Alkalinity

Istilah “Alkalinity” berasal dari kata “Alkali” atau basa. Alkalinity diartikan sebagai jumlah kapasitas air yang dapat dinetralkan keasamannya. Mengukur sifat alkanility sangatlah penting untuk menetralisasi polusi asam yang berasal dari air hujan dan air limbah. Alkalinity merupakan faktor kapasitas yang berbeda dengan pH sebagai faktor intensitas. Sehingga Alkalinity diartikan sebagai “kebasaan” dan Basicity pada pH diartikan sebagai “sifat basa”.

Alkalinity dalam air biasanya disebabkan oleh ion hidroksida (OH) sebagai basa kuat, ion bikarbonat (HCO3) sebagai basa lemah, dan ion karbonat (CO32-) sebagai basa lemah, atau bisa ditemukan juga ion borat (BO32-) dan ion fosfat (PO43-).  Nilai alkalinity menunjukan seberapa banyak basa didalam suatu larutan yang dapat dikonversi menjadi molekul tidak bermuatan oleh asam kuat.  Sebagai contoh, 1 mole HCO3 dalam larutan membutuhkan 1 molar equivalent ion H+ dari asam kuat, sedangkan 1 mol CO32- menunjukan 2 molar equivalent ion H+ dari asam kuat. Hasil akhir dari muatan dalam larutan yang mengandung ion bikarbonat dan ion karbonat akan menjadi nol setelah ditambahkan asam kuat. Semakin tinggi nilai alkanility dalam suatu larutan maka tinggi ion-ion bikarbonat dan karbonat-nya.

Didalam air, karbon dioksida (CO2) dapat berubah menjadi asam karbonat (H2CO3) dengan reaksi sebagai berikut:

H2O + CO2 à H2CO3

Secara alami, perubahan karbon dioksida tergantung pada pH dalam larutan:

  • Pada pH dibawah 4,3, kita hanya menemukan karbon dioksida terlarut dalam air saja dan nilai alkalinity-nya nol (disebut “Free Mineral Acidity (FMA)”). Karbon dioksida terlarut air disebut juga asam karbonat (H2CO3).

H2O + CO2 à H2CO3

  • Pada pH antara 4,3 dan 8,3, karbon dioksida terlarut (H2CO3) akan berubah menjadi ion bikarbonate (HCO3).

H2CO3 à H+ + HCO3

  • Kenaikan pH dari 8,3 sampai 10,2, ion bikarbonat (HCO3) akan berubah menjadi ion karbonat (CO32-).

HCO3 à H+ + CO32-

  • Pada pH diatas 10,2 semua ion karbonat (CO32-) akan berubah menjadi ion hidroksida (OH).

H2O + CO32- à 2OH + CO2 (gas)

Dibawah adalah grafik perubahan karbon dioksida terhadap nilai pH.

Alkalinity-Change-in-Water-Treatment-for-Cooling-Towers

Dalam pengukuran Alkalinity, seringkali dilakukan pengkonversian menggunakan CaCO3 dalam mg/L. Berikut perhitungan untuk setiap ion yang dikonversi dalam CaCO3 berdasarkan berat molekul.

  1. Ion bikarbonat (HCO3)

Setiap miligram CaCO3 mengandung 2 ion bikarbonat x 61/100 = 1.22 bicarbonate alkalinity as CaCO3

  1. Ion karbonat (CO32-)

Setiap miligram CaCO3 mengandung 1 ion karbonat x 60/100 = 0.6 carbonate alkalinity as CaCO3

  1. Ion hidroksida (OH)

Setiap miligram CaCO3 mengandung 2 ion hidroksida x 17/100 = 0.34 hydroxyde alkalinity as CaCO3

M dan P Alkalinity

Jika kita melihat hubungan antara alkalinity dan pH, maka seperti dijelaskan diatas bahwa hubungannya sangat erat sekali terkait dengan keberadaan ion karbonat, bikarbonat, dan hidroksida. M-Alkalinity merupakan jumlah asam yang ditambahkan ke dalam suatu larutan hingga mencapai pH 4,3. Sesuai dengan grafik dan penjelasan diatas, hal ini dapat menentukan seberapa banyak ion bikarbonat, ion karbonat atau ion hidroksida dalam larutan tergantung pH awal larutan. Penggunaan istilah “M” menunjukan penggunaan indikator “Methyl Orange” pada proses titrasi. Sedangkan P-Alkalinity menggunakan indikator “Phenolphtalein” dengan mengatur pH sampai 8.3, sehingga dapat mengukur jumlah ion karbonat dan ion hidroksida tergantung dari pH awal larutan. Jika kondisi pH air sangat basa, maka dapat juga dilakukan pengukuran OH-Alkalinity dengan mengukur jumlah asam yang ditambahkan hingga pH 8.3 setelah semua ion karbonat di presipitasi dengan barium membentuk barium karbonat, atau dengan rumus: (2xP-Alkalinity)-(M-Alkalinity).

Hubungan Alkalinity dengan Hardness

Jika dalam air memiliki nilai alkalinity yang lebih besar dibandingkan hardness (kesadahan), maka sifat air menjadi lebih agresif dan mudah menyebabkan terjadinya korosi atau karat pada pipa besi. Pembentukan besi karbonat (FeCO3) dapat juga terjadi jika dalam air mengandung besi terlarut yang memicu terjadinya korosi pada pipa. Akan tetapi jika alkalinity lebih rendah dibandingkan hardness maka pembentukan kerak CaCO3 akan mudah terbentuk pada dinding pipa yang dapat memperkecil aliran air. Informasi terkait dengan pembentukan kerak CaCO3 bisa dibaca pada artikel berikut Is My Water Hard or Soft?.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s