Nikel

1. Informasi Dasar

2. Sifat Fisika dan Kimia

Nikel adalah logam berwarna putih keperakan yang keras, dapat ditempa, dan ulet. Ia memiliki titik leleh 1453°C dan titik didih 2913°C. Nikel tahan terhadap korosi dan sering digunakan dalam paduan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Dalam senyawanya, nikel biasanya memiliki bilangan oksidasi +2, meskipun juga dapat membentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +1 dan +3. Nikel larut perlahan dalam asam encer dan menjadi pasif ketika ditreatmen dengan asam nitrat.

3. Keberadaan dalam Air dan Efek Kesehatan

Nikel dapat masuk ke dalam sumber air melalui pelapukan alami batuan dan tanah, serta dari aktivitas industri seperti pertambangan, peleburan, dan elektroplating. Konsentrasi nikel dalam air minum biasanya kurang dari 10 µg/L. Paparan jangka panjang terhadap nikel dalam air minum dapat menyebabkan efek kesehatan seperti dermatitis kontak, kerusakan ginjal, dan peningkatan risiko kanker paru-paru, hidung, dan laring. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) menetapkan batas maksimum nikel dalam air minum sebesar 70 µg/L.

4. Aplikasi Pengolahan Air dan Metode Penghilangan

Beberapa metode yang digunakan untuk menghilangkan nikel dari air termasuk:

• Pertukaran ion: Resin penukar kation dapat digunakan untuk menghilangkan ion Ni²⁺ dari air. Resin chelating khusus seperti AmberSep™ M4195 dan AmberSep™ M4196 sangat efektif untuk menghilangkan nikel dari larutan asam.
• Reverse osmosis: Sistem RO dapat menghilangkan hingga 97% nikel dari air.
• Presipitasi kimia: Penambahan basa seperti kapur atau soda ash dapat mengendapkan nikel sebagai hidroksida.
• Adsorpsi: Media adsorpsi seperti karbon aktif atau zeolit dapat menghilangkan nikel dari air.
• Filtrasi membran: Nanofiltrasi dan ultrafiltrasi dapat efektif dalam menghilangkan nikel.

5. Penggunaan Industri dalam Pengolahan Air

Nikel memiliki beberapa aplikasi dalam industri pengolahan air, meskipun tidak sebanyak logam lain:

• Katalis: Beberapa katalis berbasis nikel digunakan dalam proses pengolahan air tingkat lanjut seperti oksidasi katalitik.
• Paduan tahan korosi: Peralatan pengolahan air seperti pompa dan pipa sering menggunakan paduan yang mengandung nikel untuk ketahanan korosi.
• Elektroda: Elektroda nikel kadang digunakan dalam proses elektrokimia pengolahan air.

6. Studi Kasus dan Aplikasi Dunia Nyata

Sebuah pabrik elektroplating di Jawa Barat menghadapi masalah tingginya kandungan nikel dalam air limbahnya. Mereka mengimplementasikan sistem pengolahan multi-tahap yang terdiri dari:

1. Penyesuaian pH untuk mengendapkan sebagian besar nikel sebagai hidroksida
2. Filtrasi untuk menghilangkan endapan
3. Pertukaran ion menggunakan resin chelating khusus untuk menghilangkan sisa nikel terlarut
4. Reverse osmosis sebagai tahap pemurnian akhir

Sistem ini berhasil mengurangi konsentrasi nikel dalam efluen dari rata-rata 50 mg/L menjadi kurang dari 0,1 mg/L, memenuhi standar pembuangan yang ditetapkan.

7. Pedoman dan Standar Regulasi

Di Indonesia, Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum menetapkan batas maksimum nikel dalam air minum sebesar 0,07 mg/L. Untuk air limbah industri, batas maksimum nikel bervariasi tergantung jenis industri, tetapi umumnya berkisar antara 0,1-1,0 mg/L.

Secara internasional, pedoman WHO untuk nikel dalam air minum adalah 70 µg/L. US EPA menetapkan tingkat kontaminan maksimum yang diizinkan untuk nikel dalam air minum publik sebesar 0,1 mg/L.

8. Dampak Lingkungan dan Pertimbangan Keberlanjutan

Nikel dapat terakumulasi dalam sedimen dan organisme akuatik, menyebabkan efek toksik pada ekosistem air. Penghilangan nikel dari air limbah sebelum dibuang ke lingkungan sangat penting untuk melindungi habitat akuatik. Metode pengolahan seperti pertukaran ion memungkinkan pemulihan dan daur ulang nikel, mendukung ekonomi sirkular dan mengurangi dampak lingkungan dari penambangan nikel baru.

9. Tren Masa Depan dan Penelitian

Beberapa area penelitian dan pengembangan terkait nikel dalam pengolahan air meliputi:

• Pengembangan adsorben baru berbasis nanomaterial untuk penghilangan nikel yang lebih efisien
• Optimasi proses biosorpsi menggunakan mikroorganisme atau biomassa tanaman untuk menghilangkan nikel
• Integrasi teknologi membran canggih dengan proses elektrokimia untuk pengolahan air yang mengandung nikel
• Pemanfaatan kecerdasan buatan dan machine learning untuk optimasi real-time sistem pengolahan nikel
• Pengembangan sensor in-situ untuk pemantauan nikel secara kontinu dalam sistem pengolahan air

10. Fakta Menarik Terkait Pengolahan Air

• Meskipun umumnya dianggap sebagai kontaminan, nikel dalam jumlah kecil sebenarnya penting untuk beberapa mikroorganisme yang digunakan dalam pengolahan air limbah biologis.
• Beberapa tanaman air seperti eceng gondok memiliki kemampuan hiperakumulator untuk nikel, menjadikannya potensial untuk fitoremediasi air yang tercemar nikel.
• Proses elektroplating nikel sendiri sering digunakan untuk melapisi komponen sistem pengolahan air untuk meningkatkan ketahanan korosi.
• Dalam beberapa kasus, nikel dapat membentuk kompleks dengan bahan organik dalam air, membuatnya lebih sulit dihilangkan dengan metode konvensional.
• Penggunaan magnet kuat telah diteliti sebagai metode alternatif untuk menghilangkan partikel nikel dari air, memanfaatkan sifat feromagnetik nikel.