pada molekul netral. Catatan sejarah, Aristoteles ( SM), mengamati bahwa air

Sejarah pertukaran ion sebenarnya sama usianya dengan peradaban manusia itu sendiri, yaitu dimulai pada saat mereka memperhatikan tanah tempatnya berpijak. Gejala pertukaran ion berlangsung di seluruh alam semesta: jauh lebih banyak ion dari pada molekul netral. Catatan sejarah, Aristoteles (384-322 SM), mengamati bahwa air laut ataupun air kotoran, bila dilewatkan melalui lapisan pasir atau batuan, akan menghasilkan air yang layak minum. Kemudian Sir Francis Bacon dengan dua puluh bejananya. Sir Humphry Davy, Lambuschini dan Huxtable mengamati bagaimana tanah menyerap kotoran ternak, dan Fuch melihat lempung tertentu mengeluarkan kalium dan natrium bila diberi perlakuan gamping kapur. Pelan tapi pasti, manusia makin mencoba mengerti.

Abad 19 manusia menapaki arah yang tepat. Berawal dari kerja Spence ( asal York) yang memberi perlakuan amonium sulfat pada kolom pasir-lempung, dan ternyata menghasilkan gips pada eluetnya. Kemudian Thompson dan Way, profesor kimia, melanjutkan penemuan tadi (1850-1854) dan mengamati bahwa tanah dapat mempertukarkan basa : amonium, kalsium dan magnesium.

Tonggak besar berikut setelah Spence-Thompson-Way, ialah pembuatan resin penukar ion organik sintetik, oleh adams-Hol_mes/1935, yang setelah Perang Dunia menjual hak patennya itu ke AS. Penukar ion hasil polikondensasi makin digantikan produk polimerisasi, tahun 1945 D’Alelio menemukan cara pemasukan sulfonat ke

Universitas Sumatera Utara

resin polistirena terikat silang. Begitulah perkembangan iptek pertukaran ion makin cerah, tak ada yang sanggup mencegahnya. Dan sejak akhir Perang Dunia II, bidang penukar ion makin melejit pengembangan serta penerapannya. (Konrad Dorfner, anton. J. Hartomo, 1995).

2.2

Berbagai Resin Penukar ion

Dalam perkembangannya, penukar ion berawal dari bahan anorganik industri, tetapi sekarang kedudukannya diambil alih oleh resin. Berbagai resin itu tersedia dan terus meningkat jumlah serta mutunya. Namun demikian bahan anorganik , karena kuatnya sifat mekanis - termal - kimia serta penyingkapannya atas gejala-gejala dalam tanah, dalam dasawarsa belakangan kembali tampil kokoh. Ada juga penukar ion dekstran, penukar ion basis karbon, penukar ion cair dan sebagainya dengan peluang teknologis hebat. Membran penukar ion pun makin marak piawai. Berbagai jenis penukar ion tersebut antara lain :

2.2.1 Penukar Ion Sintetik Sifatnya berpangkal pada tiga faktor: bahan mentah kerangka/matriks, jembatan pengikatsilang, serta jenis dan jumlah ionnya. Ada yang berjenis kation,


anion, maupun amfoter. Pembuatannya banyak secara polimerisasi, memberikan stabilitas termal dan kimia lebih baik dari pada polikondensasi.

Pada jenis penukar kuat, misalnya stirena bersama divinil benzen (DVB) dipolimerisasi, sedangkan untuk penukar kation asam lemah memakai DVB dan asam akrilat/metakrilat. Resin polikondensasi sering kali tersusun atas fenol dan formaldehida.

2.2.2 Resin Jenis Gel Pada polimerisasi pembentukan kerangka penukar ion, dapat diperoleh gel, suatu jalinan seragam elastik berkandungan pelarut. Bila pembentuk ikat silangnya relatif sedikit, ia akan mekar hebat dalam pelarut (dan kuat mekanisnya juga terpengaruh). Pengertian porositasnya bersifat terpendam atau laten.

2.2.3 Resin Makropori (makroretikuler) Pada polimerisasinya digunakan pelarut, maka struktur matriksnya berpori, berpermukaan luas, dapat disulfonasi banyak, lebih tahan kejutan osmotik. Ukuran pori dapat beratus nanometer dengan luas permukaan beratus meter persegi tiap gram. Karena porositas internal besar, perbedaan penukaran dalam pelarut mengutub dan nirkutub kecil, kurang mengerut saat kering, dan lebih tahan oksidasi. Molekul


besarpun lebih mudah menembus. Ekonomi jenis makropori dibatasi kapasitas kecil dan lebih mahalnya regenerasi, namu jenis ini sangat memadai untuk tujuan katalitik.

2.2.4 Resin Isopori Penukar ion ini berstruktur pori serta ikat silang diubah sehingga ukuran pori seragam. Pengikatsilangan agak melambat tetapi seragam, kapasitas lebih besar, regenerasi lebih efisien, biaya kinerja murah. Juga sesuai sebagai penukar anion untuk membuang silikat dari larutan.

Penyidikan atas pilihan penukar ion berdasarkan porositas dapat sesuai monomer yang dipakai, porositasnya merupakan fungsi kapasitas penahan air bentuk khloridanya, serta gugus ionogeniknya. Dapat pula pilihan berdasarkan bentuk dan ukuran partikel resinnya. Resin hasil proses polimerisasi biasanya jenis bulat, sedangkan yang kondensasi berjenis bubuk tak teratur. Bentuk bead lazim dijumpai tetapi yang granul berpermukaan serta rongga kolom lebih besar. Sementara itu disesuaikan maksud penggunaanya.

2.2.5 Penukar Ion ”jangat” Resin sintetik dapat dibuat dalam bentuk selain bead dan granul, yaitu film, serat, kain, pipa, busa, plat dsb. Bagi keperluan khromatografi khusus, dibuat resin pelikuler (jangat) yang terdiri atas lapis tipis yang tertaut dalam bead gelas. Dengan


demikian, bahan tahan tekanan tinggi dan penukar ionnya berkinerja kinetik cepat dan pemisahannya cepat. Pembuatannya tidak sukar dan ukuran bead gelasnya sekitar 50 mikron.

2.2.6 Resin Penukar Ionogenik Parsial Walau gagasan pertamanya sudah terlontar sejak 1952 (D.K Hale) namun pengembangan khromatografi penukar ion baru berarti pada tahun 1969 (Skafi & Lieser) yakni dalam resin tersulfonasi basis kopolimer S-DVB ikat silang, sehingga difusi partikel ditekan dan kesetimbangan tercapai cepat. Kemudian dikembangkan jenis makropori tersulfonasi parsial, yang stabil, dimana kandungan cairan sama tak tergantung jenisnya, dan yang sesuai untuk khromatografi aliran-bertekanan moderen. Khromatografi ion berkembang seiring dengan terciptanya resin berkapasitas penukar kation amat rendah (ikat silang 2%). Suhu dan waktu sulfonasi mempengaruhi kapasitas bahan, dan dengan optimisasinya dengan kandungan DVB resin maka kinerjanya terjamin. Efisiensi khromatografi penukar ion ditingkatkan dengan menambah panjang jejak ion ke daerah serapan (sorpsi). Caranya dengan memperkecil ukuran granul, menggunakan penukar ion lapisan permukaan dan penukar berpori difusi cepat, akibat kecilnya ukuran mikro granul penyerap (nirgerak oleh pengikat) serta besarnya pori.


2.2.7 Penukar Kation Asam Kuat Jenis Sulfonat Jenis penukar kation sulfonat bermatriks stirena-DVB (ikat silang) penting karena dalam industri digunakan untuk penghilangan kesadahan air. Produksinya tidak sederhana, termasuk persyarat bead sempurna tanpa retakan. Pembuatan reaksi sulfonasi menghasilkan ion hidrogen sebagai ion lawan. Dengan perlakuan larutan NaOH, penukar ion diubah menjadi bentuk Na + . Pengubahan ini harus sempurna, sebab sisa ion hidrogen didalamnya memicu kororsi.

2.2.8 Penukar Kation Asam Lemah Jenis Karboksilat. Gugus karboksilatnya terdiri atas komponen kopolimer, yakni asam akrilat/metakrilat yang terikat silang – DVB. Karena selektif ion kalsium dan magnesium, regenerasinya memakai NaCl tidak efektif. Penukar ini sesuai untuk menghilangkan kation dari larutan basa atau memecah garam alkali lemah, kation bervalensi banyak. Dengan mengubah struktur, ia dapat memecah garam kalium dan natrium pula. Jenis akrilat lebih asam kuat daripada metakrilat, maka bermanfaat bagi perlakuan air terutama pengurangan alkalinitas. 2.2.9 Penukar Kation Berarsen dan Fosfor Walaupun jenis ini tak terlalu banyak terapan industrinya, katakan yang bergugus asam fosfonat, forfonit, fosfinat, fosfat, lagipula memang agak mahal, namun ada pemakaian penting yakni pada pemisahan unsur tanah jarang.


2.2.10 Penukar Kation Jamak Fungsi Penukar kation berion banyak ini bergugus ionik yang berbeda dua atau lebih namun muatannya sama (misal sulfonat dan karboksilat). Penjelasan atasnya lebih bernuansa akademik daripada komersial, walaupun Rusia memproduksinya untuk penggunaan khusus (Kation KBU-1).

2.2.11 Penukar Anion Amonium Kuartener Basa Kuat Penukar ion ini dibuat dengan cara khlorometilasi kopolimer S-DVB lalu diubah dengan amina tersier. Produknya amat stabil dan berkapasitas besar, bahkan karena berupa basa kuat maka dapat bertukar silika dan karbonat. Jenis ini mudah diubah (regenerasi) dari khlorida menjadi hidroksida memakai NaOH, tetapi agak sukar dengan Na 2 CO 3 dan nyaris mustahil memakai amonia. Resin jenis ini baik untuk terapan suhu tinggi (panas). Dikenal pula yang bermatriks akrilamida yang setidaknya sama hebat dengan jenis tersebut.

2.2.12 Penukar Anion Jenis Amino Resin jenis ini sangat beraneka ragam produk, komposisi dan sifatnya. Gugus ionorganiknya dapat berupa amina primer, sekunder maupun tersier (yang terakhir itu polifungsi). Penukar ion basa lemah klasik, hanya mampu bertukar anion kuat semisal HCl dan H

2

SO 4 namun tidak dengan SiO 32 − atau HCO 3− . Namun penukar begini


dapat diubah kebentuk hidroksil oleh basa lemah. Produk komersial bentuk khloridanya mudah terhidrolisis dan gugus ionogenik basa lemah tak bertukar dengan anion garam netral.

2.2.13 Penukar Anion Jenis Piridin Polimer berjenis gel bergugus aktif piridin merupakan penukar anion basa lemah. Bahan demikian tahan kimia, termal dan radiasi, juga bagus ciri kinetiknya. Penukar anion poli (vinil piridin) makropori lebih stabil mekanik dan osmotik, sifat kinetiknya lebih baik daripada yang gel. Jenis polifungsi baik sebagai penyerap ekstraktif logam molibdenum, wolfram, emas dsb (kapasitas tinggi dan tahan kimia) serta selaku katalis. Resin bergugus piridin dikembangkan bagi tujuan khusus.

Penukar ion dapat berada dalam aneka bentuk khas, dapat diubah-ubah dari satu ke lainnya, sesuai komposisi larutan, perlakuan dan selektivitas yang dikehendaki, menururt masalah dan terapannya. Tetapi sering kali hal itu tak mudah dilakukan, maka pemilihan bentuk terbaik merupakan cara penting yang perlu dilakukan kalangan industri. (Konrad Dorfner, anton. J. Hartomo, 1995).

2.3

Prinsip Resin Penukar Ion


Resin penukar ion dapat digunakan dalam metode pemisahan atau pemekatan dengan menggunakan penukaran kesetaraan. Resin penukar ion merupakan polimer tinggi organik yang mengandung gugus fungsional ionik, resin pada umumnya adalah polimer berupa butiran dengan berbagai ukuran. Butiran-butiran ini ditempatkan dalam tabung glass yang cukup panjang sehingga menghasilkan kolom ion penukar ion yang didalamnya akan terjadi proses penyetaraan.

Penukar ion dapat berupa suatu zat dan penukar itu sendiri adalah zat padat tertentu yang dapat membebaskan ionnya kedalam larutan ataupun menggantikan ion lain dari ion larutan. Berupa butiran, biasa disebut resin yang tidak larut dalam air. Dalam strukturnya, resin ini mempunyai gugus ion yang dapat dipertukarkan. Contoh : pengolahan air dengan penukaran ion untuk produksi uap didalam sebuah ketel uap. Air umumnya mengandung ion kalsium. Karena terjadi penguapan,konsentrasi kapur didalam ketel akan meningkat sehingga menimbulkan kerak. Kerak ini akan menyebabkan pemborosan bahan bakar, karena menghambat panas. Oleh karena itu kadar kapur harus seminimal mungkin. Salah satu caranya adalah dengan penukar ion dengan penukar resin yang mengandung gugus natrium. Air dilewatkan ke dalam tumpukan butiran resin. Dengan resinnya R – Na : R-Na + Ca + + →R-Ca + Na + , Ca + + diair diikat, dan Na + dilepas ke air oleh resin. Na tidak menimbulkan kerak karena garam dari Na umumnya larut dalam air. Lama – lama resinnya akan kenyang dengan


kapur (Ca) sehingga kemampuan penukarannya hilang. Resin perlu diganti, untunglah dalam praktek resin tidak perlu dibuang tetapi bisa dicuci, caranya dengan penukaran ion juga. (http://www.scribd.com/doc/21113137/Artikel- Resin-Penukar-Ion)

Resin penukar ion merupakan salah satu metoda pemisahan menurut perubahan kimia. Resin penukar ion ada dua macam yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Jika disebut resin penukar kation maka kation yang terikat pada resin akan digantikan oleh kation pada larutan yang dilewatkan. Begitupun pada resin penukar anion maka anion yang terikat pada resin akan digantikan oleh anion pada larutan yang dilewatkan. ( Wahono,2007 ).

Dalam pertukaran ion, suatu larutan resin dibiarkan mengalir melewati suatu susunan bahan yang terbuat dari butiran zeolit atau suatu resin pertukaran ion. Ion-ion dalam larutan menjadi terikat pada bahan itu dan kemudian menggeser ion yang sama tandanya. Pertukaran ion digunakan dalam pelunakan ion. Pertukaran ion dalam desalinasi adalah sebagian pasangan dari salah satu proses lain. Resin pertukaran ion organik menunjukkan sifat-sifat yang menguatkan untuk tujuan-tujuan pemisahan. Untuk memisahkan ion sering digunakan resin penukar anion, hal ini disebabkan pada kondisi tertentu ion-ion logam dapat membentuk senyawa komplek anion dengan ciri-


cirinya ion yang bermuatan negatif, dan memiliki pasangan ion yang dapat disumbangkan untuk membentuk ikatan koordinasi yang baik. ( Hiskia, 1994 ).

2.4

Sumber Air

Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan ketel diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis, ini dipengaruhi oleh lingkungan asal mata air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh penduduk atau industi, oleh sebab itu perlakuan pemurnian air harus dilakukan. (Ponten M. Naibaho, 1998)

Sumber air Pabrik kelapa Sawit PTPN II Pagar Merbau adalah air yang berasal dari sungai galang, lebarnya kurang lebih 4 – 5 meter, dengan kedalam air rata – rata 40 cm dimana letak sungai tersebut kurang lebih 1,5 Km dari Pabrik. (PTPN II, 2009)

2.5

Beberapa Parameter Kualitas Air

2.5.1 Derajat Keasaman PH terdiri dari 14 skala merupakan logaritma konsentrasi hydrogen (-log.CH) yang menggambarkan keasaman, alkalinitas air. PH dibawah nilai tujuh diartikan asam, dan diatas tujuh diartikan basa (alkali)


1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14

PH 0 Asam

netral

basa (Ponten M. Naibaho, 1998)

PH merupakan statu faktor yang harus dipertimbangkan mengingat bahwa derajat keasaman dari air akan sangat mempengaruhi aktivitas pengolahan yang akan dilakukan, misalnya dalam melakukan koagulasi kimiawi, desinfeksi, pelunakan air (water softening) dan dalam pencegahan korosi. Yang sangat penting untuk di ketahui yakni bahwa konsentrasi OH − suatu larutan tak akan dapat diturunkan sampai nol, bagaimanapun asamnya larutan, dan bahwa konsentrasi H + tak akan dapat diturunkan sampai nol, bagaimanapun basanya larutan. PH yang lebih kecil dari 6,5 dan lebih besar dari 9,2 akan dapat menyebabkan korosi pada pipa-pipa air. (Sutrisno dan Suciastuti,2002).

2.5.2 Total Disolved Solid (TDS) Total disolved ialah jumlah kesuluruhan zat yang larut dalam air, yang dimasukkan dalam kelompok ini ialah mineral dan garam – garam yang terlarut dalam air, zat tersebut berbentuk kolloid. (Ponten M. Naibaho, 1998)


2.5.3 Kesadahan dan garam Yang dimaksud dengan kesadahan total adalah kesadahan yang disebabkan oleh adaanya ion Ca + + dan Mg + + secara bersama – sama. Ini disebabkan karena kebanyakan kesadahan dalam air alam adalah disebabkan oleh kedua kation tersebut. (Sutrisno dan Suciastuti, 2002) Kehadiran garam kalsium dan magnesium akan menyebabkan kesadahan. Derajat kesadahan air berkolerasi dengan perbandingan antara garam kalsium dan magnesium yang terdapat di dalam air. Garam yang menyebabkan air sadah adalah : -

Kalsium bikarbonat Ca(HCO 3 ) 2

-

Kalsium sulfat CaSO 4

-

Magnesium bikarbonat Mg(HCO 3 ) 2

-

Magnesium sulfat MgSO 4

Air sadah yang disebabkan oleh garam kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat disebut dengan “kesadahan sementara” sedangkan garam sulfat dan kloride sulfat disebut “kesadahan permanen”. (Ponten M. Naibaho, 1998)

Tabel 2.1 Persyaratan air untuk Air umpan boiler


Parameter

Standard

Satuan

pH

7,5 – 9,5

TDS

100 (max)

ppm

Silica

5 (max)

ppm

Hardness

10 (max)

ppm

Total Alkali

20

ppm

( PTPN II, 2009)

2.6

Penyediaan Air (Water Suplay)

Yang dimaksud dengan Water Suplay adalah penyediaan air dengan jumlah yang mencukupi untuk keperluan pabrik dan domestik (Rumah Tangga) dengan mutu yang sesuai norma yang ditentukan. Proses pemurnian dilakukan dengan jalan penambahan bahan kimia tertentu yakni Aluminium Sulphat dan Soda Abu (Soda ash), dengan tujuan mengumpulkan kotoran – kotoran yang terkandung dalam air dan mudah dipisahkan.

2.6.1 Peralatan yang digunakan dalam penyedian air 2.6.1.1 Pompa Air Sungai (Raw Water Tower)


Pompa ini digunakan untuk memompa air dari sungai (sumber air) ketangki pemisahan endapan / lumpur (Clarifier tank). Pada pipa air masuk kedalam tangki pemisahan Lumpur, dimasukkan bahan kimia dengan tujuan agar percampuran bahan kimia tersebut dengan air lebih homogen , sehingga penggumpalan menjadi lebih cepat. Kapasitas pompa disesuaikan dengan kebutuhan air pabrik dan domestic, sebesar kurang lebih 1,5 m 3 / ton TBS dan 150 liter / orang / hari. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam operasi ialah mencegah penumpukan pasir dibawah pipa isap pompa. Pembersihan dan pemeriksaan menyeluruh dilakukan setiap bulan.

2.6.1.2 Pompa Bahan Kimia (Chemical Pump) Pompa ini digunakan untuk memasukkan bahan kimia kedalam pipa air sebelum masuk kedalam tangki pemisah lumpur. Pompa dijalankan secara terus menerus dengan bahan kimia yang telah ditentukan sesuai dengan kondisi air sungai.

2.6.1.3 Tangki Pemisahan Endapan / lumpur (Clarifier Tank) Tangki ini digunakan untuk tempat pengumpulan dan pengeluaran kotoran / lumpur (floc) setela bercampur dengan bahan kimia. Alat ini merupakan tangki yang berbentuk kerucut, yang berguna agar air berputar dan membentuk gaya sentrifugasi. Floc – floc yang diberi bahan kimia akan terikat satu sama lain sehingga dengan berat jenis lebih tinggi dari berat jenis air floc tersebut akan mengendap. Pada bagian bawah


dipasang kran pembuangan endapan lumpur, dan pada bagian tengah dan atas dipasang pipa dan kran kontrol untuk mengetahui ketinggian endapan dalam tangki. Pembuangan lumpur dilaksanakan apabila tinggi floc clarifier tank mencapai 7,5 cm dari dasar. Biasanya seminggu dua kali. Air yang telah dicampur dengan bahan kimia, masuk dari bagian bawah dengan gaya sentrifugal, sehingga pencampuran bahan kimia lebih sempurna yang mempercepat terjadinya penggumpalan. Gumpalan turun kebagian bawah, dan air yang jernih naik ke permukaan dan turun kealat berikutnya untuk di saring.

2.6.1.4 Bak Reservoir Bak penampung air yang berasal dari clarifier tank, merupakan bak persediaan air yang sudah dijernihkan, berfungsi sebagai bak pengendapan floc yang masi terikut dalam air, kandungan air disini sudah jernih tetapi masi banyak mengandung floc.

2.6.1.5 Penyaring Pasir (Sand Filter) Penyaring pasir dipakai untuk menghilangkan/menyaring endapan yang masih terdapat dalam air setelah tangki pengendapan. Alat ini terdiri dari tabung silinder yang didalamnya berisi pasir kwarsa sebagai alat penyaring. Air dari tangki pemisahan endapan masuk kedalam tangki penyaring pasir bagian atas, dan melalui pasir keluar dari bagian bawah tangki, kotoran / sisa endapan tertahan oleh pasir.


2.6.1.6 Menara Air (Water Tower) Menara air digunakan untuk menimbun dan membagi air keperalatan – keperalatan yang memerlukan air. Pembersihan dan pemeriksaan menyeluruh dilakukan setiap bulan

2.6.1.7 Pompa – pompa Air Alat ini digunakan untuk memompa air yang keluar dari saringan pasir ke menara air. Pemerikasaan dilakukan setiap minggu. Sedangkan untuk persediaan air umpan ketel harus melalui proses demineralisasi dengan maksud memperkecil kandungan bahan mineral dalam air.

2.6.2 Demineralisasi Air dari stasiun penyedian air diproses lebih lanjut oleh stasiun ini, sehingga diperoleh air yang bebas dari mineral/memenuhi syarat air umpan. Air masuk dalam tangki penukar ion positif, dimana logam – logam akan terikut pada resin. Air yang keluar dari tangki penukar ion negatif untuk menghilangkan gugusan sisa asam dan silikat. Air yang telah keluar dari tangki penukar ion disebut air umpan. Resin penukar


ion mempunyai daya tahan tertentu kurang lebih 450 m 3 dan kemudian harus diaktifkan kembali dengan bahan kimia. Resin penukar ion positif dengan asam sulphate (sulphuric acid) dan resin penukar ion negatif dengan soda api ( caustic soda). 2.6.2.1 Penukar Kation Berfungsi untuk mengurangi/menghilangkan kesadah air (Ca + + , Mg + + ) dengan memakai resin pertukaran kation (cation exchanger). Ion ini kalau tidak disingkirkan akan dapat membentuk kerak dalam pipa dan drum boiler. Bila resin telah jenuh dengan ion Ca + + dan Mg + + , maka dilakukan regenerasi dengan memakai H 2 SO 4 agar dapat berfungsi kembali. Karakteristik resin yang digunakan antara lain : Jenis resin

: Amber lite IR – 120

Sifat

: Asam lemah dan asam kuat

Kapasitas

: 1200 L

Temperatur

: 120 o C (Max)

Regenerasi

: H 2 SO 4

Pemakaian

: 120 Kg H 2 SO 4 dilarutkan dalam 600 L air

2.6.2.2 Degisfier


Tangki tempat pemercikan air agar Co 2 mudah terurai dalam air. Reaksi yang terjadi pada cation exchanger selain terbentuk asam kadang – kadang dapat juga berbentuk Co 2 . Zat ini dapat dibuang melalui degisfier (pelepasan gas) dengan jalan menghembuskan udara pada percikan air.

2.6.2.3 Penukar anion Berfungsi untuk mengurangi / menghilangkan kadar silika dalam air (SiO 2 ) dengan memakai resin. Ion silika (SiO 2 ) dapat membentuk garam silika dan membentuk kerak dalam pipa maupun drum boiler. Bila resin telah jenuh dengan SiO 2

, maka dilakukan regenerai dengan memakai NaOH sehingga resin dapat berfungsi

kembali. Karakteristik resin yang digunakan antara lain : Jenis Resin

: Anber lite IRA – 420

Sifat

: Basa lemah dan basa kuat

Kapasitas

: 800 L

Temperatur

: 60 o C

Regenerasi

: NaOH

Pemakain

: 75 Kg NaOH dilarutkan dalam 1500 L air

Tabel 2.2 Cara Regenerasi Tanki Kation


Langkah / fungsi

Kecepatan Aliran * (GPM)

Waktu (Menit)

Back Wash

60

10

Pemberian Asam dan Basa

0,38

18,5

Pencucian Awal

16

10

Pencucian Akhir

65

10

Bekerja / Berjalan Kembali

63

-

*) Gallon per menit (1 Gallon = 15 liter)

2.6.1.8 Tangki Air Umpan (Feed Water Tank) Tangki air umpan dipakai untuk penimbunan air umpan ketel dan uap. Kapasitas tangki dibuat sedemikian rupa sehingga mencapai kebutuhan ketel uap selama waktu regenerasi (kurang lebih 4 jam). Air dalam tangki umpan dipanasi dengan uap injeksi sampai suhu 60-70 o C guna mempermudah pelepas gas pada alat selanjutnya. ( PTPN II, 2009)

2.7

Pengolahan Air Secara Umum


Air merupakan kebutuhan vital bagi sebuah PKS karena sebagian besar proses pengolahan memerlukan air. Air yang digunakan harus memenuhi syarat – syarat tertentu, seperti kesadahan dan kadar silika. Jika kurang memenuhi syarat, air harus diolah sebelum digunakan. Umumnya, air yang diperoleh dari sumbernya, seperti air hujan, air sungai, air sumur bor, dan lain – lain belum memenuhi persyaratan tekhnis untuk keperluan PKS dan persyaratan higienis untuk keperluan air minum.

Pengolahan air untuk kebutuhan PKS dimulai dari penampungan air hingga berbagai sumber pada sebuah waduk. Kemudian, air dari waduk dipompa ke tangki pengendapan (clarifier tank). Sebelum sampai ketangki pengendapan, bahan kimia (soda ash dan allum) ditambahkan kedalam air untuk mempercepat pengendapan partikel-partikel padat yang terdapat dalam air. Setelah itu, air dikirim ke bak pengen dapan (watter satling basin) untuk mendapatkan pengendapan lebih lanjut. Air dari bak pengendapan selanjutnya disaring dengan saringan bertekanan yang di sebut sand filter untuk zat tersuspensi. Air hasil penyaringan di sand filter dikirim kemenara air (water tower) dan siap untuk diolah sesuai keperluan atau untuk memenuhi syaratsyarat teknis maupun higienis.

Untuk keperluan air minum, air hasil penyaringan perlu dilakukan proses sterilisasi untuk membersihkan air dari kuman – kuman. Proses pembasmian kuman –


kuman biasa disebut dengan klorinisasi karena pada umumnya digunakan senyawa chlor, misalnya kaporit (CaOCl 2 ). Dengan penambahan kaporit, protoplasma dari bakteri akan teroksidasi sehingga bakteri mati. Selain mengoksidasi protoplasma, senyawa chlor juga mengabsorbsi senyawa organik yang terdapat dalam air. Untuk keperluan boiler, diperlukan air yang bebas dari kandungan mineral atau mendekati murni (kadar silika dan hardness rendah). Silika menyebabkan kerak – kerak pada pipa – pipa boiler sehingga efisiensi boiler menurun. Unsur – nsur kesadahan (seperti Mg, Ca, dan lain – lain) menyebabkan erosi pada sudu – sudu turbin. Dengan demikian, diperlukan proses pelunakan air, yaitu demineralisasi atau softener untuk menghilangkan unsur – unsur perusak tersebut. Pemilihan metode tergantung pada kondisi air yang tersedia di water teatment. Proses demineralisasi bertujuan untuk mengurangi kesadahan, silika, dan TDS (total disolved solid); sedangkan softener bertujuan untuk mengurangi kesadahan (total hardness). (Iyung Pahan, 2008) 2.7.1 External Treatment 2.7.1.1 Pengendapan Awal Boiler yang canggih, menginginkan perlakuan yang efisien dalam water treatment bahkan harus lebih lengkap dibandingkan dengan boiler lama. Teknologi canggih telah diterapkan dengan berbagai cara baru sedangkan perlakuan lama tidak sesuai lagi. Keberhasilan dalam pengoprasian boiler tergantung pada kondisi air


umpan boiler. Apabila pengadaan air tidak dapat disesuaikan dengan persyaratan air boiler, maka perlu ditingkatkan usaha pemurnian air dengan external treatment. Air baku yang diperoleh dari sumber, sebelum diolah perlu dibebaskan dari partikel – partikel berat seperti pasir, tanah dan lumpur. Tujuan pengendapan ini ialah memberi kesempatan pada partikel – partikel besar untuk mengendap. Partikel yang lebih halus akan membutuhkan waktu endap yang lebih lama. Pengendapan ini disebut ”plain sedimentation”. Pengendapan umumnya dilakukan pada bak yang terdiri dari bagian : a. Inlet zone, yaitu bagian tempat masuknya air baku, dan pasir yang masuk akan mengendap. b. Settling zone, ialah daerah pengendapan suspensi dan dispersi dan bergerak sesuai dengan aliran air. c. Bottom zone, yang merupakan tempat pengumpulan lumpur dan bahan padatan untuk dibuang d. outlet zone bagian bak tempat mengalirkan air ke unit pengolahan selanjutnya dengan kadar lumpur dan pasir yang telah berkurang. 2.7.1.2 Clarifier Pengendapan awal sering dihubungkan dengan clarifier, yang berbentuk cylinder atau kotak. Tujuannya untuk mengendapkan partikel halus yang tidak dapat diendapkan pada bak sedimentasi. Alat ini bekerja memisahkan partikel berat dengan aliran berputar. Partikel dengan berat jenis < 1 akan bergerak menuju permukaan air


sedangkan partikel dengan berat jenis > 1 akan mengendap kedasar clarifier. Senyawa yang berbentuk kolloidal yang keluar dari bak sedimentasi dapat dipisahkan pada alat clarifier jika air sebelum memasuki clarifier diberikan bahan kimia flokulan. 2.7.1.3 Penambahan flukolan Senyawa yang terlarut dalam air akan menimbulkan kekeruhan (turbidity), yang sulit diendapkan dalam waktu singkat. Senyawa tersebut mudah diendapkan dengan penambahan flukolan seperti aluminium sulfat, aluminiumchlorida, ferro sulfat, copper chlor, dan sodium aluminat, yang pemakaiannya tergantung dari penggunaan air tersebut. Fungsi flokulan yang ditambahkan pada air ialah : a. memeperbesar persingguhan antara partikel halus dan membentuk partikel yang lebih besar sehingga sifat kolloidal larutan menurun. b. perbesaran molekul yang terjadi akan mendorong senyawa tersebut mengendap.

2.7.1.4 Pemisahan kation dan anion dengan pertukaran ion a. pelunakan alat ini berperan untuk menurunkan kesadahn (hardness) air, biasanya menggunakan bahan penukar ion zeolit alam. Pelunakan yang dimaksud ialah mengadsorbsi ion Ca + + , Mg + + dan sedikit logam Fe + + , Mn + + , dan Sr + + dengan reasksi sebagai berikut


Na + -Ze + Ca + +

Ca-Ze + Na +

Pelunakan ini akan lebih sempurna bila air yang akan dimurnikan melalui pemanasan pendahuluan. Pelunakan banyak diterapkan pada pemurnian air yang sedikit mengandung anion silika. b. Demineralize Alat ini merupakan pertukaran kation dan anion yang banyak digunakan pada sumber air yang tidak memenuhi baku mutu air industri. Demineralizer terdiri dari dua jenis yaitu : Penukar Kation, Unit penukar kation mengandung asam kuat dan asam lemah yang terrikat dengan resin sebagai bahan dasar, seperti R-SO 3− , R-PO 3− dan RC 6 H 5 O − Penukar ion berbentuk padatan dengan spesifikasi berikut : i.

Mengandung ion sebagai tempat pertukaran ion.

ii. Tidak larut dalam air. iii. Memiliki pori – pori sebagai tempat keluar masuk ion. iv. Penukar kation memiliki muatan negatif dalam kerangka resin. Apabila resin telah jenuh maka perlu dilakukan regenerasi dengan penambahan Na + , sehingga resin aktif kembali sebgai penukar ion. Penukar anion, Alat ini hampir sama dengan cation exchanger, hanya terdapat perbedaan bahwa alat ini berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air.


Bahan dasarnya adalah resin sebagai tempat pertukaran ion seperti R-NH 3+ , R-H + , dan R-NH 2 -R + . 2.7.2 Internal Treatment Internal tratment digunakan dalam air umpan yang merupakan metode perlindungan boiler dalam proses pembentukan uap. Ada beberapa prinsip didalam perlakuan internal pada air umpan untuk mencapai keberhasilan dengan pemilihan program yang tepat, yaitu jumlah uap yang dihasilkan dari air (%), bentuk boiler dan peralatan operasional yang diperlukan dalam program dan pengawasan. Seluruh program dirancang untuk menghindarkan pembentukan kerak, korosi dan carryover. Ada beberapa hal yang dapat dilakukan 2.7.2.1 Dispersant treatment Dispersant ialah bahan kimia yang digunakan untuk mencegah pengendapan menjadi bentuk dispersi. Boiler harus dibebaskan dari pati dan tanin dapat digunakan untuk maksud tersebut. 2.7.2.2 Siklus carbonat Bahan kimia yang dapat mengendalikan kerak adalah soda abu (Na 2 CO 3 ) yang ditambahkan kedalam boiler. Hal ini membentuk untuk beberapa jenis kualitas air. Siklus karbonat diperlukan dalam boiler sebagai pelunak endapan. Dengan kata lain didalam boiler terjadi pengendapan dari senyawa yang tidak larut dalam bentuk lumpur


2.7.2.3 Gabungan karbonat dan dispersant Langkah untuk memperoleh air umpan yang sesuai untuk boiler adalah menggunakan perlakuan siklus karbonat dengan dispersant

2.7.2.4 Perlakan dengan fosfat Hall, 1930 telah membuat dasar perlakuan dengan pemberian alkali fosfat. Cara ini merupakan garis pola dalam internal treatment selama seperempat abad. Cara ini bertujuan untuk melunakkan air dengan mengendapkan garam kalsium dalam bentuk kalsium fosfat basa dan magnesium hidroksida atau campuran hidroksida silikat kompleks. Lagi pula endapan tersebut tidak cenderung untuk melekat dengan permukaan boiler dan pemakaian sulfat tersebut didasarkan kepada perlakuan siklus karbonat. 2.7.2.5 Gabungan fosfat dan dispersant Langkah ini adalah penggabungan antara standart alkali fosfat dengan dispersant dan merupakan perbaikan yang nyata. Dewasa ini pemakaian beberapa polimer merupakan perbaikan yang sangat aktif digunakan sebagai dispersant dan berkembang sesuai perlakuan sulfat, cara ini telah berkembang dan telah banyak diterapkan. 2.7.2.6 Gabungan polimer


Cara ini banyak diterapkan dalam bentuk kombinasi fosfat dan karbonat. Pemakaian polimer merupakan cara baru yang menunjukkan keefektipan yang cukup baik, bahkan untuk beberapa boiler dalam pengoprasiannya dianjurkan memakai polimer. 2.7.2.7 perlakuan chelant Kemampuan

boiler

telah

ditingkatkan

dengan

segera,

akan

tetapi

sesungguhnya boiler dengan disain baru tidak mungkin dapat berkemampuan tinggi tanpa disyaratkan dengan sistem perlakuan air yang baik. Pemakaian chelant tidak akan mengendapkan hardness akan tetapi membuat stabil, terbentuk kompleks dan tidak membentuk kerak. Chelant polimer seperti oksida besi. Tanah liat dan lainnya yang terbentuk suspensi dapat dikembangkan. 2.7.2.8 Standart perlakuan alkali fosfat dispersant Standart perlakuan dengan alkali fosfat dispersant masih banyak digunakan dalam industri. Untuk pengendalian kerak dan deposit, perlakuan dengan fosfat dalam usaha pengendalian kalsium didalam boiler dalam bentuk hidroksi apatif (Ca 3 (PO 4 )2.2Ca(OH) 2 , sedangkan seluruh magnesium akan terdapat sebagai 3MgO.2SiO 2 O dan magnesium hidroksida (Mg(OH) 2 ). 2.7.2.9 Chelant polymer treatment Perlakuan chelant berbeda dengan internal treatment boiler yang lain dalam 2 hal pokok :


a. Tidak terjadi pengendapan hardness di dalam boiler b. Perlakuan yang lebih mutakhir 2.7.2.10 Pengawasan Alkalinity dan silika Ketidak sesuaian alkalinity yang berarti tidak memperbolehkan kehadiran silika dalam larutan yang memungkinkan terjadinya kerak silika. 2.7.2.11 Kombinasi polymer Kombinasi polymer menggunakan boiler sebagai tempat pelunakan dan pengendapan akan mengendapkan Ca dalam bentuk fosfat, dan juga sebagai karbonat, sedangkan Mg diendapkan sebagai hydorksida atau serpentine. Campuran endapan cenderung membatasi pembentukan kristal. Pengaruh silika tidak begitu banyak yang ditimbulkannya, bila diberikan kombinasi polymer. Keuntungan utama pemakaian kombinasi polymer adalah hasil yang baik, dan memberikan hasil yang berbeda dengan tanpa kimia. (Ponten M. Naibaho, 1998)


pada molekul netral. Catatan sejarah, Aristoteles ( SM), mengamati bahwa air

Recommend Documents