Makalah Kimia Lingkungan

BAB I
PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Air merupakan salah satu kebutuhan pokok yang harus dipenuhi oleh makhluk hidup untuk dapat bertahan hidup dan berkembang. Tanpa air, kehidupan didunia ini tidak akan ada, karena segala sesuatu membutuhkan air. Hewan tidak akan dapat bertahan hidup kalau tidak minum demikian pula dengan tanaman yang merupakan makanan utama hewan tidak akan tumbuh tanpa adanya air.
Manusia adalah aktor utama yang menggunakan air hampir diseluruh aktivitas yang dilakukannya, seperti untuk keperluan makan, minum, dan pemenuhan kebutuhan hidup lainnya, bahkan hampir 70% tubuh manusia terdiri dari air. Dengan demikian manusia sangat bergantung pada sumber air.
Sumber air yang ada di permukaan bumi ini meliputi air laut, air hujan, air tanah dan air permukaan. Diantara keempat sumber air itu hanya air laut yang jarang sekali dimanfaatkan manusia dalam pemenuhan kebutuhan hidupnya karena rasanya yang asin. Ketiga sumber air itu ada yang membutuhkan pengolahan khusus untuk mendapatkan air yang berkualitas yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari seperti air hujan dan air permukaan, terutama untuk keperluan minum.
Salah satu syarat air dikatakan berkualitas ketika mengandung garam-garam meniral dalam jumlah yang tidak berlebihan. Susunan unsur kimia dari air tergantung pada darimana sumber air tersebut berasal, misalnya air tanah kandungan airnya tergantung pada lapisan tanah yang dilewati air tersebut. Apabila air melewati lapisan tanah kapur maka ia akan menjadi sadah karena mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2, apabila melewati batuan granit, maka air akan lunak dan agresif karena mengandung CO2 dan Mn(HCO3)2.
Kesadahan yang dimaksud disini adalah efek yang terjadi ketika air banyak mengandung mineral dari kation logam bervalensi dua dalam jumlah yang berlebihan. Biasanya yang sering menimbulkan kesadahan adalah logam Ca++ dan Mg++. Kesadahan total terjadi ketiga ion Ca++ dan Mg++ secara bersama-sama dalam air.
Standar kesadahan dari air antara 5-10 derajat jerman. Apabila kesadahan kurang dari 5 derajat jerman maka air akan menjadi lunak. Jika lebih dari 10 derajat jerman, maka akan mengakibatkan: efektivitas kerja sabun akan berkurang; menyebabkan lapisan kerak pada alat dapur yang terbuat dari logam; pipa-pipa penyalur akan tersumbat; dan sayur-sayuran akan menjadi keras apabila dicuci dengan air yang sadah.
Berdasarkan dari paparan tersebut, maka saya mencoba menyusun sebuah makalah yang berjudul “Kesadahan Air”.

B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka rumusan masalah dari penulisan makalah saya adalah:
1. Apa yang dimaksud dari Kesadahan Air
2. Bagaimana standar suatu air dikatakan sadah
3. Bagaimana dampak yang ditimbulkan apabila kekurangan dan kelebihan sadah dalam air
4. Bagaimana proses pelunakan air sadah.

C. Tujuan Penulisan
Dari rumusan masalah diatas, maka tujuan penulisannya adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengertian dari kesadahan air
2. Untuk mengetahui standar suatu air dikatakan sadah
3. Untuk mengetahui dampak yang ditimbulkan jika kekurangan dan kelebihan tingkat kesadahan dalam air
4. Untuk mengetahui proses pelunakan air sadah.

D. Manfaat Penulisan
Penulisan makalah ini dapat memberikan manfaat baik kepada mahasiswa, dosen, dapenulis itu sendiri.
1. Bagi mahasiswa, sebagai bahan bacaan yang dapat memperluas wawasan pengetahuan.
2. Bagi dosen, sebagai bahan masukan terhadap materi terkait yang akan diajarkan di kelas.
3. Bagi penulis, mendapatkan pengetahuan tersendiri tentang kesadahan air.


BAB II
PEMBAHASAN


A. Pengertian Kesadahan Air
Kesadahan berasal dari kata sadah yang berarti mengandung kapur, jadi kalau kesadahan air adalah adanya kandungan kapur yang berlebih yang terdapat dalam air yang disebabkan oleh lapisan tanah kapur yang dilaluinya. Jenis sumber air yang banyak mengandung sadah adalah air tanah khususnya air tanah dalam.
Air yang banyak mengandung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai “air sadah”, atau air yang sukar untuk dipakai mencuci (Atastina.dkk, 2005:1). Air sadah menyebabkan sabun sukar berbuih karena ion-ion Ca2+ dan Mg2+ mengendapkan sabun. Contoh reaksinya yaitu:
Ca2+ + 2CH3(CH2)16COO-(aq) Ca(CH3(CH2)16COO)2(s)
Ion stearat dari sabun endapan sabun
Air sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi dan lawannya biasanya disebut air lunak atau air yang memiliki kadar mineral sangat rendah misalnya air hujan (Kris . 2006).
Kesadahan disebabkan karena air megandung mineral dari kation logam bervalensi dua dalam jumlah yang berlebihan, biasanya yang sering menimbulkan kesadahan air adalah Ca++ dan Mg++ dan kesadahan total adalah disebabkan oleh Ca++ dan Mg++ secara bersama-sama (Sanropie. Dkk, 1984).
Kesadahan pada dasarnya dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:
a. Kesadahan sementara atau kesadahan tidak tetap atau kesadahan temporer, adalah kesadahan yang disebabkan oleh ion Ca dan Mg yang berikatan dengan ion karbonat dan bikarbonat, contohnya Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2. Ciri khas kesadahan jenis ini adalah dapat dihilangkan atau dikurangi dengan cara direbus atau dididihkan karena garam-garam kaarbonat akan mengendap pada pemansan, dan didalam cerek dan termos akan terbentuk kerak. Contoh reaksinya yaitu:
Ca(HCO3)2 (aq) CaCO3(s) + H2O (l) + CO2(g)
b. Kesadahan tetap atau kesadahan permanen, adalah kesadahan yang disebabkan oleh ion Ca dan Mg yang berikatan dengan ion Cl-, SO4-, dan NO3-, contohnya CaCl2, MgSO4. Sifat kesadahan jenis ini tidak dapat dihilangkan dengan cara direbus. Air yang bersifat sudah tetap, terdapat di daerah pantai, antara lain Pekalongan, Bantul bagian selatan, maupun daerah yang mempunyai kandungan garam yang tinggi.
(Purba M. 1994)
B. Standar Kesadahan Air
Air jika tidak mengandung kapur atau tidak sadah akan terasa lunak atau hambar karena tidak mengndung garam-garam mineral. Akan tetapi jika dalam air kandungan kapurnya sangat tinggi atau dengan kata lain terlalu banyak mengandung garam-garam mineral justru akan memberikan dampak yang buruk bagi kehidupan.
Kandungan kapur yang terdapat dalam air, supaya tidak kurang dan tidak juga berlebihan maka perlu ditetapkan standar suatu air dikatakan sadah atau berlebih sadah. Standar kualitas menetapkan kesadahan total adalah 5-10 derajat jerman. Apabila kurang dari 5 derajat jerman maka air akan terasa lunak dan sebaliknya jika dalam air mengandung lebih dari 10 derajat jerman maka akan merugikan bagi manusia (Sanropie. Dkk, 1984 ).
Dikalangan masyarakat yang awam, sangat sulit untuk membedakan mana air yang tingkat kesadahannya rendah dan mana air yang tingkat kesadahannya tinggi. Mereka hanya bisa memperkirakan saja berdasarkan apa yang ditimbulkan dari air, misalnya mereka mengamati kerak yang ditimbulkan air pada dasar panci memberikan sedikit pemahaman pada masyarakat bahwa air yang dikonsumsinya itu tingkat kesadahannya tinggi, dan sebaliknya jika tidak terlihat kerak yang ditimbulkan artinya bahwa air yang dikonsumsinya tingkat kesadahannya masih tergolong rendah.
Standar kesadahan air meliputi:
a. Standar kesadahan menurut WHO, 1984, mengemukakan bahwa;
· Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO3 (-)
· Lunak, mengandung 0 – 60 ppm CaCO3
· Agak sadah mengandung 60 – 120 ppm CaCO3
· Sadah mengandung 120 - 180 ppm CaCO3
· Sangat sadah 180 ppm keatas
b. Standar kesadahan menurut E. Merck, 1974, bahwa
· Sangat lunak antara 0 – 4 0D atau 0 – 71 ppm CaCO3
· Lunak antara 4 – 8 0D atau 71 – 142 ppm CaCO3
· Agak sadah antara 8 – 18 0D atau 142 – 320 ppm CaCO3
· Sadah 18- 30 0D atau 320 – 534 ppm CaCO3
· Sangat sadah 30 0D keatas atau sekitar 534 ppm keatas
c. Standar kesadahan menurut EPA, 1974, bahwa:
· Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO3
· Lunak, antara 0 – 75 ppm CaCO3
· Agak sadah, antara 75 – 150 ppm CaCO3
· Sadah, 150 – 300 ppm CaCO3
· Sangat sadah 300 ppm keatas CaCO3
(Husada Bakti, 1995)
Dari data tersebut dapat dilihat jelas bahwa air yang dikatakan sadah adalah air yang mengandung garam mineral khususnya CaCO3 sekitar 120 – 180 ppm menurut WHO, sedangkan menurut Merck air dikatakan sadah jika mengandung 320 – 534 ppm atau sekitar 18 – 30 0D, dan menurut EPA, air dikatakan sadah jika mengandung CaCO3 sekitar 150m- 300 ppm.

C. Dampak dari Kesadahan Air yang Kurang dan yang Berlebih
Sumber air yang kita gunakan atau konsumsi sehari-hari, baik yang berasal dari air hujan, air tanah maupun yang air permukaan, itu memiliki kandungan tingkat kesadahan yang berbeda-beda, ada yang memillki tingkat kesadahan yang rendah misalnya air hujan atau air permukaan dan ada juga yang memiliki tingkat kesadahan yang cukup tinggi seperti air tanah terkhusus air tanah dalam karena melewati lapisan tanah kapur.
Air jika tidak mengandung kapur akan memberikan rasa yang lunak atau hambar sehingga akan mengurangi selera dalam mengkonsumsinya. Kelebihan kandungan kapur dalam air juga akan memberikan efek atau dampak yang tidak baik. Oleh karena itu, dirasa perlu untuk mengetahui dampak apa saja yang dapat ditimbulkan jika kandungan kapur dalam air berlebih atau kesadahannya tinggi.
Kesadahan berdasarkan kadar CaCO3 yang dikandungnya, dapat dibedakan menjadi 5 tingkatan yaitu: sangat lunak, lunak, agak sadah, sadah, dan sangat sadah. Air lunak atau air yang tidak mengandung kapur mempunyai kecenderungan menyebabkan korosi pada pipa dan akibatnya beberapa logam tertentu seperti tembaga, seng. Sedangkan jika air memiliki kandungan kapur yang banyak atau sadah mengakibatkan terbentuknya kerak pada dinding pipa yang menyebabkan penyempitan penampang pipa, terbentuknya kerak pada dinding peralatan memasak sehingga menyebabkan pemakaian bahan bakar yang lebih banyak dan menyebabkan pemakaian sabun yang tinggi (Husada Bakti. 1995).
Apabila kandungan CaCO3 atau MgCO3 dalam air itu melewati batas 10 derajat jerman maka akan menyebabkan, antara lain:
ü Mengurangi efektifitas kerja sabun
ü Menyebabkan lapisan kerak pada alat dapur yang terbuat dari logam
ü Kemungkinan terjadinya ledakan pada boiler
ü Pipa air menjadi tersumbat
ü Sayur-sayuran menjadi keras apabila dicuci dengan air bersih.
(Sanropie. Dkk. 1984)
Air sadah tidak terlalu berbahaya untuk diminum, akan tetapi dapat menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkan pengendapan mineral, yang menyumbat pipa dan keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk gumpalan scum yang sukar dihilangkan. Dalam industri, kesadahn air yang digunakan diawasi ketat untuk mencegah kerugian. Untuk menghilangkan kesadahan biasanya digunakan berbagai zat kimia ataupun dengan menggunakan resin penukar ion (Kris : 2006)
D. Proses Pelunakan Air Sadah
Proses pelunakan air sadah dikenal sebagai suatu proses yang dapat ditempuh untuk mengurangi atau meminimalisir kandungan kapur dalam air. Pelunakan air sadah adalah pengurangan ion-ion penyebab utama kesadahan yaitu kalsium dan magnesium sehingga tidak mengganggu lagi, seperti terbentuknya kerak dan pemakaian sabun yang tinggi. Selain kalsium dan magnesium ion-ion stronsium, besi, barium, dan mangan juga berperan sebagai penyebab kesadahan. Pelunakan air ini bertujuan untuk mencegah pemakaian sabun lebih banyak dan juga berfungsi mencegah terbentuknya kerak pada dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat (CaCO3) . Adapun proses pelunakan kesadahan air terdiri dari berbagai cara, antara lain:
a. Proses pelunakan air melalui pengendapan
Proses pelunakan ini keadaan harus dibuat sedikit jenuh, karena dalam keadaan tidak jenuh terjadi reaksi yang mengakibatkan karat terhadap pipa. Kerak yang tipis akibat keadaan sedikit jenuh itu justru melindungi dinding dari kontak dengan air yang tidak jenuh (agresif). Ion Mg2+ akan bereaksi dengan OH- membentuk garam yang terlarut sampai batas kejenuhan dan mengendap sebagai Mg(OH)2 bila titik kejenuhan dilewati.
Ion Ca2+ dan Mg2+ diendapkan sebagai CaCO3 dan Mg(OH)2 menurut reaksi kesetimbangan kimiawi sebagai berikut:
Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 (1)
Ca2+ + CO32- CaCO3 (2)
CO32- berasal dari CO2 dan bikarbonat HCO3- yang sudah terlarut Dalam air sesuai dengan reaksi sebagai berikut:
CO2 + OH- HCO3- (3)
HCO3- + OH- CO32- + H2O (4)
Proses pengendapan dapat dipercepat dengan menggunakan tawas. Tawas mengasamkan larutan (pH turun) dan merubah perbandingan CO2/HCO3-, sehingga diperlukan tambahan Ca(OH)2 untuk menetralkan larutan tersebut.
Pengendapan air sadah dapat juga dengan mereaksikannya dengan soda, Na2CO3, dan kapur Ca(OH)2, sehingga ion-ion Ca2+ dan Mg2+ dapat diendapkan. Reaksinya sebagai berikut:
Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) 2CaCO3(s) + 2H2O(l)
MgSO4(aq) + Ca(OH)2(aq) Mg(OH)2(s) + CaSO4(aq)
CaSO4(aq) + Na2CO3(aq) CaCO3(s) + Na2SO4(aq)
b. Proses pelunakan melalui pertukaran ion
Bahan yang digunakan daplam proses ini terdiri dari zeolit atau resin sintetik yang dimasukkan kedalam suatu kolom dimana air sadah dialirkan melalui senyawa tersebut.
Zeloit adalah silikat hidrat yang mengandung ion-ion natrium dalam jumlah yang cukup banyak, berbentuk granular dan tidak larut dalam air. Air sadah yang dilirkan melalui kolom zeloit akan mengalami pertukaran ion-ion, yaitu Ca dan Mg dalam air dengan ion Na dalam zeolit dengan reaksi sebagai berikut:
Ca(HCO3)2 + Na2-Ze Ca-Ze + 2 NaHCO3
MgCl2 + Na2-Ze Mg-Ze + 2 NaCl
Hal tersebut berlangsung terus menerus sampai pada saat kolom zeloit menjadi jenuh, tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion-ion. Agar zeloit dapat aktif lagi. Zeloit perlu diregenerasi atau dengan direndam dlam larutan garam dapur, sehingga terjadi pertukaran ion-ion natrium dalam air yang masuk keda;lam zeloit untuk mengganti keduukan ion Mg dan Ca. Garam dapur yang digunakan adalah yang tidak beryodium. Reaksi regenerasinya sebagai berikut:
Ca-Ze + 2 NaCl Na2-Ze + CaCl2
Mg-Ze + 2 NaCl Na2-Ze + MgCl2
Air dengan derajat sangat tinggi akan cepat melapisi dan memblokir zeolit dan akibatnya dapat mengurangi efisiensinya. Demikian juga besi dalam bentuk feri juga sering merugikan penggunaan zeolit.
Resin sintetik disamping dapat melunakan air juga dapat menghilangkan berbagai asam dan hydrogen sulfida dalam air. Zeolit dengan rumus umum Na2AI2O3 x SiO2.nH2O atau disingkat Na2-Ze merupakan garam almunium silikat dari Na, K, Ca dan Ba.
Nama lain dari Neolit adalah:
- Analycine : Na Cl Si2 O6 H2O
- Chabazite
- Natralite : Na2 AI2 Si2 O10 . 2 H2O
Proses Pelunakan
Proses pelunakan kesadahan dengan zeolit berlangsung sangat cepat (10-20 menit) dan dengan efisiensi tinggi. Namun demikian proses ini mempunyai keterbatasan-keterbatasan seperti tidak dapat dilakukan bersamaan dengan proses lain, air baku tidak boleh keruh, instalasi dan operasi rumit mungkin pula harganya mahal.
c. Proses pemanasan, untuk mengurangi kesadahan sementara
Proses pemanasan hanya untuk menurunkan kesadahan yang sifatnya sementara, dan dapat diterapkan dalam skala rumah, seperti merebus air sampai mendidih dengan reaksi:
t(1000)
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
Pemanasan

Semakin lama pemanasan setelah air mendidih, dan penyimpanan air yang mendidih dalam thermos, penurunan kesadahan akan semakin besar.
Untuk membersihkan kerak/endapan dalam thermos dapat diatasi dengan pemberian/perendaman dengan larutan garam dapur (NaCl) jenuh.
Pemanfaatan zeolit sebagai media filter sekaligus sebagai media adsorbs merupakan suatu terobosan baru karena sumber daya alam Indonesia yang memiliki kandungan zeolit yang banyak. Uji adsorbsi ion kalsium pada zeolit menghasilkan kurva terobosan yang mengikuti S-Shape. Dari kurva terobosan tersebut dapat dillihat zeolit mampu mengadsorbsi ion kalsium dari 1200 ppm hingga dibawah 500 ppm. Zeolit dengan unggun 5 cm mampu mengadsorbsi hingga 500 ppm, zeolit dengan unggun 10 cm mampu mengadsorbsi hingga 300 ppm, dan zeloit dengan unggun 15 cm mampu mengadsorbsi hingga 200 ppm. Dari kurva terobosan dapat ditentukan kemampuan adsorbsi zeolit. Zeolit dengan unggun 5 cm mampu mengadsorbsi sebesar 10,83 mg ion Ca/gr zeolit. Untuk zeolit 10 cm mampu mengadsorbsi Ca sebesar 6,25 mg ion Ca/gr zeolit, dan untuk zeolit dengan panjang 15 cm mampu mengadsorbsi sebesar 3,61 mg ion Ca/gr zeolit. Kapasitas adsorbs tergantung pada jumlah massa zeolit dan temperature adsorbs. Zeolit dengan unngun 5 cm (300 gr) memiliki kapasitas yang lebih tinggi daripada zeolit dengan unggun 10 cm(600 gr) dan zeolit dengan unggun 15 cm(900 gr) walaupun pada awal reaksi unggun zeolit 15 cm mampu mengadsorbsi sampai 200 ppm (Atastina, dkk. 2005:1)
BAB III
PENUTUP


A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian makalah didepan, maka hal-hal yang terkait dengan kesadahan air dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pengertian kesadahan air adalah banyaknya lainnya kandungan garam-garam mineral seperti kalsium dan magnesium dan logam lainnya yang terdapat dalam air dalam jumlah yang melebihi batas aturan yang telah ditentukan atau yang telah disepakati bersama.
2. Standar kesadahan air meliputi:
Hubungan antara tingkat kesadahan dengan kadar CaCO3 dalam air
No.
Tingkat kesadahan
WHO,1984
ppm CaCO3
E. Merck, 1974
EPA, 1974
ppm CaCO3
0D
ppm CaCO3
1.
2.
3.
4.
5.


Sangat lunak
Lunak
Agak sadah
Sadah
Sangat sadah
-
0 - 60
60 - 120
120 – 180
>180
0 - 4
4 - 8
8 - 18
18 – 30
>30
0 - 71
71 - 142
142 - 320
320 - 534
>534



-
0 - 75
75 - 150
150 - 300
>300

3. Dampak dari kesadahan air yang kurang dan berlebih
Apabila air tidak mengandung sadah maka air tersebut akan lunak karena tidak mengandung garam-garam mineral. Sebaliknya ketika air itu mengandung kesadahan yang melebihi batas dari ketentuan yang telah disepakati, maka akan menyebabkan:
ü Mengurangi efektifitas kerja sabun
ü Menyebabkan lapisan kerak pada alat dapur yang terbuat dari logam
ü Kemungkinan terjadinya ledakan pada boiler
ü Pipa air menjadi tersumbat
ü Sayur-sayuran menjadi keras apabila dicuci dengan air bersih.
4. Proses pelunakan air, meliputi 3 cara, yaitu:
ü Proses pengendapan
ü Proses pertukaran ion
ü Proses pemanasan

B. Saran
Diharapkan kepada teman-teman yang akan menulis sebuah karya ilmiah mengenai kesadahan air, supaya pembahasan mengenai kesadahan air ini lebih mendetail lagi supaya pembaca benar-benar bisa memahami dan mengerti serta bisa mengaplikasikannya dalam kehidupan mereka.












DAFTAR PUSTAKA


Atastina. Dkk. 2005. Penghilangan Kesadahan air yang Mengandung ion Ca2+ dengan menggunakan zeolit Alam Lampung sebagai Penukar Kation. http//www. Google. Com. (10 mei 2008)
Banggali. T. 2004. Kimia Lingkungan. Makassar: Jurusan kimia FMIPA UNM.
Husada Bakti. 1995. Pelatihan Penyehatan Air.Jakarta : Departemen Kesehatan Ri
Kris. 2006. Air Sadah , My stories . http//www. Yahoo. Com. (12 mei 2008)
Sanropie. Dkk. 1984. Penyedian Air Bersih. Jakarta. Depkes RI