Kesadahan adalah salah satu parameter yang menjadi tolak ukur awal bagaimana suatu treatment perlu diaplikasikan pada suatu air baku, untuk menghasilkan air proses yang ditargetkan. Hal ini karena kesadahan air dapat berdampak pada berbagai sektor, seperti karakteristik air yang dihasilkan dan performa sistem pengolahan air yang digunakan. Oleh karena itu, kadarnya perlu dimonitoring dan dikendalikan agar tidak menyebabkan masalah baik pada produk maupun pada sistem. Meskipun regulasi setiap perusahaan berbeda - beda, namun studi menyebutkan bahwa rata - rata kadar kesadahan maksimum yang diterima sebagai air baku adalah 500 mg/L CaCO3.
Berdasarkan beberapa studi, kesadahan dapat menimbulkan efek negatif pada sistem pengolahan air. Kesadahan dapat memicu munculnya kerak, yang lebih lanjutnya dapat mempengaruhi performa water heater dan menurunkan efektivitas pemanasan. Kerak juga menjadi penyebab utama tersendatnya sistem turbin yang dapat memicu overheating pada sistem. Tentu hal - hal ini amat sangat dihindari oleh para pelaku industri sehingga tidak ada beban cost tambahan diluar dari yang sudah direncanakan. Untuk itu, penting dilakukan pengukuran nilai kesadahan air baik secara laboratorium maupun secara insitu.
Metode Uji Kesadahan (Hardness)
Secara definisi, kesadahan diartikan sebagai kapasitas air untuk mengendapkan sabun, yang diekspresikan dengan keberadaan ion kalsium dan magnesium. Kesadahan total (total hardness) dihitung sebagai penjumlahan dari kadar ion kalsium dan kadar ion magnesium dalam badan air. Hasilnya direpresentasikan sebagai kalsium karbonat (CaCO3). Lazimnya, parameter ini diukur dengan menggunakan metode fotometri dan metode titrimetri. Keduanya dijabarkan sebagai berikut :
1. Metode Titrimetri
Menurut Standard For The Examinations Of Water and Wastewater Treatment, parameter ini diukur dengan teknik titrasi, yakni melalui reaksi antara ion kalsium maupun ion magnesium dengan EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid). Reaksi ini menghasilkan ion kompleks yang berwarna biru pada akhir titik titrasi dengan adanya penambahan larutan indikator eriochrome black t. Dipilihnya larutan indikator ini karena sifatnya yang sensitif terhadap zat oksidator.
Metode ini dilakukan dengan cara melakukan pre-treatment terhadap sampel air limbah dengan cara destruksi dalam keadaan asam, yakni dengan penambahan asam nitrat - asam sulfat ataupun asam nitrat - asam perklorat dengan tambahan ammonium asetat. Langkah ini ditujukan untuk mereduksi zat - zat pengganggu seperti partikel - partikel organik, yang dapat mengaburkan hasil pembacaan. Hasil destruksi kemudian dititrasi dengan larutan EDTA. Penambahan indikator pun dilakukan setelah proses ini dan titrasi kemudian dilanjutkan kembali. Kadar kesadahan total pun kemudian dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Hardness (EDTA) sebagai mg/L CaCO3 = (A x B x 1000) : Volume sampel
Keterangan :
A adalah volume titran yang digunakan (mL);
B adalah mg CaCO3 ekuivalen pada 1.00 mL titran EDTA
2. Metode Fotometri
Metode fotometri didasarkan pada pengukuran sisa cahaya yang diteruskan setelah melewati sampel yang mengandung suatu analit. Metode ini seringkali dijadikan sebagai metode alternatif untuk mengukur analit dalam suatu sampel secara cepat, presisi dan akurat. Jika dibandingkan dengan metode titrimetri, metode spektrofotometri relatif lebih stabil karena beberapa jenis ion logam yang mungkin untuk mengganggu proses titrasi pada metode titrimetri tidak berpengaruh pada metode fotometri. Selain itu, metode ini juga dinilai lebih sensitif dibandingkan dengan metode titrimetri karena dapat mengukur kadar kalsium dan magnesium meski nilainya relatif rendah.
Pada metode ini, calmagite berperan sebagai zat pewarna yang memberikan warna biru keunguan pada sampel yang bersifat basa dan berubah menjadi merah ketika bereaksi dengan ion kalsium dan magnesium bebas. Baik magnesium maupun kalsium diukur dengan mengikatnya menggunakan agen pengkelat. Kalsium diikat dengan menggunakan EGTA untuk menghilangkan warna merah, dan selanjutnya pemberian EDTA untuk mengkelat kedua ion secara sekaligus. Pengukuran kemudian dilakukan pada Alat Spektrofotometer pada panjang gelombang 522 mm atau Alat Kolorimeter pada panjang gelombang 520 mm.
Instrumen Uji Kesadahan Air
Uji kesadahan biasanya dilakukan secara laboratorium, yakni dengan membawa sampel yang dikumpulkan sesuai dengan regulasi ke laboratorium. Instrumen yang digunakan pun beragam dan tergantung pada metode yang diterapkan.
1. Instrumen Metode Titrimetri
Jika menggunakan metode titrimetri, maka analis dapat menggunakan cara konvensional berupa buret glassware atau dengan cara semi modern dengan menggunakan digital buret ataupun kit digital titrator. Bahkan uji titrimetri untuk parameter hardness dewasa ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan Automatic Titrator (Titrator Otomatis) sehingga memudahkan analis baik untuk menjalankan uji maupun dalam merekap keseluruhan data secara digital.
Perbedaan antara ketiganya cukup mencolok, yang mana alat buret kaca masih memerlukan pemantauan volume titran yang digunakan melalui pembacaan meniskus pada badan buret. Tentu hal ini memiliki memiliki tingkat kesalahan relatif yang bergantung pada akomodasi mata setiap individu, dinilai cukup cukup subjektif dan dibutuhkan keterampilan yang baik untuk menerapkan titrasi yang ideal dengan menggunakan buret kaca. Teknik konvensional ini juga dinilai kurang efisien untuk sampel yang cukup banyak, sehingga tidak sedikit para pelaku industri yang bermigrasi ke instrumen yang lebih modern.
Pada instrumen yang lebih modern, yakni dengan menggunakan buret digital, analis hanya perlu mengatur volume titran yang diestimasikan hampir mencapai titik akhir titrasi. Lalu meneruskan titrasi dengan melakukan dosing titran pada titrat sedikit demi sedikit hingga titik akhir titrasi tercapai. Lain halnya dengan menggunakan Automatic Titrator, analis hanya menekan 'start' maka sistem akan beroperasi secara otomatis hingga hasil kadar total hardness terbaca pada display.
2. Instrumen Metode Fotometri
Metode pengukuran secara fotometri didasarkan pada penembakkan dan penyerapan cahaya dengan menggunakan Alat Spektrofotometer. Dewasa ini, Alat Spektrofotometer telah dikembangkan dalam berbagai versi, mulai dari Spektrofotometer Benchtop, Spektrofotometer Portable bahkan tersedia juga versi minimalisnya dalam bentuk Colorimeter Portable. Apa perbedaan dari ketiganya?
Disisi lain, baik Alat Spektrofotometer Portable maupun Alat Colorimeter Portable, keduanya sama - sama memanfaatkan aliran listrik DC (menggunakan baterai). Dengan begitu, analis perlu melakukan pemantauan terhadap daya baterai yang digunakan. Ketika daya baterai lemah, penggantian baterai pun wajib dilakukan agar tidak mempengaruhi pembacaan yang dilakukan akibat intensitas cahaya yang ditembakkan menjadi lemah. Alat Colorimeter pun lebih minimalis karena panjang gelombang yang tersedia hanya dalam bentuk fraksi, seperti 420 nm, 520 nm, 560 nm, dan 610 nm, sehingga analis tidak memungkinkan untuk melakukan pengukuran pada panjang gelombang diluar fragmen panjang gelombang yang telah disebutkan.
Penggunaan ketiga Alat ini sebenarnya dititikberatkan pada konsistensi dari hasil pengukuran sampel, baik secara laboratorium maupun secara lapangan. Pada penggunaan secara lapangan, operator pun dapat mengevaluasi hasil treatment air dengan memantau kesadahan air secara langsung menggunakan Hardness Online Monitoring Instrument. Monitoring ini dapat dilakukan secara kontinu (24/7) dan dapat dikoneksikan dengan relay untuk disambungkan pada sistem PLC guna memantik Alarm jika nilai hardness masih belum mencapai nilai target.
Dari penjabaran diatas dapat disimpulkan bahwa pemantauan kesadahan (hardness) pada air dapat dilakukan dengan berbagai metode, beberapanya seperti titrimetri dan fotometri. Instrumen yang digunakan pun beragam dalam upaya untuk mencapai target hingga melindungi sistem water treatment plant (WTP).
Referensi
American Public Health Association. 2023. Standard Method For The Examination of Water and Wastewater Treatments 24th Edition. USA : APHA
Badan Standardisasi Nasional. 2004. Standar Nasional Indonesia Nomor 06-6989.12 tentang “Air dan Air Limbah - Bagian 12 : Cara Uji Kesadahan Total Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg) dengan metode Titrimetri
Balai Air Tanah Direktorat Air Tanah dan Air Baku Direktorat Jenderal Sumber Daya Air. 2023. Water Softener, https://balaiairtanah.com/publikasi/water-softener/ diakses pada Tanggal 8 September 2025 Pukul 10.29 WIB
Hach Company. 2015. Hardness, Calcium and Magnesium : Calmagite Colorimetric Method. Method 8030. Hach Company
