BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Lingkungan dan

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Lingkungan dan Pencemaran
Pembangunan ekonomi di Indonesia menitikberatkan pada pembangunan sektor industri. Di
satu sisi, pembangunan akan meningkatkan kualitas hidup manusia dengan meningkatnya
pendapatan masyarakat. Di sisi lain, pembangunan juga bisa menurunkan kesehatan
masyarakat dikarenakan pencemaran yang berasal dari limbah industri dan rumah tangga.
Pada akhir-akhir ini, kita begitu sering mendengar, membaca dan bahkan
membicarakan masalah pencemaran lingkungan. Media-media massa memaparkan tentang
bermacam-macam pengrusakan lingkungan. Lingkungan dapat diartikan sebagai media atau
suatu areal, tempat atau wilayah yang di dalamnya terdapat bermacam-macam bentuk
aktivitas yang berasal dari ornamen-ornamen penyusunnya. Suatu lingkungan dikatakan
tercemar apabila telah terjadi perubahan-perubahan dalam tatanan lingkungan itu sehingga
tidak sama lagi dengan bentuk asalnya, sebagai akibat dari masuk dan atau dimasukkannya
suatu zat atau benda asing (bahan polutan) ke dalam tatanan lingkungan itu. Bahan polutan
tersebut pada umumnya mempunyai sifat racun (toksik) yang berbahaya bagi organisme
hidup (Palar, 1994).
Polutan berupa logam mencemari lingkungan, baik di lingkungan udara, air, dan tanah
yang berasal dari proses alami dan kegiatan industri. Proses alami antara lain siklus alamiah
sehingga bebatuan gunung berapi bisa memberikan kontribusi ke lingkungan udara, air, dan
tanah. Kegiatan manusia yang bisa menambah polutan bagi lingkungan berupa kegiatan
industri, pertambangan, pembakaran bahan bakar, serta kegiatan domestik lain yang mampu
meningkatkan kandungan logam di lingkungan. Logam berat dapat menimbulkan gangguan
terhadap kesehatam manusia, tergantung pada bagian mana logam berat tersebut yang terikat
dalam tubuh serta dosis paparan. Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja
enzim sehingga mengganggu metabolisme tubuh, menyebabkan alergi, bersifat mutagen,
Universitas Sumatera Utara
teratogen ( salah bentuk organ), atau karsinogen bagi manusia maupun hewan (Widowati,
2008).
2.2. Industri Sebagai Sumber Pencemaran Lingkungan
Pencemaran daratan dan air (air sungai/ laut) biasanya terjadi karena pembuangan limbah dari
industri penggunaan logam yang bersangkutan secara tidak terkontrol
(pabrik aki/ baterai)
atau penggunaan bahan yang mengandung logam itu sendiri (Darmono, 1994).
Limbah mengandung bahan pencemar yang bersifat racun dan berbahaya. Secara
fakta, industri merupakan sumber pencemar yang paling dominan, walaupun kenyataannya
sektor lainnya juga memberikan kontribusi dalam pencemaran lingkungan.
Bahan beracun dan berbahaya banyak digunakan sebagai bahan baku industri maupun
sebagai bahan tambahan. Beracun dan berbahaya ditunjukkan oleh sifat fisik maupun
kimianya. Dalam kadar tertentu, kehadirannya dapat merusak kesehatan bahkan mematikan
manusia atau kehidupan lainnya sehingga perlu ditetapkan batas-batas yang diperkenankan
dalam lingkungan pada waktu tertentu.
Adanya batasan kadar bahan beracun dan berbahaya yang terdapat dalam suatu
elemen tertentu dikenal dengan nilai ambang batas, yang artinya dalam jumlah demikian
masih dapat ditoleransi oleh lingkungan sehingga tidak membahayakan lingkungan atau
pemakai.
Tingkat bahaya dan keracunan yang disebabkan limbah tergantung pada
karakteristiknya, dalam jangka waktu yang relative singkat tidak memberikan pengaruh yang
berarti, tetapi dalam jangka panjang cukup fatal bagi lingkungan(Ginting, 1992). Biasanya
senyawa kimia yang sangat beracun bagi organisme hidup dan manusia adalah senyawasenyawa kimia yang mempunyai bahan-bahan aktif dari logam-logam berat. Daya racun yang
dimiliki oleh bahan aktif dari logam berat akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim
dalam proses fisiologis atau metabolisme tubuh. Sehingga metabolisme terputus. Disamping
itu bahan beracun dari senyawa kimia juga dapat terakumulasi atau menumpuk dalam tubuh,
akibatnya timbul problema keracunan kronis (Palar, 1994).
Universitas Sumatera Utara
2.3. Limbah Berdasarkan Karakteristik Kimia
Bahan kimia yang terdapat dalam air akan menetukan sifat air baik dalam tingkat keracunan
maupun bahaya yang ditimbulkan. Karakteristik kimia limbah terdiri dari bahan organik dan
anorganik. Dengan mengetahui karakteristik limbah maka proses pengolahannya akan lebih
mudah.
Bahan buangan organik pada umumnya merupakan bahan yang dapat membusuk dan
sebaiknya tidak dibuang ke badan air karena dapat menaikkan jumlah mikroorganisme dalam
air. Bahan buangan anorganik merupakan limbah yang tidak dapat didegradasi oleh
mikroorganisme. Bahan buangan ini berasal dari industri. Logam berat pada umumnya
seperti tembaga, perak, seng, kadmium, air raksa, timah, kromium, besi, nikel, arsen,
selenium, kobalt, mangan, dan aluminium.
2.4. Logam Berat
Secara gamblang, dalam konotasi keseharian kita beranggapan
bahwa logam
diidentikkan dengan besi, padat, berat, keras dan sulit dibentuk. Istilah logam biasanya
diberikan kepada semua unsur-unsur kimia dengan ketentuan atau kaidah-kaidah tertentu.
Unsur-unsur ini dalam kondisi suhu kamar, tidak selalu berbentuk padat melainkan ada yang
berbentuk cair. Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang
sama dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila
logam berat ini berikatan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Sebagai contoh, bila
unsur logam besi (Fe) masuk ke dalam tubuh, meski dalam jumlah agak berlebihan, biasanya
tidak memberikan pengaruh yang begitu buruk terhadap tubuh. Karena unsur Fe dibutuhkan
dalam darah untuk mengikat oksigen. Sedangkan unsur logam berat baik itu logam berat
beracun yang dipentingkan seperti tembaga (Cu), bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah
berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh.
Meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas mahluk hidup, sebagian
dari logam-logam tersebut tetap dibutuhkan oleh mahluk hidup. Kebutuhan tersebut berada
dalam jumlah yang sangat sedikit. Tetapi bila kebutuhan yang sangat kecil itu tidak terpenuhi
maka dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan hidup dari setiap mahluk hidup. Karena
Universitas Sumatera Utara
tingkat kebutuhannya sangat dipentingkan maka logam-logam tersebut dinamakan sebagai
logam-logam atau mineral essensial tubuh. Adapun logam di lingkungan perairan (hidrosfer)
umumnya berada dalam bentuk ion, ada yang merupakan ion-ion bebas, organologam , ionion kompleks dan bentuk lainnya (Palar, 1994).
Metabolisme logam dalam tubuh menyangkut katalisis dari protein aktif yang ion
logamnya terikat erat dalam protein dan sulit untuk dilepaskan, hal ini melibatkan reaksi
katalitik dari enzim. Reaksi tersebut meliputi absorpsi logam tertentu yang diperlukan dan
ekskresi logam lain yang tidak diperlukan, juga mengenai transportasi dan penyimpannya
dalam tubuh. Transportasi ion logam diangkut melalui aliran darah ke hati yang kemudian
bergabung dengan metaloenzim. Kemudian ion logam tersebut didistribusikan ke dalam
jaringan yang memerlukannya. Protein sangat berperan dalam transportasi ini, terutama
albumin yang biasanya dijumpai dalam jumlah besar dalam aliran darah dan dapat mengikat
bermacam ion logam. Yang terpenting dalam ikatan logam dengan albumin ini ialah
mudahnya melepaskan ion logam tersebut ke dalam jaringan yang membutuhkan, tetapi
sebaliknya, ikatan ion logam dengan enzim (metaloenzim) tidak dapat melepaskan ion logam
(irreversible) (Darmono, 1994).
a) Logam Kromium (Cr)
Logam kromium merupakan logam berat dengan berat atom 51,996 g/mol; berwarna abuabu, tahan terhadap oksidasi meskipun pada suhu tinggi, mengkilat, keras, memiliki titik cair
1.857oC dan titik didih 2.672oC, bersifat paramagnetik (sedikit tertarik oleh medan magnet),
membentuk senyawa-senyawa berwarna, memiliki beberapa bilangan oksidasi, yaitu +2, +3,
dan +6, dan stabil pada bilangan oksidasi +3 (Weast, 1982). Senyawa kromium
pada
bilangan oksidasi +6 merupakan oksidator kuat (Sugiyarto, 2003).
Dalam larutan-larutan air, kromium membentuk tiga jenis ion; kation-kation kromium(II) dan
kromium (III) dan anion kromat (dan dikromat) dalam mana keadaan oksidasi kromium
adalah +6 (Vogel. 1979). Trivalent kromium Cr3+sama seperti besi III dan mempunyai
kelarutan pada pH 5. Ion kronik tidak dapat dioksidasi menjadi chromat (CrO4-2) pada pH
normal (Dean, 1981).
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan kromium dalam industri di bidang metalurgi untuk mencegah
korosi, mengkilapkan logam, antara lain sebagai bahan komponen alloy, pelapisan krom, dan
wood treatment. Kromium dalam jumlah kecil digunakan sebagai water treatment,
katalisator, safety matches, copy machine toner, photographic chemical, magnetic tapes,
pelapis pada spare part kendaraan bermotor, dan stainless steel, yaitu campuran 18% Cr, 8%
Ni, sedikit Mn, C, P, Si, dan Fe (Widowati, 2008). Logam kromium sangat tahan terhadap
korosi, karena reaksi dengan udara menghasilkan Cr2O3 yang bersifat non-pori sehingga
mampu melindungi logam yang terlapisi dari reaksi lebih lanjut. Dengan sifat logam yang
tahan korosi, manfaat utama kromium yaitu sebagai pelapis logam atau baja. Selain itu,
lapisan kromium juga menghasilkan warna yang mengkilap sehingga memberikan manfaat
tambahan yaitu sebagai fungsi dekoratif. Pada pelapisan kromium melalui proses elektro
kromium plating dapat dipakai Cr2O3 yang dilarutkan dalam H2SO4 sebagai elektrolit. Ion
Cr3+ akan tereduksi menjadi logam kromium yang melapisi logam lain yang dipasang sebagai
katoda. Jika logam langsung dilapisi dengan kromium, biasanya lapisan hasil ini mudah
retak-retak. Untuk memperoleh lapisan yang baik, kuat, dan tidak retak-retak, logam yang
akan dilapisi dengan kromium, sebelumnya dilapisi terlebih dahulu dengan logam tembaga
dan nikel (Sugiyarto, 2003).
Industri elektroplating membuang sejumlah besar limbah Cr ke sungai. Leaching
lapisan tanah atas dan batuan merupakan sumber utama Cr alami menuju badan perairan.
Limbah padat dari proses industri kromat dapat mencemari tanah dan akhrinya mencemari
perairan (U.S. Environmental Protection Agency, 2006).
Kromium (III) merupakan mikronutrien bagi mahluk hidup, dibutuhkan dalam metabolisme
hormon insulin dan pengaturan kadar glukosa darah. Sedangkan dalam jumlah berlebih Cr
merupakan senyawa toksik (Widowati, 2008).
Kadar maksimum logam kromium yang diizinkan adalah 0,05 mg/L total kromium yang
direkomendasikan sebagai air buangan (Dean. 1981). The Departement of Health and Human
Sevices telah menetapkan bahwa Cr VI bersifat karsinogenik pada manusia. Sedangkan
kromium (III) memiliki potensi yang sama dengan Cr (VI) dalam menimbulkan kanker
dikarenakan oleh intake Cr (III) yang secara aktif akan dimetabolisme dan berikatan dengan
asam nukleat inti sel. Ikatan Cr (III) akan memengaruhi materi genetis sehingga
menyebabkan mutagenesis
Universitas Sumatera Utara
Sebagian besar kasus kanker dikarenakan oleh Cr (VI) yang larut dalam asam tetapi
tidak larut dalam air (Klassen et al. 1986). Selain itu Cr (VI) bersifat toksik terhadap kulit,
mata, alat pernafasan, alat pencernaan, serta bisa ditransfer ke embrio melalui plasenta
(Widowati, 2008).
b) Logam Tembaga (Cu)
Tembaga dengan nama kimia cuprum dilambangkan dengan Cu. Unsur logam ini
berbentuk kristal dengan warna kemerahan, yang lunak, dapat ditempa, dan liat, dengan berat
atom 63,546 g/mol; nomor atom 29; titik lebur 1083,4 oC; titik didih 2567 oC (Weast, 1982).
Tembaga terdapat dalam keadaan oksidasi +1 dan +2, namun hanya tembaga (II) yang stabil
dan mendominasi dalam larutan air (Sugiyarto, 2003).
Unsur tembaga di alam bisa ditemukan dalam bentuk logam bebas, tetapi lebih
banyak ditemukan dalam bentuk senyawa padat bentuk mineral. Tembaga bisa masuk ke
lingkungan melalui jalur alamiah dan buatan. Tembaga tidak bisa diuraikan di alam sehingga
Cu akan diakumulasi di dalam tanaman dan hewan melalui tanah. Tanah kaya Cu
berpengaruh terhadap aktivitas mikroorganisme tanah dan cacing tanah, dan menyebabkan
dekomposisi senyawa organik sehingga mengurangi kesuburan tanah dan mengurangi
produksi (Widowati, 2008). Pengawasan terhadap pencemaran limbah B3 di Propinsi
Sumatera Utara berdasarkan pengambilan sampel air di sekitar nuara Sungai Deli dan daerah
sekitar Pelabuhan Perikanan Samudera (PPS) Belawan menunjukkan bahwa logam berat Cu
dan Zn di semua stasiun telah melampaui ambang batas yang ditetapkan. Berdasarkan data
dari Bapedalda Sumut tahun 2004, tingginya kandungan logam Cu
di semua stasiun
disebabkan oleh pembuangan limbah dari 24 industri yang terletak di sekitar daerah aliran
sungai Belawan dan Deli. Jenis-jenis industri yang diduga sebagai penyumbang tingginya
kadar logam Cu, salah satunya adalah industri pelapisan logam disamping industri baterai
kering, alat-alat berat, dan kawat kasar (Ditjen P2SDKP, 2005).
Unsur Cu dibutuhkan manusia dalam jumlah kecil. Pada manusia , Cu dikelompokkan
ke dalam metalloenzim dalam sistem metabolismenya (Palar.1994) . Batas aman untuk Cu
terakumulasi dalam tubuh adalah 3 mg/L (Kep-51/MENLH/ 10/ 1995).
Cu dalam sistem enzimatis berfungsi untuk transport elektron dan sebagian besar Cu akan
disimpan di dalam hati dan sumsum tulang sehingga Cu bisa berikatan membentuk
Universitas Sumatera Utara
metalotionin. Apabila jumlah Cu telah melampaui batas aman, akan muncul toksisitas.
Toksisitas Cu secara signifikan berasal dari kemampuan Cu menerima dan mendonasikan 1
elektron sehingga bisa mengubah oksidasi. Cu memiliki aktivitas katalitik yang dapat
menghasilkan ion radikal bebas yang sangat reaktif, yaitu radikal bebas hidroksil sehingga
menyebabkan stres oksidatif yang bisa menimbulkan berbagai macam penyakit. Daya racun
yang dimiliki oleh logam Cu menduduki peringkat kedua setelah logam Hg.
c) Logam Nikel (Ni)
Nikel adalah logam berwarna putih perak dengan berat jenis 8,5 dan berat atom 58,71
g/mol; nomor atom 28; titik lebur 1453 oC; titik didih 2732 oC; kelarutan 8,902 g/L pada 25
o
C, terdapat dalam keadaan oksidasi 0, 1, 2, 3. Nikel merupakan logam yang resisten terhadap
korosi dan oksidasi pada temperatur tinggi sehingga bisa digunakan untuk memproduksi
stainless steel (Weast, 1982). Nikel sebagai paduan logam banyak digunakan di industri
logam , berbagai macam baja, serta pelapisan logam. Nikel merupakan zat gizi esensial untuk
beberapa jenis hewan dan manusia. Nikel terdapat dalam DNA dan RNA, berfungsi
menstabilisasi struktur asam nukleat serta protein, mengatur kadar lipid dalam jaringan dan
sebagai kofaktor berbagai enzim. Defisiensi Ni bisa mengakibatkan kerusakan hati dan alat
tubuh lain (Widowati, W. 2008). Sunderman (1977) melaporkan bahwa defisiensi Ni dapat
menyebabkan hambatan absorpsi Fe dalam usus sehingga menyebabkan anemia.
Pembuangan limbah yang mengandung Ni mengakibatkan pencemaran Ni pada air
tanah, air, dan tanaman. Total Ni di dalam tanah bisa mencapai 5-500 ppm, sedangkan kadar
Ni pada air tanah mencapai 0,005-0,05 ppm dan kadar Ni dalam tumbuhan tidak lebih dari 1
ppm (Surhendrayatna, 2002). Kanker hidung tampaknya merupakan jenis neoplasma utama.
Tetapi Ni juga menginduksi kanker pada paru-paru, laring, lambung, dan barangkali juga di
ginjal. Sedangkan pada hewan uji, diketahui bahwa paparan per oral dari garam Ni bisa
mengakibatkan penurunan jumlah anak yang hidup per kelahiran serta penurunan berat badan
fetus. Paparan nikel nitrat per oral serta nikel oksida secara inhalasi pada hewan uji bisa
mengakibatkan penurunan jumlah sperma dan meningkatkan jumlah sperma abnormal (US
Environmental Protection Agency, 2000). Logam ini adalah salah satu penyebab kausatif
yang paling biasa dari reaksi hipersensitivitas kulit di masyarakat luas. Reaksi ini biasanya
Universitas Sumatera Utara
muncul setelah kontak dengan barang logam yang mengandung Ni, misalnya uang logam dan
barang-barang perhiasan (Widowati, 2008).
2.5. Elektroplating
Elektroplating didefenisinikan sebagai perpindahan ion logam dengan bantuan arus
listrik melalui elektrolit sehingga ion logam mengendap pada benda padat konduktif
membentuk lapisan logam. Prinsip dasar pada proses pelapisan logam adalah terjadinya
reduksi dan oksidasi pada dua buah elektroda dengan syarat: adanya aliran listrik, adanya
logam pelapis sebagai anoda, dan adanya logam yang dilapisi sebagai katoda dan eletrolit
sebagai larutan penghantar arus listrik (Laurance, 1986). Lapisan logam yang mengendap
disebut juga deposit. Sumber arus listrik searah dihubungkan dengan dua buah elektroda,
yaitu elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif disebut katoda dan elektroda yang
dihubungkan dengan kutub positif disebut anoda. Benda yang akan dilapisi harus bersifat
konduktif atau menghantarkan arus listrik dan berfungsi sebagai katoda, disebut sebagai
benda kerja. Pada anoda aktif digunakan anoda logam yang mempunyai kemurnian yang
tinggi. Arus mengalir dari anoda menuju katoda melalalui elektrolit (Purwanto & Huda,
2005).
2.6. Pengolahan Limbah
Ada tiga cara pengolahan air limbah berdasarkan karakterisriknya yaitu:
1. Pengolahan limbah cair secara fisik
Bertujuan untuk menyisihkan atau bahan pencemar tersusupensi atau melayang yang berupa
padatan dari dalam air limbah. Pengolahan secara fisik misalnya dengan penyaringan dan
pengendapan. Aerasi adalah proses awal yang selalu dilakukan secara terbuka maupun injeksi
udara. Proses penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan padatan tersuspensi atau padatan
terapung yang relatif besar. Proses penyaringan ini dilakukan sebelum limbah mendapat
pengolahan lebih lanjut. Sedangkan proses pengendapan ditujukan untuk memisahkan
padatan yang dapat mengendap dengan gaya gravitasi.
Universitas Sumatera Utara
2. Pengolahan limbah cair secara kimia
Bertujuan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid),
menetralkan limbah cair dengan cara menambahkan bahan kimia tertentu agar terjadi reaksi
kimia untuk menyisihkan bahan polutan. Penambahan zat pengendap disertai dengan
pengadukan cepat menyebabkan terjadinya penggumpalan, hasil akhir pengolahan biasanya
merupakan endapan yang kemudian dipisahkan secara fisika.. Proses ini memiliki kelemahan,
yaitu bagaimana mengambil unsur baru sebagai hasil reaksi yang terjadi. Contoh pengolahan
secara kimia lainnya seperti: oksidasi dan reduksi, netralisasi dan klorinasi, disinfektan
(Sugiharto. 1987).
3. Pengolahan limbah cair secara biologi
Pengolahan secara biologi ini memanfaatkan mikroorganisme yang berada di dalam air untuk
menguraikan bahan-bahan polutan. Pengolahan limbah cair secara biologi ini dipandang
sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Pengolahan ini digunakan untuk
mengolah air limbah yang biodegradable.
2.7. Koagulasi dan Flokulasi
Istilah koagulasi kimia dipakai untuk semua reaksi dan mekanisme kimia dalam destabilisasi
partikel koloid membentuk partikel yang berukuran lebih besar. Koagulasi adalah peristiwa
destabilisasi partikel-partikel koloid dalam larutan, partikel-partikel tersebut membentuk
lapisan secara kimia yang kemudian diikuti dengan flokulasi. Bahan yang dipakai untuk
proses koagulasi dinamakan koagulan (Tchobanoglous, 2003).
Macam-macam koagulan yaitu: Al2(SO4)3 (Aluminium sulfat), NaAlO2 (Sodium
aluminat), AlCl3 (Aluminium klorida), FeCl3 (Ferri clorida), FeSO4 (Ferro sulfat), Fe2(SO4)3
(Ferri sulfat), CuSO4 (Tembaga sulfat) dan ozon. Penggabungan beberapa koagulan dalam
proses koagulasi juga dapat dilakukan seperti NaAlO2 + Al2(SO4)3 . 18 H2O (Laing, 1940).
Koagulan yang sering digunakan adalah alum (aluminium sulfat). Karakteristik dari
logam (kation) multivalensi adalah memiliki kemampuan menarik koagulan ke muatan
partikel koloid ( Proste, 1997).
Universitas Sumatera Utara
Pada dasarnya partikel koloid selalu mempunyai muatan negatif, baik pada air alam
maupun air buangan. Dalam hal ini, penambahan koagulan yang bermuatan positif akan
menetralkan muatan muatan negatif dari koloid yang bermuatan negatif sehingga membentuk
endapan (Robert, 1986). Pada proses koagulasi, ketika konsentrasi dari ion pusat di dalam
medium dispersi adalah kecil, ketebalan lapisan rangkap listrik adalah besar. Dua partikel
koloid yang berdekatan tidak dapat bersatu dengan yang lain disebabkan adanya lapisan
rangkap listrik yang tebal, oleh karena itu koloidnya stabil. Namun ketika konsentrasi
ditingkatkan, kuatnya tarikan diantara muatan pertama dan ion pusatnya ditingkatkan
sehingga menyebabkan lapisan rangkapnya berkurang. Lapisan ini kemudian ditekan
secukupnya dengan dilanjutkan penambahan ion pusat.
Bentuk flok merupakan hasil dari penambahan koagulan, yang diikuti dengan
flokulasi. Flokulasi adalah penggabungan dari partikel-partikel hasil koagulasi menjadi
partikel yang lebih besar dan memiliki kecepatan mengendap yang lebih besar.
2.8. Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air dengan proses koagulasi dengan
menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrokimia, yaitu gejala dekomposisi
elektrolit, dimana salah satu elektrodanya adalah aluminium atau besi.
Dalam proses ini akan terjadi pembentukan
koagulan yang terbentuk dari ion hidroksi
dengan logam dari anoda dan terbentuknya gas hidrogen pada katoda (Vik et al, 1984)
mendeskripsikan pengolahan limbah di London pada tahun 1889 dengan mencampurkan air
laut dengan limbah yang kemudian dielektrolisis. Elektrokoagulasi menurut Ni’am (2007),
merupakan proses penggumpalan dan pengendapan partikel-partikel halus dalam air
menggunakan energy listrik. Proses elektrokoagulasi dilakukan pada bejana elektrolisis yang
didalamnya terdapat dua buah elektroda sebagai penghantar listrik, yang tercelup dalam
larutan elektrolit.
Pada tahun 1909 US memperoleh paten atas pengolahan limbah dengan elektrolisis
menggunakan aluminium dan besi sebagai anoda (Vik et al, 1984). Pada masa sekarang
penggunaan teknologi elektrokoagulasi mulai dikembangkan kembali untuk meningkatkan
kualitas effluen air limbah.
Universitas Sumatera Utara
Sebuah reaktor elektrokoagulasi adalah sel elektrokimia dimana anoda (biasanya
menggunakan aluminium atau besi) digunakan sebagai koagulan dan dihasilkannya gas
hidrogen (pada katoda). Beberapa material elektroda dapat dibuat dari aluminium, besi,
stainless steel, dan platina.
Menurut Johannes (1978) reaksi yang terjadi pada elektroda tersebut adalah :
a) Reaksi pada Katoda
Pada katoda akan terjadi reaksi-reaksi reduksi terhadap kation, yang termasuk dalam kation
ini adalah ion H+ dan ion logam.
1. Ion H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen yang akan bebas sebagai
gelembung-gelembung gas.
Reaksi :
→ H2
2H+ + 2e
2. Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali, alkali tanah, maka ion-ion ini tidak dapat
direduksi dari larutan yang mengalami reduksi adalah pelarut (air) dan terbentuk gas-gas
hidrogen (H2) pada katoda.
Reaksi :
2H2O
+
2e
→
2 OH- + H2
Dari daftar Eo (deret potensial logam/deret volta), maka akan diketahui bahwa reduksi
terhadap air limbah lebih mudah berlangsung daripada reduksi terhadap pelarutnya (air). K,
Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
3. Jika larutan mengandung ion-ion logam lain, maka ion-ion logam akan direduksi menjadi
logamnya dan terdapat pada katoda.
b) Reaksi pada Anoda
1. Anoda yang digunakan logam aluminium akan teroksidasi :
Reaksi : Al3+ +
3 H2O →
Al(OH)3 + 3H+
+ 3e
2. Ion OH- dari basa akan mengalami oksidasi membentuk gas oksigen (O2) :
Reaksi : 4OH- → 2H2O + O2
+ 4e
3. Anion-anion lain seperti (SO42-, SO3-) tidak dapat dioksidasi dari larutan, yang akan
mengalami oksidasi adalah pelarutnya (H2O) membentuk gas O2 pada anoda.
Reaksi : 2H2O → 4H+ + O2
+ 4e
Universitas Sumatera Utara
Dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses elektrokoagulasi, maka pada katoda akan
dihasilkan gas hidrogen dan reaksi ion logamnya. Sedangkan pada anoda akan dihasilkan gas
halogen dan pengendapan flok-flok yang terbentuk. Proses elektrokoagulasi melibatkan sifat
dari bahan polutan yang ada dalam larutan, kecepatan untuk terkoagulasi didasarkan pada
jari-jari atom dari polutan yang akan dihilangkan. Logam yang jari-jari atomnya lebih besar
akan terlebih dahulu terkoagulasi.
Untuk pertimbangan penentuan penggunaan elektrokoagulasi maka Mollah (2001)
telah memberikan gambaran tentang keuntungan dan kerugiannya.
Keuntungan dari penggunaan elektrokoagulasi adalah sebagai berikut:
1. Elektrokoagulasi membutuhkan peralatan yang sederhana dan mudah dioperasikan.
2. Air yang diolah dengan elektrokoagulasi menghasilkan effluen yang jernih, tidak
berwarna,dan tidak berbau.
3. Flok yang terbentuk pada elektrokoagulasi memiliki kesamaan dengan flok yang terbentuk
dari koagulasi kimia. Perbedaannya adalah flok dari elektrokoagulasi berukuran lebih
besar, lebih stabil, dan mudah dipisahkan secara cepat dengan filtrasi.
4. Effluen yang dihasilkan elektrokoagulasi mengandung TDS (Total Dissolved Solid) dalam
jumlah yang lebih sedikit dibandingkan dengan pengolahan kimiawi..
5. Proses elektrokoagulasi mempunyai keuntungan dalam mengolah partikel-partikel koloid
yang berukuran sangat kecil, sebab diaplikasikan medan elektrik dengan gerak yang lebih
cepat, sehingga proses koagulasi lebih mudah terjadi.
6. Proses elektrokoagulasi jauh dari penggunaan bahan kimia sehingga tidak bermasalah
dengan netralisasi kelebihan bahan kimia, dan tidak ada polusi yang kedua yang
disebabkan senyawa-senyawa kimia yang ditambahkan pada konsentrasi tinggi.
7. Produksi gelembung-gelembung gas selama elektrolisis dapat membawa polutan-polutan
yang diolah untuk naik ke permukaan (flotasi) dimana flok tersebut dapat dengan mudah
terkonsentrasi, dikumpulkan, dan dipisahkan.
8. Perawatan reaktor elektrokoagulasi lebih mudah karena proses elektrolisis yang terjadi
cukup dikontrol dari pemakaian listrik tanpa perlu memindahkan bagian-bagian di
dalamnya.
9. Teknologi elektrokoagulasi dapat dengan mudah diaplikasikan di daerah yang tidak
terjangkau layanan listrik yakni dengan menggunakan panel matahari yang cukup untuk
terjadinya proses pengolahan.
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan kerugian dari penggunaan elektrokoagulasi adalah :
1. Elektroda yang digunakan dalam proses pengolahan ini harus diganti secara teratur.
2. Terbentuknya lapisan di elektroda dapat mengurangi efisiensi pengolahan.
3. Penggunaan listrik kadangkala lebih mahal pada beberapa daerah.
4. Teknologi ini membutuhkan konduktivitas yang tinggi pada air limbah yang diolah
2.9. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Koagulasi dan Flokulasi.
Proses koagulasi-flokulasi optimum , dapat dicapai dengan pengaturan kondisikondisi tertentu seperti :
a. Pengaruh Temperatur Air
Apabila temperatur menurun maka viskositas air akan meningkat sehingga kecepatan
mengendap flok akan menurun. Proses koagulasi-flokulasi lebih mudah dilakukan pada
temperatur tinggi daripada temperatur rendah.
b. Pengaruh pH
Koagulasi akan berjalan dengan baik bila berada pada rentang pH optimum. Alkalinitas air
dapat membantu proses pembentukan flok dengan peranannya memproduksi ion hidroksida
pada reaksi hidroksida koagulan, seperti penambahan Na(OH), Ca(OH)2, CaO yang sekaligus
sebagai pengatur pH sebelum koagulasi dilakukan.
c. Jenis Koagulan
Koagulan yang dipilih didasarkan pada penelitian perbandingan performa koagulan dan
dilihat dari segi ekonomisnya juga.
d. Pengaruh Tingkat Kekeruhan Air Baku
Pada tingkat kekeruhan yang rendah, proses destabilisasi akan sukar terjadi, dan juga dilihat
dari dosis koagulan yang dipakai.
Dosis koagulan akan naik bersamaan dengan meningkatnya kekeruhan, akan tetapi kenaikan
dosis koagulan ini tidak berbanding lurus dengan peningkatan kekeruhan apabila kekeruhan
Universitas Sumatera Utara
sangat tinggi akan diperlukan koagulan yang lebih sedikit karena besarnya tumbukan antar
partikel-partikel koloid yang telah dikoagulasi. Selain itu bervariasinya distribusi ukuran
partikel akan memudahkan terjadinya koagulasi.
e. Pengaruh Jumlah Garam-Garam Terlarut Dalam Air
Pengaruh anion lebih besar daripada kation, sehingga ion seperti Natrium, Kalsium, dan
Magnesium tidak memberikan pengaruh yang berarti terhadap proses koagulasi.
Sedangkan ion-ion negatif memperbesar daerah pH optimum koagulasi yang tergantung juga
pada valensi ion-ion tersebut. Ion-ion monovalen seperti klorida, nitrat tidak memberikan
pengaruh yang berarti dibanding ion-ion sulfat, pospat, dsb.
f. Pengaruh Kondisi Pengadukan
Pengaturan kondisi pengadukan dapat dilakukan dengan mengatur gradien kecepatan dan
lamanya waktu pengadukan, proses koagulasi yang baik dilakukan dengan mengatur
kecepatan dan waktu pengadukan secara tepat, karena dengan kecepatan pengadukan yang
terlalu besar akan mengakibatkan pecahnya flok sehingga proses koagulasi tidak berhasil
(Nainggolan, 2011).
2.10. Spektrofotometri Serapan Atom
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) adalah suatu metode pengukuran kuantitatif
suatu unsur yang terdapat dalam suatu cuplikan berdasarkan penerapan cahaya pada panjang
gelombang tertentu oleh atom-atom bentuk gas dalam keadaan dasar. Jika cahaya dengan
panjang gelombang resonansi dilewatkan, nyala yang mengandung atom-atom yang
bersangkutan, maka sebagian cahaya itu akan diserap dan jauhnya penyerapan akan
berbanding lurus dengan atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Metode ini digunakan
untuk penetapan sejumlah unsur, kebanyakan logam, dan berbagai sampel. (Mulja,M.1995).
Spektrofotometri terdiri dari sumber sinar (biasanya lampu katoda berongga yang diisi
dengan gas mulia, neon atau argon), kuvet sampel (tempat sampel), monokromator yang
mengontrol intensitas cahaya dari radiasi energi yang mencapai detektor, sedangkan detektor
pada SSA berfungsi mendeteksi intensitas cahaya yang diteruskan dan mengubahnya menjadi
arus listrik, komponen lainnya berupa sistem pencatat yang menerima sinyal dalam bentuk
digital berupa tampilan data dalam satuan ansorbansi (Haswell, 1991).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1. Bagan Alat Spektrofotometer Serapan Atom
Berbagai faktor dapat mempengaruhi pancaran nyala suatu unsur tertentu dan menyebabkan
gangguan pada penetapan konsentrasi unsur. Gangguan ini dapat berupa gangguan spektral
dan gangguan kimia. Gangguan spektral dalam AAS timbul terutama dari tumpang tindih
antara frekuensi-frekuensi garis resonansi yang terpilih dengan garis-garis yang dipancarkan
oleh sesuatu unsur lain. Gangguan spektral lebih mungkin terjadi apabila emisi gas unsur
yang akan ditetapkan tersebut dan emisi garis yang disebabkan zat-zat pengganggu
berdekatan panjang gelombangnya. Gangguan ini dapat diatasi dengan daya pisah instrumen
yang lebih baik, menggunakan prisma sebagai pengganti filter misalnya.
Dihasilkannya atom gas pada keadaan dasar yang merupakan dasar dari
Spektrofotometer Serapan Atom dapat dihalangi oleh dua bentuk utama gangguan kimia
berupa pembentukan senyawa stabil dan disebabkan oleh pengionan. Pembentukan senyawa
stabil menyebabkan tidak sempurnanya disosiasi zat yang akan dianalisa bila ditaruh dalam
nyala. Gangguan ini dapat diatasi dengan meningkatkan temperatur nyala, menggunakan
reagensia pelepas, dan ekstraksi analit atau unsur. Sedangkan gangguan berupa pengionan
atom gas berkeadaan dasar dalam nyala akan mengurangi intensitas emisi garis spektral atom
atau akan mengurangi jauhnya serapan dalam Spektrofotometer Serapan Atom (Vogel, 1994).
Universitas Sumatera Utara