Bagaimana untuk menaikkan ph air

Bagaimana untuk menaikkan ph air ?

Saya ingin meningkatkan ph air sebuah 6-8,5 dengan penambahan kapur. Bagaimana menghitung jumlah kapur yang diperlukan untuk satu liter air?

Jawaban

1) mengukur menggunakan pipet volume 25cm3 larutan 6 ph dan dimasukkan ke dalam labu berbentuk kerucut.
2) tambahkan beberapa tetes indikator universal dan solusi akan berubah kuning pucat.
3) kemudian menempatkan sekitar 50cm3 larutan kapur menjadi sebuah buret.
4) perlahan-lahan tambahkan larutan kapur sampai warna indikator berubah dari kuning ke hijau.
5) berhenti ketika perubahan warna .. solusi kemudian kurangi membaca pada buret ke volume awal dari 50cm3 dan u akan mendapatkan jumlah yang dibutuhkan kapur …

Source (s):

Konsep kunci

Contoh Indikator:

Memilih indikator yang tepat untuk titrasi:

  • indikator yang tepat akan berubah warna pada titik ekivalen titrasi.

Lakmus tidak digunakan dalam titrasi karena rentang pH diatas yang berubah warna terlalu besar.

Indikator universal yang sebenarnya merupakan campuran dari beberapa indikator menampilkan berbagai warna pada rentang pH yang lebar sehingga dapat digunakan untuk menentukan pH perkiraan solusi tetapi tidak digunakan untuk titrasi.

  • Menentukan spesies apa yang hadir pada titik ekivalen & menyimpulkan pH pada titik ekivalen

pH garam yang terbentuk dari
reaksi asam basa &
(25 o C)

Basis Kuat

Basis Lemah

Asam Kuat

pH = 7

pH <7

Asam Lemah

pH> 7

pH = 7

  • Gunakan tabel indikator untuk memilih indikator yang berubah warna pada rentang pH yang mencakup titik ekivalen

Contoh:

Asam Kuat – titrasi Dasar Kuat

HCl (aq) + NaOH (aq) —–> NaCl (aq) + H 2 O (l)
Pada kesetaraan satunya spesies ini akan NaCl (aq) & H 2 O (l)
Solusi dari garam dari asam kuat dan basa kuat akan memiliki pH = 7
NaCl (aq) akan memiliki pH = 7
Sebuah indikator yang cocok akan bromothymol biru (pH berkisar 6,2-7,6) atau merah fenol (pH berkisar 6,8-8,4)

Asam Kuat – titrasi basa lemah

HCl (aq) + NH 3 (aq) NH 4 Cl —–> (aq)
NH 4 Cl adalah garam dari asam kuat & basa lemah, sehingga solusi dari NH 4 Cl akan memiliki pH <7 (NH 4 + adalah asam lemah)
Sebuah indikator yang cocok akan metil oranye (pH berkisar 3,1-4,4) atau metil merah (kisaran pH 4,4-6,0)

Asam Lemah – titrasi Dasar Kuat

CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) —–> CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)
CH 3 COONa adalah garam dari asam lemah & basa kuat, sehingga larutan CH 3 COONa akan memiliki pH> 7 (CH 3 COO adalah basa lemah)
Sebuah indikator yang cocok akan fenolftalein (pH kisaran 8,3-10,0) atau timol biru (pH 8,0-9,6)

Disosiasi konstanta untuk indikator:

biarkan Hin menjadi bentuk asam dari indikator dan Dalam bentuk dasar dan K Pada konstanta disosiasi untuk indikator

Hin + H 2 O Dalam + H 3 O +

K Dalam

=

[Dalam -] [H 3 O +]


[Hin]

K Dalam


[H 3 O +]

=

[Dalam -]


[Hin]

Warna indikator pada pH manapun ditentukan oleh rasio [In -]: [Hin]

Seiring dengan peningkatan pH, [H 3 O +] menurun, [Dalam -]: [Hin] meningkat, sehingga indikator telah semakin lebih dari warna bentuk dasar dan kurang dari bentuk asam

Hal ini penting untuk digunakan sebagai indikator sesedikit mungkin selama titrasi sejak indikator sendiri bereaksi dengan reaktan titrasi yang

pH

pOH

pH adalah ukuran konsentrasi ion hidrogen, [H +] pOH adalah ukuran konsentrasi ion hidroksida, [OH -]
pH dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
pH =-log 10 [H +]
pOH dihitung menggunakan rumus berikut:
pOH =-log 10 [OH -]

Contoh 1:

Cari pH -1 L 0.2mol
(0.2m) larutan HCl

  • Tuliskan persamaan seimbang untuk disosiasi asam
    HCl —–> H + (aq) + Cl (aq)
  • Menggunakan persamaan untuk menemukan [H +]:
    0,2 mol L HCl 0,2 mol L menghasilkan H + -1 karena HCl adalah asam kuat yang sepenuhnya memisahkan
  • Hitung pH: pH =-log 10 [H +]
    pH =-log 10 [0,2] = 0,7

Contoh 1:

Cari pOH dari L 0.1mol
(0,1 M) larutan NaOH

  • Tuliskan persamaan seimbang untuk disosiasi alkali
    NaOH —–> OH (aq) + Na + (aq)
  • Menggunakan persamaan untuk menemukan [OH -]:
    0,1 mol L -1 NaOH 0,1 mol L menghasilkan -1 OH karena NaOH adalah basa kuat yang sepenuhnya memisahkan
  • Hitung pOH: pOH =-log 10 [OH -]
    pOH =-log 10 [0,1] = 1

Contoh 2:

Cari pH 0,2 mol L -1
(0.2m) larutan H 2 SO 4

  • Tuliskan persamaan seimbang untuk disosiasi asam
    H 2 SO 4 —–> 2H + (aq) + SO 4 2 – (aq)
  • Menggunakan persamaan untuk menemukan [H +]:
    0,2 mol L -1 H 2 SO 4 menghasilkan 2 x 0,2 = 0,4 mol L -1 H + sejak H 2 SO 4 adalah asam kuat yang memisahkan sepenuhnya
  • Hitung pH: pH =-log 10 [H +]
    pH =-log 10 [0,4] = 0,4

Contoh 2:

Cari pOH dari -1 L 0.1mol
(0,1 M) larutan Ba (OH) 2

  • Tuliskan persamaan seimbang untuk disosiasi alkali:
    Ba (OH) 2 —–> 2OH (aq) + Ba 2 + (aq)
  • Menggunakan persamaan untuk menemukan [OH -]:
    0.1mol L -1 Ba (OH) 2 menghasilkan 2 x 0,1 = 0,2 mol L -1 OH karena Ba (OH) 2 adalah basa kuat yang sepenuhnya memisahkan
  • Hitung pOH: pOH =-log 10 [OH -]
    pOH =-log 10 [0,2] = 0,7
Konsentrasi ion hidrogen, [H +], dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
[H +] = 10-pH
Konsentrasi ion hidroksida, [OH -], dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
[OH -] = 10-pOH

Contoh:

Cari [H +] larutan asam nitrat dengan pH 3,0
pH = 3,0
[H +] = 10-pH
[H +] = 10 = -3,0 0.001mol L -1Anda dapat memeriksa jawaban ini dengan menggunakan nilai yang dihitung [H +] dalam persamaan untuk pH untuk memastikan Anda tiba di pH asli
pH =-log 10 [H +]
pH =-log 10 [0,001] = 3
Kami mendapatkan nilai yang sama untuk pH menggunakan nilai yang dihitung untuk [H +], sehingga nilai yang dihitung untuk [H +] adalah benar.

Contoh:

Cari [OH -] larutan natrium hidroksida dengan pOH dari 1
pOH = 1
[OH -] = 10-pOH
[OH -] = 10 -1 = 0,1 mol L -1Anda dapat memeriksa jawaban ini dengan menggunakan nilai yang dihitung [OH -] dalam persamaan untuk pOH untuk memastikan Anda tiba di pOH asli
pOH =-log 10 [OH -]
pOH =-log 10 [0,1] = 1
Kami mendapatkan nilai yang sama untuk pOH menggunakan nilai yang dihitung untuk [OH -], sehingga nilai yang dihitung untuk [OH -] adalah benar.

pH + pOH = 14 (25 o C)

Contoh A (1):

Cari pH larutan natrium hidroksida
yang memiliki pOH dari 2pH = 14 – pOH
pH = 14 – 2 = 12

Contoh B (1):

Cari pOH larutan asam klorida
yang memiliki pH 3,4pOH = 14 – pH
pOH = 14-3,4 = 10,6

Contoh A (2):

Cari [H +] dalam larutan natrium hidroksida
yang memiliki pOH dari 1

  • Hitung pH
    pH = 14 – pOH
    pH = 14 – 1 = 13
  • Hitung [H +]
    [H +] = 10-pH
    [H +] = 10 -13 = 10 -13 mol L -1

Contoh B (2):

Cari [OH -] dari larutan asam sulfat
dengan pH 3

  • Hitung pOH yang
    pOH = 14 – pH
    pOH = 14 – 3 = 11
  • Hitung [OH -]
    [OH -] = 10-pOH
    [OH -] = 10 -11 = 10 -11 mol L -1

Contoh A (3):

Cari pH 0.2mol -1L natrium hidroksida

  • Tuliskan persamaan untuk disosiasi NaOH:
    —–> NaOH Na + (aq) + OH (aq)
  • Gunakan persamaan untuk menemukan [OH -]:
    0.2mol L -1 NaOH menghasilkan 0.2mol L -1 OH karena NaOH adalah basa kuat yang sepenuhnya memisahkan
  • Hitung pOH ini:
    pOH =-log 10 [OH -]
    pOH =-log 10 [0,2] = 0,7
  • Hitung pH:
    pH = 14 – pOH
    pH = 14-0,7 = 13,3

Contoh B (3):

Cari pOH asam sulfat 0.2mol L -1

  • Tuliskan persamaan untuk disosiasi H 2 SO 4:
    H 2 SO 4 —–> 2H + (aq) + SO 4 2 – (aq)
  • Menggunakan persamaan untuk menemukan [H +]:
    0,2 mol L -1 H 2 SO 4 menghasilkan 2 x 0,2 = 0,4 mol L -1 H + sejak H 2 SO 4 adalah asam kuat yang memisahkan sepenuhnya
  • Hitung pH:
    pH =-log 10 [H +]:
    pH =-log 10 [0,4] = 0,4
  • Hitung pOH:
    pOH = 14 – pH
    pOH = 14-0,4 = 13,6
Iklan

COOLING TOWER.

COOLING TOWER.

Kegunaan air dalam proses industri sangat banyak sekali, selain sebagai air baku pada industri air minum dan pemutar turbin pada pembangkit tenaga listrik, juga sebagai alat bantu utama dalam kerja pada proses – proses industri. Selain itu juga air digunakan sebagai sarana pembersihan ( cleaning ) baik itu cleaning area atau alat – alat produksi yang tidak memerlukan air dengan perlakuan khusus atau cleaning dengan menggunakan air dengan kualitas dan prasyarat tertentu yang membutuhkan sterilisasi dan ketelitian yang tinggi. Dalam hal ini pembahasan difokuskan pada air sebagai penghasil energi kalor dan sebagai penyerap energi kalor ( pendingin ) dalam industri pada umumnya.

A. Air umpan boiler

Boiller adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi.

Sistem kerjanya yaitu air diubah menjadi uap. Panas disalurkan ke air dalam boiler, dan uap yang dihasilkan terus – menerus. Feed water boiler dikirim ke boiler untuk menggantikan uap yang hilang. Saat uap meninggalkan air boiler, partikel padat yang terlarut semula dalam feed water boiler tertinggal.

Partikel padat yang tertinggal menjadi makin terkonsentrasi, dan pada saatnya mencapai suatu level dimana konsentrasi lebih lanjut akan menyebabkan kerak atau endapan untuk membentuk pada logam boiler.

Feed water harus memenuhi prasyarat tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini :

Parameter Satuan Pengendalian Batas
pH Unit 10.5 – 11.5
Conductivity µmhos/cm 5000, max
TDS ppm 3500, max
P – Alkalinity ppm
M – Alkalinity ppm 800, max
O – Alkalinity ppm 2.5 x SiO2, min
T. Hardness ppm
Silica ppm 150, max
Besi ppm 2, max
Phosphat residual ppm 20 – 50
Sulfite residual ppm 20 – 50
pH condensate Unit 8.0 – 9.0

NALCOH. Reference

Ketidaksesuaian kriteria air umpan boiler menurut baku mutu diatas akan mempengaruhi berbagai hal, misalnya :

1. Korosi

Peristiwa korosi adalah peristiwa elektrokimia, dimana logam berubah menjadi bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimia

Penyebab korosi Boiller:

– Oksigen Terlarut

– Alkalinity ( Korosi pH tinggi pada Boiler tekanan tinggi )

– Karbon dioksida ( korosi asam karbonat pada jalur kondensat )

– Korosi khelate ( EDTA sebagai pengolahan pencegah kerak )

Akibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor.

2. Kerak

Pengerakan pada sistem boiler :

– Pengendapan hardness feedwater dan mineral lainnya

– Kejenuhan berlebih dari partikel padat terlarut ( TDS ) mengakibatkan tegangan permukaan tinggi dan gelembung sulit pecah

– Kerak boiler yang lazim : CaCO3, Ca3 (PO4)2, Mg(OH)2, MgSiO3, SiO2, Fe2(CO3)3, FePO4

3. Endapan

Pembekuan material non mineral pada boiler, umumnya berasal dari:

– Oksida besi sebagai produk korosi

– Materi organic ( kotoran – bio, minyak dan getah ), Boiler bersifat alkalinity jika terkena gliserida maka akan terjadi reaksi penyabunan.

– Partikel padat tersuspensi dari feedwater ( tanah endapan dan pasir )

Dari peristiwa – peristiwa ini mengakibatkan terbentuknya deposit pada pipa superheater, menyebabkan peristiwa overheating dan pecahnya pipa, terbentuknya deposit pada sirip turbin, menyebabkan turunnya effisiensi

B. Air pendingin dan sirkulasi sebagai Cooling tower dan Chiller

Colling tower atau menara pendingin adalah suatu sistem pendinginan dengan prinsip air yang disirkulasikan. Air dipakai sebagai medium pendingin, misalnya pendingin condenser, AC, diesel generator ataupun mesin – mesin lainnya.

Jika air mendinginkan suatu unit mesin maka hal ini akan berakibat air pendingin tersebut akan naik temperaturnya, misalnya air dengan temperature awal ( T1 ) setelah digunakan untuk mendinginkan mesin maka temperaturnya berubah menjadi ( T2 ). Disini fungsi cooling tower adalah untuk mendinginkan kembali T2 menjadi T1 dengan blower / fan dengan bantuan angin. Demikian proses tersebut berulang secara terus menerus.

Sedangkan pada chiller temperature yang dibutuhkan relative lebih rendah dibandingkan penggunaan Colling tower.

Beda antara cooling dan chiller adalah pada sistem yang digunakan. Maksudnya, bila cooling adalah sistem terbuka sedangkan pada chiller adalah sistem tertutup sehingga proses penguapan lebih rendah dibandingkan dengan sistem terbuka.

Sistem air cooling dapat dikategorikan dua tipe dasar, sebagai berikut :

1. Sistem air cooling satu aliran

Sistem air cooling satu arah adalah satu diantara aliran air yang hanya melewati satu kali penukar panas. Dan lalu dibuang kepembuangan atau tempat laindalam proses.

Sistem tipe ini mempergunakan banyak volume air. Tidak ada penguapan dan mineral yang terkandung didalam air masuk dan keluar penukar panas. Sistem air cooling satu arah biasa digunakan pada terminal tenaga besar dalam situasi tertutup dari air laut atau air sungai dimana persediaan air cukup tinggi.

2. Sistem air cooling sirkulasi

Pada sistem sirkulasi terbuka ini, air secara berkesinambungan bersikulasi melewati peralatan yang akan didinginkan dan menyambung secara seri. Transfer panas dari peralatan ke air, dan menyebabkan terjadinya penguapan ke udara. Penguapan menambah konsentrasi dan padatan mineral dalam air dan ini adalah efek kombinasi dari penguapan dan endapan, yang merupakan konstribusi dari banyak masalah dalam pengolahan dengan sistem sirkulasi terbuka.

Pada peristiwa sirkulasi air ini, akan terjadi proses – proses sebagai berikut :

a. Pendinginan air cooling tower adakah atas dasar penguapan ( Evaporasi )

Pada peristiwa fisika dikenal prinsip “ jumlah kalor yang diterima = jumlah kalor yang dilepaskan “. Kalor untuk melakukan pendinginan dari T2 menjadi T1 sama dengan kalor penguapan atau dengan kata lain air tersebut menjadi dingin dikarenakan sebagian dari air tersebut menguap.

Untuk cooling tower, besarnya penguapan dapat dihitung bila diketahui kapasitas pompa sirkulasi ( m3/jam )

b. Pada air Cooling tower terjadi pemekatan Garam.

Dengan adanya penguapan maka lama kelamaan seluruh mineral yang tidak dapat menguap akan berkumpul sehingga terjadi pemekatan. Dengan banyaknya mineral yang terkandung pada air Cooling tower perlu dilakukan proses Bleed Off dan penambahan air make up. Air yang menguap adalah air yang murni bebas dari garam – garam mineral dengan konsentrasi = 0. Pada cooling tower dapat diketahui siklus air pada unit cooling tower adalah dengan cara :

Dengan rumus

Cycle = Tower water chloride

Make up water chloride

Tanpa menggunakan parameter khlorida, siklus dapat diketahui dengan membaca konduktivity, yaitu dengan membandingkan konduktivity air tower dengan konduktivity air make up.

Masalah yang sering timbul dalam pada seluruh sistem air cooling adalah:

– Korosif

Pada pH yang rendah menyebabkan terjadinya korosi pada logam. Begitu juga nitrifying. Penyebab lain adalah dengan adanya bakteri yang dapat menghasilkan asam sulfat. Bakteri yang memiliki kemampuan untuk mengubah hydrogen sulfide menjadi sulfur kemudian mengubah menjadi asam sulfat. Bakteri ini menyerang logam besi, logam lunak dan steiless steel, hidup sebagai anaerobic ( tanpa udara )

– Kerak

Pembentukan kerak diakibatkan oleh kandungan padatan terlarut dan material anorganik yang mencapai limit control.

Metode yang digunakan untuk mencegah terjadinya pembentukan kerak antara lain :

1. Menghambat kerak dengan mengontrol pH

Dalam keadaan asam lemah ( kira – kira pH 6,5 ). Asam sulfat yang paling sering digunakan untuk ini, memiliki dua efek dengan memelihara pH dalam daerah yang benar dan mengubah kalsium karbonat, ini memperkecil resiko terbentuknya kerak kalsium sulfat. Ini memperkecil resiko terbentuknya kerak kalsium karbonat dan membiarkan cycle yang tinggi dari konsentrasi dalam sistem.

  1. Mengontrol kerak dengan bleed off

Bleed off pada sirkulasi air cooling terbuka sangat penting untuk memastikan bahwa air tidak pekat sebagai perbandingan untuk mengurangi kelarutan dari garam mineral yang kritis. Jika kelarutan ini berkurang kerak akan terbentuk pada penukar panas.

  1. Mengontrol kerak dengan bahan kimia penghambat kerak.

Bahan kimia umumnya berasal dari organic polimer, yaitu polyacrilik dan polyacrilik buatan.

– Masalah mikrobiologi

Microorganisme juga mampu membentuk deposit pada sembarangan permukaan. Hampir semua jasad renik ini menjadi kolektor bagi debu dan kotoran lainnya. Hal ini dapat menyebabkan efektivitas kerja cooling tower menjadi terganggu.

– Masalah kontaminasi

Keadaan cooling tower yang terbuka dengan udara bebas memungkinkan organisme renik untuk tumbuh dan berkembang pada sistem, belum lagi kualitas air make up yang digunakan.

sumber : http://smk3ae.wordpress.com/2008/07/08/air-dan-fungsinya-sebagai-umpan-boiler-dan-cooling-tower/

Monitoring Blowdown

Monitoring Blowdown

Dekonsentrasi atau blowdown adalah pembuangan air boiler secara berkala agar    pemekatan air boiler dapat stabil serta untuk membuang lumpur-lumpur yang tidak terlarut atau suspended solid dan lumpur kapur yang ada di dalam boiler agar tidak mengendap pada pipa-pipa didalam boiler. Frekuensi blowdown yang paling baik adalah setiap jam selama 5 – 10 detik dengan cara interval. Perhitungan volume blowdown sebagai berikut:

Volume blowdown         =    Total make up water ( ltr / jam ) / Cycle – 1
                                                                        

Cycle                  =     TDS boiler water / TDS Make up BFW

System blowdown atau pembuangan air boiler dapat di lakukan secara manual atau system otomatik yang menggunakan conductivity monitor dan sensor berdasarkan nilai conductivity air boiler yang di hubungkan dengan electrode dan drain valve. Nilai conductivity / TDS yang di inginkan dapat di setting pada panel control dan menggunakan system otomatik tersebut lebih akurat dalam pengontrolan TDS serta lebih Efisiensi dalam penggunaan chemical dan air umpan serta bahan bakar.

PARAMETER

UNIT

TEKANAN RENDAH <50 BAR

TEKANAN TINGGI >50 BAR

KONTROL

pH

10,5 – 11,5

10 – 12

P. Alkalinity

ppm, CaCO₃

0

300 – 500

Blowdown

M. Alkalinity

ppm, CaCO₃

Max. 1300

400 – 800

Total Hardness

ppm, CaCO₃

0

0

Softener / Demin

Ca. Hardness

ppm, CaCO₃

0

0

Softener / Demin

Mg. Hardness

ppm, CaCO₃

0

0

Softener / Demin

Chloride

ppm, Cl

Max. 200

Max. 10

Silica

ppm, SiO₂

Max. 150

0

Reg Demin

Sulphite

ppm

20 – 70

30 – 60

VB – 712 , VB – 715

Phosphate

ppm

30 – 60

20 – 50

VB – 700 / VB – 732

T.D.S

ppm

Max. 3500

Max. 500

Blowdown

Oksigen

ppm O₂

0

0

Deaerator + Chemicals

Fenomena phosphate hide-out pada sistem boiler water

Fenomena phosphate hide-out pada sistem boiler water

PLTGU Cilegon menggunakan phosphate treatment untuk mengontrol pH pada sistem boiler water. Phosphate treatment dipilih karena lebih menguntungkan dibanding caustic soda (NaOH) treatment yang telah dikenal lebih dulu. Dengan caustic treatment, resiko terjadinya korosi di boiler drum sangat tinggi.
Namun dengan phosphate treatment pada boiler tekanan tinggi saat kondisi pembebanan berubah-ubah fluktuatif yang mengharuskan boiler sering online-offline, dapat berpotensi menimbulkan terjadinya fenomena phosphate hide-out. Phosphate hide-out yang muncul dapat menyebabkan sulitnya mengontrol pH vs phosphate sesuai target sehingga dapat terjadi serious corrosion pada boiler dan overheating akibat deposition dari phosphate. Dalam upaya untuk menjaga kualitas air pada sistem boiler water dan untuk mencegah terjadinya korosi dan deposit pada boiler, maka perlu dikaji mengenai terjadinya fenomena phosphate hide-out pada sistem boiler water sehingga tidak mengurangi life-time boiler untuk proses produksi listrik.

I. PENDAHULUAN 

Pembangkit listrik tenaga gas & uap menggunakan air baku yang dijadikan uap di dalam boiler untuk menggerakkan turbin uap yang di-couple dengan generator untuk menghasilkan listrik. Setelah menggerakkan turbin, uap akan terkondensasi untuk dijadikan uap kembali. Pada persiapan air baku diperlukan kualitas selain kuantitas. Kualitas air pada sistem boiler water dapat dikontrol dengan phosphate treatment atau dengan caustic soda (NaOH) treatment. Phosphate dan caustic dalam boiler water digunakan sebagai sumber alkalinity untuk mencegah korosi di boiler.
PLTGU Cilegon memilih phosphate treatment karena dengan caustic soda treatment, resiko korosi sangat tinggi karena terbentuknya local konsentrasi yang mencapai puluhan ribu ppm dari caustic soda terutama di area high heat flux (seperti di wall tube) dan di horizontal tube. Phosphate treatment dipilih untuk menghindari terjadinya efek yang tidak diinginkan ini.


Pada phosphate treatment, konsentrasi phosphate dan pH dikontrol dengan penggunaan campuran disodium phosphate (Na2HPO4, Na/PO4=2.0) dan trisodium phosphate (Na3PO4, Na/PO4=3.0), sehingga target pH dan phosphate pada boiler water bisa tercapai, dengan tetap secara efektif mempertahankan konsentrasi free caustic dalam nilai yang sangat rendah. Free caustic terbentuk dengan reaksi sbb : Na3PO4 + H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH Secara teori, perbandingan mol Na:PO4 dikontrol pada nilai maksimum 3:1. Jika Na:PO4 > 3:1, akan terbentuk free caustic. Coordinated phosphate program menggunakan acuan Na:PO4 sedikit di bawah 2.8, sedangkan congruent program sedikit di bawah 2.6.

II. FENOMENA PHOSPHATE HIDE-OUT  


2.1 Faktor Penyebab Terjadinya Phosphate Hide-Out

Fenomena phosphate hide-out terjadi pada boiler tekanan tinggi (>160 bar), pada kondisi pembebanan yang fluktuatif dan pada siklus beban yang mengharuskan boiler sering online-offline. Perubahan pola pembebanan ini menyebabkan temperature dan pressure boiler tube metal berubah-ubah, hal tersebut menyebabkan kelarutan dan fasa kesetimbangan phosphate antara yang terdeposit vs yang terlarut berubah-ubah. Akibatnya konsentrasi phosphate di bulk water dan yang terdeposit menjadi berubah-ubah, mengakibatkan sulitnya mengontrol pH dan konsentrasi phosphate sesuai target. Saat boiler pressure naik ke full load, phosphate akan hilang dari larutan, menempel pada dinding metal, diikuti dengan naiknya pH dan alkalinity boiler water sampai >9.7. Saat load berkurang atau shutdown, phosphate akan terlepas dan muncul lagi di boiler water menyebabkan pH drop,bisa sampai <9.0.

Fenomena hide-out terjadi melalui mekanisme reaksi reversible antara phosphate yang terlarut di boiler water dengan magnetite (lapisan passive Fe3O4 yang memang diharapkan terbentuk di dinding metal boiler) membentuk senyawa sodium iron phosphate. Reaksi ini bisa terjadi pada kondisi tekanan tinggi, dan lebih karena adanya disodium phosphate (Na2HPO4) dan monosodium phosphate (NaH2PO4).

2.2 Dampak Phosphate Hide-Out Terhadap Material

Phosphate hide-out tidak diinginkan karena bisa menyebabkan sulitnya mengontrol pH vs phosphate sesuai target, hingga menyebabkan terjadinya serious corrosion pada boiler yang dikenal sebagai acid phosphate corrosion. Disamping juga deposition dari phosphate yang bisa menyebabkan overheating. Saat load naik, phosphate seakan-akan seperti hilang dari larutan. Padahal sebenarnya phosphate ini terlepas dari larutan, menempel pada surface metal (hide-out), melalui mekanisme reaksi bolak-balik (kesetimbangan).

  1. Deposition (Caustic Gouging Attack)

Jika ratio Na/PO4 naik di atas keseimbangannya (>2.8), maka akan terbentuk free caustic, biasanya di daerah high heat flux (wall tube), di posisi-posisi tube horizontal/melintang, di bawah deposit, atau di area-area dengan water flow yang terganggu (weld area, dll). Pada area-area tersebut, free caustic berpotensi terkonsentrasi secara local, sehingga mencapai ribuan ppm. Ini yang kemudian menyebabkan caustic gouging. Mekanisme reaksinya : 4NaOH + Fe3O4 → 2NaFeO2 + Na2FeO2 + 2H2O Setelah lapisan magnetite (Fe3O4) ini rusak, lebih lanjut NaOH bereaksi dengan base metal, menyebabkan attack yang dikenal sebagai caustic gouging. 2NaOH + Fe → Na2FeO2 + H2Keberadaan H2 ini yang selanjutnya bisa menyebabkan hydrogen damage jika lebih lanjut terdifusi ke struktur batas butir metal. Jika ada indikasi hydrogen damage, biasanya boiler perlu dilakukan acid cleaning.

  1. Corrosion (Acid Phosphate Attack)

Jika ratio Na/PO4 di bawah kesetimbangannya (<2.8), free caustic tidak terbentuk. Akan tetapi disodium dan mono sodium phosphate yang ditambahkan untuk menurunkan ratio Na/PO4 berpotensi mengendap dan menyerang (merusak) lapisan magnetite membentuk senyawa Sodium Iron Phosphate, dan terjadi acid phosphate attack. Mekanisme reaksinya : 2NaHPO4 + Fe2O3 → NaFeO4 + Na3PO4 +Fe2O3 + H2O Saat load turun, kesetimbangannya mengarah kembali ke aqueous phosphate, sehingga phosphate yang menempel tadi, lepas lagi, dan terlarut ke dalam boiler water, diikuti dengan turun dan stabilnya kembali pH boiler water. Kesimpulannya, caustic gouging terjadi jika ratio Na/PO4 di atas kesetimbangannya (>2.8). Oleh karena itu, coordinated & congruent phosphate program membatasi ratio ini maksimal 2.8 & 2.6. Akan tetapi dengan ratio ini, kemungkinan yang terjadi adalah acid phosphate attack. Dalam kaitan ini, secara umum acid phosphate attack lebih sering terjadi dibanding caustic attack mengingat NaOH mempunyai kelarutan yang lebih tinggi dan cenderung tinggal di larutan dibanding phosphate (disodium & mono sodium).  


2.3 Solusi Terjadinya Phosphate Hide-Out

Pada saat terjadi gejala phosphate hide-out, secepat mungkin menstabilkan pembebanan panas di boiler. Perlu dihindari untuk tidak mis-persepsi (menaikkan dosing phosphate saat diketahui konsentrasinya rendah), yang bisa menyebabkan overdose phosphate.
Equilibrium phosphate program selanjutnya dikembangkan menggantikan coordinated/congruent program, dimana treatment hanya dengan trisodium phosphate (Na3PO4) dengan konsentrasi yang relatif rendah dan mengontrol sedikit alkalinity hydroxide (OH). pH dikontrol antara 9.0 – 9.7, dengan konsentrasi phosphate dikontrol antara 2 – 4 ppm. Penggunaan Na2HPO4 dan NaH2PO4 dihilangkan sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya hide-out.
Dengan penambahan Na3PO4 saja, ratio Na/PO4 teorinya jadi sekitar 3. Jika terjadi hide-out, karena PO4 mengendap, maka ratio-nya bisa naik >3, dan pembentukan free caustic bisa excessive. Hanya saja, pada Equilibrium Phosphate Treatment (EPT), konsentrasi PO4 dikontrol di bawah nilai kesetimbangannya, sehingga phosphate hide-out tidak terjadi. Akibatnya konsentrasi PO4 di boiler water akan stabil meskipun load berfluktuasi. Free NaOH yang terbentuk jadinya juga stabil, umumnya pada konsentrasi rendah, yang tidak menyebabkan localized concentration.  


Reaksi berikut

Na3PO4 + H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH


Tiap mol Na3PO4 akan menghasilkan 1 mol NaOH yang dihasilkan di sini sebagai “captive” NaOH, pada saat larutan terevaporasi, tidak terjadi pemekatan konsentrasi, karena kesetimbangan akan bergeser ke kiri.
Berikut contoh acuan EPT untuk boiler tekanan tinggi (>160 bar) : pH 9.0 – 9.7 Free OH (as CaCO3) max 1 ppm PO4 Equilibrium (bervariasi sekitar 2 – 4 ppm, bahkan terkadang <2 ppm, tergantung karakteristik tiap boiler).
Walaupun demikian, chemistry operating targetnya tidak bisa disamakan satu aplikasi dengan aplikasi lainnya. Bahkan pada boiler yang beroperasi pada tekanan >160 bar, konsentrasi PO4 yang diperlukan untuk mendapatkan nilai kesetimbangannya bisa kurang dari 2 ppm.

Cara mendapatkan nilai kesetimbangan ini mudah saja, tambahkan PO4 secara berlebih ke boiler water untuk mendapatkan konsentrasi PO4 di atas kesetimbangannya. Hentikan penambahan, dan ikuti penurunan konsentrasi PO4 di bulk boiler water sample (karena hide-out).
Saat kesetimbangan PO4 tercapai, penurunan konsentrasi PO4 akan berhenti, dan inilah nilai kesetimbangan PO4 tersebut. Nilai ini dijadikan maksimum konsentrasi PO4 di boiler water. Konsentrasi PO4, pH, dan ratio Na/PO4 akan stabil pada range di bawah maksimum konsentrasi PO4 ini, meskipun beban boiler berfluktuasi.
Pada prinsipnya chemical yang digunakan hanya Na3PO4. Penambahan NaOH dilakukan hanya bila diperlukan saja untuk mengejar nilai pH, tapi normalnya dengan konsentrasi PO4 2 ppm saja, pH sudah akan berada di atas 9, sehingga penambahan OH tidak diperlukan. Chemical lain, seperti ammonia dan hydrazine juga terkadang digunakan. Ammonia untuk menjaga pH di Feed Water System, dan hydrazine untuk oxygen control.

III. KESIMPULAN

Fenomena phosphate hide-out pada sistem boiler water terjadi pada boiler tekanan tinggi (>160 bar), pada kondisi pembebanan yang fluktuatif dan pada siklus beban yang mengharuskan boiler sering online-offline. Phosphate hide-out dapat mengakibatkan terjadinya serious corrosion pada boiler (acid phosphate corrosion) dan juga deposition dari phosphate yang bisa menyebabkan overheating (caustic gouging).

Pada saat terjadi gejala phosphate hide-out, secepat mungkin menstabilkan pembebanan panas di boiler. Atau di-treatment dengan penambahan trisodium phosphate (Na3PO4) dengan konsentrasi yang relatif rendah dan mengontrol sedikit alkalinity hydroxide (OH). pH dikontrol antara 9.0 – 9.7, dengan konsentrasi phosphate dikontrol antara 2 – 4 ppm. Dengan demikian, konsentrasi PO4, pH, dan ratio Na/PO4 akan stabil, meskipun beban boiler berfluktuasi.


sumber: http://www.icempo.com/index.php?option=com_content&view=article&id=59:fenomena-phosphate-hide-out-pada-sistem-boiler-water&catid=37:teknologi&Itemid=65