ALKALINITAS : ANALISA DAN PERMASALAHANNYA UNTUK AIR INDUSTRI PDF

Preview

Summary

ALKALINITAS : ANALISA DAN PERMASALAHANNYA UNTUK AIR INDUSTRI KARYA ILMIAH Oleh : AQUARINA LIMBONG 052401107 PROGRAM DIPLOMA III KIMIA ANALIS FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008 Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Indu...

Description

ALKALINITAS : ANALISA DAN PERMASALAHANNYA UNTUK AIR INDUSTRI

KARYA ILMIAH

Oleh :

AQUARINA LIMBONG 052401107

PROGRAM DIPLOMA III KIMIA ANALIS FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008 Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

PERSETUJUAN

Judul

: ALKALINITAS :ANALISA DAN PERMASALAHANNYA UNTUK AIR INDUSTRI Kategori : KARYA ILMIAH Nama : AQUARINA LIMBONG Nomor Induk Mahasiswa : 052401107 Program Studi : DIPLOMA (D3) KIMIA ANALIS Departemen : KIMIA Fakultas :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Juli 2008

Diketahui Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dosen Pembimbing

(DR. Rumondang Bulan, MS) NIP. 131 459 466

(Drs. Usman Rasyid) NIP. 130 422 446

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

PERYATAAN

ALKALINITAS : ANALISA DAN PERMASALAHANNYA UNTUK AIR INDUSTRI KARYA ILMIAH

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

Medan, Juli 2008

AQUARINA LIMBONG 052401107

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan baik. Penulisan karya ilmiah ini merupakan hasil pelaksanaan dari Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PT. Clariant Indonesia Duri dan merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program Diploma-3 Kimia Analis FMIPA USU. Adapun judul yang diambil penulis dalam penulisan karya ilmiah ini adalah : “ALKALINITAS : ANALISA DAN PERMASALAHANNYA UNTUK AIR INDUSTRI”. Selama penulis menyusun karya ilmiah ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak. Dan oleh sebab itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : secara khusus dan teristimewa kepada kedua orang tua beserta keluarga tercinta yang telah memberikan dorongan moril dan material kepada penulis. Terima kasih juga kepada Bapak Drs. Usman Rasyid, selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan pengarahan serta saran yang sangat bermanfaat pada penulis sampai selesainya penulis karya ilmiah ini. Bapak Dr. Eddy Marlianto, M. Sc, selaku Dekan FMIPA USU. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS, selaku Ketua Jurusan Kimia. Seluruh Dosen dan Staf Administrasi Jurusan Kimia Analis FMIPA USU yang telah mendidik dan membantu penulis selama perkuliahan. Pimpinan dan Staf Perusahaan PT. Clariant Indonesia yang telah memberikan tempat untuk melaksanakan Praktek Kerja Lapangan. Buat teman satu PKL di PT. Clariant Indonesia Clara D Aritonang yang banyak membantu dan menyelesaikan karya ilmiah ini. Buat teman seperjuangan Kimia Analis ’05, adik Kimia Analis ’06 dan Kimia Analis ’07. Buat teman – teman satu kost jl. Rebab No 76A. Psr 2.P.Bulan, yang banyak membantu dan memberikan dorongan dalam penyelesaian karya ilmiah ini. Dalam pembuatan karya ilmiah ini, penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya ilmiah ini masih banyak kekurangannya, oleh karena itu penulis dengan senang hati akan menerima saran dan kritik bagi penyempurnaannya. Akhirnya penulis berharap agar kiranya karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca, semoga Tuhan Yesus Kristus senantiasa memberkati kita semua.

Medan, Juli 2008 Penulis,

(Aquarina Limbong) Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

DAFTAR ISI Halaman

PERSETUJUAN PERNYATAAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL

i ii iii iv v vi viii

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Permasalahan 1.3. Tujuan 1.4. Manfaat

1 1 2 3 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air 2.2. Sumber Air 2.3. Sifat Umum Air 2.3.1. Sifat Fisik 2.3.2. Sifat Kimia 2.4. Alkalinitas 2.4.1. Peranan Alkalinitas 2.5. Metode Analisa Alkalinitas 2.5.1. Metode Titrasi Volumetri 2.5.1.1. Metode Indikator Warna 2.5.1.2. Metode Potensiometri 2.5.2. Gangguan Pada Analisa Alkalinitas

4 4 5 7 7 8 8 9 10 10 10 13 14

BAB 3 MENENTUKAN NILAI ALKALINITAS 3.1. Alat-alat yang digunakan 3.2. Bahan – bahan 3.3. Prosedur Percobaan 3.3.1. Penentuan Alkalinitas 3.3.1.1. Pembuatan Reagent 3.2.1.2. Cara Kerja Penentuan Alkalinitas

16 16 16 16 16 16 17

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Percobaan 4.2. Analisa Data 4.3. Pembahasan

18 18 19 20

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran

21 21 21

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

DAFTAR TABEL

Tabel 1

: Indikator yang digunakan untuk titrasi alkalinitas

12

Tabel 2

: Hasil Pengukuran Alkalinitas pada Sumur

18

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

ABSTRAK

Analisa alkalinitas merupakan salah satu parameter persyaratan untuk mencegah terjadinya pembentukan kerak pada sumur produksi minyak bumi di PT. Chevron Pasific Indonesia dilakukan dengan metode titrasi asam – basa dengan menggunakan larutan standar H2SO4 dan pH meter portable. Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan, diperoleh kadar total alkalinitas sebesar 420 mg/l CaCO3-740 mg/l CaCO3. Hasil yang diperoleh masih dalam standar ketentuan yang telah ditetapkan oleh PT. Clariant Indonesia.

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

ABSTRACT

Analysis of Alkalinity is one of that parameter rules to prohibit event formation of scale at well oil production in PT. Chevron Pasific Indonesia was done with method acid – base titration with use sulfat acid (H2SO4) as a standar solution and pH meter portable Based on the result of analysis that have been do, obtained the total of alkalinity value of 420 mg/l CaCO3 - 740 mg/l CaCO3. The result it was obtained still certainly of standard had been establish by PT. Clariant Indonesia.

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Dalam proses penambangan minyak bumi dan minyak yang keluar dari sumur pengeboran bercampur dengan air, gas, lumpur dan pasir. Di butuhkan beberapa jenis bahan kimia untuk memisahkan minyak dari bahan – bahan lain tersebut. Bahan kimia yang dibutuhkan PT. Chevron Fasific Indonesia di pasok oleh PT. Clariant Indonesia.

Dalam hal ini air digunakan untuk pencampuran bahan kimia dan sebagai pemanas (steam) diperoleh dari air lunak (soft water) yang telah diolah. Dalam hal ini sebelum penginjekkan

bahan kimia terlebih

dahulu

diinjekkan air

untuk

membersihkan kotoran – kotoran yang terdapat dalam pipa produksi minyak bumi. Air panas (steam) berguna untuk meningkatkan suhu dan tekanan didalam sumur produksi.

Air yang keluar bersama minyak dari dalam sumur, umumnya mengandung padatan terlarut yang dapat membentuk endapan atau kerak yang melekat pada bahagian sebelah dalam pipa instalasi. Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

Senyawa dalam air tersebut yang berperan dalam pembentukan kerak ialah kalsium karbonat, magnesium karbonat, kalsium sulfat dan barium sulfat. Kalsium karbonat

dan magnesium karbonat adalah senyawa penyebab kesadahan dan

alkalinitas air.

Salah satu parameter yang menyebabkan pembentukan kerak ialah alkalinitas. Alkalinitas adalah kapasitas air untuk menetralkan asam. Penyusun alkalinitas ialah anion bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-) dan hidroksida(OH-). Pengaruh anion bikarbonat sangat besar dalam pembentukan kerak.

Sejalan dengan ini maka penulis tertarik untuk mencoba melakukan pemantauan alkalinitas yang bertujuan untuk mengendalikan atau mencegah pembentukan kerak pada sumur produksi minyak bumi dan pipa instalasinya. Kisaran nilai total alkalinitas dalam sumur produksi minyak bumi yang digunakan 420–740 mg/l CaCO3.

1.2. Permasalahan Sejauh mana kadar total alkalinitas yang terdapat pada air formasi yang digunakan oleh PT. Clariant Indonesia dan permasalahan yang dihadapi akibat tingginya alkalinitas sehingga akan membentuk kerak pada pipa instalasi.

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

1.3. Tujuan Untuk mengetahui alkalinitas : analisa dan permasalahannya untuk air industri khusunya pada air formasi dengan menggunakan metode titrasi asam basa.

1.4. Manfaat Dengan adanya analisa alkalinitas yang digunakan di dalam air formasi maka kita dapat mengetahui salah satu faktor yang mempengaruhi pembentukan kerak pada sumur produksi minyak bumi dan pipa instalasi.

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air Di dalam industri, air juga memegang peranan penting, misalnya : sebagai pendingin, pengangkut limbah, sebagai bahan baku untuk produksi uap didalam boiler dan lainlain (Gultom, J, 1993)

Air sangat dibutuhkan didalam industri penambangan minyak bumi sebagai air pengencer maupun sebagai air umpan untuk steam. Penggunaan air pada penambangan minyak bumi memiliki persyaratan khusus yang harus menggunakan perlakuan kimia yang aman. Air digunakan pada proses pengolahan dan air pengumpan ketel dilperoleh dari air tanah, air sungai dan sumber mata air lainnya. Pada penambangan minyak bumi ini air yang keluar sangat banyak. Air tersebut merupakan air tanah. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis ini dipengaruhi oleh lingkungan asal mata air tersebut. Sumber mata air umumnya sudah mengalami pencemaran oleh penduduk atau industri, oleh sebab itu pemurnian harus dilakukan.

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

2.2. Sumber Air Pada prinsipnya, jumlah air dialam ini tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan siklus hidrologi. a. Air Permukaan Air permukaan adalah air hujan yang mengalir dipermukaan bumi. Pada umumnya air permukaan akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri kota dan sebagainya. Air permukaan ada 2 macam yakni : 1. Air Sungai Dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi. 2. Air Rawa/ Danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh zat-zat organik yang membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. Jadi untuk pengambilan air sebaiknya pada kedalaman tertentu dan sulit untuk dilakukan. b. Air Tanah Air tanah adalah air yang meresap kedalam tanah sehingga telah mengalami penyaringan oleh tanah maupun oleh batu-batuan. Jika dibandingkan dengan sumber air yang lain, air tanah lebih baik sehingga air tanah banyak dimanfaatkan sebagai keperluan rumah tangga (Hadi,1980).

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

Air tanah terbagi dalam beberapa golongan yaitu : 1. Air tanah dangkal Terjadi karena daya proses penyerapan air pada permukaan tanah. Lumpur akan tertahan demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam yang terlarut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah.

Air tanah dangkal ini terdapat dalam kedalaman 15 m. Sebagai sumber air minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas adalah baik tetapi tergantung pada musim. 2. Air tanah dalam Terdapat setelah lapisan rapat air pertama. Pengambilan air tanah dalam tak semudah pada air tanah dangkal. Kualitas dari air tanah dalam lebih baik daripada air tanah dangkal, karena pada air tanah dalam penyaringannya lebih sempurna dan bebas bakteri (Sutrisno, 1996). 3. Mata air Merupakan air yang mengalami penyaringan menembus kedalaman lapisan mineral, dan muncul kepermukaan setelah melewati penyaringan tersebut. Air mengandung logam-logam yang terlarut dan pada umumnya adalah logam mangan yang akan membentuk endapan kuning kecoklatan pada saat air muncul dari permukaan. Sejumlah mata air mengandung pasir-pasir yang menyebabkan kehidupan organisme menjadi sangat rendah. Sebaliknya karbon dioksida menjadi tinggi dan menghasilkan nilai pH yang rendah. Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

Selama proses penyaringan air akan kehilangan bahan-bahan organik dan keluar kepermukaan tanah dengan jumlah bahan organik dan bakteri yang rendah. Ini memungkinkan amannya untuk diminum tanpa proses sterilisasi bila dibandingkan dengan air yang berasal dari sumur dangkal.

Di lain pihak, proses penyaringan ini akan melepaskan material keluar dari mineral ini menyebabkan

larutnya CO2 (karbon dioksida). Air ini cenderung

mempunyai nilai TDS (Total Dissolved Solid) yang tinggi dan kebanyakan disebabkan oleh kalsium karbonat.

Dengan kehilangan keasaman, pH akan mendekati alkali (basa). Secara bersamaan air akan menjadi keras (sadah) yang mendekati kesadahan tetap. Hal ini membuat kerak pada pipa instalasi menjadi korosi dan akan membentuk kerak yang serius pada boiler.

Sifat Umum Air Sifat Fisik Sifat fisik air diantaranya : a. Air tidak berwarna b. Air tidak boleh berasa c. Air tidak boleh berbau d. Derajat keasaman (pH) = 7,0-8,5 e. Jernih

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

Sifat Kimia Baik air laut, air hujan, maupun air tanah/air tawar mengandung mineral. Macam-macam mineral yang terkandung dalam air tawar bervariasi tergantung struktur tanah dimana air itu diambil. Sebagai contoh mineral yang terkandung dalam air itu bukan melalui suatu reaksi kimia melainkan terlarut dari suatu substansi misalnya dari batu andesit (dari batu vulkanis) (Gabriel, 2001).

2.4. Alkalinitas Alkalinitas adalah pengukuran kapasitas air untuk menetralkan asam-asam lemah, meskipun asam lemah atau basa lemah juga dapat sebagai penyebabnya. Penyusun alkalinitas perairan adalah anion bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO3-), dan hidroksida (OH-). Garam dari asam lemah lain seperti : Borat (H2BO3-), silikat (HSiO3-), fosfat (HPO42- dan H2PO4-), sulfida (HS-), dan amonia (NH3) juga memberikan kontribusi terhadap alkalinitas dalam jumlah sedikit.

Meskipun banyak komponen penyebab alkalinitas perairan, penyebab utama dari alkalinitas tersebut adalah: (1) hidroksida, (2) karbonat, dan (3) bikarbonat.

Pada keadaan tertentu (siang hari) adanya ganggang dan lumut dalam air dapat menyebabkan turunnya kadar karbondioksida dan bikarbonat. Dalam keadaan seperti ini kadar karbonat dan hidroksida naik, dan menyebabkan pH larutan naik.

Air leding memerlukan ion alkalinitas tersebut dalam konsentrasi tertentu, jika kadar alkalinitas tinggi (dibandingkan dengan kadar Ca2+ dan Mg2+ yaitu kadar kesadahan rendah) air menjadi agresif dan menyebabkan kerak pada pipa, sebaliknya Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

alkalinitas yang rendah dan tidak seimbang dengan kesadahan tinggi maka dapat menyebabkan kerak CaCO3 pada dinding pipa instalasi yang dapat memperkecil penampang pipa basah.

2.4.1. Peranan Alkalinitas Alkalinitas berperan dalam hal-hal sebagai berikut : a. Sistem Penyangga Bikarbonat yang terdapat pada perairan dengan nilai alkalinitas total tinggi berperan sebagai penyangga perairan terhadap perubahan pH yang drastis. Jika basa kuat ditambahkan kedalam perairan maka basa tersebut akan bereaksi dengan asam karbonat membentuk garam bikarbonat dan akhirnya menjadi karbonat. Jika asam ditambahkan kedalam perairan maka asam tersebut akan digunakan untuk mengonversi karbonat menjadi bikarbonat dan bikarbonat menjadi asam karbonat. Hal ini dapat menjadikan perairan dengan nilai alkalinitas total tinggi tidak mengalami perubahan pH secara drastis (Cole,1988). b. Koagulasi Bahan Kimia Bahan kimia yang digunakan dalam proses koagulasi air atau limbah bereaksi dengan air membentuk endapan hidroksida yang tidak larut. Ion hidrogen yang dilepaskan bereaksi dengan ion-ion penyusun alkalinitas, sehingga alkalinitas berperan sebagai penyangga untuk mengetahui kisaran pH yang optimum bagi penggunaan koagulan. Dalam hal ini nilai alkalinitas sebaiknya berada pada kisaran optimum untuk mengikat ion hidrogen yang dilepaskan pada proses koagulasi.

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

b. Pelunakan air Alkalinitas adalah parameter kualitas air yang harus dipertimbangkan dalam menentukan jumlah soda abu dan kapur yang diperlukan dalam proses pelunakan dengan metode pengendapan. Pelunakan air bertujuan untuk menurunkan kesadahan. c. Pengendalian Korosi Alkalinitas merupakan parameter yang sangat penting termasuk didalam pengendalian korosi. Hal itu

harus diketahui disamping itu untuk

pengelompokkan dalam Lengelier Saturasi indeks. d. Limbah Industri Banyak para agen yang mencegah pengecekan terhadap campuran limbah yang disebabkan (hidroksida) alkalinitas untuk penerimaan air. Sebaiknya pH alkalinitas ialah suatu faktor yang penting didalam penentuan kemampuan dari limbah untuk pengolahan secara biologi.

2.5. Metode Analisa Alkalinitas 2.5.1.Metode Titrasi Volumetri 2.5.1.1. Metode Indikator Warna Alkalinitas dapat diukur dengan titrasi volumetri dengan H2SO4 di dalam satuan CaCO3 dengan menggunakan indikator warna. Dimana untuk sampel dengan pH diatas 8,3 titrasi dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama titrasi sampai pH 8,2 dengan phenolpthalein sebagai indikator yang ditunjukkan dari perubahan warna merah menjadi tidak berwarna. Setelah itu titrasi dilanjutkan dengan menambahkan indikator metil orange sampai pH 4,5 (larutan jadi tidak berwarna).Untuk sampel yang

Aquarina Limbung : Alkalinitas : Analisa Dan Permasalahannya Untuk Air Industri, 2008. USU Repository © 2009

pHnya kurang dari 8,3 hanya dilakukan titrasi satu tahap dengan metil orange sebagai indikator sampai pH 4,5 (warna berubah dari kuning jadi merah).

Pemilihan pH 8,3 sebagai titik akhir pada titrasi tahap pertama ialah berdasarkan pada titrasi alkalimetri. Nilai pH 8,3 ini untuk titrasi karbonat menjadi bikarbonat : CO32-

+

H+

HCO3-

Penggunaan pH 4,5 untuk titik akhir titrasi pada tahap kedua dari titrasi sesuai dengan perkiraan untuk titik kesetimbangan untuk konversi dari ion bikarbonat menjadi asam karbonat : HCO3-

+ H+

H2CO3

Dalam hal ini tepat pada titik akhir titrasi akan tergantung pada awal konsentrasi ion bikarbonat ...