5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pencemaran air minum oleh virus, bakteri patogen, dan parasit lainnya, atau oleh zat kimia, dapat terjadi pada sumber air bakunya, ataupun terjadi pada saat pengaliran air olahan dari pusat pengolahan kekonsumen. Di beberapa negara yang sedang membangun, termasuk Indonesia sendiri, sungai, danau, kolam (situ), dan kanal sering digunakan untuk berbagai kegunaan, misalnya untuk mandi, mencuci pakaian, untuk tempat pembuangan kotoran (tinja), sehingga badan air menjadi tercemar berat oleh virus, bakteri patogen serta parasit lainnya (Nusa, 2007). Bahaya yang disebabkan oleh cemaran bakteri patogen, virus, dan parasit lainnya dapat berdampak langsung maupun tidak langsung. Bahaya langsung yang mungkin bisa dirasakan adalah terhadap kesehatan manusia dengan mengkonsumsi air yang tercemar dengan kualitas buruk tersebut. Baik secara langsung diminum maupun melalui makanan, serta akibat penggunaan air yang tercemar untuk berbagai kegiatan sehari-hari untuk misalnya mencuci peralatan makan dan lain-lain. Sedangkan bahaya tidak langsung dapat terjadi misalnya akibat mengkonsumsi hasil perikanan, dimana produk-produk tersebut dapat mengakumulasi zat-zat polutan berbahaya. Disinfeksi merupakan memusnahkan mikroorganisme yang dapat menimbulkan penyakit. Disinfeksi merupakan benteng manusia terhadap paparan mikroorganisme patogen penyebab penyakit, termasuk didalamnya virus, bakteri patogen, dan protozoa parasit (Bitton, 1994).
6 Desinfektan yang biasa digunakan untuk memusnahkan patogen seperti ozon, khlorin dioksida, dan peroksida. Kegunaanya selain untuk memusnahkan patogen juga berfungsi untuk oksidasi zat organic, besi dan mangan serta untuk mengontrol masalah rasa, warna dan pertumbuhan alga. Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektrode dan larutan elektrolit. Dalam sel volta/galvani, reaksi oksidasi reduksi berlangsung dengan spontan, dan energi kimia yang menyertai reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Sedangkan elektrolisis merupakan reaksi kebalikan dari sel volta/galvani yang potensial selnya negatif atau dengan kata lain, dalam keadaan normal tidak akan terjadi reaksi dan reaksi dapat terjadi bila diinduksi dengan energi listrik dari luar. Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Sel elektrolisis memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi non spontan (ΔG > 0) lingkungan melakukan kerja terhadap sistem. Contohnya adalah elektrolisis lelehan NaCl dengan elektroda platina (Pt). Air (H 2 O), dapat diuraikan dengan menggunakan listrik dalam sel elektrolisis. Proses ini akan mengurai air menjadi unsur-unsur pembentuknya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: 2H 2 O(l) 2H 2 (g) + O 2 (g) Elektroda yang digunakan pada umumnya merupakan elektroda inert, seperti Grafit (C), Platina (Pt), dan Emas (Au). Elektroda berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan reaksi
7 oksidasi berlangsung di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katoda (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anoda. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis antara lain : 1. Penggunaan katalisator 2. Luas permukaan tercelup 3. Sifat logam bahan elektroda dan konsentrasi pereaksi Elektrolisis air adalah peristiwa penguraian senyawa air (H 2 O) menjadi oksigen (O 2 ) dan hidrogen gas (H 2 ) dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H 2 dan ion hidrokida (OH - ). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O 2 ), melepaskan 4 ion H + serta mengalirkan elektron ke katode. Ion H + dan OH - mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Gambar 1. Skematik gambaran proses elektro disinfeksi (Delaedt, 2006)
8 Beda potensial yang dihasilkan oleh arus listrik antara anoda dan katoda akan mengionisasi molekul air menjadi ion positif dan ion negatif. Pada katoda terdapat ion postif yang menyerap elektron dan menghasilkan molekul ion H 2, dan ion negatif akan bergerak menuju anoda untuk melepaskan elektron dan menghasilkan molekul ion O 2. Reaksi total elektrolisis air adalah penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen. Desinfeksi merupakan metode untuk membunuh bakteri yang tidak dikehendaki yang ada di dalam air minum, seperti bakteri patogen sebagai penyebab berbagai penyakit. Desinfeksi sendiri dapat diartikan sebagai inaktifasi (membunuh ) mikroorganisme patogen yang terdapat dalam air. Semula proses ini bertujuan untuk membunuh mikroorganisme penyebab penyakit (patogen), baik dari instalasi pengolahan atau yang masuk melalui jaringan distribusi. Mikroorganisme mikroorganisme tersebut dapat berupa virus (penyebab poliomyelitis), bakteri (penyebab kolera, disentri, demam tifoid dan sebagainya), dan mikroorganisme lain. Dalam perkembangan selanjutnya tujuan proses desinfeksi berkembang untuk oksidasi materi organik dan anorganik (Fe, Mn), destruksi bau dan rasa, kontrol terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Dari tujuan desinfeksi tersebut, maka terdapat beberapa macam desinfeksi yang dapat diterapkan untuk pengamanan dalam air minum antara lain: secara fisik yaitu dengan pemanasan (pendidihan), irradiasi dengan ultraviolet, ion logam dengan menggunakan Cu 2+ dan Ag 2+, alkali dan asam, dan dengan bahan kimia pengoksidasi yaitu bromine, klorine, iodine dan ozon.
9 Hal yang perlu diperhatikan dalam konteks desinfeksi adalah bagaimana mencegah terjadinya pemindahan bibit penyakit ke tubuh manusia melalui air minum dengan memutus rantai antara keduanya dengan desinfeksi. Elektro disinfeksi dapat dipilih menjadi salah satu alternatif dalam pengolahan air minum ataupun air bersih. Penggunaan elektroda yang tepat dan proses yang stabil dan mudah dapat dijadikan alasan bahwa proses elektrodisinfeksi efektif untuk pengolahan air minum. Penggunaan elektroda platina (Pt) dalam proses elektro desinfeksi berfungsi untuk menginaktifkan bakteri yang akan dimusnahkan, dimana hal tersebut diharapkan adanya pembentukan OH dari proses yang berlangsung. OH menjadi kontribusi pertama unntuk efek desinfeksi (Li, 2004). Mekanisme pembentukan OH dalam proses elektrolisis dapat diketahui pada reaksi oksidasi anoda dan reduksi katoda berikut ini: 2H 2 O 4H + + 4e - + O 2 4H 2 O + 4e - 2H 2 + 4OH - Atom hidrogen (H) menjadi salah satu tahap-tahap peralihan dalam pembentukan molekul hidrogen dalam reaksi reduksi katodik. Urutan reaksi dari atom hidrogen: H* + O 2 HO 2 HO 2 + H* H 2 O 2 Dalam reaksinya, di mana elektroda yang terbuat dari logam (M), hidrogen peroksida mengambil bagian dalam menghasilkan reaksi radikal hidroksil: H 2 O 2 + M 2+ M 3+ +. OH + OH - (LaConti, et al, 2003)
10 Beberapa desinfektan yang digunakan dalam proses desinfeksi selain klor diantaranya adalah ozon. Ozon Sering dianggap bahwa efektifitas oksidasi sebanding dengan efisiensi desinfeksi (Hadi, 2010). Ada beberapa teknik yang bisa digunakan untuk menghasilkan ozon, salah satunya antara lain dengan cara elektrolisis (Dian, 2014). Ozon merupakan salah satu oksidator yang kuat dibandingkan yang lainnya seperti khlorin (Nusa, 2007). Ozon merupakan gas yang tidak stabil, dalam air sedikit melarut dan akan segera berubah menjadi oksigen pada waktu 30 menit. Mampu mereduksi warna 45 70%, mereduksi bau 70 80% pada sisa ozone 0,15 0,2 ppm, mereduksi Coliform 95% pada sisa ozone 0,1 ppm (Mursid, 1991) dan juga memiliki kemampuan dalam menginaktifasi bakteri patogenik.