Scale dan Pencegahannya

Scale adalah endapan yang terbentuk pada permukaan yang kontak dengan air sebagai akibat dari perubahan fisik atau kimia. Pembentukan scale menyebabkan berbagai masalah operasional. Apabila scale terbentuk pada pipa maka akan terjadi pengurangan diameter pipa sehingga menurunkan debit air yang melalui pipa tersebut. Scale dapat mengakibatkan penyumbatan pada sistem penyaring dan valve. Karena scale merupakan penghantar panas yang buruk, pembentukan scale pada heat exchanger menyebabkan penurunan efisiensi transfer panas. Selain itu scale dapat menginduksi korosi lokal di bawah deposit sehingga struktur makin tipis dan dapat pecah karena terkena tekanan internal.

Kalsium karbonat dan kalsium sulfat merupakan komponen utama pembentuk scale. Selain itu juga terdapat scale magnesium hidroksida. Scale-scale ini terbentuk ketika kelarutan dari komponen-komponen pembentuk scale terlampaui. Hal ini terjadi akibat adanya peningkatan konsentrasi salah satu komponen tersebut.

Pembentukan scale dipengaruhi oleh temperatur. Kelarutan CO2 menurun dengan meningkatnya suhu sehingga keseimbangan antara CO2, CO32- dan HCO3 akan berubah. Ion bikarbonat mengalami disosiasi pada suhu > 70 ° C membebaskan CO2 dan menyebabkan peningkatan konsentrasi CO32-.

2HCO3- = C02(g) + CO32- + H20

Ion ini bereaksi dengan ion Ca untuk membentuk scale CaCO3 yang relatif tidak larut

Ca2+ + CO32- = CaCO3 (s)

Dengan bertambahnya waktu, scale CaCO3 semakin keras.

Pada temperatur yang lebih tinggi lagi, karbonat mengalami dekomposisi
CO32- + H2O = 2 OH-
Ion OH- bergabung dengan ion Mg2+ membentuk endapan Mg(OH)2
Mg2+ + 2 OH- = Mg(OH)2

Scale Mg(OH)2 dominan pada temperature di atas 82 oC dan scale CaCO3 di bawah 80 oC.

Scale kalsium sulfat terdiri dari tiga jenis yaitu gypsum (CaSO4.2H2O), anhydrite (CaSO4) dan hemihydrates (CaSO4.1/2H2O). Kelarutan ketiga scale ini menurun dengan meningkatnya temperatur. Gypsum merupakan jenis scale yang paling umum. Scale kalsium sulfat lebih keras dan kurang porous daripada kalsium karbonat sehingga lebih susah dihilangkan. Selain itu kalsium sulfat tidak larut dalam asam.

Pembentukan scale dapat dicegah dengan menambahkan inhibitor. Berbagai senyawa telah diketahui efektif menghambat pembentukan scale dengan cara menghilangkan ion pembentuk scale dan padatan tersuspensi dari air. Inhibitor anorganik yang umum digunakan adalah natrium hexametaphosphate dan natrium tripolyphosphate. Inhibitor ini efektif pada konsentrasi rendah (2-5 ppm untuk CaC03 dan 10-12 ppm untuk CaS04). Namun inhibitor hexametaphosphate akan membentuk orthophosphate yang tidak diinginkan di atas temperatur 140°F (59.5°C). Inhibitor scale organik contohnya adalah aminotrimethylene phosphoric acid (ATMP). Inhibitor ini stabil hingga temperatur 250°F (120°C) dan pada semua nilai pH.

Scale juga dapat dihilangkan dengan cara penambahan asam. Kalsium karbonat larut di dalam asam klorida, asam format, asam asetat dan asam sulfamic. Asam klorida bisa digunakan untuk menghilangkan scale CaCO3 akan tetapi harus mengandung salah satu sequestering agents seperti asam asetat, asam oksalat atau asam glukonat untuk mencegah presipitas besi yang tidak diinginkan.

Berbeda dengan CaCO3, gypsum tidak larut di dalam asam. Oleh sebab itu harus diubah menjadi scale lain seperti kalsium karbonat. Ammonium bikarbonat atau natrium karbonat ditambahkan untuk mengubah gypsum menjadi CaCO3. Gypsum juga dapat diubah menjadi Ca(OH)2 oleh KOH. Baik CaCO3 maupun Ca(OH)2, keduanya larut di dalam asam sehingga dapat dihilangkan dengan penambahan asam. Selain asam, EDTA juga dapat melarutkan gypsum secara langsung namun tidak ekonomis.