14.Kesadahan.pdf

Laboratorium Lingkungan TL-3103 14-1

14. KESADAHAN

14.1. Umum

14.1.1. Penyebab kesadahan

Pada prinsipnya, kesadahan dalam air disebabkan oleh kation logam bervalensi dua, yaitu kalsium (Ca+2_{), magnesium (Mg}+2_{), stronsium (Sr}+2_{), ferro (Fe}+2_{) dan} mangan ( Mn+2_{). Karena konsentrasi kalsium dan magnesium dalam air jauh} lebih tinggi jika di bandingkan dengan konsentrasi logam yang lain, maka konstribusi terbesar penyebab kesadahan dalam air adalah kalsium dan magnesium, sehingga jika kita membicarakan kesadahan dalam air seringkali hanya dihubungkan dengan kalsium dan magnesium saja.

Ion logam bervalensi dua tersebut dalam air berikatan dengan anion bikarbonat, sulfat, klorida, nitrat silikat dan jenis anion lainnya.

Tabel 14.1. Kation penyebab kesadahan dan anion sebagai pasangannya Kation penyebab kesadahan

dalam air Anion yang dapat berikatan dengan kation tersebut. Ca+2 _{(kalsium) HCO} 3- (bikarbonat) Mg+2 _{(magnesium) SO} 4-2 (sulfat) Sr+2 _{(stronsium) Cl}- _(klorida) Fe+2 _{(ferro) NO} 3- (nitrat) Mn+2 _{(mangan) SiO} 3-2 (silikat)

Secara umum , ion logam penyebab kesadahan dalam air berasal dari dalam tanah, maka banyak kesadahan dalam air tanah sangat dipengaruhi oleh kondisi tanah . Untuk daerah yang banyak mengandung batu kapur , maka kemungkinan besar kesadahan air tanah disekitarnya akan tinggi.

14.1.2. Jenis kesadahan.

Jika ditinjau dari ion logam penyebab kesadahan, maka kesadahan dibedakan atas :

a. Kesadahan Kalsium b. Kesadahan Magnesium

c. Kesadahan Total ( Kesadahan Kalsium + Magnesium)

Jika ditinjau dari anion yang berikat dengan ion logam, maka kesadahan dalam air dibedakan atas :

a. Kesadahan karbonat ( carbonat hardness), yaitu kesadahan yang disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium yang berikatan dengan anion bikarbonat (Ca (HCO3)2 dan Mg ( HCO3)2 . Disebut kesadahan sementara (tempory hardness) karena senyawa tersebut tidak stabil, mudah berubah menjadi kalsium kabonat yang mengendap jika dipanaskan.

Laboratorium Lingkungan TL-3103 14-2

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

b. Kesadahan non karbonat (kesadahan . tetap) adalah kesadahan yang disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium yang berikatan dengan anion selain karbonat seperti klorida, sulfat , fosfat silikat dll..

c. Kesadahan total adalah jumlah dari kesadahan sementara dan

kesadahan

tetap .

14.1.3. Pengaruh kesadahan.

Sebagaimana telah disebutkan di atas , bahwa air sadah jika dipakai untuk mencuci dengan sabun maka diperlukan sabun yang banyak untuk mendapatkan busa yang memadai. Selain itu. Air sadah akan menyebabkan timbulnya pengendapan ((scalling) pada pipa distribusi , alat alat-alat memasak air dan boiler di industri.

Kasus pembentukan endapan (scalling) pada pipa distribusi sering terjadi di Perusahaan Daerah Air Minum(PDAM) yang menggunakan air baku dari mata air di daerah yang banyak mengandung batu kapur. Adanya penyumbatan pipa distribusi akibat scalling menyebabkan umur pipa semakin pendek sehingga diperlukan biaya investasi yang lebih tinggi untuk mengganti pipa-pipa tersebut. Untuk Industri, khususnya air untuk pengisi boiler harus mempunyai kualitas air tertentu, salah satunya persyaratannya adalah kesadahan yang rendah agar tidak terjadi pengerakan pada dinding boiler.

Beberapa proses industri memerlukan air dengan kualitas air kesadahan rendah contohnya adalah air untuk proses industri tekstil.

14.1.4. Satuan kesadahan.

Satuan yang digunakan untuk menyatakan konsentrasi kesadahan dalam air adalah :

a. Derajat German ( o_{G ), 1} o_{G = 10 mg/l CaO} b. Derajat Francais ( o_{F ), 1} o_{F = 10 mg/l CaCO} 3 c. Derajat England ( o_{E ), 1} o_{E = 0,0648 gr CaCO}

3/gallon air d. Satuan mg/L CaCO3

Satuan yang umum digunakan di Indonesia adalah o_{G dan mg/L CaCO} 3

Untuk menghitung kesadahan air yang disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium dapat digunakan rumus sebagai berikut:

mg CaCO3/ liter = mg/ L kalsium x Berat ekivalen CaCO3 Berat ekivalen Ca+2

mg CaCO3/ liter = mg/ L magnesium x Berat ekivalenCaCO3 Berat ekivalen Mg+2

Laboratorium Lingkungan TL-3103 14-3 Derajat German ( G) = mg/ L kalsium x Berat ekivalen CaO

Berat ekivalen Ca+2 _{x 10}

Derajar German (o_{G) = mg/ L magnesium x Berat ekivalen CaO} Berat ekivalen Mg+2 _{x 10}

14.2. Metode pengukuran.

Banyak metode analitik yang dapat digunakan untuk mengukur kation kalsium dan magnesium di dalam air, seperti metode titrasi, metode gravimetri, metode AAS (Atomic Absorptiom Spectrophotometri). Tetapi metode pengukuran yang paling umum adalah titrasi kompleksometri- EDTA, karena metode tersebut cepat, mudah, murah dan ketelitiannya memadai untuk menilai kualitas air . Prinsip pengukurannya berdasarkan kemampuan senyawa EDTA membentuk senyawa komplek dengan kalsium dan magnesium kondisi pH tertentu.

Kesadahan Total. Kalsium dan magnesium dalam air dalam suasana pH 10

dititrasi dengan larutan Na2 EDTA dengan indikator EBT (Erio chrom Black T. ) membentuk senyawa komplek Ca-EDTA dan Mg-EDTA. Titik akhir titrasi diamati dengan perubahan warna dari merah-ungu menjadi biru laut.

Kesadahan kalsium. Magnesium dalam air pada pH 12 akan mengendap sebagai Mg(OH)2. Sedangkan kalsiumnya di titrasi dengan larutan Na2EDTA dengan indikator mureksida. Titik akhir titrasi diamati dari perubahan warna merah menjadi ungu.

Sedangkan kesadahan magnesiun dapat diketahui dengan perhitungan, yaitu kesadahan total dikurangi dengan kesadahan kalsium.

Kesadahan karbonat (kes. sementara) dapat ditentukan dengan 2 (dua) cara sebagai berikut:

Metode 1.

Contoh air dipanaskan sampai semua kesadahan sementara mengendap, kemudian dilakukan penyaringan, hasil penyaringan ditambah aquadest sampai kembali ke volume asal. Kemudian dilakukan pengukuran kesadahan total. Kesadahan karbonat adalah selisih antara kesadahan total antara contoh air yang belum dipanaskan dan yang sudah dipanaskan.

Metode 2.

Kesadahan karbonat dapat diketahui dari data kesadahan total dan alkalinitas bikarbonat. Pada prinsipnya untuk menentukan kesadahan karbonat dengan membandingkan data kesadahan total dan data bikarbonat .

Kesadahan karbonat dihitung berdasarkan mek terkecil dari mek kesadahan total dan mek bikarbonat

Laboratorium Lingkungan TL-3103 14-4

14.3. Prosedur pengukuran kesadahan

14.3.1. Pereaksi

a. Larutan Etilen Diamine Tetra Asetat (EDTA) 1/28 N

6,64 gr Komplekson III (Na2 EDTA) dilarutkan dalam aquadest yang telah dipanaskan dan didinginkan. Tambahkan 10 mg MgSO4 atau MgCl2, lalu encerkan dengan aquadest hingga tepat 1 lt. Biarkan selama 2 hari, jika larutan keruh disaring.

b. Larutan Buffer pH 10

67,5 gr NH4Cl dilarutkan dalam aquadest. Tambahkan 670 ml NH4OH pekat,lalu encerkan dengan aquadest hingga tepat 1 lt.

c. Larutan Buffer pH 12

120 gr NaOH dilarutkan dalam aquadest dan encerkan hingga volumenya tepat 1 lt.

d. Larutan KCN 10 %

10 gr KCN (awas racun !!!) dilarutkan dalam aquadest dan encerkan hingga volumenya tepat 1 lt.

e. Indikator EBT (Erio Chrom Black T)

0,5 gr EBT dicampurkan dengan 100 gr NaCl, lalu digerus halus. f. Indikator Murexida

0,5 gr Murexide dicampurkan dengan 100 gr NaCl, lalu digerus halus. g. Larutan Standar Kalsium

0,765 gr CaCO3 ditimbang dengan teliti, lalu encerkan dengan sedikit air dan HCl pekat. Encerkan dengan aquadest dalam labu ukur 1 lt secara kuantitatif, hingga tanda batas.

h. Standarisasi Larutan EDTA 1/28 N 1. Menggunakan indikator EBT

10 ml larutan standar kalsium dipipet dan dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer. Tambahkan 5 ml larutan Buffer pH 10 dan 50 mg indikator EBT. Titrasi dengan larutan EDTA 1/28 N sampai cairan berubah warna dari ungu menjadi biru laut.

Faktor EDTA-EBT = 10 / ml EDTA 2. Menggunakan indikator Murexida

10 ml larutan standar kalsium dipipet dan dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer. Tambahkan 1 ml larutan Buffer pH 12 dan 50 mg indikator Murexida. Titrasi dengan larutan EDTA 1/28 N sampai cairan berubah warna dari merah menjadi ungu.

Faktor EDTA-Murexida = 10 / ml EDTA

14.3.2. Cara Kerja

a. Kesadahan Total ( Kalsium + Magnesium )

100 ml contoh air dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer. Tambahkan 5 ml larutan Buffer pH 10. Jika cairan menjadi keruh, tambahkan 1 ml larutan KCN

Laboratorium Lingkungan TL-3103 14-5 10 %. Tambahkan 50 mg indikator EBT. Titrasi dengan larutan EDTA 1/ 28 N sampai cairan berubah warna menjadi biru laut. Catat ml EDTA yang diperlukan.

b. Kesadahan Kalsium

100 ml contoh air dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer. Tambahkan 1 ml larutan Buffer pH 12. Jika cairan menjadi keruh, tambahkan 1 ml larutan KCN 10 %. Tambahkan 50 mg indikator Murexida. Titrasi dengan larutan EDTA 1/ 28 N sampai cairan berubah warna menjadi ungu. Catat ml EDTA yang diperlukan.

14.3.3. Perhitungan

a. Kesadahan total:

(1000/100) x ml EDTA x (1/28) x (Faktor EDTA-EBT ) x (28/10) = o_G (1000/100) x ml EDTA x (1/28) x (Faktor EDTA-EBT ) x (100/2) = mg/l CaCO3 b. Kesadahan kalsium

(1000/100) x ml EDTA x (1/28) x (Faktor EDTA-Murexide) x (28/10) = o_G

(1000/100) x ml EDTA x (1/28) x (Faktor EDTA-Murexide) x (100/2) = mg/l CaCO3

c. Kesadahan magnesium

Kesadahan total - kesadahan kalsium

14.4. Catatan

 Metode analisa kesadahan dapat juga dilakukan dengan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometri) atau dengan metode titrasi lainnya.

 Contoh air untuk uji kesadahan diawetkan dengan penambahan HNO3 pekat sampai pH < 2 dan batas waktu penyimpanan paling lama 6 bulan.

Daftar Pustaka

1. Sawyer Clair N, Mc Carty Perry L. and Parkin Gene F, Chemistry for Environmental Engineering and Science , Fifth Edition , Mc Graw Hill, Boston, 2003 .

2. AWWA, Standard Methods For The Examination of Water and WasteWater , 20 th Edition , 1998.