BAB II

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. AIR
Air adalah substansi dengan rumus kimia H2O, dimana satu molekul air
tersusun atas dua atom hydrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom
oksigen. Air secara fisik bersifat tidak memiliki warna, tidak berasa dan tidak
berbau. Air dapat berwujud padat, cair, maupun gas (Kurniyati, 2012). Fungsi air
bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa lain. Penggunaan air yang utama
bagi kehidupan adalah sebagai air minum dan untuk mencukupi kebutuhan air dalam
tubuh manusia. Kehilangan air untuk 15% dari berat badan dapat mengakibatkan
kematian yang disebabkan karena dehidrasi. Karenanya orang dewasa perlu
meminum minimal sebanyak 1,5 – 2 liter air sehari untuk menjaga keseimbangan
dalam tubuh dan membantu proses metabolisme (Slamet, 2007 ).
Air sangat essensial dalam kelangsungan proses biokimiawi mahluk
hidup.
Air
sangat
penting
dalam
aktivitas
kehidupan,
seperti
dalam
pengembangan teknologi industri pangan yaitu (untuk bahan baku yang langsung
dikaitkan dalam proses membuat makanan, minuman seperti teh botol, coca cola,
perusahaan roti dan lain-lain). Air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi
syarat kesehatan dan dapat langsung diminum tanpa mengalami pengolahan
terlebih dahulu sedangkan air bersih adalah air yang dapat diminum setelah
mengalami proses pengolahan terlebih dahulu. Air bersih didapat dari berbagai
macam sumber air tanah (Warlina, 2004).
5
1.
Sifat Air
Sifat air dapat digolongkan kedalam sifat fisik/kimia, dan biologis. Sifat fisik
dari air didapatkan dalam tiga wujud yaitu, bentuk padat sebagai es, bentuk cair
sebagai air, bentuk gas sebagai uap air. Bentuk yang didapat sesuai pada keadaan
cuaca setempat (Slamet,2002).
Sifat kimia dari air yaitu mempunyai pH 7 (netral) dan oksigen terlarut (DO)
jenuh pada 9 mg/l. Air merupakan pelarut universal, hampir semua jenis zat dapat
terlarut dalam air. Air juga merupakan cairan biologis, terdapat dalam tubuh
semua organisme. Sifat biologis dari air yaitu didalam perairan selalu terdapat
kehidupan flora dan fauna. Benda hidup ini berpengaruh timbal-balik terhadap
kualitas air (Slamet,2002).
2.
Pembagian Air
Air dibumi digolongkan menjadi dua, yaitu :
a.
Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah. Air tanah dibagi
menjadi dua yaitu air tanah preatis dan air tanah artesis.
1)
Air tanah preatis yaitu air tanah yang letaknya tidak jauh dari permukaan tanah
serta berada di atas lapisan kedap air. Air tanah preatis sangat dipengaruhi oleh
resapan air sekelilingnya. Pada musim kemarau jumlah air tanah preatis
berkurang. Sebaliknya pada musim hujan jumlah air tanah preatis akan
bertambah. Air tanah preatis dapat diambil melalui sumur atau mata air
(Kurniyati, 2012).
2)
Air tanah artesis yaitu air tanah yang letaknya sangat jauh di dalam tanah serta
berada di antara dua lapisan kedap air. Lapisan diantara dua lapisan kedap air
6
tersebut disebut lapisan akuifer. Lapisan tersebut banyak mengandung air. Jika
lapisan kedap air retak, secara alami air akan keluar ke permukaan. Air yang
memancar ke permukaan disebut mata air artesis. Air artesis dapat diperoleh
melalui pengeboran (Kurniyati, 2012).
b.
Air Permukaan
Air permukaan adalah air yang berada dipermukaan tanah dan dapat dengan
mudah dilihat oleh mata.
Air permukaan dibagi menjadi dua yaitu :
1)
Perairan darat yaitu air permukaan yang berada diatas daratan. Contoh : rawa,
danau, dan sungai.
2)
Perairan laut yaitu air permukaan yang berada di lautan luas. Contoh : air laut
(Kurniyati, 2012).
3.
Kualitas Air
Syarat kualitas air meliputi parameter fisik, kimia, radioaktivitas, dan
mikrobiologis yang memenuhi syarat kesehatan menurut Peraturan Menteri
Kesehatan RI Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990 tentang Syarat-syarat dan
Pengawasan Kualitas Air (Slamet, 2007).
a.
Parameter Fisik
Air yang memenuhi persyaratan fisik adalah air yang tidak berbau, tidak berasa,
tidak berwarna, tidak keruh atau jernih (Slamet, 2007).
b.
Parameter Mikrobiologis
Sumber air di alam pada umumnya mengandung bakteri. Jumlah dan jenis
bakteri berbeda sesuai dengan tempat dan kondisi yang mempengaruhinya. Oleh
karena itu air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari harus bebas dari
7
bakteri patogen. Bakteri golongan coli tidak merupakan bakteri golongan
patogen, namum bakteri ini merupakan indikator dari pencemaran air oleh
bakteri pathogen (Slamet, 2007).
c.
Parameter Radioaktivitas
Dari segi parameter radioaktivitas, apapun bentuk radioaktivitas efeknya adalah
sama, yakni menimbulkan kerusakan pada sel yang terpapar. Kerusakan dapat
berupa kematian, dan perubahan komposisi genetik. Kematian sel dapat diganti
kembali apabila sel dapat beregenerasi dan apabila seluruh sel tidak mati.
Perubahan genetis dapat menimbulkan berbagai penyakit seperti kanker dan
mutasi (Slamet, 2007).
d.
Parameter Kimia
Dari segi parameter kimia, air yang baik adalah air yang tidak tercemar secara
berlebihan oleh zat-zat kimia berbahaya bagi kesehatan antara lain air raksa
(Hg), alumunium (Al), arsen (As), barium (Ba), besi (Fe), flourida (F), tembaga
(Cu), derajat keasaman (pH), dan zat kimia lainnya (Slamet, 2007).
4.
Pencemaran Air
Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan pada suatu tempat
penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas
manusia. Pencemaran air dapat disebabkan oleh berbagai hal dan memiliki
karakteristik yang berbeda-beda, antara lain
a.
Sampah organik, seperti air comberan menyebabkan berkurangnya oksigen
dalam air yang dapat berdampak merugikan terhadap seluruh ekosistem
8
b.
Industri membuang berbagai macam polutan ke dalam air limbah seperti
logam berat, toksin organik, minyak, dan nutrient
c.
pencemaran air oleh sampah, limbah pabrik yg mengalir ke sungai dan
penggunaan
bahan
peledak
untuk
menangkap
ikan
(http://id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_air).
5.
Air Bersih dan Air Minum
Menurut Permenkes RI No 416/MENKES/PER/IX/1990 mengenai
syarat dan kualitas air, air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat
kesehatan seperti tidak berbau, tidak berasa, tidak mengandung unsure logam Fe
di luar nilai ambang batas yaitu kurang dari 0,3 mg/lt, dan dapat langsung
diminum. Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang
kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum dengan aman apabila
telah dimasak (Kurniyati, 2012).
B. Besi
Besi (Fe) adalah logam berwarna putih keperakan, liat dan dapat
dibentuk. Fe di dalam susunan unsur berkala termasuk logam golongan VIII,
dengan berat atom 55,85 g.mol-1, nomor atom 26, berat jenis 7.86g.cm-3 dan
umumnya mempunyai valensi 2 dan 3 (selain 1, 4, 6). Besi (Fe) adalah logam
yang dihasilkan dari bijih besi, jarang dijumpai dalam keadaan bebas, untuk
mendapatkan unsur besi, campuran lain harus dipisahkan melalui penguraian
kimia. Besi digunakan dalam proses produksi besi baja. yang bukan hanya unsur
besi saja tetapi dalam bentuk campuran beberapa logam dan bukan logam, seperti
karbon (Eaton Et.al, 2005; Rumapea, 2009 dan Parulian, 2009).
9
Besi merupakan elemen kimiawi yang dapat ditemukan hampir di
setiap tempat di bumi pada semua lapisan-lapisan geologis, namun besi juga
merupakan salah satu logam berat yang berbahaya apabila kadarnya melebihi
ambang batas (Anonim,besi. 2006 ). Besi dapat larut pada pH rendah. Kadar besi
dalam air tidak boleh melebihi 1,0 mg/l, karena dapat menimbulkan rasa, bau (dan
dapat menyebabkan air yang berwarna kekuningan, menimbulkan noda pada
pakaian dan tempat berkembang biaknya bakteri Creonothrinx yaitu bakteri besi
(Sutapa, 2000).
1.
Kebutuhan Zat Besi Dalam Tubuh
Besi (Fe) dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan haemoglobin
sehingga jika kekurangan besi (Fe) akan mempengaruhi pembentukan
haemoglobin tersebut. Besi (Fe) juga terdapat dalam serum protein yang disebut
dengan“transferin” berperan untuk mentransfer besi (Fe) dari jaringan yang satu
ke jaringan lain. Besi (Fe) berperan dalam aktifitas beberapa enzim seperti
sitokrom dan flavo protein. Apabila tubuh tidak mampu mengekskresikan besi
(Fe) akan menjadi akumulasi besi (Fe) karenanya warna kulit menjadi hitam
(Rumapea, 2009 dan Siregar, 2009). Jumlah zat besi yang harus dikonsumsi
seharusnya berdasarkan jumlah kehilangan besi dari dalam tubuh. Jumlah besi
yang dikeluarkan tubuh sekitar 1,0 mg per hari (Winarno, F.G, 2004)
10
2.
Sifat Besi (Fe) dalam Air
a.
Terlarut sebagai Fe2+(ferro) menjadi Fe3+ (ferri)
b.
Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter 1μm) atau lebih besar, seperti
Fe2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3, atau FeSO4 tergantung dari unsur yang
mengikatnya.
c.
Tergabung dengan zat organik atau zat padat anorganik, seperti tanah liat.
3.
Dampak Besi (Fe) dalam Air
Konsentrasi besi terlarut dalam air yang diperbolehkan adalah < 1,0 mg/l.
apabila konsentrasi besi terlarut dalam air melebihi batas akan menyebabkan :
a.
Gangguan teknis
Endapan Fe(OH)2 bersifat korosif terhadap pipa, mengendap pada saluran
pipa sehingga mengakibatkan pembuntuan saluran pipa, dan dapat merugikan
seperti mengotori bak, wastafel dan kloset.
b.
Gangguan Fisik
Gangguan fisik yang ditimbulkan oleh besi dalam air adalah timbulnya
warna, bau, dan rasa. Air akan berasa tidak enak bila konsentrasi besi yang
terlarut > 1,0 mg/l.
c.
Gangguan Kesehatan
Air minum yang mengandung besi akan cenderung menimbulkan rasa mual
apabila dikonsumsi, dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kadar Fe
yang lebih dari 1,0 mg/l akan menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit,
dan menyebabkan berkurangnya fungsi paru-paru (Fakhreni, 2011). Penyakit
kelebihan zat besi disebut Hemokromatis. Dimana ferritin besi ada dalam keadaan
11
jenuh besi, sehingga bila mineral ini disimpan dalam bentuk kompleks dengan
mineral lain yaitu hemosiderin. Akibatnya terjadilah sirrosis hati dan kerusakan
pankreas sehingga menimbulkan diabetes (Kurniyati, 2012).
4. Kelarutan Besi dalam Air
Hal-hal yang mempengaruhi kelarutan besi (Fe) dalam air
1. Rendahnya pH air
Nilai pH air normal yang tidak menyebabkan masalah adalah 7. Air yang
mempunyai pH 7 dapat melarutkan logam termasuk besi.
2.
Adanya gas-gas terlarut dalam air
Yang dimaksud gas-gas tersebut adalah CO2 dan H2S. Beberapa gas terlarut
dalam air tersebut bersifat korosif.
3. Bakteri
Secara biologis tingginya kadar besi terlarut dipengaruhi oleh bakteri besi
yaitu bakteri yang dalam hidupnya membutuhkan makanan dengan mengoksidasi
besi. Jenis ini adalah bakteri Crenotrik, Leptotrik, Callitonella, Siderocapsa dan
Iain-Iain. Bakteri ini bertahan hidup dengan membutuhkan oksigen dan besi
(http://advancebpp.wordpress.com/2009/04/16/mengatasi-zat-besi-fe-tinggidalam-air/).
C. Arang Tempurung Kelapa
Arang tempurung kelapa adalah produk yang diperoleh dari pembakaran
tempurung kelapa tidak sempurna. Sebagai bahan bakar, arang tempurung kelapa
lebih menguntungkan dibanding kayu bakar. Arang ini memberikan kalor
pembakaran yang lebih tinggi, dan asap yang lebih sedikit. Kandungan karbon
12
aktif pada arang tempurung kelapa sangat tinggi, berfungsi sebagai anti toksik
atau anti racun dan penawar bau, penghilangan logam berat dan dioksin dari gas
buang (Prihandana Rangga, 2010)
1. Proses Pembuatan Arang Tempurung Kelapa
a. Dibakar dalam Kaleng
Disediakan tempat pembakaran batok kelapa sesuai kebutuhan yaitu
kaleng yang sudah dilepas penutup atasnya. Tempat pembakaran tempurung
kelapa diberdirikan dengan lubang menghadap keatas, dimasukkan tempurung
kelapa kedalam dasar kaleng. tempurung kelapa kemudian dibakar. Setelah api
menyala dimasukkan sedikit demi sedikit tempurung kelapa, biarkan asap
mengepul seperti sekam. Bila api menyala cepat ditimbun dengan tempurung
kelapa terus sampai kaleng terisi penuh oleh tempurung kelapa kemudian ditutup.
Bila tempurung kelapa yang berada diatas sudah menjadi arang, berarti arang
sudah jadi. Keluarkan arang dari kaleng letakkan pada matras. dibiarkan hingga
dingin. Setelah dingin arang diayak untuk memisahkan dari debu. Kemudian
arang ditumbuk hingga halus dan arang hasil tumbukan disaring hingga
mendapatkan hasil arang yang benar-benar halus.
13
Siapkan
Kaleng
Kosong
Dimasukkan tempurung
kelapa dalam kaleng
Dibakar
Sampai membara
Bila api menyala cepat ditimbun
dengan tempurung kelapa sampai
kaleng terisi penuh
Kaleng ditutup
Tumbuk arang hingga
halus
Arang hasil tumbukan di
saring
Dimasukkan sedikit demi
sedikit tempurung kelapa
kedalam kaleng
Dibiarkan hingga asap
mengepul
Arang kelapa diatas menjadi
arang
Dinginkan kemudian
keluarkan arang tempurung
kelapa untuk pengayaan
Arang Tempurung Kelapa yang
benar-benar Halus
Gambar 2. Pembuatan Arang Tempurung Kelapa
14
D. Spektrofotometer
Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu
pada suatu obyek kaca atau kuarsayang disebut kuvet. Sebagian dari cahaya
tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan. Nilai absorbansi dari cahaya
yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam kuvet.
Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada
pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada
panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi
difraksi dengan detector fototube. Benda bercahaya seperti matahari atau bohlam
listrik memancarkan spektrum lebar yang terdiri atas panjang gelombang. Panjang
gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengarui
selaput pelangi mata manusia dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan
ketampakan (vision). Dalam analisi secara spektrofotometri terdapat tiga daerah
panjang kelombang elektromagnetik yang digunakan , yaitu daerah UV (200-380
nm), daerah visible (380-700 nm), daerah inframerah (700- 3000 nm) ( Khopkar,
1990 ).
1. Bagian-bagian spektrofotometer
Secara garis besar sektrofotometer terdiri dari empat bagian Penting, yaitu
a. Sumber Cahaya
Sebagai sumber cahaya pada spektrofotometer, memiliki pancaran radiasi
yang stabil dan intensitasnya tinggi . sumber energi cahaya yang biasa untuk
daerah tampak, ultraviolet dekat, dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar
dengan kawat rambut terbuat dari wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan
15
bola lampu pijar biasa, daerah panjang gelombang adalah 350-2200 nanometer
(nm).
b. Monokromator
Monokromator adalah alat yang berfungsi untuk menguraikan cahaya
polikromatis
menjadi
beberapa
komponen
panjang
gelombang
tertentu
(monokromatis) yang berbeda (terdispersi).
c. Cuvet
Cuvet spektrofotometer adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat
contoh atau cuplikan yang akan dianalisis. Cuvet biasanya terbuat dari kwarsa,
plexiglass, kaca, plastik dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1x1 cm dan
tinggi 5 cm. pada pengukuran di daerah UV dipakai cuvet kwarsa atau plexiglass,
sedangkan cuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV.
Semua macam cuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak
(visible).
d. Detektor
Peranan detector penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada
berbagai panjang gelombang. Detector akan mengubah cahaya menjadi sinyal
listrik yang selanjutnya akan ditampilkan oleh penampil data dalam bentuk jarum
penunjuk atau angka digital(Kurniyati, 2012).
2. Prinsip Kerja Spektrofotometer
Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun
campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan
dipantulkan, sebagian diserap dari medium homogen, sebagian dari sinar masuk
16
akan dipantulkan, sebagian diserap dalam medium itu dan sisanya diteruskan.
Nilai yang keluar dari cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi
karena memiliki hubungan dengan konsentrasi sample. Hokum Beer menyatakan
absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi dan ketebalan
bahan/medium.
3. Keuntungan Spektrofotometer
Keuntungan dari spektrofotometer adalah :
a. Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk senyawa anorganik, organik dan
biokimia, diabsorpsi di daerah ultra lembayung atau daerah tampak.
b. Sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk mengabsorpsi pada jarak 10,4
sampai 10,5 M. Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10,6 sampai 10,7 M
dengan prosedur modifikasi yang pasti.
c. Selektivitasnya sedang sampai tinggi, jika panjang gelombang dapat
ditemukan dimana analit mengabsorpsi sendiri, persiapan pemisahan menjadi
tidak perlu.
d. Ketelitiannya baik, kesalahan relatif pada konsentrasi yang ditemui dengan
tipe spektrofotometer UV-Vis ada pada jarak dari 1% sampai 5%. Kesalahan
tersebut dapat diperkecil hingga beberapa puluh persen dengan perlakuan yang
khusus.
e. Mudah, spektrofotometer mengukur dengan mudah dan kinerjanya cepat
dengan instrumen modern, daerah pembacaannya otomatis (Skoog, DA,
1996).
17
E. Penetapan Kadar Besi (Fe)
1.
Prinsip Penetapan Kadar Besi(Fe)
Prinsip penetapan kadar besi(Fe) dalam air adalah besi dalam larutan
direduksi menjadi bentuk ferro dengan cara mendidihkannya dengan asam dan
hidroksilamin HCl, kemudian direaksikan dengan 1,10 fenantrolin pada pH 3,2 –
3,3. Tiga molekul fenantrolin dengan satu atom besi ferro membentuk senyawa
komleks berwarna merah jingga.warna yang retbentuk dibandingkan dengan baku
yang telah diketahui kadarnya secara spektrofotometri pada λ 510 nm (Yusrin,
2004).
2. Reaksi
Fe2+ + 1,10 fenantrolin 
------ Fe2+
Merah Jingga
3. Gangguan :
a. CN, NO2, Polifosfat hilang saat pemanasan.
b. Cr, Zn, Co, Cu, Ni, dapat dihilangkan dengan penambahan hidroksilamin
HCℓ.
c.
Bi, Cd, Hg, Mo, Ag dapat diendapkan oleh phenantrolin.
d.
Warna zat organik dapat dihilangkan dengan cara ekstraksi dengan
chloroform sebanyak satu kali.
e.
Pengawetan sample diasamkan dengan NHO3 sampai pH ≤ 2 supaya FeO,
Fe2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3 larut semua (Yusrin, 2004).
18