BAB II. Tabel 2.1 Parameter Air untuk Keperluan Higiene Sanitasi [5]

23 BAB II

TINJAUANaPUSTAKA

2.1 TinjauanaPenelitian

2.1.1 Air untuk Keperluan Higiene Sanitasi

Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2017 tentang Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan dan Persyaratan Kesehatan Air Untuk Keperluan Higiene Sanitasi, Kolam Renang, Solus Per Aqua, dan Pemandian Umum, Air untuk keperluan higiene sanitasi adalah air dengan kualitas tertentu yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya berbeda dengan kualitas air minum. Air jenis ini baik digunakan untuk keperluan sehari-hari seperti mandi, cuci tangan, dan lainnya [5]. Air yang dapat dikategorikan sebagai Air untuk Keperluan Higiene Sanitasi harus memenuhi kriteria yang dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini.

Tabel 2.1 Parameter Air untuk Keperluan Higiene Sanitasi [5]

Parameter Wajib Unit Standar Baku Mutu (Kadar Minimum)

Kekeruhan NTU 25

Warna TCU 50

Zat Padat Terlarut mg/L atau ppm 1000

pH mg/L 6,5 – 8,5

Rasa - Tidak berasa

Bau - Tidak berbau

2.1.2 Plasma

Plasma merupakan gas yang terionisasi dalam lucutan listrik. Dapat pula diartikan, secara harfiah, sebagai materi ke-empat, yaitu hasil dari gas yang dipanaskan atau diberikan elektron hingga pada kondisi pada Sebagian dari gas itu terionisasi menjadi bentuk elektron yang terpisah dan ion-ion bergerak bebas dan merespon dengan kuat dengan medan magnetik [6] dan dapat dilihatapadaaGambar 2.1. Pada keadaan tersebut, gas memiliki nilai viskositas yang mirip seperti liquid atau cairan pada tekanan atmosfer dan memiliki muatan listrik yang netral.

24

Sehingga mampu memberikanakonduktivitasslistrikayang relatifatinggi hingga besarnyaaseperti konduktivitasadalam logam.

Gambar 2.1 Tingkatanamateri [6]

Sifat konduktifitas elektrik pada suatu plasma akan memiliki variasi tertentu sesuai derajat ionisasinya, dimana derajat ionisasi plasma itu sendiri merupakan proporsi atom-atomayang kehilanganaatau mendapataelektron, danabiasanya hal ini dikendalikanaoleh suhu. Karena adanya tahanan listrik, maka dihasilkan sejumlah panas yang signifikan sehingga panas tersebut membentuk suatu aliran gas yang terionisasi, atau dalam hal ini disebut plasma [7]. Pada Tabel 2.2 dapat dilihat bentuk umum dari plasma beserta contohnya.

Tabel 2.2 Bentuk umum plasma Bentuk Umum Plasma

Plasma buatan Plasma terrestrial Plasma ruang angkasa dan astrofisika

• TV Plasma

• Lampu floursens

• Area pelindung panas pesawat ruang angkasa

• Ozonatora

• Bungaaapi listrikipada oboralas

• Bunga apiayang dihasilkanapadaatesla coil

• Petir

• St. Elmos fire

• Ionosfer

• Aurora

• Matahariodanabintang

• Anginimatahari

• Areaaantaraplanet

• Areaaantar sistem galaksi

• Area antarabintang dalamasatu kelompok

aPadat – Esaa aCairan – Airi aGas – Uapi aPlasma – Petira

25 Terdapat dua jenis utama plasma, yaitu:

1. Plasma Termal

Sesuai dengan nama jenisnya, plasma ini memiliki suhu yang tinggi.

Selain itu plasma ini juga memiliki ciri lain, yaitu densitasuenergi yang tinggi dan kesamaanasuhu antaraapartikel berat (atom,amolekul, ion) terhadap elektronnya. Sifat mobilitas pada plasma jenis ini sangat tinggi sehingga menyebabkanaenergiayang dialirkan ke plasma akan ditangkap olehielektron dan dipindahkanamenuju partikel-pertikeliberat (atom, molekul, ion) denganatumbukan elastis. Karena tingginya densitas energi pada plasma ini, frekuensijtumbukan akan menjadiasangat tinggiabersamaan dengan kesetimbanganatermal yang cepat, suhu pada inti plasma dapat mencapai 20.000^oC atau lebih [7].

2. Plasma Non-Termal

Plasma jenis ini memiliki ciri sifat densitasaenergiayang cenderung lebiharendahadibandingkan denganaplasma termal, terdapat perbedaanasuhu yang besar antaraaelektronadan partikel-partikel berat seperti atom, moleku, dian ion. Elektron dengan tingkat energiiyang cukup akan bertumbukanadenganagas yang dapat menyebabkan disosiasi, eksitasi, danaionisasi. Hal ini menyebabkan suhu pada elektronamelampauiasuhu pada partikelaberat sebesar beberapa derajat. Hasilnya, hal ini memungkinkan terbentuknyaadischarge pada suhuayang jauh lebiharendah, bahkanapada suhuaruang. Plasma non-termal menghasilkanaspesi-spesi aktif yangacukup beragamadan memiliki energi yang lebihabesar dibandingkanadengan spesiaaktif yang bisa dihasilkan padaareaktor kimia [8].

2.1.3 Spesies Aktif

Spesies aktif dapat dihasilkanasecara langsungaatau pun tidakalangsung dari tumbukan antara elektronadan reaksiakimia di dalamaplasma. Spesies aktif yang dapat dihasilkan oleh plasmaanon-termal memiliki konsentrasi dan jumlah yang jauh lebih besar dibandingkanadengan spesies aktif yang sama yang dihasilkan

26

pada reaktor kimia dengan cara konvensional. Spesies aktif yang terbentuk oleh plasma terdiri dari foton, spesies netral aktif, dan partikelabermuatan [8].

1) Foton

Bagian foton pada spesies aktif dihasilkan dari pijar plasma dengan Panjang gelombang yang berspektrum elektromagnetik luas seperti yang dapat dilihat pada Tabel 2.3 dimana semakin tinggi energi foton, semakin baik pula ia dapat mengionisasi dan melakukan eksitasi terhadap atom-atom.

Fotonitidakaterpengaruh olehamedan listrikaatau pun medan magnet karena tidak bermuatan.

Tabel 2.3 Energi fotonadalam spektrumaelektromagnetik [8]

Daerah Spektral Kisaran Panjang

gelombang (nm) Kisaran energi (eV) Infra merah

Tampak Ultraviolet

730 ≤ λ ≤ 10⁶ 380 ≤ λ ≤ 730 13 ≤ λ ≤ 397

0,00124 ≤ E ≤ 1,70 1,59 ≤ E ≤ 3,26 3,12 ≤ E ≤ 95,3

2) Spesies Netral Aktif

Akibat dari tumbukanaelektron dan reaksiakimia yang terjadi pada plasma, dapat dihasilkan beberapaajenis spesies-spesies netralaaktif yang memiliki energiayang mampuaberinteraksi dengan molekul-molekul kimia.

Spesies-spesies netral aktif tersebut di antaranya adalah spesiesaatom-atom reaktifasecara kimiawi,aseperti Hidrogen (H), Oksigen (O), Fosfor (F), Klorin (Cl), dan lainnya, serta radikalabebasayang juga dihasilkan di dalamaplasma. Semua spesiesaaktif ini dapataberinteraksi denganakuat terhadap permukaan.

3) PartikelaBermuatan

Pembentukan plasma yangadiionisasi dengan cara parsialioleh tumbukanaelektron akanamenghasilkan partikelabermuatan oleh selubung medan listrik. Ion dengan kutub positif akan menumbuk permukaan lingkunganadengan energiayang lebihatinggi dibandingkan dengan ion berkutub negatif.

27 2.1.4 Pembentukan Plasma Non-Termal

Terdapat beberapa metode dalam proses pembentukan plasma non-termal, yaitu [9]:

1) Plasma Arus Searah (DC Plasma)

Dalam membentuk lucutan plasma arus searah (DC), perlu dilakukan induksi dengan cara memberikan tegangan DC di antara elektroda dan melakukan ionisasi gas. Dalam pembentukan plasma ini diperlukan tegangan yang cukup tinggi. Lucutan plasma DC diklasifikasikan berdasarkan daerah pemutusan elektrik atau electric discharge seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.2 di bawah ini.

Gambar 2.2 Karakteristik tegangan dan arus generator plasma tegangan tinggi DC [9]

a) Corona Discharge

Corona discharge merupakan plasma yang terdiri dari daya listrik yang rendah, terjadi pada kondisi tekanan atmosfer dengan medan listrik yang cukup kuat dan biasanya terbentuk dengan elektroda berbentuk runcing.

Plasma ini biasanya terbentuk pada kondisi tegangan dan arus berkisar 1 – 100 µA/cm². Korona biasanya akan muncul dalam bentuk serabut samar yang redup dan memancarkan cahaya dari ujung elektroda dan memiliki wilayah plasma yang terbatas hanya di sekitar elektroda.

28 b) Glow Discharge

Glow discharge merupakan plasma yang dibangkitkan dengan dua elektroda yang dipasang dalam wadah yang idealnya bertekanan 10 – 100 Pa, dengan tegangan yang diberikan sebesar 100 – 1000V atau lebih hingga muncul lucutan plasma. Plasma jenis ini dibangkitkan oleh lucutan yang disebabkan oleh tumbukan-tumbukan elektron yang dipicu oleh ion foton yang terjadi pada katoda. Plasma ini berjenis non-termal dengan suhu elektron yang tinggi dengan ion dan partikel bersuhu rendah.

c) Arc Discharge

Arc discharge terbentuk ditandai dengan diberikannya tegangan yang rendah namun dengan arus yang sangat tinggi, berkisar pada angka 10 – 1000A. lucutan plasma ini dibentuk oleh thermal electron yang dipancarkan oleh elektroda positif atau katoda. Proses ini berlangsung pada kondisi plasma dimana gas dan ionnya memiliki suhu yang berada dalam keadaan setimbang sehingga dikategorikan sebagai plasma termal.

2) Plasma Arus Bolak-Balik (AC Plasma)

Selain menggunakan metode DC, pembangkitan plasma dapat juga menggunakan metode lain, yaitu AC discharge atau plasma AC. Plasma AC dengan frekuensi rendah memiliki karakteristik yang hampir sama dengan plasma DC pada umumnya [10]. Berbagai bentuk reaktor plasma AC telah banyak diteliti oleh ilmuan dengan berbagai bentuk fisik reaktor mau pun konfigurasi lucutan plasmanya yang dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini.

Gambar 2.3 Bentuk reaktor plasma AC non-termal [10]

29

Bentuk-bentuk reaktor plasma non-termal yang menggunakan sumber listrik AC tegangan tinggi diterapkan pada bagian luar mau pun dalam elektroda dimana plasma yang dihasilkan dan didekomposisikan pada bagian tersebut.

2.2 Tinjauan Komponen Penelitian 2.2.1 Tembaga

Tembaga, seperti yang dapatadilihat pada Gambara2.4, merupakan salah satu unsur kimia yang termasuk dalam golongan logam transisi yang memiliki sifat umum yang kuat. Ketahanan korosi pada berbagai jenis fluida yang dimiliki tembaga cukup tinggi sehingga logam ini banyak digunakan pada aplikasi maritim.

Selain itu tembaga juga memiliki sifat physical properties yang kuat, konduktivitas termal yang tinggi, konduktivitas listrik tinggi, non-magnetik, mudah dalam pemesinan dan liat, menjadikannya logam yang cukup banyak digunakan pada berbagai aplikasi seperti kabel penghantar listrik, transmisi listrik, elektroda, dan lain-lain [11]. Karakteristik sifat termbaga dapat dilihat pada Tabel 2.4 di bawah ini.

Gambar 2.4 Tembaga dalam kabel listrik [11]

Tabel 2.4 Karakteristik sifat tembaga

Simbol Kimia Cu

Nomor Atom 29

Berat Atom 63.54

Densitas 8960 kg m³

Titik Lebur 1356 K

Konduktivitas Termal 394 W m^-1 K^-1 Konduktivitas Elektrik 1.673 x 10^-8 ohm-m Struktur Kristal Face-Centered Cubic

30 2.2.2 Material Akrilik

Secara visual, akrilik sangat mirip seperti kaca, sepertiayang dapatadilihat padaaGambar 2.5. Namun akrilik memiliki beberapa sifat yang membuatnya menjadi lebih unggul dibandingkan dengan kaca, kelebihan yang paling utama adalah kelenturannya dan ketahanannya terhadap panas. Akrilik merupakan material yang tidak gampang pecah, memiliki bobot yang ringan, mudah untuk dilakukan pemotongan, dikikir, dibor, dihaluskan, atau pun dicat. Akrilik dapat dengan mudah dibentuk menjadi berbagai bentuk yang kompleks. Salah satu metode yang cukup sering digunakan pada pembentukan akrilik adalah pembentukan termal. Sifat tahan pecah akrilik memungkinkan untuk menjadikan akrilik sebagai material yang cocok digunakan pada berbagai aplikasi, bahkan sebagai jendela kapal selam [12]. Spesifikasi karakteristik kaca akrilik dapat dilihat pada Tabel 2.5 di bawah ini.

Gambar 2.5 Kaca akrilik [12]

Tabel 2.5 Spesifikasi karakteristik kaca akrilik [12]

Temperatur bending akrilik Temperatur didih akrilik Kalor jenis

Kepadatan akrilik

Konduktivitas termal akrilik suhu ruang Konduktivitas termal akrilik suhu 150^oC

140 – 180^oC 232^OC 1465 J/kg.k 1170 kg/m³ 0,19 w/m.k 2,5 w/m.k

2.2.3 Arduino Uno

Arduino uno, seperti yangadapat dilihatapada Gambar 2.6, adalah platform yang memiliki sifat terbuka atau open source dan dapatadilihatapada Gambara2.6.

31

Arduino tidak hanya dapat berperan sebagai pengembang tapi juga dapat berperan sebagai hardware, bahasa pemrograman, atau pun IDE (Integrated Development) yang merupakan suatu software yang berfungsi sebagai tempat menulis, menyimpan, dan mengunggah program ke memori mikrokontroler [13]. Komponen utama dalam Arduino Uno adalah mikrokontroler 8bit ATMega328 yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corp. dengan spesifikasi yang dapat dilihat pada Tabel 2.6 di bawah ini.

Gambar 2.6 Arduino Uno [13]

Tabel 2.6 Spesifikasi Arduino Uno [13]

Parameter Keterangan

Fungsi • Sebagaiasistem kendali komponen/sensor dengan program yang telahadibuat.

• Untuk melakukanakomunikasi serial dengan PC

• Sebagaiaotak/pusat kendali dari sistem yang dibuat.

• Untuk amempermudah dalam melakukan pengendalian sistem.

Tegangan Kerja • Tegangan Input (rekomendasi) 7- 12 Volt

• Tegangan Input (Batas) 6-20 Volt Arus Kerja • DC Current per I/O Pin: 20 mA

• DC Current for 3.3V Pin: 50 mA

Clock speed 16 MHz

Kebutuhan performansi • Dapat mengonversi sinyal analog menjadi sinyal digital dari hasil sensing untuk kebutuhan subsistem antarmuka pengguna.

• Dapat memberikan perintah ke modul komponen/sensor untuk melakukan kerja terhadap masukan yang diterima oleh mikrokontroller.

32 2.2.4 Sensor pH SKU SEN0161

Sensor SKU SEN0161 seperti yangaditunjukkan pada Gambara2.7 merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur derajat keasaman suatu cairan.

Sensor ini bekerja dengan menghubungkan elektroda dengan probe yang dihubungkan dengan modul dan arduino, akan tetapi pada saat elektroda digunakan terus menerus setiap saat, perlu mengkalibrasi untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat [ 1 4 ] . Spesifikasi sensor ini dapat dilihat pada Tabel 2.7 di bawah ini.

Gambar 2.7 Sensor pH SKU SEN0161 [15]

Tabel 2.7 Spesifikasi sensor pH SKU SEN0161

Parameter Keterangan

Daya 5 V

Ukuran modul 43 × 32mm

Rentang Pengukuran 0-14PH Rentang Temperatur 0-60 oC

Akurasi ± 0.1pH (25 ℃)

Time Respone ≤ 1min

2.2.5 Sensor TDS SKU SEN0244

Sensor TDS SKU SEN0244 seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.8, merupakan sensor yang berfungsi untuk mengukur nilai TDS ( T o t a l D i s s o l v e S o l i d ) atau padatan terlarut pada air limbah. Secara umum, semakin tinggi nilai TDS, maka semakin banyak pula padatan terlarut yang terlarut dalam air dan semakin buruk pula kualitas airnya. Sensor TDS ini menggunakan dua elektroda yang terpisah untuk mengukur nilai konduktivitas dan memberikan indikasi jumlah kandungan zat padat didalam air. Spesifikasi sensor ini dapat dilihat pada Tabel 2.8 di bawah ini.

33

Gambar 2.8 Sensor TDS SKU SEN0244 [16]

Tabel 2.8 Spesifikasi sensor TDS SKU SEN0244 [16]

Parameter Keterangan

Tegangan input 3,3 – 5,5V

Arus input 0 – 2,3mA

Rentang Pengukuran 0 – 1000 part per million Rentang Temperatur 0-60oC

Akurasi ± 10%

Time Respone ≤ 1min

2.2.6 Sensor Kejernihan Air SKU SEN0189

Sensor turbidity SKU SEN0189 yang dapat dilihat pada Gambar 2.9, merupakan sensor yang dapat mengukur tingkat kejernihan air. Data yang dibaca oleh sensor ini adalah data analog yang nantinya akan diproses dan dihitung sehingga pengguna bisa mendapatkan nilai kekeruhan dari air yang sedang diberikan perlakuan. Sensor turbidity yang digunakan pada sistem ini adalah SEN0189 [17]. Spesifikasi sensor ini dapat dilihat pada Tabel 2.9 di bawah ini.

Gambar 2.9 Sensor kejernihan air SEN SKU0189 [17]

34

Tabel 2.9 Spesifikasi sensor kejernihan air SEN SKU0189 [17]

Parameter Keterangan

Tegangan input 3,3 – 5,5V

Arus input 0 – 40 mA

Tahanan Isolasi 100m

Rentang Temperatur 5 – 90oC

Akurasi ± 10%

Time Respone ≤ 500ms

Berat 30g

2.2.7 LCD

LCD (Liquid Crystal Display) merupakan jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai media penampil utama, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.10. LCD dapat memunculkan angka atau huruf, bahkan gambar dengan memanfaatkan banyaknya piksel cahaya di dalamnya. Sumber cahaya dalam alat ini berasal dari lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair. Titik cahaya yang jumlahnya hingga puluhan ribu inilah yang akhirnya membentuk tampilan citra [18]. Berikut spesifikasi LCD yang dapat dilihat pada Tabel 2.10 di bawah ini.

Gambar 2.10 LCD 16 x 4 [18]

Tabel 2.10 Spesifikasi LCD [18]

Parameter Keterangan

Fungsi Menampilkan informasi pada layar

Input Data dalam bentuk ASCII

Output Tampilan karakter sesuai hasil inputan Tegangan Input 5V DC

Kebutuhan Dapat menampilkan informasi