BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Baku 2.1.1 Defenisi Air Baku

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Baku

2.1.1 Defenisi Air Baku

Sumber air baku memegang peranan yang sangat penting dalam industri air minum. Air

baku atau raw water merupakan awal dari suatu proses dalam penyediaan dan

pengolahan air bersih. Sekarang apa yang disebut dengan air baku. Berdasar SNI

6773:2008 tentang Spesifikasi unit paket Instalasi pengolahan air dan SNI 6774:2008

tentang Tata cara perencanaan unit paket instalasi pengolahan air pada bagian Istilah

dan Definisi yang disebut dengan Air Baku adalah :

“Air yang berasal dari sumber air pemukaan, cekungan air tanah dan atau air hujan yang

memenuhi ketentuan baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum”

Sumber air baku bisa berasal dari sungai, danau, sumur air dalam, mata air dan bisa juga

dibuat dengan cara membendung air buangan atau air laut. Evaluasi dan pemilihan

sumber air yang layak harus berdasar dari ketentuan berikut :

1. Kualitas dan kuantitas air yang diperlukan

2. Kondisi iklim

3. Tingkat kesulitan pada pembangunan intake

4. Tingkat keselamatan operator

5. Ketersediaan biaya minimum operasional dan pemeliharaan untuk IPA

6. Kemungkinan terkontaminasinya sumber air pada masa yang akan datang

7. Kemungkinan untuk memperbesar intake pada masa yang akan datang

Universitas Sumatera Utara

9

Dalam jumlah yang kecil, air bawah tanah, termasuk air yang dikumpulkan

dengan cara rembesan, bisa dipertimbangkan sebagai sebuah sumber air. Kualitas air

bawah tanah secara umum sangat baik bagi air permukaan dan dibeberapa tempat yang

memiliki musim dingin bisa memanfaatkan salju sebagai sumber air. Hal ini bisa

menghemat biaya operasional dan pemeliharaan karena secara umum kualitas air bawah

tanah sangat baik sebagai air baku. Khusus untuk air bawah tanah yang diambil dengan

cara pengeboran tentunya melalui perijinan. Hal ini untuk mencegah terjadinya

eksploitasi secara besar-besaran. Akibat dari ekplotasi secara besar-besaran bisa

mengakibatkan kekosongan air dibawah tanah karena tidak seimbangnya antara air yang

masuk dengan air yang diambil, sehingga menyebabkan pondasi bangunan yang berada

diatasnya bisa turun atau settlement seperti yang terjadi dibeberapa gedung di Jakarta,

juga bisa mengakibatkan intrusi air laut yang masuk merembes menggantikan air tanah

tersebut, akibatnya air menjadi asin dan tidak layak pakai seperti di utara Jakarta.

Disebutkan diatas bahwa tidak semua air baku bisa diolah, oleh karena itu

dibuatlah ketentuan sebagai standar kualitas air baku yang bisa diolah. Dalam SNI

6773:2008 bagian Persyaratan Teknis kualitas air baku yang bisa diolah oleh Instalasi

Pengolahan Air Minum (IPA) adalah :

1. Kekeruhan, maximum 600 NTU (nephelometric turbidity unit) atau 400 mg/l

SiO2

2. Kandungan warna asli (appearent colour) tidak melebihi dari 100 Pt Co dan

warna sementara mengikuti kekeruhan air baku.

3. Unsur-unsur lainnya memenuhi syarat baku air baku sesuai PP No. 82 tahun

2000 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.

4. Dalam hal air sungai daerah tertentu mempunyai kandungan warna, besi dan

atau bahan organic melebihi syarat tersebut diatas tetapi kekeruhan rendah (<50

NTU) maka digunakan IPA system DAF (Dissolved Air Flotation) atau system

lainnya yang dapat dipertanggungjawabkan.

2.1.2 Karakteristik Air Baku


10

Penyediaan air bersih, selain kuantitasnya, kualitasnya pun harus memenuhi

standar yang berlaku. Dalam hal air bersih, sudah merupakan praktek umum bahwa

dalam menetapkan kualitas dan karakteristik dikaitkan dengan suatu baku mutu air

tertentu (standar kualitas air).Untuk memperoleh gambaran yang nyata tentang

karakteristik air baku, seringkali diperlukan pengukuran sifat-sifat air atau biasa disebut

parameter kualitas air, yang beraneka ragam. Formulasi- formulasi yang dikemukakan

dalam angka-angka standar tentu saja memerlukan penilaian yang kritis dalam

menetapkan sifat-sifat dari tiap parameter kualitas air .

Standar kualitas air adalah baku mutu yang ditetapkan berdasarkan sifat-sifat

fisik, kimia, radioaktif maupun bakteriologis yang menunjukkan persyaratan kualitas air

tersebut. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 Tahun 2001Tentang

Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air, air menurut kegunaannya

digolongkan menjadi :

Kelas I : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum atau

peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan

tersebut.

Kelas II : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air,

pembudidayaan ikan air tawar, Peternakan, air untuk mengairi pertanaman

atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan

kegunaan tersebut.

Kelas III : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air

tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman atau peruntukan lain yang

mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.


11

2.2 Metode Pengolahan Air

Dalam mengatasi masalah pemenuhan kebutuhan air bersih diperlukan penerapan

teknologi pengolahan air yang sesuai dengan kondisi sumber air baku, kondisi sosial

budaya, ekonomi, dan SDM masyarakat setempat. Metode Oksidasi, Metode Adsorpsi,

Metode Koagulasi – Flokulasi dan Metode Elektrokoagulasi. Berikut ini penjelasan dari

metode – metode tersebut.

a. Metode Oksidasi

Proses menggunakan Ozon ini pertama kali diperkenalkanNies dari Perancis sebagai

metode sterilisasi air minum pada tahun 1906. Aplikasi sistem ozonisasi sering

dikombinasikan dengan lampu ultraviolet atau hidrogen peroksida. Dengan melakukan

kombinasi ini akan didapatkan dengan mudah hidroksil radikal dalam air yang sangat

dibutuhkan dalam proses oksidasi senyawa organik. Teknologi oksidasi ini tidak hanya

dapat menguraikan senyawa kimia beracun yang berada dalam air, tapi juga sekaligus

menghilangkannya sehingga limbah padat (sludge) dapat diminimalisasi hingga

mendekati 100%.

b. Metode Flokulasi

Flokulasi adalah penggabungan dari partikel – partikel hasil koagulasi menjadi partikel

yang lebih besar dan mempunyai kecepatan mengendap yang lebih besar, dengan cara

pengadukan lambat. Dalam hal ini proses koagulasi harus diikuti flokulasi yaitu

pengumpulan koloid terkoagulasi sehingga membentuk flok yang mudah terendapkan

atau transportasi partikel tidak stabil, sehingga kontak antar partikel dapat terjadi.

c. Metode Adsorbsi

Adsorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan dimana komponen dari suatu fase

fluida/cairan berpindah ke permukaan zat padat yang menjerap (adsorban). Biasanya

partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia, terbentuk ikatan

kuat antara penjerap dan zat yang dijerap sehingga tidak mungkin terjadi proses yang

bolak-balik. Pada adsorpsi digunakan istilah adsorbat dan adsorban, dimana adsorbat

adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya,


12

sedangkan adsorban adalah merupakan suatu media penjerap yang dalam hal ini

biasanya berbentuk padatan. Pada proses ini adsorbat menempel dipermukaan adsorban

membentuk suatu lapisan tipis (film). Dalam proses purifikasi air adsorban yang

digunakan biasanya berupa karbon sehingga dikenal istilah proses adsorbsi karbon.

d. Metode Koagulasi

Koagulasi merupakan suatu proses pengolahan air dengan menggunakan sistem

pengadukan cepat sehingga dapat mereaksikan bahan kimia (koagulan) secara seragam

ke seluruh bagian air di dalam suatu reactor ehingga dapat membentuk flok-flok yang

berukuran lebih besar dan dapat diendapkan diproses sedimentasi. Pada dasarnya proses

koagulasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara kimia dan cara fisika. Koagulasi

cara kimia yaitu proses penjernihan air dilakukan dengan memberikan penambahan

bahan kimia sebagai koagulan berbentuk garam (aluminium sulfat) untuk mempercepat

terjadinya pembentukan flok yang dapat diendapkan. Sedangkan koagulasi secara fisika

yang sering dinamakan dengan elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air

secara elektrokimia dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion

logam (biasanya aluminium atau besi) ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi

reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas hidrogen (Holt et al, 2004)

2.3 Elektrokoagulasi

2.3.1 Defenisi Elektrokoagulasi

Elektrokoagulasi adalah proses penggumpalan dan pengendapan partikel – partikel

halus yang terdapat dalam air dengan menggunakan energy listrik. Proses

elektrokoagulasi dilakukan pada bejana elektrolisis yang di dalamnya terdapat dua buah

penghantar arus listrik searah yang kita kenal sebagai elektroda. Adapun bagian dari

elektroda yang tercelup ke dalam larutan limbah akan dijadikan sebagai elektrolit.

Apabila dalam satu larutan elektrolit ditempatkan dua elektroda kemudian elektroda

tersebut dialiri oleh arus listrik searah maka akan terjadi suatu proses elektrokimia yang

berupa gejala dekomposisi elektrolit, yaitu ion positif (kation) bergherak ke katoda dan


13

menerima elektron yang direduksi dan ion negative (anion) bergerak ke anoda dan

menyerahkan elektron yang dioksidasi. Sehingga nantinya akan membentuk flok yang

mampu mengikat kontaminan dan partikel – partikel dalam limbah.

2.3.2 Proses Elektrokoagulasi

Elektrokoagulasi dikenal juga sebagai elektrolisis gelombang pendek. Elektrokoagulasi

merupakan suatu proses yang melewatkan arus listrik ke dalam air. Itu dapat digunakan

menjadi sebuah uji nyata dengan proses yang sangat efektif untuk pemindahan bahan

pengkontaminasi yang terdapat dalam air. Proses ini dapat mengurangi lebih dari 99%

kation logam berat. Pada dasarnya sebuah elektroda logam akan teroksidasi dari logam

M menjadi kation )( +nM . Selanjutnya air akan menjadi gas hydrogen dan juga ion

hidroksil (OH).

Adapun prinsip kerja dari sistem ini adalah dengan menggunakan dua buah

lempeng elektroda yang dimasukkan kedalam bejana yang telah diisi dengan air yang

akan dijernihkan. Selanjutnya kedua elektroda dialiri arus listrik searah sehingga

terjadilah proses elektrokimia yang menyebabkan kation bergerak menuju katoda dan

anion bergerak menuju anoda. Dan pada akhirnya akan terbentuk suatu flokulan yang

akan mengikat kontaminan maupun partikel – partikel dari air baku tersebut.

Gambar 2.1 Gambar proses elektrokoagulasi (Purwaningsih. 2009)

Interaksi – interaksi yang terjadi dalam larutan yaitu :


14

1. Migrasi menuju muatan elektroda yang berlawanan (elektroporesis) dan

netralisasi muatan.

2. Kation ataupun ion hidroksil membentuk sebuah endapan dengan pengotor.

3. Interaksi kation logam dengan OH membentuk sebuah hidroksida dengan sifat

adsorbsi yang tinggi selanjutnya berikatan dengan polutan (bridge coagulation).

4. Senyawa hidroksida yang terbentuk membentuk gumpalan (flok) yang lebih

besar.

5. Gas hydrogen membantu flotasi dengan membawa pollutan kelapisan bulk flok

di permukaan cairan, (Holt P,2006).

2.3.3 Mekanisme Elektrokoagulasi

Apabila dalam suatu larutan elektrolit di tempat dua elektroda dan dialiri arus listrik

searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia yaitu gejala dekomposisi elektrolit,

yaitu ion positif (kation) bergerak ke anoda dan (anion) bergerak ke Anoda dan

menyerahkan elektron menerima elektron yang dioksidasi. Sehingga membentuk flok

yang mampu mengikat kontaminan dan partikel-partikel dalam limbah.

Elektrokoagulasi memiliki kemampuan untuk membersihkan berbagai polutan dengan

berbagai kondisi mulai dari: zat-zat padat tersuspensi; logam berat; produk petroleum;

warna dari larutan yang mengandung pewarna; humus cair; dan defluoridasi air.

Mekanisme yang mungkin terjadi pada saat proses elektrokoagulasi

berlangsung yaitu arus dialirkan melalui suatu elektroda logam, yang mengoksidasi

logam (M) menjadi kationnya. Secara simultan, air tereduksi menjadi gas hydrogen dan

ion hidroksil (OH-). Dengan demikian elektrokoagulasi memasukkan kation logam in

situ, secara elektrokimia, dengan menggunakan anoda yang dikorbankan (biasanya

aluminium atau besi). Kation terhidrolisis di dalam air yang membentuk hidroksida

dengan spesies - spesies utama yang ditentukan oleh pH larutan. Kation bermuatan

tinggi mendestabilisasi setiap partikel koloid dengan pembentukan komplek

polihidrosida polivalen. Komplek-komplek ini memiliki sifatsifat penyerapan yang

tinggi, yang membentuk agregat dengan polutan. Evolusi gas hidrogen membantu dalam


15

percampuran dan karenanya membantu flokulasi. Begitu flok dihasilkan, gas elektrolitik

menimbulkan efek pengapungan yang memindahkan polutan ke lapisan flok-foam pada

permukaan cairan.

Gambar 2.2 Mekanisme elektrokoagulasi (Holt, P, 2006)

2.4 Kelebihan dan Kekurangan Elektrokoagulasi

Menurut Purwaningsih (2008) dalam skripsi Moraida Hasanah (2011) terdapat banyak

kelebihan dalam pengolahan air dengan metode elektrokoagulasi, begitu pula dengan

kekurangannya, berikut ini penjelasan dari keduanya.

2.4.1 Kelebihan Elektrokoagulasi

1. Elektrokoagulasi memerlukan peralatan sederhana dan mudah untuk

dioperasikan.

2. Elektrokoagulasi lebih cepat mereduksi kandungan koloid/partikel yang paling

kecil, hal ini disebabkan pengaplikasian listrik kedalam air akan mempercepat

pergerakan mereka didalam air dengan demikian akan memudahkan proses.


16

3. Gelembung-gelembung gas yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi ini

dapat membawa polutan ke atas air sehingga dapat dengan mudah dihilangkan.

4. Dapat memberikan efisiensi proses yang cukup tinggi untuk berbagai kondisi,

dikarenakan tidak dipengaruhi temperatur

5. Tidak diperlukan pengaturan pH.

6. Tanpa menggunakan bahan kimia tambahan.

7. Endapan yang terbentuk dari proses elektrokoagulasi lebih mudah dipisahkan

dari air

8. Dapat memindahkan partikel – partikel koloid yang lebih kecil

9. Dapat diatur arus listriknya.

2.4.2 Kelemahan Elektrokoagulasi

Adapun kekurangan dari proses elektrokoagulasi ini adalah:

1. Tidak dapat digunakan untuk mengolah cairan yang mempunyai sifat elektrolit

cukup tinggi dikarenakan akan terjadi hubungan singkat antar elektroda.

2. Besarnya reduksi logam berat dalam cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus

voltase listrik searah pada elektroda, luas sempitnya bidang kontak elektroda dan

jarak antar elektroda.

3. Elektrodanya dapat terlarut sehingga dapat mengakibatkan terjadinya oksidasi

4. Penggunaan listrik yang mungkin mahal

2.5 Plat Elektroda

Pada dasarnya, proses elektrokoagulasi merupakan pengembangan dari proses

elektrolisis yang menggunakan elektroda sebagai titik tumpu pengendali prinsip kerja

system ini. Elektrolisis merupakan penguraian elektrolit oleh arus listrik searah dengan

menggunakan dua macam elektroda. Adapun elektroda yang digunakan yaitu berupa

katoda dan anoda. Dalam prosesnya, katoda bertindak sebagai kutub negative. Pada


17

katoda terjadi reaksi reduksi, yaitu kation (ion positif) yang ditarik oleh katoda dan akan

menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya berkurang.

Dalam prakteknya, katoda akan menghasilkan ion hydrogen yang mengangkat

berbagai flokulan yang terbentuk pada saat proses elektrokoagulasi berlangsung,

sehingga setelah proses elektrokoagulasi selesai, maka akan terlihat bercak – bercak

putih yang terdapat pada katoda tanda dari keluarnya ion hydrogen pada bagian

tersebut.

Berbeda dengan katoda maka pada proses elektrolisis maupun elektrokoagulasi,

anoda berperan sebagai sebagai kutub negative. Pada anoda akan terjadi reaksi oksidasi,

yaitu anion (ion negative) ditarik oleh anoda dan jumlah elektronnya akan berkurang

sehingga oksidasinya bertambah. Maka hal inilah yang menyebabkan bahwa pada saat

proses elektrokoagulasi berlangsung, flokulan – flokulan yang terbentuk akan banyak

menempel pada anoda sebagai agen koagulan.

2.5.1 Reaksi pada Elektroda

Seperti yang telah dijelaskan pada subbab sebelumnya, terdapat dua macam reaksi yang

terjadi pada saat proses elektrokoagulasi berlangsung, yaitu reaksi oksidasi dan reduksi

yang terjadi pada plat yang berbeda, maka berikut ini penjelasan mengenai kedua reaksi

tersebut yang terjadi pada anoda maupun katoda.

a. Reaksi Pada Katoda

Reaksi pada katoda adalah reduksi pada kation. Sehingga yang akan menjadi pusat

perhatian hanyalah pada bagian kation saja.

1. Jika larutan mengandung ion – ion logam alkali, ion – ion logam alkali tanah,

ion logam +3Al dan ion +2Mg , maka ion – ion logam alkali ini dapat direduksi

dari larutan. Yang akan mengalami reduksi adalah pelarut (air) dan terbentuk gas

hydrogen. Berikut reaksinya:


18

2 OH2 + 2e 2 −OH + 2H

2. Jika larutan mengandung asam, maka ion H dari asam akan direduksi menjadi

gas hydrogen pada katoda.

2 +H + 2e 2H

3. Jika larutan mengandung ion – ion lain, maka ion – ion logam ini akan direduksi

menjadi logamnya dan logam yang terbentuk itu diendapkan pada permukaan

batang katoda, (Suaib, 1994). +2Fe + 2e Fe +2Mg + 2e Mg

b. Reaksi Pada Anoda

1. Elektroda pada anoda, elektrodanya dioksida menjadi ionnya.

Al +3Al + 3e

Zn +2Zn + 2e

2. Dalam sistem elektrokimia dengan anoda terbuat dari aluminium, beberapa

kemungkinan reaksi elektroda dapat terjadi sebagai berikut :

Anoda : Al +3Al + 3e

Katoda : 2 OH2 + 2e 2 −OH + 2H

2.5.2 Logam Aluminium

Aluminium merupakan salah satu logam anorganik yang dijumpai dalam air minum.

Konsentrasi aluminium yang tinggi bisa mengendap sebagai aluminium hidroksida yang

mempengaruhi kehidupan air. Perannya tidak bisa dihindari karena senyawa-senyawa

aluminium ditambahkan bukan hanya ke suplai air tetapi juga kebanyak makanan dan

obat yang diproses.


19

Aluminium merupakan unsure yang tidak berbahaya. Perairan alami biasanya

memiliki kandungan aluminium kurang dari 1,0 mg/L. Perairan asam (acidic) memiliki

kadar aluminium yang lebih tinggi. Untuk memelihara kehidupan organism akuatik

sebaiknya tidak lebih dari 0,005 g/L bagi perairan dengan pH <6,5. Kadar aluminium

pada perairan biasanya sekitar 0,01 mg/L. Percobaan toksisitas aluminium terhadap

avertebrata Chironomus anthrocinus menunjukkan bahwa kadar aluminium 1mg/L pada

perairan dengan pH 3,5 – 6,5 tidak mengakibatkan terjadinya tingkat mortalitas.

Pada perairan yang bersifat asam (pH sekitar 4,4 – 5,4) aluminium bersifat lebih

toksik. Toksisitas aluminium maksimum terjadi pada pH 5,0 – 5,2. Diperairan,

aluminium (Al) biasanya terserap ke dalam sedimen atau mengalami presipitasi.

Aluminium dan bentuk oksida aluminium bersifat tidak larut. Akan tetapi, garam –

garam aluminium sangat mudah larut. Sumber aluminium adalah mineral

aluminosilicate yang terdapat pada batuan dan tanah secara melimpah. Pada proses

pelapukan batuan, aluminium berada dalam bentuk residu yang tidak larut, misalnya

bauxite.

Aluminium banyak digunakan di pabrik kertas, dyes, penyamakan, dan

percetakan. Aluminium yang berupa alum (A𝑙2(𝑆𝑂4)3. 4𝐻2𝑂) digunakan sebagai

koagulan dalam pengolahan limbah. Adapun aluminium juga merupakan salah satu

elektroda yang dapat digunakan dalam proses elektrokoagulasi karena nilai

konduktivitasnya yang cukup tinggi sehingga dianggap baik untuk menghantarkan

muatan – muatan listrik dalam proses tersebut.

2.5.3 Pelarutan Logam di Larutan

Pada proses elektrokoagulasi, penggunaan logam sebagai elektroda yang dialiri oleh

arus listrik akan menyebabkan sebagian dari kandungan – kandungan logam terlepas

pada air dan bahkan akan terlalut pada air itu sendiri. Jika dua elektroda dari logam,


20

misalnya Aluminium, dimasukkan dalam bejana diisi air yang didestilisasikan, yang

satu dihubungkan dengan ujung positif dari sumber arus searah, yang lainnya dengan

ujungnya yang negatif, maka tidak ada terdapat arus sama sekali. Jika sedikit asam

misalnya asam sulfat (H2SO4), atau sodium hydroxide (NaOH), atau Aluminium Sulfat

(Al2SO4), atau garam, maka larutan ini tahanannya cukup rendah sehingga arus dapat

mengalir.

Tahanan larutan itu tergantung pada konsentrasi dan pada temperatur. Larutan

yang menghantar arus listrik disebut elektrolit, fenomena penghantaran yang dibarengi

oleh efek-efek kimia disebut elektrolisa. Bejana dimana elektrolit dan elektroda-

elektroda itu disebut sel elektrolit. Elektroda-elektroda platina di dalam larutan asam,

zat air akan dibentuk sebagai gelembung-gelembung gas pada elektroda negative dan

zat asam dibentuk dan dibebaskan sebagai gelembung - gelembung gas pada elektroda

positif.

Pada tahun 1833, Michel Faraday mengamati bahwa air murni hampir

merupakan isolator yang sempurna dan larutan dari sesuatu bahan menghantar listrik.

Akibat aliran arus listrik searah ke dalam larutan elektrolit akan terjadi perubahan kimia

dalam larutan tersebut. Menurut Michael Faraday (1834) lewatnya arus 1 F

mengakibatkan oksidasi 1 massa ekivalen suatu zat pada suatu elektroda (anoda) dan

reduksi 1 massa ekivalen suatu zat pada elektroda yang lain (katoda).

Hukum Faraday I: Massa zat yang timbul pada elektroda karena elektrolisis

berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melalui larutan.

Atau dapat diartikan bahwa Hukum faraday mengenai elektrolisa menjelaskan bahwa

jumlah gram massa ekivalen dari zat yang menempel, dibebaskan, larut, atau bereaksi

pada suatu elektroda sama dengan jumlah faraday (96.500 coul) dari muatan listrik yang

dipindahkan melalui elektrolit. Jadi hukum Faraday dapat dirumuskan sebagai berikut:

w ~ Q

w ~ I.t Q


21

𝑤 = 𝑔𝑒𝑘 .𝐼 .𝑡𝐹

𝑤 = 𝐴𝑟 .𝐼 .𝑡𝑛 𝐹

(2.1)

w = massa zat yang diendapkan (g).

Q = jumlah arus listrik = muatan listrik (C)

e = tetapan = (gek : F)

I = kuat arus listrik (A).

t = waktu (dt).

gek = massa ekivalen zat (gek) = 6,02 x 1023 e

Ar = massa atom relatif.

n = valensi ion.

F = bilangan faraday (96 500 C)

2.6 Arus Pada Elektroda

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan

listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu,

Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang

tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran electron yang bermuatan negatif ke arah

yang sebaliknya. Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). Arus listrik adalah

besaran skalar karena baik muatan maupun waktu merupakan besaran skalar. Dalam

banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah,

salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak

membutuhkan operasi vektor.

Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah

tertentu. Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial

tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). Satu ampere sama

dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik.


http://id.wikipedia.org/wiki/Besaran�

http://id.wikipedia.org/wiki/Skalar�

http://id.wikipedia.org/wiki/Muatan_listrik�

http://id.wikipedia.org/wiki/Waktu�

http://id.wikipedia.org/wiki/Vektor�

22

Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada

zaman dulu, arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun

kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan

negatif ke arah yang sebaliknya. Secara matematis, nilai arus listrik dapat dicari dengan

cara membandingkan nilai dari beda potensial yang terdapat pada rangkaian dengan

nilai hambatan yang terjadi. Adapun nilai dari arus listrik akan sebanding dengan beda

potensial pada rangkaian tersebut. Berikut ini persamaan yang menyatakan hubungan

ketiga besaran tersebut.

i = VR

(2.2)

I : arus listrik (Ampere)

V : tegangan (Volt)

R : Resistansi (Ohm)

Menurut hukum ohm nilai resistansi R akan bergantung (berbanding lurus) pada

panjang suatu bahan dan hambatan jenis dan berbanding terbalik dengan luas

penampang bahan tersebut. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

R = ρ lA

(2.3)

R : Resistansi (Ohm)

ρ : Hambatan jenis (Ohm.meter)

l : Panjang bahan (meter)

A : Luas penampang (m2)


23

2.7 Pengadukan

Pengadukan (mixing) merupakan suatu aktivitas operasi pencampuran dua atau lebih zat

agar diperoleh hasil campuran yang homogen. Pada media fase cair, pengadukan

ditujukan untuk memperoleh keadaan yang turbulen (bergolak). Aplikasi pada bidang

teknologi lingkungan pengadukan digunakan untuk proses fisika seperti pelarutan bahan

kimia dan proses pengentaian (thickening), proses kimiawi seperti koagulasi – flokulasi

dan disinfeksi, proses biologis untuk mencampur bakteri dan air limbah.

Proses pengadukan sangat berpengaruh terhadap proses flokulasi yaitu proses

penggabungan inti flok sehingga menjadi flok berukuran lebih besar. Pengadukan pada

proses koagulasi merupakan suatu proses pemberian energi agar terjadi tumbukan antar

partikel tersuspensi dan koloid agar terbentuk gumpalan (flok) sehingga dapat

dipisahkan melalui proses pengendapan dan penyaringan.

Partikel dan koloid yang dihasilkan dari proses elektrokoagulasi pada umumnya

bermuatan listrik sama yang menyebabkan terjadinya tumbukan antar partikel (terjadi

gerak Brown). Hal ini berakibat terjadinya suatu suspense yang sangat stabil. Flokulator

umumnya dibuat secara seri seiring penurunan kecepatan putaran agar diperoleh

pencampuran sempurna, yaitu partikel dapat saling berkontak, sehingga diperoleh hasil

akhir yang memuaskan.

2.7.1 Jenis Pengadukan

Jenis pengadukan dalam pengolahan air dapat dikelompokkan berdasarkan kecepatan

pengadukan dan metode pengadukan. Berdasarkan metodenya, pengadukan dibedakan

menjadi pengadukan mekanis, pengadukan hidrolisis, dan pengadukan pneumatic.


24

a. Pengadukan Mekanis

Pengadukan mekanis adalah metode pengadukan dengan menggunakan alat

pengaduk berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik.

Umumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung

pengaduk (impeller).

b. Pengadukan Hidrolisis

Pengadukan hidrolisis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air

sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi

hidrolik yang dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa

energy gesek, energy potensial (jatuhan) atau adanya lompatan hidrolik dalam

suatu aliran.

c. Pengadukan Pneumatis

Pengadukan pneumatic adalah pengadukan yang menggunakan udara (gas)

berbentuk gelembung yang dimasukkan kedalam air sehingga menimbulkan

gerakan pengadukan. Injeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air akan

menimbulkan turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air.

Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin

besar dan diperoleh turbulensi yang makin besar pula.

Jenis pengadukan dalam pengolahan air dapat dikelompokkan berdasarkan kecepatan

pengadukan dan metode pengadukan. Berdasarkan kecepatan pengadukan dibedakan

menjadi pengadukan cepat dan pengadukan lambat.

a. Pengadukan Cepat

Tujuan pengadukan cepat dalam pengolahan air adalah untuk menghasilkan

turbulensi air sehingga mendispersikan bahan kimia yang akan dilarutkan dalam


25

air. Secara umum, pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan pada

gradient kecepatan berkisar antara 100 hingga 1000 per menit. Pengadukan

cepat ini haruslah dilakukan pada aliran air yang menghasilkan energi hidrolik

yang besar. Maka dalam hal ini dapat dilihat dari besarnya kehilangan energi

atau perbedaan muka air

b. Pengadukan Lambat

Tujuan pengadukan lambat dalam pengolahan air adalah untuk menghasilkan

gerakan air secara perlahan sehingga terjadi kontak antar partikel untuk

membentuk gabungan partikel yang berukuran besar. Pengadukan lambat

digunakan pada proses flokulasi, hal ini bertujuan untuk pembesaran inti

penggumpalan. Gradien kecepatan diturunkan secara perlahan agar gumpalan

yang telah terbentuk tidak pecah lagi dan berkesempatan untuk bergabung

dengan yang lain membentuk gumpalan yang lebih besar. Penggabungan inti

gumpalan sangat tergantung pada karakteristik flok dan nilai gradient kecepatan.

Dalam hal mekanis, pengadukan dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa

konfigurasi. Diantaranya adalah konfigurasi dasar, daun, gerbang, jari maupun helix.

Namun yang lebih sering digunakan adalah pengadukan dengan konfigurasi dasar, hal

ini disebabkan karena konfigurasi ini dapat melakukan pengadukan cepat maupun

pengadukan lambat.

2.8 pH

pH ( Power of Hydrogen ), adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan

tingkat keasaman atau kebasaan (alkalis), yang dimiliki oleh suatu larutan. Derajat

keasaman ini didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen yang terlarut.

Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga

nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia


26

bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan

berdasarkan persetujuan internasional.

Air murni bersifat netral, dengan pH-nya pada suhu 25 °C ditetapkan sebagai

7,0. Jika suatu larutan memiliki nilai pH yang kurang daripada tujuh maka larutan

tersebut bersifat asam yang biasanya terdapat pada larutan – larutan ataupun air di

daerah sekitar rawa maupun lahan gambut yang tidak layak untuk minum dan larutan

dengan pH lebih daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali. Pengukuran pH

sangatlah penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan

kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan, rekayasa (keteknikan),

dan oseanografi.

2.9 Warna

Warna timbul akibat suatu bahan terlarut atau tersuspensi dalam air, di samping adanya

bahan pewarna tertentu yang kemungkinan mengandung logam berat. Warna perairan

biasanya dikelompokkan menjadi dua, yaitu warna sesungguhnya (true color) dan warna

yang tampak (apparent color). Warna sesungguhnya adalah warna yang hanya

disebabkan oleh bahan – bahan kimia terlarut. Pada penentuan warna sesungguhnya,

bahan – bahan tersuspensi yang dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih

dahulu. Warna tampak adalah warna yang tidak hanya disebabkan oleh bahan terlarut,

tetapi juga oleh bahan tersuspensi.

Warna dapat diamati secara visual (langsung) ataupun diukur berdasarkan

platinum kobalt (Pt Co) dengan membandingkan warna air sampel dan warna standar.

Intensitas warna cenderung meningkat dengan meningkatnya nilai pH. Warna perairan

pada umumnya disebabkan oleh partikel koloid bermuatan negative sehingga

penghilangan warna diperairan dapat dilakukan dengan penambahan koagulan yang

bernilai positif misalnya aluminium dan besi. Warna dapat menghambat penetrasi

cahaya kedalam air dan mengakibatkan terganggunya proses fotosintesi.


27

2.10 Kekeruhan

Kekeruhan air tergantung pada warna. Kekeruhan merupakan ukuran transpari perairan

yang ditentukan secara visual . Kekeruhan menggambarkan sifat optic air yang

ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan –

bahan yang terdapat dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh adanya bahan organic dan

anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus) maupun

bahan organic dan anorganik yang berupa plankton dan mikroorganisme lain.

Kekeruhan dinyatakan dalam satuan unit turbiditas yang setara dengan 1mg/L Si𝑂2.

Kekeruhan sering diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini sumber

cahaya dilewatkan pada sampel dan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh bahan –

bahan penyebab kekeruhan yang diukur dengan menggunakan suspense polimer

formazin sebagai larutan standar.

Satuan kekeruhan yang diukur dengan metode nephelometric adalah

nephelometric turbidity unit. Padatan tersuspensi berkorelasi positif dengan kekeruhan.

Semakin tinggi nilai padatan tarsuspensi, nilai kekeruhan jga akan menjadi semakin

tinggi. Kekeruhan pada perairan yang tergenang misalnya pada danau, lebih banyak

disebabkan oleh bahan tersuspensi berupa koloid dan partikel – partikel halus.

Sedangkan kekeruhan pada saungai pada saat banjir lebih banyak disebabkan oleh

bahan – bahan tersuspensi yang berukuran lebih besar, yang berupa lapisan permukaan

tanah yang terbawa oleh aliran air pada saat hujan

2.11 Suhu

Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang (latitude), ketinggian dari

permukaan laut (altitude), waktu dalam hari, sirkulasi udara, penutupan awan, dan aliran

serta kedalaman badan air. Perubahan suhu berpengaruh terhadap proses fisika, kimia,

dan biologi badan air.


28

Peningkatan suhu juga mengakibatkan penurunan kelarutan gas dalam air. Selain

itu peningkatan suhu juga menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme dan

selanjutnya mengakibatkan peningkatan konsumsi oksigen. Cahaya matahari yang

masuk ke perairan akan mengalami penyerapan dan perubahan menjadi energy panas.

Proses penyerapan cahaya ini berlangsung secara lebih intensif pada lapisan atas

sehingga lapisan atas perairan memiliki suhu yang lebih tinggi dan densitas yang lebih

kecil dibandingkan dengan lapisan bawah.

2.12 Daya Hantar Listrik

Daya Hantar Listrik atau konduktivitas adalah gambaran numeric dari kemampuan air

untuk meneruskan aliran listrik. Oleh karena itu, semakin banyak garam – garam

terlarut yang dapat terionisasi, semakin tinggi pula nilai DHL. Reaktivitas, bilangan

valensi, dan konsentrasi ion – ion pelarut sangat berpengaruh terhadap nilai DHL.

Asam, basa, dan garam merupakan penghantar listrik yang baik (konduktor)

sedangkan bahan organic, misalnya sukrosa dan benzene yang tidak dapat mengalami

disosiasi merupakan penghantar listrik yang jelek. Perairan laut memiliki nilai DHL

yang sangat tinggi karena banyak mengandung garam terlarut.

Parameter yang menggambarkan karakteristik kimia dari air adalah

konduktivitas. Konduktivitas larutan adalah ukuran kemampuan larutan tersebut untuk

menghantarkan arus listrik. Arus listrik dialirkan oleh ion-ion dalam larutan, oleh

karena itu konduktivitas meningkat apabila konsentrasi ion meningkat. Perbedaan

konduktivitas dipengaruhi oleh komposisi, jumlah ion terlarut dan salinitas suhu. Tinggi

rendahnya daya hantar listrik pada air dapat menunjukkan banyaknya jumlah logam

yang terlarut dalam air.


29

Nilai konduktivitas suatu bahan juga dapat diperhitungkan dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut.

σ = 1ρ

(2.4)

dengan :

σ : konduktivitas suatu bahan (Ω-1m-1)

ρ : resistivitas jenis bahan (Ω.m)

Air murni adalah air yang bebas kandungan ion bebas sehingga tidak

menghantarkan listrik. Namun, pengertian untuk air yang layak konsumsi bagi kita

manusia justru bukan air murni, tapi air murni dengan sifat konduktifitas pada taraf

wajar. Karena sifat konduktifitas wajar ini diperlukan bagi metabolisme tubuh kita.

Berdasarkan daya hantar listrik, larutan terbagi menjadi 2 (dua) golongan :

1. Larutan elektrolit

a. Dapat menghantarkan daya listrik

b. Terjadi proses ionisasi

c. Lampu menyala dengan terang

2. Larutan non- elektrolit

a. Tidak dapat menghantar arus listrik

b. Tidak terjadi ionisasi

c. Lampu menyala redupDaya Hantar Listrik (DHL) dapat dipakai sebagai indikator

tingkat pencemaran parameter inorganik (terutama mineral terlarut). DHL juga

merupakan parameter yang menunjukkan tingkat salinitas dari suatu badan air yang

berpengaruh terhadap kehidupan makhluk hidup, pemanfaatan air baku, dan korosifitas.


Documents

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Baku 2.1.1 Defenisi Air Baku