i
ANALISA KADAR ALKALINITAS PADA AIR KETEL UAP DENGAN MENGGUNAKAN METODE TITRASI ASAM
BASA DI PT. PERKEBUNANNUSANTARA IV KEBUN ADOLINA
LAPORAN TUGAS AKHIR
ELISABETHANIA 152401083
PROGRAM STUDI D-3 KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2018
ii
ANALISA KADAR ALKALINITAS PADA AIR KETEL UAP DENGAN MENGGUNAKAN METODE TITRASI ASAM
BASA DI PT. PERKEBUNAN NUSANTARA IV KEBUN ADOLINA
LAPORAN TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
ELISABETHANIA 152401083
PROGRAM STUDI D-3 KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2018
iii
PERNYATAAN
ANALISA KADAR ALKALINITASPADA AIR KETEL UAP DENGAN MENGGUNAKAN METODE TITRASI ASAM – BASA DI PT
PERKEBUNAN NUSANTARA IV KEBUN ADOLINA
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2018
ELISABETHANIA 152401083
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
Judul : Analisa Kadar Alkalinitas Pada Air Ketel Uap
Dengan Menggunakan Metode Titrasi Asam Basa Di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina
Kategori : Laporan Tugas Akhir
Nama : Elisabethania
Nomor Induk Mahasiswa : 152401083
Program Studi : Diploma Tiga (D3) Kimia
Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juli 2018
Ketua Prodi D3 Kimia Pembimbing,
Dr. Minto Supeno. MS Dr. Sovia Lenny, M.Si NIP.196105091987031002 NIP.197510182000032001
ii PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dan Maha Penyayang yang telah melimpahkan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dengan sebaik mungkin dan dengan waktu yang ditentukan. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat akademik dalam menyelesaikan studi program D3 Kimia di Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) USU Medan.
Adapun judul tugas akhir ini adalah “ANALISA KADAR ALKALINITAS PADA AIR KETEL UAP DENGAN MENGGUNAKAN METODE TITRASI ASAM BASA DI PT. PERKEBUNAN NUSANTARA IV KEBUN ADOLINA”
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua saya, bapak M. Sihite dan ibu T. Simamora yang telah memberikan motivasi dukungan, bantuan moril dan materil serta doa restu demi kesuksesan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan, arahan dan bantuan dari pihak yang sangat mendukung. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si selaku Ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Dr. Minto Supeno, MS selaku Ketua Program Studi D-3 Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr. Sovia Lenny M.Si selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktunya dan banyak memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Seluruh Staff Dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan membimbing kepada saya selama duduk dibangku kuliah.
6. Bapak Dasam Marwan Saragih selaku Manager PTPN IV Kebun Adolina.
7. Bapak Susilowanto selaku Masinis Kepala Pengolahan, Bapak Tinton Tonika Surbaksi selaku asisten asisten pengolahan yang telah memberikan izin dan masukan yang bermanfaat untuk saya selama melakukan Praktek Kerja Lapangan (PKL) hingga dalam menyelesaikan Laporan Kerja Lapangan Penulis
8. Seluruh karyawan/karyawati dan staff di PTPN IV Kebun Adolina yang telah banyak memberikan ilmu dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.
9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang sudah memberikan dukungan dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih memiliki kekurangan dalam materi dan cara penyajiaannya dengan kata lain masih jauh dari sempurna untuk itu penulis mengharapkan masukan berupa kritikan dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih
Medan, Juli 2018 Penulis
ELISABETHANIA
iv ANALISA KADAR ALKALINITAS PADA AIR KETEL UAP DENGAN
MENGGUNAKAN METODE TITRASI ASAM -- BASA DI PT.
PERKEBUNAN NUSANTARA IV KEBUN ADOLINA
ABSTRAK
Analisa kadar alkalinitas air ketel uap di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina telah dilakukan dengan menggunakan metode titrasi asam basa. Kadar alkalinitas total ditentukan dengan cara menganalisa kadar P – alkalinitas dan kadar M – alkalinitas. Nilai kadar rata – rata P – alkalinitas pada tanggal 1 – 10 Februari 2018 diperoleh 492 ppm, sedangkan nilai kadar rata – rata M – alkalinitas diperoleh 508 ppm.Maka nilai kadar alkalinitas total yang diperoleh adalah 1000 ppm. Nilai tersebut telah memenuhi kadar standar yang telah ditetapkan oleh PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina dengan kadar standar maksimum alkalinitas pada air ketel uap yaitu 1400 ppm.
Kata kunci: Ketel Uap, M – alkalinitas, P – alkalinitas, Titrasi
ANALYSIS OF ALKALINITY CONTENT OF BOILER WATER BY USINGACIDBASE TITRATION METHOD AT
PT. PLANTATION ARCHIPELAGOIV ADOLINAGARDENS
ABSTRACT
Analysis of alkalinity content of boiler water in PT. Plantation Nusantara IV Adolina Garden has been performed by using acid base titration method. Total alkalinity content is done by analyzing P – alkalinity and M – alkalinity levels. The average grade value of P – alkalinity on 1 – 10 February 2018 obtained 492 ppm, while the average value M – alkalinity obtained 508 ppm. Then the total alkalinity value obtained is 1000 ppm. The value has met the standard content which has been set by PT. Plantation Archipelago IV Adolina Garden with maximum standard content of alkalinity in boiler water is 1400 ppm.
Key words: steam boiler, M – Alkalinity, P – Alkalinity, titration
vi DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR i
PENGHARGAAN ii
ABSTRAK iv
ABSTRACT v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
DAFTAR SINGKATAN x
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 3
1.3 Hipotesis 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air 4
2.2 Sifat Umum Air 5
2.2.1. Sifat Fisik Air 5
2.2.2. Sifat Kimia Air 5
2.3Sumber Air 6
2.3.1. Air Laut 6
2.3.2. Air Hujan 6
2.3.3. Air Tanah 7
2.4. Parameter Kualitas Air 9
2.4.1 Parameter Fisika 9
2.4.2 Parameter Kimia 12
2.5 Titrasi Asam Basa 14
2.5.1 Titrasi Asam Kuat Dengan Basa Kuat 15
2.5.2 Titrasi Asam Lemah Dengan Basa Kuat 15
2.5.3 Titrasi Basa Lemah Dengan Asam Kuat 15
2.5.4 Indikator Asam Basa 16
2.6 Ketel Uap 16
2.6.1 Sejarah Perkembangan Ketel Uap 16
2.6.2 Fungsi Ketel Uap 17
2.6.3 Proses Pengolahan Air Pada Ketel Uap 17
2.6.4 Masalah pada Ketel Uap 19
2.6.5 Perawatan Ketel Uap 20
2.7 Demineralisasi 21 BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat 22
3.2 . Metode Penelitian 22
3.2.1 Alat 22
3.2.2 Bahan 22
3.3. Prosedur Percobaan 22
3.3.1 Penentuan P – Alkalinity 22
3.2.2 Penentuan M – Alkalinity 23
3.4. Bagan Percobaan 23
3.4.1 Penentuan P – Alkalinity 23
3.4.2 Penentuan M – Alkalinity 23
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil 24
4.1.1. Analisa Hasil 24
4.2 Pembahasan 25
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 26
5.2 Saran 26
DAFTAR PUSTAKA 27
LAMPIRAN 29
viii DAFTAR TABEL
Normor Judul Halaman
Tabel
2.4 Adapun ion – ion yang terdapat di perairan 11
2.5 Indikator Asam – Basa 16
2.6 Standar Air Ketel Uap 18
4.1 Hasil Analisa Alkalinity Pada Air Ketel Uap 24
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Diagram Pengolahan Air 29
2 Gambar Pengolahan Air 30
3 Perhitungan Kadar Alkalinitas Air ketel uap 31
xi DAFTAR SINGKATAN
M – Alkalinitas = Methyl Orange – Alkalinitas P – Alkalinitas = Phenolftalein – Alkalinitas
V = Volume
N = Normalitas
BM = Berat Molekul
Ppm = Part Per Milion
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakanzat yang sangat dibutuhkan disetiap sektor industri termasuk pemanfaatan untuk kebutuhan energi dan pemanasan. Kebutuhan energi dan pemanasan di industri umumnya dipenuhi dengan cara memanfaatkan uap yang dihasilkan pada sebuah ketel uap (Linsley,1995)
Pada proses industri, air yang digunakan adalah air sungai, air waduk, air danau, rawa – rawa, sumur bor dan sumber mata air lainnya. Air sering di cemari oleh sampah rumah tangga, kotoran hewan, limbah industri, sehingga dalam mengkonsumsi air perlu hati – hati. Dari hasil penelitian/analisis, elemen atau mineral yang terkandung di dalam air permukaan sebagai berikut :
1. Hardnes (120 mg/l sebagai CaCO3) 2. Calsium (80 mg/l sebagai CaCO3) 3. Magnesium (40 mg/l sebagai CaCO3) 4. Sodium dan potasium (19 mg/l sebagai Na) 5. Bicarbonat (106 mg/l sebagai CaCO3) 6. Chlorida (23 mg/l sebagai Cl )
7. Sulfat (38 mg/l sebagai SO4) 8. Nitrate (0,44 mg/l sebagai N ) 9. Besi (0.3 mg/l sebagai Fe) 10. Silica (13 mg/l sebagai SiO2)
11. Karbon dioksid (4 mg/l sebagai CaCO3) 12. PH 7,8(Gabriel,1999).
Alkalinitas dalam air digunakan untuk menetralkan asam yang disebabkan oleh ion – ion karbonat (CO32-), bikarbonat (HCO3), hidroksida (OH), borat (BO33-), fosfat (PO43-) dan silikat (SiO4). Alkalinitas ditetapkan melalui titrasi asam basa.
Dengan menggunakan larutan asam kuat seperti asam sulfat (H2SO4) dan klorida (HCl) untuk menetralkan zat – zat alkalinitas yang merupakan zat basa sampai titik akhir titrasi pada PH sekitar 8,3 dan PH 4,5 ( Alaert, 1984).
2
Pabrik kelapa sawit membutuhkan air bersih untuk proses pengolahan. Air ketel uap membutuhkan kemurnian yang memenuhi persyaratan air minum. Sumber air untuk kualitas tersebut sudah jarang di jumpai di perkebunan kelapa sawit. Oleh karena itu diperlukan proses pengolahan air pada pabrik kelapa sawit agar air yang digunakan memenuhi standar. Pengolahanair pabrik kelapa sawit merupakan proses pemurnian air di dalam ketel uap dengan tujuan untuk mencegah korosi dan terjadinya carry over. Air ketel dengan analisa kimia dapat diketahui jenis dan jumlah kandungan zat yang terkandung didalamnya antara lain:
a. Kerak
Kerak di air ketel uap terbentuk dari kotoran – kotoran, biasanya dari campuran calsium dan magnesium yang tidak larut. Pengaruh dari pada pembentukan kerak adalah pengembunan atau pembengkokan pipa serta pelepuhan pipa
b. Korosi
Korosi dari air ketel uap terjadi ketika air asam atau pH rendah ditandai dengan hilangnya logam, oksigen, dan gas – gas korosif yang menyebabkan lobang – lobang besar pada pipa ketel uap
c. Carry over
Carry over pada ketel uap terjadi karena masuknya uap air balik dan kelebihan solid yang terlarut dan tidak terlarut, tingginya kadar alkalinitas serta tingginya kandungan minyak di air ketel uap sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada pipa super heater, berkurangnya efisiensi turbin.
Proses analisa air ketel uap apabila tidak dilakukan dengan baik akan menimbulkan kerak di dalam dinding pipa pemanas maupun dinding drum. Adanya kerak ini akan menyebabkan beberapa hal
1. Proses pemanasan air di dalam pipa membutuhkan waktu pemanasan lebih lama
2. Bahan bakar untuk menaikkan uap diperlukan banyak
3. uap yang dihasilkan kurang, bermutu jelek dan kapasitasnya berkurang yang di ukur dengan parameter manometer
4. Kemungkinan terjadi pemanasan lokal pada pipa yang akan berakibat over heating dan dapat menyebabkan ledakan/pecahnya pipa
5. Efesiensi kerja ketel uap rendah (Pardamean, 2014).
3
Untuk kebutuhan ketel uap, diperlukan air yang bebas dari kandungan mineral dan kadar alkalinitas harus rendah. Alkalintas menyebabkan terbentuknya kerak dan korosi pada pipa ketel yang menurunkan kemampuan perpindahan panas pada pipa sehingga efisiensi kinerja ketel uap menurun (Pahan, 2013)
Berdasarkan uraian diatas maka penulis tertarik untuk melakukan analisa kadar alkalinitas pada air ketel uap dengan menggunakan metode titrasi asam basa di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina. Dimana kadar alkalinitas yang diperoleh 1000 ppmCaCO3dan telah memenuhi persyaratan yang telah ditentukan.
1.2.Perumusan masalah
Berapakah kadar alkalinitas pada air ketel uap yang diperoleh dari hasil analisa yang telah dilakukan dan Apakah kadar alkalinitas tersebut telah memenuhi persyaratan di PT. Perkebunan Nusantara IV kebun Adolina ?
1.3.Tujuan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini untuk mengetahuikadar alkalinitas pada air ketel uap yang diperoleh dari hasil analisa yang telah dilakukan dan untuk mengetahui kadar alkalinitas tersebuttelah memenuhi persyaratan yang telah ditetapkandi PT.Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina.
1.4.Manfaat
Adapun manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui kadar alkalinitas pada air ketel uap yang diperoleh dari hasil analisa yang telah dilakukan dan untuk mengetahui kadar alkalinitas tersebut telah memenuhi persyaratan yang telah ditetapkandi PT.Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina.
4
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi (zat padat, air dan atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan sisanya 30%
berupa daratan (dilihat dari permukaan bumi). udara mengandung zat cair (uap air ) sebanyak 15% dari tekanan atmosfer (Gabriel, 1991).
Air dalam defenisi ilmiah adalah senyawa hidrogen dan oksigen dengan rumus kimia H2O. Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap di manfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagai kepentingan harus dilakukan secara bijaksana dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang maupun generasi mendatang.
Aspek penghematan dan pelestarian sumber daya air harus ditanamkan pada segenap pengguna air (Efendi, 2003).
Pada zaman sekarang ini, IPTEK yang semakin maju dan canggih, kehidupan manusia diwarnai oleh berbagai aktivitas yang semakin meningkat sebagai akibat daripada populasi dan kegiatan manusia yang semakin bertambah. Di dalam industri, air juga memegang peranan penting misalnya, sebagai pendingin, pngangkut limbah, sebagai bahan baku untuk produksi uap di dalam ketel uap dan lain – lain ( Gultom, 1993).
Peraturan pemerintah No. 20 Tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut kegunaannya. Adapun penggolongan air menurut kegunaannya yaitu:
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang digunakan sebagai air baku air minum.
3. Golongan C, yaitu ai yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri dan pembangkit listrik tenaga air.
5
2.2 Sifat Umun Air 2.2.1 Sifat Fisik Air
1. Titik beku 0oC
2. Massa jenis es (0oC) 0,92 g/cm3 3. Massa jenis air (0oC) 1,00 g/cm3 4. Panas lebur 80 kal/gram
5. Titik didih 100oC
6. Panas penguapan 540 kal/gram 7. Temperatur kritis 347oC 8. Tekanan kritis 217 Atm
9. Konduktivitas listrik spesifik (25oC) 1×10-17 / ohm-cm 10. Konstanta dielektrikum (25oC) 78
2.2.2 Sifat Kimia Air
Baik air laut, air hujan, maupun air tanah/ air tawar mengandung mineral.
Macam – macam mineral yang terkandung dalam air tawar bervariasi tergantung struktur tanah dimana air itu diambil. Sebagai contoh mineral yang terkandung dalam air itu bukan melalui suatu reaksi kimia melainkan terlarut dari suatu substansi misalnya dari batu andesit (dari batu vulkanis). Sifat yang lain yaitu konduktivitas listrik pada air paling sedikit 1000 kali lebih besar dari pada cairan non metalik pada suhu ruangan.
a. Air dapat terurai oleh pengaruh arus listrik dengan reaksi:
H2O H+ + OH-
b. Air merupakan pelarut yang baik
c. Air dapat bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat
d. Air bereaksi dengan berbagai substansi membentuk seenyawa padat dimana air terikat dengannya, misalnya senyawa hidrat (Gabriel, 1999)
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O. Satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau pada kondisi standar. Air yang bersih mempunyai pH = 7, dan oksigen terlarut jenuh pada 9 ml/l. Air merupakan pelarut universal, hampir semua jenis zat dapat larut di dalam air. Air juga merupakan caian
6
biologis yakni didapat di dalam tubuh semua organisme. Dengan demikian, spesies kimiawi yang adadi dalam air berjumlah sangat besar. Diversitas adalah perbandingan antara jumlah spesies dengan jumlah individu. Diversitas ini sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti, temperatur, pH, deras aliran, dan lain – lain.
Oleh karena itu pula di dapat berbagai populasi di dalam berbagai lingkungan perairan. Misalnya kedalaman air menyebabkan terjadinya tratifikasi temperature air, oksigen terlarut, zat organik, dan lain sebagainya (Slamet, 2013).
2.3 Sumber Air 2.3.1 Air Laut
Air yang di jumpai di alam berupa air laut sebanyak 80%, sedangkan sisanya berupa air tanah/daratan, es, salju, dan hujan. Air laut turut menentukan iklim dan kehidupan di bumi. beberapa fungsi dari air laut yaitu:
1. Sebagai suatu unsur keseimbangan darat, laut, dan udara
2. Sebagai tempat hidupnya binatang dan tumbuh – tumbuhan laut. Ada dua macam elemen nutrisi yaitu, pertama elemen nutrisi utama (mayor), misalnya nitrogen, phosporous, dan silikon. Kedua elemen nutrisi mikro yaitu, Fe, Mn, Zn, kobalt, Mg, dan Cu.
3. Sebagai sumber air hujan 4. Alat transportasi
5. Dipakai sebagai sarana olah raga, sarana wisata dan sumber mata pencaharian nelayan
6. Sebagai sumber deviasi negara, misalnya melakukan budi daya mutiara,udang, ikan, teripang, dan lain – lain
2.3.2. Air Hujan
Menurut teori Bergeron awan yang terletak diatas dari uap air, mengandung kristal es, sedangkan uap air dalam fase dibawah titik beku disebut dalam keadaan super coated, sehingga air cenderung sublimasi langsung diatas kristal es. Kristal es tumbuh menjadi besar dan oleh karena gaya gravitasi es akan jatuh ke bumi. Namun karena suhu udara di bawah awan berada diatas titik beku es, maka kristal es akan mencair dan jatuh sebagai hujan.
7
Teori Collision ( teori tumbukan dan penyatuan ). Teori ini menjelaskan bahwa uap air itu saling bertumbukan dan kemudian terjadi penyatuan sehingga terbentuk uap air/bintik – bintik yang lebih besar dan karena pengaruh gaya gravitasi, butir – butir air itu akan jatuh sebagai hujan.
a. Dampak air hujan Dampak positif hujan adalah:
1. Air hujan mempengaruhi iklim/cuaca, cuaca panas akan berubah menjadi cuaca dingin, kadar uap air di dalam atmosfer akan meningkat
2. Memberi suplai/asupan nutrisi kepada tanaman, terutama tanaman berumbi oleh karena air hujan mengandung nitrogen (NH3)
3. Merupakan salah satu alternatif dari sumber air minum
4. Air hujan mengisi air sungai yang dangkal dan mengisi air sumur yang kering
5. Mengurangi polusi udara oleh karena butir – butir materi yang ada di dalam udara akan turun bersama hujan.
Dampak negatif air hujan
1. Air hujan menyebabkan karat dan korosif terhadap logam oleh karena mengandung NH3
2. Air hujan mengganggu penerbangan
3. Air hujan membatasi gerakan nelayan, para nelayan tidak dapat melaut 4. Air hujan dapat menyebabkan malapetaka bagi pelayaran
5. Air ujan dapat menyebabkan sungai meluap dan banjir (Gabriel, 1999).
2.3.3 Air Tanah
Air tanah disebut juga air tawar. Berdasarkan lokasi air, maka air tanah dapat dibagi menjadi dua bagian antara lain:
1. Air permukaan tanah
Air permukaan tanah adalah air yang berasal dari sungai, rawa, danau atau waduk.
Air ini sering kali tercemar oleh sampah keluarga, kotoran hewan, dan limbah industri rumah tangga maupun industri besar. Air permukaan tanah dapat digunakan asalkan belum tercemar berat. Artinya pilih yang terdapat dibagian hulu, lebih baik lagi bila air ini diendapkan terlebih dahulu selama 24 jam sebelum dipakai.
8
2.Air jauh dari permukaan tanah/air tertekan
Disebut pula air tertekan yaitu air yang tersimpan di dalam lapisan tanah. Dibagi menjadi beberapa bagian antara lain:
a. Sumur Gali
Diameter sumur gali antara 0,8 – 1 meter, lazim 0,8 meter, kedalaman sumur gali tergantung lapisan tanah, ketinggian dari permukaan air laut, ada tidaknya air bebas dibawah lapisan tanah. Umumnya:
1. Tanah sawah: sumur gali cukup 3 – 5 meter telah memperoleh air bebas 2. Tanah berpasir: sumur gali cukup 6 – 8 meter telah memperoleh air bebas 3. Tanah liat/berpadas: kedalaman sumur ≥ 12 meter baru memperoleh air bebas 4. Tanah kapur/berbukit: umumnya sumur gali harus ≥ 40 meter baru di peroleh
air bebas.
Keadaan/sifat air sumur gali:
1. Ketinggian air bebas umumnya sekitar 1 – 3 meter dari dasar sumur
2. Ketinggian air bebas bervariasi, tergantung jumlah air yang di ambil tergantung musim
3. Rasa dan warna air tergantung jenis tanah yang ada, tanah sawah airnya kekuning – kuningan, tanah berpasir airnya jernih dan rasa sejuk, tanah liat/padas airnya terasa sedikit sepat, tanah kapur airnya terasa sedikit sepat dan warnanya kehijau – hijauan
4. Mudah tercemar oleh karena kelalaian dalam menutup mulut sumur 5. Mengandung alga dalam jumlah sedikit
6. Mengandung bakteri yang cukup.
b. Sumur Bor
Sumur yang terbentuk melalui pengeboran disebut sumur bor. Alat yang dipakai dalam membuat sumur bor: secara manual menggunakan mata bor baja dan secara mesin menggunakan mata bor fidia atau mata bor intan. Lubang sumur bor biasanya 4 dim atau 5 dim dan kedalaman sumur bor tergantung struktur dan lapisan tanah.
1. Tanah berpasir, biasanya kedalaman 30 – 40 meter sudah diperoleh air.
Biasanya airnya naik 5 – 7 meter dari permukaan tanah
2. Tanah liat/padas, biasanya kedalaman 40 – 60 meter akan diperoleh air yang baik dan air akan naik mencapai 7 meter dari permukaan tanah
9
3. Tanah berkapur, biasanya sumur dibuat dengan kedalaman diatas 60 meter kemmungkinan baru mendapatkan air dan apabila ada air, airnya sukar/tidak bisa naik keatas dengan sendirinya
4. Tanah berbukit, biasanya sumur di buat diatas 100 meter atau 200 meter, kemungkinan tipis sekali untuk memperoleh air. Air yang diperoleh sukar/tidak bisa naik keatas dengan sendirinya.
Keadaan/sifat air sumur bor:
1. Air jenih dan rasa sejuk
2. Pencemaran air tidak terjadi/sukar terjadi 3. Jumlah bakteri jauh lebih kecil dari sumur gali
4. Jumlah alga didalam air sumur bor jauh lebih banyak dibandingkan dengan air sumur gali (Gabriel, 2001).
2.4 Parameter Kualitas Air 2.4.1 Parameter Fisika
Parameter – parameter fisika yang bisa digunakan untuk menentukan kualitas air meliputi cahaya, suhu, kecerahan dan kekeruhan, warna, konduktivitas, padatan total, padatan terlarut, padatan tersuspensi, dan salinitas.
1. Cahaya
Radiasi matahari yang dapat mencapai permukaan bumi ±1.350 watt. Dengan kecepatan sekitar 186.000 mil/detik. Radiasi dengan panjang gelombang antara 400nm - 700 nm digunakan pada proses fotosintesis. Radiasi tersebut dikenal dengan istilah photosyntetically active radiation (PAR) atau dikenal juga dengan cahaya tampak yaitu cahaya yang dapat di deteksi oleh mata. Radiasi dengan panjang gelombang < 400 nm disebut radiasi ultra violet dan radiasi dengan panjang gelombang > 700 nm disebut radiasi infra merah. Jumlah radiasi yang mencapai permukaan perairan sangat dipengaruhi oleh awan, ketinggian dari permukaan laut, letak geografis dan musim. Penetrasi cahaya kedalam air sangat dipengaruhi oleh intensitas dan sudut datang cahaya, kondisi permukaan air dan bahan – bahan yang terlarut dan tersuspensi di dalam air. Cahaya matahari yang mencapai permukaan perairan tersebut sebagian diserap dan sebagian direfleksikan kembali. Beberapa jenis molekul misalnya O2, O3, H2O, dan CO2 dapat menyerap energi panas.
10
2. Suhu
Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang, ketinggian dari permukaan laut, waktu, aliran, serta kedalaman badan air. Perbedaan suhu berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, dan biologi badan air. Peningkatan suhu mengakibatkan peningkatan viskositas, reaksi kimia, evaporasi, dan volatilisasi. Peningkatan suhu juga menyebabkan penurunan kelarutan gas dalam air,misalnya gas O2, CO2, N2, CH4. Namun peningkatan suhu ini disertai dengan penurunan kadar oksigen terlarut sehingga keberadaan oksigen sering kali tidak mampu memenuhi kebutuhan oksigen bagi organisme akuatik untuk melakukan proses metabolisme dan respirasi.
3. Kecerahan dan Kekeruhan
Kecerahan air dipengaruhi oleh keadaan cuaca, waktu pengukuran, kekeruhan dan padatan tersuspensi serta ketelitian dalam melakukan pengukuran. Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan – bahan yang terdapat di dalam air. Kekeruhan disebabkan oeh adanya bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut ( misalnya lumpur dan pasir halus ), maupun bahan anorganik dan organik yang berupa plankon dan mikroorganisme lain. Pengukuran kekeruhan dapat digunakan dengan Jackson Turbidimetr Unit (JTU), Nephelometric Turbidity Unit (NTU).
4.Warna
Warna perairan biasanya dikelompokkan menjadi dua, yaitu warna sesungguhnya (true color ) dan warna tampak ( apparent color ). Sesungguhnya warna adalahwarna yang hanya disebabkan oleh bahan – bahan kimia terlarut. Warna perairan ditimbulkan oleh adanya bahan organik dan bahan anorganik karena keberadaan plankon, humus, dan ion – ion logam ( misalnya besi dan mangan ) serta bahan – bahan lain. Adanya oksida besi menyebabkan air berwarna kemerahan, sedangkan oksida mangan menyebabkan air berwarna kecoklatan atau kehitaman, kalsium karbonat yang berasal dari daerah berkapur menyebabkan air berwarna kehijauan.
Bahan – bahan organik misalnya tanin, lignin, dan asam humus yang berasal dari dekomposisi tumbuhan yang telah mati menimbulkan warna kecoklatan.
11
5. Konduktivitas
Konduktivitas ( daya hantar listrik ) adalah gambaran numerik dari kemampuan air untuk meneruskan aliran listrik. Oleh karena itu, semakin
banyak garam – garam terlarutyang dapat terionisasi, semakin tinggi pula nilai konduktivitasnya.
6. Padatan total, Terlarut, dan Tersuspensi
Padatan total (residu ) adalah bahan yang tersisa setelah air sampel mengalami evaporasi dan pengeringan tertentu. Padatan tersuspensi total (TSS atau Total Suspensi Solid )adalah bahan – bahan tersuspensi yang tertahan pada saringan milipore dengan diameter pori 0,45makro meter. TSS terdiri atas lumpur, pasir halus, dan jasad – jasad renik yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa oleh badan air. Settleable solid adalah jumlah padatan tersuspensi yang dapat diendapkan selama periode waktu tertentu dalam wadah yang berbentuk kerucut terbalik ( imhoff cone ). Padatan terlarut total ( Total Dissolved Solid atau TDS ) adalah bahan – bahan terlarut dan koloid yang berupa senyawa – senyawa kimia dan bahan – bahan lain yang tidak tersaring kertas saring berdiameter 0,45 makro meter.
Tabel 2.4 Adapun ion – ion yang terdapat di perairan Major ion ( ion utama )
(1,0 – 1.000 mg/liter)
Secondary ion (ion sekunder ) ( 0,01 – 10,0 mg/liter )
Sodium ( Na) Besi (Fe)
Kalium (Ca) Stronsium (Sr)
Magnesium (Mg) Kalium (K)
Sulfat (SO4) Karbonat (CO3) Bikarbonat (HCO3) Nitrat (NO3) Klorida ( Cl ) Fluorida (F)
Boron (B) Silika (SiO2)
7. Salinitas
Salinitas adalah konsentrasi total ion yang terdapat diperairan. Salinitas menggambarkan padatan total di dalam air, setelah semua karbonat dikonversi
12
menjadi oksida, semua bromida, dan ioda digantikan oleh klorida dan semua bahan organik telah di oksidasi. Salinitas dinyatakan dalam satuan g/kg atau promil (%) (Efendi, 2003)
2.4.2 Parameter Kimia
Air secara alamiah tidak pernah dijumpai dalam keadaan betul – betul murni.
Ketika air mengembun di udara dan jatuh ke permukaan bumi, air tersebut telah menyerap debu atau melarutkan oksigen, karbon dioksida, dan berbagai jenis gas lainnya. Selain itu, sejumlah kecil hasil uraian zat organik seperti nitrat, nitrit, amoniak dan karbon dioksida akan larut di dalamnya. Maka dari itu gambaran yang tepat dari sifat kimia perairan didasarkan pada alkalinitas/asiditas, kelarutan, konstanta pembentukan kompleks, petensial redoks, dan pH
1. Alkalinitas
Kapasitas air untuk menerima protein disebut alkalinitas. Alkalinitas penting dalam perlakuan air seperti pada proses pengolahan air limbah industri atau limbah domestik. Dengan mengetahui alkalinitas dapat dihitung jumlah bahan kimia yang harus ditambahkan dalam pengolahan air. Air yang sangat alkali ataubersifat basa sering mempunyai PH tinggi dan umumnya mengandung padatan terlarut yang tinggi. Sifat – sifat ini dapat menurunkan kegunaannnya untuk keperluan dalam tangki uap, prosesing makanan dan system saluran air dalam kota. Pada umumnya, komponen utama yang memengang peran dalam menentukan alkalinitas perairan adalah ion karbonat dan ion hidroksil.
HCO3- + H+ CO2 + H2O CO32- + H+ HCO3
OH- + H+ H2O
Yang lainnya yang sedikit menyumbangkan alkalinitas adalah ammonia dan konyugat asam – asam fosfat, silikat, borat dan asam – asam organik. Alkalinitas umumnya dinyatakan sebagai alkalinitas fenolftalein yaitu proses situasi dengan asam untuk mencapai PH 8,3 dimana HCO3- merupakan ion terbanyak dan alkalinitas total yang menyatakan situasi dengan asam menuju titik akhir indikator metal jingga ( PH 4,3 ) yang ditunjukkan oleh berubahnya kedua jenis ion karbonat dan bikarbonat menjadi CO2. Dalam kebanyakan air alami alkalinitas disebabkan
13
oleh adanya HCO3-, dan air dengan alkalinitas tinggi mempunyai konsentrasi karbon organik yang tinggi. Dalam media dengan PH rendah, ion hidrogen dalam air mengurangi alkalinitas.
2. Aciditas
Pada sistem perairan alami asiditas adalah kapasitas air untuk menetralkan OH-. Ppenyebab dari asiditas umumnya adalah asam – asam lemah seperti HPO4-, H2PO4-, CO2, HCO3-, protein dan ion – ion logam bersifat asam terutama Fe3+. Penentuan asiditas lebih sukar dibandingkan alkalinitas. Hal ini disebabkan oleh adanya dua zat utama yang berperan yaitu CO2 dan H2S yang keduanya mudah menguap, yang mudah hilang dari sampel yang diukur.
CO2 + OH- HCO3-
H2S + OH- HS- + H2O
Hal tersebut berakibat terjadinya kesukaran dalam pengawetan contoh air yang baik terhadap adanya gas –gas tersebut untuk dianalisa. Bila total asiditas ditentukan oleh situasi dengan basa sampai titik akhir fenolftalein ( PH 8,2), maka untuk titik akhir indikator metil jingga pada PH 4,3. Sifat asam dari ion – ion logam yang terhidrat dapat berperan terhadap asiditas seperti : Al(H2O)63+ Al (H2O)5OH2+ + H2O 3.Pembentukan Senyawa Kompleks
Dalam air ion logam dapat bergabung dengan ion negatif, atau dengan senyawa netral membentuk senyawa kompleks/koordinasi. sebuah kompleks mengandung sebuah atom logam pusat dimana terikat elektron – elektron yang dimiliki oleh ligan sebagai donor elektronnya. Ligan – ligan dapat bermuatan negatif atau netral, kompleks yang dihasilkan dapat bermuatan netral, positif atau negatif. Bilangan koordinasi dari sebuah atom logam atau ion adalah kelompok donor lektron ligan yang diikat kepada logam itu koordinasi paling umum adalah 2, 4, atau 6. Senyawa komplek berinti banyak mengandung dua atau lebih atom – atom logam yang terikat bersama – sama melalui jembatan ligan, yang sering terjadi adalah OH-. Bila ion kadnium bergabung dengan ion sianida,
Cd2+ + CN+ Cd ( CN )2
Maka terbentuk ion komplek Cd (CN)2, selanjutnya bila in – ion sianida ditambahkan akan membentuk senyawa kompleks yang lebih lemah artinya lebih mudah terdisosiasi. Dalam contoh tersebut ligan sianida disebut sebagai ligan unidentat,
14
yang berarti hanya mempunyai satu tempat untuk mengadakan ikatan pada ion logam pusat kadnium. Kompleks ligan unidentat relatif kurang penting dalam larutan di perairan alami.
4. pH
pH merupakan faktor intensitas, alkalinitas merupakan faktor kapasitas, dimana kapasitas itu merupakan kapasitas air tersebut untuk menetralkan asam. Oleh karena itu kadang – kadang penambahan alkalinitas lebih banyak dibutuhkan untuk mencegah supaya air itu tidak menjadi asam, (Achmad, 2016)
Didalam penyediaan air, pH merupakan faktor yang harus dipertimbangkan mengingat bahwa derajat keasaman dari air akan sangat mempengaruhi aktivitas pengolahan yang dilakukan, misalnya dalam mlakukan koagulasi kimia, desinfektan, pelunakan air (water softening) dan dalam pencegahan korosi (Alaert, 1984).
2.5 Titrasi Asam Basa
Titrasi adalah cara yang sangat berguna untuk menentukan konsentrasi dari larutan asam – asam dan basa – basa asal saja titik ekuivalennya dapat ditentukan.
2.5.1 Titrasi Asam Kuat dengan Basa Kuat
Titrasi yang dilakukan dengan penambahan asam kuat dengan basa kuat. Sebagai contoh umum yang digunakan pada titrasi asam kuat dengan basa kuat yaitu dengan titrasi HCl dengan NaOH, secara matematika dapat ditentukan harga PH pada saat titrasi berlangsung dengan cara menghitung konsentrasi H+ yang ada dalam labu titrasi, tiap kali sejumlah NaOH ditambahkan pada HCL. Dari perhitungan terlihat PH mula – mula akan naik secara perlahan, kemudian mendekati titik ekuivalen akan naik dengan cepat dan akhirnya sesudah titik ekuivalen akan sama. Titik ekuivalen akan terjadi pada PH = 7. Pada titik ekuivalen ini larutan netral karena tidak ada ion – ion dari garam (NaCl) yang terbentuk akan mengalami hidrolisis. Reaksi netralisasinya yaitu
HCl + NaOH NaCl + H2O 2.5.2 Titrasi Asam lemah Dengan Basa Kuat
Dalam titrasi asam – basa dimana salah satu zat kuat dan lainnya lemah pada titik ekuivalennya, larutan netral karena salah satu ion dari garam yang terbentuk dapat
15
bereaksi sebagai asam atau basa. Misalnya titrasi CH3COOH dengan NaOH, sebelum basa ditambahkan, zat terlarut yang ada hanya asam asetat. Ketika dimulai penambahan NaOH, maka molekul asam asetat akan berubah menjadi ion asetat
CH3COOH + OH-CH3COO- + H2O
Oleh karena larutan mengandung CH3COOH dan CH3COO- berarti suatu larutan dapat dihitung PH dari campuran larutan tersebut. Reaksi netralisasinya yaitu:
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
Ketika NaOH ditambahkan maka semua asam asetatnya telah netral, tetapi larutan garamnya CH3COONa yang dihasilkan tidak netral karena mengandung anion dari asam lemah. Reaksi kesetimbangan anionnya adalah
CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-
Setelah semua asam lemah dinetralkan, penambahan NaOH selanjutnya akan menekan reaksi anion dan PH hanya tergantung dari konsentrasi OH- yang berasal dari penambahan NaOH.
2.5.3 Titrasi Basa Lemah Dan Asam Kuat
Ketika suatu basa dititrasi oleh asam kuat, kurva titrasi yang dibuat akan sama bentuknya dengan kurva asam lemah dan basa kuat. Selama penambahan asam mula – mula, larutan mengandung basa lemah yang belum bereaksi dan asam konjugasinya. Pada titik ekuivalen, larutan mengandung garam yang berasal dari basa lemah dan pH campuran ditentukan oleh hidrolisis asam konjugasinya (kation).
Akhirnya, sesudah titik ekuivalen dilampaui, PH larutan ditentukan oleh kelebihan ion hidrogen dari asam kuat. Contohnya titrasi NH4OH dengan HCl. Reaksi netralisasinya yaitu:
NH4OH + HCl NH4Cl + H2O
PH titik ekuivalen titrasi ini < 7 yang sangat khas untuk titrasi basa lemah dengan asam kuat.
2.5.4 Indikator Asam – Basa
Salah satu prinsip penggunaan indikator asam - basa pada titrasi adalah untuk menentukan titik ekuivalennya.
16
Tabel 2.5 Indikator Asam – Basa
Indikator Perubahan Warna Trayek PH
Timol biru Merah – Kuning 1,2 – 2,8
Bromfenol biru Kuning – Biru 3,0 – 4,6
Merah kongo Biru – Merah 3,0 – 5,0
Metil jingga Merah – Kuning 3,2 – 4,4
Bromkesol hijau Kuning – Biru 3,8 – 5,4
Metil merah Merah – Kuning 4,8 – 6,0
Bromkesol ungu Kuning – ungu 5,2 – 6,8
Bromtimol biru Kuning – Biru 6,0 – 7,6
Kresol merah Kuning – Merah 7,0 – 8,8
Timol biru Kuning – Biru 8,0 – 9,6
Fenolftalein Tak berwarna – Merah muda 8,2 – 10,0 Alizarin kuning Kuning – Merah 10,1 – 12,0 (Brady, 1997).
2.6 Ketel Uap
2.6.1 Sejarah Perkembangan Ketel Uap
Uap (steam)yaitu gas yang timbul akibat perubahan fase cair mnjadi uap (gas) dengan cara pendidihan (boiling).
Tahun 1641 Galileo seorang saintis besar terkenal dengan teleskopnya, pendulum dan percobaan dengan grafitasi, menyatakan bahwa air hanya dapat dipompa dari kedalaman 28 kaki (8,5344 m).
Tahun 1643 Evangelista Torricelli, salah seorang murid Galileo, meneruskan percobaan Galileo bahwa tekanan atmosfir dapat menahan kolom air setinggi 32 kaki (9,7536 m) bila diatas permukaan air tersebut keadaan vakum. Dia juga melakukan percobaan air raksa, ternyata tekanan atmosfir dapat menahan 76 cm air raksa bila diatas permukaan air tersebut vakum, kalau kolom air maka sama dengan 10.336 m.
Tahun 1698, Thomas Savery memperoleh hak patent dari sebuah mesin pompa yang dengan sistem vakum dengan memakai ketel uap dan pesawat kondensor.
Tahun 1712 Thomas Newcomen dan Jhon Calley, membuat mesin uap yang pertama dengan sukses. Uap yang dihasilkan boiler, dialirkan kedalam mesin uap lalu
17
mengangkat piston sampai ke puncak. Bila setelah itu diinjeksikan air ke dalam mesin uap, menjadi turun (vakum) maka piston tertarik kembali kebawah. Sistem ini akan menimbulkan gerak turun naik dari piston (reciprocating). Tenaga mesin uap ini dapat menggerakkan pompa.
2.6.2 Fungsi Ketel Uap
Ketel uap berfungsi sebagai pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energi panas. Ketel uap terdiri dari dua komponen utama yaitu:
1. Dapur, sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjadi energi panas.
2. Alat penguap (evaporator) yang mengubah energi pembakaran (energi panas) menjadi energi potensial uap (gas)
Kedua komponen tersebut diatas telah dapat untuk memungkinkan sebuah ketel uap untuk berfungsi. Sedangkan komponen lainnya adalah:
1. Corong asap dengan sistem tarikan gas asapnya, memungkinkan dapur berfungsi secara efektif.
2. Sistem pemipaan, seperti pipa – pipa api, pada ketel pipa – pipa api, pipa – pipa air, pada ketel pipa – pipa air memungkinkan sistem penghantar kalor yang efektif antara nyala api atau gas panas dengan air ketel
3. Sistem pemanas uap lanjut, sistem pemanas udara pembakaran serta sistem pemanas air pengisi ketel, berfungsi sebagai alat untuk menaikkan efesiensi ketel (Syamsir, 1988).
2.6.3 Proses Pengolahan Air Pada Ketel Uap
Proses pengolahan air pada ketel uap untuk mengurangi dan menghilangkan pengotor yang terdapat dalam air sehingga memenuhi syarat – syarat mutu yang di perlukan dalam penggunaanya. Air baku yang dipergunakan di PKS diperoleh dari pengolahan air sungai. Adapun persyaratan mutu airnya sebagai berikut:
1. Air untuk konsumsi dan proses tidak berwarna/jernih, tidak berbau/netral, tidak mengandung zat – zat yang membahayakan tubuh manusia/bakteri 2. Air ketel uap dengan standar sebagai berikut
18
Tabel 2.6 standar air ketel uap
Parameter Satuan Standar
pH - 10,5 – 11,5
TDS Ppm Maksimal 1500
Silika Ppm SiO2 Maksimal 150
Hardness total Ppm CaCO3 Tidak normal
Alkalinitas – P Ppm CaCO3 Maksimal 750
Alkalinitas – M Ppm CaCO3 Maksimal 650
Alkalinitas total Ppm CaCO3 Maksimal 1400
Sulfit Ppm 30 – 80
Proses pengolahan air untuk keperluan pabrik kelapa sawit dapat dipisahkan menjadi external treatment dan internal treatment. Ekxternal treatment terdiri dari proses penjernihan, penyaringan, dan proses demineralisasi. Sementara itu proses internal treatment terdiri dari aerasi dan penambahan bahan kimia lainnya.
a. External treatment
External treatment adalah proses menghilangkan kesadahan dan partikel – partikel asing dalam air. Pengendalian mutu air tergantung tujuan penggunaan air. Umumnya air diproses untuk keperluan dengan persyaratan tertentu.
1. Air pengolahan memerlukan air yang bebas dari logam – logam katalisator perusak minyak sawit dan senyawa – senyawa yang dapat menurunkan mutu minyak sawit, seperti suspensi koloid.
2. Air ketel. Memerlukan mutu khusus, yakni bebas dari logam alkali tanah yang dapat menyebabkan pembentukan kerak pada ketel. Oleh karena itu, perlu di kontrol kesadahan air yang keluar dari tangki anion. Bebas dari logam oksidator penyebab korosi dan bebas dari lumpur yang dapat merangsang pembentukan kerak serta dapat mengurangi perpindahan panas.
b. Internal Treatment
Internal treatment bertujuan untuk melakukan pengolahan lebih lanjut dari hasil eksternal treatment sebagai metode perlindungan ketel uap dalam proses pembentukan uap. Air yang telah dilakukan pengendapan di clarifier pond
Dipompakan ke sand filter menuju tower filtered water tank. Melalui sand filter, kotoran halus akan tersaring sehingga air yang keluar sudah memenuhi standar air
19
minum. Air tersebut dapat digunakan dalam proses pengolahan, seperti klarifikasi dan cleaning. Namun, untuk penggunaan ketel uap, air dilakukan pengolahan lebih lanjut. Hal ini dikarenakan masih mengandung zat – zat padatan terlarut (garam kalsium, magnesium dan silika). Zat – zat tersebut harus dihilangkan terlebih dahulu melalui pertukaran ion. Pada proses ini dilakukan penambahan zat kimia untuk memenuhi kebutuhan air ketel dan menjaga atau mencegah terjadinya kerak, korosi, dan terjadinya pembentukan deposit yang dapat memperkecil diameter pipa ketel.
Bahan kimia yang digunakan sebagai berikut.
1. catalized sulfid yang berfungsi untuk mengikat oksigen dan gas – gas lain yang masih terikut dalam air ketel serta mencegah terjadinya korosi pada prmukaan logam, khususnya bagian dalam pipa - pipa
2. Adjunct HL yang difungsikan sebagai pengontrol alkali dan pH air ketel 3. Advantage yang berfungsi untuk melindungi permukaan bagian dalam pipa
dan drum dengan membentuk lapisan film sehingga terhindar dari korosi dan deposit. Selain itu berfungsi untuk melarutkan lapisan kerak yang sudah terbentuk pada permukaan dalam pipa dan drum seperti silika (pardamean, 2014).
2.6.4. Masalah Pada ketel uap
Air yang digunakan pada boiler yang kurang memenuhi standar yang ditentukan akan menimbulkan masalah – masalah sebagai berikut :
1. Pembentukan deposit, disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi yang terdapat pada air umpan boiler dan juga disebabkan oleh kontaminasi uap dari hasil produksi. Dimana pencegahan deposit ini dapat dilakukan dengan meminimalkan masuknya zat – zat teruspensi yang terdapat pada air umpan ketel
2. Pembentukan kerak yakni dapat pula disebabkan oleh ion – ion kesadahan yang terdapat pada air umpan ketel, dimana pembentukan kerak ini dapat ditanggulangi dengan mengurangi ion – ion kesadahan pada air ketel dan menggunakan blowdown secara teratur jumlahnya
3. pembentukan korosi yakni dapat disebabkan karena terjadi peristiwa pembentukan kembali logam – logam kebentuk aslinya. Ini dapat diatasi
20
dengan mengurangi logam – logam yang menyebabkan korosi, mengatur PH dan alkalinitas air ketel (Pusdiklat PT. Perkebunan Nusantara III. 2005)
2.6.5. Perawatan Ketel Uap
Didalam pesawat ketel uap dapat dilakukan dengan memperhatikan kualitas air. Air yang dipergunakan harus memenuhi standar yang sudah ditentukan. Selain itu volume air ketel tidak melebihi batas yang sudah ditentukan, (Naibaho, 1998) Ada empat cara untuk mengolah atau mempebaiki mutu air yang akan digunakan pada ketel uap yaitu:
1. Penambahan bahan kimia pada air mentah sebelum dimasukkan kedalam ketel uap
2. Melunakkan air mentah dengan mengalirkannya melalui zeolit base exchanger
3. Penambahan beberapa jenis senyawa kimia kedalam air didalam ketel seperti natrium fosfat yang mampu menyebabkan garam kalsium yang larut, mengendap dan ditampung kemudian dibuang
4. Dilakukan dekonsentrasi atau blowdown dari ketel uap pada waktu sering terjadi pemanasan, dimana tekanan ketel uap digunakan untuk memaksa air yang mengandung suspensi kotoran keluar dari ketel (Walid,1989).
2.7. Demineralisasi
Sistem demineralisasi sangat banyak digunakan, bukan saja untuk pengolahan air ketel uap tekanan tinggi,tetapi juga untuk berbagai jenis air proses dan air cuci.
Pemilihan sistem penukar ion untuk ini bergantung pada komposisi air mentah.
Penyingkiran garamatau demineralisasi parsial atau total air yang berkadar garam tinggi seperti air laut (Austin, 1996).
Demineralisasi merupakan tempat penukar ion. Demineralisasi terdiri dari dua jenis yaitu:
a. Penukar Kation
Unit penukar kation mengandung asam kuat dan asam lemah yang berikatan dengan resin sebagai bahan dasar. Penukar ion terbentuk padatan dengan spesifikasi sebagai berikut:
21
1. Mengandung ion sebagai tempat pertukaran ion 2. Tidak larut dalam air
3. Memiliki pori – pori sebagai tempat keluar masuk ion
4. Pertukaran kation memiliki muatan negatif dan penukar anion memiliki muatan positif dalamkerangka resin
Apabila resin telah jernih maka perlu dilakukan regenerasi dengan penambahan Na+, sehingga resin aktif kembali sebagai penukar ion. Didalam penukar kation mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam – garam kalsium dan magnesium.
2R-H + Ca2+R2Ca + 2H+
2R-H + Mg2+ R2Mg + 2H+ b. Penukar Anion
Unit ini hampir sama dengan penukar kation, dimana alat ini menukar anion yang terdapat didalam air. Bahan dasarnya adalah resin sebagai tempat pertukaran ion. Pada alat ini menyerap anion dari asam karbonat, sulfat, silikat yang dihasilkan dari kation, disamping itu juga mengurangi garam – garam alkali.
2R-OH + SO42- R2SO4 + 2OH- 2R-OH + Cl-RCl + 2OH-(Naibaho, 1998)
22
BAB 3
BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Februari sampai Maret 2018 di PT.
Perkebunan IV kebun Adolina dan dilaboratorium Pabrik Kelapa Sawit Adolina Perbaungan Sumatera Utara
3.2 Metode Penelitian 3.2.1. Alat
1. Beaker glass 250 ml pyrex 2. Erlenmeyer 250 ml pyrex 3. Gelas ukur 10 ml pyrex 4. Buret 50 ml pyrex 5. Labu takar 1000 ml pyrex 6. Pipet tetes
7. Statif dan klem 8. Botol aquadest 3.2.2 Bahan
1. Air ketel uap 2. Aquadest
3. H2SO4 0,02N p.a E’Merch 4. Indikator phenolftalein p.a E’Merch 5. Indikator metyl orange p.a E’Merch
3.3. Prosedur Percobaan 3.3.1. Penentuan P – alkalinitas
1. Air ketel uap diukur sebanyak 100 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 2. Kemudian ditambahkan 4 tetes indikator phenolftalein
3. Lalu dititrasi air ketei uap dengan H2SO4 0,02 N hingga terjadi perubahan warna dari merah lembayung menjadi bening
4. Dicatat volume H2SO4
23
3.3.2. Penentuan M – Alkalinitas
1. Air ketel uap diukur sebanyak 100 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 2. Kemudian ditambahkan 4 tetes indikator metyl orange
3. Lalu dititrasi air ketel uap dengan H2SO4 O,O2 N hingga terjadi perubahan warna merah muda
4. Dicatat volume H2SO4 yang terpakai.
3.4 Bagan Percobaan
3.4.1. penentuan P – Alkalinitas
Air ketel uap diukur sebanyak 100 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer
kemudian ditambahkan 4 tetes indikator phenolftalein lalu dititrasi dengan H2SO4 0,02 N hingga terjadi perubahan warna dari merah lembayung menjadi bening
Dicatat volume H2SO4 yang terpakai
3.3.2. penentuan M – Alkalinitas
Air ketel uap diukur sebanyak 100 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer
Kemudian ditambahkan 4 tetes indikator metyl orange lalu dititrasi dengan H2SO4 0,02 N hingga terjadi perubahan warna dari merah muda
Dicatat volume H2SO4 yang terpakai Sampel
Hasil
Sampel
Hasil
24
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Tabel 4.1. Hasil Analisa alkalinitas Dari Air Ketel Uap Tanggal
percobaan
Sampel V H2SO4
(ml)
P-Alkalinitas (ppm)
V H2SO4 M–Alkalinitas (ppm) 1 Februari 2018 Air
Ketel Uap
19 380 20 400
3 Februari 2018 22 440 23 460
6 Februari 2018 24 480 26 520
8 Februari 2018 28 560 28 560
10 Februari2018 30 600 30 600
4.1.1. Analisa Hasil
Menentukan kadar alkalinitas pada air ketel uap
𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
keterangan : V H2SO4 : volume asam sufat N H2SO4 : Normalitas asam sulfat BM CaCO3 : Berat Molekul CaCO3
Volume sampel : volume air ketel uap
Perhitungan kadar P – alkalinitas dan M – Alkalinitas Tanggal 1 Februari 2018 :
𝑃 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
= 19 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 380 ppm
25
𝑀 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑦 =V 𝐻2𝑆𝑂4 × 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4 × BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
=20 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 400 ppm
4.2 Pembahasan
Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil analisa alkalinitas pada air ketel uap dapat diketahui bahwa jumlah kadar P – alkalinitas pada tanggal 1 – 10 Februari 2018 diperoleh 380 ppm; 440 ppm; 480 ppm; 560 ppm; dan 600 ppm. Sedangkan jumlah kadar M – alkalinitas pada tanggal 1 – 10 Februari 2018 diperoleh 400 ppm;
460 ppm; 520 ppm; 560 ppm; dan 600 ppm. Maka kadar alkalinitas total yang diperoleh yaitu 1000 ppm.
Pada penentuan nilai alkalinitas secara titrasi asam basa, diasumsikan bahwa titran yang berupa asam hanya akan bereaksi dengan garam – garam karbonat. Tahap awal dari penentuan alkalinitas adalah dengan penambahan indikator phenolftalein.
Jika terbentuk warna merah muda, berarti di dalam larutan tersebut terdapat karbonat, bikarbonat dan hidroksida. Selanjutnya dilakukan titrasi hingga warna terang tepat menghilang pada PH sekitar 8,3 pada kondisi ini terjadi reaksi:
H2SO4 + Ca(OH)2CaSO4 + 2H2O (1) H2SO4 + CaCO3CaSO4 + H2CO3 (2)
Pada persamaan (1) semua ion OH- telah mengalami konversi secara sempurna. Pada persamaan (2) setiap ion karbonat bereaksi dengan satu ion hidrogen untuk menghasilkan ion bikarbonat. H2CO3merupakan ion penyusun alkalinitas. Jadi konversi karbonat pada PH 8,3 ini hanya berlangsung setengahnya sehingga perlu ditambahkan asam (titran) untuk mengkonversi bikarbonat menjadi asam karbonat.
Kemudian titrasi dilanjutkan dengan bantuan indikator methyl orange, perubahan warna akan terjadi pada PH 4,4. Reaksi yang terjadi ditunjukkan dalam persamaan reaksi
H2SO4 + Ca(HCO3)2 CaSO4 + 2H2CO3
Pada persamaan reaksi setiap ion bikarbonat berikatan dengan satu ion hidrogen membentuk asam karbonat. Penjumlahan dari jumlah titran yang terpakai
26
pada penentuan nilai alkalinitas phenolftalein dengan jumlah titran pada penentuan nilai alkalinitas methyl orange merupakan nilai alkalinitas total (Efendi, 2003).
Dari uraian diatas, maka dapat dinyatakan bahwa analisa yang dilakukan selama periode 1 – 10 Maret 2018 terhadap air ketel uap dengan metode titrasi asam basa dengan menggunakan larutan standar H2SO4 diperolehkadar rata – rata P – alkalinitas yaitu 492 ppm dan kadar rata rata M – Alkalinitas yaitu 508 ppm. Dimana kadar tersebut masih sesuai dengan yang ditetapkan oleh pabrik kelapa sawit PT.
Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina, dengan kadar maksimum alkalinitas yang diperbolehkan yaitu 1400 ppm. Apabila kadar alkalinitas melampaui batas yang telah ditetapkan maka akan terbentuk kerak atau pengendapan pada pipa sehingga akan menyebabkan korosi pada ketel. Korosi dapat disebabkan karena adanya asam atau pH rendah, adanya oksigen yang mudah terlarut pada air, dan adanya ion bikarbonat yang dapat bereaksi dengan logam dan besi membentuk garam bikarbonat karena terjadinya pemanasan dan tekanan yang tinggi.
27
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa kadar alkalinitas pada air ketel uap yang diperoleh dimana kadar rata – rata P – alkalinitas yaitu 492 ppm, kadar rata – rata M – alkalinitas yaitu 508 ppm, sehingga kadar total alkalinitas yang diperoleh yaitu 1000 ppm.Maka kadar alkalinitas tersebut telah memenuhi kadar standar yang telahditetapkanPT.Perkebunan Nusantara IV Kebun Adolina yaitu 1400 ppm.
5.2. Saran
Sebaiknya perlu dilakukan analisa alkalinitas secara rutin dan berkelanjutan, agar hasil yang diperoleh dapat seminimal mungkin, sehingga dapat mengefisiensi proses korosi pada pipa ketel yang digunakan, dan perlu dilakukan analisa untuk parameter yang lain seperti kesadahan, silika, zat – zat organik dan lain – lain.
28
DAFTAR PUSTAKA Achmad R. 2016. Kimia Lingkungan. Andi.Yogyakarta
Alaert. 1984. Metode Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya Austin T. G. 1996. Industri Proses. Jilid I. Edisi V. Erlangga. Jakarta Brady J. E. 1997. Kimia Universitas. Jilid II. Binarupa Aksara.Tangerang Efendi H. 2003. Telaah Kualitas Air. Kanisinus.Yogyakarta
Gabriel J. F. 1999. Fisika Lingkungan. Hipokrates.Jakarta
GultomJ. 1993. Metode Dan Teknik Analisa Kualitas Air. USU press.Medan Linsley R. K. 1995. Teknik Sumber Daya Air. Edisi III. Jilid II. Erlangga.Jakarta Naibaho P. M. 1998. Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Pusat Penelitian. Medan
Kelapa Sawit.
Pahan I. 2008. Panduan Lengkap Kelapa Sawit. Penebar Swaday.Jakarta Pardamean M. 2014. Kelapa Sawit. Penebar Swadaya. Jakarta:
Slamet J. S. 2013. Kesehatan Lingkungan. Institute Teknologi Bandung. Bandung Syamsir, M. 1988. Pesawat – Pesawat Konversi Energi (Ketel Uap). Edisi I. Rajawali
Jakarta
Walid M. 1989. Pengendalian AirUmpan Ketel. LPP Kampus. Medan
29
Lampiran 1. Diagram Pengolahan Air
30
Lampiran 2. Gambar Pengolahan Air
31
Lampiran 3. Hasil Perhitungan Kadar Alkalinitas Air Ketel Uap Tanggal 3 Februari 2018 :
𝑃 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
=22 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 440 ppm
𝑀 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑦 =V 𝐻2𝑆𝑂4 × 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4 × BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
=23 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 460 ppm Tanggal 6 Februari 2018 :
𝑃 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
= 24 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 480 ppm
𝑀 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑦 =V 𝐻2𝑆𝑂4 × 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4 × BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
=26 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 520 ppm Tanggal 8 Februari 2018 :
𝑃 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
=28 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 560 ppm
𝑀 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑦 =V 𝐻2𝑆𝑂4 × 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4 × BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
=28 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 560 ppm
32
Tanggal 10 Februari 2018 :
𝑃 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
= 30 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 600 ppm
𝑀 − 𝐴𝑙𝑘𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑦 =V 𝐻2𝑆𝑂4× 𝑁 𝐻2𝑆𝑂4× BM CaCO3 × 1000 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙
= 30 × 0,02 × 100 × 1000 100
= 600 ppm
