termasuk kategori ini.tersuspensi, turbiditas, rasa, dan bau termasuk kategori ini.

Padatan tersuspensiPadatan tersuspensi bersumber dari partikel organik dan bersumber dari partikel organik dan anorganik yang tidak larut (ppm). anorganik yang tidak larut (ppm).

Contoh Padatan anorganikContoh Padatan anorganik : lempung, lanau, dan bahan : lempung, lanau, dan bahan tanah lainnya dan tanah lainnya dan bahan organikbahan organik adalah seperti serabut adalah seperti serabut tumbuhan dan bahan biologi (sell bakteri, algae dll). tumbuhan dan bahan biologi (sell bakteri, algae dll). Penentuan padatan terlarut dapat dilakukan dengan Penentuan padatan terlarut dapat dilakukan dengan gravimetri dengan jalan mengeringkan sampel pada gravimetri dengan jalan mengeringkan sampel pada 104o C. 104o C.

KekeruhanKekeruhan adalah pengukuran langsung padatan adalah pengukuran langsung padatan tersuspensi menggunakan Jackson turbidimeter.tersuspensi menggunakan Jackson turbidimeter.

1 JTU = 1 mg/L SiO2 (dalam air destilasi). 1 JTU = 1 mg/L SiO2 (dalam air destilasi). Warna Warna dari bahan organik seperti daun, kayu, akar, dari bahan organik seperti daun, kayu, akar,

asam humus dll. Bahan anorganik dari besi oksida - asam humus dll. Bahan anorganik dari besi oksida - berwarna merah, mangan oksida-- warna coklat atau berwarna merah, mangan oksida-- warna coklat atau kehitaman. Pada limbah industri, produksi kertas, proses kehitaman. Pada limbah industri, produksi kertas, proses makanan, produksi kimia, penambangan, dan kilang makanan, produksi kimia, penambangan, dan kilang adalah berupa zat warna dan lainnya. adalah berupa zat warna dan lainnya.

Pengukuran zat warnaPengukuran zat warna menggunakan standar warna menggunakan standar warna TCU (True color unit) --1 TCU = 1 mg/L platinum. TCU (True color unit) --1 TCU = 1 mg/L platinum. Alatnya Spektrometri.Alatnya Spektrometri.

Rasa dan BauRasa dan Bau adalah berasal dari mineral-mineral, adalah berasal dari mineral-mineral, logam-logam dan garam-garam dari tanah dan terakhir logam-logam dan garam-garam dari tanah dan terakhir dari reaksi biologi. dari reaksi biologi.

Pengukuran bauPengukuran bau dan rasa--bahan organik dapat dilakukan dengan dan rasa--bahan organik dapat dilakukan dengan gas/liquid chromatografi.gas/liquid chromatografi.Dapat juga dg Dapat juga dg threshold odor numberthreshold odor number (TON) (TON) TON = A + B/A, A = volume air bauTON = A + B/A, A = volume air bauB =volume air bebas bau untuk menghasilkan 200 ml campuran B =volume air bebas bau untuk menghasilkan 200 ml campuran (ditabelkan).(ditabelkan).SuhuSuhu adalah parameter yang akan mempengaruhi reaksi di alam.adalah parameter yang akan mempengaruhi reaksi di alam.

Parameter kimia Parameter kimia Air merupakan pelarut yang sangat baik sehingga banyak sekali Air merupakan pelarut yang sangat baik sehingga banyak sekali bahan-bahan yang dapat larut dalam air. bahan-bahan yang dapat larut dalam air. Parameter kimia kualitas air :Parameter kimia kualitas air :

pHpH Zat terlarut total (TDS), Zat terlarut total (TDS), Alkalinitas, Alkalinitas, Kesadahan, Kesadahan, Logam-logam, bahan organik, nutrisi, dan pestisida.Logam-logam, bahan organik, nutrisi, dan pestisida. Ion-ion utamaIon-ion utama

Pengukuran pH dilaksanakan dengan langsung dengan peralatan pH Pengukuran pH dilaksanakan dengan langsung dengan peralatan pH meter yang dilakukan dengan mengukur – log [Hmeter yang dilakukan dengan mengukur – log [H++]]

Zat terlarut totalZat terlarut total dapat diketahui dengan mengukur dapat diketahui dengan mengukur konduktivitas sampel air atau dengan penjumlahan konduktivitas sampel air atau dengan penjumlahan kandungan ion-ion utama dalam air dalam satuan mg/L.kandungan ion-ion utama dalam air dalam satuan mg/L.

AlkalinitasAlkalinitas dapat ditentukan dengan volumetri dapat ditentukan dengan volumetri menggunakan asam (Hmenggunakan asam (H22SOSO44) sebagai pentiter) sebagai pentiter

KesadahanKesadahan dalam pengukurannya menggunakan satuan dalam pengukurannya menggunakan satuan mg/L CaCOmg/L CaCO33 yang dapat dikonversi menjadi meq/L. Hal yang dapat dikonversi menjadi meq/L. Hal ini berhubungan dengan apa yang kita kation polivalen ini berhubungan dengan apa yang kita kation polivalen yang terlarut dalam air.yang terlarut dalam air.

Logam-logamLogam-logam dalam air ditentukan konsentrasinya dalam air ditentukan konsentrasinya dengan AAS (Atomic Absorption Spectrometry) atau dengan AAS (Atomic Absorption Spectrometry) atau flame photometry untuk Kflame photometry untuk K++ dan Na dan Na++..

Bahan OrganikBahan Organik dapat diukur dengan GC (kromatografi dapat diukur dengan GC (kromatografi Gas) atau GC-MS.Gas) atau GC-MS.

NutrisiNutrisi dalam sampel air diperkirakan dengan dalam sampel air diperkirakan dengan pengukuran N, P & K dalam air sampel.pengukuran N, P & K dalam air sampel.

PestisidaPestisida biasanya ditentukan dengan GC biasanya ditentukan dengan GC (Chromatographi Gas).(Chromatographi Gas).

Ion-ion Ion-ion utamautama((|anion-kation| <=0,1065+0,0155anion)

KationKation AnionAnion

IonIon KonsKons

(mg/l)(mg/l)

MasaMasa

AtomAtom

(g)(g)

MasaMasa

EkivalenEkivalen

mg/mekimg/meki

KonsKons

meki/Lmeki/L

IonIon KonsKons

(mg/l)(mg/l)

MasaMasa

AtomAtom

(g)(g)

MasaMasa

EkivalenEkivalen

mg/mekimg/meki

KonsKons

meki/Lmeki/L

CaCa2+2+

MgMg2+2+

NaNa++

FeFe2+2+

CdCd2+2+

TotalTotal

190190

8484

7575

0,10,1

0,20,2

40,0840,08

24,324,3

23,023,0

55,8555,85

112,4112,4

2020

12,212,2

2323

27,927,9

56,256,2

9,59,5

6,96,9

3,33,3

0,0040,004

0,0040,004

19,719,7

HCOHCO33

--

SOSO442-2-

COCO332-2-

ClCl--

NONO33--

260260

6464

3030

440440

3535

6161

9696

6060

35,535,5

6262

6161

4848

3030

35,535,5

6262

4,34,3

1,331,33

1,01,0

12,412,4

0,60,6

19,619,6

|anion-kation| =|19,6-19,7I = 0,1

|anion-kation| =0,1065+0,3038=0,410

Analisis dapat dipercaaya

Kesadahan relatif airKesadahan relatif air

Derajat kesadahanDerajat kesadahan meki/Lmeki/L Mg/L sebagai Mg/L sebagai CaCOCaCO33

SoftSoft

Moderately hardModerately hard

HardHard

Very hardVery hard

<1<1

1-31-3

3-63-6

>6>6

0-750-75

75-15075-150

130-300130-300

>300>300

Parameter biologi Parameter biologi Kebanyakan air permukaan di alam adalah mengandung Kebanyakan air permukaan di alam adalah mengandung

bakteri dan virus dan pengukurannya dilakukan dengan bakteri dan virus dan pengukurannya dilakukan dengan mengidentifikasi bakteri patogen. Dalam ilmu lingkungan mengidentifikasi bakteri patogen. Dalam ilmu lingkungan pengukurannya dilakukan dengan indikator bakteri pengukurannya dilakukan dengan indikator bakteri patogen patogen E. ColiE. Coli dalam 100 ml air contoh. dalam 100 ml air contoh.

Senyawa-senyawa organik di LingkunganSenyawa-senyawa organik di Lingkungan Senyawa degradableSenyawa degradable Senyawa undegradableSenyawa undegradable BOD = Biological oxygen demandBOD = Biological oxygen demand Istilah BODIstilah BOD55

COD = Chemical oxygen demandCOD = Chemical oxygen demand