Demineralisasi Air Pdam [PDF]

Citation preview

Laporan Teknologi Pengolahan Air Industri



Proses Demineralisasi pada Air PDAM Klampis ,Alif Adi Kaisar (b), Ananda Maulida K (c), Salsabila Yuansari Noor (d) Gloria Eudia Gogani Ir. Agung Subyakto, M.T. Departemen Teknik Kimia Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2019



Rahmah Salsabila



(*)



Abstrak Demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan mineral dalam air melalui proses pertukaran ion ( ion exchange process ) dengan menggunakan media resin/softener anion dan kation. Proses ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi ( ultrapure water ) dengan jumlah kandungan kandungan Ionik dan An-ionik nya mendekati angka nol sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi Metodologi percobaan demineralisasi yang dilakukan yaitu analisa pH, analisa TDS (Total Dissolve Solid), Total Hardness, dan uji SiO2. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa pada percobaan analisa pH sampel air PDAM tidak sesuai dengan literatur SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009 bahwa pH pada air ketel sebesar 7 sampai 9. Hal ini bisa disebabkan oleh pH meter yang tidak akurat. Untuk hasil analisa TDS (Total Dissolve Soild) sesuai dengan prinsip kerja softener dan demineralisasi dimana setelah air umpan melewati resin maka jumlah padatan terlarut akan berkurang karena tertapis oleh resin. Zat padat (TDS) yang berlebihan akan bisa menyebabkan berbagai macam problem yaitu kerak dan carryover. Untuk analisa Total Hardness menunjukkan bahwa air PDAM Klampis memenuhi standar yang diperlukan untuk air pengisi ketel menurut SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009 yang menyebutkan bahwa kadar Total Hardness yang diperbolehkan untuk air pengisi ketel adalah sebesar kurang dari Maks 1 mg/l. Untuk hasil analisa silikat sesuai dengan literatur dan tidak terbentuk kerak. Pada analisa kandungan silikat ahasil kadar silikat pada sampel telah memenuhi standar SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009. Kata kunci : Demineralisasi, TDS, TH.



1.0 Pendahuluan Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam tanpa melalui pemompaan atau tekanan. Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti nitrat, kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron dalam air dinetralisir . [1]. Demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan mineral dalam air melalui proses pertukaran ion ( ion exchange process ) dengan menggunakan media resin/softener anion dan kation. Proses ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi ( ultrapure water ) dengan jumlah kandungan kandungan Ionik dan An-ionik nya mendekati angka nol sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi [2]. Demineralisasi umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi : penukar kation dan penukar anion. Caranya untuk menghilangkan kandungan ion – ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni [3].



Air demin dibuat dari air rumah tangga yang dimasukkan kedalam Cation Exchanger air mineral yang mengandung ion dilewatkan ke dalam kolom resin kation untuk mengikat seluruh kation yang ada dalam air, selanjutnya dimasukkan ke dalam Anion Exchanger sehingga mineral yang terbawa tertahan pada kolom resin selanjutnya air keluar kemudian dingalirkan pada Mix Bed Exchanger yaitu suatu vesel yang berisi campuran resin penukar kation dan anion untuk mengikat kation dan anion yang mungkin masih tersisa[4]. Aquademin yang dihasilkan disimpan dalam tangki penyimpanan Storage tank. Setiap periode tertentu resin yang dioperasikan menjadi jenuh sehingga untuk mengaktifkannya kembali harus dilakukan Regenerasi. Resin kation diaktifkan dengan HCl dan resin anion diaktifkan dengan NaOH. Untuk mengetahui karakteristik kerja resin penukar ion dilakukan pengukuran konduktivitas, TDS (Total Dissolve Solid), serta pH pada keluaran kolom resin penukar kation dan anion[5].



Laporan Teknologi Pengolahan Air Industri 2.0 Metode Penelitian 2.1 Alat dan Bahan Penelitian Alat proses yang digunakan pada praktikum ini adalah Demin Plant. Sedangkan alat analisa yang digunakan adalah untuk analisa instrumen berupa pH meter dan TDS meter, kemudian analisa volumetri berupa beaker glass, buret, statif, corong, Erlenmeyer, gelas ukur, pipet tetes, dan spatula. Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah HCl pekat, Indikator Eriochrome Black T, Larutan Standar NaOH 1 N, dan Larutan standar EDTA 0,01 M. 2.1 Metodologi 2.2.1 Skema Alat



sebelumnya telah dianalisa (pH, TDS, Total Hardness) sebagai sampel yang digunakan. Kemudian menyalakan pompa dan menampung air yang telah melewati resin kation dan anion dalam bak. 1.2.1 Tahap Analisa Parameter 1.2.1.1 Analisa pH Pada tahap analisa pH, hal pertama yang dilakukan adalah menyiapkan pH meter serta alat-alat yang digunakan untuk analisa (Erlenmeyer dan sampel sebelum dan sesudah treatment). Kemudian mengambil masingmasing sampel sebanyak 10 ml. Lalu Memasukkan masing-masing sampel dalam erlenmeyer dan mengukur pH untuk tiap sampel menggunakan pH meter. 1.2.1.2



Gambar 1. Skema Demineralisasi Air Alat terdiri dari dua tangki resin yaitu resin kation dan resin anion. Cara kerja alat demineralisasi plant berdasarkan skema diatas adalah Air PDAM pada bak penampung E-1 dipompa untuk masuk ke pipa. Kemudian air yang dipompa mengalir menuju tabung yang berisi kation melalui valve 2. Setelah masuk ke tabung yang berisi kation (softener), air kemudian dialirkan lagi menuju ke tabung yang berisi anion dengan melewati valve 3,4,6. Air yang telah masuk tabung kation dan anion kemudian keluar menuju bak penampung dengan melewati valve 8,9,11. Air yang keluar setelah proses demineralisasi disebut air demineralisasi.



Analisa TDS (Total Dissolve Solid) Pada tahap analisa TDS, hal pertama yang dilakukan adalah menyiapkan TDS meter serta alat-alat yang digunakan untuk analisa (Erlenmeyer dan sampel sebelum dan sesudah treatment). Lalu mengambil masing-masing sampel sebanyak 10 ml. Kemudian memasukkan masing-masing sampel dalam erlenmeyer dan mengukur TDS untuk tiap sampel menggunakan TDS meter. 1.2.1.3



Analisa Total Hardness Pada tahap analisa Total Hardness, hal pertama yang dilakukan adalah mengambil tiap-tiap sampel sebanyak 10 ml. Kemudian membuat pH setiap sampel menjadi 3 dengan menambahkan 2-4 tetes HCl 0,01N. Lalu mengambil sampel dari langkah no.2 untuk tiap-tiap sampel 10 ml kemudian mengencerkannya menjadi 20 ml. Selanjutnya menambahkan 1-2 ml larutan NaOH 1 N sampai pH mencapai 10 kemudian menambahkan indikator EBT dan menitrasi dengan larutan EDTA 0,01 M sampai terjadi perubahan warna biru. 1.2.1.4



2.2.2 Tahap Proses Demineralisasi Tahap pertama yang dilakukan pada saat proses demineralisasi adalah melakukan pengecekan terhadap valve maupun pompa. Selanjutnya mengatur pembukaan valve sesuai variabel agar aliran fluida dapat mengalir ke semua tabung yang berisi reagen kation maupun anion. Lalu mengisi bak penampung E1 dengan air PDAM Klampis yang



Analisa Kadar Silikat Pada analisa kadar silikat, hal pertama yang dilakukan adalah menyiapkan sampel sebanyak 10 ml. Kemudian menambahkan 9 ml aquades kedalam alat pengukur kadar silikat. Lalu menambahkan 10 tetes indikator silikat-1 lalu mengocoknya. Selanjutnya menambahkan 5 tetes indikator Silikat-2 lalu mengocoknya dan menambahkan 5 tetes indikator Silikat-3 lalu mengocoknya, lalu mendiamkan selama ±15 menit. Terakhir,



Laporan Teknologi Pengolahan Air Industri melihat hasil pengukuran kadar silikat dalam sampel melalui persamaan warna sampel dan standar pada alat. 3.0 Pembahasan Percobaan proses demineralisasi bertujuan untuk mengurangi dan menghilangkan kadar – kadar logam serta mineral-mineral yang terkandung dalam air PDAM Klampis parameter yang diukur yaitu pH, TDS, silika, total hardness, phospat serta membandingkan hasil analisa tersebut dengan standart syaratsyarat air pengisi ketel uap dan air ketel uap. Uji Air Baku Air Air Softener Demin I II I II I II 7,36 7,46 7,29 7,14 9,54 9,69 Ph 370 362 192 200 380 401 TDS 4,7 5,1 3,2 3,5 1,5 1,3 TH 0,1 0,1 2,2 2,2 2,2 2,2 SiO2 Tabel 1. Hasil Analisa pH pada air PDAM Keputih Jenis SNI Ketera pH Air 7268:2009 ngan Sampel 7,4 7.0 - 9.0 Sesuai Softener 7,2 7.0 - 9.0 Sesuai Demin 9,6 7.0 - 9.0 Tidak Sesuai Pada analisa yang telah dilakukan, didapatkan bahwa pH dari air baku adalah 7,36 , pH dari air Softener adalah 7,29 dan pH dari air demineralisasi adalah 9,54. Menurut SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009, pH yang diijinkan adalah 7,0–9,0. Pada percobaan analisa pH sampel air PDAM sebelum didemin dan air softener mempunyai pH yang masih dalam standard SNI sehingga syarat air umpan boiler parameter pH terpenuhi. Pada air setelah proses demineralisasi mempunyai pH yang melebihi standard SNI sehingga syarat air umpan boiler parameter pH tidak terpenuhi [1].



Tabel 2. Hasil Analisa TDS pada air PDAM Klampis Jenis TDS SNI Keterangan Air (mg/L) 7268:2009 Sampel 366 400 Sesuai Softener 196 400 Sesuai Demin 390,5 400 Sesuai



Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa Total Dissolve Solid (TDS) untuk sampel feed sebesar 366 mg/l , untuk proses softener sebesar 196 mg/l dan untuk sampel air demineralisasi sebesar 390,5 mg/l. Menurut SNI nomor 7268 tahun 2009 nilai TDS yang diijinkan adalah maks 400 mg/l sebagai air pengisi ketel. Pada percobaan analisa TDS, nilai TDS pada sampel sesuai dengan SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009. Zat padat (TDS) yang berlebihan akan bisa menyebabkan berbagai macam problema, yaitu kerak dan carryover. Menurut Agung Subiyakto (2019), terjadinya carryover disebabkan antara lain oleh : 1. Konsentrasi zat padat yang berlebihan, termasuk silika dan adanya minyak/zat dalam air boiler. 2. Kenaikan beban yang terlalu cepat dan kurang sempurnanyaperencanaan sistem pemisah uap pada boiler. Tabel 3. Hasil Analisa TH pada air PDAM Klampis Total SNI Jenis Keteranga Hardnes 7268:200 Air n s (mg/L) 9 Sampel 4,37 Maks 1 Tidak mg/l Sesuai Softene 3,02 Maks 1 Tidak r mg/l Sesuai Demin 2,32 Maks 1 Tidak mg/l Sesuai Pada analisa yang telah dilakukan, didapatkan hasil Total Hardness pada sampel sebesar 4,9 mg CaCO3/L, pada softener sebesar 3,35 mg CaCO3/L, dan pada demin sebesar 1,45 mg CaCO3/L. Hal ini tidak sesuai dengan literatur SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009 yang menyebutkan bahwa nilai Ca Harrdness untuk pengisi air ketel maximal 1 mg/liter. Jadi untuk air demineralisasi dan air PDAM di atas tidak memenuhi standard air pengisi ketel bertekanan rendah. Nilai kesadahan yang tinggi dapat disebabkan karena resin kation dalam demin plant sudah jenuh sehingga tidak dapat lagi menyerap ion-ion Ca2+ dan Mg2+. Oleh karena itu diperlukan adanya regenerasi proses pada softener plant dengan menggunakan regeneran NaCl. Sehingga dapat menyebabkan pemanasan tidak merata dalam boiler, penurunan kekuatan mekanik (tensile strenght), dan ledakan pada pipa. Hal ini dapat



Laporan Teknologi Pengolahan Air Industri dicegah dengan menggunakan proses demineralisasi menggunakan boiler compound dan sludge dispersant yang tepat jumlah dan waktunya dalam mengendalikan konsentrasi air boiler Pembentukan kerak yakni dapat pula disebabkan oleh ion-ion kesadahan yang terdapat pada air umpan boiler, dimana pembentukan kerak ini dapat ditanggulangi dengan mengurangi ion-ion kesadahan pada air boiler dan menggunakan blowdown secara teratur jumlahnya[2].



Tabel 4. Hasil Analisa SiO2 pada air PDAM Keputih Jenis SiO2 SNI Keterangan Air (ppm) 7268:2009 Sampel 0,1 10-20 Sesuai Softener 2,2 10-20 Sesuai Demin 2,2 10-20 Sesuai Pada analisa yang telah dilakukan, didapatkan hasil kadar silikat pada sampel sebesar 0,1 ppm, pada softener sebesar 2,2 ppm, dan pada demin sebesar 2,2 ppm. Jika kadar SiO2 dalam air lebih besar dari standar yang telah ditentukan maka akan terbentuk kerak, lumpur pada pipa boiler yang dapat menutup permukaan pipa api, lorong api dan ruang nyala dimana kerak dan komposit merupakan hasil proses pembentukan beberapa gumpalan kecil yang bersatu dengan lainnya [3] . 4.0 Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa pada percobaan analisa pH sampel air PDAM sebelum didemin dan air softener mempunyai pH yang masih dalam standard SNI sehingga syarat air umpan boiler parameter pH terpenuhi. Pada air setelah proses demineralisasi mempunyai pH yang melebihi standard SNI sehingga syarat air umpan boiler parameter pH tidak terpenuhi. Pada percobaan analisa TDS, nilai TDS pada sampel sesuai dengan SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009. Zat padat (TDS) yang berlebihan akan bisa menyebabkan berbagai macam problem yaitu kerak dan carryover. Pada analisa TH, air demineralisasi dan air PDAM tidak sesuai dengan literatur SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009 yang menyebutkan bahwa nilai Ca



Harrdness untuk pengisi air ketel maximal 1 mg/liter. Pada analisa kandungan silikat ahasil kadar silikat pada sampel telah memenuhi standar SNI Air pengisi ketel / SNI 7268:2009.



Daftar Pustaka [1] Desmiarti, Reni. dkk. (2017). Kombinasi Proses Filtrasi dan Ion Exchange Secara Kontinu pada Pembuatan Aquadm (Demineralized Water). Universitas Bung Hatta Padang. [2] Pesta, Hutagaol. (2018). Analisa pH dan Alkalinitas pada Air Umpan Boiler dari Pabrik Kelapa Sawit Ajamu, Air Batu dan Pabatu yang di Analisa di PT.perkebunan Nusantara IV Medan. Universitas Sumatera Utara. [3] Ida Mayanti, Gultom. (2017). Analisa Kadar Silika pada Air UmpanKetel dan Air Boiler dengan Alat Lovibond di PT. Perkebunan Nusantara IV Unit Usaha Msayang. Universitas Sumatera Utara. [4] Lestari , D. E . Utomo, S. B (2007). Analisa Karakteristik Kinerja Resin Penukar Ion Pada Sistem Air Bebas Mineral (GCA01) RSG-GAS. Pusat Reaktor Serba Guna-BATAN. Banten. [5] Polling, C. (1986). Ilmu Kimia. Erlangga. Jakarta [6] Underwood, A.L., dan Day R. A (1989). Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam. Erlangga. Jakarta [7]



Shevla. (1985). I Analisis Kualitatif Anorganik Makro dan Semi Mikro. PT Kalman Media Pusaka. Jakarta.