BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.6. Besi (Fe) dan Mangan (Mn)
2.6.1 Besi (Fe)
2.6.1.2 Manfaat Besi dalam Tubuh
mg/l (Widowati, 2008).
Menurut Almatsier (2004), besi merupakan mineral mikro yang paling banyak terdapat di dalam tubuh manusia dan hewan. Besi mempunyai beberapa fungsi esensial di dalam tubuh : sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru ke jaringan tubuh, sebagai alat angkut elektron di dalam sel, dan sebagai bagian terpadu berbagai reaksi enzim di dalam jaringan tubuh.
Menurut Widowati (2008) mengatakan bahwa Fe anorganik yang terlibat dalam reaksi redok antara lain Fe-S dalam enzim, yaitu enzim hidrogenase atau nitrogenase yang mensintesis amonia dari nitrogen (N) dan hidrogen (H). Jenis lain Fe protein non-hem yang bertanggung jawab atas beberapa fungsi, metana monooksigenase (mengoksidasi metana menjadi methanol), ribonukleotida reduktase (mereduksi ribose menjadi dioksiribosa, biosintesis DNA), ritrin (untuk transfor dan
fiksasi oksigen pada invertebrate laut), serta asam fosfatase (hidrolisisi ester fosfat).
Enzim mengandung Fe bisa melarutkan jenis obat-obatan tertentu yang tidak dapat larut dalam air, berperan dalam katalisis reaksi oksidasi dalam sistem biologi, dan berperan dalam transpor gas. Fe juga terdapat dalam protein Fe-S yang sangat esensial bagi kehidupan.
Dalam setiap sel, Fe bekerja sama dengan rantai protein pengangkut elektron.
Protein pengangkut electron bertugas memindahkan hydrogen (H) dan electron (e) dari zat gizi penghasil energy ke oksigen sehingga dihasilkan air dan Adenosin Tri Pospat (ATP). ATP merupakan bahan bakar tubuh yang tidak disintesis tanpa adanya Fe sehingga mengakibatkan kelelahan meskipun kadar Hb normal.
Kadar Fe dalam tubuh manusia kira-kira 3 – 5 g. Sebanyak 2/3 bagian terikat oleh Hb, 10 % diikat mioglobin dan enzim mengandung Fe dan sisanya terikat dalam protein feritrin dalam hemosiderin. Sejumlah kecil terdapat dalam mioglobin (protein pembawa oksigen khusus untuk jaringan otot) guna menyimpan oksigen dalam jaringan otot. Protein lain mengandung Fe dalam serum darah dan sebagai komponen enzim dalam sel. Terdapat juga dalam sitokrom adalah protein yang mentransfer electron menuju O2 dalam metabolism yang menghasilkan H2
Hb mengandung besi sebesar 3,4 g/kg. Fe merupakan komponen Hb yang berperan sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru menuju sel di seluruh tubuh.
Sejumlah CO
O.
2 yang diproduksi dalam sel akan diangkut baik oleh Hb menuju paru-paru, lalu dikeluarkan melalui ekhalasi. Ikatan Hb dan O2 disebut oksihemoglobin.
Hb tidak hanya mengangkut O2, tetapi CO2 dan ion H+ sehingga Hb bertanggung
jawab terhadap pH. Saat sel otot bekerja, akan terjadi kekurangan O2 dan dihasilkan CO2
Molekul Hb tersusun atas 2 bagian, yaitu globin (protein) dan hem (Fe-pigmen darah yang memberikan warna darah). Untuk sintesis Hb, diperlukan protein dan Cu serta jenis vitamin tertentu. Hb terdapat dalam eritrosit yang memungkinkan terjadinya interaksi dengan plasma darah melalui dinding sel.
atau asam laktat sehingga pH menjadi asam.
Dalam struktur Hb , ion fero terletak di pusat dan merupakan unsure yang aktif. Hanya fero-Hb yang mampu mengikat O2. Mioglobin adalah globin sebagai reservoir oksigen, yaitu menerima, menyimpan, dan melepas oksigen dalam sel otot.
Fe juga merupakan penyusun mioglobin yang membantu sel otot menyimpan oksigen. Oksigen yang telah diangkut oleh Hb dari paru-paru menuju jaringan tubuh akan diberikan ke mioglobin. Oksigen pada mioglobin juga terikat pada Fe2+. Fungsi Fe pada mioglobin sama dengan Hb. Mioglobin akan memberikan oksigen tersebut ke organel sel yang memerlukan oksigen (mitokondria). Oksigen dalam mitokondria digunakan dalam proses oksidasi sehingga dihasilkan energy yang akan digunakan tubuh untuk melakukan aktivitas. Feritrin maupun hemosiderin mengandung fe dalam jumlah besar. Feritrin mengandung Fe kurang lebih sebesar 28%, sedangkan kandungan Fe dalam hemosiderin lebih rendah. Feritrin dan hemosiderin mengikat Fe yang tidak diperlukan dan akan dilepaskan ketika kebutuhan Fe meningkat. Feritrin mudah larut dalam air serta mudah mengikat dan melepas Fe secara cepat.
Hemosiderin tidak larut dalam air dan dapat melepas Fe. Proses pelepasa Fe dari hemosiderin sangat lambat. Feritrin menyediakan fasilitas penyimpan Fe dalam
jangka pendek, sedangkan hemosiderin menyediakan fasilitas penyimpan Fe dalam jangka panjang.
Fe berperan penting dalam sistem imunitas. Seseorang dengan kadar Fe rendah akan memiliki daya tahan tubuh rendah terhadap infeksi. Respon kekebalan sel oleh sel limfosit-T akan terganggu bila pembentukan sel tersebut berkurang yang disebabkan oleh berkurangnya sintesis DNA karena gangguan enzim reduktase ribonukleotida yang membutuhkan Fe untuk fungsi enzim tersebut. Sel darah putih berfungsi menghancurkan bakteri dan tidak dapat bekerja efektif bila kekurangan Fe.
Enzim mieloperoksidase yang berperan dalam sistem imunitas tubuh bias terganggu dalam keadaan defisiensi Fe. Protein pengikat Fe transferin dan laktoferin mampu mencegah terjadinya infeksi dengan cara memisahkan Fe dari mikroorganisme yang dibuthkan oleh mikroorganisme demi pertumbuhannya. Ketika tubuh melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri. Feritrin dalam tubuh mampu memerangkap Fe sehingga Fe tidak dapat digunakan oleh bakteri untuk pertumbuhannya.
2.6.1.3. Efek Tingginya Kadar Besi (Fe) dalam Air
Kehadiran ion Fe2+ yang terlarut dalam air dapat menimbulkan gangguan-gangguan seperti :
A. Rasa dan bau logam yang amis pada air, disebabkan karena bakteri mengalami degradasi.
B. Besi dalam konsentrasi yang lebih besar 1 mg/l, akan memberikan suatu rasa pada air yang menggambarkan rasa metalik, astrinogent atau obat.
C. Mengakibatkan pertumbuhan bakteri besi (Crenothrix dan Gallionella) yang berbentuk filamen.
D. Menimbulkan warna kecoklat-coklatan pada pakaian putih.
E. Meninggalkan noda pada bak-bak kamar mandi dan peralatan lainnya (noda kecoklatan disebabkan oleh besi).
F. Dapat mengakibatkan penyempitan atau penyumbatan pada pipa.
G. Endapan logam ini juga yang dapat memberikan masalah pada sistem penyediaan air secara individu (sumur).
2.6.1.4 Dampak Kesehatan Besi
Konsentrasi Fe di dalam air bersih yang diperbolehkan menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor : 416/MENKES/PER/IX/90, adalah sebagai berikut :
- Air minum : 0,3 mg/l.
- Air bersih : 1,0 mg/l.
Fe dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan hemoglobin. Banyaknya Fe dalam tubuh dikendalikan pada fase absorbs. Tubuh manusia tidak dapat mengekskresikan Fe. Sekalipun Fe itu diperlukan oleh tubuh, tetapi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus (Slamet, 2007). Fe yang berlebihan dalam tubuh akan terakumulasi di hati, limpa, tulang sumsum, jantung dan jaringan lain sehingga merusak kerja jaringan tersebut. Kerusakan jaringan karena akumulasi Fe disebut hemokromatosis. Dapat juga merusak sel alat pencernaan secara langsung, menyebabkan karies gigi, merusak kerja pankreas, otot jantung, ginjal dan beresiko terserang kanker hati dan penyakit jantung. (Widowati, 2008).
2.6.2. Mangan (Mn)
Mangan adalah suatu unsur kimia yang mempunyai nomor atom 25 dan memiliki simbol Mn. Mangan ditemukan oleh Johann Gahn pada tahun 1774 di Swedia. Logam mangan berwarna putih keabu-abuan dan berbentuk padat dalam keadaan normal.
Mangan termasuk logam berat dan sangat rapuh tetapi mudah teroksidasi. Ia adalah elemen pertama dari golongan 7B, memiliki titik lebur yang tinggi kira-kira 1250°C. Ia bereaksi dengan air hangat membentuk mangan (II) hidroksida dan hydrogen (Gabriel, 2001).
2.6.2.1. Sumber Mangan
Widowati (2008) mengatakan bahwa, logam mangan merupakan salah satu logam dengan jumlah sangat besar di dalam tanah, dalam bentuk oksida maupun hidroksida. Sumber mangan paling utama adalah pirolusit (MnO2) dan rodokrosit (MnCO3
2.6.2.2. Manfaat Mangan
). Mineral Mn tersebar secara luas, sebagian besar berupa oksida, silikat, dan karbonat.
Mangan berperan sebagai kofaktor berbagai enzim yang membantu bermacam proses metabolism. Beberapa bentuk enzim tersebut adalah glutamine sintetase, superoksida dismutase di dalam mitokondria dan piruvat karboksilase yang berperan dalam metabolism karbohidrat dan lipida. Enzim-enzim lain yang berkaitan dengan mangan juga berperan dalam sistem ureum, pembentukan jaringan ikat dan tulang serta pencegahan peroksidasi lipida oleh radikal bebas (Almatsier, 2004).
Widowati (2008) mengatakan bahwa mangan (Mn) merupakan mikronutrien esensial bagi semua makhluk hidup. Mn bersifat esensial bagi komponen lebih dari 36 jenis enzim untuk metabolisme karbohidrat, protein dan lipid, sebagai kofaktor beberapa kelompok enzim oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, ligase, lektin, dan integrin. Kofaktor reaksi enzimatis meliputi reaksi fosforilasi, sintesa kolestrol, dan sintesa asam lemak. Pirufat karboksilase berperan dalam metabolism karbohidrat, lipid dan dalam proses produksi energy. Enzim lain yang berkaitan dengan Mn adalah enzim yang berperan dalam sintesa ureum, pembentukan jaringan ikat dan tulang, serta enzim yang mencegah produksi lipid oleh radikal bebas.
Polipeptida, arginase, serta superoksida dismutase (SOD) mengandung Mn.
Mn metaloenzim adalah glutamine sintetase dan Mn superoksidase. Mn juga merupakan chelator dengan asam amino, kompleks asam amino, dan piridoksal fosfat. Mn ditransportasikan ke dalam tubuh lebih cepat daripada asam amino tanpa Mn. Mn memiliki implikasi dalam produksi melanin dan dopamin dalam sintesis asam lemak dan dalam pembentukan inositol fosfatidil membran. Mn diperlukan dalam pembentukan dan pertumbuhan tulang serta produksi insulin di dalam pankreas.
2.6.2.3. Dampak Kesehatan Mangan
Konsentrasi Mn di dalam air bersih yang diperbolehkan menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor : 416/MENKES/PER/IX/90, adalah sebagai berikut :
- Air minum : 0,4 mg/l.
- Air bersih : 0,5 mg/l.
Menurut Slamet (2007) keracunan sering kali bersifat kronis sebagai akibat inhalasi debu dan uap logam. Gejala yang timbul berupa gejala susunan syaraf ; insomnia, kemudian lemah pada kaki dan otot muka sehingga ekspresi muka menjadi beku dan muka tampak seperti topeng (mask). Bila pemaparan berlanjut, maka bicaranya akan melambat dan monoton, terjadi hyperrefleksi, colonus pada patella dan tumit dan berjalan seperti penderita parkinsonism. Selanjutnya akan terjadi paralysis bulbar, post encephalitic Parkinsonism, multiple sclerosis, amyotropic lateral sclerosis, dan degenerasi lentik yang progresif.
2.7. Pengolahan Fe dan Mn pada Air Sumur Gali 2.7.1. Pengolahan dengan Cara Koagulasi
2.7.1.1. Koagulasi dengan Penambahan Bahan Koagulan
Menurut Said (2003), zat besi dan mangan yang terdapat dalam air tanah pada umumnya berada dalam bentuk senyawa valensi 2 atau dalam bentuk ion Fe 2+ dan Mn 2+. Jika besi dan mangan tersebut berada dalam air dalam bentuk senyawa senyawa organik dan koloid, misalnya bersenyawa dengan zat warna organik dan asam humus (humic acid), maka keadaan yang demikian susah dihilangkan baik dengan cara aerasi, penambahan chlorine maupun dengan penambahan kalium permanganate. Adanya partikel-partikel halus Fe(OH)3.nH2O air juga sukar mengendap dan menyebabkan air menjadi keruh.
Untuk menghilangkan zat besi dan mangan seperti pada kasus di atas, perlu dilakukan koagulasi dengan membubuhkan bahan koagulan, misalnya alumunium sulfat, Al2(SO4).nH2
2.7.1.2. Koagulasi dengan Cara Elektronik
O dalam air yang mengandung koloid. Dengan pembubuhan koagulan tersebut, koloid dalam air menjadi bergabung dan membentuk gumpalan (flock) kemudian mengendap. Setelah koloid senyawa besi dan mangan mengendap, kemudian air disaring dengan saringan pasir cepat atau saringan pasir lambat.
Ke dalam air baku dimasukkan elektroda dari lempengan logam alumunium (Al) yang dialiri dengan listrik arus searah. Dengan adanya arus listrik tersebut, maka elektroda logam Al tersebut sedikit demi sedikit akan larut ke dalam air membentuk ion Al3+, yang oleh reaksi hidrolisa air akan membentuk Al(OH)3 merupakan koagulan yang sangat efektif. Dengan terbentuknya Al(OH)3.nH2O dan besi organik serta partikel-partikel koloid lain yang bermuatan negative akan tertarik oleh ion Al3+
2.7.2. Pengolahan dengan Cara Pertukaran Ion
sehingga menggumpal menjadi partikel yang besar, mengendap dan dapart dipisahkan. Cara ini sangat efektif, tetapi makin besar skalanya maka kebutuhan listrik makin besar pula.
Penghilangan besi dan mangan dengan cara pertukaran ion yaitu dengan cara mengalirkan air baku yang mengandung Fe atau Mn melalui suatu media penukaran ion. Sehingga Fe dan Mn akan bereaksi dengan media penukaran ionnya. Sebagai media penukaran ion yang sering dipakai zeolit alami yang merupakan senyawa hydrous silikat aluminium dengan calcium dan natrium. Disamping bahan penukar
ion alami ada juga penukar ion tiruan (resin sintetis) yang mempunyai sifat-sifat yang lebih khusus.
Ditinjau dari siklus penukaran ionnya, ada 2 tipe yaitu penukaran ion dengan siklus Na yang regenerasinya dengan memakai larutan NaCl, dan penukaran ion dengan siklus H yang regenerasinya dengan menggunakan larutan HCl.
2.7.3. Pengolahan dengan Cara Filtrasi Kontak 2.7.3.1. Dengan Media Filter yang Mengandung MnO
Air baku yang mengandung Mn dialirkan ke dalam suatu filter yang medianya mengandung MnO
2
2.nH2O. selama mengalir melalui media tersebut Fe dan Mn yang terdapat dalam air baku akan teroksidasi menjadi bentuk Fe(OH)3 dan Mn2O3
4Fe
oksigen terlarut dalam air, dengan oksigen sebagai oksidator.reaksinya sebagai berikut :
2+ + O2 + 10 H2O → 4Fe(OH)3 + 8H Mn
+
2+ + MnO2.nH2O → MnO2.MnO.nH2O + H
Untuk reaksi penghilangan besi tersebut di atas adalah merupakan reaksi katalitik dengan MnO
+
2 sebagai katalis, sedangkan untuk reaksi penghilangan Mn adalah merupakan reaksi antara Mn2+ dengan hidrat manganoksida. Jika kandungan mangan dalam air baku besar maka hidrat manganoksida yang ada dalam media filter akan habis dan terbentuk senyawa MnO2.MnO.nH2O sehingga kemampuan penghilangan Fe dan Mn nya makin lama makin berkurang.
Untuk memperbaharui daya reaksi dari media filternya dapat dilakukan dengan memberikan khlorine ke dalam filter yang telah jenuh tersebut. Reaksinya adalah sebagai berikut :
MnO2.MnO.nH2O + 2 H2O +Cl2→ 2 MnO2.nH2O + 2H+ + 2Cl 2.7.3.2. Dengan Mangan Zeolit
-
Air baku yang mengandung besi dan mangan dialirkan melalui satu filter bed yang media filternya terdiri dari mangan zeolit (K2ZMnO.Mn2O7
K
). Mangan zeolit berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan besi dan mangan yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan manganoksida yang tak larut dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut :
2ZMnO.Mn2O7 + 4Fe(HCO3)2 → K2Z + 3MnO2 + 2Fe2O3 + 8CO2 + 4H2 K
O
2ZMnO.MnO7 + 2Mn(HCO3)2→ K2Z + 5MnO2 + 4CO2 + 2H2
Reaksi penghilangan besi dan mangan dengan managan zeolit tidak sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari Fe
O
2+ dan Mn2+ dengan oksida mangan tinggi (higher mangan oxide). Filtrat yang terjadi mengandung ferri-oksida dan mangan-diferri-oksida yang tak larut dalam air dan dapat dipisahkan dengan pengendapan dan penyaringan. Selama proses berlangsung kemampuan reaksinya makin lama makin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapat dilakukan dengan menambahkan larutan kaliumpermanganat ke dalam zeolit yang lebih jenuh tersebut sehingga akan terbentuk lagi mangan zeolit (K2Z.MnO.Mn2O7
2.7.4. Pengolahan dengan Cara Proses Soda Lime
).
Menurut Asmadi (2011), proses ini adalah merupakan gabungan antara proses pemberian zat alkali untuk menaikkan pH dengan proses aerasi. Dengan menaikkan pH air baku sampai harga tertentu maka hasil reaksi oksidasi besi dan mangan dengan cara aerasi dapat berjalan lebih cepat. Zat alkali yang sering dipakai adalah kapur (CaO) atau larutan kapur. (Ca(OH)2
2.7.5. Pengolahan dengan Bakteri Besi
) dan soda api (Na(OH)) atau campuran antara keduanya. Cara penambahan zat alkali yakni sebelum proses aerasi. Untuk oksidasi besi, sangat efektif pada pH 8 – 9, sedangkan untuk oksidasi mangan baru efektive pada pH > 10. Oleh karena pH baku menjadi tinggi, maka setelah Fe dan Mn yang dipisahkan, air olahan harus dinetralkan kembali.
Pada saringan pasir lambat, pada saat oprasin dengan kecepatan 10 – 30 meter/hari, setelah operasi berjalan 7 – 10 hari, maka pada permukaan atau dalam media filternya akan tumbuh dan berkembang biak bakteri besi yang dapat mengoksidasi besi atau mangan yang ada dalam air. Bakteri besi mendapatkan energy aktivasi yang dihasilkan oleh reaksi oksida besi ataupun oksida mangan, untuk proses perkembangbiakannya. Dengan didapatkannya energy tersebut maka jumlah sel bakteri juga akan bertambah. Dengan bertambahnya jumlah sel bakteri besi tersebut, maka kemampuan oksidasinyapun menjadi bertambah pula. Sedangkan besi yang telah teroksidasi akan tersaring/ tertinggal dalam filter. Yang termasuk dalam grup bakteri besi yang banyak dijumpai adalah : Crenothrix yang dapat menghilangkan besi maupun mangan.
2.7.6. Pengolahan dengan Cara Filtrasi Dua Tahap
Cara ini sebetulnya untuk menghilangkan/ meniadakan proses koagulasi dan sedimentasi yaitu dengan cara melakukan penyaringan 2 (dua) tahap dengan saringan pasir cepat. Setelah proses aerasi, maka senyawa besi dalam bentuk Fe(OH)3
2.7.7. Pengolahan dengan Cara Oksidasi
larut dalam air dialirkan ke dalam saringan pasir cepat secara bertahap. Cara ini dapat menghemat biaya operasi untuk koagulasi dan pengendapan tetapi beban saringan pertama akan cukup besar.
2.7.7.1. Oksidasi dengan Khlorine (khlorinasi) Khlorine, Cl2 dan ion hipokhlorit, (OCl)
-2Fe
adalah merupakan bahan oksidator yang kuat sehingga meskipun pada kondisi pH rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat mengoksidasi dengan cepat. Reaksi oksidasi antara besi dan mangan dengan chlorine adalah sebagai berikut :
2+ + Cl2 + 6H2O → 2Fe (OH)3
Mn
+ 2Cr + 6H
2+ Cl2 +2H2O → MnO2 + 2Cr + 4H
Berdasarkan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,64 mg/l chlorine. Tetapi pada prakteknya, pemakaian chlorine ini lebih besar dari kebutuhan teoritis karena adanya reaksi-reaksi samping yang mengikutinya. Disamping itu apabila kandungan besi dalam air baku jumlahnya besar, maka jumlah chlorine yang dibutuhkan dan endapan yang terjadi juga besar sehingga beban flokulator, bak pengendap dan filter menjadi besar pula.
+
Berdasarkan sifatnya, pada tekanan atmosfir chlorine adalah berupa gas. Oleh karena itu untuk mengefisiensikannya, chlorine disimpan dalam bentuk cair dalam
suatu tabung silinder bertekanan 5 sampai 10 atmosfir. Untuk melakukan khlorinasi, chlorine dilarutkan dalam air kemudian dimasukkan ke dalam air yang jumlahnya diatur melalui orifice flowmeter atau dosimeter yang disebut khlorinator. Pemakaian kaporit atau kalsium hipokhlorit untuk mengoksidasi atau menghilangkan besi dan mangan relative sangat mudah karena kaporit berupa serbuk atau tablet yang mudah larut dalam air.
2.7.7.2. Oksidasi dengan Kalium Permanganat
Untuk menghilangkan besi dan mangan dalam air, dapat pula dilakukan dengan mengoksidasinya dengan memakai oksidator kalium permanganate dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
3Fe2+ KMnO4 + 7 H2O → 3Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H 3Mn
+
2+ + 2 KMnO4 + 2 H2O → 5 MnO2 + 2 K+ + 4 H
Secara stokhiometri, untuk mengoksidasi I mg/l besi diperlukan 0,94 mg/l kalium permanganate dan untuk 1 mg/l mangan diperlukan 1,92 mg/l kalium permanganate. Dalam prakteknya, kebutuhan kalium permanganate ternyata lebih sedikit dari kebutuhan yang dihitung berdasarkan stokhiometri. Hal ini disebabkan karena terbentuknya mangan dioksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi berlanjut sebagai berikut :
-
2Fe2+ 2MnO2 +5H2O → 2Fe(OH)3 + Mn2O3 + 4H 3Mn
+
2+ + MnO2 + 4 H2O → 2MnO3 + 8 H 2.7.7.3. Oksidasi dengan Udara (Aerasi)
+
Adanya kandungan alkalinity, (HCO3) yang cukup besar dalam air, akan menyebabkan senyawa besi atau mangan berada dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat, Fe(HCO3)2 atau mangano bikarbonat Mn(HCO3)2. Oleh karena bentuk CO2 bebas lebih stabil daripada (HCO3
Fe(HCO
), maka senyawa bikarbonat cenderung berubah menjadi senyawa karbonat.
3)2 → FeCO3 + CO2 + H2 Mn(HCO
O
3)2 → MnCO3 + CO2 + H2
Dari reaksi tersebut dapat dilihat, jika CO O
2
FeCO
berkurang, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan dan selanjutnya reaksi akan menjadi sebagai berikut :
3 + CO2 → Fe(OH)2 + CO MnCO
2
3 + CO2→ Mn(OH)2 + CO
Baik hidroksida besin (II) maupun hidroksida mangan (II) masih mempunyai kelarutan yang cukup besar, sehingga jika terus dilakukan oksida dengan udara atau aerasi akan terjadi reaksi (ion) sebagai berikut :
2
4Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H 2Mn
+
2+ + O2 + 2H2O → 2MnO2 + 4H
Sesuai dengan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasinsetiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan (0,14) mg/l oksigen dan setiap 1 mg/l mangan dibutuhkan 0,29 mg/l.
pada pH rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan (udara) relatif lambat.
Sehingga pada prakteknya untuk mempercepat reaksi dilakukan dengan cara menaikkan pH air yang akan diolah (Said, 2003).
+
Menurut Asmadi (2011) mengatakan bahwa proses aerasi biasanya terdiri dari aerator, bak pengendap serta filter atau penyaring. Aerator adalah alat untuk mengontakkan oksigen dari udara dengan air agar zat besi atau mangan yang ada di dalam air bakubereaksi dengan oksigen membentuk senyawa ferri (fe valensi 3) serta mangan oksida yang relatif tidak larut dalam air. Untuk unit filtrasi lebih disarankan menggunakan filter bertekanan dengan dua media yaitu pasir silika dan anthrasite.
Menurut Alamsyah (2007) mengatakan bahwa proses aerasi merupakan proses penangkapan oksigen (O2) di udara oleh air yang akan diproses. Tujuannya adalah untuk mereaksikan oksigen dengan kation-kation Fe yang terdapat di dalam air. Kation Fe merupakan kation yang sulit mengendap di air. Apabila kation Fe bereaksi dengan oksigen akan membentuk senyawa oksida Fe2O3
2.7.7.3.1 Jenis-jenis oksidasi dengan udara :
yang dapat mengendap.
1. Cascade Aerator.
Pada dasarnya aerator ini terdiri atas 4 – 6 step/ tangga, setiap step kira-kira ketinggian 30 cm dengan kapasitas kira-kira 0,01 m3/ detik/ m2
2. Aerasi Tangga Meluncur.
. Untuk menghilangkan gerakan putaran (turbulence) guna menaikkan efisiensi aerasi, hambatan sering di tepi peralatan pada setiap step. Dibandingkan dengan tray aerator, ruang yang diperlukan agak lebih besar tetapi total kehilangan tekanan lebih rendah.
Keuntungan lain ialah tidak diperlukan pemeliharaan.
Penangkapan udara pada aerasi tangga meluncur terjadi pada saat air terjun dari lempengan-lempengan trap yang membawanya masuk ke dalam air yang dikumpulkan ke lempengan di bawahnya. Oksigen kemudian dipindahkan dari gelembung-gelembung udara ke dalam air. Total ketinggian jatuh kira-kira 1,5 meter dibagi dalam 3 – 5 step. Kapasitas berfariasi antara 0,005 dan 0,5 m3/detik/m2.
3. Spray Aerator.
Terdiri atas nozel penyemprot yang tidak bergerak, dihubungkan dengan kisi lempengan yang mana air disemprotkan ke udara di sekeliling pada kecepatan 5-7 m/detik.
4. Aerator Gelembung Udara.
Jumlah udara yang diperlukan untuk aerasi gelembung udara tidak banyak, tidak lebih dari 0,3 – 0,5 m3 udara/m3
Jumlah udara yang diperlukan untuk aerasi gelembung udara tidak banyak, tidak lebih dari 0,3 – 0,5 m3 udara/m3