PAC vs Alum: Perbandingan Lengkap Pemilihan Koagulan untuk Pengolahan Air di Indonesia
# PAC vs Alum: Perbandingan Lengkap Pemilihan Koagulan untuk Pengolahan Air di Indonesia
**Oleh: Tim Teknis BIOWATER** | *Diperbarui: Juli 2026*
—
## Pendahuluan
Koagulasi adalah unit proses pertama dan paling kritis dalam rantai pengolahan air — tanpa koagulasi yang efektif, seluruh proses hilir akan bekerja di bawah kapasitas optimal. Di Indonesia, dua koagulan berbasis aluminium yang paling banyak digunakan adalah Aluminium Sulfate (alum) [Al₂(SO₄)₃·14H₂O] dan Poly Aluminium Chloride (PAC) [Alₙ(OH)ₘCl₃ₙ₋ₘ].
Keduanya memiliki karakteristik kimia yang berbeda secara fundamental, mempengaruhi efektivitas koagulasi pada rentang pH, konsumsi alkalinitas, pembentukan flok, residu aluminium, kinerja pada suhu rendah, dan biaya operasional jangka panjang [1]. Kesalahan pemilihan tidak hanya menurunkan kualitas air olahan tetapi juga dapat menyebabkan fouling membran akibat carry-over aluminium [2].
Artikel ini menyajikan perbandingan teknis antara PAC dan alum berdasarkan referensi Bratby (2016) serta didukung panduan teknis dari DUPONT FilmTec, CSM RO Technical Manual, dan Davis (Water and Wastewater Engineering), dengan pertimbangan khusus untuk kondisi air baku di Indonesia.
—
## Memahami Koagulan Berbasis Aluminium
### Alum (Aluminium Sulfate)
Alum adalah koagulan konvensional yang telah digunakan sejak abad ke-18 — bahkan penggunaannya tercatat sejak zaman Romawi Kuno sekitar tahun 77 Masehi [1]. Dalam pengolahan air modern, alum tersedia dalam bentuk padat (bongkahan, granular, atau bubuk) dan cair. Rumus kimia alum yang umum digunakan adalah Al₂(SO₄)₃·14H₂O.
Ketika alum ditambahkan ke dalam air, ia terhidrolisis dengan cepat membentuk spesies aluminium hidroksida yang bermuatan positif. Spesies-spesies ini — mulai dari Al³⁺, Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺, hingga Al(OH)₃ dan Al(OH)₄⁻ — bekerja menetralkan muatan negatif koloid dan partikel tersuspensi dalam air melalui mekanisme kompresi lapisan ganda, adsorpsi dan netralisasi muatan, serta adsorpsi dan jembatan partikel [1].
Namun, proses hidrolisis alum sangat bergantung pada pH. Untuk mencapai koagulasi optimal, alum memerlukan pH dalam rentang yang relatif sempit — sekitar 5,5 hingga 7,5 untuk penghilangan kekeruhan, dan 5,0 hingga 6,5 untuk penghilangan warna dan NOM (Natural Organic Matter) [1].
### PAC (Poly Aluminium Chloride)
PAC adalah koagulan aluminium yang telah dihidrolisis sebelumnya (pre-hydrolyzed). Berbeda dengan alum yang ditambahkan ke air sebagai garam sederhana, PAC sudah mengandung spesies aluminium polimer bermuatan tinggi seperti Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺ (dikenal sebagai Al₁₃ atau Al₁₃-mer) yang sangat efektif dalam menetralkan muatan negatif koloid [1].
Tingkat hidrolisis PAC dinyatakan dalam parameter **basicity** (% OH/Al) — rasio jumlah ion hidroksida (OH⁻) per atom aluminium. PAC dengan basicity 40–60% mengandung jumlah spesies polimer yang optimal untuk koagulasi air permukaan. Semakin tinggi basicity, semakin sedikit alkalinitas yang dikonsumsi PAC selama proses koagulasi.
Perbedaan fundamental ini memberikan PAC beberapa keunggulan dibandingkan alum, terutama dalam hal:
– Konsumsi alkalinitas yang lebih rendah
– Rentang pH optimal yang lebih lebar
– Kinerja yang lebih baik pada suhu rendah
– Produksi residu aluminium yang lebih rendah
—
### Perbandingan Teknis: PAC vs Alum
### Konsumsi Alkalinitas
Salah satu perbedaan paling signifikan antara PAC dan alum terletak pada konsumsi alkalinitas. Alum mengonsumsi alkalinitas lebih besar karena ion sulfat (SO₄²⁻) bereaksi dengan alkalinitas air. Secara stoikiometri, setiap mg/L Al₂(SO₄)₃·14H₂O mengonsumsi sekitar 0,5 mg/L alkalinitas (sebagai CaCO₃) [3].
PAC, yang sudah mengandung ion OH⁻ dalam strukturnya sebagai hasil pra-hidrolisis, membutuhkan alkalinitas jauh lebih sedikit. Pada air baku dengan alkalinitas rendah — seperti air permukaan di pegunungan Indonesia dengan alkalinitas < 20 mg/L CaCO₃ — penggunaan alum tanpa kapur (lime) dapat menurunkan pH secara drastis sehingga menghambat koagulasi. PAC dalam kondisi ini memberikan keuntungan signifikan karena tidak memerlukan penambahan kapur atau soda ash [1].### Rentang pH OptimalRentang pH optimal alum relatif sempit (5,5–7,5) karena mekanisme koagulasi dominannya adalah netralisasi muatan oleh spesies hidrolisis aluminium. Pada pH di bawah 5,0 spesies Al³⁺ yang dominan tidak efektif; pada pH di atas 7,5 aluminium cenderung membentuk Al(OH)₃ tanpa kemampuan netralisasi muatan yang memadai [1].PAC memiliki rentang pH optimal lebih lebar (5,0–8,5) karena spesies polimer Al₁₃ yang sudah pre-formed lebih stabil terhadap perubahan pH. Untuk air baku dengan pH fluktuatif — seperti air sungai yang dipengaruhi limpasan hujan di Indonesia — PAC memberikan kinerja lebih konsisten tanpa penyesuaian pH yang ketat [4].Tabel berikut merangkum perbandingan karakteristik operasional utama:| Parameter | Alum | PAC |
|-----------|------|-----|
| **Rentang pH optimal** | 5,5–7,5 | 5,0–8,5 |
| **Konsumsi alkalinitas** | Tinggi (0,5 mg/mg) | Rendah |
| **Kinerja suhu rendah** | Menurun signifikan | Tetap baik |
| **Residu Al terlarut** | Lebih tinggi (0,1–0,5 mg/L) | Lebih rendah (< 0,1 mg/L) |
| **Dosis tipikal (sebagai produk)** | 15–50 mg/L | 10–30 mg/L |
| **Pembentukan flok** | Flok besar namun rapuh | Flok kompak dan kuat |
| **Basicity (OH/Al)** | 0% | 40–65% |*Sumber: Bratby (2016), Bab 3.2 [1]; Pernitsky & Edzwald (2003) [4]*### Kinerja pada Suhu RendahSuhu air rendah secara signifikan mempengaruhi alum. Pada suhu di bawah 10°C, hidrolisis melambat dan viskositas air meningkat — memperlambat flokulasi dan menurunkan sedimentabilitas flok. PAC, dengan spesies Al₁₃ yang sudah pre-formed, tidak terpengaruh karena spesies koagulan aktif sudah siap tanpa memerlukan waktu hidrolisis tambahan [1].Di Indonesia, suhu rendah hanya menjadi masalah pada sumber air pegunungan — seperti di dataran tinggi Jawa Barat atau Bali — namun untuk air laut (SWRO) atau air limbah industri, suhu biasanya stabil di atas 25°C sehingga keunggulan PAC dalam aspek ini menjadi kurang relevan.### Residu AluminiumResidual aluminium dalam air olahan menjadi perhatian utama karena dua alasan:
1. **Kesehatan:** Kadar aluminium > 0,2 mg/L dalam air minum dikaitkan dengan risiko gangguan neurologis, meskipun hubungan kausal dengan Alzheimer masih dalam perdebatan ilmiah [5].
2. **Operasional RO:** Aluminium residual dapat menyebabkan fouling irreversible pada membran RO — membentuk aluminium silikat yang sangat sulit dibersihkan [2].
Alum cenderung meninggalkan residu aluminium yang lebih tinggi karena sebagian spesies aluminium yang terbentuk selama hidrolisis tidak sempurna dan tetap larut dalam air. PAC, dengan spesies polimer yang lebih stabil dan efisien, menghasilkan residu aluminium yang lebih rendah pada dosis yang setara [1].
CSM RO Technical Manual secara eksplisit merekomendasikan koagulan berbasis besi (ferri klorida atau ferri sulfat) daripada aluminium untuk pretreatment RO karena masalah residu aluminium: “Aluminum is usually not noticeably present in naturally occurring water sources. […] Care must be taken not to employ the coagulant excessively to result in carrying the residual aluminum over to the membranes. A concentration of aluminum greater than 0.01 mg/l in the dialysis water is a health concern for kidney dialysis patients. In this regard, iron [FeCl₃ or Fe₂(SO₄)₃] may be preferred as a coagulant” [2].
### Mekanisme Koagulasi
Meskipun keduanya berbasis aluminium, mekanisme koagulasinya berbeda:
**Alum** bekerja melalui adsorpsi dan netralisasi muatan oleh spesies hidrolisis yang terbentuk secara dinamis di dalam air [1].
**PAC** menggabungkan netralisasi muatan oleh spesies Al₁₃ yang sudah pre-formed dan pembentukan jembatan antar partikel oleh polimer aluminium [1].
PAC lebih stabil terhadap perubahan kualitas air, sementara alum lebih sensitif dan memerlukan penyesuaian dosis berdasarkan jar test.
—
## Aplikasi dalam Pretreatment Reverse Osmosis
### Carry-Over Aluminium ke Membran
CSM RO Technical Manual memperingatkan alum tidak direkomendasikan karena risiko fouling dari residual aluminium yang dapat bereaksi dengan silika membentuk kerak permanen [2]. Jika PAC atau alum harus digunakan, dosis harus dikontrol dengan zeta potential meter — menjaga zeta potential pada 0 ± 2 mV [2].
### 2. Interaksi dengan Antiscalant
Kedua koagulan aluminium bereaksi dengan antiscalant anionik membentuk gel yang dapat menyumbat membran [6]. Sistem pretreatment harus memastikan tidak ada carry-over koagulan ke titik injeksi antiscalant. Diperlukan cartridge filter 1–5 μm sebagai safety barrier [2].
### 3. Dampak pada SDI Effluent
PAC memberikan SDI efluen lebih rendah pada rentang dosis lebih luas karena flok yang lebih kompak. Alum pada dosis optimal juga memberikan SDI setara tetapi memerlukan kontrol dosis lebih ketat [2].
—
## Pertimbangan Ekonomi dan Logistik di Indonesia
Alum tersedia luas di Indonesia dengan harga Rp 3.000–5.000/kg (bongkahan) dan Rp 1.500–2.500/L (cair). PAC juga diproduksi lokal dengan harga Rp 4.000–7.000/kg (bubuk) dan Rp 2.000–3.500/L (cair) tergantung basicity.
Meskipun PAC lebih mahal per kg, dosisnya 30–50% lebih rendah dari alum untuk hasil setara, membuat biaya per m³ air olahan kompetitif. Penghematan dari penurunan konsumsi kapur dan pengelolaan lumpur yang lebih sedikit juga harus diperhitungkan.
PAC lebih mudah dilarutkan dengan impurities lebih rendah, mengurangi frekuensi pembersihan tangki [1]. PAC cair (Al₂O₃ 10–17%) mudah diumpankan dengan dosing pump, memerlukan material PVC/HDPE/FRP — sementara alum cair bersifat lebih korosif dan memerlukan rubber-lined steel atau PVC lebih tebal.
—
## Studi Kasus: Penerapan di Berbagai Sektor Air Indonesia
### Air Minum PDAM
Sebagian besar PDAM di Indonesia menggunakan alum karena biaya rendah dan ketersediaan lokal. Namun, PDAM di daerah dengan air gambut (pH rendah, warna tinggi) telah beralih ke PAC karena efektivitasnya lebih baik pada pH rendah [1].
### Pretreatment RO Hotel dan Resort di Bali
Banyak resort di Nusa Dua, Jimbaran, dan Uluwatu menggunakan pretreatment DAF dengan koagulan ferri klorida — sesuai rekomendasi CSM dan DUPONT. Untuk aplikasi yang memerlukan koagulan aluminium, PAC lebih dipilih daripada alum karena residu aluminium lebih rendah dan dosis lebih mudah dikontrol.
### Pengolahan Air Limbah Industri
Untuk industri tekstil di Bandung, makanan-minuman di Sidoarjo, dan kelapa sawit di Riau, PAC sering menjadi pilihan utama karena kemampuannya bekerja pada rentang pH lebih lebar, mengingat fluktuasi pH air limbah yang signifikan [1].
—
## Panduan Pemilihan: Kapan Menggunakan PAC dan Kapan Alum?
### Pilih PAC ketika:
– Alkalinitas air baku rendah (< 30 mg/L CaCO₃)
- pH air baku bervariasi atau cenderung basa (pH > 8,0)
– Suhu air rendah (< 15°C)
- Kualitas efluen residual aluminium menjadi persyaratan ketat
- Variabilitas kualitas air baku tinggi### Pilih Alum ketika:
- Biaya operasional menjadi prioritas dan air baku memiliki alkalinitas cukup
- Air baku stabil dengan fluktuasi minimal
- Sistem sudah terpasang dan dirancang untuk alum
- Produksi lumpur lebih besar dapat ditoleransi### Jangan gunakan koagulan aluminium (pilih ferri-based) ketika:
- Instalasi RO dengan membran poliamida [2]
- Air baku mengandung silika tinggi
- Aplikasi dialisis — kadar aluminium > 0,01 mg/L menjadi perhatian kesehatan [2]
—
## FAQ
### Apa perbedaan utama antara PAC dan alum sebagai koagulan?
PAC adalah koagulan pra-hidrolisis yang mengandung spesies Al₁₃, bekerja pada pH 5,0–8,5 dengan konsumsi alkalinitas rendah. Alum adalah garam aluminium sulfat konvensional yang memerlukan hidrolisis in-situ, optimal pada pH 5,5–7,5, dan mengonsumsi alkalinitas lebih banyak. PAC menghasilkan residu aluminium lebih rendah dan unggul pada suhu rendah [1].
### Koagulan mana yang lebih ekonomis untuk instalasi pengolahan air di Indonesia?
Dari harga satuan, alum lebih murah (Rp 3.000–5.000/kg vs PAC Rp 4.000–7.000/kg). Namun dosis PAC 30–50% lebih rendah, sehingga biaya per m³ air olahan sebanding atau lebih rendah untuk PAC — terutama dengan penghematan dari konsumsi kapur dan volume lumpur [1].
### Apakah PAC atau alum lebih baik untuk pretreatment sistem RO?
CSM RO Technical Manual merekomendasikan koagulan berbasis besi untuk pretreatment RO. Jika koagulan aluminium harus digunakan, PAC lebih dipilih karena residu aluminium lebih rendah dan dosis lebih mudah dikontrol, idealnya dengan zeta potential meter [2].
### Bagaimana cara menentukan dosis koagulan yang tepat untuk kondisi air baku di Indonesia?
Dosis koagulan harus ditentukan melalui jar test. Parameter meliputi dosis koagulan, pH koagulasi, dosis flokulan, dan kecepatan pengadukan. Untuk instalasi RO, zeta potential meter memberikan kontrol real-time [2].
### Mengapa suhu air mempengaruhi kinerja alum tetapi tidak PAC?
Hidrolisis alum melambat pada suhu rendah (< 10°C) karena reaksi kimia hidrolisis bergantung pada energi kinetik molekul. PAC sudah mengandung spesies polimer Al₁₃ yang siap bekerja tanpa memerlukan hidrolisis tambahan — sehingga suhu air tidak mempengaruhi efektivitasnya secara signifikan [1].---## Referensi1. Bratby, J. (2016). *Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater Treatment*, 3rd Edition. London: IWA Publishing. Chapter 3 — Coagulants; Chapter 4 — Treatment with Metal Coagulants. ISBN 9781780407494.2. CSM Reverse Osmosis Technical Manual (2023). Chapter 5 — Pretreatment; Chapter 6 — System Design. Tersedia di: [https://www.csmro.com/technical-manual](https://www.csmro.com/technical-manual)3. Davis, M. L. (2010). *Water and Wastewater Engineering: Design Principles and Practice*. New York: McGraw-Hill. Chapter 6 — Coagulation and Flocculation. ISBN 9780071713844.4. Pernitsky, D. J., & Edzwald, J. K. (2003). Selection of alum and polyaluminum coagulants: Principles and applications. *Journal of Water Supply: Research and Technology – Aqua*, 55(2), 121–141. DOI: [10.2166/aqua.2006.0013](https://doi.org/10.2166/aqua.2006.0013)5. World Health Organization. (2017). *Guidelines for Drinking-water Quality*, 4th ed. incorporating 1st addendum. Chapter 12 — Chemical Fact Sheets: Aluminium. Tersedia di: [https://www.who.int/publications/i/item/9789241549950](https://www.who.int/publications/i/item/9789241549950)6. DUPONT FilmTec™ Reverse Osmosis Membranes Technical Manual (Form No. 45-D01504-en, Rev. 18, September 2025). Chapter 2: Water Chemistry and Pretreatment. Tersedia di: [https://www.dupont.com/water/technologies/reverse-osmosis-ro.html](https://www.dupont.com/water/technologies/reverse-osmosis-ro.html)7. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 24th Edition (2023). Method 2120 — Coagulation (Jar Test). American Public Health Association (APHA). ISBN 9780875532998.---*Artikel ini disusun oleh Tim Teknis BIOWATER — PT Tirtamakmur Wisesa Abadi, penyedia solusi pengolahan air dan wastewater treatment terintegrasi di Indonesia. Untuk konsultasi teknis lebih lanjut, hubungi tim kami melalui [tiwa.co.id](https://tiwa.co.id).*
0 Comments