Ilustrasi proses pengolahan air
Air sadah adalah air yang mengandung konsentrasi ion logam multivalen yang tinggi, terutama ion kalsium ($\text{Ca}^{2+}$) dan magnesium ($\text{Mg}^{2+}$). Kesadahan ini dibagi menjadi dua jenis utama: kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan pemanasan sederhana (mendidihkan), namun kesadahan tetap (permanent hardness) adalah masalah yang lebih serius karena disebabkan oleh keberadaan sulfat atau klorida dari kalsium dan magnesium, yang tidak dapat dihilangkan hanya dengan merebus.
Menghilangkan kesadahan tetap sangat penting, terutama dalam aplikasi industri, boiler, dan bahkan peralatan rumah tangga seperti pemanas air dan mesin cuci. Tingginya kesadahan tetap menyebabkan penumpukan kerak (scale) yang mengurangi efisiensi perpindahan panas, menyebabkan korosi, dan membutuhkan pemakaian deterjen yang lebih banyak. Untungnya, ada beberapa metode efektif yang telah dikembangkan untuk mengatasi masalah ini.
Seperti yang disebutkan, kesadahan tetap terbentuk ketika kalsium dan magnesium terikat pada anion yang tidak mudah mengendap saat dipanaskan, seperti sulfat ($\text{SO}_4^{2-}$) dan klorida ($\text{Cl}^-$). Rumus kimia yang sering menyebabkan ini adalah $\text{CaSO}_4$ (Kalsium Sulfat) atau $\text{MgSO}_4$ (Magnesium Sulfat).
Karena garam-garam ini sangat larut dalam air, merebus air tidak akan menyebabkan pengendapan. Oleh karena itu, diperlukan metode kimia atau fisik yang mampu memisahkan ion-ion tersebut dari larutan.
Penghilangan kesadahan tetap memerlukan proses yang disebut "pelunakan air" (water softening). Berikut adalah tiga metode paling umum dan efektif:
Ini adalah metode yang paling umum digunakan untuk aplikasi domestik dan industri skala kecil hingga menengah. Prinsip kerjanya adalah mengganti ion penyebab kesadahan ($\text{Ca}^{2+}$ dan $\text{Mg}^{2+}$) dengan ion yang tidak menyebabkan kesadahan, biasanya ion natrium ($\text{Na}^+$).
Metode ini melibatkan penambahan bahan kimia tertentu yang akan bereaksi dengan ion kalsium dan magnesium membentuk endapan yang tidak larut, yang kemudian dapat dipisahkan melalui sedimentasi atau filtrasi.
Soda abu (Natrium Karbonat) adalah agen pengendap yang sangat efektif untuk kesadahan tetap. Reaksi utamanya adalah:
$$\text{CaSO}_4 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow (\text{Endapan}) + \text{Na}_2\text{SO}_4$$Kalsium Sulfat bereaksi membentuk Kalsium Karbonat ($\text{CaCO}_3$), yang merupakan endapan padat dan mudah dipisahkan. Produk sampingnya adalah Natrium Sulfat, yang umumnya tidak menjadi masalah.
Meskipun kapur sering digunakan untuk kesadahan sementara, dalam kombinasi dengan bahan kimia lain, kapur juga dapat membantu menghilangkan beberapa bagian kesadahan tetap, terutama dalam pengolahan air skala besar.
Meskipun secara teknis RO bukan metode yang secara spesifik menargetkan kesadahan tetap melalui reaksi kimia, sistem pemurnian membran seperti RO sangat efektif dalam menghilangkan semua jenis ion terlarut, termasuk $\text{Ca}^{2+}$ dan $\text{Mg}^{2+}$ yang menyebabkan kesadahan tetap.
Air dipaksa melewati membran semipermeabel bertekanan tinggi, hanya memungkinkan molekul air yang lewat, sementara garam dan mineral terlarut ditolak dan dibuang sebagai air limbah (brine).
Pemilihan metode terbaik sangat bergantung pada beberapa faktor:
Menghilangkan kesadahan tetap merupakan investasi penting untuk menjaga umur panjang peralatan dan efisiensi sistem Anda. Dengan memahami perbedaan antara kesadahan sementara dan tetap, Anda dapat memilih solusi pelunakan air yang paling sesuai dengan kebutuhan spesifik Anda.