MAKALAH

PELUNAKAN AIR

Disusun oleh:

1. M. Nurhafidz NIM: 0914025

2. Bagas Arya Jatyaraga NIM: 1014012

3. Leonardo Kusuma Atmaja NIM: 1014015

4. Mohammad Khosi In NIM: 1014028

5. Beny Ramadhan NIM: 1014032

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas limpahan

rahmatnya, kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan tepat waktu.

Ucapan terimakasih kami ucapkan kepada Bapak M. Isnaeny Huda selaku

dosen pengampu mata kuliah Utilitas. Juga tak lupa kami ucapkan kepada rekan

rekan yang telah membantu dalam proses penyelesaian makalah ini, khususnya

mahasiswa Teknik Kimia ITN Malang.

Makalah ini kami dedikasikan untuk penyelesaian tugas mata kuliah

Utilitas dan juga untuk seluruh masyarakat ataupun civitas akademik pada bidang

yang terkait dan juga untuk seluruh civitas akademika Teknik Kimia ITN Malang.

Namun kami juga menyadari bahwasanya pembuatan makalah ini masih

jauh dari kata sempurna, untuk itu kami mengharapkan dengan sangat kritik dan

saran yang membangun, guna kesempurnaan makalah ini.

Terimakasih

Hormat kami

Penyusun

PELUNAKAN AIR

Kesadahan didefinisikan sebagai kemampuan air dalam mengkonsumsi

sejumlah sabun secara berlebihan serta mengakibatkan pengerakan pada pemanas

air, boiler, atau pemanasan lainnya. Hal ini disebabkan adanya kehadiran ion-ion

metal polivalen, terutama kalsium dan magnesium. Ca2+

dan Mg2+

dapat bereaksi

dengan sabun sehingga membentuk garam-garam organik yang tidak melarut dan

berbentuk sebagai busa pada permukaan air.

Dikalangan masyarakat yang awam, sangat sulit untuk membedakan mana

air yang tingkat kesadahannya rendah dan mana air yang tingkat kesadahannya

tinggi. Mereka hanya bisa memperkirakan saja berdasarkan apa yang ditimbulkan

dari air, misalnya mereka mengamati kerak yang ditimbulkan air pada dasar panci

memberikan sedikit pemahaman pada masyarakat bahwa air yang dikonsumsinya

itu tingkat kesadahannya tinggi, dan sebaliknya jika tidak terlihat kerak yang

ditimbulkan artinya bahwa air yang dikonsumsinya tingkat kesadahannya masih

tergolong rendah.

Sedangkan standar kesadahan air meliputi:

Unsur-

unsur Satuan

Indonesia W.H.O.

Maksimum

yang

Dianjurkan

Maksimum

yang

diperbolehkan

Maksimum

yang

dianjurkan

Maksimum

yang

diperbolehkan

pH mg/lt 6,5-8,5 6,5-8,5 7,0-8,5 7,0-8,5

Ca mg/lt 75 200 75 200

Mg mg/lt 30 150 50 150

Pelunakan/softening merupakan jenis proses pengolahan yang digunakan

untuk melunakkan air. Proses pelunakan air sadah dikenal sebagai suatu proses

yang dapat ditempuh untuk mengurangi atau meminimalisir kandungan kapur

dalam air. Pelunakan air sadah adalah pengurangan ion-ion penyebab utama

kesadahan yaitu kalsium dan magnesium sehingga tidak mengganggu lagi, seperti

terbentuknya kerak dan pemakaian sabun yang tinggi. Selain kalsium dan

magnesium ion-ion stronsium, besi, barium, dan mangan juga berperan sebagai

penyebab kesadahan. Pelunakan air ini bertujuan untuk mencegah pemakaian

sabun lebih banyak dan juga berfungsi mencegah terbentuknya kerak pada

dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat (CaCO3) . Air yang

dilunakkan harus mempunyai suatu kesadahan (hardness) sekitar 80 hingga 90

mg/L sebagai kalsium karbonat (CaCO3). Jika air yang dilunakkan lebih lanjut

(seperti dalam proses pertukaran ion/ion exchange), air sadah harus dicampur

dengan air yang dilunakkan untuk mencapai tingkat kesadahan yang diinginkan.

Air terlalu lunak (soft) juga tidak terlalu baik, karena air mineral salah satu

unsurnya adalah kalsium.

Berikut beberapa teknik pelunakan air:

A. Teknik pelunakan dengan penambahan bahan kimia

Pelunakkan melalui pemberian bahan kimia sama caranya seperti yang

dilakukan pada penanganan kekeruhan (removal of turbidity) dengan koagulasi,

flokulasi, dan sedimentasi. Ada banyak variasi, tetapi proses yang khas adalah

melibatkan penambahan kapur (lime) untuk menaikkan pH air sampai cukup

tinggi untuk reaksi yang terjadi pada senyawa kesadahan yang digunakan untuk

mengendapkan dari air tersebut.

Pada proses ini, dihasilkan presipitat/endapan CaCO3 (Kalsium Karbonat)

dan Mg(OH)2 (Magnesium Hidroksida). Proses kapur-soda diterapkan dengan

cara menambahkan Kapur dan Soda ke dalam air dengan jumlah tertentu, yang

berfungsi sebagai koagulan. Kadang-kadang ditambahkan pula FeCl3 untuk

membantu proses koagulasi di atas.

Penambahan kapur dilakukan pada tahap pertama untuk mengendapkan

kalsium maupun magnesium, kemudian ditambahkan gas CO2 untuk menetralkan

kelebihan kapur. Selanjutnya dilakukan penambahan soda ash untuk

menghilangkan atau menurunkan kesadahan non karbonat.

Padatan yang terbentuk diendapkan di dalam bak pengendap ke dua dan

selanjutnya dilakukan penyaringan (filtrasi). Proses rekarbonasi perlu dilakukan

sebelum proses penyaringan untuk mencegah terjadinya pengerakan di dalam

filter. Cara ini cukup rumit serta perlu kontrol proses yang ketat, oleh karena itu

jarang digunakan untuk skala besar.

Skema pelunakan air dengan metode

B. Penukar ion

Pada proses penukar ion, proses berlangsung dengan adanya reaksi antar

ion-ion dalam fasa cair dan ion-ion dalam fasa padat. Ion-ion tertentu dalam

larutan/air dapat terserap oleh padatan penukar ion (resin), untuk mempertahankan

elektronetralitasnya, maka resin melepaskan kembali ion-ion yang lain ke dalam

larutan/air. Pada proses pelunakan (penghilangan kesadahan) dengan penukar ion,

maka ion-ion Ca2+

dan Mg2+

disisihkan dari air, sementara resin penukar ion

melepaskan ion Na+. Untuk menggantikannya. Reaksi pada resin berlangsung

secara stoikhiometric dan reversible.

Bahan yang digunakan dalam proses terdiri dari zeolit atau resin sintetik

yang dimasukkan kedalam suatu kolom dimana air sadah dialirkan melalui

senyawa tersebut.Zeolit adalah senyawa zat kimia alumino-silikat berhidrat

dengan kation natrium, kalium dan barium. Salah satu sifat Zeolit adalah mudah

melepas kation dan diganti dengan kation lainnya, misal zeolit melepas natrium

dan digantikan dengan mengikat kalsium atau magnesium. Sifat ini yang

menyebabkan zeolit dimanfaatkan untuk melunakkan air sadah.

Proses pelunakan kesadahan dengan zeolit berlangsung sangat cepat (10-

20 menit) dan dengan efisiensi tinggi. Namun demikian proses ini mempunyai

keterbatasan-keterbatasan seperti, tidak dapat dilakukan bersamaan dengan proses

lain, air baku tidak boleh keruh, instalasi dan operasi rumit mungkin pula

harganya mahal.

Gambar reaksi pembentukan resin penukar ion dari bahan

stirena dan divinilbenzen

Adapun operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam 4 tahap, yaitu:

1. Tahap layanan (service)

Tahap layanan adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion. Watak

tahap layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu,

atau volume air produk yang dihasilkan. Hal yang penting pada tahap layanan

adalah kapasitas (teoritik dan operasi) dan beban pertukaran ion (ion exchange

load). Kapasitas pertukaran teoritik didefinisikan sebagai jumlah ion secara

teoritik yang dapat dipertukarkan oleh resin per satuan massa atau volume resin.

2. Tahap pencucian balik (backwash)

Tahap pencucian balik dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai

titik habis. Sebagai pencuci digunakan air produk. Pencucian balik mempunyai

sasaran sebagai berikut :

a. pemecahan resin yang tergumpal

b. penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resin

c. penghilangan kantong-kantong gas dalam unggun

d. pembentukan ulang lapisan resin Pencucian balik dilakukan dengan

pengaliran air dari bawah ke atas (up flow). Pada tahap ini terjadi

pengembangan unggun antara 50 hingga 70%.

3. Tahap regenerasi

Tahap regenerasi adalah operasi penggantian ion yang terserap dengan ion

awal yang semula berada dalam matriks resin dan pengembalian kapasitas ke

tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan. Larutan regenerasi harus dapat

menghasilkan titik puncak (mengembalikan waktu regenerasi dan jumlah larutan

yang digunakan). Jika sistem dapat dikembalikan ke kemampuan pertukaran awal,

maka ekivalen ion yang digantikan harus sama dengan ion yang dihilangkan

selama tahap layanan. Jadi secara teoritik, jumlah larutan regenerasi (dalam

ekivalen) harus sama dengan jumlah ion (dalam ekivalen) yang dihilangkan

(kebutuhan larutan regenerasi teoritik).

4. Tahap pembilasan

Tahap pembilasan dilakukan untuk menghilangkan sisa larutan regenerasi

yang terperangkap oleh resin. Pembilasan dilakukan menggunakan air produk

dengan aliran down flow dan dilaksanakan dalam dua tingkat, yaitu :

a. tingkat laju alir rendah untuk menghilangkan larutan regenerasi, dan

b. tingkat laju alir tinggi untuk menghilangkan sisa ion.

Limbah pembilasan tingkat laju alir rendah digabungkan dengan larutan

garam dan dibuang, sedangkan limbah pembilasan tingkat laju alir tinggi

disimpan dan digunakan sebagai pelarut senyawa untuk regenerasi.

C. Pelunakan dengan Cara Pemanasan

Proses pemanasan hanya untuk menurunkan kesadahan yang sifatnya

sementara, dan dapat diterapkan dalam skala rumah, seperti merebus air sampai

mendidih dengan reaksi:

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

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

Semakin lama pemanasan setelah air mendidih, dan penyimpanan air yang

mendidih dalam thermos, penurunan kesadahan akan semakin besar. Untuk

membersihkan kerak/endapan dalam thermos dapat diatasi dengan

pemberian/perendaman dengan larutan garam dapur (NaCl) jenuh.

Garam MgCO3 mempunyai kelarutan yang lebih besar di dalam air panas,

namun semakin rendah temperatur air kelarutan MgCO3 semakin kecil, bahkan

hingga menjadi tidak larut dan dapat mengendap. Garam CaCO3 kelarutannya

lebih kecil dari MgCO3, sehingga pada air panas sebagian CaCO3 mengendap, dan

pada air dingin pengendapannya lebih banyak lagi. Oleh karena sifat air ini maka

air sadah tidak dikehendaki pada air industri karena dapat menimbulkan

endapan/kerak pada peralatan pemanas seperti boiler dan lain sebagainya. Untuk

skala rumah tangga jika air yang mengandung kesadahan yang cukup ini dimasak

atau dididihkan maka akan menimbulkan endapan di dalam ketel dan jika air yang

telah dimasak didinginkan maka kesadahan sementara yang ada di dalam air dapat

diturunkan.