SEMINAR TUGAS AKHIR
PENYISIHAN KESADAHAN DENGAN PROSES KRISTALISASI DALAM REAKTOR TERFLUIDISASI DENGAN MEDIA PASIR OLEH: MYRNA CEICILLIA 3306100095
PENDAHULUAN 1. 2. 3. 4. 5.
Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian
1. Latar Belakang • Kesadahan air tanah di Madura sangat tinggi • Pembangunan jembatan Suramadu memicu perkembangan industri kecil di Madura • Industri kecil di Madura, khususnya kota Pamekasan mulai berkembang • Industri kecil di Pamekasan membutuhkan air rendah kesadahan sebagai air umpan bioler
2. Rumusan Masalah • Bagaimananakah hubungan antara removal kesadahan dengan debit aliran dalam reaktor dan debit resirkulasi? • Variabel manakah yang paling efektif untuk menurunkan kesadahan? • Berapa lama reaktor dapat beroperasi dengan baik? • Apakah effluent yang diperoleh dari hasil pengolahan memenuhi syarat untuk dimanfaatkan sebagai air umpan boiler?
3. Batasan Masalah • Tempat pengambilan sampel asli adalah di Dusun Jambul, Desa Tanjung, Kecamatan Pademawu – Pamekasan. • Penelitian ini menggunakan sampel buatan dengan kadar Ca2+ dan Mg2+ yang disesuaikan dengan sampel asli. • Penelitian akan dilakukan antara bulan Nopember – Desember 2010. • Parameter yang dianalisa adalah: – Calsium (Ca) – Magnesium (Mg)
• Penelitian ini menggunakan skala laboratorium Teknik Lingkungan ITS.
4. Tujuan Penelitian • Mengetahui hubungan antara variabel dependen berupa kadar kesadahan dengan variabel independen yang berupa debit dalam reaktor dan faktor resirkulasi. • Mengetahui variabel yang paling efektif untuk menurunkan kesadahan pada air tanah. • Mengetahui waktu efektif pegoperasian reaktor dan penggantian media. • Mengetahui kelayakan air dari hasil pengolahan untuk dimanfaatkan sebagai air umpan boiler.
5. Manfaat Penelitian • Dapat memudahkan masyarakat Pamekasan untuk mendapatkan air yang rendah kesadahan. • Penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk meningkatkan kualitas air tanah agar dapat dimanfaatkan sebagai air umpan boiler. • Dapat dijadikan dasar untuk penelitian selanjutnya.
TINJAUAN PUSTAKA • Berdasarkan kandungan mineralnya, air sadah dapat dibagi menjadi 2 (dua) golongan yaitu: – Air sadah sementara/temporer – Air sadah tetap/permanen disebut pula kesadahan non karbonat • Berdasarkan kadar kalsium di dalam air, maka tingkat kesadahan air digolongkan menjadi 4 (empat) kelompok yaitu: – Air lunak (soft water) – Air agak sadah (moderately hard water) – Air sadah (hard water) – Air sangat sadah (very hard water)
TINJAUAN PUSTAKA • Metode Menurunkan Kesadahan Air – Pendidihan air Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 Kalsium Kalsium Air Karbon bikarbonat karbonat dioksida – Penambahan kapur mati Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2 H2O Kalsium Kalsium Kalsium Air karbonat hidroksida karbonat (Air sadah) (kapur mati) (tidak larut)
TINJAUAN PUSTAKA – Penambahan soda pencuci + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 CaSO4 Kalsium Natrium Kalsium Sodium sulfat karbonat karbonat sulfat (air sadah) (soda pencuci) (tidak larut) (larut) – Proses pertukaran ion Proses ini meliputi penggunaan resin alami dan resin buatan seperti zeolit. Air sadah dilewatkan melalui kolom yang diisi resin dan ion-ion kalsium dan magnesium dalam air ditukar ion natrium dalam resin.
TINJAUAN PUSTAKA • Kristalisasi – Peristiwa pembentukan partikel-partikel zat padat terlarut dalam suatu fase homogen. – Kristalisasi dari larutan dapat terjadi jika padatan terlarut dalam keadaan berlebih (di luar kesetimbangan), maka sistem akan mencapai kesetimbangan dengan cara mengkristalkan padatan terlarut – Kristal terbentuk melalui 2 langkah, yaitu : 1. nukleasi, pembentukan inti kristal. 2. pertumbuhan kristal
TINJAUAN PUSTAKA • Perhitungan Kebutuhan Pelunak – Perlu diketahui : • Kadar CO2 terlarut dalam air • Kadar HCO3• Kadar Ca2+ • Kadar Mg2+ yang dinyatakan dalam mg/L
TINJAUAN PUSTAKA • Contoh perhitungan konsentrasi molekul Air baku
Data Analisa Ion
Hasil Perhitungan Kadar Molekul Garam
Ca2+
Mg2+
HCO3-
Ca(HCO3)2
mg//L
mg//L
mg//L
mg//L
mg//L
A
200
100
150
150
B
200
100
250
C
200
100
350
Mg(HCO3)2 NaHCO3
CaY2
MgY2
mg//L
mg//L
mg//L
-
-
50
100
200
50
-
-
50
200
150
50
-
-
TINJAUAN PUSTAKA • Perhitungan kebutuhan pelunak: – 1 mg CO2/L memerlukan 1 mg Ca(OH)2 /L – 1 mg Ca(HCO3)2/L memerlukan 1 mg Ca(OH)2/L – 1 mg Mg(HCO3)2 /L memerlukan 2 mg Ca(OH)2/L – 1 mg NaHCO3/L memerlukan 2 mg Ca(OH)2 /L – 1 mg CaY2/L memerlukan 1 mg Ca(OH)2 /L – 1 mg MgY2/L memerlukan 1 mg Ca(OH)2 /L + 1 mg Na2CO3 /L
TINJAUAN PUSTAKA • Untuk mempercepat reaksi yang sempurna, dosis teoritis tersebut ditambah dengan 25 mg Ca(OH)2 /L sebagai CaCO3 dan 50 mg Na2CO3 /L sebagai CaCO3 • Berat masing-masing bahan pelunak dapat dihitung sebagai berikut: – Dosis Ca(OH)2 mg/L = Dosis Ca(OH)2 sebagai CaCO3 × 37/50 – Dosis Na2CO3 mg/L = Dosis Na2CO3 sebagai CaCO3 × 53/50
METODOLOGI PENELITIAN Ide Penelitian Penyisihan Kesadahan Dengan Proses Kristalisasi Dalam Reaktor Terfluidisasi Menggunakan Media Pasir
Studi Literatur
Pengumpulan data
Pemilihan variabel
Persiapan penelitian
Persiapan alat dan bahan
Analisa awal
Reaktor, air sampel, bahan pelunak
Calsium (Ca) ; Magnesium (Mg)
Pelaksanaan penelitian
Pengolahan data Kesimpulan dan Saran
Skema Aliran Air Baku
Q1
Larutan Pelunak
Q2
Resirkulasi Q3 = 0 Q1; 0,5Q1; Q1
Q4 = Q1 + Q2
Q5 Aliran dalam reaktor
METODOLOGI PENELITIAN • Menghitung kecepatan aliran upflow minimum untuk ekspansi media. • Menentukan variasi debit dan waktu detensi yang digunakan untuk pengoperasian reaktor. • Menentukan variasi debit resirkulasi. • Perhitungan kebutuhan bahan untuk pembuatan sampel buatan dan pelunak • Pengoperasian reaktor • Analisa effluent dan efisiensi removal
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Keterangan: Variabel 1 = Q = 12,5 L/dt ; R = 0Q Variable 2 = Q = 12,5 L/dt ; R = 0,5 Q Variable 3 = Q = 12,5 L/dt ; R = Q
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Keterangan: Variabel 4 = Q = 6,25 mL/dt ; R = 0Q Variable 5 = Q = 6,25 mL/dt ; R = 0,5 Q Variable 6 = Q = 6,25m L/dt ; R = Q
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Keterangan: Variabel 7 = Q = 3,13 L/dt ; R = 0Q Variable 8 = Q = 3,13 L/dt ; R = 0,5 Q Variable 9 = Q = 3,13 L/dt ; R = Q
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Keterangan: Variabel 1 = Q = 12,5 L/dt ; R = 0Q Variable 2 = Q = 12,5 L/dt ; R = 0,5 Q Variable 3 = Q = 12,5 L/dt ; R = Q
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Keterangan: Variabel 4 = Q = 6,25 L/dt ; R = 0Q Variable 5 = Q = 6,25 L/dt ; R = 0,5 Q Variable 6 = Q = 6,25 L/dt ; R = Q
HASIL ANALISA SEM
KESIMPULAN • Semakin besar debit yang masuk dan debit resirulasi, menyebabkan ekspansi media semakin besar, sehingga efisiensi removal pun semakin tinggi • Variabel yang paling efektif untuk menurunkan kesadahan adalah variable 3 yaitu Q = 12,5 L/dt dan R = Q • Waktu efektif pengoperasian reaktor berbeda-beda, tergantung pada debit. Waktu efektif pengoperasian reator pada Q1, Q2 dan Q3 masing-masing adalah 4 jam, 6 jam dan 8 jam
KESIMPULAN • Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar kesadahan pada effluent belum memenuhi untuk dijadikan sebagai air umpan boiler • Dari hasil analisa SEM, diketahui bahwa partikel yang terbentuk bukan kristal melainkan endapan biasa, sehingga reaksi yang terjadi bukan reaksi kristalisasi melainkan reaksi pengendapan.
SARAN • Untuk mendapatkan efisiensi removal yang lebih tinggi dan waktu efektif pengoperasian yang lebih lama, sebaiknya digunakan media yang lebih ringan atau media pasir dengan diameter yang lebih kecil. • Hendaknya dilakukan uji kemurnian pada zat-zat yang akan digunakan dalam penelitian agar dapat dilakukan perhitungan yang lebih teliti dan diperoleh hasil yang lebih baik • Hasil yang diperoleh belum memenuhi untuk air umpan boiler, oleh karena itu perlu dilakukan pengembangan pada penelitian ini.
TERIMA KASIH
