Download - 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



;% (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



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



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



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



'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



sekeliling masing-masing gugus !ermuatan sehingga akan menurunkan

gaa tolak antara gugus fungsional%