PEMANFAATAN FLY ASH BATUBARA SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYISIHAN COD DARI LIMBAH CAIR DOMESTIK RUMAH SUSUN WONOREJO SURABAYA.

.

SKRIPSI

PEMANFAATAN FLY ASH BATUBARA SEBAGAI

ADSORBEN DALAM PENYISIHAN COD DARI

LIMBAH CAIR DOMESTIK RUMAH SUSUN

WONOREJO SURABAYA

O l e h :

ARI DWI CAHYONO

0852010028

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM

SURABAYA

SKRIPSI

PEMANFAATAN FLY ASH BATUBARA SEBAGAI

ADSORBEN DALAM PENYISIHAN COD DARI

LIMBAH CAIR DOMESTIK RUMAH SUSUN

WONOREJO SURABAYA

untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh

Gelar Sarjana Teknik ( S-1)

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

O l e h :

ARI DWI CAHYONO

0852010028

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

.

SKRIPSI

PEMANFAATAN FLY ASH BATUBARA SEBAGAI

ADSORBEN DALAM PENYISIHAN COD DARI

LIMBAH CAIR DOMESTIK RUMAH SUSUN

WONOREJO SURABAYA

Oleh :

ARI DWI CAHYONO

0852010028

Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi

Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Pada hari : Tanggal :

Menyetujui,

Pembimbing

Ir. Tuhu Agung Rachmanto, MT.

NIP : 19620501 198803 1001

Penguji I

Ir. Putu Wesen, MS.

NIP : 19520920 198303 1 00 1

Mengetahui,

Penguji II

Ir. Novirina Hendrasarie, MT.

NIP : 19681126 199403 2 00 1

Ketua Program Studi

Dr. Ir. Munawar, MT.

NIP : 19600401 198803 1 00 1

Penguji III

Ir. Naniek Ratni JAR., M.kes.

NIP : 19590729 198603 2 00 1

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

Untuk memperoleh gelar sarjana (S1), tanggal :...

Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan

i

KATA PENGANTAR

Atas berkat rahmat Allah SWT, akhirnya saya dapat meyelesaikan skripsi saya yang berjudul “PEMANFAATAN FLY ASH BATUBARA SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYISIHAN COD DARI LIMBAH CAIR DOMESTIK RUMAH SUSUN WONOREJ O SURABAYA”.

Skripsi saya ini merupakan bagian dari syarat kelulusan dan syarat untuk mendapatkan gelar S1 Teknik Lingkungan. Dengan adanya skripsi saya ini diharapkan membawa manfaat yang besar baik bagi mahasiswa Teknik Lingkungan UPN “Veteran” maupun bagi masyarakat umum.

Ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya saya sampaikan kepada : 1. Ibu Ir. Naniek Ratni Jar.,Mkes, Selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil

dan Perencanaan, UPN “ Veteran “ Jatim.

2. Bapak Ir. Munawar Ali., MT selaku ketua Jurusan Teknik Lingkungan UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Bapak Ir. Tuhu Agung R, selaku Dosen pembimbing skripsi saya yang telah sabar membimbing. Terima kasih bapak atas segala bimbingan dan bantuannya sampai terselesainya skripsi ini.

4. Bapak – ibu Asisten Laboratorium Teknik Lingkungan UPN “Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua Orang Tua, kakak dan keluarga yang selalu memberikan dukungan baik moral maupun spiritual serta material selama menyusun tugas ini.

7. Buat sahabat-sahabat aku, Toni Ika Aritosa, Julia Rachmawati, Bos Neil, Dwi Ayu Pricillia, , Ria Ayu Anggraini, Ninda Ramita dan Yohana Janeta serta teman seperjuangan saya Bagus Dwi Cahyono, Nia Hendriati yang selalu memberikan motivasi, membantu dan mendukung dalam segala apapun dan Teman-teman di teknik lingkungan UPN “Veteran” Jawa Timur angkatan 2008 yang secara tidak langsung telah mendukung terselesainya skripsi ini.

Saya sadar bahwa skripsi saya ini masih jauh dari sempurna, untuk itu segala saran dan kritik sangat saya harapkan demi sempurnanya skripsi saya ini.

Akhirnya, semoga skripsi saya ini dapat bermanfaat bagi penyusun dan terlebih bagi generasi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, UPN “ Veteran “ Jatim juga bagi masyarakat luas pada umumnya.

Surabaya, 22 Mei 2012

v

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ...v

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR TABEL ...viii

ABSTRAK ...iii

ABSTRACT ...iv

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ...1

I.2. Permasalahan ...2

I.3. Tujuan ... 2

I.4. Manfaat ...2

I.5. Ruang Lingkup ...3

BAB II TINJ AUAN PUSTAKA II.1. Pengertian Limbah Cair Domestik ...4

II.2. Karakteristik Limbah Cair Domestik...5

II.2.1 Sifat Fisik ...5

II.2.2 Sifat Kimia ...6

II.2.3 Sifat biologis ...7

II.2.4 Komposisi Tipikal Air Limbah Domstik ...7

II.3. Senyawa Organik ...9

II.4 Fly ash Batubara ...9

II.4.1 Sifat Kimia Abu Batubara ...10

II.4.2 Pemanfaatan Abu Terbang Batubara (Fly Ash) ...12

II.5 Adsorbsi ... 13

II.5.1 Adsorben ...14

II.5.2 Proses Adsorbsi ...15

II.5.3 Mekanisme Adsorbsi ...16

II.5.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Adsorbsi ...17

II.6 Pengolahan Limbah Cair Domestik Dengan Fly Ash ...18

II.6 Proses Batch ...18

II.7 Landasan Teori ...19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1. Bahan Penelitian ...20

III.2. Peralatan Penelitian ...20

III.3. Peubah Penelitian ...21

III.4. Gambar Alat ... .21

III.5. Prosedur Kerja ...22

III.6. Kerangka Penelitian ...23

vii

IV.2 Pengaruh Perubahan Waktu Pengadukan ……….. 25 IV.3 Pengaruh Perubahan Peubah Massa adsorben ...28 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan ...30 V.2 Saran ...30 DAFTAR PUSTAKA

DAF TAR GAMBAR

Gambar 1. Abu Layang ( Fly Ash ) ...10 Gambar 2. Struktur Morfologi Abu Layang ...11 Gambar 3. Sistem Tangki Berpengaduk ...21 Gambar 4. Hubungan antara lama waktu pengadukan terhadap

prosentase penyisihan COD dengan berbagai peubah massa ….26 Gambar 5. Hubungan antara peubah massa adsorben terhadap prosentase

Prosentase penyisihan COD dengan berbagai waktu

ix

DAF TAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Tipikal Air Limbah Domestik ...7 Tabel 2.2. Baku Mutu Air Limbah Domestik ...8 Tabel 2.3. Komposisi Senyawa Kimia Penyusun Fly Ash Dari Beberapa

Sumber Batubara di Indonesia ...11 Tabel 4.1. Pengaruh waktu pengadukan dan massa adsorben terhadap

ABSTRAK

Penggunaan batubara dalam jumlah besar, akan menghasilkan abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Hal ini berpotensi menimbulkan bahaya bagi lingkungan dan masyarakat sekitar, jika abu terbang batubara terbawa ke perairan saat hujan, dan abu terbang batubara tertiup angin akan mengganggu pernafasan. Abu terbang mengandung Silika (SiO2), Alumina (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3), sisanya adalah karbon, magnesium, dan belerang.

Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pemanfaatan fly ash batubara sebagai adsorben untuk menyisihkan senyawa organik, mengetahui efisiensi penyisihan senyawa organik dengan menggunakan fly ash sebagai adsorben,

Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah massa abu batubara dengan kisaran 1 sampai dengan 5 gram, waktu agitasi pada kisaran 30 – 150 menit. Sedangkan ketetapan yang digunakan adalah kecepatan putaran paddle pada tangki berpengaduk 150 Rpm.

Hasil terbaik yang diperoleh dari penelitian ini yaitu pada massa adsorben 5 gram dan waktu pengadukan 150 menit menghasilkan penyisihan COD sebesar 91,11 % dengan penurunan kadar awal 540 mg/l menjadi 48 mg/l, nilai ini sudah memenuhi syarat baku mutu sesuai Kep Men LH N0.112 Tahun 2003 yaitu 100 mg/l.

iv

ABSTRACT

The using of coal in large amount will produce fly ash and bottom ash. It caused dangerous for the environment and surrounding communities, if the coa’sl fly ash brought into the waters when rain, and the coal’s fly ash blows by the wind, It will disturb breathing. Fly ash contains of Silica (Si02), Alumina (Al203),

Oxide metal (Fe203), the left are carbon,magnesium and sulphur.

The objective of this research is to know the use of coal’s fly ash as adsorben to remove dissolved organic material, to know the efficiency of the remove organic material by using fly ash as adsorben.

The variable that used in this research is the mass of the coal’s ash from 1 until 5 gram, the agitation time between 30-150 minutes. While the constancy that used is the paddle circle speed on the tank for the liquids striing of 150 rpm.

The best result from this research is that the adsorben mass of 5 gram and the stirring time of 150 minutes produce isolating COD of 91,11 % with the decreasing early content 540 mg/l became 48 mg/l, this score has already meet the standard condition based on Kep Men No.112 of 2003 that is 100 mg/l.

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Proses pembakaran batubara untuk menghasilkan tenaga dalam industri akan menghasilkan sisa pembakaran yang disebut abu terbang (fly ash) serta endapan abu (bottom ash) yang apabila tidak dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya akan dapat mengganggu kesehatan manusia dan lingkungan.

Berdasarkan tingkat kepadatan penduduk dan laju pertumbuhan yang setiap tahunnya meningkat di indonesia. Maka semakin besar pula tingkat kebutuhan akan tempat tinggal yang nyaman serta memenuhi persyaratan lingkungan. Banyaknya masyarakat yang berpenghasilan masih dibawah rata – rata membuat banyaknya pemukiman kumuh yang terbangun dimana – mana.

2

I.2 Rumusan Masa lah

1. Abu batubara yang dihasilkan dari pembangkit listrik yang menggunakan pembakaran batubara dibuang di landfill atau di timbun dalam area industri bahkan di buang tanpa dimanfaatkan.

2. Tingginya kadar parameter limbah domestik yang dibuang langsung ke badan air sehingga mengakibatkan pencemaran lingkungan.

I.3 Tujuan Penelitian

Tujuan Penelitian ini adalah :

1. Mengetahui kemampuan fly ash batubara sebagai adsorben untuk menyisihkan senyawa organik.

2. Mengetahui efisiensi penyisihan senyawa organik dengan menggunakan fly ash sebagai adsorben.

I.4 Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Mengurangi timbunan limbah padat abu batubara.

2. Diharapkan dapat bernilai lebih dari pemanfaatan abu batubara sebagai adsorben

3. Memberikan informasi tentang seberapa besar kemampuan adsorbsi dari

3

I.5 Ruang Lingkup

1. Parameter kandungan air limbah yang diteliti COD. 2. Abu batubara didapat dari PT. Tjiwi Kimia.

3. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium

4. Sampel yang digunakan adalah sampel asli dari limbah domestik Rumah Susun Wonorejo Surabaya.

BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA

II.1 Penger tian Limbah Cair Domestik

Metcalf & Eddy (1993) menyatakan bahwa Air limbah domestik adalah cairan buangan dari rumah tangga, industri maupun tempat – tempat umum lain yang mengandung bahan – bahan yang dapat membahayakan kehidupan manusia maupun makhluk hidup lain serta mengganggu kelestarian lingkungan.

Menurut Veenstra, (1995), menyatakan bahwa prinsip air limbah domestik terbagi menjadi 2 kelompok, yaitu air limbah yang terdiri dari air buangan tubuh manusia yaitu tinja dan urine (black water) dan air limbah yang berasal dari buangan dapur dan kamar mandi (gray water), yang sebagian besar merupakan bahan organik

5

II.2 Kar akter istik Limbah Cair Domestik

Menurut Anggraini, (2005), Karakteristik air limbah dapat diukur dengan melihat sifat – sifatnya yang meliputi sifat fisik, kimia dan biologi yaitu :

II.2.1 Sifat Fisik

Penentuan derajat kekotoran air limbah sangat dipengaruhi oleh adanya sifat fisik yang mudah terlihat. Beberapa komposisi air limbah akan hilang apabila dilakukan pemanasan secara lambat. Sifat-sifat fisik yang mempengaruhi adalah : 1. Padatan (solid)

Padatan terdiri dari bahan padat organik maupun anorganik yang dapat larut, mengendap atau tersuspensi. Padatan tersuspensi di dasar badan air akan mengganggu kehidupan didalam badan air, dan akan mengalami dekomposisi yang dapat menurunkan kadar oksigen di dalam air.

2. Temperatur

Temperatur air limbah mempengaruhi badan penerima jika terdapat temperatur yang cukup besar. Hal ini akan mempengaruhi kecepatan reaksi serta tata kehidupan dalam air. Perubahan suhu memperlihatkan aktivitas kimiawi dan biologi.

3. Kekeruhan (turbidity)

6

II.2.2 Sifat Kimia

Kandungan bahan kimia yang ada dalam air limbah dapat merugikan lingkungan melalui berbagai cara. Adapun bahan kimia yang terdapat pada limbah cair domestik adalah :

1. pH

pH adalah parameter untuk mengetahui intensitas tingkat keasaman atau kebasaan dari suatu larutan yang dinyatakan dengan konsentrasi ion hidrogen terlarut.

2. Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD)

Kebutuhan oksigen kimiawi (COD) adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik.

3. Kebutuhan Oksigen Biologis (BOD)

Kebutuhan oksigen biologis (BOD) merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan (mengoksidasi) hampir semua zat organik yang tersuspensi dalam air.

4. Dissolved Oxygen (DO)

7

II.2.3 Sifat Biologis

Menurut Wardana, (1999), menyatakan disetiap badan air, baik air alam maupun air buangan terdapat bakteri atau mikroorganisme. Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme terpenting dalam sistem penanganan limbah. Bakteri ada yang bersifat patogen sehingga merugikan dan ada yang bersifat non patogen/menguntungkan.

II.2.4 Komposisi Tipikal Air Limbah Domestik

Dalam air limbah domestik terdapat berbagai macam parameter-parameter yang diperbolehkan di buang ke badan air dan konsentrasinya di bagi menjadi kuat, sedang, dan lemah, agar buangan yang akan di buang tidak merusak kualitas lingkungan badan air. Adapun komposisi tipikal air limbah domestik yang dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini :

Tabel 2.1. Komposisi Tipikal Air Limbah Domestik

Kontaminasi unit Konsentrasi

Kuat Sedang Lemah Solid,total Dissolved, total Fixed Volatile Suspended,total Fixed Volatile Settleable solid,ml/l BOD5,20 c

8

Nitrogen (total as N) Organic

Free Amoniak Nitrites Nitrates

Phosporus (total as P) Organik

Inorganic Chlorides Sulfate

Alkalinity (as CaCO3) Grase

Total coliform

Voltaic Organic Compounds (VOC5)

Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l No/100ml g/l 85 35 50 0 0 15 5 10 100 20 200 150

106-107 >400 40 15 25 0 0 8 3 5 50 30 100 100

102-108 100-400 20 8 12 0 0 4 1 3 30 50 50 50

107-109 <100

(Sumber : Tchobanoglous, 1998)

II.2.5 Baku Mutu Air Limbah Domestik

Berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 Tahun 2003, Baku mutu limbah domestik adalah ukuran batas atau kadar unsur pencemar dan atau jumlah unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah domestik yang akan dibuang atau dilepas ke air permukaan. Baku mutu air limbah domestik ditampilkan pada tabel 2.2 di bawah ini :

Tabel 2.2. Baku Mutu Air Limbah Domestik

Parameter Satuan Kadar Maksimum

COD Mg/l 100

9

II.3. Senyawa Or ganik

Senyawa organik adalah golongan besar senyawa kimia yang molekulnya mengandung karbon, kecuali karbida, karbonat, dan oksida karbon. Studi mengenai senyawa organik disebut kimia organik. Banyak di antara senyawa organik, seperti protein, lemak, dan karbohidrat, merupakan komponen penting dalam biokimia. Di antara beberapa golongan senyawa organik adalah senyawa

alifatik, rantai karbon yang dapat diubah gugus fungsinya; hidrokarbon aromatic, senyawa yang mengandung paling tidak satu cincin benzene; senyawa heterosiklik yang mencakup atom-atom non karbon dalam struktur cincinnya; dan polimer, molekul rantai panjang gugus berulang. Pembeda antara kimia organik dan anorganik adalah ada atau tidaknya ikatan karbon hydrogen. Sehingga asam karbonat termasuk anorganik, sedangkan asam format, asam lemak pertama organik.

II.4. Fly ash batubara

Menurut Edy B., (2007), Abu batubara adalah bagian dari sisa pembakaran batubara yang berbentuk partikel halus amorf dan abu tersebut merupakan bahan anorganik yang terbentuk dari perubahan bahan mineral (mineral matter) karena dari proses pembakaran batubara pada unit penmbangkit uap (boiler) akan terbentuk dua jenis abu yaitu abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash) Komposisi abu batubara yang dihasilkan terdiri dari 10 - 20 % abu dasar, sedang sisanya sekitar 80 - 90 % berupa abu terbang. Abu terbang ditangkap dengan

10

Gambar 2.1. Abu Layang ( Fly Ash )

II.4.1 Sifat Kimia Abu Batubara

Sifat kimia dari abu batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran batubara lignit dan sub-bituminous menghasilkan abu terbang dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak daripada bituminus. Namun, memiliki kandungan silika, alumina, dan karbon yang lebih sedikit daripada bituminous. Kandungan karbon dalam abu terbang diukur dengan menggunakan Loss On Ignition Method (LOI).

(Adha, 2009)

Fly ash berwarna abu-abu hingga kehitaman warna kehitaman karena adanya karbon, Hal ini disebabkan pembakaran yang tidak sempurna. Ukuran dan bentuk karakteristik partikel fly ash sebenarnya bergantung pada asal bahan yang dibakar, derajat penghancuran, temperature, suplai oksigen, pembakaran yang merata, mayoritas fly ash seperti kaca, padat, berlubang seperti bola.

11

Gambar 2.2. Struktur Morfologi Abu Layang

Komposisi kimia pada fly ash pada umumnya tersusun dari senyawa silikat (SiO2), Alumina Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3), Kalsium (CaO), Magnesium Oksida (MgO), Natrium Oksida (Na2O), dan (SO3). Contoh komposisi unsur kimia penyusun fly ash dari beberapa sumber batubara di Indonesia dapat dilihat pada tabel 2.2

Tabel 2.2. Komposisi Senyawa Kimia Penyusun Fly Ash Dar i Beber apa Sumber Batubar a di Indonesia

Unsur Kimia

Per sentase Kadar Unsur Kimia Adaro

Kal-Sel

Bentals Kal-Sel

Ber au Kal-Tim

BBE Kal-Tim

12

II.4.2 Pemanfaatan Abu ter bang Batubar a (Fly Ash)

Salah satu produk samping dari hasil pembangkit tenaga listrik PLTU batubara adalah abu batubara. Pada awalnya abu ini merupakan limbah yang tidak bisa dimanfaatkan lagi, tetapi setelah dikaji lebih jauh ternyata abu batubara dapat dimanfaatkan karena berbentuk partikel halus amorf, bersifat pozzolan dan dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air dan membentuk senyawa yang bersifat mengikat. (Anonim, 2008)

Secara kimia abu batubara merupakan mineral alumino silikat yang banyak mengandung unsur-unsur Ca, K dan Na di samping juga mengandung sejumlah kecil unsur C dan N. Bahan nutrisi lain dalam abu batubara yang diperlukan dalam tanah diantaranya ialah B, P dan unsur-unsur kelumit seperti Cu, Zn, Mn, Mo dan Se. Abu batubara sendiri dapat bersifat sangat asam (pH 3-4) tetapi pada umumnya bersifat basa (pH 10-12). Secara fisika abu batubara tersusun dari partikel berukuran silt yang mempunyai karakteristik kapasitas pengikatan air dari sedang sampai tinggi. Abu batubara merupakan media yang mempunyai kemampuan adsorbsi yang cukup baik untuk zat-zat organik karena abu batubara memiliki kecenderungan bersifat non polar terutama pada zat cair. Sebenarnya abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam antara lain (Anonim 2008) :

13

- Bahan baku keramik, gelas, batu bata dan refraktori - Bahan penggosok (polisher)

- Filler aspal, plastik dan kertas - Pengganti dan bahan baku semen

- Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilizzation)

- Konversi menjadi zeolit dan adsorben

Keuntungan adsorben berbahan baku abu layang batubara adalah biayanya yang murah. Selain itu, adsorben ini dapat digunakan baik untuk pengolahan limbah gas maupun limbah cair. Adsorben ini dapat digunakan dalam penyisihan logam berat, limbah zat warna yang berbahaya, dan senyawa organik pada pengolahan limbah. Abu layang batubara dapat dipakai secara langsung sebagai adsorben atau dapat juga melalui perlakuan kimia dan fisik tertentu sebelum menjadi adsorben.

II.5. Adsor bsi

14

II.5.1 Adsor ben

Zat pengadsorbsi (adsorbent) adalah material yang sangat berpori. Lokasi proses adsorbsi terjadi pada dinding pori-pori atau letak tertentu dalam partikel adsorbent. Karena pori-pori itu biasanya sangat kecil, luas permukaan dalam menjadi beberapa orde lebih besar daripada permukaan luar. Pemisahaan terjadi karena perbedaan berat molekul atau karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan itu lebih erat daripada molekul-molekul lainnya.

Kemampuan kerja alat untuk menghasilkan suhu yang rendah sangat dipengaruhi oleh jenis adsorben. Dimana penyerapan adsorben dipengaruhi oleh volum yang dipakai dan luas permukaan yang spesifik.

Karakteristik adsorben yang dibutuhkan untuk adsorbsi yang baik : - Luas Permukaan Adsorben

Semakin besar luas permukaan maka semakin besar pula daya adsorbsinya, karena proses adsorbsi terjadi pada permukaan adsorben.

- Tidak ada perubahan volume yang berarti selama proses adsorbsi dan desorpsi.

- Kemurnian Adsorben

15

II.5.2 Pr oses Adsor bsi

Menurut Sawyer et al dalam masduqi 2000 proses adsorbsi pada umumnya dapat dibagi menjadi:

1. Adsorbsi Fisika (Van der Waals)

Adsorbsi fisika adalah suatu proses penjerapan dimana daya tarik van der waals atau gaya tarik yang lemah antar molekul menarik bahan terlarut dari larutan adsorbat ke dalam permukaan adsorben. Molekul yang teradsorbsi bebas bergerak di sekitar permukaan adsorben dan tidak hanya menetap dengan adsorben itu lebih besar daripada gaya tarik antara zat terlarut dengan pelarut, maka zat terlarut akan teradsorbsi di permukaan adsorben (Jabarudin, 2010). 2. Adsorbsi Kimia

16

3. Adsorbsi Pertukaran

Adsorbsi yang diperankan oleh tarikan listrik antara adsorbat dan permukaan adsorben. Ion dari suatu substansi banyak berperan dalam adsorbsi ini. Ion akan terkonsentrasi di permukaan adsorben sebagai hasil tarikan elektrostatik ke tempat yang bermuatan berlawanan di permukaan (Jabarudin, 2010).

II.5.3. Mekanisme Adsor bsi

Menurut Reynold, (1982), adsorpsi fisik terjadi karena adanya ikatan Van der waals, dan bila ikatan tarik antar molekul zat terlarut dengan zat penyerapnya lebih besar dari ikatan antara molekul zat terlarut dengan pelarutnya maka zat terlarut akan dapat diadsorpsi. Sedangkan adsorpsi kimia menurut benefield, (1982), merupakan hasil dari reaksi kimia antara molekul adsorbat dan adsorban dimana terjadi pertukaran elektron.

Menurut Benefield, (1982), Adsorpsi terhadap air buangan mempunyai tahapan proses seperti berikut :

- Transfer molekul-molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorban.

- Difusi adsorbat melalui lapisan film (film diffusion).

- Difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorban

(proses porediffu-sion)

17

II.5.4. Faktor – Faktor Yang Mempengar uhi Adsor bsi

Menurut Perrich (1981) dan beberapa faktor yang mempengaruhi

laju dan besarnya adsorbsi yang menyebabkan kesulitan dalam pengembangan model yang akan diterapkan. Adapun faktor yang mempengaruhi kapasitas adsorbsi yaitu:

- Luas permukaan adsorben.

Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang dapat diserap, sehingga proses adsorbsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaan adsorben. ( Wijaya, 2008)

- Ukuran partikel

Menurut Tchobanoglous, (1991) menyatakan bahwa Makin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin besar kecepatan adsorbsinya. Ukuran diameter dalam bentuk butir adalah lebih dari 0.1 mm, sedangkan ukuran diameter dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.

- Waktu kontak

18

- Distribusi ukuran pori

Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat yang masuk kedalam partikel adsorben.( Wijaya, 2008)

- Pengadukan

Kecepatan adsorbsi selain dipengaruhi oleh difusi film dan difusi pori juga dipengaruhi oleh jumlah pengadukan dalam sistem tersebut. Jika proses agitasi yang dilakukan relatif kecil maka tahapan proses adsorbsi hanya terjadi hingga tahapan difusi film (Benefield,1982)

II.6. Pengolahan Limbah Cair Domestik Dengan Fly Ash

Menurut penelitian Cahya Widiyati, (2005), limbah hasil pengolahan di buang ke bangunan sludge untuk di keringkan kemudian dimanfaatkan untuk pembuatan beton dengan proses stabilisasi.

II.7. Pr oses Batch

19

II.8. Landasan Teor i

Mekanisme adsorbsi umumnya terjadi pada permukaan dalam pori adsorben dan hanya sebagian kecil yang di jerap oleh permukaan luar pori adsorben. Adsorbsi di dalam penelitian digunakan untuk menyisihkan senyawa organik. Kemampuan adsorbsi dari abu batubara tergantung dari luas permukaan pori abu batubara, semakin luas permukaan maka akan semakin banyak senyawa organik yang terjerap ke dalam permukaan abu batubara.

Untuk lebih mengetahui sampai seberapa besar tingkat adsorbsi yang dilakukan oleh abu batubara, maka hal yang perlu di perhatikan adalah :

1. Agitasi / Pengadukan

Kecepatan adsorbsi selain dipengaruhi oleh difusi film dan difusi pori juga dipengaruhi oleh jumlah pengadukan dalam sistem tersebut. Jika proses pengadukan yang relatif kecil maka tahapan proses adsorbsi hanya terjadi pada tahap difusi film.

2. Waktu kontak

Penentuan waktu kontak yang menghasilkan kapasitas adsorbsi maksimum terjadi pada waktu kesetimbangan.

3. Ukuran adsorben

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian :

1. Limbah abu batubara diambil dari sisa pembakaran batubara PT. Tjiwi kimia, Mojokerto

2. Limbah cair domestik yang diambil dari Rumah Susun Wonorejo, Surabaya.

III.2 Per alatan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian : 1. Peralatan Tangki berpengaduk

21

III.3 Var iabel

Peubah yang diteliti :

1. Peubah waktu pada proses batch 30, 60, 90, 120, 150 menit 2. Peubah berat fly ash 1 gr, 2 gr, 3 gr, 4 gr, 5 gr

Peubah Tetap :

1. Kecepatan putaran paddle pada tangki berpengaduk 150 rpm. 2. Volume limbah 500 ml

III.4. Gambar Alat

Gambar 3.1 Sistem Tangki Berpengaduk Keterangan :

22

III.5. Pr osedur Ker ja

Penelitian ini dilakukan secara batch Cara kerja :

1. Lakukan pemeriksaan air sampel terlebih dahulu untuk mengetahui konsentrasi COD

2. Siapkan Tangki berpengaduk ukuran 1 liter masing-masing diisi 500 ml sampel

3. Masukkan fly ash dengan peubah massa 1 gr kedalam Tangki berpengaduk yang berisi limbah cair domestik.

4. Kemudian diaduk menggunakan tangki berpengaduk dengan kecepatan 150 rpm, dengan variasi waktu 30 menit hingga mencapai hasil maksimal

5. Saring dan dianalisa kandungan COD nya

23

III.6 Ker angka Penelitian

Gambar III.6. Kerangka Penelitian Studi Literatur

Analisa Awal Persiapan Alat dan Bahan

Pelaksanaan Penelitian

Analisa Hasil

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran Ide

Pemanfaatan fly ash Batubara Sebagai Adsorben Dalam Penyisihan COD Dari

Limbah Cair Domestik Rumah Susun Wonorejo Surabaya

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Penelitian dan Pembahasan

Penelitian ini dilakukan secara batch yaitu berdasarkan pada prosedur kerja yaitu melakukan pemeriksaan air sampel terlebih dahulu untuk mengetahui konsentrasi COD, setelah itu mempersiapkan Tangki berpengaduk ukuran 1 liter masing-masing diisi 500 ml sampel dan masukkan fly ash dengan peubah massa 1 gr kedalam Tangki berpengaduk yang sudah berisi limbah cair domestik, kemudian diaduk menggunakan tangki berpengaduk dengan kecepatan 150 rpm, dengan variasi waktu 30 menit hingga mencapai hasil maksimal, kemudian disaring dan dianalisa kandungan CODnya dan melakukan percobaan berikutnya dengan massa fly ash dan waktu yang berbeda.

Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium menggunakan limbah cair domestik dengan konsentrasi awal COD sebesar 540 mg/l. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil penyisihan bahan organik yang terkandung dalam air limbah domestik dengan media abu terbang batubara (fly ash), dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

25

menit. Hasil penelitian disusun dalam bentuk tabel dan grafik yang merupakan pengaruh massa adsorben dan waktu pengadukan terhadap prosentase penyisihan COD. Pengaruh massa dan waktu pengadukan dalam proses adsorbsi merupakan faktor penting karena semakin besar massa fly ash dan semakin lama waktu pengadukan dalam adsorbsi maka prosentase penyisihan COD semakin meningkat. Untuk pengaruh massa dan waktu pengadukan terhadap prosentase penyisihan COD dapat dilihat pada grafik dibawah ini :

Tabel 4.1 Pengaruh waktu pengadukan dan massa adsorben terhadap prosentase penyisihan COD

Waktu Pengadukan

(menit)

Massa Adsorben (gram)

1 2 3 4 5

0 0 0 0 0 0

30 18,51 27,40 37,77 47,40 53,33 60 22,96 34,81 51,11 60,74 71,85 90 24,44 36,29 53,33 70,37 82,22 120 25,18 37,77 54,81 72,59 90,37 150 25,92 38,51 55,55 73,33 91,11 Sumber : Hasil Perhitungan

Dari tabel pengaruh lama waktu pengadukan terhadap prosentase penyisihan COD diatas diketahui hubungan antara prosentase penyisihan COD dengan lama waktu pengadukan sebagai berikut :

IV.2. Pengar uh Per ubahan Waktu Pengadukan

Berdasarkan tabel 4.1 pengaruh perubahan waktu pengadukan dengan

26

seperti pada tabel tersebut terlihat bahwa dengan waktu 30 menit dengan massa adsorben 1 gram diperoleh prosentase penyisihan COD menjadi 18,51 %, apabila waktu pengadukan ditambah menjadi 60 menit dan massa adsorben 1 gram prosentase penyisihan COD menjadi 22,96 % dan bila secara berturut-turut waktu pengadukan ditambah masing-masing 90 menit dengan massa 1 gram: 24,44 %, 120 menit dengan massa 1 gram: 25,18 % dan 150 menit dengan massa 1 gram: 25,92 %.

Hubungan antara lama waktu pengadukan terhadap prosentase penyisihan COD dengan berbagai peubah massa ditampilkan pada gambar 4.1 berikut :

Gambar 4.1 Hubungan antara lama waktu pengadukan terhadap prosentase penyisihan COD dengan berbagai peubah massa

Berdasarkan Gambar 4.1 diatas dapat dilihat hubungan antara lama waktu

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 30 60 90 120 150 180

P rose n ta se p en yi sih a n C O D ( % )

Waktu Pengadukan( menit)

1 gr

2 gr

3 gr

4 gr

5 gr

27

maka didapat bahwa prosentase penyisihan COD tertinggi adalah 91,11 % dan terendah 18,51 %. Prosentase tertinggi terjadi pada berat 5 gram pada waktu pengadukan 150 menit. Sedangkan prosentase terendah terjadi pada massa 1 gram pada waktu pengadukan 30 menit. Prosentase rata-rata penurunan COD pada massa 1 gram adalah 23,40 %, untuk massa 2 gram adalah 34,95 %, pada massa 3 gram adalah 50,51 %, pada massa 4 gram adalah 64,88 %, dan untuk massa 5 gram adalah 77,77 %.

Dapat di jelaskan bahwa setiap penambahan waktu pengadukan, prosentase penyisihan COD semakin meningkat, ini berarti penjerapannya semakin baik. Hal ini disebabkan karena waktu kontak antara adsorben dengan adsorbat berangsur lama, maka kemampuan adsorben dalam mengadsorbsi semakin besar sehingga banyak senyawa COD yang teradsorbsi. Terlihat bahwa efisiensi penyisihan COD terbesar dan maksimal terjadi pada waktu pengadukan 150 menit dengan massa 5 gram yaitu 91,11 %. Dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa kemampuan adsorban dalam menyisihkan COD mengalami prosentase penurunan, terlihat pada menit ke 120 sampai 150 terjadi sedikit penjerapan COD, dikarenakan fly ash sudah jenuh, sehingga hanya mampu menjerap sedikit COD dan mendekati jenuh. Hal ini disebabkan oleh pori – pori media fly ash yang berkurang kemampuannya dalam menyerap COD. Kondisi tersebut dimungkinkan pada waktu penyerapan sebelumnya pori - pori fly ash

28

Penelitian sebelumnya juga menyatakan proses adsorpsi semakin baik dengan bertambahnya massa media dan penambahan waktu kontak. Waktu kontak merupakan faktor yang menentukan dalam proses adsorpsi, dan waktu kontak yang diperlukan untuk mencapai nilai optimal tidaklah sama untuk setiap proses adsorpsi.( Rosariawari F,2008)

IV.3. Penga r uh Per ubahan Peubah Massa adsor ben

Dari tabel 4.1 diatas dapat dibuat grafik hubungan antara variasi massa terhadap prosentase penurunan COD sebagai berikut :

Gambar 4.2 Hubungan antara peubah massa adsorben terhadap prosentase penyisihan COD dengan berbagai waktu pengadukan

Dari gambar 4.2 diatas dapat jelaskan hubungan antara peubah massa adsorben terhadap prosentase penyisihan COD dengan berbagai waktu pengadukan dapat diketahui bahwa semakin besar massa adsorben maka

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 1 2 3 4 5 6

P ros en ta se p en y isih a n C O D ( % )

massa adsorben (gram)

30 m enit

60 m enit

90 m enit

120 menit

150 menit

29

prosentase penyisihan COD semakin meningkat. Hal ini disebabkan penambahan massa adsorben akan meningkatkan jumlah total luas permukaan dan jumlah pori yang digunakan untuk mengikat adsorbat dalam proses adsorbsi, sehingga COD lebih banyak yang terjerap, di karenakan semakin besar massa adsorben, dan lama waktu pengadukan maka prosentase adsorbsi juga akan mengalami kenaikkan. (Restu A, 2010). Hasil prosentase penyisihan COD terbaik yaitu terbesar 91,11 % atau konsentrasi akhir 48 mg/l dan telah memenuhi baku mutu yang telah dipersyaratkan sesuai dengan Kep Men LH No 112 yaitu 100 mg/l.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap limbah cair domestik yaitu

limbah cair yang berada di daerah Rumah Susun Wonorrejo Surabaya, dapat diambil

kesimpulan seperti di bawah ini :

1.

Abu terbang

(fly ash)

batubara dapat menurunkan parameter COD.

2.

Kemampuan penyisihan kandungan COD limbah cair domestik dapat mencapai

hasil terbaik yaitu 91,11 %. Hal ini terjadi pada waktu 150 menit dengan massa

media

fly ash

5 gram di dapat COD akhir sebesar 48 mg/l. Nilai ini sudah

memenuhi baku mutu sesuai Kep Men LH N0.112 Tahun 2003 yaitu 100 mg/l.

3.

Waktu kontak antara adsorbat dengan massa adsorben sangat mempengaruhi suatu

proses adsorbsi. Semakin lama waktu kontak dan semakin banyak massa adsorben

maka prosentase penyisihan COD semakin meningkat

V.2 Sar an

1. Disarankan pada penelitian selanjutnya memvariasikan peubah yang lain,

misalnya: ukuran adsorben, kecepatan pengadukan.

DAFTAR PUSTAKA

Adha, A., 2009, “Pengaruh Penambahan Abu Batubara (fly ash) Pada Tanah Gambut Terhadap Kapasitas Dukung Tanah”.Universitas Islam Indonesia Teknik Sipil dan Perencanaan Jurusan Teknik Sipil, Yogyakarta.

Afr ianita, Rer i, dkk, 2010,” Pemanfaatan Fly Ash Batubara Sebagai Adsorben Dalam Penyisihan Chemical Oxygen Demand (Cod) Dari Limbah Cair Domestik (Studi Kasus: Limbah Cair Hotel Inna Muara, Padang). No.33 Vol.1 Thn.XVII.Universitas Andalas.

Anonim, 2008, Abu Batubara Sebagai Adsorben, majarimagazine.

Benefield, lar r y D, 1982,” Proces Chemistry For Water And Watewater Treatment Prentice Hall, Inc, New Jersey.

Widiyati, C., 2005, “Stabilisasi Lumpur Kering Dari Limbah Cair Pengolahan Kulit Dengan Abu Layang.

Fak hr izal, 2004, “Mewaspadai Bahaya Limbah Domestik di Kali Mas” Lembaga Kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah.

Imami, khalif, 2008, “Pengujian Alat Pendingin Sistem Adsorbsi Dengan Variasi Temperatur Masuk Fluida Saat Desorbsi”. Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

J abar udin, Imam, 2010,”Pengolahan Air Payau Menjadi Air Tawar Secara Adsorbsi Dengan Media Arang Aktif dan Tembikar”. Fakultas Teknik Sipil dan Perncanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim, Surabaya.

Kasam, dkk, 2005,”Penurunan COD (Chemical Oxygen Demand) dalam Limbah Cair Laboratorium Menggunakan Filter Karbon Aktif Arang Tempurung Kelapa”. Logika, Vol.2,No.2 Jurusan Teknik Lingkungan FTSP UII.

Munir , Misbachul, 2008, “Pemanfaatan Abu Batubara (Fly Ash) Untuk Hollow Block Yang Bermutu Dan Aman Bagi Lingkungan. Universitas Diponegoro, Semarang

Restu, A., 2010,”Penurunan Kadar Phenol Dengan Memanfaatkan Bagasse Fly Ash dan Chitin Sebagai Adsorben”.

Rosar iawar i, F.,2008,”Penurunan Konsentrasi Limbah Deterjen Menggunakan Furnace Bottom Ash (FBA)”.

Supr adata, 2005, “Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Tanaman Hias