Mangan (Mn) adalah logam berwarna abu - abu keperakan yang merupakan unsur pertama logam golongan VIIB, dengan berat atom 54,94 g/mol, nomor atom 25, berat jenis 7,43 g/cm3, dan mempunyai valensi 2,4,7 (selain 1,3,5,dan 6). Mangan digunakan dalam campuran baja, industri pigmen, las, pupuk, pestisida, keramik, elektronik, dan alloy (campuran beberapa logam dan bukan logam, terutama karbon), industri baterai, cat dan zat tambahan makanan. Di dalam hubungannya dengan kualitas air yang sering dijumpai adalah mangan dengan valensi 2, valensi 4, dan valensi 6. Di dalam sistem air alami, dan juga di dalam sistem pengolahan air, senyawa mangan dan besi berubah - ubah tergatung derajat keasaman (pH) air. Konsentrasi mangan didalam sistem air alami umumnya kurang dari 0,1 mg/L, jika konsentrasi melebihi 1 mg/L maka dengan cara biasa sangat sulit untuk menurunkan konsentrasi sampai derajat yang diizinkan sebagai air minum (Eaton, 2005).
Mangan adalah salah satu logam yang paling melimpah di kerak bumi, biasanya terbentuk dengan logam besi. Hal ini digunakan terutama dalam pembuatan besi dan paduan
16
baja, sebagai oksidan untuk pembersih, pemutih, dan desinfeksi. Sebagai kalium permanganat dan sebagai bahan dalam berbagai produk. Sekarang ini, mangan telah digunakan dalam senyawa organik, sebagai penambah oktan dalam bensin di Amerika Utara. Penyaringan mangan digunakan di beberapa lokasi untuk pengolahan air minum.
Mangan adalah unsur penting bagi manusia dan mahluk hidup lainnya dan terjadi secara alamiah pada banyak sumber makanan. Yang paling penting keadaan oksidasi lingkungan dan biologi yaitu Mn2+, Mn4+, dan Mn7+. Mangan secara alami terdapat banyak pada permukaan air dan sumber air tanah, terutama dalam kondisi oksidasi anaerobik atau rendah, yang merupakan sumber yang paling penting untuk air minum. Paparan terbesar untuk mangan biasanya berasal dari makanan (WHO, 2003).
Mangan termasuk logam esensial yang dibutuhkan oleh tubuh sebagaimana zat besi.
Tubuh manusia mengandung Mn sekitar 10 mg dan banyak ditemukan di liver, tulang dan ginjal.
Mn dapat membantu kinerja liver dalam memproduksi urea, karboxilase, piruvat, dan banyak lagi. Kelebihan Mn dapat menimbulkan racun yang lebih kuat dibanding besi (Janelle, 2004).
Kadar mangan pada perairan alami sekitar 0,2 mg/liter atau kurang. Kadar yang lebih besar dapat terjadi pada air tanah dalam dan pada danau yang dalam. Perairan asam dapat mengandung mangan sekitar 10 - 150 mg/liter. Kadar mangan dalam perairan tawar sangat bervariasi, antara 0,002 mg/liter hingga lebih dari 4,0 mg/liter. Pada air minum, kadar mangan maksimum 0,05 mg/liter. Perairan yang diperuntukkan bagi irigasi pertanian untuk tanah yang bersifat asam sebaiknya memiliki kadar mangan sekitar 0,2 mg/liter, sedangkan untuk tanah yang bersifat netral dan alkalis sekitar 10 mg/liter.
Mangan merupakan nutrien renik yang esensial bagi tumbuhan dan hewan. Logam ini berperan dalam pertumbuhan dan merupakan salah satu komponen penting pada sistem enzim.
Defisiensi mangan dapat mengakibatkan pertumbuhan terhambat, serta sistem saraf dan proses reproduksi terganggu. Pada tumbuhan, mangan merupakan unsur esensial dalam proses metabolisme (Effendi, 2003).
Efek yang merugikan dapat terjadi akibat kekurangan dan kelebihan eksposur. Mangan diketahui menyebabkan efek neurologis yang diikuti dengan inhalasi eksposur, terutama di
17
lingkungan kerja, dan telah dilakukan penelitian epidemiologi penyebab dari efek neurologis yang merugikan terjadi akibat rendahnya paparan yang terlalu tinggi pada air minum. Namun, ada sejumlah faktor pembaur potensial yang signifikan dalam studi ini, dan sejumlah penelitian lain telah gagal untuk mengamati efek buruk setelah paparan melalui air minum, data hewan terutama hewan pengerat, tidak diinginkan untuk penilaian risiko manusia karena persyaratan fisiologis untuk mangan bervariasi di antara spesies yang berbeda. Lebih lanjut, hewan pengarat memiliki nilai terbatas dalam menilai efek neurobehavioural, karena efek neurologis yang terlihat pada primata sering didahului atau disertai dengan gejala psikologis (misalnya, mudah marah, emosional yang labil), yang tidak terlihat pada hewan pengerat. Satu - satunya studi primata adalah penggunaan terbatas dalam penilaian risiko kuantitatif karena hanya satu kelompok dosis yang dipelajari di sejumlah kecil hewan dan kandungan mangan di diet basal tidak dibangkitkan (WHO, 2003).
2.9 Spektrofotometer
Sebuah spektrofotometer adalah suatu instrumen untuk mengukur transmitas atau absorbans suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang ; pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggal dapat pula dilakukan. Instrumen semacam itu dapat dikelompokkan secara manual atau merekan atau pengelompokan lain : berkas tunggal dan berkas rangkap. Dalam praktek instrumen berkas tunggal biasanya dijalankan dengan tangan (manual), dan instrumen berkas rangkap umumnya mencirikan perekaman automatik terhadap spektra serapan, namun dimungkinkan untuk merekam suatu spektrum dengan instrumen berkas tunggal (Underwood, 1986).
Spektrofotometer sesuai namanya adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang di transmisikan atau diadsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut di transmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating atau celah optis. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang
18
kontiniu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur adsorbsi antara sampel atau blanko ataupun pembanding (Khopkar, 2003).
Alat spektrofotometer yang digunakan pada penentuan kadar mangan dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Spektrofotometer Pharo DR 2700 (Sumber : PT. TIRTA INVESTAMA)
Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum Lambert - Beer, bila cahaya monokromatik, melalui suatu media (larutan), maka sebagian cahaya tersebut diserap, sebagian dipantulkan, dan sebagian lagi dipancarkan.
Alat - alat instrumentasi spektrofotometer terdiri dari : 1. Sistem optik
Pada umumnya konfigurasi dasar setiap spektrofotometer berupa susunan peralatan optik yang terkonstruksi sebagai berikut
SR—M—SK—D—A—VD
19
Setiap bagian peralatan optik dari spektrofotometer memegang fungsi dan peranan tersendiri dan saling terkait fungsi peranannya. Setiap fungsi dan peranan tiap bagian dituntut ketelitian dan ketepatan yang optimal, sehingga akan diperoleh hasil pengukuran yang tinggi tingkat ketelitian dan ketetapannya.
Dilihat dari segi spektrofotometer dapat digolongkan tiga macam yaitu : a. Sistem optik radiasi berkas tunggal (single beam)
b. Sistem optik radiasi berkas ganda (double beam) c. Sistem optik radiasi berkas terpisah (spliter beam)
Pertama kali spektrofotometer diperkenalkan untuk analisis adalah spektrofotometri UV-Visible dengan sistem optik radiasi berkas tunggal (single beam) kemudian dengan kemajuan elektronika mulai dipopulerkan spektrofotometer UV-Vis radiasi berkas ganda (double beam), dengan asumsi mengambil suatu keuntungan tidak terpengaruh penurunan intensitas radiasi berkas ganda adalah tidak mungkin kedua kuvet yang dipakai adalah betul - betul identik, dan lagi intensitas radiasi yang menguji kedua kuvet juga tidak mungkin sama. Oleh karena itu, pada era terakhir ini sistem optik spektrofotometer UV-Vis cenderung pengukurannya lebih baik dari sistem opti radiasi berkas ganda. Sedangkan sistem optik radiasi berkas terpisah (spliter beam) pada prinsipnya adalah rumit sehingga memungkinkan terjadinya penurunan intensitas radiasi setelah melalui rangkaian sistem optik yang rumit dan panjang.
2. Sumber radiasi
Beberapa macam sumber radiasi yang dipakai pada spektrofotometer adalah lampu deuterium, lampu tungsten dan lampu merkuri. Sumber radiasi deuterium dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 190 nm - 380 nm (daerah ultraviolet dekat), karena pada rentangan panjang gelombang tersebut sumber radiasi deuterium memberikan pada spektrofotometer.
20
3. Monokromator
Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis dari sumber radiasi monokromatis. Monokromator pada spektrofotometer biasanya terdiri dari susunan : celah (slot) masuk – filter – kisi (grating) – celah keluar.
4. Sel dan kuvet
Kuvet atau sel merupakan wadah sampel yang akan dianalisis. Ditinjau dari pemakaiannya kuvet ada dau macam yang permanen terbuat dari bahan gelas leburan silika atau disportabel untuk satu kali pemakaian terbuat dari teflon atau plastik. Ditinjau dari bahan yang dipakai membuat kuvet, ada dua macam yaitu : kuvet leburan silika (kuarsa) dan kuvet dari gelas. Kuvet dari leburan silika dapat dipakai untuk analisis kualitatif dan kuantitatif pada daerah pengukuran (380 – 1100 mm) karena bahan dari gelas mengabsorbansi radiasi UV. Dianjurkan setiap kali memakai kuvet selalu dibersihkan dengan alkohol absolut atau direndam didalamnya.
Membersihkan permukaan kuvet yang basah harus dipakai kertas lensa yang bagus jangan sekali - kali memegang permukaan kuvet transparan.
5. Detektor
Detektor merupakan salah satu bagian dari spektrofotometer UV-Vis yang penting, oleh sebab itu kualitas detektor akan menentukan kualitas spektrofotometer UV-Vis. Fungsi dari detektor di dalam spektrofotometer adalah mengubah sinyal radiasi yang diterima menjadi sinyal elektronik (Mulja, 1995).
2.10 Turbidimeter
Peralatan yang pertama kali digunakan untuk mengukur turbiditas atau kekeruhan adalah Jakson Candler Turbidimeter, yang dikalibrasi dengan menggunakan silika. Kemudian Jakson Candler Turbidimeter dijadikan sebagai alat baku atau standar bagi pengukuran kekeruhan. Satu unit turbiditas Jakson Candler Turbidimeter dinyatakan dengan satuan JTU. Pengukuran kekeruhan dengan menggunakan Jakson Candler Turbidimeter bersivat visual, yaitu membandingkan air sampel dengan air standar.
Selain dengan menggunakan Jakson Candler Turbidimeter, kekeruhan sering diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini, sumber cahaya dilewatkan pada sampel dan
21
intensitas cahaya yang dipantulkan oleh bahan - bahan penyebab kekeruhandiukur dengan menggunakan suspensi polimer formazin sebagai larutan standar. Satuan kekeruhan yang diukur dengan metode nephelometric adalah NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Satuan JTU dan NTU sebenarnya tidak dapat saling mengkonversi, akan tetapi Sawyer dan McCarty mengemukakan bahwa 40 NTU setara dengan 40 JTU (Effendi, 2003).
Alat turbidimeter yang digunakan untuk menentukan nilai turbiditas dapat dilihat pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 Turbidimeter (Sumber : PT. TIRTA INVESTAMA)
Turbidimeter meliputi pengukuran cahaya yang diteruskan. Turbiditas berbanding lurus terehadap konsentrasi dan ketebalan, tetapi turbiditas bergantung juga pada warna. Untuk partikel yang lebih kecil, rasio tyndall sebandng dengan pangkat tiga dari ukuran partikel dan berbanding terbalik terhadap pangkat empat panjang gelombangnya.
Prinsip spektrofotometri absorbsi dapat digunakan pada turbidimeter dan nefelometer.
Untuk tubidimeter, absorbsi akibat partikel yang tersuspensi diukur sedangkan pada nefelometer, hamburan cahaya oleh suspensilah yang diukur. Meskipun presisi metode ini tidak tinggi tetapi mempunyai kegunaan praktis, sedang akurasi pengukuran tergantung pada ukuran dan bentuk partikel. Setiap instrumen spektroskopi adsorbsi dapat digunakan untuk turbidimeter (Khopkar, 2010).
22
BAB 3