Tawas Sebagai Koagulan dalam IPAL Industri

Tawas Sebagai Koagulan dalam IPAL Industri

Tawas Sebagai Koagulan dalam IPAL Industri

Tawas Sebagai Koagulan dalam Instalasi pengolahan air limbah industri

instalasi pengolahan limbah industri

Tawas, atau dalam bahasa Inggrisnya disebut "Alum" adalah suatu kristal sulfat dari logam-logam seperti lithium, potassium, calcium, alumunium, dan logam-logam lainnya. Kristal tawas ini cukup mudah larut dalam air, dan kelarutannya berbeda-beda tergantung pada jenis logam dan suhu. Tawas telah dikenal sebagai flocculator yang berfungsi untuk menggumpalkan kotoran-kotoran pada proses penjernihan air. Selain itu, tawas juga digunakan sebagai deodorant, karena sifat antibakterinya.  

Alum merupakan salah satu senyawa kimia yang dibuat dari dari molekul air dan dua jenis garam, salah satunya biasanya Al2(SO4)3. Alum kalium, juga sering dikenal dengan alum, mempunyai rumus formula yaitu K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O. Alum kalium merupakan jenis alum yang paling penting. Alum kalium merupakan senyawa yang tidak berwarna dan mempunyai bentuk kristal oktahedral atau kubus ketika kalium sulfat dan aluminium sulfat keduanya dilarutkan dan didinginkan.
Larutan alum kalium tersebut bersifat asam. Alum kalium sangat larut dalam air panas. Ketika kristalin alum kalium dipanaskan terjadi pemisahan secara kimia, dan sebagian garam yang terdehidrasi terlarut dalam air. Alum kalium memiliki titik leleh 900ºC. Tipe lain dari alum adalah aluminium sulfat yang mencakupi alum natrium, alum amonium, dan alum perak. Alum digunakan untuk pembuatan bahan tekstil yang tahan api, obat, dan sebagainya (http://encarta.com). 

Aluminiumsulfat padat dengan nama lain: alum, alum padat, aluminium alum, cake alum, atau aluminium salt adalah produk buatan berbentuk bubuk, butiran, atau bongkahan, dengan rumus kimia Al2(SO4)3. xH2O. tawas sebagai penjernih air Kekeruhan dalam air dapat dihilangkan melalui penambahan sejenis bahan kimia yang disebut koagulan. Pada umumnya bahan seperti Aluminium sulfat [Al2(SO4)3.18H2O] atau sering disebut alum atau tawas, fero sulfat, Poly Aluminium Chlorida (PAC) dan poli elektrolit organik dapat digunakan sebagai koagulan. Untuk menentukan dosis yang optimal, koagulan yang sesuai dan pH yang akan digunakan dalam proses penjernihan air, secara sederhana dapat dilakukan dalam laboratorium dengan menggunakan tes yang sederhana (Alearts & Santika, 1984). 

Prinsip penjernihan air adalah dengan menggunakan stabilitas partikel-partikel bahan pencemar dalam bentuk koloid. Stabilitas partikel-partikel bahan pencemar ini disebabkan: a. Partikel-partikel kecil ini terlalu ringan untuk mengendap dalam waktu yang pendek (beberapa jam). b. Partikel-partikel tersebut tidak dapat menyatu, bergabung dan menjadi partikel yang lebih besar dan berat, karena muatan elektris pada permukaan, elektrostatis antara muatan partikel satu dan yang lainnya. Stabilitas partikel-partikel bahan pencemar ini dapat diganggu dengan pembubuhan koagulan. Dalam proses penjernihan air secara kimia melibatkan dua proses yaitu koagulasi dan flokulasi (Alearts & Santika, 1984). 

Proses koagulasi adalah suatu proses pertumbuhan dan pencampuran dilakukan secara tepat dari suatu proses koagulan IPAL Industri, stabilisasi dan partikel-partikel koloid tersuspensi, serta agregasi awal dari partikel-partikel terstabilisasi (Reynold, 1982). Partikel-partikel koloid yang terbentuk umumnya terlalu sulit untuk dihilangkan jika hanya dengan pengendapan secara gravitasi. Tetapi apabila koloid-koloid tersebut distabilkan dengan cara agregasi atau koagulasi menjadi partikel yang lebih besar maka koloid-koloid tersebut dapat dihilangkan dengan cepat (Metcalf & Eddy, 1978). Terdapat tiga mekanisme koagulasi yaitu komponen lapisan ganda (doeble layer compression), adsorbsi (adsorbtion) dan absorbsi oleh polimer (absorption bypolymer). Koagulasi merupakan proses penambahan bahan kimia (koagulan) yang memiliki kemampuan untuk menjadikan partikel koloid tidak stabil sehingga partikel siap membentuk flok. Flokulasi merupakan proses pembentukan dan penggabungan flok dari partikel-partikel tersebut yang menjadikan ukuran dan beratnya lebih besar sehingga mudah mengendap. 

Flokulan yang digunakan untuk penjernihan air yaitu NaOH. Hal ini karena pengotor banyak mengandung ion positif sehingga dengan penambahan polimer yang bersifat negatif dapat mengikat flok lebih besar dan proses pengendapan lebih cepat (Soeparman & Suparmin, 2002). PEMBAHASAN Air merupakan salah satu komponen yang sangat penting bagi kehidupan selain udara. Makhluk hidup yang ada tidak dapat lepas dari penggunaan air dalam kehidupannya. Namun pada akhir-akhir ini persoalan ketersediaan air bersih menjadi suatu masalah karena banyaknya air yang telah kerkotori oleh kontaminan. Kontaminan-kontaminan berasal dari limbah rumah tangga dan industri. Sehingga secara kualitas, sumberdaya air telah mengalami penurunan. Demikian pula secara kuantitas, yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Salah satu cara untuk menanggulangi permasalahan ini adalah dengan pengolahan air. Terdapat tiga tahap penting pada proses pengolahan air dengan penambahan zat kimia seperti tawas yaitu: tahap pembentukan inti endapan, tahap flokulasi, tahap pemisahan flok dengan cairan. Koagulasi dan flokulasi merupakan suatu proses IPAL Industri yang umum dilakukan dalam pengolahan limbah cair industri. Koagulasi adalah proses penambahan bahan kimia ataukoagulan kedalam air limbah yang bertujuan untuk mengurangi daya tolak menolak antar partikel koloid, sehingga partikel-partikel tersebut dapat bergabung menjadi flok-flok kecil. Flokulasi adalah proses penggabungan flok-flok kecil sehingga menjadi flok-flok yang lebih besar sehingga akan mudah mengendap. Biasanya pengolahan air dengan menggunakan tawas ini, dilakukan pada awal proses pengolahan air kotor. Tawas ditambahkan ke dalam air sehingga menyebabkan partikel-partikel tersuspensi akan mengendap dan kemudian air dapat diolah lebih lanjut. Salah satunya dengan proses filtrasi. Kemudian didesinfeksi lalu dapat dikonsumsi. 

Tawas merupakan alumunium sulfat yang dapat digunakan sebagai penjernih air seperti sedimentasi (water treatment) karena tawas yang dilarutkan dalam air mampu mengikat kotoran-kotoran dan mengendapkan kotoran dalam air sehingga menjadikan air menjadi jernih. Tawas dikenal sebagai koagulan didalam pengolahan air limbah. Sebagai koagulan tawas sangat efektif untuk mengendapkan partikel yang melayang baik dalam bentuk koloid maupun suspensi. Selain digunakan sebagai penjernih air, tawas juga dapat digunakan sebagai zat aditif untuk antiperspirant (deodorant). Pada praktikum kali ini akan dilakukan proses produksi tawas (alum). Tawas sendiri adalah kelompok garam rangkap berhidrat berupa kristal dan bersifat isomorf. Tawas ini dikenal dengan nama potassium aluminium sulfat dodekahidrat atau KAl(SO4)2.12 H2O yang dikenal banyak sebagai koagulan didalam pengolahan air maupun limbah. Sebagai koagulan alum sulfat sangat efektif untuk mengendapkan partikel yang melayang baik dalam bentuk koloid maupun suspensi.

Tawas ini dipasaran dibedakan atas 2 jenis berdasarkan bentuknya, yaitu tawas butek dan tawas bening. Tawas atau alum ini dibuat melalui dua cara yaitu : 1. Proses Bauxite Dengan proses bauxite ini tawas dibuat langsung dari bauxite dan asam sulfat. 

Dimana bauxite mengandung kurang lebih 50% Al(OH)3. 2. Proses Al(OH)3 Dengan proses Al(OH)3 ini tawas dibuat dari Al(OH)3 yang direaksikan dengan asam sulfat membentuk alum sulfat. Sedangkan pada praktikum kali ini dilakukan pembuatan tawas dari Al(OH)3 yang direaksikan dengan asam sulfat. Pada prosedurnya yang pertama dilakukan adalah dengan menimbang Al(OH)3 sebanyak 100 gram dengan 300 mL air. Air ini digunakan untuk mengencerkan tawas sehingga tawas tersebut berubah dari padatan menjadi larutan, karena tawas dalam bentuk padatan akan sulit bereaksi dengan asam sulfat encer. Kemudian ditambahkan 200 mL asam sulfat pekat 98% secara perlahan-lahan dan diaduk pelan-pelan selama kurang lebih 60 menit sampai homogen. 

Penggunaan asam sulfat disini berfungsi sebagai reaktan. Proses pencampuran tersebut dilakukan di ruang asam, hal ini dilakukan karena salah satu bahan pembuat tawas adalah asam sulfat pekat yang merupakan zat kimia berbahaya yang apabila terhisap dapat mengganggu kesehatan dan proses pencampuran tersebut menghasilkan reaksi eksoterm (mengeluarkan panas) sehingga bersifat eksplosif dan dapat meledak. Setelah semua bahan dicampurkan, kemudian diaduk agar homogen. Setelah itu tunggu beberapa saat, kemudian cetak pada wadah yang telah disediakan. Pada saat dikemas ke dalam wadah, tawas tidak boleh terlalu dingin. Jika terlalu dingin, tawas akan mengkristal dan mengendap karena kelarutannya rendah dalam suasana dingin, akibatnya tawas sulit untuk dicetak. Untuk menguji tawas yang telah dibuat dapat dilakukan dengan menggunakan air limbah (air yang sudah tidak jernih lagi) yaitu dengan cara tawas ditambahkan dengan koagulan, koagulan tersebut memiliki kemampuan untuk menjadikan partikel koloid tidak stabil sehingga partikel siap membentuk flok. Setelah itu ditambahkan flokulan yang terbuat dari polimer, flokulan yang digunakan untuk penjernihan air yaitu NaOH. Hal ini karena pengotor banyak mengandung ion positif sehingga dengan penambahan polimer yang bersifat negatif dapat mengikat flok lebih besar dan proses pengendapan lebih cepat. Lalu campuran tersebut diaduk dan dibiarkan beberapa saat hingga kotoran-kotoran yang terdapat di air mengendap semuanya. Tawas yang baik adalah tawas yang mampu mengikat banyak kotoran-kotoran dan mengendapkannya sehingga air menjadi jernih.

Koagulasi adalah proses penambahan zat kimia (koagulan) yang memiliki kemampuan untuk menjadikan partikel kolid tidak stabil sehingga partikel siap membentuk flok (gabungan partikel-partikel kecil)dalam IPAL Industri. Flokulasi adalah proses pembentukan dan penggabungan flok dari partikel-partikel tersebut yang menjadikan ukuran dan beratnya lebih besar sehingga mudah mengendap. Proses koagulasi dan flokulasi pada skala laboratorium dilakukan dengan peralatan jar test.

Koagulasi merupakan proses penggumpalan melalui reaksi kimia. Reaksi koagulasi dapat berjalan dengan membutuhkan zat pereaksi (koagulan) sesuai dengan zat yang terlarut. Koagulan yang banyak digunakan adalah tawas, kapur, dan kaporit. Dari hasil reaksi koagulan itu selanjutnya endapan dipisahkan melalui filtrasi atau sedimentasi. Banyaknya koagulan tergantung pada jenis dan konsentrasi ion-ion yang larut dalam air olahan serta konsentrasi yang diharapkan sesuai dengan standar baku. Untuk mempercepat proses koagulasi dalam ipal industri maka dilakukan pengadukan dengan static mixer maupun rapid mixer .

Koagulan yang sering digunakan untuk mengendapkan limbah adalah alum, feri sulfat, feri klorida, dan kapur. Alum akan bereaksi dengan bahan yang bersifat basa dan membentuk alumunium hidroksida yang tidak dapat larut dan mengkoagulasi partikel koloid. Kapur akan bereaksi dengan bikarbonat dan membentuk kalsium karbonat yang akan mengendap. Kalsium karbonat yang tidak larut akan terbentuk pada pH di atas 9,5. Garam-garam feri digunakan untuk meningkatkan daya endap dari feri hidroksida yang akan membentuk endapan dalam limbah dan meningkatkan laju sedimentasi dari partikel lainnya yang ada dalam limbah tersebut. Penggunaan koagulan untuk mengendapkan fosfat pada limbah peternakan menunjukkan hasil yang layak secara teknis dan ekonomis. Pada limbah-limbah peternakan setiap penambahan padatan tersuspensi antara 0,5-1,0 mg/L akan meningkatkan kebutuhan bahan kimia koagulan 1 mg/L.

Proses flokulasi adalah agregasi atau berkumpulnya partikel-partikel kecil dalam sebuah suspensi, menjadi partikel-partikel yang lebih besar yang disebut flok. Flokulasi disebabkan oleh adanya penambahan sejumlah kecil bahan kimia yang disebut sebagai flokulan. Flokulan dapat dikategorikan menjadi 2 jenis yaitu flokulan organik dan flokulan anorganik. Di antara flokulan-flokulan anorganik, garam-garam dari berbagai logam seperti alumunium dan besi telah banyak digunakan. Flokulan organik dapat dibagi lagi menjadi 2 jenis yaitu sintetik dan alami. Flokulan sintetik umumnya merupakan polimer linear yang larut dalam air seperti polyacrylamide, poly(acrylic acid), poly(diallyl dimethil ammonium chloride), poly(styrenic sulfonic acid), dan sebagainya. Di sisi lain, pati, selulosa, alginic acid, guar gum, adalah polimer alami yang sangat sering digunakan sebagai flokulan dalam ipal industri

Polyacrylamide (PAM), poly alumunium chloride (PAC), dan kopolimernya merupakan polimer yang baik untuk pengolahan limbah cair industri. PAC adalah flokulan anorganik yang sering dipakai dalam pemurnian air limbah industri serta memiliki kemampuan dalam memurnikan limbah industri percetakan dan pewarnaan. Kelompok PAC, PAM, dan kopolimernya merupakan polimer yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi. Umumnya digunakan sebagai flokulan untuk menjernihkan air minum dan ipal industri. Dalam praktikum ini, digunakan koagulan berupa tawas.

Tujuan dari flokulasi adalah untuk menciptakan partikel yang lebih besar yang kompatibel dengan proses selanjutnya seperti menetap atau flotasi. Flokulasi objektif, sebagai proses unit pengolahan air, adalah untuk menyebabkan tabrakan antara partikel kecil.