Pengolahan Internal Air Boiler Dengan Penambahan Asam Sulfat (H2SO4) 98% dan Kaustik Soda (NaOH) Di PTPN III Pabrik Kelapa Sawit Rambutan Tebing Tinggi

PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT (H2SO4) 98% dan KAUSTIK SODA (NaOH)

DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

KARYA ILMIAH

DEPI FITRI SIMANJUNTAK 072409006

PROGRAM DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT (H2SO4) 98% dan KAUSTIK SODA (NaOH)

DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

DEPI FITRI SIMANJUNTAK 072409006

PROGRAM DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

PERSETUJUAN

Judul : PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER

DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT H2SO4 98% dan KAUSTIK SODA (NaOH) DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

Kategori : KARYA ILMIAH

NAMA : DEPI FITRI SIMANJUNTAK

Nomor Induk Mahasiswa : 072409006

Program studi : DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Diluluskan di Medan, Juni 2010 Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU

Ketua, Pembimbing

Dr. Rumondang Bulan Nst , MS Dra. Saur Lumban Raja, M.Si Nip.195408301985032001 Nip. 195506231986012001

PERNYATAAN

PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT (H2SO4) 98% dan KAUSTIK SODA (NaOH)

DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

KARYA ILMIAH

Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2010

DEPI FITRI SIMNAJUNTAK 072409006

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah ini.

Karya ilmiah ini adalah membahas mengenai pengolahan air baku khususnya Perlakuan Internal Air Boiler, yang dilakukan pada PT.Perkebunan Nusantara III Pabrik Kelapa Sawit Rambutan Tebing Tinggi. Karya ilmiah ini merupakan syarat untuk melengkapi gelar Ahli Madya pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Jurusan Kimia industri D3 Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesarnya kepada:

1. Ibu Saur Lumban Raja, M.Si sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu beliau guna memberikan bimbingan, arahan dan kritikan yang berguna bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.

2. Bapak Prof. DR. Eddy Marlianto, M.Sc Selaku Dekan FMIPA USU Medan.

3. Ibu Dr.Rumondang Bulan Nst, MS. Selaku ketua Departemen Kimia FMIPA USU.

4. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil selaku Ketua Jurusan Kimia Industri D3 FMIPA Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak/ Ibu Staff Pengajar khususnya program studi Kimia Industri FMIPA-USU yang telah banyak membimbing penulis selama mengikuti perkuliahan.

7. Ayahanda dan Ibunda tercinta, B.Simanjuntak dan R. Siagian yang telah memberikan doa, harapan, nasehat, motivasi, kasih sayang dan sekaligus sahabat terbaik yang penulis miliki.

8. Erna Afri Ningsih Simanjuntak, S.Si, Novalia Simanjuntak, Resto Trio Simanjuntak, David Simanjuntak, Samuel Simanjuntak (Almarhum) yang tetap hidup di hati penulis. Penulis ucapkan terima kasih atas dukungan, semangat, dorongan dan kerja samanya kepada penulis.

9. Sahabat terbaik penulis Nova Dana yang selalu setia membantu penulis. 10.Sahabat-sahabat penulis Kimia Industri angkatan 2007 yang selalu

memeberikan masukan kepada penulis

11. Keluarga Besar M.Manurung, yang telah menyediakan tempat tinggal pada penulis selama penulis melakukan praktek kerja lapangan.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan karya ilmiah ini, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan karya ilmiah ini pada saat yang akan datang.

Akhir kata penulis berharap semoga karya ilmiah dapat bermanfaat terutama bagi semua mahasiswa dan para pembaca pada umumnya dan khususnya pada penulis.

Medan, Juni 2010 Penulis

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian terhadap pengolahan internal air boiler dengan penambahan bahan kimia yaitu: H2SO4 98% pada tangki kation dan NaOH pada

tangki anion. Dari hasil penelitian pada air boiler, air umpan, air dari tangki kation dan air dari tangki anoin, maka diperoleh harga pH, Total Dissolved Solids (TDS), Phenolphtalein Alkaliniti, Metil Alkaliniti, Total Alkaliniti, Sulfit, Klorida, Total kesadahan, kesadahan, masih sesuai dengan persyaratan air boiler yang digunakan DI PTPN III RAMBUTAN TEBING TINGGI.

THE TREATMENT OF WATER DOMESTIC BOILER WITH

ADDITIONAL SULFATE ACID (H

2

SO

4

) 98% AND SODIUM

HIDROXIDE (NaOH) IN PTPN III RAMBUTAN TEBING

TINGGI

ABSTRACT

Have been do observation to treatment of water domestic boiler with additional material of chemistry that is: H2SO4 98 % in tank cation and NaOH in tank anion.

From result of observation, so geted, pH value, Total Dissolved Solid (TDS), Phenolphtalein Alkalinity, Methyl Alkalinity, Total Alkalinity, Sulfite, Chloride, Total Hardness, Hardness, has appropriate with prerequirement water of boiler wich used in PTPN III RAMBUTAN TEBING TINGGI.

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR ISTILAH viii

DAFTAR LAMPIRAN ix

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 2

13 Tujuan 3

1.4 Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Sumber Air 4

2.2 Beberapa Parameter Kualitas Air 5

1.Parameter Fisik Air 5

2 Parameter Kimia Air 7

2.3 Mutu Air 10

2.4 Pemurnian Air 11

2.5 Demineralisasi 11

2.6.1 Penukar Kation 13

2.6.2 Penukar Anion 15

2.7. Pengolahan Air Umpan Ketel Dengan Penambahan 17 Bahan-bahan Kimia

2.8 Pengaktifan Resin 17

2.8.1 Regenerasi Resin Penukar Kation 19 2.8.2 Regenerasi Resin Penukar Anion 19

BAB 3 BAHAN DAN METODE 22

3.1 Alat dan Bahan 22

3.1.1 Alat-alat 23

3.1.2 Bahan-bahan 22

3.2 Prosedur Percobaan 23

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 26

4.1 Hasil 26

4.1.1 Data 26

4.2 Pembahasan 27

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 28

5.1 Kesimpulan 28

5.2 Saran 29

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 Kesadahan Air 8

Tabel 2 Konsentrasi Silika Pada Air Boiler 10

Tabel 3 Operasi dan Proses Satuan Serta Penerapannya Dalam 17 Pemurnian Air.

Tabel 4 Kondisi Operasi Kation 21

PERSETUJUAN

Judul : PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER

DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT (H2SO4) dan KAUSTIK SODA (NaOH) DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

Kategori : KARYA ILMIAH

NAMA : DEPI FITRI SIMANJUNTAK

Nomor Induk Mahasiswa : 072409006

Program Studi : DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM ( FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juni 2010 Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU

Ketua, Pembimbing

Dr. Rumondang Bulan Nst , MS Dra. Saur Lumban Raja, M.Si Nip.19540830198503200 Nip. 195506231986011002

PERSETUJUAN

Judul : PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER

DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT (H2SO4) 98% dan KAUSTIK SODA (NaOH) DI

PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

Kategori : KARYA ILMIAH

Nama : DEPI FITRI SIMANJUNTAK

Nomor Induk Mahasiswa : 072409006

Program Studi : DIPLOMA 3 KIMIA INDUSTRI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Disetujui di Medan, mei 2010

Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Pembimbing

Ketua

DR. Rumondang Bulan Nst, MS Dra. Saur Lumban Raja, M. Si

PERNYATAAN

PENGOLAHAN INTERNAL AIR BOILER DENGAN PENAMBAHAN ASAM SULFAT (H2SO4) 98% dan KAUSTIK SODA (NaOH)

DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI

KARYA ILMIAH

Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2010

DEPI FITRI SIMNAJUNTAK 072409006

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah ini.

Karya ilmiah ini adalah membahas mengenai pengolahan air baku khususnya Perlakuan Internal Air Boiler, yang dilakukan pada PT.Perkebunan Nusantara III Pabrik Kelapa Sawit Rambutan Tebing Tinggi. Karya ilmiah ini merupakan syarat untuk melengkapi gelar Ahli Madya pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Jurusan Kimia industri D3 Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesarnya kepada:

11.Ibu Saur Lumban Raja, M.Si sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu beliau guna memberikan bimbingan, arahan dan kritikan yang berguna bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.

12.Bapak Prof. DR. Eddy Marlianto, M.Sc Selaku Dekan FMIPA USU Medan.

13.Ibu Dr.Rumondang Bulan Nst, MS. Selaku ketua Departemen Kimia FMIPA USU.

14.Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil selaku Ketua Jurusan Kimia Industri D3 FMIPA Universitas Sumatera Utara.

16.Bapak/ Ibu Staff Pengajar khususnya program studi Kimia Industri FMIPA-USU yang telah banyak membimbing penulis selama mengikuti perkuliahan.

17.Ayahanda dan Ibunda tercinta, B.Simanjuntak dan R. Siagian yang telah memberikan doa, harapan, nasehat, motivasi, kasih sayang dan sekaligus sahabat terbaik yang penulis miliki.

18.Erna Afri Ningsih Simanjuntak, S.Si, Novalia Simanjuntak, Resto Trio Simanjuntak, David Simanjuntak, Samuel Simanjuntak (Almarhum) yang tetap hidup di hati penulis. Penulis ucapkan terima kasih atas dukungan, semangat, dorongan dan kerja samanya kepada penulis.

19.Sahabat terbaik penulis Nova Dana yang selalu setia membantu penulis. 20.Sahabat-sahabat penulis Kimia Industri angkatan 2007 yang selalu

memeberikan masukan kepada penulis

11. Keluarga Besar M.Manurung, yang telah menyediakan tempat tinggal pada penulis selama penulis melakukan praktek kerja lapangan.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan karya ilmiah ini, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan karya ilmiah ini pada saat yang akan datang.

Akhir kata penulis berharap semoga karya ilmiah dapat bermanfaat terutama bagi semua mahasiswa dan para pembaca pada umumnya dan khususnya pada penulis.

Medan, Juni 2010

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian terhadap pengolahan internal air boiler dengan penambahan bahan kimia yaitu: H2SO4 98% pada tangki kation dan NaOH pada

tangki anion. Dari hasil penelitian pada air boiler, air umpan, air dari tangki kation dan air dari tangki anoin, maka diperoleh harga pH, Total Dissolved Solids (TDS), Phenolphtalein Alkaliniti, Metil Alkaliniti, Total Alkaliniti, Sulfit, Klorida, Total kesadahan, kesadahan, masih sesuai dengan persyaratan air boiler yang digunakan DI PTPN III RAMBUTAN TEBING TINGGI.

THE TREATMENT OF WATER DOMESTIC BOILER WITH

ADDITIONAL SULFATE ACID (H

2

SO

4

) 98% AND SODIUM

HIDROXIDE (NaOH) IN PTPN III RAMBUTAN TEBING

TINGGI

ABSTRACT

Have done research about treatment of water domestic boiler with additional material of chemistry that is: H2SO4 98 % in tank cation and NaOH in tank anion. From result

of observation, so geted, pH value, Total Dissolved Solid (TDS), Phenolphtalein Alkalinity, Methyl Alkalinity, Total Alkalinity, Sulfite, Chloride, Total Hardness, Hardness, has appropriate with prerequirement water of boiler wich used in PTPN III RAMBUTAN TEBING TINGGI.

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL x

DAFTAR ISTILAH xi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 2

13 Tujuan 3

1.4 Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Sumber Air 4

2.2 Beberapa Parameter Kualitas Air 5

1.Parameter Fisik Air 5

2 Parameter Kimia Air 7

2.3 Mutu Air 10

2.4 Pemurnian Air 11

2.5 Demineralisasi 11

2.6 Penukar Ion 13

2.6.2 Penukar Anion 15 2.7. Pengolahan Air Umpan Ketel Dengan Penambahan 17 Bahan-bahan Kimia

2.8 Pengaktifan Resin 17

2.8.1 Regenerasi Resin Penukar Kation 19 2.8.2 Regenerasi Resin Penukar Anion 19

BAB 3 BAHAN DAN METODE 22

3.1 Alat dan Bahan 22

3.1.1 Alat-alat 23

3.1.2 Bahan-bahan 22

3.2 Prosedur Percobaan 23

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 26

4.1 Hasil 26

4.1.1 Data 26

4.2 Pembahasan 27

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 28

5.1 Kesimpulan 28

5.2 Saran 29

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Persyaratan Air Boiler Bagan Aliran Air

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 Kesadahan Air 8

Tabel 2 Konsentrasi Silika Pada Air Boiler 10

Tabel 3 Operasi dan Proses Satuan Serta Penerapannya Dalam 17 Pemurnian Air.

Tabel 4 Kondisi Operasi Kation 21

DAFTAR ISTILAH

Water treatment : Pengolahan air

Akifer : Bantalan lapisan tanah, pasir, kerikil atau batuan yang dapat digunakan

Demineralisasi : Penghilangan mineral-mineral dalam air Fast rinse : Pembilasan resin secara cepat

Slow rinse : Pembilasan resin secara perlahan-lahan Desalinisasi : Penyingkiran garam dalam air

Mobilitas : Kemampuan untuk bergerak atau berubah

Backwash : Menghilangkan padatan tersuspensi yang tersaring selama Operasi dan untuk merenggangkan resin

Softener water : Mengurangi mineral hardness (kalsium dan magnesium) Hardness : Kesadahan

Total hardness : Jumlah kesadahan

Total Dissolve Solid : Jumlah padatan yang tidak terlarut

Blowdown : Mengontrol jumlah padatan terlarut dan membuang kotoran Pada air boiler

Scalling : Kerak pada dinding boiler Water tower : Menara air

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian terhadap pengolahan internal air boiler dengan penambahan bahan kimia yaitu: H2SO4 98% pada tangki kation dan NaOH pada

tangki anion. Dari hasil penelitian pada air boiler, air umpan, air dari tangki kation dan air dari tangki anoin, maka diperoleh harga pH, Total Dissolved Solids (TDS), Phenolphtalein Alkaliniti, Metil Alkaliniti, Total Alkaliniti, Sulfit, Klorida, Total kesadahan, kesadahan, masih sesuai dengan persyaratan air boiler yang digunakan DI PTPN III RAMBUTAN TEBING TINGGI.

THE TREATMENT OF WATER DOMESTIC BOILER WITH

ADDITIONAL SULFATE ACID (H

2

SO

4

) 98% AND SODIUM

HIDROXIDE (NaOH) IN PTPN III RAMBUTAN TEBING

TINGGI

ABSTRACT

Have done research about treatment of water domestic boiler with additional material of chemistry that is: H2SO4 98 % in tank cation and NaOH in tank anion. From result

of observation, so geted, pH value, Total Dissolved Solid (TDS), Phenolphtalein Alkalinity, Methyl Alkalinity, Total Alkalinity, Sulfite, Chloride, Total Hardness, Hardness, has appropriate with prerequirement water of boiler wich used in PTPN III RAMBUTAN TEBING TINGGI.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pabrik kelapa sawit membutuhkan air bersih untuk pengolahan, untuk kebutuhan rumah tangga dan air umpan boiler membutuhkan kemurnian yang memenuhi persyaratan air minum. Sumber air untuk kualitas air tersebut sudah jarang dijumpai diperkebunan kelapa sawit, oleh sebab itu perlu pemurnian dan perlakuan yang menghasilkan air sesuai dengan kebutuhan. Air alam yang bersih dan murni hanya memerlukan sedikit pengawasan. Berdasarkan sumber air alam, yang selalu mengandung senyawa-senyawa kimia, maka diperlukan beberapa perlakuan sebelum digunakan di pabrik. Penggunaan air pengolahan minyak kelapa sawit memiliki persyaratan khusus yang harus menggunakan perlakuan kimia yang aman (food

grade). Kebutuhan air cukup banyak untuk pengolahan minyak kelapa sawit yaitu

mencapai 0,5-0,6 m3/ ton TBS, sedangkan untuk uap dibutuhkan 0,6 m3/ ton TBS (Ponten M, 1996)

Pemanfaatan sumber energi yang terdapat di pabrik kelapa sawit merupakan upaya untuk menekan ongkos pengolahan. Oleh sebab itu pembangkit tenaga dilakukan dengan menggunakan tenaga uap dengan bantuan boiler. Air umpan boiler perlu dilakukan perlakuan untuk menyakinkan bahwa air itu nyata sebagai sumber uap yang ekonomis dan sifat kerja boiler yang peka terhadap kualitas air yang dihasilkan oleh demineraliser, terutama kualitas air yang jelek.

Penjernihan air dapat dilakukan dengan proses koagulasi memakai larutan alum dan soda ash berkisar 5%, dan proses flokulasi dengan menggunakan polimer , yang dilanjutkan dengan proses penyaringan atau filtration yang memakai pasir kuarsa yang fungsinya untuk menyaring padatan tersuspensi dan untuk menghilangkan padatan tersuspensi yang terakumulasi selama penyaringan.Yang dilanjutkan dengan proses demineralisasi yang berfungsi untuk menghilangkan mineral dari air. Kemudian dibagi untuk berbagai keperluan, yaitu untuk air umpan ketel, air untuk pengolahan dan pencucian, dan untuk keperluan rumah tangga. Untuk yang terakhir ini perlu ditambahkan kaporit. Sedangkan air umpan ketel masih perlu tambahan perlakuan pemurnian agar memenuhi syarat sebagai air umpan ketel, terutama pengurangan kadar kesadahan dan kadar silika. Dan penukar ion (ion

exchanger) untuk mencegah pengendapan lapisan kerak pipa ketel lapisan kerak

tersebut akan menghambat penghantaran panas, selain mengurangi efisiensi pemanasan juga menyebabkan pemanasan lanjut yang membuat dinding pipa mengembang dan akhirnya pecah (Linsley, K.Ray, 1986).

1.2 Permasalahan

Boiler untuk memproduksi steam yang diperlukan dalam pengolahan kelapa sawit di Pabrik Kelapa Sawit membutuhkan air umpan dengan persyaratan tertentu. Air umpan yang tidak memenuhi persyaratan dapat menimbulkan masalah selama pengoperasian boiler. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan air terlebih dahulu sebelum diumpankan kedalam boiler. Permasalahan seperti pembentukan kerak atau deposit, korosi akibat oksigen yang terlarut di air yang tidak memenuhi persyaratan yang

ditetapkan. Dan permasalahan lain yaitu cara penggunaan dan injeksi bahan kimia pada perlakuan internal boiler, dan besarnya kadar yang diperlukan untuk memperoleh hasil yang memuaskan.

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui pengolahan air sungai sebelum masuk ke dalam boiler dan sesudah berada di dalam boiler dan mengetahui kadar yang dipakai dengan mengukur beberapa parameter.

2. Untuk mengetahui tahap-tahap yang dilakukan pada proses pencucian kembali

(backwash) yang bertujuan untuk mencuci resin yang telah jenuh pada tangki

anion dan tangki kation.

1.4 Manfaat

Dengan pengendalian kualitas air umpan yang baik, dapat mengurangi kerusakan pada boiler dan menghasilkan kualitas steam yang baik.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sumber Air

Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan ketel diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis ini dipengaruhi oleh kandungan asam mata air tersebut.

Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh penduduk atau industri, oleh sebab itu perlakuan pemurnian air harus dilakukan. Perlu dilakukan “ water treatment” untuk menghasilkan air yang sesuai untuk pengolahan dan air umpan air boiler yang reliable dan ekonomis. Pengertian reliable ialah mudah melakukan operasi secara berkelanjutan selama dibutuhkan. Dan ini merupakan usaha-usaha menghindarkan kerusakan-kerusakan terutama pada korosi pipa dan sebagainya ( Ponten M, 1996).

2.2 Beberapa Parameter Kualitas Air

1. Parameter Fisik Air

a. Bahan Padatan Kekeruhan

Bahan padat keseluruhan ditetapkan dengan menguapkan suatu sampel air dan menimbang sisanya yang telah kering. Bahan padatan terapung didapat dengan menyaring suatu sampel air. Perbedaan antara bahan padat keseluruhan dan bahan padat terapung merupakan bahan padat terlarut. Tergantung pada ukuran saringan kertas yang dipergunakan, sebagian bahan koloidal akan juga dihitung sebagai bahan padat terapung. Informasi tentang bahan padat keseluruhan digunakan untuk perencanaan sarana-sarana pengolahan air. Konsentrasi bahan padat terlarut keseluruhan, bersama-sama dengan suatu analisis kimiawi terperinci, dipergunakan untuk menguji kecocokan berbagai sumber air untuk berbagai pemanfaatan, misalnya industri dan pertanian.

b Kekeruhan

Kekeruhan mengurangi kejernihan air dan diakibatkan oleh pencemar-pencemar yang terbagi halus, dari manapun asalnya, yang ada didalam air. Kekeruhan biasanya disebabkan oleh lempung, partikel-partikel tanah dan pencemar-pencemar koloidal lainnya. Tingkat kekeruhan tergantung pada kehalusan partikel-partikel dan konsentrasinya. Diwaktu yang lalu, standart untuk perbandingan adalah turbidimeter Jackson. Dengan alat ini kekeruhan ditetapkan sebagai ukuran kedalaman air yang dibutuhkan untuk menghilangnya bayangan cahaya lilin. Sekarang, kekeruhan diukur dengan suatu tubidimeter yang mengukur gangguan lintasan cahaya melalui suatu contoh air. Air permukaan yang mengalami kenaikan tingkat kekeruhan yang besar

setelah terjadinya hujan sering disebut sebagai” air yang mengkilat”. Air semacam ini lebih sulit untuk diolah daripada air yang tingkat kekeruhannya hampir-hampir tetap. c. Warna

Air kadang-kadang mengandung warna yang banyak yang diakibatkan oleh jenis-jenis tertentu dari bahan organik yang terlarut dan koloidal yang terbilas dari tanah atau tumbuh-tumbuhan yang membusuk. Warna adalah suatu sampel tentang warna organik yang koloidal. Warna yang sebenarnya terjadi karena pencemar terlarut. Limbah-limbah dari kegiatan industri sering menjadi sebab dari adanya warna didalam air. Intensitas warna diukur dengan perbandingan visual dari sampel air yang bersangkutan dengan tabung-tabung Nessler, yaitu tabung-tabung gelas yang berisi intensitas warna standar yang berbeda.

d. Rasa dan Bau

Rasa dan bau pada air disebabkan oleh adanya bahan organik yang membusuk atau bahan kimia yang mudah menguap. Pengukurannya dengan melarutkan sampel air yang bersangkutan hingga rasa dan baunya tak dapat lagi ditemukan dengan pengujian oleh manusia. Air minum secara praktis harus bebas dari warna, rasa dan bau.

e. Suhu

Suhu air merupakan hal yang penting sehingga dikaitkan dengan tujuan penggunaan, pengolahan untuk membuang bahan-bahan pencemar serta pengangkutannya suhu tergantung pada sumber airnya. Suhu air tanah akan bervariasi menurut kedalaman dan ciri-ciri akifer yang menjadi sumber air itu. Suhu air permukaan yang disadap dari suatu waduk yang dalam bervariasi juga menurut kedalamannya (Linsley, K.Ray, 1986).

f. Daya hantar listrik

Daya hantar listrik adalah kemampuan air untuk mengalirkan arus listrik dan kemampuan tercermin dari kadar padatan total dalam air dan suhu pada saat pengukuran. Konduktivitas arus listrik mengalirkan arusnya tergantung pada mobilitas ion dan kadar yang terlarut. Senyawa anorganik merupakan konduktor kuat dibandingkan dengan senyawa organik. Pengukuran daya hantar listrik ini untuk melihat keseimbangan kimiawi dalam air dan pengaruhnya terhadap kehidupan biota. ( Agusnar, H, 2008).

2. Parameter Kimia Air

a. Derajat keasaman (pH) air

Sebagai pengukur sifat keasaman atau kebasaan air diambil nilai pH yang didefinisikan sebagai logaritma dari pulang baliknya konsentrasi ion hidrogen dalam mol per liter dari tiap-tiap jenis. Dengan demikian, pH dari air netral adalah 7. Air yang pH-nya kurang dari 7, sifat asam, sedangkan yang pH-nya lebih dari itu, bersifat basa. Nilai pH air biasanya didapat dengan suatu pontensiometer yang mengukur potensial listrik yang dibangkitkan oleh ion-ion H+ atau dengan bahan celup penunjuk warna, misalnya metil orange atau phenolphtalein (Linsley, K.Ray, 1986).

b. Kesadahan

Kesadahan digunakan untuk menunjukkan kandungan garam kalsium dan magnesium yang terlarut, dinyatakan sebagai ekuivalen ( setara) kalsium karbonat, kesadahan air dapat dibagi atas dua kelompok: karbonat dan nonkarbonat, atau kesadahan sementara (temporary) dan kesadahan permanen (kekal) . Tingkat kesadahan sementara biasanya dapat diturunkan dengan pemanasan, untuk

menurunkan kesadahan permanen disebabkan oleh sulfat dan klorida kalsium dan magnesium. Unsur-unsur kesadahan (seperti Mg, Ca dan lain-lain) menyebabkan erosi pada sudu-sudu turbin. Dengan demikian diperlukan proses pelunakan air, yaitu demineralisasi dan softener untuk menghilangkan unsur-unsur perusak tersebut.

( Iyung Pahan, 2008).

Tabel 1 Kesadahan air

Kelas 1 2 3 4

Kesadahan,mg/lt Derajat kesadahan 0-55 Lunak 56-100 Sedikit lunak 101-200 Moderat sadah 201-500 Sangat sadah (Suripin, 2001) c .Alkalinitas

Tinggi rendahnya alkalinitas air ditentukan oleh senyawa karbonat, garam hidroksida, kalium, magnesium, dan natrium dalam air. Semakin tinggi kesadahan suatu air semakin sulit air membuih. Penggunaan air untuk ketel selalu diupayakan air yang mempunyai kesadahan rendah karena zat tersebut dalam konsentrasi tinggi menimbulkan terjadinya kerak pada dinding dalam ketel maupun pada pipa pendingin.

d. Klorida

Klorida banyak dijumpai dalam pabrik industri kaustik soda. Bahan ini berasal dari proses elektrolisa, penjernihan garam dan lain-lain. Klorida merupakan zat terlarut dan tidak mudah menyerap. Sebagai klor bebas berfungsi desinfetans, tapi dalam bentuk ion yang bersenyawa dengan ion natrium menyebabkan air menjadi asin dan merusak pipa-pipa instalasi.

e. Sulfit

Sulfat dalam jumlah besar akan menaikkan keasaman air. Ion sulfat dapat terjadi secara proses alamiah. Sulfur dioksida dibutuhkan pada sintesa. Pada industri kaustik soda ion sulfat terdapat sewaktu pemurnian garam. Ion sulfat oleh bakteri direduksi menjadi sulfida pada kondisi anaerob dan selanjutnya sulfida diubah menjadi hidrogen sulfida. Dalam suasana anaerob hidrogen sulfida teroksidasi secara bakteriologis menjadi sulfida. Dalam bentuk H2S bersifat racun dan berbau busuk.

Pada proses digester lumpur H2S yang bercampur dengan metana CH4 dan CO2 akan

bersifat korosif (Agusnar,H.2008). f. Total Dissolved Solid (TDS)

Total dissolved Solid ialah jumlah keseluruhan zat yang larut dalam air, yang

dimasukkan dalam kelompok ini ialah mineral dan garam-garam yang terlarut dalam air, zat tersebut berbentuk koloid (Ponten.M, 1986).

g. Silika

Konsentrasi silika yang diijinkan pada operasi air boiler tekanannya bermacam- macam, ditunjukkan pada tabel 2. Reduksi silika tidak selalu penting, khususnya saat kosongnya kondensat turbin. Rendahnya konsentrasi pada silika kadang-kadang menghasilkan lumpur, yang lengket pada boiler dengan tekanan rendah perlakuannya menggunakan posfat.

Tabel 2 Konsentrasi Silika Pada Air Boiler

Konsentrasi Silika mg/L

Tekanan lb/in2 gage Rekomendasi Diperoleh

0-300 150 150

301-450 90 90

451-600 40 55

601-750 30 35

751-900 20 20

901-1000 8 15

(Frank N, 2006)

2.3 Mutu Air

Dalam penilaian mutu air, pencemar didalam air biasa diklasifikasikan atas fisik, kimiawi dan biologis. Dengan demikian, bakteri yang koloidal, non-ionik dan pencemar-pencemar tak larut . Air menangkap pencemar-pencemar sejak saat pembentukannya diawan. Beberapa pencemar tidaklah berbahaya, yang lain secara estetika mungkin bersifat ofensif atau bahkan berbahaya berkenaan dengan tujuan pemakaian airnya. Untuk menetapkan mutu air atau membandingkan air satu dengan yang lainnya, diperlukan dasar penetapan mutu atau dasar perbandingan yang harus dilakukan. Biasanya, dasar dari air yang bersangkutan ( Linsley,K.Ray.1986).

Air di alam sangat jarang ditemukan dalam keadaan murni. Sekalipun air hujan, meskipun awalnya murni, telah mengalami reaksi dengan gas-gas diudara dalam perjalanan turun ke bumi dan selanjutnya terkontaminasi selama mengalir di

atas permukaan bumi dan didalam tanah. Kualitas air menyatakan tingkat kesesuaian air terhadap penggunaan tertentu (Suripin, 2001).

2.4 Pemurnian Air

Pabrik kelapa sawit membutuhkan air bersih untuk pengolahan, untuk kebutuhan rumah tangga dan air umpan boiler membutuhkan kemurnian yang memenuhi kebutuhan air minum. Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor, dan sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis ini dipengaruhi oleh lingkungan asal mata air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh penduduk atau industri, oleh sebab perlakuan pemurnian air harus dilakukan. Berdasarkan sumber air alam yang selalu mengandung senyawa-senyawa kimia, maka diperlukan beberapa perlakuan sebelum digunakan di pabrik. Air sangat dibutuhkan dalam proses pengolahan minyak sawit sebagai air pengencer, air umpan boiler dan air pencuci (Ponten M, 1996).

Untuk menyingkirkan bahan-bahan organik biasanya cukup dengan koagulasi dan filtrasi melalui pasir atau batu bara keras serta oksidasi dengan cara aerasi. Pengolahan ini sekaligus membersihkan air dari sebagian organisme

(Austin T., George, 1996).

2.5 Demineralisasi

Sistem demineralisasi sangat banyak digunakan, bukan saja untuk pengolahan air umpan ketel uap tekanan tinggi, tetapi juga untuk berbagai air proses dan air cuci. Pemilihan sistem penukar ion untuk ini bergantung pada:

(1) volume dan komposisi air mentah,

(3) biaya investasi dan operasi. Singkatnya, jika penyingkiran silika tidak diperlukan, sistem itu bisa terdiri atas unit penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa lemah, dan biasanya diikuti dengan unit degasifikasi untuk membuang, dengan cara daerasi, sebagian besar karbondioksida yang terbentuk dari bikarbonat dalam langkah pertama. Jika ada silika yang harus disingkirkan, sistemnya boleh terdiri atas unit penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa kuat, biasanya dengan unit degassifikasi diantara keduanya untuk membuang karbon dioksida sebelum unit penukar anion basa kuat. Unutk penggunaannya yang memerlukan air hasil yang berkualitas tinggi unit ini bisa diikuti lagi dengan unit “pemoles” (penguapan) kedua yang terdiri atas unit penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa kuat atau satu unit tunggal tanur yang berisi campuran penukar kation-hidrogen dan unit penukar anion basa kuat.

Proses lain yang dapat mengeluarkan semua ion dari air adalah distilasi. Pengangkutan air distilasi maupun air deionisasi harus dilakukan didalam basa tahan karat atau kaca untuk mencegah agar air murni itu tidak menyebabkan korosi pada pipa mengalir. Timah juga digunakan untuk ini, tetapi kelemahannya ialah bahwa bahan ini sangat lunak. Bahan lain yang cukup baik sebagai gantinya ialah pipa aluminium atau polivinil klorida untuk menyalurkan air “ murni”. Kadang-kadang polietilena, polipropilena, dan polikarbonat juga dipakai.

Penyingkiran garam, atau desalinisasi, biasanya diterapakan dalam proses untuk demineralisasi parsial atau total air yang berkadar garam tinggi seperti air laut (35.000) ppm garam terlarut) atau air payau. Proses pertama (penyingkiran parsial) digunakan untuk menurunkan kadar garam sampai air itu layak untuk diminim (500 ppm atau kurang) atau untuk penggunaan lain. Proses keduanya (penyingkiran menyeluruh) digunakan terutama untuk mempersiapkan air umpan ketel uap

bertekanan tinggi dan untuk penggunaan industri lainnya. Proses demineralisasi dengan pertukaran ion yang telah diuraikan terdahulu dalam bab ini tidak cocok untuk menyingkirkan garam dari air yang berkadar garam tinggi, sehingga untuk menyingkirkan garam dari air yang berkadar garam tinggi, sehingga untuk itu harus digunakan proses-proses lain. (Austin.T.George, 1996).

2.6. Penukar Ion

Ion exchanger (penukar ion) sebagai water softener merupakan fungsi umum dan

digunakan sangat luas di industri yang memerlukan soft water untuk proses dan bahan baku boiler. Air baku yang tingkat ke-sadahan-nya (hardness) tinggi karena kandungan kalsium dan magnesium harus diturunkan dengan cara menggantikannya dengan muatan ion natrium yang terdapat pada resin.

Proses pertukaran ion terus berjalan sampai tercapai kesetimbangan dan jenuh dan sesudah kondisi resin jenuh maka segera dilakukan re-generasi dengan dicuci dengan air yang mengandung garam NaCl tinggi. Soft water digunakan untuk boiler air umpan guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa saluran air baik pada sistem boiler maupun pada sistem pendingin ( Hartomo & Dofner, 1995).

2.6.1 Penukar kation

Air dari tangki penyimpanan dipompakan ketangki kation yang berisi resin penukar kation. Resin penukar kation ini bersifat asam kuat (strong acid cation) atau bersifat asam lemah (weak acid cation), bahan kimia yang dipakai untuk mengaktifkan resin adalah asam sulfat.

a. Menghilangkan atau mengurangi kesadahan (hardness) yang disebabkan oleh garam-garam kalsium dan magnesium.

b. Menghilangakan atau mengurangi zat-zat padatan terlarut (TDS).

c. Menghilangkan atau mengurangi alkalinity dari garam-garam alkali (karbonat, bikarbonat, dan asam lemah atau bersifat asam lemah hidroksida).

Didalam kation terjadi pertukaran antara ion kalsium, magnesium dengan ion-ion hidrogen sehingga garam-garam bikarbonat, sulfat, klorida, dan silika dirubah menjadi asam karbonat, asam sulfat, asam klorida, dan asam silikat yang larut dalam air.

Reaksi penukar kation

Ca++ CaX

Mg++ MgX

Fe++ + H2X FeX + 2 H+

2Na+ Na2X

2NH4+ (NH4)2X

Selanjutnya dari water tower, air dipompakan kembali untuk diproses dengan sistem demineralisasi, dengan tujuan untuk menghilangkan semua/ sebagian unsur-unsur kimiawi yang dikandung oleh air tersebut. Air yang bersal dari water tower dimasukkan ke dalam tangki kation Exchanger resin, setelah air kontak dengan resin, maka semua ikatan-ikatan unsur kimiawi dari garam alkali, seperti Ca2+, Mg2+, Fe2+, dan lain sebagainya yang dikandung oleh air, diikat dengan 1 (satu) atom Hidrogen (H+)

CaSO4 + 2 RH CaR2 +H2SO4

MgCO4 + 2 RH MgR4 + H2CO3

H2CO3 H2O + CO2

Jadi semua garam-garam bermuatan positif yang dikandung oleh air, dibebaskan didalam kation.

2.6.2 Penukar anion

Setelah dialirkan melalui kation, selanjutnya air dialirkan masuk ketangki anion yang berisi resin bersifat basah kuat (strong base anion) dan basa lemah (weak

base anion). Bahan kimia yang dipakai adalah kaustik soda, dosis pemakaian 60 g/L

resin, konsentrasi cairan NaOH watu kontak dengan resin. Fungsi penukar anion

1. Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, klorida, dan silikat yang dihasilkan oleh penukar kation.

2. Untuk menghilangkan atau mengurangi semua garam-garam mineral sehingga air yang dihasilkan tidak mengandung garam mineral lagi (Austin.T.G. 1996).

Tabel 3 Operasi dan proses satuan serta penerapannya dalam pemurnian air.

Operasi atau Proses Penerapan

Operasi satuan Penyaringan Saringan mikro Aerasi Pencampuran Flokulasi Pengendapan Filtrasi Koagulasi Disinfeksi Presipitasi Pertukaran ion Adsorpsi Oksidasi Kimia

Saringan kasar dipergunakan untuk melindungi pompa terhadap bahan-bahan mengambang

Dipergunakan untuk menyaring pencemar-pencemar halus seperti gangang, dan sebagainya.

Dipergunakan untuk menambah tau membuang gas-gas kurang atau sangat jenuh dalam kandungan air.

Dipergunakan untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas yang mungkin diperlukan untuk pengolahan.

Penciptaan gradien kecepatan dengan pencampuran yang lembut untuk meningkatkan pengumpulan partikel-partikel.

Dipergunakan untuk membuang partikel-partikel seperti lanau dan pasir atau bahan flokulasi yang terapung.

Dipergunakan untuk menyaring bahan-bahan padat sisa yang tetap berada didalam air setelah pengendapan.

Menyatakan proses penambahan bahan kimia untuk mendorong penggumpalan partikel-partikel dalam proses flokulasi.

Dipergunakan membunuh organisme-organisme patogen yang mungkin ada dalam air alamiah.

Pembuangan jenis-jenis ionik terlarut seperti kalsium dan magnesium (kesadahan) dengan menambahakan bahan-bahan kimia.

Dipergunakan untuk pembuangan selektif atau sepenuhnya ion-ion anion dan kation terlarut di dalam larutan.

Dipergunakan untuk pembuangan berbagai senyawa organik misalnya yang menyebabkan warna, rasa dan bau. Dipergunakan untuk oksidasi berbagai senyawa yang bisa didapatkan dalam air.

2.7 Pengolahan Air Umpan Ketel Denagn Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan kimia dalam proses pengolahan air umpan boiler adalah sebagai berikut:

1. Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak. Ion-ion kalsium diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (2Ca3(PO4)2.Ca(OH)2 dan

kalsium karbonat (CaCO3). Dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan dalam

bentuk MgSiO2 dan Mg(OH)2

2. Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti Lumpur, kesadahan dan besi oksida menjadi suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel. Pengaturan agar sifat lumpur tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan bermacam-macam bahan organik yang masuk golongan tannin dan lignin.

3. Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan padatan terlarut dan tersuspensi dalam air ketel pada taraf tertentu tanpa terjadi kejenuhan. 4. Menghilangkan oksigen dari air yang menyediakan alkalinitas yang cukup untuk

mencegah korosi ketel. Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air umpan meskipun sudah melewati tahap aerasi (Austin.T.G.1996).

2.8 Pengaktifan Resin (Regenerasi)

Regenerasi adalah suatu peremajaan, penginfeksian dengan kekuatan baru terhadap resin penukar ion yang telah habis saat kerjanya atau telah terbebani, telah jenuh. Regenerasi penukaran ion dapat dilakukan dengan mudah karena pertukaran ion merupakan suatu proses yang reversibel yang perlu diusahakan hanyalah agar pada regenerasi berlangsung reaksi dalam arah yang berlawanan dari pertukaran ion.

Pada umumnya senyawa yang digunakan untuk kerangka dasar resin penukar ion asam kuat dan basa kuat adalah senyawa polimer stiren divinilbenzena. Ikatan kimia pada polimer ini amat kuat sehingga tidak mudah larut dalam keasaman dan sifat basa yang tinggi dan tetap stabil pada suhu diatas 150oC.

Polimer ini dibuat dengan mereaksikan stiren dengan divinilbenzena, setelah terbentuk kerangka resin penukar ion maka akan digunakan untuk menempelnya gugus ion yang akan dipertukarkan.

Resin penukar kation dibuat dengan cara mereaksikan senyawa dasar tersebut dengan gugus ion yang dapat menghasilkan (melepaskan) ion positif. Gugus ion yang biasa dipakai pada resin penukar kation asam kuat adalah gugus sulfonat dan cara pembuatannya dengan sulfonasi polimer polistyren divinilbenzena (matrik resin).

Resin penukar ion yang direaksikan dengan gugus ion yang dapat melepaskan ion negatif diperoleh resin penukar anion. Resin penukar anion dibuat dengan matrik yang sama dengan resin penukar kation tetapi gugus ion yang dimasukkan harus bisa melepas ion negatif, misalnya –N (CH3)3+ atau gugus lain atau dengan kata lain

setelah terbentuk kopolimer stiren divinilbenzena (DVB), maka diaminasi kemudian diklorometilasikan untuk memperoleh resin penukar anion.

Material penukar ion yang utama berbentuk butiran atau granular dengan struktur dari molekul yang panjang (hasil co-polimerisasi), dengan memasukkan gugus fungsional dari asam sulfonat, ion karboksil. Senyawa ini akan bergabung dengan ion pasangan seperti Na+, OH− atau H+. Senyawa ini merupakan struktur yang porous. Senyawa ini merupakan penukar ion positif (kationik) untuk menukar ion dengan muatan elektrolit yang sama (positif) demikian sebaliknya penukar ion negatif (anionik) untuk menukar anion yang terdapat di dalam air yang diproses di dalam unit

2.8.1 Regenerasi Resin Penukar Kation

- Bahan H2SO4(p)

- Reaksi yang terjadi pada regenerasi resin penukar kation Ca + R + 2H+ H2 + R + Ca 2+

Urutan Penukar Kation : Ra2+ < Ba2+ < Sr2+ < Ni2+ < Cu2+ < Co2+ < Zn2+ < Mn2+ < UO2+ < Ag2+ < Cs+ < K+< NH4+< Na+< Li+

2.8.2 Resin Penukar anion

- Bahan: NaOH

- Reaksi yang terjadi pada regenerasi resin penukar anion R.SO4 + 2 OH- R. (OH)2 + SO42-

Urutan penukar anion:

HCrO4 <NO3 < Br- < HPO4 < CN- < NO2- < Cl- < OH- < CH3COO- < F

-Cara regenerasi adalah sebagai berikut: 1. Unit kation

a. Pencucian kembali

Pencucian kembali akan mendistribusikan kembali lapisan resin dan menghilangkan kotoran-kotoran serta resin yang pecah dari unit.

b.Regenerasi dengan larutan asam

Larutan asam (H2SO4) diinjeksikan kedalam unit kation. Sesudah melalui permukaan

resin, asam atau ion hidrogen akan menggantikan semua kation seperti ion kalsium, natrium dan magnesium.

c.Pembilasan

Bila unit beroperasi kembli, akan terdapat sejumlah kecil leakage (kelewatan ion) yang harus dibersihkan dengan melakukan pembilasan.

Tabel 4 Kondisi Operasi Kation

Operasi Larutan Waktu

Perbaikan (kearah bawah) Air umpan

Backwash (arah keatas) Air umpan 10-20 menit

Regenerasi H2SO4 98% 20-30 menit

Slow rinse (pembilasan secara lambat) Air kation 30-60menit

Fast rinse (pembilasan secara cepat) Air umpan 20-60 menit

2. Unit anion

Tahap-tahap regenerasi dalam unit anion adalah : a. Pencucian kembali

Pencucian kembali akan menghilangkan kotoran-kotoran, lumpur, dan bahan-bahan tersuspensi dari unit dan mendistribusikan kembali lapisan resin.

b. Penambahan Kaustik Soda

Larutan kaustik diinjeksikan kedalam unit anion dan akan kontak langsung dengan resin. Sesudah melalui permukaan resin, Kaustik Soda (larutan NaOH) atau ion hidroksi dan menggantikan anion-anion yang terdapat dipermukaan resin.

c. Pembilasan

Apabila unit sudah kembali beroperasi akan terdapat sejumlah kecil ion leakage, maka harus dibersihkan dengan pembilasan

Tabel 5 Kondisi Operasi anion

Operasi Larutan Waktu

Perbaikan (kearah bawah) Air dari kation

Backwash (arah keatas) Air umpan 10-20 menit

Regenerasi 2-8 % NaOH 20-30 menit

Slow rinse (pembilasan secara lambat) Air dekation 30-60menit

Fast rinse (pembilasan secara cepat) Air anion 20-60 menit

Diusahakan jangan sampai ada kelebihan H2SO4 dan NaOH masuk kedalam ketel uap

BAB 3

BAHAN DAN METODE

3.1. Alat-alat

- Tabung reaksi (pyrex)

- Pipet tetes - pH meter

- Beaker glass (pyrex)

- Erlenmeyer (pyrex)

- Gelas ukur (pyrex)

- DS meter

- Statif dan klem (pyrex)

- Buret (pyrex)

3.2. Bahan-bahan

- Larutan buffer

- Asam sulfat 0,02 N ( p.a. E’Merch)

- Reagen Silika no. 1 ( teknis)

- Reagen Silika no. 2 ( teknis)

- Reagen Silika no. 3 ( teknis)

- Aquadest

- Reagen klorida no. 1 ( teknis)

- Reagen klorida no. 2 ( teknis)

- Indikator methyl orange (p.a. E’Merch)

- Reagen hardness A ( teknis)

- Reagen hardness B ( teknis)

- Reagen hardness C-1 ( teknis)

- Reagen sulfit A ( teknis)

- Reagen sulfit B ( teknis)

- Reagen sulfit C ( teknis)

3.3. Prosedur Percobaana a. Analisa pH

- Dilihat jarum pH apakah telah menunjukkan angka 7 tepat sebagai standar. - Diangkat elektroda lalu dibilas dengan aquadest.

- Dimasukkan elektroda ke dalam sampel air yang akan dianalisa. Jarum akan menunjukkan angka yang diinginkan kemudian dibaca. - Diangkat kembali elektroda dan dibilas dengan Aquadest,

- Direndam elektroda dalam larutan pH 7 (Buffer pH solution).

b. Analisa TDS

- Dituang air yang akan dianalisa kedalam corong alat TDS.

- Ditekan tombol “On” kemudian jarum menunjukkan pada alat baca. - Dikalikan alat TDS per 10, 100, 1000 ppm.

c. Analisa Phenolphtalein-Alkalinity

- Diambil sampel air sebanyak 50 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer.

- Ditambahkan ke dalam sampel beberapa tetes indikator phenolphtalein hingga air berwarna merah rose.

d. Analisa Methyl-Alkalinity

- Ditambahkan beberapa tetes indikator methyl orange kedalam sampel air dari analisa

phenophtalein-Alkalinity sampai berwarna orange.

- Dititrasi sampel dengan larutan H2SO4 0,02 N hingga warna berubah menjadi orange

kemerah-merahan.

e. Analisa Total Hardness

- Diisi tabung reaksi dengan sampel air 20 ml

- Dimasukkan kedalam sampel air 10 tetes reagen hardness A diaduk hingga rata - Ditambahakan 3 tetes reagen hardness B dan diaduk hingga sampel air akan berubah warna menjadi merah jernih. .

- Ditambahkan reagen hardness C-1 ke dalam sampel tetes demi tetes sampai warna merah jernih berubah menjadi biru jernih, berarti menandakan air tidak mengandung magnesium dan kalsium (garam-garam dalam air).

f. Analisa Sulfit

- Dimasukkan reagen sulfit A sebanyak 10 tetes ke dalam tabung reaksi.

- Dimasukkan sampel air yang akan dianalisa ke dalam tabung reaksi sampai garis batas.

- Dimasukkan reagen sulfit B sebanyak 5 tetes ke dalam tabung reaksi dan dikocok. - Ditambahkan reagen Sulfit C ke dalam sampel tetes demi tetes sampai terbentuk warna biru muda.

g. Analisa Silika

- Diisi ke dalam tabung reaksi dengan sampel air hingga batas atas.

- Ditambahkan reagen silika no. 1 ke dalam sample sebanyak 7 tetes, kemudian ditutup dengan plastik dan diaduk (tabung reaksi dikocok beberapa kali).

- Ditambahkan reagen silika no. 2 sebanyak 6 tetes, diaduk dan ditunggu selama 5 menit.

- Ditambahkan reagen silika no. 3 sebanyak 6 tetes , diaduk dan ditunggu selama 2 menit.

- Jika silika terdapat dalam sampel maka sampel akan berubah warna menjadi biru. - Dimasukkan Tabung reaksi ke dalam komparator, kemudian dibandingkan warnanya dengan warna standar.

- Jika warna sampel berada diantara 2 warna standar maka rata-rata kedua nilai warna standar tersebut dipilih sebagai nilai warna sampel.

- Jika warna sampel sangat gelap maka kadar silikanya sangat tinggi. Oleh karena itu, harus diadakan uji kembali dengan mengencerkan sample sampai 10× pengenceran.

h. Analisa Klorida

- Dimasukkan sampel ke dalam tabung reaksi hingga batas atas.

- Ditambahkan 1 tetes phenolphtalein . Jika larutan tidak berubah warna, analisa dilanjutkan ke tahap selanjutnya.

- Ditambahkan reagen klorida no.1 sebanyak 3 tetes sehingga larutan berwarna kuning.

- Ditambahkan reagen klorida no. 2 tetes demi tetes, kemudian dikocok hingga warna berubah dari kuning menjadi merah ungu.

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1Hasil 4.1.1. Data

Data Laporan Analisa Air pada PTPN III PKS Rambutan Tebing TInggi Tabel 4.1 Data Sebelum diolah dan sesudah diolah

No Uraian Air

Sungai Air Boiler Air Feed Tank Air Anion Air Kation

1 pH 6,5 11,2 8,5 8 3,7

2 Total Dissolved

Solid (TDS)

46 ppm 1600 ppm

11 ppm 8 ppm 70 ppm

3 Silika 0,19 ppm 60 mg/L 0,5 0,5 31,6 mg/l

SiO2

4 Phenolphtalein

Alkaliniti

- 470 ppm - - -

5 Metil Alkaliniti - 560 ppm - - -

6 Total Alkaliniti - 380 - - -

7 Sulfit 30 ppm - - -

8 Klorida 80 ppm

9 Total kesadahan 48 ppm - 0 0 0

10 Kesadahan - 0 0 0 0

4.2 Pembahasan

Dalam pengolahan air untuk keperluan air umpan ketel sangat dibutuhkan pengawasan yang ketat dan teliti. Dimana air yang dipergunakan pada ketel harus memenuhi persyaratan yang sudah ditentukan.

pengolahan air sungai. Pada stasiun pengolahan sand filter terjadi penyaringan partikel-partikel halus yang melayang atau padatan tersuspensi, dimana penyaringan dapat memakai pasir atau memakai beberapa medium lain. Apabila medium tidak dapat lagi menangkap padatan tersuspensi maka dilakukan backwash untuk mengaktifkan medium kembali.

Didalam stasiun pengolahan kation terjadi pengikatan ion-ion kesadahan dan kation bermuatan 2 dengan resin, dimana ion-ion tersebut digantikan dengan ion-ion H+ sehingga kesadahan muncul. Apabila resin sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi dengan menambahakan bahan kimia asam sulfat 98% untuk menormalkannya dimana pH normal untuk air umpan adalah 6,5-8, dan pH normal untuk air boiler adalah 10,5-11,5. Jika pH air boiler terlampau tinggi melebihi batas persyaratan akan menyebabkan korosi dan penumpukan kaustik soda pada dinding boiler.

Sedangakan pada stasiun pengolahan anion dengan resin, dimana ion-ion tersebut digantikan oleh ion OH-. Apabila resin sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi dengan penambahan NaOH.

Selain itu dalam pengoperasian boiler juga dilakukan blowdown yang dapat menurunkan pH, Total Dissolve Solid (TDS), silika, besi, sulfit, klorida, fosfat, oksigen terlarut, dan padatan-padatan melayang.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari data hasil pengolahan air boiler yang dilakukan dengan penambahan Asam sulfat (H2SO4) dan Kaustik Soda (NaOH), dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. pH, Phenolphtalein alkaliniti, Metil alkaliniti, Total alkaliniti ,Silika, Total

Dissolve Solid, Sulfit, Klorida, Total kesadahan , Kesadahan , pada air boiler yang

diukur masih sesuai dengan persyaratan yang dipakai.

2.Tahap-tahap yang dilakukan pada proses backwash pada pada tangki kation yaitu: pencucian kembali, regenerasi dengan Asam Sulfat (H2SO4), dan pembilasan.

Sedangkan pada tangki anion yaitu: pencucian kembali, regenerasi dengan Kaustik Soda (NaOH), dan pembilasan.

5.2 Saran

1. Sebaiknya pengawasan terhadap water treatment secara keseluruhan dan khususnya pada internal boiler dan khususnya pengawasan pada internal boiler agar memberikan hasil yang diharapkan dan tidak menimbulkan ledakan pada boiler karena terjadi pengendapan kerak pada dinding boiler mengakibatkan dinding boiler menjadi tebal, sehingga penyerapan panas menjadi lambat.

2. Sebaiknya resin penukar kation dan anion harus diregenerasi jika sudah jenuh agar mutu air umpan ketel uap tidak menimbulkan korosi pada pipa ketel.

3. Sebaiknya jika dalam pipa ketel ketel uap kadar Total Dissolve Solid (TDS) sudah tinggi maka perlu dilakukan blowdown untuk mencegah terjadinya kerak atau korosi.

DAFTAR PUSTAKA

Agusnar, H. 2008. Analisa Pencemaran dan Pengendalian Lingkungan. Medan: USU-Press.

Austin, G. T. 1996. Industri Proses Kimia. Jilid 1.Edisi 5. Jakarta: Erlangga. Dorfner.K.& Hartomo. 1995. Iptek Penukar Ion. Yogyakarta: Andi Offset. Eckenfelder, W.W. 1926 . Industrial Pollution Control. Third Edition. Singapore McGraw-Hill Companies, Inc.

Kemmer, F.N. 2006. Nalco Chemical Company. Second Edition. New York: Mc. Graw Hill Book Company.

Linsley.R. K. 1986. Teknik Sumber Daya Air. Jilid 2. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga. Naibaho, P. M. 1996. Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Medan: Pusat Penelitian Kelapa Sawit.

Pahan, I. 2008. Panduan Lengkap Kelapa Sawit. Cetakan 6. Jakarta: Swadaya. Soejardi. 1997. Pengolahan Air. Medan: Kampus LPP.

PERSYARATAN AR BOILER YANG DIPERBOLEHKAN DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI.

No Parameter Range/ Persyaratan

1 pH air boiler 10,5-11,5

2 Total Dissolve Solid air boiler (ppm) Max 2000

3 Silika air boiler (ppm) Max 150

4 Phenolphtalein Alkaliniti air boiler (ppm) Max 600

5 Metil Alkaliniti air boiler (ppm) Max 500-600 6 Total Alkaliniti air boiler (ppm) Min 2,5 x SiO2

7 Sulfit air boiler Max 2,0

8 Klorida air boiler 30-70

9 Total kesadahan air boiler 0

pengolahan air sungai. Pada stasiun pengolahan sand filter terjadi penyaringan partikel-partikel halus yang melayang atau padatan tersuspensi, dimana penyaringan dapat memakai pasir atau memakai beberapa medium lain. Apabila medium tidak dapat lagi menangkap padatan tersuspensi maka dilakukan backwash untuk mengaktifkan medium kembali.

Didalam stasiun pengolahan kation terjadi pengikatan ion-ion kesadahan dan kation bermuatan 2 dengan resin, dimana ion-ion tersebut digantikan dengan ion-ion H+ sehingga kesadahan muncul. Apabila resin sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi dengan menambahakan bahan kimia asam sulfat 98% untuk menormalkannya dimana pH normal untuk air umpan adalah 6,5-8, dan pH normal untuk air boiler adalah 10,5-11,5. Jika pH air boiler terlampau tinggi melebihi batas persyaratan akan menyebabkan korosi dan penumpukan kaustik soda pada dinding boiler.

Sedangakan pada stasiun pengolahan anion dengan resin, dimana ion-ion tersebut digantikan oleh ion OH-. Apabila resin sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi dengan penambahan NaOH.

Selain itu dalam pengoperasian boiler juga dilakukan blowdown yang dapat menurunkan pH, Total Dissolve Solid (TDS), silika, besi, sulfit, klorida, fosfat, oksigen terlarut, dan padatan-padatan melayang.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari data hasil pengolahan air boiler yang dilakukan dengan penambahan Asam sulfat (H2SO4) dan Kaustik Soda (NaOH), dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. pH, Phenolphtalein alkaliniti, Metil alkaliniti, Total alkaliniti ,Silika, Total Dissolve Solid, Sulfit, Klorida, Total kesadahan , Kesadahan , pada air boiler yang diukur masih sesuai dengan persyaratan yang dipakai.

2.Tahap-tahap yang dilakukan pada proses backwash pada pada tangki kation yaitu: pencucian kembali, regenerasi dengan Asam Sulfat (H2SO4), dan pembilasan. Sedangkan pada tangki anion yaitu: pencucian kembali, regenerasi dengan Kaustik Soda (NaOH), dan pembilasan.

5.2 Saran

1. Sebaiknya pengawasan terhadap water treatment secara keseluruhan dan khususnya pada internal boiler dan khususnya pengawasan pada internal boiler agar memberikan hasil yang diharapkan dan tidak menimbulkan ledakan pada boiler karena terjadi pengendapan kerak pada dinding boiler mengakibatkan dinding boiler menjadi tebal, sehingga penyerapan panas menjadi lambat.

2. Sebaiknya resin penukar kation dan anion harus diregenerasi jika sudah jenuh agar mutu air umpan ketel uap tidak menimbulkan korosi pada pipa ketel.

3. Sebaiknya jika dalam pipa ketel ketel uap kadar Total Dissolve Solid (TDS) sudah tinggi maka perlu dilakukan blowdown untuk mencegah terjadinya kerak atau korosi.

DAFTAR PUSTAKA

Agusnar, H. 2008. Analisa Pencemaran dan Pengendalian Lingkungan. Medan: USU-Press.

Austin, G. T. 1996. Industri Proses Kimia. Jilid 1.Edisi 5. Jakarta: Erlangga. Dorfner.K.& Hartomo. 1995. Iptek Penukar Ion. Yogyakarta: Andi Offset. Eckenfelder, W.W. 1926 . Industrial Pollution Control. Third Edition. Singapore McGraw-Hill Companies, Inc.

Kemmer, F.N. 2006. Nalco Chemical Company. Second Edition. New York: Mc. Graw Hill Book Company.

Linsley.R. K. 1986. Teknik Sumber Daya Air. Jilid 2. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga. Naibaho, P. M. 1996. Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Medan: Pusat Penelitian Kelapa Sawit.

Pahan, I. 2008. Panduan Lengkap Kelapa Sawit. Cetakan 6. Jakarta: Swadaya. Soejardi. 1997. Pengolahan Air. Medan: Kampus LPP.

PERSYARATAN AR BOILER YANG DIPERBOLEHKAN DI PTPN III PABRIK KELAPA SAWIT RAMBUTAN TEBING TINGGI.

No Parameter Range/ Persyaratan

1 pH air boiler 10,5-11,5

2 Total Dissolve Solid air boiler (ppm) Max 2000

3 Silika air boiler (ppm) Max 150

4 Phenolphtalein Alkaliniti air boiler (ppm) Max 600 5 Metil Alkaliniti air boiler (ppm) Max 500-600 6 Total Alkaliniti air boiler (ppm) Min 2,5 x SiO2

7 Sulfit air boiler Max 2,0

8 Klorida air boiler 30-70

9 Total kesadahan air boiler 0