Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 7
PENGARUH KOAGULAN
POLYALUMINIUM CHLORIDE
DAN
SODIUM ALGINATE
TERHADAP
KUALITAS AIR BERSIH YANG DIHASILKAN PADA
PENGOLAHAN AIR SUNGAI DAN AIR RAWA DENGAN
FILTER KERAMIK
Subriyer Nasir
(*), Amelin Hartaty, Danni Sulaiman
*Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662
Email : subriyer@yahoo.com
Abstrak
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan koagulan PAC dan Sodium Alginate terhadap kualitas air bersih yang dihasilkan pada pengolahan air sungai Musi dan air rawa menggunakan membran keramik buatan sendiri dan dibandingkan dengan membran keramik komersial. Parameter-parameter yang diukur untuk menentukan kualitas air bersih yaitu pH, EC, TDS, turbidity, dan kandungan logam besi Fe. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa koagulasi dengan penggunaan koagulan PAC dan Sodium Alginate efektif dalam menurunkan turbidity dan kandungan logam Fe permeat. Turbidity dan kandungan logam besi Fe permeat terendah pada pengolahan air sungai musi pada waktu operasi 60 menit dan tekanan 36 Psi dengan membran komersial yakni sebesar 1,0 NTU dan 0,09 mg/L. Turbidity dan kandungan logam besi Fe permeat terendah pada pengolahan air rawa pada waktu operasi 60 menit dan tekanan 36 Psi dengan membran komersial yakni sebesar 0,8 NTU dan 0,01 mg/L.
Kata Kunci: Filtrasi, Koagulasi, Membran keramik, Permeat.
Abstract
The purposes of this research isto investigate the effects of coagulant PAC and Sodium Alginate to the quality of clean water by using manufactured membrane and the commercial one. Variables of determining the quality of clean water are pH, EC, TDS, Turbidity, and iron concentration. The result showed that coagulation of feed water using PAC and Sodium Alginate is effective for reducing turbidity and iron contains of Permeat. The lowest turbidity and Iron contain for musi river water treatment at operating time of 60 minutes and differential pressure of 36 Psi by using commercial membrane are approximately 1.0 NTU and 0.09 mg/L. The lowest turbidity and Iron contain for sakatiga fen water treatment at t = 60 minutes and P = 36 Psi by using commercial membrane are about 0.8 NTU and 0.01 mg/L respectively.
Key words : Ceramic membrane, Coagulation, Filtration, , Permeate.
1. PENDAHULUAN
Air sungai Musi Palembang dan air rawa Sakatiga, Inderalaya, merupakan sumber air baku yang cukup dekat dijangkau oleh masyarakat di sekitarnya, namun kualitas air sungai Musi dan air rawa Sakatiga perlu di
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 8
tangga langsung ke sungai mengakibatkanmenurunnya kualitas air sungai tersebut. Sedangkan air rawa, secara kasat mata memang terlihat cukup bersih, namun jika dilakukan penelitian lebih lanjut air tersebut belum memenuhi kualitas air bersih.
Banyak cara pemurnian air yang dapat digunakan. Salah satu teknologi yang sudah tidak asing lagi dalam industri adalah teknologi pemisahan dengan membran. Salah satu jenis membran yang cukup sering digunakan yaitu membran keramik. Membran keramik telah banyak diaplikasikan di berbagai industri dibandingkan dengan membran polimer. Hal ini disebabkan oleh keunggulan karakteristiknya, antara lain memiliki ketahanan kimiawi, ketahanan mekanik dan ketahanan termal yang lebih baik jika dibandingkan dengan membran polimer.
Prinsip pemisahan dengan membran keramik adalah berdasarkan ukuran partikel suatu komponen. Sehingga membran keramik dapat di rancang sedemikian rupa sehingga dapat memiliki ukuran pori yang cukup kecil untuk menahan bakteri sekalipun. Dengan prinsip pemisahan semacam ini, membran keramik dirasa cukup efektif dalam pengolahan air sungai dan air rawa menjadi air bersih.
Air Bersih
Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat-syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak (Permenkes RI Nomor : 416/Menkes/Per/IX/1990).
Air Sungai Musidan Air RawaSakatiga Sejak lama sungai Musi telah menjadi pusat kehidupan masyarakat Palembang. Warga sekitar sungai Musi mengandalkan air sungai untuk memenuhi kebutuhan mereka. Namun, air sungai Musi di anggap tidak layak digunakan secara langsung karena tingkat pencemarannya yang tinggi. Secara kasat mata ketika melintasi bagian tengah sungai, air sungai Musi memang tidak terlihat telah terjadi penurunan mutu airnya. Tetapi pemandangan sebaliknya tampak terjadi pencemaran di muara sungai, dimana warna air hitam pekat kebiruan bercampur dengan warna coklat terlihat di wilayah sungai ini.
Kebanyakan air rawa berwarna disebabkan oleh adanya zat–zat organik yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning cokelat. Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaaan
kelarutan O2 kurang sekali (anaerob), maka
unsur – unsur Fe dan Mn ini akan larut. Pada permukaan air akan timbul algae (lumut) karena adanya sinar matahari dan O2.
Rawa di Provinsi Sumatera Selatan sebagian besar merupakan rawa pasang surut. Potensi air rawa di Sumatera Selatan mencapai 506.911 Ha. Untuk Desa Sakatiga yang terletak di Kabupaten Ogan Ilir, Kecamatan Inderalaya, Sumatera Selatan, Air rawa Sakatiga memiliki luas potensi sebesar 846 Ha, sebanyak 275 Ha telah di kembangkan dan 572 Ha belum di kembangkan.
Koagulan PAC dan Sodium Alginat
Poly Aluminium Chlorida (PAC) merupakan koagulan anorganik yang tersusun dari polimer makromolekul yang mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: (1) tingkat adsorpsi yang kuat, (2) mempunyai kekuatan lekat, (3) pembentukan flok-flok yang tinggi dengan dosis kecil dan (4) tingkat sedimentasi cepat. Keunggulan lainnya adalah cakupan penggunaan yang luas (Echanpin, 2005).
Alginat adalah polimer linier organic polisakarida yang terdiri dari monomer α-L asam guluronat (G) dan β-D asam manuronat (M), atau dapat berupa kombinasi dari kedua monomer tersebut. Alginat dapat diperoleh dari ganggang coklat yang berasal dari genus Ascophyllum, Ecklonia, Durvillaea, Laminaria, Lessonia, Macrocystis, Sargassum dan Turbinaria.
Teknologi Membran
Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa. Membran memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang tipis serta ada yang homogen dan ada juga ada heterogen. Ditinjau dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan alami adalah bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan kapas, sedangkan bahan sintetis dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer.
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 9
Membran keramik merupakan salah satu jenis membran sintesis yang terbuat dari material anorganik (seperti alumina, titania, zirkonia oksida dll). Membran keramik juga memiliki stabilitas termal yang sangat baik sehingga dapat digunakan pada suhu tinggi. Sama seperti membran polimer, membran keramik juga padat dan memiliki poros.
Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat membran keramik yakni :
1. Tanah Liat
Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan keramik, dimana kegunaannya sangat menguntungkan bagi manusia karena bahannya yang mudah didapat dan pemakaiannya yang sangat luas.
2. Sekam Padi
Sekam tersusun dari jaringan serat-serat selulosa yang mengandung banyak silica dalam bentuk serabut-serabut yang sangat keras.
3. Serbuk Besi
Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Salah satu kelemahan yang dijumpai adalah sifat membran yang rapuh dan mudah patah (brittle) Untuk memperkuat struktur keramik yang dibuat Nasir et al (2011) menambahkan konsentrasi serbuk besi. Komposisi terbaik dari campuran tanah liat, abu terbang batubara dan serbuk besi 77,5% : 20% : 2,5% (Nasir et al, 2011).
2. METODOLOGI PENELITIAN
PembuatanMembranKeramik
Tahap-tahap pembuatan membran yang digunakan untuk proses utama adalah:
1. Tanah liat diiris tipis-tipis, lalu dijemur untuk menguapkan kandungan airnya selama 2 hari, lalu ditumbuk dan diayak menjadi
tepung dengan ukuran 500 μm.
2. Sekam padi dan serbuk besi dihaluskan lalu
diayak dengan ukuran 500 μm.
3. Tanah liat, sekam padi dan serbuk besi diaduk dengan perbandingan 77,5% : 20% : 2,5%.
4. Tambahkan sedikit air ke dalam adonan filter keramik dan sambil diaduk rata. 5. Adonan dicetak kemudian dikeringkan pada
temperatur kamar selama 7 hari.
6. Membran dibakar pada suhu 9000C selama 9 jam.
Gambar 1. Bagan Proses Penelitian
Proses Filtrasi Gambar 2. Rangkaian alat Penelitian
Keterangan gambar : 6. Filter Karbon aktif 7. Pressure Gauge 8. Filter Keramik
9. Ember Penampung Permeat
Pada penelitian ini digunakan dua jenis membran keramik, yaitu membran keramik buatan (membran A) dan membran keramik komersial (membran B). Koagulasi umpan dilakukan dengan pengadukan cepat yaitu 120 rpm selama 2 menit dan dilanjutkan dengan pengadukan lambat 45 rpm selama 15 menit.
Pengolahan Data Analisa Permeat (pH, TDS, EC,
Turbidity, dan Kadar Fe) Proses Mikrofiltrasi dengan membran
Keramik Buatan dan komersial Proses Koagulasi
Analisa Sampel Awal (pH, TDS, EC, Turbidity, dan Kadar Fe)
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 10
Air hasil koagulasi kemudian di lewatkan padarangkaian filter berupa 3 buah filter yaitu, pasir silika, karbon aktif, dan terakhir filter keramik. Tekanan operasi di atur dengan valve untuk mencapai tekanan 32 psi dan 36 psi. Permeat yang keluar dari filter keramik di tampung pada ember penampungan untuk kemudian di ukur volumenya menggunakan gelas ukur setiap rentang waktu 15 menit, 30 menit, 45 menit, dan 60 menit.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada pembahasan ini di uraikan hasil penelitian berupa nilai fluks terhadap waktu, perbandingan kinerja membran keramik A dan membran keramik B terhadap penurunan nilai turbiditas dan jumlah Besi (Fe) terlarut, serta pengaruh pralakuan awal dengan koagulan Poly Alumunium Chloride (PAC) dan Sodium Alginate (SA).
Fluks Permeat
(a)
(b)
Gambar 3. Pengaruh fluks terhadap waktu operasi dengan (a) membran A (b) membran B pada filtrasi air rawa
Gambar 3 terlihat nilai fluks permeat terbaik pada filtrasi air rawa Sakatigayang dikoagulasi dengan koagulan PAC dan Sodium alginat yaitu 4465,55 L/m2.jam dengan menggunakan membran A.
(a)
(b)
Gambar 4. Pengaruh fluks terhadap waktu operasi dengan (a) membran A (b) membran B pada filtrasi air sungai
Pada gambar 4 terlihat nilai fluks terbaik untuk filtrasi air sungai Musi juga terjadi pada pralakuan awal dengan koagulan PAC dan sodium alginat yaitu sebesar 4335,84 L/m2jam dengan membran A.
Terlihat juga penurunan fluks permeat seiring dengan bertambahnya waktu filtrasi. Hal ini dikarenakan terjadi fouling pada permukaan membran dan menyumbat pori-pori membran menyebabkan fluks semakin kecil.
Kinerja Membran
Kinerja membran di tinjau dari dua parameter utama yaitu penurunan nilai turbiditas dan kandungan logam Fe pada sampel.
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 11
Dari gambar 5 terlihat bahwa tingkatkekeruhan permeat yang dihasilkan dalam berbagai kondisi operasi dan jenis koagulan relatif sama, berkisar antara 0,8-2,6 NTU, masih dalam rentang yang diizinkan sebagai air bersih berdasarkan permenkes Nomor 416 /MENKES/PER/IX/1990 yaitu sebesar 25 NTU. Turbiditas awal sampel air rawa sakatiga adalah 11 NTU. Turbiditas terendah diberikan oleh filtrasi pada tekanan 36 psi dengan menggunakan membran B dengan pralakuan awal koagulan PAC+Sodium Alginat yaitu sebesar 0,8 NTU.
Gambar 6. Grafik pengaruh pralakuan koagulasi terhadap kekeruhan (Turbidity) permeat air sungai, waktu operasi 60 menit
Turbiditas awal air sungi Musi adalah 70 NTU. Dari gambar 6 terlihat turbiditaspaling rendah juga terjadi pada proses filtrasi dengan pralakuan awal dengan koagulan PAC yang dibantu koagulan sodium alginat pada tekanan 36 psi dengan membran B yaitu 1 NTU. Secara keseluruhan dapat terlihat, tingkat kekeruhan permeat air sungai Musi pada setiap kondisi operasi masih dalam rentang yang diizinkan sebagai air bersih berdasarkan permenkes Nomor 416 /MENKES/PER/IX/1990 yaitu sebesar 25 NTU.
Kadar besi terlarut pada sampel awal air rawa Sakatiga yakni 0,31 mg/L melebihi kadar maksimum yang diperbolehkan terkandung dalam air bersih berdasarkan Peraturan Gubernur Sumsel No. 16 Tahun 2005 yakni 0,3 mg/L.
(a) (b)
Gambar 7. Grafik pengaruh koagulasi terhadap penurnan kadar Fe pada permeat air rawa Sakatiga (t = 60 menit) dengan pralakuan awal (a)PAC (b)PAC+SA
Proses filtrasi menggunakan membran A dan membran B dengan pralakuan awal menggunakan koagulan PAC dan PAC + Sodium Alginat ternyata dapat menurunkan kadar Fe (besi) pada permeat air rawa. Kadar Fe terendah pada permeat hasil filtrasi ini adalah 0,01 yakni filtrasi dengan menggunakan membran B dan pralakuan awal koagulan PAC + Sodium alginat (Gambar 7.b).
(a) (b)
Gambar 8. Grafik pengaruh koagulasi terhadap penurnan kadar Fe pada permeat air sungai Musi (t = 60 menit) dengan pralakuan awal (a) PAC (b)PAC+SA
Kadar besi (Fe) pada air sungai Musi telah memenuhi standar air bersih yakni 0,29 mg/L. Namun keadaan pinggiran sungai Musi yang banyak terdapat pabrik-pabrik besar dan juga banyaknya limbah rumah tangga yang di buang ke sungai ini, menyebabkan kadar Fe ini dapat kapan saja melebihi baku mutu air bersih, sehingga di rasa perlu untuk menjaga kualitas sungai ini.
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 12
Pengaruh Perlakuan awal dengan koagulanPAC dan Sodium Alginate
Fluks permeat yang dihasilkan pada filtrasi air rawa Sakatiga dan air sungai Musi seperti yang ditampilkan pada Gambar 3 dan 4. Terlihat bahwa penggunaan kombinasi koagulan PAC+SA memberikan hasil terbaik.
Hasil yang sama di tunjukkan pada penurunan turbiditas kedua sampel. Turbiditas paling rendah rata-rata adalah turbiditas permeat dengan pralakuan awal menggunakan koagulan PAC+SA.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Dari hasil penelitian mengenai pengaruh perlakuan awal dengan koagulan Poly Alumunium Chloride dan Sodium Alginate terhadap kualitas air bersih yang dihasilkan pada pengelolaan air sungai musi dan air rawa sakatigadengan dua jenis membran keramik yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Penambahan koagulan Poly Alumunium Chloride dengan atau tanpa Sodium Alginate pada pengolahan air rawa sakatiga dan air sungai musi dapat menurunkan nilai turbidity serta kandungan logam besi. Sedangkan pada nilai TDS dan EC cenderung naik karena adanya penambahan kedua koagulan. 2. Penambahan koagulan Poly Alumunium
Chloride dapat meningkatkan fluks permeat pada pengolahan air rawa sakatiga hingga mencapai 3001,74 L/m2.jam dan pada pengolahan air sungai musi mencapai 3061,96 L/m2.jam. Sedangkan penambahan koagulan Poly Alumunium Chloride dengan Sodium Alginate dapat meningkatkan fluks permeat pada pengolahan air rawa sakatiga hingga mencapai 4465,55 L/m2.jam dan pada pengolahan air sungai musi mencapai 4335,84 L/m2.jam.
3. Turbidity dan kandungan logam besi Fe permeat terendah pada pengolahan air sungai musi pada t = 60 menit dan P = 36 Psi dengan membran komersial yakni sebesar 1,0 NTU dan 0,09 mg/L. Turbidity dan kandungan logam besi Fe permeat terendah pada pengolahan air rawa sakatiga pada t = 60 menit dan P = 36 Psi dengan membran komersial yakni sebesar 0,8 NTU dan 0,01 mg/L.
4. Kualitas air bersih yang dihasilkan pada pengolahan air rawa dan air sungai musi dengan menggunakan koagulan Poly Alumunium Chloride dengan Sodium
Alginate lebih baik dibandingkan tanpa menggunakan koagulan dan penambahan koagulan Poly Alumunium Chloride saja bila dilihat dari nilai fluks, TDS, pH, EC, turbidity, dan kandungan logam besi pada permeat yang dihasilkan.
5. Membran keramik yang sudah di jual secara komersial lebih baik kinerjanya dalam meningkatkan kualitas air bersih dibandingkan dengan membran keramik yang di buat sendiri secara manual bila ditinjau dari nilai fluks, TDS, pH, EC, turbidity, dan kandungan logam besi pada permeat yang dihasilkan.
Saran
1. Pada proses pengolahan air bersih yang telah dilakukan perlu adanya penambahan variabel proses yang lainnya karena variabel proses yang menjadi tolak ukur kualitas air bersih tidak hanya fluks, pH, TDS, EC, Turbidity, dan kandungan logam Fe.
2. Perlu dilakukan cleaning secara periodik agar membran dapat menghasilkan permeat dalam kuantitas dan kualitas yang baik.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang penggunaan Sodium Alginat sebagai koagulan.
DAFTAR PUSTAKA
________. (2010). Koagulasi dan Flokulasi. http://bulekbasandiang.wordpress.com[tan ggal akses: 5 September 2013]
________. (2008). Proses Pembentukan Tanah Liat Secara Alamai. http: //axzx.blogspot.com/2008/12/proses-
pembentukan-tanah-liat-secara.html[tanggal akses: 5 September 2013]
________. Polyaluminium Chloride. www.chemicalland21.com/industricalche m/ inorganic/Polyaluminium Chloride.htm [tanggal akses: 5 September 2013]
Alaerts, G., S.S. Santika. (1987). Metode Penelitian Air. Usaha Nasional : Surabaya Arinaldi, Ferdian. (2013). Pengolahan air lumut
dengan kombinasi proses koagulasi dan Ultrafiltrasi. Universitas Diponegoro Dwijosaputro, D. (1981). Dasar-Dasar
Mikrobiologi. Djambatan.
Eaglebrook Inc. (1999). PASS-CTM (Polyaluminium Chloride). Matteson, IL. Effendi, H. (2003). Telaah Kualitas Air Bagi
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 19, Desember 2013
Page 13
Ertina, N. (2013). Masih Layakkah Air SungaiMusi dikonsumsi?.
www.antarasumsel.com/berita/272923/Ma
sih-Layakkah-Air-Sungai-Musi-dikonsumsi [tanggal akses : 5 September 2013].
Farid, A. (2013). Lestarikan Ikan Paris Sungai Musi. www.litbang.kkp.go.id [tanggal akses: 5 September 2013)
Hardman Australia Pty Ltd. (2002). Water Treatment Coagulant. New South Wales Karamah, E. F., Andrie O. L.. (2009).
Pralakuan Koagulasi Dalam Proses Pengolahan Air Dengan Membran: Pengaruh Waktu Pengadukan Pelan Koagulan Aluminium Sulfat Terhadap Kinerja Membran. Program Studi Teknik Kimia, Departemen Teknik Gas & Petrokimia, Universitas Indonesia
Karamah, E. F., Setijo B.. (2009). Pengaruh Dosis Koagulan PAC Dan Surfaktan SLS Terhadap Kinerja Proses Pengolahan Limbah Cair Yang Mengandung Logam Besi (Fe), Tembaga (Cu), Dan Nikel (Ni) Dengan Flotasi Ozon. Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia.
Mulder, M. (1996). Basic Principle Of Membrane Technology. Netherlands: Kluwer Academic Publisher.
Nasir, S., Budi T., (2011), Pengolahan Air Limbah Hasil Proses Laundry Menggunakan Filter Keramik Berbahan Campuran Tanah Liat Alam Dan Zeolit, Laporan Penelitian Hibah Kompetitif 2011. Universitas Sriwijaya: Palembang Pabby, Anil K., S. S. H. Rizvi, A. M. Sastre.
(2009).Handbook fMembrane Separations Chemical, Pharmaceutical, Food, And Biotechnological Applications. CRC Press Taylor & Francis Group: New York. Richardson J.F., Coulson J.M., Harker J.H.,
Backhurst J.R., (2002), Coulson And Richardson's Chemical Engineering (Volume 2)(5th Ed.). Butterworth-Heinemann.
Risdianto, D. (2007). Optimasi Proses Koagulasi Flokulasi untuk Pengolahan Air Limbah Industri Jamu (Studi Kasus PT. SIDO MUNCUL). Program Pascasarjana Universitas Diponegoro: Semarang. Slamet, J. (2004). Kesehatan Lingkungan. Gajah
Mada Pres.
Sudarmadji. (2007). Hidrologi dan Klimatologi Kesehatan.
Sugiharto. (1987). Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta: Universitas Indonesia Press.
Sutrisno, T. (2004). Teknologi Penyediaan Air Bersih. Rineka Cipta: Jakarta
Wenbin, L., H. Hongshan, P. Jianguo. (1999). Application of Poly Aluminium Chloride in Shenzen Water Supply – China. National Library: Los Alamos
