Air Berkapur? Gimana Olahnya?

Kondisi Raw Water saat membantu bencana Pakistan tepatnya di Kotri - Hyderabad

Dalam Kehidupan sehari-hari sering terdengar ibu-ibu atau bapak yang berkata air kami ini berkapur. Hal ini disampaikan dengan rujukan bahwa setelah dimasak terdapat kerak putih yang menempel pada peralatan masak tersebut.

Hal ini benar bahwa kerak itu adalah zat kapur yang dibentuk oleh Kalsium dan Magnesium. Air berkapur secara ilmiah disebut air sadah. kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kalsium dalam air mempunyai kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat, khlorida dan nitrat, sementara itu magnesium terdapat dalam air kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat dan khlorida.

Tingkat kesadahan di berbagai tempat perairan berbeda-beda. Pada umumnya air tanah mempunyai tingkat kesadahan yang tinggi. Hal ini terjadi karena air tanah mengalami kontak dengan batuan kapur yang ada pada lapisan tanah yang dilalui air. Air permukaan tingkat kesadahannya rendah (air lunak), kesadahan non karbonat dalam air permukaan bersumber dari kalsium sulfat yang terdapat dalam tanah liat dan endapan lainnya.

Tingkat kesadahan air biasanya digolongkan seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini.

Tabel Klasifikasi tingkat kesadahan

Mg/l CaCO3	Tingkat Kesadahan
0-75	Lunak (Soft)
75-150	Sedang (Moderatly Hard)
150-300	Tinggi (Hard)
>300	Tinggi sekali (Very Hard)

 

Tingkat kesadahan air dapat dinyatakan dalam satuan mg/l CaCO₃ atau ppm CaCO₃ atau dalam satuan Grain atau derajat. Hubungan antara satuan-satuan tersebut adalah sebagai berikut:

1 grain per US galon = 1' (derajat) = 17,1 ppm CaCO₃

100 ppm CaCO₃ = 40 ppm kalsium

Jenis-jenis Kesadahan

Kesadahan air dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu

-                        kesadahan sementara (temporer)

-                        kesadahan tetap (permanen).

Kesadahan sementara disebabkan oleh garam-garam karbonat (CO₃ ^2-) dan bikarbonat (HCO₃^-) dari kalsium dan magnesium, kesadahan ini dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau dengan pembubuhan kapur tohor.

Kesadahan tetap disebabkan oleh adanya garam-garam khlorida (Cl^-) dan sulfat (SO₄ ^2-) dari kalsium dan magnesium. Kesadahan ini disebut juga kesadahan non karbonat yang tidak dapat dihilangkan dengan cara pemanasan, tetapi dapat dihilangkan dengan cara pertukaran ion.

Bagaimana cara mudah mengetahui air dengan tingkat kesadahan tinggi:

• Menggunakan sabun. Air lunak menghasilkan banyak busa sedangkan air sadah menghasilkan busa sabun yang sedikit
• Memasaknya. Jika meninggalkan kerak putih maka kemungkinan besar air sadah dan perlu dilakukan pengukuran lebih detail untuk mengetahui besarnya.
• Jika yang menggunakan shower, lama kelamaan akan tertutup oleh kerak yang menempel, demikian di keran air akan nampak kerak.

Alasan kenapa Air Sadah perlu diolah

• Untuk kebutuhan air minum,

Departemen Kesehatan Republik Indonesia menetapkan standar persyaratan konsentrasi Ca di dalam air minum untuk menghindari efek yang tidak diinginkan dari terlalu rendah atau terlalu tingginya kadar Ca di dalam air minum yaitu 75 - 200 mg/liter sedangkan standar yang ditetapkan untuk Mg berkisar antara 30 - 150 mg/liter

• Untuk kebutuhan kebersihan, mengurangi pengeluaran akan membeli sabun karena sabun jadi kurang efektif (hampir tidak berbusa) akibat salah satu bagian dari molekul sabun diikat oleh unsur Ca atau Mg.
• Untuk kebutuhan industri, membutuhkan besar nilai kesadahan atau hardness adalah 0 PPM untuk menghindari terciptanya kerak pada pipa atau peralatan pemanas lainnya.

Bagaimana cara untuk mengolahnya?

Penghilangan kesadahan (pelunakan) air dilakukan untuk menghilangkan atau mengurangi kation Ca²⁺ dan Mg²⁺. Kation penyebab kesadahan dapat dikurangi atau dihilangkan dengan proses-proses sebagai berikut:

-          Pemanasan

Mampu menghilangkan kesadahan sementara yakni garam Ca (HCO³)² dan Mg (HCO³)². Jika air yang mangandung garamgaram tersebut dipanaskan maka akan terjadi senyawa CaCO3 dan MgCO³ yang mempunyai sifat kelarutan yang kecil di dalam air sehingga dapat diendapkan.

-          Proses pengendapan kimia,

Di dalam proses penghilangan kesadahan dengan pengendapan kimia tujuannya adalah untuk membentuk garam-garam kalsium dan magnesium menjadi bentuk garam-garam yang tidak larut, sehingga dapat diendapkan dan dapat dipisahkan dari air. Bentuk garam kalsium dan magnesium yang tidak larut dalam air adalah:

o   Kalsium Karbonat [ CaCO³]

o   Magnesium Hidroksida [ Mg (OH)²]

Penghilangan kesadahan dengan pengendapan kimia dapat dilakukan dengan proses Kapur-Soda Ash (Lime Soda Softening) atau dengan proses soda kaustik.

 

-          Pertukaran ion (Ion Exchange)

Pada proses pertukaran ion, kalsium dan magnesium ditukar dengan sodium. Pertukaran ini berlangsung dengan cara melewatkan air sadah ke dalam unggun butiran yang terbuat dari bahan yang mempunyai kemampuan menukarkan ion. Bahan penukar ion pada awalnya menggunakan bahan yang berasal dari alam yaitu greensand yang biasa disebut zeolit, Agar lebih efektif Bahan greensand diproses terlebih dahulu.

Pada saat ini bahan-bahan tersebut sudah diganti dengan bahan sintetis yang lebih efektif yang disebut resin penukar ion. Ada dua jenis resin penukar ion yaitu resin penukar ion positip (cation exchange resin) dan resin penukar ion negatif (anion exchange resin). Untuk menghilangkan kesadahan atau untuk pelunkakan air (water softening) digunakan resin penukar ion positif.

Cara pengolahan yang paling efektif untuk ukuran rumah tangga

Pada bagian ini penulis memiliki pengalaman bahwa menggunakan metode pertukaran ion atau ion exchanger-lah yang paling efektif. Metode ini menggunakan resin atau softener atau ada juga yang menyebutnya resin softener. Untuk mengurangi kesadahan air maka dapat digunakan resin softener kation.

Pada proses pertukaran ion, resin memiliki kapasitas pertukaran ion yang mana ketika semua resin sudah berikatan dengan Mg dan Ca maka tidak akan adalah pertukaran ion. Biasanya sebagian orang menyebutnya resin telah jenuh sehingga perlu dilakukan regenerasi.

Proses regenerasi pada resin softener kation yang paling murah adalah menggunakan garam dapur atau air laut yang telah disaring. 

Untuk detail tentang proses pengolahan air sadah atau air berkapur dengan metode pertukaran ion akan dibahas pada tulisan berikut.

Sumber:

-          Bahan Kuliah, Teknik Pengairan – Universitas Brawijaya yang disusun oleh Nusa Idaman Said dan Ruliasih,

-          Permenkes no.492 tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum,

-         Teknologi penyedian Air bersih oleh Sutrisno T.

Beberapa Foto saat membantu saat bencana banjir di Pakistan tahun 2022.