UNIVERSITAS INDONESIA. PENGARUH AGITASI MEKANIK TERHADAP PROSES PRESIPITASI CaCO 3 PADA AIR SADAH SKRIPSI WILDA NUR PUSPITA

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGARUH AGITASI MEKANIK TERHADAP PROSES PRESIPITASI CaCO3 PADA AIR SADAH

SKRIPSI

WILDA NUR PUSPITA 0706270125

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA DEPOK JUNI 2011

Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGARUH AGITASI MEKANIK TERHADAP PROSES PRESIPITASI CaCO3 PADA AIR SADAH

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

WILDA NUR PUSPITA 0706270125

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA DEPOK JUNI 2011


ii Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

iii Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Pengaruh Agitasi Mekanik terhadap Proses Presipitasi CaCO 3 pada Air Sadah”. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Departemen Teknik Kimia pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Widodo Wahyu Purwanto, DEA selaku Kepala Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia; 2. Dr. Ir. Nelsan Saksono, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam penyusunan skripsi ini; 3. Orang tua dan keluarga yang penulis sayangi karena telah memberikan bantuan dukungan material dan moral, kesabaran dan pengertiannya; 4. Adik penulis, Wike Nur Veranike, atas pinjaman laptopnya selama penulis menyelesaikan skripsi ini; 5. Iryandi Angriawan selaku teman satu bimbingan Pak Nelson, walaupun berbeda topik tetap saling memberikan semangat; 6. Teman-teman RG 3 atas dukungan dan kerjasamanya selama melakukan penelitian di Lab Intensifikasi Proses, serta waktu-waktu yang menyenangkan sehingga waktu penelitian yang panjang terasa tidak membosankan; 7. Teman-teman angkatan 2007 yang telah menjadi teman diskusi yang menyenangkan serta banyak memberikan semangat dan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan seminar ini; 8. Mas Taufik selaku penjaga perpustakaan departemen yang selalu siap membantu dalam mencari jurnal, skripsi, dan sumber lainnya; 9. Mas Heri atas pinjaman kunci lab-nya di pagi hari sehingga penulis dapat memulai penelitian lebih pagi; iv Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

10. Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu-persatu oleh penulis. Terima kasih atas segala bantuan, dorongan semangat, dan dukungannya.

Akhir kata, penulis berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 13 Juni 2011 Penulis

v Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

vi Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

ABSTRAK

Nama : Wilda Nur Puspita Program Studi : Teknik Kimia Judul : Pengaruh Agitasi Mekanik terhadap Proses Presipitasi CaCO 3 pada Air Sadah Pembentukan deposit kerak CaCO3 oleh air sadah pada sistem perpipaan di industri maupun rumah tangga menimbulkan banyak permasalahan teknis dan ekonomis. Pengolahan air sadah dan pencegahan pembentukan kerak umumnya dilakukan secara kimiawi seperti resin penukar ion dan penambahan inhibitor kerak. Namun, metode ini tidak cukup aman karena dapat mengubah sifat kimia larutan serta investasinya yang besar. Agitasi mekanik merupakan metode alternatif secara fisik untuk mengatasi pembentukan kerak (CaCO3). Campuran larutan NaHCO3 dan CaCl2 digunakan untuk menghitung kandungan ion Ca2+ sebagai indikator terbentunya kerak melalui metode titrasi kompleksometri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa agitasi mekanik dapat meningkatkan laju presipitasi CaCO3. Kata kunci: Agitasi, presipitasi CaCO3, titrasi kompleksometri

vii

Universitas Indonesia


ABSTRACT Name : Wilda Nur Puspita Study Program: Chemical Engineering Title : The Effect of Mechanical Agitation to CaCO3 precipitation process in water Hardness

CaCO3 deposit formation crust by hard water in piping systems in industrial and household raises many technical and economical problems. Treatment and prevention of hard water scale formation is generally carried out chemically, such as ion exchange resins and the addition of scale inhibitors. However, this method is less secure because it can alter the chemical properties of the solution as well as a great investment. Mechanical agitation is an alternative method to cope physically scaling (CaCO3). Mixture solution between NaHCO3 and CaCl2 are used to calculate the content of Ca2+ ions as an indicator of CaCO3 deposit formation through complexometric titration. The results showed that the mechanical agitation can increase the rate of precipitation of CaCO3. Kata kunci: Agitation, CaCO3 precipitation, complexometric titration

viii



DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ........................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMA KASIH …… ............................ iv LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ....................... vi ABSTRAK .………………………………….................................................. vii DAFTAR ISI …………………………………………………………… ......... ix DAFTAR GAMBAR ………………………………………………........ ........ xi DAFTAR TABEL ............................... .......................................................... xiii 1. PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ……………………………………..……….......... ...... 1 1.2 Perumusan Masalah ………………………………… .......................... 3 1.3 Tujuan …. …………………………………………………………....... 3 1.4 Batasan Masalah …………………………………………………… .... 4 1.5 Sistematika Penulisan ……………………………………………… .... 4 2. TINJAUAN PUSTAKA………………………………… ......................... 6 2.1 Air Sadah ........................................................................................... 6 2.2 Reaksi Kesetimbangan Pembentukan Partikel CaCO3 ………….... ...... 7 2.2.1 Model Presipitasi Lambat………………………………… ........ 7 2.2.2 Pengaruh Hidrodinamika Fluida terhadap Proses Pembentukan CaCO3 ……………………………..….……… .... 9 2.3 Konduktivitas …………………………………….....….….…… ......... 10 2.3.1 Pengaruh Suhu dan Konsentrasi………………………. ............. 12 2.4 Hasil Penelitian Mengenai Ion dan Cluster Air .................................... 14 2.5 Agitasi Mekanik ………………………………… ............................... 20 2.5.1 Dimensi dan Geometri Tangki ………………………… ............ 21 2.5 Titrasi Komplesometri EDTA……………………………… ............... 23 3. METODE PENELITIAN………………………………… ...................... 26 3.1 Diagram Alir Penelitian ……………….………… .............................. 26 3.2 Preparasi Alat dan Bahan …………………………… ......................... 29 3.2.1 Peralatan yang Digunakan…………… ....................................... 29 3.2.2 Instrumentasi Analisis ...…………………………… .................. 30 3.2.3 Bahan-bahan yang Digunakan ……..…………… ...................... 30 3.3 Prosedur Penelitian ………………………………............................... 30 3.3.1 Prosedur Pembuatan Larutan NaHCO3 …… .............................. 31 3.3.1.1 Pembuatan larutan NaHCO3 0,005……………… ........... 31 3.3.1.2 Pembuatan larutan NaHCO3 0,01 M……………............. 31 3.3.1.3 Pembuatan larutan NaHCO3 0,015 M ………… ............. 31 3.3.2 Pembuatan Larutan CaCl2 ………………… ............................... 31 3.3.2.1 Pembuatan larutan CaCl2 0,005 M ………… .................. 31 3.3.2.2 Pembuatan larutan CaCl2 0,01 M ………... .................... 32 3.3.2.3 Pembuatan larutan CaCl2 0,015 M …………… .............. 32 ix



3.4

3.5 3.6 3.7 3.8

3.3.3 Pembuatan Larutan Standar CaCO3 0,01 M …………................ 32 3.3.4 Pembuatan Larutan EDTA 0,01 M ………………… ................. 32 3.3.5 Pembuatan Larutan Dapar pH 10 …………………………. ....... 33 3.3.7 Pembuatan Larutan Indikator Erio Black-T (EBT) 0,5 % … ....... 33 3.3.8 Prosedur Pencucian Alat Agitasi Mekanik …………… .............. 33 Prosedur Pengujian dengan Variasi Variabel Kondisi Operasi: Konsentrasi, Kecepatan Agitasi Mekanik, dan Waktu Agitasi Mekanik .............................................................................................. 34 3.4.1 Variasi Konsentrasi ………………………… ............................. 34 3.4.1 Variasi Kecepatan Agitasi Mekanik ……………… .................... 34 3.4.2 Variasi Waktu Agitasi Mekanik ……………….......................... 35 Prosedur Pengukuran Konduktivitas Larutan ....................................... 36 Prosedur Pengukuran Daya pada Proses Agitasi .................................. 36 Prosedur Analisis …………………………………...…… ................... 37 3.7.1 Standardisasi Larutan EDTA ……………………… .................. 37 3.7.2 Analisis Larutan Sampel …………………… ............................. 37 Pengolahan Data …………………………………… ........................... 37 3.8.1 Standardisasi Larutan EDTA ………… ...................................... 37 3.8.2 Perhitungan Konsentrasi CaCO3 yang Terbentuk dalam ppm ..... 38

4. PEMBAHASAN……………………………… ......................................... 39 4.1 Agitasi Mekanik saat Pencampuran Larutan Induk ............................. 39 4.1.1 Variasi Konsentrasi………………………………… .................. 39 4.1.2 Variasi Kecepatan Agitasi…………………………..….……… 43 4.1.3 Variasi Waktu Agitasi………………………. ............................ 45 4.2 Agitasi Mekanik sebelum Pencampuran Larutan Induk ....................... 47 4.2.1 Pengukuran Konduktivitas Larutan NaHCO3 dan CaCl2……… .. 47 4.2.2 Analisis Kandungan Ca2+ ……………………… ........................ 49 4.3 Pengukuran Energi Agitasi Mekanik .................................................... 53 5. KESIMPULAN………………………………… ...................................... 56 DAFTAR REFERENSI …………………………………… .......................... 57 LAMPIRAN ................................................................................................... 59

x



DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Orientasi molekul air terhadap ion Ca2+ dan CO32pada air sadah .......................................................................... 10

Gambar 2.2

Pergerakan ion-ion di dalam larutan elektrolit yang diberikan plat elektroda dan tegangan listrik ............................................. 11

Gambar 2.3

Konduktivitas pada larutan elektrolit kuat dan lemah ................ 11

Gambar 2.4

Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (kiri) dan rendah (kanan) .......................................................................... 12

Gambar 2.5

Konsentrasi elektrolit terhadap konduktivitas Na2SeO3 (1) dan K2TeO3 (3) pada 250C dan pengaruh suhu terhadap konduktivitas Na2SeO3 (2) dan K2TeO3 (4) pada konsentrasi 0,0800 g-eq.l-1 ... 13

Gambar 2.6

Pengaruh suhu dan konsentrasi terhapa konduktivitas Na2SeO3 (1) dan K2TeO3 (2) ..................................................... 14

Gambar 2.7

Pengaruh suhu terhadap δ(17OH2) ............................................. 15

Gambar 2.8

Pengaruh NaCl (1), NaOH (2), MgCl2 (3), dan CaCl2 (4) terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17OH2)) .................... 15

Gambar 2.9

Pengaruh NaCl (1), KCl (2), Na2CO3 (3), NaHCO3 (4), Na2SO4 (5) dan MgSO4 terhadap ukuran rata-rata cluster air (δ(17OH2))… 16

Gambar 2.10 Pengaruh AlCl3 (1) dan FeCl3 (2) terhadap δ(17OH2) ................. 16 Gambar 2.11 Perubahan total jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit 0,1 M tanpa medan magnet (A) ................................................. 18 Gambar 2.12 Posisi center dari sebuah pengaduk yang menghasilkan vortex ..... .................................................................................. 21 Gambar 2.13 Dimensi sebuah Tangki Berpengaduk ....................................... 22 Gambar 2.14 Struktur Molekul EDTA ........................................................... 23 Gambar 3.1

Diagram alir penelitian ............................................................. 26

Gambar 3.2

Skema sistem agitasi mekanik secara sederhana ....................... 28

Gambar 4.1

Persen presipitasi CaCO3 pada larutan kontrol (a) dan agitasi mekanik dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit (b) .............................................................................. 39 xi



Gambar 4.2

CaCO3 yang terbentuk dalam satuan ppm pada agitasi mekanik dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit................ 43

Gambar 4.3

Persen presipitasi CaCO3 pada kondisi konsentrasi 0,015 M dan waktu agitasi 30 menit ....................................................... 44

Gambar 4.4

Persen presipitasi CaCO3 pada kecepatan 1000 rpm dan konsentrasi 0,015 M.................................................................. 45

Gambar 4.5

Persen presipitasi CaCO3 pada proses agitasi mekanik sebelum pencampuran dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M, kecepatan 1000 rpm dan waktu agitasi 1 jam............................ 50

Gambar 4.6

Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (a) dan rendah (b) ................................................................................. 51

xii



DAFTAR TABEL Tabel 2.1

Tingkat kesadahan air … .......................................................... 6

Tabel 2.2

Nilai supersaturasi (δs) pada beberapa tingkat kesadahan dan pH pada suhu 250C …… .................................................... 8

Tabel 2.3

Data termodinamika reaksi pembentukan CaCO3 … ............................... 8

Tabel 2.4

Ukuran jari-jari ion …………………….................................... 17

Tabel 2.5

Sifat water structure ordering atau water structure disordering ……… ................................................................... 18

Tabel 2.6

Jumlah penguapan air dari larutan elektrolit dengan konsentrasi 0,01 M ………......... ............................................. 19

Tabel 2.7

Jari-jari ion dan jari-jari kulit hidrasi ion …… .......................... 20

Tabel 4.1

Rekapitulasi persen presipitasi pada semua variabel proses ....... 47

Tabel 4.2

Konduktivitas larutan NaHCO3 dan CaCl2 ................................ 48

Tabel 4.3

Hasil data penelitian mengenai ion Ca2+ dan CO32-.................... 52

Tabel 4.4

Kebutuhan energi listrik pada agitasi mekanik di setiap variasi kecepatan dan waktu (Whr)…… .................................... 53

Tabel 4.5

Persen presipitasi CaCO3 melalui pemanasan hingga 50oC dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M ...................... 54

xiii



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan air dalam dunia industri sangat besar. Hal ini disebabkan oleh sifat-sifat air yang sangat berguna. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar (tekanan 100 kPa dan suhu 273,15 K). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik. Air mempunyai indeks panas khusus yang tinggi sehingga air dapat menyerap banyak panas, sebelum air itu mulai menjadi panas. Oleh karena itu, air sering dimanfaatkan sebagai medium pendingin pada unit-unit industri yang membutuhkan pertukaran panas, salah satunya adalah alat penukar panas (Heat Exchanger). Air memiliki sifat mudah melarutkan bahan kimia sehingga air sering ditemukan mengandung banyak senyawa pengotor, antara lain senyawa mineral. Oleh karena itu, air yang benar-benar murni tidak dapat ditemukan di alam. Air yang banyak mengadung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai air sadah. Senyawa-senyawa kalsium dan magnesium relatif sulit larut dalam air sehingga cenderung memisahkan diri dari larutan dan membentuk endapan atau presipitat yang akhirnya menjadi kerak (scale). Kerak dalam air sadah dapat menghambat aliran air dalam pipa sekaligus menghambat proses perpindahan kalor pada peralatan penukar panas (heat exchanger), dimana kerak CaCO3 terbentuk

oleh

material

yang

berkurang

kelarutannya

seiring

dengan

meningkatnya suhu. Perawatan peralatan produksi menjadi fokus utama dalam berbagai industri dan rumah tangga karena dapat menimbulkan permasalahan, baik secara teknis maupun ekonomis. Apabila terjadi kerusakan maka dapat segera dilakukan penanganan yang baik dan tepat. Umumnya kerusakan yang terjadi pada peralatan adalah terbentuknya kerak dalam air sadah yang dapat menyebabkan kerugian besar. Hal ini sering terjadi pada pipa menara pendingin dan pemanas. Selain itu, air sadah juga dapat menyebabkan pengurangan efektivitas pada proses pencucian dengan sabun atau deterjen. 1



2

Untuk mencegah pembentukan kerak dalam air sadah tersebut dapat dilakukan secara fisika atau kimia. Namun, metode kimia dapat menyebabkan perubahan sifat kimia larutan sehingga tidak aman dalam penggunaannya. Sekarang telah terdapat metode alternatif dengan cara sederhana, yaitu agitasi mekanik yang akan mendorong presipitasi CaCO3 sehingga kandungan ion Ca2+ dan CO32- menurun serta alat dan proses yang digunakan relatif sederhana. Selain itu, hasil olahan yang aman untuk dikonsumsi oleh manusia dan cocok untuk aplikasi industri kecil dan rumah tangga serta ramah lingkungan. Metode ini cukup menjanjikan. Untuk memahami pengaruh agitasi mekanik pada proses presipitasi CaCO 3 terlebih dahulu dipahami mekanisme presipitasi CaCO3 itu sendiri. Pembentukan deposit CaCO3 di alam diawali dengan reaksi antara H2O dengan gas CO2 yang terlarut dalam air membentuk asam bikarbonat. Karbondioksida yang terlarut merupakan hasil absorpsi dari udara maupun hasil respirasi bakteri dalam tanah. Asam bikarbonat dalam air pada kondisi pH lingkungan, yaitu 4,5-7,5, umumnya berbentuk ion bikarbonat (HCO32-). Ion bikarbonat ini dapat berekasi dengan ion kalsium pada air sadah yang kemudian membentuk kalsium bikarbonat. Kenaikan suhu menyebabkan terjadinya pelepasan CO2 (desorpsi CO2) ke fasa gas sehingga kalsium bikarbonat terpresipitasi menjadi CaCO3 (Hasson et al., 1996). Ion Ca2+ dan CO32- pada air sadah dikelilingi oleh molekul air membentuk suatu lapisan (hydration shell) yang menahan bergabungnya ion-ion tersebut membentuk molekul CaCO3. Sifat interaksi ion dengan molekul air relatif lebih kuat dibandingkan dengan ikatan atau interaksi hidrogen antar molekul air. Namun, kekuatan interaksi hidrat ion dapat dipengaruhi oleh agitasi mekanik berupa pengadukan dan pemompaan. Proses agitasi mekanik dan pemompaan air sadah menyebabkan terganggunya hidrat ion sehingga meningkatkan interaksi atau tumbukan antara ion Ca2+ dan CO32- yang akan mempercepat pembentukan inti CaCO3. Abdel (2002) melakukan percobaan pencampuran larutan Na2CO3 dan CaCl2 menggunakan pengaduk. Hasil yang diperoleh Abdel (2002) menunjukkan peningkatan kecepatan putar pengaduk meningkatkan laju nukleasi CaCO3. Hal ini disebabkan oleh proses agitasi mekanik dapat menyebabkan terjadinya pelepasan CO2 (desorpsi CO2) ke fasa gas sehingga kalsium bikarbonat

Universitas Indonesia Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

3

terpresipitasi menjadi CaCO3. Saksono (2007) menggunakan larutan CaCO3 dengan sistem aliran pompa sirkulasi menunjukkan hasil yang serupa, yaitu peningkatan laju pembentukan deposit CaCO3 seiring dengan meningkatnya laju alir fluida. Hal ini menjelaskan mengapa kerak lebih cepat terbentuk pada air yang bergerak. Jadi, tidak hanya kenaikan temperatur yang dapat melepaskan CO 2 terlarut ke udara sehingga pembentukan deposit CaCO3 dapat dipercepat. Oleh karena itu, perlu adanya pengembangan aplikasi dari data-data yang dihasilkan dari penelitian sebelumnya untuk menggambarkan pengaruh agitasi mekanik terhadap proses presipitasi CaCO3 yang terjadi dalam air sadah. Salah satu adalah dengan melakukan penelitian mengenai pengaruh agitasi mekanik terhadap proses presipitasi CaCO3. Variabel kondisi operasi yang dilakukan meliputi kecepatan agitasi mekanik, lama waktu agitasi mekanik, dan konsentrasi larutan induk NaHCO3 dan CaCl2.

1.2 Perumusan Masalah Masalah yang dikaji pada penelitian ini adalah bagaimana pengaruh agitasi mekanik terhadap sifat hidrat ion Ca2+ dan CO32- serta presipitasi CaCO3. Pengaruh agitasi mekanik terhadap sifat hidrat ion dapat dipelajari dari konduktivitas larutan. Pengaruh agitasi mekanik terhadap presipitasi CaCO3 dapat diketahui melalui kandungan ion Ca2+ yang tersisa dalam larutan air sadah melalui titrasi kompleksometri.

1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Melakukan studi dan menganalisis pengaruh agitasi mekanik terhadap konduktivitas larutan induk, yaitu larutan NaHCO3 dan CaCl2. 2. Melakukan

studi

dan

menganalisis

pengaruh

agitasi

mekanik

terhadap.presipitasi CaCO3.


4

1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dalam skripsi ini adalah: 1. Model larutan air sadah yang digunakan adalah campuran antara larutan NaHCO3 dan larutan CaCl2 dengan konsentrasi tertentu. 2. Pelarut yang digunakan adalah aquades. 3. Variabel proses yang dilakukan meliputi kecepatan agitasi mekanik, waktu agitasi mekanik, dan konsentrasi larutan induk. 4. Analisis kandungan ion Ca2+ pada larutan dilakukan dengan metode titrasi kompleksometri EDTA. 5. Analisis kenaikan presipitasi CaCO3 dilakukan secara kualitatif. 6. Nilai konduktivitas larutan diukur dengan menggunakan konduktometer. 7. Pengukuran kebutuhan daya alat agitasi mekanik dilakukan pengukuran langsung dengan menggunakan alat power analyzer.

1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam penulisan penelitian ini dilakukan dengan dengan membagi tulisan menjadi: BAB I

PENDAHULUAN Meliputi latar belakang penelitian dan penulisan, perumusan masalah yang dibahas, tujuan dilakukannya penelitian, ruang lingkup penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA Berisi tinjauan pustaka yang menjadi dasar penelitian yang meliputi teori-teori tentang air sadah, mekanisme pembentukan partikel CaCO3 , reaksi kesetimbangan pembentukan

partikel

CaCO3,

metode

titrasi

kompleksometri EDTA, hal-hal yang mempengaruhi hidrasi ion dan pembentukan hidrat

ion,

seperti

konduktivitas dan agitasi mekanik.


5

BAB III

METODE PENELITIAN Berisi diagram alir penelitian, pembuatan larutan sampel dan larutan standar CaCO3, pengambilan data penelitian, dan pengolahan data penelitian

BAB IV

PEMBAHASAN Berisi analisis hasil data dari penelitian yang dilakukan berdasarkan metode penelitian yang terdapat pada Bab III serta pembahasan hasil data yang diperoleh

BAB V

KESIMPULAN Merupakan rangkuman dari keseluruhan penelitian yang dilakukan berdasarkan hasil dan pembahasaan yang diperoleh


6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Sadah Air yang banyak mengadung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai air sadah atau air yang sulit dipakai untuk mencuci. Hal ini disebabkan senyawasenyawa kalsium dan magnesium relatif sulit larut dalam air sehingga cenderung memisahkan diri larutan dan membentuk endapan atau presipitat yang akhirnya menjadi kerak (scale). Tingkat kesadahan air digolongkan seperti pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Tingkat kesadahan air

Tingkat Kesadahan Soft Moderatly soft Slighly hard Moderatly hard Hard Very hard

Kesadahan (mg/L ion Ca2+) 0 - 20 20 - 40 40 - 60 60 - 80 80 - 120 > 120

(http://en.wikipwedia.org/wiki/Hard_water)

Kesadahan sangat dipengaruhi oleh mekanisme pembentukan deposit CaCO3 yang terjadi di alam, sebagai berikut (Hasson et al., 1996). 

Reaksi antara H2O dengan gas CO2 yang terlarut dalam air membentuk asam bikarbonat. Karbondioksida yang terlarut merupakan hasil absorpsi dari udara maupun hasil respirasi bakteri dalam tanah. H2O(l) + CO2(g) → H2CO3(aq)



(2.1)

Asam bikarbonat dalam air pada kondisi pH lingkungan, yaitu 4,5 - 7,5, umumnya berbentuk ion bikarbonat (HCO3-). Ion bikarbonat ini dapat bereaksi dengan ion kalsium pada air sadah yang kemudian membentuk kalsium bikarbonat. Ca2+(aq) + HCO3-(aq) → Ca(HCO3)2



(2.2)

Kenaikan suhu menyebabkan terjadinya pelepasan CO2 (desorpsi CO2) ke fasa gas sehingga kalsium bikarbonat terpresipitasi menjadi CaCO3. Ca(HCO3)2(aq) → CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

6

(2.3)



7

2.2 Reaksi Kesetimbangan Pembentukan Partikel CaCO3 Untuk mengetahui proses terbentuknya CaCO3 pada air sadah maka perlu diketahui reaksi kesetimbangan pembentukan CaCO3 yang akan dijelaskan sebagai berikut.

2.2.1 Model Presipitasi Lambat Air tanah banyak mengadung mineral-mineral terlarut seperti Ca2+, Mg2+, bikarbonat (HCO3-), gas CO2, dan lainnya yang menyebabkan kesadahan pada air. CO2 merupakan gas yang mudah terlepas dari air tanah. Lepasnya CO 2 akan menyebabkan pH larutan naik yang akan mengakibatkan reaksi kesetimbangan pembentukan CaCO3. Berikut ini adalah reaksi kesetimbangan presipitasi CaCO3. Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq) ↔ CO2(aq) + CaCO3(s) + H2O(l)

(2.4)

2HCO3-(aq) ↔ CO32-(aq) + CO2(aq) + H2O(l)

(2.5)

2+

Ca

(aq) +

CO32-(aq) ↔

CaCO3(s)

(2.6)

Proses presipitasi CaCO3 mempunyai hubungan erat dengan tingkat kejenuhan (supersaturasi) dari air sadah. Semakin besar tingkat kejenuhan maka presipitasi CaCO3 akan semakin besar. Harga supersaturasi (δs) dari larutan merupakan fungsi dari kelarutan (Ksp), konsentrasi ion Ca2+ dan konsentrasi ion CO32- di larutan sebagai berikut

s

Ca CO   2

2

3

(2.7)

Ksp

Harga Ksp CaCO3 kalsit pada suhu 250C adalah 8,7.10-9 dan harga konsentrasi Ca2+ dapat diperoleh dengan menggunakan Reaksi 2.5 dengan prinsip kesetimbangan. Konsentrasi CO32- dihitung dengan persamaan berikut

CO  2

3



5,5.10 11 HCO 3  10  pH





(2.8)

Proses pembentukan CaCO3 secara spontan di larutan (homogenous nucleation) membutuhkan harga supersturasi δs = δkritis sebesar 40 dan di permukaan (deposit) δs = δkritis sebesar 20 dimana presipitasi baru terjadi pada pH 8,5 untuk konsentrasi CaCO3 sebesar 400 ppm (Fahti et al. 2006). Harga supersaturasi (δs) dari model larutan CaCO3 merupakan fungsi konsentrasi CaCO3 terlarut dan pH seperti pada Tabel 2.2.


8

Tabel 2.2 Nilai supersaturasi (δs) pada beberapa tingkat kesadahan dan pH pada suhu 250C

Kesadahan (ppm CaCO3) 300 400 500

pH 5,7 0.05 0.15 0.23

Supersaturasi pH 6,0 pH 7,0 0.18 1.32 0.32 3.2 0.47 4.72

pH 7,5 6.1 10.11 14.93

Larutan CaCO3 diperoleh dengan melarutkan CaCO3 bubuk dalam air dan mengalirkan gelembung CO2 ke dalamnya. CO2 berfungsi untuk mempercepat kelarutan CaCO3 di dalam air. Larutan CaCO3 yang dihasilkan bersifat asam (pH 5,5 - 6,5) dan meningkat mendekati pH iso-elektrik, yaitu sekitar 8,4 seiring dengan meningkatnya kejenuhan larutan CaCO3. Tabel 2.3 menunjukkan bahwa reaksi pembentukan CaCO 3 bersifat endotermis. Kenaikan suhu meningkatkan jumlah pembentukan CaCO 3. Reaksi pembentukan CaCO3 yang berasal dari Ca2+ dan CO32- jauh lebih spontan dibandingkan dengan yang berasal dari Ca2+ dan HCO3-. Tabel 2.3 Data termodinamika reaksi pembentukan CaCO3

Reaksi Kesetimbangan Ca2+(aq) + 2HCO3 -(aq) ↔ CO2(aq) + CaCO3(s) + H2O(l) 2HCO3-(aq) ↔ CO32-(aq) + CO2(aq) + H2O(l) Ca2+(aq) + CO32-(aq) ↔ CaCO3(s)

∆H0 (kcal/mol) 4,67 1,72 2,95

∆G0 (kcal/mol) -5,98 5,4 -11,38

Selain itu, model larutan CaCO3 dapat diperoleh dengan mencampurkan larutan NaHCO3 dan larutan CaCl2 dengan konsentrasi tertentu. Proses presipitasi menggunakan larutan NaHCO3 dan larutan CaCl2 akan berlangsung lambat sehingga proses presipitasinya lebih dapat diamati dan lebih mendekati proses pembentukan kerak yang sesungguhnya terjadi di alam. Larutan NaHCO 3 memiliki pH sebesar 8,8. Fraksi HCO3- pada larutan sebesar 95 % dan CO32- 5 % untuk nilai pH 8,8 (Kemmer, 1998). Artinya pada harga pH tersebut ion yang ada dalam larutan didominasi oleh HCO3 - bukan CO32- maka dari itu presipitasi berlangsung lambat. Jadi, model NaHCO3 digunakan untuk memperjelas pengaruh agitasi mekanik terhadap ion HCO3 - dalam proses pembentukan partikel CaCO3.


9

Presipitasi CaCO3 menggunakan larutan CaCO3 jenis ini berjalan sangat lambat karena terjadi pada supersaturasi rendah (pH 6-8). Para peneliti melakukan beberapa cara untuk mempercepat proses presipitasi CaCO 3, yaitu dengan menaikkan suhu (Saksono, 2006), menaikkan pH dan degassing CO 2 dengan N2 (Fathi et al, 2001) serta memberikan beda potensial pada larutan (Gabrielli et al, 2001). Di dalam sistem larutan karbonat terdapat kesetimbangan antara CO2, CO32(karbonat) dan HCO3- (bikarbonat). Besarnya fraksi ketiga jenis molekul tersebut dalam larutan merupakan fungsi dari pH larutan. Ketika pH rendah konsentrasi gas CO2 dalam larutan besar dan konsentrasi HCO3 - kecil. Seiring dengan terlepasnya CO2 terlarut dalam larutan ke udara maka terjadi fraksi HCO3 -. Konsentrasi HCO3- akan mencapai puncak pada pH sekitar 8,5. Setelah pH mencapai 8,5 maka konsentrasi HCO3 - menurun dan pada larutan mulai terbentuk CO32-. Pada kondisi ini presipitasi CaCO3 mulai terjadi.

2.2.2 Pengaruh Hidrodinamika Fluida terhadap Proses Pembentukan CaCO3 Ion Ca2+ dan CO32- pada air sadah dikelilingi oleh molekul air membentuk suatu lapisan hidrasi (hydration shell) yang menahan bergabungnya ion-ion tersebut membentuk molekul CaCO3. Kation dan anion terhidrasi secara berbeda, bergantung pada orientasi molekul air yang berbeda-beda di dalam kulit hidrasi pertamanya (Yizhak, 1994). Selain adanya lapisan hidrasi, terdapat pula molekulmolekul air yang membentuk kelompok (cluster) di dalam larutan yang membuat ion-ion menjadi sulit bergerak. Fenomena ini terlihat pada Gambar 2.1.


10

Molekul air

Gambar 2.1. Orientasi molekul air terhadap ion Ca2+ dan CO32- pada air sadah (Marcus.1994)

Sifat interaksi ion dengan hidrat dan antara sesama molekul air yang relatif lebih lemah akan dengan mudah dipengaruhi oleh suhu, pH, konsentrasi ion, dan agitasi mekanik berupa pengadukan dan pemompaan. Proses agitasi mekanik dan pemompaan air sadah menyebabkan terganggunya

hidrat ion sehingga

2+

dan CO32- yang akan

meningkatkan interaksi atau tumbukan antara ion Ca

mempercepat pembentukan inti CaCO3. Abdel (2002) melakukan percobaan pencampuran larutan Na2CO3 dan CaCl2 menggunakan pengaduk Hasil yang diperoleh menunjukkan peningkatan kecepatan putar pengaduk meningkatkan laju nukleasi CaCO3. Saksono (2007) menggunakan larutan CaCO3 dengan sistem aliran pompa sirkulasi juga menunjukkan hasil yang serupa, yaitu peningkatan laju pembentukan deposit CaCO3 seiring dengan meningkatnya laju alir fluida. Hal ini menjelaskan mengapa kerak lebih cepat terbentuk pada air yang bergerak.

2.3 Konduktivitas Konduktivitas adalah kemampuan suatu bahan dalam mengalirkan listrik. Larutan yang dapat menghantarkan listrik disebut larutan konduktor eletrolit. Dalam pengaruh medan listrik, aliran arus yang melalui konduktor elektrolit disebabkan karena pergerakan ion-ion positif dan negatif. Larutan elektrolit mengandung ion-ion bermuatan positif (kation), dan ion-ion negatif (anion). Gambar 2.2 menggambarkan perilaku ion pada larutan elektrolit jika diberikan tegangan. Akan terjadi pergerakan kation dan anion menuju anoda Universitas Indonesia Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

11

dan katoda sehingga menimbulkan arus listrik dalam larutan. Ion dalam larutan selalu terhidrasi oleh molekul air membentuk hidrat ion. Oleh sebab itu konduktivitas larutan elektrolit menggambarkan mobilitas hidrat ion dalam larutan (Wright. 2007).

Gambar 2.2. Pergerakan ion-ion di dalam larutan elektrolit yang diberikan plat elektroda dan tegangan listrik (Wright. 2007)

Garam yang mengandung NaCl dan KCl membentuk ion-ion ketika larut dalam air. Hubungan antara densitas dengan konduktivitas hampir linier seperti terlihat pada Gambar 2.3. Namun, pada zona densitas tinggi tidak terjadi peningkatan konduktivitas seiring dengan meningkatnya densitas. Hal yang terjadi adalah titik jenuh dimana ion-ion bereaksi satu sama lain yang menyebabkan listrik sulit mengalir.

Konduktivitas air garam (mS/cm)

Konduktivitas air gula (mS/cm)

Air garam

Asam orgnanik

Air gula

Densitas larutan (mol/l) Gambar 2.3 Konduktivitas pada larutan elektrolit kuat dan lemah


12

Pada zona densitas rendah, konduktivitas memiliki hubungan linier dengan densitas, seperti pada asam organik, contohnya asam asetat. Namun, pada saat densitas meningkat laju ionisasi menurun. Pada zona densitas tinggi hanya sebagian elektrolit yang terionisasi dan jumlah elektrolit yang sangat banyak menyebabkan ion-ion tetap berada dalam larutan sebagai molekul. L.T. Vlaev (2004) mengatakan bahwa sifat-sifat kelarutan dan perpindahan larutan elektrolit yang dipelajari menggunakan metode konduktivitas bergantung pada jari-jari hidrasi ion dan derajat hidrasi ion. Hidrat ion dapat positif dan negatif bergantung pada mobilitas molekul air di kulit hidrasi ion, yang lebih tinggi atau lebih rendah dibandingkan dengan molekul air di dalam bulk water. Skema hidrat ion dapat dilihat pada Gambar.2.4 berikut.

Lapisan hidrasi pertama

Air

Gambar 2.4 Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (kiri) dan rendah (kanan) (Marcus. 1994)

Interaksi elektrostatis antara partikel bermuatan dan molekul air merupakan alasan dasar yang menyebabkan terbentuknya struktur hidrat. Untuk kation dan anion dengan jari-jari yang sama, anion memiliki kemampuan hidrasi lebih besar. Namun karena jari-jari anion besar maka kemampuan hidrasinya terlihat lemah (Zhou et al., 2001).

2.3.1 Pengaruh Suhu dan Konsentrasi Konduktivitas dalam larutan terjadi karena pergerakan ionik dan meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Hal ini dipengaruhi oleh sifat ion dan viskositas air. Semua proses ini bergantung pada suhu sehingga konduktivitas sangat bergantung pada suhu. Ketergantungan ini umumnya ditunjukkan dalam perubahan relatif per derajat Celcius pada suhu tertentu. Air memiliki suhu gradien antara 1,8 - 2,0 %.


13 Larutan garam konsentrasi tinggi, asam dan larutan basa gradien sekitar 1,5 %/0C. Hal ini menjadi jelas bahwa perbedaan suhu sedikitpun akan menghasilkan konduktivitas yang berbeda dan karena alasan ini pembacaan konduktivitas umumnya dilakukan menggunakan referensi suhu 25 0C. Berdasarkan penelitian yang dilakukan L.T Vlaev (2003), diketahui bahwa konduktivitas suatu larutan bergantung pada suhu dan konsentrasinya seperti terlihat pada Gambar 2.5 dan 2.6. Dikatakan bahwa perubahan pada struktur air yang dipengaruhi oleh variasi suhu, zat terlarut atau tekanan akan menyebabkan perubahan pada konduktivitas air dan larutannya.

Gambar 2.5 Pengaruh konsentrasi elektrolit terhadap konduktivitas Na2SeO3 (1) dan K2TeO3 (3) pada 250C dan pengaruh suhu terhadap konduktivitas Na 2SeO3 (2) dan K2TeO3 (4) pada konsentrasi 0,0800 g-eq.l-1

(Vlaev et al. 2003)


14

Gambar 2.6 Pengaruh suhu dan konsentrasi terhapa konduktivitas Na2SeO3 (1) dan K2TeO3 (2)

(Vlaev et al. 2003) Pada suhu yang lebih tinggi, larutan memiliki viskositas yang lebih rendah sehingga mobilitas ion meningkat. Berdasarkan teori Samoilov, jika suhu dinaikkan maka struktur molekul-molekul (kelompok) air yang tidak stabil terputus dan membentuk struktur yang lebih stabil. Begitu pula dengan konsentrasi, semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi konduktivitas. Namun, nilai konduktivitas tersebut memiliki nilai maksimum spesifik untuk setiap ion karena peningkatan viskositas pada larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi.

2.4 Hasil Penelitian Mengenai Ion dan Kelompok Air Percobaan yang dilakukan oleh Ruihua Li (2006) bertujuan untuk mengukur pengaruh suhu dan beberapa garam terhadap pergeseran kimia NMR

17

O

(δ(17OH2)) sehingga menghasilkan hubungan antara pergeseran kimia NMR

17

O

dengan ukuran rata-rata kelompok air dan memprediksi pengaruh ion terhadap ukuran rata-rata kelompok air. Referensi yang digunakan adalah pergeseran kimia NMR

17

O air murni, yaitu 211 ± 2,5 Hz. Dalam penelitiannya, Li mendapatkan

pergeseran NMR

17

O air menurun seiring dengan meningkatnya suhu, seperti

yang ditunjukkan Gambar 2.7. Hal ini menunjukkan penurunan ukuran rata-rata kelompok air akibat kenaikan suhu. Hal ini disebabkan oleh pelemahan ikatan Universitas Indonesia Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

15

hidrogen saat terjadi peningkatan pergerakan termal atom. Oleh karena itu, peningkatan suhu akan memutuskan struktur air sehingga ukuran kelompok air menurun.

Gambar 2.7 Pengaruh suhu terhadap δ(17OH2)

(Rihua et al. 2006)

Dalam percobaannya, Li juga mengamati pengaruh ion-ion pada larutan HCl, NaOH, MgCl2, CaCl2, NaCl, Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, MgSO4, AlCl3 dan FeCl3 terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17OH2)). Hasilnya terlihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Pengaruh NaCl (1), NaOH (2), MgCl2 (3), dan CaCl2 (4) terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17OH2))

(Rihua et al. 2006) Dari Gambar 2.8 terlihat bahwa δ(17OH2) meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi HCl dan NaOH. Hal ini menunjukkan bahwa HCl dan NaOH


16

meningkatkan ukuran rata-rata kelompok air. Li menyimpulkan bahwa anion seperti Cl- dan OH- memutuskan kelompok air, sedangkan kation seperti H+ dan Na+ memperbesar kelompok air.

Gambar 2.9 Pengaruh NaCl (1), KCl (2), Na2CO3 (3), NaHCO3 (4), Na2SO4 (5) dan MgSO4 (6) terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17OH2))

(Rihua et al. 2006) Pada Gambar 2.9, δ(17OH2) meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi NaCl, KCl, Na2CO3, dan MgSO4 sehingga garam-garam tersebut meningkatkan ukuran rata-rata kelompok air. δ(17OH2) berkurang dengan kenaikan konsentrasi NaHCO3 dan Na2SO4 yang mengindikasikan bahwa kedua garam tersebut mengurangi ukuran rata-rata kelompok air. Gradien KCl lebih besar daripada NaCl yang menunjukkan pengaruh ion K+ lebih besar dari Na+.

Gambar 2.10 Pengaruh AlCl3 (1) dan FeCl3 (2) terhadap δ(17OH2)

(Rihua et al. 2006) Universitas Indonesia Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

17

Pada percobaan terakhirnya yang terlihat pada Gambar 2.10, diperoleh bahwa δ(17OH2) meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi AlCl3 dan FeCl3. Hal ini menunjukkan pengaruh ion Fe3+ lebih besar dibandingkan dengan Al3+. Kesimpulan dari penelitian yang dilakukan oleh Li adalah perubahan terhadap pergeseran kimia NMR

17

O secara tidak langsung mengindikasikan perubahan

ukuran rata-rata kelompok air. Kation dan anion memberikan pengaruh yang berbeda terhadap ukuran rata-rata kelompok air. Kation meningkan ukuran ratarata kelompok air sedangkan anion sebaliknya. Untuk besar muatan yang sama, semakin besar ion maka semakin besar pengaruhnya terhadap kelompok air. Berdasarkan dua sifat yang dimilki ion, yaitu jari-jari ion dan muatan ion maka yang memberikan pengaruh lebih besar terhadap kelompok air adalah muatan ion. Oleh karena itu, urutan kekuatan ion dalam mempengaruhi kelompok air sebagai berikut: Kation : Na+ < K+ < Mg2+ < Ca2+ < Al3+ < Fe3+ Anion : OH- < Cl- < HCO3- serta CO33- < SO43Ukuran jari-jari kation dan anion dalam percobaan di atas dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Ukuran jari-jari ion

Kation Na+ K+ Mg+ Ca2+ Al3+ Fe3+

Jari-jari (nm) 0,1 0,133 0,075 0,106 0,157 0,064

Anion OHHCO3CO32SO43Cl-

Jari-jari (nm) 0,152 ± 0,019 0,207 ± 0,019 0,189 ± 0,020 0,218 ± 0,021 0,168 ± 0,022

(Rihua et al. 2006) Chibowski (2007) melakukan penelitian yang hampir sama dengan Li. Chibowski mendapatkan bahwa kehadiran ion di dalam air dapat mempengaruhi struktur air, baik dalam memperkuat ataupun memperlemah struktur air. Pengaruh itu dapat dilihat dari perubahan jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit. Perubahan ini dapat dikaitkan dengan adanya ion-ion water structure ordering atau water structure disordering dalam larutan. Tabel 2.5 menunjukkan ion-ion Universitas Indonesia Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

18

yang termasuk water structure ordering atau water structure disordering. Gambar 2.11 menunjukkan perubahan total air yang menguap pada larutan elektrolit 0,1 M.

Gambar 2.11 Perubahan total jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit 0,1 M tanpa medan magnet (A)

(Chibowski et al. 2007) Tabel 2.5 Sifat water structure ordering atau water structure disordering

Ion K+ Na+ Ca2+ ClPO43-

Water Structure Ordering (+)

Water Structure Disordering (-) (-)

(+) (+) (-) (+)

Dari Gambar 2.11 terlihat bahwa jumlah penguapan air dari larutan elektrolit cenderung lebih sedikit dari jumlah penguapan air pada air murni. Hal ini menunjukkan bahwa larutan elektrolit menyebabkan struktur air lebih kuat sehingga sulit menguap. Tabel 2.6 mengacu pada pada Gambar 2.11 menunjukkan Universitas Indonesia Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

19

perubahan jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit pada interval waktu 37 menit.

Tabel 2.6 Jumlah penguapan air dari larutan elektrolit dengan konsentrasi 0,01 M

Larutan H2O KCl NaCl CaCl2 Na3PO4

Struktur Air (+/-) (-) dan (-) (+) dan (-) (+) dan (-) (+) dan (+)

Jumlah Air yang Menguap 0,13 0,18 0,105 0,095 0,075

Dari Tabel 2.5, ion K+ dan Cl- termasuk dalam water structure disordering yang menyebabkan jumlah air yang menguap lebih banyak daripada air murni. Ion Na+ dan PO43- termasuk water structure ordering sehingga jumlah air yang menguap dari larutannya jauh lebih kecil dari air murni. Jumlah air yang menguap pada larutan NaCl dan CaCl2 sedikit lebih rendah dari air murni. Dalam larutan tersebut Na+ dan Ca2+ termasuk water structure ordering sedangkan Cl- termasuk water structure disordering. Konduktivitas larutan elektrolit berbanding terbalik dengan diameter hidrat kation dan anion. Ukuran jari-jari ion dan jari-jari kulit hidrasi ion dapat dilihat pada Tabel 2.7. Peningkatan konduktivitas untuk beberapa larutan elektrolit dapat disebabkan oleh perubahan ketebalan kulit hidrasi dan perubahan struktur molekul air di kulit hidrasi. Untuk larutan CaCl2, ion Ca2+ memiliki kulit hidrasi paling tebal, sedangkan ion Cl- paling tipis. Hal ini membuat larutan CaCl2 memiliki kulit hidrasi yang tebal sehingga molekul air disekitar ion Ca 2+ menjadi teratur.


20

Tabel 2.7 Jari-jari ion dan jari-jari kulit hidrasi ion

Ion K+ Na+ Ca2+ ClCO32PO43-

Jari-jari Ion/r (pm) 138 102 100 181 238 178

Jari-jari Kulit Hidrasi Ion/∆r (pm) 74 116 171 43 54 76

(Marcus. 1994)

2.5 Agitasi Mekanik Agitasi (pengadukan) merupakan sebuah proses yang menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Aplikasi agitasi bisa dilakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Proses agitasi umumnya bersinergi dengan proses mixing. Aplikasi agitasi bisa dilakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada proses pengadukan adalah densitas dan viskositas. Secara khusus, proses pengadukan dan pencampuran digunakan untuk mengatasi tiga jenis permasalahan utama, yaitu 1. Menghasilkan keseragaman statis ataupun dinamis pada sistem multifase multikomponen. 2. Memfasilitasi perpindahan massa atau energi di antara bagian–bagian dari sistem yang tidak seragam. 3. Menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atau tanpa perubahan komposisi. Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang luas, diantara dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair maupun padat-cair, kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia. Pada umumnya proses pengadukan dan pencampuran dilakukan dengan menempatkan pengaduk pada pusat diameter tangki (center) seperti yang terlihat pada Gambar 2.12. Posisi ini memiliki pola aliran yang khas. Pada tangki tidak


21

bersekat dengan pengaduk yang berputar di tengah, energi sentrifugal yang bekerja pada fluida meningkatkan ketinggian fluida pada dinding dan memperendah ketinggian fluida pada pusat putaran. Pola ini biasa disebut dengan pusaran (vortex) dengan pusat pada sumbu pengaduk. Pusaran ini akan menjadi semakin besar seiring dengan peningkatan kecepatan putaran yang juga meningkatkan turbulensi dari fluida yang diaduk. Pada sebuah proses dispersi gascair, terbentuknya pusaran tidak diinginkan. Hal ini disebabkan pusaran tersebut bisa menghasilkan dispersi udara yang menghambat dispersi gas ke cairan dan sebaliknya.

Gambar 2.12 Posisi center dari sebuah pengaduk yang menghasilkan vortex

2.5.1 Dimensi dan Geometri Tangki Kapasitas tangki yang dibutuhkan untuk menampung fluida menjadi salah satu pertimbangan dasar dalam perancangan dimensi tangki. Fluida dengan kapasitas tertentu ditempatkan pada sebuah wadah dengan besarnya diamater tangki sama dengan ketinggian fluida. Rancangan ini ditujukan untuk mengoptimalkan kemampuan pengaduk untuk menggerakkan dan membuat pola aliran fluida yang melingkupi seluruh bagian fluida dalam tangki. 1 V  . D2. t 4

(2.9)

Persamaan 2.9 merupakan rumus dari volum sebuah tangki silinder. Sehingga salah satu pertimbangan awal untuk merancang alat ini adalah dengan mencari nilai dari diamater yang sama dengan ketinggian tangki untuk kapasitas fluida yang diinginkan dalam pengadukan dan pencampuran. Diameter tangki ditentukan dengan Persamaan 2.10. Tangki dengan diamater yang lebih kecil dibandingkan


22

ketinggiannya memiliki kecendrungan menambah jumlah pengaduk yang digunakan.

D3

4V

, dengan D  t



Rancangan dasar

(2.10)

dimensi dari sebuah tangki berpengaduk dengan

perbandingan terhadap komponen – komponen yang menyusunnya ditunjukkan pada Gambar 2.13.

J

H D

C

W

Dt

Gambar 2.13 Dimensi sebuah tangki berpengaduk

C = tinggi pengaduk dari dasar tangki

H = tinggi fluida dalam tangki

D = diameter pengaduk

J = lebar baffle

Dt = diameter tangki

W = lebar pengaduk

Hubungan dari dimensi pada gambar 2.13 adalah: Dt 1  H 1

;

Dt 3  ; D 1

C 1  ; D 1

Dt 12  J 1

W 1  ; D 4

Geometri dari tangki dirancang untuk menghindari terjadinya dead zone yaitu daerah dimana fluida tidak bisa digerakkan oleh aliran pengaduk. Geometri dimana terjadinya dead zone biasanya berbentuk sudut ataupun lipatan dari dinding – dindingnya.


23

2.6 Titrasi Komplesometri EDTA EDTA merupakan kependekan dari ethylenediaminetetraacetic acid atau dikenal juga dengan ethylenedinitrilotetraacetic acid. Gambar 2.14 menunjukkan struktur molekul EDTA.

Gambar 2.14 Struktur molekul EDTA

EDTA merupakan asam berbasa empat yang secara sederhana disimbolkan dengan H4Y dan sebagai asam lemah. Proses pengionan EDTA berlangsung secara bertahap dengan melepaskan ion hidrogen satu per satu. Konstanta kesetimbangan masing-masing proses pengionan sebagai berikut. H4Y ↔ H+ + H3Y-

K1 = 1,02.10-2

(2.11)

H3Y- ↔ H+ + H2Y2-

K1 = 2,14.10-3

(2.12)

H2Y2- ↔ H+ + HY3-

K1 = 6,92.10-7

(2.13)

+

3-

4-

HY ↔ H + Y

K1 = 5,50.10

-11

(2.14)

Penggunaan EDTA sebagai pereaksi titrimetrik adalah: 1. EDTA dengan ion logam membentuk kompleks 1:1 (satu molekul EDTA dengan tahap satu ion logam) sehingga reaksi berjalan satu tahap. 2. Konstanta kestabilan kelatnya umumnya besar sekali sehingga reaksinya sempurna. Pembentukan kelat antara logam (M) dengan EDTA (Y) secara umum ditulis sebagi berikut. Mn+ + Y4- ↔ MYn-4

(2.15)

Maka, reaksi pemebentukan kelat ion kalsium dengan EDTA sebagai berikut. Ca2+ + Y4- ↔ CaYn-4

(2.16)

EDTA dapat berbentuk kristal H4Y atau kristal garam dinatriumnya, Na2H2Y.2H2O. Kristal H4Y sukar larut dalam air sehingga untuk melarutkannya Universitas Indonesia


24

digunakan NaOH yang cukup agar terbentuk garam dinatrium yang mudah larut dalam air. Penentuan titik akhir pada titrasi kompleksometri EDTA diketahui melalui perubahan warna, tidak dari perubahan pH seperti yang terjadi pada titrasi asam basa. Larutan dapar dibutuhkan dalam proses titrasi agar proses titrasi berjalan dengan baik karena reaksi antara EDTA dengan ion logam menghasilkan asam. Reaksi yang terjadi dapat dinyatakan sebagai berikut. Mn+ + H2Y2- ↔ MYn-4 + 2H+

(2.17)

Pada titrasi EDTA terdapat pH minimum. Jika titrasi dilakukan pada pH yang terlalu rendah dan pH batas tersebut maka titrasi akan menjadi tidak layak (not feasible). Titrasi pada pH yang terlalu tinggi dapat menyebabkan hidrolisis ion logam bahkan menyebabkan terbentuknya endapan logam itu sendiri sehingga titrasi gagal. pH titrasi yang digunakan harus sedekat mungkin dengan pH minimum. Oleh karena itu, pH minimum diperlukan agar titik akhir titrasi dapat terlihat dengan jelas karena hasil titrasi pada pH di bawah pH minimum akan samar. Besar pH minimum ditentukan oleh konstanta kesetimbangan titrasi, indikator untuk titrasi kelatometri, dan trayek pM. Indikator kelatometri adalah zat warna organik yang bersifat asam atau basa lemah dan juga merupakan pengkelat yang dapat mengompleksi ion logam. Eriochrome Black T (EBT) adalah indikator yang umum dipakai dalam titrasi kelatometri. EBT bersifat asam lemah dam umumnya ditulis sebagai H 3Er. Trayek warna yang dimiliki EBT berdasarkan pH adalah sebagai berikut. H3Er- ↔ H + HEr2- ↔ H+ + Er3pH 6,3

merah

(2.18)

pH 11,5

biru

jingga

Pada kondisi pH 6,3 – 11,5, HEr2- berwarna biru. Sebagian besar kompleks ion logam dengan Er3- berwarna merah sehingga titrasi dengan menggunakan EBT harus menggunakan larutan dapar dengan nilai pH di antara kedua nilai tersebut agar terjadi perubahan warna yang jelas dari merah ke biru. Pada pH di bawah 6,3 indikator bebas dan kelatnya hampir tidak berbeda warna atau bahkan sama. Begitu pula pada pH di atas 11,5. Reaksi yang terjadi pada titrasi EDTA adalah sebagai berikut. Universitas Indonesia


25

1. Saat indikator diteteskan ke dalam larutan ion logam terjadi reaksi: M + HEr2- ↔ Mer + H+

(2.19)

Reaksi antara logam dengan indikator EBT menghasilkan senyawa yang memberikan warna merah (Mer). 2. Saat dititrasi terjadi rekasi pengkelatan antara logam yang sudah dikelat oleh indikator menjadi dikelat oleh EDTA. Pada saat akhir titrasi atau ketika semua logam sudah terkelat oleh EDTA maka akan terjadi perubahan warna karena indikator EDTA sudah kembali pada bentuk HEr2- yang berwarna biru pada trayek pada pH 6,3 – 11,5. Mer + H ↔ MY + HEr2-

(2.20)



26

BAB 3 METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan model eksperimental murni untuk menguji pengaruh agitasi mekanik terhadap proses presipitasi CaCO3 dan menguji pengaruh variabel proses yang meliputi kecepatan agitasi mekanik, waktu agitasi mekanik, dan konsentrasi larutan CaCO3. Selain itu dilakukan pengukuran konduktivitas larutan untuk mengetahui fenomena yang terjadi pada ion-ion dalam larutan setelah dilakukan agitasi mekanik. Penelitian ini menggunakan metode analisis titrasi kompleksometri EDTA. Pengukuran kesadahan ini didasarkan pada kandungan ion Ca2+ dalam larutan yang digunakan untuk mengambil data kandungan CaCO3

3.1 Diagram Alir Penelitian Diagram alir secara umum yang dilakukan pada penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut


26 Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

27

Mulai

Preparasi Alat dan bahan

`

Agitasi saat Pencampuran

Kontrol

Agitasi sebelum Pencampuran

Agitasi Mekanik  Variasi kecepatan agitasi mekanik: 500 rpm, 1000 rpm, 1500 rpm  Variasi waktu agitasi: 30 menit, 1 jam, 1,5 jam  Variasi konsentrasi larutan: 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M,

1. Pengukuran Konduktivitas 2. Agitasi mekanik:  0,01 M  1000 rpm  60 menit

Kontrol

Metode Analisis Titrasi Kompleksometri EDTA

Pengolahan Data dan Analisis

Kesimpulan

Selesai Gambar 3.1 Diagram alir penelitian Universitas Indonesia


28

Penelitian yang dilakukan terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu sebagai berikut 1. Preparasi dan pengaturan peralatan seperti Gambar 3.2

RPM

Sistem larutan NaHCO3 + CaCl2 Gambar 3.2 Skema sistem agitasi mekanik secara sederhana

2. Preparasi larutan NaHCO3 dan CaCl2 sebagai sempel air sadah dengan melarutkan bubuk NaHCO3 dan CaCl2 menggunakan aquades sesuai dengan konsentrasi yang diinginkan. 3. Agitasi mekanik air sadah dengan variasi meliputi: kecepatan agitasi mekanik, waktu agitasi mekanik dan konsentrasi larutan induk. 4. Presipitasi CaCO3. Pada tahap ini proses presipitasi CaCO3 dari air sadah yang telah mengalami agitasi mekanik akan diamati dalam tabung reaksi dan akan dilakukan pengamatan kandungan Ca2+ dalam air sadah dan pembentukan CaCO3 dalam larutan. Pengamatan akan dilakukan sebagai fungsi waktu presipitasi untuk mendapatkan waktu presipitasi. Pada tahap ini diharapkan akan terjadi peningkatan laju presipitasi CaCO3 sehingga kandungan ion Ca2+ di larutan menurun. 5. Preparasi titrasi kompleksometri EDTA. Pada tahap ini proses presipitasi CaCO3 dari sampel air sadah yang telah dilakukan agitasi mekanik akan dilakukan titrasi kompleksometri EDTA dalam tabung diam (statis) dan akan dilakukan pengukuran kandungan ion Ca2+ dalam larutan. Pengukuran dilakukan dalam fungsi waktu pengendapan untuk mengamati laju presipitasi yang terjadi pada setiap variasi yang dilakukan.



29

6. Titrasi kompleksometri EDTA. Pada tahap ini dilakukan penambahan larutan dapar pH 10 sebanyak 2 ml dan 1 – 2 tetes EBT kepada 10 ml sampel air sadah, baik sebelum proses maupun setelah proses agitasi mekanik dilakukan. Penambahan larutan dapar berfungsi agar pH larutan tertahan pada kondisi basa. Larutan EBT berfungsi untuk menangkap ion Ca2+ yang terbentuk dalam larutan dan mencegah ion tersebut berikatan lebih lanjut dengan ion CO32-

3.2 Preparsi Alat dan Bahan Preparasi alat dan bahan merupakan hal terpenting yang harus dilakukan sebelum melakukan penelitian. Berikut akan dijelaskan mengenai alat dan bahan yang digunakan.

3.2.1 Peralatan yang Digunakan Ada dua macam perlatan yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu peralatan laboratorium dan alat agitasi mekanik. Peralatan laboratorium yang digunakan sebagai berikut: 1. Pipet volum 5 dan 10 ml 2. Pipet tetes 3. Beaker glass 250 dan 500 ml 4. Labu erlenmeyer 100 dan 250 ml 5. Buret 50 ml 6. Statif 7. Spatula 8. Labu ukur 100, 250, dan 1000 ml 9. Kaca arloji 10. Batang pengaduk 11. Timbangan 12. Stopwatch 13. Power analyzer 14. Konduktometer



30

Alat agitasi mekanik yang digunakan terdiri dari: 1. Wadah agitasi 2. Pengaduk dengan jenis baling-baling 3. Motor pengaduk yang dilengkapi dengan pengaturan kecepatan

3.2.2 Instrumentasi Analisis Titrasi kompleksometri EDTA untuk mengukur kandungan ion Ca2+ dalam larutan dengan larutan penitrasi EDTA 0,01 M menggunakan buret dengan akurasi 0,1 ml EDTA. Standarisasi larutan EDTA dilakukan dengan larutan standar CaCO3.

3.2.3 Bahan-bahan yang Digunakan 1. Natrium bikarbonat (NaHCO3) 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M dan kalsium klorida (CaCl2) 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M 2. Larutan standar kalsium karbonat (CaCO3) 0,01 M 3. Air aquades 4. Larutan titran EDTA 0,01 M 5. Larutan dapar pH 10 6. Larutan indikator EBT 0,5 %

3.3 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian yang dilakukan terdiri dari preparasi sampel dan analisis sampel. Preparasi sampel terdiri dari pembuatan larutan NaHCO 3 dan CaCl2 dengan masing-masing konsentrasi 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M, serta pembuatan bahan-bahan lainnya seperti larutan EDTA 0,01 M, indikator EBT 0,5 %, larutan standar CaCO3 0,01 M, dan larutan dapar pH 10. Prosedur analisis akan terdiri dari penentuan kandungan ion Ca2+, baik pada larutan yang non-agitasi mekanik dan agitasi mekanik serta pada proses pengukuran konduktivitas, pada variasi konsentrasi larutan, kecepatan agitasi mekanik, dan waktu agitasi mekanik. Berikut adalah penjelasan secara terperinci dari prosedur penelitian.



31

3.3.1 Prosedur Pembuatan Larutan NaHCO3 3.3.1.1 Pembuatan larutan NaHCO3 0,005 M 1. Menimbang 0,42 gr padatan natrium bikarbonat. 2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass 250 ml hingga homogen. 3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer 1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades. 4. Menambahkan aquades sampai tanda batas. 3.3.1.2 Pembuatan larutan NaHCO3 0,01 M 1. Menimbang 0,84 gr padatan natrium bikarbonat. 2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass 250 ml hingga homogen. 3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer 1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades. 4. Menambahkan aquades sampai tanda batas. 3.3.1.3 Pembuatan larutan NaHCO3 0,015 M 1. Menimbang 1,26 gr padatan natrium bikarbonat. 2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass 250 ml hingga homogen. 3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer 1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades. 4. Menambahkan aquades sampai tanda batas.

3.3.2 Pembuatan Larutan CaCl2 3.3.2.1 Pembuatan larutan CaCl2 0,005 M 1. Menimbang 0,735 gr padatan kalsium klorida. 2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass 250 ml hingga homogen. 3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer 1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades. 4. Menambahkan aquades sampai tanda batas.



32

3.3.2.2 Pembuatan larutan CaCl2 0,01 M 1. Menimbang 1,47 gr padatan kalsium klorida. 2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass 250 ml hingga homogen. 3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer 1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades. 4. Menambahkan aquades sampai tanda batas 3.3.2.3 Pembuatan larutan CaCl2 0,015 M 1. menambahkan 2,205 gr padatan kalsium klorida. 2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass 250 ml hingga homogen. 3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer 1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades. 4. Menambahkan aquades sampai tanda batas.

3.3.3 Pembuatan Larutan Standar CaCO3 0,01 M 1. Menimbang 0,5 gr CaCO3 murni (yang sudah dioven selama ± 1 jam pada suhu 1050C). 2. Menambahkan HCl pekat tetes demi tetes hingga CaCO3 terlarut sempurna. 3. Menambahkan aquades 100 ml lalu mengaduknya hingga homogen.

3.3.4 Pembuatan Larutan EDTA 0,01 M 1. Menimbang kristal titriplex III (C10H14Na2O8.2H2O) sebanyak 4 gr. 2. Menambahkan aquades hingga homogen. 3. Memindahkan ke labu ukur 1000 ml kemudian menambahkan aquades hingga tanda batas.



33

3.3.5 Pembuatan Larutan Dapar pH 10 1. Menimbang 6,67 gr NH4Cl kemudian melarutkannya dengan 57,2 ml ammonia pekat (larutan a). 2. Menimbang 0,4716 gr kemudian melarutkannya dengan 10 ml aquades (larutan b). 3. Menimbang 0,312 gr MgSO4.7H2O kemudian melarutkannya dengan 10 ml aquades (larutan c). 4. Menuangkan larutan b ke dalam larutan a lalu mengocoknya hingga homogen. 5. Menuangkan larutan c ke dalam campuran larutan a dan b lalu mengocoknya hingga homogen. 6. Menambahkan aquades hingga volume larutan 100 ml kemudian mengocoknya agar homogen.

3.3.6 Pembuatan Larutan Indikator Erio Black-T (EBT) 0,5 % 1. Menimbang 4,5 gr Hydoxilamin-HCl. 2. Menimbang 0,5 gr Erio Black-T. 3. Mencampurkan keduanya dan melarutkannya dengan etanol dalam labu takar 100 ml kemidian ditera sampai tanda batas. 4. Mengocok hingga larutan homogen.

3.3.7 Prosedur Pencucian Alat Agitasi Mekanik 1. Menuang sebanyak 500 ml air aquades ke dalam wadah agitasi mekanik. 2. Melakukan agitasi mekanik selama 10 menit dengan kecepatan 1000 rpm. 3. Membuang air aquades. 4. Melakukan kembali prosdur yang sama dengan sebelumnya lalu mengeringkan wadah dan baling-baling pengaduk dengan lap pembersih.



34

3.4 Prosedur Pengujian dengan Variasi Variabel Kondisi Operasi: Konsentrasi, Kecepatan Agitasi Mekanik, dan Waktu Agitasi Mekanik Untuk menguji pengaruh dari variabel operasi seperti konsentrasi larutan, kecepatan agitasi mekanik, dan lama waktu agitasi mekanik maka dilakukan prosedur pengujian dengan variasi variabel kondisi operasi sebagai berikut.

3.4.1 Variasi Konsentrasi 1. Mengatur dan mempersiapkan peralatan agitasi mekanik. 2. Mencampurkan 250 ml larutan natrium bikarbonat (NaHCO3) 0,005 M dengan larutan 250 ml larutan kalsium klorida (CaCl2) 0,005 M. 3. Menuang larutan sampel sebanyak 1000 ml ke dalam wadah agitasi mekanik. 4. Sebelum dilakukan agitasi mekanik, memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA. 5. Menyalakan motor agitasi mekanik dengan kecepatan tetap sebesar 1000 rpm dan melakukan agitasi selama 30 menit. 6. Setelah agitasi selesai maka larutan sampel diletakkan pada beaker glass 500 ml. 7. Memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA. 8. Melakukan analisis sampel kembali pada menit ke-30, 60, 120, 180, 240, dan 300, dan 360 setelah agitasi mekanik. 9. Mengulangi prosedur yang sama untuk variasi konsentrasi larutan 0,01 M dan 0,015 M serta pada kecepatan 500 dan 1500 rpm. Sampel yang tidak dilakukan treatment, dilakukan prosedur yang sama.

3.4.2 Variasi Kecepatan Agitasi Mekanik 1. Mengatur dan mempersiapkan peralatan agitasi mekanik. 2. Mencampurkan 250 ml larutan natrium bikarbonat (NaHCO3) 0,01 M dengan larutan 250 ml larutan kalsium klorida (CaCl2) 0,01 M. 3. Menuang larutan sampel sebanyak 500 ml ke dalam wadah agitasi mekanik.



35

4. Sebelum dilakukan agitasi mekanik, memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA. 5. Menyalakan motor agitasi mekanik dengan kecepatan 500 rpm dan melakukan agitasi selama 30 menit. 6. Setelah agitasi selesai maka larutan sampel diletakkan pada beaker glass 500 ml. 7. Memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA. 8. Melakukan analisis sampel kembali pada menit ke-30, 60, 120, 180, 240, dan 300, dan 360 setelah agitasi mekanik. 9. Mengulangi prosedur yang sama untuk variasi kecepatan 1000 dan 1500 rpm dengan konsentrasi 0,005 M dan 0,015 M. Sampel yang tidak dilakukan treatment, dilakukan prosedur yang sama

3.4.3 Variasi Waktu Agitasi Mekanik 1. Mengatur dan mempersiapkan peralatan agitasi mekanik. 2. Mencampurkan 500 ml larutan natrium bikarbonat (NaHCO3) 0,01 M dengan larutan 500 ml larutan kalsium klorida (CaCl2) 0,01 M. 3. Mengukur pH awal larutan. 4. Menuang larutan sampel sebanyak 500 ml ke dalam wadah agitasi mekanik. 5. Sebelum dilakukan agitasi mekanik, memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA. 6. Menyalakan motor agitasi mekanik dengan kecepatan tetap sebesar 1000 rpm dan melakukan agitasi selama 30 menit. 7. Setelah agitasi selesai maka larutan sampel diletakkan pada beaker glass 250 ml. 8. Memipet10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA. 9. Melakukan analisis sampel kembali pada menit ke-30, 60, 120, 180, 240, dan 300, dan 360 setelah agitasi mekanik. 10. Mengulangi prosedur yang sama untuk variasi waktu agitasi 1 jam dan 2 jam dengan konsentrasi 0,005 M dan 0,015 M pada kecepatan 1000



36

dan 1500 rpm. Sampel yang tidak dilakukan treatment, dilakukan prosedur yang sama.

3.5 Prosedur Pengukuran Konduktivitas Larutan 1. Menyiapkan larutan NaHCO3 dan CaCl2 0,01 M masing-masing 250 ml. 2. Mengukur konduktivitas awal masing-masing larutan. 3. Melakukan agitasi mekanik pada larutan NaHCO3 selama 30 menit pada kecepatan 1000 rpm. 4. Mengukur kembali konduktivitas masing-masing larutan. 5. Mencampurkan kedua larutan lalu mengambil 10 ml larutan sampel untuk dititrasi EDTA. 6. Melakukan analisis sampel kembali pada menit ke-30, 60, 120, 180, 240, dan 300, dan 360 setelah pencampuran. 7. Melakukan prosedur yang sama dengan variasi waktu pengadukan 1 jam dan 2 jam 8. Melakukan prosedur yang dengan variasi larutan yang diagitasi CaCl 2 saja dan keduanya.

3.6 Prosedur Pengukuran Daya pada Proses Agitasi 1. Menyiapkan alat power analyzer. 2. Menghubungkan kabel sumber listrik dengan power analyzer pada koneksi kabel paling kiri dan kanan. 3. Menghubungkan kabel dari peralatan agitasi mekanik dengan power analyzer pada koneksi kabel bagian tengah. 4. Menyalakan alat power analyzer. 5. Menekan tombol Watt/Whr untuk menghitung kebutuhan daya alat. 6. Menyalakan agitator pada kecepatan 500 rpm. 7. Mengukur kebutuhan daya alat selama 30 menit. 8. Menekan tombol data hold untuk mencatat data kebutuhan alat per 30 menit. 9. Lakukan langkah yang sama pada kecepatan 1000 dan 1500 rpm.. Universitas Indonesia


37

3.7 Prosedur Analisis Prosedur saat melakukan analisis presipitasi CaCO3 dengan metode titrasi kompleksometri EDTA akan dijelaskan sebagai berikut.

3.7.1 Standardisasi Larutan EDTA Larutan EDTA 0,01 M harus distandardisasi untuk mengetahui konsentrasi dari EDTA saat akan digunakan untuk pengukuran sampel larutan percobaan. Prosedur standardisasi dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1. Memipet 10 ml larutan CaCO3 ke dalam labu erlenmeyer. 2. Menambahnkan 2 ml larutan dapar pH 10. 3. Menambahkan 1 – 2 tetes indikator EBT. 4. Menitrasi dengan titran EDTA 0,01 M. 5. Standardisasi dilakukan seminggu sekali.

3.7.2 Analisis Larutan Sampel 1. Menuang 10 ml larutan sampel ke dalam labu erlenmeyer 100 ml. 2. Menambahkan 3 tetes indikator EBT dan 2 ml larutan dapar pH 10 sehingga larutan berwarna merah keunguan. 3. Mencatat volume awal titran EDTA 0,1 M pada buret lalu menitrasinya perlahan-lahan hingga diperoleh perubahan warna larutan menjadi biru setelah itu titrasi dihentikan. 4. Mencatat volume akhir titran EDTA. 5. Prosedur dilakukan pada larutan sampel yang mengalami agitasi mekanik ataupun tidak.

3.8 Pengolahan Data Beberapa proses pengolahan data yang dilakukan adalah:

3.8.1 Standardisasi Larutan EDTA  m CaCO3   1000 ml l     BM CaCO 3   V CaCO3 s tan dar 

EDTA  

  V CaCO3 sampel      V EDTAs tan dar    

(3.1)



38

Dimana:

EDTA 

= konsentrasi EDTA yang sebenarnya (molar/l)

m CaCO3

= massa CaCO3 standar yang ditimbang (g)

BM CaCO3

= berat molekul CaCO3 (g/mol)

V CaCO3 standar

= volume CaCO3 standar yang dibuat atau volume CaCO3 induk (ml)

V CaCO3 sampel

= volume standar yang dititar dengan EDTA (ml)

V CaCO3 standardisasi

= volume EDTA yang dibutuhkan untuk menitar CaCO3 standar (ml)

3.8.2 Perhitungan Konsentrasi CaCO3 yang Terbentuk dalam ppm ppm CaCO3 

EDTA VEDTA  BM CaCO3  1000 mg g  



V sampel

(3.2)

Dimana:

EDTA 

= konsentrasi EDTA yang distandardisasi (molar/l)

ppm CaCO3

= konsentrasi CaCO3 yang terbentuk pada proses presipitasi (mg/l)

BM CaCO3

= berat molekul CaCO3 (g/mol)

V EDTA

= volume EDTA yang dibutuhkan untuk menitar larutan sampel (ml)

V sampel

= volume sampel yang dititrasi (ml)

Untuk menentukan presentase presipitasi, digunakan persamaan:   ppm CaCO3 awal   ppm CaCO3 akhir  % presipitasi     100%   ppm CaCO 3 awal  

(3.3)



39

BAB 4 PEMBAHASAN Pada dasarnya, penelitian ini terbagi menjadi dua bagian, yaitu agitasi mekanik saat pencampuran dan agitasi mekanik sebelum pencampuran. Kedua hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh agitasi mekanik terhadap sifat hidrat ion dan presipitasi CaCO3.

4.1 Agitasi Mekanik saat Pencampuran Larutan Induk Di dalam larutan, NaHCO3 dan CaCl2 terurai menjadi ion-ion. Ion Ca2+ dan CO32- pada air sadah dikelilingi oleh molekul air membentuk suatu lapisan hidrasi (hydration shell) yang menahan bergabungnya ion-ion tersebut membentuk molekul CaCO3. Selain lapisan hidrasi, terdapat pula molekul-molekul air yang membentuk kelompok (cluster) di dalam larutan yang membuat ion-ion menjadi sulit bergerak Sifat interaksi ion dengan hidrat dan antara sesama molekul air yang relatif lebih lemah akan dengan mudah dipengaruhi oleh suhu, pH, konsentrasi ion, dan agitasi mekanik berupa pengadukan. Proses agitasi mekanik pada air sadah menyebabkan terganggunya hidrat ion sehingga meningkatkan interaksi atau tumbukan antara ion Ca2+ dan CO32- yang akan mempercepat pembentukan inti CaCO3 sehingga proses presipitasi berlangsung secara lebih cepat. Dengan mendorong pembentukan kerak CaCO3 yang lebih cepat maka tingkat kesadahan air akan berkurang. Langkah selanjutnya adalah melakukan proses separasi untuk memisahkan kerak yang terbentuk dengan air sehingga yang kesadahannya telah diturunkan dapat digunakan.

4.1.1

Variasi Konsentrasi

Variabel variasi konsentrasi digunakan untuk mewakili berbagai tingkatan kesadahan air. Variasi konsentrasi larutan NaHCO3 dan CaCl2 yang digunakan adalah 0,005 M, 0,01 M, dan 0,015 M. Konsentrasi 0,005 M mewakili tingkatan kesadahan air hard (kandungan ion Ca2+ 100 rpm). Konsentrasi 0,01 M dan 0,015 M mewakili tingkat kesadahan very hard (konsentrasi ion Ca2+ > 120 ppm). Selain itu, variabel variasi konsentrasi yang digunakan juga didasarkan pada feasibilitas Universitas Indonesia


40

pelaksanaan penelitian. Hasil data dinyatakan dalam bentuk persen presipitasi CaCO3 (banyaknya CaCO3 yang terbentuk). Berikut adalah hasil yang diperoleh .

9

0,005 M

8

0,01M

Persen presipitasi

7

0,015 M

6 5 4 3 2 1 0 0

100

200

300

400

Waktu (menit)

(a)

Persen presipitasi

25 20 15 10 0,005 M

5

0,01M 0,015 M

0 0

100

200 Waktu (menit)

300

400

(b) Gambar 4.1 Persen presipitasi CaCO3 pada (a) larutan kontrol dan (b) agitasi mekanik dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit

Gambar 4.1 (a) merupakan hasil presipitasi CaCO3 pada larutan kontrol (non agitasi mekanik). Secara umum terlihat bahwa persen presipitasi CaCO 3 pada larutan yang teragitasi mekanik lebih besar dibandingkan dengan larutan kontrol.



41 Persen presipitasi CaCO3 menunjukkan fraksi ion Ca2+ dalam larutan air sadah yang terpresipitasi, bukan nilai absolut CaCO3 yang terbentuk dalam larutan. Proses pesipitasi CaCO3 di dalam larutan diawali dengan terbentuknya kristal CaCO3 (deposit). Pembentukan kristal CaCO3 diawali dengan terjadinya nukleasi (pembentukan kristal CaCO3 yang sangat kecil, nuklei). Pembentukan nuklei akan mendorong proses presipitasi lebih lanjut melalui pertumbuhan kristal. Hal ini dikarenakan sifat elektrostatis permukaan nuklei akan menarik ion-ion di dalam larutan untuk menempel pada nuklei membentuk inti nuklei dan selanjutnya akan tumbuh membesar (crystal growth) menjadi kerak. Larutan kontrol memiliki pola peningkatan presipitasi yang berlangsung lambat. Selain itu, peningkatan presipitasi pada larutan kontrol berbanding terbalik dengan peningkatan konsentrasi. Fenomena tersebut dapat terjadi karena proses presipitasi CaCO3 pada larutan kontrol hanya dipengaruhi oleh konsentrasi (tingkat kejenuhan larutan) yang dimiliki oleh ion-ion bebas yang terdapat pada larutan. Peningkatan presipitasi CaCO3 yang berlangsung lambat disebabkan oleh nuklei yang terbentuk berukuran besar. Nuklei yang berukuran besar membutuhkan waktu yang lama untuk tumbuh karena nuklei yang berbentuk besar cenderung stabil. Semakin besar konsentrasi larutan induk maka semakin besar ukuran nuklei yang terbentuk. Selain itu, jumlah ion bebas dalam larutan terbatas karena sebagian besar ion berinteraksi dengan molekul air membentuk hidrat ion. Jumlah ion bebas dalam larutan yang terbatas membuat kemampuan nuklei dalam mengikat ion menjadi berkurang sehingga pertumbuhan ion menjadi lambat. Semakin besar konsentrasi larutan induk maka jumlah ion bebas dalam larutan semakin banyak sehingga presipitasi CaCO3 semakin besar. Jumlah CaCO3 yang terbentuk pada larutan berkonsentrasi tinggi semakin banyak, namun perhitungan fraksi larutan yang terpresipitasi akan semakin kecil. Hal ini disebabkan faktor pembaginya yang semakin besar. Oleh karena itu, persen presipitasi yang diperoleh pada larutan kontrol memiliki kecenderungan berbanding terbalik dengan peningkatan konsentrasi larutan induk. Gambar 4.1 (b) menunjukkan larutan yang diagitasi mekanik. Larutan yang diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi yang lebih besar dibandingkan dengan Universitas Indonesia


42

larutan kontrol (non agitasi mekanik). Selain itu, agitasi mekanik memberikan kecenderungan peningkatan presipitasi seiring dengan peningkatan konsntrasi. Fenomena ini dapat terjadi karena agitasi mekanik melemahkan interaksi hidrat ion sehingga molekul air yang terdapat di sekeliling ion terlepas. Hal ini membuat jumlah ion bebas di dalam larutan meningkat. Selain itu, lepasnya molekul air membuat ukuran ion lebih kecil sehingga mudah bergerak. Penurunan ukuran ion ditambah dengan gaya yang diberikan pada proses agitasi mekanik membuat mobilitas ion meningkat. Peningkatan mobilitas ion meningkatkan presipitasi CaCO3 karena semakin banyak ion Ca2+ dan CO32- yang bertumbukan. Peningkatan presipitasi terbesar pada larutan yang diagitasi mekanik terlihat pada menit ke-30, yaitu tepat setelah agitasi mekanik selesai. Hal ini menunjukkan bahwa agitasi mekanik mempengaruhi ukuran nuklei yang terbentuk. Nuklei yang terbentuk pada larutan yang teragitasi mekanik berukuran kecil dan berjumlah banyak sehingga proses presipitasi berlangsung cepat. Ukuran nuklei yang lebih kecil membuat luas pemukaan nuklei untuk mengikat ion bebas di dalam larutan lebih besar. Banyaknya jumlah nuklei yang terbentuk serta ukurannya yang kecil membuat proses pengikatan ion bebas terjadi secara cepat. Hal ini membuat pertumbuhan kristal meningkat pesat pada pada menit-menit awal, yaitu tepat setelah agitasi mekanik dilakukan. Seiring dengan berjalannya waktu, jumlah ion bebas di dalam larutan semakin berkurang. Hal ini membuat laju presipitasi berkurang yang terlihat dari kurva persen presipitasi yang naik secara perlahan, bahkan terlihat cenderung konstan. Selain ukuran nuklei, proses presipitasi juga dipengaruhi oleh kesetimbangan larutan. Larutan dengan konsentrasi 0,005 M dan 0,015 M menunjukkan laju presipitasi yang cenderung tetap. Hal ini dapat juga disebabkan larutan telah mencapai kesetimbangan atau hampir mencapai kesetimbangannya karena agitasi mekanik dapat mempercepat kesetimbangan larutan. Larutan konsentrasi 0,015 M juga terjadi fenomena yang serupa. Namun, konsentrasinya yang tinggi membuat ion-ion bebas dalam larutan terdapat dalam jumlah banyak sehingga proses presipitasi tetap berjalan walaupun lambat. Hal ini terbukti dari bentuk kurva yang terus menanjak seiring dengan bertambahnya waktu pendiaman. Tren kurva konsentrasi 0,015 M yang terus menanjak memungkinkan kurva konsentrasi Universitas Indonesia


43

0,015 M dan 0,01 M dapat bertemu pada satu titik jika waktu pendiaman ditambahkan hingga lebih dari 6 jam. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa pada menit-menit awal proses presipitasi CaCO 3, laju peningkatan presipitasi sangat dipengaruhi oleh agitasi mekanik. Walaupun persen presipitasi pada larutan konsentrasi 0,015 M terlihat lebih kecil dibandingkan dengan larutan 0,01 M namun jumlah CaCO3 yang terbentuk lebih besar. Persen presipitasi hanya menunjukkan fraksi ion Ca 2+ dalam larutan air sadah yang terpresipitasi. Gambar 4.2 menunjukkan presipitasi CaCO3 dalam satuan ppm (nilai absolut).

120

ppm CaCO3

100 80 60

0,005 M

40

0,015 M

0,01M

20 0 0

100

200

300

400

Waktu (menit)

Gambar 4.2 CaCO3 yang terbentuk dalam satuan ppm pada agitasi mekanik dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit

Larutan induk dengan konsentrasi 0,005 M dapat menghasilkan 250 ppm presipitasi CaCO3 jika semua ion Ca2+ dan CO32- berinteraksi, dimana hal tersebut tidak mungkin terjadi karena larutan air sudah sangat jenuh. Larutan induk dengan konsentrasi 0,01 M dapat menghasilkan presipitat maksimal 500 ppm dan larutan induk dengan konsentrasi 0,015 M dapat menghasilkan presipitat maksimal 625 ppm.

4.1.2

Variasi Kecepatan Agitasi

Variabel ini digunakan untuk mengetahui efektivitas kecepatan pengadukan pada konsentrasi pengadukan yang sama. Berikut adalah data yang diperoleh pada Universitas Indonesia


44

kondisi operasi waktu pengadukan selama 30 menit dan konsentrasi larutan induk 0,015 M. Gambar 4.3 menunjukkan hasil yang diperoleh.

Kontrol

25

500 rpm 1000 rpm

Persen presipitasi

20

1500 rpm

15 10 5 0 0

100

200

300

400

Waktu (menit)

Gambar 4.3 Persen presipitasi CaCO3 pada kondisi konsentrasi 0,015 M dan waktu agitasi 30 menit

Secara umum, peningkatan kecepatan agitasi meningkatkan laju presipitasi CaCO3. Peningkatan kecepatan agitasi memberikan energi yang lebih besar dalam melepaskan interaksi hidrat ion dengan ion Ca2+ dan CO32-. Proses ini membuat jumlah ion Ca2+ dan CO32- di dalam larutan semakin banyak. Selain itu, agitasi mekanik juga meningkatkan mobilitas ion bebas di dalam larutan. Meningkatnya jumlah ion Ca2+ dan CO32- dan mobilitas ion membuat proses tumbukan ion Ca2+ dan CO32- yang terjadi semakin banyak sehingga presipitasi CaCO 3 meningkat. Efek kecepatan agitasi terhadap mobilitas ion serta pelepasan interaksi hidrat ion berbanding lurus. Hal ini terbukti dari besar presipitasi CaCO3 yang dihasilkan dari kecepatan 1500 rpm merupakan yang terbesar, yaitu 13,16 %. Kecepatan 1000 rpm menghasilkan presipitasi 7,89 % dan kecepatan 500 rpm menghasilkan presipitasi sebesar 3,95 %. Proses pendiaman larutan air sadah hingga menit ke360 semakin meningkatkan persen presipitasi CaCO3 dengan pola peningkatan yang sama. Kurva pada tiap kecepatan menunjukkan kecenderungan yang sama, yaitu terjadi peningkatan presipitasi yang pesat pada menit ke-30, yaitu tepat setelah Universitas Indonesia


45

agitasi selesai. Pola ini memiliki kecenderungan yang sama pada variasi konsentrasi. Hal ini semakin membuktikan bahwa agitasi mekanik mempengaruhi ukuran nuklei yang terbentuk. Ketiga kurva variasi kecepatan menunjukkan nuklei yang terbentuk berukuran kecil. Semakin tinggi kecepatan agitasi maka nuklei yang terbentuk semakin kecil dan banyak. Hal ini terbukti dari semakin menanjaknya kurva pada menit ke-30 seiring dengan meningkatnya kecepatan agitasi mekanik.

4.1.3

Variasi Waktu Agitasi

Waktu pengadukan merupakan parameter yang cukup penting dalam menentukan keefektivitasan pengadukan karena terkait dengan konsumsi energi. Semakin lama waktu pangadukan maka kebutuhan energi yang digunakan semakin besar. Variasi kecepatan dan waktu agitasi merupakan parameter fisik untuk meningkatkan presipitasi CaCO3. Selain itu, kedua variasi dapat dijadikan perbandingan dalam memilih kondisi yang lebih efektif. Perbandingan ini dapat dilakukan pada kondisi konsentrasi larutan yang sama. Berikut adalah data yang diperoleh pada kondisi operasi kecepatan pengadukan 1000 rpm dan konsentrasi 0,015 M.

25

Agitasi 30 menit Agitasi 1jam

P ers en pres ipitas i

20

Agitasi 2 jam

15

Kontrol

10

5

0 0

100

200 Wa ktu (m e nit)

300

400

Gambar 4.4 Persen presipitasi CaCO3 pada kecepatan 1000 rpm dan konsentrasi 0,015 M



46

Sama

seperti

variabel

kecepatan,

penambahan

waktu

pengadukan

meningkatkan laju presipitasi CaCO3. Waktu agitasi ini berpengaruh pada proses pelepasan jumlah hidrat ion pada ion Ca2+ dan CO32-. Diharapkan dengan semakin lamanya waktu pengadukan maka semakin banyak hidrat ion yang terlepas. Selain itu, diharapkan efek agitasi terhadap ion Ca2+ dan CO32- bertahap lebih lama seiring dengan penambahan waktu agitasi sehingga walau pendiaman dilakukan, ion Ca2+ dan CO32- masih tetap dapat bergerak aktif sehingga tumbukan antara ion Ca2+ dan CO32- tetap berlangsung dan mempercepat laju presipitasi. Hal ini ditunjukkan dengan persen presipitasi terbesar terdapat pada waktu presipitasi 2 jam, yaitu 21,05 %. Agitasi mekanik selama 1 jam menghasilkan presipitasi sebesar 14,47 % dan agitasi 30 menit menghasilkan presipitasi sebesar 7,89 %. Ketiga kurva variabel waktu agitasi memiliki tren yang sama dengan variasi konsentrasi dan kecepatan agitasi mekanik, yaitu proses presipitasi terjadi secara signifikan tepat setelah agitasi dilakukan. Profil kurva menunjukkan nuklei yang terbentuk berukuran kecil dan banyak. Hal ini semakin menunjukkan bahwa agitasi mekanik memperkecil ukuran nuklei serta memperbanyak jumlahnya di dalam larutan tanpa melihat variabel lainnya, seperti konsentrasi, kecepatan agitasi, dan waktu konsentrasi. Variabel lainnya akan meningkatkan jumlah nuklei yang terbentuk serta semakin memperkecil ukuran nuklei. Fraksi larutan air sadah yang terpresipitasi pada waktu agitasi mekanik 30 menit dengan pendiaman selama 5,5 jam adalah 14,47 %. Hasil ini sama dengan yang dicapai hanya dengan agitasi selama 1 jam tanpa proses pendiaman. Perbandingan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai hasil yang sama sangat besar. Agitasi mekanik selama 1 jam akan lebih dipilih karena lebih hemat waktu. Agitasi mekanik selama 2 jam menghasilkan presipitasi sebesar 21,05 % tanpa proses pendiaman. Hasil yang sama juga diperoleh pada larutan air sadah yang diagitasi mekanik dengan kecepatan 1500 rpm selama 30 menit dengan pendiaman selama 5,5 jam. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan waktu agitasi mekanik memberikan hasil presipitasi yang lebih besar dengan waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan peningkatan kecepatan agitasi mekanik. Faktor waktu agitasi lebih dominan dalam mempengaruhi proese pembentukan nuklei dibandingkan dengan kecepatan agitasi.yang terbentuk dalam larutan. Semakin Universitas Indonesia


47

lama agitasi dilakukan maka semakin kecil nuklei yang terbentuk dalam larutan. Fenomena ini terbukti dari profil kurva yang meningkat tajam saat agitasi mekanik tepat selesai, yaitu menit ke-30 pada agitasi 30 menit, menit ke-60 pada agitasi1 jam, dan menit ke-120 pada agitasi 2 jam. Hal ini menunjukkan bahwa proses presipitasi CaCO3 pada menit-menit awal sangat dipengaruhi oleh proses agitasi mekanik. Untuk melihat perbandingan persen presipitasi pada semua variabel proses, maka semua data persen presipitasi disajikan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Rekapitulasi persen presipitasi pada semua variabel proses

Konsentrasi

0,005 M

0,01 M

0,015 M

Persen Presipitasi (%) Kecepatan agitasi Waktu agitasi (menit) 500 rpm 1000 rpm 1500 rpm 30 4 4 4 60 4 8 17,2 120 9,32 9,32 9,32 30 1,96 5,88 21,73 60 18 23,6 31,05 120 21,74 25,46 32,91 30 3,95 7,86 21,05 60 7,89 14,47 21,05 120 13,16 17,11 25

Hasil pada Tabel 4.1 menunjukkan bahwa persen presipitasi terbesar dihasilkan pada konsentrasi larutan induk 0,01 M. Data hasil persen presipitasi juga menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan agitasi dan waktu agitasi maka persen presipitasi yang dihasilkan juga akan semakin besar.

4.2 Agitasi Mekanik sebelum Pencampuran Larutan Induk 4.2.1 Pengukuran Konduktivitas Larutan NaHCO3 dan CaCl2 Konduktivitas adalah kemampuan suatu bahan dalam mengalirkan listrik. Dalam pengaruh medan listrik, aliran arus yang melalui konduktor elektrolit disebabkan karena pergerakan ion-ion positif dan negatif. Proses agitasi mekanik pada air sadah menyebabkan terganggunya hidrat ion. Jika kedua larutan induk dicampurkan (larutan NaHCO3 dan CaCl2) maka akan meningkatkan interaksi atau tumbukan antara ion Ca2+ dan CO32-. Hal ini tentunya akan mempercepat Universitas Indonesia


48

pembentukan inti CaCO3 sehingga proses presipitasi berlangsung secara lebih cepat. Oleh karena itu, sifat pergerakan ion ini diamati dari nilai konduktivitas larutan. Pengukuran konduktivitas larutan dilakukan pada masing-masing larutan NaHCO3 dan CaCl2 secara terpisah sebelum kedua larutan dicampurkan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh agitasi mekanik terhadap masing-masing ion Ca2+ dan CO32- secara spesifik. Selain itu, untuk memudahkan dalam mengamati fenomena yang terjadi pada ion Ca2+ dan CO32-. Jika pengukuran konduktivitas larutan dilakukan setelah kedua larutan dicampurkan maka akan akan sulit melihat pengaruh agitasi terhadap masing-masing ion Ca2+ dan CO32karena kedua ion berada pada tempat yang sama. Tabel 4.2 menunjukkan hasil pengukuran konduktivitas larutan masing-masing larutan pada kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M dan kecepatan 1000 rpm.

Tabel 4.2 Konduktivitas larutan NaHCO3 dan CaCl2

NaHCO3

Waktu Agitasi 30 menit 1 jam 2 jam

Awal (mS) 0,776 0,782 0,785

Akhir (mS) 0,825 0,838 0,854

CaCl2 Awal (mS) 2,123 2,127 2,140

% Kenaikan Konduktivitas

Δ K (mS)

Akhir NaHCO3 (mS) 2,163 0,049 2,230 0,056 2,383 0,069

CaCl2

NaHCO3

CaCl2

0,040 0,103 0,243

0 13,42 38,93

0 158,33 508,33

Secara umum, hasil pengukuran konduktivitas menunjukkan bahwa semakin lama agitasi mekanik dilakukan maka semakin besar nilai konduktivitas. Di dalam larutan, molekul NaHCO3 dan CaCl2 terurai menjadi ion-ion. Ion-ion di dalam larutan dikelilingi oleh molekul-molekul air yang terpolarisasi dan berinteraksi dengan ion membentuk hidrat ion. Adanya hidrat ion membuat mobilitas ion berkurang karena diameter ion membesar dengan adanya hidrat ion. Selain hidrat ion, di dalam larutan juga terdapat molekul-molekul air yang membentuk kelompok (cluster). Kelompok air yang terbentuk dalam larutan umumnya berukuran besar karena berada dalam kondisi stabil. Keberadaan kelompok air semakin membatasi pergerakan ion Ca2+ dan CO32- untuk bertemu. Oleh karena itu dilakukanlah agitasi mekanik. Universitas Indonesia


49

Agitasi mekanik dapat membuat interaksi hidrat ion dengan ion terganggu sehingga molekul air yang berada di sekitar ion terlepas. Lepasnya sebagian hidrat ion membuat ukuran molekul ion menjadi lebih kecil sehingga lebih mudah bergerak. Tidak hanya itu, agitasi mekanik juga membuat kelompok air pada larutan terpecah menjadi kelompok air yang lebih kecil. Menurunnya ukuran molekul kelompok air ini membuat larutan menjadi lebih encer yang biasanya dibuktikan dengan penurunan viskositas. Penurunan viskositas larutan membuat ion-ion di dalam larutan semakin mudah bergerak. Peningkatan mobilitas ion ini dapat dibuktikan melalui peningkatan nilai konduktivitas larutan. Konduktivitas larutan meningkat setelah dilakukan proses agitasi mekanik pada larutan. Hal ini membuktikan bahwa agitasi mekanik dapat melemahkan interaksi hidrat ion dengan ion. 4.2.2 Analisis Kandungan Ca2+ Pengukuran konduktivitas larutan telah membuktikan bahwa agitasi mekanik dapat meningkatkan mobilitas ion, terutama ion Ca2+ dan CO32- yang merupakan komponen utama pembentuk CaCO3. Peningkatan mobilitas ion dapat mendorong proses presipitasi CaCO3 jika kedua larutan induk dicampurkan. Oleh karena itu, larutan induk yang telah diagitasi mekanik dan telah diukur konduktivitasnya dicampurkan. Kondisi pencampuran yang dilakukan adalah hanya salah satu larutan induk yang diagitas mekanik, larutan NaHCO3 saja atau CaCl2 saja. Hal ini dilakukan untuk mengetahui efek agitasi mekanik pada masing-masing larutan NaHCO3 dan CaCl2 dalam larutan air sadah (setelah pencampuran). Pada saat pencampuran terjadi, hanya ion Ca2+ saja atau ion CO32- yang memiliki mobilitas tinggi sebagai akibat agitasi. Melalui proses ini dapat diketahui ion mana yang efek agitasi mekaniknya memberikan pengaruh lebih besar pada proses presipitasi CaCO3. Prosedur analisis yang dilakukan sama dengan variabel penelitian lainnya. Berikut adalah adalah data yang diperoleh pada kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M dan kecepatan 1000 rpm. Gambar 4.5 menunjukkan hasil yang diperoleh.



50

25 Agitasi NaHCO3+CaCl2 non agitasi

Persen presipitasi

20

Agitasi CaCl2+NaHCO3 non agitasi Kontrol

15 10 5 0 0

100

200 300 Waktu (menit)

400

Gambar 4.5 Persen presipitasi CaCO3 pada proses agitasi mekanik sebelum pencampuran dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M, kecepatan 1000 rpm dan waktu agitasi 1 jam

Secara kualitatif terlihat bahwa larutan air sadah dimana hanya larutan NaHCO3 yang diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi CaCO3 yang lebih besar, yaitu 20 % selama waktu pendiaman 6 jam. Larutan air sadah dengan larutan CaCl2 yang diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi CaCO3 sebesar 11,76 %. Larutan kontrol hanya menghasilkan presipitasi CaCO3 sebesar 3,92 %. Di dalam larutan, NaHCO3 dan CaCl2 terurai menjadi ion-ion. Tidak hanya ion-ion, di dalam larutan juga terdapat molekul-molekul air yang membentuk kelompok (cluster). Ion-ion di dalam larutan bermuatan sehingga memiliki gaya elektrostatik yang dapat menarik molekul-molekul air di sekelilingnya sehingga membentuk hidrat ion. Interaksi elektrostatis antara partikel bermuatan dan molekul air merupakan alasan dasar yang menyebabkan terbentuknya struktur hidrat (Zhou et al., 2001). L.T. Vlaev (2004) mengatakan bahwa sifat-sifat kelarutan dan perpindahan larutan elektrolit yang dipelajari menggunakan metode konduktivitas bergantung pada jari-jari hidrasi ion dan derajat hidrasi ion. Hidrat ion dapat positif dan negatif bergantung pada mobilitas molekul air di kulit hidrasi ion, yang lebih



51

tinggi atau lebih rendah dibandingkan dengan molekul air di dalam bulk water. Skema hidrat ion dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Lapisan hidrasi pertama

Air

(a)

(b)

Gambar 4.6 Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (a) dan rendah (b) (Marcus. 1994)

Gaya elektrostatik yang dimiliki ion besarya berbanding terbalik dengan jarijari ion. Semakin besar jari-jari ion maka semakin besar gaya elektrostatiknya sehingga kemampuan ion untuk menarik molekul air di sekelilingnya juga semakin besar. Banyaknya molekul air yang ditarik oleh ion membuat lapisan hidrat ion disekelilingnya juga besar. Fenomena ini yang terlihat pada Gambar 4.6 (a). Fenomena sebaliknya terjadi pada ion yang memiliki jari-jari besar yang terlihat pada Gambar 4.6 (b). Interaksi elektrostatis yang sangat besar antara ion dengan hidrat ion membuat hidrat ion sulit terlepas jika diberi gangguan. Energi yang lebih besar dibutuhkan untuk memutuskan interaksi hidrat ion pada ion yang memiliki ukuran kecil. Hal inilah yang terjadi pada NaHCO3 dan CaCl2. Penelitian yang dilakukan Marcus (1994) mendapatkan bahwa ion Ca2+ memiliki jari-jari hidrat ion yang lebih besar dibandingkan dengan ion CO32-. Tidak hanya itu, Marcus juga mendapati bahwa energi hidrasi ion Ca2+ lebih besar dibandingkan dengan CO32-. Tabel 4.3 menunjukkan data yang diperoleh Marcus.



52 Tabel 4.3 Hasil data penelitian mengenai ion Ca2+ dan CO32-

Ion Ca2+ CO32-

Jari-jari ion Jari-jari hidrat Jumlah molekul air (r, pm) ion (Δr, pm) yang mengelilingi ion (n) 100 171 7,2 178 76 4

Δhyd H* 1600 1395

(Marcus. 1994)

Larutan yang hanya NaHCO3 diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi yang lebih besar. Hal ini disebabkan jari-jari ion CO32- yang lebih besar dibandingkan dengan ion Ca2+ (hampir dua kalinya) membuat interaksi hidrat ionnya lebih lemah. Selain itu, hasil data penelitian Marcus juga menunjukkan bahwa jumlah molekul air yang membentuk hidrat ion pada ion Ca2+ lebih besar (n Ca2+ hampir dua kali n CO32-) sehingga sulit dilepaskan. Ion Ca2+ juga memiliki nilai energi hidrasi ion yang lebih besar dibandingkan dengan CO32-. Hal ini menunjukkan bahwa untuk memutuskan interaksi hidrat ion pada Ca2+ membutuhkan energi yang lebih besar.. Agitasi mekanik dilakukan untuk melemahkan interaksi hidrat ion sehingga hidrat ion dapat terlepas. Lepasnya hidrat ion membuat ukuran ion lebih kecil sehingga ion mudah bergerak. Selain itu, proses agitasi mekanik juga meningkatkan mobilitas ion. Mobilitas ion yang tinggi akan mendorong terjadinya tumbukan antara ion Ca2+ dan CO32- sehingga proses presipitasi CaCO3 terjadi akan semakin cepat. Pelakuan agitasi mekanik yang sama pada NaHCO3 dan CaCl2 akan menghasilkan presipitasi CaCO3 yang lebih besar pada larutan NaHCO3. Interaksi hidrat ion pada ion CO32- yang lebih rendah serta energi hidrasi yang lebih kecil membuat proses presipitasi CaCO3 berlangsung lebih cepat. Untuk larutan kontrol, proses presipitasi terjadi hanya bergantung pada jumlah masing-masing ion dalam larutan (konsentrasi). Saat larutan induk dicampurkan, ion bebas Ca2+ dan CO32- yang ada di dalam larutan berinteraksi membentuk nuklei CaCO3. Nuklei ini kemudian berkembang dan memperbesar diri dengan mengikat ion-ion bebas yang ada di dalam larutan. Jumlah ion bebas Ca2+ dan CO32- yang terbatas membuat proses presipitasi CaCO3 berlangsung lambat dan



53

stagnan, atau bahkan telah mencapai kesetimbangan pada menit ke-180 dengan persen presipitasi 1,32 %.

4.3 Pengukuran Energi Agitasi Mekanik Pengukuran daya agitasi dilakukan untuk mengetahui besar kebutuhan energi yang digunakakan agitator selama proses agitasi mekanik berlangsung. Tidak hanya itu, pengukuran daya agitasi juga bertujuan untuk mengetahui seberapa efisien energi yang digunakan untuk meningkatkan presipitasi CaCO3 melalui metode agitasi mekanik jika dibandingkan dengan metode peningkatan presiptasi CaCO3 secara fisik lainnya, seperti pemanasan (menaikkan suhu). Pengukuran daya agitasi dilakukan secara langsung dengal menggunakan alat power analyzer. Metode pengukuran daya agitasi secara digital ini dipilih karena dianggap lebih akurat dan aktual serta data dihasilkan secara cepat. Selain itu, pengunaannya yang lebih praktis. Tabel 4.4 menunjukkan hasil data pengukuran daya agitasi yang diperoleh pada setiap kecepatan.

Tabel 4.4 Kebutuhan energi listrik pada agitasi mekanik di setiap variasi kecepatan dan waktu (Whr)

Waktu agitasi 30 menit 1 jam 2 jam

500 rpm 8,014 16,028 32,056

Energi (Whr) 1000 rpm 1500 rpm 9,74 9,916 19,48 19,832 38,96 39,664

Kebutuhan energi yang digunakan berbanding lurus dengan waktu agitasi dan kecepatan agitasi sehingga kebutuhan energi terbesar terdapat pada waktu pengadukan 2 jam dan kecepatan 1500 rpm, yaitu sebesar 39, 664 Whr. Untuk mengetahui seberapa efisien konsumsi energi pada proses sgitasi mekanik maka perlu dibandingkan dengan metode fisik lainnya yang umum dilakukan, yaitu pemanasan. Perbandingan didasarkan pada pengunaan energi dan besar laju presipitasi yang dihasilkan. Diilustrasikan bahwa air sadah dari kondisi ruang (27oC) dipanaskan hingga 50oC. Mubarok (2008) pernah melakukan penelitian terhadap pengaruh suhu terhadap presipitasi CaCO3 dengan menggunakan model air sadah yang sama. Universitas Indonesia


54 Mubarok (2008) melakukan pemanasan air sadah hingga 50oC. Volume larutan yang digunakan untuk sekali running sebanyak 30 ml. Hasil persen presipitasi yang diperoleh dari penelitian Mubarok (2008) dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Persen presipitasi CaCO3 melalui pemanasan hingga 50oC dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M

Waktu (menit) 0 5 10 30 60 120 180

% presipitasi 0 0 0 0 5,51 7,48 13,78 (Mubarok. 2008)

Untuk menghitung kebutuhan energi melalui pemanasan dapat digunakan persamaan energi sederhana, yaitu

Q  m  c  t

(4.1)

Kondisi volume larutan dianggap sama (500 ml) kemudian dilakukan pemanasan hingga 50oC. Kalor jenis air sadah dianggap sama dengan kalor jenis air dan densitas air sadah sama dengan densitas air, maka peningkatan laju presipitasi CaCO3 melalui metode pemanasan membutuhkan energi sebesar:

Q  m  c  t  0,5 kg4,2 kJ / kg K 298 K   625,8 kJ Konsumsi energi pada proses pemanasan besarnya sama untuk pemanasan selama apapaun karena bukan fungsi waktu. Presipitasi CaCO 3 mulai terlihat pada menit ke-60 sebesar 5,51 %. Hasil yang tidak jauh berbeda dihasilkan melalui agitasi mekanik selama 60 menit dengan kecepatan 500 rpm, yaitu 5,88 %. Konsumsi energi yang digutuhkan pada kondisi agitasi tersebut sebesar 19,48 Whr atau 70,128 kJ. Konsumsi energi pada proses agitasi mekanik lebih rendah jika dibandingkan dengan pemanasan. Untuk menghasilkan besar persen presipitasi yang sama, pemanasan membutuhkan energi 8,9 kali lebih besar Universitas Indonesia


55

dibandingkan dengan metode agitasi mekanik. Hal ini membutktikan bahwa peningkatan presipitasi CaCO3 dengan agitasi mekanik lebih hemat energi dibandingkan dengan proses pemanasan.



56

BAB 5 KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian mengenai pengaruh agitasi mekanik terhadap proses presipitasi CaCO3 pada air sadah maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Agitasi mekanik meningkatkan konduktivitas larutan NaHCO3 dan CaCl2 2. Agitasi mekanik dapat melemahkan interaksi hidrat ion dengan ion Ca 2+ dan CO32- sehingga mobilitas ion meningkat sehingga terjadi peningkatan presipitasi CaCO3. 3. Peningkatan konsentrasi larutan induk meningkatkan presiptasi CaCO3 namun besarnya dipengaruhi oleh ukuran nuklei yang terbentuk. 4. Peningkatan kecepatan agitasi dan waktu agitasi meningkatkan presipitasi CaCO3. 5. Presipitasi CaCO3 pada agitasi mekanik saat pencampuran ditentukan oleh ukuran nuklei dan kesetimbangan larutan. 6. Agitasi mekanik memiliki pengaruh presipitasi CaCO3 dan konduktivitas larutan yang lebih besar pada larutan CaCl2 dibandingkan dengan larutan NaHCO3. 7. Peningkatan presipitasi CaCO3 dengan metode agitasi mekanik lebih hemat energi dibandingkan dengan metode pemanasan.



57

DAFTAR REFERENSI

Abdel-Aal, & Sawada, K. 2000. Inhibition of Adhesion and Precipitation CaCO3 by Aminopolyphophate. Journal of Chrystal Growth, 256. Pp. 188-200. Abdel-Aal, Satoh, K., & Sawada, K. 2002. Study of The Adhesion Mechanism of CaCO3 Using A Combined Bulk Chemistry/QCM Technique. Journal of Chrystal Growth, 245. Pp. 87-100. Ben, Armor M., Zgolli, D., Tlili M.M., & Manzola, A.S. 2004. Influence of Water Hardness, Substrate Nature, and Temperatur on Heterogenous Calcium Carbonate Nucleation. Desalination, 166. Pp. 79-84. Chibowski, Emil., Lucyna Holysz, & Aleksandra Szczes. 2007. Effects of A Static Magnetic Feld on Water and Electrolyt. Journal of Colloid and Interface Science. Cho, Young I., Chunfu Fan, & Byung-Gap Choi. 1997. Theory of Electronic Entifouling Tecnology to Control Precipitate Fouling in Heat ExchangeredPower. International Communications in Heat and Mass Transfer, 24. Pp. 757-770. Elfil, H., & Roquesb, H. 2001. Role of Hydrate Phases of Calcium Carbonate on Tha Scaling Phenomenon. Desalination, 137. Pp. 177-186. Fathi, A., Tlili, M., Gabrielli, C., Maurin, G., Ben, Armor M. 2006. Effect of Magnetic Water Treatment on Homogenous Precipitation of Calcium Carbonate. Water Research, 40. Pp. 1941-1950. Kemmer, F. N. 1998. The NALCO Water Handbook, 2nd ed. New York: McGraw-Hill. Li, Ruihua., Zhanpeng Jiang, Hongwei Yang, & Yuntao Gun. 2006. Effects of Ions in Natural Water on the

17

O NMR Chemical Shift Water and Their

Relationship to Water Cluster. Journal Mol. Liq, 126. Pp 14-18. Marcus,

Yizhak.

1994.

A

Simple

Empirical

Model

Describing

the

Thermodynamics of Hydration of Ions of Widely Variying Charges, Sizes, and Shapes. Biophys. Chem, 51. Pp. 111-127. Universitas Indonesia


58

Marcus, Yizhak. 1987. Thermodynamics of ion hydration and its interpretation in terms of a common model. Pure & AppI. Chem, 59. Pp.1093-1101. Oldshue, James Y. 1983. Fluid Mixing Tecnology. New York: McGraw-Hill Publishing Company. Powell, Sheppared T. 1954. Water Conditioning for Industry. New York: McGraw-Hill Company. Saksono, N. 2006. Magnetisasi Air Sadah untuk Pencegahan Kerak. Jurnal Teknologi, 4. Pp. 292-302. Saksono, N., Setijo Bismo, Elsa Kristianti, & Roekmijati Widaningrum. 2006. Pengaruh Medan Magnet Pada Presipitasi CaCO3 untuk Pencegahan Kerak. Jurnal Teknik Kimia Indonesia , 2. Pp. 2. Soenyik, Vernon L., & R David Jenkins.561980. Water Chemistry. Canada: John Wiley & Sons. Inc. Tatterson, Gary B.1991. Fluid Mixing and Gas Dispersion in Agitated Tanks. New York: McGraw-Hill, Inc. Vlaev, L.T., M. P Tavlieva & S. D Genieva. 2003. Concentration Dependence of the Activation Energy of Concuctivity in Aqueous Sodium Selenite and Potassium Tellurite. Journal of Structural Chemistry, 44. Pp. 995-1000. Vlaev, L.T., & S. D Genieva. 2004. Electron Transport Properties of Ions in Aqueou Solutions of Sodium Selenite. J. Struct. Chem, 5. Pp 825-831. Zhou, Jian., Xiaohua Lu, Yanru Wang, & Jun Shi. 2001. Molecular Dynamics Study on Ionic Hydration. Fluid Phase Equilibria. Pp 257-270.



59

LAMPIRAN

A. SPESIFIKASI AGITATOR dan BALING-BALING

(a)

(b)

Gambar agitator (a) dan baling-baling pengaduk (b)

Spesifikasi Agitator Listrik 220V Tipe kecepatan 2, tipe I dan II Tipe I : 0 – 500 rpm Tipe II : 500 – 2000 rpm Jenis baling-baling 3 Blade Axial Impeller pengaduk

B. SPESIFIKASI WADAH AGITASI

Gambar wadah agitasi mekanik



60

Bahan Tinggi wadah Diameter alas Diameter atas

Spesifikasi Wadah Agitasi Mekanik Plastik Tebal bafel 26 cm Tinggi bafel 17 cm Lebar bafel 19 cm Jumlah bafel

0,5 cm 20 cm 2 cm 3



61

C. DATA HASIL PENELITIAN C.1 Konsentrasi Larutan Induk 0,005 M a. 500 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360

Kontrol M EDTA V EDTA 0.009505503 7.6 0.009505503 7.6 0.009505503 7.6 0.009505503 7.6 0.009505503 7.5 0.009505503 7.5 0.009505503 7.5 0.009505503 7.5

Kontrol ppm CaCO3 % prespitasi 722.418 0.00 722.418 0.00 722.418 0.00 722.418 0.00 712.913 1.32 712.913 1.32 712.913 1.32 712.913 1.32

30 menit M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 7.5 0.009505503 7.3 0.009505503 7.3 0.009505503 7.2 0.009505503 7.2 0.009505503 7.2 0.009505503 7.2

30 menit ppm CaCO3 % prespitasi 712.913 1.32 693.902 3.95 693.902 3.95 684.396 5.26 684.396 5.26 684.396 5.26 684.396 5.26

1 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 7 0.009505503 7 0.009505503 6.9 0.009505503 6.9 0.009505503 6.8 0.009505503 6.7

1 jam ppm CaCO3 % prespitasi 665.385 7.89 665.385 7.89 655.880 9.21 655.880 9.21 646.374 10.53 636.869 11.84

2 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6.5 0.009505503 6.4 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 6.3 2 jam ppm CaCO3 % prespitasi 570.330 21.05 570.330 21.05 551.319 23.68 551.319 23.68 551.319 23.68



62

b. 1000 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360



30 menit M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 7 0.009505503 6.9 0.009505503 6.9 0.009505503 6.8 0.009505503 6.7 0.009505503 6.6 0.009505503 6.5


1 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6.5 0.009505503 6.5 0.009505503 6.5 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 6.3


2 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6 0.009505503 6 0.009505503 5.8 0.009505503 5.8 0.009505503 5.8 2 jam ppm CaCO3 % prespitasi 570.330 21.05 570.330 21.05 551.319 23.68 551.319 23.68 551.319 23.68



63

c. 1500 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360



30 menit M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 6.6 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 6.3 0.009505503 6.2 0.009505503 6.2 0.009505503 6


1 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6.3 0.009505503 6.1 0.009505503 6.1 0.009505503 6.1 0.009505503 6 0.009505503 5.9





64

C.2 Konsentrasi Larutan Induk 0,01 M a. 500 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360

Kontrol M EDTA V EDTA 0.009826316 5.1 0.009826316 5.1 0.009826316 5.1 0.009826316 5 0.009826316 4.9 0.009826316 4.9 0.009826316 4.9 0.009826316 4.9


30 menit M EDTA V EDTA 0.009826316 0.009826316 5 0.009826316 5 0.009826316 5 0.009826316 4.9 0.009826316 4.9 0.009826316 4.8 0.009826316 4.8


1 jam M EDTA V EDTA 0.009826316 0.009826316 0.009826316 4.8 0.009826316 4.8 0.009826316 4.8 0.009826316 4.7 0.009826316 4.7 0.009826316 4.6





65

b. 1000 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360





1 jam M EDTA V EDTA 0.00933895 0.00933895 0.00933895 4.1 0.00933895 4 0.00933895 3.9 0.00933895 3.9 0.00933895 3.8 0.00933895 3.8


2 jam M EDTA V EDTA 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 3.7 0.00933895 3.7 0.00933895 3.6 0.00933895 3.6 0.00933895 3.5

2 jam ppm CaCO3 % prespitasi 345.541 31.05 345.541 31.05 336.202 32.91 336.202 32.91 326.863 34.78



66

c. 1500 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360



30 menit M EDTA V EDTA 0.00933895 0.00933895 4.2 0.00933895 4.2 0.00933895 4.1 0.00933895 4.1 0.00933895 4 0.00933895 4 0.00933895 4


1 jam M EDTA V EDTA 0.00933895 0.00933895 0.00933895 4 0.00933895 3.9 0.00933895 3.9 0.00933895 3.8 0.00933895 3.8 0.00933895 3.8





67

C.3 Konsentrasi Larutan Induk 0,015 M a. 500 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360





1 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 7 0.009505503 7 0.009505503 6.9 0.009505503 6.9 0.009505503 6.8 0.009505503 6.7





68

b. 1000 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360



30 menit M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 7 0.009505503 6.9 0.009505503 6.9 0.009505503 6.8 0.009505503 6.7 0.009505503 6.6 0.009505503 6.5


1 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6.5 0.009505503 6.5 0.009505503 6.5 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 6.3


2 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6 0.009505503 6 0.009505503 5.8 0.009505503 5.8 0.009505503 5.8 2 jam ppm CaCO3 % prespitasi 570.330 21.05 570.330 21.05 551.319 23.68 551.319 23.68 551.319 23.68



69

c. 1500 rpm Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360



30 menit M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 6.6 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 6.3 0.009505503 6.2 0.009505503 6.2 0.009505503 6


1 jam M EDTA V EDTA 0.009505503 0.009505503 0.009505503 6.3 0.009505503 6.1 0.009505503 6.1 0.009505503 6.1 0.009505503 6 0.009505503 5.9





70

D. DATA AGITASI MEKANIK SEBELUM PENCAMPURAN Waktu (menit) 0 30 60 120 180 240 300 360

M EDTA 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895

NaHCO3 V EDTA ppm CaCO3 5.1 476.286 4.9 457.609 4.8 448.270 4.7 438.931 4.6 429.592 4.5 420.253 4.5 420.253 4.5 420.253

% prespitasi 0.00 3.92 5.88 7.84 9.80 11.76 11.76 11.76

M EDTA 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895 0.00933895

CaCl2 V EDTA ppm CaCO3 5.4 504.303 5.1 476.286 5.1 476.286 5.1 476.286 5 466.947 5 466.947 4.9 457.609 4.8 448.270

% prespitasi 0.00 5.56 5.56 5.56 7.41 7.41 9.26 11.11



UNIVERSITAS INDONESIA. PENGARUH AGITASI MEKANIK TERHADAP PROSES PRESIPITASI CaCO 3 PADA AIR SADAH SKRIPSI WILDA NUR PUSPITA

Recommend Documents