LAPORAN PRAKTIKUM
PENGENDALIAN LIMBAH INDUSTRI
ACARA 2
ANALISIS KOAGULASI DAN FLOKULASI
TAHUN AJARAN 2013/2014
Disusun oleh :
Nama : Onida Nor Marsilani
NIM : 11/318855/TP/10101
Hari/Tgl : Senin / 21 April 2014
Kelompok : B4
Ass. Ins. : Budi Santoso
LABORATORIUM REKA INDUSTRI DAN PENGENDALIAN PRODUK SAMPING JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS GADJAH MADA
ACARA 2
ANALISIS KOAGULASI DAN FLOKULASI
I. PENDAHULUAN
A. Judul
Analisis Koagulasi dan Flokulasi
B. Tujuan Praktikum
1. Mahasiswa dapat mengetahui metode dan proses koagulasi dan flokulasi 2. Menentukan pemberikan dosis koagulan yang optimum pada sampel
limbah cair.
C. Manfaat
1. Memberikan gambaran kepada mahasiswa tentang analisis koagulasi dan flokulasi dan aplikasinya terutama dalam dunia industri.
2. Memudahkan mahasiswa saat mulai memasuki dunia kerja dan dihadapkan pada analisis koagulasi dan flokulasi.
II. DASAR TEORI
Koagulasi adalah proses penambahan zat kimia (koagulan) yang memiliki kemampuan untuk menjadikan partikel koloid tidak stabil sehingga parikel siap membentuk flok (gabungan partikel-partikel kecil). Flokulasi adalah proses pembentukan dan penggabungan flok dari partikel-partikel tersebut yang menjadikan ukutan dan beratnya lebih besar sehingga mudah mengendap (Wagiman dan Desy, 2014).
Jar test adalah suatu percobaan yang berfungsi untuk menentukan dosis optimal dari koagulan (biasanya tawas/alum) yang digunakan pada proses pengolahan air bersih. Jar Test merupakan proses penjernihan air dengan menggunakan koagulan, dimana koagulan akan membentuk flok – flok dengan adanya ion – ion yang terkandung dalam larutan sampel. Flok-flok ini mengumpulkan partikel-partikel kecil dan koloid yang tumbuh dan akhirnya bersama-sama mengendap. Flok terbentuk dengan bantuan agitasi dari alat agitator. Dengan konsentrasi dan volume koagulan yang berbeda akan membentuk koagulan yang berbeda dan tentunya akan menghasilkan tingkat kejernihan yang berbeda. Umumnya koagulan tersebut berupa Al2(SO4)3, namun
dapat pula berupa garam FeCl3 atau sesuatu poly-elektrolit organis (Anonim,
2014).
Untuk menentukan dosis kimia yang benar, jar test atau tes koagulasi dilakukan. Jar Test (banyak digunakan selama bertahun-tahun oleh industri pengolahan air) mensimulasikan skala penuh proses koagulasi dan flokulasi untuk menentukan dosis optimum kimia . Penting untuk dicatat bahwa jar test
hanya upaya untuk mencapai perkiraan kasar dosis kimia yang tepat untuk proses pengolahan. Keadaan selama pengujian dimaksudkan untuk mencerminkan operasi dalam kondisi normal dari proses pengolahan secara kimia. Pengujian ini dapat digunakan untuk (Spellman, 2009) :
• Pemilihan bahan kimia yang paling efektif . • Pemilihan dosis optimum .
• Menentukan jumlah flokulan dan dosis yang tepat .
dan kapur. Alum akan bereaksi dengan bahan yang bersifat basa dan membentuk aluminium hidroksida yang tidak dapat larut dan mengkoagulasi partikel koloidal. Kapur akan bereaksi dengan bikarbonat dan membentuk kalsium karbonat yang akan mengendap. Kalsium karbonat yang tidak larut akan terbentuk pada pH di atas 9.5. Garam-garam feri digunakan untuk meningkatkan daya endap dari feri hidroksida yang akan membentuk endapan dalam limbah dan meningkatkan laju sedimentasi dari partikel lainnya yang ada dalam limbah tersebut. Sedimentasi merupakan proses untuk memisahkan partikel- partikel yang mengendap ataupun yang berbentuk gumpalan dengan bagian yang larut atau cairannya. Bahan kimia organik baik dari jenis anionik, kationik dan nonionik polielektrolit juga dapat digunakan untuk mengendapkan partikel berbentuk koloidal dalam larutan secara tersendiri atau digabungkan dengan koagulan anorganik. Jenis polielektrolit yang dapat digunakan untuk membentuk endapan sangat beragam jenisnya. Penggunaan jenis polielektrolit yang tepat untuk suatu jenis limbah tertentu dapat dipilih setelah melihat hasil ujinya menggunakan ”jar test”, yaitu untuk mengetahui jenis dan jumlahnya (Jenie dan Winiati, 1993).
Bahan kimia yang digunakan dalam proses koagulasi air atau air limbah bereaksi dengan air membentuk presipitasi hidroksida yang tidak larut. Ion hidrogen yang dilepaskan bereaksi dengan ion-ion penyusun alka- linitas, sehingga alkalinitas berperan sebagai penyangga untuk mengetahui kisaran pH yang optimum bagi penggunaan koagulan. Dalam hal ini nilai alkalinitas sebaiknya berada pada kisaran optimum untuk mengikat ion hidrogen yang dilepaskan pada proses koagulasi (Effendi, 2003).
Pada proses koagulasi diperlukan tahap - tahap proses berikut (Sutiyono, 2006):
selama 1 - 3 menit, pH yang diperlukan bergantung pada jenis koagulan yang digunakan. Dalam hal ini pH kondisi proses penggunaan bittern adalah 11. 2. Tahap flokulasi, yaitu penggabungan inti – inti endapan menjadi molekul besar (flok). Flokulasi dapat di dilakukan dengan pengadukan lambat sekitar 40 -50 rpm selama 1 5 - 9 0 menit. Pengadukan yang terlalu cepat dapat merusak flok-flok yang telah terbentuk
3. Tahap pemisahan flok dari cairan
Flok yang terbentuk selanjutnya dipisahkan dari cairannya, yaitu dengan cara diendapkan atau diapungkan, hingga diperoleh lumpur kimia (flok) dan limbah cair hasil pengolahan.
Proses flokulasi terdiri dari tiga langkah (Wagiman dan Desy, 2014): 1. Pelarutan reagen (koagulan) melalui pengadukan cepat (1 menit, 100 rpm).
Pemberian koagulan dapat menyebabkan pH larutan menjadi rendah, sdangkan proses flokulasi memerlukan pH 6-8, bila perlu pemubuhan bahan kimia untuk koreksi pH.
2. Pengadukan lambat (15 menit, 20 rpm) untuk pembentukan flok-flok. Pengadukan yang terlalu cepat dapat merusak flok yang telah terbentuk. 3. Penghapusan flok-flok dengan koloid yang terkurung dari larutan melalui
III. Metodologi Praktikum A. Alat dan bahan
a. Alat
1. Jar Test
2. Gelas bekker 1000 ml 4 buah 3. Gelas bekker 250 ml, 100 ml, 50 ml 4. Pipet ukur 5 ml dan pipet biasa 5. pH meter
6. Pipet pump 7. Spektrofotometer b. Bahan
1. Sampel limbah cair (limbah tahu) 2. NaOH (Natrium Hidroksida) 1 N
3. Larutan koagulan: Dilarutkan 10 gram koagulan tawas di dalam 1 liter aquadest.
4. Indikator PP
B. Prosedur praktikum
a. Pengaturan pH sampel sebelum Jar Test
Prosedur Hasil
Tawas bekerja optimum pada pH 6-8
Dituangkan 100 ml air sampel dalam gelas bekker 250 ml
Diukur pH larutan dengan pH meter
Jika larutan bersifat basa (pH>7), dengan menggunakan buret dilakukan titrasi dengan larutan HCl 0,1 N sampai pH 7, dicatat jumlah titran
dengan larutan NaOH 0,1 N sampai pH 7, dicatat jumlah titran.
Untuk sampel dalam jar test sebanyak 6000 ml, jumlah titran x6
b. Percobaan Jar Test
Prosedur Hasil
Disisapkan 4 buah gelas bekker ukuran 1000 ml, ditempatkan pada alat jar test
Dimasukkan sampel limbah cair ke dalam masing-masing gelas bekker sebanyak 600 ml
Disiapkan alat pencatat waktu atau stopwatch
Dinyalakan alat jar test dengan menekan tombol POWER
Diputar pengatur waktu pada alat jar test pada angka 16 menit
Kecepatan putaran di set pada 100 rpm
Dimasukkan larutan NaOH/HCl yang dibutuhkan supaya sampel berada pada pH optimum untuk tawas yaitu 6-8 (sesuai percobaan pH)
dihidupkan stopwatch. Campuran diaduk dengan kecepatan 100 rpm selama 1 menit.
Dilanjutkan pengadukan lambat dengan kecepatan 20 rpm selama 15 menit. Diamati pembentukan flok yang terjadi
Setelah 15 menit alat dihentikan, dan dibiarkan flok mengendap selama 30 menit’’Diambil cairan yang bening, dan diukur TSS nya dengan menggunakan portable spektrofotometer
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 1 600 ml sampel limbah cair kontrol 1 0 608 100 2 600 ml sampel limbah cair 1 1 10 464 100 3 600 ml sampel limbah cair 2 1 20 740 100 4 600 ml sampel limbah cair 3 1 30 543 100
B. PEMBAHASAN
Jar Test adalah pengujian untuk mengetahui kondisi atau dosis optimum dari koagulan yang digunakan dalam pengolahan air bersih maupun air limbah. Selain koagulan, jar test juga dapat digunakan untuk mengetahui kondisi optimum selain koagulan, misalnya pH. Cara ini digunakan apabila bahan tidak dapat diendapkan dengan sedimentasi biasa, karena partikel-partikelnya terlalu menyebar dan tidak stabil.
Koagulasi adalah proses penambahan zat kimia (koagulan) yang memiliki kemampuan untuk menjadikan partikel koloid tidak stabil sehingga partikel siap membentuk flok (gabungan partikel-partikel kecil).
Koagulan merupakan bahan kimia yang dibutuhkan untuk membantu proses pengendapan partikel – partikel kecil yang tidak dapat mengendap dengan sendirinya (secara gravitasi). Kekeruhan dan warna dapat dihilangkan melalui penambahan koagulan atau sejenis bahan – bahan kimia antara lain. Berikut ini adalah contoh senyawa-senyawa koagulan:
1. Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3.14H2O) : Biasanya disebut tawas, bahan ini
2. Sodium Aluminate (NaAlO2) : Digunakan dalam kondisi khusus karena
harganya yang relatif mahal. Biasanya digunakan sebagai koagulan sekunder untuk menghilangkan warna dan dalam proses pelunakan air dengan lime soda ash.
3. Ferrous Sulfate (FeSO4.7H2O) : Dikenal sebagai Copperas, bentuk
umumnya adalah granular. Ferrous Sulfate dan lime sangat efektif untuk proses penjernihan air dengan pH tinggi (pH > 10).
4. Chlorinated copperas :Dibuat dengan menambahkan klorin untuk mengioksidasi Ferrous Sulfate. Keuntungan penggunaan koagulan ini adalah dapat bekerja pada jangkauan pH 4,8 hingga 11.
5. Ferrie Sulfate (Fe2(SO4)3 :Mampu untuk menghilangkan warna pada pH
rendah dan tinggi serta dapat menghilangkan Fe dan Mn.
6. Ferrie Chloride (FeCl3.6H2O) : Dalam pengolahan air penggunaannya
terbatas karena bersifat korosif dan tidak tahan untuk penyimpanan yang terlalu lama.
Setelah proses koagulasi akan berlangsung proses flokulasi. Flokulasi adalah proses lambat yang bergerak secara terus menerus selama partikel-partikel tersuspensi bercampur di dalam air, sehingga partikel-partikel akan menjadi lebih besar dan begerak menuju proses sedimentasi. Flokulasi bertujuan agar flok dari patikel-partikel terbentuk dan tergabung sehingga menjadikan ukuran dan beratnya lebih besar sehingga mudah mengendap. Pada saat flokulasi dilakukan pengadukan lambat agar flok yang sudah terbentuk tidak pecah lagi menjadi pertikel-partikel kecil.
Flokulan merupakan senyawa yang digunakan untuk membentuk senyawa dari polutan yang mudah mengendap dan atau senyawa yang mempunyai ukuran yang lebih besar dengan suatu reaksi kimia. Flokulan yang biasanya digunakan dalam proses flokulasi adalah tawas (Al2(SO4)3,
kapur (CaO), dan polyaluminium chloride (PAC).
yang sama sehingga partikel koloid menyebar. Dengan penambahan Koagulan (misal tawas Al), maka ion Al yang berukuran lebih besar dari ukuran partikel koloid dan memiliki muatan positif akan mengikat partikel-partikel koloid sehingga membentuk gumpalan yang lebih besar. Penambahan flokulan bertujuan untuk mengikat gumpalan-gumpalan yang terbentuk akibat penambahan Koagulan (inti flok) sehingga gumpalan yang terbentuk lebih besar lagi dan dapat disaring. Penambahan flokulan dan atau flokulan harus sesuai dengan dosis, apabila kurang maka penggumpalan partikel koloid tidak sempurna, sedangkan apabila ditambahkan berlebih akibatnya akan menambah kekeruhan pada air.
Berikut ini adalah contoh senyawa lain yang bisa digunakan sebagai flokulan:
a. Kopolimer dari akrilamida dan N,N−dimetil amino propilen akrilat
Sifat muatan elektrostatik : Ionik
Sifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatanelektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH,membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisab. d i k e n a l sebagai flokulan pembantu yang ionogen.
penetrasi cahaya untuk fotosintesis dan visibilitas di perairan. Sehingga nilai kekeruhan tidak dapat dikonversi ke nilai TSS.
Dengan mengetahui dosis koagulan untuk koagulasi dan flokulasi, maka dapat diketahui dosis pula untuk mengendapkan limbah yang sama dalam jumlah tertentu dengan cara mengkonversikan. Dalam metode koagulasi dan flokulasi ini mengalami 3 proses, antara lain:
1. Pelarutan reagen (koagulan) melalui pengadukan cepat (1 menit 100 rpm). Pemberian koagulan dapat menyebabkan pH larutan menjadi rendah, sedangkan proses flokulasi memerlukan pH 6-8, bila perlu pembubuhan bahan kimia untuk koreksi pH.
2. Pengadukan lambat (15 menit, 20 rpm) untuk pembentukan flok-flok. Pengadukan yang terlalu cepat dapat merusak flok yang telah terbentuk. 3. Penghapusan flok-flok dengan koloid yang terkurung dari larutan melalui
sedimentasi (15 menit atau 30 menit, 0 rpm).
Proses koagulasi-flokulasi selain untuk menurunkan tingkat kekeruhan untuk memperoleh air yang bening, juga ada efek samping yaitu fraksi zat tersuspensi dalam air yang seringkali menyebabkan pencemaran. Dengan koagulasi-flokulasi zat suspensi tersebut yang juga sebagai pencemar, bisa dihilangkan dari air. Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok yang baik. Makin sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu makin sedikit kesempatan flok berakumulasi. Jadi dalam Jar Test perlu ditambah zat koagulan untuk memicu partikel-partikel agar terjadi tumbukan yang memebentuk flok, jadi kekeruhan semakin tinggi.
Praktikum analisis jar test ini diawali dengan mengukur pH awal 100 ml air limbah menggunakan pH meter dan hasilnya adalah pH=5, berarti limbah bersifat asam sehingga harus dinetralkan dengan larutan basa agar pH menjadi netral (7). Sampel perlu dinetralkan karena koagulan yang digunakan (tawas) hanya dapat bekerja optimal pada pH netral yang berkisar antara 6-8. Koagulan yang digunakan adalah tawas, karena mudah didapat dan harganya relatif murah. Sedangkan titrasi ini dilakukan untuk mengetahui dosis NaOH agar menghasilkan air limbah yang bersifat netral sehingga koagulan yang digunakan dapat bekerja optimum. Jumlah titran (NaOH) yang didapatkan setelah titrasi adalah 3 ml.
sampel didiamkan 15 menit. Tahap ini disebut juga sedimentasi, yang bertujuan agar flok terpisah dan partikel-partikelnya mengendap.
Selanjutnya sampel diambil menggunakan pipet ukur pada lapisan atasnya (yang bening) dan dimasukkan ke dalam kuvet untuk diukur nilai TSS (Total Suspended Solid) menggunakan spektrofotometer. Dari hasil pengukuran, diketahui nilai TSS sampel kontrol = 608 mg/L, sampel 1= 464 mg/L, sampel 2 = 740 mg/L, dan pada sampel 2 = 543 mg/L.
Secara teori seharusnya semakin besar dosis koagulan yang diberikan maka nilai TSSnya akan semakin kecil, karena endapan semakin banyak sehingga air menajdi lebih jernih (tidak keruh). Namun pada hasil tersebut terutama pada sampel 2 hasil TSS nya paling besar diantara yang lain, bahkan lebih besar dari kontrol, padahal seharusnya kontrol lah yang paling besar, karena kontrol tidak diberikan koagulan, kemudian disusul sampel 1, sampel 2 dan sampel 3. Sampel 3 seharusnya yang paling kecil nilai TSS nya, jadi paling jernih airnya, karena sampel 3 menggunakan tawas paling banyak. Jadi berdasarkan hasil tersebut, sampel 1 lah yang paling optimal karena nilai TSS nya paling kecil. Penyimpangan tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti kuvet yang digunakan untuk sampel 3 adalah kuvet yang digunakan untuk sampel yang sebelumnya (sampel 2). Setelah kuvet digunakan untuk sampel 2 kuvet kemudian dicuci dengan air bersih dan langsung dimasukkan sampel 3 tanpa mengeringkan bagian dalam kuvet sehingga sampel kontrol bercampur dengan air yang masih terdapat di dalam kuvet, atau karena pembersihan permukaan luar kuvet kurang bersih sehingga masih ada kotoran atau debu yang dapat mempengaruhi pengukuran kekeruhan.
belum diolah adalah 100 mg/L untuk konsentrasi rendah, 220 mg/L untuk konsentrasi sedang, dan 350 mg/L untuk konsentrasi tinggi. Dengan demikian limbah perlu diolah dahulu sebelum dibuang kelingkungan atau untuk dimanfaatkan lagi.
V. PENUTUP A. Kesimpulan
1. Koagulasi adalah proses penambahan zat kimia (koagulan) yang memiliki kemampuan untuk menjadikan partikel koloid tidak stabil sehingga partikel siap membentuk flok (gabungan partikel-partikel kecil). Flokulasi adalah proses pembentukan dan penggabungan flok dari patikel-partikel tersebut yang menjadikan ukuran dan beratnya lebih besar sehingga mudah mengendap.
Metode koagulasi dan flokulasi tersebut dalam pengolahan limbah digunakan untuk mempercepat pengendapan guna memperoleh air yang lebih jernih di bagian permuakaan. Dengan pengendapan tersebut, maka dapat dipisahkan partikel koloid dengan cairannya. 2. Berdasarkan hasil praktikum, diketahui dosis optimum untuk
pemberian koagulan tawas pada sampel 600 ml limbah tahu adalah sebanyak 10 mL seperti pada sampel 1 dimana menghasilkan nilai TSS yang terendah yaitu 464 mg/l. Hal tersebut dikarenakan dengan memberikan dosis 10 mL, TSS permukaan atas yang terukur dari limbah yang telah diendapkan tersebut memiliki nilai paling rendah. Hal tersebut berarti pengendapan terjadi secara optimum di bagian dasar, dan bagian permukaannya jernih sehingga memiliki nilai TSS rendah.
B. Saran
1. Sebaiknya sampel limbah yang digunakan berbeda di tiap shiftnya agar bisa dilihat perbandingan hasil Jar Test dari berbagai limbah industri pertanian.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2014. Analisis Jar Test dalam Air. Dalam http://goelanzsaw.blogspot.com/2013/02/jart-test.html. Diakses pada Kamis, 17 April 2014 jam 20.46 WIB.
Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Yogyakarta : Kanisius.
Jenie, Betty Sri Laksmi dan Winiarti Pudji Rahayu. 1993. Pengendalian Limbah Industri Pangan. Yogyakarta : Kanisius.
Spellman, Frank R. 2009. Water and Wastewater Treatment Plant Operations.
CRC Press. Boca Raton.
Sutiyono. 2006. Pemanfaatan Bittern sebagai Koagulan pada Limbah Cair Industri Kertas. Dalam Jurnal Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur Vol. 1, No. 1, September 2006.
