Teknik Analisis Pencemar Lingkungan (TAPL) RE 091305

(1)

Week 7 BPC

Teknik Analisis Pencemar Lingkungan (TAPL) RE

091305

(2)

Desinfeksi

(3)

Klorinasi dalam pengolahan air

 _{Proses pembubuhan senyawa-senyawa aktif klor}

ke dalam air sebagai proses desinfeksi untuk membunuh mikrorganisme di dalam air

Cara-cara Desinfeksi 1. Cara Fisik

a. Pemanasan ( pendidihan 5-20 menit) b. Penyinaran dg sinar UV atau gamma c. Mekanis ( sedimentasi, fltrasi)

2. Cara Kimia

a. Penambahan oksidator ( Cl2 , O3)

(4)

Mekanisme Proses Desinfeksi

 _{Menghancurkan dinding sel}

 _{Mengubah permeabilitas dinding sel}  _{Mengubah sifat koloid protoplasma}

(5)

Laju pembunuhan mikrorganisme

d N / dt = - k N

dimana :

dN/dt = laju waktu pemusnahan k = konstanta laju reaksi

(6)

Faktor yang

Berpengaruh pada

Klorinasi

(7)

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 7

M. O dalam air Koagulasi, pengendapan,

flitrasi 90% 10%

D E S I N F E K SI

• _{Bentuk chlorine}

• _pH

• _Konsentrasi

• _{Waktu kontak}

• _{Tipe M.O.}

• _Suhu

(8)

 _{Membunuh bakteri dan mikroorganisme: amuba,}

ganggang, cacing, virus.

 _{Mengoksidasi ion-ion logam: Fe}2+, Mn2+,

memecah molekul warna, bereaksi dengan NH₃

(9)

(10)

(11)

Klorinasi

11/05/2018 Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS 11

Gas Khlor

Kelarutan ± 700 mg/L

Desinfektan yang sangat efektif

Oksidan kuat, beracun, lebih berat dari udara HOCl Cl H O H

Cl _ _  _ __

(12)

Jenis senyawa klor aktif dalam air

 _{Klor ( Cl}

2)

 _{Asam hipoklorit (HOCl)}

 _{Ion hipoklorit (OCl}-)

 _{Monokloramin (NH}

2Cl)

 _{Dikloramin (NHCl}

2)

 _{Trikloramin (NCl}

3)

(13)

Bentuk desinfektan klor aktif

 _{Bentuk Gas}

- Klor (Cl₂)

 _{Bentuk liquid}

- Natrium hipoklorit NaOCl

 _{Bentuk padat /solid}

(14)

Klorinasi (2)

Kemurnian 70 – 80%

Kemurnian 3 - 15%

Sodium hipoklorit

Calsium hipoklorit



Na

OCl

NaOCl

 



Ca

OCl

(15)

Reaksi Klor dalam air -1

 _Cl

2 + H2O  HCl + HClO

 _HOCl__H+ + OCl

- _HCl__H+ + Cl

- _NaOCl__Na+ + OCl

- _Ca(OCl)

(16)

(17)

Reaksi Klor dalam air -2

 _{Klor dapat bereaksi dengan ammonia ,}

membentuk monokloramin, dikloramin dan trikloramin .

a. NH₃ + HOCl  NH₂Cl + H₂O

b. NH₂Cl + HOCl  NHCl₂ + H₂O

(18)

Reaksi Klor dalam air -2

 _{Dapat mengoksidasi senyawa inorganik ( H}₂_{S, Fe, Mn, Nitrit,}

dll)

H₂S + 4 Cl₂ + 4 H₂O  H₂SO₄ + 8 HCl

Fe2+ + Cl

2  Fe3+

Mn2+ + Cl

2  Mn4+

NO₂- + Cl

2  NO3

-SO₃=_{+ Cl}

2  SO4

2-NH₃ + Cl₂  N₂O

(19)

-Reaksi klor dalam air -3

 _{Mengoksidasi senyawa-senyawa organik}

penyebab warna, rasa dan bau dalam air.

 _{Pada kondisi tertentu}_{, klor dapat bereaksi}

(20)

Breakpoint chlorination-1

 _{Banyaknya klor yang dibutuhkan tidak hanya}

untuk desinfeksi tetapi juga untuk mengoksidasi ammonia dalam air

 _{Reaksi yang terjadi :}

2 NH₃ + 2 HOCl  2 NH₂Cl + 2 H₂O

NH₂Cl + HOCl NHCl₂ + H₂O

NH₂ + NHCl₂  N₂ + 3 HCl

(21)

 NH₃dalam air akan bereaksi dengan klor atau asam

hipoklorit dan membentuk monokloramin, dikloramin, atau trikloramin tergantung dari pH, perbandingan konsentrasi pereaksi dan suhu.

NH₃ + HOCl NH₂Cl (monokloramin)+ H₂O (pH≥7) NH₂Cl + HOCl NHCl₂(dikloramin) + H₂O (4≤pH≤6)

NH₂Cl + HOCl NHCl₂ (trikloramin) + H₂O pH<3

(22)

Klor Tersedia bebas: Cl2, HOCl, dan OCl- dan hubungannya dengan nilai

pH pada T=25oC

Terlihat bahwa proses desinfeksi lebih efisien pada suasana netral atau asam lemah

(23)

- _{Reaksi 1 berlangsung cepat, sedangkan}

reaksi-reaksi lainnya agak lambat sehingga faktor waktu kontak agak penting.

 _{Semua klor}_{yang tersedia di dalam air sebagai}

kloramin disebut “klor tersedia terikat”

 _Cl₂_+OCl-+HOCl adalah klor tersedia bebas.

 _{Klor tersedia bebas + Klor tersedia terikat = jumlah}

klor tersedia = klor aktif dalam larutan.

(24)

(25)

Grafik klorinasi dengan breakpoint: A. Oksidasi zat-zat pereduksi

B. Kloramin terbentuk C. Gas N₂ terbentuk D. Breakpoint (titik retak) E. Klor aktif = Cl₂ + HOCl + OCl-_{+ NH}

2Cl + NHCl2

F. Dosis klor untuk pembersihan kuman

A B C D E F Klor aktif (mg/L)

Klor yang telah dibubuhkan (mg/L)

Waktu kontak=2 menit

Waktu kontak=2 jam

(26)

 _{B dan C, lebih baik dihindarkan karena adanya kloramin}

dapat menyebabkan rasa farmase pada air dan kurang efsien sebagai desinfektan.

 _{A merupakan daerah konsumsi klor untuk beberapa zat}

pereduksi, sedangkan pada B dan C terutama monokloramin terbentuk, yang merupakan sebagian klor aktif.

 _{C dengan konsumsi klor, monokloramin yang ada diubah}

menjadi gas N₂.

 _{Kebutuhan klor adalah jumlah klor yang perlu dibubuhkan}

untuk mencapai breakpoint (D).

 _{E yang sudah melewati breakpoint hanya klor tersedia bebas}

terbentuk karena pada titik tersebut semua zat amoniak sedah dirubah menjadi gas N₂.

(27)

3 kasus klorinasi

1

2

a _b _c

Keterangan:

a. Air suling (tanpa gangguan)

b. Air yang mengandung zat pereduksi

c. Air yang mengandung zat pereduksi serta: 1. Sedikit NH₃

(28)

Tipe pembubuhan klor

 _{Pre-chlorination , klorinasi awal}

 _{Super-chlorination}

(29)

Klorinasi dengan klordioksida

 Gas ClO₂ dibuat dari campuran larutan NaClO₂

dan dan Cl₂

 _{Lebih efektif pada pH tinggi}

 _{Tidak bereaksi dengan ammonia}

 _{Tidak terbentuk senyawa trihalometan (THM)}  _{Biayanya lebih mahal dibandingkan dengan}

(30)

Pengukuran sisa klor

 _{Kolorimetri dengan Ortotolidin}

Contoh air + ortotolidin → warna kuning

 _{Kolorimetri dengan DPD (N,N-}_d

iethyl-p-phenylenediamine)

Contoh air + DPD → warna merah

(31)

Sisa klor

 _{Banyak senyawa klor yang harus ada dalam air}

minum , dengan tujuan agar jika terjadi ada

mikroorganisme yang masuk ke dalam distribusi air masih dapat dibunuh

 _{Persyaratan sisa klor dalam air minum}

0,2- 0,5 mg/l

 _{Disadvantages:}

 _{Chlorine is a dangerous chemical}

 _{Can form disinfection byproducts (DBPs). Trihalomethanes,}

(32)

Kebutuhan klor

 _{Banyaknya senyawa klor yang harus di bubuhkan}

ke dalam air untuk proses desinfeksi .

(33)

Jumlah klor yang perlu dibubuhkan untuk instansi air minum (PDAM)

Rata-rata Maks. Min.

Kebutuhan klor (mg Cl₂/L)

Residu klor aktif (mg Cl₂/L) Waktu kontak (menit)

3 1.2 45 65 7 720 0 0-0.04 0

(34)

Gangguan Klor

 _{Sebenarnya tidak ada karena penentuan klor}

sebenarnya adalah untuk mendeteksi gangguan-gangguan terhadap konsumsi klor untuk proses desinfeksi.

(35)

Ketelitian

 _{Penentuan kebutuhan klor/BPC terdiri dari}

beberapa langkah yang terpisah satu dengan yang lain, juga kecepatan reaksi kimiawi, berlangsung

lambat, sehingga analisis yaitu grafk klorinasi tidak dapat dianggap sangat teliti.

 _{Penyimpangan baku dapat berkisar antara 10}

sampai 30%, tergantung dari sumber klor yang digunakan dan cara menganalisis klor aktif.

 _{Grafk klorinasi hanya dapat mewakili satu jenis}

air, dengan jenis desinfektan, waktu detensi, dan semua jenis parameter fsik kimia yang sama.

(36)

Pengawetan Sampel

 Unsur-unsur seperti NH₃, Fe2+ dan sebagainya

dapat mempengaruhi kebutuhan klor dapat

berubah atau hilang selama waktu pengawetan. Oleh sebab itu waktu pengawetan sampel paling lama hanya beberapa jam dan sampel harus

disimpan dalam kulkas (lemari pendingin).

(37)

Desinfeksi

(38)

Desinfeksi dengan ozon (O

₃

)

 _{Gas tidak stabil.}

 _{Oksidator kuat (nilai C*t rendah).}

 _{Bau menyengat.}

 _{Diproduksi dengan melewatkan O}₂_{ke dalam medan}

listrik (dengan voltase tinggi, diantara 2 elektroda).

 _{Digunakan sebagai pengganti klorinasi.}

 _{Daya bunuhnya lebih tinggi dibandingkan dengan gas}

klor.

 _{Biayanya lebih mahal.}

 _{Tidak membentuk THMs.}

 _{Tidak terdapat sisa ozon seperti sisa klor.}

 _{Digunakan secara luas di Eropa, namun terbatas di}

(39)

Oxidant Advantages Disadvantages

Chlorine Strong oxidant _{Persistant residual} Chlorinated by -products _{Taste and odor problems}

pH influences effectiveness

Chloramines No trihalomethane

formation

Persistant residual

Weak oxidant

Some organic halide formation Taste, odor, and growth problems

Chlorine dioxide Strong oxidant

Relatively persistant residual

No trihalomethane prod. No pH effect

Total organic halide formation ClO3 and ClO2 by products On -site generation required Hydrocarbon odors possib le

Ozone Strong oxidant _{No trihalomethane or}

organic halide formed No taste or odor prob. Little pH effects

Coagulant aid Some by products biodegradable

Short half -life

On -site generation required Energy intensive

Some by products biodegradable Complex generation

(40)

UV Disinfection

• _{Optimum ultraviolet light wavelength range for germicidal effect:} 250 nm - 270 nm

• _{Low pressure mercury lamps emit 253.7 nm}

• _{Damages microbial/viral DNA and viral RNA by causing} dimerization, blocking nucleic acid replication

• _{Does not produce toxic by-products}

(41)

Contoh Soal

(42)

ANALISA YANG DIPERLUKAN

1. Analisa BPC

(mentitrasi 25 mL sampel dengan 0,0125N Natrium tiosulfat sampai warna biru hilang)

Rumus:

mg/L Cl₂ yg tersisa = 1000 x mL Titran x N Thiosulfat x 35,45 ml sampel

2. Analisa khlorida (Cl-) dengan metode Mohr

(mentitrasi 25mL sampel dengan 0,0282N AgNO₃hingga timbul warna merah)

Rumus:

mg/L Cl-_{= 1000 x mL Titran x N AgNO}

3 x 35,45

ml sampel

(43)

Contoh Soal



Akan dilakukan analisa BPC dengan

menggunakan Cl

₂

dengan konsentrasi 500 mg/

L.



Isi masing-masing beker gelas dengan 25 mL

sampel dan konsentrasi Cl

₂

masing-masing 3,

4, 5, 6, 8 dan 10 mg/L.



Berapa mL larutan klor yang digunakan.



Buat Kurva BPC, tentukan dosis BPC dan

dosis pembubuhan PDAM, jika hasil titrasi

sebagai berikut

Erlenmeyer 1 2 3 4 5 6

(44)

Akan dilakukan analisa BPC dengan menggunakan Cl2 dengan

konsentrasi 500 mg/L. Isi masing-masing beker gelas dengan 25 mL sampel dan konsentrasi Cl2 masing-masing 3, 4, 5, 6, 8 dan 10

mg/L.

Hitung terlebih dahulu berapa mL Cl2 yang harus dibubuhkan.

Konsentrasi Cl₂ = 500 mg/L

Erlenmeyer 1 2 3 4 5 6

Konsentrasi (mg/L) 3 4 5 6 8 10

Dibubuhkan (mL) dalam 1L 6 8 10 12 16 20

Dibubuhkan (mL) dalam 25mL 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50

(45)

Masukkan ke rumus analisa BPC

Erlenmeyer 1 2 3 4 5 6

Cl₂ yang dibubuhkan (mL) 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50

0,0125N Natrium tiosulfat 0.30 0.40 0.55 0.40 0.30 0.40

Cl₂ aktif (mg/L) 5.32 7.09 9.75 7.09 5.32 7.09

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 2 4 6 8 10 12

Dosis Klor (mg/L)

(46)

Contoh Soal

Misal disinfektan yang digunakan adalah kaporit :

Ca(OCl)₂

Kadar klor dalam kaporit = 60%

BJ kaporit = 0,860 kg/L

Konsentrasi larutan kaporit= 5%

Debit air yang diolah = 1000 L/detik

0 1 2 3 4 5 6 0 0.5 1 1.5 2 2.5

Dosis Kaporit Ca(OCl)2 (mg/L)

(47)

Soal

Tentukan

 _{Dosis yang harus dibubuhkan jika kriteria sisa}

klor pada air minum yang didistribusikan adalah 0,3 mg/L

 _{Hitung kebutuhan kaporit per hari}

 _{Hitung debit pembubuhan kaporit 5% per detik,}

jika massa jenis bubuk kaporit tidak sama dengan air.