Download pdf - Week 5 Jar Test

8/3/2019 Week 5 Jar Test

1/46

Teknik Analisis Pencemar Lingkungan (TAPL) RE 091305

03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 0


2/46

Aplikasi?



3/46

Pengadukan

Suatu aktivitas operasi pencampuran dua atau lebih zat agar

diperoleh hasil campuran yang homogen.

Pada media fase cair, pengadukan ditujukan untukmemperoleh keadaan yang turbulen (bergolak).

Aplikasi pengadukan:

Proses fisika seperti pelarutan bahan kimia dan prosespengentalan (thickening),

Proses kimiawi seperti koagulasi-flokulasi dan disinfeksi,

Proses biologis untuk mencampur bakteri dan air limbah.

2


4/46

Koagulasi-Flokulasi

Koagulasi

Proses destabilisasi koloid dan partikel dalam air denganmenggunakan bahan kimia (disebut koagulan) yangmenyebabkan pembentukan inti gumpalan (presipitat).

Proses koagulasi hanya dapat berlangsung bila ada

pengadukan.

3


5/46

Koagulasi-Flokulasi (2)

Flokulasi

Proses penggabungan inti flok sehingga menjadi flokberukuran lebih besar.

Proses flokulasi hanya dapat berlangsung bila adapengadukan.

Pemberian energi agar terjadi tumbukan antar partikeltersuspensi dan koloid agar terbentuk gumpalan (flok)sehingga dapat dipisahkan melalui proses pengendapan danpenyaringan.

4


6/46

Partikel Solids

Partikel solid dalam air dapat berupa partikel

bebas/diskrit dan koloid dengan ukuran sangat kecilyaitu10-7mm-10-1 mm.

Beberapa partikel tidak dapat diendapkan secaralangsung

Partikel dan koloid umumnya bermuatan listrik samayang menyebabkan tumbukan antar partikel (terjadigerak Brown) berakibat terjadinya suatu partikel

yang sangat stabil.

5


7/46

Mengapa perlu koagulan?

Mengapa perlu proses koagulasi-flokulasi



8/46

Partikel Solids (2)

7


9/46

Koagulasi-Flokulasi

Air baku untuk air bersih berasal dari sungai, danau,

dan sebagainya.

Kekeruhan disebabkan oleh partikel-partikel kecil dankoloid yang berukuran 10 nm sampai 10 m (kwarts,

tanah liat, ganggang, dll)

Kekeruhan dapat dihilangkan dengan membubuhkanbahan kimia dengan sifat-sifat tertentu disebut

flokulan.



10/46

Prinsip Koagulasi-Flokulasi

1. Partikel-partikel kecil ini terlalu ringan

2. Partikel-partikel tersebut tidak dapat menyatu,bergabung dan menjadi partikel yang lebih besar danberat, karena muatan elektris pada permukaanelektrostatis antara partikel satu dengan yang lain.



11/46

Koloid

Partikel yang tidak dapat mengendap secara alami karena

adanya stabilitas koloid. Stabilitas koloid terjadi karena:

gaya tarik van der waal's

gaya tolak /repulsive elektrostatik

Koagulasi bertujuan mengurangi stabilitas koloid (prosesdestabilisasi) melalui penambahan bahan kimia denganmuatan berlawanan.

10


12/46

Koloid (2)

Pada koagulasi akan terjadi :

Penurunan tegangan permukaan (zeta potensial) melalui prosesnetralisasi muatan dan adsorpsi.

Presipitasi dari koagulan akan menyapu koloid

Adsorpsi dan pembentukan jembatan antar partikel.

11


13/46

Jenis dan metode pengadukan..?



14/46

Jenis Pengadukan

Kecepatan pengadukan

Pengadukan cepat

Pengadukan lambat

Metoda pengadukan

Pengadukan mekanis,

Pengadukan hidrolis

Pengadukan pneumatis.

13


15/46

Pengadukan Cepat

Tujuan:

untuk menghasilkan turbulensi air sehingga dapatmendispersikan bahan kimia yang akan dilarutkan dalam air.

Secara umum, gradien kecepatan berkisar antara 100 hingga1000 per detik selama 5 hingga 60 detik.

14


16/46

Pengadukan Cepat (2)

Untuk proses koagulasi-flokulasi:

Waktu detensi = 20 - 60 detik

G = 1000 - 700 detik-1

Untuk penurunan kesadahan (pelarutan kapur/soda):

Waktu detensi = 20 - 60 detik

G = 1000 - 700 detik-1

Untuk presipitasi kimia (penurunan fosfat, logam berat,dll)

Waktu detensi = 0,5 - 6 menit G = 1000 - 700 detik-1

15


17/46


18/46

Pengadukan Lambat

Tujuan: menghasilkan gerakan air secara perlahan

sehingga terjadi kontak antar partikel untukmembentuk gabungan partikel berukuran besar.

Digunakan pada proses flokulasi, untuk pembesaraninti gumpalan.

Gradien kecepatan diturunkan secara perlahan-lahanagar gumpalan yang telah terbentuk tidak pecah lagidan berkesempatan bergabung dengan yang lainmembentuk gumpalan yang lebih besar.

17


19/46

Pengadukan Lambat (2)

Penggabungan inti gumpalan sangat tergantung pada

karakteristik f lok dan nilai gradien kecepatan. Secara umum, pengadukan dilakukan pada gradien

kecepatan kurang dari 100 per detik selama 10 hingga60 menit.

18


20/46


Untuk proses koagulasi-flokulasi:

Waktu detensi = 15 - 45 menit G = 10 - 75 detik-1

GT = 48.000 - 210.000

Untuk air sungai:

Waktu detensi = minimum 20 menit

G = 10 - 50 detik-1

Untuk air waduk/reservoir:

Waktu = 30 menit

G = 10 - 75 detik-1

19


21/46


Untuk air keruh: Waktu dan G lebih rendah

Bila menggunakan garam besi sbg koagulan: G tidak lebih dari 50 detik-1

Untuk flokulator 3 kompartemen: G kompartemen 1 : nilai terbesar G kompartemen 2 : 40 % dari G komp. 1

G kompartemen 3 : nilai terkecil

Untuk penurunan kesadahan (pelarutan kapur/soda):

Waktu detensi = minimum 30 menit G = 10 - 50 detik-1

20


22/46


Untuk presipitasi kimia (penurunan fosfat, logam berat,

dll) Waktu detensi = 15 - 30 menit

G = 20 - 75 detik-1

GT = 10.000 - 100.000

Pengadukan lambat dilakukan dengan cara antara lain:

a. Pengadukan mekanis

b. Pengadukan hidrolis

21


23/46

Fungsijar test?

Metode.?



24/46

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 2303/05/2012

Penentuan dosis optimum: unit proses koagulasi


25/46

Penentuan dosis optimum: unit proses koagulasi

flokulasi dan sedimentasi

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 24Koagulasi Flokulasi Sedimentasi

03/05/2012


26/46


-

- -

- -

- -

- -

- -

- - -

Al3+ - Al3+

- -

Al3+ Al3+

- -

Al3+ Al3+

- -

Al3+ - Al3+


27/46

Dengan pembubuhan flokulan maka stabilitas partikel

terganggu karena:- Molekul Al+ pada tawas menempel pada permukaan koloid

dan mengubah muatan elektrisnya koloid biasanyabermuatan negatif (pada pH 5 sampai 8)

- Mengendap sebagai flok Al (OH)3 yang dapat mengurungkoloid dan mengendapPaling Efisien



28/46


Koagulasi SedimentasiFlokulasi

Pengadukan cepat

Flash Mix

100 rpm, 1 menit

Pengadukan lambat

Slow Mix

30 rpm, 15 menit 0 rpm, 30 menit


29/46


2243232342

61832318. COOHCaSOOHAlHCOCaOHSOAl

Tawas

Alkalinitas alami

Flok

Kerugian: menurunkan pH, bersifat korosif pada logam

HOHAlOHAl 3332

3


30/46


OHCaSOOHAlOHCaOHSOAl24322342

1832318.

243232342

318323318. COOHNaSOOHAlOHCONaOHSOAl

Soda ash untuk menaikkan alkalinitas

Kapur jenuh untuk menaikkan alkalinitas


31/46

Hubungan Kekeruhan dan Alkalinitas

Kekeruhan Alkalinitas Dosis Koagulan

Tinggi Rendah Sedikit

Tinggi Tinggi Banyak

Rendah Tinggi Sedang(perlu penambahan kekeruhan)

Rendah Rendah Harus ditambah

kekeruhan


l


32/46

KetelitianKesalahan-kesalahan disebabkan oleh:

- Sampel yang tidak representatif untuk badan air yang diperiksa.- Sampel yang tidak diaduk membuat zat tersuspensi yang berattertinggal di bawah, sehingga pada saat air baku dituangkandalam 6 beker glass, hanya beker terakhir yang mendapatkancairan dengan zat tersuspensi yang berada di bagian sebelah

bawah sampel.- Perbedaan nilai pH

- Saat pembubuhan flokulan ke dalam jar test tidak bersamaan

- Pengambilan sampel yang telah diolah melalui proses flokulasiuntuk dianalisa mengenai zat tersuspensi, dsb, tidak bersamaan

untuk masing-masing beker.


S l


33/46

Pengawetan Sampel

Waktu pengawetan paling lambat 1 hari, karena setelah 1

hari dapat terjadi flokulasi sendiri dari zat-zat tersuspensitanpa pembubuhan flokulan, sehingga sampel tidakberlaku.



34/46

Contoh hasil analisis sampel air

Turbidity air baku = 51,7 NTU

pH air baku = 7,44

Beker 1 2 3 4 5 6

Alum (mg/L) 0 10 20 30 40 50

pH 7,41 6,41 6,00 6,28 6,23 6,11

Turbidity (NTU) 51,6 17,3 5,11 3,40 4,54 5,10

Beker 1 2 3 4 5 6

Alum (mg/L) 0 5 10 15 20 25

Polimer (mg/L) 0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

pH 7,41 7,11 7,01 6,98 6,93 6,93

Turbidity (NTU) 51,60 11,20 5,44 3,55 2,56 3,48



35/46

Hitunglah berapajumlah koagulan yang harus

dilarutkan dalam air setiap pembuatan larutan alum,jika suatu IPA yang mengolah 100 L/s air,memerlukan dosis alum 50 mg/L. Koagulandilarutkan setiap 8 jam sekali. Kemurnian alum 60%.


Kebutuhan koagulan

= (50 mg/L / 60%) x 100 L/s x 8 jam x 3600 s/jam x 10-6

= 240 kg


36/46

Berapa kebutuhan air untuk melarutkan larutan alum 240

kg, dengan konsentrasi larutan alum 5%, jika berat jenisalum 1,05 kg/L

Volume alum = 240 kg / (1,05 kg/L) = 228,6 L

Volume larutan = 228,6 L / 5% = 4571,4 L

Jadi kebutuhan air pelarut = 4571,4 L - 228,6 L = 4342,8 L


bi l b h ki i


37/46

Debit larutan bahan kimia

Maka debit koagulan yang harus dibubuhkan ke dalam IPAM

= 4.571.400 mL / (8 jam x 3600 s/jam)= 158,7 mL/s

Cara pembubuhan bisa dengan dosing pump atau pembubuh

aliran konstan


T u g a s:


38/46

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 37

T u g a s:1. Buat grafik hubungan konsentrasi alum dengan

dengan pH dan kekeruhan.2. Cari konsentrasi alum optimum untuk menurunkan

kekeruhan.

3. Apa hubungan konsentrasi alum dengan pH?

4. Tuliskan reaksi yang membuktikan pH turun.

5. Apa penyebab kekeruhan naik kembali saatkonsentrasi alum ditambah?

6. Apa pengaruh penambahan polimer pada proseskoagulasi-flokulasi-sedimentasi?

03/05/2012


39/46


Syarat umum koagulan


40/46

Syarat umum koagulan

Trivalent cation

Secara umum koloid pada air permukaan adalah bermuatannegatif, maka kation diperlukan untuk proses netralisasimuatan.

Valensi tiga adalah yang paling efektif

Non toxic Producesafe water

Insoluble in the neutral pH range

Koagulan diharapkan mengendap jika dibubuhkan dalamdosis besar pada sekitar pH netral tidak ada yang tersisapada air


Coagulant aids


41/46

Coagulant aids Tipe coagulant aids

pH adjuster Asam dan basa digunakan untuk mengatur pH agar proses koagulasi danflokulasi terjadi pada rentang optimal Asam sulfuric acid Basa lime Ca(OH)2 atau soda Na2CO3

Activated silica Ditambahkan ke air agar air dalam kondisi stabil/memiliki muatan negatif pada

permukaan koloid Dapat begabung dengan koloid dengan muatan positif (Al atau Fe) sehingga

floc lebih besar, lebih berat pengendapan lebih cepat Digunakan pada pengolahan air dengan konsentrasi warna tinggi tetapi

turbidity rendah

Clays Fungsi mirip dengan activated silica

Polymers Dapat memiliki muatan negatif (anionic), positif (cationic), positif-negatif

(polyamphotype) atau tidak bermuatan (nonionic) Membentuk floc lebih besar



42/46



43/46


Contoh soal


44/46

Contoh soal Berdasarkan standar pengukuran fosfat, nilai konsentrasi akurat yang dapat

dibaca oleh spektrofotometer adalah 0.15-1.3 mg/L. Jumlah sampel yangdigunakan sebesar 25 mL setiap analisis fosfat.

a. Sampel air sungai di daerah pertanian ABS 1,5b. Sampel air PAM ABS 0.03c. Sampel limbah industri ABS 2.3Berapa konsentrasi sampel tersebut? Apa yang harus dilakukan?


Konsentrasi ABS

mg/L

0.0 0

0.15 0.2

0.3 0.4

0.5 0.6

0.7 0.95

1.0 1.4

1.2 1.6

1.3 1.8

y = 1.3801x - 0.0197R = 0.9971

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

Contoh soal


45/46

Contoh soal

Berdasarkan standar pengukuran fosfat, nilai konsentrasiakurat yang dapat dibaca oleh spektrofotometer adalah0.15-1.3 mg/L. Jumlah sampel yang digunakan sebesar 25mL setiap analisis fosfat.

a. Sampel air sungai di daerah pertanian dianalisis

b. Sampel air PAM ditambah larutan stock sebesar 25 mLdengan konsentrasi 0.3 mg/L dibaca denganspektrofotometer sebesar: ABS 0,22

c. Sampel limbah industri diencerkan dengan labu ukur 250

mL dengan menggunakan sampel sebanyak 50 mL,menghasilkan bacaan spektrofotometer ABS 0,67

Berapa konsentrasi sampel tersebut?


Lets Have a Great Sem!


46/46

Let s Have a Great Sem!

45Environmental Laboratory - Department ofEnvironmental Engineering - ITS

03/05/2012