Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT) ISSN : X

Transkripsi

1 PENGEMBANGAN MODEL PENGOLAHAN AIR BAKU DENGAN MEDIA FILTER ZEOLIT ALAM SULAWESI SELATAN Sukmasari Antaria 1*, Fenti Daud Sindagamanik, 2, Nenny 3 1,2,3 Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadyah Makassar, Sulawesi Selatan, * Sukmasari.Antaria@yahoo.co.id, fentidaud@gmail.com, nennykarim@unismuh.ac.id Abstrak Tujuan penelitian ini adalah bagaimana kemampuan zeolit alam Sulawesi Selatan mereduksi logam berat tembaga (Cu) dan nikel (Ni) pada air baku. Menghasilkan sistem penyaringan air dengan media filter zeolite, menentukan ketebalan zeolit yang optimal dalam mereduksi logam berat tersebut. Rancangan penelitian dimulai dengan pengambilan air Sungai Jeneberang pada 3 titik pengamatan,yaitu: air yang masuk, air di tengah, dan air yang keluar dari bendungan. Sampel air baku diuji kandungan logam Cu dan Ni. Zeolit diaktivasi dengan pemanasan 100 C, 200 C, 300 C, dan 400 C, serta dikarakterisasi dengan XRD dan SEM. Variasi berat zeolit masing-masing 20 gr, 35 gr, dan 50 gr. Air baku disuntik dengan 5 ppm masing-masing logam berat Cu dan Ni. Kemudian dialirkan ke dalam model/alat pengolahan air, dan zeolit sebagai bahan filtrasi. Lamanya waktu kontak untuk menghasilkan air bersih 1000 ml dicatat. Perlakuan sama untuk kedua logam tersebut. Hasil olah air diuji, dengan alat Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Nilai penurunan konsentrasi dan absorbansi aktual, yang efektif pada berat 50 gr. Analisis dengan model Langmuir untuk logam Cu dan Ni menunjukkan adanya korelasi tinggi, dengan R 2 =98,6% dan R 2 =99,2%, sedang model Freundlich menunjukkan bahwa ada korelasi cukup tinggi dengan R 2 =67,2%. Kata kunci : Zeolit alam Sulawesi Selatan, alat pengolahan air, air baku, logam berat Tembaga (Cu), Nikel (Ni). 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Aspek penurunan kualitas hidup dan pengaruhnya, yang memerlukan penanganan secara konkrit adalah aspek pencemaran air. Mengingat bahwa, tubuh manusia terdiri atas 70 % air, maka selama hidupnya manusia selalu memerlukan air bersih / air minum (Sumirat, 1994). Pencemaran lingkungan perairan, berakibat pada air yang dikonsumsi untuk keperluan sehari-hari. Sebagian besar, air bersih/air minum yang dimanfaatkan oleh masyarakat perkotaan tidak memenuhi syarat kesehatan, bahkan dibeberapa tempat sudah tidak layak untuk diminum. Air tersebut, mengandung bahan toksik yang berbahaya (logam berat) (Rahman, 2004). Logam berat jika terakumulasi dalam tubuh manusia dengan jumlah yang banyak, dapat menimbulkan berbagai masalah kesehatan. Contohnya; logam berat Timbal (Pb), jika terakumulasi di dalam tubuh manusia mengakibatkan gangguan pada otak, ginjal, tulang, serta kemunduran mental pada anak yang sedang tumbuh. Kadar maksimum yang diperbolehkan untuk air minum adalah 0,05 mg/liter ( Moore, 1991 dalam Efendi, 2003). Pengikatan unsur toksik dan logam berat yang terkandung dalam air baku, memerlukan sarana peralatan dan bahan pengolahan yang mahal. Namun, di Dusun Sangkaropi dan Dusun Kasinggiran di Desa Sangkaropi, Toao dan Mendilla Kecamatan Sa dang Balusu di Kabupaten Toraja Utara dan Luwu Sulawesi Selatan, ditemukan mineral zeolit, sebagai penukar ion alami yang murah dan mudah didapat. Kemampuan zeolit oleh banyak peneliti, dijadikan sebagai mineral serbaguna yang meliputi; pengdehidrasi,pelunak air, sebagai adsorben dan penyaring molekul, serta katalisator dan penukar ion (ion exchanger). Dalam penelitian ini, zeolit alam Sulawesi Selatan dimanfaatkan untuk mereduksi bahan toksik yang terkandung dalam air baku. Metode Adsorpsi dan Filtrasi merupakan alternatif yang digunakan dalam pengolahan ini. Air hasil olahan diharapkan dapat memenuhi syarat kualitas, sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia (No.492/MenKes/Per/IV/2010). 1.2 Rumusan masalah Secara garis besar masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana kemampuan zeolit alam Sulawesi Selatan dalam mereduksi logam berat tembaga (Cu) dan nikel (Ni) pada air baku. Secara lebih rinci masalah dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 428

2 1. Bagaimana kemampuan zeolit alam Sulawesi Selatan Mereduksi logam berat tembaga (Cu) dan nikel (Ni)? 2. Bagaimana ketebalan zeolit yang optimal dalam mereduksi logam berat? 1.3 Tujuan Penelitian 1. Menghasilkan sistem penyaringan air dengan media filter zeolit. 2. Menentukan ketebalan zeolit yang optimal dalam mereduksi logam berat. 2. METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Kegiatan penelitian ini meliputi: pengambilan sampel zeolit di Toraja Utara, pengambilan sampel air baku Sungai Jeneberang, dan pembuatan model/alat pengolahan air. Waktu dan Lokasi Penelitian 1. Pengambilan sampel zeolit di Dusun Sangkaropi, Desa Sangkaropi Kecamatan Sa dang Balusu Kabupaten Toraja Utara Sulawesi Selatan bulan Agustus Pengambilan sampel air di sungai Jeneberang, diambil pada 3 tempat yaitu; air yang masuk ke bendungan, air dalam bendungan, dan air yang keluar dari bendungan. Pengambilannya dilakukan pada bulan Agustus Pembuatan model/alat pengolahan air Gambar 1. alat/model pengolahan air Prosedur Penelitian Sampel zeolite dibersihkan kemudian dikeringkan di udara terbuka Di Aktivasi dengan variasi pemanasan ; 100 o C, 200 o C, 300 o C, dan 400 o C. Selanjutnya sampel zeolit ditumbuk atau digerus lalu disaring dengan saringan 170 Mesh untuk memperoleh ukuran butir 170 Mesh atau dengan ukuran 3 mm. Sampel zeolite yang sudah di Aktivasi diambil seukupnya untuk dikarakterisasi dengan alat X-Ray Difraction tipe RIGAKU MINIFLEX II dan alat SEM-EDX (Scanning Electron Microscope). Selanjutnya sampel zeolite ditimbang dengan variasi berat masing-masing; 20gr, 35 gr dan 50 gr. Air baku Sungai Jeneberang diuji, untuk diketahui kandungan nya yaitu selain kandungan logam berat Pb,Cu dan Ni juga diamati parameter, DO, DHL, BOD5, dan COD. Air baku Sungai Jeneberang diisi kedalam labu ukur sebanyak 1000 ml kemudian disuntik dengan logam berat masing-masing logam (Pb, Cu dan Ni), sebanyak 5 ppm. Perlakuan sama untuk setiap logam. Air baku yang telah disuntik dibuat sebanyak 8 liter kemudian diisi ke dalam reservoir lalu dialirkan atau dirunning kedalam alat pengolahan air dan dihitung waktu kontaknya sampai menghasilkan air bersih sebanyak 1000 ml. Perlakuan sama untuk masing-masing variasi berat zeolit serta variasi pemanasan. Air hasil olahan diuji dengan alat AAS (Atomic absorption Spectroscope). HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian dengan x-ray Difraction 429

3 Intensitas (cps) Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT) ISSN : X 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian dengan x-ray Difraction Gambar 2. Difragtogram Hasil XRD Pengujian dengan SEM (Scanning Electron Microscope) 0 Zeolit akt 400 mesh 170 Zeolit akt 400 mesh 150 Zeolit 300 Zeolit akt 200 Zeolit akt 100 Gambar 3. Scanning Electron Microscope- Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDX) tipe TESCAN 3 VEGA Aktivasi Zeolit Alam (100 ºC, 200 ºC, 300 ºC dan 400 ºC) Tabel 3.1. Kandungan Logam dari Sampel Air Kadar Hasil AAS Jeneberang River DO DHL BOD5 COD Bili-bili Dam (Ω -1 ) (mg/l) (mg/l) Ni Cu ph Air yang masuk ke bendungan +0,000 +0,000 9,2 114,4 1,76 2,46 (5,8) Air dibendungan +0,001 +0,001 10,8 103,9 1,36 2,10 (8) Air yang keluar dari bendungan +0,001 +0,001 9,8 128,2 1,76 3,20 (5,5) Hasil Uji Model Pengolahan Air Logam Berat Tembaga (Cu) Berat Zeolit 20 gram Tabel 3.2. analisis uji air dengan alat AAS terhadap logam Cu Suhu 0 C ph Absorbansi Konsentrasi Co Ce Co Ce ,016 0, ,0782 4,9218 0, ,5 0,019 0, ,0104 4,9896 0, ,125 1, , ,9794 0, ,5 0,014 0, ,0608 4,9392 0,

4 Tabel 3.3. analisis pengujian model Langmuir dan Freundlich absorbansi Konsentrasi(Ce) Qe ce/ log (ce) log () Dari hasil uji model Langmuir diperoleh persamaan regresi Ce/ = konsentrasi (Ce), R 2 = 100 %. Sedang uji model Freundlich diperoleh persamaan regresi log () = -1,69-0,0529 log (ce), R 2 = 72,4 % Gambar 7. a) Model Langmuir b) Model Freundlich Adanya korelasi yang tinggi antara Ce/ versus Ce, dan adanya korelasi yang tinggi antara log versus log Ce, ini ditunjukkan dengan nilai R 2 = 100 % (Gambar 7.a) dan R 2 = 72,4 % (Gambar 7.b). Berat Zeolit 35 gram Tabel 3.4. analisis uji air dengan alat AAS terhadap logam Cu Suhu 0 C ph Absorbansi Konsentrasi Co Ce Co Ce ,042 0, ,3043 4,6957 0, ,5 0,036 0, ,2521 4,7479 0, ,016 0, ,0782 4,9218 0, ,5 0,019 0, ,1043 4,8957 0,0139 Tabel 3.5. analisis pengujian model Langmuir dan Freundlich absorbansi konsentrasi(ce) Qe(mg/gr ce/ log (ce) log () Dari hasil uji model Langmuir diperoleh persamaan regresi Ce/ = Konsentrasi (Ce), R 2 = 100 %. Sedang uji model Freundlich diperoleh persamaan regresi log () = log (ce), R 2 = 99,6 %. 431

5 Gambar 8. a) Model Langmuir b) Model Freundlich Adanya korelasi yang tinggi antara Ce/ versus Ce, dan adanya korelasi yang tinggi antara log versus log Ce, ini ditunjukkan dengan nilai R 2 = 100 % (Gambar 8.a) dan R 2 = 99,6 % (Gambar 8.b). Berat Zeolit 50 gram Tabel 3.6. Analisis uji air dengan alat AAS terhadap logam Cu Suhu C ph Absorbansi Konsentrasi Co Ce Co Ce 100 6,5 0,0029-0, ,2540 5,2540 0, ,5 0,0008-0, ,2901 5,2901 0, ,5 0,0707 0, ,4316 4,5684 0, ,5 0,1674 1, ,4489 3,5511 0,0071 Tabel 3.7. Analisis pengujian model Langmuir dan Freundlich absorbansi konsentrasi(ce) Qe ce/ log (ce) log () #NUM! #NUM! Dari hasil uji model Langmuir diperoleh persamaan regresi Ce/ = 5, konsentrasi(ce), R 2 = 98,6 %. Nilai R 2 menunjukkan adanya korelasi yang tinggi antara Ce/ vs Ce ce/ = konsentrasi(ce) 10 ce/ konsentrasi(ce) Gambar 9. model Langmuir Logam Berat Nikel (Ni) Berat Zeolit 20 gram Tabel 3.8. analisis uji air dengan alat AAS terhadap logam Ni Suhu 0 C ph Absorbansi Konsentrasi Co 432 Ce Co Ce 100 5,8 0,033 0, ,4385 4,5615 0,022

6 200 5,8 0,021 0, ,2766 4,7234 0, ,8 0,025 0, ,3306 4,6694 0, ,8 0,022 0, ,2901 4,7099 0,0235 Tabel 3.9. analisis pengujian model Langmuir dan Freundlich absorbansi Konsentrasi(Ce) Qe log (ce) log () ce/ Dari hasil uji model Langmuir diperoleh persamaan regresi Ce/ = -2, ,9 konsentrasi (Ce), R 2 = 99,8 %. Sedang uji model Freundlich diperoleh persamaan regresi log () = -2,01-0,95 log (ce), R 2 = 21,4 %. Gambar 10. a) Model Langmuir b) Model Freundlich Adanya korelasi yang tinggi antara Ce/ versus Ce, dan adanya korelasi yang tinggi antara log versus log Ce, ini ditunjukkan dengan nilai R 2 = 99,8 % (Gambar 10.a) dan R 2 = 21,4 % (Gambar 10.b). Berat Zeolit 35 gram Tabel analisis uji air dengan alat AAS terhadap logam Ni Suhu 0 C ph Absorbansi Konsentrasi Co Ce Co Ce (ppm 100 5,8 0,019 0, ,2496 4,7504 0, ,8 0,015 0, ,1956 4,8044 0, ,8 0,022 0, ,2901 4,7099 0, ,8 0,019 0, ,2496 4,7504 0,0135 Tabel analisis pengujian model Langmuir dan Freundlich absorbansi Konsentrasi(Ce) Qe log (ce) log () ce/ Dari hasil uji model Langmuir diperoleh persamaan regresi Ce/ = -0, ,0 konsentrasi (Ce), R 2 = 100 %. Sedang uji model Freundlich diperoleh persamaan regresi log () = -1,86-0,0108 log (ce), R 2 = 68,0 %. 433

7 Gambar 11. a) Model Langmuir b) Model Freundlich Adanya korelasi yang tinggi antara Ce/ versus Ce, dan adanya korelasi yang tinggi antara log versus log Ce, ini ditunjukkan dengan nilai R 2 = 100 % (Gambar 11.a) dan R 2 = 68,0 % (Gambar 11.b). Berat Zeolit 50 gram Tabel analisis uji air dengan alat AAS terhadap logam Ni Suhu 0 C ph Absorbansi Konsentrasi Co Ce Co Ce ,0305 0, ,0687 4,9313 0, ,0212-0, ,1115 5,1115 0, ,0486 0, ,3977 4,6023 0, ,0943 1, ,2472 3,7528 0,0075 Tabel analisis pengujian model Langmuir dan Freundlich absorbansi Konsentrasi(Ce) Qe log (ce) log () ce/ #NUM! Dari hasil uji model Langmuir diperoleh persamaan regresi Ce/ = -1, konsentrasi (Ce), R 2 = 99,2%. Sedang uji model Freundlich diperoleh persamaan regresi log () = -2,10-0,0875 log (ce), R 2 = 67,2%. Gambar 12. a) Model Langmuir b) Model Freundlich Adanya korelasi yang tinggi antara Ce/ versus Ce, dan adanya korelasi yang tinggi antara log versus log Ce, ini ditunjukkan dengan nilai R 2 = 99,2 % (Gambar 12.a) dan R 2 = 67,2 % (12.b). 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan 1. Dari hasil uji X-Ray Difraction diperoleh kandungan senyawa SiO2(91,7%) menunjukkan prosentase tinggi, sehingga zeolit alam yang berasal dari gunung berapi laut mempunyai intensitas penjerapan logam sangat efektif. Sedang hasil uji SEM terlihat bahwa pada pemanasan 300 o C dan 400 o C permukaan pori terbuka. 434

8 2. Nilai Absorbansi untuk hasil uji dengan alat AAS (Atomic absorption spectroscope) masingmasing logam Cu dan Ni, diperoleh nilai yang efektif pada berat Zeolit 50 gram : a. Nilai Absorbansi dan konsentrasi yang aktual untuk logam Cu adalah -0,2902 b. Nilai Absorbansi dan konsentrasi yang aktual untuk logam Ni adalah -0, Analisis dengan model Langmuir untuk logam Cu dan Ni menunjukkan adanya korelasi tinggi, dengan R 2 =98,6% dan R 2 =99,2%, sedang model Freundlich menunjukkan bahwa ada korelasi cukup tinggi dengan R 2 =67,2%. 4.2 Saran 1. Model pengolahan air yang digunakan pada penelitian ini mudah diperoleh dan murah. 2. Zeolit alam Sulawesi Selatan sebagai solusi karena ramah lingkungan dan dapat mereduksi bahan polutan atau ion renik Pb, Cu, dan Ni dengan sangat baik pada air baku. 3. Sebagai informasi atau masukan bagi instansi yang terkait dengan pengolahan air bersih/air minum. UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini terlaksana atas bantuan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional, atas bantuan dana penelitian melalui Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi. DAFTAR PUSTAKA Auerbach, M., S, dkk Handbook of Zeolit Science and Technology. University of Massachusetts Amhest, Amhest, Massachusetss, U.S.A. Bambang Poenvadi, dkk Pemanfaaton Zeolit Alam Indonesia Sehagai Adsorben Limhah Coir dan Media FI nidi las dalam Kolom Fluidisasi. Jurnal MIPA. Malang; Universitas Brawijaya. Barrer. R., M Hydrotermal Chemistry of Zeolite. Academic Press, London. Barrer, R.M Zeolites and Clay Minerals as Sorbents and Molecular Sieves. Academic Press, London. Bell, R. G. (2001), What are zeolites, [online]: diakses tanggal 2 Juli 2014 Barrer, R.M Zeolites and Clay Minerals as Sorbents and Molecular Sieves. Academic Press, London. Direktorat Geologi, Dirjen Pertambangan Departemen Pertambangan, Proyek Pemetaan Penyelidikan Mineral di Daerah Sulawesi. Faust. S, D Chemistry of Water Treatment, 2 nd edition by CRC Press LLC. Lewis Publishers is an Imprint of CRC Press. Boca Raton London New York Washington, D.C. Gustian dan Suharto, Studi Penurunan Salinitas Air dengan menggunakan zeolit alam yang berasal dari Bengkulu, Jurnal Gradien, Vol 1 no.1, Januari Handako.SO, Preparasi Katalis Cr / Zeolet Melalui Modifikasi Zeolet Alam (Tesis). Fakultas MIPA Universitas Jember. Hamzah.Y.dkk, Publikasi Ilmiah Rencana Penelitian, Program Doktor Teknik Sipil Program Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin Volume 1. ImaniarDeviani Air Bersih Untuk Masa Depan. [online] : n.pdf/, diakses tanggal 1 Agustus Joko, T. (2010) Unit Produksi dalam Sistem Penyediaan Air Minum. Yogyakarta, Graha ilmu. Mangallo, B Efektivitas Kitosan-Sistein Sebagai Adsorben Ion Hg (II) dan Cr (VI) Disertasi Kimia. Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin Makassar. Partnership, 2011, Teori Air di Indonesia, Mengkaji Potensi Peran Air, Belajar Tentang Air dari Swedia Media Informasi Kerjasama Pemerintah dan Swasta. Poerwadio, A., D, dan Masduki, A Penurunan Kadar Besi Oleh Media Zeolit Alam Ponorogo Secara Kontinyu. Jurnal Purifikasi Volume 5, No.4 Rosdiana, T, Pencirian dan Uji Aktivitas Katalik Zeolit Alam Teraktivitasi.Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. IPB, Bogor. Selintung, M., dan Syahrir, Studi Pengelolaan Air Melalui Filter Pasir Kuarsa (Studi Kasus Sungai Tiroang), Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin. 435