jenis koagulan dan flokulan

Koagulasi
Penambahan bahan kimia (koagulan) pada proses koagulasi dengan pengadukan cepat, memberikan kesempatan kepada koagulan untuk membentuk inti flok yang berasal dari partikel koloid yang ada dalam contoh air.

Faktor–faktor yang mempengaruhi koagulasi :

(1) Pemilihan bahan kimia

Pemilihan koagulan dan koagulan pembantu, merupakan suatu program lanjutan dari percobaan dan evaluasi yang biasanya menggunakan Jar test. Seorang operator dalam pengetesan untuk memilih bahan kimia, biasanya dilakukan di laboratorium. Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu :

• Suhu
• pH
• Alkalinitas
• Kekeruhan
• Warna

(2) Penentuan dosis optimum koagulan

Untuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum koagulan harus ditentukan. Dosis optimum mungkin bervariasi sesuai dengan karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku, tetapi biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu dimana terjadi perubahan kekeruhan yang drastis (waktu musim hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimum berulang-ulang.

(3) Penentuan pH optimum

Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan oleh reaksi hidrolisa garam tersebut, seperti yang telah diterangkan di atas. Koagulasi optimum bagaimanapun juga akan berlangsung pada nilai pH tertentu (pH optimum), dimana pH optimum harus ditetapkan dengan jar-test.

Jenis Koagulan Dan Koagulan Aid

Koagulan merupakan bahan kimia yang dibutuhkan untuk membantu proses pengendapan partikel – partikel kecil yang tidak dapat mengendap dengan sendirinya ( secara grafitasi ). Kekeruhan dan warna dapat dihilangkan melalui penambahan koagulan atau sejenis bahan – bahan kimia antara lain.

Jenis-jenis koagulan:

 Alumunium sulfat (Al2(SO4)3.14H2O)

Biasanya disebut tawas, bahan ini sering dipakai karena efektif untuk menurunkan kadar karbonat. Tawas berbentuk kristal atau bubuk putih, larut dalam air, tidak larut dalam alkohol, tidak mudah terbakar, ekonomis, mudah didapat dan mudah disimpan. Penggunaan tawas memiliki keuntungan yaitu harga relatif murah dan sudah dikenal luas oleh operator water treatment. Namun Ada juga kerugiannya, yaitu umumnya dipasok dalam bentuk padatan sehingga perlu waktu yang lama untuk proses pelarutan.

Al₂(SO4)₃ → 2 Al⁺³ + 3SO₄^-2

Air akan mengalami

H₂O  → H⁺  + OH^-

Selanjutnya

2 Al⁺³ + 6 OH^- → 2 Al (OH)₃

Selain itu akan dihasilkan asam

3SO₄^-2 + 6 H⁺ → 3H₂SO₄

 Sodium aluminate ( NaAlO2 )

Digunakan dalam kondisi khusus karena harganya yang relatif mahal. Biasanya digunakan sebagai koagulan sekunder untuk menghilangkan warna dan dalam proses pelunakan air dengan lime soda ash.

 Ferrous sulfate ( FeSO4.7H2O )

Dikenal sebagai Copperas, bentuk umumnya adalah granular. Ferrous Sulfate dan lime sangat efektif untuk proses penjernihan air dengan pH tinggi (pH > 10).

 Chlorinated copperas

Dibuat dengan menambahkan klorin untuk mengioksidasi Ferrous Sulfate. Keuntungan penggunaan koagulan ini adalah dapat bekerja pada jangkauan pH 4,8 hingga 11.

 Ferrie sulfate ( Fe2(SO4)3)

Mampu untuk menghilangkan warna pada pH rendah dan tinggi serta dapat menghilangkan Fe dan Mn.

 Ferrie chloride ( FeCl3.6H2O)

Dalam pengolahan air penggunaannya terbatas karena bersifat korosif dan tidak tahan untuk penyimpanan yang terlalu lama.

Jenis Koagulan Aid

Kesulitan pada saat proses koagulasi kadang-kadang terjadi karena lamanya waktu pengendapan dan flok yang terbentuk lunak sehingga akan mempersulit proses pemisahan. Koagulan Aid menguntungkan proses koagulasi dengan mempersingkat waktu pengendapan dan memperkeras flok yang terbentuk. Jadi difinisi koagulan aids adalah koagulan sekunder yang ditambahkan setelah koagulan primer atau utama bertujuan untuk mempercepat pengendapan, pembentukan dan pengerasan flok.

Jenis koagulan aid diantaranya:

 PAC ( poly alumunium chloride )

Polimer alumunium merupakan jenis baru sebagai hasil riset dan pengembangan teknologi air sebagai dasarnya adalah alumunium yang berhubungan dengan unsur lain membentuk unit berulang dalam suatu ikatan rantai molekul yang cukup panjang, pada PAC unit berulangnya adalah Al-OH.

Rumus empirisnya adalah Aln(OH)mCl3n-m

Dimana : n = 2 2,7 <> 0

Dengan demikian PAC menggabungkan netralisasi dan kemampuan menjembatani partikel-partikel koloid sehingga koagulasi berlangsung efisien. Namun terdapat kendala dalam menggunakan PAC sebagai koagulan aids yaitu perlu pengarahan dalam pemakaiannya karena bersifat higroskopis.

 Karbon aktif

Aktivasi karbon bertujuan untuk memperbesar luas permukaan arang dengan membuka pori-pori yang tertutup sehingga memperbesar kapasitas adsorbsi. Pori-pori arang biasanya diisi oleh hidrokarbon dan zat-zat organik lainnya yang terdiri dari persenyawaan kimia yang ditambahkan akan meresap dalam arang dan membuka permukaan yang mula-mula tertutup oleh komponen kimia sehingga luas permukaan yang aktif bertambah besar.

Efisiensi adsorbsi karbon aktif tergantung dari perbedaan muatan listrik antara arang dengan zat atau ion yang diserap. Bahan yang bermuatan listrik positif akan diserap lebih efektif oleh arang aktif dalam larutan yang bersifat basa. Jumlah karbon aktif yang digunakan untuk menyerap warna berpengaruh terhadap jumlah warna yang diserap.

 Activated silica

Merupakan sodium silicate yang telah direaksikan dengan sulfuric acid, alumunium sulfate, carbon dioxide, atau klorida. Sebagai koagulan aid, activated silica memberikan keuntungan antara lain meningkatkan laju reaksi kimia, menurunkan dosis koagulan, memperluas jangkauan pH optimum dan mempercepat serta memperkeras flok yang terbentuk. Umumnya digunakan dengan koagulan alumunium dengan dosis 7 – 11% dari dosis alum.

 Bentonic clay

Digunakan pada pengolahan air yang mengandung zat warna tinggi, kekeruhan rendah dan mineral yang rendah.

Flokulasi

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 diberikan
3. Jumlah koagulan
4. Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu
5. Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu
6. Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan)

Jenis Flokulan dalam proses flokulasi:

a.       Kopolimer dari akrilamida dan N,N−dimetil amino propilen akrilat

Sifat muatan elektrostatik : Ionik

Sifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatanelektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH,membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisab.

b.       Poli (Natriumakrilat)

Sifat muatan elektrostatik : Anionik

Sifat : Polimeryang paling penting anionik dan segmen linierdalam kopolimer dengan akril amida dan anionikc.

c.       Poli akrilamida

Sifat muatan elektrostatik : Nonionogen

Sifat : Molekul yang sangat panjang dan linier yang dikenalsebagai flokulan pembantu yang ionogen.

Zat polimer itu sangat cocok berdasarkan struktur kimia untuk membantudalam proses flokulasi dan untuk mempengaruhi sifat flok.Pembubuhan Koagulan/flokulan pembantu dilakukan setelah pembubuhankoagulan.

Hubungan Jar Test dengan Unit Operasi dan Proses

Secara garis besar, mekanisme koagulasi dan flokulasi adalah :
1. Destabilisasi muatan negatip partikel oleh muatan positip dari koagulan
2. Tumbukan antar partikel
3. Adsorpsi

Contoh bahan kimia untuk pengolahan:
Koagulan (TawasAl/Fe, Al2(SO4)3, Poly Ammonium Chloride)
Flokulan (Kation Polimer Elektrolit dan Anion Polimer Elektrolit)

Mekanisme kerja dari penambahan koagulan dan atau Flokulan

Prinsip pengerjaannya merupakan proses destabilisasi partikel koloid (mentidakstabilkan partikel koloid). Partikel-partikel koloid yang berukuran sangat kecil memiliki muatan negatif, interaksi antar partikel saling tolak-menolak karena memiliki muatan yang sama sehingga partikel koloid menyebar. Dengan penambahan Koagulan (misal tawas Al), maka ion Al yang berukuran lebih besar dari ukuran partikel koloid dan memiliki muatan positif akan mengikat partikel-partikel koloid sehingga membentuk gumpalan yang lebih besar. Penambahan Flokulan bertujuan untuk mengikat gumpalan-gumpalan yang terbentuk akibat penambahan Koagulan (inti flok) sehingga gumpalan yang terbentuk lebih besar lagi dan dapat disaring. Penambahan Flokulan dan atau Flokulan harus sesuai dengan dosis, apabila kurang maka penggumpalan partikel koloid tidak sempurna, sedangkan apabila ditambahkan berlebih akibatnya akan menambah kekeruhan pada air. Sehingga ada metode yang biasa digunakan untuk menentukan takaran atau dosis dari penggunaan Koagulan atau Flokulan yaitu dengan metode Jartest.