BAB II TINJAUAN PUSTAKA. (oksigen) dengan formula atau rumus molekul H 2 O. Dialam, air ditemukan dalam

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air merupakan perpaduan dua atom H (hidrogen) dan satu atom O (oksigen) dengan formula atau rumus molekul H 2 O. Dialam, air ditemukan dalam bentuk padat, cair, dan gas. Pada tekanan atmosfir (76 cm-hg) dan didingankan sampai O o C, air berubah menjadi padat (es). Sebaliknya, air akan berubah menjadi gas (uap), dan apabila dipanaskan sampai 100 o C. Dalam keadaan normal (murni), air bersifat netral dan dapat melarutkan berbagai jenis zat. Air akan pecah menjadi unsur H dan O pada suhu C (Manik, 2009). Air digunakan manusia untuk berbagai keperluan, seperti keperluan rumah tangga, pertanian, perikanan, industri, sumber energi, sarana transportasi dan rekreasi. Air bersih mengingat peranannya yang penting dan jumlah air yang terbatas. Maka diperlukan upaya dalam menjaga kualitas air. Kualitas air upaya menjaganya dapat dilakukan melalui pengolahan air misalnya, limbah cair yang dihasilkan oleh suatu kegiatan industri harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang keperairan umum sehingga tidak mencemari sungai, waduk, danau, dana laut (Manik, 2009). Air adalah sumber daya alam yang dapat diperbaharui, tetapi air akan dapat dengan mudah terkontaminasi oleh aktivitas manusia. Air banyak digunakan oleh manusia untuk tujuan yang bermacam-macam sehingga dengan mudah dapat tercemar. Air yang sangat kotor tidak untuk diminum, tetapi cukup bersih untuk mencuci, untuk pembangkit tenaga listrik, untuk pendingin listrik dan sebagainya.

2 Air yang terlalu kotor dapat digunakan untuk saran rekreasi seperti berenang, bersampan maupun memancing ikan dan sebagainya (Darmono, 2001). 2.2 Klasifikasi Air Dalam upaya pengendalian pencemaran air, maka mutu air diklasifikasikan menjadi empat kelas, yaitu: a) Kelas satu, yaitu air yang peruntunkannya dapat digunakan untuk air minum dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. b) Kelas dua, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. c) Kelas tiga, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. d) Kelas empat, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman, dan atau untuk peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut ( Manik, 2009).

3 2.3 Sumber Air Air Permukaan Air permukaan yang mengalir di permukaan bumi akan membentuk air pemukaan. Air ini mendapat pengotoran selama pengalirannya. Pengotoran seperti lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri dan sebagainya. Pengotoran ini menyebabkan kualitas air permukaan menjadi berbeda-beda, pengotoran inu secara fisik, kimia dan bakteriologi (biologi) (Waluyo, 2009). Air permukaan dibagi menjadi air sungai dan air rawa atau danau. Air sungai mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali dalam penggunaannya sebagai air minum harus melalui proses panjang sedangkan air danau kebanyakan berwarna yang disebabkan oleh zat-zat organik yang telah membusuk dengan adanya pembusukan maka kadar Fe dan Mn juga semakin tinggi demikian pula kelarutan oksigen menjadi sangat berkurang sampai mencapai keadaan anaerob (Waluyo, 2009). Air danau atau air tawar biasanya ditumbuhi alga pada permukaannya. Oleh karena itu untuk pengambilan air rawa sebaiknya pada kedalaman yang tengah agar endapan Fe dan Mn terbawa demikian juga dengan alga dan lumut yang ada dipermukaan (Waluyo, 2009) Air Tanah Air tanah secara umum terbagi menjadi: Air Tanah Dangkal Air tanah dangkal terjadi akibat proses penyerapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan demikian juga dengan bakteri sehingga air tanah

4 dangkal terlihat jernih tetapi banyak mengandung banyak zat-zat kimia (garamgaram terlarut) karena melalui lapisan tanah yang memiliki umsur-umsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Air tanah dangkal memiliki kedalaman sampai 15 meter Air Tanah Dalam Air tanah dalam terdapat pada lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam lebih sulit daripada air tanah dangkal. Kualitas air tanah dalam lebih baik daripada air tanah dangkal karena terjadi penyaringan yang lebih sempurna terutama untuk bakteri. Susunan unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Kualitas air tanah dalam masih sedikit dipengaruhi oleh perubahan musim Mata Air Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam hampir tidak dipengaruhi oleh musim dan memiliki kualitas yang sama dengan air tanah dalam. Berdasarkan munculnya kepermukaan tanah dibagi menjadi: - Rembesan, dimana air keluar dari lereng-lereng - Umbul, dimana air keluar kepermukaan pada suatu dataran (Totok, 2004) Air Atmosfir Air atmosfir dalam keadaan murni sangat bersih tetapi sering terjadi pengotoran karena industri, debu dan lain sebagainya. Oleh karena itu, untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu

5 menampung air hujan jangan dimulai pada saat mulai turun karena masih banyak mengandung kotoran (Totok, 2004). Air hujan memiliki sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini mempercepat terjadinya karatan (korosi). Air memiliki sifat lunak sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun (Totok, 2004) Air Laut Air laut mempunyai sifat asin, karena mengandung berbagai garam, misalnya NaCl. Garam NaCl memiliki kadar dalam air laut lebih kurang 3%. Oleh karena itu, air laut tanpa diolah terlebih dahulu tidak memenuhi syarat untuk air minum (Totok, 2004). 2.4 Sifat-Sifat Air Sifat Fisik Air Ciri-ciri fisik utama air adalah: - Kekeruhan - Warna - Rasa dan Bau - Suhu - Bahan padat keseluruhan yang terapung dan terlarut Kekeruhan mengurangi kejernihan air dan diakibatkan oleh pencemaranpencemaran yang terbagi halus dari manapun asalnya yang ada didalam air. Kekeruhan biasanya disebabkan oleh lempeng, partikel-partikel tanah dan

6 pencemaran-pencemaran koloid lainnya. Sekarang, kekeruhan diukur dengan suatu turbidimeter yang mengukur gangguan cahaya melalui suatu contoh air. Air kadang-kadang mengandung warna yang banyak diakibatkan oleh jenis-jenis tertentu dari bahan organik yang terlarut koloidal yang terbilas dari tanah atau tumbuh-tumbuhan yang membusuk. Rasa dan Bau pada air disebabkan oleh adanya organik yang membusuk atau bahan kimia yang mudah menguap. Pengukurannya dilakukan dengan melarutkan contoh air yang bersangkutan hingga rasa dan baunya tidak dapat lagi ditemukan dengan pengujian oleh manusia. Air minum secara praktis harus bebas dari warna, rasa dan bau. Suhu air merupakan hal yang penting jika terkait dengan tujuan penggunaan, pengoahan untuk membuang bahan-bahan tercemar serta pengangkutannya. Suhu tergantung pada sumber airnya. Suhu air tanah akan bervariasi menurut kedalaman dan ciri-ciri akifer yang menjadi sumber air itu. Bahan padatan keseluruhan ditetapkan dengan menguapkan suatu contoh air dan menimbang sisanya yang telah kering. Bahan padatan terapung dibuat dengan menyaring suatu contoh air. Perbedaan antara bahan padatan keseluruhan dengan bahan padatan terapung merupakan bahan padat terlarut (Linsley, 1986) Sifat Kimiawi Air Sifat-sifat kimiawi air antara lain: - ph - Kation dan Anion-anion - Alkalinitas

7 - Keasaman - Kesadahan Air membentuk kesetimbangan seperti yang tertera pada persamaan reaksi 2H 2 O H 3 O - +OH - H 2 O H + + OH - Ion hidrogen bersifat asam, sehingga keberadaan ion hidrogen menggambarkan nilai ph (derajat keasaman) yang dinyatakan dengan persamaan: ph= - Log[H + ] Kation-kation dan Anion-anion yang umumnya terdapat pada kebanyakan air didunia adalah: Kation-kation terlarut: - Kalsium (Ca 2+ ) - Magnesium (Mg 2+ ) - Pottasium (K + ) - Sodium (Na + ) Anion-anion terlarut: - Bikarbonat (HCO - 3 ) - Karbonat (CO - 3 ) - Klorida (Cl - ) - Hidroksida (OH - ) - Nitrat (NO - 3 ) - Sulfat (SO4 2- )

8 Alkalinitas dilakukan pengujian untuk mengukur kapasitas air dalam menetralkan asam-asam. Keasaman dilakukan pengujian untuk mengukur jumlah suatu zat basa yang dibutuhkan untuk menetralisir air itu. Karbondioksida dilakukan pengujian untuk menguji perkaratan air dan kebutuhan dosis bila pengolahan kimiawi harus dipergunakan dapat juga memperkirakan ph bila konsentrasinya bikarbonat diketahui. Kesadahan dilakukan pengujian untuk mengukur kapasitas konsumsi sabun kecenderungan pembentukan skala air (Kristanto, 2002). 2.5 Syarat-Syarat Air Dari segi kualitas, Air harus memenuhi : a. Syarat Fisik - Air tak boleh bewarna - Air tak boleh berasa - Air tak boleh berbau - Suhu air hendaknya dibawah sela udara - Air harus jernih b. Syarat Kimia Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan. c. Syarat Bakterioligik Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) sama sekali dan tidak boeh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli

9 melebihi batas-batas yang telah ditentukannya yaitu 1 Coli/ 100ml air (Totok, 2004). 2.6 Pengolahan Air Yang dimaksud dengan pengolahan adalah usaha-usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat-sifat suatu zat. Hal ini penting artinya bagi air, karena dengan adanya pengolahan, maka akan didapatkan suatu air minum yang memenuhi standar air minum yang telah ditentukan. Dalam proses pengolahan air pada lazimnya dikenal dengan 2 cara, yaitu : - Pengolahan lengkap atau Complete Treatment Process, yaitu air akan mengalami pengolahan lengkap, baik fisik, kimiawi bakteriologik - Pengolahan sebagian atau Partial Treatment Process, misalnya diadakan pengolahan kimiawi dan/atau pengolahan bakteriologik 2.7 Pencemaran Air Pencemaran air adalah penyimpangan sifat-sifat air dari keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Air sumur dan air permukaan pada umumnya mengandung bahan-bahan metal terlarut, seperti Na, Mg, Ca,, dan Fe. Air yang mengandung komponen-komponen tersebut dalam jumlah tinggi disebut air sadah (Sakti, 2005). 2.8 Karbon Aktif Karbon Aktif merupakan senyawa karbon, yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau arang yang diperlakukan secara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan karbon aktif berkisar antara m2/gram dan ini berhubungan dengan struktur pori

10 internal yang menyebabkan karbon aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Karbon aktif berwarna hitam, tidak berbau, tidak berasa, dan mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan karbon yang belim menjalani proses aktivasi, serta mempunyai permukaan yang luas. Luas permukaan yang luas disebabkan karbon mempunyai permukaan dalam (internal surface) yang berongga, sehingga mempunyai kemampuan menyerap gas dan uap atau zat yang berbeda didalam suatu larutan. Sifat dari karbon aktif yang dihasilkan tergantung dari bahan yang digunakan, misalnya, tempurung kelapa menghasilkan arang yang lunak cocok untuk menjernihkan air (Anonim, 2015). Karbon aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu karbon aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Karbon aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000A, digunakan dalam face cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat pengganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat pengganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbukserbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. Karbon aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara A, tipe pori lebih halus, digunakan dalam rase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian

11 gas, Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras. Karbon aktif menurut bentuknya dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu bubuk dan granular. Karbon bentuk bubuk digunakan untuk adsorbsi dalam larutan. Misalnya untuk memghilangkan warna (declorinasi), sedangkan karbon bentuk granular digunakan untuk adsorbsi gas dan uap, dikenal pula sebagai karbon pengadsorbsi gas. Karbon bentuk granular kadang-kadang juga digunakan didalam media larutan khususnya untuk deklorinasi air dan untuk penghilang warna dalam larutan serta pemisahan komponen-komponen dalam suatun sistem yang mengalir (Anonim, 2015) Sifat Karbon Aktif Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor mempengaruhi daya serap adsorbsi, yaitu : 1. Sifat Adsorben Karbon aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Selain pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan karbon aktif yang telah dihaluskan. Jumlah atau dosis karbon aktif yang digunakan, juga diperhatikan.

12 2. Sifat Serapan Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari struktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 3. Temperatur Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki temperatur pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang biasanya diberikan mengenai temperatur yang digunakan dalam adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsorpsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil,adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih kecil. 4. ph (Derajat Keasaman) Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila ph diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila ph asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

13 5. Waktu Kontak Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah yang digunakan. Waktu yang dibutuhkan ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu kontak. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama (Anonim, 2015) Pembuatan Karbon Aktif Proses pembuatan karbon aktif dibagi menjadi 2 tahapan utama, yaitu : 1. Proses Karbonisasi Karbonisasi adalah salah satu proses dimana unsur-unsur oksigen dan hidrogen dihilangkan dari karbon dan akan menghasilkan rangka karbon yang memiliki struktur tertentu. Hesseler berpendapat bahwa untuk menghasilkan arang yang sesuai untuk dijadikan karbon aktif, karbonisasi dilakukan pada temperatur lebih dari 6000 C akan tetapi hal itu juga tergantung pada bahan dasar dan metoda yang digunakan pada aktivasi. 2. Proses Aktivasi Tujuan utama dari proses aktivasi adalah menambah atau mengembangkan volume pori dan memperbesar diameter pori yang telah terbentuk pada proses karbonisasi serta membuat beberapa pori baru. Adanya interaksi antara zat pengaktivasi dengan struktur atom-atom karbon hasil karbonisasi adalah mekanisme dari proses aktivasi. Selama aktivasi, karbon dibakar pada suasana

14 oksidasi yang akan menambah jmlah atau volume pori dan luas permukaan produk melalui proses eliminasi atau penghilangan volatil produk pirolisa (Anonim, 2015). 2.9 Klorin Klorin diperkenalkan sejak satu abad yang lalu, yang tetap digunakan sebagai desinfektan utama untuk air minum. Oksidasi kuat lainnya, terutama ozon dan klorin dioksida yang digunakan tetapi dalam banyak beberapa kasus klorin yang tetap digunakan. Klorin adalah oksidan kuat dan agen penghalogenasi dan kedua fungsi telah diusulkan sebagai kontribusi terhadap kemampuan desinfektannya. Sebagai klorin, oksidan menghancurkan bau seperti hidrogen sulfida, markaptan dan produk lainnya dari anaerobik pembusukan. Sebagai agen penghalogenasi menghasilkan bau tidak menyenangkan chlorophenol dan triklorida nitrogen, serta sejumlah halogen digantikan molekul kecil yang dicurigai sebagai karsinogenik pada konsentrasi yang ditemukan dalam air (Baumann, 1971). Klorin secara luas digunakan dalam perlakuan berbagai proses industri air. Penggunaan tunggal terbesar adalah digunakan untuk mengontrol bakteri, ganggang, lendir dan organisme fouling biologis makroskopik diperairan pendingin segar dan garam kondensor, dan dalam pulp, kertas, minuman, pengkalengan, dan industri pengolahan makanan lainnya (Dean, 1981). Klorin adalah oksidator dan akan bereaksi dengan beberapa komponen termasuk komponen organik pada limbah. Faktor yang mempengaruhi efisiensi desinfektan atau kebutuhan akan klorin dipengaruhi oleh antara lain jumlah dan

15 jenis bentuk klorin yang digunakan, waktu kontak, suhu dan jenis serta konsentrasi mikroba (Rahayu, 1993). Kebutuhan klorin untuk air yang relatif jernih dan pada air yanag mengandung suspensi padatan tidak terlampau tinggi biasanya relatif kecil. Klorin akan beraksi dengan berbagai jenis komponen yang ada pada air dan komponenkomponen tersebut akan berkompetisi dalam penggunaan klorin sebagai bahan untuk desinfeksi. Sehingga pada air yang relatif kotor, sebagian besar akan bereaksi dengan komponen yang ada dan hanya sebagian kecil saja yang bertindak sebagai desinfektan (Rahayu, 1993) Penentuan Kadar Klorin Untuk setiap unsur klor aktif seperti klor tersedia bebas dan klor tersedia terikat memiliki analisa-analisa khusus. Namun, untuk analisa di laboratorium biasanya hanya klor aktif (residu) yang ditentukan melalui suatu analisa. Klor aktif dapat dianalisa melalui titrasi iodometri ataupun melalui metode kolorimetri dengan menggunakan DPD (Dietil-p-fenilendiamin). Analisa iodometris lebih sederhana dan murah tetapi tidak sepeka DPD. Adapun prinsip kerja dari analisa dengan menggunakan DPD adalah; Bila dietil-p-fenilendiamin (DPD) sebagai indikator dibubuhkan pada suatu larutan yang mengandung sisa klor aktif, reaksi terjadi seketika dan warna larutan menjadi merah. Pemeriksaan klorin dalam air dengan metode DPD dianalisa dengan menggunakan alat Komparator. Yaitu berdasarkan pembandingan warna yang dihasilkan oleh zat dalam kuantitas yang tidak diketahui dengan warna yang sama yang dihasilkan oleh kuantitas yang diketahui dari zat yang akan ditetapkan,

16 dimana kadar klorin akan dibaca berdasarkan warna yang dibentuk oleh pereaksi DPD (Vogel, 1994).