BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Presipitasi Kimia
Metode presipitasi (pengendapan) merupakan salah satu metode pengolahan limbah limbah yang yang banyak banyak diguna digunakan kan untuk untuk memisah memisahkan kan logam logam berat berat dari dari limbah limbah cair. cair. Dalam metode presipitasi kimia dilakukan penambahan sejumlah zat kimia tertentu untuk mengubah senyawa yang mudah larut ke bentuk padatan yang tak larut. Pres Presip ipit itasi asi kimi kimiaw awii dapa dapatt dipa dipaka kaii untu untuk k meng mengol olah ah limb limbah ah encer encer yang mengandung bahan beracun, yang dapat diubah menjadi bentuk tak larut, misalnya limbah yang mengandung arsen, cadmium, chrom, cuprum, plumbum, hidrargyrum, nikel, argentum, dan zink. Proses Proses presip presipita itasi si tidak tidak hanya hanya melibat melibatkan kan proses proses kimia kimia saja saja , tetapi tetapi juga juga melibatkan proses fisik . proses fisik yang ada antara lain adalah perubahan bentuk padatan terlarut te rlarut yang relatif berukuran kecil menjadi padatan tersuspensi yang relatif berukuran besar sehingga mudah diendapkan. aktor fisik lainya adalah pengadukan untuk mempercepat proses presipitasi kimia .
2.2 Prinsip Dasar Presipitasi Kimia
Prin Prinsi sip p pres presip ipit itas asii kimi kimiaa adal adalah ah mengu enguba bah h seny senyaw awaa Calcium H atau Magnesium H dalam kondisi terlarut (nilai kelarutan besar) menjadi senyawa Calcium Carbonat dan dan Magnesium !idroksida yang terendapkan atau memiliki nilai kelarutan kecil. kecil. "leh "leh karena karena itu, itu, pemaham pemahaman an terhada terhadap p nilai nilai kelaru kelarutan tan senya senyawa wa dalam dalam air menjadi faktor penting. #ilai kelarutan berbagai senyawa dalam air disajikan dalam tabel di bawah ini$
4
Tabel 2.1 Kelarutan Mineral (mg/! Sebagai "a"# $ Pa%a &'". Mineral %alcium bicarbonate %alcium carbonate %alcium chloride %alcium sulfate %alcium hydro/ide Magnesiu sium bi bicarbo rbonate Magnesium carbonate Magnesium ch chloride Magnesium sulfate Magnesium hy hydro/ide odium bicarbonate odium carbonate odium chloride odium hydro/ide odium sulfate
umus %a(!%")& %a%"& %a%l %a"%a("!) Mg(!%"&) Mg%"& Mg%l Mg"Mg("!) #a!%"& #a%"& # a %l #a"! #a"-
)ar%ness %a%! + %a#%! %a#%! + Mg%! + Mg#%! Mg#%! + + + + + +
Kelarutan (mg/! '* ' &&*** '* &* &0'** '*' &*** '0**** '0 &10** '-** 2*** &0**** &&**
Prinsi Prinsip p reaksi reaksi pada pada presip presipitas itasii kimia kimia adalah adalah reaksi reaksi oksida oksidasi+r si+redu eduksi ksi yang yang membutuhk membutuhkan an kondisi kondisi lingkungan lingkungan (p!, waktu, waktu, temperatur temperatur,, konsentrasi) konsentrasi) tertentu. tertentu. 3eak 3eaksi si yang ang terj terjad adii anta antara ra kons konsti titu tuen en dala dalam m air air deng dengan an baha bahan n kimi kimiaa yang ang ditambahka ditambahkan n menghasilkan menghasilkan presipitat presipitat yang yang mudah diendapkan. diendapkan. Diagram alur dari proses presipitasi kimia dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
5
4ambar .' 5lur proses presipitasi
2.$ Presipitasi Presipitasi Kimia %alam Peng'la*an Peng'la*an air minum
Presipitasi kimiawi dalam pengolahan air minum adalah pengendapan bahan+ bahan terlarut dan tersuspensi dalam air dengan penambahan bahan kimia untuk membentuk presipitat. Dalam pengolahan air minum, presipitasi kimia yang paling umum adalah dalam proses koagulasi+flokulasi dengan penambahan koagulan agar terbentuk flok yang mudah diendapkan. 5plikasi lain adalah penyisihan nitrogen atau fosfor fosfor,, penuru penurunan nan kesada kesadahan han,, penyi penyisiha sihan n besi besi dan mangan mangan.. Proses Proses kimiawi kimiawi yang yang terjadi dalam presipitasi adalah reaksi reduksi+oksidasi (redoks). 3eaksi reduksi dan oksidasi didasarkan pada konsep transfer elektron antar atom, molekul, molekul, atau ion. 5tom, molekul, molekul, atau ion dikatakan dikatakan mengalami mengalami oksidasi oksidasi jika melepaskan elektron dan mengalami reduksi apabila menerima elektron. Proses reaksi reduks reduksii dan oksid oksidasi asi bisa bisa dituli dituliss secara secara terpis terpisah ah sebaga sebagaii persam persamaan aan reaksi reaksi paruh, paruh, misal$ !"%l 6 !6 6 7+ 8 7 6 %l+ 6 !" 3eaksi ini dapat ditulis dengan dua persamaan$ 7+ 8 7 6 e !"%l 6 !6 6 e 8 %l + 6 !" 3eaksi pertama adalah oksidasi karena ion 7+ melepaskan elektron sehingga menjadi 7. 3eaksi yang kedua adalah reduksi karena ion ! 6 menerima elektron.
2.+ Presipitasi Presipitasi Kimia %alam Peng'la*an Peng'la*an Kesa%a*an Air
9esadahan adalah keadaan dimana suatu perairan mengandung ion+ion %a 6 dan Mg
6
. 5ir yang sadah perlu diolah sebelum dikonsumsi , pengolahannya adalah
dengan cara softening (penyabunan) yang terdiri atas dua macam yaitu pertukaran ion dan presipitasi . 5ir bawah tanah (groundwater) pada umumnya lebih sadah daripada air permu permukaan kaan.. 9esada 9esadahan han yang yang tinggi tinggi dapat dapat ditemu ditemukan kan di daerah daerah yang yang keadaa keadaan n geografisnya adalah batuan berkapur. %ontohnya di daerah 4unung 9idul, :ogy :ogyakarta akarta . !al ini disebabkan %" yang ada didalam tanah akan melarutkan batu kapur tersebut
6
dan batu kapur tersebut akan menguraikan ion kalsium (%a 6). 9esadahan dinyatakan dalam satuan Me;<= (mili >;ui?alen per =iter) atau mg<= sebagai %a%" & . derajat kesadahan ditunjukan seperti dibawah ini $
' @ 02
oft
02 @ '2*
edang
'2* @ &**
adah
&**
angat sadah
Pengolahan kesadahan dengan metode presipitasi kimia $ '. Pros Proses es kapu kapurr @ soda soda abu abu %a%"& 6 !" A %" 6 %a("!) . 3eak 3eaksi si 9al 9alsi sium um karb karbon onat at %a%"& 6 !" A %a(!%"&) 6 %a("!) &. 3eak 3eaksi si Magn Magnesi esium um 9arb 9arbon onat at %a%"& 6 Mg%"& 6 !" A Mg (!%" &) 6 %a("!) Mg("!) 6 %a%"& AMg%"& 6 %a("!) -. 3eaksi 3eaksi Magnesi Magnesium um #on 9arbon 9arbonat at Mg("!) 6 %a"- A Mg"- 6 %a("!) 2. 3eak 3eaksi si 9als 9alsiu ium m #on #on 9arbo 9arbona natt %a%"& 6 #a"- A %a"- 6 #a%"& Bariasi Bariasi proses presipitasi kapur @ soda s oda abu '. Pengolahan Pengolahan dengan dengan kapur kapur berlebih berlebih (e/cess @ lime lime treatment) treatment) 5gar pengolahan berjalan optimal , terutama untuk presipitasi Magnesium, ditambahkan kapur berlebih kurang sebanyak &2 mg.= %a" atau s ekitar '.2 me;<= . pli plitt Creat reatme ment nt ebagian air baku diolah dengan proses e/cess lime dan menetralisir kelebihan kapur dengan bagian dari air baku tersisa
2., Presipitasi Presipitasi Kimia %alam Peng'la*an Peng'la*an Air limba*
elain dapat digunakan dalam kesadahan air , metode presipitasi kimia pun digunakan pada pengolahan air limbah yang mengandung ion logam seperti %u 6 perlu dilakukan dilakukan suatu reaksi pengendapan pengendapan (presipitasi) (presipitasi) dengan suatu raegen kimia dengan dengan 7
didasarkan atas apakah suatu kation %u 6 yang bereaksi dengan beberapa reagensia yang ada akan membentuk endapan atau tidak. Menurut Bogel ('12), pengendapan (presipitasi) adalah suatu proses pemisahan diri suatu fase padat keluar dari larutan. >ndapannya mungkin berupa kristal atau koloid dan dapat dikeluarkan dari larutan dengan penyaringan atau pemusingan (centri-fuge ( centri-fuge). ). 5dapun beberapa reaksi+reaksi ion %u 6 yaitu sebagai berikut (Bogel, (Bogel, '12)$ '. #atrium #atrium hidrok hidroksid sidaa dalam dalam larutan larutan dingin dingin akan terbent terbentuk uk endapan endapan biru tembaga tembaga (77) hidroksida$
%u6 6 "!E A %u("!) F
>ndapan tak larut dalam reagensia berlebihan. Gila dipanaskan, endapan diubah menjadi tembaga (77) oksida hitam oleh dehidrasi.
%u("!)F A %u"F 6 ! "
Dengan adanya asam tartrat
orang ang
seb sebagai
larut rutan Fehling ,
ia meng engand andung ung
ion ion
kompl omplek ekss
H%u(%"".%!")IE . =aru =aruta tan n amon amonia ia bila bila ditam ditambah bahka kan n dalam dalam juml jumlah ah yang yang sanga sangatt sedi sediki kitt timb timbul ul endapan biru suatu garam basa (tembaga sulfat biasa) $ %u6 6 "-E 6 #!& 6 !" A %u("!) .%u("-)F 6 #!-6 yang yang larut larut dalam dalam reagen reagensia sia berleb berlebiha ihan n sehing sehingga ga terjadi terjadi warna warna biru biru tua yang yang disebabkan oleh terbentuknya ion kompleks tetrae+monikuprat (77). %u("!).%u("-) F 6 1#! & A H%u(#!&)-I6 6 "-E 6 "!E &. 9alium 9alium iodida$ iodida$ mengend mengendapk apkan an tembag tembagaa (77) iodida iodida yang putih, putih, tetapi tetapi larutann larutannya ya berwarna coklat tua karena terbentuk ion+ion tri+iodida (7od)$ %u6 6 27E A %u7 F 6 7 &E 8
dengan menambahkan natrion tiosufat berlebihan kepada larutan, ion triiodida direduksi menjadi ion iodida yang tak berwarna, dan warna putih dari endapan menjadi terlihat. 3eduksi dengan tiosulfat menghasilkan ion tetrationat$ 7&E 6 "&E A &7E 6 -"E 3eaksi 3eaksi ini dipaka dipakaii dalam dalam anlisi anlisiss kualit kualitatif atif untuk untuk penent penentuan uan tembag tembagaa secara secara iodometri. -. 9ali 9alium um sian sianid idaa (racu (racun) n)$$ bila bila dita ditamb mbah ahka kan n deng dengan an sedik sedikit it seka sekali li,, mula mula+m +mul ulaa terbentuk endapan kuning tembaga (77) sianida$ %u6 6 %#E A %u(%#)F >ndapan dengan cepat teruarai menjadi tembaga (7) sianida putih dan sianogen (gas yang sangat beracun)$ %u(%#)F A %u%#F 6 (%#) J
2.- Presipitasi Presipitasi %alam Penisi*an Besi Besi %an Mangan Mangan
Gesi dan mangan adalah mineral yang umum ditemukan dalam tanah dalam bentuk oksida, yaitu ferri oksida dan mangan oksida. Dalam air, besi dan mangan sering dijumpai berikatan dengan bikarbonat terlarut (ferro bikarbonat dan mangan biakrbonat), ferro terlarut te rlarut atau mangan sulfat. 9onsentrasi besi dalam dalam dala m air tanah biasanya cukup besar, bisa mencapai 2 mg
Permasalahan keberadaan besi dan mangan dalam air adalah $ '. Gesi Gesi dan dan mang mangan an meny menyeb ebab abka kan n warn warnaa cokl coklat at
9
Mengin Mengingat gat beberap beberapaa proble problem m di atas, atas, maka maka diperlu diperlukan kan proses proses pengo pengolah lahan an untuk untuk menuru menurunka nkan n kadar kadar besi besi dan mangan mangan tersebu tersebut. t. alah alah satu teknik teknik penuru penurunan nan kadar besi dan mangan adalah oksidasi. "ksidasi yang digunakan untuk menurunkan kadar besi dan mangan antara lain menggunakan oksigen (disebut aerasi), klor, klor dioksida, kalium permanganat, atau ozone. '. "ksi "ksida dasi si den denga gan n "ks "ksig igen en "ksidasi besi dan mangan dengan oksigen berlangsung mengikuti reaksi oksidasi sebagai berikut$ -e(!%"&) 6 " 6 !" A -e("!)& 6 1%" Mn"- 6 " 6 %a("!) A Mn" 6 %a"- 6 !" Gerdasarkan persamaan reaksi di atas, dapat dihitung kebutuhan oksigen secara teoritis untuk mengoksidasi ' mg
.
"ksid "ksidasi asi deng dengan an 9lor 9lor "ksidasi besi dan mangan menggunakan klor berlangsung menurut reaksi sebagai berikut$ e(!%"&) 6 %l 6 %a(!%"&) A e("!)& 6 %a%l 6 %" Mn(!%"&) 6 %l 6 %a(!%"&) A Mn" 6 %a%l 6 -%" 6 !"
Gerdasarkan reaksi di atas, diperoleh kebutuhan klor secara teoritis, yaitu ' mg
&.
"ksida "ksidasi si dengan dengan 9lor 9lor Diok Dioksid sidaa
10
9lor dioksida adalah oksidator kuat yang efektif mengoksidasi besi dan mangan kompleks. p! merupakan faktor penting untuk berlangsungnya reaksi ini. p! yang diperlukan adalah minimum 0,*. e(!%"&) 6 %l" 6 #a!%"& A e("!)& 6 #a%l" 6 &%" Mn(!%"&) 6 %l" 6 #a!%"& A Mn" 6 #a%l" 6 -%" 6 !" ecara teoritis, ' mg
-. "ksida "ksidasi si deng dengan an 9ali 9alium um Perm Permang anganat anat 9alium permanganat adalah oksidator kuat. Kaktu Kaktu reaksi cepat dalam rentang p! yang luas. Kaktu Kaktu oksidasi 2 + '* menit pada p! di atas 0,*. &e(!%"&) 6 0!" 6 9Mn"- A &e("!)& 6 Mn" 6 9!%"& 6 2!%"& &Mn(!%"&) 6 !" 6 9Mn"- A 2Mn" 6 9!%"& 6 -!%"& Dari reaksi ini, diperoleh hasil secara teoritis, bahwa ' mg
2. "ksi "ksida dasi si deng dengan an "zon "zonee 3eaksi oksidasi besi dan mangan menggunakan ozone berlangsung sebagai berikut$ e(!%"&) 6 "& 6 !" A e("!)& 6 " 6 -%" 6 !" Mn(!%"&) 6 "& 6 !" A Mn" 6 " 6 %" 6 &!" !asil perhitungan secara teoritis, untuk mengoksidasi ,& mg
2. Met'%e Presipitasi Presipitasi %alam Peng'la*an Air Umpan B'iler
Dalam Dalam suat suatu u pros proses es prod produk uksi si dalam dalam indu industr stri, i, boil boiler er meru merupa paka kan n suat suatu u pembangkit panas yang penting. esuai dengan namanya maka fungsi dari boiler ini adalah memanaskan kembali. Dalam suatu proses industri boiler harus dijaga agar effisiensinya cukup tinggi. "leh sebab itu adalah penting untuk menjaga kualitas air yang diumpankan diumpankan untuk untuk boiler, boiler, karena akan berhubungan berhubungan dengan effisiensi effisiensi dari boiler tersebut.
11
5ir umpan umpan boiler boiler atau atau Boiler Feed Water nantinya akan dipanaskan hingga menjadi steam.9arena di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspdai adanya kand kandun unga gan+k n+kan andu dung ngan an miner mineral al sepe sepert rtii ion ion %a6 %a6 dan dan Mg6 Mg6.5 .5ir ir yang yang bany banyak ak mengandung ion %a6 dan Mg6 disebut sebagai air yang sadah ( hard water).7on+ion water).7on+ion ini sangat berpengaruh pada kualitas air yang nantinya akan digunakan sebagai umpan boiler.Giasanya boiler.Giasanya ion+ion ini terlarut dalam air sebagai garam karbonat, sulfat, bilkarbonat dan klorida.Gerbeda dengan senyawa+senyawa kimia lainnya, kelarutan dari ari
sen senyawa+se +senyawa
mengandung
unsur
%a
dan
Mg
sep sepert erti
%a%"&,
%a"-,Mg%"&, Mg("!), %a%l,Mg%=, dll L akan memiliki kalarutan yang makin kecil< kecil
%ontoh soal$ Culis persamaan ion lengkap reaksi berikut$ 5l(#"&)& (a;) 6 & #a"! (a;)
5l("!)&(s) 6 & #a#" & (a;)
5l&6 (a;) 6 & #" &+ (a;) 6 & #a 6 (a;) 6 & "! + (a;)
5l("!)& (s) 6 & #a6 (a;) 6 & #"&+ (a;)
5l&6 (a;) 6 & #" &+ (a;) 6 & #a 6 (a;) 6 & "! + (a;)
5l("!)& (s) 6 & #a6 (a;) 6 & #"&+ (a;)
5l&6 (a;) 6 & #" &+ (a;) 6 & #a 6 (a;) 6 & "! + (a;)
5l("!)& (s) 6 & #a6 (a;) 6 & #"&+(a;)
5l&6 (a;) 6 & "! + (a;)
5l("!)& (s)
12
