KAJIAN MENGENAI DISPERSANT, KOAGULAN DAN FLOKULANDiajukan untuk
memenuhi tugas mata kuliah kimia fisika yang diberikan oleh Ir.
Mukhtar Ghozali, MT
Oleh :Wynne Raphaela (131424027)Kelas: 1 A Teknik Kimia Produksi
Bersih
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK
KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2013
I. DISPERSANT
Zat pendispersi atau dispersant adalah senyawa yang ditambahkan
dalam suspensi atau koloid untuk memisahkan partikel-partikel agar
tidak saling menyatu dan mencegah terjadinya pengendapan.Contohnya
adalah deterjen untuk mendispersi minyak di dalam air, sodium
polyphosphate untuk mendispersi partikel liat/clay didalam suspensi
air-clay/tanah.Jenis-jenis dispersant adalah :a. Surfaktanb. Oil
spill dispersantc. Bio-dispersing dispersantsPenjelasan mengenai
jenis-jenis dispersant dijelaskan sebagai berikut:1. Surfaktan
Surfaktan merupakan suatu molekul yang memliki struktur kimia
dimana membuatnya secara khusus dapat bertahan di antarmuka. Oleh
sebab itu, mereka disebut surface active agents atau disingkat
menjadi surfaktan (Goodwin, 2004). Surfaktan merupakan suatu
molekul yang memiliki gugus hidrofil dan gugus liofil sekaligus,
sehingga dapat menggabungkan cairan yang terdiri dari minyak dan
air. Aktifasi surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekul -
molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka air
(hidrofilik) dan bagian nonpolar yang suka minyak (lipofilik).
Biasanya bagian nonpolar merupakan suatu rantai aklil yang panjang,
sedangkan bagian yang polar mengandung gugus hidroksil. Penggunaan
surfaktan atau emulsifier juga bertujuan untuk membentuk interaksi
antara emulsifier dengan polimer yang dapat membentuk suatu ikatan
yang kuat dengan adanya gaya elektrostatis yang dominan yang dapat
menyebabkan terjadi peningkatan viskositas, sehingga sistem emulsi
menjadi lebih kental dan lebih stabil. Penggunaan surfaktan terbagi
menjadi tiga golongan, yaitu sebagai bahan pembasah (wetting
agent), bahan pengemulsi (emulsifying agent), dan bahan pelarut
(solubiliting agent). Pemakaian surfaktan berfungsi sebagai
peningkat kestabilan emulsi dengan cara menurunkan tegangan
antar-muka antara fase pendispersi dan fase terdispersi. Surfaktan
baik digunakan sebagai untuk emulsi minyak dalam air maupun untuk
air dalam minyak. Tegangan permukaan larutan akan turun bila dalam
larutan ditambahkan surfaktan. Pada konsentrasi tertentu tegangan
permukaan akan konstan walaupun dilakukan penambahan konsentrasi
surfaktan dan jika konsentrasi surfaktan berlebih akan membentuk
misel. Titik terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle
Concentration (CMC) dan tegangan permukaan akan turun jika CMC
tercapai. Saat CMC tercapai, maka tegangan permukaan larutan
konstan dan jika tegangan antar muka menjadi jenuh akan terbentuk
misel (Rossen M.J., 1994)
1. Jenis Jenis Surfaktan berdasarkan Struktur Ion a. Surfaktan
anionik Jenis surfaktan yang paling besar (jumlahnya) Tidak
compatibel dengan jenis surfaktan kationik Sensitif terhadap air
sadah atau hard water. Derajat sensitifitasnya : carboxylate >
phosphate > sulfate (sulfonate) Rantai pendek polyoxyethylene
antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan toleransi
terhadap garam Rantai pendek polyoxypropylene antara gugus anionik
dan hidrokarbon meningkatkan kelarutan dalam solven organik. Jenis
sulfate mudah terhidrolisa oleh asam-asam dalam proses
autocatalytic. Jenis yang lain stabil, asalkan tidak digunakan pada
kondisi ekstrim. Contoh surfaktan anionik : Carboxylat soap RCOO
Sulphonate RSO Sulfate RO SO3 Phosphate ROPO(OH) 2 O flotation
collector (mineral ores); dispersant (inorganic pigment);
anticaking agent (fertilizers); conditioner (hair) dll.
b. Surfaktan Kationik Jenis surfaktan yang banyak jumlahnya
setelah anionik dan nonionik. Pada umumnya tidak kompatibel dengan
jenis anionic. Mempunyai sifat indeks yang lebih tinggi dibanding
surfaktan jenis lain Mempunyai sifat adsorpsi permukaan yang baik;
penggunaan utama berhubungan dengan in situ surface modification :
anticorrosion agent (steel);Contoh surfaktan kationk : Diamine
Hydrochloride Polyamine Hydrochloride Dodecyl dimethylamine
Hydrochloride Imidazoline Hydrochloride Alkyl imidazoline
ethylenediamine Imidazoline
c. Surfaktan non-ionik Merupakan surfaktant kedua terbesar
Kompatibel dengan semua jenis surfaktan Sensitif terhadap hard
water Berbeda dengan surfaktan ionik, sifat fisik-kimia surfaktan
nonionik tidak terpengaruh oleh penambahan elektrolit Sifat
fisik-kimia senyawa ethoxylated sangat tergantung pada
temperatureContoh surfaktan non-ionik : Alkohol ethoxylates Mono
alkanolamide ethoxylates Fatty amine ethoxylates Fatty acid
ethoxylates Ethylene oxyde / propylene oxide copolymers Alkyl
phenol ethoxylates
d. Surfaktan ampoterik (Zwiter ion)
Surfaktan zwiter ion mengandung dua muatan yang berbeda dan
dapat membentuk surfaktan amfoter. Perubahan muatan terhadap pH
pada surfaktan amfoterik mempengaruhi pembentukan busa, pembasahan,
sifat deterjen dan lainnya. Contoh dari zwiter ion adalah :
Lauryldimethyl betaine Cocoamidopropyl betaine Oleyl bis
(hydroxyethyl) betaine Carboxy glycinate Alkylampodiacetate
Aminoalkanoate
2. Jenis Surfaktan bersasarkan sifatnyaSurfaktan dapat
digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu surfaktan yang larut
dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air.1. Surfaktan yang
larut dalam minyakAda tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu
senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa
silikon.2. Surfaktan yang larut dalam pelarut airGolongan ini
banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa, zat
pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi,
dan lain-lain. Ada empat yang termasuk dalam golongan ini, yaitu
surfaktan anion yang bermuatan negatif, surfaktan yang bermuatan
positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan, dan
surfaktan amfoter yang bermuatan negatif dan positif bergantung
pada pH-nya.Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan
mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan
dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air
dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air.
Sabun dapat membentuk misel (micelles), suatu molekul sabun
mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian
hidrokarbon dari molekul sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam
zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan
larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul
sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air,
tetapi dengan mudah akan tersuspensi di dalam air.
3. Struktur Pembentuk dan Pembuatan Surfaktan
Surfaktan (surfactant = surfactive active agent) adalah zat
seperti detergent yang ditambahkan pada cairan utuk meningkatkan
sifat penyebaran atau pembasahan dengan menurunkan tegangan
permukaan caira khususnya air. Sufaktan mempunyai struktur molekul
yang terdiri dari gugus hydrophobic dan hydrophilic. Gugus
hydrophobic merupakan gugus yang sedikit tertarik/menolak air
sedangkan gugus hydrophilic tertarik kuat pada molekul air.
Sturktur ini disebut juga dengan struktur amphipatic. Adanya dua
gugus ini menyebabkan penurunan tegangan muka dipermukaan cairan.
Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa
dengan air, sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah
bersenyawa dengan minyak. Di dalam molekul surfaktan, salah satu
gugus harus lebih dominan jumlahnya. Bila gugus polarnya yang lebih
dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi
lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan
permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan
menjadi fase kontinu. Demikian pula sebaliknya, bila gugus non
polarnya lebih dominan, maka molekul molekul surfaktan tersebut
akan diabsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air.
Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga
mudah menyebar dan menjadi fase kontinu.Penambahan surfaktan dalam
larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan.
Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan
konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan
ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi
membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut
Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan permukaan akan
menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan
permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi
jenuh dan terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis
dengan monomernya (Genaro, 1990).
4. Cara Kerja Surfaktan dalam Menurunkan Tegangan Muka
CairanCara kerja dari surfaktan sangatlah unik karena bagian yang
hidrofilik akan masuk kedalamlarutan yang polar dan bagian yang
hirdrofilik akan masuk kedalam bagian yang non polar
sehinggasurfaktan dapat menggabungkan (walaupun sebenarnya tidak
bergabung) kedua senyawa yangseharusnya tidak dapat bergabung
tersebut. Namun semua tergantung pada komposisi darikomposisi dari
surfaktan tersebut. Jika bagian hidrofilik lebih dominan dari
hidrofobik maka ia akan melarut kedalam air, sedangkan jika ia
lebih banyak bagian hidrofobiknya maka ia akan melarutdalam lemak
dan keduanya tidak dapat berfungsi sebagai surfaktan.Bagian
liofilik molekul surfaktan adalah bagian nonpolar, biasanya terdiri
dari persenyawaanhidrokarbon aromatik atau kombinasinya, baik jenuh
maupun tidak jenuh. Bagian hidrofilik merupakan bagian polar dari
molekul, seperti gugusan sulfonat, karboksilat, ammonium
kuartener,hidroksil, amina bebas, eter, ester, amida.Biasanya,
perbandingan bagian hidrofilik dan liofilik dapat diberi angka yang
disebutkeseimbangan Hidrofilik dan Liofilik yang disingkat KHL,
dari surfaktan.
5. Contoh surfaktan dalam kehidupan sehari-hari
Polioksietilen Sorbitan Monooleat (Tween-80)
Tween 80 termasuk golongan non ionik surfaktan dimana bahan
asalnya adalah alkohol hensanhidrat, alkalin oksida dan asam lemak
sifat hidrofilik diberikan oleh gugus hidroksil bebas oksietilena
(Belitz dan Grosch, 1987). Daya kerja pengemulsi disebabkan oleh
bentuk molekul yang dapat terikat pada minyak dan air. Parameter
yang sering digunakan untuk pemilihan jenis emulsifier adalah
berdasarkan HLB (Hidrophilic Lipophilic Balance), emulsifier yang
memiliki nilai HLB rendah (2-4) cenderung larut minyak, sedangkan
yang memiliki HLB tinggi (14-18) cenderung larut air (Winarno,
1995). Nilai HLB yang besar mampu menurunkan tegangan muka antara
minyak dan air pada emulsi minyak dalam air, sedangkan nilai HLB
yang yang kecil mampu menurunkan tegangan muka antara air dan
minyak pada emulsi air dalam minyak. Tween 80 memiliki nilai HLB 15
yang sifatnya cenderung larut dalam air dan cocok dengan sistem
emulsi oil in water (Belitz and Grosch, 1987).Tween 80 adalah
kelompok ikatan sorbitan ester yang dibentuk oleh reaksi antara
sorbitol dan asam lemak juaga etilen oksida, sehingga membentuk
senyawa dengan lapisan yang aktif (Emulsifying agent), yaitu zat
untuk membuat bentuk campuran emulsi. Pemakaian tween 80 pada
konsentrasi 0,04 0,1% dapat bekerja sebagai bahan pendorong
pembentukan foam, tetapi pada konsentrasi 0,005% tween 80 bekerja
sebagai pemecah buih (Tranggono, dkk., 1990).
Gambar 1. Struktur polioksietilen sorbitan monooleat
(Tween-80)
II. KOAGULAN
1. Koagulasi Koagulasi adalah proses yang bersifat kimia yang
bertujuan untuk menghilangkan kekeruhan dan material atau zat yang
dapat meghasilkan warna pada air yang kebanyakan merupakan partikel
partikel koloidal ( berukuran 1- 200 milimikron) seperti alga,
bakteri, zat organik anorganik dan partikel lempung (Lin, 2007).
Proses koagulasi perlu dilakukan apabila kekeruhan air melebihi 30
50 Ntu. Dari bangunan intake, air akan dipompa ke bak koagulasi
ini. Pada proses koagulasi ini dilakukan proses destabilisasi
partikel koloid, karena pada dasarnya air sungai atau air-air kotor
biasanya berbentuk koloid dengan berbagai partikel koloid yang
terkandung di dalamnya. Destabilisasi partikel koloid ini bisa
dengan penambahan bahan kimia berupa tawas, ataupun dilakukan
secara fisik dengan rapid mixing (pengadukan cepat), hidrolis
(terjunan atau hydrolic jump), maupun secara mekanis (menggunakan
batang pengaduk). Biasanya pada instalasi pengolahan air dilakukan
dengan cara hidrolis berupa hydrolic jump. Lamanya proses adalah 30
90 detik.
2. Koagulan Koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan
destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini
merupakan donor muatan positif yang digunakan untuk
mendestabilisasi muatan negatif partikel. Dalam pengolahan air
sering dipakai garam Aluminium, Al ( III) atau garam besi (II) dan
besi (III) Koagulan yang umum digunakan pada pengolahan air adalah
seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini :
Koagulan adalah bahan kimia yang mempunyai kemampuan menetralkan
muatan koloid dan mengikat partikel tersebut sehingga membentuk
flok atau gumpalan (Hammer, 1986).
Menurut Davis dan Cornwell (1991), koagulan merupakan substansi
kimia yang dimasukkan ke dalam air untuk menghasilkan efek
koagulasi. Ada tiga hal penting yang harus diperhatikan pada suatu
koagulan, yaitu:1. Kation bervalensi tiga (trivalen). Kation
trivalen merupakan kation yang paling efektif untuk menetralkan
muatan listrik koloid.2. Tidak beracun (toksik). Persyaratan ini
diperlukan untuk menghasilkan air atau air limbah hasil pengolahan
yang aman.3. Tidak larut dalam kisaran pH netral. Koagulan yang
ditambahkan harus terpresipitasi dari larutan, sehingga ion-ion
tersebut tidak tertinggal dalam air.
Menurut Hammer (1986), bahan kimia yang digunakan sebagai
koagulan adalah kapur, alum, dan polielektrolit (organik sintesis).
Polielektrolit dapat berupa kation, anion, nonionik dan
Miccellaneous (Liudan Liptak, 2000). Garam-garam besi seperti feri
klorida (FeCl3) dan besisulfat (Fe2(SO4)3.H2O) dapat dipergunakan
pula sebagai koagulan (Davis dan Cornwell, 1991).3. Jenis-Jenis
Koagulana. Aluminium Sulfat1. Kegunaan Aluminium Sulfat
Tawas atau aluminium sulfat merupakan bahan koagulan yang paling
banyak digunakan karena bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh
di pasaran serta mudah penyimpanannya.Aluminium sulfat digunakan
secara luas dalam industri kimia, aluminium sulfat banyak digunakan
sebagai koagulan dalam proses pengolahan air bersih, pengolahan air
limbah dan juga digunakan dalam pembuatan kertas untuk meningkatkan
ketahanan dan penyerapan tinta. Aluminium sulfat jarang ditemukan
dalam bentuk garam anhydrous biasanya aluminium sulfat membentuk
garam hyrous dengan kandungan H2O yang berbeda beda dan yang paling
umum dalam bentuk heksadecahydrate. Aluminium sulfat dapat juga
digunakan sebagai mordan saat dying dan pencetakan tekstil. Ketika
dilarutkan dalam air yang mengandung alkali aluminium sulfat akan
membentuk aluminium hidroksida Al(OH)3 yang berbentuk gelatin.dalam
proses dying dan pencetakan kain, zat gelatin tersebut akan
membantu celupan bertahan pada serabut pakaian karena pigmennya
menjadi tidak larut. Kadang aluminium sulfat digunakan untuk
menurunkan pH lahan perkebunan. Jumlah pemakaian tawas tergantung
kepada turbiditas (kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbiditas
air baku maka semakin besar jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakain
tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat kimia yang dikandung
oleh air baku tersebut. Alumunium dan garam garam besi adalah bahan
kimia yang efektif bekerja pada kondisi air yang mengandung
alkalin. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :Al2(SO4)3 2 Al+3 +
3(SO4)-2 Air mengalamiH2O H+ + OH- Sehingga2 Al+3 +
6OH-2Al(OH)3Selain itu akan dihasilkan asam :3(SO4)-2 + 6H+
3H2SO4Dengan demikian makin banyak dosis tawas yang ditambahkan
maka pH akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga
perlu dicari dosis tawas yang efektif antara pH 5,8-7,4. Apabila
alkalinitas alami dari air tidak seimbang dengan dosis tawas perlu
ditambahkan alkalinitas,biasanya ditambahkan larutan kapur
(Ca(OH)2) atau soda abu (Na2CO3). Reaksi yang terjadi : Al2(SO4)3 +
3Ca(HCO3)2 2Al(OH3) + 3CaSO4 + 6CO2 Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O
2Al(OH3) + 3Na2SO4+3CO2 Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH3)+ 3CaSO4
Partikel pengotor air biasanya berbentuk koloid yang melayang
didalam air dan mempunyai 2 lapisan muatan listrik di permukaannya,
positif dan negatif. Walaupun secara alami ada yang disebut gaya
tarik menarik antar partikel (Van der Walls force) namun karena
adanya lapisan negatif dipermukaan koloid tersebut, terjadi gaya
tolak menolak (repulsion force) yang menyebabkan koloid tidak
pernah bergabung. Kondisi tersebut stabil sepanjang tidak ada
campur tangan dari luar. Beberapa sifat dari tawas / aluminium
sulfat 1. Bentuk bongkahan atau bubuk berwarna putih 2. Kelarutan
dalam air 700 gr / lt 3. Konsentrasi larutan yang umum 50 100 gr /
lt (5 10 %) 4. Tidak mudah terbakar 5. Larut dalam air, bereaksi
asam kuat dan bersifat korosif 6. Larutannya berbahaya bagi paru
paru , mata dan kulit 7. Bila debunya terhisap menimbulkan rasa
nyeri pada alat pernafasan 8. Bila larutan tersebut kena mata akan
menimbulkan rasa pedih
2. Pembuatan Koagulan Aluminium Sulfat
a. Bahan Baku yang Digunakan 1. Alumina
Alumina diproduksi dari proses pemurnian bauksit, untuk
menghasilkan alumina bauksit digiling dan dicampur dengan kapur dan
kaustik soda. Campuran tersebut kemudian dipompa ke dalam tanki
tekanan tingi dan dipanaskan. Aluminium oksida akan larut dalam
kaustik soda dan dikeluarkan secara cepat dari larutan, kemudian
dicuci dan dipanaskan untuk menghilangkan air yang tersisa. Hasil
dari proses ini yaitu powder berwarna putih yang disebut alumina.
Alumina dipasaran rata rata mempunyai konsentrasi sekitar 99, 0
99,7%
2. Asam Sulfat
Asam sulfat diproduksi dari belerang menggunakan proses kontak,
dimana belerang direaksikan dengan oksigen untuk membentuk sulfur
dioksida. Sulfur dioksida kemudian direaksikan lagi dengan oksigen
untuk membentuk sulfur trioksida. Hasil reaksi ini kemudian
direkasikan lagi dengan air untuk membentuk asam sulfat. Asam
sulfat dipasaran terdiri dari 2 macam yaitu dengan asam sulfat
teknis dengan konsentrasi 96 98% dan asam sulfat absolut dengan
konsentrasi lebih dari 99%
b. Proses Produksi Aluminium Sulfat dari Alumina
Untuk memproduksi aluminium sulfat bahan baku yang terdiri dari
aluminium hidroksida, asam sulfat dan air dimasukkan kedalam tanki
reaktor. didalam reaktor tersebut bahan bahan tersebut diaduk
selama waktu tertentu dan akan menghasilkan uap air yang dibuang
melalui cerobong. Tangki reaktor harus dibuat dari bahan yang tahan
asam dan panas pembentukan karena reaksi ini bersifat eksosentris.
Operasi biasanya dilakukan secara batch. Reaksi yang terjadi yaitu
: 2Al(OH)3 + 3H2SO4 + 8H2O Al2(SO4)3. 14 H2O Reaksi pembuatan
aluminium sulfat ini membutuhkan waktu sekitar 6 menit dan bersifat
eksotermis sehingga setelah bahan bahan dicampur didalam reaktor
maka temperatur reaksi akan naik menjadi 115 - 118 C. Selama reaksi
berlangsung akan terjadi penguapan air akibat terjadinya kenaikan
suhu sehingga pada tangki reaktor perlu 5
dipasang corong untuk membuang uap yang terbentuk. Langkah
selanjutnya setelah alumunium terbentuk, jika diinginkan aluminium
yang diinginkan berbentuk liquid maka produk yang keluar dari
tangki dilairkan kedalam tangki yang diisi dengan air agar menjadi
dingin. Aluminium cair tersebut kemudian disaring dan dialirkan ke
tangki penyimpanan. Jika diinginkan dalam bentuk solid maka larutan
dialirkan kedalam pan dan didinginkan menggunakan kipas. Pan
kemudian disimpan didalam rak, sesudah itu alumunium yang sudah
berbentuk padat diambil dan dimasukkan kea lat penggiling, setelah
hancur aluminium dialirkan kedalam hoper untuk dimasukkan ke karung
(packaging).
b. Poli Aluminium Klorida (PAC)
Poli Aluminium Klorida sering disingkat dengan PAC. PAC adalah
garam yang oleh aluminium aluminium klorida yang khusus ditentukan
guna memberi daya koagulasi dan flokulasi (pengumpulan dan
pemadatan penggumpalan) yang lebih besar dibandingkan garam garam
aluminium dari besi lainnya. PAC sebenarnya adalah merupakan suatu
senyawa kompleks berinti banyak dari ion ion aquo aluminium yang
terpolimerisasi yaitu suatu jenis dari polimer senyawa organik.
Berbagai bahan kimia baik senyawa organik maupun anorganik biasanya
dibutuhkan sebagai koagulan air (katalisator pengumpulan) tetapi
untuk PAC biasanya tidak membutuhkan zat tersebut. Poli Aluminium
Klorida dengan arti vital yang kuat mengumpulkan setiap zat zat
yang tersuspensi atau yang secara koloidal tersuspensi dalam air,
membentuk flok flok (kepingan, gumpalan gumpalan) akan mengendap
dengan cepat agar membentuk sludge (lumpur endapan) yang dapat
disaring dengan mudah, dimana pH PAC air lebih kecil dari 6 (enam)
disebut asam dan jika lebih dari 7 (tujuh) maka disebut basa. Sifat
sifat koloid dapat dibedakan yaitu koloid yang suka air dapat
saling bergabung dan membentuk partikel yang lebih besar sehingga
menggumpal dan mengendap. Sementara koloid yang tidak suka air,
berasal dari logam logam dan garam garam dan dapat stabil karena
adanya permukaan air yang terikat dan menghalangi terjadinya kontak
dari partikel partikel sekitarnya. Koloid ini dapat dihilangkan
dengan menurunkan potensial yaitu dengan menggunakan tabel lapisan
6 9 dengan pH netral adalah 7. Bersangkutan sehingga mengendap
kembali. Hal ini merupakan salah satu sebab kandungan dalam sumur
yang dangkal lebih rendah.Besi dalam jumlah yang sedikit dan air
minum diperlukan untuk pembentukan sel darah merah, tetapi kalau
sudah melebihi konsentrasi yang diperlukan akan dapat menyebabkan
penyakit dan warna air kemerah merahan sehingga menimbulkan
kekeruhan serta rasa dan bau air yang tidak enak. Klor dalam air
dapat mengoksidasikan ion ion Fe+2 menjadi Fe+3 mengakibatkan
turbiditas air yang semakin tinggi karena terbentuknya zat zat yang
tersuspensi. Rumus kimia Poli Aluminium Klorida (PAC)
Aln(OH)mCl3n-m Fungsi dari Poli Aluminium Klorida adalah untuk
menurunkan tubiditas air atau menurunkan kekeruhan air
Keunggulan PAC sebagai Koagulan adalah Beberapa keunggulan yang
dimiliki PAC dibandingkan koagulan lainnya adalah :1. PAC dapat
bekerja ditingkat pH yang lebih luas, dengan demikian tidak
diperlukan pengoreksian terhadap pH terkecuali bagi air
tertentu.
2. Kandungan belerang dengan dosis cukup akan mengoksidasi
senyawa karboksilat rantai siklik membentuk alifatik dan gugusan
rantai hidrokarbon yang lebih pendek dan sederhana sehingga mudah
untuk diikat membentuk flok.
3. Kadar klorida yang optimal dalam fasa air yang bermuatan
negatif akan cepat bereaksi dan merusak ikatan zat organik terutama
ikatan karbon nitrogen yang umumnya membentuk suatu makromolekul
turutama gugusan protein , amina, amida dan penyusun minyak dan
lipida.
4. PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan,
sedangkan koagulan yang lain (seperti aluminium sulfat, besi
klorida dan ferro sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang
mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Jika
digambarkan dengan suatu grafik untuk PAC adalah membentuk garis
linier artinya jika dosis berlebih maka akan didapatkan hasil
kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimum sehingga
penghematan bahan kimia dapat dilakukan. Sedangkan untuk koagulan
selain PAC memberikan grafik parabola terbuka artinya jika
kelebihan atau kekurangan dosis akan menaikkan kekeruhan hasil
akhir, hal ini perlu ketepatan dosis.
5. PAC mengandung suatu polimer khusus dengan struktur
polielektrolit yang dapat mengurangi atau tidak perlu sama sekali
dalam pemakaian bahan pembantu, ini berarti disamping
penyederhanaan juga penghematan untuk penjernihan air.
6. Kandungan basa yang cukup akan menambah gugus hidroksil dalam
air sehingga penurunan pH tidak terlalu ekstrim sehingga
penghematan dalam penggunaan bahan untuk netralisasi dapat
dilakukan.
7. PAC lebih cepat membentuk flok dari pada koagulan biasa ini
diakibatkan dari gugus aktif aluminat yang bekerja efektif dalam
mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai polimer
dari gugus poli lektrolit sehingga gumpalan floknya menjad lebih
padat, penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang
hidrofobik akan menambah berat molekul, dengan demikian walaupun
ukuran kolam pengendapan lebih kecil atau terjadi beban yang
terlalu berat bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatif
tidak terpengaruh.
III. FLOKULAN
Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan)
partikel-partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang
memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi. Dengan
kata lain proses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel
terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang
lebih besar (makroflok).Untuk mencapai kondisi flokulasi yang
dibutuhkan, ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, seperti
misalnya :1. Waktu flokulasi,2. Jumlah energi yang diberikan3.
Jumlah koagulan4. Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu5.
Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu6. Resirkulasi sebagian
lumpur (jika memungkinkan)
Flokulan umumnya merupakan senyawa polimer dan larutannya
disebut dengan larutan polielektrolit (Indriyati, 2008). 1.
Jenis-jenis Flokulan berdasarkan bahan dasar pembuatanAda dua jenis
flokulan berdasarkan bahan dasar pembuatannya, yaitu flokulan
sintetis dan flokulan alami. Flokulan sintetis seperti
polyacrylamide (PAM) memiliki karakteristik yaitu : sulit terurai
secara biologi (nonbiodegradable) membentuk flok yang sifatnya
rapuh (fragile) dan tidak tahan terhadap gaya geser (low shear
stability) memiliki umur simpan yang lebih panjang (long shelf
life) dan penggunaan dalam jumlah yang sedikit flokulan alami
seperti polisakarida memiliki karakteristik yaitu: penggunaan dalam
jumlah yang lebih banyak memiliki umur simpan yang lebih pendek
(shorter shelf life) lebih mudah terurai secara biologi
(biodegradable) dan membentuk flok yang kekar dan tahan terhadap
pengaruh gaya geser (high shear stability) (Yang et al., 2012;
Mishra et al., 2012). 2. Jenis-Jenis Flokulan Berdasarkan bahan
penyusunnyaFlokulan dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis,
yaitu flokulan organik dan anorganik. Flokulan organikdapat berupa
polimer sintetis maupun alami. Polimer sintetis yang digunakan
sebagai flokulan memiliki sifat nonbiodegradable, non-shearstable,
dan kemampuan flokulasi tinggiSedangkan flokulan polimer alami
memiliki sifat biodegradable, shear stable, dan kemampuan flokulasi
rendah. Sifat-sifat baik dari kedua jenis polimer ini dapat
diperoleh dengan melakukan grafting (pencangkokan) pada kedua jenis
polimer ini.
3. Contoh Flokulan
a. Polyacrylamide merupakan contoh polimer sintetis yang dapat
digunakan sebagai flokulan, sedangkan starchyang merupakan polimer
alami, dapat juga digunakan sebagai flokulan. Kedua jenis flokulan
ini dapat digunakandalam modifikasi untuk mendapatkan sifat-sifat
terbaik dari masing-masing polimer. Modifikasi tersebut
dilakukandengan kopolimerisasi graft dengan metode grafting to.
Starch berfungsi sebagai backbone kopolimer graft,
danpolyacrylamide berfungsi sebagai rantai graft. Kopolimerisasi
graft ini akan menghasilkan kopolimer Starch-graft-Polyacrylamide
(St-g-PAM) yang akan disintesis dengan teknik polimerisasi
larutan.Dalam sintesis St-g-PAM serta uji flokulasi menunjukkan
konsentrasi inisiator, konsentrasi monomer, suhu danwaktu
berpengaruh terhadap nilai grafting efficiency dan grafting yield.
Selain itu, semakin besar viskositasintrinsik, kinerja flokulasi
akan semakin baik dan dengan metode grafting to diperoleh
viskositas intrinsik yangpaling besar (Silvianita & Sofia.,
2003). Dari sintesis (St-g-PAM) dengan grafting from dan grafting
to diperolehbahwa viskositas intrinsik dari grafting to lebih besar
daripada dengan metode grafting from (Millati dkk., 2005)Pada pH
yang tinggi gugus amida (-CONH2) yang terdapat dalam St-g-PAM, akan
terhidrolisis menjadi guguskarboksilat (-COO-), ini akan
memperpanjang rantai dari St-g-PAM sehingga mekanisme bridging atau
pengikatansalah satu sisi partikel mudah terjadi (Widya &
Winda., 2006). Kombinasi ini dilakukan untuk meningkatkanefisiensi
flokulasi, viskositas larutan, shear stability, ketahanan
biodegradable, serta untuk mengurangi gaya geser.Ini mempengaruhi
karakteristik flokulan dalam mengikat zat warna dalam limbah cair
berwarna.Flokulan St-g-PAM dapat mengikat partikel-partikel zat
warna pada limbah cair. Dengan penambahan proseshidrolisis pada
Starch-graft-Poliacrylamide, gugus amida (-CONH2) akan menjadi
gugus karboksilat (-COO-). (Tripathy & De., 2007). Akibatnya
gugus negatif pada Starch-graft-Polyacrylamide akan mengikat ion
positif darizat warna tersebut. Seperti yang telah diketahui bahwa
rantai polimer yang panjang adalah indikator penting
adanyakemampuan mekanisme bridging terutama untuk polimer yang
memiliki berat molekul yang besar. Polimer yangmemiliki berat
molekul tinggi dapat mengadsorbsi sejumlah partikel di sejumlah
titik sepanjang rantai polimertersebut (Ersoy & Bahri., 2005).
Dengan adanya gugus karboksilat pada St-g-PAM terhidrolisis
diharapkan dapatmemperbaiki kinerja flokulan
Starch-graft-Polyacrylamide terhidrolisis dalam mengikat partikel
pewarna.c. AsamPoliglutamat(PGA)PGA pertama kali dideteksi sebagai
komponen kapsul sel dari Bacillus anthracis lebih dari 60 tahun
yang lalu. Selanjutnya PGA ditemukan pada strain Gram-positif dari
genus Bacillus, yaitu Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium,
Bacillus subtilis, dan Bacillus amyloliquefaciens. Pada awal abad
ke-20, strain Bacillus yang dapat memproduksi PGA dalam jumlah yang
besar telah diisolasi dari matriks pekat makanan tradisional Jepang
yang berbahan dasar kedelai Itohiki-Natto dan makanan tradisional
Korea chungkokjang. Bacillus subtilis (B. subtilis) mampu
menghasilkan antara 20-50 g/L dari cairan kulturnya.
Gambar 2. Struktur PGAPGA mempunyai berat molekul antara
0,1-1x106 g/mol dengan derajat polimerisasi 700-7000. Pada bentuk
yang tak terionisasi, PGA mempunyai struktur helix tangan kanan
yang distabilkan oleh ikatan hidrogen intramolekuler antara CO dan
NH dari setiap 3 ikatan amida. PGA bersifat larut air dan sangat
higroskopis, dapat mengakibatkan kepekatan pada larutan walaupun
pada konsentrasi yang rendah. PGA diketahui mempunyai afinitas yang
tinggi terhadap ion metal karena elektron-elektron sunyi yang
dimilikinya.
Pada dasarnya, PGA digunakan sebagai Flokulan, dengan metode
pembersihan air yang disebut flokulasi.PGA SEBAGAI BIOFLOKULAN
LOGAM BERAT
Mekanisme pengikatan ion-ion logam berat oleh PGA dapat melalui
dua cara, yaitu:
1. Pengikatan secara kimia Logam berat di dalam air dengan cepat
akan terlarut dengan membentuk ion-ion positif dan membentuk
senyawa-senyawa dengan anion seperti karbonat, sulfat, dan sulfida.
PGA merupakan senyawa yang dapat larut dalam air dengan membentuk
anion. PGA mempunyai afinitas yang tinggi terhadap ion-ion logam,
sehingga mampu menggantikan posisi anion atau ligan yang mengikat
logam berat. Reaksi PGA dengan ion logam berat akan membentuk
molekul yang besar yang mudah untuk diendapkan (flok). Proses
pembentukan flok-flok yang kemudian diikuti dengan proses
pengendapan dapat dipercepat dengan pengadukan.
2.Pengikatan secara fisikaPGA merupakan polielektrolit anionik.
Suatu polielektrolit anionik mampu mengadsorpsi ion-ion logam berat
di dalam air dan membentuk suatu jembatan. Jembatan terbentuk
apabila dua atau lebih ion logam teradsorbsi sepanjang rantai
polimer. Jembatan-jembatan tersebut akan terjalin pada saat proses
flokulasi, yaitu saat pengadukan. Ukuran jembatan-jembatan yang
terjalin ini akan terus bertambah sampai dengan mudah dapat
dipindahkan.
DAFTAR PUSTAKAhttp://www.forumbebas.com/thread-51688.html
(Diakses 29 Desember 2013 pukul
08.34)http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080509000611AAvLEYn
(Diakses 29 Desember 2013 pukul
08.38)http://smk3ae.wordpress.com/2008/08/05/bahan-kimia-penjernih-air-koagulan/
(Diakses 29 Desember 2013 pukul
08.45)http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-7893-2305100005-2305100105-Bab1.pdf
(Diakses 29 Desember 2013 pukul 09.10)