Intrumentasi pengukur suatu kandungan baik cairan maupun gas dapat
sangat membantu dalam suatu industry proses, hal ini juga sebagai tolak ukur
untuk kualitas dari matrial yang diukur. Dalam industri proses pembangkit
listik tenaga uap kandungan air dan flue gas yang paling disoroti/ paling di
jaga kualitasnya. Adapun dibawah ini beberapa jenis tipe analyzer yang bayak di
gunakan dalam suatu proses PLTU.
1. PH Meter
Prinsip kerja utama pH meter adalah terletak pada sensor probe berupa
elektrode kaca (glass
electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektrode kaca
adalah lapisan kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini
dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastik memanjang, yang
selanjutnya diisi dengan larutan HCl (0,1 mol/dm3). Di dalam
larutan HCl, terendam sebuah kawat elektrode panjang berbahan perak yang pada
permukaannya terbentuk senyawa setimbang AgCl. Konstannya jumlah larutan HCl
pada sistem ini membuat elektrode Ag/AgCl memiliki nilai potensial stabil.
Inti sensor pH terdapat pada permukaan bulb kaca yang memiliki kemampuan untuk
bertukar ion positif (H+) dengan larutan
terukur. Kaca tersusun atas molekul silikon dioksida dengan sejumlah ikatan
logam alkali. Pada saat bulb kaca ini terekspos air, ikatan SiO
akan terprotonasi membentuk membran tipis HSiO+ sesuai dengan reaksi berikut:
SiO + H3O+ →
HSiO+ + H2O
seperti pada ilustrasi di atas bahwa pada permukaan bulb terbentuk
semacam lapisan “gel” sebagai tempat pertukaran ion H+. Jika larutan bersifat asam, maka ion H+ akan
terikat ke permukaan bulb. Hal ini
menimbulkan muatan positif terakumulasi pada lapisan “gel“. Sedangkan
jika larutan bersifat basa, maka ion H+ dari dinding bulb terlepas
untuk bereaksi dengan larutan tadi. Hal ini menghasilkan muatan negatif pada
dinding bulb.
Pertukaran ion hidronium (H+) yang terjadi
antara permukaan bulb kaca dengan larutan sekitarnya inilah yang
menjadi kunci pengukuran jumlah ion H3O+ di
dalam larutan. Kesetimbangan pertukaran ion yang terjadi di antara dua fase
dinding kaca bulb dengan larutan, menghasilkan beda
potensial di antara keduanya.
Pada sebuah sistem pH meter secara
keseluruhan, selain terdapat elektrode kaca juga terdapat elektrode referensi.
Kedua elektrode tersebut sama-sama terendam ke dalam media ukur yang sama.
Elektrode referensi digunakan untuk menciptakan rangkaian listrik pH meter.
Untuk menghasilkan pembacaan pH yang valid, elektrode referensi harus memiliki
nilai potensial stabil dan tidak terpengaruh oleh jenis fluida yang diukur. Seperti halnya elektrode kaca, di dalam elektrode
referensi juga digunakan larutan HCl (elektrolit) yang merendam elektrode kecil
Ag/AgCl. Pada ujung elektrode referensi terdapat liquid junction berupa
bahan keramik sebagai tempat pertukaran ion antara elektrolit dengan larutan
terukur, pertukaran ion ini dibutuhkan untuk menciptakan aliran listrik
sehingga pengukuran potensiometer (pH meter) dapat dilakukan.
Pengukuran pH sangat dipengaruhi oleh
temperatur larutan. Oleh karena itu diperlukan sensor temperatur (thermoprobe) pada
rangkaian pH meter. Pembacaan temperatur tersebut menjadi input perhitungan pH
yang dilakukan oleh microprocessor. Pada industry proses PLTU penggunaan sensor PH untuk
water treatment plant dan steam sampling.
2. Turbidity
Pada dasarnya prinsip dasar turbidity meter adalah memancarkan cahaya pada media atau sampel, dan cahaya tersebut akan
diserap, dipantulkan atau menembus media tersebut. Cahaya yang menembus media
akan diukur dan ditransfer kedalam bentuk angka.
Metode pengukuran turbiditas
dapat dikelompokkan dalam tiga golongan, yaitu :
a.
Pengukuran
perbandingan intensitas cahaya yang dihamburkan terhadap intensitas cahaya yang
dating.
b.
Pengukuran
efek ekstingsi, yaitu kedalaman dimana cahaya mulai tidak tampak di dalam
lapisan medium yang keruh.
c.
Instrumen
pengukur perbandingan Tyndall disebut sebagai Tyndall meter. Dalam instrumen
ini intensitas diukur secara langsung. Sedang pada nefelometer, intensitas
cahaya diukur dengan larutan standar.
Turbiditas diukur dengan
turbidiuster yang mengukur kemampuan cahaya untuk melewati suatu contoh air.
Partikel yang tersuspensi tersebut akan menyebar cahaya yang datang, sehingga
menurunkan intensitas cahaya yang disebarkan.
Turbidity meter banyak di
aplikasikan untuk system water
treatment plant dan waste water
3. Dissolved Oxygen
DO meter tersusun atas
beberapa komponen utama yang disketsakan pada gambar di bawah ini. Terdapat dua
elektrode utama yang masing-masing berfungsi sebagai katode dan anode. Batang
katode terbuat dari logam mulia seperti emas atau platina. Sedangkan batang
anode terbuat dari bahan perak. Kedua elektrode ini terselimuti cairan
elektrolit KCl yang memiliki pH netral. Permukaan elektrode perak akan
membentuk senyawa AgCl yang sifatnya stabil, dan membuat elektrode ini memiliki
beda potensial yang tetap. Oleh karena itu anode pada DO meter ini berfungsi
sebagai elektrode referensi.
Ag
+ Cl– →
AgCl + e–
Kedua elektrode DO meter yang diselimuti larutan KCl tersebut, dibungkus
oleh sebuah wadah kedap yang pada bagian ujung adalah berupa komponen penting
lainnya yaitu membran teflon. Membran ini hanya bisa dilewati oleh gas terlarut
yang ada di dalam cairan terukur. Ia tidak akan bisa dilewati oleh material
lain termasuk ion, senyawa lain, dan tentu saja padatan pengotor. Prinsip kerja DO meter adalah berdasarkan fenomena polarografi yang
terjadi di antara dua elektrode katode dan anode. Tegangan listrik negatif
diberikan kepada elektrode katode. Adanya tegangan negatif ini akan
mengakibatkan reaksi kimia terjadi secara cepat antara air dengan oksigen
terlarut pada permukaan katode.Pembacaan nilai
oksigen terlarut didapatkan dari nilai arus listrik pada saat semua oksigen
terdifusi pada permukaan elektrode katode. Dengan kata lain, arus listrik yang
terbaca pada saat sistem mencapai tegangan jenuh, setara dengan besaran oksigen
terlarut. Sehingga DO meter
sebenarnya adalah mengukur tekanan oksigen yang mengalir ke dalam membran.
Semakin banyak kandungan oksigen di dalam larutan, akan semakin besar tegangan
parsial oksigen, sehingga akan semakin banyak jumlah oksigen yang akan menembus
membran teflon sensor DO meter. Semakin banyaknya oksigen yang masuk ke dalam
membran, maka pembacaan arus listrik pada rangkaian sistem DO meter menjadi
semakin tinggi.
DO atau kadar
oksigen terlarut menyatakan kandungan oksigen di dalam air. Kemampuan air dalam
melarutkan oksigen sangat tergantung pada suhu air, tekanan gas oksigen dan
kemurnian air. Oksigen terlarut (dissolved oxygen, disingkat DO). Dalam
industry proses banyak paremeter peralatan yang sangat memperhatikan kandungan
oxygen dalam air, pada proses PLTU kandungan DO dalam Condnsat Water <100 ppb dan dearator <7
ppb. hal ini berguna untuk memperkecil proses
korosi pada pipa. Sedangkan untuk proses waste water DO harus lebih besar dari
6 PPM ini bertujuan agar bakteri pemakan limbah dapat berkembang dengan baik.
4. Conductivity
Conductivity meter adalah
alat untuk mengukur nilai konduktivitas listrik (specific/electric conductivity)
suatu larutan atau cairan. Nilai konduktivitas listrik sebuah zat cair menjadi
referensi atas jumlah ion serta konsentrasi padatan (Total Dissolved Solid / TDS) yang terlarut di dalamnya.
Pengukuran jumlah ion di dalam suatu cairan menjadi penting untuk beberapa
kasus. Salah satu contoh adalah untuk memonitor kualitas air boiler. Hal ini
terkait pengaruh konsentrasi ion-ion mineral terhadap terjadinya korosi pada
pipa boiler (galvanic
corrosion). Konsentrasi ion di dalam larutan berbanding lurus
dengan daya hantar listriknya. Semakin banyak ion mineral yang terlarut, maka
akan semakin besar kemampuan larutan tersebut untuk menghantarkan listrik.
Sifat kimia inilah yang digunakan sebagai prinsip kerjaconductivity meter.
Sebuah sistem conductivity meter
tersusun atas dua elektrode, yang dirangkaikan dengan sumber tegangan serta
sebuah ampere meter. Elektrode-elektrode tersebut diatur sehingga memiliki
jarak tertentu antara keduanya (biasanya 1 cm). Pada saat pengukuran, kedua
elektrode ini dicelupkan ke dalam sampel larutan dan diberi tegangan dengan
besar tertentu. Nilai arus listrik yang dibaca oleh ampere meter, digunakan
lebih lanjut untuk menghitung nilai konduktivitas listrik larutan.
Dimana besar tegangan
listrik (V)
ditentukan oleh sistem, besar arus listrik (I) adalah parameter yang diukur, serta konstanta (C) didapatkan
sebelumnya dari proses kalibrasi conductivity meter dengan menggunakan larutan yang
diketahui nilai konduktivitas spesifiknya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar