Pemantauan pH dan Konduktivitas dalam Pabrik Pengerjaan Logam (Metal Working)
Pengukuran pH dan konduktivitas sangat penting dalam beberapa area pabrik pengerjaan logam atau dalam proses perawatan pelapisan. pH adalah parameter yang dapat mempengaruhi rentang kecerahan pelapisan, efisiensi katoda, pengotor, menurunnya daya, tegangan, serta sifat fisik endapan; sedangkan parameter konduktivitas biasanya dipantau dalam air bilasan proses. Hal ini dilakukan untuk mempertahankan konsentrasi bahan kimia sehingga mencegah penarikan yang berlebihan ke tangki berikutnya serta mengurangi penggunaan air dengan menambahkan air ke tangki bilas hanya bila diperlukan.. Pengontrolan kedua parameter tersebut tercantum dalam Environmental Protection Agency (EPA).
Tahapan treatment
Umumnya, fasilitas pengerjaan logam akan membersihkan bagian-bagian sehingga dapat dicat atau dilapisi dengan berbagai inhibitor kimia untuk mencegah korosi. Pelapis fosfat seperti seng atau besi juga digunakan dengan tujuan menyiapkan permukaan logam untuk pengecatan dengan cat cair atau bubuk.
Line pengoperasian logam (metal working) mirip dengan line pelapisan (plating) kecuali dalam hal tangki pelapisannya, dimana dalam line pengoperasian logam terdapat tangki fosfat yang perlu pemantauan parameter pH. Ilustrasi berikut menunjukkan line pemrosesan bagian logam yang khas untuk pembersihan, pembilasan maupun pada tangki fosfat. Terlepas dari apakah tangki celup atau mesin cuci semprot digunakan, tahap fungsional pemrosesan bagian logam tetap sama. Beberapa sistem mungkin memiliki satu atau dua tangki tambahan saat pembersihan atau pembilasan ekstra yang diperlukan. Berikut urutan tahapan dan fungsi terkaitnya seperti yang ditunjukkan di bawah ini pada Gambar 1.
Gambar 1. Tahapan pada Pengerjaan Logam (Metal Working)
Tahap I : Pembersihan (Cleaning)
Tahap pertama ini digunakan untuk membersihkan bagian-bagian awal dimana terdapat tangki celup atau mesin cuci semprot yang berisi bahan pembersih berbasis alkali. Biasanya operator pabrik mencoba untuk terus memantau dan mengontrol tangki celup dan sistem pencuci semprot untuk mengoptimalkan penggunaan bahan kimia melalui pemberian bahan kimia otomatis. Sering kali mereka keliru memantau konduktivitas larutan pada tahap pembersihan ini untuk mempertahankan konsentrasi yang stabil.
Konduktivitas bukanlah pengukuran ion spesifik, konduktivitas tidak dapat mengukur ion spesifik dari bahan kimia eksklusif yang digunakan untuk pembersihan. Pengukuran konduktivitas akan memberikan konsentrasi ion total dalam mikroSiemens/cm. Saat memantau konduktivitas dalam tahap pembersihan ini, pengukurannya tidak akurat karena:
• Kontaminan yang masuk ke tangka pencucian biasanya malah akan meningkatkan konduktivitas total.
• Bahan kimia pembersih khusus menjadi cepat habis
• Dalam prosesnya, akan ada sejumlah pembawa ion dari satu tangki ke tangki berikutnya.
Faktor-faktor ini dapat menyebabkan nilai konduktivitas tetap sama atau mungkin meningkat. Akibatnya, konduktivitas yang diukur bukanlah representasi sebenarnya dari konsentrasi bahan kimia. Apa yang sebenarnya diukur adalah peningkatan muatan kontaminan kotoran/noda dan penurunan kemampuan pembersihan agen pembersih. Melakukan titrasi manual adalah satu-satunya cara untuk mengukur konsentrasi sebenarnya.
Tahap II – Pembilasan Air (Water Rinse)
Tahap ini menggunakan air minum untuk membilas bagian noda dan sisa sabun yang digunakan pada tahap pembersihan. Beberapa operator pabrik akan membanjiri tangki bilas secara terus menerus. Operator lain akan membanjiri pada waktunya atau secara berkala untuk memeriksa tangki. Dibandingkan dengan menggunakan metode tersebut, alternatifnya adalah dengan terus memantau konduktivitas air bilasan untuk menentukan nilai konduktivitas di mana pembilasan menjadi tidak efektif sehingga dapat membantu menghemat biaya proses. Mengontrol water solenoid valve dengan relay pada analyzer yang memiliki nilai setpoint sedikit di bawah kisaran yang tidak efektif pada akhirnya akan menghemat biaya dengan mengurangi biaya proses dan biaya pembuangan air limbah. Penghematan bisa sangat besar jika dibandingkan dengan menggunakan metode luapan terus menerus.
Tahap III- Fosfat (Phospating)
Tahap ini mempersiapkan logam untuk pengecatan. Larutan seng atau besi fosfat berbasis asam digunakan untuk menggoreskan permukaan logam, menciptakan bukit dan lembah mikroskopis pada permukaan logam untuk mengoptimalkan daya rekat cat. pH sering dipantau dalam tahap fosfat. Biasanya, sebagian besar pabrik memantau tahap ini menggunakan kertas pH atau titrasi manual, padahal hal tersebut menyebabkan ketidakakuratan dan dapat memakan waktu serta mahal. Alternatifnya gunakanlah pH sensor, namun pastikan untuk memeriksa kompatibilitas bahan sensor dan batasan suhu untuk setiap sensor pH yang dipertimbangkan untuk tujuan ini.
Tahap IV – Pembilasan Air (Water Rinse)
Tahap pembilasan air ini menggunakan air minum untuk menghilangkan sisa bahan kimia dari tahap fosfat sebelumnya. Pemantauan konduktivitas, seperti halnya bilasan air tahap II juga dapat digunakan untuk menghemat biaya.
Tahap V - Lapisan Inhibitor
Selama tahap ini, inhibitor diterapkan pada bagian logam untuk mencegah terjadinya korosi sebelum pengecatan. Berbagai jenis inhibitor digunakan seperti inhibitor berbasis asam kromat, dan yang lain kurang beracun dan kurang berpolusi. Tergantung pada inhibitor, beberapa tahap pelapisan perlu pemantauan pH. Pastikan untuk memeriksa kompatibilitas bahan sensor dan batasan suhu untuk setiap sensor pH yang dipertimbangkan.
Referensi:
Hach. 2004. Measure pH and Conductivity in Metal Working/Plating Industries. Hach Company: USA.