Identifikasi dan Program Peningkatan Sistem Penyediaan Air ...
SU-1 Sistem Penyediaan Air 2
-
Upload
exel-dua-cincin -
Category
Documents
-
view
104 -
download
45
Transcript of SU-1 Sistem Penyediaan Air 2
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Sifat & Sumber AirSifat2 air murni:
Dalam keadaan murni tidak berasa, tidakberbau dan tidak berwarnaTitik leleh dan titik didihnya bergantungpada tekananTitik leleh dan titik didihnya dapat dicapaipada kondisi termodinamik yang praktisMerupakan pelarut yang baik, sehinggapraktis selalu mengandung zat-zat terlarut / tersuspensiMerupakan penghantar panas yang baikTidak dapat terbakarKapasitas panas pada temperatur ruangdan tekanan atmosferik ~ 1 kal/g.KPanas penguapan pada tekanan atmosferik~ 540 kal/g
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Air sebagai media pembawa panas
Entalpi = energi yang dikandung / dibawa olehair / kukusPemanasan & penguapan berakibat padabertambahnya entalpiKarena sifat-sifat termodinamiknya, air dapatdiuapkan pada T & P praktisAir merupakan fluida pembawa panas yang baik karena memiliki titik didih cukup rendah, panas penguapan (pengembunan) besar, murah, serta relatif aman (tidak terbakar atautersulut oleh api)
diberi masukan energi dengan caradipanaskan & diuapkankukus dipindahkan ke titik-titik penggunaanentalpi kukus dimanfaatkan di titik-titikpenggunaankukus yang mendingin & mengembun dapatdiresirkulasikan & dipanaskan kembali
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Sumber-sumber airAir senantiasa bergerak di bumi melalui siklushidrologikLaut berfungsi sebagai reservoir / penampungutamaAir laut menguap & membentuk awanPada kondisi tertentu, awan / uap air diatmosfer mengembun menjadi air presipitasi(hujan, salju, dsb.)Sebagian air yang jatuh ke daratan mengalir dipermukaan tanah sebagai air permukaan(sungai, danau, parit, dll.)Sebagian sisanya terserap ke dalam tanah & mengalir sebagai air tanah (mata air, aquifer, dll.)
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Di sepanjang siklus hidrologik, air menyerap & membawa berbagai macam zat. Zat-zat iniberupa:
padatan terlarut: dari pelarutan mineralgas terlarut: dari udara, penguraian senyawaorganikpadatan tersuspensi: dari erosi batuan
Air juga menyerap berbagai macam buanganindustri dan domestikAir tanah relatif lebih murni daripada air permukaan. Komposisi air permukaan sangatdipengaruhi oleh musim, kondisi geologikbadan air, keberadaan pemukiman danindustri, dan sebagainya.
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Untuk keperluan industri, air dapat diperoleh daribeberapa titik dalam siklus hidrologik. Air dapatdiambil dari cadangan air tanah, dari sungai, danauserta laut. Air tanah: lebih murni & konsisten kualitasnya, sehingga pengolahannya lebih mudahAir permukaan: mengandung lebih banyak pengotor, komposisi lebih bervariasi terhadap waktu, namunumumnya lebih banyak tersedia dibandingkan air tanahAir laut: sangat berlimpah, namun mengandungsangat banyak mineral (sekitar 35000 mg mineral / kg air); jika harus diolah menjadi air tawar terlebihdahulu memerlukan biaya tinggi
penggunaan air laut biasanya dibatasi untuk air pendingin saja
Keluaran air laut yang digunakan sebagai pendingin pada prosesrefrijerasi gas alam di PT Badak NGL, Bontang, Kaltim
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
rendahsangat tinggivariasi temporal
rendahtinggikandunganbiologik
tinggirendah-sedangmineral terlarut
rendahtinggiturbiditas
Air tanahAir permukaanKarakteristik
Perbandingan karakteristik air permukaan & air tanah
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Komposisi kimiawi air
Zat-zat terlarut yang umum dijumpai dalamair baku:
Kation: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Ba2+, Sr2+, Al3+
Anion: Cl-, SO42-, CO3
2-, HCO3-, OH-
Gas: O2, H2S, CO2
Konsentrasi zat terlarut lazim dinyatakandalam satuan:
mg/Lppm (kira-kira setara dg mg/L)meq/L = (mg/L) / berat ekivalenekivalen CaCO3 = (mg/L ion) x (50 / berat ekivalen ion)%-wt
*) berat ekivalen = BM / valensi ion
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Zat-zat pengotor
Padatan tersuspensi:Terutama terdiri dari lumpur, humus, sertabuangan industri & domestikMenyebabkan kekeruhan / turbiditas airMasalah-masalah yang ditimbulkan olehturbiditas:
pembentukan kerak & pembusaan padaboiler dalam sistem air pendingin dapatmenimbulkan korosi di bawah endapanyang terbentuk di perpipaansecara umum, padatan tersuspensimenghambat proses-proses pengolahanair selanjutnya melalui pembentukankerak / endapan
Oleh karena itu, penghilangan padatantersuspensi terletak pada bagian huluproses pengolahan air
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Kesadahan:= kesukaran air membentuk busa dengan sabundisebabkan oleh adanya garam-garam logamyang bereaksi dengan sabun & membentukendapankesadahan terutama disebabkan oleh garam-garam Ca & Mg; selain itu juga oleh senyawa-senyawa Fe, Al, asam organik dan asam mineralUkuran kesadahan:
Kesadahan total (total hardness) dari segi kation = penjumlahan dari kesadahan Ca & kesadahan Mg
TH = CaH + MgHdari segi anion = penjumlahan dari kesadahankarbonat (atau kesadahan sementara) & kesadahan non-karbonat (atau kesadahan tetap)
TH = KH + NHdimana:TH = kesadahan total
CaH = kesadahan Ca = kadar Ca2+
MgH = kesadahan Mg = kadar Mg2+
KH = kesadahan karbonat =kadar Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2NH = kesadahan non-karbonat =kadar CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2,dsb.
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Masalah-masalah karena kesadahan:membentuk kerak dalam sistem air pendingin& air umpan boilermembentuk endapan dalam sistem air prosesmeningkatkan pemakaian sabun dalam air domestik, air pembilas, dsb.
Kerak yang terbentuk pada permukaan logamsistem pemindahan panas (baik sistempendinginan maupun ketel) akan menurunkanefisiensi pemindahan panas, meningkatkanhilang tekan pemompaan fluida, menimbulkanpemanasan lokal serta (paling parah) kegagalan logam alat proses
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
AlkalinitasMerupakan ukuran kebasaan air, dinyatakansebagai banyaknya larutan baku HCl 0,1 N yang diperlukan untuk menetralkan 100 mL air.Digunakan 2 indikator dalam penetralan:
fenolftalein, menyatakan alkalinitas-pmetil jingga, menyatakan alkalinitas-m
Jenis-jenis utama alkalinitas adalah hidroksida, karbonat & bikarbonat, yang dapat dihitungdengan terlebih dahulu memperbandingkan nilaialkalinitas-p (P) dan alkalinitas-m (M):
Dalam sistem air umpan boiler, alkalinitas yang cukup tinggi diperlukan untuk mencegah korosiNamun demikian, kadar OH- yang terlalu tinggidapat menimbulkan caustic embrittlement ataukerapuhan logam oleh hidroksida
Kasus OH CO3 HCO3
2P > M 2P – M 2(M – P) -2P = M - 2P -2P < M - 2P M – 2PM (2P = 0) - - M
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Hubungan alkalinitas & kesadahan:bergantung pada nilai relatif kesadahantotal (TH) & alkalinitas metil jingga (M)
Kasus Kesadahannon-karbonat
Kesadahankarbonat
Kesadahansemu
TH > M TH – M M -TH = M - TH -TH < M - TH M - TH
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Gas terlarut:Gas-gas terlarut yang dapat menyebabkanpermasalahan dalam sistem air adalahCO2, O2, dan NH3. Gas-gas inimenyebabkan korosi pada boiler, turbin, sistem air pendingin, dsb.Reaksi pelarutan karbon dioksida:CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ⇔ H+ + HCO3-Hasil pelarutan bersifat asam, sehinggamempercepat proses korosi bahankonstruksi logam
Zat-zat organik:Air permukaan sering mengandung zat-zatorganik dalam konsentrasi relatif tinggiZat organik dapat menyebabkanpermasalahan operasional boiler, misalnyapembusaan yang menurunkan efisiensiperpindahan panas dan mengganggupemompaan air umpan boiler.
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Sebuah pipa penyalur BFW yang mengalamikorosi pitting oleh oksigen terlarut
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Zat-Zat Pengotor dan Karakteristiknya
No. Komponen/Senyawa
RumusKimia
Efek Cara Pengolahan
1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk deposit padapipa-pipa, alat-alat, ketel dll.
Koagulasi, pengendapan danfiltrasi.
2 Warna Tidak ada Timbul buih dalam ketel, menghambat prosespengendapan padapenghilangan besi dan hot phosphate softening.
Koagulasi, filtrasi, khlorinasi, adsorpsi dengan karbon aktif.
3 Hardness (kesadahan)
Kalsium danMagnesium dinyatakansebagaiCaCO3
Membentuk scale/kerak padasistem penukar panas, ketel, pipa, dan menghambat dayacuci dengan sabun.
Pelunakan, distilasi, pengolahan internal.
4 Alkalinity(alkalinitas)
Bikarbonat(HCO3)Karbonat(CO3)Hidroksida(OH)dinyatakansebagaiCaCO3
Timbul buih dan carry over (lolosnya) padatan ke dalamuap panas mengakibatkankaratan pada pipa ketel. Bikarbonat dan karbonatmenghasilkan CO2 dalam uappanas yang bersifat korosif.
Pelunakan dengan kapur dankapur-soda, demineralisasi, penambahan asam, dealkilasidengan penukar ion, distilasi.
5 Asam mineral bebas
H2SO4, HCldansebagainyadinyatakansebagaiCaCO3
Korosif Netralisasi dengan alkali.
6 Karbondioksida CO2 Korosif terhadap jaringanpipa.
Aerasi, deaerasi, netralisasidengan alkali, filming danneutalizing amines.
7 pH Konsentrasiion hydrogenpH = - log [H+]
Perubahan pH dipengaruhioleh keasaman atau kebasaandalam air.pH air alam biasanya 6 – 8.
pH dapat dinaikkan denganpenambahan alkali dansebaliknya dengan asam.
8 Sulfate SO4= Menaikkan kandungan
padatan dalam air, bereaksidengan Ca membentuk kerakCaSO4
Demineralisasi, distilasi.
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Sama dengan 19 dan 20.Padatan total adalah padatanterlarut ditambah padatantersuspensi
Tidak adaPadatan total21
Pengendapan, filtrasi dankoagulasi.
Menyebabkan depositTidak adaPadatantersuspensi
20
Pelunakan kapur, penukarkation dengan zeolitehidrogen, demineralisasi, distilasi.
Padatan terlarut menunjukkanjumlah zat-zat yang terlarut, menyebabkan buih.
Tidak adaPadatan terlarut19
Demineralisasi, pelunakankapur, dan sebagainya.
Konduktivitas yang tinggimaka sifat korosi makintinggi.
DinyatakandalamMicromhos, konduktansispesifik.
Konduktivitas18
Penukar kation dengan zeolitehidrogen, khlorination, deaerasi.
Korosi pada tembaga danseng
NH3Amonia17
Aerasi, khlorinasi, penukar ion berbasa tinggi.
Bau telur busuk, korosiH2SHidrogensulfida
16
Deaerasi, sodim sulfate, hydrazine, zat pencegahkorosi.
KorosiO2Oksigen15
Baffle separators, strainers,koagulasi danfiltrasi, filtrasi dengandiatomaceous earth.
Membentuk kerak, lumpurdan buih dalam ketel.
Dinyatakansebagai Oil atauchloroform extractible matter.
Minyak14
Aerasi, pelunakan kapur.Membentuk deposit.MnMangan13
Aerasi, koagulasi dan flitrasi, pelunakan kapur, penukar ion.
Membentuk deposit padapipa-pipa dan boiler.
Fe2+ (ferro)Fe3+
Besi12
Penghilangan secara prosespanas dengan garam Mg, demineralisasi, distilasi.
Membentuk kerak pada keteldan sudu-sudu turbin.
SiO2Silika11
Demineralisasi, distilasi.Menaikkan kandunganpadatan, konsentrasi tinggimengakibatkan penyakitmethemoglobin pada bayi, berguna untuk mencegahkeretakan logam dalam ketel.
NO3-Nitrat10
Demineralisasi, distilasi.Menaikkan kandunganpadatan dalam air dan bersifatkorosif.
Cl-Chloride9
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Analisis air
1. Keasaman (acidity)menyatakan kapasitas air untuk menetralkanbasa; disebabkan oleh CO2, asam organik, asam mineral & produk hidrolisis
2. Alkalinitasmenyatakan kapasitas air untuk menetralkanasam; berasal dari ion HCO3
-, CO32- & OH-
3. pHmenyatakan aktivitas ion H+
4. Salinitasmenyatakan kadar garam (NaCl) sebagaikonsentrasi total Cl- atau NaCl
5. Padatan terlarut total (TDS / total dissolved solids)
menyatakan kuantitas total ion terlarut, diukurdg menguapkan air & menimbang residu ygtertinggal
6. Densitasberat per satuan volume air
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
7. Specific gravityperbandingan antara densitas air dg densitasair murni pada 4 oCkandungan ion-ion meningkatkan s.g. air
8. Padatan tersuspensi total (TSS / total suspended solids)
menyatakan berat zat-zat tak larut, diukurmelalui penyaringan zat-zat tersebut
9. Kekeruhan (turbidity)menyatakan kadar zat tak larut berdasarkanpenyerapan & penyebaran cahaya (perubahanintensitas cahaya setelah melalui air)tidak terlalu akurat namun mudah diukur
10. Biochemical Oxygen Demand / BODmenyatakan kebutuhan oksigen terlarutselama penguraian zat-zat organik secarabiokimiawi-aerobik
11. Chemical Oxygen Demand / CODmenyatakan kebutuhan oksigen untukmengoksidasi zat-zat organik secara kimiawipada kondisi tertentu
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Penggunaan air industrial
• Dalam suatu pabrik kimia, secara umum air digunakan untuk keperluan-keperluanberikut:
• air pendingin• air umpan ketel• air proses (digunakan secara langsung
dalam proses kimia-fisika yang terjadidalam pabrik)
• air domestik (MCK, perkantoran, air pembilas, dsb.)
• air pemadam kebakaran / fire water• Seperti halnya sistem-sistem utilitas lainnya,
pola pembangkitan dan penggunaan air bisasangat bervariasi, bergantung padakeperluan pabrik, kualitas & kuantitassumber air, biaya investasi & operasi, dansebagainya
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Pengolahan air
Pengolahan air dalam sistem utilitas pabrikberfungsi meningkatkan kemurnian air untukmencegah berbagai permasalahan yang dapat ditimbulkan oleh zat-zat pengotor yang terlarut dan / atau tersuspensi dalam air bakuPermasalahan: korosi dan pengerakan(fouling) peralatan proses, penyumbatanperpipaan, pembusaan, gangguan kesehatanpersonil, penampilan visual, dsb.Pengolahan air dibedakan menjadi:
Pengolahan eksternal: diluar titikpenggunaan air, dilaksanakan olehberbagai macam unit proses dengantujuan utama meningkatkan kemurnianPengolahan internal: pada titikpenggunaan air, dilaksanakan dg menambahkan zat-zat tertentu utkmenyesuaikan sifat-sifat air dg penggunaannya
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Pengolahan eksternal dibagi lebihlanjut menjadi:
A. Proses praperlakuan (pretreatment): sebagai proses penyediaan air pendinginatau sebagai proses awal produksi air berkualitas tinggi
B. Proses filtrasi: secara khususmenghilangkan padatan tersuspensi
C. Proses pengurangan/penghilanganpadatan terlarut, tanpa pengendapankimiawi
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Alur proses pengolahan eksternal
Rough screens
Raw water supply
Aeration
Sedimentation ClarificationLime softening
(cold)
Lime softening(hot)
Filtration
Manganesezeolite Adsorption
Cooling, fireprotection,
general utility
Cooling, fireprotection, paper
Clear water,paper, cooling,rinsing, potable
Sodium cation
Dealkalizer
Desilicizer
Low & mediumP boilers
Low & mediumP boilers
Medium Pboilers
Hydrogencation, weakand/or strong
Degasification
Anion weakand/or strong
Low & mediumP boilers
Mixed bed
Pure water,high P boilers,process water
Ultrafiltration
Ultrapurewater, high Pboiler >1500
psig
Ultimate water,electronics,
pharmaceutical
Demineralizationprocess
Group Aprocess
Group Bprocess
Group Cprocess
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Persyaratan air pendingin
Air pendingin = air yang dialirkanmelalui peralatan penukar panasuntuk menyerap & memindahkanpanasMasalah umum air pendingin:
korosimenyebabkan penyumbatan & kerusakanperpipaan, kontaminasi produk karenakebocoran, & penurunan efisiensi termal
pembentukan kerak & depositpenurunan efisiensi pemindahan panas, peningkatan hilang tekan & penyumbatanperpipaan
fouling oleh aktivitas mikrobamenyebabkan korosi lokal, penyumbatan& penurunan efisiensi pemindahan panas
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Persyaratan kemurnian air pendinginrelatif tidak terlalu beratContoh spesifikasi air pendingin:
Parameter NilaiKonduktivitas (mmhos/cm) < 1000Turbiditas (ppm) < 10TSS (ppm) < 10Total hardness (ppm as CaCO3) < 100Total iron (ppm as Fe) < 1,0Residual chlorine (ppm as Cl2) 0,5 – 1,0Silicate (ppm as SiO2) < 150Total chromate (ppm as CrO4) 1,5 – 2,5pH 6,5 – 7,5
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Persyaratan air umpanboiler
Air umpan boiler (BFW / boiler feed water = air yang diumpankan ke ketel/ boiler untuk membangkitkan kukusPermasalahan umum BFW:
pengerakanmenurunkan efisiensi pemindahan panas, menyebabkan pemanasan lokal & kegagalan logam perpipaan ketel
korosimenurunkan efisiensi pemindahan panas
pembentukan busa (foaming)terbentuk pada boiler drummenyebabkan terbawanya tetesan air & partikel kotoran bersama kukus (carryover), yang kemudian menyebabkanendapan & korosi pada permukaan logamsistem ketel
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Spesifikasi BFW bergantung padatekanan kerja ketelSemakin tinggi tekanan, semakin ketatpersyaratan kemurnian BFW
P ketel(psig)
TDS (ppm)
alkalinitas(ppm)
TSS (ppm)
silika(ppm)
0-300 3500 700 300 125301-450 3000 600 250 90451-600 2500 500 150 50601-750 2000 400 100 35751-900 1500 300 60 20901-1000 1250 250 40 81001-1500 1000 200 20 2.51501-2000 750 150 10 1.0>2000 500 100 5 0.5
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Baku mutu air minumBaku mutu Depkes RI (907/Menkes/SK/VII/2002)
Parameter Batas ambangTDS (mg/L) 1000Kekeruhan (NTU) 5Fe (mg/L) 0.3
Kesadahan (mg/L CaCO3) 500Klorida (mg/L) 250
Mangan (mg/L) 0.1
Natrium (mg/L) 200
pH 6.5-8.5
Sulfat (mg/L) 250
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Proses PengolahanEksternal
Pengendapan PendahuluanPengendapan secara sederhana, hanyamengandalkan gravitasi; digunakan untukmengurangi kadar padatan tersuspensiMerupakan proses pengolahan air yang termurahMeskipun efisiensi pemisahan tidak setinggiklarifikasi, pengendapan gravitasi efektifsebagai unit pra-perlakuan air bakuLaju pengendapan padatan bergantungpada:
densitas partikelbentuk partikelukuran partikelviskositas air bakupola aliran dalam bak pengendap
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Prinsip rancangan:hanya memisahkan sebagian daripadatan tersuspensibergantung pada sifat fisik padatantersuspensikecepatan aliran diupayakanseragam, dan tidak turbulen
Rancang bangun bak pengendap:dapat berupa bak silindris ataupersegi empatdilengkapi dengan saluran masukan, efluen air, serta drainase lumpur
Parameter rancangan:waktu tinggal air; biasanyadirancang 4-24 jam
θd = V/qdimana: V = volume bak pengendap, m3
q = laju alir air, m3/jam
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
waktu lewat: dari pengukurankonsentrasi zat perunut (tracer) vs. waktu, merupakan ukuranpenyimpangan dari aliran sumbat
θf = absis pusat massa daerah di bawahkurva konsentrasi tracer vs. t
efisiensi pemindahan didefinisikan sebagai:ηd = (θf / θd) x 100%
kecepatan alir (linier) horisontal: merupakan ukuran kecepatannominal bak pengendap
VH = (q/3600) / (b x d)dimana: b = lebar bak, m
d = dalam bak, mtidak boleh melebihi 0,005 m/detik
[tracer]
tθf
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
luas permukaan bak:dianggap air bergerak ke atas dg kecepatan Vo , padatan bergerak kebawah dg kecepatan Vs
supaya pengendapan berlangsung, Vs≥ Vo
Vo ditentukan oleh luas permukaan bak:Vo = (q/3600) / (l x b)
dimana l = panjang bak, mNilai Vs :
partikel bundar: 0,5-6,5 m/jampartikel amorf: 1,3-3,4 m/jam
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
KlarifikasiMerupakan tahap utama penghilanganpadatan tersuspensiPadatan tersuspensi terbagi menjadi duagolongan:
dapat diendapkan oleh gravitasi sajatidak dapat diendapkan / koloidal
Padatan tersuspensi yang tidak dapatdiendapkan begitu saja berinteraksi denganion-ion terlarut dalam air, membentuk suatusistem yang stabilProses klarifikasi diselenggarakan di huluproses pengolahan air, karena padatantersuspensi dapat mengganggu tahap-tahappemrosesan selanjutnya
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Stabilitas suspensi:Partikel-partikel padatan tersuspensi(lempung, mikroba, dll.) umumnya memilikimuatan listrik statik negatif padapermukaannyaDi dalam air, partikel-partikel padatanmenarik ion-ion bermuatan positif dari fasacurah airKonsentrasi ion-ion positif yang tertarik olehpermukaan partikel ini pada gilirannyamenarik ion-ion negatif dari fasa curah airTerbentuk lapisan ganda (double layer) ionik. Potensial elektrostatik di sepanjanglapisan ganda ini disebut potensial zeta, yang menimbulkan gaya tolak-menolak diantara partikel yang berdekatan.Pada suspensi yang stabil, potensial zeta lebih besar daripada gaya tarik-menarik van der Waals antar partikel.Besarnya potensial zeta dipengaruhi olehkonsentrasi ion-ion di dalam air (atau pH air)
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
--------+
++++
+ +
+
+- -
-
--
+ -
+ -
+ -
+ -
Partikel
adsorbed/stern layer
Diffuse layer
hydrated counterions
Polar liquid
jarak
pote
nsia
l
Ψ0
ζ-potential
double layer bulk solution
shear plane
Stabilisasi sistem koloid
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Tahapan proses klarifikasi:
1. Koagulasi:1. Ditambahkan koagulan yang
mengganggu adsorpsi ion-ion padapermukaan partikel padatan,
2. potensial zeta suspensi berkurang, gaya tarik-menarik Van der Waalslebih dominan
3. partikel-partikel dapat bergabung atauteraglomerasi.
4. dilaksanakan dengan pengadukancepat untuk menjamin distribusikoagulan yang baik dan untukmeningkatkan kontak antar partikelpadatan.
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
koagulan anorganik: Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3, AlCl3, FeCl3, Na2Al2O4
sering menyebabkan penurunan pH, sehingga perlu penambahan basarentang kerja pH: Al2(SO4)3 6.0-7.0, Fe2(SO4)3 5.0-11.0
koagulan organik: poliakrilamida, poly(DADMAC), poliamina kuaterner, poliaminamenghasilkan volume lumpur < koagulan anorganiktidak mengubah pHlumpur mengandung lebih sedikit air kimiawikurang efektif untuk turbiditas rendah
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
2. Flokulasi:Bertujuan menumbuhkan aglomeratmenjadi flok (aglomerat lebih besar) yang padat & beratDilakukan pengadukan lambat untukmenghasilkan kontak antar aglomerattanpa geseran (shear) berlebihan yang justru merusak aglomeratdapat dibantu dengan menambahkanbahan-bahan flokulan.
3. Sedimentasi:Flok-flok yang telah cukup besar danberat dipisahkan dari fasa curah air melalui pengendapan gravitasi. memerlukan kondisi aliran yang relatiftenang, dengan waktu tinggal yang cukup untuk mengendapkan flok.
Rancangan unit clarifier mengakomodasi 3 proses di atas:
1. pengadukan dengan gaya geser tinggi untukkoagulasi
2. pengadukan dengan gaya geser rendah & waktu tinggal panjang untuk flokulasi
3. pemisahan padatan & cairan
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Tipe-tipe clarifier
Konfigurasi umum:horizontal flow clarifier
terdiri dari 3 kolam / bak tersendiri, masing2 menjalankan fungsi pengadukan cepat, pengadukan lambat & sedimentasikoagulan ditambahkan di bak pengadukancepatair umpan mengalir secara horisontal darisatu kolam ke kolam berikutnyaefisiensi penyisihan tinggi, namunmemerlukan lahan luas
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
upflow sludge blanket clarifierberbentuk tangki silindris tegak dg sebuahtabung vertikal yg terpasang di tengahtangkitangki terbagi menjadi zone pencampurancepat, pencampuran lambat & sedimentasipencampuran cepat terjadi di tabung sentral(zone reaksi)air yg mengandung flok kemudian mengalirvertikal melalui ruangan yg berisi lapisanlumpur (sludge blanket) yg terbentukterlebih dahuludi dalam sludge blanket terjadi flokulasi & pemisahan flok-air oleh adsorpsi padapermukaan partikel-partikel lumpur
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Upflow solids-recirculation clarifierprinsip serupa dengan tipe sebelumnyanamun, pada zona reaksi terjadipencampuran air baku, koagulan, danlumpur yang disirkulasikan dari sludge blanketsirkulasi (sebagian) lumpur inidimaksudkan untuk membantu pembibitanflok di zona reaksi
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Tipe-tipe upflow clarifier
Sludge blanket
Solids contact / solids-recirculation
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Aerasi
Tujuan: menurunkan kadar CO2 terlarutoksidasi ion Fe & Mn (lazim dikandung air tanah)pelucutan (stripping) NH3 & H2S terlarut
Proses umum:waterfall: air dijatuhkan dalam wujudtetesan melalui udara (udara = fasakontinu)air diffusion: gelembung2 udaradipompakan melalui air (air = fasa kontinu)
proses air diffusion umumnya lebihefisien karena luas antarmuka gas-cair yang lebih besar
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Contoh-contoh aerator
Multicone aerator
Forced-draft aerator
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Mekanisme penyisihan ion logam:Fe, Mn dianggap berada dalam bentukgaram bikarbonatOksigen dari udara mengoksidasi garam2 tersebut:
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O ⇔ 4Fe(OH)3↓ + 8CO2
2Mn(HCO3)2 + O2 ⇔ 2MnO2↓ + 4CO2 + 2H2O
Produk2 oksidasi di atas memilikikelarutan rendahlebih mudah dipisahkan pada proses2 selanjutnya (klarifikasi, filtrasi)
Proses oksidasi dapat dipercepatdengan menambahkan zat2 oksidator(Cl2, KMnO4)
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Mekanisme pelucutan gas2 terlarut:Reaksi2 pelarutan
CO2 : H2O + CO2 ⇔ H+ + HCO3-
H2S : H2S ⇔ H+ + HS-
NH3 : H2O + NH3 ⇔ NH4+ + OH-
Pelucutan dilaksanakan melaluipergeseran kesetimbangan reaksi2 diatasKonsentrasi (kesetimbangan) gas2 terlarut sangat bergantung pada:
T → semakin tinggi, kelarutan semakinrendahpH → kecenderungan bergantung padareaksi!
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Pelunakan denganpresipitasi (precipitation softening)
Proses pelunakan bertujuan menurunkankadar kesadahan & alkalinitas airKonsep: tambahkan bahan-bahan ygbereaksi dg mineral terlarut & membentukpadatan yg mudah mengendapProses yang banyak digunakan adalahproses pelunakan dengan kapur (lime softening) atau kapur & soda (lime-soda softening)Penggolongan lime softening berdasarkantemperatur operasi:
cold lime softening: temperatur ruangwarm lime softening: 49-60 oChot lime softening: 108-116 oC + tekanan tinggi
Semakin tinggi T, reaksi pelunakan semakintuntas:
penghilangan kesadahan semakin baikperlu energi lebih besar
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Cold Lime Softening
Mekanisme penyisihan kesadahankarbonat / sementara:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ⇔ 2CaCO3↓ + 2H2OMg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ⇔ Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2OCO2 + Ca(OH)2 ⇔ CaCO3↓ + 2H2O
kadar kesadahan Ca(HCO3)2umumnya dapat dikurangi hingga 35-50 ppm
Mekanisme penyisihan kesadahan non-karbonat / tetap:
kesadahan Ca non-karbonat tidak dptdihilangkan dg Ca(OH)2kesadahan Mg non-karbonat:
MgSO4 + Ca(OH)2 ⇔ Mg(OH)2↓ + CaSO4MgCl2 + Ca(OH)2 ⇔ Mg(OH)2↓ + CaCl2
perhatikan bahwa reaksi-reaksi di atasmeningkatkan kesadahan Ca non-karbonat
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Kesadahan Ca non-karbonat dikurangimelalui reaksi dg soda abu (Na2CO3):
CaSO4 + Na2CO3 ⇔ CaCO3↓ + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 ⇔ CaCO3 + 2NaClPengurangan kesadahan Mg non-karbonat memerlukan soda abu & kapursekaligus:
MgSO4 + Ca(OH)2 + Na2CO3 ⇔Mg(OH)2↓ + CaCO3↓ + Na2SO4
MgCl2 + Ca(OH)2 + Na2CO3 ⇔ Mg(OH)2↓+ CaCO3↓ + 2NaCl
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Warm Lime Softeningkelarutan senyawa Ca, Mg & Si berkurangterhadap Tkandungan silika berkurang karenaadsorpsi pada permukaan endapanMg(OH)2jika air baku tidak mengandung cukup Mg untuk mengadsorpsi silika, dapatditambahkan dalam bentuk MgSO4, MgOatau dolomit
Hot Lime SofteningT tinggi menuntaskan reaksi-reaksipresipitasiCO2 terlucutkan dari air karenapemanasan, sehingga tidak turutmengkonsumsi Ca(OH)2
Warm & hot lime softening digunakanjika diperlukan kadar Si rendah, misalnya untuk umpan prosesdemineralisasi
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Filtrasi
Tujuan umum: memisahkan padatantersuspensi dari suatu fluida (cair, gas) dengan cara melewatkan campuran fluida-padat melalui lapisan berpori (media filtrasi)Pemisahan cair-padat:
Filtrasi digunakan untuk mengolah keluaranunit klarifikasi atau pelunakanpada kondisi tertentu dapat digunakansecara langsung untuk proses penjernihanair
FiltrasiSlurry
filter cake (slurry yg lebih pekat)
Filtrat(cairanjernih)
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Pengoperasian filter berlangsungmenurut siklus:
mulai dg media bersihselama proses filtrasi, timbunan padatanpada media menyebabkan:berkurangnya laju filtrasi (constant pressure filtration) atau meningkatnyahilang tekan (constant rate filtration)setelah laju / ∆P mencapai harga tertentu, filtrasi dihentikan (atau dialihkan ke unit cadangan)media dibersihkan melalui cuci-balik(backwashing) menggunakan air / air+udara yang dialirkan berlawanan arahdg operasi normalsetelah cuci-balik, unit dioperasikankembali
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Pertimbangan dalam pemilihan jenis filter:kuantitas slurry yang diolahsifat2 slurry: viskositas, densitas, korosivitas, toksisitas dll.konsentrasi padatan slurryukuran, distribusi, bentuk & kecenderunganberflokulasi dari partikel padatantingkat pemisahan yg diinginkankuantitas & bentuk produk yg diinginkanbiaya
Jenis2 filter dibedakan menurut:bentuk media: bed, plate & frame, leaf, rotarysiklus operasi: batch atau kontinuproduk yg diinginkan: filtrat atau filter cakegaya pendorong: gravitasi, vakum atautekanan
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Untuk pengolahan air, jenis filter yang banyak digunakan adalah bed filterMedia filtrasi berbentuk unggunmaterial granularGaya pendorong: gravitasi (gravity filter) atau tekanan (pressure filter)Pressure filter digunakan jika:
konsentrasi padatan slurry tinggifilter cake tidak didaurulang
[gambar gravity & pressure filter]
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Jenis lain yang digunakan untukpengolahan air: upflow filterAir mengalir dari bawah ke atas
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Media filtrasi:Jenis unggun media filtrasi yang umumdigunakan adalah:
unggun tunggal pasir atau antrasit (batubara tua)unggun serial, antrasit di atas pasirunggun campuran antrasit dan pasir
Selain jenis-jenis media di atas, dapatdigunakan pula: tanah diatomit / kieselguhr, batu bara, pasir silika, serta kerikil (gravel)
Distribusi ukuran partikel media dicirikanoleh (1) ukuran efektif dan (2) koefisienkeseragaman
Ukuran efektif = defektif = d10 = ukuranayakan standar yang melewatkan 10% massa mediaKoefisien keseragaman = U = d60/d10
Contoh: untuk filter pasir cepat (rapid sand filter) digunakan defektif = 0,4 - 0,55 mm, dan U = 1,35 – 1,75
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Perhitungan hidrolika filtrasi
Hidrolika pada operasi normalPersamaan dasar yg digunakan adalahpersamaan ∆P aliran fluida melaluiunggun tetapUnggun: ukuran partikel seragam atautak seragamUnggun seragam:
hf = hilang tekan, meterf’ = faktor gesekanL = tinggi unggun, me = porositas unggunVs = kecepatan filtrasi (laju alir volumetrik/ luas permukaan filter), m/sg = percepatan gravitasidp = diameter partikel media
p
sf gde
VeLfh 3
2)1(' −=
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Faktor gesekan:
Re < 1 : laminerRe > 104 : turbulen1 < Re < 104 : transisiρw = densitas air, kg/m3
φ = faktor bentuk (shape factor)μ = viskositas dinamik, Ns/m2
μφρ psw dV
N
Nef
=
+−
=
Re
Re
75,1)1(150'
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Unggun tak seragam:lakukan analisis ayakan terhadapmediahasil analisis: fraksi berat xij vs. diameter rata2 dij
tinggi media rata2 utk partikelberdiameter dij = xij.Lpersamaan hilang tekan unggunseragam dimodifikasi menjadi:
∑−=
ij
ijijsf d
xfge
VeLh 3
2)1(
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Contoh:Air baku pada 20 oC difiltrasi padakecepatan 5,0 m/jam (1,39 mm/s). Unggunmedia tersusun dari pasir yang seragam, berdiameter 0,4 mm dengan faktor bentuk0,85 dan specific gravity 2,65. Tinggiunggun 0,67 m dengan porositas 0,4. Hitunghilang tekan melalui unggun tersebut.
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Contoh:Air pada 20 oC difiltrasi dengan kecepatanalir 1,2x10-3 m/s. Tinggi unggun 0,75 m dantersusun dari pasir tak seragam yang berlapis-lapis sedemikian hingga partikelterhalus berada pada bagian atas danpartikel terkasar berada pada dasarunggun. Specific gravity partikel 2,65, sedangkan porositas dan faktor bentuksebesar 0,4 dan 0,85. Hitung hilang tekanjika hasil analisis ayakan media adalahsebagai berikut:
diameter rata2 dij, mm
fraksi massa xij
1,41 0,011,13 0,110,78 0,200,66 0,320,55 0,210,46 0,230,42 0,02
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Pertukaran Ion
Proses pertukaran ion digunakanuntuk:
pelunakanpengurangan alkalinitasdemineralisasi
Prinsip-prinsip:Resin penukar ion mengandung ion-ion yang terikat relatif lemah pada strukturnyaResin menerima ion positif / negatif darilarutan dan melepaskan ion lain ke dalamlarutan dalam jumlah yang setara secarakimiawiJika yang dipertukarkan adalah kation: resin penukar kationJika yang dipertukarkan adalah anion: resin penukar anion
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Contoh reaksi pertukaran kation:2 NaR(s) + CaCl2(aq) ⇔ CaR2(s) + 2 NaCl(aq)
Contoh reaksi pertukaran anion:2 RCl(s) + Na2SO4(aq) ⇔ R2SO4(s) + 2 NaCl(aq)
Jika resin telah mempertukarkansemua ion yang dimilikinya (yang dapat dipertukarkan), maka prosespertukaran akan terhenti.Resin harus diregenerasi denganlarutan yang mengandung ion semula(misalnya ion Na+ pada contohpertama)Reaksi regenerasi = kebalikan darireaksi pertukaran
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Bahan resin penukar ion:alamiah atau sintetiksintetik: umumnya kopolimer stiren-divinilbenzen (DVB)mengandung gugus-gugus asam / basa (gugus fungsional)
jumlah gugus fungsional per satuanvolume resin menentukan kapasitaspertukaran ionjenis gugus fungsional menentukanselektivitas & tetapan kesetimbanganreaksi pertukaran
ukuran pori resin menentukanukuran ion-ion yg dapatdipertukarkan
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Jenis-jenis resin penukar ion berdasarkan gugus fungsi:
resin penukar kation asam kuat: mengandung gugus sulfonat, fosfonat, atau fenolatresin penukar kation asam lemah: mengandung gugus karboksilatresin penukar anion basa kuat: mengandung gugus amonium kuaternerresin penukar anion basa lemah: mengandung gugus amina primer, sekunder & tersier
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
1. Resin kation asam kuatgugus fungsional: sulfonatmenetralisir basa kuatmengubah garam netral menjadiasamnyapenggunaan: pelunakan, demineralisasitotalreaksi siklus H utk demineralisasi:
H2CO3 dalam air mudah terurai menjadiH2O dan CO2 ... CO2 terlarut perludegasifikasi
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡+
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡⋅−⇔⋅−+
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
−
−
−
++
+
HClSOHCOH
NaMgCa
SORHSORCl
SOHCO
NaMgCa
2
2
222
2
2
242
32
332
4
3
2
2
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
setelah jenuh diregenerasi dg larutanasam mineral berlebih:
untuk proses pelunakan digunakan siklusNa:
Regenerasi dengan larutan NaCl atauNaOH
++
+
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅−⇔⋅−+⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡Na
MgCa
SORNaSORMgCa
222 332
2
−
+
+
+
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
+⋅−⇔+⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡− 2
42
2
3423
22
22 SO
NaMgCa
HSORSOHNa
MgCa
SOR
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
2. Resin anion basa kuatgugus fungsional: amonium kuaternermenetralisir asam kuatmengubah garam netral menjadi basanyapenggunaan: pelunakan, demineralisasitotalreaksi pada siklus OH:
regenerasi dengan larutan basa kuatberlebih, misalnya NaOH
OH
HCOHSiO
ClSO
ROHR
COHSiOH
HClSOH
2
3
3
4
32
32
42
2
22
222
22
2+
⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
⋅⇔⋅+
⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
3. Resin kation asam lemahgugus fungsional: -COOHmenetralisir basa kuatpenggunaan: dealkalisasi, demin. parsialreaksi dalam siklus H:
kemampuan menghilangkan kation tidaksebesar resin asam kuat, tapi lebih efisiendalam regenerasi (perlu lebih sedikitlarutan regeneran)digunakan utk air umpan dg kesadahan & alkalinitas tinggi
3232
2
2222
2COH
NaMgCa
COORHCOORHCONa
MgCa
+⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡⋅−⇔⋅−+⋅
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡−
+
+
+
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
4. Resin anion basa lemahGugus fungsional: amina primer, sekunder atautersiercocok untuk menghilangkan asam sulfat, nitrat& klorida:
regenerasi dg larutan NaOH atau NH4OHlebih mudah diregenerasi daripada resin basakuat
OHCl
NOSO
ROHRHCl
HNOSOH
23
4
3
42
22
2222
2 +⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡⋅⇔⋅+
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
1. Pelunakan AirProses pertukaran ion umumnya digunakanuntuk air dengan tingkat kesadahan yang relatiftidak terlalu tinggi (misalnya efluen dari prosespelunakan presipitasi)Resin penukar ion yang digunakanmengandung Na, yang dipertukarkan dengankation-kation kesadahan Ca, MgProses pelunakan:Ca2+, Mg2+ + 2 Rs-Na ⇔ Rs-Ca,Mg + 2Na+
(larutan) (resin) (resin) (larutan)Kapasitas pertukaran ion berkurang terhadapwaktu; jika telah mencapai tingkat tertentu, unggun resin diregenerasi dengan larutan NaClRs-Ca,Mg + 2Na+ ⇔ Rs-Na + Ca2+,Mg2+
Praktek umum - operasikan unggun resin hingga kapasitas pertukaran sekitar 6 g kesadahan (dihitung sebagai CaCO3) / m3 resin
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
2. Pengurangan alkalinitas airalkalinitas disebabkan oleh anion HCO3
-, CO3
2-, OH-, SiO32-, PO4
2-
resin yang digunakan kaya dengan hidrogenreaksi pertukaran:Ca2+, Mg2+ + 2HCO3
- + Rs-H⇔ 2 H2CO3+ Rs-Ca,Mg
Asam karbonat selanjutnya terurai menjadiH2O dan CO2CO2 dapat dihilangkan dengan aerasiPertukaran dg cara di atas menghasilkanefluen yang bersifat asam (kation logamdiganti dengan H+) ... netralisasi denganmenambahkan:
air bakularutan NaOHefluen dari pertukaran ion siklus Na
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Setelah kolom resin jenuh, selanjutnyadiregenerasi dengan larutan H2SO4 :Rz-Ca + H2SO4 ⇔ Rz-H + SO4
2- + Ca2+
Alternatif cara penghilangan alkalinitas: pertukarkan anion alkali menggunakan resin penukar anion basa kuat dalam bentukklorida:
Rz-Cl + HCO3- ⇔ Rz-HCO3 + Cl-
keuntungan:regeneran relatif murah (NaCl)tidak perlu penanganan asam pekat yang berbahayatidak perlu unit degasifikasi (tidak terbentukCO2)efluen tidak bersifat asam, tidak perlunetralisasi setelah pertukaran ion
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
3. DemineralisasiDemineralisasi / deionisasi bertujuanmenghilangkan seluruh ion asing dalam airKonsep dasar: mempertukarkan kation, kemudian anion, pada rangkaian unggunpenukar ion yang tersusun seri, dengan unit degasifikasi di antara unggun-ungguntersebut untuk menghilangkan CO2 ygterbentukIngat bahwa terdapat beberapa jenis resin penukar ion: asam kuat, asam lemah, basakuat dan basa lemahDesain sistem demineralisasi adabermacam-macam, bergantung padakarakteristik air umpan dan spesifikasi efluen
A31
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
Alternatif2 sistemdemineralisasi
AsamKuat
BasaLemah
• Penggunaan: jika kadar silika & CO2 efluen tdkkritis
• Karakteristik efluen: konduktansi 10-40 μmho, kadar silika tetap
• Karakteristik proses: harga peralatan murah, harga regeneran murah
AsamKuat
BasaKuat
• Penggunaan: alkalinitas air mentah rendah, perlu penghilangan silika & CO2
• Karakteristik efluen: konduktansi <15 μmho, silika 0.02-0.10 ppm
• Karateristik proses: harga peralatan murah, biaya regeneran moderat
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
AsamKuat Degasifikasi Basa
Kuat
• Penggunaan: alkalinitas air mentah tinggi, perlu penghilangan silika & CO2
• Karakteristik efluen: konduktansi <15 μmho, silika 0.02-0.10 ppm
• Karakteristik proses: harga peralatanrendah, perlu pemompaan ulang
AsamKuat Degasifikasi Basa
LemahBasaKuat
• Penggunaan: air mentah dg kadar alkalinitas, klorida & sulfat tinggi, perlu penghilangan silika& CO2
• Karakteristik efluen: konduktansi <15 μmho, silika 0.02-0.10 ppm
• Karakteristik proses: harga peralatan tinggi, biaya regeneran paling rendah, perlupemompaan ulang
Dep.Teknik Kimia ITB / TK-2206 Sist.Utilitas I
AsamKuat Degasifikasi Basa
LemahBasaKuat
Asam Lemah
• Penggunaan: air mentah dg kadar kesadahan, alkalinitas, klorida & sulfate tinggi, perlupenghilangan silika & CO2
• Karakteristik efluen: konduktansi <15 μmho, silika0.02-0.10 ppm
• Karakteristik proses: harga peralatan tinggi, biayaregeneran paling rendah, perlu pemompaan ulang
AsamKuat
BasaKuat
AsamKuat
• Penggunaan: air mentah dg kadar Na tinggi, modifikasi thd sistem 2-unggun yg telah ada, perlukadar Na rendah dlm efluen
• Karakteristik efluen:konduktansi <10 μmho, silika 0.02-0.05 ppm
• Karakteristik proses: mudah utk memodifikasi sistem, bahaya kebocoran efluen asam atau berkadar anion tinggi