Pelunakan kimia adalah proses yang melibatkan penambahan bahan kimia tertentu ke dalam air untuk mengubah ion kalsium dan magnesium yang mengeras menjadi senyawa yang tidak larut, yang kemudian dihilangkan melalui pengendapan dan penyaringan. Ini adalah teknologi penghilangan pengerasan yang klasik dan efektif.
I. Pergeseran Curah Hujan-Kesetimbangan Disolusi
Landasan teori metode ini adalah prinsip hasil kali kelarutan. Artinya, dengan menambahkan bahan kimia ke dalam air, konsentrasi anion yang dapat membentuk endapan tidak larut dengan ion kalsium dan magnesium (seperti CO3^2-, OH-, PO4^3-, dll.) ditingkatkan, menyebabkan produk ion melebihi konstanta produk kelarutannya, sehingga menghasilkan presipitasi.
Reaksi pengendapan utama meliputi:
1. Penghapusan kekerasan karbonat:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Kapur menyediakan ion OH- untuk mengubah ion bikarbonat menjadi ion karbonat dan menaikkan pH sehingga membentuk endapan magnesium hidroksida.
2. Menghilangkan kesadahan non-karbonat (kalsium):
CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl
Soda ash menghasilkan ion CO3^2-, yang bergabung dengan ion kalsium membentuk endapan kalsium karbonat.
3. Menghilangkan kesadahan non-karbonat (magnesium):
MgSO4 + Ca(OH)2 ->Mg(OH)2↓ + CaSO4
CaSO4 yang dihasilkan masih perlu dihilangkan lebih lanjut dengan soda ash. Kapur digunakan untuk menghasilkan ion OH- sehingga membentuk endapan magnesium hidroksida dengan hasil kali kelarutan yang lebih kecil.
II. Reagen Kimia yang Biasa Digunakan dan Fungsinya
1. Kapur : Komponen utamanya adalah Ca(OH)2.
Menghilangkan kesadahan karbonat (termasuk kesadahan kalsium dan magnesium karbonat) dan menyediakan lingkungan pH tinggi. Dosisnya perlu dihitung secara tepat; penambahan berlebihan tidak hanya boros tetapi juga dapat menyebabkan redissolusi ion magnesium atau menimbulkan kesadahan baru.
2. Soda Ash: Komponen utamanya adalah Na2CO3.
Menghilangkan kesadahan non-karbonat (kesadahan kalsium) dari air. Ia larut dalam air tanpa menimbulkan ion-ion kesadahan baru, melainkan memasukkan Na+, sehingga mempunyai dampak yang relatif kecil terhadap kualitas air.
3. Natrium Hidroksida: NaOH.
Terkadang digunakan sebagai pengganti sebagian kapur, menghasilkan ion OH-, membuat pengoperasian menjadi lebih sederhana, namun lebih mahal. Reaksinya mirip dengan kapur.
4. Fosfat: Seperti natrium tripolifosfat, natrium heksametafosfat, dll.
Metode ini bukan metode pengendapan tradisional, melainkan mencegah pembentukan kerak dengan menghasilkan koloid terdispersi atau mengkomplekskan ion kalsium dan magnesium. Ini adalah "metode tersembunyi" atau "efek ambang batas", sering digunakan untuk pengobatan tambahan atau dalam situasi dengan persyaratan rendah.
AKU AKU AKU. Alur Proses Klasik: Kapur-Metode Soda Ash
Ini adalah proses pelunakan kimia yang paling representatif, dan alurnya adalah sebagai berikut:
1. Tangki Reaksi/Tangki Pelunakan:
Air mentah terlebih dahulu masuk ke tangki reaksi, kemudian ditambahkan bubur kapur dan larutan soda abu sesuai dengan takaran yang telah dihitung. Tangki dilengkapi dengan alat pengaduk mekanis untuk memastikan pencampuran dan reaksi reagen secara menyeluruh dan untuk menyediakan waktu dan kondisi yang cukup untuk pembentukan endapan.
Semua reaksi kimia inti yang disebutkan di atas diselesaikan di sini, menghasilkan sejumlah besar endapan flokulan CaCO3 dan Mg(OH)2.
2. Tangki Sedimentasi/Tangki Klarifikasi:
Air yang bereaksi mengalir ke tangki sedimentasi, dimana laju alirannya melambat. Karena CaCO3 merupakan endapan yang berat, ia mengendap dengan cepat secara alami; sedangkan Mg(OH)2 merupakan endapan flokulan ringan, namun pengendapannya lebih lambat. Flokulan (seperti PAM) biasanya ditambahkan untuk mendorong pertumbuhan flok dan mempercepat sedimentasi. Bagian atas yang telah diklarifikasi dilanjutkan ke langkah berikutnya, sedangkan lumpur bagian bawah dibuang secara berkala.
3. Tangki Filtrasi:
Air setelah sedimentasi mungkin masih mengandung partikel kecil yang tersuspensi, sehingga memerlukan penyaringan yang presisi melalui filter multi-media (seperti pasir antrasit atau silika) untuk menghilangkan sisa sedimen halus dan memastikan kekeruhan limbah memenuhi standar.
4. Tangki Penyesuaian pH:
Air yang diolah dengan kapur memiliki pH yang sangat tinggi (biasanya di atas 10), sehingga bersifat korosif dan tidak cocok untuk digunakan atau dibuang selanjutnya.
Oleh karena itu, asam (seperti asam sulfat atau asam klorida) atau CO2 harus ditambahkan setelah penyaringan untuk menetralkan pH dan mengembalikannya ke kisaran netral (misalnya 6,5-8,5). Metode memasukkan CO2, yang juga dikenal sebagai "rekarbonasi", juga dapat mengubah sejumlah kecil ion kalsium terlarut menjadi kalsium karbonat untuk selanjutnya dihilangkan.
IV. Karakteristik Teknis
Keuntungan:
1. Hasil yang Signifikan dan Andal: Teknologinya sudah matang dan dapat mengurangi kekerasan ke tingkat yang rendah (kekerasan sisa dapat mencapai 0,5-1,0 mmol/L).
2. Penghapusan Kotoran Lainnya Secara Bersamaan: Dalam proses menghilangkan kesadahan, ini juga dapat secara efektif mengurangi alkalinitas, kandungan silikon, beberapa logam berat, dan padatan tersuspensi di dalam air.
3. Biaya Perawatan Rendah: Reagen yang digunakan (kapur, soda abu) tersedia luas dan relatif murah.
Kekurangan dan Keterbatasan:
1. Produksi Lumpur dalam Jumlah Besar: Menghasilkan lumpur kimia dalam jumlah besar (terutama terdiri dari kalsium karbonat dan magnesium hidroksida), dan pengolahan serta pembuangan lumpur ini akan meningkatkan biaya tambahan dan tekanan lingkungan.
2. Pengoperasian dan Manajemen yang Kompleks: Dosis reagen perlu dihitung secara tepat dan disesuaikan dengan perubahan kualitas air baku, sehingga memerlukan operator yang sangat terampil.
3. Kualitas Limbah Terbatas: Sulit untuk mencapai persyaratan kekerasan yang sangat rendah pada pelunakan dalam (misalnya,<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.
4. Jejak yang besar: Peralatan tersebut memerlukan serangkaian struktur seperti fasilitas reaksi, sedimentasi, dan filtrasi, sehingga menghasilkan investasi infrastruktur yang tinggi.