BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. AIR Air adalah substansi dengan rumus kimia H 2 O, dimana satu molekul air tersusun atas dua atom hydrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air secara fisik bersifat tidak memiliki warna, tidak berasa dan tidak berbau. Air dapat berwujud padat, cair, maupun gas (Kurniyati, 2012). Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa lain. Penggunaan air yang utama bagi kehidupan adalah sebagai air minum dan untuk mencukupi kebutuhan air dalam tubuh manusia. Kehilangan air untuk 15% dari berat badan dapat mengakibatkan kematian yang disebabkan karena dehidrasi. Karenanya orang dewasa perlu meminum minimal sebanyak 1,5 2 liter air sehari untuk menjaga keseimbangan dalam tubuh dan membantu proses metabolisme (Slamet, 2007 ). Air sangat essensial dalam kelangsungan proses biokimiawi mahluk hidup. Air sangat penting dalam aktivitas kehidupan, seperti dalam pengembangan teknologi industri pangan yaitu (untuk bahan baku yang langsung dikaitkan dalam proses membuat makanan, minuman seperti teh botol, coca cola, perusahaan roti dan lain-lain). Air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum tanpa mengalami pengolahan terlebih dahulu sedangkan air bersih adalah air yang dapat diminum setelah mengalami proses pengolahan terlebih dahulu. Air bersih didapat dari berbagai macam sumber air tanah (Warlina, 2004). 5

2 1. Sifat Air Sifat air dapat digolongkan kedalam sifat fisik/kimia, dan biologis. Sifat fisik dari air didapatkan dalam tiga wujud yaitu, bentuk padat sebagai es, bentuk cair sebagai air, bentuk gas sebagai uap air. Bentuk yang didapat sesuai pada keadaan cuaca setempat (Slamet,2002). Sifat kimia dari air yaitu mempunyai ph 7 (netral) dan oksigen terlarut (DO) jenuh pada 9 mg/l. Air merupakan pelarut universal, hampir semua jenis zat dapat terlarut dalam air. Air juga merupakan cairan biologis, terdapat dalam tubuh semua organisme. Sifat biologis dari air yaitu didalam perairan selalu terdapat kehidupan flora dan fauna. Benda hidup ini berpengaruh timbal-balik terhadap kualitas air (Slamet,2002). 2. Pembagian Air Air dibumi digolongkan menjadi dua, yaitu : a. Air Tanah Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah. Air tanah dibagi menjadi dua yaitu air tanah preatis dan air tanah artesis. 1) Air tanah preatis yaitu air tanah yang letaknya tidak jauh dari permukaan tanah serta berada di atas lapisan kedap air. Air tanah preatis sangat dipengaruhi oleh resapan air sekelilingnya. Pada musim kemarau jumlah air tanah preatis berkurang. Sebaliknya pada musim hujan jumlah air tanah preatis akan bertambah. Air tanah preatis dapat diambil melalui sumur atau mata air (Kurniyati, 2012). 2) Air tanah artesis yaitu air tanah yang letaknya sangat jauh di dalam tanah serta berada di antara dua lapisan kedap air. Lapisan diantara dua lapisan kedap air 6

3 tersebut disebut lapisan akuifer. Lapisan tersebut banyak mengandung air. Jika lapisan kedap air retak, secara alami air akan keluar ke permukaan. Air yang memancar ke permukaan disebut mata air artesis. Air artesis dapat diperoleh melalui pengeboran (Kurniyati, 2012). b. Air Permukaan Air permukaan adalah air yang berada dipermukaan tanah dan dapat dengan mudah dilihat oleh mata. Air permukaan dibagi menjadi dua yaitu : 1) Perairan darat yaitu air permukaan yang berada diatas daratan. Contoh : rawa, danau, dan sungai. 2) Perairan laut yaitu air permukaan yang berada di lautan luas. Contoh : air laut (Kurniyati, 2012). 3. Kualitas Air Syarat kualitas air meliputi parameter fisik, kimia, radioaktivitas, dan mikrobiologis yang memenuhi syarat kesehatan menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990 tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air (Slamet, 2007). a. Parameter Fisik Air yang memenuhi persyaratan fisik adalah air yang tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, tidak keruh atau jernih (Slamet, 2007). b. Parameter Mikrobiologis Sumber air di alam pada umumnya mengandung bakteri. Jumlah dan jenis bakteri berbeda sesuai dengan tempat dan kondisi yang mempengaruhinya. Oleh karena itu air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari harus bebas dari 7

4 bakteri patogen. Bakteri golongan coli tidak merupakan bakteri golongan patogen, namum bakteri ini merupakan indikator dari pencemaran air oleh bakteri pathogen (Slamet, 2007). c. Parameter Radioaktivitas Dari segi parameter radioaktivitas, apapun bentuk radioaktivitas efeknya adalah sama, yakni menimbulkan kerusakan pada sel yang terpapar. Kerusakan dapat berupa kematian, dan perubahan komposisi genetik. Kematian sel dapat diganti kembali apabila sel dapat beregenerasi dan apabila seluruh sel tidak mati. Perubahan genetis dapat menimbulkan berbagai penyakit seperti kanker dan mutasi (Slamet, 2007). d. Parameter Kimia Dari segi parameter kimia, air yang baik adalah air yang tidak tercemar secara berlebihan oleh zat-zat kimia berbahaya bagi kesehatan antara lain air raksa (Hg), alumunium (Al), arsen (As), barium (Ba), besi (Fe), flourida (F), tembaga (Cu), derajat keasaman (ph), dan zat kimia lainnya (Slamet, 2007). 4. Pencemaran Air Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan pada suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia. Pencemaran air dapat disebabkan oleh berbagai hal dan memiliki karakteristik yang berbeda-beda, antara lain a. Sampah organik, seperti air comberan menyebabkan berkurangnya oksigen dalam air yang dapat berdampak merugikan terhadap seluruh ekosistem 8

5 b. Industri membuang berbagai macam polutan ke dalam air limbah seperti logam berat, toksin organik, minyak, dan nutrient c. pencemaran air oleh sampah, limbah pabrik yg mengalir ke sungai dan penggunaan bahan peledak untuk menangkap ikan ( 5. Air Bersih dan Air Minum Menurut Permenkes RI No 416/MENKES/PER/IX/1990 mengenai syarat dan kualitas air, air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan seperti tidak berbau, tidak berasa, tidak mengandung unsure logam Fe di luar nilai ambang batas yaitu kurang dari 0,3 mg/lt, dan dapat langsung diminum. Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum dengan aman apabila telah dimasak (Kurniyati, 2012). B. Besi Besi (Fe) adalah logam berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Fe di dalam susunan unsur berkala termasuk logam golongan VIII, dengan berat atom 55,85 g.mol -1, nomor atom 26, berat jenis 7.86g.cm -3 dan umumnya mempunyai valensi 2 dan 3 (selain 1, 4, 6). Besi (Fe) adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, jarang dijumpai dalam keadaan bebas, untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain harus dipisahkan melalui penguraian kimia. Besi digunakan dalam proses produksi besi baja. yang bukan hanya unsur besi saja tetapi dalam bentuk campuran beberapa logam dan bukan logam, seperti karbon (Eaton Et.al, 2005; Rumapea, 2009 dan Parulian, 2009). 9

6 Besi merupakan elemen kimiawi yang dapat ditemukan hampir di setiap tempat di bumi pada semua lapisan-lapisan geologis, namun besi juga merupakan salah satu logam berat yang berbahaya apabila kadarnya melebihi ambang batas (Anonim,besi ). Besi dapat larut pada ph rendah. Kadar besi dalam air tidak boleh melebihi 1,0 mg/l, karena dapat menimbulkan rasa, bau (dan dapat menyebabkan air yang berwarna kekuningan, menimbulkan noda pada pakaian dan tempat berkembang biaknya bakteri Creonothrinx yaitu bakteri besi (Sutapa, 2000). 1. Kebutuhan Zat Besi Dalam Tubuh Besi (Fe) dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan haemoglobin sehingga jika kekurangan besi (Fe) akan mempengaruhi pembentukan haemoglobin tersebut. Besi (Fe) juga terdapat dalam serum protein yang disebut dengan transferin berperan untuk mentransfer besi (Fe) dari jaringan yang satu ke jaringan lain. Besi (Fe) berperan dalam aktifitas beberapa enzim seperti sitokrom dan flavo protein. Apabila tubuh tidak mampu mengekskresikan besi (Fe) akan menjadi akumulasi besi (Fe) karenanya warna kulit menjadi hitam (Rumapea, 2009 dan Siregar, 2009). Jumlah zat besi yang harus dikonsumsi seharusnya berdasarkan jumlah kehilangan besi dari dalam tubuh. Jumlah besi yang dikeluarkan tubuh sekitar 1,0 mg per hari (Winarno, F.G, 2004) 10

7 2. Sifat Besi (Fe) dalam Air a. Terlarut sebagai Fe 2+ (ferro) menjadi Fe 3+ (ferri) b. Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter 1μm) atau lebih besar, seperti Fe 2 O 3, Fe(OH) 2, Fe(OH) 3, atau FeSO 4 tergantung dari unsur yang mengikatnya. c. Tergabung dengan zat organik atau zat padat anorganik, seperti tanah liat. 3. Dampak Besi (Fe) dalam Air Konsentrasi besi terlarut dalam air yang diperbolehkan adalah < 1,0 mg/l. apabila konsentrasi besi terlarut dalam air melebihi batas akan menyebabkan : a. Gangguan teknis Endapan Fe(OH) 2 bersifat korosif terhadap pipa, mengendap pada saluran pipa sehingga mengakibatkan pembuntuan saluran pipa, dan dapat merugikan seperti mengotori bak, wastafel dan kloset. b. Gangguan Fisik Gangguan fisik yang ditimbulkan oleh besi dalam air adalah timbulnya warna, bau, dan rasa. Air akan berasa tidak enak bila konsentrasi besi yang terlarut > 1,0 mg/l. c. Gangguan Kesehatan Air minum yang mengandung besi akan cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi, dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kadar Fe yang lebih dari 1,0 mg/l akan menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit, dan menyebabkan berkurangnya fungsi paru-paru (Fakhreni, 2011). Penyakit kelebihan zat besi disebut Hemokromatis. Dimana ferritin besi ada dalam keadaan 11

8 jenuh besi, sehingga bila mineral ini disimpan dalam bentuk kompleks dengan mineral lain yaitu hemosiderin. Akibatnya terjadilah sirrosis hati dan kerusakan pankreas sehingga menimbulkan diabetes (Kurniyati, 2012). 4. Kelarutan Besi dalam Air Hal-hal yang mempengaruhi kelarutan besi (Fe) dalam air 1. Rendahnya ph air Nilai ph air normal yang tidak menyebabkan masalah adalah 7. Air yang mempunyai ph 7 dapat melarutkan logam termasuk besi. 2. Adanya gas-gas terlarut dalam air Yang dimaksud gas-gas tersebut adalah CO 2 dan H 2 S. Beberapa gas terlarut dalam air tersebut bersifat korosif. 3. Bakteri Secara biologis tingginya kadar besi terlarut dipengaruhi oleh bakteri besi yaitu bakteri yang dalam hidupnya membutuhkan makanan dengan mengoksidasi besi. Jenis ini adalah bakteri Crenotrik, Leptotrik, Callitonella, Siderocapsa dan Iain-Iain. Bakteri ini bertahan hidup dengan membutuhkan oksigen dan besi ( C. Arang Tempurung Kelapa Arang tempurung kelapa adalah produk yang diperoleh dari pembakaran tempurung kelapa tidak sempurna. Sebagai bahan bakar, arang tempurung kelapa lebih menguntungkan dibanding kayu bakar. Arang ini memberikan kalor pembakaran yang lebih tinggi, dan asap yang lebih sedikit. Kandungan karbon 12

9 aktif pada arang tempurung kelapa sangat tinggi, berfungsi sebagai anti toksik atau anti racun dan penawar bau, penghilangan logam berat dan dioksin dari gas buang (Prihandana Rangga, 2010) 1. Proses Pembuatan Arang Tempurung Kelapa a. Dibakar dalam Kaleng Disediakan tempat pembakaran batok kelapa sesuai kebutuhan yaitu kaleng yang sudah dilepas penutup atasnya. Tempat pembakaran tempurung kelapa diberdirikan dengan lubang menghadap keatas, dimasukkan tempurung kelapa kedalam dasar kaleng. tempurung kelapa kemudian dibakar. Setelah api menyala dimasukkan sedikit demi sedikit tempurung kelapa, biarkan asap mengepul seperti sekam. Bila api menyala cepat ditimbun dengan tempurung kelapa terus sampai kaleng terisi penuh oleh tempurung kelapa kemudian ditutup. Bila tempurung kelapa yang berada diatas sudah menjadi arang, berarti arang sudah jadi. Keluarkan arang dari kaleng letakkan pada matras. dibiarkan hingga dingin. Setelah dingin arang diayak untuk memisahkan dari debu. Kemudian arang ditumbuk hingga halus dan arang hasil tumbukan disaring hingga mendapatkan hasil arang yang benar-benar halus. 13

10 Siapkan Kaleng Kosong Dimasukkan tempurung kelapa dalam kaleng Dibakar Sampai membara Dimasukkan sedikit demi sedikit tempurung kelapa kedalam kaleng Bila api menyala cepat ditimbun dengan tempurung kelapa sampai kaleng terisi penuh Dibiarkan hingga asap mengepul Kaleng ditutup Arang kelapa diatas menjadi arang Tumbuk arang hingga halus Dinginkan kemudian keluarkan arang tempurung kelapa untuk pengayaan Arang hasil tumbukan di saring Arang Tempurung Kelapa yang benar-benar Halus Gambar 2. Pembuatan Arang Tempurung Kelapa 14

11 D. Spektrofotometer Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu pada suatu obyek kaca atau kuarsayang disebut kuvet. Sebagian dari cahaya tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan. Nilai absorbansi dari cahaya yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam kuvet. Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detector fototube. Benda bercahaya seperti matahari atau bohlam listrik memancarkan spektrum lebar yang terdiri atas panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengarui selaput pelangi mata manusia dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan (vision). Dalam analisi secara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang kelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV ( nm), daerah visible ( nm), daerah inframerah ( nm) ( Khopkar, 1990 ). 1. Bagian-bagian spektrofotometer Secara garis besar sektrofotometer terdiri dari empat bagian Penting, yaitu a. Sumber Cahaya Sebagai sumber cahaya pada spektrofotometer, memiliki pancaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak, ultraviolet dekat, dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan 15

12 bola lampu pijar biasa, daerah panjang gelombang adalah nanometer (nm). b. Monokromator Monokromator adalah alat yang berfungsi untuk menguraikan cahaya polikromatis menjadi beberapa komponen panjang gelombang tertentu (monokromatis) yang berbeda (terdispersi). c. Cuvet Cuvet spektrofotometer adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat contoh atau cuplikan yang akan dianalisis. Cuvet biasanya terbuat dari kwarsa, plexiglass, kaca, plastik dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1x1 cm dan tinggi 5 cm. pada pengukuran di daerah UV dipakai cuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan cuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam cuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible). d. Detektor Peranan detector penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Detector akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik yang selanjutnya akan ditampilkan oleh penampil data dalam bentuk jarum penunjuk atau angka digital(kurniyati, 2012). 2. Prinsip Kerja Spektrofotometer Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan dipantulkan, sebagian diserap dari medium homogen, sebagian dari sinar masuk 16

13 akan dipantulkan, sebagian diserap dalam medium itu dan sisanya diteruskan. Nilai yang keluar dari cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi karena memiliki hubungan dengan konsentrasi sample. Hokum Beer menyatakan absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi dan ketebalan bahan/medium. 3. Keuntungan Spektrofotometer Keuntungan dari spektrofotometer adalah : a. Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk senyawa anorganik, organik dan biokimia, diabsorpsi di daerah ultra lembayung atau daerah tampak. b. Sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk mengabsorpsi pada jarak 10,4 sampai 10,5 M. Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10,6 sampai 10,7 M dengan prosedur modifikasi yang pasti. c. Selektivitasnya sedang sampai tinggi, jika panjang gelombang dapat ditemukan dimana analit mengabsorpsi sendiri, persiapan pemisahan menjadi tidak perlu. d. Ketelitiannya baik, kesalahan relatif pada konsentrasi yang ditemui dengan tipe spektrofotometer UV-Vis ada pada jarak dari 1% sampai 5%. Kesalahan tersebut dapat diperkecil hingga beberapa puluh persen dengan perlakuan yang khusus. e. Mudah, spektrofotometer mengukur dengan mudah dan kinerjanya cepat dengan instrumen modern, daerah pembacaannya otomatis (Skoog, DA, 1996). 17

14 E. Penetapan Kadar Besi (Fe) 1. Prinsip Penetapan Kadar Besi(Fe) Prinsip penetapan kadar besi(fe) dalam air adalah besi dalam larutan direduksi menjadi bentuk ferro dengan cara mendidihkannya dengan asam dan hidroksilamin HCl, kemudian direaksikan dengan 1,10 fenantrolin pada ph 3,2 3,3. Tiga molekul fenantrolin dengan satu atom besi ferro membentuk senyawa komleks berwarna merah jingga.warna yang retbentuk dibandingkan dengan baku yang telah diketahui kadarnya secara spektrofotometri pada λ 510 nm (Yusrin, 2004). 2. Reaksi Fe ,10 fenantrolin Fe 2+ Merah Jingga 3. Gangguan : a. CN, NO 2, Polifosfat hilang saat pemanasan. b. Cr, Zn, Co, Cu, Ni, dapat dihilangkan dengan penambahan hidroksilamin HCl. c. Bi, Cd, Hg, Mo, Ag dapat diendapkan oleh phenantrolin. d. Warna zat organik dapat dihilangkan dengan cara ekstraksi dengan chloroform sebanyak satu kali. e. Pengawetan sample diasamkan dengan NHO 3 sampai ph 2 supaya FeO, Fe 2 O 3, Fe(OH) 2, Fe(OH) 3 larut semua (Yusrin, 2004). 18