JENIS-JENIS KOAGULAN YANG DIGUNAKAN DALAM AIR LIMBAH
pengertian koagulan
Senyawa koagulan adalah senyawa yang mempunyai kemampuan
mendestabilisasi koloid dengan cara menetralkan muatan listrik pada permukaan
koloid sehingga koloid dapat bergabung satu sama lain membentuk flok dengan
ukuran yang lebih besar sehingga mudah mengendap.
Penambahan dosis koagulan yang lebih tinggi tidak selalu menghasilkan
kekeruhan yang lebih rendah. Dosis koagulan yang dibutuhkan untuk pengolahan air
tidak dapat diperkirakan berdasarkan kekeruhan, tetapi harus ditentukan melalui
percobaan pengolahan. Tidak setiap kekeruhan yang tinggi membutuhkan dosis
koagulan yang tinggi. Jika kekeruhan dalam air lebih dominan disebabkan oleh
lumpur halus atau lumpur kasar maka kebutuhan akan koagulan hanya sedikit,
sedangkan kekeruhan air yang dominan disebabkan oleh koloid akan membutuhkan
koagulan yang banyak
Koagulan dapat berupa garam-garam logam (anorganik) atau polimer
(organik). Polimer adalah senyawa-senyawa organik sintetis yang disusun dari rantai
panjang molekul-molekul yang lebih kecil. Koagulan polimer ada yang kationik
(bermuatan positif), anionik (bermuatan negatif), atau nonionik (bermuatan netral).
Sedangkan koagulan anorganik mencakup bahan-bahan kimia umum berbasis
aluminium atau besi. Ketika ditambahkan ke dalam contoh air, koagulan anorganik
akan mengurangi alkalinitasnya sehingga pH air akan turun. Koagulan organik pada
umumnya tidak mempengaruhi alkalinitas dan pH air. Koagulan anorganik akan
meningkatkan konsentrasi padatan terlarut pada air yang diolah (Gebbie 2005).
Beberapa jenis koagulan yang dapat digunakan untuk pengolahan air limbah di
antaranya:
- Aluminium Sulphate (Alum)
Alum merupakan salah satu koagulan yang paling lama dikenal dan paling luas
digunakan. Alum dapat dibeli dalam bentuk liquid dengan konsentrasi 8,3% atau
dalam bentuk kering (bisa berupa balok, granula, atau bubuk) dengan konsentrasi
17%. Alum padat akan langsung larut dalam air tetapi larutannya bersifat korosif
terhadap aluminium, besi, dan beton sehingga tangki-tangki dari bahan-bahan
tersebut membutuhkan lapisan pelindung. Rumus kimia alum adalah
Al2(SO4)3.18H2O tetapi alum yang disuplai secara komersial kemungkinan hanya
memiliki 14 H2O.
Ketika ditambahkan ke dalam air, alum bereaksi dengan air dan menghasilkan
ion-ion bermuatan positif. Ion-ion dapat bermuatan +4 tetapi secara tipikal
bermuatan +2 (bivalen). Ion-ion bivalen 30-60 kali lebih efektif dalam
menetralkan muatan-muatan partikel dibanding ion-ion yang bermuatan +1
(monovalen).
Pembentukan flok aluminium hidroksida merupakan hasil dari reaksi antara
koagulan yang bersifat asam dan alkalinitas alami air (biasanya mengandung
kalsium bikarbonat).
Jika air kurang memiliki kapasitas alkalinitas (buffering capacity), basa tambahan
seperti hydrated lime, sodium hidroksida (soda kaustik) atau sodium karbonat
harus ditambahkan.
Dengan penambahan sodium karbonat:
1 mg/L alum bereaksi dengan 5,3 mg/L alkalinitas (CaCO3). Jadi jika tidak ada
basa yang ditambahkan, alkalinitas akan turun dan terjadi penurunan pH. Flok
aluminium hidroksida tidak dapat larut pada rentang pH yang relatif sempit, dan
akan bervariasi tergantung air yang diolah. Oleh karenanya, kontrol pH menjadi
penting dalam koagulasi, tidak hanya untuk menyisihkan kekeruhan dan warna,
tetapi juga untuk menjaga residu terlarut tetap berada dalam jumlah minimum
untuk membantu sedimentasi. Nilai pH optimum koagulasi sebaiknya dijaga
dengan menambahkan asam seperti asam sulfat, tidak dengan menambahkan
koagulan yang berlebih. pH optimum untuk koagulasi menggunakan alum, sangat
tergantung pada karakteristik air yang diolah, biasanya berada dalam rentang 5-8. - Ferric sulphate
Ferric sulphate tersedia dalam bentuk granula atau bubuk yang berwarna merah
kecoklatan. Rumus kimianya adalah Fe2(SO4)3.9H2O. Koagulan ini sedikit bersifat
higroskopik tetapi sulit untuk larut. Larutannya bersifat korosif terhadap
aluminium, beton, dan hampir semua besi-besian. Seperti reaksi alum, flok ferric
hydroxide merupakan hasil dari reaksi antara koagulan yang asam dan alkalinitas
alami dalam air.
Reaksi-reaksi dengan penambahan basa analog dengan reaksi yang terjadi jika
menggunakan alum. - Ferrous sulphate
Ferrous sulphate disebut juga copperas atau iron sulphate atau gula besi,
merupakan garam termurah yang dapat digunakan untuk koagulasi. Ferrous
sulphate bersifat positif sehingga dapat melemahkan gaya tolak-menolak antar
partikel koloid yang bermuatan negatif. Ketika elektrolit diserap partikel koloid
dalam air, ferrous sulphate dapat menurunkan bahkan menghilangkan kekokohan
partikel koloid dan menetralkan muatannya. Penetralan muatan partikel oleh
koagulan hanya mungkin terjadi jika muatan partikel mempunyai konsentrasi
yang cukup untuk mengadakan gaya tarik-menarik antar partikel koloid (Bhaskar
Sen Gupta 2005 dalam Risdianto 2007). - Ferric chloride
Ferric chloride tersedia dalam bentuk yang tidak mengandung H2O berupa bubuk
hijau-hitam dengan rumus kimia FeCl3, dan dalam bentuk liquid dengan rumus
kimia FeCl3.6H2O berupa sirup berwarna cokelat gelap. Bentuk padatnya bersifat
higroskopik dan tidak sesuai untuk pengumpanan kering. Larutannya bersifat
sangat korosif dan menyerang hampir semua logam dan beton. Reaksi
koagulasinya:
Koagulan besi bervalensi 3 (ferric) bekerja pada rentang pH yang lebar dan sering
kali dapat digunakan pada batas rentang yang lebih tinggi, misalnya dari 7,5-8
(Gebbie 2005) - .Polyelectrolyte
Larutan dari polyelectrolyte bersifat sangat viskos dan sering kali dibutuhkan
hanya dalam dosis yang sangat kecil. Oleh karenanya turbulensi yang cukup harus
tersedia pada titik pengumpanan untuk memastikan pencampuran yang cepat dan
menyeluruh. Larutan polyelectrolyte yang encer lebih mudah terdispersi ke dalam
aliran dibandingkan larutan terkonsentrasi.
Polyelectrolyte organik alami seperti sodium alginate dan sebagian produk pati
yang larut dalam air telah lama digunakan dalam pengolahan air. Saat ini tersedia
secara luas polyelectrolyte sintetis yang lebih baru. Koagulan bermerk yang
berupa larutan polyelectrolyte sintetis dan garam-garam logam juga tersedia di
pasaran. - Polyaluminium Chloride (PAC)
PAC memiliki rumus kimia umum AlnCl(3n-m)(OH)m banyak digunakan karena
memiliki rentang pH yang lebar sesuai nilai n dan m pada rumus kimianya. PAC
yang paling umum dalam pengolahan air adalah Al12Cl12(OH)24. Senyawasenyawa modifikasi PAC di antaranya polyaluminium hydroxidechloride silicate
(PACS) dan polyaluminium hydroxidechloride silicate sulfate (PASS). PAC
digunakan untuk mengurangi kebutuhan akan penyesuaian pH untuk pengolahan,
dan digunakan jika pH badan air penerima lebih tinggi dari 7,5.
PAC mengalami hidrolisis lebih mudah dibandingkan alum, mengeluarkan
polihidroksida yang memiliki rantai molekul panjang dan muatan listrik besar dari
larutan sehingga membantu memaksimalkan gaya fisis dalam proses flokulasi.
Pada air yang memiliki kekeruhan sedang sampai tinggi, PAC memberikan hasil
koagulasi yang lebih baik dibandingkan alum. Pembentukan flok dengan PAC
termasuk cepat dan lumpur yang muncul lebih padat dengan volume yang lebih
kecil dibandingkan dengan alum. Oleh karenanya, PAC merupakan pengganti
alum padat yang efektif dan berguna karena dapat menghasilkan koagulasi air
dengan kekeruhan yang berbeda dengan cepat, menggenerasi lumpur lebih sedikit,
dan meninggalkan lebih sedikit residu aluminium pada air yang diolah (Malhotra
1994).
