KINERJA REAKTOR ELEKTROKIMIA BATCH ELEKTRODA BESI-ALUMUNIUM DENGAN VARIASI RASIO ELEKTRODA CAIRAN UNTUK PENGOLAHAN AIR LIMBAH BATIK TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A. Md) Pada Program Diploma III Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta OLEH : LINDHA DEWI UNTARI NIM : I 8711026 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014
MOTTO Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar. (Khalifah Umar) Berusahalah untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusahalah menjadi manusia yang berguna. (Einstein) Kebanggaan kita yang terbesar adalah bukan tidak pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali kita jatuh. (Confusius) Dalam masalah hati nurani, pikiran pertamalah yang terbaik. Dalam masalah kebijaksanaan, pemikiran terakhirlah yang paling baik. (Robert Hall) iv
PERSEMBAHAN Saya persembahkan karya ini sebagai wujud syukur, cinta dan terimakasih saya kepada: KEDUA ORANG TUA SAYA, Sumarno dan Suwarsi yang sangat saya sayangi dan selalu saya banggakan, terimakasih atas dukungannya dalam segala hal baik moril, nasihat, kasih sayang, materi, serta kesempatan yang diberikan kepada saya untuk menimba ilmu. ADIKKU TERSAYANG, Winda Diyah Utami yang selalu mendukung saya untuk melakukan yang terbaik. Terima kasih atas dukungannya. DOSEN PEMBIMBING TUGAS AKHIR, Ir. Budi Utomo, MT, yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat selesai dengan baik. SAHABAT- SAHABATKU TIM LIMBAH, Afif Muchshon, Rochmad S. Kuncoro, dan Suci Alfian Flurianti, terimakasih atas kerjasama yang baik dan kompakannya sehingga kita dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan baik. KRISTIANTO, terimakasih untuk dukungan dan semangat yang selalu diberikan kepada saya sehingga saya tak lelah untuk mengusahakan yang terbaik. SAHABAT- SAHABATKU INFRAS 2011, yang selalu kompak dalam segala hal terutama soal jalan- jalan dan makan yuk kapan kita jalan- jalan bareng lagi :D. BUAT KELUARGA BESAR, suci, bapak ibu matur nuwun, kosan piti, kontrakan wencut, kosan bude di UMS, makasih sudah menjadi tempat transit terdekat saat tidak memungkinkan untuk pulang, thanks all. MY SUJO & LEPPY Q TERCINTA, yang menjadi sahabatku berkelana menimba ilmu setiap hari dari awal hingga aku menyelesaikan kuliah ini. v
BAPAK HARTONO, selaku laboran di Lab. Teknik Penyehatan FT UNS, terimakasih telah membantu selama proses penelitian berlangsung. SEGENAP KELUARGA DAN KERABAT, yang senantiasa memberikan dukungan moril kepada saya. SAHABAT- SAHABATKU, dimanapun kalian berada yang tak bisa kusebutkan satu persatu, terimakasih karena kalian selalu mendukung dan berbagi semangat dengan saya. vi
ABSTRAK Lindha Dewi Untari, 2014. Kinerja Reaktor Elektrokimia Batch Elektroda Besi-Alumunium dengan Variasi Rasio Elektroda Cairan untuk Pengolahan Air Limbah Batik. Tugas akhir Program Studi Diploma III Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Proses produksi batik akan menghasilkan barang sisa berupa limbah cair yang disebut air limbah batik. Buangan air limbah batik tidak boleh dialirkan langsung ke badan air, karena banyaknya kandungan zat pewarna kimia yang dapat mencemari lingkungan. Sebelum air limbah batik dialirkan ke badan air, harus memenuhi baku mutu air limbah terlebih dahulu. Salah satu upaya untuk mendapatkan baku mutu air limbah, yaitu dengan alternatif pengolahan limbah menggunakan Reaktor Elektrokimia Batch elektroda besi dan alumunium, yang disingkat menjadi REB-BA. REB-BA bekerja menggunakan prinsip elektrokimia, yaitu dengan memanfaatkan energi listrik untuk melangsungkan perubahan kimia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efisiensi REB-BA dengan variasi Rasio Elektroda Cairan (REC), arus listrik (I) yang digunakan untuk mengoperasikan REB-BA, serta besarnya suhu (T) yang timbul selama proses berlangsung. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental laboratorium. Metode yang digunakan dalam pengambilan keputusan adalah metode diskripsi kualitatif yaitu dengan melihat kecenderungan air limbah batik hasil pengolahan dengan parameter suhu, arus, dan efisiensi. Menekankan pada kecenderungan suhu yang rendah, kuat arus rendah, dan efisiensi yang tinggi. Dengan melihat data hasil penelitian dapat diambil suatu keputusan dalam menentukan kode reaktor mana yang paling baik secara kualitatif. Hasil penelitian dan analisis data dapat diperoleh bahwa kode reaktor 2BA12-5 adalah variasi yang efektif dan efisien dengan penggunaan arus sebesar 3,90 ampere, suhu 54 C, menghasilkan efisiensi sebesar 98,94 %. Kode reaktor 2BA12-5 adalah kode reaktor yang memiliki tinggi elektroda 7,5 cm, jarak elektroda 2 cm, dan waktu tinggal 50 menit. Kode reaktor 2BA12-5 menggunakan elektroda berupa besi sebagai anoda dan alumunium sebagai katoda, yang menghasilkan REC sebesar 7,2. Kata kunci: limbah, reaktor, besi, alumunium, arus, suhu, efisiensi vii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat, karunia, dan hidayah- Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang Kinerja Reaktor Elektrokimia Batch Elektroda Besi- Alumunium dengan Variasi Rasio Elektroda Cairan untuk Pengolahan Air Limbah Batik. Penyusunan Tugas Akhir ini sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Ahli Madya ( A.Md) pada Program Studi DIII Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Seluruh pimpinan Program Diploma III Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, 2. Pembimbing Akademik yang telah memberikan pengarahan, 3. Dosen pembimbing yang telah berkenan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penulisan laporan Tugas Akhir, 4. Rekan rekan D III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan 2011, 5. Semua pihak yang telah membantu terselesainya laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kata sempurna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan penulisan laporan yang akan datang. Dengan penuh harapan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Surakarta, Juli 2014 Penulis viii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... v ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii BAB 1 BAB 2 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka... 5 2.1.1 Pengertian Air Limbah... 5 2.1.2 Karakteristik Air Limbah... 6 2.1.3 Air Limbah Industri Batik... 7 2.2 Landasan Teori... 8 2.2.1 Teori Elektrokimia... 8 2.2.2 Deret Volta... 9 2.2.3 Hukum Faraday... 10 2.2.4 Flotasi... 11 2.2.5 Adsorbsi... 11 2.2.6 Reaktor Batch... 14 ix
2.2.7 Rasio Elektroda Cairan... 15 2.2.8 Spektrofotometri... 16 2.3 Penelitian yang Relevan... 17 BAB 3 BAB 4 METODE PENELITIAN 3.1 Jenis Penelitian... 19 3.2 Lokasidan Waktu Penelitian... 19 3.3 Objek Penelitian... 19 3.4 Langkah- Langkah Penelitian... 19 3.5 Alat dan Bahan... 20 3.5.1 Alat... 20 3.5.2 Bahan... 23 3.6 Prosedur Penelitian... 23 3.6.1 Menyiapkan Alat dan Bahan... 23 3.6.2 Mengolah Air Limbah dengan REB-BA... 24 3.6.3 Menyisihkan Flok selama Proses Pengolahan... 25 3.6.4 Mengeluarkan Air Limbah Batik yang telah Diolah... 26 3.6.5 Melakukan Pengujian Spectrum Warna... 26 3.7 Mengolah Data... 27 3.8 Metode Pengambilan Keputusan... 28 3.9 Menyusun Laporan... 28 HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS DATA 4.1 Hasil Penelitian... 30 4.1.1 Data Hasil Penelitian... 30 4.1.2 Data Hasil Uji Spektrofotometri... 30 4.2 Analisis dan Pembahasan... 31 4.2.1 Arus dan Daya Listrik... 31 4.2.2 Suhu... 33 4.2.3 Efisiensi... 35 4.2.4 Komulatif Analisis... 37 x
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 40 5.2 Saran... 40 PENUTUP... 41 DAFTAR PUSTAKA... 42 LAMPIRAN... 43 xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Jenis- Jenis Adsorbsi... 13 Tabel 3.1 Variasi BA... 27 Tabel 4.1 Data Hasil Penelitian REB-BA dengan waktu tinggal 50 menit... 30 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Air Limbah Batik dengan Spektrofotometer... 31 Tabel 4.3 Penggunaan Daya Listrik untuk mengoperasikan REB-BA... 32 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Air Limbah Batik dengan Spektrofotometer... 35 xii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Susunan Sel Elektrolisis... 9 Gambar 2.2 Contoh Pengapungan Zat dari Proses Flotasi... 9 Gambar 2.3 Ilustrasi Adsorbsi... 14 Gambar 3.1 Bak Reaktor... 20 Gambar 3.2 Sketsa Bak Reaktor... 20 Gambar 3.3 Pelat Besi dan Pelat Alumunium... 21 Gambar 3.4 Trafo Step-Down... 21 Gambar 3.5 Clamp Meter... 22 Gambar 3.6 Gelas Bekker... 22 Gambar 3.7 Termometer... 23 Gambar 3.8 Merangkai REB-BA... 24 Gambar 3.9 Mengolah Air Limbah dengan REB-BA... 25 Gambar 3.10 Memisahkan Flok... 25 Gambar 3.11 (a) Mengeluarkan Air Limbah Batik yang telah Diolah... 26 (b) Proses Pendinginan Alami... 26 Gambar 3.12 Spektrofotometer... 27 Gambar 3.13 Diagram Alir Penelitian... 29 Gambar 4.1 Grafik Hubungan REC dan Arus Listrik... 32 Gambar 4.2 Grafik Hubungan REC dan Daya Listrik... 33 Gambar 4.3 Grafik Hubungan REC dan Suhu... 34 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Jarak Elektroda dan Suhu... 34 Gambar 4.5 Grafik HubunganREC dan Efisiensi... 36 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Jarak Elektroda dan Efisiensi... 36 Gambar 4.7 Grafik Komulatif Analisis... 37 xiii