Sulfat adalah salah satu ion dari sekian banyak anion-anion utama yang terdapat di dalam perairan alam. Hal ini menjadi sangat penting dalam persediaan air publik, karena jika kandungan sulfat dalam perairan dalam konsentrasi yang tinggi maka akan menyebabkan gangguan pada manusia yang mengkonsumsinya. (Sawyer, 1978).
Ion sulfat merupakan sejenis anion poliatom dengan rumus empiris SO42- dengan massa molekul 96.06 satuan massa atom. Ion sulfat terdiri dari atom pusat sulfur dikelilingi oleh empat atom oksigen dalam susunan tetrahidron. Terdapat sulfat organik seperti dimetil sulfat yang merupakan senyawa kovalen dengan rumus (CH3O)2SO2, dan merupakan ester asam sulfat (Desi Ratna, 2011). Contoh senyawa sulfat yang umum dikenal adalah H2SO4 (asam sulfat). Asam sulfat sering dijumpai di alam dalam air hujan. Senyawa sulfat juga berasal dari hasil buangan pabrik (limbah) kertas, tekstil yang dalam proses pembuatan atau pewarnaan memakai asam sulfat, dan industri lainnya.
Pada umumnya sulfat sangat larut dalam air kecuali dalam bentuk senyawa kalsium sulfat, stronsium sulfat dan barium sulfat. Barium sulfat sangat berguna dalam analisis gravimetri sulfat, yaitu penambahan barium klorida pada suatu larutan yang mengandung ion sulfat. Dan pada saat itu akan kelihatan endapan putih, yaitu barium sulfat menunjukkan adanya anion sulfat (Desi Ratna, 2011).
Di perairan, sulfur berikatan dengan hidrogen. Beberapa bentuk sulfur di perairan adalah seperti sulfida (S2-), hidrogen sulfida (H2S), besi sulfida (FeS), sulfur dioksida (SO2), sulfit (SO32-), sulfat (SO42-). Apabila di perairan tidak terdapat oksigen, maka dalam proses oksidasi dilakukan oleh bakteri anaerob. Pada kondisi ini, ion sulfat direduksi menjadi ion sulfit (SO32-) yang membentuk kesetimbangan dengan ion hidrogen untuk membentuk hidrogen sulfida (H2S). H2S membentuk keseimbangan dengan ion sulfida (HS-) menjadi H2SO4 secara berlimpah.
Pada perairan alami yang mendapat cukup aerasi biasanya tidak ditemukan H2S karena telah teroksidasi menjadi sulfat. Kadar sulfat pada perairan tawar alami berkisar antara 2–80 mg/l. Di sekitar pembuangan limbah industri, kadar sulfat mencapai 1000 mg/l. (Shinta Indah, 2009).
Sulfat dalam air dapat berada secara ilmiah ataupun dari aktivitas manusia, misalnya dari limbah industri dan limbah laboratorium. Secara ilmiah sulfat biasanya berasal dari pelarutan mineral yang mengandung S, misalnya gips (CaSO4.2H2O) dan kalsium sufat anhidrat (CaSO4). Selain itu deterjen juga memberikan kontribusi yang cukup besar terhadap keberadaan sulfat di air. Komposisi deterjen yang terpenting adalah surfaktan. Fungsi surfaktan adalah untuk meningkatkan daya pembasahan air sehingga kotoran yang berlemak dapat dibasahi, mengendorkan dan mengangkat kotoran dari kain dan mensuspensikan kotoran yang telah terlepas. Surfaktan yang biasa digunakan dalam deterjen adalah linear alkilbenzene sulfonat, etoksisulfat, alkil sulfat, etoksilat, senyawa amonium kuarterner, imidazolin dan betain. Linear alkilbenzene sulfonat, etoksisulfat, alkil sulfat bila dilarutkan dalam air akan berubah menjadi partikel bermuatan negatif, memiliki daya bersih yang sangat baik, dan biasanya berbusa banyak (biasanya digunakan untuk pencuci kain dan pencuci piring) (Adi, 2010).
Pengaruh Sulfat
Masalah-masalah yang dapat terjadi akibat adanya sulfat dalam air antara lain:
a. Dapat memberikan bau
Sulfat dalam kondisi anaerob (biasanya dalam air buangan) menghasilkan H2S yang berbau dan bersifat toksik.
b. Menyebabkan korosi
H2S yang dihasilkan jika berkontak dengan udara (O2) akan menghasilkan asam sulfat yang dapat menyebabkan korosi perpipaan dan pengeroposan saluran limbah air di perkotaan.
c. Mengganggu Kesehatan
Sulfat bersifat iritasi bagi saluran gastrointertinal bila tercampur dengan magnesium atau natrium. Sedikit saja jumlah MgSO4 sudah dapat menimbulkan diare dan rasa mual.
Tingginya konsentrasi sulfat yang terkandung dalam air umumnya disebabkan oleh leaching alam dari deposito magnesium sulfat (garam Epsum) atau sodium sulfat. Sulfat menjadi perhatian dan patut dipertimbangkan sebab sulfat bertanggung jawab atas dua permasalahan serius yang sering dihubungkan dengan penanganan air buangan yaitu bau yang ditimbulkan dan sifatnya yang korosif, sebagai hasil pengurangan sulfat ke sulfide hydrogen di bawah kondisi anaerob.
Sulfat bersifat iritan bagi saluran gastro-intestinal, bila dicampur dengan magnesium atau natrium. Jumlah MgSO4 yang tidak terlalu besar sudah dapat menimbulkan diare. Sulfat pada boilers menimbulkan endapan (hard scales) demikian pula pada heat exchanger (Soemirat, 1994).
Sulfat juga merupakan suatu senyawa yang berhubungan dengan terjadinya pengeroposan saluran air limbah di kota-kota. Pada saat pipa pembuangan tidak memiliki cukup udara uuntuk aerasi maka sulfat akan tereduksi menjadi sulfida. Ketika level pH air buangan domestik tinggi, kebanyak sulfida akan terkonveksi menjadi hidrogen sulfida. Dan beberapa hidrogen sulfida berada di atmosfer air buangan di dalam pipa. Banyak bakteri yang dapat mengubah hidrogen sulfida menjadi asam sulfat kemudian akhirnya menjadi asam kuat yang mengkorosikan beton pada pipa pembuangan. Proses ini biasanya terjadi pada daerah yang memiliki pembuangan air bersuhu tinggi, panjang dan konsentrasi sulfatnya berasa. Bakteri Thibacillus mampu mengoksidasi sulfida menjadi asam sulfat pada pH dibawah 2 dan merupakan terjadinya permasalahan ini.
H2SO4 merupakan asam kuat yang selanjutnya dapat bereaksi dengan bahan dari pipa yang dipergunakan dan menimbulkan korosi. Terbentuknya H2S menimbulkan masalah bau. Efek laktagit ditimbulkan pada konsentrasi 600 – 1000 mg/l. Apabila SO42- banyak bergabung dengan kation MgO- dan NaO akan membentuk Na2SO4 atau MgSO4 yang dapat menimbulkan rasa mual.
Ketika senyawa sulfur organik didekomposisi oleh bakteri, yang terjadi adalah sulfur dalam bentuk tereduksi (H2S). Beberapa bakteri dapat memproduksi unsur sulfur dari senyawa sulfur. Kelebihan O2 bisa menyebabkan bakteri dapat merubah sulfur tereduksi menjadi sulfur teroksidasi. Meskipun sulfur organik sering kali berada sebagai H2S, tetapi bukan bagi H2S yang biasanya digunakan bakteri Desulfabrio dapat merubah sulfat menjadi H2S. Oksidasi biomassa oleh sulfat dengan media mikroba.
Sulfat dapat ditentukan dengan cara mengendapkannya dengan barium klorida (BaCl2) untuk membentuk endapan barium sulfat (BaSO4). Partikel endapan BaSO4 terlalu kecil untuk disaring sehingga perlu didigesti untuk membentuk kristal yang lebih besar. Proses ini menghasilkan kristal yang sukar larut (Adam, 2011).
Pemeriksaan Sulfat
Cara untuk mendeteksi kandungan sulfat dalam air dapat dilakukan dengan mempergunakan alat spektrofotometer (uji kuantitatif), sedangkan untuk mendeteksi secara cepat (uji kualitatif) cukup dengan mereaksikan sampel air dengan larutan barium klorida 10% pada kondisi pH netral. Reaksi berupa endapan putih menunjukkan sampel air positif mengandung cemaran senyawa sulfat. Cara deteksi lebih cepat lagi dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat uji sulfat (uji semi kuantitatif), yaitu berupa Kit-sulfat yang sudah banyak diproduksi secara komersial. Atau dapat pula dilakukan dengan metode:
a. Gravimetri
Merupakan rekomendasi standar untuk mengukur kandungan sulfat diatas 10 mg/l. Aspek jumlah pada metode ini bergantung pada ion barium yang bereaksi dengan ion sulfat menjadi bentuk barium sulfat yang sulit larut.
b. Turbidimetri
Metode pengukuran sulfat yang memperhitungkan endapan barium sulfat didalam sampel dalam bentuk koloid. Prinsip kerjanya didasarkan pada perbandingan intensitas cahaya sampel yang diserap dan dibiaskan terhadap intensitas cahaya suspensi baku. Ion sulfat bereaksi dengan barium klorida dalam suasana asam akan membentuk suspense barium sulfat dengan membentuk Kristal barium sulfat yang sama besarnya dengan spektrofotometer dengan panjang gelombang 420 nm.
c. Automated Methylthymol Blue
Biasanya digunakan saat dibutuhkan berbagai macam analisa pada sulfat. Metode ini memperhitungkan instrument analitis pada setiap penambahan dan pencampuran bahan kimia pada sampel. Warna yang dihasilkan reaksi kimia tersebut yang akan dijadikan ukuran pada proses perhitungan sulfat selanjutnya.
Beberapa cara untuk menurunkan nilai kandungan sulfat pada air adalah dengan menggunakan penambahan zat kimia, atau dengan penggunaan mikroorganisme Desulfovibrio desulfuricans yang dapat mengurangi sulfat dalam keadaan anaerob dan akan membentuk logam sulfida bila atom S berikatan dengan kation dari logam yang bebas di air.
Baku mutu kandungan sulfat dalam air
Menurut P.P No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, konsentrasi sulfat yang diperbolehkan adalah 400 mg/L.
Menurut Permenkes No. 907 Tahun 2002 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum, konsentrasi sulfat yang diperbolehkan adalah 250 mg/L.
Aplikasi data sulfatpada bidang teknik lingkungan antara lain:
Kandungan sulfat dalam air merupakan suatu hal yang penting untuk menentukan kesesuaian air tersebut sebelum dapat digunakan. Jumlah sulfat pada air buangan juga merupakan faktor penting dalam menentukan seberapa besar masalah yang akan timbul akibat reduksi sulfat menjadi hydrogen sulfida. Selain itu, dengan mengetahui kandungan sulfat pada lumpur atau limbah, kita dapat menentukan proses yang dibutuhkan untuk pengolahan lebih lanjut, serta seberapa besar unit yang akan digunakan.
Pada proses pengolahan, terutama dalam kondisi anaerob, kandungan sulfat dapat mengurangi pertumbuhan zat-zat methanogen sehingga sangat berguna dalam proses methanogenic. Selain itu, konsentrasi sulfat yang tinggi juga dapat menghalangi biodegradasi alami yang terjadi akibat klorin terlarut.
Terima kasih atas ilmunya kak, sangat membuka wawasan
ReplyDelete