ANALISA KEASAMAN DAN KEJERNIHAN AIR MENGGUNAKAN
SENSOR pH DAN TURBIDITI BERBASIS SEL SURYA
Meita Rezki Vegatama1*, Riza Hadi Saputra2
,
Ain Sahara3, Muhammad Ashar Ramadhan
41
Dosen Teknik Pengolahan Migas STT Migas Balikpapan
2,3Dosen Teknik Instrumentasi dan Elektronika Migas STT Migas Balikpapan 4Mahasiswa Teknik Instrumentasi dan Elektronika Migas STT Migas Balikpapan KM.8, Karang Joang, Balikpapan Utara, Kota Balikpapan, Kalimantan Timur 76127,Telp. 0542-860468 *E-mail: [email protected]
ABSTRACT
Water is used as one of the primary needs for humans and is also an exemplary process for the human body and other living things, so that clean water is needed when it is consumed. There are various ways to purify water, starting from using natural ingredients to using artificial materials. One method of purification that can be done is by finely grinding the moringa seeds so that the dirt in the water becomes a coagulant. This process is called the coagulation-flocculation method. The purpose of this method is that the purified water has a pH value of around seven and also has a high clarity level value. In order for the data collection process to be accurate, pH and turbidity sensors are needed to measure directly. The pH sensor is used as a measure of acidity and turbidity as a measure of clarity. Based on the results of research and testing tools in the field, the more biocoagulant powder given, namely moringa seeds, can increase the pH value and can reduce the turbidity value in water, with research evidence that in Experiment 1, the pH and turbidity values before purification were 7, 00 and 2940.70 NTU so that when entering Tube 2 and Tube 3 the pH and turbidity values become 7.38 and 2876.30 NTU. In Experiment 2, the pH and turbidity values before purification were 7.0 and 2940.70 NTU so that when entering Tube 2 and Tube 3, the pH and turbidity values were 8.08 and 2789.5 NTU. In Experiment 3, the pH and turbidity values before purification were 7.0 and 2940.70 NTU, and after being purified through Tube 2 and Tube 3, the pH and turbidity values were 8.25 and 2394.63 NTU.
Keywords: Water, Purification, pH, NTU, Turbidity
PENDAHULUAN
Air digunakan sebagai salah satu kebutuhan utama bagi manusia dan juga merupakan proses yang baik bagi tubuh manusia dan makhluk hidup lainnya sehingga diperlukannya air yang bersih ketika akan dikonsumsi (Vegatama et al., 2020). Sebagaimana yang telah disyaratkan oleh Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia, NOMOR 907/MENKES/SK /VII /2002 TENTANG: Syarat-Syarat Dan Pengawasan Kualitas Air Minum yang salah satunya menyebutkan bahwa air yang layak untuk dikonsumsi wajib memiliki tingkat keasaman antara 6,5 – 8,5 (Ariska et al., 2019). Oleh karenanya, air yang dikonsumsi oleh makhluk hidup khususnya adalah manusia, wajib diolah terlebih dahulu dengan berbagai macam perlakuan yang salah satunya adalah penjernihan air.
Berbagai macam cara untuk melakukan penjernihan air yang dimulai dari menggunakan bahan alami (dalam hal ini adalah sabut kelapa, bebatuan, dan biji tumbuhan) sampai dengan menggunakan bahan buatan (penjernih buatan). Salah satu cara penjernihan yang dapat dilakukan adalah dengan memanfaatkan biji kelor (moringa oleifera) sebagai bahan penjernih air dengan bahan kimia (Ariyatun et al., 2018). Cara pembuatannya adalah dengan menumbuk halus biji kelor sehingga nantinya kotoran – kotoran yang ada di dalam air akan menjadi seperti gumpalan atau biasanya disebut koagulan. Proses ini dinamakan metode koagulasi-flokulasi. Tujuan diadakannya metode ini
adalah agar air yang dijernihkan mempunyai nilai pH sekitar 7 dan juga mempunyai nilai tingkat kejernihan (turbiditas) yang tinggi.
Agar proses pengambilan data dapat akurat dan otomatis pada alat penjernihan, maka diperlukan suatu sensor pH dan turbiditi untuk mengukur secara langsung (real-time). Sensor pH digunakan sebagai pengukur tingkat keasaman suatu cairan yang akan dideteksi sedangkan sensor turbiditi digunakan untuk mengukur tingkat kejernihan suatu cairan. Dalam penelitian ini, sensor pH dan turbiditi digunakan sebanyak masing – masing dua buah, yang pertama dipasang pada sebelum air dijernihkan dan yang kedua dipasang setelah air dijernihkan. Sensor ini membutuhkan energi listrik dimana energi listrik pada penelitian ini menggunakan modul sel surya sebagai sumber utama listrik. Penggunaan sel surya dimaksudkan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil (Mekar et al., 2019).
Oleh karena itu, pada penelitian ini menggunakan modul sel surya untuk menghasilkan energi listrik pada alat penjernih air yang menggunakan biji kelor sebagai bahan koagulasinya yang dipantau tingkat keasamaan dan tingkat kejernihannya melalui sensor pH dan turbiditi.
Sensor pH
Asam dan basa adalah besaran yang sering digunakan untuk pengolahan sesuatu zat, baik di industri maupun kehidupan sehari-hari (Orlando et al., 2020). Prinsip pengukuran Sensor pH berdasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam membrane glass yang sudah diketahui dengan larutan diluar membrane glass yang belum diketahui (Sabiq & Budisejati, 2017). Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, membrane glass tersebut akan mengukur potensial elektro kimia dari ion hidrogen (Machzar et al., 2018). Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan elektroda pembanding (Multazam & Hasanuddin, 2017). Sensor pH akan mengukur potensial antara merkuri chloride (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCL) yang merupakan larutan di dalam gelas elekroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah tergantung sampelnya, oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi dengan mengunakan larutan yang equivalen yang lainnya untuk menetapkan nilai dari pH. Berikut pada Gambar 1 adalah sensor pH yang digunakan untuk mengambil data pada penelitian ini.
Gambar 1. Sensor pH
Sensor Turbidity adalah sensor modul yang bekerja untuk membaca kekeruhan pada air (Adzuan et al., 2017). Pada dasarnya, partikel kekeruhan tidak bisa dilihat oleh mata secara langsung (Parra et al., 2018). Semakin banyak partikel dalam air hal ini menunjukan bahwa tingkat kekeruhan air juga tinggi (Ramadhan & Rivai, 2018). Semakin tinggi tingkat kekeruhan air akan diikuti oleh perubahan dari tegangan keluaran sensor (Mulyana & Hakim, 2018). Sensor turbiditi terdiri dari LED Photodiode sebagai pengirim sinyal (transmitter) dan Photodiode sebagai penerima (receiver) (Hendri et al., 2019). Kerja sensor ini memanfaatkan cahaya yang dipancarkan dari pengirim sinyal dan kemudian hasil pemantulan tersebut dibaca oleh sensor sehingga hal ini yang ditampilkan kepada pembaca (Trevathan et al., 2020). Berikut pada Gambar 2 adalah sensor turbiditi yang digunakan untuk mengambil data pada penelitian ini.
Gambar 2. Sensor Turbiditi
METODE PENELITIAN
Rancangan Kegiatan
Penelitian ini dilakukan dengan dimulai menggunakan membaca studi literatur, membuat perancangan alat (sel surya dan penjernihan air), metode uji coba penjernihan air, dan melakukan metode analisa penelitian yang dihasilkan suatu kesimpulan. Berikut pada Gambar 3 adalah diagram alir penelitian yang dilakukan.
Dimulai dengan studi literatur dengan mengumpulkan artikel – artikel ilmiah yang berkaitan dengan penelitian dan membaca serta memahami isi dari penjelasan artikel tersebut. Setelah membaca beberapa literatur, selanjutnya adalah mulai merancang dan membuat penjernihan air dengan sumber daya adalah sel surya. Jika pembuatan alat berhasil, maka selanjutnya adalah uji coba penjernihan air dengan air baku yang sudah ada dan selanjutnya adalah membuat analisa dan kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.
Cara Kerja Sensor pH dan Turbiditi
Sensor pH dan turbiditi adalah hal utama di penelitian ini. Sensor tersebut bekerja secara otomatis agar air yang keluar dari penjernihan air dapat langsung diketahui tanpa diambil sampel terlebih dahulu. Berikut pada Gambar 4 adalah cara kerja alat pada penjernihan air.
Gambar 4. Cara Kerja Alat Penjernihan Air
Dalam penelitian ini, digunakan 4 buah tabung air yang dimana pada tabung awal dipasang sensor pH dan turbiditi sebagai pengecekan awal untuk air baku sebelum diolah dan di tabung akhir juga dipasang sensor pH dan turbiditi sebagai pengecekan akhir ketika air baku telah melewati alat penjernihan air yang telah dibuat.
Lokasi Penelitian
Penelitian dilaksanakan di BTN Hartaco Indah Blok 4Q No.8 Kota Makassar, Sulawesi Selatan selama kurang lebih 2 – 3 bulan.
Penjernihan air ini menggunakan 4 buah tabung dimana tabung ini dibuat dari bahan
pipa PVC (Polivinil Chlorida) dengan masing – masing tabung memiliki diameter 4 inci
atau sekitar 11,3 cm dengan ketebalan pipa adalah 1,2 mm. Tinggi tabung tersebut didesain
setinggi 100 cm atau 1 m untuk setiap tabung. Berikut adalah penjelasan masing – masing
fungsi tabung yang digunakan pada alat penjernihan air dan pada Gambar 5 adalah Alat
Penjernihan Air yang telah dibuat.
A. Tabung 1
Berfungsi sebagai tempat penyimpanan air baku dimana pada tabung ini terdapat
proses pendeteksian keasaman dan kejernihan air menggunakan sensor pH dan
turbiditi sebagai awal pengecekan sebelum masuk ke dalam proses penjernihan air.
B. Tabung 2
Berfungsi sebagai proses awal penjernihan air yaitu koagulasi dimana dalam
tabung ini terdapat biji kelor yang telah ditumbuk halus sebelumnya.
C. Tabung 3
Berfungsi sebagai proses akhir penjernihan air dimana dalam tabung ini terdapat
penyaring untuk penjernihan air yang dimana terdiri dari susunan pasir silika, batu
zeolite, karbon aktif, dan ijuk.
D. Tabung 4
Berfungi sebagai tempat penyimpanan hasil penjernihan air yang didalamnya
tabung ini juga terdapat sensor pH dan turbiditi sebagai pengecekan terakhir untuk
tingkat keasaman dan juga kejernihan air sebelum air dikonsumsi.
Gambar 5. Alat Penjernihan Air
Sensor pH dan turbiditi mendapat sumber listrik dari baterai yang dihubungkan melalui
terminal blok. Selanjutnya, terminal blok mengalirkan arus listrik melalui kabel serabut
dengan ukuran 1,5 mm, hitam untuk muatan negatif dan merah untuk muatan positif. Pada
terminal blok, konektor yang digunakan adalah sku fork dan untuk konektor ke arduino
adalah konektor DC yang dihubungkan dengan sekrup. Masing-masing sensor dihubungkan
ke Arduino Mega dengan menggunakan kabel jumper yaitu male-male dan male-female.
Untuk sensor pH, pada bagian VCC atau catu dayanya diletakkan pada pin 5V dan analog
input-nya pada pin A0. Sedangkan, untuk turbiditi catu dayanya pada pin Vin dan analog
input-nya pada pin A2.
Gambar 6 (kiri). Sensor pH dan turbiditi di Tabung 1
Gambar 7 (kanan). Sensor pH dan turbiditi di Tabung 4
Gambar 6 pada sebelah kiri merupakan komponen rangkaian sensor yang ada pada
Tabung 1. Hal ini untuk mendeteksi nilai dari pH dan turbidity pada air sebelum terjadinya
proses penjernihan. Sensor akan dicelupkan untuk mengetahui nilai dari setiap sensor.
Sedangkan pada Gambar 7 pada sebelah kanan yaitu sensor pH dan turbiditi pada Tabung 4
dimana tabung ini berfungsi sebagai tempat penyimpanan akhir setelah proses penjernihan
air.
Gambar 8. Grafik Sensor pH
Gambar 8 menjelaskan tentang perbandingan atau analisa dari hasil yang dideteksi oleh
sensor yaitu sensor pH dimana, air baku yang dijernihkan adalah jenis air yang sama dengan
nilai pH yaitu 7,00. Pada percobaan 1, menggunakan pasta biokoagulan yang di campurkan
pada proses pengadukan di Tabung 2 sehingga menghasilkan nilai pH setelah dijernihkan
yaitu 7,38. Pada percobaan ke-2, menggunakan biokoagulan biji Kelor tersebut juga
dicampurkan melalui proses pengadukan di Tabung 2, lalu dilanjutkan ke penjernih alami
dan menghasilkan nilai sebesar 8,08. Pada percobaan ke-3, pasta biji kelor atau biokoagulan
diberikan kedalam Tabung 2 sehingga menghasilkan nilai pH yang cukup baik dan
signifikan yaitu 8,25. Proses uji coba ini, memanfaatkan air baku 6 L, dengan waktu
pengadukan selama 5 menit, serta pengendapan selama 15 menit. Hal ini membuktikan
bahwa ketika membuat perbedaan biokoagulan di Tabung 2, maka ada perubahan pula di
nilai pH pada air yang sedang dijernihkan.
Gambar 9. Grafik Sensor Turbiditi
Gambar 9 menjelaskan tentang perbandingan atau analisa dari hasil yang dideteksi oleh
sensor yaitu sensor turbiditi dimana, air baku atau air yang akan dijernihkan adalah jenis air
yang sama dengan nilai NTU yaitu 2940,70. Pada percobaan 1, menggunakan pasta biji kelor
yang di campurkan pada proses pengadukan di Tabung 2. Sehingga menghasilkan nilai NTU
setelah dijernihkan yaitu 2876,30. Pada percobaan ke-2, menggunakan biokoagulan massa
0,60 gr. Biokoagulan tersebut juga dicampurkan melalui proses pengadukan di Tabung 2,
lalu dilanjutkan ke penjernih alami dan menghasilkan nilai sebesar 2789,50. Pada percobaan
ke-3, pasta biokoagulan diberikan kedalam Tabung 2, sehingga menghasilkan nilai NTU
yaitu 2394,63. Proses uji coba ini, memanfaatkan air baku 6 L, dengan waktu pengadukan
selama 5 menit, serta pengendapan selama 15 menit. Hal ini membuktikan bahwa ketika
membuat perbedaan biokoagulan di Tabung 2, maka ada perubahan pula di nilai turbiditi
pada air yang sedang dijernihkan.
Gambar 10. Hasil Penjernihan Gelas sebelah Kiri Sebelum dan sebelah Kanan Sesudah
Gambar 10 adalah hasil dari penjernihan. Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian
alat di lapangan adalah semakin banyak bubuk biokoagulan yang diberikan yaitu biji kelor,
dapat mampu menaikkan nilai pH dan dapat menurunkan nilai kekeruhan pada suatu air,
dengan adanya bukti pada Gambar 8 dan Gambar 9. Semakin mendekati nilai 3000 NTU,
maka nilai kekeruhan pada air semakin tinggi, dan semakin rendah dari nilai 3000 NTU
berarti nilai kekeruhan dari air juga rendah.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian alat di lapangan adalah semakin banyak
bubuk biokoagulan yang diberikan yaitu biji kelor, dapat mampu menaikkan nilai pH dan
dapat menurunkan nilai kekeruhan pada suatu air, dengan adanya bukti penelitian yaitu pada
Percobaan 1 didapatkan nilai pH dan turbiditinya sebelum dijernihkan adalah 7,00 dan
2940,70 NTU sehingga ketika memasuki Tabung 2 dan Tabung 3 nilai pH dan turbiditinya
menjadi 7,38 dan 2876,30 NTU. Pada Percobaan 2 didapatkan nilai pH dan turbiditi sebelum
dijernihkan adalah 7,0 dan 2940,70 NTU sehingga ketika memasuki Tabung 2 dan Tabung
3 menghasilkan nilai pH dan turbiditi adalah 8,08 dan 2789,5 NTU. Pada Percobaan 3
didapatkan nilai pH dan turbiditi sebelum dijernihkan adalah 7,0 dan 2940,70 NTU dan
setelah dijernihkan melalui Tabung 2 dan Tabung 3 menghasilkan nilai pH dan turbiditi
sebesar 8,25 dan 2394,63 NTU.
DAFTAR PUSTAKA
Adzuan, M. A., Azman, A. A., & Rahiman, M. H. F. (2017). Design and development of infrared turbidity sensor for Aluminium Sulfate coagulant process. 2017 IEEE 8th Control and System
Graduate Research Colloquium, ICSGRC 2017 - Proceedings, 105–109.
https://doi.org/10.1109/ICSGRC.2017.8070577
Menggunakan Sensor PH. Jurasik (Jurnal Riset Sistem Informasi Dan Teknik Informatika), 4(1), 127. https://doi.org/10.30645/jurasik.v4i1.125
Ariyatun, A., Ningrum, P., Musyarofah, M., & Inayah, N. (2018). ANALISIS EFEKTIVITAS BIJI DAN DAUN KELOR (MORINGA OLEIFERA) UNTUK PENJERNIHAN AIR. Walisongo Journal of Chemistry, 1(2), 60. https://doi.org/10.21580/wjc.v2i2.3103
Hendri, H., Enggari, S., Mardison, Putra, M. R., & Rani, L. N. (2019). Automatic System to Fish Feeder and Water Turbidity Detector Using Arduino Mega. Journal of Physics: Conference Series, 1339(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1339/1/012013
Machzar, A. F., Akbar, S. R., & Fitriah, H. (2018). Implementasi Sistem Monitoring Kualitas Air Pada Budidaya Tambak Udang dan Bandeng. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi Dan Ilmu Komputer, 2(10), 3458–3465. http://j-ptiik.ub.ac.id
Mekar, R., Kinasti, A., Puti, D., Lestari, E., & Sofyan, M. (2019). Sosialisasi dan Instalasi Panel Surya Sebagai Energi Terbarukan Menuju Kesadaran Lingkungan Indonesia Bebas Emisi. TERANG : Jurnal Pengabdian Pada Masyarakat Menerangi Negeri, 2(1), 16–24. https://doi.org/10.33322/terang.v2i1.488
Multazam, A. E., & Hasanuddin, Z. B. (2017). Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang Vaname. JURNAL IT Media Informasi STMIK Handayani Makassar, 8(2), 118–125. https://jurnal.umk.ac.id/index.php/SNA/article/view/1256
Mulyana, Y., & Hakim, D. L. (2018). Prototype of Water Turbidity Monitoring System. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 384(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/384/1/012052
Orlando, M., Kasoep, W., & Yolanda, D. (2020). Sistem Monitoring dan Penjernihan Air Berdasarkan Derajat Keasaman (PH) dan Kekeruhan Pada Bak Penampungan Air Berbasis Internet of Things. Journal on Computer Hardware, Signal Processing, Embedded System and Networking, 1(1), 17–22. http://chipset.fti.unand.ac.id/index.php/chipset/article/view/2 Parra, L., Rocher, J., Escrivá, J., & Lloret, J. (2018). Design and development of low cost smart
turbidity sensor for water quality monitoring in fish farms. Aquacultural Engineering, 81, 10– 18. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2018.01.004
Ramadhan, M. S., & Rivai, M. (2018). Sistem Kontrol Tingkat Kekeruhan pada Aquarium
Menggunakan Arduino Uno. Jurnal Teknik ITS, 7(1).
https://doi.org/10.12962/j23373539.v7i1.28499
Sabiq, A., & Budisejati, P. N. (2017). Sistem Pemantauan Kadar pH, Suhu dan Warna pada Air Sungai Melalui Web Berbasis Wireless Sensor Network. Jurnal Teknologi Dan Sistem Komputer, 5(3), 94. https://doi.org/10.14710/jtsiskom.5.3.2017.94-100
Trevathan, J., Read, W., & Schmidtke, S. (2020). Towards the development of an affordable and practical light attenuation turbidity sensor for remote near real-time aquatic monitoring. Sensors (Switzerland), 20(7). https://doi.org/10.3390/s20071993
Vegatama, M. R., Willard, K., Saputra, R. H. S., Sahara, A., & Ramadhan, M. A. (2020). RANCANG BANGUN FILTER AIR DENGAN FILTRASI SEDERHANA MENGGUNAKAN ENERGI LISTRIK TENAGA SURYA. PETROGAS : Journal of Energy and Technology, 2(2), 1–10. http://ejournal.sttmigas.ac.id/index.php/petrogas/article/view/38
