pengolahan air bersih

Pengolahan air bersih didasarkan pada sifat-sifat koloid, yaitu koagulasi dan adsorpsi. Air sungai atau air sumur yang keruh mengandung lumpur koloidal dan barangkali juga zat-zat warna, zat pencemar seperti limbah detergen dan pestisida. Bahan-bahan yang diperlukan untuk pengolahan air adalah tawas (alumunium sulfat), pasir, klorin atau kaporit, kapur tohor, dan karbon aktif. Tawas berguna untuk menggumpalkan lumpur koloidal sehingga mudah disaring. Tawas juga membentuk koloidal AL(OH)₃ yang dapat mengadsorpsi zat-zat warna atau zat-zat pencemar seperti detergen dan pestisida. Apabila tingkat kekeruhan air yang diolah terlalu tinggi maka digunakan karbon aktif di samping tawas. Pasir berfungsi sebagai penyaring. Klorin atau kaporit berfungsi sebagai pembasmi hama (desinfektan), sedangkan
kapur tohor berguna untuk menaikkan pH, yaitu untuk menetralkan keasaman ynang terjadi karena penggunaan trawas.

Industri Pengolahan Air Bersih (Perusahaan Air Minum)

Pengolahan air bersih di kota-kota besar pada prinsipnya sama dengan pengolahan air sederhana. Mula-mula air sungai dipompakan ke dalam bak prasedimentasi. Di sini lumpur dibiarkan mengendap karena pengaruh gravitasi. Lumpur dibuang dengan pompa, sedangkan air selanjutnya dialirkan ke dalam bak ventury. Pada tahap ini dicampurkan tawas dan gas klorin (preklorinasi). Poada air baku yang kekeruhan dan pencemarannya tinggi, perlu dibubuhkan karbon aktif yang berguna untuk menghilangkan bau, warna, rasa, dan zat organik yang terkandung dalam air baku. Dari bak ventury, air baku yang telah dicampur dengan bahan-bahan kimia dialirkan ke dalam accelator. Di dalam bak accelator ini terjadi proses koagulasi, lumpur dan kotoran lain menggumpal membentuk flok-flok yang akan mengalami sedimentasi secara gravitasi. Selanjutnya, air sudah setengah bersih dialirkan ke dalam bak saringan pasir. Pada saringan ini, sisa-sisa flok akan tertahan. Dari bak pasir diperoleh air yang sudah hampir bersih. Air yang sudah cukup bersih ini ditampung dalam bak lain yang disebut siphon, dimana ditambahkan kapur untuk menaikkan pH dan gas klorin (post klorinasi) untuk mematikan hama. Dari bak siphon, air yang sudah memenuhi standar air bersih selanjutnya dialirkan ke dalam reservoar, kemudian ke konsumen.

Pembuatan Sistem Koloid

Ukuran partikel-partikel koloid terletak antara partikel larutan sejati dan partikel suspensi. Oleh karena itu, sistem koloid dapat dibuat dengan pengelompokan (agregasi) partikel larutan sejati atau menghaluskan bahan dalam bentuk kasar kemudian didipersikan ke dalam medium pendispersi. Cara yang pertama disebut cara kondensasi, sedangkan yang kedua disebut cara dispersi.

Cara Kondensasi

Dengan cara kondensasi partikel larutan sejati (molekul atau ion) bergabung menjadi partikel koloid. Cara ini dapat dilakukan melalui reaksi-reaksi kimia, seperti reaksi redoks, hidrolisis, dan dekomposisi rangkap, atau dengan pergantian pelarut.

Reaksi Redoks

Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai perubahan bilanga oksidasi.

Contoh 1:

Pembuatan sol belerang dari reaksi antara hidrogen sulfida (H₂S) dengan belerang dioksida (SO₂), yaitu dengan mengalirkan gas H₂S ke dalam SO₂.

H₂S(g) + SO₂(aq) --> 2H₂O(l) + 3 S(koloidal)

Contoh 2:

Pembuatan sol emas dari reaksi antara larutan HAuCl₄ dengan larutan K₂CO₃ dan HCHO (formaldehida).

2HAuCl₄(aq) + 6K₂CO₃(aq) + 3HCHO(aq) --> 2Au(koloidal) + 5CO₂(g) + 8KCl(aq) + 3HCOOK(aq) + KHCO₃(aq) + 2H₂O (l)

Hidrolisis

Hidrolisis adalah reaksi suatu zat dengan air.

Contoh:

Pembuatan sol Fe(OH)₃ dari hidrolisis FeCl₃. Apabila ke dalam air mendidih ditambahkan larutan FeCl₃ akan terbentuk sol Fe(OH)₃.

FeCl₃(aq) + 3H₂O(l) ---> Fe(OH)₃(koloid) + 3 HCl(aq)

Dekomposisi Rangkap

Contoh 1:

Sol As₂S₃ dapat dibuat dari reaksi antara larutan H₃AsO₃ dengan larutan H₂S.

2H₃AsO₃(aq) + 3H₂S(aq) --> As₂S₃(koloid) + 6 H₂O(l)

Contoh 2:

Sol AgCl dapat dibuat dengan mencampurkan larutan perak nitrat encer dengan larutan HCl encer.

AgNO3(aq) + HCl(aq) AgCl(koloid) + HNO3(aq)

Penggantian Pelarut

Selain dengan cara-cara kimia seperti di atas, koloid juga dapat terjadi dengan penggantian pelarut.

Contoh:

Apabila larutan jenuh kalsium asetat dicampur dengan alkohol akan terbentuk suatu koloid berupa gel.

Cara Dispersi

Dengan cara dispersi, partikel kasar dipecah menjadi partikel koloid. Cara dispersi dapat dilakukan secara mekanik, peptisasi atau dengan loncatan bunga listrik (cara busur Bredig).

Cara Mekanik

Menurut cara ini butir-butir kasar digerus dengan lumpang atau penggiling koloid sampai diperoleh tingkat kehalusan tertentu, kemudian diaduk dengan medium dispersi.

Contoh:

Sol belerang dapat dibuat dengan menggerus serbuk belerang bersama-sama dengan suatu zat inert (seperti gula pasir), kemudian mencampur serbuk halus itu dengan air.

Cara Peptisasi

Cara peptisasi adalah pembuatan koloid dari butir-butir kasar atau dari suatu endapan dengan bantuan suatu zat pemeptisasi (pemecah). Zat pemeptisasi memecahkan butir-butir kasar menjadi butir-butir koloid. Istilah peptisasi dikaitkan dengan peptonisasi, yaitu proses pemecahan protein (polipeptida) yang dikatalisis oleh enzim pepsin.

Contoh:

Agar-agar dipeptisasi oleh air, nitroselulosa oleh aseton, karet oleh bensin, dan lain-lain. Endapan NiS dipeptisasi oleh H₂S dan endapan Al(OH)₃ oleh AlCl₃.

Cara Busur Bredig

Cara busur Bredig digunakan untuk membuat sol-sol logam. Logam yang akan dijadikan koloid digunakan sebagai elektrode yang dicelupkan dalam medium dispersi, kemudian diberi loncatan listrik di antara kedua ujungnya. Mula-mula atom-atom logam akan terlempar ke dalam air, lalu atom-atom tersebut mengalami kondensasi sehingga membentuk partikel koloid. Jadi, cara busur ini merupakan gabungan cara dispersi dan cara kondensasi.

Koloid Asosiasi

Berbagai jenis zat, seperti sabun dan detergen, larut dalam air tetapi tidak membentuk larutan, melainkan koloid. Molekul sabun atau detergen terdiri atas bagian yang polar (disebut kepala) dan bagian yang nonpolar (disebut ekor).

O

ll

CH₃ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₂ – C -O^-Na⁺

Ekor Kepala

Kepala sabun adalah gugus yang hidrofil (tertarik ke air) sedangkan gugus hidrokarbon bersifat hidrpfob (takut air). Jika sabun dilarutkan dalam air, maka molekul-molekul sabun akan mengadakan asosiasi karena gugus nonpolarnya (ekor) saling tarik-menarik, sehingga terbentuk partikel koloid.

Daya pengemulsi dari sabun dan detergen juga disebabkan oleh aksi yang sama. Gugus nonpolar dari sabun akan menarik partikel kotoran (lemak) dari bahan cucian kemudian mendispersikannya ke dalam air.

Sebagai bahan pencuci, sabun dan detergen bukan saja berfungsi sebagai pengemulsi tetapi juga sebagai pembasah atau penurun tegangan permukaan. Air yang mengandung sabun atau detergen mempunyai tegangan permukaan yang lebih rendah sehingga lebih mudah meresap pada bahan cucian.

Koloid dan Polusi

Berbagai masalah lingkungan terkait dengan koloid, di antaranya adalah asbut. Sebanyak 4000 orang meninggal dalam kasus asbut di London pada tahun 1952. Asbut adalah campuran yang rumit yang terdiri atas berbagai gas dan partikel-partikel zat cair dan zat padat. Asbut (smog) merupakan kombinasi dari asap (smoke) dan kabut (fog).

Kabut sendiri merupakan dispersi partikel air dalam udara. Kabut terjadi jika udara panas yang mengandung uap air tiba-tiba mengalami pendinginan, sehingga sebagian uap air mengalami kondensasi. Jika asap bergabung dengan kabut, maka kabut menghalangi asap naik. Akibatnya, asap tetap berada di sekitar kita dan kita menghirupnya.

Asap mengandung partikel yang dapat mengiritasi paru-paru dan membuat kita batuk. Asap juga mengandung belerang dioksida (SO₂). Gas ini dapat bereaksi dengan oksigen dan uap air membentuk asam sulfat. Asam sulfat akan mengiritasi paru-paru sehingga menghasilkan banyak lendir.

Selain itu, asbut mengandung berbagai jenis gas yang terbentuk dari serentetan reaksi fotokimia (yaitu reaksi kimia yang berlangsung di bawah pengaruh sinar matahari). Di antaranya, yaitu ozon, aldehida, dan peroksiasetil nitrat (PAN = CH₃ –COOONO₂).