BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Amonia Amoniak merupakan gas

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Amonia
Amoniak merupakan gas tajam yang tidak berwarna dengan titik didih
33,50C. Cairannya mempunyai panas penguapan sebesar 1,37 kJ g-1 pada titik
didihnya. Secara fisik cairan NH3 mirip dengan air dalam perilaku fisiknya
dimana bergabung sangat kuat melalui ikatan hiidrogen. (Cotton, 1989)
Nitrogen N dapat ditemui hampir di setiap badan air dalam bermacammacam bentuk. Bentuk dari unsur tersebut tergantung dari tingkat oksidasinya,
antara lain sebagai berikut :
-3
0
NH3 - N 2
+3
-NO2
-
+5
-NO3-
Biasanya senyawa-senyawa nitrogen tersebut adalah senyawa terlarut .
Amoniak NH3 , merupakan senyawa nitrogen yang menjadi NH 4 + pada pH
rendah dan disebut amonium, amoniak sendiri berada dalam keadaan tereduksi
(-3). Amoniak dalam air permukaan berasal dari air seni dan tinja , juga dari
oksidasi zat organis (HaObCcNd) secara mikrobiologis yang berasal dari air alam
atau air buangan industri dan penduduk
Air tanah hanya mengandung sedikit NH 3 , karena NH3 dapat menempel
pada butir-butir tanah liat selama infiltrasi air ke dalam tanah dan sulit terlepas
dari butir-butir tanah liat tersebut. Kadar amoniak yang tinggi pada air sungai
selalu menunjukkan adanya pencemaran. Pada air minum kadarnya harus nol dan
pada air sungai harus dibawah 0,5 mg/L (syarat mutu air sungai di Indonesia) .
(Alaerts. 1984)
Universitas Sumatera Utara
Di perairan alami pada suhu dan tekanan normal amoniak dalam bentuk
gas dan membentuk kesetimbangan dengan ion amonium. Selain terdapat dalam
bentuk gas amoniak juga membentuk kompleks dengan beberapa ion logam.
Amoniak juga dapat terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid
sehingga mengendap di dasar peraiaran. Amoniak di perairan dapat menghilang
melalui proses volatilisasi karena tekanan parsial amoniak dalam larutan
meningkat dengan semakin meningkatnya pH. Amoniak dan garam-garamnya
bersifat mudah larut dalam air. Amoniak banyak digunakan dalam proses produksi
urea, industri bahan kimia serta industri bubur dan kertas (pulp & paper). Tinja
dari biota akuatik yang merupakan limbah aktivitas metabolisme juga banyak
mengeluarkan amoniak. Sumber amoniak yang lain adalah reduksi gas nitrogen
yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah industri dan kosmetik.
Amoniak yang terukur di perairan berupa amoniak total (NH 3 dan NH4+).
Amoniak bebas tidak dapat terionisasi (amoniak) sedangkan amonium (NH 4+)
dapat terionisasi. Persentase amoniak meningkat dengan meningkatnya nilai pH
dan suhu perairan. Pada pH 7 atau kurang, sebagian besar amoniak akan
mengalami ionisasi. Sebaliknya pada pH lebih besar dari 7 amoniak tak terionisasi
yang bersifat toksik terdapat dalam jumlah yang lebih banyak. Amoniak bebas
yang tak terionisasi bersifat toksik terhadap organisme akuatik. Toksisitas
amoniak terhadap organisme akuatik akan meningkat jika terjadi penurunan kadar
oksigen terlarut, pH, dan suhu (Effendi, 2003).
Gas amonia adalah larut dalam air, bereaksi dengan air membentuk
amonium hidroksida. Oleh karena ionisasi ini dalam air membentuk NH4+ + OH-,
pada pH tinggi, gas amonia bebas ada dalam bentuk tak terionisasi. Pada pH dari
pasokan air pada umumnya, amonia secara sempurna diionisasi.
NH3 + H2O
NH4OH
NH4+ + OH-
(Peningkatan dari OH - mengarahkan reaksi ke kiri).
Universitas Sumatera Utara
Hubungan antara amoniak (NH3) dan amonium (NH4+) yang dipengaruhi oleh pH
ditunjukkan oleh gambar berikut:
(Kemmer. 1979)
Gambar 2.1 Hubungan (NH3) dan (NH4 +) oleh pH
2.2
Zeolit
Zeolit merupakan persenyawaan alumino silikat dengan unsur utama
terdiri dari kation alkali dan alkali tanah, berstruktur tiga dimensi serta
mempunyai pori-pori yang dapat diisi oleh molekul air . Struktur yang berpori ini
menyebabkan zeolit mempunyai kemampuan menyerap dan menyaring molekul
dan bersifat sebagai penukar ion . Selain itu, zeolit memiliki sifat hidratasi dan
dehidratasi. Pada umumnya, zeolit mempunyai susunan kristal yang agak lunak,
berat jenis antara 2-2,4 ; berwarna kebiruan , putih dan coklat .
Universitas Sumatera Utara
Dengan sifat-sifat yang dimilikinya, zeolit mampu untuk secara selektif
menyerap air dan gas N2 , sebagai penukar ion misalnya NH 4+ dan K+ , sehingga
dapat berfungsi sebagai media pengontrol dalam penggunaan pupuk-pupuk yang
mengandung potasium dan nitrogen yang diperlukan oleh tanah, sebagai
pengontrol kelembapan, penangkap logam-logam berat dari air limbah yang
digunakan dalam pertanian, pengontrol sifat radioaktif pada tanah yang tercemar
dan decaking agent untuk pupuk dan makanan (Djadjulie. 1998).
2.2.1
Pengaktifan Mineral Zeolit
Sebelum digunakan, zeolit terlebih dahulu diaktifkan untuk meningkatkan
kemampuan penyerapannya dimana pengaktifan bertujuan untuk memperbesar
volume rongga dan menghilangkan pengotor . Pengaktifan dapat dilakukan secara
fisika yaitu dengan pemanasan dan secara kimia yaitu dengan penambahan asam .
Pengaktifan zeolit secara fisika berupa pemanasan zeolit untuk menghilangkan
molekul air yang terperangkap dalam pori-pori zeolit sehingga luas permukaan
pori-pori bertambah. Pemanasan dilakukan dalam oven biasa pada suhu 300400°C (untuk skala laboratorium). Pengaktifan secara kimia dilakukan dengan
penambahan larutan asam H2 SO4 atau basa NaOH dengan tujuan untuk
membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor dan mengatur
kembali letak atom yang dipertukarkan. Zeolit yang cocok untuk adsorben yaitu
apabila diaktifkan akan memberikan rasio Si/Al yang tinggi (10-100). Zeolit
dengan rasio Si/Al tinggi bersifat hidrofob (Sutarti. 1994) .
Sembiring,dkk (1995) melakukan penelitian “ Pengaruh Pemanasan dan
Pengaktifan dengan Natrium Hidroksida dan Asam Klorida terhadap Kemampuan
Zeolit Alam Sarulla-Sumatera Utara sebagai Bahan Pemucat Minyak Kelapa
Sawit Mentah (CPO), hasil yang diperoleh yaitu pengaktifan zeolit dengan
pemanasan menunjukkan bahwa pada suhu 2000C sampai 3000C daya serap zeolit
meningkat tetapi bila suhu meningkat menjadi 400 0C daya serap zeolit menurun .
Hal ini disebabkan karena pada pengaktifan dengan pemanasan, tujuannya adalah
untuk mengeluarkan air yang terdapat di dalam rongga-rongga struktur zeolit
Universitas Sumatera Utara
sehingga larutan kation, gas ataupun molekul-molekul yang mempunyai ukuran
yang lebih kecil dari diameter saluran dapat masuk ke bagian dalam rongga zeolit.
Dari hasil yang diperoleh suhu 200 0C sampai 3000C adalah sangat baik karena
struktur zeolit dimana hingga suhu ini tidak mengalami kerusakan . Sedangkan
pada pemanasan 4000C daya serap zeolit menurun karena pada keadaan ini
struktur zeolit telah mengalami kerusakan sehingga rongga-rongganya sebagian
tertutup . Pengaktifan zeolit dengan asam (pengaktifan secara kimiawi) bertujuan
untuk mengurangi efek hambatan dari pertukaran kation dengan cara pencucian
kation. Pemberian suatu larutan asam mineral pada mineral zeolit yang kaya silika
menyebabkan Al pada struktur molekul akan terlepas dan membentuk hidrogen
zeolit serta membuka saluran dari struktur zeolit .
2.2.2
Penyerapan Amonia oleh Zeolit Alam
Menurut Rabo. (1996) dan Suharto. (1999) mekanisme penyerapan amonia
oleh zeolit terjadi melalui pertukaran kation. Molekul amonia akan mengisi poripori zeolit dimana pada permukaan zeolit sendiri terdapat ion-ion alkali atau
hidrogen . Molekul-molekul amonia akan berinteraksi secara kimia dengan sisi
aktif dari permukaan zeolit dan menggantikan ion-ion alkali atau hidrogen
sehingga dibentuk gugus amonium di permukaan zeolit aktif.
2.3
Parameter Fisika dan Kimia Air
2.3.1
Parameter Fisika
Parameter-parameter fisika yang biasa digunakan untuk menentukan
kualitas air antara lain suhu, kecerahan dan kekeruhan, warna, dan cahaya.
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.1 Suhu
Suhu sangat berperan dalam mengendalikan kondisi ekosistem perairan.
Perubahan suhu berpengaruh terhadap proses fisika, kimia dan biologi badan air.
Peningkatan suhu menyebabkan menurunnya kelarutan gas dalam air, misalnya
gas O2, CO 2, N2 dan CH4 . Selain itu peningkatan suhu juga menyebabkan
peningkatan kecepatan metabolisme dan respirasi organisme air, dan selanjutnya
meningkatkan konsumsi oksigen.
2.3.1.2 Kecerahan dan Kekeruhan
Kecerahan air bergabung pada warna dan kekeruhan. Kecerahan
merupakan ukuran transparansi perairan, yang ditentukan secara visual.
Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan
banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat
dalam air. Kekeruhan yang tinggi dapat mengakibatkan terganggunya sistem
osmoregulasi, misalnya pernafasan dan daya lihat organisme akuatik, serta dapat
menghambat penetrasi cahaya ke dalam air.
2.3.1.3 Warna
Warna perairan ditentukan oleh adanya bahan organik dan bahan
anorganik, karena keberadaan plankton, humus, dan ion-ion logam. Perairan alami
tidak berwarna. Sumber air untuk kepentingan air minum sebaiknya memiliki nilai
warna antara 5-50 PtCo.
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.4 Cahaya
Cahaya merupakan sumber energi utama dalam ekosistem perairan. Dalam
perairan, cahaya memiliki dua fungsi utama yaitu; memanasi air sehingga terjadi
perubahan suhu dan berat jenis dan selanjutnya menyebabkan terjadinya
percampuran massa dan kimia air. Dan merupakan sumber energi bagi proses
fotosintesis algae dan tumbuhan air. Cahaya sangat mempengaruhi tingkah laku
organisme akuatik .
2.3.2
Parameter Kimia
Beberapa parameter kimia yang digunakan untuk menentukan kualitas air
yaitu pH, oksigen terlarut, kesadahan dan alkalinitas. Sebagian besar biota akuatik
sensitif terhadap perubahan pH dan menyukai nilai pH sekitar 7-8,5. Nilai pH
sangat mempengaruhi proses biokimiawi perairan misalnya proses nitrifikasi akan
berakhir jika pH rendah.
Sumber oksigen terlarut dapat berasal dari difusi oksigen yang terdapat di
atmosfer dan aktivitas fotosintesis oleh tumbuhan air dan fitoplankton. Kadar
oksigen terlarut yang tinggi tidak menimbulkan pengaruh fisiologis bagi manusia.
Ikan dan organisme akuatik lain membutuhkan oksigen terlarut dengan jumlah
yang cukup. Kebutuhan oksigen sangat dipengaruhi oleh suhu dan bervariasi antar
organisme. Keberadaan logam berat yang berlebihan di perairan mempengaruhi
sistem respirasi organisme akuatik sehingga pada saat kadar oksigen terlarut
rendah dan terdapat logam berat dengan konsentrasi tinggi, organisme akuatik
menjadi lebih menderita.
Universitas Sumatera Utara
Kesadahan adalah gambaran kation logam divalen. Kesadahan perairan
berasal dari kontak air dengan tanah dan bebatuan. Perairan dengan nilai
kesadahan tinggi pada umumnya merupakan perairan yang berada di wilayah
yang memilki lapisan tanah pucuk (top soil) tebal dan batuan kapur. 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 membentuk senyawa
kompleks dengan logam tersebut.
Alkalinitas merupakan gambaran kapasitas air untuk menetralkan asam.
Nilai alkalinitas perairan alami hampir tidak pernah melebihi 500 mg/liter CaCO3.
Perairan dengan nilai alkalinitas yang terlalu tinggi tidak disukai oleh organisme
akuatik karena biasanya di ikuti oleh nilai kesadahan yang tinggi atau kadar garam
natrium yang tinggi. Nilai alkalinitas berkaitan erat dengan korosivitas logam dan
dapat menimbulkan permasalahan kesehatan pada manusia terutama yang
berhubungan dengan iritasi pada sistem pencernaan (Effendi.2003).
2.4 Spektrofotometri
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitansi atau absorbansi
suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang, pengukuran terhadap suatu
deretan contoh pada suatu panjang gelombang tunggal mungkin juga dapat
dilakukan.
 P 
Transmitansi, T = 
 adalah fraksi yang ditransmisi oleh suatu contoh .
 P0 
 P 
%T= 
 x 100
 P0 
(1)
 P 
 P 
Jika A = log 
 dan T = 
 maka :
 P0 
 P0 
1
A = log  
T 
(2)
Universitas Sumatera Utara
Karena dari hukum Beer, absorbansi adalah berbanding langsung terhadap
konsentrasi maka jelas bahwa transmitansi tidak demikian, log T harus
digambarkan terhadap c untuk memperoleh suatu grafik lurus .
Hukum Bouguer (Lambert) : Jika suatu sinar radiasi monokhromatik (yaitu
radiasi dari satu panjang gelombang tunggal) diarahkan melewati medium,
diketahui bahwa tiap lapisan menyerap bagian yang sama dari radiasi atau tiap
lapisan mengurangi tenaga radiasi sinar dengan bagian yang sama.
Hukum Beer : Intensitas berkas cahaya monokhromatik berkurang secara
eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi zat penyerap secara linier (Day.
1983)
Hukum Lambert-Beer menyatakan bahwa intensitas yang diteruskan oleh
larutan zat penyerap berbanding lurus dengan tebal dan konsentrasi larutan.
(Rohman. 2007).
Spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika
energi itu ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi panjang
gelombang. Kelebihan spektrofotometer adalah panjang gelombang dari sinar
putih dapat terseleksi dan diperoleh dengan alat pengurai prisma, grafting ataupun
celah optis. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang
kontinu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blanko dan
suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blanko ataupun
pembanding (Khopkar.2008).
2.4.1 Penentuan Amoniak secara Spektrofotometri
Nitrogen-amoniak dapat ditentukan dengan atau tanpa didahului oleh suatu
pengolahan pendahuluan (destilasi). Bila destilasi tidak dilakukan, maka amoniak
ditentukan langsung dengan analisa Nessler atau melalui titrasi. Destilasi tidak
dilakukan bila sampel cukup jernih yaitu tidak melebihi batas kekeruhan 10 Ntu
dan batas kadar warna 5 mg PtCo/L.
Universitas Sumatera Utara
Pada tahun 1856 Nessler pertama sekali, mengusulkan larutan basa
merkurium (II) iodida dalam kalium iodida sebagai reagensia untuk penetapan
amonia secara kolorimetri. Pelbagai modifikasi reagensia dilakukan sejak itu. Bila
reagensia Nessler ditambahkan ke dalam larutan garam amonium encer, amonia
yang terbebas akan beraksi dengan reagensia cukup cepat namun tidak sekejap
membentuk produk jingga-coklat yang tetap dalam larutan koloidal, tetapi
menggumpal bila dibiarkan lama.(Basset. 1994)
Bila perkiraan kadar amoniak dalam sampel antara 1 sampai 25 mg NH 3 N/L maka digunakan titrasi dengan standard asam sulfat, bila kadar amoniak
antara 0,05 sampai 5,0 mg NH 3 -N/L dapat ditentukan dengan metode Nessler;
kadar NH3-N > 5 mg/L dapat juga ditentukan dengan metode Nessler dengan
pengenceran .
Metode Nessler terdiri dari suatu analisa kimiawi dengan menggunakan
spektrofotometer. Reagen Nessler K2HgI4 akan bereaksi dengan NH3 dalam
larutan yang bersifat basa , sesuai dengan reaksi pada gambar dibawah:
I
Hg
2 K2HgI4 + NH3 + 3 KOH
O
+ 7 KI + 2 H2O
Hg
NH2
koloid kuning coklat
Gambar 2.4 Reagen Nesler bereaksi dengan NH 3 dalam larutan yang bersifat basa
Reaksi menghasilkan larutan berwarna kuning-coklat yang mengikuti
hukum Beer-Lambert. Intensitas warna yang terjadi berbanding lurus dengan
konsentrasi NH3 yang ada dalam sampel yang kemudian ditentukan secara
spektrofotometris.
Universitas Sumatera Utara
Gangguan pada analisa Nessler adalah kekeruhan dan warna. Pada analisa
Nessler tanpa destilasi harus ditambahkan larutan basa dan ZnSO 4 untuk
mencegah gangguan ion Ca, Mg, Fe dan Sn yang dapat menimbulkan kekeruhan ,
dengan penambahan larutan tersebut ion-ion diatas akan mengendap. Larutan
sampel harus bebas gangguan, setelah pengendapan 15 sampai 30 menit.
Kemudian penambahan EDTA membantu agar sisa ion-ion Ca, Mg dan Fe dalam
larutan tidak ikut mengendap. Gangguan lainnya adalah NH 3 yang dikandung
dalam udara yang mudah diserap oleh air (Alaerts.1984).
2.5
Ikan Nila dan Pakan Ikan
Ikan nila bukanlah ikan asli Indonesia, tetapi berasal dari sungai Nil di
Mesir. Baru pada tahun1969 ikan ini didatangkan dari Taiwan ke Indonesia. Jenis
lain yang telah ada di Indonesia sejak tahun 1939 adalah ikan mujair. Dalam dunia
ilmu pengetahuan ikan nila telah dikenal sejak tahun 1766, sedangkan mujair baru
ditemukan tahun1852.
Walaupun mirip ikan mujair, nila mudah dibedakan sebab sirip ekor nila
mempunyai garis-garis tegak dan pada sirip punggungnya terdapat garis-garis
miring. Masa perkawinannya berlangsung sepanjang tahun, bukan pada bulan
tertentu saja akan tetapi tidak sesering mujair. Di kolam pemeliharaan, ikan ini
dapat berkembang biak tanpa perawatan khusus. Apabila masa perkawinan telah
tiba, induk-induk nila mencari tempat yang aman. Mereka membuat lubang atau
cekungan-cekungan bulat didasar kolam seperti yang dilakukan mujair, telurnya
dijaga oleh induknya (Evy.2001).
Pakan merupakan faktor yang penting dalam usaha pembesaran ikan.
Dalam usaha pembesaran, ikan diharuskan tumbuh hingga mencapai ukuran pasar.
Untuk itu, ikan harus makan, tidak sekedar untuk mempertahankan kondisi tubuh
(maintenance), tetapi juga untuk menumbuhkan jaringan otot atau daging
(pertumbuhan somatis). Jumlah dan jenis pakan yang dikonsumsi oleh ikan akan
menentukan asupan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan daging.
Universitas Sumatera Utara
Jenis pakan di dalam akuakultur terdiri dari empat kelompok, yaitu pakan
hidup, pakan segar, pakan tambahan dan pakan buatan . Pakan hidup adalah jenis
pakan yang pada umumnya dalam keadaan hidup ketika diberikan kepada ikan
kultur. Pakan segar diberikan kepada ikan kultu dalam bentuk segar atau yang
telah dibekukan dalam freezer dan bentuk asli dari pakan ini sama seperti ketika
masih hidup. Pakan buatan adalah pakan yang dibuat dari berbagai bahan
makanan kemudian diramu menggunakan formula tertentu sehingga bisa
memenuhi kebutuhan gizi ikan secara lengkap. Kandungan air pakan buatan
biasanya sekitar 15 % sehingga bisa disimpan diruangan kering dalam waktu
realtif lama. Pakan buatan bisa berbentuk pelet, granule (butiran), crumble
(remah), pasta dan dust (tepung).
Ada kalanya pakan yang diberikan kepada ikan berupa dedak, daun,
bungkil atau ampas tahu. Kandungan gizi pakan tersebut tidak lengkap atau
mengandung unsur yang dominan saja. Oleh karena itu, pemberian pakan kepada
ikan kultur bersifat tambahan. Sebagai contoh, dedak banyak mengandung
karbohidrat diberikan kepada ikan untuk menutupi kebutuhan karbohidrat ikan
yang dipelihara dalam kolam (Effendi. 2009).
Universitas Sumatera Utara