III.3 Jenis Koagulan/Flokulan pembantu ( Coagulant/Flocculant aids )

Polimer biasanya merupakan jenis koagulan/flokulan pembantu yang banyak digunakan.

Flokulan polimer adalah zat yang bisa terlarut dalam air dengan berat molekul relatif (Mr) antara 1000 – 5.000.000 gr/mol dalam proses komersil sering kali sampai 1.000.000 gr/mol yang berbentuk pola kecil dinamik dengan ukuran beberapa ratus nanometer.

Jika mekanisme flokulasi didominasi oleh jembatan polimer, efisiensi flokulasi biasa akan bertambah dengan penambahan berat molekul. Pemanfaatan senyawa molekular yang sangat besar akan menaikkan berat molekul dan akan menurunkan sifat pelarutan.

Bahan kimia polimer sering dipakai sebagai koagulan/flokulan pembantu dalam proses flokulasi di IPA, polimer berfungsi membantu membentuk makroflok yang akan menahan abrasi setelah terjadi destabilisasi dan pembentukan mikroflok disebabkan oleh koagulan.

Adsorpsi koagulan pembantu pada mikroflok penting, supaya makroflok dapat terbentuk. Hal ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik batas permukaan antara molekul dan hal ini sangat tergantung pada komposisi air. Sesuai dengan muatan elektrostatik dalam larutan air, koagulan/flokulan pembantu dikelompokkan menjadi “non ionogen, anion aktif dan kation aktif “ .

Selain itu juga bisa dikelompokkan dari komposisi kimiawi terutama dari densitas muatan elektrostatik permukaan atas (status modifikasi ko-polimer, lihat struktur formula a) dan berat molekul (molekular medium, tinggi dan sangat tinggi).

Pada masa yang lalu, koagulan pembantu berasal dari proses alami misalnya lumpur dan gel, sekarang ini hanya ada beberapa struktur dasar monomer untuk koagulan/flokulan pembantu, kelompok/grup yang paling penting berasal dari polimerisasi akrilamida.

III.3.1 Poli Akrilamida

Poliakril amida adalah polimer dari akril amida. Definisi ini juga mencakup ko-polimer dari akrilamida atau asam akrilat (acryl acid), sejauh perbandingan akril amida lebih besar dari asam akrilat. Poliakril amida adalah koagulan/ flokulan pembantu sintetik.

Ada perbedaan diantara beberapa macam poli akril amida yaitu dalam ukuran molekul (berat molekul relatif) maupun sifat/karakter daya elektrik di permukaan atau kerapatan muatan elektrik diatas permukaan.

Poliakril amida merupakan ion ionogen, ada kelompok amida (lihat struktur formula) yang mempunyai fungsi hidrofil. Dengan derifatisasi misalnya kopolimerisasi bisa didapat senyawa anion aktif maupun kation aktif dengan batas muatan elektrostatik yang berbeda. Aktifitas kationik didapat dari penguraian Nitrogen sebagai gugus amino basa (gugus primer, sekunder, tersier, lihat struktur formula) atau gugus amino transier.

Aktifitas anionik seringkali berdasarkan gugus karboksilat (lihat struktur formula). Untuk proses air minum kelompok koagulan/flokulan pembantu harus diperhatikan dengan khusus, yaitu yang mempunyai konsentrasi monomer yang sangat kecil supaya dengan dosis yang seringkali digunakan pada sistem pengolahan air, tidak ada konsentrasi monomer yang berbahaya terhadap kesehatan.

Tabel III.3.1. Koagulan/Flokulan Pembantu

Koagulan/Flokulan Pembantu

a. Kopolimer dari akrilamida dan N,N−dimetil amino propilen akrilat

Sifat muatan elektrostatik : Ionik

Sifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatan elektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH, membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisa

Koagulan/Flokulan Pembantu

b. Poli (Natriumakrilat)

Sifat muatan elektrostatik : Anionik

Sifat : Polimer yang paling penting anionik dan segmen linier dalam kopolimer dengan akril amida dan anionik

Koagulan/Flokulan Pembantu

c. Poli akrilamida

Sifat muatan elektrostatik : Non ionogen

Sifat : Molekul yang sangat panjang dan linier yang dikenal sebagai flokulan pembantu yang ionogen.

Zat polimer itu sangat cocok berdasarkan struktur kimia untuk membantu dalam proses flokulasi dan untuk mempengaruhi sifat flok.

Pembubuhan Koagulan/flokulan pembantu dilakukan setelah pembubuhan koagulan.

III.3.2 Produk dari Lumpur

Produk dari lumpur yang dimaksud adalah semua produk yang diproduksi dari lumpur alami, dan bersifat sebagai ion.

III.4 Zat Kimia Pendukung

Bahan kimia pendukung lainnya yang dimaksud adalah zat kimia yang digunakan untuk membantu berlangsungnya proses koagulasi-flokulasi. Zat ini biasanya ditambahkan sebelum proses koagulasi dilakukan. Zat ini ditambahkan dan berfungsi :

– Untuk penetapan pH

– Sebagai zat pemberat

– Sebagai Oksidator

– Sebagai adsorben

– Elektrolit

III.4.1 Untuk penetapan pH

Penetapan pH yang dimaksud adalah penetapan pH optimum untuk koagulasi, ditetapkan untuk memenuhi persyaratan pH berada pada jangkauan yang disyaratkan untuk setiap jenis koagulan yang digunakan.

Zat kimia yang digunakan untuk penetapan pH pada pengolahan air adalah :

– Untuk menaikan pH  Kapur : CaO, Ca(OH)2

– Soda abu (Sodium bikarbonat) : Na2CO3

– Soda api (Sodium hidroksida) : NaOH

– Untuk menurunkan pH  Asam sulfat : H2SO4 , CO2

III.4.2 Sebagai zat Pemberat ( Weighing agent)

Biasa digunakan pada pengolahan air dimana kekeruhan air relatip rendah juga pada pengolahan air berwarna. Zat ini ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi proses koagulasi – flokulasi. Dengan adanya partikel-partikel suspensi yang ditambahkan, akan terjadi tumbukan antar partikel, sehingga terjadi aglomerasi antar partikel. Disamping tumbukan antar partikel zat ini juga dapat meningkatkan daya adsorpsi partikel/flok terdestabilisasi.

Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel – partikel untuk tumbukan pada pembentukan/pertumbuhan flok (membantu proses flokulasi). Zat ini biasanya digunakan untuk mengolah air berwarna alami, karena sifat air yang relatif jernih, jadi dengan kata lain zat ini ditambahkan untuk menaikkan kekeruhan air. Flok yang diproduksi dari air berwarna tinggi dengan menggunakan koagulan garam besi atau alumunium, ternyata terlalu ringan untuk siap diendapkan. Penambahan zat pemberat, yang mempunyai specific gravity (berat jenis) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan cepat.

Bahan/zat pemberat yang biasa digunakan adalah :

– Tanah liat (clay)  pada prakteknya, diketahui bahwa banyaknya tanah liat antara 10 – 50 mg/l dapat menghasilkan flok yang baik dan cepat mengendap, berpegnaruh pada perbaikan penghilangan warna, dan memperbesar jangkauan pH yang diinginkan untuk koagulasi. Dosis yang tepat yang diberikan pada air harus ditentukan dengan ujicoba yang tepat (jar test).

– Lumpur/tanah  biasanya digunakan lumpur sungai, atau tanah dari pinggir sungai dimana air baku diambil ( sungai sebagai sumber air baku ).

– Bentonit sering digunakan dalam pengolahan air yang mengandung warna tinggi dan kekeruhan rendah.

– Karbon aktif  selain sebagai adsoeben juga bertindak sebagai zat pemberat, jadi pemakaian karbon aktif bubuk mempunyai dua fungsi, yaitu penyerap warna dan sebagai pemberat. Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat ini digunakan pada pengolahan air berwarna disamping untuk mengadsorpsi warna juga dapat menambah partikel-partikel suspensi untuk tumbukan antar partikel.

III.4.3 Sebagai Oksidan

Dalam hal ini oksidan diperlukan pada air baku sebelum diolah dengan tujuan mengoksidasi senyawa-senyawa yang mengganggu kelangsungan proses koagulasi – flokulasi, seperti zat organik (senyawa pembentuk warna alami/zat humus), besi dan mangan terlarut dan lain-lain. Senyawa-senyawa tersebut harus dikonversikan menjadi bentuk yang tidak mengganggu terhadap koagulasi/flokulasi.

Zat sebagai Oksidator yang biasa digunakan pada pengolahan air adalah :

– Klor / Senyawa klor  untuk mengoksidasi besi, mangan, zat organik, tetapi dalam kasus zat organik alami pemakaian klor/senyawa klor harus dibatasi dengan pertimbangan pada pembentukan THMs (Tri halo metan) yang bersifat karsinogenik.

– Ozon (O3)  digunakan untuk kasus yang sama dengan penggunaan klor/senyawa klor, hanya pemakaian O3 relatif aman bila dibandingkan dengan pemakaian klor/senyawa klor.

III.4.4 Sebagai Adsorben (Penyerap)

Karbon aktif zat yang paling banyak digunakan sebagai adsorben, terutama dalam kasus penghilangan zat organik yang terkandung dalam air baku, dimana zat organik ini akan mengganggu proses koagulasi, karena dapat mengurangi efisiensi kerja koagulan. Zat ini biasa ditambahkan pada air baku sebelum proses koagulasi dengan waktu kontak yang cukup antara air dengan karbon aktip.

Disamping sebagai penghilang zat organik, karbon aktif juga dapat menghilangkan warna dengan cara adsorpsi.

Disamping karbon aktif, zat lain sebagai adsorben seperti yang tergolong sebagai zat pemberat.

III.4.5 Elektrolit

Jika ada koloid dengan muatan permukaan yang sama dan zat suspensi ditambah dengan elektrolit (anion atau kation) dari garam yang terdisosiasi/terurai (larutan koagulan), kemungkinan akan terjadi akselerasi masing-masing partikel.

Efek itu disebut “indeferen” (tidak spesifik), karena elektrolit hanya menyediakan ion dengan muatan yang berlawanan atau ion dengan muatan yang sama. Jika ada ion dengan muatan yang berlawanan, akan mengakibatkan terjadi gaya tolak menolak antar partikel (double layer compression).

Elektrolit dengan muatan berlawanan ditambahkan ke dalam suspensi, dapat berpengaruh langsung terhadap muatan dibatas kelompok partikel, jika terjadi adsorpsi partikel langsung di permukaan, akan terjadi penurunan muatan listrik atau netralisasi muatan listrik. Jika hal ini terjadi, disebut sebagai ion bermuatan berlawanan yang ditentukan oleh potensial muatannya dan koagulasi dengan mekanisme tersebut, disebut “koagulasi adsorpsi”.

@_pararaja

*Arifin. 2007 ; “Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol, Tangerang”, Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.