ANALISIS KADAR BESI (Fe), TEMBAGA (Cu) DAN KALSIUM (Ca) DALAM AIR GAMBUT SETELAH DIJERNIHKAN
DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI
TESIS
Oleh
JATI SETIASIH 087006014/KM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
ANALISIS KADAR BESI (Fe), TEMBAGA (Cu) DAN KALSIUM (Ca) DALAM AIR GAMBUT SETELAH DIJERNIHKAN
DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh JATI SETIASIH
087006014/KM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
Judul Tesis : ANALISIS KADAR BESI (Fe), TEMBAGA (Cu), DAN KALSIUM (Ca) DALAM AIR GAMBUT SETELAH DIJERNIHKAN DENGAN
METODE ELEKTROKOAGULASI.
Nama Mahasiswa : Jati Setiasih
NIM : 087006014
Program Studi : Ilmu Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Zul Alfian, Msc) (Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil) Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D) (Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc)
Tanggal Lulus : 24 Maret 2010
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Maret 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof.Dr.Zul Alfian, MSc
Anggota : 1. Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D 3. Prof. Dr. Yunazar Manjang
4. Prof. Dr. Pina Barus, MS 5. Dr. Rumondang Bulan, MS
PERNYATAAN
ANALISIS KADAR BESI (Fe), TEMBAGA (Cu) DAN KALSIUM (Ca) DALAM AIR GAMBUT SETELAH DIJERNIHKAN
DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka.
Medan, Maret 2010 Penulis,
JATI SETIASIH
ABSTRAK
Air gambut yaitu air yang terdapat dan selalu menggenangi lahan gambut. Ciri-ciri air gambut intensitas warna yang tinggi (kuning atau merah kecoklatan), pH rendah antara 2-5, rasanya asam, kandungan zat organiknya tinggi serta rendahnya konsentrasi partikel dan kation.
Pada sebagian gambut kandungan Fe, Al, Na, S dan P mencapai kadar tinggi.
Sedangkan kandungan unsur mikro dalam gambut adalah B, Sr, Zn, Cr, Ag, Au, Ca, Ba, Ti, V, Cu, Mn, I dan Co.
Metode elektrokoagulasi adalah salah satu cara untuk mengolah air gambut menajdi air bersih. Proses elektrokoagulasi ini dilakukan dengan cara memasukkan elektroda dari Lempeng Logam Aluminium dengan ukuran 5 x 8 cm dengan ketebalan 1 mm, Larutan Tawas 10 ml (1000 ppm), arus listrik 12 volt dan waktu elektrokoagulasi 45 menit ke dalam 1000 ml sampel air gambut.
Dalam penelitian ini yang dianalisis adalah kadar Besi (Fe), Tembaga (Cu), dan Kalsium (Ca) sebelum dan setelah dijernihkan. Analisis logam-logam tersebut menggunakan alat spektrofotometer Serapan Atom (SSA).
Hasil yang diperoleh bahwa kadar Besi (Fe), Tembaga (Cu) dan Kalsium (Ca) berturut- turut adalah 1,4030 mg/L, 0,2954 mg/L dan 3,7361 mg/L sedangkan kadar Besi (Fe), Tembaga (Cu) dan Kalsium (Ca) setelah dijernihkan berturut-turut adalah 0,3411 mg/L, 0,0156 mg/L dan 2,0560 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa metode elektrokoagulasi dengna penambahan tawas 10 ml (1000 ppm) telah menurunkan kadar Fe sebesar 75,69
%, kadar Tembaga (Cu) sebesar 94,75 % dan kadar Kalsium sebesar 44,97 %.
Kata Kunci : Air Gambut, Metode Elektrokoagulasi, Logam Fe, Cu, dan C
i
ABSTRACT
Peat moss water is water found and covers the peat moss area. The characteristics of peat moss water is a higher color intensity (yellow or brownish red). The lower of pH in the range of 2-5, sour, the higher organic ontent and the lower concentration of particle and cation. The content of Fe, Al, Na, S and P is higher. While the content of micro element in peat moss are B, S, Zn, C, Ag, Au, Ca, Ba, Ti, V, Cu, Mn, I and Co.
Electrocoagulation method is process method of peat moss water to be the pure water.
The electro coagulation process is conducted by put the electrode from the alluminium plate in the size of 5 x 8 cm and thickness 1 mm, alum 100 ml (1000 ppm), electric current 12 volt and electrocoagulation time is 45 minutes into 1000 ml sampel of peat moss.
This research will analyse the content of iron (Fe), cuprum (Cu), and calsium (Ca) in which before and after purification. The analysis of the elements using the atom absorption spectrophotometric.
The results is the content of the content iron (Fe), curprum (Cu), and calsium (Ca) are 1,4030 mg/L, 0,2954 mg/L and 3,7361 mg/L, respectively. The weight of iron (Fe), cuprum (Cu) nd calsium (Ca) after was cleaned the arragered were 0,3411 mg/L, 0,0156 mg/L and 2,0560 mg/L. This indicates that electrocoagulation method by alum 10 ml (1000 ppm) minimize the content of Fe for 75,69%, Cuprum (Cu) content for 94,72% and Calcium content is 44,97 %.
Keywords : Peat moss water, Electrocoagulation method, Metal Fe, Cu and Ca.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul “ ANALISIS KADAR BESI (Fe), TEMBAGA (Cu) DAN KALSIUM (Ca) DALAM AIR GAMBUT SETELAH DIJERNIHKAN DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI ”.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Gubernur Sumatera Utara c.q Ketua Bappeda Propinsi Sumatera Utara yang telah memberikan beasiswa kepada penulis sebagai mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya penulisan tesis ini penulis mengucapkan teirma kasih yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Chairuddin P. Lubis, DTM & H, SpA (K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan. Direktur Sekolah PascaSarjana ibu Prof. Dr. Ir. Chairunnisa B., MSc, Dekan F-MIPA USU Prof. Dr. Eddy Marlianto,MSc dan Ketua Program Studi Kimia Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D atas kesempatan yang diberikan untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada sekolah pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : Prof. Dr. Zul Alfian, MSc., selaku Pembimbing Utama dan Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil selaku anggota Komisi Pembimbing yang setiap saat penuh perhatian, selalu memberikan bimbingan, saran dan perbaikan dalam penyusunan tesis ini.
Serta tidak lupa penulis ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya keapda : 1. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, Ms, Ph.D., Bapak Prof. Pina Barus, Ibu Dr.
Rumondang Bulan selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini, untuk itu penulis ucapkan terima kasih.
2. Kepala Laboratorium Kimia Analitik FMIPA Universitas Sumatera Utara beserta staf dan asisten atas fasilitas dan sarana yang telah diberikan.
iii
3. Bapak/Ibu Dosen PascaSarjana Ilmu Kimia terkhusus Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, yang telah membimbing dan memotivasi saya sampai selesainya tesis ini. Kepada Bapak saya ucapkan terima kasih.
4. Kepala MAN 2 MODEL MEDAN Bapak H. Ali Masran Daulay SPd, MA yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti Program Pendidikan Pascasarjana di Universitas Sumatera Utara.
5. Orang tua saya yang saya sayangi Bapak H. Katimin Dwi Jomartoyo dan Ibunda Hj. Sutiyah serta buat semua adik-adik tercinta Menik Sularsih,SPd, Ir. Trigus Taman dan Ratna Susanti, SKM, serta yang saya sayangi keluarga Bapak mertua, Almarhum Bapak Sirun beserta Ibu Masinah Br. Ginting serta adik Dessy Ratnasari (Juliati) yang telah memberikan perhatian, kasih sayang, dan motivasi baik dalam do’a, tenaga dan materil dalam menyelesaikan penelitian dan tesis ini.
6. Sahabat saya terkasih Suyati, SPd, MPKim beserta suami Bapak Syamsul Komar, SPd, Msi, yang telah banyak memberikan dorongan moril da bantuan yang tak ternilai harganya, saya ucapkan terima kasih.
7. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Kimia Sekolah PascaSarjana Universitas Sumatera Utara angkatan 2008 yang telah banyak membantu penulis.
Akhirnya terima kasih kepada suami terkasih Subowo dan anak-anakku tersayang Baskoro Pakusadewo, Wira Ardi Kesuma Adji, dan Embun Faradiba yang dengan kesabaran dan perhatiannya serta dukungan do’a dan dorongan semangatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. Semoga segala bantuan dan perhatian yang telah diberikan kepada penulis menjadi amal kebaikan. Penulis berharap penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan dimasa yang akan datang.
Medan, Maret 2010 Penulis
Jati Setiasih iv
RIWAYAT HIDUP
JATI SETIASIH
Lahir di Purbalingga, 30 Januari 1967 dari pasangan H. Katimin Dwijomartoyo dan Hj. Sutiyah anak pertama dari empat bersaudara.
Pendidikan Sekolah Dasar (SD) Negeri TIDU I, Kec. Bukateja, Kab.
Purbalingga Provinsi Jawa Tengah. Lulus tahun 1980, Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri I Bukateja, Kab. Purbalingga, Provinsi Jawa Tengah Lulus tahun 1983, Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri I Purbalingga, Provinsi Jawa Tengah lulus tahun 1986, melanjutkan pendidikan ke Institut Keguruan Ilmu Pendidikan (IKIP) Negeri Semarang, Provinsi Jawa Tengah, lulus dengan mendapat gelar Sarjana S-1 (Dra). Tahun 1991 mengajar di SMA Swasta UISU Medan tahun 1994-1996, di SMA Swasta Al-Azhar Medan tahun 1994-1996, di MAN Panyabungan Mandailing Natal tahun 1997-2000 dan di MAN 2 MODEL MEDAN dari tahun 2000 hingga sekarang.
Mengikuti Program Magister Ilmu Kimia Universitas Sumatera Utara tahun 2008 dengan Beasiswa dari Bappeda Provinsi Sumatera Utara lulus tahun 2010.
v
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ...iii
RIWAYAT HIDUP ... iv
DAFTAR ISI... vi
DAFTAR TABEL... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN...xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan ... 6
1.2.1 Identifikasi Masalah... 6
1.2.2 Rumusan Masalah ... 7
1.2.3 Pembatasan Masalah ... 7
1.3 Tujuan Penelitian... ... 7
1.4 Manfaat Penelitian ... 8
1.5 Metodologi Penelitian... ... 8
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 10
2.1. Tanah Gambut... 10
vi
v
2.2. Air Gambut ... 11
2.3. Pengelolaan Air Gambut ... 19
2.4. Elektro Koagulasi ... 20
2.4.1 Koagulasi ... 26
2.4.2 Flokulasi ... 26
2.4.3 Keuntungan dari Elektrokoagulasi ... 27
2.5. Zat Besi (Fe) ...28
2.5.1 Sifat-sifat Logam Besi ... 28
2.5.2 Logam Besi dalam Kehidupan Manusia... 28
2.5.3 Logam Besi dalam Air... 29
2.6. Logam Berat Tembaga (Cu) ... 30
2.7. Logam Kalsium ... 31
2.8. Spektro Fotometer Serapan Atom (SSA) ... 32
2.8.1 Prinsip Dasar Spektofotometer Serapan Atom ... 32
2.8.2 Cara Kerja Spektrofoto Serapan Atom ... 33
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ...35
3.1 Lokasi Penelitian ... 35
3.2 Populasi dan Sampel... 35
3.3 Bahan – bahan dan ALat ...36
3.4 Prosedur Penelitia... 37
3.4.1 Preparasi Pelitian ... 37
3.4.2 Preparasi Alat Elektrokoagulasi ...37
3.4.3 Preparasi Larutan Tawas 1000 ppm... 38
3.4.4 Pembuatan Kurvakalibrasi Besi (Fe) SNI.06.6989.6-200439 3.4.4.1 Pengukuran Logam Besi (Fe)SNI.06.6989.6-2004... 39
3.4.5 Pembuatan Kurva Kalibrasi Tembaga (Cu) SNI.06.6989.6 -2004... 40
3.4.5.1 Pengukuran Logam Tembaga (Cu) dengan SSa ... 41
3.4.6 Pembuatan Kurva Kalibrasi Kalsium (Ca) SNI.06.6989.56. 2005 ... 42
3.5 Bagan Pembuatan Kurva Kalibrasi Besi (Fe) ... 45
3.6 Bagan Pembuatan Kurva Kalibrasi Tembaga (Cu)... 46
3.7 Bagan Pembuatan Kurva Kalibrasi Kalsium (Ca) ... 47
3.8 Bagan Penelitian ... 48
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 50
4.1 Hasil Penelitian ... 50
4.1.1 Pengukuran Logam Besi (Fe)... 50
4.1.1.1 Penentuan Kurva Kalibrasi dengan Analisis Regresi Besi (Fe) ... 50
4.1.1.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi Kadar Analit Besi (Fe) dengan Metode Kurva Kalibrasi ... 52
4.1.1.3 Penurunan Persamaan Regresi Besi (Fe) ... 53
4.1.1.4 Penentuan Kadar Analit Besi (Fe)... 54
4.1.2 Pengukuran Logam Tembaga (Cu) ... 56
4.1.2.1 Penentuan Kurva Kalibrasi dengan Analisa REgresi Tembaga (Cu) ... 56
4.1.2.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi dan Kadar Analit
Tembaga (Cu) dengan Metode Kurva Kalibrasi.. 58
4.1.2.3 Penurunan Persamaan Regresi TEmbaga (Cu).... 59
4.1.2.4 Penentuan Kadar Analit Tembaga (Cu)... 60
4.1.3 Pengukuran Logam Kalsium (Ca)……… ……62
4.1.3.1 Penentuan Kurva Kalibrasi dengan Analisis Regresi Kalsium (Ca) ...62
4.1.3.2 Penurunan Persamaan Garis Regresi dan Kadar Analit Kalsium (Ca) dengan Metode Kurva Kalibrasi... 64
4.1.3.3 Penurunan Persamaan Regresi Kalsium (Cu) ... 65
4.1.3.4 Penentuan Kadar Analit Kalsium (Ca) ... 66
4.2 Pembahasan... 68
4.2.1 Perlakuan Sampel Air Gambut ... 68
4.2.2 Penurunan Kadar Logam Besi (Fe) ... 72
4.2.3 Penurunan Kadar Logam Tembaga (Cu)...75
4.2.4 Penurunan Kadar Logam Kalsium (Ca) ... 77
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ...79
5.1. Kesimpulan ... 79
5.2. Saran ... ... 81
DAFTAR PUSTAKA .
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
1.1 Kandungan Unsur Mikro Tanah Gambut Sumatera Utara... 2
1.2 Kualitas air di perairan lahan gamut bekas terbakar di sekitar Taman Nasioanl Berbak, jambi (Suryadipura , 1998. Tidak dipublikasikan ... 2
1.3 Kualitas air tanah pada sistem drainase dangkal dibanding dengan sistem sawah di daerah Kalimantan Selatan ... 3
3.1 Kondisi Parameter Spektroskopi Serapan Atom(SSA) Untuk Unsur (Fe) dengan Shimadzu AA 6-300 ... 40
3.2 Kondisi Parameter Spektroskopi Serapan Atom(SSA) Untuk Unsur (Cu) Tembaga dengan Shimadzu AA 6-3000C... 41
3.3 Kondisi Parameter Spektroskopi Serapan Atom(SSA) Untuk Unsur (Ca) dengan Shimadzu AA 6-300 ... 43
4.1 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Besi (Fe) dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA) ... 50
4.2 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Besi (Fe)... 52
4.3 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Besi (Cu) ... 56
4.4 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Tembaga (Cu) ... 58
4.5 Data Hasil Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Kalsium (Ca) ... 62
4.6 Data Hasil Penurunan Persamaan Garis Regresi Untuk Kalsium (Ca)... 64
4.7 Pengaruh Elektrokoagulasi Terhadap Pengelolaan Air Gambut... 68 4.8 Elektrokoagulasi Sampel Air Gambut dengan Penambahan Larutan Tawas69
viii
x
ix
4.8 Karakteristik Air Gambut Sebelum dan Sesudah Diolah dengan Metode Elektrokoagulasi dengan Penambahan Larutan Tawas 10 ml (1000ppm)... 69
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1Model Sturuktur Aam Humat Berdasrakan Stevenson (1982) R Dapat
Berupa Alkil, Aril, Atau Arakil... 15
2.2Model Aturuktur Asam Fulvat Berdasarkan Buffle et al. (1997) ... 16
2.3Pronsip dari Proses Elektrokoagulasi (Ni’am, 2001)... 21
2.4Mekanisme dalam Elektrokoagulasi ... 22
2.5Skematis Ringkasan Spektrofotometer Serapan Atom ... 33
3.1Susunana Alat Elektrokoagulasi ... 38
3.2Flow Shett Pembuatan Kurva Kalibrasi Besi (Fe) ... 45
3.3Flow Shett Pembuatan Kurva Kalibrasi Tembaga (Cu)... 46
3.4Flow Shett Pembuatan Kurva Kalibrasi Kalsium (Ca) ... 47
3.5Flao Shett Elektrokoagulasi Sampel Air Gambut ... 48
3.6Flow Shatt Elektrokoagulasi Sampel Air Gambut dengan Penambahan Tawas 10 ml (1000 ppm) ... 49
3.7Kurva Kalibrasi Larutan Standar Besi (Fe)... 51
3.8Kurva Kalibrasi Larutan Standar Tembaga (Cu) ... 57
3.9Kurva Kalibrasi Larutan Standar Kalsium (Ca)... 63
4.1Grafik Kenaikan pH Sampel Air Gambut ... 70
4.2Grafik Penurunan Warna Sampel Air Gambut ... 71
4.3Grafik Pengaruh Perlakuan Sampel Terhadap Kadar Logam Besi (Fe) dalam Air Gambut... 73
xi
4.4Grafik Pengaruh Perlakuan Sampel Terhadap Kadar Logam Tembaga (Cu) dalam Air Gambut ... 75
4.5Grafik Pengaruh Perlakuan Sampel Terhadap Kadar Unsur Kalsium (Ca) dalam Air Gambut ... 78
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
1. KEPUTUSAN MENTERI KESEHATAN RI 416/MENKES/PER/IX/
1990... 85 2. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Fe Dalam Air Sampel Gambut
Sebelum Dielektrokoagulasi ... 87 3. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Fe Dalam Sampel Air Gambut
Sesudah Dielektrokoagulasi ... 88 4. Data Hasil Pengkuta Absorobasi Logam Fe Dalam Sampel Air Gambut
Sesudah Dielektrokoagulasi Denga Penambahan Tawas... 89 5. Data Absorbansi Rata- RataDan Hasil Perhitungan Konsentrasi Logam Fe
Dalam Sampel Air Gambut... 90 6. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Cu dalam Sampel Air Gambut
Sebelum Dielektrokoagulasi ... 91 7. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Cu dalam Sampel Air Gambut
Sesudah Dielektrokoagulasi... 92 8. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Cu dalam Sampel Air Gambut
Sesudah Dielektrokoagulasi dengan penambahan Tawas... 92 9. Data Absorbansi Rata- Rata Dan Hasil Perhitungan Kadar Logam Cu dalam
Sampel Air Gambut ... 93 10. Data Hasil Pengukuran Logam Ca Dalam Sampel Air Gambut Sebelum Dielektrokoagulasi ... 94 11. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Ca dalam Sampel Air Gambut
Sesudah Dielektrokoagulasi ... 95 xii
xiii
12. Data Hasil Pengukuran Absorobasi Logam Ca dalm Sampel Air Gambut Sesudah Dielektrokoagulasi Denga Penambahan Tawas ... 96
13. Data Absorbansi Rata- Rata Dan Hasil Perhitungan Kadar Logam Ca dalam Sampel Air Gambut... 97 14. Peta Kab. Tapanuli Tengah ... 98 15. Peta Sumatera Utara dan Tapanuli Tengah ... 99
