KINERJA REAKTOR ELEKTROKIMIA BATCH ELEKTRODA STAINLESS STEEL-ALUMINIUM 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 Studi DIII Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : ROCHMAD S. KUNCORO NIM I8711036 PROGRAM STUDI DIII TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014
MOTTO Pendidikan mempunyai akar yang pahit, tetapi buahnya manis. (Aristoteles) Hidup itu pilihan. Tapi untuk memilih yang baik, anda harus tahu siapa diri anda dan apa yang anda perjuangkan, kemana tujuan anda, dan mengapa anda kesana. (Kofi Annan) Jangan melihat ke luar, lihatlah ke dalam diri sendiri dan carilah itu. (Jalaluddin Rumi) Tiadanya keyakinanlah yang membuat orang takut menghadapi tantangan dan saya percaya dengan diri saya sendiri. (Thomas Alva Edison) Orang memerlukan dua tahun untuk berbicara, tetapi perlu lima puluh tahun untuk belajar tutup mulut. (Ernest Hemingways) iv
PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberi kemudahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Terimakasih atas semuanya, saya persembahkan kepada : 1. KEDUA ORANG TUA SAYA, Sumarjo dan Listyawati S.Pd. yang sangat saya hormati dan saya sayangi, terimakasih atas semua dukungan, doa, dan kepercayaan yang telah diberikan pada saya. 2. ADIK SAYA, Rayhan Ilsabili beserta segenap keluarga dan kerabat yang senantiasa memberikan dukungan moril kepada saya. 3. DOSEN PEMBIMBING TUGAS AKHIR, Bapak Ir. Budi Utomo MT, yang telah membimbing hingga dapat terselesaikannya Tugas Akhir ini. 4. KELOMPOK TIM LIMBAH, Afif Muchshon, Lindha Dewi Untari, dan Suci Alfian F. terima kasih telah menjadi rekan seperjuangan yang baik dalam pengerjaan laporan ini. 5. TEMAN-TEMAN INFRAS 2011, yang menjadi teman satu angkatan dan terimakasih atas kebersamaan selama ini. v
KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi persyratan untuk memperoleh gelar Ahli Batch Elektroda Stainless steel-aluminium dengan Variasi Rasio Elektroda Cairan berguna bagi para pembaca dalam mempelajari serta dapat menambah pengetahuan baru. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tentunya penulis banyak melibatkan bantuan maupun kerja sama dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati dan penuh rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setulus-tulusnya kepada : 1. Seluruh pimpinan Program Diploma III Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dosen pembimbing yang telah berkenan memberi bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan laporan Tugas Akhir. 3. Pembimbing Akademik yang telah memberi pengarahan. 4. Rekan-rekan Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan 2011 5. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian Tugas Akhir ini. Penyusun menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Besar harapan semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Surakarta, Juli 2014 Penyusun vi
ABSTRAK Rochmad S. Kuncoro, 2014. Kinerja Reaktor Elektrokimia Batch Elektroda Stainless steel-aluminium dengan Variasi Rasio Elektroda Cairan untuk Pengolahan Air Limbah Batik. Tugas Akhir Program Studi Diploma III Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Perkembangan suatu industri harus diiringi dengan peningkatan perkembangan kualitas lingkungan. Industri yang berkembang di Indonesia, sebagian masih belum memperhatikan mengenai perkembangan kualitas lingkungan tersebut. Salah satu contoh industri di Indonesia adalah industri pembuatan batik. Produsen batik dalam penyelesaian produksinya memerlukan air yang sangat banyak. Air hasil produksi batik mengandung beberapa zat berbahaya sehingga perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan sungai. Pengolahan yang dilakukan adalah dengan menggunakan Reaktor Elektrokimia Batch, pengolahan ini menerapkan teori elektrolisis sebagai prinsip kerjanya. Efisiensi reaktor elektrokimia yang terjadi sangat dipengaruhi oleh rasio antara luas elektroda dengan volume cairannya, jarak elektroda, pemakaian jenis elektroda, serta waktu tinjauanya. Tujuan disusunnya penelitian ini adalah untuk mengetahui efisiensi Reaktor Elketrokimia Batch Elektroda Stainless steel-aluminium (REB-SA) dengan variasi Rasio Elektroda Cairan (REC), penggunaan arus listrik yang dilakukan untuk mengoperasikan reaktor, dan suhu yang terjadi dengan variasi REC saat dilakukan pengolahan limbah batik selama 50 menit. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan pengujian menggunakan REB-SA dan membandingkan data hasil penalitian dengan variasi REC dan jarak antar elektroda yang kemudian hasil perbandingan dituangkan secara diskriptif. Pengambilan keputusan mengenai rangkaian REB-SA yang digunakan paling efisien menggunakan parameter arus yang digunakan paling rendah, suhu setelah pengolahan paling rendah, dan nilai efisiensi yang tinggi. Hasil penelitian diperoleh bahwa kode rangkaian 3SA12-5 merupakan rangkaian REB yang paling efisien digunakan. Kode rangkaian 3SA12-5 merupakan kode rangkain dari elektroda dengan stainless steel sebagai anoda dan aluminium sebagai katoda dengan variasi REC sebesar 4,8; jarak antar elektroda 2 cm; dan waktu tinggal selama 50 menit dengan penggunaan arus listrik sebesar 3,35 ampere, suhu setelah pengolahan sebesar 57 C, dan nilai efisiensi yang dihasilkan sebasar 95,92 %. Kata kunci : reaktor, stainless steel, aluminium, REC, arus, suhu, efisiensi, limbah vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING... LEMBAR PENGESAHAN... MOTO........ PERSEMBAHAN....... KATAPENGANTAR... ABSTRAK.... DAFTAR ISI....... DAFTAR TABEL.... DAFTAR GAMBAR... i ii iii iv v vi vii viii xi xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakan... 1 1.2. Rumusan Masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 4 1.5. Manfaat Penelitian... 4 BAB 2 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... 7 2.2. Landasan Teori... 8 2.2.1. Deret Volta... 8 2.2.2. Teori Elektrolisis... 8 2.2.3. Hukum Faraday... 10 2.2.4. Flotasi... 10 viii
2.2.5. Adsorpsi... 11 2.2.6. Reaktor Batch... 14 2.2.7. Rasio Elektroda Cairan... 14 2.2.8. Spektofotometri... 15 2.3. Penelitian yang Relevan... 17 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian... 20 3.2. Lokasi Penelitian... 20 3.3. Objek Penelitian... 20 3.4. Langkah-langkah Penelitian... 20 3.5. Alat dan Bahan... 21 3.5.1. Alat... 21 3.5.2. Bahan... 23 3.6. Prosedur Penelitian... 24 3.6.1. Menyiapkan Alat dan Bahan... 24 3.6.2. Mengolah Air Limbah dengan REB-SA... 24 3.6.3. Mengeluarkan Air Limbah yang telah Diolah... 25 3.6.4. Meneliti Kandungan Air Limbah Sampel dan Olahan... 27 3.7. Mengolah Data... 27 3.8. Menyusun Laporan... 29 BAB 4 HASIL DAN ANALISIS PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Penelitian... 31 4.1.1. Data Hasil Penelitian REB-SA... 31 4.1.2. Data Hasil Pengujian Spektrofotometri... 31 4.2. Analisis dan Pembahasan... 32 4.2.1. Penggunaan Arus... 32 4.2.2. Suhu... 35 4.2.3. Efisiensi... 37 4.2.4. Komulatif Analisis... 40 4.2.5. Perbandingan Kinerja REB... 42 ix
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 43 5.2. Saran... 43 PENUTUP... 44 DAFTAR PUSTAKA... 45 LAMPIRAN... 47 x
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Perbedaan Adsorpsi Fisika dan Kimia... 13 Tabel 2.2. Hubungan Atara Warna dengan Panjang Gelombang Sinar Tampak... 16 Tabel 3.1. Ilustrasi Tabel Pengisian Data Hasil Penelitian... 28 Tabel 4.1. Hasil Penelitian Suhu, Arus, dan Tegangan... 31 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Panjang Gelombang dengan Spektrofotometer... 32 Tabel 4.3. Daya Listrik yang Digunakan REB-SA... 34 Tabel 4.4. Suhu setelah Proses Pengolahan dengan REB-SA... 35 Tabel 4.5. Nilai Efisiensi dengan Pengujian Spektrofotometer... 37 Tabel 4.6. REC, Jarak Elektroda, dan Nilai Efisiensi... 38 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Contoh Sel Elektrolisis... 9 Gambar 2.2. Ilustrasi Adsorpsi... 12 Gambar 3.1. Bak Reaktor... 21 Gambar 3.2. Pelat Stenless dan Alumunium... 21 Gambar 3.3. Step-down Trafo... 22 Gambar 3.4. Clamp Meter... 22 Gambar 3.5. Gelas Bekker... 23 Gambar 3.6. Termometer... 23 Gambar 3.7. Merangkai Komponen Reaktor... 24 Gambar 3.8. Menuangkan Air Limbah Batik... 24 Gambar 3.9. Mengukur Penggunaan Energi Listrik... 25 Gambar 3.10. Memindahkan Air Limbah Olahan... 25 Gambar 3.11. Memindahkan Air Olahan pada Botol Sampel... 26 Gambar 3.12. Alat Spektrofotometri... 27 Gambar 3.13. Diagram Alir Metode Penelitian... 30 Gambar 4.1. Grafik Hubungan Rasio Elektroda Cairan dan Arus Listrik... 33 Gambar 4.2. Grafik Hubungan Rasio Elektroda Cairan dan Daya Listrik... 34 Gambar 4.3. Grafik Hubungan Rasio Elektroda Cairan dan Suhu... 35 Gambar 4.4. Grafik Hubungan Jarak Elektroda dan Suhu... 36 Gambar 4.5. Grafik Hubungan Rasio Elektroda Cairan dan Efisiensi... 38 Gambar 4.6. Grafik Hubungan Jarak Elektroda dan Efisiensi... 39 Gambar 4.7. Grafik Komulatif Analisis Tiap Rangakain... 40 xii