HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Pengukuran Kadar Besi dari Hasil Elektrokoagulasi Air Sumur
4.1.1.4. Penentuan Persentasi Penurunan Konsentrasi Besi (Fe)
Persentasi penurunan konsentrasi logam besi (Fe) dapat ditentukan dengan formula berikut ini :
Konsentrasi awal logam Fe−Konsentrasi akhir logam Fe
Konsentrasi awal logam Fe ×100%
Penentuan persentasi penurunan konsentrasi besi (Fe) ini dilakukan dalam tiga variasi, yaitu penentuan besi (Fe) dari hasil filtrasi, penentuan besi (Fe) dari hasil elektrokoagulasi air sumur dan penentuan besi (Fe) dari hasil elektrokoagulasi dan filtrasi air sumur.
y = 0,061x + 0,00597 R² = 0,999 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 A bs or ban si
Konsentrasi Larutan Standar Fe
Hasil perhitungan dari persentasi penurunan konsentrasi logam besi (Fe) hasil filtrasi air sumur dapat dilihat pada Tabel 4.4. dibawah ini.
Tabel 4.4. Konsentrasi dan Persentasi Penurunan Logam Besi Hasil Filtrasi Air Sumur Absorbansi (nm) Konsentrasi (ppm) Persentasi Penurunan 0,0627 0,9311 9,027%
Hasil perhitungan dari persentasi penurunan konsentrasi logam besi (Fe) hasil elektrokoagulasi air sumur dapat dilihat pada Tabel 4.5. dibawah ini.
Tabel 4.5. Konsentrasi dan Persentasi Penurunan Logam Besi Hasil Elektrokoagulasi Air Sumur dengan Variasi Waktu
Waktu (menit) Absorbansi (nm) Konsentrasi (ppm) Persentasi Penurunan 15 0.0482 0.6924 32,30% 30 0.0412 0.5771 43,61% 45 0.0528 0.2182 78,68% 60 0.0193 0.1869 81,73%
Tabel 4.6. Konsentrasi dan Persentasi Penurunan Logam Besi Hasil Elektrokoagulasi dan Filtrasi Air Sumur dengan Variasi Waktu Waktu (menit) Absorbansi (nm) Konsentrasi (ppm) Persentasi Penurunan 15 0.0445 0.6314 38,31% 30 0.0311 0.4131 59,63% 45 0.0153 0.1533 85,02% 60 0.0107 0.0782 92,35%
4.2. Pembahasan
Pengolahan air sumur yang hanya dilakukan dengan elektrokoagulasi masih kurang efesien. Untuk itu perlu dilakukan elektrokoagulasi yang dibantu dengan penyaringan untuk mendapatkan hasil air yang jernih.
Prinsip dasar dari elektrokoagulasi ini merupakan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Dalam suatu sel elektrokoagulasi, peristiwa oksidasi terjadi di elektroda (+) yaitu anoda dan sekaligus berfungsi sebagai koagulan, sedangkan reduksi dan pengendapan terjadi di elektroda (-) yaitu katoda. Yang terlibat reaksi dalam elektrokoagulasi selain elektroda adalah air yang diolah yang berfungsi sebagai larutan elektrolit.
Proses elektrokoagulasi ini dilakukan pada bejana elektrolisis yang di dalamnya terdapat dua penghantar arus listrik searah yaitu elektroda berupa plat aluminium , yang tercelup dalam 1L air sumur sebagai elektrolit. Penelitian ini dilakukan menggunakan tegangan 12 V dan arus 10A.
Apabila dalam suatu elektrolit ditempatkan dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia yaitu gejala dekomposisi elektrolit, yaitu ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion negatif (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang dioksidasi.
Menurut Holt, 2006 adapun reaksi yang terjadi apabila kedua elektroda merupakan plat aluminium adalah sebagai berikut :
1. Katoda yang berupa plat aluminium akan mereduksi air membentuk gas hidrogen sebagai gelembung – gelembung gas.
2H2O(l) + 2e− → 2OH−
(aq) + H2(g) E0 = -0,83 V
2. Anoda yang berupa plat aluminium akan mengalami oksidasi menjadi ionnya Al(s) → Al3+(aq) + 3e− E0 = +1,66 V
Elektroda aluminium akan melarutkan ion Al3+ ke dalam air dan akan bereaksi dengan air (hidrolisa) sebelum terjadi prespitat Al(OH)3. Kemudian Al3+ akan membentuk hidroksida yang mempunyai sifat – sifat adsorpsi yang tinggi.
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+
Dengan terbentuknya Al(OH)3 hasil hidrolisa dari Al3+ yang bermuatan positif maka koloid dari senyawa besi dan partikel lainnya yang bermuatan lebih rendah akan tertarik oleh ion Al3+ dan membentuk senyawa yang bersifat netral. Ini berarti proses destabilisasi muatan. Dalam kondisi ini presipitat Al(OH)3 akan berfungsi sebagai inti dari pembentukan flok dimana akan membentuk flok-flok yang lebih besar bersama dengan partikel koloid lainnya bersifat stabil dan mengandung lebih sedikit air yang terikat. Evolusi gas hidrogen membantu dalam pencampuran dan karenanya membantu flokulasi. Flok yang terbentuk akibat terjadinya destabilisasi partikel koloid akan mengalami flotasi, mengambang dan memadat di permukaan air oleh gelembung udara (gas H2) yang terbentuk pada plat elektroda.
2H2O(l) + 2e− → 2OH−
(aq) + H2(g) E0 = -0,83 V
Semakin lama waktu yang digunakan untuk mengaliri arus listrik dalam proses elektrokoagulasi, maka persentase penurunan kekeruhan juga menjadi semakin meningkat, sehingga air yang dihasilkan akan menjadi semakin jernih karena semakin besar waktu yang digunakan pada saat proses elektrokoagulasi, maka akan semakin banyak ion Alumunium (Al3+) yang dilepaskan. Pada prinsip kerjanya, ion – ion alumunium inilah yang berperan aktif sebagai koagulan yang mengikat partikel – partikel koloid dalam air. Setelah ion alumunium berikatan dengan partikel – partikel pengganggu tersebut, maka keduanya akan membentuk suatu flok. Semakin lama flok – flok tersebut akan bergabung dengan flok lainnya sehingga membentuk flok yang lebih besar. Pada air hasil elektrokoagulasi, terdapat dua jenis flok yang terbentuk. Flok pertama adalah flok yang mengendap pada dasar wadah dan flok kedua adalah flok yang berada pada permukaan air hasil penjernihan. Adapun flok yang mengendap pada dasar wadah merupakan flok – flok yang berukuran besar sehingga pada saat air di diamkan maka flok tersebut akan bersedimentasi pada dasar wadah. Sedangkan flok yang terdapat pada permukaan air disebabkan karena adanya gas hidrogen yang dilepaskan dari
katoda yang mengangkat flok yang masih melayang pada air menuju permukaan air. Adapun peristiwa ini dikenal dengan flotasi. Flotasi adalah peristiwa terangkatnya flok – flok yang terbentuk pada proses elektrokoagulasi oleh gas hydrogen yang dihasilkan katoda menuju permukaan air. Keberadaan kedua jenis flok yang terbentuk merupakan salah satu kelebihan dari penjernihan air dengan proses elektrokoagulasi, karena dengan adanya flok yang terdapat pada permukaan air akan mempermudah proses pemisahan air hasil penjernihan dengan flok yang terbentuk.
Selanjutnya, air hasil elektrokoagulasi ini dialirkan ke dalam bejana filtrasi. Hal ini dapat menurunkan konsentrasi logam, senyawa organik dan partikel lainnya didalam air sumur.
Penyaringan yang dilakukan setelah elektrokoagulasi dilakukan dari bawah ke atas dimaksudkan agar tekanan air pada waktu melewati bejana filtrasi sama diseluruh permukaannya. Dengan sistem penyaringan seperti ini diharapkan flok–flok yang halus akan benar-benar tertahan dan tertinggal dibawah. Tidak seperti penyaringan pada umumnya yang dilakukan dari atas ke bawah, tekanan di tempat jatuhnya air tentu akan lebih besar, hal ini bisa menyebabkan pecahnya flok yang telah terbentuk.
Pada penelitian ini dilakukan proses destruksi dengan HNO3 (p) terhadap air sumur hasil elektrokoagulasi yang bertujuan untuk memutuskan ikatan unsur logam dengan komponen lain di dalam air sehingga logam tersebut berada dalam keadaan bebas sehingga mudah untuk dianalisis dengan Spektrofotometer Serapan Atom.
Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa waktu optimum elektrokoagulasi dalam pengurangan kadar Fe selama 45 menit, dimana kadar besi yang di peroleh sudah memenuhi syarat air bersih KEPMENKES RI No. 907/MENKES/VII/2002, dengan persentasi penurunan kadar Fe yaitu 78,68% dengan kadar Fe : 0,2182 mg/L, selanjutnya proses elektrokoagulasi disertai dengan penyaringan dan diperoleh persentasi penurunan kadar Fe yaitu 85,02% dengan kadar Fe : 0,1533 mg/L.
Dari hasil tersebut diperoleh bahwa proses penyaringan (filtrasi) juga berpengaruh pada penurunan kadar logam Fe. Pada waktu 60 menit sebenarnya kadar Fe yang diperoleh semakin rendah, tetapi untuk menghemat penggunaan waktu dan arus listrik yang digunakan maka waktu optimum elektrokoagulasi selama 45 menit.
Hasil analisis Spektrofotometer Serapan Atom terhadap konsentrasi besi menunjukkan bahwa pada waktu optimum selama 45 menit elektrokoagulasi air sumur dengan penyaringan lebih baik dibandingkan dengan elektrokoagulasi tanpa penyaringan dengan masing – masing persentasi penurunan adalah 85,02% dan 78,68%. Hal ini dikarenakan penyaringan juga berpengaruh pada penurunan kadar logam.
BAB 5
