Monitoring Klorin
Klorin adalah salah satu parameter yang tidak mudah untuk dimonitoring dan pengukurannya selalu disertai tantangan tersendiri. Hal ini dikarenakan sifat klorin yang mudah menguap sehingga diperlukan treatment khusus untuk mendeteksi kadar klorin secara tepat dan akurat. Monitoring ini dapat dilakukan baik secara laboratorium maupun secara langsung di lapangan. Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater Treatments menyebutkan beberapa metode yang dapat diaplikasikan untuk melakukan monitoring klorin pada badan air, baik itu air bersih maupun air limbah. Metode titrimetri, metode kolorimetri DPD, dan metode ion selektif menggunakan ion selective electrode (ISE) adalah beberapa metode yang direkomendasikan untuk melakukan monitoring klorin.
Klorin adalah zat yang seringkali ditambahkan pada proses desinfeksi, yang prosesnya seringkali disebut sebagai klorinasi. Tujuan utama dari proses ini adalah untuk membunuh bakteri dan mikroba patogen yang berbahaya bagi kesehatan. Proses klorinasi air ataupun air minum biasanya dilakukan pada tahap akhir dari keseluruhan treatment. Dosis yang tepat akan menjernihkan dan membersihkan badan air dalam berbagai polutan, baik itu polutan organik maupun mikroorganisme. Hanya saja, pemberian dosis haruslah disertai dengan monitoring untuk mencegah terjadinya kurang dosis atau bahkan kelebihan dosis. Dengan dosis yang tepat, sisa polutan organik yang masih ada dalam badan air akan teroksidasi dan badan air akan bebas dari cemaran mikroorganisme patogen sehingga sehat untuk dikonsumsi ataupun digunakan.
Hal sebaliknya justru akan terjadi jika dosis klorin yang ditambahkan tidak sesuai dengan yang seharusnya. Kelebihan dosis klorin akan mengakibatkan meningkatnya biaya operasional dan juga potensi bahaya baik untuk operator maupun untuk konsumen. Air minum dengan tingkat klorin yang tinggi justru memiliki bau yang tidak segar sehingga tidak nyaman untuk dihirup. Tingginya kadar klorin juga akan mempengaruhi rasa dari air yang diolah, dimana rasa dan aroma fenol maupun komponen organik semakin intens. Tingginya klorin bahkan dapat memicu terbentuknya zat klor organik yang bersifat karsinogenik seperti kloroform. Pemberian dosis klorin biasanya berupa hipoklorit (hypochlorite), yang selanjutnya akan terhidrolisis dan menghasilkan bentuk klorin bebas seperti klorin (Cl2), asam hipoklorit (HClO), dan ion hipoklorit (ClO-), yang porsinya bergantung pada suhu dan pH. Oleh karena itu, baik pada tahap dosing maupun pada tahap evaluasi, monitoring klorin seringkali disandingkan bersama dengan monitoring parameter pH dan parameter suhu.
Cara Monitoring Klorin
Baik proses pemberian dosis maupun pemantauan kadar residu klorin perlu dikontrol agar proses desinfeksi dapat berlangsung secara optimal dan tidak menimbulkan efek samping yang tidak diinginkan. Adapun parameter representatif untuk menggambarkan kadar klorin dalam badan air adalah klorin bebas (free chlorine) dan klorin terikat (combined chlorine). Keduanya dapat diukur dengan beberapa metode sebagai berikut, sebagai disclaimer tidak semua metode pengukuran klorin dijelaskan dalam artikel ini.
-
Metode Titrimetri
Metode ini disarankan oleh Badan Standardisasi Nasional dalam SNI 06-3554 Tahun 2015 yang diadaptasi dari APHA 4500-Cl. Terdapat berbagai macam metode titrimetri yang tercantum pada APHA 4500-Cl, antara lain titrasi redoks iodometri dan titrasi amperometri baik untuk skala umum maupun untuk skala rendah. Secara prinsip titrasi redoks iodometri dilakukan dengan mereaksikan klorin dalam sampel dengan kalium iodida (KI). Ion iodida akan berubah menjadi iodin (I2) pada kondisi pH berkisar 8. iodin yang terlepas kemudian direaksikan dengan natrium tiosulfat (Na2S2O3) sebagai titran dengan bantuan indikator amilum dengan pengkondisian pada keadaan asam (pH 3.0 - 4.0).
Tipe titrasi yang kedua khusus diperuntukkan pada sampel air limbah yang mana dilakukan titrasi balik. Agen pereduksi seperti natrium tiosulfat ataupun fenilarsin oksida digunakan sebagai reagen yang direaksikan dengan klorin yang terkandung di dalam sampel. Agen pereduksi ini kemudian akan teroksidasi dan sisanya dititrasi dengan larutan iodin atau iodat. Lebih lanjutnya, asam fosfat pun perlu digunakan untuk mengkondisikan pH agar reaksi berlangsung secara optimal.
Tipe titrasi kedua menggunakan teknik amperometri, yakni teknik yang dinilai lebih sulit dibandingkan teknik lainnya karena diperlukan skill khusus untuk penanganannya. Metode ini dapat digunakan untuk menentukan klorin total dalam sampel beserta dengan klorin bebas dan klorin terikat. Pada metode ini, sampel yang mengandung klorin dititrasi pada rentang pH 6.5 - 7.5, rentang dimana klorin terikat (combined chlorine) bereaksi secara lambat. Titran yang digunakan adalah larutan fenilarsin oksida, sehingga potensial titik akhir titrasi dimana residu chlorine- phenylarsine oxide akan terbaca. Selanjutnya, klorin terikat dapat dideteksi dengan titrasi pada pH 3.5 - 4.5.
Metode titrasi umumnya hanya diperuntukkan dalam skala laboratorium, karena membutuhkan kondisi lingkungan yang kondusif sehingga reaksi dapat berjalan dengan optimal.
-
Metode Kolorimetri DPD
Secara prinsip, metode kolorimetri ataupun fotometri didasarkan pada pengukuran konsentrasi zat terlarut (analit) dalam suatu sampel yang proporsional dengan intensitas cahaya terserap yang ditembakkan oleh sumber cahaya. Dalam pengukurannya, digunakan reagen yang dapat mengubah klorin menjadi zat yang memunculkan warna, seperti N,N-dietil-p-fenilendiamin (DPD). Jika sampel mengandung klorin, maka warna merah akan muncul pada larutan setelah reaksi berlangsung. Larutan berwarna inilah yang nantinya akan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 515m.
Metode ini saat ini lebih populer karena dinilai lebih efisien baik untuk uji laboratorium maupun uji lapangan. Hal ini karena banyaknya reagen komersial yang menyediakan pengukuran secara spektrofotometri lebih praktis dan cepat, dengan hasil yang akurat.
-
Metode ion selektif dengan ISE
Selain metode titrimetri dan kolorimetri, metode lainnya yang juga dapat diaplikasikan baik untuk air bersih, air minum maupun air limbah adalah metode ion selektif menggunakan elektroda ion selektif iodida dan ISE Meter. Metode ini juga merupakan metode yang direkomendasikan pada Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater Treatment edisi ke-24. Secara garis besar, metode ini didasarkan pengukuran secara potensiometri dari reaksi dilepaskannya iodin akibat dari penambahan kalium iodida pada sampel yang telah diasamkan (pH berkisar : 4 -5 ). Nilai total residu klorin kemudian dapat dihitung dengan rumus berikut :
Residu Klorin Total = A x 100/ V
Keterangan :
V adalah volume sampel yang digunakan (dalam mL);
A adalah Potensial yang terukur oleh elektroda ISE.
Instrumen Monitoring Klorin
Untuk mengukur dan memantau nilai klorin pada sampel dapat digunakan alat yang sesuai dengan kebutuhan. Dulu, pengujian secara fotometri hanya dapat dilakukan di laboratorium sehingga analis harus mengumpulkan sampel terlebih dahulu. Namun, saat ini uji klorin juga dapat dilakukan langsung dilapangan, bahkan di titik spesifik tertentu. Jika uji klorin dilakukan secara laboratorium, maka analis dapat menggunakan Alat Spektrofotometer tipe Benchtop. Namun apabila perlu dilakukan pengukuran klorin di lapangan secara langsung, maka user dapat menggunakan beberapa opsi alat seperti Spektrofotometer Portable, kolorimeter hingga chlorine analyzer yang terdiri dari Display Controller dan Sensor Online Klorin. Tentunya harus disesuaikan dengan kebutuhan yang ada.
Gambar 1. Tipe Alat Analisa Klorin (A) secara Laboratorium (B) Secara Lapangan dengan Sampling
Meski terkesan berbeda, namun pada prinsipnya cara kerja alat - alat tersebut tetaplah sama. Sumber cahaya akan ditembakkan dan diubah menjadi cahaya monokromatis oleh sistem monokromator, cahaya monokromatis ini akan diteruskan ke sampel dimana sebagiannya akan terserap dan sebagian yang lain akan diteruskan. Sebagian cahaya yang diteruskan ini kemudian akan ditangkap oleh detektor untuk diproses menjadi angka digital yang tampil pada display. Ilustrasi sederhana dari cara kerja spektrofotometer ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi Cara Kerja Alat Instrumen Analisa dengan Prinsip Fotometri
Selain Alat Spektrofotometer dan Alat Kolorimeter, terdapat alat lainnya yang bisa digunakan, yakni Automatic Titrator khusus untuk reaksi redoks. Alat ini bekerja dengan melakukan dosing titran pada vessel yang berisi titrat hingga titik akhir atau titik ekuivalen reaksi tercapai. Dosing dilakukan dengan mengandalkan microdosing dari pompa titran. Tentu dengan adanya program yang dapat diatur disertai dengan adanya data logger pada Alat Automatic Titrator dapat membuat analis lebih mudah untuk menjalankan pengujian dan menyimpan hasil pengujian secara otomatis.
Gambar 3. Tampilan Alat Automatic Titrator
Metode yang ketiga yaitu metode ion selektif juga dapat dijadikan sebagai alternatif selain titrasi. Metode ion selektif ini menggunakan elektroda ion selektif yang akan mendeteksi pergerakan klorin dalam larutan sampel dengan adanya penambahan ion strength adjuster yang mengikat ion klorin dan mengubahnya menjadi suatu ion kompleks yang dapat dengan mudah dideteksi oleh membran sensor elektroda ISE. Pergerakkan ini akan dideteksi dengan nilai potensial yang akan terbaca pada ISE Meter. Terdapat dua opsi jika menggunakan metode ion selektif, yakni analis dapat menggunakan cara kombinasi titrasi dengan menggunakan ISE Iodida atau secara langsung dengan menggunakan elektroda ISE Klorin. Catatan khusus yang perlu diingat oleh analis adalah baik ISE Iodida maupun elektroda ISE klorin memerlukan kalibrasi terlebih dahulu sebelum diaplikasikan pada sampel.
Gambar 4. Tampilan Alat ISE Meter Klorin (A) Elektroda ion Selektif Klorin (B) ISE Meter
Referensi :
American Public Health Associations (APHA). 2023. Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater Treatments 24th Edition. Washington D.C
Hach Company. 2019. 3 Steps To Ensure Your Disinfection Monitoring is Hitting The Mark, https://cdn.bfldr.com/7FYZVWYB/at/n88rbrq8rfwcpzr89fk45h7f/DOC0435330606.pdf diakses pada Tanggal 6 Februari 2026
Venkobachar, C., dkk. 1977. Mechanism of disinfection: Effect of chlorine on cell membrane functions, Water Research, Vol.11(8) , hal 727 - 729