LAPORAN PRAKTIKUMLaboratorium Teknik Kimia IPENGOLAHAN AIR

DISUSUN OLEH :KELOMPOK 2KELAS C

CHARISMAYANI(1207121300)ERLISA YANUARI PUTRI(1207113660)KARTONO (1207113637)PETER(1207113617)

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAUPEKANBARU2014

ABSTRAKAir gambut merupakan air yang memiliki kandungan asam dan zat organik yang tinggi. Pada praktikum ini, digunakan metode ion exchange yang dapat menghilangkan kesadahan pada air. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menetukan kesadahan total (Ca+2 dan Mg+2), konduktivitas dan kadar TDS dengan menggunakan resin penukar kation dan anion. Percobaan ini dimulai dengan analisa sampel untuk mengetahui tingkat kesadahan dengan menggunakan titrasi EDTA, konduktivitas dan total dissolved solid. Setelah itu, sampel dialirkan kedalam kolom ion exchange. Setelah kedua kolom terisi penuh, sampel akan diambil dengan variasi perlakuan berupa waktu proses 15, 30, dan 45 menit. Kemudian air diambil dan dilakukan analisa. Dari sampel tersebut dapat diketahui pengaruh waktu proses dengan efektivitas penyisihan kesadahan, konduktivitas dan TDS. Pada waktu operasi 15 menit memiliki efisiensi penyisihan kesadahan 57,42%, penyisihan konduktivitas 33,52%, dan penyisihan TDS 26,23%; pada waktu operasi 30 menit memiliki efisiensi penyisihan kesadahan 90,1%, penyisihan konduktivitas 34,76%, dan penyisihan TDS 27,87%; dan pada waktu operasi 45 menit memiliki efisiensi penyisihan kesadahan 98,02%, penyisihan konduktivitas 38,42%, dan penyisihan TDS 31,15%.Kata kunci: ion exchange, resin, kesadahan, efektivitas penyisihan

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangKebutuhan akan air bersih di daerah pedesaan dan pinggiran kota untuk air minum, memasak, mencuci dan sebagiannya harus diperhatikan. Air adalah materi esensial di dalam kehidupan. Tidak ada satu pun mahluk hidup yang berada di planet bumi ini, yang tidak membutuhkan air. Di dalam sel hidup, baik pada tumbuhtumbuhan ataupun pada hewan (termasuk di dalamnya manusia) akan terkandung sejumlah air, yaitu lebih dari 75% kandungan sel tumbuhtumbuhan atau lebih dari 67% kandungan sel hewan terdiri dari air. Jika kandungan tersebut kurang, akan menimbulkan dehidrasi pada manusia yang diakibatkan muntaber, kalau tidak cepat di tanggulangi akan mengakibatkan kematian, dan juga tanaman yang lupa tidak di siram juga akan layu dan kalau dibiarkan akan mati.Tubuh manusia sebagian terdiri dari air, kirakira 60 70% dari berat badannya. Untuk kelangsungan hidup manusia, tubuh manusia memerlukan air yang jumlahnya antara lain tergantung berat badannya. Untuk orang dewasa kira kira memerlukan air 2.200 gram setiap harinya. Kegunaan air bagi tubuh manusia antara lain untuk proses pencernaan, kebersihan, mengatur keseimbangan suhu tubuh, dan menjaga jangan sampai tubuh kekeringan. Apabila kekurangan banyak air, maka akan mengakibatkan kematian.Lahan gambut berperan penting bagi kesejahteraan manusia sebagai penghasil ikan, hasil hutan non kayu, carbonsink, sebagai penahan banjir, pemasok air, berbagai proses biokimia yang berhubungan dengan air, mengandung plasma nutfah yang bermanfaat (sumber karbohidrat, protein, minyak dan antibiotik). Pengembangan lahan gambut untuk pertanian telah dimulai sejak kolonial. Masyarakat Bugis, Banjar, Cina, Melayu telah mampu mengembangkan pertanian secara berkelanjutan dengan teknik sederhana dengan skala kecil.Pengembangan lahan gambut dengan skala besar dilakukan oleh pemerintah sejak tahun 1970an yang dikaitkan dengan program transmigrasi. Pemanfaatan lahan gambut dapat dijadikan lahan alternatif untuk pengembangan pertanian, meskipun perlu pengelolaan yang tepat, dukungan kelembagaan yang baik dan profesional serta pemantauan secara terus menerus. Potensi lahan gambut di Indonesia cukup luas diperkirakan antara 17,4 20 juta hektar yang tersebardi wilayah Pulau Kalimantan, Sumatera dan sebagian di Papua. Pemanfaatan lahan gambut untuk pertanian dimaksudkan menghilangkan kelebihan air permukaan dan air dibawah permukaan serta mengendalikan muka air tanah.Pemanfaatan lahan gambut untuk pertanian melalui reklamasi dari hutan rawa gambut (peat swamp forest) mengakibatkan perubahan ekosistem alami (gambut sebagai restorasi dan konservasi air) menjadi ekosistem lahan pertanian mempunyai konsekuensi perubahan sifat bawaan (inherent) seperti biofisk dan kimia gambut dan lingkungan. Banyak dan beragam kendala yang dihadapi dalam pengembangan lahan rawa ini baik teknis, sosial, ekonomi maupun budaya.

1.2TujuanTujuan dari praktikum ini adalah:a. Menjelaskan proses pengolahan air bersih (ion exchange).b. Menghitung efisiensi penyisihan bahan pencemar dari sumber air.c. Menganalisa hubungan variabel perlakuan terhadap penyisihan bahan pencemar.d. Bekerja sama dengan Tim dan kelompok.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Air merupakan zat, materi atau unsur yang penting dan dibutuhkan bagi semua makhluk hidup yang ada. Jumlah air yang terdapat dipermukaan bumi sekitar 71%. Jumlah yang tersedia di bumi sekitar 1,4 triliun kubik (330 juta mil). Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin turun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan yang lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu, pengolahan sumber daya air sangat penting agar dimanfaatkan secara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan. Salah satu langkah pengelolaan yang dilakukan adalah pemantauan dan interprestasi data kualitas air, mencakup kualitas fisika, kimia, dan biologi. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 20 tahun 1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air mendefenisikan kualitas air sebagai sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain didalam air. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa parameter, yaitu parameter fisika (suhu, kekeruhan, padatan terlarut dan sebagainya), parameter kimia (pH, BOD, COD, kadar logam, dan sebagainya). Dan parameter biologi (keberadaan plankton, bakteri, dan sebagainya).

2.1.1Sifat Umum AirAir memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang lain. Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut :1. Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 00C (320F) 1000C, air berwujud cair. Suhu 00C merupakan titik beku dan suhu 1000C merupakan titik didih.2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpan panas yang sangat baik. 3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. Sebaliknya, proses perubahan uap air menjadi cairan (kondensasi) melepaskan energi panas yang besar.4. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia. Sifat ini memungkinkan air digunakan sebagai pencuci yang baik dan pengencer bahan pencemar (polutan) yang masuk ke badan air.5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik (higher wetting ability).6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehinga es memiliki nilai densitas (massa/volume) yang lebih rendah dari pada air.

2.1.2Sumber AirAir yang berada di permukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai sumber. Berdasarkan letak sumbernya, air dapat dibagi menjadi air hujan, air permukaan, dan air tanah.1. Air LautAir ini sifatnya asin karena mengandung garam NaCl. kadal garam NaCl dalam air laut 3% dengan keadaan ini maka air laut tidak memenuhi syarat untuk diminum.2. Air HujanAir hujan merupakan sumber utama air di bumi, walaupun pada saat presipitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cendrung mengalami pencemaran ketika berada di atmosfer. Pencemaran yang berlangsung di atmosfer itu dapat disebabkan oleh partikel debu, mikroorganisme, dan gas, misalnya, karbondioksida, nitrogen, dan amonia.3. Air PermukaanAir permukaan yang meliputi badan-badan air seperti sungai, danau, telaga, waduk, rawa, dan terjun, sebagian besar berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Air hujan tersebut kemudian akan mengalami pencemaran baik oleh tanah, sampah, maupun lainnya.4. Air TanahMenurut kedalamannya, air tanah terbagi atas :a. Air tanah dangkalTerjadi karena proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia, karena melalui lapisan tanah yang mengandung unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah.b. Air tanah dalamTerdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam, tidak semudah padaair tanah dangkal, dan harus menggunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dengan kedalaman tertentu akan didapatkan lapisan air.c. Mata airMata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruhi oleh musim dan kualitasnya sama dengan air dalam.

2.1.3Pembagian AirPembagian air berdasarkan analisisa. Air kotor/air tercemarAir yang bercampur dengan satu atau berbagai campuran hasil buangan disebut air tercemar/air kotor. Sumber air kotor/air tercemar menurut lokasi pencemaran digolongkan dalam 2 lokasi yaitu:1. Air tercemar di pedesaan. Sumber pencemar adalah hasil sampah rumah tangga, hasil kotoran hewan dan hasil industri kecil.2. Air tercemar perkotaan bersumber dari hasil sampah rumah tangga, pusat perbelanjaan, industri kecil, industri besar, hotel, restaurant, dan tempat keramaian.b. Air bersihAir bersih adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, namun bakteriologi belum terpenuhi. Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air hujan dan air dari sumber mata air. Pemanfaatan air bersih secara umum dapat digunakan sebagai berikut :1. Akan diolah menjadi air siap minum2. Untuk keperluan keluarga (cuci, mandi)3. Sarana pariwisata (air terjun)4. Pada industri (sarana pendingin)5. Sebagai alat pelarut (dalam bidang farmasi/kedokteran)6. Pelarut obat-obatan dan infus7. Sebagai sarana irigasi8. Sebagai sarana peternakan9. Sebagai sarana olahraga (kolam renang)c. Air siap diminum/air minumAir siap diminum/air minum ialah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, bakteriologi serta level kontaminasi (Maximum Contaminant Level). Level kontaminasi maksimum meliputi sejumlah zat kimia, kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenankan dalam batas-batas aman, lebih jelas lagi bahwa air siap minum/air minum yang berkualitas harus memenuhi syarat sebagai berikut :1. Harus jernih, transparan dan tidak bewarna2. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik3. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum4. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standard5. Bebas kuman/LKM coliform dalam batas aman.

2.1.4 Syarat-Syarat Air MinumAir minum yang ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Air minum pun seharusnya tidak mengandung kuman patogen dan segala yang membahayakan kesehatan manusia. Tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, tidak dapat diterima secara estetis, dan dapat merugikan seara ekonomis. Air itu seharusnya tidak korosif, tidak meninggalkan endapan pada seluruh jaringan distribusinya. Atas dasar pemikiran tersebut dibuat suatu standar air minum yaitu suatu peraturan yang memberi petunjuk tentang konsentrasi sebagai parameter yang sebaiknya diperbolehkan di dalam air minum.Air minum harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut:a. Syarat Fisik1) Air tidak boleh berbau Air minum yang berbau selain tidak estetis juga tidak akan disukai oleh masyarakat. Bau air dapat memberi petunjuk akan kualitas air. Misalnya, bau amis dapat disebabkan oleh tumbuhnya Algae. 2) Air tidak boleh berasa Air minum biasanya tidak memberi rasa/tawar. Air yang tidak tawa dapat menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa logam/amis, rasa pahit, asin, dan sebagainya. Efeknya tergantung pada penyebab timbulnya bau tersebut. 3) Air tidak boleh berwarna Air minum sebaiknya tidak berwarna untuk alasan estetis dan untuk mencegah keracunan dari berbagai zat kimia maupun mikroorganisme yang berwarna. 4) Kekeruhan Kekeruhan air disebabkan oleh zat padat yang tersuspensi, baik yang bersifat anorganik maupun organik. Zat anorganik, biasanya berasal dari lapukan tanaman dan hewan. Buangan industri juga dapat menyebabkan kekeruhan. Zat organik dapat menjadi makanan bakteri, sehingga mendukung perkembangbiakannya. 5) Suhu air hendaknya di bawah sela udara (sejuk 25oC) agar: Tidak terjadi pelarutan kimia yang ada pada saluran/pipa yang dapat membahayakan kesehatan Menghambat reaksi-reaksi biokimia didalam saluran/pipa Mikroorganisme patogen tidak mudah berkembang biak Bila diminum air dapat menghilangkan dahaga.6) Jumlah zat padat terlarut (TDS) TDS biasanya terdiri dari zat organik, garam anorganik dan gas terlarut. Bila TDS bertambah maka kesadahan juga akan naik pula.b. Syarat KimiaAir minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampui batas yang telah ditentukan.c. Syarat Bakteriologik Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batas-batas yang telah ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air. Bakteri golongan Coli ini berasal dari usus besar (feaces) dan tanah. Bakteri patogen yang mungkin ada dalam air antara lain adalah: 1. Bakteri typshum 2. Vibrio colereae 3. Bakteri dysentriae 4. Entamoeba histolyhes 5. Bakteri enteritis (penyakit perut) Air yang mengandung Coli dianggap telah terkontaminasi (tercemar) dengan kotoran manusia.

2.2Air GambutAir gambut adalah air permukaan yang banyak terdapat di daerah berawa maupun dataran rendah terutama di Sumatera dan Kalimantan, yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

a. Intensitas warna yang tinggi (berwarna merah kecoklatan) b. pH yang rendah c. Kandungan zat organik yang tinggi d. Kekeruhan dan kandungan partikel tersuspensi yang rendah e. Kandungan kation yang rendah Warna coklat kemerahan pada air gambut merupakan akibat dari tingginya kandungan zat organik (bahan humus) terlarut terutama dalam bentuk asam humus dan turunannya. Asam humus tersebut berasal dari dekomposisi bahan organik seperti daun, pohon atau kayu dengan berbagai tingkat dekomposisi, namun secara umum telah mencapai dekomposisi yang stabil. Dalam berbagai kasus, warna akan semakin tinggi karena disebabkan oleh adanya logam besi yang terikat oleh asam-asam organik yang terlarut dalam air tersebut.Struktur gambut yang lembut dan mempunyai pori-pori menyebabkannya mudah untuk menahan air dan air pada lahan gambut tersebut dikenal dengan air gambut. Berdasarkan sumber airnya, lahan gambut dibedakan menjadi dua yaitu :1. Bog Merupakan jenis lahan gambut yang sumber airnya berasal dari air hujan dan air permukaan. Karena air hujan mempunyai pH yang agak asam maka setelah bercampur dengan gambut akan bersifat asam dan warnanya coklat karena terdapat kandungan organik. 2. Fen Merupakan lahan gambut yang sumber airnya berasal dari air tanah yang biasanya dikontaminasi oleh mineral sehingga pH air gambut tersebut memiliki pH netral dan basa.

2 2.2 2.3 Zat Pengotor dalam AirAir menyerap zat-zat dalam perjalanan daur hidrologinya, sehingga menyebabkan air tersebut menjadi tidak murni lagi. Zat-zat itu disebut sebagai zat pengotor atau impurities. Zat pengotor dalam air pada dasarnya dapat dikelompokkan dalam tiga golongan, yaitu :

a. Padatan Tersuspensi dalam AirPadatan tersuspensi merupakan istilah yang diberikan pada zat heterogen yang terkandung di dalam berbagai jenis air. Padatan tersuspensi memiliki ukuran partikel lebih besar dan dapat dilihat secara kasat mata, dapat dipisahkan secara fisika dengan cara sedimentasi. Padatan tersuspensi menyebabkan air menjadi keruh atau kotor dan bila digunakan sebagai air umpan ketel akan menyebabkan terbentuknya deposit, kerak dan atau busa. b. Padatan TerlarutAir merupakan pelarut yang baik, sehingga dapat melarutkan berbagai zat dari batu-batuan dan tanah yang terkontak dengannya. Bahan-bahan mineral yang dapat terkandung di dalam air karena kontaknya dengan batu-batuan tersebut, antara lain : CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4, NaCl, Na2SO4, SiO2 dan sebagainya. Air yang akan dipakai untuk pembangkit uap atau sistem pendingin mempunyai dua parameter penting yang merupakan akibat dari padatan terlarut, yaitu kesadahan dan alkalinitas. c. Gas TerlarutBerbagai gas dapat larut di dalam air, antara lain : CO2, O2, N2, NH3, NO2 dan H2S. Gas-gas yang terlarut tersebut pada umumnya tidak menimbulkan korosi kecuali CO2, O2 dan NH3. Karbon dioksida sesungguhnya adalah suatu asam jika bergabung dengan air, dan dengan demikian dapat menyerang logam. Oksigen terlarut dalam air merupakan penyebab utama terjadinya korosi pada ketel dan sistem pendingin. Penghilangan oksigen dari air umpan ketel dapat dilakukan dengan cara deaerasi secara fisik dan kimia.

2.4 KesadahanIstilah kesadahan digunakan untuk menunjukkan kandungan garam kalsium dan magnesium yang terlarut, dinyatakan sebagai ekuivalen (setara) kalsium karbonat.Kesadahan (hardness) adalah merupakan sifat air yang disebabkan oleh adanya ion-ion (kation) logam valensi dua. Kation-kation ini dapat bereaksi dengan sabun membentuk endapan (presipitasi) maupun dengan anion-anion yang terdapat didalam air membentuk kerak air dan endapan atau karat pada perlatan logam. Kesadahan dalam air terutama disebabkan oleh ion-ion Ca2+ dan Mg2+ juga oleh Mn2+, Fe2+ dan semua kation yang bermuatan dua (Santika, 1987 dalam Banurea, 2008).Air sadah adalah air yang mengandung beberapa jenis mineral yaitu Ca, Mg, Sr, Fe dan Mn yang konsentrasinya tinggi sehingga mengakibatkan air menjadi keruh dan dapat mengurangi daya kerja sabun serta menimbulkan kerak pada dasar ketel. Kesadahan air dikenal dengan nama kekerasan air (hard water).Menurut (Gabriel, 2001 dalam Banurea, 2008), berdasarkan kadar kalsium di dalam air maka tingkat kesadahan air digolongkan dalam 4 kelompok yaitu: 1. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 0-75 mg/l disebut air lunak (soft water)2. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 75-150 mg/l disebut moderately hard water3. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 150-300 mg/l disebut hard water 4. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 300 mg/l ke atas disebut very hard water Menurut (Gaman, 1992 dalam Banurea, 2008), berdasarkan kandungan mineral maka kesadahan air dibagi dalam 2 golongan yaitu: a. Kesadahan air sementara/temporer disebut pula kesadahan karbonat. Air disebut mempunyai kesadahan sementara apabila kesadahannya dapat dihilangkan dengan pendidihan, mengandung kalsium dam magnesium bikarbonat. Air dengan tipe ini terdapat di daerah berkapur. Sejumlah kecil karbon dioksidasi terlarut dalam air hujan membentuk asam lemah yaitu asam bikarbonat. H2O + CO2 H2CO3 Air Karbon dioksida Asam karbonat Asam karbonat secara perlahan-lahan melarutkan kalsium karbonat membentuk kalsium bikarbonat yang larut.b. Kesadahan air tetap/permanen disebut pula kesadahan non karbonat. Air dengan kesadahan tetap mengandung sulfat dan kalsium klorida dan magnesium yang terlarut dalam air hujan yang lewat menerobos batu batuan yang mengandung garam-garam tersebut.

2.5Penentuan Kesadahan AirPenentuan kesadahan sangat penting terutama dalam industri, karena air sadah menimbulkan endapan batu ketel yang dapat menaikkan konsumsi bahan bakar. Karena itu, air industri selalu ditentukan kesadahannya agar usaha untuk melunakkannya dapat dilakukan seefisien mungkin.Air sadah dapat menyebabkan konsumsi sabun lebih tinggi, karena adanya hubungan kimiawi antara ion kesadahan dengan molekul sabun yang menyebabkan sifat detergen sabun hilang. Kelebihan ion Ca2+ serta ion CO32- mengakibatkan terbentuknya kerak pada dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat CaCO3. Kerak ini akan mengurangi penampang basah pipa yang dapat menyulitkan pemanasan air dalam ketel (Santika, 1987 dalam Banurea, 2008).Kesadahan air tidak menguntungkan, karena air yang dianggap bermutu tinggi mempunyai kesadahan yang rendah. Kalsium atau magnesium yang terdapat dalam air sadah dapat bereaksi dengan sabun sehingga sabun tidak memberi busa. Garam asam hydrogen karbonat larut dalam air, tetapi jika dipanaskan akan mengendap sebagai garam karbonat yang mengendap di dasar ketel yang meningkatkan ongkos pemanasan dan merugikan perindustrian. Kesadahan karena asam hidrogenkarbonat dinamakan kesadahan karbonat atau kesadahan sementara. Kesadahan karena garam-garam sulfat atau klorida disebut kesadahan tetap atau kesadahan permanen. Jumlah keduanya dinamakan kesadahan total.Untuk air minum kesadahan dibawah 250 bpj masih dapat diterima. Diatas 500 bpj akan dapat merusak kesehatan. Kesadahan yang tinggi belum tentu disebabkan oleh limbah industri, dapat juga disebabkan oleh susunan geologi tanah (Sastrawijaya, 1991 dalam Banurea, 2008).Kesadahan total yaitu jumlah ion-ion Ca2+ dan Mg2+ dapat ditentukan melalui titrasi dengan EDTA sebagai titran dan menggunakan indikator yang peka terhadap semua kation tersebut.Pada penentuan kesadahan air, diperlukan modifikasi dari cara titrasi larutan Mg-Ca murni, karena dalam air sering dijumpai pengotoran oleh ion besi dan logam-logam lain. Penggunaan indikator Eriochrome Black T atau Calmagit akan terjadi indikator oleh ion besi karena bereaksi secara. Oleh sebab itu, penambahan buffer pH 10 jumlah molekul EDTA dapat membuat pasangan kimiawi dengan ion-ion kesadahan dan beberapa jenis ion lainnya.Pasangan tersebut lebih kuat dari pada hubungan antara indikator dengan ion-ion kesadahan. Oleh karena itu, pada pH 10 jumlah molekul EDTA yang ditambahkan sebagai titran sama (ekuivalen) dengan jumlah ion-ion kesadahan dalam sampel, dan molekul indikator terlepas dari ion kesadahan (Santika, 1984 dalam Banurea, 2008).

2.6Resin Penukar Ion2.6.1PengertianResin ion exchange atau resin penukar ion dapat didefinisi sebagai senyawa hidrokarbon terpolimerisasi, yang mengandung ikatan silang (crosslinking) serta gugus-gugus fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan. Sebagai zat penukar ion, resin mempunyai karakteristik yang berguna dalam analisis kimia, antara lain kemampuan menggelembung (swelling), kapasitas penukaran dan selektivitas penukaran. Pada saat dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion terlarut dalam air akan teresap ke resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion lain dalam kesetaraan ekivalen, dengan melihat kondisi tersebut maka kita dapat mengatur jenis ion yang diikat dan dilepas.Sebagai media penukar ion, maka resin penukar ion harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :1. Resin memiliki kapasitas pertukaran ion yang tinggi.2. Kelarutan yang rendah dalam berbagai larutan sehingga dapat digunakan berulang-ulang. Resin akan bekerja dalam cairan yang mempunyai sifat melarutkan, karena itu resin harus tahan terhadap air3. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan dapat bekerja pada range pH yang luas serta tahan terhadap asam dan basa. Demikian pula terhadap oksidasi dan radiasi.4. Kestabilan fisik yang tinggi. Resin diharapkan tahan terhadap tekanan mekanis, tekanan hidrostatis cairan serta tekanan osmosis.

2.6.2Jenis-Jenis Resin Penukar IonBerdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan, resin penukar ion dapat dibedakan menjadi empat jenis, yaitu :a. resin penukar kation asam kuatb. resin penukar kation asam lemahc. resin penukar anion basa kuat, dand. resin penukar anion basa lemahResin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti sulfonat (R-SO3H), phosphonat (R-PO3H2), phenolat (R-OH), atau karboksilat (R-COOH), dengan R menyatakan resin. Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina (primer/R-NH2, sekunder/R-N2H, tersier/R-R'2N) dan gugus ammonium kuartener (R-NR'3/tipe I, R-R'3N+OH/tipe II), dengan R' menyatakan radikal organik seperti CH3. Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut resin penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah mempunyai gugus fungsi selain ammonium kuartener.

2.6.3Sifat Resin Penukar IonSebuah referensi telah dibuat sebelumnya untuk menentukan sifat resin penukar ion:1. Kapasitas penukar ion. Kapasitas didefinisikan sebagai jumlah pertukaran yang ada terhadap satu mol resin. Ditunjukkan sebagai milliequivalents per gram (meq/gm) pada resin kering. Karena resin selalu dibuat untuk digunakan dalam kondisi basah, kapasitasselalu kurang darinilai dalamkeadaan kering. Kapasitas dalam keadaan basah ditentukan secara ekperimental dan biasanya 65% dari keadaan kering.2. Derajat crosslinking, berhubungan terhadap perentase agen ikatan hubung silang (crosslinking). Hal ini jelas bahwa semakin besar ikatan hubung silang (crosslinking), semakin besar kekuatan mekanik resin dan karenanya adanya penggelembungan (swelling). Hal tersebut juga menentukan pori dan ukuran saluran.3. Karakteristik fisika pada penukar ion adalah densitas, ukuran bead, dan keseragaman koefisien dan persentase seluruh bead dalam material.Ketika resin sedang digunakan, resin mengalami siklus yang berbeda pada treatment selama jangka waktu yang lama. Hal ini menyebabkan penggelembungan berkala dan kontraksi resin, setidaknya sekali dalam 24 jam.

2.6.4Prinsip Ion ExchangerPertukaran ion adalah sebuah proses fisika-kimia. Pada proses tersebut senyawa yang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif tertentu dari larutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah ekivalen yang sama. Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion, maka resin tersebut dinamakan resin penukar anion. Contoh reaksi pertukaran kation dan reaksi pertukaran anion disajikan pada reaksi :Reaksi pertukaran kation :2NaR (s) + CaCl2 (aq) CaR(s) + 2 NaCl(aq)Reaksi pertukaran anion :2RCl (s) + Na2SO4 R2SO4(s) + 2 NaClReaksi diatas menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl2 diolah dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Proses penukaran kation yang diikuti dengan penukaran anion untuk mendapatkan air demin (demineralized water). Tahap terjadinya reaksi pertukaran ion disebut tahap layanan (service). Jika resin tersebut telah mempertukarkan semua ion Na+ yang dimilikinya, maka reaksi pertukaran ion akan terhenti. Pada saat itu resin dikatakan telah mencapai titik habis (exhausted), sehingga harus diregenerasi dengan larutan yang mengandung ion Na+ seperti NaCl. Tahap regenerasi merupakan kebalikan dari tahap layanan. Reaksi yang terjadi pada tahap regenerasi merupakan kebalikan reaksi awal. Resin penukar kation yang mempertukarkan ion Na+ tahap tersebut di atas dinamakan resin penukar kation dengan siklus Na. Resin penukar kation dengan siklus H akan mempertukarkan ion H+ pada tahap layanan dan regenerasi. Gambar 2.1 Proses Pertukaran Ion

2.6.5Proses pertukaran ionKonstanta disosiasi air sangat kecil dan reaksi dari H+ dengan OH- sangat cepat. Ketika semua posisi pertukaran yang awalnya dipegang H+ atau ion OH- yang menempati Na+ atau Cl- (kation atau anion lain) yang masing-masing resin dikatakan habis. Resin kemudian dapat diregenerasi dengan ekuilibrasi menggunakan asam atau basa yang sesuai.-RSO3- . Na+ + HCl -RSO3- . H+ + NaCl-R4N+ . Cl- + NaOH -R4N+ . OH- + NaClReaksi diatas merupakan proses kesetimbangan yang dapat bergerak ke arah hasil. Sebagai hasilnya, ion kotoran di dalam air dipertukarkan dan dipertahankan dalam resin.Jadi ketika air biasa dilewatkan melalui penukar kation, semua kotoran kationik seperti Na+, Ca2+, Mg2+dipertukarkan untuk ion hidrogen dari resin. Jelas, limbah akan bersifat asam. Saat berikutnya dilewatkan melalui pertukaran anion, semua kotoran anionik seperti CI-, N03- dan sulfat yang mengalami pertukaran, selanjutnya akan melepaskan OH-. Hidrogen dan hidroksil bergabung membentuk molekul air dan limbah menjadi air netral. Jumlah pengotor kationik yang seimbang akan setara dengan jumlah kotoran anionik di perairan alami. Dengan demikian, kapasitas pertukaran ion akan habis dalam kedua kolom resin pada tingkat yang sama. Tapi, dalam prakteknya, hal ini agak berbeda, karena adanya ion bikarbonat dan karbonat di perairan alam.Ion-ion hidrogen berinteraksi dengan anion dan dihasilkan asam karbonat sehingga terbentuk menjadi air dan karbon dioksida.H+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2Bagian dari beban anioik dihilangkan dalam bentuk gas untuk mengurangi beban anion resin. Hal ini menyebabkan banyak pembentukan gelembung, hampir seperti buih. Hal ini diperlukan untuk menghilangkan gas buangan.

2.6.6Operasi Sistem Pertukaran IonOperasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam empat tahap, yaitu :1. Tahap LayananTahap layanan adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion. Tahap layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu, atau volume air produk yang dihasilkan. Hal yang penting pada tahap layanan dalah 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. Kapasitas pertukaran ion teoritik ditentukan oleh jumlah gugus fungsi yang dapat diikat oleh matriks resin. Kapasitas operasi adalah kapasitas resin aktual yang digunakan untuk reaksi pertukaran pada kondisi tertentu. Beban pertukaran ion adalah berat ion yang dihilangkan selama tahap layanan dan diperoleh dari hasil kali antara volume air yang diolah selama tahap layanan dengan konsentrasi ion yang dihilangkan. Tahap layanan ini dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan dari atas (down flow).2. Tahap Pencucian BalikTahap 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 tergumpalb. penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resinc. penghilangan kantong-kantong gas dalam reaktor, dand. pembentukan ulang lapisan resin Pencucian balik dilakukan dengan pengaliran air dari bawah ke atas (up flow).3. Tahap RegenerasiTahap 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). Operasi regenerasi agar resin mempunyai kapasitas seperti semula sangat mahal, oleh sebab itu maka regenerasi hanya dilakukan untuk menghasilkan sebagian dari kemampuan pertukaran awal.Upaya tersebut berarti bahwa regenerasi ditentukan oleh tingkat regenerasyang diinginkan. Tingkat regenerasi dinyatakan sebagai jumlah larutan regenerasi yang digunakan per volume resin. Perbandingan kapasitas operasi yang dihasilkan pada tingkat regenerasi tertentu dengan kapasitas pertukaran yang secara teoritik yang dapat dihasilkan pada tingkat regenerasi itu disebut efisiensi regenerasi. Efisiensi regenerasi resin penukar kation asam kuat yang diregenerasi dengan H2 anion basa kuat yang diregenerasi dengan NaOH antara 20-50%, oleh sebab itu pemakaian larutan regenerasi 2-5 kali lebih besar dari kebutuhan teoritik. Besaran untuk menyatakan tingkat efisiensi penggunaan larutan regenerasi adalahnisbah regenerasi (regeneration ratio) yang didefinisikan sebagai berat larutan regenerasi dinyatakan dalam ekivalen atau gram CaCO3 dibagi dengan beban pertukaran ion yang dinyatakan dalam satuan yang sama. Semakin rendah nisbah regenerasi, semakin efisien penggunaan larutan regenerasi. Harga nisbah regenerasi merupakan kebalikan harga efisiensi regenerasi. Operasi regenerasi dilakukan dengan mengalirkan larutan regenerasi dari atas.Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-masing unit. Regeneran untuk cation adalah HCl dan untuk anion NaOH.Proses regenerasi :1. Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki kation atau anion sampai air keluarannya bersih2. Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air pelan-pelan untuk menghilangkan regeneran dalam resin3. Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk menghilangkan sisa regeneran sebelum operasi.a. Regenerasi kation Regenerasi kation dilakukan dengan cara mengganti kembali ion H+yang telah jenuh dengan merekasikannya dengan H2SO4.

Ada beberapa tahapan yang dilakukan pada proses regenerasi kation :1. Backwashadalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/ menghilangkan deposit kotoran yang menempel di resin.2. Pemberianasamtahap 1 yaitu dengan menginjeksikan H2SO41,75%3. Pemberian asam tahap 2 yaitu dengan menginjeksikan H2SO43,5%4. Pemberianasamtahap 3 yaitu dengan menginjeksikan H2SO45,25%5. Slow rinsedimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di proses.6. Fast rincesama denganslow rinsehanya saja melakukannya dengan debit air yang besar.b. Regenerasi anionRegenerasi resin penukar anion sama dengan regenerasi kation, jika sudah jenuh maka dapat dikembalikan ke keadaan dengan menggunakan alkali. Soda kaustik dipakai sebagai penukar anion dari basa kuat. R - Cl-+ NaOH R OH + NaCl SO4- Na2SO4Sama dengan regenerasi pada kation, pada anion juga terdapat beberapa tahapan. Tahap-tahap yang dilakukan pada proses regenerasi anion :1. Backwashadalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/ menghilangkan deposit kotoran yang menempel di resin.2. Preheat bed3. Caustic injectionyaitu penambahan kaustik dengan cara menginjeksian NaOH 4%.4. Slow rinsedimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di proses.5. Fast rincesama denganslow rinsehanya saja melakukannya dengan debit air yang besar.Selama proses regenerasi, limbah air yang dihasilkan ditampung pada bak penampung regenerasi (neutral basin) untuk dinetralkan sebelum akhirnya dibuang ke sungai.Biasanya regenerasi dilakukan dengan melewatkan regeneran melalui bed resin penukar ion pada arah yang sama dengan air baku yang diolah, proses ini disebut regenerasi co-current. Jika regenerasi co-current (aliran ke bawah) terjadi, lapisan bawah kolom diregenerasi dengan buruk, kecuali jika digunakan regeneran asam atau basa dalam jumlah yang sangat besar.Di sisi lain, jika regenerasi dilakukan counter-current (dengan arah yang berlawanan), lapisan bawah resin yang jenuh lebih efektif diregenerasi. Proses ini terjadi pada pengurangan kebocoran natrium (pada penukar kation) dan silika (pada penukar anion) hingga tingkat pengurangannya sangat rendah selama siklus pertukaran.4. Tahap PembilasanTahap 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, danb. 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.5. Penghilangan Gas (Deaerator)Penghilangan gas dilakukan sebelum air keluaran kolom kation diolah di kolom resin penukar anion dimaksudkan untuk mengurangi beban pertukaran pada kolom penukar anion, yang berarti juga mengurangi penggunaan larutan regenerasi. Air yang diolah di kolom degasifier mengandung karbon dioksida yang ekivalen dengan alkalinitas bikarbonat ditambah dengan jumlah karbon dioksida yang larut dalam air tersebut. Kandungan CO2 dalam air menggunakan udara yang dihembuskan oleh blower atau secara vakum .Pemakaian kolom degasified dapat mengurangi kandungan karbon dioksida menjadi 5 mg/l.

2.7Baku Mutu Air1. Air Umpan Boiler Air umpan boiler merupakan air yang digunakan untuk menghasilkan steam. Pada penanganan air umpan boiler perlu diperhatikan kandungan air yang dapat menyebabkan korosi dan zat-zat yang menyebabkan terjadinya kesadahan. Larutan asam dan gas-gas terlarut di dalam air yang dapat menyebabkan korosi diantaranya adalah H2S, O2, dan CO. Korosi juga dapat terjadi karena adanya kontak dengaan udara luar. Sedangkan kesadahan disebabkan oleh ion-ion, seperti: Ca2+, Mg2+, SO42- dan CO32-. Persyaratan kualitas air umpan boiler dapat dilihat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Persyaratan kualitas air umpan boilerNoParameterSatuanBatas Konsentrasi

1pH8,2 8,5

2TDSPpm4000

3P. AlkalinityPpm250 500

4M. AlkalinityPpm< 2

5Besi (Fe)Ppm10

6SilikaPpm100

7Fosfatppm30 60

[Sumber:Soeswanto, 2000]2. Air Domestik Air domestik digunakan untuk kebutuhan air minum, laboratorium, kantor dan perumahan.Perhitungan jumlah kebutuhan air domestik ini adalah tergantung pada berapa jumlah orang yang terdapat di perkantoran, laboratorium, dan perumahan tersebut. Pada Tabel 1.2 terdapat beberapa standar baku mutu air bersih dari PERMENKES NO. 907/MENKES/SK/VII/2002.Tabel 2.2 Karakteristik Baku Mutu Air BersihNoParameter AnalisisSatuanBaku Mutu

1.Sifat Fisika

Zat Padat Terlarut (TDS)mg/L1000

Zat Padat Tersuspensi (TSS)mg/L1000

KekeruhanNTU5

TemperaturCSuhu udara, 3C

WarnaTCU15

Daya hantar listrikS/cm-

2.Sifat Kimia

Besi (Fe)mg/L0,3

Fluorida (F)mg/L1,5

Kesadahan (CaCO3)mg/L500

Klorida (Cl)mg/L250

Mangan (Mn)mg/L0,1

Natrium (Na)mg/L200

Nitrat (sebagai NO3)mg/L50

Nitrit (sebagai NO2)mg/L3

pH-6,5-8,5

Sulfat (SO4)mg/L250

Kalium (K)mg/L-

Tembaga (Cu)mg/L2

Kromium IV (Cr)mg/L0,05

Arsen (As)mg/L0,01

Air Raksa (Hg)1

3.Sifat Kimia Organik

Zat organik (KMnO4)mg/L36,63

[Sumber: Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Riau, 2006]3. Air pendingin Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin, karena dapat diperoleh dengan mudah, serta murah dalam pengaturan dan pengolahan, dan dapat menyerap panas per satuan massa yang tinggi. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada air pendingin, diantaranya kesadahan (hardness) yang dapat menyebabkan kerak pada alat dan oksigen terlarut yang dapat menyebabkan korosi.

BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan3.1.1 Alata. Tabung kolom berisi resin penukar kationb. Pipet tetesc. Buret, klep, dan statipd. Gelas ukur 100 mle. Corongf. Spatulag. Batang pengaduk h. Erlenmeyer 100 mli. Stopwatchj. Conductivity meterk. pH meterl. Aluminium foilm. Botol air mineral

3.1.2 Bahan a. Sampel air gambutb. Resin penukar kation dan anionc. NH4Cl 1 Md. NH4OH 1 Me. Indikator EBTf. Garam natrium EDTA

3.2 Prosedur kerja yang dilakukan3.2.1 Pemeriksaan AlatAlat dipastikan sedemikian sehingga aliran air dapat mengalir, mudah diamati, dan mudah dioperasikan. Konstruksi kolom resin, konstruksi metode pengikatan kesadahan dengan sistem batch atau kontinu menggunakan kolom glass dengan diameter 10 cm dan panjang kolom 50 cm.

3.2.2 Pemeriksaan SampelSampel diambil dari salah satu sumber air. Pemeriksaan dilakukan pada sampel sebelum dialirkan kedalam kolom penukar ion terhadap kesadahan total dan kesadahan Ca2+, Mg2+, dan Cl-, pemeriksaan dilakukan dengan cara titrasi menggunakan EDTA, serta konduktivitas dengan alat conductivity meter.

3.2.3 Pelaksanaan Sistem Penukar Ion Termasuk Menggunakan Parameter yang DiperlukanPercobaan dimulai setelah persiapan selesai. Kemudian dilanjutkan dengan mengalirkan sampel air melalui kolom penukar ion. Setelah itu pemeriksaan kesadahan total, kesadahan Ca2+, Mg2+, dan Cl- dan konduktivitas dilakukan.Variasi perlakuan terhadap:a. Perbedaan sumber sampelb. Perbedan pola aliran (aliran batch dan kontinu)

3.2.4 Pengujian Kesadahan Total dengan Titrasi Kompleksometria. Sampel air dari sumber dipipet masing-masing 10 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 ml.b. Tambahkan 1 ml larutan buffer amonia-ammonium klorida.c. Tambahkan 1 tetes indikator Ericrom Black T (EBT).d. Titrasi dengan larutan EDTA 0,01 M sampai timbul perubahan wana biru.e. Hitung kadar kesadahan total dengan rumus:

3.2.5 Pengukuran Daya Hantar dengan Conductivity Metera. Sampel air dari beberapa sumber dipipet masing-masing 100 ml dan dimasukkan ke dalam gelas kimia 100 ml.b. Ukur hantaran larutan sampel dengan mencelupkan elektroda konduktometri ke dalam sampel tersebut.c. Biarkan beberapa saat sampai angka yang tertera pada Conductivity Meter berhenti berubah atau keluar kata steady.d. Baca angka yang tertera pada Conductivity Meter sebagai nilai konduktivitas larutan sampel tersebut.e. Setelah pengukuran hantaran sampel yang pertama, elektroda konduktometri dicuci dengan aquades dan dibersihkan menggunakan tissu sebelum dicelupkan ke dalam sampel berikutnya.

3.3 Gambar Alat

Anion ColumnCation Column

Flow Meter

Water Tank

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

Menurut Kusnaedi pada tahun 2006, air gambut adalah air permukaan yang banyak terdapat di daerah berawa maupun dataran rendah terutama di Sumatera dan Kalimantan, yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:1. Intensitas warna yang tinggi (berwarna merah kecoklatan)2. Memiliki pH yang rendah3. Kandungan zat organik yang tinggi4. Kekeruhan dan kandungan partikel tersuspensi yang rendah5. Kandungan kation yang rendahPada praktikum ini, sampel air yang digunakan berasal dari daerah kawasan Universitas Riau (UR), Pekanbaru, Riau. Air yang diperoleh memiliki ciri-ciri fisik sebagai berikut: air berwarna putih sedikit kekuningan dan berbau. Menurut Syarfi pada tahun 2007, Warna coklat kemerahan pada air gambut disebabkan oleh tingginya kandungan zat organik (bahan humus) terlarut terutama dalam bentuk asam humus dan turunannya. Asam humus tersebut berasal dari dekomposisi bahan organik seperti daun, pohon atau kayu dengan berbagai tingkat dekomposisi, namun secara umum telah mencapai dekomposisi yang stabil Dalam berbagai kasus, warna akan semakin tinggi karena disebabkan oleh adanya logam besi yang terikat oleh asam-asam organik yang terlarut dalam air tersebut. Sehingga berdasarkan pernyataan di atas, dapat disimpulkan bahwa air yang terdapat didaerah Universitas Riau memiliki kandungan zat organik yang rendah.Pada praktikum ini, akan dilakukan pengolahan air dengan menggunakan metode ion exchange. Ion exchange merupakan salah satu metode penghilangan kadar mineral dalam air dengan menggunakan resin yang dapat mempertukarkan ionnya dengan ion yang terdapat didalam air. Praktikum ini bertujuan untuk menentukan Total Dissolved Solid (TDS), menentukan kesadahan total dengan menggunakan metode titrasi kompleksometri, dan menghitung konduktivitas dengan mengunakan conductivity meter. Variabel berubah pada percobaan ini yaitu waktu pengambilan sampel selama 15, 30, dan 45 menit.

4.1 Konduktivitas ListrikKonduktivitas listrik merupakan ukuran tingkat kekuatan suatu larutan agar dapat menghantarkan listrik. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan besarnya konduktivitas, sedang konduktivitas sendiri tidak dapat digunakan untuk ukuran suatu larutan.Ukuran yang lebih spesifik yaitu konduktivitas molar (m). Dalam praktikum ini penentuan konduktivitas ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi zat pengotor yang ada di dalam air tersebut, karena dalam air gambut tersebut terdapat kesadahan tetap yaitu ion elektrolit Ca2+ dan Mg2+. Alat untuk mengukur konduktivitas listrik dinamakan conductivitymeter.

4.2 Debit AirDebit aliran adalah jumlah air yang mengalir dalam satuan volume per waktu. Debit adalah satuan besaran air yang keluar dari Daerah Aliran Sungai (DAS). Satuan debit yang digunakan adalah meter kubir per detik (m3/s). Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu.

4.3 Efektivitas ResinEfektivitas resin adalah kemampuan optimum resin untuk menghilangkan ion ion berbahaya pada air. Efektivitas resin dipengaruhi oleh waktu kontak berarti debit air yang dialirkan ke kolom ion exchange tersebut rendah.

4.4 Total Dissolved Solid (TDS)Total zat padat terlarut (Total Dissolved Solid, sering disingkat dengan TDS) adalah suatu ukuran kandungan kombinasi dari semua zat-zat anorganik dan organik yang terdapat di dalam suatu cairan sebagai: molekul, yang terionkan atau bentuk mikrogranula (sol koloida) yang terperangkap. Secara umum definisi operasionalnya adalah bahwa zat padat harus cukup kecil untuk lolos dari penyaringan melalui saringan berukuran 2 m (mikrometer). Total zat padat terlarut secara normal hanya dibahas untuk sistem air tawar, karena salinitas meliputi sebagian dari ion-ion yang merupakan definisi dari TDS. Aplikasi dasar dari TDS ialah studi mengenai mutu air untuk aliran, sungai, dan danau, meskipun TDS secara umum tidak dianggap sebagai suatu zat cemar yang utama (misalnya, TDS tidak dianggap terkait dengan efek kesehatan) TDS digunakan sebagai satu petunjuk estetika karakteristik air minum dan sebagai suatu indikator agregat dari adanya pengukuran yang luas kontaminan-kontaminan zat kimia. Pada praktikum ini dilakukan pengukuran TDS dengan menggunakan TDS meter.

4.5 Hubungan Waktu Kontak Dengan Efektivitas Penyisihan KesadahanSebelum suatu air dapat digunakan oleh suatu industri, maka air tersebut harus dilakukan analisa awal untuk mengetahui kandungan apa saja yang terdapat didalam air tersebut. Dari data kandungan air tersebut, kita dapat menentukan jenis proses pengolahan air yang diperlukan. Sebagai contohnya, sebelum air digunakan oleh suatu industri untuk proses-proses yang melibatkan perpindahan panas, kesadahannya harus dihilangkan. Hal ini dikarenakan ion-ion yang terdapat dalam air seperti Ca2+ dan Mg2+ dan lain-lain yang dapat menyebabkan terbentuknya kerak.Salah satu proses pengolahan air yang dapat dilakukan yaitu proses ion exchange. Ion exchange memiliki resin-resin yang dapat mempertukarkan ion-ion yang dimiliki dengan ion yang terdapat dalam air.Tingkat efektivitas resin dipengaruhi oleh waktu tinggal. Semakin tinggi efektivitas resin, maka semakin banyak ion-ion yang berbahaya dalam air terseebut dapat disisihkan oleh resin, karena terjadi pertukaran ion antara resin dan air tersebut. Hasil pengamatan praktikum ini tentang hubungan antara waktu proses dengan efektivitas penyisihan kesadahan total dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Kesadahan Total Pada Berbagai Waktu Proses Waktu Proses (menit)Volume sampel(ml)Volume EDTA(ml)Konsentrasi Kesadahan inlet(ppm)Konsentrasi rata-rata kesadahan outlet(ppm)Efektivitas rata-rata resin(%)

15504,32028657,42

30501,02022090,1

45500,2202498,02

Gambar 4.1 Hubungan Waktu Proses Dengan Efektivitas Resin Pada Kesadahan TotalGrafik diatas menunjukan hubungan antara waktu proses dengan efektivitas. Pada waktu proses selama 15 menit memberikan efektivitas resin sebesar 57,42%, pada waktu proses selama 30 menit memberikan efektivitas resin sebesar 90,1%, dan pada waktu proses selama 30 menit memberikan efektivitas resin sebesar 98,02%.Hasil percobaan yang dilakukan ternyata sesuai dengan percobaan yang dilakukan oleh Utami (2002) yang mendapatkan bahwa efektivitas penukaran ion pada ion exchanger akan meningkat seiring dengan bertambahnya waktu.Hal ini dikarenakan semakin lama waktu proses yang diberikan maka kontak yang terjadi antara partikel resin dengan ion Ca+2 dan Mg+2 semakin lama, sehingga ion Ca+2 dan Mg+2 yang dipertukarkan dengan ion Na+ yang terdapat dalam resin semakin banyak. Ion Ca+2 dan Mg+2 yang dipertukarkan akan menggantikan posisi logam Na+ dalam resin. Seperti pada reaksi dibawah ini:2R-Na + Ca+2 R2-Ca+2 + 2Na+2R-Na + Mg+2 R2-Mg+2 + 2Na+

4.6 Hubungan Waktu Proses Dengan Efektivitas Penyisihan KonduktivitasKonduktivitas listrik merupakan ukuran kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik. Air dapat menghantarkan listrik karena pada kesadahan total terkandung ion-ion elektrolit yang banyak seperti Ca2+, Mg2+, Fe, Si, Zn, Hg, dan lain-lain.Semakin banyak ion-ion yang terkandung pada air tersebut maka semakin besar nilai hantaran atau konduktivitasnya dimana alat yang digunakan berupa conductivity meter. Hubungan dari efektivitas penyisihan konduktivitas dengan waktu proses dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Konduktivitas Air Pada Berbagai Waktu ProsesWaktu Proses(menit)Konduktivitas Inlet(S)Konduktivitas Outlet (S)Efektivitas(%)

15144,796,233,52

30144,794,434,76

45144,789,138,42

Gambar 4.2 Hubungan Antara Waktu Proses Dengan Efektivitas KonduktivitasGrafik diatas menunjukkan hubungan antara waktu proses dengan efektivitas konduktivitas. Pada waktu proses 15 menit efektivitas konduktivitas sebesar 33,52%, pada waktu proses 30 menit efektivitas konduktivitas sebesar 34,76%, dan pada waktu proses 45 menit efektivitas konduktivitas sebesar 38,42%. Hasil yang diperoleh sesuai dengan teori bahwa semakin lama waktu proses maka efektivitas akan semakin besar. Namun jika dilihat dari hasil percobaan, ternyata efektivitas resin untuk menyisihkan kesadahan lebih besar dibandingkan dengan efektivitas resin untuk menyisihkan konduktivitas.Hal ini disebabkan karena resin hanya dapat menghilangkan ion Ca2+ dan Mg2+, sedangkan pada konduktivitas yang diukur adalah semua ion-ion yang dapat menghantarkan listrik karena terionisasi. Pada titrasi kompleksometri ion yang dapat diukur konsentrasinya adalah ion-ion Ca2+ dan Mg2+ tetapi pada konduktivitas, semua ion dalam air dapat diukur dengan alat konduktivitas tersebut. Oleh sebab itu dapat dikatakan bahwa efektivitas resin pada penyisihan kesadahan lebih besar dari efektivitas dari penyisihan konduktivitas.Pada ketiga waktu proses tersebut didapatkan efektivitas penyisihan konduktivitas yang tidak melebihi 60%. Penyisihan ini masih tergolong rendah sehingga diperlukan suatu solusi baru untuk meningkatkan efektivitas penyisihan konduktivitas. Salah satu cara untuk meningkatkan efektivitas penyisihan konduktivitas yaitu dengan memperpanjang kolom ion exchanger maupun dengan menambah jumlah resin yang digunakan. Hal ini telah dibuktikan dengan penelitian yang dilakukan oleh Marsidi (2002). Marsidi mendapatkan bahwa efektivitas penyisihan akan meningkat bila jumlah resin yang digunakan ditambah.

4.7 Hubungan Antara Waktu Proses Dengan Efektivitas Penyisihan TDSWaktu proses dapat mempengaruhi efektivitas penyisihan TDS, semakin lama waktu proses maka efektivitas penyisihan TDS juga semakin besar. Hal ini dikarenakan semakin besar waktu tinggal air, maka waktu kontak antara resin dengan air semakin besar sehingga kadar TDS yang dapat disisihkan juga semakin besar. Namun efektivitas penyisihan TDS akan lebih kecil dari efektivitas resin untuk menyisihkan kesadahan. Hal ini disebabkan oleh resin hanya menukarkan ion Ca dan Mg pada air tetapi resin tidak dapat menukarkan padatan terlarut pada air. Hubungan antara waktu proses dengan efektivitas penyisihan TDS dapat dilihat pada Tabel 4.3 dibawah ini.Tabel 4.3 TDS Air Pada Berbagai Waktu ProsesWaktu Proses (menit)TDS Inlet(mg/l)TDS Outlet (mg/l)Efektivitas(%)

15614526,23

30614427,87

45614231,15

Gambar 4.3 Hubungan Antara Waktu Proses Dengan Penyisihan TDSGambar 4.3 menunjukan hubungan antara waktu proses dengan efektivitas penyisihan TDS dimana pada waktu proses 15 menit diperoleh efektivitas sebesar 26,23%, pada waktu proses 30 menit diperoleh efektivitas sebesar 27,87%, dan pada waktu proses 45 menit diperoleh efektivitas sebesar 31,15%.Hasil yang diperoleh sesuai dengan teori bahwa semakin lama waktu proses maka semakin besar efektivitasnya. Karena waktu tinggal yang dimiliki air semakin besar. Namun jika dilihat dari hasil percobaan, ternyata efektivitas resin untuk menyisihkan kesadahan lebih besar dibandingkan dengan efektivitas resin untuk menyisihkan TDS.Hal ini disebabkan karena resin hanya dapat menghilangkan ion Ca2+ dan Mg2+, resin tidak dapat menyisihkan partikel terlarut. Pada ketiga waktu proses tersebut didapatkan efektivitas penyisihan konduktivitas yang tidak melebihi 60%. Penyisihan ini masih tergolong rendah sehingga diperlukan suatu solusi baru untuk meningkatkan efektivitas penyisihan TDS. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan efektivitas penyisihan TDS yaitu dengan memperpanjang kolom ion exchanger maupun dengan menambah jumlah resin yang digunakan. Hal ini terbukti dengan penelitian yang dilakukan oleh Marsidi (2002). Marsidi mendapatkan bahwa efektivitas penyisihan akan meningkat bila jumlah resin yang digunakan ditambah.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan1. Efektivitas penyisihan kesadahan pada percobaan ini melebihi 60% sedangkan efektivitas penyisihan konduktivitas dan TDS tidak melebihi 60%.2. Semakin lama waktu proses, maka efektivitas penyisihan kesadahan, konduktivitas, dan TDS akan semakin besar.3. Penggunaan ion exchanger cocok digunakan untuk menyisihkan kandungan Ca+2 dan Mg+2.4. Untuk menghilangkan TDS dan konduktivitas, penggunaan ion exchanger kurang tepat karena hanya memiliki efektivitas penyisihan di bawah 60%.

5.2 Saran1. Diperlukan ketelitian dalam melakukan proses titrasi.2. Larutan penitrasi EDTA harus dibuat seakurat mungkin karena dapat mempengaruhi hasil.

DAFTAR PUSTAKA

Banurea, I. 2008. Penentuan Kadar Kesadahan Total Air Baku dan Air Bersih Dengan Titrasi Kompleksometri di PT Inalum Kuala Tanjung. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/13928/1/09E00336.pdf. diakses 2 November 2014.

Chang,Li-Yang.1993.Hazardous Waste Source Reduction Study With Treated Groundwater Recycling.California:Departement of Chemical Engineering University of California.

Dimas, S. 2012. Definisi Air. http://definisimu.blogspot.com/2012/07/definisi-air.html. diakses 2 November 2014.

Hikmat. 2013. Pengertian dan manfaat air. http://hikmat.web.id/biologi-klas-xi/pengertian-air/. Diakses 2 November 2014.

Lee, S. 2006. Encyclopedia of Chemical Processing. New York : Taylor and Francis.

Lestari, D. 2007. Karakteristik Kinerja Resin Penukar Ion pada Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01) RSG-GAS. Tangerang : Pusat Reaktor Serba Guna-BATAN.

Marsidi, R. 2002. Zeolit Untuk Mengurangi Kesadahan Air. Pusat Pengkajian dan Pererapan Teknologi Lingkungan.

Martono, M. Ikhsan. 2009. Prinsip Penentuan Kapasitas Resin Sistem Demineralisasi Air. Jakarta Utara : CV. Formasi Tangguh.

Saputra, B. 2012. 5 Macam Sumber Air. http://www.artikellingkunganhidup.com/ 5-macam-sumber-air.html. diakses 2 November 2014.

Setiadi,T. 2007. Pengolahan dan Penyediaan Air. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Utami, 1. 2002. Kajian Selektivitas Ion Pb+2 Dan Cr+3 Pada Proses Pertukaran Ion. Universitas Diponegoro Semarang: Semarang.

Venkateswarlu,K.S.1996. Industrial and Power Station Water Treatment. New Delhi:New Age International.

LAMPIRAN ADATA PERHITUNGAN

1. Pembuatan Larutan Buffer 50 ml pH 10NH4OH yang dibutuhkan = 28,5 mlNH4Cl yang dibutuhkan = 3,375 gramAquades = 50 ml

2. Pembuatan EDTA 0,01 NMr EDTA = 372,24N EDTA = 0,01Volume aquades = 300 ml

Gram EDTA = 11,1672 gram

3. Perhitungan Debit Aliran Laju Alir I ( Waktu Detensi 15 menit )Volume = 100 mlWaktu = 4,65 sDebit air = 21,5 ml/s

Laju Alir II ( Waktu Detensi 30 menit )Volume = 100 mlWaktu = 3,75 sDebit air = 26,67 ml/s

Laju Alir III ( Waktu Detensi 45 menit )Volume = 100 mlWaktu = 3,13 sDebit air = 31,95 ml/s

4. Perhitungan Efektivitas Konduktivitas sampelKonduktivitas Inlet = 144,7 s Waktu Detensi 15 menitKonduktivitas = 96,2 SEfektivitas penyisihan = = 33,52 %

Waktu Detensi 30 menitKonduktivitas = 94,4 SEfektivitas penyisihan = = 34,76 %

Waktu Detensi 45 menitKonduktivitas = 89,1 SEfektivitas penyisihan = = 38,42 %

5. Perhitungan Efektivitas Kesadahan Sampel Inlet (C1)Volume sampel= 50 mlN EDTA = 0,01 NVolume EDTA = 10,1 mlKesadahan = = = 202 ppm

Waktu Detensi 15 menitVolume sampel= 50 mlN EDTA = 0,01 NVolume EDTA = 4,3 mlKesadahan = = = 86 ppmEfektifitas penyisihan= = 57,42 %

Waktu Detensi 30 menitVolume sampel= 50 mlN EDTA = 0,01 NVolume EDTA = 1,0 mlKesadahan = = = 20 ppmEfektifitas penyisihan= = 90,1 %

Waktu Detensi 45 menitVolume sampel= 50 mlN EDTA = 0,01 NVolume EDTA = 0,2 mlKesadahan = = = 4 ppmEfektifitas penyisihan= = 98,02 %

6. Pengukuran Kadar TDS dengan Menggunakan TDS MeterTDS Sampel = 61 mg/l Waktu Detensi 15 menitNilai TDS= 45 mg/LEfektivitas penyisihan TDS = = 26,23 %

Waktu Detensi 30 menitNilai TDS= 44 mg/LEfektivitas penyisihan TDS = = 27,87 %

Waktu Detensi 45 menitNilai TDS= 42 mg/LEfektivitas penyisihan TDS = = 31,15 %

LAMPIRAN BDOKUMENTASI PERCOBAAN

Gambar B.1. Rangkaian Alat Ion Exchange

Gambar B.2. Larutan Buffer dan EBT

Gambar B.3. Proses Titrasi

Gambar B.4. Pengukuran TDS dan Conductivity

Gambar B.5. Pengukuran pH

Gambar B.6. Larutan Hasil Titrasi

Gambar B.7. Penambahan Indikator EBT