Presipitasi kimia: Pengertian, tujuan, jenis, kegunaan

Tangki sedimentasi untuk pengolahan air

Apa itu presipitasi kimia?

Presipitasi kimia adalah proses pengolahan air limbah di mana bahan kimia yang ditambahkan untuk mengubah ion kontaminan terlarut partikel padat. Dengan kata lain, itu terdiri dari menghasilkan partikel sedimen dalam air limbah dengan penambahan zat kimia.

Tujuan utama dari pengendapan kimia adalah untuk menghilangkan ion yang mencemari seperti kation logam berat dengan penambahan counterion (ion dengan muatan berlawanan) yang membentuk senyawa yang kurang larut dengan logam ini.

Meskipun sebagian besar polutan yang akan dihilangkan adalah logam seperti kobalt, cesium atau merkuri yang membentuk kation (ion bermuatan positif), juga digunakan untuk menghilangkan anion (ion bermuatan negatif) seperti fluorida, sianida dan fosfat.

Setelah padatan mengendap, perlu dilakukan serangkaian langkah untuk dapat memisahkannya dari sisa air. Langkah-langkah ini meliputi flokulasi, sedimentasi, dan pemisahan padat-cair.

Kesetimbangan kelarutan dan pengendapan kimia

Teknik pengendapan kimia didasarkan pada keseimbangan kelarutan senyawa ion dan konstanta hasil kali kelarutan. Dalam kebanyakan kasus, padatan yang mengendap adalah hidroksida yang sukar larut, meskipun jenis ion lain juga mengendap.

Dalam semua kasus pengendapan kimia, padatan yang terbentuk adalah senyawa ion yang sukar larut yang berada dalam kesetimbangan dengan ion-ion dalam larutan menurut reaksi umum:

Konsentrasi akhir logam, M, yang tersisa dalam larutan ditentukan oleh konstanta kesetimbangan reaksi ini, serta oleh konsentrasi anion, A, yang ditambahkan.

Misalnya , jika itu adalah hidroksida, konsentrasi akhir logam akan tergantung pada konsentrasi ion hidroksida dalam larutan dan oleh karena itu pH.

Proses pengendapan kimia selangkah demi selangkah

Proses pengendapan kimia terdiri dari empat langkah dasar:

Langkah 1: Menambahkan agen pengendap dan menyesuaikan pH.

Ini adalah tahap awal di mana zat pengendap pilihan Anda ditambahkan (dalam kebanyakan kasus itu adalah kalsium hidroksida). PH disesuaikan untuk memaksimalkan presipitasi dan mengoptimalkan kemurnian akhir air.

Selama langkah ini, campuran biasanya diaduk dengan kuat untuk memastikan konsentrasi pengendap yang seragam.

Langkah 2: Flokulasi.

Tahap ini terdiri dari memungkinkan padatan kecil yang terbentuk pada tahap pertama pengendapan untuk bergabung bersama untuk membentuk partikel yang lebih besar atau “flok” (karena itu namanya).

Ini akan diselesaikan lebih cepat di langkah berikutnya. Untuk mendorong pembentukan partikel-partikel ini tanpa merusaknya, pengadukan dilakukan lebih lambat.

Langkah 3: Sedimentasi.

Ini terdiri dari membiarkan campuran air yang baru diolah mengendap di tangki untuk membiarkan semua partikel padat turun ke dasar (mengendap).

Langkah 4: Pemisahan padat-cair.

Dalam kebanyakan kasus, pemisahan padat-cair terdiri dari dekantasi sederhana dari air yang tersisa di atas sedimen. Dalam kasus lain, pemisahan dicapai dengan menyaring atau bahkan mensentrifugasi air yang diolah, tergantung pada seberapa berbahaya kontaminan tersebut.

Jenis presipitasi kimia

Pengendapan hidroksida

Ini adalah jenis presipitasi kimia yang paling umum dan terdiri dari peningkatan pH dengan menambahkan senyawa basa yang hampir selalu kalsium hidroksida (Ca (OH) 2 ).

Reaksi kimia yang terjadi adalah :

Dalam reaksi di atas, M mewakili setiap kation dari logam yang akan dihilangkan. Padatan yang terbentuk dalam hal ini adalah hidroksida yang sangat sulit larut.

Dalam kasus pengendapan hidroksida, aturan umumnya adalah bahwa semakin tinggi konsentrasi OH – (semakin tinggi pH), semakin rendah konsentrasi logam yang tersisa di dalam air, setelah pengolahan. Dengan kata lain, semakin tinggi pH, semakin tinggi kemurnian akhir air.

presipitasi sulfida

Jenis presipitasi kimia ini digunakan terutama untuk menghilangkan logam berat, seperti timbal atau merkuri, dalam bentuk sulfida yang sangat sulit larut. Untuk mencapai hal ini, sulfida yang larut dan tidak larut dapat ditambahkan ke dalam air yang akan diolah.

Sulfida yang paling umum digunakan adalah yang larut yang mencakup hidrogen sulfida (H 2 S) dan natrium sulfida (Na 2 S). Reaksi pengendapan secara umum adalah:

Ferro sulfida juga dapat ditambahkan yang tidak larut, tetapi memberikan kontribusi ion sulfida yang cukup ke dalam larutan untuk mengendapkan sebagian besar logam berat.

Presipitasi karbonat

Karbonat dari banyak logam kurang larut bahkan daripada hidroksida dan dapat diendapkan dari air limbah dengan menambahkan kalsium karbonat, atau dengan mengubah hidroksida menjadi karbonat dengan menggelegak karbon dioksida ke dalam campuran alkali.

Pengendapan sianida

Berbeda dengan kasus sebelumnya, di sini kita berusaha untuk mengendapkan sianida, yang merupakan anion, bukan logam. Sianida adalah polutan beracun yang sangat berbahaya dan dapat dihilangkan dari air limbah dengan menambahkan seng sulfat atau besi sulfat, karena membentuk kompleks dengan logam pengendap ini.

Ko-presipitasi

Kopresipitasi terjadi ketika satu zat terlarut mengendap bersama dengan yang lain. Dalam kasus ini, zat terlarut pertama terperangkap dalam padatan ketika endapan senyawa lain terbentuk.

Seolah-olah padatan yang terbentuk membiarkan zat terlarut pertama terkurung dan menyeretnya keluar dari larutan. Fenomena ini digunakan untuk menghilangkan beberapa kontaminan yang sulit mengendap dengan sendirinya.

Kegunaan Presipitasi kimia

Curah hujan kimia digunakan di banyak industri untuk memenuhi persyaratan kualitas air limbah lingkungan.

Pengendapan hidroksida digunakan dalam industri:

Selesai metalik
Manufaktur senyawa anorganik
Pengecoran
Industri kembang api dan bahan peledak
Pelapisan porselen
Pertambangan batubara
Industri farmasi antara lain.

Di sisi lain, pengendapan sulfida digunakan dalam industri untuk menghilangkan kontaminan seperti merkuri, timbal, dan perak. Ini memiliki kegunaan di industri berikut:

Industri tekstil
Pertambangan
Perlengkapan dan perlengkapan fotografi
Manufaktur logam non-ferrous, antara lain

Selain industri ini, pengendapan adalah teknik yang paling penting untuk pemurnian air pendingin dari reaktor nuklir . Dalam industri tersebut, digunakan untuk menghilangkan kation radioaktif seperti plutonium, américo, cesium dan lain-lain.

Contoh presipitasi kimiawi

Presipitasi strontium dengan kalsium karbonat

Reaksi pengendapan dalam hal ini adalah:

Reaksi dilakukan pada pH optimum 10,5 dan mencapai konsentrasi logam ini hingga 100 kali lebih rendah dari yang awal.

Presipitasi antimon hidroksida

Untuk menghilangkan antimon dari air limbah, titanium hidroksida dapat digunakan sebagai reagen pengendap. Reaksinya adalah:

Ini dilakukan dalam kisaran pH yang berkisar dari 5 hingga 8,5 dan juga berhasil mengurangi konsentrasi ke nilai 100 kali lebih rendah dari yang awal.

Pengendapan sesium dengan tetrafenilborat

Ini adalah kasus khusus yang memungkinkan pengendapan cesium, logam alkali yang sulit diendapkan. Reaksinya adalah:

Menggunakan tetrafenilborat membawa dua manfaat besar: pertama, ia bekerja pada hampir semua pH (dari pH 1 hingga 13) dan kedua, bahwa kelarutan garam yang terbentuk memungkinkan konsentrasi akhir kontaminan dikurangi dengan faktor seribu.

Pengendapan tembaga dengan natrium sulfida