TINJAUAN PUSTAKA
2.3 ELEKTROKOAGULASI DAN ELEKTROLISIS 1 Definisi Elektrolisis
Elektrolisis adalah suatu proses penguraian molekul air (H2O) menjadi hidrogen (H2) dan oksigen (O2) dengan energi pemicu yaitu energi listrik. Proses ini dapat berlangsung ketika dua buah elektroda ditempatkan didalam air dan arus searah dialirkan melewati kedua elektroda tersebut. Hidrogen yang terbentuk akan melekat pada katoda dan oksigen akan melekat pada anoda. Selama ini, elektrolisis dikenal sebagai proses produksi hidrogen dari air yang paling efektif dengan tingkat kemurnian tinggi, yang hanya digunakan dalam skala kecil [11].
Pada proses elektrolisis, terjadi perpindahan ion ke elektroda, dimana jika dialiri arus listrik, reaksi yang terjadi pada elektroda dapat dilihat sebagai berikut :
o Reaksi oksidasi di anoda
• Al → Al 3+ + 3e E0=1,66 V
• 2 H2O → 4H+ + O2 + 4e E0= - 1,23 V o Reaksi reduksi di katoda
• 2 H2O + 2e → 2 OH- + H2 E0= - 0,83 V • Al 3+ + 3e → Al E0= - 1,66 V [12]
2.3.2 Pengaruh Tegangan Listrik Terhadap Elektrokoagulasi
Tegangan listrik yang dialirkan melalui sumber listrik dapat melakukan proses elektrokoagulasi, akan tetapi hasil yang didapat dapat berbeda dikarenakan adanya variasi pada sumber tegangan yang dialirkan . Menurut Siringo-Ringo (2012), besarnya tegangan listrik yang diterima oleh elektroda dapat mempengaruhi kemampuan elektroda dalam membentuk koagulan, karena semakin besar tegangan listrik yang diterima, maka jumlah ion yang dilepaskan akan besar juga. [13] Sedangkan menurut Susetyaningsih, dkk (2008), semakin besar kuat arus atau tegangan yang diberikan, maka semakin singkat pula waktu yang diperlukan untuk terjadinya proses elektrokoagulasi dan semakin besar pula
penurunan kadar dalam limbah, ini dikarenakan adanya perubahan arus listrik dan terbentuknya magnet listrik disekitar elektroda [14].
2.3.3 Definisi Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan suatu proses koagulasi dengan menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrokimia ,yaitu gejala dekomposisi elektrolit yang digunakan untuk mengolah air limbah [15].
Menurut Siringo-ringo, dkk (2013), elektrokoagulasi merupakan proses pengolahan limbah yang sederhana dan mudah diterapkan dengan kemampuan yang baik dalam menggumpalkan berbagai pengotor dan polutan, baik bahan organik maupun anorganik. Mollah dan Schennach (2001) menyatakan bahwa elektrokoagulasi adalah teknologi yang saat ini berkembang secara efektif yang diaplikasikan untuk mengolah air limbah. Secara umum, keuntungan dari penggunaan metode ini adalah efisiensi pemisahan yang tinggi, sederhana dan ramah lingkungan [13].
Menurut Butler, dkk (2011), elektrokoagulasi terdiri dari lempengan metal yang disebut elektroda, yang disusun secara berpasangan dengan anoda dan katoda. Dengan menggunakan prinsip elektrokimia, katoda dioksidasi, sedangkan larutan elektrolit direduksi. Dengan ini, limbah cair dapat diolah dengan baik [16].
2.3.4 Proses Elektrokoagulasi
Proses elektrokoagulasi umumnya menggunakan elektroda aluminium ataupun besi yang dapat berperan sebagai sacrificial electrode (elektroda yang berperan sebagai anoda dan katoda). Proses elektrokoagulasi sistem batch
dilakukan pada bejana elektrolisis yang didalamnya terdapat dua penghantar arus listrik yang disebut elektroda yang tercelup didalam elektrolit. Apabila dalam suatu larutan elektrolit ditempatkan dua buah elektroda dan dialiri arus listrik, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia, dimana ion positif akan bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang dioksidasi sehingga membentuk flok yang mampu mengikat kontaminan dan partikel-partikel dalam limbah [16].
2.3.5 Jenis Plat Elektroda
Ada beberapa jenis plat elektroda yang biasa digunakan dalam proses elektrokoagualasi, yaitu: aluminium (Al), platina (Pt), tembaga (Cu), karbon (C) dan lain-lain. Namun dari hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, plat aluminium merupakan elektroda yang baik dalam proses elektrokoagulasi.
Adapun keunggulan dan kelemahan dari beberapa jenis plat tersebut adalah sebagai berikut :
A. Plat aluminium (Al) :
Keunggulan plat aluminium : • Berperan sebagai koagulan. • Tahan karat.
• Konduktor listrik dan panas yang baik, bahkan 2 kali lebih baik dari tembaga.
• Mudah di dapat
• Digunakan sebagai bahan pelapis untuk bahan mudah berkarat. • Tidak bersifat racun.
• Jika dipadukan dengan logam lain, dapat menghasilkan logam kuat seperti duralium (campuran Al, Cu, Mg) yang dijadikan sebagai bahan pesawat.
• Mudah dibentuk kembali. Kelemahan dari plat aluminium : • Tidak tahan terhadap asam. • Harganya mahal [17].
B. Plat platina (Pt)
Keunggulan plat platina :
• Dapat berkinerja baik dalam larutan air garam pada tekanan dan suhu tinggi (~ 250ºC).
• Tidak seperti elektroda konvensional (bahkan ketika dimodifikasi untuk suhu tinggi), elektroda platina dapat digunakan sebagai alat pengukur di air asin tercemar.
• Dalam elektrolit tertentu, modifikasi permukaan platina penting bagi stabilitas.
• Tidak mudah keropos.
• Histeresis rendah dan respon cepat.
• Platina dapat dimodifikasi dengan polimer berbasis nitrogen atau dimasukkan sebagai bagian dari perakitan biosensor.
Kelemahan dari plat platina :
• Harga sangat mahal, bahkan lebih mahal dari emas murni. • Susah untuk teroksidasi [18].
C. Plat tembaga (Cu)
Keunggulan plat tembaga : • Mudah direcovery kembali
• Konduktor listrik dan panas yang baik Kelemahan plat tembaga :
• Bersifat racun
• Dapat menyebabkan alergi dan iritasi [19].
Dari semua jenis plat elektroda yang ada, jenis plat yang paling baik adalah plat aluminium (Al).Pada proses elektrokoagulasi, digunakan elektroda yang terbuat dari aluminium (Al), karena logam ini mempunyai sifat sebagai koagulan yang baik. Aluminium berasal dari bahasa latin alumen, yang ditemukan oleh Hans Christian. Aluminium adalah logam bewarna keperakan, mempunyai berat atom = 26,98154, titik leleh = 660,37oC, titik didih = 2467 oC, densitas = 2,702 g/cm3 dan konduktivitas listrik = 0,377 x 106 /cm.Ω [20].
2.3.6 Keunggulan Teknik Elektrokoagulasi
Metode elektrokoagulasi memiliki beberapa keunggulan, yaitu metode yang sederhana dan efisien, baik digunakan untuk menghilangkan senyawa organik tanpa penggunaan bahan kimia sehingga mengurangi pembentukan residu (sludge) dan efektif untuk menghilangkan padatan tersuspensi [16].
Adapun beberapa keunggulan lain, antara lain : 1. Peralatan yang digunakan dirakit secara sederhana.
2. Tidak menggunakan zat kimia tambahan.
3. Waktu retensi relatif lebih singkat jika dibandingkan dengan yang menggunakan kolam sedimentasi.
4. Lebih cepat dalam mereduksi partikel-partikel kecil.
5. Adanya gelembung-gelembung gas yang berupa gas hidrogen (H2) ,yang dihasilkan dari proses ini, yang bisa disimpan dan digunakan sebagai bahan bakar, dan juga dapat membantu proses pembentukan flotasi.
6. Efisiensi proses yang cukup tinggi [16]. 2.3.7 Kelemahan Teknik Elektrokoagulasi
Metode elektrokoagulasi memiliki beberapa kelemahan, antara lain : 1. Tidak dapat digunakan untuk mengolah limbah yang mempunyai sifat
elektrolit yang cukup tinggi karena akan terjadi hubungan singkat antar elektroda.
2. Besarnya reduksi dari plat elektroda yang digunakan dipengaruhi oleh arus listrik yang mengalir melewatinya.
3. Penggunaan listrik yang cukup besar dan lama akan mengakibatkan beban biaya yang besar [16].
