3.1. Metode Penelitian
Pada penelitian ini digunakan kolom aerator vertikal berbentuk tabung gelas dengan tinggi tabung sebesar 19.5 cm dan diameter tabung sebesar 14 cm sebagai reactor dengan sistem batch. Diffuser untuk memasukkan udara dipasang di dasar tabung reaktor. Diffuser memiliki 2 lengan dengan masing masing lengan panjangnya 7.5 cm, memiliki lubang diffuser sebanyak 13 lubang dengan jarak antar lubang sebesar 0.5 cm.
Laju perpindahan massa oksigen diukur dengan cara mengukur DO awal sampel dengan menggunakan DO meter. Air sampel lalu dialirkan ke reaktor dimana reaktor sudah didesain berdasarkan rencana penelitian (variasi diameter diffuser dan pH). Air sampel penelitian ini sebelumnya dicampur dengan bahan kimia FeSO4 sebagai sumber logam besi dengan dosis 10 mg/L. Reaktor lalu dijalankan selama waktu kontak yang dtentukan, kemudian diukur kembali DO sampel dengan menggunakan DO meter.
Pengujian kadar Fe dilakukan di laboratorium dengan menggunakan spektrofotometer SSA. Data DO dan Fe hasil pengukuran selama percobaan kemudian dikumpulkan, diolah, dan dinalisa.
3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan Universitas Sumatera Utara, dan Laboratorium Pengembangan PTKI Medan selama + 2 bulan yaitu mulai bulan Mei 2018 hingga Juni 2018 yang dilanjutkan dengan pengolahan dan penyusunan data serta penyusunan laporan.
3.3. Jenis dan Objek Penelitian
Jenis penelitian ini bersifat eksperimental laboratoris dengan metode kuantitatif.
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Objek atau sampel dalam penelitian ini adalah air tanah sintetis yang diberi bahan kimia Sodium Sulfit (Na2SO3) sebagai oksidator oksigen dan FeSO4 sebagai sumber besi.
III-2 3.4. Variabel Penelitian
Variabel penelitian yang digunakan dalam penelitian ini meliputi:
1. Variabel Terikat (dependent variable)
No Variabel Terikat Takaran
1 Konsentrasi besi (Fe) 8.53 mg/L
2 Konsentrasi oksigen terlarut (DO) 0 mg/L
3 Volume air uji 1 liter
4 Debit udara 3 liter/menit
2. Variabel Bebas (independent variable) meliputi:
No Variabel Bebas Takaran
1 Variasi diameter diffuser (0.4, 0.6, dan 0.8) mm
2 pH air 3, 5, 9, dan 11
3 Waktu kontak (3, 6, 9, 12, 15, dan 30) menit
3.5. Kerangka Penelitian
Adapun kerangka penelitian untuk tugas akhir ini dapat dilihat dalam bentuk diagram alir pada Gambar 3.1.
III-3 Gambar 3.1. Kerangka Penelitian
Penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan penelitian-penelitian terdahulu yang berhubungan dengan pemakaianproses aerasi sebagai cara untuk menyisihkan kandunganbesi terlarut dalam air tanah. Dari studi literatur ini kemudian dirumuskan permasalahan ke proses transfer oksigen, dinamika gelembung udara dan pH pada saat aerasi. Dari studi literature diperoleh data sekunder yang digunakan pada saat pengolahan data. Dari perumusan masalah ini dirancang alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian. Kemudian dilanjutkan ke perancangan reaktor dan pelaksaan penelitian. Data primer yang didapat langsung dari penelitian berikut data
Mulai
Perumusan Masalah
Studi Literatur
Penentuan Metode Penelitian
Pengumpulan Data
Pengumpulan Alat dan Bahan Penelitian
Desain Peralatan/Reaktor Penelitian
Uji Penelitian
Pengumpulan, pengolahan, dan analisa data
Hasil dan Kesimpulan
Selesai
III-4 sekunder kemudian diolah dan dianalisa. Didapatnya hasil dan kesimpulan akan menjawab permasalahan dari penelitian.
3.6. Pengumpulan Data
Data yang dikumpulkan meliputi:
a. Data Primer
Data primer merupakan data yang diperoleh dari hasil analisa penelitan di laboratorium ataupun penelitian di lapangan secara langsung mulai dari pengujian awal sampai pengujian akhir.
b. Data Sekunder
Data sekunder merupakan data yang diperoleh dari studi literatur pustaka.
3.7. Alat dan Bahan 3.7.1. Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Reaktor transparan berbentuk tabung dengan panjang 30 cm dan diameter 15 cm 2. Diffuser berbentuk selang
3. Kompresor Udara 4. Botol sampel 5. pH meter 6. DO meter 7. Timbangan 8. Spektrofotometer
3.7.2. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Bubuk Sodium Sulfit/Na2SO3 2. Air aquades
3. Bubuk FeSO4
4. Larutan NaOH/Tawas 5. Larutan HNO3
III-5 3.8. Langkah Penelitian
Langkah-langkah penelitian meliputi:
1. Uji Penyisihan Besi
a. Disediakan air baku/air aquades
b. Dihilangkan kandungan DO awal air dengan menggunakan bahan kimia Sodium Sulfit. Sodium Sulfit (Na2SO3) menjadi zat kimia penyerap oksigen yang paling umum digunakan. Sodium sulfit ini akan bereaksi dengan oksigen membentuk sodium sulfat yang berwujud padatan, reaksinya sebagai berikut.
2 Na2SO3 + O2 → 2 Na2SO4
c. Diatur desain reaktor yang meliputi variabel terikat dan variabel kontrol d. Diberi perlakuan aerasi pada air
e. Dihitung DO air secara in situ setelah aerasi dengan menggunakan DO meter f. Kadar Fe diukur di laboratorium dengan menggunakan spektrofotmeter SSA g. Data yang didapat kemudian diolah dan dianalisa
Gambar 3.2 Diagram Alir Cara Kerja Penyisihan Besi
Air baku/air keran
Menghilangkan Kandungan DO dengan menambahkan Natium Sulfit
Ditambahkan senyawa FeSO4
Proses aerasi secara diffuser dengan
Variasi diameter Diffuser dan Variasi pH
Mengukur DO, dan kandungan logam besi
III-6 2. Uji Peningkatan DO
a. Disediakan air baku/air aquades
b. Dihilangkan kandungan DO awal air dengan menggunakan bahan kimia Sodium Sulfit. Sodium Sulfit (Na2SO3) menjadi zat kimia penyerap oksigen yang paling umum digunakan. Sodium sulfit ini akan bereaksi dengan oksigen membentuk sodium sulfat yang berwujud padatan, reaksinya sebagai berikut.
2 Na2SO3 + O2 → 2 Na2SO4
c. Diatur desain reaktor yang meliputi variabel terikat dan variabel kontrol d. Diberi perlakuan aerasi pada air
e. Dihitung DO air secara in situ setelah aerasi dengan menggunakan DO meter f. Data yang didapat kemudian diolah dan dianalisa
Gambar 3.3. Diagram Alir Cara Kerja Uji Peningkatan DO
Air baku/air keran
Menghilangkan Kandungan DO dengan menambahkan Natium Sulfit
Proses aerasi secara diffuser
Variasi diameter Diffuser
Mengukur DO
Pengumpulan dan Pengolahan Data
III-7 3.9. Desain Penelitian
Penelitian ini akan menggunakan reaktor sistem kontinu yang menggunakan wadah berupa kolom aerator vertical berbentuk tabung yang transparan (terbuat dari kaca/
plastik bening). Adapun desain penelitian ini ditunjukkan dalam Gambar 3.4.
Kolom Aerator
Wadah Air uji
Pompa/aerator Reaktor
Diffuser Daya
Selang
Gambar 3.4. Desain Reaktor Diffuser Aerator Diffuser berlengan 2 dengan panjang 7.5 cm dengan jumlah
lubang sebanyak 13 dengan jarak antar lubang sebesar 0.5
cm Selang
19,5 cm 14 cm
Aerator/pompa udara 3 liter/menit
19,5 cm
III-8 3.10. Metode Analisa Data
Data hasil pengujian dan perhitungan dianalisis secara kuantitatif dengan bantuan software Microsoft Excel untuk mengetahui pengaruh variasi diameter diffuser dan pH air terhadap penyisihan konsentrasi besi terlarut dan peningkatan oksigen terlarut.
Dalam hal ini, data disajikan menggunakan metode deskriptif dalam bentuk tabel, grafik, dan narasi.
Data konsentrasi DO yang didapat secara langsung diolah dengan menggunakan persamaan berikut :
Cs = (Cs )760
Dimana :
Cs = konsentrasi gas jenuh, mg/l P = tekanan barometrik, mmHg
p = tekanan jenuh uap air pada berbagai suhu
Kemudian akan dipeoleh nilai Cs. Nilai Cs yang didapat dipengaruhi oleh suhu air, nilai oksigen terlarut jenuh pada tekanan udara standar (760 mmHg), tekanan udara barometric, dan tekanan uap jenuh air. Nilai koefisien transfer oksigen (KLa ) pada masing-masing percobaan diolah dengan cara menghitung nilai selisih konsentrasi DO jenuh dengan konsentrasi DO pada waktu terntentu (Cs – C). Fungsi ln (Cs – C) dan waktu pengukuran diplotkan ke dalam grafik untuk menentukan nilai KLa. Nilai KLa sama besarnya dengan nilai kemiringan (slope) garis linier yang terbentuk.
3.11. Metode Pengujian Sampel
Pengujian sampel menggunakan DO meter untuk menguji kandungan oksigen terlarut (Dissolved Oxygen), pH meter untuk mengetahui kondisi air, apakah pengujian terjadi dalam suasana asam atau basa dan besarnya nilai pH. Pengujian logam besi dilakukan di laboratorium menggunakan metode spektrofotometri serapan atom (SSA).
BAB IV