PENJERNIHAN AIR SUNGAI MENJADI AIR BERSIH DENGAN ELEKTROKOAGULASI DI DESA AIR HITAM KABUPATEN LABUHAN BATU UTARA SKRIPSI JURIAH 070801011 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
PENJERNIHAN AIR SUNGAI MENJADI AIR BERSIH DENGAN ELEKTROKOAGULASI DI DESA AIR HITAM KABUPATEN LABUHAN BATU UTARA SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana JURIAH 070801011 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
PERSETUJUAN Judul : PENJERNIHAN AIR SUNGAI MENJADI AIR BERSIH DENGAN ELEKTROKOAGULASI DI DESA AIR HITAM KABUPATEN LABUHAN BATU UTARA Kategori : SKRIPSI Nama : JURIAH Nomor Induk Mahasiswa : 070801011 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen Fakultas : FISIKA :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Diluluskan di Medan, Juli 2011 Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc Dr. Susilawati, M.Si NIP. 195606241983031002 NIP. 197412072000122001 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 1955103019800331003
PERNYATAAN PENJERNIHAN AIR SUNGAI MENJADI AIR BERSIH DENGAN ELEKTROKOAGULASI DI DESA AIR HITAM KABUPATEN LABUHAN BATU UTARA SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2011 JURIAH 070801011
PENGHARGAAN Alhamdulillah, Puji dan syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan kasih sayang serta karunia-nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Penjernihan Air Sungai Menjadi Air Bersih dengan Elektrokoagulasi di Desa Air Hitam Kabupaten Labuhan Batu Utara ini dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri tauladan yang baik di muka bumi. Dengan selesainya skripsi ini, penulis sangat ingin menyampaikan terima kasih yang setulus-tulusnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada komisi pembimbing Dr. Susilawati, M.Si dan Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc, yang telah menyumbangkan pikiran dan saran serta meluangkan waktu dalam proses penyelesaian skripsi ini. Dan dengan penuh kesabaran mendorong, memotivasi dan mengarahkan penulis sehingga skripsi ini dapat penulis selesaikan. Ungkapan terima kasih yang sama juga penulis ajukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, seluruh staf pengajar dan seluruh staf pegawai terutama kak Tini dan kak Yuspa di Departemen Fisika FMIPA USU. Terima kasih yang tak terhingga juga penulis sampaikan kepada Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc, Dr. Ferdinan Sinuhaji, MS dan Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill selaku Dosen Penguji beserta Dr. Nasruddin, M.Eng,Sc, yang telah memberikan bantuan, saran dan motivasi kepada penulis selama proses penyelesaian skripsi ini. Terima kasih terbesar penulis persembahkan buat Ayahanda Alm. Zullaili dan Ibunda Musirah yang selalu mengalirkan kasih sayang, do a, semangat, motivasi dan inspirasi yang akhirnya penulis berhasil menyelesaikan studi di Universitas Sumatera Utara. Kepada kakak dan abang yang penulis sayangi dan cintai: Juliyati, Musliyani, Muslianto, Musliadi, Juliana dan Muslidar, terima kasih kak, bang adikmu selalu membutuhkan motivasi dan nasehat dari kalian. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada kakak-kakak seperguruan yang selalu memberi semangat, motivasi dan bantuan pada penulis terutama: Kak Tika, Kak Aisyah Siregar, Kak Mastura, Kak Muti, Kak Linda Butarbutar, Kak Eva dan Kak Linda Siregar. Terima kasih yang paralel penulis sampaikan kepada teman-teman seperjuangan yang tidak pernah penulis lupakan yaitu: Isma, Siska, Lena, Lia, Rahma, Mora, dan seluruh teman-teman angkatan 2007 Departemen Fisika yang penulis sayangi.
Akhirnya sekali lagi penulis menyampaikan terima kasih yang sedalamdalamnya kepada mereka yang penulis sebutkan sebelumnya semoga Tuhan Yang maha Esa selalu memberikan perlindungan, kesehatan, limpahan rahmat dan membalas semua kebaikan-kebaikan mereka. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaanya. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang dikehendaki-nya.
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian untuk menjernihkan air sungai Aek Leidong dengan menggunakan metode elektrokoagulasi. Sampel air sungai diambil dari Desa Air Hitam Kecamatan Kualuh Leidong Kabupaten Labuhan Batu Utara. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan beaker glass dan aquarium berukuran 30 cm x 20 cm x 15 cm (9 liter). Hal ini bertujuan untuk mengetahui parameter-parameter yang optimum baik dari segi volume sampel, tegangan, jarak elektroda dan waktu elektrokoagulasi. Untuk mempercepat terjadinya koagulasi dan flokulasi pada sampel ditambahkan larutan Aluminium Sulfat (tawas 17 %) dengan variasi jumlah tawas (10.000 ppm) ke dalam air sungai. Sebagai elektroda digunakan plat Aluminium dengan jumlah plat 4 buah (2 katoda dan 2 anoda) yang telah diteliti dengan jarak optimum 2.5 cm. Hasil penjernihan menunjukkan bahwa terdapat suhu air mecapai suhu kamar (27.4 0 C), perubahan ph mendekati netral (dari 5.6 menjadi 6.9) serta penurunan warna (553 CTU menjadi 24.7 CTU), kekeruhan (8 NTU menjadi 3 NTU) dan kadar Aluminium (0.39007 mg/l menjadi 0.11538 mg/l) yang cukup signifikan. Sedangkan Daya Hantar Listrik (DHL) 52.9 µmho/cm menjadi 52.63 µmho/cm dan parameter-parameter tersebut mencapai standard yang ditetapkan (PERMENKES RI No.416/MENKES/PER/IX/1990 tanggal 3 September 1990).
PURIFICATION OF RIVER WATER INTO CLEAN WATER BY ELECTROCOAGULATION METHOD IN DESA AIR HITAM KECAMATAN KUALUH LEIDONG KABUPATEN LABUHAN BATU UTARA ABSTRACT Studies have been conducted to clarify Aek Leidong river waterusing electrocoagulation. River water samples taken from the village Air Hitam Kecamatan Kualuh Leidong Kabupaten Labuhan Batu Utara. The study was conducted in a laboratory scale by using a beaker glass and tank measuring 30 cm x 20 cm x 15 cm (9 liters). It aims to determine the optimum parameters in terms of sample volume, voltage, electrode distance and time electrocoagulation. To speed up the coagulation and flocculation in the sample is added a solution of Aluminum Sulfate (alum 17%) with a variation of the amount of alum (10.000 ppm) in river water. Aluminum is used as an electrode plate with the number plate 4 pieces (2cathode and two anode) which has been observed with an optimum distance of 2.5 cm. Purification results indicate that there is water temperaturemecapai room temperature (27.4 0 C), changes in ph near neutral (from 5.6 to 6.9) and a decrease in color (553 CTU to 24.07 CTU), turbidity ( 8 NTU to 3 NTU) and Aluminum levels (0.39007 mg / L to 0.11538 mg / L) is quite significant. While the electrical conductivity (EC) of 52.9 µmho / cm to 52.63µmho / cm and these parameters to achieve the specified standard (RI Permenkes No. 416/MENKES/PER/IX/1990 September 3, 1990).
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar ii iii iv vi vii viii x xi xii Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 3 1.2.1 Identifikasi masalah 4 1.2.2 Batasan Masalah 4 1.3 Tujuan Penelitian 4 1.4 Manfaat Penelitian 5 1.5 Tempat Penelitian 5 1.6 Sistematika Penelitian 6 Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Air Sungai 7 2.1.1 Sumber Air baku 8 2.1.2 Kualitas air Baku 8 2.1.3 Dampak pencemaran air terhadap kesehatan manusia 9 2.1.4 Pengolahan air sungai 9 2.1.5 Alternatif pengolahan Air Sungai 10 2.1.5.1 Proses Oksidasi 10 2.1.5.2 Proses Adsorpsi 11 2.1.5.3 Proses Koagulasi Flokulasi 12 2.2 Tahanan Jenis, Tahanan dan Hukum Ohm 12 2.2.1 Larutan logam dalam sampel 14 2.2.2 Impedansi Sistem 15 2.3 Elektrokoagulasi (EC) 16 2.3.1 Proses Elektrokoagulasi 16 2.2.2 Mekanisme dalam elektrokoagulasi 17 2.3.3 Proses Flokulasi 20 2.3.4 Kelebihan dan Kelemahan Elektrokoagulasi 21 2.4 Tawas 22 2.5 Warna Air 23 2.5.1 Warna Sejati (True Color) 24 2.5.2 Warna Semu (Apparent Color) 25 2.6 Kekeruhan 26
2.7 Suhu 26 2.8 Derajat Keasaman (PH) 27 2.9 Daya Hantar Listrik (DHL)/ konduktivitas 28 Bab 3 Metode Penelitian 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian 31 3.1.1 Waktu 31 3.1.2 Lokasi penelitian 31 3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian 32 3.2.1 Peralatan 32 3.2.2 Bahan 32 3.3 Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian 33 3.4 Prosedur Penelitian 35 Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Umum 38 4.2 Pengaruh Tegangan Dan Jarak Elektroda pada Pengolahan 39 Air Sungai Aek Leidong dengan Proses Elektrokoagulasi 4.3 Penjernihan Air Sungai Aek Leidong dengan Menggunakan 43 Proses Elektrokoagulasi 4.4 Penjernihan Air Sungai Aek Leidong Dengan Menggunakan 45 Larutan Tawas 4.5 Elektrokoagulasi Dengan Penambahan Larutan Tawas Pada 46 Penjernihan Air Sungai Aek Leidong 4.6 Proses Penjernihan Dalam Skala Aquarium 47 4.7 Karakteristik Air Sungai Aek Leidong Sebelum dan Sesudah 48 Proses Elektrokoagulasi Dengan Penambahan Larutan Tawas Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 51 5.2 Saran 52 Daftar Pustaka 53 Lampiran 55
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Pengaruh jarak elektroda terhadap elektrokoagulasi 40 pada penjernihan air sungai Aek Leidong dengan tegangan awal yang tetap Tabel 4.2 Penjernihan air sungai Aek Leidong dengan menggunakan 43 proses elektrokoagulasi Tabel 4.3 Proses penjernihan air sungai Aek Leidong dengan menggunakan 45 larutan tawas Tabel 4.4 Elektrokoagulasi air sungai Aek Leidong dengan penambahan 46 larutan tawas Tabel 4.5 Proses elektrokoagulasi dengan penambahan larutan tawas 48 dalam skala aquarium Tabel 4.6 Karakteristik Air Sungai Aek Leidong, sebelum dan sesudah 50 diolah dengan metode elektrokoagulasi dengan penambahan larutan tawas
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Prinsip proses elektrokoagulasi 17 Gambar 2.2 Mekanisme dalam Elektrokoagulasi 18 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian 34
DAFTAR GRAFIK Halaman Grafik 4.3 Waktu (t) vs- Logam terlarut (mg) 44