PENGARUH ph TERHADAP PENURUNAN INTENSITAS WARNA PADA PROSES OZONISASI AIR GAMBUT

Transkripsi

1 PENGARUH ph TERHADAP PENURUNAN INTENSITAS WARNA PADA PROSES OZONISASI AIR GAMBUT Siti Aisyah 1, Chairul Abdi 2 dan Riza Miftahul Khair 3 1 Mahasiswa Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik,ULM 2,3 Dosen Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, ULM Jl. Jend. Achmad Yani Km. 36, Banjarbaru, Kalimantan Selatan, 70714, Indonesia aisyah1201@rocketmail.com ABSTRAK Sumber air permukaan yang banyak ditemui di daerah berawa umumnya adalah air gambut. Sedangkan dalam pemanfaatan air gambut sebagai sumber air baku masih mengalami kendala dalam proses pengolahannya. Hal ini dikarenakan air gambut memiliki kondisi air yang berwarna merah kecoklatan, derajat keasaman tinggi dan kandungan zat organik tinggi. Oleh karena itu dipilih pengolahan khusus air gambut yang memiliki intensitas warna yang tinggi dilakukan dengan menerapkan pemanfaatan ozon sebagai oksidator dalam proses ozonisasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ph pada kinerja ozon terhadap penurunan intensitas warna pada air gambut. Ozonisasi dilakukan dengan variasi ph 4, 7 dan 9 kemudian dikontakkan selama 60 menit. Regulator ph yang digunakan untuk menaikkan ph air gambut yang asam yaitu dengan larutan NaOH. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ozonisasi pada sampel air gambut selama waktu kontak 60 menit mampu menyisihkan intensitas warna sebesar 78,38% pada kondisi ph basa yakni ph 9. Kata kunci : ph, Ozon, Ozonisasi, Air Gambut, Warna ABSTRACT Surface water sources are commonly found in boggy areas generally are the peat water. While in the utilization of peat water as a raw water source still experiencing problems in the treatment process. This is because peat water have water conditions colored red-brown, high acidity and high content of organic substances. Therefore have special processing peat water that has high color intensity is performed by applying the use of ozone as an oxidant in the process of ozonation. This study was aimed to determine the effect of ph on the performance of ozone to decrease the color intensity of peat water. Ozonation was done by varying ph 4, 7 and 9 then contacted for 60 minutes. ph regulator is used to raise the ph of the water is acidic peat with NaOH solution. The results of this study show that ozonation in peat water samples during 60 minutes contact time are capable of removing the color intensity of 78.38% in the alkaline ph conditions (ph 9). Keywords: ph, Ozone, Ozonation, Peat Water, Color

2 I. PENDAHULUAN Sumber air permukaan yang banyak ditemui di daerah berawa umumnya adalah air gambut. Sedangkan dalam pemanfaatan air gambut sebagai sumber air baku masih mengalami kendala dalam pengolahannya. Hal ini dikarenakan air gambut memiliki kondisi air yang berwarna merah kecoklatan, derajat keasaman tinggi dan kandungan zat organik tinggi. Kualitas air gambut yang banyak di temui di daerah Kalimantan memiliki kekeruhan rendah, berwarna coklat tua sampai kehitaman ( PtCo). Intensitas warna air gambut berhubungan erat dengan konsentrasi senyawa humusnya, bila intensitas warnanya menurun maka konsentrasi senyawa humusnya berkurang. Selain itu, air gambut juga berkadar organik tinggi ( mg/lt KmnO4) dan bersifat asam (ph 3,7 5,3). Kondisi air tersebut menunjukkan bahwa air gambut sebelum dimanfaatkan sebagai salah satu sumber air baku masih memerlukan pengolahan khusus terlebih dahulu (Eri dan Hadi, 2010). Oleh karena itu dipilih pengolahan khusus air gambut yang memiliki intensitas warna yang tinggi dilakukan dengan menerapkan pemanfaatan ozon sebagai oksidator dalam proses ozonisasi. Tidak seperti oksidator pada umumnya, ozon merupakan zat pengoksidasi yang sangat kuat (powerful oxidizing agent) yang juga dapat sebagai zat non-chemical disinfectant. Ciriciri dan spesifikasi ozon yang khas yaitu tidak beracun (non toxic), material yang ramah lingkungan, relatif tidak berbahaya dan hampir serupa dengan oksigen (Hartono dkk, 2010). Ozon merupakan bentuk yang tidak stabil dari oksigen yang terdiri dari tiga atom O (rumus kimia ozon adalah O 3 ). Ozon sebelum dan setelah bereaksi dengan unsur lain selalu menghasilkan oksigen (O 2 ) sehingga teknologi ozon sangat ramah lingkungan atau sering dikatakan ozon merupakan kimia hijau masa depan (Purwadi dkk, (2006) dalam Syafarudin dan Novia, (2013)). Pemanfaatan ozon dalam teknologi ozonisasi berguna untuk membunuh bakteri (sterilization), menghilangkan warna (decoloration), menghilangkan bau (deodoration), dan menguraikan senyawa organik (degradation) (Yazid dkk, 2007). Telah banyak dilakukan aplikasi pemanfaatan ozon pada proses ozonisasi pada beberapa penelitian. Seperti penelitian yang dilakukan oleh Mulyanto (2000) melalui variasi dosis ozon pada perusahaan air minum mencapai efisiensi derajat penghilangan warna sebesar 84-87%. Menurut Isyuniarto dkk (2005) dan Yeen WS (1996) dalam penelitian yang dilakukan oleh Yazid dkk (2007) menyatakan bahwa sifat kimiawi ozon yang efektif bekerja dalam suasana basa (ph>7). Penyisihan warna limbah cair industri tekstil sasirangan dalam proses ozonisasi pada ph 8 dan waktu kontak 60 menit mencapai tingkat efisiensi penurunan parameter warna sebesar 95,36% (Rizqa, 2009). Berdasarkan uraian diatas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian guna mengetahui efektifitas kinerja ozonisasi sebagai proses dalam penurunan intensitas warna pada air gambut. Selain itu, untuk mengetahui perubahannya pada variasi ph agar dapat menjadi salah satu alternatif pilihan dalam pengolahan air baku. Sehingga melalui penelitian ini diharapkan ozonisasi dapat menjadi pertimbangan alternatif solusi dalam pengolahan air khusunya air gambut. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Intensitas Warna Air Gambut Warna air gambut sendiri tergolong dalam warna sejati, yaitu warna yang berasal dari penguraian zat organik alami seperti zat humus (asam humus dan asam fulvat) dan lignin merupakan sekelompok senyawa yang mempunyai sifat-sifat yang mirip. Senyawa ini menyebabkan warna air yang sukar dihilangkan terutama jika konsentrasi zat-zat tersebut tinggi dan memerlukan pengolahan dengan kondisi operasional yang khusus atau

3 berbeda dengan penghilangan warna semu (Effendi, (2006) dalam Darmayanto, (2009)). B. Ozonisasi Sifat ozon yang sangat reaktif memungkinkan ozon dapat mempercepat proses dalam memutuskan ikatan senyawa tertentu melalui peristiwa ozonolisis. Ozonolisis yaitu peristiwa pemisahan ikatan pada senyawa oleh ozon yang dapat digunakan untuk mengubah struktur senyawa tak jenuh, dikarenakan reaksi ini dapat menyebabkan degradasi molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil. Oleh karena itu, penggunaan ozon memungkinkan terjadinya pengurangan konsentrasi warna akibat adanya reaksi oksidasi-reduksi terhadap bahan organik dan beberapa bahan anorganik. Selain itu, ozon juga mempengaruhi keseimbangan kadar hidroksida dalam air yang kemudian dapat mempengaruhi ph dalam air (Rizqa, 2009). C. Generator Ozon Pembuatan ozon melalui proses tumbukan dengan melewatkan oksigen (O 2 ) pada daerah yang dikenai tegangan tinggi dapat dilakukan dalam sebuah generator ozon. Generator ozon yang menggunakan tegangan luar (ekternal) yang merupakan tegangan tinggi AC dibebankan pada bagian elektroda tabung ozonizer lucutan senyap sehingga pada celah lucutan yakni pada daerah lapisan dieletrik dengan elektroda akan terjadi lucutan-lucutan mikro yang bersifat kelistrikannya (Widdi dkk, (2003) dalam Rizqa, (2009)). Gambar 2.1 Generator Ozon (Rizqa, 2009) III. METODE PENELITIAN Sampel berasal dari air gambut kawasan lahan gambut Kecamatan Gambut Kabupaten Banjar Kalimantan Selatan. Bahan-bahan yang digunakan antara lain NaOH padat yang kemudian diencerkan, aquadest dan larutan HNO 3. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain ozonizer/generator ozon perkapasitas 3 g/jam, ph meter, stopwatch, gelas beaker 1000 ml; 500 ml; 250 ml, gelas ukur 250 ml, pipet tetes, corong, batang pengaduk, kertas saring, botol reagent, botol sampel, timbangan digital, tissue dan kamera sebagai alat dokumentasi. Pengambilan sampel dilakukan dengan secara grab sampling kemudian dilakukan pengujian karakteristik awal air gambut. Parameter yang diukur adalah ph dan suhu yang pegukurannya dilakukan langsung saat proses pengambilan sampel di lapangan. Sedangkan parameter intensitas warna dan kadar Fe dilakukan pengujian laboratorium. Pengawetan sampel untuk perameter tertentu diperlukan apabila pengukuran tidak dapat langsung dilakukan sesaat pengambilan sampel. Jenis bahan pengawet yang ditambahkan ke dalam sampel air adalah HNO 3 sampei ph air 2. Ozonisasi dilakukan di dalam reaktor berupa gelas beaker dengan volume sampel 250 ml. Sebelumnya ph sampel air diatur dengan variasi 4,7 dan 9 menggunakan regulator ph berupa larutan NaOH. Alat yang diguakan adalah generator ozon perkapasitas 3g/jam, kemudian dilakukan ozonisasi selama 60 menit (penggunaan waktu kontak 60 menit berdasarkan waktu optimum yang diperoleh dari penelitian sebelumnya). Setelah itu dilakukan pengujian laboratorium untuk menganalisis intensitas warna dan diperoleh nilai ph terbaik dalam penyisihan warna.

4 Gambar 3.1 Generator Ozon IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Sampel Air Gambut Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik air gambut sebelum dilakukan ozonisasi. Selain itu juga untuk mengetahui pengaruh ph pada proses ozonisasi terhadap penurunan warna pada air gambut. Pengukuran intensitas warna yang telah dikontakkan dengan ozon menggunakan Spektrofotometer DR-1900 merk HACH. Adapun hasil uji karakteristik awal air gambut yang berlokasi di Kecamatan Gambut Kabupaten Banjar Kalimantan Selatan dapat dilihat pada Tabel 3.1 sebagai berikut: Tabel 4.1 Hasil Uji Karakteristik Awal Air Gambut Parameter Nilai Satuan Warna 1456 Pt.Co Fe 4,08 mg/l Mn - mg/l ph 4,8 - Suhu 28 C (Sumber: Data Hasil Pengukuran) Keadaan air gambut pada titik sampling secara fisik berwarna merah kecoklatan dan banyak terdapat alga. Hasil uji tersebut di atas menunjukkan bahwa sampel air memiliki intensitas warna yang pekat dengan nilai 1456 Pt.Co. Tingginya nilai intensitas warna air gambut yang tergolong warna sejati (true color) merupakan akibat dari penguraian zat organik alami yakni senyawa-senyawa hasil proses humifikasi (asam humat dan asam fulfat) disamping mineral Fe dan Mn sehingga air gambut berwarna merah kecoklatan (Darmayanto, (2009) dan Harefa, (2015)). Asam-asam organik yang terdapat dalam air gambut masing-masing memiliki berat molekul yang tinggi yang juga merupakan faktor penyebab intensitas warna air gambut semakin tinggi (Marpaung, 2015). Senyawa-senyawa tersebut menyebabkan penyisihan warna air gambut memerlukan pengolahan yang khusus terutama jika konsentrasi zat-zat tersebut terlampau tinggi. Warna air gambut semakin meningkat intensitasnya apabila terdapat logam besi yang terikat oleh asam organik yang terkandung dalam air gambut (Marpaung, 2015). Kandungan Besi (Fe) pada air gambut memiliki nilai yang tinggi yaitu sebesar 4,08 mg/l. Nilai kandungan besi yang tinggi mempengaruhi intensitas warna air karena oksida besi ini menyebabkan air berwarna kemerahan (Darmayanto, 2009). Lahan gambut lokasi pengambilan sampel untuk penelitian kali ini sumber airnya berasal dari air hujan dan air permukaan. Akibat sifat air hujan memiliki ph agak asam maka setelah bercampur dengan gambut menghasilkan air yang cenderung bersifat asam dan berwarna merah kecoklatan karena terdapat kandungan bahan organik di dalamnya (Harefa, 2015). Derajat keasaman (ph) air gambut yaitu 4,8 yang menggambarkan bahwa karakteristik sifat air gambut memiliki tingkat keasaman yang tinggi atau nilai ph rendah. Nilai ph yang rendah disebabkan adanya zat organik dalam bentuk asam dan rendahnya kation dan partikel tersuspensi (Marpaung, 2015). Suhu sampel air gambut sekitar 28 C dan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dengan suhu ruang, yaitu berkisar 24±30 C. Keberaan parameter-parameter kualitas air sampel diatas sangat penting karena keberadaaannya akan mempengaruhi dekomposisi ozon pada proses ozonisasi konvensional. Setelah diperoleh data karakteristik sampel air gambut selanjutnya dilakukan proses ozonisasi dengan menerapkan variasi ph dan waktu kontak untuk mengetahui seberapa besar penyisihan warna dan Fe pada air gambut.

5 Intensitas Warna (Pt.Co) Penentuan ph Terbaik Air Gambut pada Proses Ozonisasi Selanjutnya proses ozonisasi dilakukan untuk menentukan ph terbaik dalam penyisihan intensitas warna sampel air gambut dengan memvariasikan ph. Derajat keasaman (ph) diketahui sebagai salah satu faktor yang dapat mempengaruhi proses ozonisasi pada air. Variasi ph sampel air pada penelitian diambil berdasarkan 3 kondisi yakni ph asam mewakili kondisi ph air gambut asli yang memiliki rentang ph sekitar 4, ph netral diwakili oleh ph 7 dan ph basa diwakili oleh ph 9 yang kemudian dikontakkan ozon selama 60 menit. Larutan basa yang diperlukan untuk menaikkan ph sampel air yaitu dengan menggunakan NaOH padat yang telah diencerkan sebesar 0,1 M ph 4 ph 7 ph 9 Waktu Kontak 60 menit Sebelum Sesudah Gambar 4.1 Grafik Penyisihan Intensitas Warna dengan Variasi ph (Sumber: Data Hasil Pengukuran) Berdasarkan Gambar 3.1 diatas ozonisasi terhadap penyisahan warna dengan variasi ph diperoleh pada kondisi asam (ph 4) persen penyisihan warna sampel air sebesar 73,15% dengan rata-rata konsentrasi intensitas warna sebersar 391 Pt.Co dari konsentrasi awal sebesar 1456 Pt.Co. Saat kondisi netral (ph 7) persen penyisihan warna sampel air sebesar 70,86% dengan rata-rata konsentrasi warna sebesar 366 Pt.Co dari konsentrasi awal sebesar 1256 Pt.Co. Kondisi ph yang memberikan hasil terbaik dalam menyisihkan warna berada pada ph 9 yakni sampel air dalam kondisi basa dengan persentasi penyisihan warna sebesar 78,38%. Hal ini menunjukkan bahwa sifat kimiawi ozon efektif berkerja dalam suasana basa (ph>7) dalam penyisihan warna yang terbaik yakni pada ph 9 (ph basa). Kondisi ph sangat berpengaruh pada proses ozonisasi terhadap persentasi hasil penyisihan (degradasi) senyawa-senyawa yang terdapat pada sampel air gambut. Berbeda dengan oksidator pada umumnya, kondisi ph air yang berbeda akan menyebabkan reaksi yang berbeda pula ketika ozon mendegradasi senyawa. Saat kondisi asam terjadi reaksi langsung (direct selective reaction) oleh ozon (O 3 ). Sedangkan saat kondisi basa terjadi reaksi tidak langsung (indirect selective reaction) dengan pembentukan senyawa radikal bebas (OH*) dari dekomposisi ozon (O 3 ) (Bismo dkk, 2008). Ketika kondisi ph basa atau meningkatnya ph, kehadiran ion OH - berperan sebagai inisiator dalam proses dekomposisi ozon menjadi radikal hidroksida (OH*) sehingga kelarutan ozon semakin menurun. OH* merupakan oksidator kuat yang bersifat tidak selektif berbeda dengan O 3 yang memiliki sifat selektif. Oleh karena itu, OH* dapat mengoksidasi senyawa organik dengan cepat dan juga setiap senyawa yang tidak dapat teroksodasi oleh ozon akan teroksidasi oleh OH* (Ratnawati, (2011) dan Putri, (2016)). Akibat sifat ozon yang sangat reaktif, memungkinkan ozon dapat mempercepat proses dalam memutuskan ikatan senyawa tertentu yang menyebabkan degradasi molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil sehingga memungkinkan terjadinya pengurangan konsentrasi warna (Rizqa, 2009).

6 kondisi ph air sebesar 4,8 dalam keadaan suhu 28 C. 2. Variasi ph mempengaruhi kinerja ozonisasi terhadap penurunan intensitas warna dengan ph terbaik berada pada ph 9 yakni mampu menyisihkan intensitas warna sebesar 78,38%. (a) Sebelum Ozonisasi DAFTAR PUSTAKA Bismo, S. dkk Studi Awal Degradasi Fenol dengan Teknik Ozonisasi di dalam Reaktor Annular. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses. ISSN : Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. Semarang. (a) Ozonosasi ph 4 (b) Ozonisasi ph 7 (c) Ozonisasi ph 9 Gambar 4.2 Kondisi Fisik Warna Air Gambut Setelah Ozonisasi Variasi ph (Sumber: Data Hasil Pengukuran) Sedangkan kondisi warna sampel air gambut secara fisik setelah ozonisasi selama 60 menit pada masing-masing kondisi ph tidak terlalu berbeda (Gambar 3.2). Keadaan awal sampel air gambut berwarna merah kecoklatan berubah menjadi kuning bening, namun di kondisi ph basa yaitu 9 kondisi fisik warna sampel air memiliki intensitas warna cenderung lebih terang daripada kondisi ph 4 dan 7. Selain itu, partikel-patikel koloid sampel air gambut yang awalnya tersebar setelah diozonisasi koloid-koloid tersebut menjadi terikat satu sama lain mengendap membentuk gumpalan. V. KESIMPULAN Kesimpulan dari penelitian ini adalah: 1. Karakteristik air gambut pada parameter intensitas warna dan kadar Fe yang diperoleh dalam penelitian ini memiliki nilai yang relatif tinggi, yaitu sebesar 1456 Pt.Co dan 4,08 mg/l. Sedangkan Darmayanto Penggunaan Serbuk Tulang Ayam sebagai Penurun Intensitas Warna Air Gambut. Sekolah Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara. Medan. Eri, I. R. dan Hadi, W Kajian Pengolahan Air Gambut Menjadi Air Bersih dengan Kombinasi Proses Upflow Anaerobic Filter dan Slow Sand Filter. Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS. Surabaya. Harefa, F Karakteristik Penggunaan Air Gambut serta Keluhan Kesehatan di Desa Sifalaete Tabaloho Kecamatan Gunung Sitoli Kabupaten Nias. Fakultas Kesehatan Masyarakat, Universitas Sumatera Utara. Medan. Hartono, R. dkk Pemutihan Pulp Enceng Gondok Menggunakan Proses Ozonisasi. Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses. ISSN : Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. Semarang. Marpaung, T. A., Pengaruh Ferri Sulfat dan Zeolit dalam Proses Penurunan Kadar Besi dan Mangan di dalam Air Gambut dengan Metode Elektrokoagulasi. Departemen Kimia,

7 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Medan. Mulyanto, A Pengaruh Ozonisasi Terhadap Dosis Koagulan pada Perusahaan Air Minum di Redland, Australia. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 1, No. 2, Januari 2000: Direktorat Teknologi Lingkungan. Pharmawati, K. dkk Penyisihan Fe- Organik pada Air Tanah dengan Proses Ozonisasi. Prosiding Seminar Nasional Sains & Teknologi. Lembaga Penelitian, Universitas Lampung. Lampung. Putri, K. dkk Pengaruh ph dan Waktu Kontak Ozonisasi Terhadap Biodegradability Limbah Cair Tahu dan Kotoran Sapi. JOM FTEKNIK Volume 3, No. 1, Februari Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Riau. Pekanbaru. Ratnawati, E Pengolahan Limbah Penyamakan Kulit dengan Metode Ozonasi Katalitik. Majalah Forum Ilmiah UNIJA Vol. 15, No. 01, Januari ISSN : Program Studi Teknik Kimia, Institut teknologi Indonesia. Tanggerang Selatan. Rizqa, M. N Penurunan Kadar COD, TSS dan Warna Limbah Cair Industri Tekstil Sasirangan dengan Metode Ozonisasi. STTL. Yogyakarta. Syafarudin, A. dan Novia Produksi Ozon dengan Bahan Baku Oksigen Menggunakan Alat Ozon Generator. Jurnal Teknik Kimia, No. 2, Vol. 19, April Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya. Palembang. Yazid, M. dkk Pengaruh Ozonisasi Terhadap DO, BOD dan Pertumbuhan Bakteri di dalam Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit. GANENDRA, Vol. X, No. 1, Januari ISSN Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, Badan Tenaga Nuklir Nasional.