BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Air Air sangat erat hubungannya dengan kehidupan manusia,yang berarti besar sekali peranannya dalam kesehatan manusia.tubuh manusia sebagian terdiri dari air, kirakira 60-70 % dari berat badannya. Kegunaan air bagi tubuh manusia antara lain untuk proses pencernaan,metabolisme, mengangkut zat-zat makanan dalam tubuh, mengatur keseimbangan suhu tubuh, dan menjaga jangan sampai tubuh kekeringan.apabila tubuh kehilangan banyak air, maka akan mengakibatkan kematian.selain untuk dikonsumsi, air juga diandalkan untuk keperluan pertanian, industri dan lain-lain. Dengan perkembangan peradaban serta semakin bertambahnya jumlah penduduk di dunia ini, dengan sendirinya menambah aktivitas kehidupannya yang mau tidak mau menambah pengotoran atau pencemaran air yang pada hakikatnya dibutuhkan. Padahal beberapa abad yang lalu, manusia dalam memenuhi kebutuhan
akan air (khususnya air minum) cukup mengambil dari sumber-sumber air yang ada di dekatnya dengan menggunakan peralatan yang sangat sederhana. Namun sekarang ini, khususnya di kota yang sudah langka akan sumber air minum yang bersih tidak mungkin mempergunakan cara demikian. Dimana-mana air sudah tercemar, dan ini berarti harus mempergunakan suatu peralatan yang modern untuk mendapatkan air minum agar terbebas dari berbagai penyakit ( Sutrisno,2006). 2.1.1 Sumber-Sumber Air Secara garis besar sumber-sumber air dapat dikategorikan sebagai berikut: 1. Air laut 2. Air Atmosfir, air materiologik 3. Air permukaan 4. Air tanah 1. Air laut Mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl.Kadar garam NaCl dalam air laut 3%.Dengan keadaan ini; maka air laut tak dapat memnuhi syarat untuk air minum. 2. Air atmosfir, air meteriologik
Untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran Selain itu air hujan juga mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini mempunyai sifat lunak, sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun. 3. Air Permukaan Adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang kayu, daun-daun, kotoran industri dan sebagainya. Air permukaan ada 2 macam yakni : a. Air sungai b. Air rawa/ danau a. Air sungai Dalam penggunaanya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat
pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi. b. Air rawa/danau Kebanyakan air rawa berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk. Dengan adanya pembusukan ini maka kadar zat organis tinggi, maka umumnya Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O 2 kurang sekali (anaerob), maka unsur-unsur Fe dan Mn ini akan larut. Dan untuk pengambilan air, sebaiknya pada kedalaman tertentu di tengah-tengah agar endapan-endapan Fe dan Mn tak terbawa. 4.Air Tanah Terbagi atas : a. Air tanah dangkal Terjadi karena daya proses peresapan air di permukaan tanah.air tanah dangkal dapat pada kedalaman 15,00 m. Sebagai sumur air minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Kuantitas cukup dan tergantung pada musim.
b. Air tanah dalam Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Kualitas dari air tanah dalam : Pada umumnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringannya lebih sempuran dan bebas dari bakteri. Susunan unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena mengandung Ca (HCO 3 ) 2 dan Mg (HCO 3 ) 2. Dan jika melalui batuan granit, maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO 2 dan Mn (HCO 3 ). ( Sutrisno, 2006). Disebut pula air tanah dalam yaitu air yang tersimpan di dalam lapisan tanah; termasuk air sumur gali dan sumur bor. 1. Sumur gali Diameter sumur gali antara 0,8-1 meter; lazim 0,8 meter, kedalaman sumur gali tergantung lapisan tanah, ketinggian dari permukaan air laut, ada tidaknya air bebas di bawah lapisan tanah. Keadaan/sifat sumur gali : - Ketinggian air bebas umumnya sekitar 1-3 meter dari dasar sumur. - Ketinggian air bebas bervariasi, tergantung jumlah air yang diambil, tergantung musim.
- Rasa dan warna air tergantung jenis tanah yang ada : tanah sawah airnya kekuningkuningan; tanah berpasir airnya jernih dan rasanya sejuk; tanah liat airnya terasa sedikit sepat; tanah kapur airnya terasa sedikit sepat, dan warnannya kehijauhijauan. - Mudah tercemar oleh karena kelalaian dalam menutup mulut sumur. - Mengandung bakteri cukup banyak. 2. Sumur bor Sumur yang terbentuk melalui pengeboran disebut sumur bor. Keadaan/sifat sumur bor : - Air jernih dan rasa sejuk - Pencemaran air tidak terjadi/sukar terjadi - Jumlah bakteri jauh lebih kecil dari sumur gali - Jumlah algae jauh lebih kecil ( Gabriel, 2001). c. Mata air Adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan, tanah. Mata air yang berasal dari dalam tanah hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas/ kualitasnya sama dengan keaadaan air dalam Berdasarkan keluarnya( munculnya permukaan tanah ) terbagi atas : - rembesan, di mana air keluar dari lereng-lereng
- umbul, di mana air keluar ke permukaan pada suatu dataran. 2.2 Syarat-Syarat Air Minum Dari segi kualitas, air minum harus memenuhi : a. Syarat fisik - Air tak boleh berwarna - Air tak boleh berasa - Air tak boleh berbau - Suhu air hendaknya di bawah sela udara ( sejuk ± 25 0 C) - Air harus jernih b. Syarat kimia Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan. c. Syarat-syarat bakteriologik Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit(patogen) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan coli melebihi batas-batas yang telah ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air.
2.2.1 Tinjauan Tentang Standar Kualitas Fisik Air Minum Dalam standart persyaratan fisis air-minum tampak adanya unsur persyaratan meliputi; suhu, warna, bau, rasa, dan kekeruhan. 1. Suhu Temperatur dari air akan mempengaruhi penerimaan masyarakat tersebut dan dapat mempengaruhi pula reaksi kimia dalam pengolahan, terutama apabila temperatur tersebut sangat tinggi. Temperatur yang diinginkan adalah 50 0 F-60 0 F atau 10 0 C -15 0 C, tetapi iklim setempat, kedalaman pipa-pipa saluran air, dan jenis dari sumber-sumber air akan mempengaruhi temperatur ini. 2. Warna Bahan-bahan yang menimbulkan warna pada air tersebut dihasilkan dari kontak antara air dengan reruntuhan organis seperti daun, duri pohon jarum dan kayu, yang semuanya berbagai tingkat-tingkat pembusukan. Bahan-bahan tersebut berisikan kentalan tumbuh-tumbuhan dalam variasi yang besar. Tannin, asam humus, dan bahan-bahan yang berasal dari humus, bahan dekomposisi lignin, di anggap sebagai bahan yang memberi warna yang paling utama.
3. Bau dan Rasa Efek kesehatan yang dapat ditimbulkan oleh adanya bau dan rasa dalam air adalah: a. Serupa dengan unsur warna,dengan air minum yang berbau dan berasa ini, masyarakat akan mencari sumber-sumber air lain yang kemungkinan besar bahkan tidak safe b. Ketidaksempurnaan usaha untuk menghilangkan bau dan rasa pada cara pengolahan yang mengandung bahan-bahan kimia yang bersifat toksi. 4. Kekeruhan Air dikatakan keruh, apabila air tersebut mengandung begitu banyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna yang berlumpur dan kotor. Standart yangg ditetapkan oleh U.S. public Health Service mengenai kekeruhan ini adalah batas maksimal 10 ppm (Sutrisno, 2006) 2.2.2 Kualitas Air Minum Air minum yang ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Air minum pun seharusnya tidak mengandung kuman patogen dan segala makhluk yang membahayakan kesehatan manusia. Tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, tidak dapat diterima secara estesis, dan dapat
merugikan secara ekonomis. Air itu seharusnya tidak korosif, tidak meninggalkan endapan pada seluruh jaringan distribusinya. Pada hakekatnya, tujuan ini dibuat untuk mencegah terjadinya serta meluasnya penyakit bawaan air ( Slamet, 1994) 2.3 Jenis Air Menurut kandungan mineralnya, air dikelompokkan menjadi beberapa jenis yaitu air sadah dan air lunak. Air sadah adalah air yang mengandung beberapa garam-garam mineral yang konsentrasinya cukup tinggi. Sedangkan air lunak adalah air yang sedikit sekali mengandung garam-garam mineral seperti kalsium dan magnesium. Kesadahan (hadrness) adalah gambaran kation logam divalen (valensi dua). Kationkation ini dapat bereaksi dengan sabun (soap) membentuk endapan (presipitasi) maupun dengan anion-aniaon yang terdapat di dalam air membentuk endapan atau karat pada peralatan logam. Pada perairan tawar, kation divalen yang paling berlimpah adalah kalsium dan magnesium, sehingga kesadahan pada dasarnya ditentukan oleh jumlah kalsium dan magnesium. Kalsium dan magnesium berikatan dengan anion penyusun alkalinitas, yaitu bikarbonat dan karbonat.
Kesadahan pada awalnya ditentukan dengan titrasi menggunakan sabun standar yang dapat bereaksi dengan ion penyusun kesadahan. Dalam perkembangannya, kesadahan ditentukan dengan titrasi menggunakan EDTA (ethylene diaminine tetra acetic acid) atau senyawa lain yang dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium. Kesadahan perairan berasal dari kontak air dengan tanah dan bebatuan. Air hujan sebenarnya tidak memiliki kemampuan untuk melarutkan ion-ion penyusun kesadahan yang banyak terikat di dalam tanah dan batuan kapur (limestone), meskipun memiliki kadar karbondioksida yang relatif tinggi. Larutnya ion-ion yang dapat meningkatkan nilai kesadahan tersebut lebih banyak disebabkan oleh aktivitas bakteri di dalam tanah, yang banyak mengeluarkan karbondioksida. Perairan dengan nilai kesadahan tinggi pada umumnya merupakan perairan yang berada di wilayah yang memiliki lapisan tanah pucuk (top soil) tebal dan batuan kapur. Perairan lunak berada pada wilayah dengan lapisan tanah atas tipis dan batuan kapur relatif sedikit atau bahkan tidak ada. Kesadahan diklasifikasikan berdasarkan dua cara, yaitu berdasarkan ion logam (metal) dan berdasarkan anion yang berasosiasi dengan ion logam. Berdasarkan ion logam, kesadahan dibedakan menjadi kesadahan kalsium dan magnesium. Berdasarkan anion
yang berasosiasi dengan ion logam, kesadahan dibedakan menjadi kesadahan karbonat dan kesadahan non-karbonat (Efendi, 2001) 1. Kesadahan Kalsium dan Magnesium Kesadahan perairan dikelompokkan menjadi kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium karena pada perairan alami kesadahan lebih banyak disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium. Kesadahan kalsium dan magnesium sering kali perlu diketahui untuk menentukan jumlah kapur dan soda abu yang dibutuhkan dalam proses pelunakan air. Pada penentuan nilai kesadahan(baik kesadahan total, kesadahan kalsium, maupun kesadahan magnesium), keberadaan besi dan mangan dianggap sebagai pengganggu karena dapat bereaksi dengan pereaksi yang digunakan. Oleh karena itu, kesadahan kalsium menjadi lebih besar daripada kadar ion magnesium. 2. Kesadahan Karbonat dan Non-karbonat Pada kesadahan karbonat, kalsium dan magnesium berasosiasi dengan ion CO 2-3 dan HCO - 3. Pada kesadahan non-karbonat, kalsium dan magnesium berasosiasi dengan SO 2-4, Cl -, dan NO 3. Kesadahan karbonat sangat sensitif terhadap panas dan mengendap dengan mudah pada suhu tinggi. Oleh karena itu kesadahan karbonat disebut juga kesadahan sementara.
Kesadahan non-karbonat disebut kesadahan permanen karena kalsium dan magnesium yang berikatan dengan sulfat dan klorida tidak mengendap dan nilai kesadahan tidak berubah meskipun pada suhu yang tinggi. Kesadahan air berkaitan erat dengan kemampuan air untuk membentuk busa. Semakin besar kesadahan air, semakin sulit bagi sabun untuk membentuk busa karena terjadi presipitasi. Busa tidak akan terbentuk sebelum semua kation pembentuk kesadahan mengedap. Pada kondisi ini, air mengalami pelunakan (softening) atau penurunan kesadahan yang disebabkan oleh sabun. Perairan yang berada di sekitar batuan karbonat memiliki nilai kesadahan tinggi.perairan lunak yang bersifat asam memiliki kandungan kalsium, magnesium, karbonat dan sulfat yang rendah. Jika dipanaskan, perairan lunak akan mengakibatkan terjadinya korosi pada perairan logam. Pada perairan sadah (hard) kandungan kalsium, magnesium, karbonat, dan sulfat biasanya tinggi. Jika dipanaskan perairan sadah akan membentuk deposit.
Klasifikasi Perairan Berdasarkan Nilai Kesadahan Kesadahan(mg/liter CaCO 3 ) < 50 50 150 150 300 > 300 Klasifikasi Perairan Lunak(soft) Menengah(moderately hard) Sadah(hard) Sangat sadah(very hard) Nilai kesadahan air diperlukan dalam penilaian kelayakan perairan untuk kepentingan domestik dan industri. Kesadahan yang tinggi dapat menghambat sifat toksik dari logam berat karena kation-kation penyusun kesadahan( kalsium dan magnesium) membentuk senyawa kompleks dengan logam berat tersebut. Air permukaan biasanya memiliki nilai kesadahan yang lebih kecil daripada air tanah. Perairan dengan nilai kesadahan kurang dari 120 mg/liter CaCO 3 dan lebih dari 500 mg/liter CaCO 3 dianggap kurang baik bagi peruntukan domestik, perairan, dan industri. Namun, air sadah lebih disukai oleh organisme daripada air lunak (Efendi, 2001)
2.3.1 Penentuan Kesadahan Air Kesadahan pada awalnya ditentukan dengan titrasi menggunakan sabun standart yang dapat bereaksi dengan ion penyusun kesadahan. Dalam perkembangannya, kesadahan ditentukan dengan titrasi dengan menggunakan EDTA(ethylene diamine tetra acetic acid) atau senyawa lain yang dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium, dan dengan menggunakan indikator yang peka terhadap semua kation tersebut. Kesadahan juga dapat ditentukan dengan menjumlahkan ion Ca 2+ dan Mg 2+ ( Santika, 1987) Pada penetuan kesadahan air, diperlukan sedikit motivasi dari cara titrasi langsung Mg Ca murni, karena dalam air sering dijumpai sedikit pengotoran oleh ion besi dan logam-logam lain, dan bila digunakan Erio Black T sebagai indikator akan terjadi blocking indikator oleh ion besi. Maka ditambahkanlah buffer ph 10 dalam titrasi ini dapat menyingkirkan besi sebagai endapan. Titrasi kompleksometri meliputi reaksi pembentukan ion-ion kompleks atau dengan membentuk molekul netral yang terisosiasi dalam larutan. Kalsium dapat ditetapkan dengan adanya Mg (magnesium) dengan menggunakan EDTA sebagaititran karena tetapan kestabilan untuk kompleks EDTA kira-kira 1x10 11, dan untuk MgEDTA kira-kira 1x10 5, jadi magnesium tidak mengganggu reagensia.
Eriochrom Black T (EBT) adalah jenis indikator yang berwarna merah muda dan apabila berada dalam larutan yang mengandung ion kalsium dan magnesium pada ph 10. 2.3.2 Cara-cara Titrasi EDTA 1. Cara tirasi langsung Cara ini terbatas pada kation yang bereaksi cepat dengan EDTA. Contoh cara ini adalah penentuan kesadahanan air. 2. Cara titrasi kembali Cara ini digunakan untuk kation yang bereaksi dengan EDTA atau apabila terdapat indikator yang cocok. Dalam cara ini analat yang diberi larutan baku EDTA berlebih lalu kelebihan itu ditentukan dengan menitrasinya dengan larutan baku suatu kation yang cocok, misalnya larutan baku untuk titrasi kembali itu larutan Mg 2+ dengan indikator Eriochrom Blact T (EBT). 3. Cara tidak langsung Cara tidak langsung digunakan pada penentuan sulfat dengan menambahkan larutan baku barium berlebih dan menitrasi kelebihan tersebut dengan EDTA.
4. Cara pergeseran Cara ini baik untuk kation yang membentuk khelat-edta yang lebih kuat dari Mg- EDTA atau Zn-EDTA. 5. titrasi alkalimetri Dalam metode ini ditambahkan larutan Na 2 H 2 Y berlebih kepada larutan analat yang bereaksi netral. Ion hidrogen yang dibebaskan dititrasi dengan larutan baku basa. (Hardjadi, 2001) 2.3.3 Kerugian Air Sadah 1. Bila sabun digunakan dalam air sadah maka tidak akan timbul busa secara mudah, sebagai gantinya hanya terbentuk scum.sabun tersusun oleh garam natrium dari asam lemak. Bila sabun ditempatkan dalam air sadah, beberapa sabun akan bereaksi dengan garam kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air dan membentuk garam kalsium dan magnesium dari asam lemak yang tidak larut. Garam-garam tersebut melekat pada serat-serat tekstil dan membentuk scum pada permukaan air yang mengakibatkan pemborosan sabun ini dapt diatasi dengan penggunaan bahan pembersih buatan.
2. Bila air yang mengandung kalsium dan magnesium bikarbonat dipanaskan, akan terbentuk garam kalsium dan magnesium karbonat yang tidak larut.karbonat yang tidak larut nampak sebagai kerak dalam ketel. 3. Air sadah tidak cocok untuk digunakan dalam industri tertentu misalnya industri tekstil. 2.3.4 Penghilangan Kesadahan Air 1. Pendidihan Jika air didihkan, hanya kesadahan sementara yang dapat dihilangkan. Bikarbonat dipecah menjadi karbonat, air dan karbondioksida Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Kalsium kalsium air karbon bikarbonat karbonat dioksida 2. Penambahan kapur mati (proses Clark) Kapur mati (kalsium hidroksida) juga hanya memisahkan kesadahan sementara. Kapur harus ditambahkan pada jumlah yang telah diperhitungkan sehingga kapur tersebut hanya cukup menetralkan bikarbonat. Terbentuk kalsium karbonat yang tidak larut.
Ca(HCO 3 ) + Ca(OH) 2 2CaCO 3 + 2H 2 O Kalsium Kalsium kalsium air Bikarbonat Hidroksida karbonat (air sadah) (kapur mati) (tidak larut) 3. Penambahan soda pencuci Metoda ini menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Soda pencuci(natrium karbonat) bereaksi dengan garam kalsium dan magnesium dalam air sadah membentuk garam natrium yang larut dan garam kalsium dan magnesium yang tidak larut, yang tertinggal sebagai endapan. CaSO 4 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + Na 2 SO 4 Kalsium natrium kalsium sodium Sulfat karbonat karbonat sulfat (air sadah) (soda pencuci) (tidak larut) (larut) 4. Proses Penukaran ion Metoda ini digunakan dalam rumah tangga dan industri untuk menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Proses ini meliputi penggunaan resin alami dan resin buatan seperti permutit dan zeolit. Air sadah dilewatkan melalui kolom yang diisi resin dan ion-ion
kalsium dan magnesium dalam air ditukar dengan ion natrium dalam resin. 5. Penggunaan agensia pengikat logam Agensia pengikat logam seperti natrium heksametafosfat bila ditambahkan pada air sadah akan membalut ion kalsium dan magnesium dalam bentuk kompleks yang stabil dan bersifat larut tetapi tidak bereaksi dengan sabun (Gaman, 1981)