BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Penelitian Sebelumnya
Penelitian mengenai saringan pasir, karbon aktif dan zeolit maupun penelitian tentang aerasi pada pengolahan air telah banyak dilakukan oleh para peneliti. Penelitian yang membahas pengaruh aerasi bertingkat terhadap kombinasi saringan pasir, karbon aktif dan zeolit dilakukan berlandaskan penelitian-penelitian terdahulu tersebut. Objek, metode, dan rancangan alat akan menjadi perbadaan pada penelitian sebelumnya. Perbedaan spesifik penelitian ini dan penelitian sebelumnya dapat dilihat pada Tabel 2.1.
2.2 Arti Penting Air
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi sangat penting bagi kehidupan dan perikehidupan manusia, serta untuk memajukan kesejahteraan umum sehingga merupakan modal dasar dan faktor utama pembangunan. Air juga merupakan komponen lingkungan hidup yang penting bagi kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya. Hal itu bisa dilihat dari fakta bahwa 70 persen permukaan bumi tertutup air dan dua per tiga tubuh manusia terdiri dari air (Asmadi, dkk. 2011).
Air dipermukaan bumi ini terdiri atas 97% air asin di lautan, 2% masih berupa es, 0,0009% berupa danau, 0,00009% merupakan air tawar di sungai dan sisanya merupakan air permukaan yang dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan hidup manusia, tumbuhan, dan hewan yang hidup di daratan. Oleh sebab itu, air merupakan barang langka yang paling dominan dibutuhkan dirpermukaan bumi ini (Nugroho, 2006).
Tidak ada kehidupan tanpa adanya air. The Best of All Things is Water (Air adalah yang terbaik dari segalanya). Demikian beberapa ungkapan yang menggambarkan betapa pentingnya manfaat air bagi kehidupan. Akibat yang terjadi akan sangat fatal bila terjadi kehilangan air yang berlebihan dari makhluk hidup. Oleh karena itu diperlukan persedian air yang cukup untuk kelangsungan kehidupan (Budiono dan Sumardiono, 2013).
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Saringan Pasir, Karbon Aktif, Zeolit, dan karbon aktif pada media saringan pasir lambat terhadap penurunan kadar besi (Fe) dan mangan (Mn) pada air sumur
a. Metode eksperimen murni (True Experiment) dengan desain penelitian
Rancangan Acak Lengkap (RAL)
b. Metode saringan pasir lambat(berdasarkan variasi ketebalan pasir dan karbon aktif)
a. Ada pengaruh variasi ketebalan pasir dan karbon aktif pada media saringan pasir lambat terhadap penurunan kadar besi (Fe) dan mangan (Mn) pada air sumur.
b. Variasi ketebalan yang paling efektif menurunkan kadar Fe dan Mn pada air sumur yaitu pada ketebalan II yang terdiri atas ketebalan pasir 80cm dan ketebalan karbon aktif 40cm.
2.. Hardini, I. Karnaning roem, N (2011)
Peningkatan kualitas air sumur gali menjadi air bersih menggunakan filter mangan zeolit dan karbon aktif: studi kasus air sumur gali
penyisihan besi (Fe), mangan (Mn), dan zat organik (KMnO4) dengan proses filter mangan zeolit dan karbon aktif.
a. Efisiensi removal konsentrasi besi (Fe), mangan (Mn), dan zat organik (KMnO4) dalam air
sumur gali dengan masing – masing menggunakan filter karbon aktif, filter mangan zeolit,
dan filter seri karbon aktif dan mangan zeolit, paling besar yang terjadi pada ketebalan media 40 cm dan konsentrasi terbesar, adalah sebagai berikut:
- Efisiensi removal untuk Fe, Mn, dan KMnO4 yang terjadi pada filter media karbon aktif yaitu sebesar: efisiensi removal untuk Fe mencapai 73,6%, Mn 53,33%, dan KMnO4 70,11%.
- Efisiensi removal untuk Fe, Mn, dan KMnO4 yang terjadi pada filter media mangan zeolit yaitu sebesar: efisiensi removal untuk Fe mencapai 93,52%, Mn 97,14%, dan KMnO4
40,12%.
- Efisiensi removal untuk Fe, Mn, dan KMnO4 yang terjadi pada filter seri media karbon aktif dan media mangan zeolit yaitu sebesar: efisiensi removal untuk Fe mencapai 93,52%, Mn 97,14%, dan KMnO4 36,0%.
b. Semakin tebal media maka efisiensi penyisihan semakin tinggi. c. Dalam penelitian ini ketebalan media 40 cm memiliki efisiensi
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Saringan Pasir, Karbon Aktif, Zeolit, dan
adalah nilai konsentrasi terbesar yang dapat diturunkan oleh media filter dengan ketebalan 40 cm:
- Pada filter karbon aktif, konsentrasi Fe turun menjadi 0,793 mg/L, Mn turun menjadi 1,167 mg/L, dan KMnO4 turun menjadi 17,380 Mg/L.
- Pada filter mangan zeolit, konsentrasi Fe turun menjadi 0,195 mg/L, Mn turun menjadi 0,071 mg/L, dan KMnO4 turun menjadi 31,6 mg/L.
- Pada filter seri karbon aktif dan mangan zeolit, konsentrasi Fe turun menjadi 0,052 mg/L, Mn turun menjadi 0,048 mg/L, dan KMnO4 turun menjadi 12,125 mg/L.
d. Semakin tinggi konsentrasi, maka ketebalan media perlu ditambah. Menambah ketebalan media mangan zeolit untuk Fe dan Mn berkadar tinggi, sedangkan media karbon aktif
ditambahkan jika kadar KMnO4 yang tinggi.
e. Nilai penurunan penyisihan yang berbeda – beda antara media serta efisiensi penyisihan yang mencapai 95% hingga 100% menunjukkan terjadinya Breakthrough pada media.
3. Laksmi arang aktif, pasir zeolit dan zeolit dalam rancangan Pretest Postest
dengan kelompok kontrol (pretest postest with control group) b. Uji statistik anova satu
jalur dengan SPSS 21
a. Kadar Fe sebelum dilakukan perlakuan yaitu 2,90 mg/l.
b.Kadar Fe sesudah dilakukan perlakuan dengan media filter pasir silika-zeolit-arang aktif sebesar 0,23 mg/l, zeolit-arang aktif-pasir silika sebesar 0,18 mg/l, arang aktif-pasir silika-zeolit sebesar 0,22 mg/l.
c. Keefektifan susunan media filter pasir silika-zeolit-arang aktif sebesar 91,83%, zeolit-arang aktif-pasir silika sebesar 93,56% dan arang aktif-pasir silika-zeolit sebesar 92,29%.
d.Variasi susunan media filter yang paling efektif dalam menurunkan kadar Fe adalah susunan media filter zeolit-arang aktif-pasir silika dengan keefektifan sebesar 93,56%.
4. Annisa N. F, Mas Udi Prihanto, Tiyar
Discharge variation effect for iron and manganese
concentration reduction
Mulyorejo utara surabaya
a. Pasir dengan ketebalan 110 cm dilewatkan dengan sampel air dengan debit 15 ml/menit, 30 ml/menit, 60
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Saringan Pasir, Karbon Aktif, Zeolit, dan
water by the sand filter technique at mulyorejo utara surabaya
b. Efisiensi dihitung dengan indeks canberra
97,29% untuk pembuangan 15ml/min; 96,91% untuk debit dari 30 ml/menit; dan 88,96% untuk debit 60 ml/menit.
b. Debit yang paling efektif untuk mengurangi Fe adalah 60 ml/menit dan debit paling efektif untuk mengurangi konsentrasi Mn adalah 15 ml/menit
c. Canberra indeks dan metode analisis clustering kelompok rata menunjukkan variasi debit tidak memberikan penurunan
konsentrasi Fe, namun hasil terbaik memberi efisiensi penurunan yang berbeda dari konsentrasi Mn dengan aliran 15 ml/menit. 5. Bherta Eka
a. Ada pengaruh kombinasi ketebalan filter pasir dan arang tempurung kelapa terhadap penurunan kadar Mn air sumur.
b. Kadar Mn sebelum dilakukan perlakuan, yaitu 0,8 mg/l.
c. Kadar Mn setelah dilakukan perlakuan dengan filter pasir dan arang tempurung kelapa untuk ketebalan 40 cm rata-rata 0,36 mg/l, ketebalan 50 cm kadar Mn rata-rata 0,26 mg/l, dan ketebalan 60 cm kadar Mn rata-rata sebesar 0,14 mg/l.
d.Kombinasi ketebalan filter pasir dan arang tempurung kelapa yang paling efektif dalam menurunkan kadar Mn adalah ketebalan 60 cm dengan efektivitas 82,5%. gali di desa Pelawi Selatan Kabupaten
a. experimental dengan desain penelitian
bertingkat (25 cm, 30 cm dan 35 cm) dan diameter pasir (0,5 mm, 1 mm dan 2 mm) pada saringan pasir dengan penambahan Oksidator (KMnO
4 1 %).
a. Ada perbedaan kadar besi (Fe) air sumur gali dengan menggunakan pengolahan air bersih pada berbagai kombinasi jarak jatuh pada aerasi bertingkat dan diameter pasir pada saringan pasir (p = 0,011). b.Kombinasi pengolahan air yang paling berbeda secara signifikan
dalam menurunkan kadar besi (Fe) pada air sumur gali adalah kombinasi aerasi bertingkat (dengan jarak jatuh 35 cm) dan
diameter pasir (0,5 mm) dimana dapat menurunkan kadar Fe sebesar 3,0045 mg/l, dengan persentase penurunan sebesar 97.81 % (p = 0,000).
c. Ada perbedaan kadar mangan (Mn) air sumur gali dengan
menggunakan pengolahan air bersih pada berbagai kombinasi jarak jatuh pada aerasi bertingkat dan diameter pasir pada saringan pasir (p = 0,002).
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Saringan Pasir, Karbon Aktif, Zeolit, dan
kombinasi aerasi bertingkat (dengan jarak jatuh 35 cm) dan diameter pasir (0,5 mm) dimana dapat menurunkan kadar Mn sebesar 0.5580 mg/l, dengan persentase penurunan sebesar 98.3 % (p = 0,000). Kadar Besi (Fe) dengan Menggunakan Tray aerator dan diffuser
Surabaya a. Variasi yang digunakan pada tray aerator adalah jumlah tingkat, sedangkan untuk diffuser aerator
adalah waktu detensi (td). b. Jumlah tingkat yang
digunakan pada tray aerator adalah 3 tingkat dan 5 tingkat. Jarak pada setiap tingkat adalah 40 cm.
c. Untuk diffuser aerator
waktu detensi yang divariasikan adalah waktu detensi 12 menit dan 18 menit.
d. Parameter-parameter yang diuji pada penelitian ini adalah nilai oksigen terlarut, temperatur air, kadar besi (Fe), dan nilai permanganat value (PV).
Air merupakan kebutuhan pokok bagi manusia dengan segala macam kegiatannya, antara lain digunakan untuk keperluan rumah tangga (misalnya untuk minum, masak, mandi, cuci dan pekerjaan lainnya), keperluan umum (misalnya untuk kebersihan jalan dan pasar pengangkut, pengangkut air limbah, hiasan kota, tempat rekreasi dan lain-laingnya), keperluan industri (misalnya untuk pabrik dan pembangkit tenaga listrik), keperluan perdagangan (misalnya untuk hotel, restoran, dll), keperluan pertanian dan peternakan, serta keperluan pelayaran dan lain sebagainya (Asmadi, dkk. 2011).
Air di dalam tubuh manusia, berkisar antara 50-70% dari seluruh berat badan. Air terdapat di seluruh badan, di tulang terdapat air sebanyak 22% berat tulang, di darah dan ginjal sebanyak 83%. Pentingnya air bagi kesehatan dapat dilihat dari jumlah air yang ada di dalam organ tubuh, seperti 80% dari darah terdiri atas air, 22% dari tulang, 75% dari saraf, 80% dari ginjal, 70% dari hati, dan 75% dari otot adalah air. Kehilangan air untuk 15% dari berat badan dapat mengakibatkan kematian. Karenanya orang dewasa perlu minum minimum 1,5-2 liter air sehari. Kekurangan air ini menyebabkan kentalnya urin, sehingga terjadi krisialisasi yang kemudian mengendap sebagai batu, baik di dalam ginjal maupun di dalam kadung kemih di daerah tropis yang panas seperti Indonesia (Soemirat, 2014).
2.3 Sumber Air Minum
Mengingat pentingnya peran air, sangat diperlukan adanya sumber air yang dapat menyediakan air yang baik dari segi kuantitas dan kualitasnya. Di Indonesia, umumnya sumber air minum berasal dari air permukaan (surface water), air tanah (ground water), dan air hujan. Termasuk air permukaan adalah air sungai dan air danau, sedangkan air tanah dapat berupa air sumur dangkal, air sumur dalam maupun mata air (Mulia, 2005). 2.3.1 Air Laut
Mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCI. Kadar garam NaCI dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini; maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum (Asmadi, dkk. 2011).
2.3.2 Air Atmosfer (Air Hujan)
menguapkan air permukaan tanpa membawa kotoran yang terdapat di dalam air. Setelah proses penguapan, air mengalami proses kondensasi dimana air yang menguap tersebut berubah menjadi air hingga terbentuklah awan. Lama-kelamaan, awan tersebut menjadi jenuh dan turunlah titik-titik air hujan (Kumalasari dan Satoto, 2011).
Dalam keadaan murni, sangat bersih, karena dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran-kotoran industri/debu dan lain sebagainya. Maka untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum hendaknya tidak pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran (Sutrisno dan suciastuti, 1996). Selain itu air hujan mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi (karatan). Juga air hujan ini mempunyai sifat lunak, sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun (Asmadi, dkk. 2011).
2.3.3 Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri kota dan sebagainya. Air permukaan ada 2 macam yaitu air sungai dan air rawa/danau (Sutrisno dan Suciastuti, 1996).
Menurut Asmadi dkk (2011). Karakteristik air baku permukaan yang ada di Indonesia secara umum dapat digolongkan menjadi:
1. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan yang tinggi. 2. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan yang rendah.
3. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan yang sifatnya temporer. 4. Air permukaan dengan kandungan warna yang sedang sampai tinggi. 5. Air permukaan dengan kesadahan yang tinggi.
6. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan sangat rendah.
menyebabkan kebanjiran. Namun pada musim kemarau sungai-sungai yang sumber airnya berasal dari air hujan banyak yang kering (Kumalasari dan Satoto, 2011).
2.3.4 Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah di dalam zona jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer. Air tanah (groundwater) merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah. Daerah di bawah tanah yang terisi air disebut daerah (saturation). Pada daerah saturasi, setiap pori tanah dan batuan terisi oleh air, yang merupakan air tanah (groundwater). Batas atas daerah saturasi disebut water table, yang merupakan peralihan antara daerah saturasi yang banyak mengandung air dan daerah belum saturasi/jenuh (unsaturated/vadose zone) yang masih mampu menyerap air. Jadi, daerah saturasi di bawah daerah unsaturated. Kemampuan tanah dan batuan dalam menahan air tergantung pada sifat porositas dan permeabilitas tanah (Effendi, 2003). Adapun karakteristik sifat tanah ditunjukkan pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Karakteristik Fisika dan Kimia Tanah dengan Tekstur yang Berbeda
Tesktur Tanah
Kapasitas
Penahanan
Nutrien
Infiltrasi Air Kapasitas
Penahanan Air Aerasi
Tanah liat/pekat
(clay) baik jelek baik jelek
Lumpur (silt) sedang sedang sedang sedang
Pasir (sand) jelek baik jelek baik
Tanah
liat/gemuk
(loam)
sedang sedang sedang sedang
Sumber: Modifikasi Miller (1992) dalam buku Effendi (2003)
kualitas cukup baik, segi kuantitas kurang cukup dan tergantung pada musim. Air tanah dalam, terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam tidak semudah air tanah dangkal karena harus digunakan dan memasukkan pipa kedalamanya sehingga dalam suatu kedalaman biasanya antara 100-300 m (Asmadi dkk, 2011).
Air tanah biasanya memiliki kandungan besi relatif tinggi. Jika air tanah mengalami kontak dengan udara dan mengalami oksigenasi, ion ferri pada ferri hidroksida [Fe(OH)3] yang banyak terdapat dalam air tanah akan teroksidasi menjadi ion ferro, dan segera mengalami presipitasi (pengendapan) serta membentuk warna kemerahan pada air. Oleh karena itu, sebelum digunakan untuk berbagai peruntukan, sebaiknya air tanah yang baru disedot didiamkan terlebih dahulu selama beberapa saat untuk mengendapkan besi. Selain itu, perlakuan ini juga bertujuan untuk menurunkan kadar karbon dioksida dan menaikkan kadar oksigen terlarut (Effendi, 2003).
Asmadi, dkk (2011) menyebutkan bahwa karakteristik air tanah yaitu kualitas air tergantung pada lapisan tanah yang dilaluinya; umumnya jernih dan tidak mengandung padatan tersuspensi atau tumbuhan-tumbuhan mati, karena air tanah melalui proses penyaringan alami; kualitas air tanah dangkal rata-rata kurang baik dan kadang-kadang terkontaminasi air permukaan yang berada disekitarnya. Umumnya kandungan besi dan mangan tinggi; pada air tanah dalam mengandung mineral dalam jumlah yang sangat tinggi dan tergantung pada daerah tanah resapannya; semakin dalam air tanah semakin rendah kandungan oksigen terlarutnya.
2.3.5 Mata Air
Pada dasarnya mata air adalah air hujan yang meresap ke dalam tanah melalui proses filtrasi dan adsorpsi oleh batuan dan mineral di dalam tanah. Air mata air yang baik berasal dari pegunungan vulkanik karena mineral-mineral yang tergantung di dalamnya dapat mengadsorpsi kandungan logam dalam air dan bakteri. Selain itu, kandungan mineralnya baik untuk kesehatan tubuh dan mengandung kadar oksigen yang tinggi. Oleh karena itu, air dari mata air terasa lebih segar dikonsumsi dari pada air yang berasal dari sumber lainnya (Kumalasari dan Satoto, 2011).
Rembesan, di mana air ke luar dari lereng-lereng.
Umbul, di mana air ke luar ke permukaan pada suatu dataran.
2.4 Kebutuhan Air Bersih
Air adalah elemen yang sangat penting dalam kehidupan manusia, karena banyak manfaat yang diberikan air untuk makhluk hidup. Untuk itu, kehidupan manusia tidak dapat dipisahkan dari air (Kumalasari dan Satoto, 2011).
2.4.1 Ditinjau dari Segi Kuantitas
Kebutuhan dasar air bersih adalah jumlah air bersih minimal yang perlu disediakan agar manusia dapat hidup secara layak yaitu dapat memperoleh air yang diperlukan untuk melakukan aktivitas dasar sehari-hari. Ditinjau dari kuantitasnya, kebutuhan air rumah tangga adalah (Asmadi dkk, 2011):
Kebutuhan air untuk minum dan mengolah makanan 5 liter/orang per hari
Kebutuhan air untuk hygiene yaitu mandi dan membersihkan dirinya 25-30 liter/orang per hari
Kebutuhan air untuk mencuci pakaian dan peralatan 25-30 liter/orang per hari
Kebutuhan air untuk menunjang pengoperasian dan pemeliharaan fasilitas sanitasi atau pembuangan kotoran 4-6 liter/orang per hari, sehingga total pemakaian perorang adalah 60-70 liter/hari di kota
2.4.2 Ditinjau dari Segi Kualitas Air
Agar air minum tidak menyebabkan gangguan kesehatan, maka air tersebut haruslah memenuhi persyaratan-persyaratan kesehatan. Di Indonesia, standar air minum yang berlaku dapat dilihat pada Peraturan Menteri Kesehatan RI. No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum yang meninjau dari parameter wajib yaitu parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan dan parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan dan parameter tambahan.
2.5 Besi (Fe) dan Mangan (Mn)
lambat dan membentuk endapan atau gumpalan koloid dari oksidasi besi atau oksidasi mangan yang tidak diharapkan. Endapan koloid ini akan menempel atau tertinggal dalam sistem perpipaan, menyebabkan noda pada cucian pakaian, serta dapat menyebabkan masalah pada sistem pipa distribusi disebabkan karena dapat menyokong tumbuhnya mikroorganisme seperti crenothrix dan clonotrix yang dapat menyumbat perpipaan serta dapat menimbulkan warna serta bau yang tidak enak. Pada konsentrasi rendah kadar besi dan mangan dapat menimbulkan rasa atau bau logam pada air minum, oleh karena itu untuk air minum kadar besi dan mangan yang diperbolehkan dalam Permenkes nomor 492 tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum yakni masing-masing 0,3 mg/l dan 0,4 mg/l (Asmadi, dkk. 2011).
2.5.1 Besi (Fe)
Air tanah dalam biasanya memiliki karbondioksida dengan jumlah yang relatif banyak, dicirikan dengan rendahnya pH, dan biasanya disertai dengan kadar oksigen terlarut yang rendah atau bahkan terbentuk suasana anaerob. Pada kondisi ini, sejumlah ferri karbonat akan larut sehingga terjadi peningkatan kadar besi fero (Fe2+) di perairan. Pelarutan ferri karbonat ditunjukkan dalam persamaan reaksi:
FeCO3 + CO2 + H2O Fe2+ + 2 HCO3-
Reaksi diatas juga terjadi pada perairan anaerob. Dengan kata lain, besi (Fe2+) hanya ditemukan pada perairan yang bersifat anaerob, akibat proses dekomposisi bahan organik yang berlebihan. Jadi, di perairan, kadar besi (Fe2+) yang tinggi berkorelasi dengan kadar bahan organik yang tinggi; atau kadar besi yang tinggi terdapat pada air yang berasal dari air tanah dalam yang bersuasana anaerob atau dari lapisan dasar perairan yang sudah tidak mengandung oksigen (Effendi, 2003).
garam ferri (Fe3+) atau garam ferro (Fe2+), tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 mm) atau lebih besar seperti Fe(OH)3, serta tergabung dengan zat organik atau zat padat yang anorganik (seperti tanah liat dan partikel halus terdispersi). Senyawa ferro dalam air yang sering dijumpai adalah FeO, FeSO4, FeSO4.7H2O, FeCO3, Fe(OH)2, FeCl2 sedangkan senyawa ferri yang sering dijumpai yaitu FePO4, Fe2O3, FeCl3, Fe(OH)3 (Rumiati, 2015).
Besi di dalam air minum dalam kadar yang besar dapat menyebabkan air bewarna coklat kemerahan yang tidak diharapkan. Oleh karena itu didalam proses pengolahan air minum, garam besi valensi dua (ferro) yang larut di dalam air perlu dirubah menjadi garam besi valensi tiga (ferri) yang tidak larut di dalam air sehingga mudah dipisahkan. Untuk itu perlu proses oksidasi dengan cara oksidator dengan cara aerasi atau dengan zat oksidator. Untuk air permukaan biasanya kandungan zat besi relatif rendah yakni jarang melebihi 1 mg/l, tetapi untuk air tanah kandungan zat besinya sangat bervariasi dari konsentrasi yang rendah sampai konsentrasi yang tinggi (1-10 mg/l) (Asmadi, dkk. 2011).
Besi atau ferrum (Fe) adalah metal berwarna putih keperakan. Liat dan dapat dibentuk. Di alam didapat sebagai hematite. Di dalam air minum Fe menimbulkan rasa, warna (kuning), pengendapan pada dinding pipa, pertumbuhan bakteri besi dan kekeruhan. Besi dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan hemoglobin. Banyaknya Fe dalam tubuh dikendalikan pada fase absorpsi. Tubuh manusia tidak dapat mengekskresikan Fe, karenanya mereka yang sering mendapat transfusi darah, wama kulitnya menjadi hitam karena akumulasi Fe. Sekalipun Fe itu diperlukan oleh tubuh, tetapi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kematian seringkali disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini (Soemirat, 2014).
2.5.2 Mangan (Mn)
Mn(OH)2 mempunyai valensi dua, zat tersebut relatif sulit larut di dalam air, tetapi senyawa Mn seperti garam MnCI2, MnSO2, Mn(NO3)2 mempunyai kelarutan yang besar di dalam air (Asmadi, dkk. 2011).
Mangan (Mn) adalah metal kelabu kemerah-merahan. Keracunan seringkali bersifat kronis sebagai akibat inhalasi debu dan uap logam. Gejala yang timbul berupa gejala susunan saraf: insomnia, kemudian lemah pada kaki dan otot muka sehingga ekspresi muka menjadi beku dan muka tampak seperti topeng (mask). Bila pemaparan berlanjut maka bicaranya lambat dan monoton, terjadi hiper-refleksi, klonus pada patella dan tumit berjalan seperti penderita parkinionism, multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis, dan degene rasi lentik yang progesif. Keracunan Mn ini adalah salah satu contoh, di mana kasus keracunan tidak menimbulkan gejala muntah berak, sebagaimana orang awam selalu memperkirakannya. Di dalam penyediaan air, seperti halnya dengan Fe juga menimbulkan masalah warna, hanya warnanya ungu/hitam. Baju, lantai kamar mandi berwarna karenanya (Soemirat, 2014).
Keberadaan kandungan mangan di bumi sekitar 1060 ppm, di tanah sekitar 61 – 1010 ppm, di sungai sekitar 7 mg/l, di laut sekitar 10 ppm, dan air tanah sekitar < 0,1 mg/l. Unsur mangan pada air permukaan berupa ion bervalensi empat dalam bentuk organik kompleks. Mangan banyak terdapat dalam pyrolusite (MnO2), braunite, (Mn2+Mn3+)(SiO2), psilomelane (BaH2O)2Mn5O10 dan rhodochrosite (MnCO3) (Said, 2008 dan Waton et al, 2005 dalam Rumiati, 2015).
Meskipun tidak bersifat toksik, mangan dapat mengendalikan kadar unsur toksik di perairan, misalnya logam berat. Jika dibiarkan di udara terbuka dan mendapat cukup oksigen, air dengan kadar mangan (Mn2+) tinggi (lebih dari 0,01 mg/liter) akan membentuk koloid karena terjadinya proses oksidasi Mn2+ menjadi Mn4+. Koloid ini mengalami persipitasi membentuk warna cokelat gelap sehigga air menjadi keruh (Effendi, 2003).
2.6 Pengolahan Besi (Fe) dan Mangan (Mn)
kandungan mangan melebihi 0,05 mg/l maka perlu pemilihan cara pengolahan yang paling sesuai. Pilihan pengolahan tersebut antara lain(Asmadi, dkk. 2011):
2.6.1 Proses Aerasi-Filtrasi
Proses aerasi-filtrasi biasanya terdiri dari aerator, bak pengendap serta filter penyaring. Aerator adalah alat untuk atau mengontakkan oksigen dari udara dengan air agar zat besi atau mangan yang ada di dalam air baku bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa ferri (Fe valensi 3) serta mangan oksida yang relatif tidak larut di dalam air. Kecepatan oksidasi besi atau mangan dipengaruhi oleh pH air. Umumnya makin tinggi pH air kecepatan reaksi oksidasinya makin cepat. Kadang-kadang perlu waktu tinggal sampai beberapa jam setelah proses aerasi agar reaksi berjalan tergantung dari karakteristik air bakunya. Jika konsentrasi zat besi atau mangan di dalam air baku cukup tinggi maka perlu bak pengendap yang dilengkapi dengan pengumpul lumpur (sludge collection). Untuk unit fitrasi lebih disarankan menggunakan filter bertekanan dengan dua media yakni pasir silika dan anthrasite. Kelemahan yang utama dari proses aerasi-filtrasi ini adalah besarnya biaya awal untuk unit peralatan. Di samping itu jika konsentrasi mangan lebih besar 1 mg/l maka reaksi oksidasi cukup lama sehingga perlu waktu tinggal yang lebih lama atau kadang memerlukan tambahan bahan kimia untuk mempercepat proses oksidasi mangan tersebut sampai tingkat konsentrasi yang diharapkan.
Contoh aerasi yang sering digunakan ialah: a. Aerator Baki (Tray Aerator)
b. Cascade Aerator
Pada dasarnya aerator ini terdiri atas 4 sampai 6 tingkat, dengan ketinggian tiap tingkat ±30 cm dengan kecepatan 0,01 m3/detik per m2. Dibandingkan dengan jenis tray, aerator jenis cascade ini tempat yang dibutuhkan lebih besar namun total kehilangan tekanan lebih rendah dan keuntungan lain tidak memerlukan pemeliharaan.
c. Submerged Cascade Aerator
Submerged Cascade Aerator atau aerasi tangga meluncur, penangkapan udara terjadi pada saat air terjun dari lempengan-lempengan trap yang membawa masuk ke dalam air yang dikumpulkan ke lempengan di bawahnya. Total ketinggian jatuh ±1,5 m yang dibagi dalam 3-5 step. Kapasitas peralatan ini antara 0,005 sampai 0,5 m3/detik per m2.
d. Spray Aerator
Terdiri atas nozzel penyemprotan statis, dihubungkan dengan kisi lempengan yang mana air disemprotkan ke udara di sekeliling pada kecepatan 5-7 m/detik. Aliran pada spray aerator dari arah bawah melalui pipa yang panjangnya ±25 cm dan diameter 15-30 mm. Piringan melingkar ditempatkan beberapa centimeter di setiap ujung pipa, sehingga dapat terbentuk selaput air tipis melingkar yang selanjutnya menyebar menjadi percikan air yang halus.
e. Aerator Dengan Difuser Gelembung (Bubble Aerator)
Jumlah udara yang dibutuhkan untuk bubble aerator tidak banyak, yaitu sekitar 0,3-0,5 m3. Udara per m3 air dan volume ini dengan sangat mudah untuk ditingkatkan. Udara dialirkan melalui perpipaan yang diletakkan pada dasar bak.
2.6.2 Proses Khlorinasi-Filtrasi
2.6.3 Proses Kalium Permanganat-Filtrasi dengan Manganese Greensand (Mangan Zeolit)
Untuk menghilangkan besi dan mangan dalam air, dapat pula dilakukan dengan mengoksidasinya dengan memakai oksidator kalium permanganat dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
3 Fe2++KmnO4+7H2O 3Fe(OH)3+MnO2+K++5H+ 3Mn++2KmnO4+2H2O 5MnO2+2K++4H+
Secara stoikiometri, untuk mengoksidasi 1 mg/ l besi diperlukan 0,94 mg/ l kalium permanganat dan untuk 1 mg/l mangan diperlukan 1,92 mg/ I kalium permanganat. Dalam prakteknya, kebutuhan kalium permanganat ternyata lebih sedikit dari kebutuhan yang dihitung berdasarkan stoikiometri. Hal ini disebabkan karena terbentuknya mangan dioksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator. 2.6.4 Proses Koagulasi dengan Penambahan Bahan Koagulan
Untuk menghilangkan zat besi dan mangan, perlu dilakukan koagulasi dengan membubuhkan bahan koagulan, misalnya aluminium sulfat, Al2(SO4).nH2O dalam air yang mengandung koloid. Dengan pembubuhan koagulan tersebut, koloid dalam air menjadi bergabung dan membentuk gumpalan (flock) kemudian mengendap. Setelah koloid senyawa besi dan mangan mengendap, kemudian air disaring dengan saringan pasir cepat atau saringan pasir lambat.
2.6.5 Proses Koagulasi dengan Cara Elektorlitik
2.6.6 Penghilangan Fe dan Mn dengan Cara pertukaran Ion
Penghilangan besi dan mangan dengan cara pertukaran ion yaitu dengan cara mengalirkan air baku yang mengandung Fe dan/atau Mn melalui suatu media penukaran ion. Sehingga Fe dan Mn akan bereaksi dengan media penukaran ionnya. Sebagai media penukaran ion yang sering dipakai zeolit alami yang merupakan senyawa hydrous silikat aluminium dengan kalsium dan natrium (Na). Disamping bahan penukar ion alami ada juga penukar ion tiruan (resin sintetis) yang mempunyai sifat-sifat yang lebih khusus.
2.6.7 Dengan siklus untuk Na
Penghilangan Fe dan Mn dapat menggunakan zeolit dengan reaksi sebagai berikut: Na2Z + Fe(HCO3)2 FeZ + 2Na(HCO3)
Na2Z + Mn(HCO3)2 MnZ + 2Na(HCO3) Dan dapat juga dengan menggunakan resin sintesis dengan reaksi:
R-Na2 + Fe(HCO3)2 R-Fe + 2 Na(HCO3) R-Na2 + Mn(HCO3)2 R-Mn + 2 Na(HCO3) 2.6.8 Dengan siklus Hidrogen (H)
Dapat dengan media penukar ion zeolit dan/atau dengan media penukar ion resin. Proses penghilangan besi dan mangan dengan pertukaran ion sangat mudah operasinya, tetapi jika air bakunya mempunyai kekeruhan, kandungan zat organik serta kadar Fe3+ dan Mn2+ penukar ionnya oleh kotoran tersebut sehingga daya penukar ionnya menjadi cepat jenuh. Hal ini mengakibatkan regenerasi harus lebih sering dilakukan.
2.6.9 Penghilangan Besi dan Mangan dengan Filtrasi Kontak Ada dua cara yang banyak dipakai yaitu:
1. Filtrasi dengan media filter yang mengandung MnO2
2. Dengan Mangan Zeolit
Air baku yamg mengandung besi dan mangan dialirkan melalui suatu filter bed yang media filternya terdiri dari mangan-zeolit (K2Z.MnO.Mn2O7). Mangan Zeolit berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan besi dan mangan yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan mangandioksida yang tak larut dalam air.
2.6.10 Proses Soda Lime
Proses ini adalah merupakan gabungan antara proses pemberian zat alkali untuk menaikkan pH dengan proses aerasi. Dengan menaikkan pH air baku sampai harga tertentu maka reaksi oksidasi besi dan mangan dengan cara aerasi dapat berjalan lebih cepat, zat alkali yang sering dipakai yaitu kapur (CaO) atau larutan kapur [Ca(OH)2], dan soda api [Na(OH)] atau campuran antara keduanya. Cara penambahan zat alkali yakni sebelum proses aerasi. Untuk oksidasi besi, sangat efektif pada pH 8-9, sedang untuk oksidasi mangan baru efektif pada pH 10, oleh karena pH air baku menjadi tinggi maka setelah Fe dan Mn dipisahkan, air olahan harus dinetralkan kembali.
2.6.11 Penghilang Besi dan Mangan dengan Bakteri Besi
Pada saringan pasir lambat, pada saat operasi dengan kecepatan 10-30 meter/ hari, setelah operasi berjalan 7-10 hari, maka pada permukaan atau dalam media filternya akan tumbuh dan berkembang biak bakteri besi yang dapat mengoksidasi besi atau mangan yang ada di dalam air. Bakteri besi mendapatkan energi aktivasi yang dihasilkan oleh reaksi oksida besi ataupun oksida mangan, untuk proses perkembangbiakannya. Dengan bertambahnya jumlah sel bakteri besi tersebut, maka kemampuan mengoksidasinyapun menjadi bertambah pula. Sedangkan besi yang telah teroksidasi akan tersaring/tertinggal dalam filter. Yang termasuk dalam kelompok bakteri besi yang banyak dijumpai yaitu: crenothrix yang dapat menghilangkan besi maupun mangan.
2.6.12 Penghilang Besi dan Mangan Dengan Filtrasi Dua Tahap
menghemat biaya operasi untuk koagulasi dan pengendapan tetapi beban saringan pertama akan cukup besar.
2.6.13 Cara Lain
Khususnya untuk menghilangkan besi yang ada dalam air ada cara lain yang dapat digunakan yaitu dengan oksidasi kontak (Contact oxydation). Air baku dialirkan melalui saringan pasir atau media lainnya yang permukaannya terlapisi oleh zat oksiferrihidroksida (FeOOH). Pada saat melalui media tersebut Fe2+ dengan waktu yang sangat singkat akan teroksidasi menjadi atau Fe3+ dengan zat oksigen yang terlarut (Dissolved Oxygen) sebagai oksidator.
2.7 Perhitungan Transfer Oksigen
Kelarutan oksigen dari udara ke dalam air air pada tekanan udara normal mengikuti Persamaan 2.1.
Cs = 475
(33,3 + T)
Cs = kejenuhan dengan oksigen (mg/Liter) T = Suhu air (°C)
Nilai Kla merupaka nilai koefisien transfer total. Perhitungan untuk mendapatkan nilai Kla terdapat pada Persamaan 2.2.
(KLa)T = ln(Cs−C1)−ln (Cs−C2)
t2−t1 x1,024
T−20
(Kla)T = koreksi oksigen transfer pada suhu yang diinginkan (jam-1) Cs = kejenuhan dengan oksigen (mg/Liter)
C1 = konsentrasi oksigen awal (mg/Liter) C2 = konsentrasi oksigen akhir (mg/Liter) t1 = waktu awal aerasi (jam)
t2 = waktu akhir aerasi (jam)
Waktu kontak aerasi diperlukan untuk mengetahui lamanya kontak air dengan udara bebas. Semakin lama waktu kontak aerasi, semakin lama proses oksidasi berlangsung. Persamaan 2.3 menunjukkan formulasi waktu kontak aerasi.
(2.1)
t =�2H/g
Dimana,
T = Waktu kontak H = Jarak jatuh air
G = gaya gravitasi (9,81 m/det2)
Jumlah oksigen yang ditransfer dari udara ke dalam air melalui proses aerasi dinyatakan pada Persamaan 2.4 berikut:
C = Cs−{(Cs−Co) x e−KLaxt}
Kla = koreksi oksigen transfer pada suhu yang diinginkan (detik-1) C = transfer oksigen (mg/Liter)
Cs = kejenuhan dengan oksigen (mg/Liter) Co = konsentrasi oksigen awal (mg/Liter) t = waktu kontak aerasi (detik)
T = Suhu air (°C) 2.8 Pasir
Dalam geologi, pasir adalah batuan sedimen sisa hasil rombakan batuan padat. Menurut Skala Wentworth, butir pasir berukuran 1-2 milimeter disebut pasir kasar, dan yang berukuran (1/16)-(1/8) milimeter disebut pasir sangat halus. Dalam penggolongan tanah, pasir adalah nama untuk material yang butirannnya 2-6 milimeter. Pasir dihasilkan dari pengikisan endapan-endapan yang timbul akibat erosi aliran air, gelombang, dan angin. Seperti juga batu pasir, pasir sebagian besar tersusun atas kuarsa dan feldpas. Pasir kuarsa (quartz sands) merupakan pelapukan dari batuan beku asam yang mengandung mineral utama natrium silika. Hasil pelapukan ini kemudian mengalami proses sedimentasi, terbawa air atau angin kemudian diendapkan di tepi-tepi sungai, danau atau pantai. Kualitas pasir kuarsa di Indonesia cukup bervariasi, tergantung pada proses genesa dan pengaruh mineral pengotor yang ikut terbentuk saat proses sedimentasi. Material pengotor ini bersifat sebagai pemberi warna pada pasir kuarsa, dan dari warna tersebut presentase derajat kemurnian dapat diperkirakan (Sinamo, 2016).
(2.3)
Pasir kuarsa adalah jenis penyaringan yang digunakan sebagai saringan air. Faktor-faktor yang mempengaruhi saringan antara lain jenis pasir, diameter pasir, ketebalan pasir, lama penahanan media, penambahan oksidator KMnO4 (Kusnoputranto, 1994). Pasir kuarsa dalam saringan pasir berfungsi sebagai adsorben dan oksidator zat-zat pencemar dalam fluida. Pasir kuarsa mengandung natrium karbonat yang dapat menciptakan reaksi oksidasi yang mengubah ion logam dalam fluida menjadi presiparat (endapan). Endapan itu akan tertahan pada media-media dalam saringan (Sinamo, 2016).
2.9 Karbon Aktif
Karbon aktif (arang aktif) merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras, batubara dan sebagainya (Alamsyah, 2007).
Dalam pembuatan karbon aktif perlu dilakukan proses aktivasi. Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan di samping bahan baku yang digunakan. Aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi (Kusnaedi, 2004).
1. Sifat Serapan
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.
2. Temperatur
Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada saat berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas termal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah.
3. pH (Derajat Keasaman).
Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.
4. Waktu Kontak
Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu kontak semakin lama dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu lama yang lebih lama (Sembiring, 2003).
2.10 Zeolit
Zeolit termasuk dalam kelompok mineral yang terjadi dari perubahan batuan gunung api termasuk batuan gunung api berbulir halus yang berkomposisi riolitik atau banyak mengandung massa gelas. Sifat-sifat fisik dari mineral ini adalah berbentuk kristal yang indah dan menarik, namun agak lunak dengan warna yang bermacam-macam yaitu warna hijau, kebiru-biruan, putih dan coklat. Zeolit dapat berasal dari alam yaitu dari batuan gunung api dan dapat berupa zeolit buatan yang terbuat dari gel almunium, natrium aluminat, natrium hidroksida. Zeolit ini dapat digunakan sebagai bahan penjernih kelapa sawit, penyerap warna, penyerap amoniak, dan lain-lain (Perdana, 2012).
Zeolit memiliki sifat – sifat kimia sebagai berikut : 1. Zeolit sebagai penukar ion
Sifat penukar ion pada zeolit berhubungan dengan ion-ion yang berada pada rongga-rongga. Ion – ion rongga atau kerangka elektrolit berguna untuk menjaga kenetralan zeolit. Ion – ion ini dapat bergerak bebas sehingga pertukaran ion yang terjadi tergantung dari ukuran dan muatan maupun jenis zeolitnya. Sifat sebagai penukar ion pada zeolit tergantung dari sifat kation , suhu dan anion. Penukaran kation dapat menyebabkan perubahan beberapa sifat zeolit seperti stabilitas terhadap panas , sifat adsorbsi dan aktivitas katalisis (Narita, 2012).
2. Zeolit sebagai katalis
Zeolit sebagai katalis hanya mempengaruhi laju reaksi tanpa mempengaruhi kesetimbangan reaksi karena mampu menaikkan perbedaan lintasan molekular dari reaksi. Katalis berpori dengan pori – pori sangat kecil akan memuat molekul kecil tetapi mencegah molekul besar masuk. Selektivitas molekuler seperti ini disebut molecular sieves yang terdapat dalam substansi zeolit alam (Ginting, 2007).
3. Zeolit sebagai bahan penyerap
4. Zeolit sebagai penyaring molekul
Zeolit dapat menyaring molekul karena adanya rongga zeolit yang berukuran molekul. Molekul dapat tersaring karena adanya perbedaan ukuran, bentuk , dan polaritas molekul yang dapat tersaring dan ada molekul yang tidak dapat tersaring bergantung dari besarnya ukuran molekul. Karenanya zeolit dapat digunakan sebagai penyaring molekul yang selektif (Narita, 2012).
2.11 Metode Pemeriksaan Sampel
Sampel diperiksa di Balai Laboratorium Kesehatan Lingkungan Medan dan Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit Medan dengan SNI 6989.4:2009 untuk besi (Fe) dan SNI 6989.5:2009 untuk mangan (Mn).
2.11.1 Uji Besi (Fe) 1. Prinsip
Analit logam besi dalam nyala udara asetilen diubah menjadi bentuk atomnya, merryerap energi radiasi elektromagnetik yang berasal dari lampu katoda dan besarnya serapan berbanding lurus dengan kadar analit.
2. Bahan
a. air bebas mineral;
b. asam nitrat (HNO3) pekat p.a; c. larutan standar logam besi (Fe);
d. gas asetilen (C2H2) HP dengan tekanan minimum 100 psi; e. larutan pengencer HNO3 0,05 M;
Larutkan 3,5 ml HNO3 pekat ke dalam 1000 ml air bebas mineral dalam gelas piala 1000 ml, lalu tambahkan air bebas mineral hingga 1000 ml dan homogenkan.
f. larutan pencuci HNO3 5% (v/v).
Tambahkan 50 ml asam nitrat pekat ke dalam 800 ml air bebas mineral dalam gelas piala 1000 ml, lalu tambahkan air bebas mineral hingga 1000 ml dan homogenkan g. Larutan kalsium
Larutkan 630 mg kalsium karbonat (CaCO3) dalam 50 ml HCI (1+5). Bila perlu larutan dididihkan untuk menyempurnakan larutan. Dinginkan dan encerkan dengan air bebas mineral hingga 1 liter.
3. Peralatan
a. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)-nyala
b. lampu katoda berongga (Hollow Cathode Lamp, HCL) besi; c. gelas piala 100 ml dan 250 ml;
d. pipet volumetrik 10,0 ml dan 50,0 ml; e. labu ukur 50,0 ml, 100,0 dan 1000,0 ml; f. erlenmeyer 100 mL;
g. corong gelas; h. kaca arioji; i. pemanas listrik;
j. seperangkat alat saring vakum;
k. saringan membran dengan ukuran pori 0,45 µm l. timbangan analitik dengan ketelitian 0,0001 g; dan m.labu semprot.
4. Prosedur
a. Siapkan contoh uji yang telah disaring dengan saringan membran berpoi 0,45 µm dan diawetkan. Contoh uji siap diukur.
b. Siapkan contoh uji untuk pengujian besi total, dengan tahapan sebagai berikut: homogenkan contoh uji, pipet 50,0 ml contoh uji ke dalam gelas piala 100 ml atau erlenmeyer 100 ml;
c. tambahkan 5 ml HNO3 pekat, bila menggunakan gelas piala, tutup dengan kaca arloji dan bila dengan erlenmeyer gunakan corong sebagai penutup;
d. panaskan perlahan-lahan sampai sisa volumenya 15 ml-20 ml;
e. jika destruksi belum sempurna (tidak jernih), maka tambahkan lagi 5 ml. HNO3 pekat, kemudian tutup gelas piala dengan kaca arloji atau tutup erlenmeyer dengan corong dan panaskan lagi (tidak mendidih). Lakukan proses ini secara berulang sampai semua logam larut, yang terlihat dan warna endapan dalam contoh uji menjadi agak putih atau contoh uji menjadi jernih;
f. bilas kaca arloji dan masukkan air bilasannya ke dalam gelas piala;
g. pindahkan contoh uji masing-masing ke dalam labu ukur 50,0 ml (saring bila perlu) dan tambahkan air bebas mineral sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan;
i. aspirasikan contoh uji ke dalam SSA-nyala lalu ukur serapannya pada panjang gelombang 248,3 nm. Bila diperlukan, lakukan pengenceran;
j. catat hasil pengukuran.
5. Perhitungan kadar logam besi (Fe)
Fe (mg/l) = C x fp Keterangan:
C adalah kadar yang didapat hasil pengukuran (mg/l) Fp adalah faktor pengenceran.
2.11.2 Uji Mangan (Mn) 1. Prinsip
Analit logam mangan dalam nyala udara-asetilen diubah menjadi bentuk atomnya, menyerap dalam radiasi elektromagnetik yang berasal dari lampu katoda dan besarnya serapan berbanding lurus dengan kadar analit.
2. Bahan
a. air bebas mineral;
b. asam nitrat (HNO3) pekat p.a;
c. logam mangan (Mn) dengan kemurnian minimum 99,0%; d. gas asetilen (C2H2) HP dengan tekanan minimum 100 psi e. larutan pengencer HNO3 0,05 M;
larutkan 3,5 ml HNO3 pekat ke dalam 1000 ml air bebas mineral dalam gelas piala. f. larutan pencuci HNO3 5% (v/v);
Tambahkan 50 ml asam nitrat pekat ke dalam 800 ml air bebas mineral dalam gelas piala 1000 mL, lalu tambahkan air bebas mineral hingga 1000 ml dan homogenkan. g. larutan kalsium
Larutkan 630 mg kalsium karbonat (CaCO3) dalam 50 ml HCI (1+5). Bila perlu larutan dididihkan untuk menyempurnakan larutan. Dinginkan dan encerkan dengan air bebas mineral hingga 1 liter
h. udara tekan 3. Peralatan
a. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) –nyala;
b. lampu katoda berongga (Hollow Cathode Lamp, HCL) mangan; c. gelas piala 100 ml dan 250 ml;
d. pipet volumetrik 10,0 ml dan 50,0 ml; e. labu ukur 50,0 mL, 100,0 dan 1000,0 ml; f. erlenmeyer 100 ml;
g. corong gelas; h. kaca arloji i. pemanas listrik
j. seperangkat alat saring vakum;
k. saringan membran dengan ukuran pori 0,45 µm; l. timbangan analitik dengan ketelitian 0,0001 g; m.labu semprot.
4. Prosedur
a. homogenkan contoh uji, pipet 50,0 ml contoh uji dan masukkan ke dalam gelas piala 100 ml atau erlenmeyer 100 ml;
b. tambahkan 5 ml HNO3, pekat, bila menggunakan gelas piala, tutup dengan kaca arloji dan bila dengan erlenmeyer gunakan corong sebagai penutup;
c. panaskan perlahan-lahan sampai sisa volumenya 15 ml dan 20 ml;.
d. jika destruksi belum sempurna (tidak jemih) maka tambahkan lagi 5 ml HNO3 pekat, kemudian tutup gelas piala dengan kaca arloji atau tutup erlenmeyer dengan corong dan panaskan lagi (tidak mendidih). Lakukan proses ini secara berulang sampai semua logam larut, yang terlihat dari wama endapan dalam contoh uji menjadi agak putih atau contoh uji menjadi jernih;
e. bilas kaca arloji dan masukkan air bilasannya ke dalam gelas piala;
f. pindahkan contoh uji ke dalam labu ukur 50,0 ml (saring bila perlu) dan tambahkan air bebas mineral sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan;
g. contoh uji siap diukur serapannya
h. aspirasikan contoh uji ke dalam SSA-nyala lalu ukur serapannya pada panjang gelombang 279,5 nm. Bila diperlukan, lakukan pengenceran;
5. Perhitungan kadar logam mangan (Mn)
Mn (mg/l) = C x fp Keterangan:
C adalah kadar yang didapat hasil pengukuran (mg/l) Fp adalah faktor pengenceran
2.12 Analisa Statistik Menggunakan SPSS
SPSS merupakan salah satu paket program komputer yang digunakan dalam mengolah data statistik. SPSS merupakan software yang paling populer, dan banyak digunakan sebagai alat bantu dalam berbagai macam riset, sehingga program ini paling banyak digunakan di seluruh dunia. SPSS pertama kali diperkenalkan oleh tiga mahasiswa Stanford University pada 1968. Tahun 1984 SPSS sebagai software muncul dengan nama SPSS/PC+ dengan sistem Dos. Lalu sejak tahun 1992 SPSS mengeluarkan versi Windows. SPSS dengan Windows ini telah mengeluarkan beberapa versi. SPSS sebelumnya dirancang untuk pengolahan data statistik pada ilmu-ilmu sosial, sehingga SPSS merupakan singkatan dari Statistical Package for the Sosial Sciences. Namun, dalam perkembangan selanjutnya pengggunaan SPSS diperluas untuk berbagai jenis user, misalnya untuk proses produksi di Perusahaan, riset ilmu-ilmu sain dan sebagainya. Sehingga SPSS yang sebelumnya singkatan dari Statistical Package for the Sosial Sciences berubah menjadi Statistical Product and Service Solutions (Hartono, 2008).
Ada beberapa macam uji statistik dalam SPSS, diantaranya ialah Uji Kruskal-Wallis, Uji Post hoc, dan Uji Wilcoxon. Uji Kruskal-Wallis merupakan salah satu pengujian dari statistik nonparametrik. Perhitungan dari uji kruskal-wallis dilakukan dengan menggabungkan semua subjek dan diurutkan dari yang paling rendah sampai yang paling tinggi. Jumlah urutan subjek-subjek pada tiap kelompok kemudian dibandingkan. Uji kruskal-wallis pertama kali diperkenalkan oleh William H Kruskal dan W. Allen Wallis pada tahun 1952. Post hoc merupakan uji lanjutan yang dilakukan apabila hasil dari uji sebelumnya menunjukkan ada perbedaan. Post hoc dilakukan untuk mengetahui kelompok mana yang berbeda dan mana yang tidak. Sedangkan Uji Wilcoxon ialah uji statistik yang digunakan untuk melihat perbedaan antara dua kelompok yang berkaitan.
2.13 Kerangka Konsep
Tahap awal dalam penelitian ini dilakukan pemeriksaan kadar Fe dan Mn air tangki air sumur bor I Pesantren Ar-Raudhatul Hasanah. Selanjutnya, air dari sumber tersebut melewati alat penyaring air. Adapun variasi kombinasi alat penyaring air tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kerangka Konsep
Berdasarkan Gambar 2.1 dapat dilihat bahwa ada tiga variasi alat yang akan diuji dalam penelitian. Adapun variasi kombinasi alat penyaring air tersebut ialah:
•Aerasi 2 tingkat, dengan jarak per tingkat 20 cm yang dilanjutkan dengan saringan pasir 5 cm, karbon aktif 20 cm, zeolit 20 cm
•Aerasi 2 tingkat, dengan jarak per tingkat 20 cm dikombinasikan dengan zeolit 3 cm yang dilanjutkan dengan saringan pasir 5 cm, karbon aktif 20 cm, zeolit 20 cm
•Saringan pasir 5 cm, karbon aktif 20 cm, zeolit 20 cm
Kemudian dilakukan pemeriksaan kadar Fe dan Mn setelah melewati masing-masing alat untuk selanjutnya mengetahui seberapa besar efektivitas alat dalam menurunkan kadar besi (Fe), mangan (Mn) air tangki air sumur bor dengan menggunakan alat penyaring air dengan aerasi bertingkat yang dikombinasikan dengan saringan pasir, karbon aktif dan zeolit.
Kadar Fe dan Mn air tanki sumur
bor
•Aerasi 2 tingkat, dengan jarak per tingkat 20 cm yang dilanjutkan dengan saringan pasir 5 cm, karbon aktif 20 cm, zeolit 20 cm
•Aerasi 2 tingkat, dengan jarak per tingkat 20 cm
dikombinasikan dengan zeolit 3 cm yang dilanjutkan dengan saringan pasir 5 cm, karbon aktif 20 cm, zeolit 20 cm
•Saringan pasir 5 cm, karbon aktif 20 cm, zeolit 20 cm
Kadar Fe dan Mn air tangki sumur
