BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Balakang
Air merupakan kata yang sering kita dengar dan banyak sekali manfaatnya, dimana 97.5% bumi kita terdiri dari air namun yang layak dikonsumsi hanya 2.5 % ini menunjukan begitu besar jumlah air namun sedikit sekali air yang bisa digunakan dalam aktivitas sehari-hari. kelangkaan air bersih menjadi kendala tersendiri di kota besar seperti Jakarta, Palembang, Bandung dll. Sedikitnya resapan air dan seringnya banjir membuat air yang biasa dikonsumsi menjadi kotor dan berpengaruh pada kualitas air yang kita gunakan. Belum lagi pengaruh hujan asam dan polusi udara yang memperburuk kualitas air.
Indonesia memiliki wilayah yang cukup luas dan sebagian besar terdiri wilayah dari lautan, yang belum dimanfaatkan secara maksimal dalam hal pemenuhan kebutuhan akan air bersih. Hal ini berdasar pada semakin berkurangnya sumber air bersih yang diperoleh dari air tanah. Dari berbagai wilayah di Indonesai kandungan garam-garam terlarut berbeda komposisinya. Tetapi persentase garam calsium karbonat, natrium klorida, dan calsium sulfat yang paling dominan. Presipitasi calsium sulfat (CaSO4) dalam proses desalinasi air laut yang ditinjau dari aspek kinetika, dapat digunakan untuk memprediksi dan mengendalikan tendensi pengerakan ( scaling) dalam proses desalinasi air laut baik yang menggunakan proses thermal maupun reverse osmosis. Kerak (scale) merupakan masalah yang cukup kompleks dan selalu terjadi pada pengolahan air laut menjadi air bersih. Istilah scale dipergunakan secara luas untuk deposit keras yang terbentuk pada peralatan yang kontak atau berada dalam air. Kerak didefinisikan sebagai suatu deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang terendapkan dan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu subtansi. Dalam operasi pengolaha air laut sering ditemui mineral scale seperti CaSO4, FeCO3, CaCO3, dan MgSO4, Senyawa-senyawa ini dapat larut dalam air. Scale CaCO3 paling sering ditemui pada operasi pengolahan air laut menjadi air bersih. Penyebab terbentuknya deposit scale adalah terdapatnya senyawa-senyawa tersebut dalam air laut dengan jumlah yang melebihi kelarutannya pada keadaan kesetimbangan. Faktor utama yang berpengaruh besar pada kelarutan senyawa-senyawa pembentuk scale ini adalah kondisi fisik (tekanan, temperatur, konsentrasi ion-ion lain dan gas terlarut).
Salah satu alternatif pemenuhan kebutuhan air bersih dengan memanfaatkan air laut menggunakan metode desalinasi. Desalinasi merupakan cara pemisahan garam dan mineral lainnya dari air laut, air payau maupun air dari hasil olahan limbah untuk mendapatkan air murni. Proses desalinasi tergantung pada kualitas air laut yang digunakan, kualitas produk air yang diinginkan dan ekonomi proses. Proses desalinasi yang berkembang saat ini adalah dengan teknologi distilasi, pembekuan, pertukaran ion, penguapan sinar matahari, dan teknologi membran menggunakan reverse osmosis. Salinitas air laut dapat didefinisikan sebagai kadar keasinan yang terkandung dalam air laut. Dalam kenyataannya air laut mengandung berbagai komponen garam, yang dapat mempengaruhi kadar keasinan. Secara umum kandungan garam-garam terlarut yang paling banyak terdapat dalam air laut adalah kalsium karbonat (CaCO3), kalsium sulfat (CaSO4) dan natrium klorida (NaCl). Untuk mendukung proses desalinasi diperlukan data-data pendukung yang meliputi data pengendapan larutan murni CaCO3 dan CaSO4 maupun pengendapan larutan campuran CaCO3 dan CaSO4 dengan garam yang lain, khususnya NaCl. Data tersebut bermanfaat untuk mengatasi ”scaling” yang sering muncul dalam sistem pengolahan air laut. Reaksi pengendapan CaSO4 murni berbeda dibandingkan dengan larutan CaSO4 yang bercampur dengan garam lain.
1.1 Rumusan Masalah
Dengan melihat latar belakang permasalahan di atas, maka rumusan masalah dalam penulisan makalah ini adalah “Bagaimana pengaruh konsentrasi NaCl terhadap laju pengendapan larutan garam CaSO4”?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mempelajari bagaimana pengaruh konsentrasi NaCl terhadap laju pengendapan larutan garam CaSO4.
1.4 Manfaat Penulisan
Adapun manfaat dari penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan penulis terkait pengaruh konsentrasi NaCl terhadap laju pengendapan larutan garam CaSO4.
BAB II
P E M B A H A S A N
2.1 Laju Reaksi
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi yang berlangsung per satuan waktu. Laju reaksi menyatakan konsentrasi zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi. Dalam menentukan laju suatu reaksi, laju biasanya diukur dengan melihat berapa cepat konsentrasi suatu reaktan berkurang pada waktu tertentu.
aA + bB cC + dD
dimana a, b, c, dan d adalah koefisien reaksi dan A, B adalah reaktan dan C, D adalah produk reaksi. Laju reaksi dapat didefinikan sebagai pengurangan reaktan tiap satuan waktu dan derumuskan sebagai:
Tanda minus (-) digunakan pada reaktan disebabkan jumlah reaktan setelah t detik akan lebih kecil dibandingan dengan jumlah reaktan pada to (waktu awal) sehingga untuk mendapatkan hasil v yag bernilai positif maka harus ditambahkan tanda minus. Nilai v yang dicarai dari keempat cara diatas yaitu dengan memakai [A], [B], [C], dan [D] akan memiliki nilai yang sama.
2.2 Pengendapan
Terbentuknya endapan ini menunjukkan penurunan kelarutan. Masing-masing zat memiliki harga K sp yang berbeda. Selanjutnya, dengan mengetahui harga K sp dari suatu zat, kita dapan memperkirakan keadaan ion-ion suatu zat dalam suatu larutan dengan ketentuan sebagai berikut.
a. Jika hasil kali konsentrasi ion-ion (Qc) lebih kecil dan harga K sp maka ion-ion tersebut masih larut.
b. Jika hasil kali konsentrasi ion-ion (Qc) sama dengan harga K sp maka ion-ion tersebut tepat jenuh.
c.Jika hasil kali konsentrasi ion-ion (Qc) lebih besar harga K sp maka ion-ion tersebut sudah membentuk endapan.
2.3 Kristalisasi
Kristalisasi adalah proses memproduksi kristal dari uap, lelehan, atau larutan dan dapat digunakan untuk memisahkan padatan dari cairan, cairan dari cairan atau padatan dari padatan. Kristalisasi dari larutan terdiri dari dua fenomena yang berbeda: yaitu pembentukan kristal dan pertumbuhan kristal. Pembentukan kristal disebut juga nukleaasi. Baik nukleasi maupun pembentukan kristal menggunakan larutan supersaturasi. Kristal dapat didefinisikan sebagai komponen padatan dari rangkaian atom dalam susunan yang teratur. Supersaturasi (lewat jenuh) dapat didefinisikan sebagai konsentrasi yang berlebih dari konsentrasi jenuh, dan secara singkatnya perbedaaan dari konsentrasi jenuh atau rasio konsentrasi jenuh. Larutan supersaturasi ( lewat jenuh ) adalah komponen dari dua daerah metastabil dan tidak stabil. Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 2.1
Gambar 2.1 Solubility-supersolubility diagram untuk menjelaskan daerah stabil dan tidak stabil
Pada gambar 2.1, daerah kelarutan dapat dibagi menjadi tiga daerah. Daerah stabil, berada di bawah garis yang melewati titik B dan B’. Pada daerah ini, kristal belum terbentuk. Sedangkan daerah metastabil, berada di antara garis yang melewati titik B-B’ dan garis yang melewati titik C-C’, pada daerah ini kristalisasi spontan dapat terjadi. Pertumbuhan inti kristal dapat terjadi didaerah metastabil sehingga kristal besar mudah diperoleh di daerah ini. Daerah labil, berada diatas garis yang melewati titik C dan C’. Pada daerah ini kristalisasi spontan dapat terjadi, dan laju pengendapan sangat cepat
Sesuai teori Miers, kristal-kristal pada daerah di bawah saturasi akan terlarut, pertumbuhan kristal terjadi pada daerah metastabil, dan seketika itu juga nukleasi terjadi pada daerah supersaturasi atau daerah labil. Luas permukaan kristal, kecepatan pendinginan, dan goncangan alat mempengaruhi posisi kurva Miers. Kurva supersolubility hampir selalu membentuk daerah dan tidak membentuk garis, untuk sistem yang sebenarnya terjadi ”subsequent work”. Tetapi, jika kondisi proses dijaga konstan, kurva solubility untuk sistem yang diberikan tak terhingga dan dapat diproduksi kembali, serta melambangkan supersaturasi maksimum dalam sistem dapat menghambat nukleasi homogen atau heterogen. Inducton time dapat diartikan sebagai waktu antara pencapaian kondisi supersaturasi dan terbentuknya kristal pertama. Ini tidak hanya dipengaruhi oleh kondisi awal dan kondisi pada saat proses seperti, supersaturasi, pengadukan , suhu, dan pembibitan tetapi juga dipengaruhi oleh teknik pengukuran yang digunakan. Induction time dapat tuliskan secara matematis sebagai berikut :
tind = tr + tn + tg
dimana,
tr = waktu pertumbuhan nukleus kritis sampai ukuran yang bisa dilihat
tg = waktu untuk pertumbuhan kristal sampai ukuran bisa dilihat
tn = waktu nukleasi
tind = induction time
Menurut Nielsen 1964, bahwa tr ~ 10-17 D-1, dimana D = difusifitas (m2 s-1). Dalam larutan aqueous elektrolit harga D ~ 10-9 m2 s-1, waktu relaksasinya sekitar 10-8 s. pada sistem dengan viskositas yang tinggi, tetapi harga D dapat sangat-sangat rendah dan tr sangat tinggi.
2.4 Pengaruh Konsentrasi terhadap laju pengendapan
Dari grafik berikut dapat dilihat pengaruh penambahan NaCl dari konsentrasi 0,0M; 0,5M; 1,0M; 1,5M. Semakin besar konsentrasi NaCl yang ditambahkan, maka konsentrasi ion Ca2+ yang ada dalam larutan akan berkurang karena laju pengendapan semakin besar. Ukuran kristal CaSO4 bertambah besar dan menurunkan kejenuhan pada larutan. Dengan demikian meningkatnya konsentrasi NaCl yang ditambahkan membuat kecepatan pengendapan naik.
Gambar 2.2 Grafik hubungan Ca2+ Vs waktu dengan penambahan NaCl berbagai konsentrasi
Pada konsentrasi CaSO4 yang lebih besar, kadar Ca2+ semakin besar, dengan kata lain laju pengendapan semakin meningkat. Pada konsentrasi CaSO4 tinggi, pengendapan dalam larutan terjadi spontan. Dengan semakin lama waktu, jumlah kristal CaSO4 yang terbentuk semakin banyak dan bergabung membentuk kristal besar. Untuk konsentrasi CaSO4 yang lebih rendah tidak terjadi pengendapan spontan. Berarti larutan mulai jenuh sehingga laju pengendapan menurun.
BAB III
P E N U T U P
3.1 Kesimpulan
Dari pembahasan diatas dapat diambil kesimpulan yaitu : Semakin besar kosentrasi NaCl dalam larutan CaSO4 maka laju pengendapan semakin meningkat. Peningkatan laju pengendapan juga terjadi pada konsentrasi CaSO4 yang lebih besar. Bentuk kristal yang teramati secara visual berwarna putih dan pepat untuk konsentrasi CaSO4 tinggi. Sedangkan untuk konsentrasi CaSO4 rendah, kristal berwarna putih dan berbentuk menyerupai jarum.
3.2 Saran
Saran yang bisa diberikan untuk penulisan makalah yang lebih lanjut adalah untuk bisa menjelaskan bagaimana pengaruh suhu terhadap laju pengendapan.
Daftar Pustaka
A.G.Jones,“Crystallization Process Syatems”, Departement of Chemical Enggineering, UCL.London. 2002.59-60 pp.
F.J.Milleno,Ann.,Rev,”Earth Planetary”.Sci.,2.101.1974
J.W.Mullin,“Crystallization”, 4thed,Emeritus Prof.of Chem.Eng.Unversity of London. London.2001. 93-124 pp.
Levenspiel, O.,”Chemical Reaction Engineering”, 2nd Ed. Jonh Wiley & Son,New York, , 1972.
Mc.Ketta,”Encyclopedia of chemical engineers” , Marcel Dekker,Inc.1981,153-154 pp.
Nielsen,A.E.”Kinetics of Precipitation”, Pergamon, Oxford.1964.
Patton,J.&W.Reeder, ”Indikator baru untuk titrasi dari kalsium dengan (ethylenedinitrilo) tetraacetate”. Anal. Chem, 1956.28:1026.
Perry.Robert.H.,”Perry’s Chemical Engineeers Handbook”.7th ed.Mc Graw Hill.New York.1997.18:35.
Ruthven,D.M, ”Encyclopedia of Separation Thechniques”, Vol.1, Jonh Wiley & Son. New York, 1997, 394 pp.
Schweitzer. “Philip A, Handbook of separation Techniques for Chemical Engineers”, Mc Graw- Hill,inc.New York. 1979.152 pp.
Tavare,N.S.,”Industrial Cristallization,Process simulation analisis and design”, Plenum Press, New York, 1995,61pp.
R.Sheikholeslami dan H.W.K.Ong, ”Kinetics and thermodynamics of calcium carbonate and calcium sulfate at salinities up to 1,5 M” . Chem.Eng.Sci.,157(2003) 217-234.
Rima Kosana Sari,dkk, ”Analisa perancangan system kogenerasi pada GT-MHR ( gas Turbine Modular Helium Reaktor) untuk desalinasi air laut mengggunakan proses MED-TVc (Multi Effect Distilation- Thermal Vapor Compression) ” , prosising Sem-Nas ke-12, (2006) 86-97.
Syahputra,Benny.,”Softening (Pelunakan) Pada Air Sadah”.jurnal.2007.
0 komentar:
Posting Komentar