Penentuan Kondisi Pengendapan Optimum dari Koagulasi-Flokulasi

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM

Teknologi Pengolahan Limbah

Penentuan Kondisi Pengendapan Optimum dari Koagulasi-Flokulasi

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK I :

1. Anadiya Morlina (061330401007)

2. Ariyo Dwisaputra (061330401008)

3. Jannatul Fitri (061330401011)

4. Mega Silvia (061330401016)

5. Muhammad Dody Afrillyana (061330401018)

6. Rifa Nurjihanti (061330401021)

7. Siti Nurjanah (061330401025)

KELAS : 2KD

INSTRUKTUR : Ir.Siti Chodijah, M,T.

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

TAHUN 2014

PENENTUAN KONDISI PENGENDAPAN

OPTIMUM DARI KOAGULASI – FLOKULASI

I. TUJUAN

· Menentukan kondisi optimum pengendapan dari koagulasi dan flokulasi dengan metoda jar test

· Mengendapkan dosis optimum dari koagulasi

II. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

Ø Alat yang digunakan :

ü Jar-test kit

ü Gelas piala 600 ml, 6 buah

ü pH-meter

ü Turbiditimeter

ü Kerucut imhorff

ü Stopwatch

ü Labu ukur 1 liter, 1 buah

ü Pipet ukur 10 ml, 1 ml ; 1:1 buah

Ø Bahan yang digunakan :

ü Tawas

ü Aquadest

III. DASAR TEORI

Kekeruhan, salah satu parameter fisik dalam persyaratan kualitas air minum, disebabkan adanya partikel-partikel kecil dan koloid dalam air. Partikel dan koloid itu antara lain zat organik, protein, kuarts, tanah liat, dan lain-lain.

Koloid memiliki muatan listrik di permukaan nya yang mengakibatkan kestabilannya dalam air. Untuk mendestabilisasi muatan koloid digunakan koagulan, seperti senyawa garam besi atau garam aluminium sulfat. Destabilisasi koloid menggunakan koagulan dilakukan dengan pengadukan cepat beberapa saat. Lalu dengan pengadukan lambat koloid tidak stabil tersebut akan bertumbukan dan menyatu membentuk flok-flok yang lebih besar. Karena gaya gravitasi, maka flok yang besar akan cepat mengendap.

Koagulan garam aluminium sulfat yang umum dipakai adalah tawas (alum). Hidrolisa atom Al dalam air menurut reaksi umum :

Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O 2Al(OH)₃ + 6 H⁺+ SO₄^-

Adanya ion H⁺ akan menyebabkan penurunan pH. Di sisi lain, proses flokulasi akan berlangsung baik pada pH 6 – 8; pada saat pembentukan 2Al(OH)₃secara efektif. Sehingga apabila koagulasi – flokulasi dilakukan pada air dengan alkilasi rendah, perlu ditambahkan kapur mati atau kapur terhidrasi.

Contoh reaksi :

Al₂(SO₄)₃. 14 H₂O + 3 Ca(OH)₃ 2 Al(OH)₃ + 3 CaSO₄ + 14 H₂O

Endapan CaSO₃ dapat berperan sebagai pembantu pengendapan.

Koagulasi
Koagulasi didefinisikan sebagai proses destabilisasi muatan koloid padatan tersuspensi termasuk bakteri dan virus, dengan suatu koagulan. sehingga akan terbentuk flok-flok halus yang dapat diendapkan, proses pengikatan partikel koloid. Pengadukan cepat (flash mixing) merupakan bagian integral dari proses koagulasi. Tujuan pengadukan cepat adalah untuk mempercepat dan menyeragamkan penyebaran zat kimia melalui air yang diolah. Koagulan yang umum dipakai adalah alumunium sulfat, feri sulfat, fero sulfat dan PAC.
Umumnya partikel-partikel tersuspensi atau koloid dalam air buangan memperlihatkan efek Brownian. Permukan partikel-partikel tersebut bermuatan listrik negatif. Partikel-partikel itu menarik ion-ion positif yang terdapat dalam air dan menolak ion-ion negatif. Ion-ion positif tersebut kemudian menyelubungi partikel-partikel koloid dan membentuk lapisanrapat bermuatan didekat permukannya. Lapisan yang terdiri dari ion-ion positif itu disebut dengan lapisan kokoh (fixed layer). Adanya muatan-muatan pada permukaan partikel koloid tersebut menyebabkan pembentukan medan elektrostatik di sekitar partikel itu sehingga menimbulkan gaya tolak-menolak antar partikel. Disamping gaya tolak-menolak akibat muatan negatif pada partikel-partikel koloid, ada juga gaya tarik manarik antara 2 patikel yang dikenal dengan gaya Van der Walls. Selama tidak ada hal yang mempengaruhi kesetimbangan muatan-muatan listrik partikel koloid, gaya tolak menolak yang ada selalu lebih besar dari pada gaya Van der Walls, dan akibatnya partikel koloid tetap dalam keadaan stabil (Farooq dan Velioglu, 1989).
Jika ion-ion atau koloid bermuatan positif (kation) ditambahkan kedalam koloid target koagulasi, maka kation tersebut akan masuk kedalam lapisan difusi karena tertarik oleh muatan negatif yang ada permukaan partikel koloid. Hal ini menyebabkan konsentrasi ion-ion dalam lapisan difusi akan meningkat. Akibatnya, ketebalan lapisan difusi akan berkurang (termampatkan kea rah permukaan partikel). Pemampatan lapisan difusi ini akan mempengaruhi potensial permukaan partikel koloid, gaya tolak menolak antar partikel serta stabilitas partikel koloid. Penambahan kation hingga mencapai suatu jumlah tertentu akan merubah besar partikel kesuatu tingkat dimana gaya tarik menarik Van der Walls antar partikel dapat melampaui gaya tolak menolak yang ada. Dengan demikian, partikel koloid dapat saling mendekati dan menempel satu sama lain serta membentuk mikroflok. (Farooq dan Velioglu, 1989).
Ion-ion atau koloid bermuatan positif (kation) yang ditambahkan untuk meniadakan kestabilan partikel koloid tersebut dapat dihasilkan dari senyawa organic dan anorganik tertentu yang disebut koagulan. Zat kimia yang digunakan dalam proses ini meliputi ion-ion metal seperti alumunium atau besi, yang mana akan terhidrolisa dengan cepat untuk membentuk presipitat yang tidak larut dan polielektrolit organik alam atau sintetik, yang mana dengan cepat teradsoprsi pada permukaan partikel koloid, dengan demikian mempercepat laju pembentukan agregat dari partikel koloid (Montgomery, 1985).
Flokulasi
Flokulasi merupakan proses pembentukan flok, yang pada dasarnya merupakan pengelompokan/ aglomerasi antara partikel dengan koagulan (menggunakan proses pengadukan lambat atau slow mixing), Proses pengikatan partikel koloid oleh flokulan. Pada flokulasi terjadi proses penggabungan beberapa partikel menjadi flok yang berukuran besar. Partikel yang berukuran besar akan udah diendapkan.
Agar patikel koloid dapat menggumpal, gaya tolak-menolak elektrostatik antara partikelnya harus dikurangi dan transportasi partikel harus menghasilkan kontak diantara partikel yang mengalami destabilisasi. Setelah partikel-partikel koloid mengalami destabilisasi, adalah penting untuk membawa partikel-partikel tersebut ke dalam suatu kontak antara satu dengan yang lainnya sehingga dapat menggumpal dan membentuk partikel yang lebih besar yang disebut flok. Proses kontak ini disebut flokulasi.

Proses pengolahan umumnya melibatkan proses fisika maupun kimia. Pada proses fisika antara lain penyaringan (screening), filtrasi dan pengendapan, sedang proses kimia umumnya netralisasi, koagulasi, flokulasi serta aerasi. Pengolahan air buangan yang dilakukan dengan proses koagulasi dan flokulasibertujuan untuk memisahkan polutan koloid tersuspensi dari dalam air dengan memperbesarukuran partikel-partikel padat yang terkandung didalamnya.

Pada proses koagulasi ditambahkan sejenis bahan kimia ke dalam air buangan dengan sifat-sifat tertentu yakni dapatmemberikan muatan (+) yang akan menetralkan muatan (-) yang pada umumnyadimilikioleh suatu koloid yang disebut koagulan.

Jenis koagulan yang biasa ditambahkan antara lain : Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3, atauPAC (Poly Alumunium Chlorida). Selain pembubuhan koagulan diperlukan pengadukansampai flok-flok ini terbentuk dari partikel-partikel kecil dan koloid yang bertumbukan dan akhirnya mengendap bersama-sama.

Flok-flok yang telah terbentuk dipisahkan dari larutannya dengan sedimentasi. Sedimentasi merupakan proses pemisahan partikel dari cairannya, baik partikel yang memang telah ada di dalam air baku, yang terbentuk sebagai akibat penambahan bahan kimia, maupunpartikel yang dihasilkan dari flokulasi fisis yang digabungkan dengan pengolahan biologis,dengan memanfaatkan gaya gravitasi.

Kestabilan koloid dapat dikurangi dengan proses koagulasi (proses destabilisasi) melalui penambahan bahan kimia dengan muatan berlawanan. Terjadinya muatan pada partikel menyebabkan antar partikel yang berlawanan cenderung bergabung membentuk inti flok. Proses koagulasi selalui diikuti oleh proses flokulasi, yaitu penggabungan intiflok atau flok kecil menjadi flok yang berukuran besar. Proses koagulasi-flokulasi terjadi pada unit pengaduk cepat dan pengaduk lambat. Pada bak pengaduk cepat, dibubuhkan bahan kimia (disebut koagulan). Pengadukan cepat dimaksudkan agar koagulan yang dibubuhkan dapat tercampur secara merata/homogen. Pada bak pengaduk lambat, terjadi pembentukan flok yang berukuran besar hingga mudah diendapkan pada bak sedimentasi.

Koagulan yang banyak digunakan dalam pengolahan air minum adalahaluminium sulfat atau garam-garam besi. Kadang-kadang koagulan-pembantu, seperti polielektrolit dibutuhkan untuk memproduksi flok yang cepat mengendap. Faktor utama yang mempengaruhi koagulasi dan flokulasi air adalah kekeruhan, padatan tersuspensi,temperatur, pH, komposisi dan konsentrasi kation dan anion, durasi dan tingkatagitasiselama koagulasi dan flokulasi, dosis koagulan, dan jika diperlukan, koagulan-pembantu.

Koagulasi adalah dicampurkannya koagulan dengan pengadukan secara cepat guna mendistabilisasi koloid dan solid tersuspensi yang halus, dan masa inti partikel, kemudian membentuk jonjot mikro (mikro flok).

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi sebagai berikut :

Suhu air

Suhu air yang rendah mempunyai pengaruh terhadap efisiensi proses koagulasi. Bila suhu air diturunkan , maka besarnya daerah pH yang optimum pada proses kagulasi akan berubah dan merubah pembubuhan dosis koagulan.

Derajat Keasaman (pH)

Proses koagulasi akan berjalan dengan baik bila berada pada daerah pH yang optimum. Untuk tiap jenis koagulan mempunyai pH optimum yang berbeda satu sama lainnya.

Jenis Koagulan

Pemilihan jenis koagulan didasarkan pada pertimbangan segi ekonomis dan daya efektivitas daripadakoagulan dalam pembentukan flok. Koagulan dalam bentuk larutan lebih efektif dibanding koagulan dalam bentuk serbukatau butiran.

Kadar ion terlarut

Pengaruh ion-ion yang terlarut dalam air terhadap proses koagulasi yaitu : pengaruh anion lebih bsar daripada kation. Dengan demikian ion natrium, kalsium dan magnesium tidak memberikan pengaruh yang berarti terhadap proses koagulasi.

Tingkat kekeruhan

Pada tingkat kekeruhan yang rendahproses destibilisasi akan sukar terjadi. Sebaliknya pada tingkat kekeruhan air yang tinggi maka proses destabilisasi akan berlangsung cepat. Tetapi apabila kondisi tersebut digunakan dosis koagulan yang rendah maka pembentukan flok kurang efektif.

Dosis koagulan

Untuk menghasilkan inti flok yang lain dari proses koagulasi dan flokulasi sangat tergantung dari dosis koagulasi yang dibutuhkan Bila pembubuhan koagulan sesuai dengan dosisyang dibutuhkan maka proses pembentukan inti flok akan berjalan dengan baik.

Kecepatan pengadukan

Tujuan pengadukan adalah untuk mencampurkan koagulan ke dalam air. Dalam pengadukan hal-hal yang perlu diperhatikan adalah pengadukan harus benar-benar merata, sehingga semua koagulan yang dibubuhkan dapat bereaksi dengan partikel-partikel atau ion-ion yang berada dalam air. Kecepatan pengadukan sangat berpengaruh terhadap pembentukan flok bila pengadukan terlalu lambat mengakibaykan lambatnyaflok terbantuk dan sebaliknya apabila pengadukan terlalu cepat berakibat pecahnya flok yang terbentuk

Alkalinitas

Alkalinitas dalam air ditentukan oleh kadar asam atau basa yang terjadi dalam air (Tjokrokusumo, 19920. Alkalinitas dalam air dapat membentuk flok dengan menghasil ion hidroksida pada reaksihidrolisa koagulan.

Flokulasi adalah pengadukan perlahan terhadap larutan jonjot mikro yang menghasilkan jonjot besar dan kemudian mengendap secara cepat (Tjokrokusumo, 1995). Flokulasi adalah proses menghubungkan bahan kimia berupa flokulan agar menggumpal sehingga membentuk partikel koloid atau flok mengendap yang lebih besar.

Flokulasi adalah proses pengadukan lambat agar campurankoagulan dan air baku yang telah merata membentuk gumpalan atau flokdan dapat mengendap dengan cepat. Flokulasi adalah penyisihan kekeruhan air dengan cara penggumpalan partikel untuk dijadikan partikel yang lebih besar. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satufaktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok. Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkandapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi. Proses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok).

Ada dua jenis proses flokulasi yaitu :

Flokulasi perikinetik

Flok yang diakibatkan oleh adanya gerak thermal (panas) yang dikenal sebagai gerak Brown, prosesnya disebut flokulasi perikinetik. Gerak acak dari partikel-partikel koloid yang ditimbulkan karena adanya tumbuhan molekul-molekul air, akan mengakibatkan terjadinya gabungan antar partikel lebih sangat kecil 1 < 100 milimikron (Sank R.K, 1986).

Flokulasi orthokinetik

Flokulasi orthokinetik adalah suatu proses terbentuknya flok yang diakibatkan oleh terbentuknya gerak media (air) misalnya pengadukan (Sank R.K, 1986). Pada umumnya kecepatan aliran cairan akan berubah terhadap tempat dan waktu. Perubahan kecepatan dari satu titik ke titik lainnya dikeal sebagai gradien kecepatan, dengan notasi G. Dengan adanya perbedaan kecepatan aliran media cair akan mempunyai aliran kecepatan yang berbeda pula akibatnya akan terjadi tumbukan atau kontak antar partikel.

Proses flokulasi terdiri dari tiga langkah :

Pelarutan reagen melalui pengadukan cepat (1 menit ; 100 rpm)
Pengadukan lambat untuk membentuk dan menggambung flok (10 menit ; 60 rpm)
Pemisahan flok-flok dengan koloid yang terkurung dari larutan melalui pengendapan.

Faktor – faktor yang mempengaruhi flokulasi :

Untuk mencapai kondisi flokulasi yang dibutuhkan, ada beberapafaktor yang harus diperhatikan, seperti misalnya :

Waktu flokulasi
Jumlah energi yang diberikan
Jumlah koagulan
Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu
Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu
Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan)
Penetapan pH pada proses koagulasi

Reaksi kimia untuk menghasilkan flok adalah:

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O + 6CO2

Pada air yang mempunyai alkalinitas tidak cukup untuk bereaksi dengan alum, maka perlu ditambahkan alkalinitas dengan menambah kalsium hidroksida.

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(OH)2 →2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O

Derajat pH yang optimum untuk alum berkisar 4,5 hingga 8, karena aluminium hidroksida relatif tidak terlarut.

Pengadukan

Faktor penting pada proses koagulasi-flokulasi adalah pengadukan. Berdasarkankecepatannya, pengadukan dibedakan menjadi dua, yaitu pengadukan cepat dan pengadukanlambat. Pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradien kecepatan besar(300 sampai 1000 detik-1), sementara pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukandengan gradien kecepatan kecil (20 sampai 100 detik-1). Waktu pengadukan juga berbeda.Pada pengadukan cepat, waktu yang diperlukan tidak lebih dari 1 menit, sementarapengadukan lambat membutuhkan waktu 15 hingga 60 menit.

Pengadukan dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis, cara hidrolis, dan cara pneumatis. Pengadukan mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan alat pengaduk berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik. Umumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung pengaduk (impeller). Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari suatualiran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi gesek, energi potensial (jatuhan) atauadanya lompatan hidrolik dalam suatu aliran. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalah terjunan loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin, perforated wall, gravel bed dan sebagainya. Pengadukan pneumatis adalah pengadukan yang menggunakan udara (gas) berbentuk gelembung yang dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan padaair. Injeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air akan menimbulkanturbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air. Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin besar dan diperoleh turbulensi yang makin besar pula.

Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel koloid karena penambahan bahan kimia sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan karenaadanya gaya grafitasi. Koagulasi juga merupakan penambahan koagulan dapat menetralkan muatan dan meruntuhkannya yang berada di sekitar koloid sehingga dapat menggumpal. Sedangkan koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatannegatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positip yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatip partikel.

Pada saat praktikum, apabila air sampel masih asam, maka ditambahkan larutan kapur agar menjadi basa. Kapur (lime) secara umum terdapat dalam dua bentuk yaitu CaO dan Ca(OH)2. CaO adalah bahan mudah larut dalam air dan menghasilkan gugus hidroksil yaitu Ca(OH)2. Yang bersifat basa dan disertai keluarnya panas yang tinggi.

Menurut Tarmiji, 1986, penggunaan dari kapur antara lain dibidang kesehatan lingkungan untuk pengolahan air kotor, air limbah maupun industri lainnya. Pada pengolahan air kotor, kapur dapat mengurangi kandungan bahan-bahan organik. Cara kerjanya adalah kapur ditambahkan untuk mereaksikan alkalibikarbonat serta mengatur pH air sampai sehingga menyebabkan pengendapan. Proses pengendapan ini akan berjalan secara efektif apabila pH air antara 6 – 8 (Considine). Hydrate lime dihasilkan dari reaksi quickime (CaO) dengan air, sehingga terbentuk Ca(OH)2.

Sifat-sifat fisik dan kimia Hydrate lime :

Bentuk kristal, powder
Warna, sebagian besar umumnya berwarna putih dan pada tinhkat tinggi dapat berwarna abu-abu.
Kepadatan, Kalsium Hydrated lime memiliki tingkat kepadatan kira-kira 2,3 g/gm3
Kelarutan, tingkat kelarutan dari kira-kira 1,85 Ca(OH)2/l air pada suhu 00C sampai0,7g/l pada suhu 1000C.
Netralisasi asam , Hydrate lime siap bereaksi dengan asam dan gas sehingga tentu saja berkemampuan menetralisasi asam. pH, karena kalsium hidroksida adalah termasuk basa kuat, konsentrasi 0,10 g Ca(OH)2/l dapat memberi pH kira-kira 11,3 pada suhu 250C. Pada larutan 250C, kandungan 1,8/l memberikan pH sebesar 12,7. Kapur telah diikenal sebagai bahan yang dapat dipergunakan untuk berbagai keperluan diantaranya dipakai pada bidang-bidang industri misalnya industri kimia, kertas, dan lainlainnya, sebagai bahan bangunan, pertanian dan lain-lain.

Khusus di sektor lingkungan kapur dapat berguna dalam:

Proses pengolahan air, air kapur dapat berguna sebagai bahan penurun kesadahan, menetralisasi keasaman, memperkecil kadar silika, mangan, fluorida dan bahan-bahan organik. Selain itu dapat juga mengurangi kadar BOD dengan cara menyerap antara 40% sampai 50 % bahan organik terlarut maupun tidak terlarut.
Proses pengolahan air bekas, kapur dapat befungsi antara lain dalam pengendalian keasaman digester, penyerapan bau (deodorant) dan sebagai desinfektan.
Proses pengolahan buangan industri besi/baja, kapur digunakan untuk menetralisir asam sulfat bebas (free sulfuric acid ) dan mengendapkan garam-garam besi yang terdapat pada limbah industri tersebut.
Kapur dapat digunakan untuk mengurangi gas SO2 yang keluar dari pembakaran batu
bara atau minyak yang mengandung sulfur yang tinggi melalui suatu proses yang disebut “wet scrubing”.
Pada peternakan ayam, kapur dapat digunkan untuk mengeringkan serta mengurangi bau kotoran ayam yang berceceran di laniat kandang. Selain itu juga dapat berfungsi sebagai “geomedical” untuk mencegah parasit-parasit dan bnayak penyakit ayam. Dosis yang biasa dipakai pada peternakan ayam adalah sekitar 1 lb (0,45 kg) Hydrates Lime [Ca(OH)2] pada setiap 3-5 ft2 (2,79-4,65 m2) lantai yang mengandung kotoran ayam. Kapur juga dapat dipergunakan sebagai penghilang fosfor dalam air, disini kapur berfungsi sebagai bahan koagulan, karena salah satu cara penghilangan fosfor dalam air adalah pengendapan kimiawi.

Selain itu, proses penjernihan dengan jar test juga menggunakan tawas. Persenyawaan Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3) atau sering disebut tawas adalah suatu jenis koagulan yang sangat populer secara luas digunakan, sudah dikenal bangsa Mesir pada awal tahun 2000 SM. Alum atau tawas sebagai penjernih air mulai diproduksi oleh pabrik pada awal abad 1500. Alum atau tawas merupakan bahan koagulan, yang paling banyak digunkan karena bahan ini paling ekonomis 9murah), mudah didapatkan di pasaran serta mudah penyimpanannya.

Reaksi yang terjadi jika alum dimasukkan ke dalm air, yaitu terjadi proses hidrolisis, yang sangat dipengaruhi oleh nilai pH yang bersangkutan. Range pH untuk jenis koagulan alum adalah sebesar 5,5 sampai 7,8. Alum yang dilarutkan ke dalam air akan bereaksi dengan kapur atau bahan lain seperti Soda Abu atau Natrium Bikarbonat (Na2CO3), reaksi yang kan terjadi reaksi hipotik. Reaksi tersebut antara ion Al dengan ion OH.

Sedangkan alat utama yang digunakan dalam praktikum ini adalah jar test. Jar Test adalah suatu percobaan skala laboratorium untuk menentukan kondisi operasi optimum pada proses pengolahan air dan airlimbah. Metode ini dapat menentukan nilai pH, variasi dalam penambahandosis koagulan atau polimer, kecepatan putar, variasi jenis koagulan ataujenis polimer, pada skala laboratorium untuk memprediksi kebutuhan pengolahan air yang sebenarnya.

Metode JarTest mensimulasikan proses koagulasi dan flokulasi untuk menghilangkan padatan tersuspensi (suspended solid) dan zat – zat organik yang dapat menyebabkan masalah kekeruhan, bau, dan rasa. Jar Test mensimulasikan beberapa tipe pengadukan dan pengendapan yang terjadi di clarification plant pada skala laboratorium. Dalam skala laboratorium, memungkinkan untuk dilakukannya 6 tes individual yang dijalankan secara bersamaan. Jartest memiliki variabel kecepatan putar pengaduk yang dapat mengontrol energi yang diperlukan untuk proses.

Prinsip Jartest Suatu larutan koloid yang mengandung partikel-partikel kecil dan koloid dapat dianggap stabil bila :

Partikel-partikel kecil ini terlalu ringan untuk mengendap dalam waktu yang pendek (beberapa jam).
Partikel-partikel tersebut tidak dapat menyatu, bergabung dan menjadi partikel yang lebihbesar dan berat, karena muatan elektris pada permukaan elektrostatis antara partikel satudengan yang lainnya. Dengan pembubuhan koagulan tersebut, maka stabilitas akan terganggu karena :

Sebagian kecil tawas tinggal terlarut dalam air, molekul-molekul ini dapat menempelpada permukaan koloid dan mengubah muatan elektrisnya karena sebagian molekul Albermuatan positif sedangkan koloid bisanya bermuatan negatif (pada pH 5 – 8).
Sebagian besar tawas tidak terlarut dan akan mengendap sebagai flok Al(OH) 3yang dapat mengurung koloid dan membawanya kebawah.

Bahan koagulan lain yang dapat digunakan selain tawas adalah PAC (Poly Alumunium Chloride). PAC adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta ion alumunium bertarap klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk polynuclear mempunyai rumus umum Alm(OH)nCl(3m-n). Beberapa keunggulan yang dimiliki PAC dibanding koagulan lainnya adalah :

PAC dapat bekerja di tingkat pH yang lebih luas, dengan demikian tidak diperlukan pengoreksian terhadap pH, terkecuali bagi air tertentu.
Kandungan belerang dengan dosis cukup akan mengoksidasi senyawakarboksilat rantai siklik membentuk alifatik dan gugusan rantai hidrokarbon yang lebih pendek dan sederhana sehingga mudah untukdiikat membentuk flok.
Kadar khlorida yang optimal dalam fasa cair yang bermuatan negatifakan cepat bereaksi dan merusak ikatan zat organik terutama ikatankarbon nitrogen yang umumnya dalam truktur ekuatik membentuk suatu makromolekul terutama gugusan protein, amina, amida dan penyusun minyak dan lipida. PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain (seperti alumunium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh.
Jika digambarkan dengan suatu grafik untuk PAC adalah membentuk garislinier artinya jika dosis berlebih maka akan didapatkan hasil kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimum sehinggapenghematan bahan kimia dapat dilakukan. Sedangkan untuk koagulan selain PAC memberikan grafik parabola terbuka artinya jika kelebihan atau kekurangan dosis akan menaikkan kekeruhan hasil akhir, hal ini perlu ketepatan dosis.
PAC mengandung suatu polimer khusus dengan struktur polielektrolite yang dapat mengurangi atau tidak perlu sama sekali dalam pemakaian bahan pembantu, ini berarti disamping penyederhanaan juga penghematan untuk penjernihan air.
Kandungan basa yang cukup akan menambah gugus hidroksil dalam airsehingga penurunan pH tidak terlalu ekstrim sehingga penghematan dalam penggunaan bahan untuk netralisasi dapat dilakukan.
PAC lebih cepat membentuk flok daripada koagulan biasa ini diakibatkandari gugus aktif aluminat yang bekerja efektif dalam mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai polimer dari gugus polielektrolite sehingga gumpalan floknya menjadi lebih padat, penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang hidrofobik akan menambah berat molekul, dengan demikian walaupun ukuran kolam pengendapan lebih kecil atau terjadi over-load bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatif tidak terpengaruh. (http://smk3ae.wordpress.com)

Jartest

Jar Test adalah suatu percobaan skala laboratorium untuk menentukan kondisi operasi optimum pada proses pengolahan air dan air limbah. Metode ini dapat menentukan nilai pH, variasi dalam penambahan dosis koagulan atau polimer, kecepatan putar, variasi jenis koagulan atau jenis polimer, pada skala laboratorium untuk memprediksi kebutuhan pengolahan air yang sebenarnya. Metode Jar Test mensimulasikan proses koagulasi dan flokulasi untuk menghilangkan padatan tersuspensi (suspended solid) dan zat – zat organik yang dapat menyebabkan masalah kekeruhan, bau, dan rasa.

Jar Test mensimulasikan beberapa tipe pengadukan dan pengendapan yang terjadi di clarification plant pada skala laboratorium. Dalam skala laboratorium, memungkinkan untuk dilakukannya 6 tes individual yang dijalankan secara bersamaan. Jar test memiliki variabel kecepatan putar pengaduk yang dapat mengontrol energi yang diperlukan untuk proses.

· Prinsip Kerja Jar Test

Pada metode Jar Test, terdapat dua tahap proses yaitu koagulasi dan flokulasi. Jar Test dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut dengan Flocculator (seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7).

Flokulator adalah alat yang digunakan untuk flokulasi. Saat ini banyak kita menjumpai berbagai macam flokulator, tetapi berdasarkan cara kerjanya flokulator dibedakan menjadi 3 macam : yaitu pneumatic, mekanik, dan baffle. Flokulator pada prinsipnya bertugas untuk melakukan pengadukan lambat agar jangan sampai mikro flok yang sudah menggumpal pecah kembali menjadi bentuk semula, maka perlu adanya desain khusus bentuk flokulator tersebut.

IV. PROSEDUR KERJA

1. Menyiapkan gelas piala 600 ml sebanyak 4 buah

2. Menyiapkan contoh air dan mengukur ph dan kekeruhan

3. Mengisi contoh air sebanyak 400 ml ke dalam masing-masing gelas. Jika pH awal tidak netral, mengatur pH limbah hingga mencapai kisaran 6 – 8, kemudian ditaruh dibawah jar test

4. Menambahkan larutan tawas 1 % secara bertingkat mulai dari 2.5 ml, 5 ml, 7.5ml, dan 10 ml ke dalam masing masing gelas piala

5. Mengaduk dengan kecepatan 120 rpm selama 1 menit. Melanjutkan dengan pengadukan dengan kecepatan 45 rpm selama 10 menit

6. Menuangkan secara perlahan dan hati hati larutan dalam gelas ke dalam kerucut imporff

7. Membiarkan flok-flok yang terjadi mengendap

8. Mengamati bentuk flok yang terjadi, waktu mengendap dan volume flok yang terbentuk

9. Mengukur dan mencatat pH, kekeruhan dan warna dari supernatan yang ada.

V. Data Pengamatan

a. Contoh Air

pH = 6

Warna = keruh (kekuningan)

b. Air Olahan

NO	Ml tawas 1%	pH	Kekeruhan(mg/L.SiO₂)	Waktu pengendapan (menit) sebelum di tes kekeruhan	Waktu pengendapan (menit) setelah di tes kekeruhan
1	2.5	4	39.4	10	12.49
2	5	4	37.9	10	11.22
3	7.5	4	24.7	10	10.42
4	10	4	16.7	10	10

Kekeruhan dari Air Aquadest = 1.22 mg/L.SiO₂

Pada sampel 2.5 ml tawas terlihat bahwa sampel masih keruh. Dibiarkan selama 10 menit

Pada sampel 5 ml tawas terlihat bahwa sampel sidkit lebih bening dari sampel 2.5 ml tawas. Dibiarkan selama 10 menit.

Pada sampel 7.5 ml tawas terlihat bahwa sampel mulai mengendap,tetapi tidak sebening sampel 10 ml tawas. Dibiarkan selama 10 menit.

Pada sampel 10 ml tawas terlihat bahwa sampel lebih bening dibanding sampel lainnya. Dibiarkan selama 10 menit.

Pada sampel 2.5ml tawas,sampel menjadi bening dalam waktu 12.49 menit

Pada sampel 5 ml tawas,sampel menjadi bening dalam waktu 11.22 menit

Pada sampel 10ml tawas,sampel menjadi bening dalam waktu 10menit.lebih cepat dari sampel lainnya. Hal ini karena jumlah tawas yang lebih banyak dari sampel lainnya. Sehingga waktu yang diperlukan pun menjadi lebih cepat. Dan sampel 10ml tawas lebih bening dari sampel lainnya.

Pada sampel 7.5ml tawas, sampel menjadi bening dalam waktu 10.42 menit

VI. Analisa Percobaan

Dari percobaan ini dapat dianalisa sebagai berikut. Kami melakukan praktikum penentuan kondisi pengendapan optimum dari koagulasi-flokulasi. Sampel air yang digunakan adalah campuran air dengan sedikit tanah liat merah. Kemudian campuran diaduk hingga homogen. Setelah campuran homogen,campuran dipisahkan menjadi 4 sampel. Masing-masing sampel di taruh di gelas kimia 600 ml. Kemudian masing-masing sampel di beri tawas 1% dengan volume yang berbeda. Sampel 1 volume tawas 2.5 ml,sampel 2 volume tawas 5 ml, sampel 3 volume tawas 7.5ml dan sampel 4 volume tawas 10 ml. Kemudian masing-masing sampel diaduk dengan alat jar test selama 10 menit dengan kecepatan yang diinginkan. Kemudian ,setelah 10 menit diaduk dengan alat jar test setiap sampel didiamkan selama 10 menit. Setelah itu masing-masing sampel di cek nilai kekeruhannya dengan alat turbidimeter. Nilai kekeruhan sampel 1 adalah 39.4 mg/L.SiO₂, sampel 2 = 37.9 mg/L.SiO₂ ,sampel 3= 24.7 mg/L.SiO₂ dan sampel 4 =16.7 mg/L.SiO₂ . Setelah itu masing-masing sampel dipindahkan dalam gelas ukur. Kemudian ,setiap sampel didiamkan dan diamati waktu pengendapannya sampai semua kotoran mengendap semua dan sampel berubah menjadi bening.

Dari pengamatan ini,sampel dengan volume tawas paling banyak memerlukan waktu paling cepat untuk mengendap. Karena semakin banyak jumlah volume tawas dalam sampel,maka semakin besar kemampuan tawas untuk menyerap kotoran dan semakin cepat waktu pengendapan. Dan waktu yang diperoleh masing-masing sampel untuk mengendap yaitu sampel 1 =12,49 menit, sampel 2 =11,22 menit ,sampel 3 =10,42 menit dan sampel 4 = 10 menit.

VII. Kesimpulan

Dari percobaan ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

· Semakin banyak volume tawas dalam sampel,maka semakin besar kemampuan tawas untuk menyerap kotoran dan semakin cepat waktu pengendapan.

· Koagulasi adalah destabilasi muatan partikel koloid,suspend solid halus dengan penambahan koagulan disertai dengan pengadukan cepat untuk mendispersikan bahan kimia secara merata.

· Proses flokuasi dalam pengolahan air bertujuan untuk mempercepat proses penggabungan flok-flok yang telah dibibitkan pada proses koagulasi.

· Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi antara lain :

- Kualitas air

- Kesadahan

- Jumlah dan karakteristik koloid

- pH

- pengadukan cepat

- temperatur air

- alkalinitas air

- karakteristik ion-ion dalam air

VIII. Daftar Pustaka

· http://evynurhidayah.wordpress.com/2012/01/17/laporan-jartest/

· http://smk3ae.wordpress.com)

· Hilwatulisan,S.T,M.T.2014.Penuntun Praktikum Teknik Pengolahan Limbah. Palembang : POLSRI.

Tugas dan Penyelesaian.

1. Tentukan dosis optimum dari koagulan yang digunakan!

JAWAB:

Dari percobaan di atas dapat dilihat bahwa dosis optimum dari koagulan yang digunakan adalah pada percobaan menggunakan 2.5ml,5ml,7.5ml,10ml tawas 1 %.

2. Uraikan mengenai proses koagulasi

JAWAB :

Koagulasi didefinisikan sebagai proses destabilisasi muatan koloid padatan tersuspensi termasuk bakteri dan virus, dengan suatu koagulan. sehingga akan terbentuk flok-flok halus yang dapat diendapkan, proses pengikatan partikel koloid. Pengadukan cepat (flash mixing) merupakan bagian integral dari proses koagulasi. Tujuan pengadukan cepat adalah untuk mempercepat dan menyeragamkan penyebaran zat kimia melalui air yang diolah. Koagulan yang umum dipakai adalah alumunium sulfat, feri sulfat, fero sulfat dan PAC.

Jika ion-ion atau koloid bermuatan positif (kation) ditambahkan kedalam koloid target koagulasi, maka kation tersebut akan masuk kedalam lapisan difusi karena tertarik oleh muatan negatif yang ada permukaan partikel koloid. Hal ini menyebabkan konsentrasi ion-ion dalam lapisan difusi akan meningkat. Akibatnya, ketebalan lapisan difusi akan berkurang (termampatkan kea rah permukaan partikel). Pemampatan lapisan difusi ini akan mempengaruhi potensial permukaan partikel koloid, gaya tolak menolak antar partikel serta stabilitas partikel koloid. Penambahan kation hingga mencapai suatu jumlah tertentu akan merubah besar partikel kesuatu tingkat dimana gaya tarik menarik Van der Walls antar partikel dapat melampaui gaya tolak menolak yang ada. Dengan demikian, partikel koloid dapat saling mendekati dan menempel satu sama lain serta membentuk mikroflok. (Farooq dan Velioglu, 1989).

Ion-ion atau koloid bermuatan positif (kation) yang ditambahkan untuk meniadakan kestabilan partikel koloid tersebut dapat dihasilkan dari senyawa organic dan anorganik tertentu yang disebut koagulan. Zat kimia yang digunakan dalam proses ini meliputi ion-ion metal seperti alumunium atau besi, yang mana akan terhidrolisa dengan cepat untuk membentuk presipitat yang tidak larut dan polielektrolit organik alam atau sintetik, yang mana dengan cepat teradsoprsi pada permukaan partikel koloid, dengan demikian mempercepat laju pembentukan agregat dari partikel koloid (Montgomery, 1985).

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi sebagai berikut :

Suhu air

Derajat Keasaman (pH)

Proses koagulasi akan berjalan dengan baik bila berada pada daerah pH yang optimum. Untuk tiap jenis koagulan mempunyai pH optimum yang berbeda satu sama lainnya.

Jenis Koagulan

Kadar ion terlarut

Tingkat kekeruhan

Dosis koagulan

Kecepatan pengadukan

Alkalinitas

3. Uraikan mengenai proses flokulasi!
JAWAB :

Flokulasi merupakan proses pembentukan flok, yang pada dasarnya merupakan pengelompokan/ aglomerasi antara partikel dengan koagulan (menggunakan proses pengadukan lambat atau slow mixing), Proses pengikatan partikel koloid oleh flokulan. Pada flokulasi terjadi proses penggabungan beberapa partikel menjadi flok yang berukuran besar. Partikel yang berukuran besar akan udah diendapkan.

Agar patikel koloid dapat menggumpal, gaya tolak-menolak elektrostatik antara partikelnya harus dikurangi dan transportasi partikel harus menghasilkan kontak diantara partikel yang mengalami destabilisasi. Setelah partikel-partikel koloid mengalami destabilisasi, adalah penting untuk membawa partikel-partikel tersebut ke dalam suatu kontak antara satu dengan yang lainnya sehingga dapat menggumpal dan membentuk partikel yang lebih besar yang disebut flok. Proses kontak ini disebut flokulasi.

4. Uraikan jenis-jenis pengolahan air secara fisik!

JAWAB:

Pengolahan air secara fisik ,yaitu:

1. Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi dapat digunakan sebgaia cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi(clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation).

2. Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan,biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reseverse osmosisnya,akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.

3. Proses adsorbsi,biasanya dengan karbon aktif,dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik(misalnya:fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya,terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembalil air buangan tersebut.

4. Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan unit unit pengolahan kecil,terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

Cari Blog Ini

TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH

Penentuan Kondisi Pengendapan Optimum dari Koagulasi-Flokulasi

Komentar

Posting Komentar