BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air
Air secara kimiawi adalah yang mempunyai formula (H2O), yang merupakan
gabungan 2 atom hidrogen dengan 1 atom oksigen. Air dapat ditemukan dalam
fase padat, cair, atau gas. Pada tekanan atmosfer (76 cm-Hg), air menjadi padat
bila didinginkan sampai 0oC dan mendidih pada 100oC. Dalam keadaan murni air bersifat netral. Air dapat melarutkan berbagai zat. Air itu sendiri terpecah menjadi
unsur-unsur hydrogen unsur-unsur hidrogen dan oksigen pada suhu 2500oC. Ahli kebersihan melihat dari sudut lain. Dia hanya mempunyai perhatian
dari bentuk cair dari air. Cairan itu harus diangkut dari sumbernya ke tempat yang
memerlukannya ke rumah, kantor, pabrik, dan tempat-tempat lain. Air harus bebas
dari bakteri yang berbahaya, harus tidak berwarna, relatif tidak berbau, dan cukup
lunak atau bebas dari garam-garam mineral. Ahli bangunan air menganggap air
dalam bentuk padat (es) sebagai gangguan karena menyulitkan masuknya air ke
sungai, jaringan pipa, dan hidran (pipa-pipa sambungan untuk kebakaran). Lebih
jauh lagi mereka menganggap uap air hanya sebagai air yang hilang dari tempat
penampungannya. Kita semua menyadari bahwa air merupakan bahan pokok yang
mutlak perlu. Jumlah air pada tubuh kira-kira 70% dari bobot badan kita. Air
harus tetap dijaga jumlahnya didalam badan, karena air dapat menguap dari
paru-paru dan kulit serta keluar dari badan sebagai kotoran. Oleh karena itu, jika kita
tidak mendapat air selama beberapa hari saja, kita dapat mati kekeringan. Air juga
mutlak perlu untuk industri yang menggunakan air dalam jumlah yang relatif
Penerbitan Peraturan Pemerintah Nomor 20 tahun 1990 dan surat keputusan
Menteri Negara K.L.H. Nomor 03 tahun 1992 merupakan penggolongan air untuk
berbagai keperluan, yaitu :
1) Golongan A : Air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2) Golongan B : Air yang dapat digunakan sebagai bahan baku air
minum.
3) Golongan C : Air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan
dan peternakan.
4) Golongan D : Air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian
dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, pembangkit
listrik tenaga air. (Effendi.2003).
2.2 Siklus Air di Bumi
Setiap makhluk didunia ini sangat menggantungkan hidupnya pada air. Pada
manusia, selain untuk konsumsi domestic, air juga digunakan untuk keperluan
pertanian, industri, dan sebagainya. Dalam memenuhi kebutuhan air, manusia
selalu yang memperhatikan kualitas dan kuantitas air. Kuantitas air yang cukup
dimungkinkan karena adanya siklus hidrologi, yaitu siklus (daur) alami yang
mengatur tersedianya air permukaan dan air tanah. Siklus ini dapat digambarkan
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi
Dengan adanya penyinaran matahari, maka air yang terdapat di permukaan bumi
akan menguap dan membentuk uap air, karena adanya angin, maka uap air akan
bersatu dan berada ditempat yang tinggi dan dikenal sebagai awan. Oleh angin,
awan terbawa semakin lama semakin tinggi, sedangkan suhu diatas semakin
rendah.
Akibatnya awan menjadi titik air dan kemudian jatuh ke bumi sebagian lagi
mengalir diatas permukaan tanah. Jika air tersebut menjumpai lapisan yang rapat
sehingga peresapan akan berkurang. Jika air kelau ke permukaan bumi, maka
sumber air ini disebut mata air. Air permukaan yang mengalir dipermukaan bumi
Matahari
Menguap
Air laut Air tanah dalam
Awan
Curah Hujan
Lapisan rapat air
umumnyaa berbentuk sungai. Jika air mengalir melalui suatu tempat yang rendah
dan cekung, maka air akan berkumpul membentuk suatu danau atau telaga. Tetapi
banyak diantara air tadi akan mengalir ke laut kembali untuk kemudian mengikuti
siklus hidrologi. (Manahan.1991)
2.3 Manfaat Air Minum
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan makhluk
hidup dibumi ini. Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa
lain. Penggunaan air yang utama dan sangat vital bagi kehidupan adalah sebagai
air minum. Hal ini terutama untuk mencukupi kebutuhan air didalam tubuh
manusia itu sendiri. Menurut Notoadmodjo (2003), sekitar 55-60% berat badan
orang dewasa terdiri dari air, untuk anak-anak sekitar 65%, dan untuk bayi sekitar
80%. Didalam tubuh manusia, air diperlukan untuk melarutkan berbagai jenis zat
yang diperlukan tubuh. Oksigen juga perlu dilarutkan sebelum dapat memasuki
pembuluh-pembuluh darah yang ada disekitar alveoli. Begitu juga zat-zat
makanan hanya dapat diserap apabila dapat larut didalam cairan yang meliput
selaput ledir usus. Air juga ikut mempertahankan suhu tubuh dengan cara
penguapan keringat pada tubuh manusia. Disamping itu juga, transportasi zat-zat
makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air sangat
memegang peranan penting dalam aktivitas manusia. 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
Perbedaan sumber air minum akan menyebabkan perbedaan komposisi air yang
dihasilkannya. Sebagai contoh, air tanah dapat melarutkan mineral-mineral bahan
induk dari tanah yang dilewatinya. (Mulia.2005)
2.4Pengolahan Air Minum
Yang dimaksud dengan pengolahan adalah usaha-usaha teknis yang dilakukan
untuk mengubah sifat-sifat suatu zat. Pada proses pengolahan air ini lazimnya
dikenal dua cara, yaitu pengolahan lengkap atau Complete Treatment Process dan
pengolahan sebagian atau Patrial Treatment Process.
- Pengolahan lengkap atau Complete Treatment Process adalah proses
pengolahan air secara lengkap, baik fisik, kimia maupun bakteriologi.
Pengolahan cara ini biasanya dilakukan untuk air sungai yang kotor atau
keruh. Pada hakekatnya, pengolahan lengkap meliputi tiga tahapan
pengolahan, yaitu :
1. Pengolahan Fisik yaitu suatu tingkat pengolahan yang bertujuan untuk
mengurangi atau menghilangkan kotoran-kotoran yang kasar, penyisihan
lumpur dan pasir, serta mengurangi kadar zat-zat organik yang ada dalam
air yang akan diolah.
2. Pengolahan Kimia yaitu suatu tingkat pengolahan dengan menggunakan
zat-zat kimia untuk membantu proses pengolahan selanjutnya. Misalnya
dengan pembubuhan kapur dalam proses pelunakan dan sebagainya.
3. Pengolahan Bakteriologi yaitu suatu tingkat pengolahan untuk membunuh
atau memusnahkan bakteri-bakteri yang terkandung dalam air minum,
- Pengolahan Sebagian atau Partial Treatment Process adalah proses
pengolahan air sebagian saja misalnya, dilakukan pengolahan kimia atau
pengolahan bakteriologi saja. Pengolahan ini lazimnya dilakukan untuk :
a. Mata air bersih
b. Air sumur yang dangkal dan dalam.
2.4.1 Unit-unit Pengolahan Air Minum
Adapun unit-unit pengolahan air minum terdiri dari :
1. Bangunan Pengumpul Air
Bangunan Pengumpul air merupakan bangunan untuk mengumpulkan air
dari sumbernya. Fungsi dari bangunan pengumpul air ini sangat penting
artinya untuk menjaga kontinuitas pengaliran. Pengadaan bangunan
pengumpul air ini ditujukan untuk :
a. Kuantitas :
- Pencatatan debit air pada setiap saat, sehingga dapat diketahui fluktuasi dari
kuantitas air yang masuk.
- Mengontrol peralatan pencatatan debit serta peralatan lainnya (misalnya
pompa, saringan, pintu air) untuk menjaga kontinuitas debit pengaliran.
b. Kualitas :
- Penanganan ini penting terutama terhadap kemungkinan pencemaran
sumber asal air.
- Pemeriksaan kualitas air pada sumber air secara periodik agar dapat
diketahui ada atau tidaknya pencemaran.
Bangunan pengendap pertama berfungsi untuk mengendapkan
partikel-partikel padat dari air sungai secara gravitasi. Pengadaan unit ini terutama
ditujukan untuk :
- Aliran air
Harus dijaga supaya aliran air pada unit ini relatif tenang, agar
pengendapan secara gravitasi tidak terganggu. Hal ini dilakukan dengan
mengatur debit air masuk dan debit air keluar pada unit ini.
- Unit instalasi
Hasil pengendapan pada unit ini adalah lumpur (endapan) pada dasar bak.
Untuk menjaga efektivitas ruang pengendapan dan pencegahan
pembuusukan lumpur endapan, maka secara periodic lumpur endapan
harus dikeluarkan.
3. Pembubuhan Koagulan
Koagulan adalah bahan kimia yang dibutuhkan pada air untuk membantu
proses pengendapan partikel-partikel kecil yang tak dapat mengenndap
dengan sendirinya secara gravitasi. Alat pembubuh koagulan yang banyak
dikenal sekarang, dapat dibedakan dari cara pembubuhannya yaitu secara
gravitasi dan dengan menggunakan pompa. Zat kimia yang sering
digunakan sebagai koagulan adalah Aluminium Sulfat dengan rumus
kimia Al2(SO4)3.18 H2O.
4. Bangunan Pengaduk Cepat
Unit ini digunakan untuk meratakan koagulan yang ditambahkan agar
5. Bangunan Pembentuk Flok
Unit ini berfungsi untuk membentuk partikel padat yang lebih besar agar
dapat diendapkan sebagai hasil reaksi partikel kecil (koloidal) dengan
koagulan yang dibubuhkan.
6. Bangunan Pengendap Kedua
Unit ini berfungsi untuk mengendapkan flok yang terbentuk pada bak
pembentukan flok, dengan gaya berat flok sendiri (gravitasi).
7. Filter (Saringan)
Dalam proses penjernihan air minum dikenal dua jenis filter yaitu saringan
pasir lambat (slow sand filter) dan saringan filter cepat (rapid sand filter).
Dari bentuk bangunan saringan dikenal pula dua macam filter yaitu
saringan yang bangunannya terbuka (gravity filter) dan saringan yang
bangunannya tertutup (pressure filter).
8. Reservoir
Air yang telah melalui filter sudah dapat dipakai untuk air minum. Air
tersebut telah bersih dan bebas dari bakteri sehingga dapat ditampung pada
bak reservoir (tendon) untuk diteruskan kepada konsumen.
- Desinfektasi
Desinfektasi air minum adalah proses penghilangan bakteri patogen
(bakteri yang dapat menimbulkan penyakit) yang ada didalam air tersebut.
Desinfektasi air dapat dilakukan dengan bermacam-macam cara yaitu
- Pemanasan
-Penyinaran ion-ion logam dengan sinar ultraviolet
-Penambahan asam atau basa
-Penambahan senyawa kimia, seperti klor (klorinasi) dan ozon
(ozonisasi)
- Klorinasi Sederhana
Dengan cara ini banyaknya klor yang diberikan hanya dikira-kira saja
yaitu sekitar 0,2 hingga 0,5 ppm, atau kadang-kadang 1 ppm, tanpa
pemeriksaan selanjutnya akan kadar klor yang tersisa dalam air minum.
Cara ini tidak dilakukan kalau air bakunya mengandung zat organic.
- Klorinasi dibantu dengan Amonia
Cara ini digunakan jika air bakunya mempunyai baud an rasa yang jauh
melampaui ambang batas yang ditetapkan. Penambahan amonia adalah
untuk memperbaiki bau dan rasa yang timbul pada saat klor bereaksi
dengan zat-zat organik atau pada saat pembubuhan klor terlalu banyak
dengan waktu kontak selama 2 jam. Apabila tujuan utamanya adalah
pengaturan bau dan rasa, amonia sebaiknya diberikan lebih dulu daripada
klor. (Sutrisno.2004)
2.5Logam Dalam Air 2.5.1 Logam Mangan
Mangan adalah logam putih abu-abu, yang penampilannya serupa besi-tuang.
Ia melebur pada kira-kira 1250oC. Ia bereaksi dengan air hangat membentuk mangan (II) hidroksida dan hidrogen. Asam mineral encer dan juga asam
melarutkannya dengan menghasilkan garam mangan (II) dan hydrogen.
oksida mangan yang dikenal : MnO, Mn2O3, Mn3O4, MnO2, MnO3, dan Mn2O7
.
Sebagian besar senyawa-senyawa penting garam-garam mangan, bisa
diperoleh dari mangan oksida (MnO), garam-garam mangan, diubah menjadi
Mn2O3, yang sesuai dengan garam-garam besi adalah tidak stabil dan tidak
ada dibawah pengaturan keadaan analisa. Semua oksida larut dalam asam
hidroklorida panas dan konsentrasi tinggi asam sulfur dari garam-garam
mangan, pengoksidasi kuat menjadi pereduksi dengan perkembangan klorin
dan oksigen yang berturut-turut. Dua asam oksida yang tidak stabil MnO3 dan
Mn2O7 adalah gabungan mangan, contoh K2MnO4 atau K2O, MnO3 dan
permanganat, contoh K2Mn2O8 atau K2O, Mn2O7 berturut-turut. (Vogel.1953)
Sumber kehadiran logam mangan pada air adalah sebagai berikut :
- Dari sumber mata air dipegunungan, logam-logam mangan bersama logam
yang lainnya berasal dari tanah yang terlarut dengan air.
- Dari limbah-limbah domestik, seperti pembuangan kegiatan rumah tangga,
pembuangan limbah industry, dan sebagainya.
Pada konsentrasi melebihi 0,1 mg/l, mangan mengabarkan suatu rasa yang
tidak diharapkan ke minuman dan noda peralatan pipa ledeng dan cucian.
Ketika campuran mangan didalam larutan mengalami oksidasi, mangan
mengendap, menghasilkan permasalahan kerak. Bahkan pada sekitar 0,02
mg/l, mangan akan membentuk lapisan pada pipa yang kemudiannya
mulai mengelupas sebagai endapan yang hitam. Sebagai tambahan,
organisme pengganggu tertentu memekatkan mangan dan mengakibatkan
2.5.2 Manfaat Mangan Sebagai Mikroelemen (Hewan Dan Manusia)
Mangan merupakan mikronutrien esensial bagi semua makhluk hidup. Mn
bersifat esensial bagi komponen lebih dari 36 jenis enzim untuk metabolisme
karbohidrat, protein, dan lipid, sebagai kofaktor beberapa kelompok enzim
oksidoreduktase, transferase, hidrolase, lipase, isomerase, ligase, lektin dan
integrin. Kofaktor reaksi enzimatis meliputi reaksi fosforilasi, sintesa kolestereol
dan sintesa asam lemak. Piruvat karboksilase berperan dalam metabolism
karbohidrat, lipid dan dalam proses produksi energi. Enzim lain yang berkaitan
dengan Mn adalah enzim yang berperan dalam sintesa, ureum, pembentukan
jaringan ikat dan tulang, serta enzim yang mencegah peroksidasi lipid oleh radikal
bebas. Polopeptida, arginase, serta superoksida dismutase (SOD) mengandung
Mn. Mn metaloenzim adalah glutamin sintetase Mn superoksidase. Mn juga
merupakan chelator dengan asam amino, kompleks asam amino dan piridoksal
posfat. Mn ditransportasikan ke dalam tubuh lebih cepat daripada asam amino
tanpa Mn. Mn memiliki implikasi dalam produksi melanin dan dopamin dalam
sintesis asam lemak dan dalam pembentukan inositol fosfatidil membrane. Mn
diperlukan dalam pembentukan dan pertumbuhan tulang serta produksi insulin
didalam pankreas.
2.5.3 Efek Toksik Dari Mn
Mn dalam dosis tinggi bersifat toksik. Paparan Mn dalam debu atau asap
maupun gas tidak boleh melebihi 5mg/m3 karena dalam waktu singkat hal itu akan menimbulkan toksisitas. Hasil uji coba menunjukkan bahwa paparan Mn lewat
inhalasi uji tikus bisa mengakibatkan toksisitas pada sistem syaraf pusat. Paparan
sehingga sangat sedikit dilaporkan kasus toksisitas Mn per oral pada manusia.
Gejala toksisitas Mn di Chelan, tempat penambangan Mn berupa gangguan
kejiwaan, hiperiritabilitas, serta perlakuan kasar. Halusinasi atau perubahan itu
disebut manganic madness. Para penambang di Chile mengalami toksisitas
“manganese madness”. Gejala itu akan berkembang menjadi gangguan permanen
dalam sistem syaraf ekstrapiramidal, psikotik, serta paralisis sehingga
menunjukkan gejala mirip penyakit Parkinson. Penyakit Parkinson adalah
penyakit degenerasi syaraf yang disebut juga “Manganism” yang terjadi karena
paparan peleburan mineral Mangan. Mangan (Mn) juga bisa menimbulkan emboli
dan bronkitis gangguan alat pernafasan dan otak, mengakibatkan halusinasi,
kelupaan dan kerusakan syaraf, gejala kelainan otak, serta tingkah laku abnormal.
(Widowati.2008)
2.6Spektrofotometri UV-Visible
Spektrofotometer sesuai namanya adalah alat yang terdiri dari
spektrofotometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari
spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat
pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi. Jadi
spektrofotometer digunakan untuk mengukur energy secara relatif jika energy
tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari
panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh
dengan alat pengurai seperti prisma, grating atau celah optis. Suatu
spektrofotometer tersusun dari sumber spectrum tampak yang kontinyu,
monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu
mengukur perbedaan absorbsi antara sampel dan blanko ataupun
pembanding.(Khopkar.2003).
Alat-alat instrumentasi Spektrofotometer UV-Visible terdiri dari :
1. Sistem Optik
Pada umumnya konfigurasi dasar setiap spektrofotometer UV-Visible
berupa susunan peralatan optik yang terkonstruksi sebagai berikut :
Keterangan :
SR = Sumber radiasi
M = Monokromator
SK = Sampel Kompartemen
D = Detektor
A = Amplifier atau penguat
VD = Visual Display atau meter
Setiap bagian peralatan optic dari spektrofotometer UV-Visible memegang
fungsi dan peranan tersendiri dan saling terkait fungsi peranannya. Setiap
fungsi dan peranan tiap bagian dituntut ketelitian dan ketetapan yang
optimal, sehingga akan diperoleh hasil pengukuran yang tinggi tingkat
ketelitian dan ketetapannya.
Dilihat dari segi spektrofotometer dapat digolongkan tiga macam yaitu :
1. Sistem optic radiasi berkas tunggal (Single Beam)
2. Sistem optic radiasi berkas ganda (Double Beam)
SR M SK A
3. Sistem optic radiasi berkas terpisah (Spliter Beam)
Pertama kali spektrofotometer UV-Visible yang diperkenalkan untuk
analisis adalah spektrofotometer UV-Visible dengan sistem optic radiasi
berkas tunggal (Single Beam) kemudian dengan kemajuan elektronika
mulai dipopulerkan spektrofotometer UV-Vis radiasi berkas ganda (double
beam), dengan asumsi mengambil suatu keuntungan tidak terpengaruh
penurunan intensitas radiasi berkas ganda adalah :
Tidak mungkin kedua kuvet yang dipakai adalah betul-betul identik, dan
lagi intensitas radiasi yang menguji kedua kuvet juga tidak mungkin sama.
Oleh karena itu, pada era terakhir ini sistem optic spektrofotometer
UV-Vis cenderung pengukurannya lebih baik dari sistem optic radiasi
berkas ganda. Sedangkan sistem optic radiasi berkas terpisah (spliter
beam) pada prinsipnya adalah rumit sehingga memungkinkan terjadinya
penurunan intensitas radiasi setelah melalui rangkaian sistem optic yang
rumit dan panjang.
2. Sumber Radiasi
Beberapa macam sumber radiasi yang dipakai pada spektrofotometer
UV-Vis adalah lampu deuterium, lampu tungsten dan lampu merkuri. Sumber
radiasi deuterium dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 190 nm –
380 nm (daerah ultraviolet dekat, karena pada rentangan panjang
gelombang tersebut sumber radiasi deuterium memberikan pada
spektrofotometer UV-Vis.
Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis dari
sumber radiasi monokromatis. Monokromator pada spektrofotometer
UV-Vis biasanya terdiri dari susunan : celah (slot) masuk - filter - kisi (grating)
– celah keluar.
4. Sel dan kuvet
Kuvet atau sel merupakan wadah sampel yang akan dianalisis. Ditinjau
dari pemakaiannya kuvet ada dua macam yang permanen terbuat dari
bahan gelas leburan silica atau disposatble untuk satu kali pemakaian yang
terbuat dari telfon atau plastic. Ditinjau dari bahan yang dipakai membuat
kuvet, ada dua macam yaitu : kuvet dari leburan silica (kuarsa) dan kuvet
dari gelas. Kuvet dari lebura silica dapat dipakai untuk analisis kualitatif
dan kuantitatif pada daerah pengukuran (380 – 1100 nm) karena bahan
dari gelas mengabsorbansi radiasi UV. Dianjurkan setiap kali memakai
kuvet selalu dibersihkan dengan alcohol absolute atau direndam
didalamnya. Membersihkan permukaan kuvet yang basah harus dipakai
kertas lensa yang bagus jangan sekali-kali memegang permukaan kuvet
yang transparan.
5. Detektor
Detektor merupakan salah satu bagian dari spektrofotometer UV-Vis yang
penting oleh sebab itu kualitas detector akan menentukan kualitas
spektrofotometer UV-Vis. Fungsi detector akan menentukan kualitas
spektrofotometer UV-Vis. Fungsi dari detector didalam spektrofotometer
Beberapa pustaka memberikan persyaratan tentang kualitas dan fungsi
detector didalam spektrofotometer UV-Vis antara lain :
1. Detektor harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang
diterima tetapi harus memberikan derau (noise) yang sangat minimum.
2. Detektor harus mempunyai kemampuan untuk memberikan respon
terhadap radiasi pada daerah panjang gelombang yang lebar (UV-Vis).
3. Detektor harus memberikan respon terhadap radiasi dalam waktu yang
serempak.
4. Detektor harus memberikan jaminan terhadap respon kuantitatif dan
sinyal elektronik yang dikeluarkan harus berbanding lurus dengan
sinyal yang diterima.
5. Sinyal elektronik yang diteruskan oleh detector harus dapat
diimplikasikan oleh penguat (amplifier) ke recorder (pencatat).
