Air sadah (Hard Water) adalah air yang memiliki kandungan kalsium (Ca) dan atau magnesium (Mg) yang tinggi. Air jenis ini tidak berbahaya untuk dikonsumsi bahkan memiliki keuntungan tersendiri. Akan tetapi, jika digunakan untuk mencuci, air jenis ini memerlukan sabun/deterjen yang lebih banyak dari yang seharusnya. Hal ini karena, sebelum digunakan untuk membersihkan kotoran, sabun/deterjen bereaksi dengan ion kalsium (Ca2+) dan atau ion magnesium (Mg2+) terlebih dahulu. Selain menyebabkan pemborosan sabun/deterjen, air sadah juga menyebabkan pembentukan kerak Ca/Mg pada peralatan memasak dan pipa air. Air sadah sangat dihindari di dunia industri karena dapat menyebabkan kerusakan pada pipa-pipa pengangkut air (Sianturi, 2018).
Kesadahan adalah gambaran kation logam divalent (valensi dua). Kation-kation ini dapat bereaksi dengan sabun (soap) membentuk endapan (presipitasi) maupun dengan anion-anion yang terdapat di dalam air membentuk endapan atau karat pada peralatan logam. Pada perairan tawar, kation divalen yang paling berlimpah adalah
kalsium dan magnesium, sehingga kesadahan pada dasarnya ditentukan oleh jumlah kalsium dan magnesium. Kalsium dan magnesium berikatan dengan anion penyusun alkalinitas, yaitu bikarbonat dan karbonat. Keberadaan kation yang lain, misalnya strontium, besi valensi dua (kation fero) dan mangan juga memberikan konstribusi bagi nilai kesadahan total, meskipun perannya relatif kecil. Alumunium dan besi valensi tiga (kation ferri) sebenarnya juga memberikan konstribusi terhadap nilai kesadahan. Namun demikian mengingat sifat kelarutannya yang relatif rendah pada pH netral maka peran kedua kation ini sering kali diabaikan. Kesadahan dan alkalinitas dinyatakan dengan satuan yang sama, yaitu mg/liter Ca (Efendi, 2003).
Sifat kesadahan sering kali ditemukan pada air yang menjadi sumber baku air bersih yang berasal dari air tanah atau daerah yang tanahnya mengandung deposit garam mineral dan kapur. Air semacam ini memerlukan penanganan khusus sehingga biaya purufikasi tentunya menjadi tinggi.
Kesadahan pada air ini dapat terjadi karena air mengandung:
1. Persenyawaan dari kalsium dan magnesium dengan bikarbonat
2. Persenyawaan dari kalsium dan magnesium dengan sulfat, nitrat dan klorida 3. Garam-garam besi, zink dan silica
Kesadahan pada air ini dapat berlangsung sementara (temporary) maupun menetap (permanent). Kesadahan air yang bersifat sementara disebabkan oleh adanya persenyawaan dari kalsium dan magnesium dangan bikarbonat, sedangakan yang bersifat permanen terjadi bila terdapat persenyawaan dari kalsium dan magnesium dengan sulfat, nitrat, dan klorida. Kedua kesadahan tersebut dinamakan kesadahan total (Chandra, 2007).
2.2.1 Penyebab Kesadahan
Kesadahan disebabkan kation logam divalent. Dengan kata lain kemampuan ion untuk bereaksi dengan sabun untuk menimbulkan endapan dan tentunya dengan
kehadiran anion dalam air untuk membentuk kerak. Dalam prinsipnya kesadahan disebabkan kation antara lain, Ca2+, Mg2+, Sr2+, Fe2+, dan Mn2+.
Kesadahan air juga disebabkan kontak dengan tanah dan formasi bebatuan. Air hujan sebenarnya tidak memiliki kemampuan untuk melarutkan ion-ion penyusun kesadahan yang banyak terikat di dalam tanah dan batuan kapur, meskipun memiliki kadar karbon dioksida yang relatif tinggi. Larutnya ion-ion yang dapat meningkatkan nilai kesadahan tersebut lebih banyak disebabkan oleh aktivitas bakteri didalam tanah, yang banyak mengeluarkan karbon dioksida.
Keberadaan karbon dioksida membentuk kesetimbangan dengan asam karbonat.
Pada kondisi yang relatif asam, senyawa-senyawa karbonat yang terdapat di dalam tanah dan batuan kapur yang sebelumnya tidak larut berubah menjadi senyawa bikarbonat yang bersifat larut. Batuan kapur pada dasarnya tidak hanya mengandung karbonat, tetapi juga mengandung sulfat, klorida dan silikat. Ion-ion ini juga ikut terlarut dalam air (Pratama, 2017).
2.2.2 Klasifikasi Kesadahan
Kesadahan diklasifikasikan berdasarkan dua cara, yaitu berdasarkan ion logam (metal) dan berdasarkan anion yang berasosiasi dengan ion logam. Berdasarkan ion logam (metal), kesadahan dibedakan menjadi kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium. Berdasarkan anion yang berasosiasi dengan ion logam, kesadahan dibedakan menjadi kesadahan karbonat dan kesadahan non-karbonat.
1. Kesadahan Kalsium dan Magnesium
Kesadahan perairan dikelompokkan menjadi kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium karena pada perairan alami kesadahan lebih banyak disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium. Kesadahan kalsium dan magnesium sering kali perlu diketahui untuk menentukan jumlah kapur dan soda abu yang dibutuhkan dalam proses pelunakan
air. Pada penentuan nilai kesadahan (baik kesadahan total, kesadahan kalsium, maupun kesadahan magnesium), keberadaan besi dan mangan dianggap sebagai pengganggu karena dapat bereaksi dengan pereaksi yang digunakan. Oleh karena itu, kesadahan kalsium menjadi lebih besar dari pada kadar ion kalsium. Demikian pula halnya, jika kesadahan magnesium lebih besar dari pada kadar ion magnesium.
2.Kesadahan karbonat dan Non- Karbonat
Pada kesadahan karbonat, kalsium dan magnesium berasosiasi dengan ion CO32- dan HCO3-. Pada kesadahan non-karbonat, kalsium dan magnesium berasosiasi dengan ion SO42-, Cl-, dan NO3-. Kesadahan karbonat sangat sensitif terhadap panas dan mengendap dengan mudah pada suhu tinggi.
Ca(HCO3)2
Oleh karena itu, kesadahan karbonat disebut juga kesadahan sementara.
Kesadahan non-karbonat disebut kesadahan permanen karena kalsium dan magnesium yang berikatan dengan sulfat dan klorida tidak mengendap dan nilai kesadahan tidak berubah meskipun pada suhu yang tinggi.
Kesadahan karbonat dapat diketahui dengan persamaan di bawah ini, sedangkan kesadahan non- karbonat dapat ditentukan juga dengan persamaan:
Apabila alkalinitas total ˂ kesadahan total Maka kesadahan karbonat = alkalinitas total.
Apabila alkalinitas total ≥ kesadahan total
Maka kesadahan karbonat = kesadahan total
Kesadahan non-karbonat = kesadahan total - kesadahan karbonat.
Jika alkalinitas total melebihi kesadahan total maka sebagian dari anion penyusun alkalinitas (bikarbonat dan karbonat) berasosiasi dengan kation valensi satu (monovalen), misalnya kalsium (K+) dan sodium (Na+), yang tidak terdeteksi pada penentuan kesadahan. Di perairan yang banyak mengandung kalium dan sodium, nilai alkalinitas total dapat mencapai 6.000 mg/liter CaCO3, akan tetapi tidak ditemukan nilai kesadahan.
Sebaliknya, jika kesadahan total melebihi alkalinitas total maka sebagian dari kation penyusun kesadahan (kalsium dan magnesium) berikatan dengan sulfat (SO42-), klorida (Cl-), silikat (SiO32-), atau nitrat (NO32-), yang tidak terdeteksi pada penentuan alkalinitas. Oleh karena itu, hubungan antara nilai kesadahan dan alkalinitas tidak selalu positif; atau semakin besar nilai kesadahan tidak selalu disertai dengan semakin tingginya alkalinitas dan sebaliknya (Effendi, 2003).
2.2.3 Penentuan Kesadahan Air
Kesadahan pada awalnya ditentukan dengan titrasi menggunakan sabun standar yang dapat bereaksi dengan ion penyusun kesadahan. Dalam perkembangannya, kesadahan ditentukan dengan titrasi dengan menggunakan EDTA (ethylene diamine tetra acetic acid), atau senyawa lain yang dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium, dan dengan menggunakan indikator yang peka terhadap semua kation tersebut. Kesadahan juga dapat ditentukan dengan menjumlahkan ion Ca2+ dan Mg2+
yang dianalisa secara terpisah misalnya dengan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry) (Santika, 1987).
Pada penetuan kesadahan air, diperlukan sedikit motivasi dari cara titrasi langsung Mg-Ca murni, karena dalam air sering dijumpai sedikit pengotoran oleh ion
besi dan logam-logam lain, dan bila digunakan Eriochrome Black T sebagai indikator akan terjadi blocking indikator oleh ion besi. Maka ditambahkanlah buffer pH 10 dalam titrasi ini dapat menyingkirkan besi sebagai endapan.
Titrasi kompleksometri meliputi reaksi pembentukan ion-ion kompleks atau dengan membentuk molekul netral yang terisosiasi dalam larutan. Kalsium dapat ditetapkan dengan adanya Mg (magnesium) dengan menggunakan EDTA sebagai titran karena tetapan kestabilan untuk kompleks EDTA kira-kira 1x1011, dan untuk Mg-EDTA kira-kira 1x105, jadi magnesium tidak mengganggu reagensia.
Eriochrome Black T (EBT) adalah jenis indikator yang berwarna merah muda dan apabila berada dalam larutan yang mengandung ion kalsium dan magnesium pada pH 10.
2.2.4 Cara-cara Titrasi EDTA 1. Cara tirasi langsung
Cara ini terbatas pada kation yang bereaksi cepat dengan EDTA. Contoh cara ini adalah penentuan kesadahan air.
2. Cara titrasi kembali
Cara ini digunakan untuk kation yang bereaksi dengan EDTA atau apabila terdapat indikator yang cocok. Dalam cara ini analat yang diberi larutan baku EDTA berlebih lalu kelebihan itu ditentukan dengan menitrasinya dengan larutan baku suatu kation yang cocok, misalnya larutan baku untuk titrasi kembali itu larutan Mg2+ dengan indikator Eriochrome Black T (EBT).
3. Cara tidak langsung
Cara tidak langsung digunakan pada penentuan sulfat dengan menambahkan larutan baku barium berlebih dan menitrasi kelebihan tersebut dengan EDTA.
4. Cara pergeseran
Cara ini baik untuk kation yang membentuk khelat-EDTA yang lebih kuat dari Mg-EDTA atau Zn-EDTA.
5. Titrasi alkalimetri
Dalam metode ini ditambahkan larutan Na2H2Y berlebih kepada larutan analat yang bereaksi netral. Ion hidrogen yang dibebaskan dititrasi dengan larutan baku basa (Banurea, 2008).
2.2.5 Menghilangkan Kesadahan
Kesadahan pada air dapat dihilangkan. Metode yang dapat digunakan untuk menghilangkan kesadahan tersebut, antara lain:
1. Pendidihan
Jika air dididihkan, hanya kesadahan sementara yang dapat dihilangkan.
Bikarbonat dipecah menjadi karbonat, air dan karbondioksida Ca(HCO3)2 CaCO3↓ + H2O + CO2
Kalsium Kalsium Air Karbon
bikarbonat karbonat dioksida
2. Penambahan kapur (Metode Clark)
Kapur mati (kalsium hidroksida) juga hanya memisahkan kesadahan sementara.
Kapur harus ditambahkan pada jumlah yang telah diperhitungkan sehingga kapur tersebut hanya cukup menetralkan bikarbonat. Terbentuk kalsium karbonat yang tidak larut.
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3↓ + 2H2O
Kalsium Kalsium Kalsium Air
bikarbonat hidroksida karbonat
(air sadah) (kapur mati) (tidak larut)
3. Penambahan soda pencuci
Metoda ini menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Soda pencuci (natrium karbonat) bereaksi dengan garam kalsium dan magnesium dalam air sadah membentuk garam natrium yang larut dan garam kalsium dan magnesium yang tidak larut, yang tertinggal sebagai endapan.
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3↓ + Na2SO4
Kalsium Natrium Kalsium Sodium
sulfat karbonat karbonat sulfat
(air sadah) (soda pencuci) (tidak larut) (larut)
4. Proses pertukaran Ion
Metoda ini digunakan dalam rumah tangga dan industri untuk menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Proses ini meliputi penggunaan resin alami dan resin buatan seperti permutit dan zeolit. Air sadah dilewatkan melalui kolom yang diisi resin dan ion-ion kalsium dan magnesium dalam air ditukar dengan ion natrium dalam resin (Banurea, 2008).
BAB 3
METODE PENELITIAN