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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
2/46
Aplikasi?
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 1
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
7/46
Mengapa perlu koagulan?
Mengapa perlu proses koagulasi-flokulasi
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 6
8/3/2019 Week 5 Jar Test
8/46
Partikel Solids (2)
7
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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.
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 8
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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.
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 9
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
13/46
Jenis dan metode pengadukan..?
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 12
8/3/2019 Week 5 Jar Test
14/46
Jenis Pengadukan
Kecepatan pengadukan
Pengadukan cepat
Pengadukan lambat
Metoda pengadukan
Pengadukan mekanis,
Pengadukan hidrolis
Pengadukan pneumatis.
13
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
17/46
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
20/46
Pengadukan Lambat (3)
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
21/46
Pengadukan Lambat (4)
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
22/46
Pengadukan Lambat (5)
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
23/46
Fungsijar test?
Metode.?
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 22
8/3/2019 Week 5 Jar Test
24/46
Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 2303/05/2012
Penentuan dosis optimum: unit proses koagulasi
8/3/2019 Week 5 Jar Test
25/46
Penentuan dosis optimum: unit proses koagulasi
flokulasi dan sedimentasi
Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 24Koagulasi Flokulasi Sedimentasi
03/05/2012
8/3/2019 Week 5 Jar Test
26/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 25
-
- -
- -
- -
- -
- -
- - -
Al3+ - Al3+
- -
Al3+ Al3+
- -
Al3+ Al3+
- -
Al3+ - Al3+
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 26
8/3/2019 Week 5 Jar Test
28/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 27
Koagulasi SedimentasiFlokulasi
Pengadukan cepat
Flash Mix
100 rpm, 1 menit
Pengadukan lambat
Slow Mix
30 rpm, 15 menit 0 rpm, 30 menit
8/3/2019 Week 5 Jar Test
29/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 28
2243232342
61832318. COOHCaSOOHAlHCOCaOHSOAl
Tawas
Alkalinitas alami
Flok
Kerugian: menurunkan pH, bersifat korosif pada logam
HOHAlOHAl 3332
3
8/3/2019 Week 5 Jar Test
30/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 29
OHCaSOOHAlOHCaOHSOAl24322342
1832318.
243232342
318323318. COOHNaSOOHAlOHCONaOHSOAl
Soda ash untuk menaikkan alkalinitas
Kapur jenuh untuk menaikkan alkalinitas
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 30
l
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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.
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 31
S l
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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.
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 32
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 33
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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%.
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 34
Kebutuhan koagulan
= (50 mg/L / 60%) x 100 L/s x 8 jam x 3600 s/jam x 10-6
= 240 kg
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 35
bi l b h ki i
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 36
T u g a s:
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
39/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 38
Syarat umum koagulan
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 39
Coagulant aids
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 40
8/3/2019 Week 5 Jar Test
42/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 41
8/3/2019 Week 5 Jar Test
43/46
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 42
Contoh soal
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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?
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 43
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
8/3/2019 Week 5 Jar Test
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?
03/05/2012 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 44
Lets Have a Great Sem!
8/3/2019 Week 5 Jar Test
46/46
Let s Have a Great Sem!
45Environmental Laboratory - Department ofEnvironmental Engineering - ITS
03/05/2012