Wajib Tahu! Parameter Penting dalam Filter Air: Total Padatan Terlarut dan Tersuspensi

Perkenalan Fase Materi: Padatan, Cairan, dan Gas

Dalam ilmu fisika, fase materi adalah salah satu karakteristik materi.Ada empat fase fundamental materi, yaitu padatan (solid), cairan (liquid), gas, dan plasma. Banyak fase lain yang hanya ada dalam situasi ekstrim, seperti kondensasi Bose–Einstein condensates, materi neutron-degenerate dan plasma quark-gluon, yang hanya terjadi pada situasi ekstrim dingin, extreme rapat, dan ekstrim energi tinggi. Beberapa fase diyakini oleh para fisikawan tetapi baru bersifat teori.
4 fase fundamental materi berurutan searah jarum jam dari kiri atas: padatan (patung es), cairan (air), plasma (percikan listrik), dan gas (udara di sekitar awan)

Padatan / Solid

Dalam fase padatan (solid), partikel seperti ion, atom, atau or molekul sangat rapat dan 'terpaket' bersama.Gaya antar partikel kuat sehingga partikel tidak bisa bergerak secara bebas tetapi hanya bisa bergetar. Hasilnya, padatan memiliki bentuk dan volume yang tetap dan stabil.

Cairan / Liquid

Cairan adalah fluida yang hampir tidak dapat dikompres dan memenuhi ruangan, tapi tetap (hampir) memiliki volume yang konstan terhadap tekanan yang diberikan. Volume liquid tetap jika temperatur dan tekanannya konstan. Saat padatan dipanaskan melebihi titik lelehnya, padatan berubah menjadi liquid, tentu saja karena tekanannya melebihi 3x dari awalnya. Gaya intermolecular pada liquid menjadikan bentuknya tidak tetap, tetapi sesuai dengan bentuk wadah.

Gas

Gas adalah fluida yang dapat dikompres. Tidak hanya gas akan mengikuti wadah, tetapi gas juga akan mengembang memenuhi wadah. Pada gas, molekul memiliki energi kinetik yang cukup melebihi yang mampu ditahan oleh gaya intermolecular (bahkan gaya nya nol untuk gas ideal), dan jarak antar molekul biasanya jauh lebih besar dibandingkan ukuran molekul itu sendiri. Gas tidak memiliki bentuk dan volume yang tetap.

Plasma

Dalam plasma, elektron terlepas dari inti atom nya, membentuk 'lautan' elektron. Bentuk ini memberikan kemampuan untuk mengkonduksi listrik. Bentuk materi yang teriluminasi menjadi plasma yang dapat kita lihat sehari-hari seperti kilat, percikan listrik, cahaya fluorescent, cahaya neon, televisi plasma, beberapa tipe api dan bintang.

Campuran Fase Materi

Campuran antara materi-materi yang memiliki fasa berbeda dapat terjadi. Semisal apabila Anda menyeduh kopi. Anda mencampur bubuk kopi atau gula yang memiliki fase padatan dengan air panas yang memiliki fasa cairan. Setelah diaduk, apakah Anda dapat membedakan antara bubuk kopi dengan air?

Campuran bisa berarti larutan (solution) atau suspensi (suspension). Perbedaan diantaranya adalah ukuran partikel yang terlibat.
  • Larutan adalah campuran padatan dengan cairan di level ion atau molekul. Larutan biasanya transparan, yang berarti kita dapat melihat menembusnya
  • Suspensi memiliki padatan dengan ukuran yang lebih besar, sehingga kita melihat "awan" di dalam campuran air
Nilai padatan baik yang terlarut ataupun tersuspensi dalam suatu cairan adalah salah satu parameter penting dalam filter air. Secara terminologi, kita menyebutnya sebagai TDS (Total Dissolved Solids / Total Padatan Terlarut) dan TSS (Total Suspended Solids / Total Padatan Tersuspensi).

Total Dissolved Solids

Total Dissolved Solids (TDS) adalah padatan dalam air yang dapat melewati filter (biasanya dengan ukuran pori 0,45 mikrometer). TDS adalah ukuran dari jumlah bahan terlarut dalam air. Bahan ini dapat mencakup karbonat, bikarbonat, klorida, sulfat, fosfat, nitrat, kalsium, magnesium, natrium, ion organik, dan ion lainnya. Sebuah tingkat tertentu ion ini dalam air diperlukan untuk kehidupan air. Perubahan konsentrasi TDS dapat berbahaya karena kepadatan air menentukan aliran air masuk dan keluar dari sel-sel organisme (Mitchell dan Stapp, 1992). Namun, jika konsentrasi TDS terlalu tinggi atau terlalu rendah, pertumbuhan banyak kehidupan air dapat dibatasi, dan kematian dapat terjadi.

Konsentrasi tinggi TDS juga dapat mengurangi kejernihan air, berkontribusi pada penurunan fotosintesis, menggabungkan dengan senyawa beracun dan logam berat, dan menyebabkan peningkatan suhu air.

TDS digunakan untuk memperkirakan kualitas air minum, karena merupakan jumlah ion dalam air. Air dengan TDS tinggi sering memiliki rasa tidak enak dan / atau kesadahan air tinggi, dan dapat mengakibatkan efek pencahar.

Pengukuran Total Dissolved Solids

Untuk mengukur TDS, sampel air disaring, kemudian filtrat (air yang melewati filter) diuapkan dalam cawan pra-ditimbang dan dikeringkan dalam oven pada suhu 180°C, sampai berat hidangan perubahan tidak lagi . Peningkatan berat piring mewakili total padatan terlarut, dan dilaporkan dalam miligram per liter (mg / l).

Konsentrasi TDS dari sampel air dapat diperkirakan dari konduktansi spesifik jika korelasi linear antara dua parameter yang pertama kali didirikan. Tergantung pada kimia air, TDS (dalam mg / l) dapat diperkirakan dengan mengalikan konduktansi spesifik (di micromhos/cm) dengan faktor antara 0,55 dan 0,75. TDS juga dapat ditentukan dengan mengukur ion individu dan menambahkan mereka.

Alat ukur untuk menentukan nilai TDS disebut TDS Meter, salah satunya adalah TDS Meter HM Digital TDS-3 yang dijual Ady Water.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Total Dissolved Solids

  • Geologi dan Tanah di Daerah Aliran Sungai
    Beberapa batuan dan tanah rilis ion sangat mudah ketika air mengalir atas mereka; misalnya, jika air asam mengalir di atas batuan yang mengandung kalsit (CaCO3), seperti serpih kapur, kalsium (Ca2 +) dan karbonat (CO32-) ion akan larut ke dalam air. Oleh karena itu, TDS akan meningkat. Namun, beberapa batu, seperti granit yang kaya kuarsa, sangat tahan terhadap pembubaran, dan tidak larut dengan mudah ketika air mengalir atas mereka. TDS air pengeringan daerah di mana geologi hanya terdiri dari granit atau batu tahan lainnya akan rendah (kecuali faktor-faktor lain yang terlibat).
  • Limpasan perkotaan
    Selama acara badai, polutan seperti garam dari jalan-jalan, pupuk dari rumput, dan bahan lainnya dapat dicuci ke sungai dan sungai. Karena jumlah besar trotoar di daerah perkotaan, daerah pengendapan alam telah dihapus, dan padatan terlarut dilakukan melalui saluran badai ke sungai dan sungai.
  • Pupuk Limpasan
    Pupuk dapat larut dalam stormwater dan dibawa ke permukaan air selama badai, dan berkontribusi TDS.
  • Air limbah dan Septic Sistem Limbah
    Air buangan dari Tanaman Pengolahan Air Limbah (IPAL) menambahkan padatan terlarut ke sungai. Air limbah dari rumah kami berisi baik padatan terlarut ditangguhkan dan bahwa kami menempatkan sia-sia kami. Sebagian besar padatan tersuspensi dikeluarkan dari air di IPAL sebelum dibuang ke sungai, tapi IPAL hanya menghapus beberapa TDS. Komponen penting dari beban TDS dari IPAL meliputi fosfor, nitrogen, dan bahan organik.
  • Longsoran
    Erosi tanah yang disebabkan oleh gangguan dari permukaan tanah. Erosi tanah dapat disebabkan oleh Bangunan dan Konstruksi Jalan, Kebakaran Hutan, Logging, dan Pertambangan. Partikel tanah terkikis mungkin berisi komponen larut yang dapat larut dan dilakukan oleh stormwater ke permukaan air. Hal ini akan meningkatkan TDS dari badan air.
  • Membusuk Tumbuhan dan Hewan
    Sebagai tanaman dan hewan pembusukan, partikel organik terlarut dilepaskan dan dapat berkontribusi pada konsentrasi TDS.

Standar Kualitas Air Mengenai Total Dissolved Solids

US Environmental Protection Agency (US EPA) menetapkan standar 500 mg/l TDS dalam air minum (http://www.epa.gov/safewater/mcl.html). Ini adalah pedoman untuk jumlah maksimal kontaminan yang dapat menyebabkan pengaruh kosmetik atau estetika dalam air minum. Konsentrasi TDS tinggi dapat menghasilkan efek pencahar dan dapat memberikan rasa logam pada air.

Total Suspended Solids (TSS)

Total Suspended Solids (TSS) adalah padatan dalam air yang terjebak oleh filter. TSS dapat mencakup berbagai macam bahan, seperti lumpur, tanaman membusuk dan jasad hewan, dan limbah industri. Konsentrasi padatan tersuspensi yang tinggi dapat menyebabkan banyak masalah bagi kesehatan dan kehidupan habitat air.

Tingginya kandungan TSS dapat memblokir cahaya dari mencapai vegetasi terendam. Sebagai jumlah cahaya yang melewati air berkurang, fotosintesis melambat. Mengurangi tingkat fotosintesis menyebabkan oksigen terlarut kurang akan dirilis ke dalam air oleh tanaman. Jika lampu benar-benar diblokir dari tanaman tinggal bawah, tanaman akan berhenti memproduksi oksigen dan akan mati. Sebagai tanaman membusuk, bakteri akan menggunakan bahkan lebih banyak oksigen dari air. Oksigen terlarut dapat menyebabkan membunuh ikan. Tinggi TSS juga dapat menyebabkan peningkatan suhu air permukaan, karena partikel menyerap panas dari sinar matahari. Hal ini dapat menyebabkan kadar oksigen terlarut jatuh lebih jauh (karena air hangat dapat menahan kurang DO), dan dapat membahayakan kehidupan air di banyak cara lain, seperti dibahas di bagian suhu

Penurunan kejernihan air yang disebabkan oleh padatan tersuspensi dapat mempengaruhi kemampuan ikan untuk melihat dan menangkap makanan. Padatan dapat menyumbat insang ikan, mengurangi tingkat pertumbuhan, menurunkan resistensi terhadap penyakit, dan mencegah telur dan perkembangan larva. Ketika padatan tersuspensi mengendap di bawah badan air, mereka dapat menutupi telur ikan dan serangga air, serta tercekik baru menetas larva serangga. Menetap sedimen dapat mengisi ruang antara batuan yang bisa digunakan oleh organisme air untuk rumah..

TSS yang tinggi dalam badan air sering dapat berarti konsentrasi yang lebih tinggi dari bakteri, nutrisi, pestisida, dan logam di dalam air. Polutan ini dapat melampirkan ke partikel sedimen di darat dan akan dibawa ke badan air dengan air hujan. Di dalam air, polutan dapat dilepaskan dari sedimen atau perjalanan jauh hilir.

TSS dapat menyebabkan masalah untuk keperluan industri, karena padatan dapat menyumbat atau menjelajahi pipa dan mesin.

Pengukuran Total Suspended Solids

Untuk mengukur TSS, sampel air disaring melalui pre-ditimbang filter. Residu yang tertahan pada saringan dikeringkan dalam oven pada 103 - 105°C sampai berat filter perubahan tidak lagi. Peningkatan berat filter merupakan total padatan tersuspensi. TSS juga dapat diukur dengan menganalisis total padatan dan mengurangi total padatan terlarut.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Total Suspended Solids

  • Laju aliran yang sangat deras
    Laju aliran dari badan air merupakan faktor utama dalam konsentrasi TSS. Air mengalir cepat dapat membawa lebih partikel dan sedimen yang lebih besar berukuran. Hujan lebat dapat mengambil pasir, lumpur, tanah liat, dan partikel organik (seperti daun, tanah, partikel ban) dari tanah dan membawanya ke permukaan air. Perubahan laju aliran juga dapat mempengaruhi TSS; jika kecepatan atau arah air meningkat saat ini, partikel dari sedimen bawah dapat disuspensi.
  • Longsoran
    Erosi tanah yang disebabkan oleh gangguan dari permukaan tanah. Erosi tanah dapat disebabkan oleh Bangunan dan Konstruksi Jalan, Kebakaran Hutan, Logging, dan Pertambangan. Partikel tanah yang tererosi dapat dilakukan oleh stormwater ke permukaan air. Hal ini akan meningkatkan TSS dari badan air.
  • Limpasan perkotaan
    Selama acara badai, partikel tanah dan puing-puing dari jalan-jalan dan kawasan industri, komersial, dan residensial dapat dicuci ke sungai. Karena jumlah besar trotoar di daerah perkotaan, infiltrasi menurun, kecepatan meningkat, dan daerah menetap alam telah dihapus. Sedimen dilakukan melalui saluran badai langsung ke sungai dan sungai.
  • Air Limbah
    Air buangan dari Tanaman Pengolahan Air Limbah (TPAL) dapat menambahkan padatan tersuspensi ke sungai. Air limbah dari rumah berisi sisa makanan, kotoran manusia, dan bahan padat lainnya yang kita meletakkan saluran air kita. Sebagian besar padatan dikeluarkan dari air di TPAL sebelum dibuang ke sungai, tetapi pengobatan tidak dapat menghilangkan segalanya.
  • Membusuknya Tumbuhan dan Hewan
    Saat tanaman dan jasad hewan mengalami pembusukan, partikel organik tersuspensi dilepaskan dan dapat berkontribusi pada konsentrasi TSS.

Standar Kualitas Air Mengenai Total Suspended Solids

Baik US Environmental Protection Agency (US EPA) atau Negara Bagian Colorado memberikan standar untuk TSS dalam air minum. Colorado Departemen Kesehatan Masyarakat dan Lingkungan Air Divisi Quality Control (CDPHE-WQCD) peraturan (5 CCR 1002-1031) menyatakan bahwa tersuspensi tingkat padat akan dikendalikan oleh Limbah Batasan Peraturan, Standar Dasar, dan Praktik Manajemen Terbaik (BMP).