Pengaruh Tawas Dan Diatomea (Diatomaceous Earth) Dalam Proses Pengolahan Air Gambut Dengan Metode Elektrokoagulasi

(1)

Alexon Samosir : Pengaruh Tawas Dan Diatomea (Diatomaceous Earth) Dalam Proses Pengolahan Air Gambut Dengan Metode Elektrokoagulasi, 2009.

PENGARUH TAWAS DAN DIATOMEA (Diatomaceous Earth) DALAM PROSES PENGOLAHAN AIR GAMBUT DENGAN METODE

ELEKTROKOAGULASI

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

ALEXON SAMOSIR 050802053

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH TAWAS DAN DIATOMEA

(Diatomaceous Earth) DALAM PROSES PENGOLAHAN AIR GAMBUT DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI.

Kategori : SKRIPSI

Nama : ALEXON SAMOSIR

Nomor Induk Mahasiswa : 050802053

Program Studi : SARJANA ( S1 ) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2009

Komisi Pembimbing :

Pembimbing II, Pembimbing I,

Dra. Saur Lumban Raja, M.Si Dr. Hamonangan Nainggo lan, M.Sc

NIP : 131 573 970 NIP : 131 273 467

Diketahui/Disetujui oleh : Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

(3)

PERNYATAAN

PENGARUH TAWAS DAN DIATOMEA (Diatomaceous Earth) DALAM PROSES PENGOLAHAN AIR GAMBUT DENGAN METODE

ELEKTROKOAGULASI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2009

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasihNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dengan baik.

Dengan rasa hormat, penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan,M.Sc dan Ibu Dra. Saur Lumban Raja, M.Si selaku pembimbing I dan pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan serta memberikan motivasi kepada penulis selama melakukan penelitian hingga penyusunan skripsi ini.

2. Bapak Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc selaku Kepala Laboratorium Kimia Anorganik Departemen Kimia FMIPA-USU yang telah banyak memberikan saran-saran kepada penulis.

3. Ibu Dr.Rumondang Bulan,MS dan Bapak Drs.Firman Sebayang,MS selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA-USU

4. Bapak Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA-USU .

5. Bapak Dr. Minto Supeno, MS selaku pembimbing akademik yang selalu mengarahkan dan memberikan saran-saran kepada penulis selama penelitian.

6. Bapak / Ibu dosen staff Kimia Anorganik yang telah banyak memberikan saran-saran kepada penulis.

7. Seluruh Bapak/Ibu staff dosen Departemen Kimia FMIPA-USU yang telah banyak memberikan ilmunya dan pengalamannya kepada penulis.

8. Bapak Jamahir Gultom, Ph.D yang telah banyak membantu penulis selama penelitian.

9. Seluruh teman-teman mahasiswa kimia stambuk 2005 yang telah banyak membantu penulis selama kuliah dan penelitian.

10. Abang/kakak stambuk 2003, 2004 yang telah banyak memberikan informasi ,saran dan dukungan kepada penulis.

11. Adik-adik stambuk 2006, 2007 yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada penulis.

12. Seluruh temanku asisten lab. Kimia Anorganik : B.Ariston, S.Si ; K.Lasma, S.Si; K.Sepri, S.Si ; K.Rosida, S.Si ; K.Mangisi, S.Si ; K.Henny, S.Si; Julianto; Catherine; Gullit; Elisa ; Sahat ; Hamdan ; Karlina ; Adel ; Lina terimakasih atas kerjasama dan dukungan yang baik kepada penulis.

Dan akhirnya, penulis mengucapkan terimakasih kepada keluargaku yang sangat kukasihi dan kucintai : Ayahku D.Samosir dan Ibuku R.Silaen yang telah banyak memberikan dukungan doa, moral, dana kepada penulis ; Kakekku P. Samosir yang selalu mendukung penulis lewat doa; Abangku dan Kakak iparku Edward Samosir, S.Pt dan Drh. Lenny Manalu yang telah banyak memberikan dukungan doa, saran/masukan dan pengalaman serta sebagai tempat bertukar pikiran yang indah dan luar biasa bagi penulis; keluarga Kakakku Dewi Sariah Samosir, S.Pd dan I. Sihite serta Grace; kakakku Ellysah Samosir, S.Pd, ST atas dukungan doanya kepada penulis.

(5)

ABSTRAK

(6)

ALUM AND DIATOMEA (Diatomaceous Earth) EFFECT IN THE PEAT WATER TREATMENT BY ELECTROCOAGULATION METHOD

ABSTRACT

(7)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Gambar ix

Daftar Tabel x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan 1.1.Latar Belakang 1

1.2.Permasalahan 2

1.3.Tujuan Penelitian 3

1.4.Manfaat Penelitian 3

1.5.Lokasi Penelitian 3

1.6.Metodologi Percobaan 4

Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Air Gambut 5

2.2. Prospek Pengolahan 7

2.3. Warna Air 8

2.4. Kekeruhan 10

2.5. Besi 11

2.6. Aluminium 11

2.7. Tanah Diatomea 12

2.7.1. Asal Mula Tanah Diatomea 12

2.7.2. Sifat-sifat Tanah Diatomea 14

2.7.3. Penggunaan Tanah Diatomea 15

2.8. Koloid 18

2.8.1. Penggolongan Koloid 18

2.8.2. Sifat-sifat Koloid 19

2.9. Koagulasi 20

2.10. Flokulasi 21

2.11. Sel Elektrokimia Dengan Elektroda Aluminium 24

2.12. Proses Elektrokoagulasi 25

2.12.1. Keuntungan Elektrokoagulasi 26

2.12.2. Kerugian Elektrokoagulasi 27

2.13. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) 27

2.13.1. Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom 27

2.13.2. Keuntungan Spektrofotometer Serapan Atom 28

(8)

Bab 3. Bahan Dan Metode Penelitian

3.1. Alat-alat 30

3.2. Bahan-bahan 31

3.3. Prosedur Penelitian 31

3.3.1. Pembuatan Pereaksi 31

3.3.2. Penyediaan Tanah Diatomea 31

3.3.3. Pengaktifan Tanah Diatomea 32 3.3.4. Pembuatan Larutan Baku Ion Besi (Fe) 100 mg/l 32 3.3.5. Pembuatan Larutan Baku Ion Besi (Fe) 10 mg/l 32 3.3.6. Pembuatan Larutan Kerja( Seri Standar ) Ion Besi (Fe) 33 3.3.7. Pembuatan Kurva Kalibrasi Ion Besi (Fe) 33 3.3.8. Pembuatan Larutan Baku Ion Aluminium (Al) 100 mg/l 33 3.3.9. Pembuatan Larutan Baku Ion Aluminium (Al) 10 mg/l 33 3.3.10. Pembuatan Larutan Kerja Ion Aluminium (Al) 34 3.3.11. Pembuatan Kurva Kalibrasi Ion Aluminium (Al) 34 3.3.12. Perlakuan terhadap sampel 34

3.4. Bagan Penelitian 35

Bab 4. Hasil Dan Pembahasan

4.1. Hasil 38

4.1.1. Data Hasil Pengukuran Kadar Fe dengan Penambahan Tawas 38 4.1.1.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi. 38 4.1.1.2. Perhitungan Koefisien Korelasi 40

4.1.1.3. Penentuan Kadar Fe 40

4.1.2. Data Hasil Pengukuran Kadar Fe dengan Penambahan Tanah

Diatomea . 41

4.1.2.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi. 41 4.1.2.2 Perhitungan Koefisien Korelasi 43

4.1.2.3. Penentuan Kadar Fe 43

4.1.3. Data Hasil Pengukuran Kadar Al dengan Penambahan Tawas 44 4.1.3.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi. 44 4.1.3.2. Perhitungan Koefisien Korelasi 45

4.1.3.3. Penentuan Kadar Al 46

4.1.4. Data Hasil Pengukuran Kadar Al dengan Penambahan Tanah

Diatomea 47

4.1.4.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi. 47 4.1.4.2. Perhitungan Koefisien Korelasi 48

4.1.4.3. Penentuan Kadar Al 49

4.2. Pembahasan 50

Bab 5. Kesimpulan Dan Saran 51

5.1. Kesimpulan 51

5.2. Saran 51

DAFTAR PUSTAKA 52

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Model Struktur Asam Humat Berdasarkan Stevenson 6 Gambar 2.2 Model Struktur Asam Fulfat Berdasarkan Buffle 7

Gambar 2.3 Mekanisme Flokulasi 23

Gambar 2.4 Cara Kerja Elektroda Aluminium (Al) 25

Gambar 2.5 Prinsip Proses Elektrokoagulasi 25

Gambar 2.6 Interaksi dalam Proses Elektrokoagulasi 26

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Tanah Diatomea Desa Tandu Rabu 15 Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Fe 38 dengan Tawas

Tabel 4.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Least 39 Square Hasil Pengukuran Kadar Fe dengan Penambahan

Tawas

Tabel 4.3 Konsentrasi Fe Hasil Analisa dari Elektrokoagulasi Air 41 Gambut Dengan Penambahan Tawas

Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Fe 41 dengan Diatomea.

Tabel 4.5 Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Least 42 Square Hasil Pengukuran Kadar Fe dengan Penambahan

Diatomea

Tabel 4.6 Konsentrasi Fe Hasil Analisa dari Elektrokoagulasi Air 43 Gambut Dengan Penambahan Diatomea

Tabel 4.7 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar 44 Aluminium dengan Tawas

Tabel 4.8 Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Least 44 Square Hasil Pengukuran Kadar Al dengan Penambahan Tawas

Tabel 4.9 Konsentrasi Al Hasil Analisa dari Elektrokoagulasi Air 46 Gambut Dengan Penambahan Tawas

Tabel 4.10 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Al dengan Diatomea

(11)

Diatomea

Tabel 4.12 Konsentrasi Al Hasil Analisa dari Elektrokoagulasi Air 49 Gambut Dengan Penambahan Diatomea

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Pengaruh Tawas Pada Pengolahan Air Gambut Dengan Metode Elektrokoagulasi

Lampiran 2. Pengaruh Diatomea Pada Pengolahan Air Gambut Dengan Metode Elektrokoagulasi

Lampiran 3. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Pengolahan Air Gambut

Tanpa Adanya Penambahan Tawas maupun Diatomea. Lampiran 4. Pengaruh Tawas terhadap Pengolahan Air Gambut Tanpa

Adanya Elektrokoagulasi

Lampiran 5. Pengaruh Diatomea terhadap Pengolahan Air Gambut Tanpa Adanya Elektrokoagulasi

Lampiran 6. Elektrokoagulasi Air Gambut Dengan Penambahan Tawas Lampiran 7. Elektrokoagulasi Air Gambut Dengan Penambahan Diatomea Lampiran 8. Hasil Analisa Spektrofotometer Serapan Atom dari

Elektrokoagulasi Air Gambut Dengan Penambahan Tawas Lampiran 9. Hasil Analisa Spektrofotometer Serapan Atom dari

Elektrokoagulasi Air Gambut Dengan Penambahan Diatomea Lampiran 10. KEPMENKES RI No. 907 / MENKES / VII/ 2002

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan yang sangat pokok bagi kehidupan makhluk hidup di dunia ini. Kondisi dan sumber daya air pada setiap daerah berbeda-beda, tergantung padakeadaan alam dan kegiatan manusia yang terdapat di daerah tersebut (Darmono,1995).

Salah satu dari sumber daya air yang ada di negara kita adalah air gambut, yaitu air yang terdapat dan selalu menggenangi lahan gambut.

Kajian Pusat Sumber Daya Geologi dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral melaporkan bahwa sampai tahun 2006 sumber daya lahan gambut di Indonesia mencakup luas 26 juta hektare (ha) yang tersebar di Pulau Kalimantan (± 50%), Sumatera (± 40%) sedangkan sisanya tersebar di Papua dan pulau-pulau lainnya. Dan untuk lahan gambut ini Indonesia menempati posisi ke-4 terluas di dunia setelah Canada, Rusia dan Amerika Serikat. (Tjahjono, 2007).

(13)

dominan mengandung senyawa-senyawa organik daripada senyawa-senyawa anorganik .

Senyawa organik tersebut adalah asam humus yang terdiri dari asam humat, asam fulfat dan humin. Asam humus adalah senyawa organik dengan berat molekul tinggi dan berwarna coklat sampai kehitaman yang menyebabkan air berwarna dan bersifat asam (Novita, 2008). Dengan adanya asam tersebut menyebabkan logam-logam dapat terlarut dalam mikroelement yaitu kurang dari 10 %. (Trcknova, 2005)

Penelitian tentang pengolahan air gambut telah dilakukan diantaranya menggunakan proses koagulasi. Namun, menurut Irianto bahwa air gambut sulit diolah secara koagulasi konvensional karena kandungan kation partikel tersuspensi yang rendah. (Fitria, 2008)

Berdasarkan uraian diatas, peneliti ingin mengetahui kemampuan tawas dan diatomea sebagai penyumbang elektrolit untuk membantu proses elektrokoagulasi pengolahan air gambut menjadi air bersih yang dapat dikonsumsi.

1.2. Permasalahan

Asam humus dan derivatnya merupakan penyebab utama warna air gambut berwarna kuning, merah kecoklatan dan hitam. Senyawa-senyawa organik seperti senyawa organik tersebut bersifat asam sehingga umumnya logam-logam terlarut dalam bentuk mikroelement di dalam air gambut, sehingga dengan proses flokulasi hanya dengan menggunakan tawas dan tanah diatomea berproses sangat lama, dan bila dengan metode elektrokoagulasi saja juga sangat lambat oleh karena air gambut dominan senyawa organik.

Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka permasalahan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

(14)

2. Bagaimana kemampuan tawas dan tanah diatomea sebagai penyumbang elektrolit untuk membantu proses elektrokoagulasi?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Dengan penambahan tawas dan tanah diatomea dapat mempercepat proses elektrokoagulasi pada proses pengolahan air gambut menjadi air bersih.

2. Optimalisasi penggunaan tawas dan tanah diatomea sebagai penyumbang elektrolit dalam proses elektrokoagulasi.

3. Proses elektrokoagulasi dengan penambahan tawas dan diatomea dapat mengolah air gambut jadi air yang dapat dikonsumsi.

1.4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain :

Dapat memberikan solusi alternatif yang mudah dan murah dalam mengolah air gambut menjadi air yang dapat dikonsumsi pada masyarakat yang berada di sekitar lahan gambut.

1.5. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA-USU Medan, Analisis Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) dilakukan di BARISTAN Industri Medan.

(15)

Toba Samosir.

1.6. Metodologi Penelitian

- Air gambut ditambahkan tawas sebagai perlakuan pertama dan air gambut ditambah diatomea sebagai perlakuan kedua.

- Air gambut dielektrokoagulasi tanpa adanya penambahan tawas atau diatomea. - Ditambahkan tawas atau diatomea ke dalam air gambut ,dielektrokoagulasi selama

(16)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air Gambut

Air gambut merupakan air permukaan hasil akumulasi sisa material tumbuhan, biasanya pada daerah berawa atau dataran rendah yang terhambat untuk membusuk secara sempurna oleh kondisi asam dan anaerob terutama di Sumatera dan Kalimantan, yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

(1). Intensitas warna yang tinggi (berwarna coklat kemerahan) (2). Keasamannya tinggi (pH yang rendah)

(3). Kandungan zat organik yang tinggi

(4). Kekeruhan dan kandungan partikel tersuspensi yang rendah (5). Kandungan kation yang rendah

(17)

Air gambut mengandung senyawa organik terlarut yang menyebabkan air menjadi berwarna dan bersifat asam. Senyawa organik tersebut adalah asam humus yang terdiri dari asam humat, asam fulvat dan humin. Asam humus adalah senyawa organik dengan berat molekul tinggi dan berwarna coklat sampai kehitaman. (Dean,B.R.1981)

Berdasarkan kelarutannya dalam alkali dan asam, asam humus dibagi dalam tiga fraksi utama, yaitu :

(1). Asam humat (AH)

Bersifat larut dalam larutan alkali tetapi tidak larut pada pH < 2 (terjadi presipitasi). Asam humat ini bersifat heterogen yang memiliki komponen aromatik dan alifatik serta mengandung tiga gugus fungsi yaitu karboksilat (-COOH), alkohol (-OH), dan karbonil (C=O).

(2). Asam fulvat (AF)

Bersifat larut baik pada kondisi asam maupun basa dan memiliki berat molekul yang lebih kecil.

(3). Humin (H)

Tidak dapat diekstrak oleh asam maupun basa.

Struktur ketiga jenis fraksi asam humus ini hampir sama satu dengan lainnya, hanya berbeda berat molekul dan kandungan gugus fungsionalnya. Asam fulvat memiliki berat molekul lebih rendah daripada asam humat dan fraksi humin.

(18)

Gambar 2.1 Model struktur asam humat berdasarkan Stevenson (1982). R dalam gambar di atas merupakan gugus alkil atau aril

Gambar 2.2 Model struktur asam fulvat berdasarkan Buffle et al. (1977)

Dalam berbagai kasus, intensitas warna akan semakin tinggi karena adanya logam besi yang terikat oleh asam-asam organik yang terlarut pada air tersebut.

Kelima ciri yang telah disebutkan di atas ternyata mempunyai hubungan satu dengan lainnya. pH yang rendah juga disebabkan oleh kandungan kation yang rendah, kehadiran zat organik dalam bentuk asam, dan sedikitnya kation dan partikel tersuspensi. Hal ini yang menyebabkan kurangnya proses koagulasi secara alami.

Karakteristik air gambut bersifat spesifik, tergantung pada lokasi ataupun dari segi vegetasi, jenis tanah dimana air gambut itu berada, ketebalan gambut, usia gambut dan cuaca. (Fitria, D. 2008)

(19)

dapat dibagi menjadi tiga golongan yaitu gambut fibrik (dekomposisi awal), hemik (dekomposisi pertengahan), saprik (dekomposisi lanjut). (Eni, 2005)

2.2. Prospek Pengolahan

Karakteristik air gambut relatif kurang menguntungkan untuk penyediaan air minum. Kondisi yang kurang menguntungkan dari segi kesehatan adalah sebagai berikut:

 Kadar keasaman (pH) yang rendah dapat menyebabkan kerusakan gigi dan menimbulkan sakit perut.

 Kandungan organik yang tinggi dapat menjadi sumber makanan bagi mikroorganisme dalam air, sehingga dapat menimbulkan bau apabila bahan organik tersebut terurai secara biologi .

 Apabila pengolahan air gambut tersebut digunakan klor sebagai desinfektan maka akan terbentuk trihalometan (THM) seperti senyawa organoklor yang dapat bersifat karsinogenik .

 Ikatannya yang kuat dengan logam (besi dan mangan) dalam bentuk khelat menyebabkan kandungan logam dalam air tinggi dan dapat menimbulkan kematian jika dikonsumsi secara terus-menerus.

Penelitian-penelitian tentang pengolahan air gambut yang telah dilakukan di antaranya :

1. Pemanfaatan teknologi membran reverse osmosis atau RO merupakan teknologi yang relatif baru dalam mengolah air gambut menjadi air minum, kemurnian produk yang dihasilkan lebih baik dari proses konvensional. (Nasution, S. 2005). 2. Penurunan warna dan zat organik pada pengolahan air gambut menggunakan

(20)

Elektroda dalam proses elektrokoagulasi yang mengandung indium dalam penurunan warna pada memberikan efektifitas penurunan warna yang lebih baik dan kebutuhan daya listrik yang lebih rendah (Suaib, B.S. 1994).

2.3. Warna air

Pada umumnya warna perairan dikelompokkan menjadi warna sesungguhnya (true color) dan warna tampak (apparent color). Menurut Effendi, warna sesungguhnya dari perairan adalah warna yang hanya disebabkan oleh bahan-bahan terlarut, sedangkan warna tampak adalah warna yang tidak hanya disebabkan oleh bahan terlarut, tetapi juga oleh bahan tersuspensi. Pada penentuan warna sesungguhnya, bahan-bahan tersuspensi yang dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih dahulu.

Warna perairan yang terjadi penyebabnya adalah bahan organik dan anorganik, keberadaaan plankton, humus dan ion-ion logam seperti besi dan mangan. Oksida besi dan mangan mengakibatkan perairan bewarna kemerahan dan kecoklatan atau kehitaman, sedangkan kalsium karbonat menimbulkan warna kehijauan. Bahan-bahan organik seperti tanin, lignin dan asam humus dapat menimbulkan warna kecoklatan di perairan.

Berdasarkan pengetahuan terhadap penyebab dan kandungan warna pada air dan sifat-sifatnya, maka proses dan metode pengolahan yang dapat diterapkan untuk mengolah air berwarna alami yaitu melalui :

 Proses oksidasi

 Proses adsorpsi

 Proses flokulasi – koagulasi

 Proses pemisahan dengan filtrasi membran.

(21)

pengolahannya dapat dilakukan dengan adsorpsi atau penyerapan. Adsorpsi adalah proses penyerapan pada permukaan partikel koloid oleh adanya gaya adhesi zat-zat lain. Daya adsorpsi koloid sangat besar karena permukaan partikel koloid yang terbuka sangat luas bila dibandingkan permukaan zat padat dengan jumlah yang sama. Adsorpsi ini merupakan fenomena fisika dimana partikel-partikel bahan yang diadsorpsi tertarik pada permukaan fase padat yang bertindak sebagai adsorben.

Ditinjau dari segi derajat adsorpsi pada suatu jenis adsorban pada umumnya mengikuti aturan berikut :

 Adsorpsi berlangsung sedikit terhadap semua senyawa organik, kecuali senyawa halogen.

 Adsorpsi berlangsung baik terhadap semua senyawa halogen dan senyawa alifatik.

 Adsorpsi berlangsung sangat baik terhadap semua senyawa aromatik.

 Makin banyak kandungan inti benzennya semakin baik adsorpsinya.

Berdasarkan kriteria tersebut maka pengolahan air berwarna (air gambut) dapat dilakukan dengan proses adsorpsi, karena asam humus merupakan senyawa yang mengandung gugus aromatik.

2.4. Kekeruhan

Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan beradasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat di dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh adanya bahan organik dan bahan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus).

(22)

Kekeruhan dinyatakan dalam satuan unit turbiditas, yang setara dengan 1 mg/l SiO2. Peralatan yang digunakan untuk mengukur kekeruhan yaitu Jackson Candler

Turbidimeter yang dikalibrasi menggunakan silika.Satu unit turbiditas Jackson

Candler Turbidimeter dinyatakan dengan 1 JTU. Pengukurannya bersifat visual, yaitu

membandingkan air sampel dengan air standar. Metode lain mengukur kekeruhan yaitu Nephelometric dengan satuan NTU. Konversi antara NTU dan JTU yaitu bahwa 40 NTU setara dengan 40 JTU. (Gandjar, G.I. 2007).

2.5. Besi

Besi adalah elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi ini, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada umumnya, besi di dalam air dapat bersifat :

- terlarut sebagai Fe2+ (ferro) atau Fe3+ (ferri)

- tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 µ m) atau lebih besar, seperti Fe2O3,

FeO, Fe(OH)3.

- tergabung dengan zat organik atau zat padat yang anorganik (seperti tanah liat).

Pada air permukaan jaringan ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/L, tetapi di dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi Fe yang tinggi ini dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur.

Pada air yang tidak mengandung oksigen seperti pada air tanah, besi terdapat sebagai Fe2+ yang dapat larut. Sedangkan pada air sungai yang mengalir dan terjadi aerasi, Fe2+ teroksidasi menjadi Fe3+, Fe3+ ini sulit terlarut pada pH 6 sampai 8, bahkan dapat menjadi ferihidroksida Fe(OH)3 atau salah satu jenis oksida yang merupakan zat

(23)

Fe3+ terlarut dan Fe3+ dalam bentuk senyawa organik berupa koloidal. (Alaerts, G. 1987)

2.6. Aluminium

Di perairan, aluminium (Al) biasanya terserap ke dalam sedimen atau mengalami presipitasi. Aluminium dan bentuk oksida aluminium bersifat tidak larut. Akan tetapi garam-garam aluminium sangat mudah larut. Sumber utama aluminium adalah mineral aluminosilicate yang terdapat pada batuan dan tanah secara melimpah. Aluminium yang berupa alum [Al2 (SO4) 3] digunakan sebagai koagulan pada

pengolahan limbah. (Effendi,H. 2003).

Aluminium merupakan unsur yang berbahaya jika masuk ke dalam tubuh dalam jumlah yang tinggi. Perairan alami biasanya memiliki kandungan aluminium kurang dari 1,0 mg/l. Perairan asam memiliki kadar aluminium yang tinggi. Untuk memelihara kehidupan organisme air, kadar aluminium sebaiknya tidak lebih dari 0,005 mg/l untuk perairan dengan pH < 6,5 dan tidak lebih dari 0,1 mg/l untuk perairan dengan pH > 6,5. Kadar aluminum untuk keperluan air minum sekitar 0,2 mg/l yang sesuai dengan standar parameter aluminium dari Organisasi Kesehatan Dunia (WHO). (Sarvinder, 2006)

Penentuan secara analitis parameter kadar aluminium di dalam air dapat dilakukan dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)-Nyala.(Ahammed, 2009)

2.7. Tanah Diatomea

(24)

diatomaceoussilica, fossilflour, whitepeat, molera, desmindearth, randanite, tellurine,

kieselgure, diatomite, bergmehl, radiolarian earth. Sedangkan dalam perdagangan

sering dipakai nama-nama yang berbeda seperti : celite, filtercal, calatom dan pakatome.

Diatomea adalah salah satu jenis mineral opal (SiO2.nH2O), n berarti

mengandung jumlah air yang berubah-ubah. Opal merupakan suatu mineral biasa dan jenisnya bermacam-macam. Jenis-jenis daripada opal ini adalah opal mulia, opal api, opal susu, opal biasa atau semi opal, batu opal, hialite, geyseritw, diatomea dan lain-lain. (Manurung, M.S.1994).

2.7.1. Asal Mula Tanah Diatomea

Tanah diatomea merupakan senyawa mineral yang terjadi secara alami yang terbentuk dari sisa atau fosil kerangka silica dari suatu jenis tumbuhan air seperti algae (ganggang), kelas Bacillariaophyceae dan ordo Baccilariaes. Sedimentasi kerangka ini menumpuk selama berabad-abad sehingga terkadang mencapai ketebalan beratus-ratus meter. (Aleksandar, D. 2007).

Pada hakikatnya, tanah diatomea terbentuk secara biogenik amorfous sehingga dapat digunakan sebagai sumber biogenik untuk silika. Silika merupakan mineral kerangka luar dari tanah diatomea yang terbentuk dari akumulasi fosil unisellular sehingga tanah diatomea merupakan sumber biogenik yang sangat potensial dan harganya tidak mahal. (Lopez, M. 2008).

(25)

Di Indonesia, cadangan tanah diatomea ditemukan di pulau Jawa yang terdapat di Cicurug, Darma, Kendeng, Sangiran dan daerah lainnya yang jumlahnya belum diketahui pasti. Di Propinsi Sumatera Utara, cadangan diatomea juga dijumpai seperti di Samosir, Pahae dan Porsea yang diperkirakan sampai 125 juta m3. Di Samosir, tanah diatomea ini, dapat dijumpai di daerah Kecamatan Simanindo yang meliputi bebrapa desa sampai di Kecamatan Pangururan.

Warna tanah diatomea biasanya putih, terkadang juga abu-abu kekuning-kuningan. Hal ini karena adanya pengotor yang terbawa mengendap. Tanah ini bersifat lunak, pada beberapa lokasi tidak menunjukkan suatu perlapisan yang tersingkap jelas pada lereng perbukitan sehingga dapat teramati dengan jelas. (Nasril, 2001).

2.7.2. Sifat-sifat tanah diatomea

a. Sifat Fisika

Beberapa sifat fisika yang dimiliki oleh tanah diatomea adalah sebagai berikut : 1. Kekerasan : 1- 5 skala Mohs

2. Berat jenis : 2,1-2,2 ( kecuali yang murni sekitar 0,13-0,45 ) 3. Titik cair : 1.610 oC – 1.750 0 C

4. Indeks bias : 1,44 – 1,46

5. Warna : putih, abu-abu, kadang-kadang dapat berwarna lain seperti jingga kemerah-merahan ,kekuning-kuningan

6. Daya serap : tinggi 7. Sangat berpori

8. Mudah pecah

(26)

b. Sifat Kimia

Senyawa dominan yang terkandung dalam tanah diatome adalah silika (SiO2).

Dalam keadaan murni tanah diatomea mengandung 97 % SiO2 dan selebihnya air.

Akan tetapi, keadaan ini tidak ditemukan sewaktu masih berupa bahan di alam karena adanya pengotor yang sering dijumpai seperti besi, aluminium, kalsium, magnesium dan unsur-unsur mikro lainnya. Jenis dan jumlah unsur-unsur yang terkandung dalam tanah diatomea ini akan bergantung dari tempat asalnya. Pengotor yang terkandung di dalam tanah diatomea tergantung pada lokasi.

Adapun hasil analisis komposisi tanah diatomea menurut Harianja yang berasal dari Desa Tandu Rabun Kecamatan Simanindo adalah:

Tabel 2.1 Komposisi Tanah Diatome Desa Tandu Rabun

No Komposisi Senyawa Persentase ( % )

1 SiO2 75,1

2 Al2O3 12,21

3 LOI 5,50

4 Kadar air 4,73

5 Fe2O3 3,40

6 K2O 2,96

7 Na2O 1,58

8 CaO 1,11

9 MgO 0,79

10 TiO2 0,54

11 MnO 0,24

(27)

Komposisi kimia dari tanah diatomea dapat terlihat dari komposisi SiO2 dan

Al2O3. Begitu juga dengan pengotor-pengotornya seperti Na2O, K2O, Fe2O3 dan MgO.

Untuk setiap jenis diatomea, kandungan komposisi kimianya berbeda-beda, seperti untuk diatomit( aulacoseira ), komposisi kimianya terdiri dari SiO2 72%, Al2O3

11,42%, Na2O 7,21%, Fe2O3 5,81 %dan CaO 1,48 %. Celite adalah sebuah sifat bahan

penyaring diatomea yang mempunyai tipe analisis energi kimia alami dengan SiO2

85,5%, Al2O3 3,8%, Fe2O31,2% , Na2O + K2O 1,1% dan CaO 0,5%. Al dengan Si

(silikon) dapat mengurangi kelarutan dari biogenik silika. (Carter,S.B.,2007).

2.7.3. Penggunaan Tanah Diatomea

a.Sebagai bahan penyaring atau sebagai bahan pemutih

Hampir semua zat cair dapat disaring atau dijernihkan dengan tanah diatomea. Banyak dipakai di kilang-kilang minyak bumi, pabrik gula, bir dan lain-lain. Tanah diatomea berfungsi sebagai penyaring atau bahan pemutih harus mempunyai sifat-sifat berikut:

- Tanah diatomea tidak larut dalam zat yang akan disaring

- Kemurniaanya harus tinggi, kalau masih ada kotoran di dalamnya harus tidak larut di dalam zat yang akan disaring

- Kandungan besi < 1,5 % - Kandungan Aluminium < 6 %.

b. Bahan Isolasi Panas dan Bunyi

(28)

c. Bahan Pengisi

Tanah diatomea sebagai bahan pengisi harus dalam keadaan murni, kotoran yang terdapat di dalamnya mungkin merusak dan merubah warna bahan yang diisi. Dipakai untuk bahan pengisi dalam industri cat, karet, plastik, kertas dan lain-lain. Biasanya tanah diatomea sebagai bahan pengisi dalam bentuk bubuk.

d. Bahan Penyerap dan Pembawa

Tanah diatomea mempunyai daya serap yang tinggi, oleh sebab itu digunakan untuk menyerap dan membawa cairan menurut keperluannya. Juga digunakan untuk membawa gas dalam keadaan tertentu. Banyak pemakaiannya sebagai bahan pembawa nitro gliserin pada dinamit dan sebagai pembawa larutan sulfida untuk pupuk buatan.

e. Bahan Gosok

Tanah diatomea sangat baik digunakan sebagai bahan gosok untuk logam. Pada waktu digosokkan, cangkang-cangkangnya pecah berbentuk persegi yang memberikan pengaruh yang baik pada gosokan dan juga tidak merusak logam yang digosok, walaupun logam itu lunak. Digunakan juga untuk menggosok barang-barang dari perak, alat-alat bedah dan instrumen lainnya serta obat gosok gigi.

f. Laboratorium Kimia

Sebagai bahan pendukung dan pembawa katalis di dalam proses-proses kimia, seperti hidrogenasi dan proses Fischer-Tropsah. Dan menurut Aleksandar, bahwa tanah diatomea memiliki permukaan yang luas dan komposisi kandungan silikanya tinggi sehingga dapat digunakan sebagai prekursor Si untuk sintesis kimia seperti SiC.

g. Bahan Bangunan Ringan

(29)

h. Sumber Silika

Sering digunakan untuk industri keramik, sebagai sumber silika untuk pembuatan barang-barang pecah-belah dan kaca.(Manurung, M.S. 1994).

i. Hidroponik

Tanah diatomea juga digunakan sebagai medium pertumbuhan dalam tanaman pot, khususnya bagi tanaman bonsai. Bonsai menggunakan 100% tanah diatomea sebagai bahan aditif. Tanah diatomea mampu menahan air dan nutrien sementara dan menyalurkan bebas sirkulasi oksigen dalam medium pertumbuhan.

j. Sebagai Pestisida Non Toksik

Selama berabad-abad gandum telah dilindungi dari serangga dengan mengurangi perkembangannya dengan cara menaburkan beberapa bentuk bubuk terhadap gandum tersebut. Bahan-bahan yang umum digunakan adalah antar lain kapur, dolomit, tanah diatomea atau kieslghur. Karena tanah diatomea mudah pecah menjadi kepingan-kepingan kecil, maka hal ini membuat lebih mudah menempel pada kebanyakan badan serangga, menyebabkan goresan-goresan pada tubuh serangga tersebut dan serangga menyerap material (bubuk) tanah diatomea sehingga dengan cepat kekurangan air, kekeringan dan akhirnya mati. (Macdonald, J. 1986).

k. Sebagai Adsorben

Tanah diatomea juga mempunyai daya adsorpsi yang tinggi, contohnya untuk menghilangkan atrazine dan pestisida organoposfor. (Agdi, K. 2000).

2.8. Koloid

Koloid merupakan suatu sistem dispersi, karena terdiri dari dua fasa, yaitu fasa terdispersi (fasa yang tersebar halus) yang kontinyu dan fasa pendispersi yang

(30)

suatu larutan. Koloid memiliki diameter partikel antara 1 nm – 100 nm. (Myers, D. 2006).

2.8.1. Penggolongan Koloid

Koloid dapat digolongkan berdasarkan bentuk partikelnya, cara pembentukannya, interaksi antara kedua fasa dan perubahannya menjadi bukan koloid.

a. Bentuk Parikel

Dari segi bentuk partikel, koloid dapat berupa : - Lembaran (laminar)

- Serat (fibrilar)

- Butiran ( korpuskular)

Ketiga bentuk ini ditentukan oleh jenis dan cara terbentuknya koloid.

b. Cara pembentukannya

Berdasarkan cara pembentukannya koloid dibedakan menjadi koloid dispersi, koloid asosiasi dan koloid makromolekul.

1. Koloid dispersi, yaitu koloid yang terbentuk dari penyebaran partikel-partikel kecil yang tidak larut di dalam medium pendispersi dengan membentuk agregat molekul. Contohnya: dispersi koloid emas (Au).

2. Koloid asosiasi, yaitu koloid yang terbentuk dari gabungan molekul-molekul kecil, atom atau ion yang larut dalam medium sehingga membentuk agregat molekul yang disebut misel. Contoh: larutan sabun.

3. Koloid makromolekul, yaitu kolid yang terbentuk dari molekul tunggal yang sangat besar. Contoh: protein, karet dan plastik.

c. Interaksi dengan medium

Berdasarkan interaksi dengan medium, kolid dibagi menjadi:

(31)

2. Koloid liofob, yaitu koloid yang daya tariknya kecil terhadap medium pendispersinya, sehingga cenderung memisah (tidak stabil). Contohnya: koloid Fe(OH)3.

d. Perubahan bentuk

Berdasarkan perubahan bentuknya, koloid dibedakan menjadi:

1. Koloid reversibel, yaitu koloid yang dapat berubah menjadi bukan koloid dan sebaliknya. Contoh: plasma darah kering dn susu bubuk, keduanya dapat menjadi koloid bila dicampurkan dengan air dan menjadi bukan koloid kembali dengan menguapkan airnya.

2. Koloid irreversibel, yaitu suatu koloid yang setelah berubah menjadi bukan koloid tidak dapat menjadi koloid kembali. Contoh: sol belerang dan sol emas.

2.8.2. Sifat-Sifat Koloid

1. Sifat Fisika

Sifat-sifat fisika koloid berbeda-beda tergantung jenisnya. Pada koloid hidrofob sifat-sifat seperti rapatan, tegangan muka dan viskositas hampir sama dengan medium pendispersinya. Pada koloid hidrofil karena terjadi hidrasi, sifat-sifat fisikanya sangat berbeda dengan mediumnya. Viskositas lebih besar dan tegangan mukanya lebih kecil.

2. Sifat Koligatif

Sifat ini hanya bergantung pada jumlah partikel koloid bukan pada jenisnya. Sifat-sifat koligatif koloid lebih rendah daripada larutan sejati dengan jumlah partikel yang sama. Sifat koligatif berguna untuk menghitung konsentrasi atau jumlah partikel koloid.

3. Sifat Kinetik a. Gerakan Brown

(32)

b. Difusi

Partikel zat terlarut akan mendifusi dari larutan yang konsentrasinya tinggi ke yang konsentrasinya lebih rendah

c. Pengendapan (Sedimentasi)

Partikel-partikel koloid mempunyai kecenderungan untuk mengendap karena pengaruh gravitasi bumi. Hal tersebut bergantung pada rapat massa partikel terhadap mediumnya. Jika rapat massa partikel lebih besar dari medium suspensinya, maka partikel tersebut akan mengendap. Sebaliknya bila rapat massanya lebih kecil akan mengapung. (Yazid, E. 2005)

2.9. Koagulasi

Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel-partikel koloid. Partikel-partikel tersebut membentuk lapisan secara kimia yang kemudian diikuti dengan flokulasi. Zat-zat kimia yang digunakan untuk mendestabilkan partikel koloid disebut dengan koagulan. Koagulan yang paling umum dan paling sering digunakan adalah alum (aluminium sulfat) dan garam-garam besi. Karakteristik dari kation multivalensi adalah mempunyai kemampuan menarik koagulan ke muatan partikel koloid. (Proste, R.L.1997).

Di dalam pengolahan air, proses koagulasi digunakan untuk pembentukan agregat dari suspensi yang tidak stabil menjadi stabil. Ketika sejumlah partikel kecil menggumpal membentuk sebuah partikel besar tunggal gerombolannya akan terbentuk dengan laju yang cepat dari partikel individunya karena diameter yang lebih besar. Hal ini benar meskipun perbedaan massa jenisnya telah menurun akibat air yang terperangkap di antara partikel. Penggumpalan bersama partikel-partikel kecil untuk membentuk partikel yang lebih besar disebut koagulasi. (Mihali, C. 2008).

(33)

mikroskopis memastikan bahwa partikel akan saling bertumbukan dan akhirnya gerombolan partikel akan terbentuk dan terdiam secara perlahan-lahan. (Dean, B.R.1981).

Koagulan yang umum digunakan adalah tawas atau aluminium sulfat. Jika senyawa ini dimasukkan ke dalam air akan terionisasi membentuk Al3+ dan SO4

2-yang dapat menetralkan muatan koloid.

Al2(SO4)3 2 Al 3+ + 3 SO4

2-H2O H+ + OH-

2 Al 3+ + 6 OH- 2 Al(OH)3 (Laing, D. 1973)

2.10. Flokulasi

Flokulasi adalah penggabungan dari partikel-partikel hasil koagulasi menjadi partikel yang lebih besar dan mempunyai kecepatan mengendap yang lebih besar, dengan cara pengadukan lambat. Dalam hal ini proses koagulasi harus diikuti flokulasi yaitu penggumpalan koloid terkoagulasi sehingga membentuk flok yang mudah terendapkan atau transportasi partikel tidak stabil, sehingga kontak antar partikel dapat terjadi .

Proses Flokulasi

Terdapat 3 (tiga) tahapan penting yang diperlukan dalam proses koagulasi yaitu : tahap pembentukan inti endapan, tahap flokulasi dan tahap pemisahan flok dengan cairan.

1. Tahap Pembentukan Inti Endapan

(34)

Tawas pH 6 s/d 8 Ferro Sulfat pH 8 s/d 11 Ferri Sulfat pH 5 s/d 9

2. Tahap Flokulasi

Pada tahap ini terjadi penggabungan inti-inti endapan sehingga menjadi molekul yang lebih besar. Pada tahap ini dilakukan pengadukan lambat dengan kecepatan 40 s/d 50 rpm selama 15 s/d 30 menit. Untuk mempercepat terbentuknya flok dapat ditambahkan flokulan misalnya polielektrolit. Polielektrolit digunakan secara luas, baik untuk pengolahan air proses maupun untuk pengolahan air limbah industri. Polielektrolit dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu non ionik, kationik dan anionik; biasanya bersifat larut dalam air.

Sifat yang menguntungkan dari penggunaan polielektrolit adalah volume lumpur yang terbentuk relatif lebih kecil, mempunyai kemampuan untuk menghilangkan warna dan efisien untuk proses pemisahan air dari lumpur.

3. Tahap Pemisahan Flok dengan Cairan

Flok yang terbentuk selanjutnya harus dipisahkan dengan cairannya, yaitu dengan cara pengendapan atau pengapungan. Bila flok yang terbentuk dipisahkan dengan cara pengendapan, maka dapat digunakan alat klarifier, sedangkan bila flok yang yang terjadi diapungkan dengan menggunakan gelembung udara, maka flok dapat diambil dengan menggunakan skimmer.

(35)

[image:35.595.129.519.86.446.2]

Gambar 2.3 Mekanisme Flokulasi

(Nainggolan, H. 1994)

Mekanisme yang terjadi pada proses flokulasi dengan koagulannya (pada gambar di atas) adalah sebagai berikut :

1. Adsorpsi flokulan (polimer) pada permukaan partikel koloid sehingga terbentuk lapisan flokulan. Dalam hal ini terjadi destabilisasi muatan elektron negatif partikel koloid oleh muatan positif hasil hidrolisa flokulan sehingga terjadi penggumpalan yang tidak stabil, proses ini disebut adsorpsi koagulasi.

2. Gumpalan (partikel-partikel) yang tidak stabil ini akan membentuk flok yang lebih besar, sehingga akibat dari tubrukan partikel-partikel dengan bantuan pengadukan, sehingga menjadi stabil dan mudah mengendap (terflokulasi).

(Nainggolan, J.W. 1997)

(36)

Reaksi Pada Katoda

Reaksi pada katoda adalah reduksi terhadap kation. Jadi yang diperhatikan hanya kation saja.

1. Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali, ion-ion logam alkali tanah, ion logam Al3+ dan ion Mg2+, maka ion-ion logam ini tidak dapat direduksi dari larutan. Yang akan mengalami reduksi adalah pelarut (air) dan terbentuk gas Hidrogen ( H2 ) pada katoda.

2 H2O + 2 e 2 OH- + H2

2. Jika larutan mengandung asam, maka ion H+ dari asam akan direduksi menjadi gas hidrogen pada katoda

2H+ + 2 e H2

3. Jika larutan mengandung ion-ion lain, maka ion-ion logam ini akan direduksi menjadi masing-masing logamnya dan logam yang terbentuk itu diendapkan pada permukaan batang katoda.

Fe2+ + 2 e Fe

Mn2+ + 2 e Mn (Suaib, 1994 )

Reaksi Pada Anoda

Elektroda pada anoda, elektrodanya dioksidasi menjadi ionnya. Contoh : Al Al3+ + 3 e

Zn Zn2+ + 2 e

Dalam sistem elektrokimia dengan anoda terbuat dari aluminium, beberapa kemungkinan reaksi elektroda dapat terjadi sebagai berikut :

Anoda : Al Al3+ + 3 e Katoda : 2 H2O + 2 e H2 + 2 OH-

(37)

[image:37.595.143.472.139.268.2]

Gambar di bawah ini menunjukkan cara kerja elektroda aluminium (Al)

adaptor Sumber

arus

E l e k t r o d a

Gambar 2.4 Cara Kerja Elektroda Aluminium (Al)

(Essadki, A.H. 2007)

2.12. Proses Elektrokoagulasi

[image:37.595.195.427.575.732.2]

(38)

Gambar 2.5 Prinsip Proses Elektrokoagulasi Interaksi yang terjadi di dalam larutan :

1. Migrasi menuju muatan elektroda yang berlawanan (elektroporesis) dan netralisasi muatan

2. Kation atau ion hidroksil membentuk sebuah endapan dengan pengotor

[image:38.595.146.452.256.512.2]

3. Interaksi kation logam dengan OH- membentuk sebuah hidroksida, dengan sifat adsorpsi yang tinggi selanjutnya berikatan dengan pollutan (bridge coagulation) 4. Oksidasi pollutan sehingga sifat toksiknya berkurang. (Holt, P. 2006).

Gambar 2.6 Interaksi Dalam Proses Elektrokoagulasi

2.12.1. Keuntungan Elektrokoagulasi

- Elektrokoagulasi menggunakan peralatan yang sederhana dan mudah dioperasikan - Pengolahan air limbah dengan elektrokoagulasi menghasilkan air yang bersih, warnanya berkurang dan baunya berkurang.

- Endapan yang terbentuk dari proses elektrokoagulasi lebih mudah dipisahkan dari air.

- Flok-flok yang dibentuk dengan elektrokoagulasi memiliki persamaan dengan flok-flok kimia.

- Hasil elektrokoagulasi dapat menurunkan total padatan terlarut.

- Proses elektrokoagulasi dapat memindahkan partikel-partikel koloid yang lebih kecil.

(39)

2.12.2. Kerugian Elektrokoagulasi

- Elektrodanya dapat terlarut sehingga dapat mengakibatkan terjadinya oksidasi - Penggunaan arus listrik yang mahal

- Pada berbagai sistem elektrokoagulasi, lapisan oksida dapat membentuk katoda dan pengaturan unit elektrokoagulasi kurang efisien.

2.13. Spektrofotometer Serapan Atom( SSA )

Di dalam suatu nyala, atom yang terbanyak lebih berada dalam keadaan elektronik dasar daripada dalam keadaan tereksitasi. Jumlah atom yang tereksitasi berkisar secara eksponensial dengan suhu sedangkan dengan demikian banyak atom yang tereksitasi. Atom-atom gas terionisasikan dan benturan ion-ion berenergi dengan permukaan katoda mengusir atom-atom logam yang telah tereksitasikan. Hal ini mengakibatkan terjadinya spektrum garis logam yang menampakkan diri sebagai suatu bara di dalam ruangan pada katoda cekung. Suatu garis yang cocok di dalam spektrum emisi dari sumbernya dipilih untuk dianalisa. Garis ini yang disebut garis resonansi, menunjukkan suatu perpindahan dari suatu keadaan bereksitasi suatu atom ke keadaan dasar dan dengan demikian menunjukkan frekuensi yang tepat bagi absorbsi oleh atom-atom di dalam nyala yang ada pada keadaan dasar.

2.13.1. Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom :

[image:39.595.120.521.656.701.2]

(40)

A. Lampu katoda berongga

Lampu katoda berongga merupakan sumber sinar yang memancarkan spektrum dari unsur logam yang akan dianalisa (setiap logam yang memiliki lampu khusus untuk logam tersebut).

B. Chopper

Mengatur sinar yang dipancarkan.

C. Tungku

Tempat pembakaran (untuk memecahkan larutan sampel pada tetesan halus dan meleburkannya ke dalam nyala untuk diatomkan).

D. Monokromator

Mendispersi sinar yang ditransmisikan oleh atom.

E. Detektor

Mengukur sinar yang ditransmisikan dan memberikan signal sebagai respon terhadap sinar yang diterima.

F. Rekorder

Untuk membaca nilai absorbansi. (Khopkar, S.M. 2002)

2.13.2. Keuntungan Spektrofotometer Serapan Atom :

1. Karena absorpsi bergantung pada populasi keadaan dasar, maka kepekaan mungkin lebih tinggi khususnya untuk unsur-unsur yang sukar dieksitasikan (misalnya seng yang dapat ditentukan kurang dari 0,5 ppm, sedang batas terendah pada emisi mungkin sama dengan 500 ppm).

(41)

3. Interferensi dari garis-garis spektrum dari unsur-unsur lain dan emisi latar belakang nyala dapat diperkecil.

(Day, R.A, 1994)

2.13.3. Gangguan-gangguan pada Spektrofotometer Serapan Atom :

Yang dimaksud denga n gangguan-gangguan (interferensi) pada SSA adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sebenarnya. Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA adalah sebagai berikut:

1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala.

Sifat-sifat tertentu matriks sampel dapat mengganggu analisis yakni matriks terhadap laju aliran bahan bakar/gas pengoksidasi. Sifat-sifat tersebut adalah : viskositas, tegangan permukaan, berat jenis dan tekanan uap.

Gangguan matriks yang lain adalah pengendapan unsur yang dianalisis sehingga jumlah atom yang mencapai nyala menjadi lebih sedikit dari konsentrasi yang seharusnya yang terdapat dalam sampel.

2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah / banyaknya atom yang terjadi di dalam nyala.

Terbentuknya atom - atom netral yang masih dalam keadaan azas di dalam nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia yaitu: (a) disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna yang terjadi jika terbentuk senyawa-senyawa yang sukar diuraikan di dalam nyala api; (b) ionisasi atom-atom di dalam nyala yang terjadi jika suhu yang digunakan untuk atomisasi terlalu tinggi.

(42)

4. Gangguan oleh penyerapan non-atomik.

Gangguan ini terjadi karena terjadinya penyerapan cahaya dari sumber sinar yang bukan berasal dari atom-atom yang akan dianalisis, juga disebabkan adanya penyerapan cahaya oleh partikel-partikel padat yang berada di dalam nyala. (Gandjar,G.I. 2007).

BAB 3

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Alat

- Gelas Beaker Pyrex - Gelas Ukur Pyrex

- Neraca Analitis Mettler PM 2000

- Pengaduk Magnetik -

- Hotplate Stirer Gallenkamp

- Cawan Porselin -

- Oven Fisher Scientific

- Alu dan Lumpang -

- Desikator -

- Corong Buchner -

- Statif dan Klem -

- Adaptor 3-13,8 V/ 10 A BST ech

- Kabel tembaga -

- Lempengan Aluminium -

- Stopwatch Diamond

(43)

- Ayakan 100-200 mesh -

- Labu takar Pyrex

- Spektrofotometer Serapan Atom Varian AA 240 FS

3.2. Bahan

- Tanah diatomea - Air gambut - Tawas 17 %

- Akuades

- HCl pekat p.a.(E. Merck)

- Larutan Standar Ion Besi (Fe) 1000 mg/l p.a.(E. Merck) - Larutan Standar Ion Aluminium (Al) 1000 mg/l p.a.(E. Merck)

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Pembuatan Pereaksi

- Larutan HCl 1 %

Sebanyak 2,7 ml HCl pekat dipipet lalu dipindahkan ke dalam labu takar 100 ml melalui dinding secara perlahan-lahan lalu diencerkan dengan akuades sampai garis tanda.

- Larutan tawas 1000 ppm

Ditimbang sebanyak 1,0000 gram Al2(SO4)3 17 % dalam botol timbang lalu

(44)

3.3.2. Penyediaan Tanah Diatomea

Tanah diatomea dibersihkan dan dihaluskan dengan menggunakan alu dan lumpang lalu diayak pada ayakan 100 - 200 mesh, tanah diatomea siap diaktifkan

Pengaktifan Tanah Diatomea

Sebanyak 50,000 gram serbuk tanah diatomea ditambahkan dengan 500 ml HCl 1 % kemudian diaduk dengan stirrer selama 1 jam. Selanjutnya disaring lalu dicuci dengan akuades sampai pH tanah diatomea mendekati netral kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1030C - 1050C. Setelah kering dihaluskan kembali dan dipanaskan kembali pada suhu 1000C selama 1 jam lalu didinginkan dan disimpan ke dalam desikator.

Pembuatan Larutan Induk Ion Besi 1000 mg/l dari Kristal Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O

Ke dalam labu takar 1000 ml yang berisi 50 ml aquadest ditambahkan 20 ml H2SO4(p)

kemudian dilarutkan ke dalamnya 7,0225 gram Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, ditambahkan

larutan KMnO4 0,1 N setetes demi setetes sampai semua Fe2+ menjadi Fe3+ (warna

merah muda tetap ada). (Greenberg, A.E. 1985)

Pembuatan Larutan Baku Ion Besi (Fe) 100 mg/l

(45)

Pembuatan Larutan Baku Ion Besi (Fe) 10 mg/l

Sebanyak 10 ml larutan baku ion besi (Fe) 100 mg/l dipipet lalu dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml, kemudian diencerkan dengan akuades sampai garis tanda.

Pembuatan Seri Standar Ion Besi (Fe)

Sebanyak 4 ml; 8 ml; 12 ml; 16 ml; 20 ml larutan baku ion besi (Fe) 10 mg/l dipipet dan dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml lalu diencerkan dengan akuades sampai garis tanda sehingga diperoleh konsentrasi besi 0,4 mg/l; 0,8 mg/l; 1,2 mg/l 1,6 mg/l dan 2,0 mg/l.

Pembuatan Kurva Kalibrasi Ion Besi (Fe)

Larutan seri standar 0,4 mg/l diukur absorbansinya pada panjang gelombang 248,3 nm. Dilakukan hal yang sama untuk larutan seri standar 1,0 mg/l; 0,8 mg/l; 1,2 mg/l 1,6 mg/l dan 2,0 mg/l. ( SNI 06-6989.4-2004 )

Pembuatan Larutan Induk Ion Aluminium 1000 mg/l dari Kristal Al K(SO4)2.12H2O

Sebanyak 17,55 gram Al K(SO4)2.12H2O dilarutkan dengan aquadest dalam labu takar

1000 ml, kemudian diencerkan sampai garis tanda.

(46)

Sebanyak 10 ml larutan induk ion aluminium (Al) 1000 mg/l dipipet lalu dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml, kemudian diencerkan dengan akuades sampai garis tanda.

Pembuatan Larutan Baku Ion Aluminium (Al) 10 mg/l

Sebanyak 10 ml larutan baku ion aluminium (Al) 100 mg/l dipipet lalu dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml, kemudian diencerkan dengan akuades sampai garis tanda.

Pembuatan Larutan Kerja (Seri Standar) Ion Aluminium (Al)

Sebanyak 5 ml; 10 ml; 15 ml; 20 ml dan 25 ml larutan baku ion aluminium (Al) 10 mg/l dipipet dan dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml lalu diencerkan dengan akuades sampai garis tanda sehingga diperoleh konsentrasi aluminium 0,5 mg/l; 1,0 mg/l; 1,5 mg/l; 2,0 mg/l dan 2,5 mg/l

Pembuatan Kurva Kalibrasi Ion Aluminium (Al)

Larutan seri standar 0,5 mg/l diukur absorbansinya pada panjang gelombang 309,3 nm. Dilakukan hal yang sama untuk larutan seri standar 1,0 mg/l; 1,5 mg/l; 2,0 mg/l dan 2,5 mg/l. ( SNI 06-6989.34-2005 )

3.3.14. Perlakuan terhadap sampel

a. Sebanyak 1000 ml air gambut dielektrokoagulasi selama 0-60 menit

(47)

c. Sebanyak 1000 ml air gambut ditambahkan tawas dengan variasi 10 ml, 20ml, 30 ml, 40 ml, 50ml, dielektrokoagulasi selama 1 jam,dipekatkan 10 kali kemudian dianalisa logam Fe dan Al dengan Spekrofotometer Serapan Atom (SSA). Dilakukan perlakuan yang sama dengan menggunakan diatomea dengan variasi 10 g, 20 g, 30 g, 40 g , 50 g.

(48)

a.Penyediaan Tanah Diatomea

Tanah Diatomea

dibersihkan dihaluskan

diayak dengan ayakan 100-200 mesh

Tanah Diatomea 100-200 mesh

b.Pengaktifan Tanah Diatomea (Pardosi, A.I. 2007)

50,000 g tanah diatomea 100-200 mesh

ditambahkan 500 ml HCl 1 % diaduk dengan stirer selama 1 jam

dicuci dengan aquadest sampai pH mendekati netral dikeringkan dalam oven pada suhu 103oC - 105oC dihaluskan kembali

dipanaskan kembali pada suhu 100oC selama 1 jam didinginkan

dimasukkan dalam desikator

Tanah Diatomea Aktif

Air gambut 1000 ml

ditambahkan tawas (1000 ppm) dengan variasi 10 ml,20 ml, 30 ml, 40ml, 50 ml

diamati perubahan warna

Hasil

Air gambut 1000 ml

dielektrokoagulasi selama 0-60 menit diamati perubahan warna

Hasil c.Elektrokoagulasi air gambut

(49)

Air gambut 1000 ml

ditambahkan tawas (1000 ppm) dengan variasi 10 ml, 20 ml, 30 ml, 40 ml, 50 ml

dielektrokoagulasi selama 1 jam diamati

Air gambut 1000 ml

ditambahkan diatomea dengan variasi 10 g, 20 g, 30 g, 40 g, 50 g

diamati perubahan warna

Hasil

Filtrat jernih Flok-flok

dianalisa logam Fe dan Al

dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Hasil

e.Perlakuan air gambut dengan penambahan diatomea

f.Analisa Sampel

1. Elektrokoagulasi air gambut dengan penambahan tawas

(50)

Air gambut 1000 ml

ditambahkan diatomea dengan variasi 10 g, 20 g, 30g, 40 g, 50g

dielektrokoagulasi selama 1 jam diamati

Filtrat jernih Flok-flok

dianalisa logam Fe dan Al

dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Hasil

2.Elektrokoagulasi air gambut dengan penambahan diatomea

(51)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

[image:51.595.137.498.359.559.2]

4.1.1. Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Fe dengan Penambahan Tawas

Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Fe dengan Tawas

No Kadar Fe (ppm) Absorbansi (A)

1 0,4000 0,0081

2 0,8000 0,0173

3 1,2000 0,0267

4 1,6000 0,0355

5 2,0000 0,0468

4.1.1.1. Penurunan Persamaan Garis Regresi.

(52)

[image:52.595.101.523.112.429.2]

Tabel 4.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Least Square

No Xi Yi Xi – X Yi – Y (Xi – X)2 (Yi – Y)2 (Xi – X)(Yi – Y)

1 0,4000 0,0081 -0,8000 -0,0188 0,6400 0,00035344 0,01504000 2 0,8000 0,0173 -0,4000 -0,0096 0,1600 0,00009216 0,00384000 3 1,2000 0,0267 0,0000 -0,0002 0,0000 0,00000004 0,00000000 4 1,6000 0,0355 0,4000 0,0086 0,1600 0,00007396 0,00344000 5 2,0000 0,0468 0,8000 0,0199 0,6400 0,00039601 0,01592000

∑ 6,0000 0,1344 0,0000 -0,0001 1,6000 0,00091561 0,03824000

Keterangan : Xi : Konsentrasi Yi : Absorbansi

Dimana X rata – rata : 1,2000 5 6,0000 = = Χ ∑ = Χ n

Harga Y rata – rata : 0,0269 5 1334 , 0 = = Υ ∑ = n Y

Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi dapat diturunkan dari persamaan garis :

Y = aX + b Dengan a = slope b = intersep

Selanjutnya harga slope dapat ditentukan dengan menggunakan metode Least Square sebagai berikut :

Sehingga diperoleh harga slope (a) = 0,0239

Harga intersep (b) diperoleh melalui substitusi harga (a) ke persamaan berikut

(53)

Sehingga diperoleh harga intersep (b) = -0,0018 Maka persamaan garis regresi yang diperoleh adalah: Y = 0,0239 X – 0,0018

4.1.1.2. Perhitungan Koefisien Korelasi

Koefisien korelasi (r) dapat ditentukan sebagai berikut

Sehingga diperoleh harga koefisien korelasi (r) : 0,9990

Setelah diperoleh persamaan garis regresi dan koefisien korelasi (r) pada pengukuran larutan standar maka absorbansi dari larutan standar diplotkan terhadap konsentrasi larutan standar seperti gambar 1 pada lampiran 1.

4.1.1.3. Penentuan Kadar Fe

Kadar Fe dapat ditentukan dengan menggunakan metode kurva kalibrasi dengan mensubstitusikan nilai Y ( absorbansi ) yang diperoleh dari hasil pengukuran terhadap

0,0018 -0,0287 -0269 , 0 1,2000) x 0,0239 ( 0,0269 = = − = − = + = − − − − aX Y b b aX Y

{

}

{

}{

}

0,9990 03827505 , 0 0,03824000 0,00146498 0,03824000 61) )(0,000915 1,60000000 ( 0,03824000 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 = = = = − − − − =

∑

Xi X Yi Y

(54)

garis regresi dan kurva kalibrasi Y = 0,0239X – 0,0018 sehingga diperoleh konsentrasi Fe.

Tabel 4.3 Konsentrasi Fe Hasil Analisa dari Elektrokoagulasi Air Gambut Dengan Penambahan Tawas

Kode Sampel Rata-rata Absorbansi Konsentrasi Fe (mg/L)

Tawas 0,0096 0,4751

Karena dilakukan pemekatan terhadap sampel sebanyak 10 kali, maka konsentrasi sampel yang sebenarnya adalah 0,04751 mg/l.

[image:54.595.136.499.396.576.2]

4.1.2. Data Hasil Pengukuran Kadar Fe dengan Penambahan Tanah Diatomea

Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Fe dengan Diatomea

No Kadar Fe (ppm) Absorbansi (A)

1 0,4000 0,0081

2 0,8000 0,0173

3 1,2000 0,0267

4 1,6000 0,0355

5 2,0000 0,0468

(55)

[image:55.595.105.530.165.434.2]

Tabel 4.5 Penurunan Persamaan Garis Regresi dengan Metode Least Square.

No Xi Yi Xi – X Yi – Y (Xi – X)2 (Yi – Y)2 (Xi – X)(Yi – Y)

1 0,4000 0,0081 -0,8000 -0,0188 0,6400 0,00035344 0,01504000 2 0,8000 0,0173 -0,4000 -0,0096 0,1600 0,00009216 0,00384000 3 1,2000 0,0267 0,0000 -0,0002 0,0000 0,00000004 0,00000000 4 1,6000 0,0355 0,4000 0,0086 0,1600 0,00007396 0,00344000 5 2,0000 0,0468 0,8000 0,0199 0,6400 0,00039601 0,01592000

∑ 6,0000 0,1344 0,0000 -0,0001 1,6000 0,00091561 0,03824000

Keterangan : Xi : Konsentrasi Yi : Absorbans

Persamaan garis regresi untuk kurva kalibrasi dapat diturunkan dari persamaan garis : Y = aX + b

Dengan a = slope b = intersep

Selanjutnya harga slope dapat ditentukan dengan menggunakan metode Least Square sebagai berikut :

Sehingga diperoleh harga slope (a) = 0,0239

Harga intersep (b) diperoleh melalui substitusi harga (a) ke persamaan berikut:

(56)

Sehingga diperoleh harga intersep (b) = -0,0018 Maka persamaan garis regresi yang diperoleh adalah: Y = 0,0239 X – 0,0018

4.1.2.2. Perhitungan Koefisien Korelasi

Koefisien korelasi (r) dapat ditentukan sebagai berikut:

Sehingga diperoleh harga koefisien korelasi (r) : 0,9990

Setelah diperoleh persamaan garis regresi dan koefisien korelasi (r) pada pengukuran larutan standar maka absorbansi dari larutan standar diplotkan terhadap konsentrasi larutan standar seperti gambar 2 pada lampiran 1.

4.1.2.3. Penentuan Kadar Fe

[image:56.595.129.449.276.479.2]

Kadar Fe dapat ditentukan dengan menggunakan metode kurva kalibrasi dengan mensubstitusikan nilai Y ( absorbansi ) yang diperoleh dari hasil pengukuran terhadap garis regresi dan kurva kalibrasi Y = 0,0239 X - 0,0018 sehingga diperoleh konsentrasi Fe.

Tabel 4.6 Konsentrasi Fe Hasil Analisa dari Elektrokoagulasi Air Gambut Dengan Penambahan Diatomea

{

}

{

}{

}

0,9990 03827505 , 0 0,03824000 0,00146498 0,03824000 61) )(0,000915 1,60000000 ( 0,03824000 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 = = = = − − − − =

∑

Xi X Yi Y

(57)

Kode Sampel Rata-rata Absorbansi Konsentrasi sampel (mg/L)

Diatomea 0,0108 0,5262

Karena dilakukan pemekatan terhadap sampel sebanyak 10 kali, maka konsentrasi sampel yang sebenarnya adalah 0,0526 mg/l.

[image:57.595.131.479.272.483.2]

4.1.3. Data Hasil Pengukuran Kadar Al dengan Penambahan Tawas

Tabel 4.7 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Aluminium dengan Tawas

No Kadar Al (ppm) Absorbansi (A)

1 0,0200 0,0018

2 0,0400 0,0035

3 0,0600 0,0051

4 0,0800 0,0065

5 0,1000 0,0081

[image:57.595.110.541.609.746.2]

Hasil pengukuran absorbansi seri larutan standar besi diplotkan pada tabel 4.3 diplotkan terhadap konsentrasi larutan standar sehingga diperoleh suatu kurva kalibrasi berupa garis linear yang diturunkan dengan metode Least Square dengan perhitungan seperti tabel di bawah ini :