1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan mendasar bagi seluruh makhluk hidup, terutama bagi manusia. Dalam kegiatan sehari-hari, aktivitas manusia tidak lepas akan kebutuhan air, seperti minum, mandi, mencuci, dan sebagainya. Kualitas air yang dikonsumsi harus diperhatikan, karena air yang kualitasnya buruk akan membawa berbagai permasalahan baru yang erat hubungannya dengan kesehatan. Sumber air yang tersedia di alam sangat melimpah, namun tidak seluruhnya dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan manusia. Hal ini disebabkan oleh kualitas dan kondisi dari air tersebut yang belum tentu memenuhi syarat untuk dapat dikonsumsi atau digunakan dalam aktivitas manusia sehari-hari.
Upaya pengolahan air diperlukan untuk meningkatkan kualitas air. Berbagai metode pengolahan air telah dikembangkan, baik secara fisika, kimia, maupun biologi. Dalam bidang fisika, sistem sterilisasi air dapat dilakukan dengan metode plasma yang merupakan green technology karena tidak menggunakan bahan kimia. Pengolahan air dengan metode plasma tidak memakai bahan kimia dan tidak menghasilkan atau menyisakan residu pada air selama proses pengolahan berlangsung, sehingga lebih ramah lingkungan. Proses penguraian senyawa organik oleh spesies aktif yang dihasilkan dapat menguraikan hampir seluruh senyawa organik yang terkandung dalam air (Agung et al., 2010). Metode plasma telah dikembangkan sejak tahun 1928 dan plasma sendiri didefinisikan sebagai gas yang terionisasi dalam lucutan listrik. Plasma juga dikenal sebagai fase materi keempat setelah fase padat, cair dan gas, serta merupakan salah satu jenis plasma non termik sumber ion, elektron dan radikal bebas (Nur et al., 2005). Dalam perjalanan perkembangannya, metode plasma untuk pengolahan air pun telah banyak digunakan dengan berbagai macam variasi elektroda, seperti jarum- bidang, kawat-silinder, spiral silinder, dan dielectric barrier discharge. Variasi elektroda pada reaktor plasma mempengaruhi hasil pengolahan air (Susilowati et al., 2011). Metode plasma memanfaatkan tegangan tinggi untuk mengionisasi
2 oksigen dan nitrogen yang terkandung dalam fluida (udara) untuk membangkitkan plasma di sekitar elektroda, sehingga menghasilkan spesies oksigen dan nitrogen reaktif (RONS). Dalam penelitian Khamdi & Aminah, (2012), sistem reaktor plasma yang digunakan terdiri atas sumber tegangan DC (directing current) sebagai sumber daya pembangkit plasma dan sistem elektroda tertentu, tempat fase plasma terjadi. Plasma dibangkitkan pada ruang antar elektroda menggunakan sumber tegangan tinggi DC sehingga menimbulkan medan listrik tak seragam pada ruang antar elektroda dan memicu terjadinya proses pembangkitan plasma. Plasma yang dibangkitkan menghasilkan ion, ozon (O3), foton UV, dan berbagai spesies oksigen dan nitrogen reaktif (RONS) (Shaw et al., 2018). Ozon merupakan zat pengoksidasi kuat dan merupakan zat non-chemical disinfectant. Selain ozon, terdapat juga berbagai macam spesies oksigen dan nitrogen reaktif yang dihasilkan. Dengan membuat plasma dalam air spesies aktif yang dihasilkan di antaranya adalah OH-, H+, O3 dan H2O2. Spesies aktif yang dihasilkan dari pembuatan plasma memiliki tingkat oksidasi potensial yang tinggi yang berpotensi dalam menguraikan kandungan senyawa organik dalam air (Yulastri et al., 2013).
Dalam penelitian ini, parameter yang dianalisa adalah pH atau derajat keasaman, TDS (total dissolve solid) atau padatan terlarut dan. Ketiga parameter yang digunakan dalam penelitian ini dipilih berdasarkan parameter-parameter penentu kualitas air, yaitu parameter kimia (pH, oksigen terlarut, BOD, kadar logam dan sebagainya) dan parameter fisika (suhu, kekeruhan, padatan terlarut dan sebagainya) (Effendi, 2003). Elektroda yang digunakan dalam generator arc plasma penelitian ini diberi aliran udara untuk mempermudah dan mempercepat gas reaktif masuk ke dalam air. Gas reaktif yang terbentuk di air dalam bentuk gelembung-gelembung kecil akan bereaksi dengan senyawa-senyawa yang terkandung di dalam air dan mempengaruhi pH, TDS, endapan, dan kandungan bakteri pada air.
Sampel air yang akan digunakan untuk pengujian memiliki karakteristik dan kondisi yang berbeda-beda untuk meninjau parameter-parameter yang telah ditetapkan untuk dianalisa. Untuk meninjau parameter pH, digunakan sampel larutan yang telah diatur nilai pH. Sedangkan untuk meninjau parameter TDS dan
3 endapan, digunakan sampel larutan garam dan air yang diambil dari lingkungan alam. Untuk meninjau parameter kandungan bakteri digunakan sampel susu basi.
Dari berbagai macam sampel air yang digunakan, dilakukan analisa dan studi mengenai pengaruh penambahan aliran udara pada elektroda terhadap perubahan pH, TDS (total dissolve solid), endapan.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, permasalahan yang ada dalam penelitian ini dituliskan sebagai berikut:
1. Perlu adanya studi dan penelitian mengenai pengembangan metode plasma water treatment
2. Perlu adanya studi mengenai pengaruh penambahan aliran udara pada elektroda generator arc plasma untuk water treatment terhadap pH, TDS, dan endapan pada air
1.3. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan perancangan dan pengujian generator arc plasma water treatment dengan penambahan aliran udara pada elektroda untuk studi pengembangan metode plasma water treatment agar menjadi lebih baik 2. Menganalisa pengaruh penambahan aliran udara pada elektroda plasma
water treatment terhadap pH, TDS dan endapan pada air
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Metode yang digunakan adalah metode pengolahan air dengan menggunakan arc plasma
2. Rangkaian yang digunakan untuk membangkitkan plasma adalah dengan rangkaian ZVS-transformator flyback dan rangkaian Cockroft-Walton voltage multiplier
3. Perubahan TDS ditinjau menggunakan sampel air danau Kampus ITK dan larutan NaCl
4 4. Perubahan pH ditinjau menggunakan sampel distilled water, air danau
Kampus ITK, larutan CH3COOH, KOH, dan NaCl
5. Perubahan fisis ditinjau menggunakan sampel air danau Kampus ITK
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Perancangan generator arc plasma untuk menurunkan pH larutan yang bersifat basa dan untuk menjernihkan air
2. Studi mengenai pengembangan generator arc plasma water treatment
