IV.1 Kualitas Air Sumur di Daerah Bandung

Bab IV Hasil dan Pembahasan Hasil penelitian yang telah dilakukan beserta pembahasannya disajikan dalam format tabel, gambar serta narasi. Melalui perhitungan dan analisis diharapkan dapat diketahui kondisi dan faktor faktor yang mempengaruhi proses oksidasi besi serta zat organik dengan ozon maupun ozon/uv. Pembahasan pada bab ini akan dimulai dari hasil analisis kualitas air sumur di daerah Bandung, dilanjutkan dengan hasil penelitian pendahuluan mengenai produksi ozon dari generator. Kemudian diteruskan dengan pengukuran waktu paruh ozon, kelarutan ozon serta pengaruh ozon terhadap fisik-kimia air. Informasi yang diperoleh dari penelitian pendahuluan ini digunakan sebagai dasar penelitian utama yaitu menyangkut debit pemompaan udara serta waktu reaksi. Pembahasan hasil penelitian utama dilakukan untuk mengetahui penyisihan besi dan zat organik dengan oksidasi ozon serta ozon/uv. Selain itu juga dilakukan analisa statistik terhadap hasil yang diperoleh pada penelitian utama mengenai penyisihan besi untuk mengetahui faktor faktor yang mempengaruhinya. Pada data data hasil oksidasi besi juga dilakukan analisa untuk mendapatkan kinetika reaksi yang terjadi. IV.1 Kualitas Air Sumur di Daerah Bandung Air sumur yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari air sumur penduduk di Kelurahan Kebonwaru Kecamatan Batununggal, Kota Bandung. Sesaat setelah diambil dari sumur air masih terlihat bersih, namun 1 menit berikutnya air menjadi berwarna dan tidak bening lagi. Menurut penuturan penduduk yang menggunakan sumur tersebut mereka terkadang harus menunggu hingga seminggu agar air dapat digunakan untuk keperluan sehari hari. Penggunaan langsung air dari sumur di daerah tersebut menimbulkan noda pada pakaian yang dicuci menggunakannya. Diperkirakan kondisi ini disebabkan kandungan besi yang cukup tinggi pada air sumur yang dipergunakan penduduk. 1

Hasil analisa kualitas air dari sumur di wilayah studi pada bulan Juni adalah ditunjukkan dengan tabel IV-1: Tabel IV-1 Kualitas Air Sumur Kelurahan Kebonwaru Kecamatan Batununggal, Kota Bandung Satuan Satuan Baku Mutu* Sumur-1 Sumur- Kualitas Ket Kualitas Ket ph - 6.5-8,5 7,1 memenuhi 7,3 memenuhi T ( C) Normal 4,6 memenuhi 4,5 memenuhi Turbiditas NTU 15 18 tidak memenuhi 38,8 tidak memenuhi TDS mg/l 1 676 memenuhi 549 memenuhi Warna TCU 15 5 memenuhi 5 memenuhi Kesadahan mg/l 5 14 memenuhi 4 memenuhi Klorida mg/l 5 61,8 memenuhi 5,6 memenuhi Flourida mg/l 1,5 <,1 memenuhi <,1 memenuhi Nitrat mg/l 5 1,5 memenuhi,1 memenuhi Nitrit mg/l 3,9 memenuhi,8 memenuhi Sulfat mg/l 5 31,9 memenuhi 35,9 memenuhi Besi mg/l,3,4 tidak memenuhi 3,1 tidak memenuhi Mangan mg/l,1 1,439 tidak memenuhi 1,114 tidak memenuhi Natrium mg/l 41,895 memenuhi 34,53 memenuhi Kalium mg/l - 9,63-8,7 - * Baku Mutu Air Minum sesuai SK Mentri Kesehatan RI 97/MENKES/SK/VII/ Hasil analisa air sumur yang dilakukan menunjukkan kualitas air sumur yang belum memenuhi baku mutu sesuai Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 97/Menkes/SK/VII/ Tanggal 9 Juli Tentang Syarat-Syarat Dan Pengawasan Kualitas Air Minum adalah untuk parameter turbiditas, besi dan mangan. Nilai parameter parameter tersebut diharapkan dapat memenuhi baku mutu setelah melalui oksidasi dengan ozon maupun ozon/uv yang diikuti dengan proses filtrasi. Parameter yang selanjutnya menjadi fokus pada penelitian ini adalah besi serta paramater zat organik. Zat organik di dalam air sumur secara alami adalah berupa materi humus yang dapat berikatan dengan logam membentuk senyawa kompleks yang sukar teroksidasi. Oleh karena itulah dalam pembahasan ini konsentrasi zat organik juga diperhitungkan.

Pengukuran besi dan zat organik pada sumur 1 di bulan Maret dapat dilihat pada tabel IV- berikut: Tabel IV- Konsentrasi Besi dan Zat Organik Sumur 1 Fe total 3.65 mg/l Fe + Fe 3+ Zat organik.68 mg/l 3.1 mg/l 9 mg/l (sebagai TOC) Hasil analisa menunjukkan sebagian besi berada dalam bentuk besi(iii) namun diperkirakan juga terdapat kandungan besi yang berikatan dengan zat organik. Selisih dari konsentrasi besi total dengan jumlah besi(ii) dan besi(iii) diasumsikan sebagai konsentrasi besi yang berikatan dengan zat organik yaitu sebesar,43 mg/l. IV. Produksi Ozon dari Generator Konsentrasi ozon yang terukur dari 5 ml sampel udara keluaran dari generator adalah sebesar 1 ppm (udara) yang berarti (dengan asumsi 1 mol gas = 4,4 L untuk T = 5 C, P = 1 atm ): Volume ozon di dalam udara keluaran = 1 ml/1ml x 5 ml =,5 ml Mol ozon =,5 ml/4,4 ml/mmol =,5 mmol Massa ozon =,5 mmol x 48 mg/mmol =,9836 mg Konsentrasi ozon =,9836mg/5 ml =,1967 mg/l =, mg/l Berdasarkan debit pemompaan yang dialirkan ke dalam generator, produksi ozon dari generator adalah seperti pada tabel IV-4. 3

Tabel IV-3 Produksi Ozon dari Generator Debit pemompaan Lpm 1 Lpm,5 Lpm Waktu 1,5 detik 3 detik 6 detik Volume sampel 5 ml 5 ml 5 ml Produksi ozon (gas) 66,67 ppm/detik 33,33 ppm/detik 16,67 ppm/detik Hasil pengukuran menunjukkan produksi ozon sebanding dengan besarnya debit pemompaan. Semakin besar debit pemompaan maka produksi ozon juga akan semakin besar. Konsentrasi ozon yang dihasilkan maksimal 66,67 ppm (gas) /detik untuk debit pemompaan lpm. Jika input gas yang digunakan adalah oksigen murni, diperkirakan produksi ozon dari generator akan jauh lebih besar. Secara teoretis perbandingan oksigen dengan ozon yang dihasilkan adalah 3:, dari persamaan reaksi pembentukan ozon, yaitu: 3O O 3 Menggunakan asumsi kadar oksigen di udara sebesar,9%, didapatkan efesiensi generator ozon sebesar,7% dari perhitungan sebagai berikut: Volume sampel = 5 ml Volume Oksigen =,9 x 5 ml = 1,45 ml Volume Ozon teoretis = /3 x 1.45 = 6.97 ml Volume ozon sebenarnya = 5 ml x 1 ppm =,5 ml Efisiensi generator vol. ozon = sebenarnya 1% vol. ozon teoretis =,5/6.97x1% =,7% Efisiensi generator ozon dipengaruhi oleh konsentrasi oksigen yang dialirkan ke dalam generator serta kualitas gas yang digunakan. Untuk generator yang menggunakan udara sebagai input gas, maksimum konsentrasi ozon yang dapat dihasilkan adalah 3-5% sedangkan untuk penggunaan oksigen sebagai input gas konsentrasi maksimum ozon dapat mencapai 8-14% (US EPA, 1999). Input gas yang masuk ke generator haruslah dalam kondisi yang aman bagi generator 4

tersebut. Gas ataupun udara yang digunakan haruslah bersih dan kering dengan titik embun maksimum -6 C dan bebas dari kontaminan (US EPA, 1999). IV.3 Kelarutan Ozon Dalam Air Ozon merupakan gas yang sedikit terlarut di dalam air. Umumnya konsenstrasi ozon yang digunakan pada pengolahan air < 14% (US EPA, 1999).Pengukuran kelarutan ozon di dalam air aquades, air kran dan air sumur dangkal dilakukan dengan beberapa perlakuan yaitu reaktor tunggal, reaktor seri dan variasi debit pemompaan udara. Konsentrasi ozon yang terukur pada penelitian ini sebenarnya adalah konsentrasi sisa ozon karena ozon merupakan gas yang sangat reaktif. Kereaktifan ozon menyulitkan bagi pengukuran kelarutan ozon di dalam air secara langsung tanpa terjadi reaksi oksidasi dengan senyawa lain yang terdapat di dalam air. Diperkirakan terjadi kehilangan konsentrasi ozon sekitar 1% selama persiapan pengukuran (Hoignẻ dan Bader, 1975). Pengukuran kelarutan ozon sebaiknya dilakukan secara online untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih tepat. Pengukuran ozon dengan Indigo dapat memberikan hasil yang akurat, gampang dan cepat, karena reagen yang diguakan hanya mengandung satu ikatan karbon rangkap yang akan bereaksi dengan ozon (Bader dan Hoignẻ, 1981). Metode Indigo dapat digunakan untuk pengukuran konsentrasi ozon dari,5 mg/l hingga 3 mg/l (Bader dan Hoignẻ, 1981). Kelarutan ozon maksimal di dalam air pada temperatur C adalah sebesar 57 ppm dengan menggunakan ozon murni (Kinman, 1975 dalam US EPA 1999). Menggunakan persamaan dari Lenntech, 1998 dapat dilakukan perhitungan rasio kelarutan ozon di dalam air pada temperatur 5 C: log1s = -,5,13T [ C] T=5 C, maka s =,66 mg/l air tiap mg/l gas 5

Untuk generator ozon yang menghasilkan konsentrasi ozon sebesar, mg/l didapatkan secara teoretis kelarutan ozon di dalam air sebesar,54 mg/l. Hasil percobaan akan coba dibandingkan dengan hasil perhitungan ini. 4.3.1 Reaktor Tunggal Kelarutan ozon untuk reaktor tunggal dari 3 jenis air dengan debit pemompaan,5 lpm disajikan pada tabel IV-5 dan Gambar IV-1. Hasil percobaan menunjukkan kelarutan ozon pada air sumur lebih tinggi dibandingkan aqudes dan air kran. Selama jam ozonasi konsentrasi maksimal ozon untuk air sumur adalah,67 mg/l, untuk air kran,15 mg/l dan untuk aquades sebesar, mg/l. Kelarutan ozon pada air kran menunjukkan konsentrasi yang paling rendah, kondisi ini mungkin disebabkan masih terdapat sisa klor pada air kran. Klorin dapat bereaksi dengan ozon dan dapat mengganggu pengukuran kadar ozon di dalam air (Hoignẻ, 1994). Standar penggunaan ozone meter juga menyatakan bahwa pembacaan konsentrasi ozon terlarut akan terganggu jika di dalam air tersebut masih terdapat sisa klor. Untuk itu sebaiknya dilakukan analisa sisa ozon di dalam air kran. Konsentrasi sisa ozon berbeda beda untuk kondisi air yang berbeda pula. Kelarutan ozon sangat dipengaruhi oleh ph air, temperatur, kekeruhan serta adanya materi materi di dalam air yang dapat bereaksi dengan ozon. Tabel IV-4 Kelarutan Ozon dalam Air (mg/l) Aquades Air Kran Air Sumur Waktu (menit) [O3] mg/l ph T ( C) [O3] mg/l ph T ( C) [O3] mg/l ph T ( C) 6.6 5 7.1 5.4 7.66 5.7 1.15 5.98 5.1.5 7.48 5.3.18 7.8 6.14 5.9 5.3.6 7.3 5.4.36 7.9 6 3. 5.66 5..7 7.17 5.7.5 7.99 5.9 4.15 5.55 5..8 7.9 6.4.46 8.7 5.9 6. 5.93 5.5.1 7. 6.6.38 8.1 6 9.19 5.47 5.6.15 7.4 6.8.64 8.11 5.9 6

Aquades Air Kran Air Sumur Waktu (menit) [O3] mg/l ph T ( C) [O3] mg/l ph T ( C) [O3] mg/l ph T ( C) 1.1 4.77 5.8.14 7.3 6.6.67 8.18 5.9 Kelarutan ozon yang terukur pada penelitian ini sangat kecil (maksimum sebesar,67 mg/l pada ozonasi air sumur dengan waktu 1 menit) dibandingkan kelarutan maksimum menurut teori yaitu 57 mg/l. Kecilnya konsentrasi ozon yang terukur disebabkan kadar ozon yang dilarutkan ke dalam air juga sangat kecil yaitu sebesar 1 ppm atau, mg/l yang setara dengan maksimal 66,67ppm/detik untuk pemompaan lpm. Namun jika konentrasi ozon yang ditemukan ini dibandingkan terhadap perhitungan teoretis bahwa untuk, mg/l ozon di udara kelarutannya di dalam air sebesar,54 mg/l pada temperatur 5 C, maka kelarutan ozon yang terukur lebih besar. Perbedaan nilai konsentrasi kelarutan ozon antara perhitungan dan pengukuran mungkin disebabkan pada perhitungan hanya mempertimbangkan temperatur, tanpa mempertimbangkan kandungan lain di dalam air, waktu kontak antara ozon dengan air maupun proses transfer massa yang terjadi. Konsentrasi Ozon (mg/l).8.7.6.5.4.3..1 y = -4E-5x +.6x R =.5189 y = -7E-5x +.14x R =.768 4 6 8 1 1 14 y = -1E-5x +.9x R =.9559 'aquades' 'air kran' 'air sumur' Poly. ('air kran') Poly. ('aquades') Poly. ('air sumur') Gambar IV-1 Kurva Kelarutan Ozon dalam Air 7

4.3. Reaktor Seri Hasil ozonasi untuk reaktor seri pada aquades dan air sumur menunjukkan besar konsentrasi ozon di kedua reaktor tidak jauh berbeda (Gambar IV- dan IV-3). Hal ini menunjukkan bahwa pada gas keluaran dari reaktor pertama masih terdapat ozon dalam jumlah yang cukup untuk menjalankan reaktor kedua. Jika dijalankan hanya satu reaktor gas keluaran dari reaktor tersebut memungkinkan untuk diresirkulasi..5 Konsentrasi Ozon (mg/l)..15.1.5 Reaktor 1 Reaktor 5 1 15 Gambar IV- Reaktor Seri Untuk Aquades Pada gambar IV- menunjukkan kelarutan ozon pada air sumur dengan debit pemompaan sebesar 1 lpm. Kelarutan ozon dapat mencapai 1 mg/l setelah 9 menit ozonasi pada reaktor 1. Pemasangan reaktor secara seri menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda di antara kedua reaktor. Hal ini menunjukkan bahwa sisa ozon dari reaktor pertama masih cukup untuk mengoksidasi air pada reaktor kedua. Sisa ozon yang besar bisa disebabkan volume reaktor yang kecil yaitu L sehingga masih banyak ozon yang langsung terlepas lagi ke udara setelah kontak dengan air yang tidak begitu dalam. Pada penelitian ini reaksi hanya dilakukan untuk debit reaktor maksimal L, volume reaktor tidak dapat diperbesar karena keterbatasan ketersediaan peralatan. 8

Konsenstrasi ozon (mg/l) 1. 1.8.6.4. reaktor 1 reaktor 5 1 15 Gambar IV-3 Reaktor Seri Untuk Air Sumur 4.3.3 Pada Perbedaan Debit Pemompaan Percobaan menggunakan debit pemompaan yang berbeda bertujuan untuk mengetahui hubungan debit dengan kelarutan ozon serta untuk mendapatkan besarnya debit optimum yang sebaiknya digunakan. Perbedaan debit pemompaan ternyata menghasilkan kelarutan ozon yang berbeda. Dari gambar IV-8 terlihat bahwa kelarutan ozon di dalam air sumur yang terbesar didapatkan dengan pemompaan 1 lpm, dan terkecil pada pemompaan,5 lpm. Hasil ini menunjukkan bahwa kelarutan ozon tidak berbanding lurus dengan besarnya debit pemompaan. Debit pemompaan yang terlalu besar atau terlalu kecil justru memberikan nilai kelarutan yang lebih kecil. 9

Kelarutan Ozon dalam Air Sumur Konsentrasi Ozon (mg/l) 1. 1.8.6.4. y = -.1x +.4x R =.9687 4 6 8 1 1 14 y = -7E-5x +.14x R =.768 y = -6E-5x +.151x R =.961.5lpm 1lpm lpm Poly. (.5lpm) Poly. (1lpm) Poly. (lpm) Gambar IV-4 Kelarutan Ozon pada Beberapa Debit pemompaan Kelarutan ozon juga seharusnya memperhatikan proses transfer gas yang terjadi. Faktor faktor yang mempengaruhi transfer gas seperti ukuran gelembung, diameter pori, volume dan bentuk reaktor juga harus menjadi pertimbangan untuk mendapatkan desain reaktor yang lebih baik. Debit pemompaan yang optimum untuk penelitian ini dengan reaktor yang dipakai adalah 1 lpm. 4.3.4 Pengaruh Kelarutan Ozon Terhadap ph Air Untuk mengetahui apakah ozonasi mempengaruhi ph air, pada setiap pengambilan sampel air dilakukan pengukuran ph. Hasil percobaan menunjukkan reaksi ozonasi mempengaruhi ph air dan menunjukkan hubungan yang berbeda beda sesuai dengan jenis air yang digunakan. Hubungan waktu ozonasi dengan ph air pada 3 jenis air yang digunakan pada penelitian ini ditunjukkan pada gambar IV-5. Hubungan yang didapatkan antara waktu ozonasi dengan ph air mengikuti pola regresi polinomial. Untuk air sumur dan air kran terjadi kecenderungan kenaikan ph namun untuk aquades justru terjadi kecenderungan penurunan ph. Penyebab turunnya ph pada aquades belum dapat dijelaskan pada penelitian ini.

y = -6E-5x +.16x + 7.6975 R =.955 y = E-5x -.5x + 7.417 R =.345 y = -4E-5x -.45x + 6.584 R =.7964 ph 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 'Aquades' 'air kran' 'air sumur' 4 6 8 1 1 14 Poly. ('air sumur') Poly. ('air kran') Poly. ('Aquades') Gambar IV-5 Kurva Kondisi ph Air dengan Ozonasi Hubungan antara konsentrasi ozon dengan ph air pada air yang berbeda juga menunjukkan hasil yang berbeda. Kelarutan ozon di dalam aquades cenderung menyebabkan terjadinya penurunan ph dari 6,3 hingga menjadi 5 pada konsenstrasi ozon,19 mg/l. Hubungan ozon dengan ph air pada aquades mengikuti regresi polinomial (gambar IV-6) ph 6.4 6. 6 5.8 5.6 5.4 5. depan belakang 5.5.1.15..5 Konsentrasi Ozon (mg/l) Gambar IV-6 Hubungan Konsentrasi Ozon Terhadap ph Aquades

8 7.5 7 Series1 Poly. (Series1) ph 6.5 6 5.5 y = -5.59x 3 -.749x + 3.341x + 7.1189 R =.133 5.5.1.15. Konsentrasi Ozon (mg/l) Gambar IV-7 Hubungan Konsentrasi Ozon Terhadap ph Air Kran Pada air kran ph cenderung tidak banyak mengalami perubahan karena adanya konsentrasi ozon di dalam air hingga,15 mg/l seperti terlihat pada Gambar IV-11 di atas. 8.3 8. 8.1 ph 8 7.9 7.8 7.7 y = -.559x + 1.77x + 7.655 R =.8511 7.6..4.6.8 Konsentrasi Ozon (mg/l) Gambar IV-8 Hubungan Konsentrasi Ozon Terhadap ph Air Sumur Sedangkan untuk air sumur kenaikan konsentrasi ozon di dalam air menghasilkan kenaikan ph air (Gambar IV-8). Terjadinya kenaikan ph air setelah ozonasi pada air sumur disebabkan oleh hasil oksidasi yang terjadi di dalam air.. Oksidasi zat organik akan menghasilkan gas karbondioksida yang akan menaikkan ph air. Untuk mengetahui lebih detail penyebab kenaikan ph sebaiknya dilakukan pula analisis alkalinitas air sebelum dan setelah ozonasi.

IV.4 Waktu Paruh Ozon Di Dalam Air Setelah dilakukan ozonasi selama 1 menit kemudian konsentrasi sisa ozon di dalam aquades diukur hingga selang waktu 6 menit setelah ozonasi. Didapatkan hasil bahwa terjadi penurunan konsentrasi ozon terlarut. Dari data ini diketahui bahwa waktu paruh ozon di dalam aquades adalah 6 menit. Gambar berikut menunjukkan penurunan konsentrasi ozon di dalam aquades dari dua reaktor yang awalnya dijalankan secara seri. Konsentrasi Ozon (mg/l).5..15.1.5 4 6 8 waktu (menit) y = -.19x +.43 R =.99 y = -.17x +.197 R =.893 depan belakang Linear (depan) Linear (belakang) Gambar IV-9 Kurva Konsentrasi Ozon Setelah Ozonasi Kedua reaktor menunjukkan pola yang hampir sama, dimana terjadi penurunan setengah konsentrasi setelah 6 menit. Waktu paruh ozon pada air murni yang didapat dari penelitian Hoigně and Bader tahun 1975, yaitu pada ph 8 dan temperatur 5 C adalah menit dengan konsentrasi ozon awal sebesar 1 14 mg/l. Pada penelitian Hoignẻ dan Bader dilakukan penyesuaian ph menggunakan buffer sodium fosfat yang pada penelitian penulis tidak dilakukan, mungkin inilah yang menyebabkan perbedaan hasil yang didapatkan. Peluruhan ozon mengikuti reaksi orde nol atau orde satu. Peluruhan ozon terjadi lebih cepat dengan adanya alkalinitas dan menjadi lebih lambat dengan adanya senyawa alkohol alifatik, ion klorida dan ion karbonat. Sedangkan aseton dapat menstabilkan kelarutan ozon di dalam air (Hoignẻ and Bader, 1976). Dengan demikian diperkirakan peluruhan ozon pada air kran akan lebih lambat daripada peluruhan pada aquades, sedangkan peluruhan ozon pada air sumur bisa lebih

lambat atau lebih cepat tergantung pada komposisi senyawa yang terdapat di dalam air tersebut. IV.5 Pengaruh Ozon dan Ozon/UV Terhadap Kualitas Air Tanah Setelah dilakukan ozonasi serta penggabungan ozon/uv air yang diuji coba difiltrasi menggunakan kertas saring hasil filtrasi ini selanjutnya dianalisa kembali. Berikut (Tabel IV-6) hasil analisa ozonasi serta ozon/uv untuk dua sumber air: Tabel IV-5 Kualitas Air Setelah Direaksikan dengna Ozon dan Ozon/UV Sumur 1 Sumur Satuan Satuan Standar Awal Ozon Ozon/UV Awal Ozon Ozon/UV ph 6,5-8,5 7,1 8,1 8,17 7,3 7,78 7, 87 T ( C) Normal 4,6 4,7 4,5 4,5 4,6 4,7 Turbiditas NTU 5 18 1,5 1,7 38,8 1,6 1,6 TDS mg/l 1 676 68 658 549 543 538 Warna TCU 15 5 5 5 5 5 5 Kesadahan mg/l 5 14 6 1 4 8 8 Klorida mg/l 5 61,8 53,75 51,74 5,6 34,16,1 Flourida mg/l <,1 <,1,6 <,1 <,1 <,1 Nitrat mg/l 5 1,5,53 1,9,1,,513 Nitrit mg/l 3,9,,7,8,3,8 Sulfat mg/l 5 31,9 3,85 9,57 35,9 8,3 9,57 Besi mg/l.3 1,6,81,375,179 Mangan mg/l.1,7195,78,557,39,1371 Natrium mg/l 6,845 45,47 44,85 51,79536,85 34,49 Kalium mg/l - 1,777 1,5 1,375 9,744 8,675 8,31 Hasil ozonasi maupun aplikasi ozon/uv pada kedua air sumur menunjukkan kualitas air telah memenuhi baku mutu, kecuali untuk parameter mangan pada hasil ozon/uv sumur. Selama proses reaksi dengan ozon secara fisik terlihat adanya peningkatan intensitas warna air sebagaimana terlihat pada Gambar IV-1. Jika diamati pada dasar wadah terbentuk endapan. Warna dan endapan yang timbul menunjukkan hasil logam logam yang terdapat di dalam air yang dapat teroksidasi dengan ozon. Dari warna yang timbul diperkirakan sebagan besar berasal dari warna endapan besi(iii) oksida serta endapan mangan(iv) oksida.

Sumur 1, 5 menit Sumur 1, 1 menit Sumur 1, 15 menit Sumur 1, menit Sumur, 5 menit Sumur, 1 menit Sumur, 15 menit Sumur, menit Gambar IV-1 Hasil Ozonasi Sumur 1 dan Hasil oksidasi menggunakan ozon/uv secara fisik menunjukkan intensitas warna yang lebih rendah daripada hasil ozonasi. Perbandingan warna air dari sumur 1dan menunjukkan pada sumur intensitas warna yang terbentuk lebih rendah. Sumur 1 Sumur Gambar IV-11 Hasil Ozon/UV Sumur 1 dan Setelah menit Pada Gambar IV-1 hingga IV-14 memperlihatkan perbandingan penampakan fisik dari hasil ozonasi maupun ozon/uv dari kiri ke kanan adalah kondisi awal, hasil ozonasi dan hasil ozonasi-filtrasi.

Gambar IV-1 Hasil Ozonasi Sumur 1 Gambar IV-13 Hasil Ozon/UV Sumur 1 Pada gambar terlihat bahwa setelah ozonasi maupun ozon/uv warna air berubah menjadi lebih kekuningan. Namun setelah dilakukan penyaringan diperoleh air yang lebih bening daripada kondisi awal.

Gambar IV-14 Hasil Ozon/UV Sumur IV.6 Penyisihan Besi Dan Organik Dari Air Sumur Dengan Ozonasi 4.6.1 Penyisihan Besi Besi yang terkandung di dalam air tanah dalam penelitian berada dalam bentuk besi terlarut, koloid dan dalam bentuk berikatan dengan zat organik. Rata rata konsentrasi besi total yang terukur adalah antara 4 mg/l. Keberadaan besi dan materi lainnya menyebabkan air berwarna agak kekuningan. Pada penelitian ini konsentrasi besi diukur sebelum dan setiap selang waktu tertentu, konsentrasi yang diukur adalah konsentrasi besi terlarut atau hasil dari filtrasi menggunakan kertas saring. Konsentrasi besi yang diukur sebagai konsentrasi besi total terlarut mengalami penurunan drastis pada menit pertama setelah ozonasi dengan rata rata penyisihan besi sebesar 95%. Konsentrasi besi maksimum yang diijinkan untuk air minum menurut SK Menteri Kesehatan adalah,3 mg/l standar ini juga sesuai dengan standar EPA. Meskipun konsentrasi besi melebihi standar tersebut tidak membahayakan kesehatan manusia, namu menimbulkan gangguan warna dan bau. Gambar - gambar berikut memperlihatkan konsentrasi besi serta besarnya penyisihan besi pada variasi perlakuan.

Ozonasi Sumur 1,.5 lpm penyisihan besi sumur 1,.5 lpm Konsentrasi Besi (mg/l) 4. 3.5 3..5. 1..5. [Fe]1 [Fe] ph1 ph 1 3 4 6 9 1 8.4 8. 8 7.8 7.6 7.4 7. 7 6.8 6.6 6.4 ph persen penyisihan 1 9 8 7 6 5 4 3 1 4 6 8 1 1 14 waktu (menit) Gambar IV-15 Ozonasi Sumur 1,.5 lpm Setelah menit ozonasi pada sumur 1 dengan debit pemompaan,5 lpm didapatkan sisa besi terlarut di dalam air sebesar,6 mg/l dengan penyisihan mencapai 95,%. Hasil ozonasi untuk reaktor seri pada percobaan ini menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda. Kondisi ini sesuai dengan hasil percobaan sebelumnya yang menunjukkan besarnya ozon yang tersisa pada reaktor seri hampir sama pada reaktor pertama maupun reaktor kedua. Konsentrasi Besi (mg/l) 3.5 3..5. 1..5. Ozonasi Sumur 1, 1 lpm [besi1] [besi] ph1 ph 1 3 4 6 9 1 8.6 8.4 8. 8 7.8 7.6 ph 7.4 7. 7 6.8 persen penyisihan 1 8 6 4 penyisihan besi sumur 1, 1 lpm Series1 Series 4 6 8 1 1 14 waktu (menit) Gambar IV-16 Ozonasi Sumur 1, 1 lpm Sedangkan untuk debit pemompaan 1 lpm, diperoleh sisa besi total terlarut sebesar,3,5 ppm dengan penyisihan mencapai 98,4 98,8 % pada reaktor yang dipasang seri. Kondisi ph air setelah ozonasi seperti pada hasil sebelumnya juga menunjukkan terjadinya kenaikan ph. Kondisi ph awal air juga sedikit berbeda karena ph air dipenaruhi oleh temperatur serta tekanan udara pada saat percobaan dilangsungkan. Sehingga walaupun berasal dari sumber yang sama nilai ph dapat sedikit berbeda untuk tiap percobaan. Pada penelitian ini digunakan

air sumur tanpa pengawetan terlebih dahulu dengan pertimbangan penambahan bahan kimia akan dapat menggangu proses ozonasi.. Ozonasi Sumur,.5 lpm 8.1 Penyisihan Besi Sumur,.5 lpm Konsentrasi Besi (mg/l).18.16.14.1.1.8.6.4. [besi] 1 3 4 6 9 ph 8 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7. 7.1 ph Persen Penyisihan 1 8 6 4 4 6 8 1 waktu (menit) Gambar IV-17 Ozonasi Sumur,.5 lpm Untuk sumur kedua dengan debit pemompaan,5 lpm konsentrasi besi total terlarut yang tersisa setelah menit reaksi adalah,39 ppm dengan penyisihan mencapai 8,7%. Hasil ozonasi pada sumur pertama dan sumur kedua menunjukkan hasil yang berbeda. Konsentrasi Besi (mg/l).5. 1..5. Ozonasi Sumur, 1 lpm [Fe] ph 1 3 4 6 9 8. 8 7.8 7.6 7.4 7. 7 6.8 6.6 ph persen penyisihan penyisihan besi sumur, 1 lpm 1 8 6 4 4 6 8 1 waktu (menit) Gambar IV-18 Ozonasi Sumur, 1 lpm Sedangkan untuk debit pemompaan 1 lpm dengan air dari sumur dua setelah menit ozonasi konsentrasi ozon terlarut bersisa sebesar,47 ppm dengan persentase penyisihan besi mencapai 84,3 %. Untuk kondisi ini sisa besi terlarut melebihi konsentrasi yang dibolehkan. Sementara itu ph air mengalami kenaikan dari sekitar 7,1 hingga 8,1.

Konsentrasi Besi (m g/l) 1.8 1.6 1.4 1. 1..8.6.4.. Ozonasi Sumur, lpm [Fe] 1 3 4 6 9 ph 8. 8.1 8 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7. 7.1 ph persen p en yisih an penyisihan besi sumur, lpm 1 9 8 7 6 5 4 3 1 4 6 8 1 waktu (menit) Gambar IV-19 Kurva Konsentrasi Ozon Setelah Ozonasi pada Debit lpm untuk Air dari Sumur Hasil ozonasi air sumur kedua dengan debit pemompaan lpm menunjukkan sisa besi terlarut yang lebih kecil yaitu sebesar,9 ppm. Penyisihan besi yang didapat setelah menit ozonasi mencapai 86,85%. Dari hasil yang diperoleh diketahui waktu reaksi optimum untuk penyisihan besi dari air tanah yang digunakan adalah menit. Pada penelitian Rohmatun (6) penurunan Fe-EDTA menggunakan hidrogen peroksida sebagai oksidator memerlukan waktu minimal 1 menit, sedangkan untuk aplikasi hidrogen peroksida/uv waktu yang diperlukan adalah 6 menit. Dilihat dari waktu reaksi penyisihan besi menggunakan ozon memerlukan waktu yang lebih singkat dari pada penggunaan hidrogen peroksida maupun hidrogen peroksida/uv. 4.6. Penyisihan Zat Organik Konsentrasi zat organik yang terdapat di dalam air diukur sebagai nilai Karbon Organik Total (TOC) dan sebagai angka Permanganat. Nilai TOC awal air tanah yang diteliti berkisar sekitar 9 mg/l sedangkan nilai permanganat,9 3,3 mg/l. Rendahnya nilai permanganat menunjukkan masih ada zat organik yang tidak dapat teroksidasi oleh permanganat sehingga tidak terdeteksi. Dari hasil ini sebenarnya dapat disimpulkan bahwa angka permanganat tidak dapat mewakili konsentrasi zat organik yang terdapat di dalam air tanah. Namun untuk penelitian ini pengukuran nilai permanganat tetap dilakukan untuk melihat perubahan yang terjadi selama reaksi dengan ozon dan ozon/uv.

Percobaan untuk mengetahui penyisihan zat organik setelah ozonasi dilakukan dengan debit pemompaan optimal yang didapat dari percobaan pada penyisihan besi yaitu dengan debit 1 lpm. Setelah dilakukan percobaan diperoleh nilai zat organik yang berbeda. Nilai TOC yang terukur menunjukkan penurunan sementara angka permanganat berfluktuasi (Gambar 4- dan 4-1). Penyisihan Zat organik denganozonasi TOC (mg/l) 1 9 8 7 6 5 4 3 1 toc total 5 1 15 5 3 toc terlarut Gambar IV- Penyisihan Zat Organik dengan Ozonasi Gambar di atas menunjukkan nilai TOC total air serta nilai TOC terlarut yang merupakan nilai TOC setelah dilakukan filtrasi dengan kertas saring. Pada grafik terlihat bahwa terjadi kecenderungan oksidasi zat organik yang berupa partikulat terlebih dahulu yang sebagian diubah juga menjadi bentuk terlarut. Namun setelah 5 menit ozonasi semua zat organik telah berubah menjadi bentuk terlarut namun masih menyisakan konsentrasi sebesar 4 mg/l. Reaksi ozon dengan zat organik bersifat selektif. Ozon dapat mengoksidasi zat organik berikatan tak jenuh menghasilkan aldehid (formaldehid, asetaldehid, gloksal, metiglioksal) dan asam karboksilat (formik, asetat, glioksilat, piruvat dan asam ketomelanik) (Camel and Bermond, 1998). Sisa oksidasi serta zat organik yang tidak dapat teroksidasi oleh ozon terukur sebagai TOC pada akhir reaksi. Sebagaimana telah disinggung sebelumnya, hasil pengukuran angka permanganat menunjukkan hasil yang berfluktuasi dan nilai permanganat setelah ozonasi justru lebih besar daripada nilai permanganat sebelum ozonasi. Kondisi ini menunjukkan

bahw terdapat zat organik yang tidak dapat dioksidasi dengan permanganat di awal percobaan namun setelah dilakukan ozonasi zat organik tersebut menjadi lebih sederhana sehingga dapat dioksidasi dengan permanganat. Nilai oksidator ozon memang lebih besar daripada permanganat yaitu sebesar,7 V untuk ozon dan maksimal 1,68 V untuk permanganat. Selain itu kandungan mangan di dalam air akan bereaksi dengan ozon membentuk permanganat yang akan meningkatkan nilai permanganat dari air tersebut (Hoignẻ, 1994). Konsentrasi Zat Organik Sebagai Angka Permanganat 7 y =.x 3 -.14x +.517x + 1.96 R =.7966 Angka Permanganat (mg/l) y =.13x +.41x +.4158 6 R =.866 5 4 3 1 lpm ozon 1 Poly. (.5lpm Ozon) Poly. (1 lpm ozon) 1 3 4 5 6 7.5lpm Ozon Gambar IV-1 Kurva Konsentrasi Zat Oganik Setelah Ozonasi Kurva nilai permanganat setelah ozonasi untuk Debit pemompaan yang berbeda juga menunjukkan hasil yang berbeda. Pada pemompaan 1 lpm terjadi kecenderungan kenaikan nilai permanganat sementara pada debit pemompaan yang lebih kecil (,5 lpm) nilai permanganat justru berfluktuasi. Setelah reaksi selama menit diperoleh nilai permanganat pada pemompaan 1 lpm sebesar 6,45 mg/l sedangkan pembacaan TOC menunjukkan nilai 6 mg/l. Pembacaan nilai permanagat yang lebih tinggi bisa disebabkan gangguan mangan, diketahui di dalam air tersebut terdapat kandungan mangan berkisar sekitar 1,439 mg/l.

IV.7 Penyisihan Besi Dan Organik Dari Air Sumur Dengan Ozonasi Dan UV Penggabungan ozonasi dengan sinar UV dimaksudkan untuk menginisiasi terbentuknya radikal hidroksi (OH*) yang memiliki potensial redoks yang lebih besar daripada ozon (sehingga terjadi mekanisme AOP). Percobaan dengan penggabungan ozon dan sinar UV dilakukan menggunakan air dari sumber yang sama dengan percobaan ozonasi. Variasi debit dilakukan untuk penyisihan besi sementara untuk pengukuran TOC dilakukan pada debit optimum yang didapat dari percobaan untuk mengetahui penyisihan besi. 4.7.1 Penyisihan Besi Konsentrasi besi awal air sumur yang diteliti berkisar antara 1,4,3 mg/l untuk sumur 1 dan antara 1,7 mg/l untuk sumur. Konsentrasi besi awal ini agak berbeda dengan kondisi air pada percobaan ozonasi walaupun diambil dari sumber yang sama namun pada pengambilan yang berbeda. Ozon/UV Sumur 1.5 8.6 Konsentrasi Besi (mg/l). 1..5. 1 3 4 6 9 1 8.4 8. 8 7.8 7.6 7.4 7. 7 ph [Fe].5 lpm [Fe]1 lpm [Fe] lpm ph lpm ph 1 lpm ph.5 lpm Gambar IV- Ozon /UV Sumur 1 Pada Gambar 4- terlihat perubahan konsentrasi besi terlarut serta perubahan ph air yang terjadi. Terjadi penurunan konsentrasi besi yang signifikan pada 1 menit

pertama, namun konsentrasi mencapai nilai yang stabil setelah menit ke- reaksi. Hasil ini hampir sama dengan hasil percobaan ozonasi. Adapun tingkat penyisihan yang tebesar justru terjadi untuk debit pemompaan.5 lpm. Debit ini selanjutnya menjadi debit optimum untuk pengukuran konsentrasi zat organik sebagai TOC. Penyisihan Besi dengan O3+UV Penyisihan Besi (%) 1 9 8 7 6 5 4 3 1.5 lpm 1 lpm lpm 4 6 8 1 1 14 Gambar IV-3 Kurva Penyisihan Besi dengan Ozonasi dan UV Sumur 1 Persentase penyisihan besi terlarut setelah reaksi selama menit untuk Debit pemompaan,5 lpm adalah sebesar 9,97% dengan konsentrasi akhir,16 mg/l dari konsentrasi besi awal,4 mg/l. Sementara untuk pemompaan 1 lpm terjadi penyisihan besi sebesar 86,16% dari konsentrasi awal 1,39 menjadi,15 mg/l. Untuk Debit pemompaan lpm peenyisihan besi sebesar 85,89% dari konsentrasi awal 1,7mg/l menjadi,4 mg/l setelah menit reaksi. Dilihat dari tingkat penyisihan kondisi optimum juga di dapat pada Debit pemompaan,5 lpm. Pada percobaan menggunakan ari dari sumur kedua juga didapatkan hasil yang optimal pada Debit pemompaan,5 lpm. Namun konsentrasi besi yang diinginkan yaitu maksimal,3 mg/l tidak tercapai. Pada pemompaan,5 lpm penyisihan besi sebesar 8,5% setelah menit reaksi dari konsentrasi 1,66mg/l menjadi,33 mg/l. Penyisihan besi untuk pemompaan 1 lpm adalah sebesar 55,56% dari konsentrasi,1 menjadi,74 mg/l sedangkan pemompaan lpm didapatkan penyisihan sebesar 6,59 % dari konsentrasi awal yang sama. Hasil percobaan dengan air dari sumur kedua ini ditunjukkan pada gambar 4-1 dan 4- berikut ini.

.5 Ozon/UV Sumur 9. Konsentrasi Besi (mg/l). 1..5 8.5 8. 7.5 7. 6.5 ph [Fe].5 lpm [Fe]1 lpm [Fe] lpm. 1 3 4 6 6. ph.5 lpm ph 1 lpm ph lpm % Penyisihan 9 8 7 6 5 4 3 1 Gambar IV-4 Ozon + UV Sumur Penyisihan Besi dengan Ozon + UV Sumur.5 lpm 1 lpm lpm 4 6 8 1 Gambar IV-5 Kurva Penyisihan Besi dengan Ozonasi dan UV Sumur 4.7. Penyisihan Zat Organik Sebagaimana yang telah disinggung sebelumnya, untuk pengukuran TOC dilakukan pada reaksi dengan Debit pemompaan,5 lpm. Sedangkan nilai permanganat diukur untuk perbedaan Debit pemompaan. Sumber air yang digunakan dalam pengukuran TOC serta angka permanganat berasal dari sumur 1. Angka permanganat hasil oksidasi pada debit,5 lpm menunjukkan nilai yang lebih rendah daripada pemompaan yang lebih besar (Gambar IV-6). Penggunaan UV menyebabkan terjadi dekomposisi ozon lebih cepat yang menyebabkan berkurangnya pembentukan permanganat dari oksidasi mangan. Namun pada pemompaan yang lebih besar, sisa ozon yang terdapat di dalam air menjadi lebih

banyak sehingga pembentukan permanganat pun menjadi lebih besar. Berdasarkan data pengukuran TOC (Gambar IV-7), setelah menit reaksi terjadi penyisihan hingga 1% zat organik, sehingga nilai permanganat yang terbaca diperkirakan berasal dari oksidasi mangan. Angka Permanganat Air Sumur dengan Ozon+UV Angka Permanganat (mg/l) 1 9 8 7 6 5 4 3 1 4 6 8 1 1 14 y =.1x -.1x + 3.647 R =.914 y =.9x -.748x + 4.1178 R =.76 y = -.4x +.933x +.383 R =.83.5lpm 1lpm lpm Poly. (lpm) Poly. (1lpm) Poly. (.5lpm) Gambar IV-6 Angka Permanganat dengan Ozonasi dan UV Hasil yang pengukuran nilai TOC menunjukkan terjadinya penyisihan zat organik mencapai 1% setelah menit reaksi. Nilai TOC awal air yang diteliti adalah sebesar 9 mg/l yang mengandung 5 mg/l TOC terlarut (Gambar 4-7). Penggunaan ozon/uv dapat mengoksidasi zat organik yang terdapat didalam air sumur baik zat organik yang terlarut maupun yang tidak terlarut. Penyisihan Zat organik dengan Ozonasi + UV TOC (mg/l) 1 9 8 7 6 5 4 3 1-1 toc total toc terlarut 1 3 Gambar IV-7 Kurva Penyisihan Zat Organik dengan Ozonasi dan UV

IV.8 Analisa Statistik Penyisihan Besi Untuk mengetahui pengaruh dari berbagai perlakuan yang diberikan pada percobaan penyisihan besi dilakukan analisa statistik inferens (ANOVA) berupa analisa multifaktorial. Analisa multifaktorial dilakukan karena penelitian yang dilakukan melibatkan lebih dari dua faktor dengan level lebih dari dua. Data yang digunakan untuk analisa multifaktorial ini menggunakan waktu reaksi selama menit yaitu waktu optimum yang didapatkan dari percobaan terdahulu. Data analisa ditampilkan pada tabel 4-3 berikut ini: Tabel IV-6 Data Analisa Multifaktorial untuk Besi Level Faktor Efesiensi Sumur (A) 1 Debit UV pemompaan, watt R1 R Total Lpm (B) ( C ),5 95, 91,19 186,1 1 98,4 98,9 197,14 98,56 99,1 197,57,5 9,64 93,9 185,93 1 3x1 89,16 88,73 177,89 85,89 85,94 171,83,5 8,7 8, 16,7 1 84,3 83,78 168,1 86,85 86,89 173,74,5 85,19 85,9 17,8 1 3x1 81,18 81,61 16,79 81,5 8,98 16,3 Total 158,16 155,41 113,57 Faktor faktor yang akan dilihat pengaruhnya pada analisa ini meliputi faktor replikasi, sumber air, Debit pemompaan serta penggunaan sinar UV. Hasil rekapitulasi ANOVA multifaktorial dapat dilihat pada tabel 4-4. Sedangkan langkah analisa serta perhitungan dari analisa ini dapat dilihat pada lampiran.

Tabel IV-7 Hasil Rekapitulasi ANOVA Multifaktor sumber variasi df SS MS F hit F HIPOTESIS replikasi 1,3,3,44 4,84 diterima efek utama: A 1 595,53 595,53 89,43 4,84 ditolak B,81,41,57 3,98 diterima C 1 113, 113, 157,38 4,84 ditolak interaksi faktor AB 7,6 3,8 5,9 3,98 diterima AC 1 61,6 61,6 85,8 4,84 ditolak BC 15,4 75, 14,48 3,98 ditolak interaksi 3 faktor ABC 1,,51,71 3,98 diterima error 11 7,9,7 total 3 Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa replikasi memberikan perbedaan yang tidak signifikan. Hasil percobaan pada replikat pertama maupun kedua menunjukkan hasil yang hampir sama dan dapat diambil nilai rata ratanya untuk mewakili data tersebut. Pengaruh sumber air sumur yang digunakan serta penggunaan sinar UV menunjukkan perbedaan yang signifikan, berarti kedua faktor ini sangat berpengaruh terhadap penyisihan besi terlarut di dalam air. Perbedaan debit pemompaan menunjukkan nilai perbedaan yang tidak signifikan. Sementara itu interaksi antara faktor sumber air dan debit pemompaan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan begitu pula dengan interaksi ketiga faktor utama. Namun interaksi antara sumber air dengan penggunaan sinar UV dan interaksi antara debit pemompaan dengan penggunaan sinar UV menunjukkan perbedaan yang signifikan. 4.8.1 Pengaruh Sumber Air yang Digunakan Air sumur yang digunakan berasal dari dua lokasi yang berbeda namun tidak terlalu berjauhan yaitu di daerah Cicadas Bandung. Untuk mengetahui perbedaan pengaruh sumber air tersebut variasi perlakuan terhadap kedua sumber diplot ke dalam grafik garik pada gambar 4-4 di bawah ini. Secara umum konsentrasi besi awal pada sumur 1 berkisar antara 1,39 3,6 mg/l sementara sumur

memiliki kandungan besi antara 1,66 3,1 mg/l. Secara umum rentang konsentrasi besi kedua sumur ini tidak jauh berbeda. Setelah dilakukan percobaan dengan beberapa variasi Debit pemompaan dan penggunaan sinar UV didapatkan bahwa air pada sumur 1 menunjukkan tingkat penyisihan besi yang lebih tinggi daripda air pada sumur. Konsentrasi besi terlarut pada sumur 1 setelah menit reaksi lebih kecil dari,3 mg/l. Sedangkan air pada sumur menunjukkan perilaku yang berbeda ketika diberi ozon dan gabungan ozon dan sinar UV. Gambar gambar berikut menunjukkan kondisi oksidasi besi air dari kedua sumber. Ozonasi dengan Pemompaan.5 lpm Ozon/UV dengan Pemompaan.5 lpm 4. 1.5 1 Konsentrasi Besi (mg/l) 3.5 3..5. 1..5. [Fe] 1 [Fe]. % Peny.1 % Peny. 1 3 4 6 9 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Konsentrasi Besi (mg/l). 1..5. [Fe] 1 [Fe] % Peny. 1 % Peny. 1 3 4 6 9 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Ozonasi dengan Pemompaan 1 lpm Ozon /UV dengan Pemompaan 1 lpm Konsetrasi Besi (mg/l) 4. 3.5 3..5. 1..5 [Fe] 1 [Fe] % Peny. 1 % Peny. 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Konsentrasi Besi (mg/l).5. 1..5 [Fe] 1 [Fe] % Peny. 1 % Peny. 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan. 1 3 4 6 9. 1 3 4 6 9 Konsentrasi Besi (mg/l) 3.5 3..5. 1..5. Ozonasi dengan Pemompaan lpm [Fe] 1" [Fe] % Peny. 1 % Peny. 1 3 4 6 9 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Konsentrasi Besi (mg/l).5. 1..5. Ozon/UV dengan Pemompaan lpm 1 3 4 6 9 [Fe] 1 [Fe] % Peny.1 % Peny. 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Gambar IV-8 Kurva Oksidasi dan Penyisihan Besi dalam Berbagai Kondisi

Dengan penambahan sinar UV penyisihan besi pada sumur justru menjadi lebih rendah dibandingkan penyisihan besi dengan ozon saja. Hal ini berbeda dengan hipotesa awal yang menyatakan penambahan sinar UV akan meningkatkan reaksi oksidasi yang terjadi 4.8. Pengaruh Debit pemompaan Selanjutnya pada gambar IV-9 ditampilkan grafik grafik yang menunjukkan hubungan antara debit pemopaan dengan penyisihan besi pada beberapa perlakuan. Hasil analisa statistik menunjukkan bahwa debit pemompaan tidak memberikan pengaruh yang signifikan pada penyisihan besi untuk menit reaksi. Pada gafik terlihat untuk ozonasi pada sumur 1 hasilnya memang menunjukkan kondisi yang hampir sama begitu pula pada saat penggunaan gabungan ozon dan sinar UV untuk air dari sumur 1. Sedangkan pada sumur terlihat ada perbedaan tingkat penyisihan untuk masing masing debit pemompaan. Namun pola konsentrasi besi di dalam air serta pola penyisihan besinya menunjukkan kesamaan. Perbedaan terlihat pada konsentrasi besi awal. Jadi secara umum dapat dikatakan debit pemompaan tidak memberi pengaruh yang signifikan untuk penyisihan besi.

4. Ozonasi Sumur 1 1 3.5 Ozonasi Sumur 1 Konsentrasi Besi (mg/l) 3.5 3..5. 1..5 [Fe].5 lpm [Fe]1 lpm [Fe] lpm % Peny..5 lpm % Peny.1 lpm % Peny. lpm 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Konsentrasi Besi (mg/l) 3..5. 1..5 [Fe].5 lpm [Fe]1 lpm [Fe] lpm % Peny..5 lpm % Peny.1 lpm % Peny. lpm 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan. 1 3 4 6. 1 3 4 6 9.5 Ozon/UV Sumur 1 1.5 Ozon/UV Sumur 1 9 9 Konsentrasi Besi (mg/l). 1..5..5 lpm 1 lpm lpm.5 lpm 1 lpm lpm 1 3 4 6 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Konsentrasi Besi (mg/l). 1..5. 1 3 4 6 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan.5 lpm 1 lpm lpm.5 lpm 1 lpm lpm Gambar IV-9 Kurva Pengaruh Debit pemompaan pada ozonasi dan Ozon/UV 4.8.3 Pengaruh Penggunaan Sinar UV Penggabungan sinar UV dengan ozonasi diharapkan akan menginisiasi terjadinya proses AOP, namun untuk penyisihan besi hal ini tidak begitu terlihat. Pola penyisihan besi justru tidak jauh berbeda dengan ozonasi saja. Hasil analisa statistik menunjukkan penggunaan UV memberikan pengaruh yang cukup signifikan, secara visual memang terliahat perbedaan tingkat peyisihan antara ozonasi dengan penggabungan ozon/uv, namun yang terjadi justru tingkat penyisihan besi menjadi lebih kecil dengan adanya UV. Jika diperhatikan lebih lanjut besarnya tingkat penyisihan besi apda ozonasi disebabkan konsentrasi besi awal yang lebih bear daripada yang digunakan pada penggabungan ozon/uv sementara konsentrasi besi setelah reaksi hampir sama. Kondisi ini terjadi pada sumur 1, lain halnya dengan kondisi pada air dari sumur yang menunjukkan setelah reaksi dengan ozon /UV konsentrasi besi terlarut yang tersisa masih tinggi.

Ozonasi dan Ozon/UV Sumur 1,.5 lpm Ozonasi dan Ozon + UV Sumur,.5 lpm 4. 1.5 1 Konsentrasi Besi Terlarut (mg/l) 3.5 3..5. 1..5 [Fe]ozon [Fe]ozon/uv % Peny.ozon % Peny.ozon/uv 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Besi Konsentrasi Besi Terlarut (mg/l). 1..5 [Fe]ozon [Fe]ozon/uv % Peny.ozon % Peny.ozon/uv 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Besi. 1 3 4 6. 1 3 4 6 Ozonasi dan Ozon + UV Sumur 1, 1 lpm Ozonasi dan Ozon/UV Sumur, 1 lpm Konsentrasi Besi Terlarut (mg/l) 3.5 3..5. 1..5. ozon ozon+uv % Peny.ozon % Peny.ozon/uv 1 3 4 6 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Besi Konsentrasi Besi Terlarut (mg/l) 3.5 3..5. 1..5. [Fe]ozon [Fe]ozon/uv % Peny.ozon % Peny.ozon/uv 1 3 4 6 1 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Besi Ozonasi dan Ozon + UV Sumur 1, lpm Ozonasi dan Ozon/UV Sumur, lpm 3.5 1.5 1 Konsentrasi Besi Terlarut (mg/l) 3..5. 1..5. ozon ozon+uv % Peny.ozon % Peny.ozon/uv 1 3 4 6 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Besi Konsentrasi Besi Terlarut (mg/l). 1..5. [Fe]ozon [Fe]ozon/uv % Peny.ozon % Peny.ozon/uv 1 3 4 6 9 8 7 6 5 4 3 1 % Penyisihan Besi Gambar IV-3 Kurva Pengaruh Penggunaan UV Terhadap Penyisihan Besi Jika dibandingkan dengan kondisi yang terjadi pada zat organik, penggunaan UV justru menunjukkan hasil yang jauh lebih baik. Pada gambar IV-31 ditampilkan konsentrasi zat organik sebagai nilai TOC pada ozonasi dan penggabungan ozon/uv baik nilai TOC total maupun nilai TOC terlarutnya. Ozonasi saja hanya mampu menyisihkan 55, 56% TOC total setelah 5 menit reaksi dari konsentrasi awal sebesar 9 mg/l. Namun penggunaan sinar UV mampu menyisihkan TOC hingga 1% dengan hanya menit reaksi.

TOC (mg/l) 1 9 8 7 6 5 4 3 1 ozon+uv, toc total ozon+uv, toc terlarut ozon, toc total ozon, toc terlarut 5 1 15 5 3 Gambar IV-31 Kurva Pengaruh Penggunaan UV Terhadap Penyisihan Zat Organik Hasil penyisihan zat organik menunjukkna hasil yang sesuai dengan hipotesa awal, bahwa penggabungan ozon/uv akan dapat menyisihkan lebih banyak zat organik karena melibatkan reaksi hidroksil radikla yang bersifat tak selektif terhadap zat organiki. Sementara ozon merupakan oksidator yang selektif untuk zat organik sehingga tidak semua zat organik dapat dioksidasi dengan ozon saja. IV.9 Kinetika Reaksi Penyisihan Besi 4.9.1 Orde Reaksi Orde reaksi merupakan parameter yang menunjukkan sejauh mana suatu reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi masing masing reaktan. Pada penelitian ini faktor yang akan dilihat orde reaksinya adalah faktor konsentrasi besi terhadap reaksi ozonasi maupun ozon/uv. Hal ini dikarenakan ozon yang digunakan dalam konsentrasi yang berlebih begitu pula dengan sinar UV nya, sebagaimana hasil yang diperoleh dari percobaan pendahuluan untuk konsentrasi ozon yang digunakan dan percobaan yang telah dilakukan oleh Rohmatun (6). Berikut ini data yang selanjutnya digunakan dalam perhitungan kinetika reaksi: Tabel IV-8 Hasil Reaksi Ozonasi Waktu [Fe] mg/l Sumur 1 [Fe] mg/l Sumur t,5 lpm 1 lpm lpm,5 lpm 1 lpm lpm 3,58 3,11 3,11 1,96 3,1,4 1,65,9,7,55,63,9,5,4,5,39,47,9

Waktu [Fe] mg/l Sumur 1 [Fe] mg/l Sumur t,5 lpm 1 lpm lpm,5 lpm 1 lpm lpm 3,11,4,4,,,7 4,5,3,3,34,47,8 6.5,,,5,9,18 Tabel IV-9 Hasil Reaksi Penggabungan Ozon/UV Waktu [Fe] mg/l Sumur 1 [Fe] mg/l Sumur t,5 lpm 1 lpm lpm,5 lpm 1 lpm lpm,4 1,39 1,7 1,66,1,1 1,57,31,31,79,76,74,16,15,4,33,74,75 3,1,1,1,4,71,75 4,9,1,18,41,76,7 6,1,1,1,38,87,74 Untuk mendapatkan nilai orde reaksi dilakukan plot data kedalam bentuk grafik antara data konsentrasi terhadap waktu pada berbagai persamaan orde reaksi mulai dari reaksi orde nol, orde 1 dan orde. Dari grafik yang didapat dilakukan linearisasi untuk mendapatkan persamaan reaksninya beserta nilai koefisien determinasi (r ) dari masing masing grafik. Orde reaksi yang sesuai adalah orde reaksi yang memiliki nilai koefisien determinasi terbesar. Berikut ini contoh grafik untuk perhitungan orde reaksi ozonasi sumur 1 Sumur 1 ozon orde nol C (molar).7 y = -.8x +.354.6.5.4.3. R =.498 y = -.11x +.354 R =.5636 y = -.11x +.353 R =.561.1 -.1 4 6 8 -. Waktu(menit) sumur 1,.5 lpm ozon sumur1, 1 lpm sumur1, lpm Linear (sumur 1,.5 lpm ozon) Linear (sumur1, 1 lpm ) Linear (sumur1, lpm) Gambar IV-3 Grafik Persamaan Reaksi Orde Nol Ozonasi Sumur 1

Sumur 1 ozon orde 1 y = -.447x - 1.3555 R =.9675 Log C -.5 1 3 4 5-1 - - -.5-3 -3.5-4 y = -.486x - 1.635 R =.8 y = -.497x - 1.617 R =.8585 sumur1,.5lpm sumur1, 1lpm lpm Linear (sumur1,.5lpm) Linear (sumur1, 1lpm) Linear ( lpm) Gambar IV-33 Grafik Persamaan Reaksi Orde Satu Ozonasi Sumur 1 Sumur 1 ozon orde y = 5.899x - 18.6 R =.8736 5 15 y = 47.681x - 4.53 R =.953 y = 54.433x - 13 R =.9698 1/C 1 5 1 3 4 5-5 sumur1,.5lpm sumur1,1lpm sumur1,lpm Linear (sumur1,.5lpm) Linear (sumur1,1lpm) Linear (sumur1,lpm) Gambar IV-34 Grafik Persamaan Reaksi Orde Dua Ozonasi Sumur 1 Pada grafik grafik di atas terlihat bahwa orde reaksi yang sesuai untuk Debit pemompaan,5 lpm adalah orde 1 dimana nilai koefisien deterninasi terbesar diberikan oleh orde satu sebesar,97. Pada debit 1 lpm persamaan laju reaksi yang memiliki nilai koefisien determinasi terbesar adalah persamaan reaksi orde dua, yaitu sebesar,93 dan debit lpm juga mengikuti orde dengan koefisien determinasi sebesar,97. Setelah semua data diplotkan diperoleh hasil sebagaimana tercantum pada tabel IV-1. Air dari sumur 1 memiliki orde reaksi 1 unutk debit pemompaan,5 lpm dengan ozonasi serta untuk debit lpm pada penggabungan ozon/uv. Sedangkan perlakukan lainnya menunjukkan orde yang sesuai adalah reaksi orde.

Tabel IV-1 Hasil Rekapitulasi Perhitungan orde Reaksi Sumur 1 Debit r untuk orde UV pemompaan Orde (watt) (lpm) nol satu dua Terpilih,5,491,968,874 1 1,564,8,95,56,859,97,5,671,891,968 1 3x1,566,598,47 1,583,715,715 1,5,61,716,664 1 1,565,599,413 1,6,848,817 1,5,671,676,596 1 1 3x1,33,66,6 nol,47,361,313 nol orde rata-rata,55,668,661 1 Untuk sumur kedua didapatkan nilai orde reaksi pada penggabungan ozon/uv dengan pemompaan 1 dan lpm mengikuti reaksi orde nol sedangkan kondisi lainnya menunjukkan reaksi orde 1. namun ode reaksi rata rata dari reaksi penyisihan besi terlarut menunjukkan reaksi orde 1 yang berarti laju reaksi penyisihan besi sebanding dengan konsentrasi besi yang terdapat di dalam air. Sehingga persamaan laju reaksi penyisihan besi dari air tanah adalah: d[ Fe] = k[ Fe ] dt Dari persamaan tersebut dapat dihitung konsentrasi besi pada waktu t sebagai: kt [ Fe] = [ Fe] e t o 4.9. Konstanta Laju Reaksi Dengan didapatkannya nilai orde reaksi penyisihan besi terlarut, selanjutnay dapat ditentukan besarnya konstanta laju reaksi dari masing masing variasi perlakuan. Orde reaksi yang digunakan adalah orde reaksi satu semu, karena pada reaksi

konsntrasi ozon serta sinar UV sangat besar dan berlebih, sehingga yang mempengaruhi reaksi hanyalah konsentrasi besinya saja. Nilai konstanta laju reaksi diperoleh dari persamaan reaksi yang didapatkan. Untuk reaksi orde satu persamaan reaksinya adalah: Log C = - kt/,3 atau log C = -,43kt, dimana C adalah sisa konsentrasi besi paa waktu t. Selanjutnya dengan memplotkan nilai log C dan nilai t akan diperoleh nilai konstanta laju reaksi (k) yaitu sebagai slope (kemiringan) garisnya. Misalnya untuk ozonasi pada sumur 1 didapatkan grafik log C terhadap t seperti pada gambar IV-3, nilai k untuk debit pemompaan,5 lpm adalah -.447/,434 =,3/menit. Hasil perhitungan seluruh nilai k ditampilkan pada tabel IV-11. Sumur 1 Tabel IV-11 Perhitungan Nilai k Debit pemompaan UV (watt) (lpm) Persamaan k (1/menit).5 y=-,447x-1,3555,13 1 y=-,486x-1,635,11 y=-,497x-1,617,115.5 y=-,354x-1,5866,8 1 3x1 y=-,14x-1,8937,49 y=-,36x-1,7888,54.5 y=-,194x-1,66,45 1 y=-,11x-1,541,49 y=-,357x-1,6361,8.5 y=-,15x-1,6763,35 1 3x1 y=-,87x-1,6158, y=-,91x-1,6116,1

Konstanta laju reaksi untuk ozonasi baik pada sumur 1 maupun sumur memiliki nilai paling besar pada pemompaan lpm, sedangkan untuk aplikasi Ozon/UV nilai terbesar didapat dari pemompaan,5 lpm. Efektifitas ozonasi meningkat dengan peningkatan debit pemompaan yang berarti juga peningkatan jumlah ozon yang dikontakkan dengan air.. Laju reaksi ozon dengan zat terlarut di dalam air mengikuti laju reaksi orde 1 baik dari segi konsentrasi ozon maupun konsentrasi materi terlarutnya (Hoigne and Bader, 1981). Hasil penelitian menunjukkan orde reaksi yang sesuai dengan penelitian Hoigne dan Bader tersebut. Oksidasi besi dengan ozon/uv berjalan lebih baik pada laju ozonasi yang lebih rendah. Menggunakan nilai konstanta laju reaksi yang diperoleh dilakukan perhitungan konsentrasi besi pada waktu t untuk masing masing perlakuan dan dibandingkan dengan data yang diperoleh dari percobaan. Gambar gambar berikut memperlihatkan perbandingan hasil perhitungan konsentrasi besi pada waktu t dengan hasil pengukuran sebenarnya. [Fe] mg/l 4 3.5 3.5 1.5 Ozonasi Sumur 1,.5 lpm Pengukuran Perhitungan 4 6 [Fe] mg/l.5. 1..5. Ozonasi Sumur,.5 lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 3.5 Ozonasi Sumur 1, 1 lpm 3.5 Ozonasi Sumur, 1 lpm 3 3. [Fe] mg/l.5 1 Pengukuran Perhitungan [Fe] mg/l.5. 1. Pengukuran Perhitungan.5 4 6.5. 1 3 4 5

3.5 Ozonasi Sumur 1, lpm.5 Ozon/UV Sumur1,.5 lpm [Fe] mg/l 3..5. 1..5 Pengukuran Perhitungan [Fe] mg/l. 1..5 Pengukuran Perhitungan. 4 6. 1 3 4 5 [Fe] mg/l.5. 1..5. Ozon/UV Sumur1,.5 lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 [Fe] mg/l 1.8 1.6 1.4 1. 1..8.6.4.. Ozon/UV Sumur,.5 lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 [Fe] mg/l 1.6 1.4 1. 1..8.6.4.. Ozon/UV Sumur 1, 1 lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 [Fe] mg/l.5. 1..5. Ozon/UV Sumur,.5 lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 [Fe] mg/l 1.8 1.6 1.4 1. 1..8.6.4.. Ozon/UV Sumur 1, lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 [Fe] mg/l.5 1.5 Ozon/UV Sumur,.5 lpm Pengukuran Perhitungan 1 3 4 5 Gambar IV-35 Grafik Grafik Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan Konsentrasi Besi di Dalam Air Sumur