31 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian

BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian tentang pengaruh elektrodisinfeksi terhadap Coliform dan
E.Coli
dalam air dengan menggunakan elektroda platina-platina
(Pt/Pt)
dilakukan di Laboratorium Penelitian Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Islam Indonesia. Sampel air yang sudah
dielektrolisis kemudian dianalisis dengan menggunakan metode MPN (Most
Probable Number) untuk mengetahui pengurangan jumlah bakteri Coliform dan
E.Coli yang terdegradasi akibat dari proses elektrolisis. Selain itu juga dilakukan
pengukuran pH, serta uji peroksida dengan menggunakan Spektofotometer UVVis double beam. Uji peroksida dilakukan untuk mengetahui peroksida yang
terbentuk ketika proses elektrolisis berlangsung.
5.1
Proses Elektrodisinfeksi dengan Menggunakan Elektroda Platina (Pt)
Proses elektrolisis pada penelitian ini menggunakan beberapa komponen
yaitu reaktor elektrolisis dan juga elektroda (katoda anoda) platina (Pt). Elektroda
berfungsi sebagai penghantar arus listrik dari sumber arus (power supply DC)
menuju sampel air sehingga terjadi proses elektrolisis. Elektroda dipasang
dibagian dalam reaktor dan dalam kondisi steril serta tertutup, tujuannya agar
mengurangi kontaminan dari lingkungan luar sehingga nantinya dapat
mempengaruhi hasil proses elektrolisis.
31
Platina digunakan sebagai katoda (negatif) dan anoda (positif) dikarenakan
sifatnya yang inert (tidak mudah teroksidasi), tidak mudah korosif serta stabil
apabila dialirkan listrik dengan tegangan tinggi. Penggunaan platina (Pt) sebagai
elektroda karena sifatnya tidak mudah teroksidasi. Elektroda yang baik adalah
elektroda yang memiliki sifat kestabilan, konduktivitas, inert dan elektrokatalis
yang baik.
Proses elektrolisis dilakukan dengan variasi tegangan sebesar 2,8; 5; 10;
15; dan 20 volt dengan waktu yang sama yaitu 1 jam,. Selama proses elektrolisis
berlangsung diperoleh pengamatan yaitu terbentuk gas atau gelembunggelembung yang menempel pada elektroda. Menurut (Sunarya, 2007) gas atau
gelembung gelembung yang terbentuk pada katoda (negatif) menghasilkan atau
terbentuk gas hidrogen (H2) sedangkan pada anoda (positif) terbentuk gas oksigen
(O2). Katoda merupakan tempat terjadinya reduksi sedangkan pada anoda
merupakan tempat terjadinya oksidasi.
Sampel air yang sudah dielektrolisis kemudian dianalisis dengan metode
MPN (Most Probable Number) untuk mengetahui penurunan jumlah Coliform dan
E.Coli sebelum dan sesudah dilakukan elektrolisis.
Prinsip dasar
proses elektrodisinfeksi adalah kontribusi utama dalam
proses disinfeksi adalah OH. Hal ini berdasarkan pada reaksi oksidasi anoda dan
reduksi katoda yang dipaparkan oleh penelitian (Li, 2004). Mekanisme
pembentukan  OH dalam proses elektrolisis dapat diketahui pada reaksi oksidasi
anoda dan reduksi katoda berikut ini:
2H2O
4H+ + 4e- + O2
32
4H2O + 4e-
2H2 + 4OH-
Atom hidrogen (H) menjadi salah satu tahap-tahap peralihan dalam
pembentukan molekul hidrogen dalam reaksi reduksi katodik. Urutan reaksi dari
atom hidrogen:
H* + O2
HO2
HO2 + H*
H2O2
Dalam reaksinya, di mana elektroda yang terbuat dari logam (M), hidrogen
peroksida mengambil bagian dalam menghasilkan reaksi radikal hidroksil (OH):
H2O2 + M2+
M3+ + .OH + OH- (LaConti, 2003)
Pembentukan hirogen peroksida (H2O2) selanjutnya dibuktikan dan
dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis Hitachi U-2010.
Langkah akhir dari penelitian dilakukan pengamatan pH dengan menggunakan pH
meter Ohaus pada masing-masing perlakuan elektrolisis.
5.2
Pengaruh Variasi Tegangan terhadap Efektivitas Elektrodisinfeksi
pada Coliform dan E.Coli
Penelitian ini menggunakan variasi tegangan sebesar 2,8; 5; 10; 15; dan 20
Volt dengan waktu elektrolisis selama 1 jam. Hasil pengamatan pada saat proses
elektrolisis adanya pembentukan gelembung gas pada anoda dan katoda. Semakin
tinggi potensial yang digunakan maka produksi gelembung gas pada anoda
maupun katoda sebagian banyak. Pada proses elektrolisis anoda mengalami
oksidasi sedangkan katoda mengalami reduksi. Pada tegangan 2,8 Volt
menghasilkan gelembung gas sangat sedikit, sedangkan pada tegangan 5; 10, 15
33
serta 20 Volt memproduksi gelembung gas yang lebih banyak, produsi gelembung
gas lebih banyak dihasilkan di katoda karena pada katoda terjadi proses reduksi.
Tabel 1. Data hasil pengujian Coliform pada air dengan berbagai variasi tegangan
No
Parameter
Satuan
1
Golongan
Coliform
MPN/100 mL
Hasil Uji
a
2,8 V
5V
10 V
15 V
20 V
24
11
0
0
29
8
*a air sebelum dielektrolisis
35
Coliform
30
25
Coliform
20
15
10
5
0
0
2,8
5
10
15
20
Potensial (Volt)
Gambar 6. Pengaruh tegangan (Volt) pada proses elektrolisis terhadap jumlah
Coliform dengan waktu elektrolisis selama 1 jam
Berdasarkan Tabel 1 dan Gambar 6 dapat ditunjukkan bahwa penurunan
jumlah Coliform menurun secara signifikan dari tegangan sebesar 2,8 Volt sampai
dengan tegangan sebesar 10 Volt, dari jumlah awal sebelum dielektrolisis
Coliform 24 MPN/100 mL menjadi 0 MPN/100 mL Berdasarkan potensial
oksidasi relatif (Relative Oxidation Potentials) beberapa senyawa desinfektan
34
seperti yang dijelaskan oleh (Rice, 1989) pada tegangan 2,8 Volt pada proses
elektrolisis akan membentuk senyawa desinfektan yang berupa radikal hidroksi
(OH), dengan adanya pernyataan yang dikutip dari (Rice, 1989) tersebut jadi
kemungkinan penurunan jumlah Coliform pada air setelah melalui proses
elektrolisis disebabkan oleh adanya radikal hidroksil (OH), Penjelasan
sebelumnya telah menyatakan bahwa radikal hidroksil (OH) yang terbentuk
berasal dari hidrogen peroksida yang mempunyai bagian dalam pembentukan
radikal hidroksil (OH). yang terdapat pada air selama proses elektrolisis
berlangsung. Tegangan 15 Volt dan 20 Volt menunjukkan hasil yang tidak
signifikan karena pada tegangan tersebut bakteri Coliform tidak mengalami
penurunan tetapi mengalami kenaikan apabila dibandingkan dengan jumlah
Coliform sebelum dielektrodisinfeksi, kemungkinan pada proses ini terjadi
kontaminasi dari lingkungan luar pada saat proses analisis bakteri maupun pada
proses elektrodisinfeksi, dan juga dapat disebabkan dengan penurunan fungsi
elektroda platina (Pt) karena adanya tegangan tinggi yang digunakan yaitu 15 Volt
dan 20 Volt.
Semakin besar tegangan yang digunakan pada proses elektrolisis dengan
waktu yang sama (1 jam) setidaknya memberikan efek terhadap pengurangan
jumlah Coliform pada air meskipun hasil yang ditunjukkan antara variasi tegangan
(Volt) yang digunakan dengan bakteri Coliform yang terbunuh tidak signifikan.
35
Tabel 2. Data hasil pengujian Eschericia Coli pada air dengan berbagai variasi
tegangan
No
Parameter
Satuan
Hasil Uji
1
Golongan
E. Coli
MPN/100 mL
a
2,8 V
5V
10 V
15 V
20 V
14
11
0
0
14
8
*a air sebelum dielektrolisis
16
E.Coli
E.Coli (CFU/mL)
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2,8
10
5
Potensial (Volt)
15
20
Gambar 7. Pengaruh tegangan (Volt) pada proses elektrolisis terhadap jumlah
E.Coli dengan waktu elektrolisis selama 1 Jam
Berdasarkan Tabel 2 dan Gambar 2 juga terjadi penurunan jumlah E.Coli dari
tegangan 2,8 Volt sampai dengan tegangan 10 Volt, hal ini sama dengan
penurunan yang ditunjukkan pada Coliform. Selanjutnya dengan tegangan 15 Volt
terdapat kenaikan E. Coli dengan jumlah sama seperti sebelum dilakukan
elektrolisis yaitu 14 MPN/100 mL. setelah dielektrolisis dengan tegangan 20 Volt
terdapat penurunan kembali menjadi 8 MPN/100 mL.
36
Penurunan yang tidak signifikan pada variasi tegangan yang dilakukan
dalam penelitian ini kemungkinan dapat dipengaruhi dari proses elektrolisis yang
kurang sempurna maupun pada proses analisis bakterinya.
Dilihat dari beberapa variasi tegangan yang dipakai dan berdasarkan hasil
yang ditunjukkan bahwa sedikit lebihnya penambahan tegangan (volt) sangat
berpengaruh pada proses elektrolisis. Hasil yang ditunjukkan oleh beberapa
tegangan yang digunakan pada proses elektrolisis bahwa besar tegangan yang
efektif untuk membunuh ataupun mengurangi Coliform dan E.Coli dengan
menggunakan elektroda Platina (Pt) adalah pada variasi tegangan 5 dan 10
Volt,karena pengurangan jumlah Coliform dan E.Coli hasilnya adalah 0 dengan
kata lain bakteri Coliform dan E.Coli terbunuh dengan sempurna.
5.3 Pengaruh Konsentrasi H2O2 terhadap Efektivitas Elektrodisinfeksi pada
Coliform dan E.Coli
Konsentrasi H2O2 yang terbentuk pada saat proses elektrodisinfeksi diukur
dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis double beam Hitachi U-2010.
Konsentrasi H2O2 yang terbentuk pada saat proses elektrodisinfeksi mempunyai
hubungan yang positif terhadap bakteri Coliform maupun E.Coli yang terbunuh.
Pengukuran H2O2 dengan spektrofotometer UV-Vis double beam Hitachi U2010 dilakukan dengan beberapa langkah diantaranya adalah melakukan
standarisasi larutan H2O2 dengan menggunakan Na2S2O3 1N. Proses satndarisasi
dilakukan untuk mengetahui konsentrasi yang sesungguhnya dari larutan Na2S2O3.
37
Proses standarisasi H2O2 menggunakan titrasi iodometri (titrasi tidak
langsung). Penggunaan titrasi iodometri karena H2O2 merupakan suatu oksidator.
Penggunaan reagen dalam proses standarisasi H2O2 seperti HCl berfungsi sebagai
pembentuk suasana asam, sedangkan KI berfungsi sebagai oksidator, ammonium
molibdat sendiri berfungsi sebagai katalis yang akan mempercepat proses reaksi.
Amilum digunakan sebagai indikator yang diikuti dengan perubahan warna biru
yang menandakan terbentuknya I2, amilum juga biasa digunakan sebagai indicator
reagen KI.
Selain proses standarisasi H2O2 juga dilakukan proses standarisasi Na 2S2O3.
Standarisasi dilakukan dengan menggunakan K2Cr2O7, karena larutan K2Cr2O7
merupakan larutan standar primer sedangkan Na2S2O3 sebagai latutan standar
sekunder . Reagen yang digunakan dalam proses standarisasi Na2S2O3 sama halnya
seperti proses standarisasi H2O2.
Reaksi yang terjadi pada proses standarisasi H2O2 adalah:
H2O2 + 2H+ + 2e- 2H2O
(Katoda)
2I- I2 + 2e-
(Anoda)
H2O2 + 2H+ + 2I- 2H2O + I2
2S2O32-  S4O62- + 2e-
(Anoda)
I2 + 2e-  2I-
(Katoda)
2S2O32- + I2 S4O62- + 2I-
38
Reaksi yang terjadi pada proses standarisasi Na2S2O3:
Cr2O72- + 14H+ + 6e-  2Cr3+ + 7H2O (l)
(Katoda)
2I-  I2 + 2e-
(Anoda)
Cr2O72- + 6I- + 14H+  2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
2S2O32-  S4O62- + 2e-
(Anoda)
Cr2O72- + 14H+ + 6e-  2Cr3+ + 7H2O (l)
(Katoda)
6S2O32- + Cr2O72- + 14H+  3S4O62- + 2Cr3+ + 7H2O (l)
A
B
C
D
E
Gambar 8. Hasil uji peroksida pada sampel air setelah dielektrolisis dengan
waktu 1 jam dan variasi tegangan (A) 2,8 V; (B) 5 V; (C) 10 V;
(D) 15 V; (E) 20 V.
Tabel 3. Hubungan antara variasi tegangan (Volt) dengan konsentrasi H2O2 yang
terbentuk pada proses elektrodisinfeksi
No
1
2
3
4
5
Tegangan (Volt)
2,8
5
10
15
20
Absorbansi
0,016
0,183
0,065
0,019
0,029
39
Konsentrasi (mg/L)
0,0138
0,2565
8,504
0,0181
0,0327
9
9
konsentrasi
(mg/L)
absorbansi
KONSENTRASI (mg/L)
8
7
6
5
4
3
2
1
0.0138
0.2565
0.0181
0.0327
15
20
0
2,8
5
10
Volt
Gambar 9 . Hubungan antara variasi tegangan (Volt) dengan konsentrasi
H2O2 yang terbentuk pada proses elektrodisinfeksi
Pada tabel 3 dan Gambar 9 dapat diketahui bahwa hubungan antara variasi
tegangan (Volt) dengan konsentrasi H2O2 yang terbentuk pada proses
elektrodisinfeksi tidak menunjukkan hubungan yang signifikan. Konsentrasi H2O2
terbesar ditunjukkan pada tegangan (Volt) 5 V dan 10 V, apabila dibandingkan
dibandingkan dengan jumlah bakteri yang terbunuh, pada tegangan (Volt) 5 V dan
10 V bakteri Coliform dan E.Coli terbunuh semua. Jadi dapat diasumsikan bahwa
konsentrasi H2O2 yang terbentuk pada proses elektrodisinfeksi bebrpengaruh
terhadap kematian bakteri Coliform dan E.Coli.
Mekanisme kematian sel bakteri oleh H2O2 dikarenakan berkurangnya
permeabilitas sel yaitu sifat ataupun kemampuan dari suatu membran untuk dapat
dilewati oleh suatu zat. Selain oleh faktor tegangan kematian bakteri Coliform
dan E.Coli juga disebabkan oleh OH yang terbentuk dari H2O2. Pembentukan
OH ditunjukkan pada reaksi berikut:
40
4H+ + 4e- + O2
2H2O
2H2 + 4OH-
4H2O + 4e-
Atom hidrogen (H) menjadi salah satu tahap-tahap peralihan dalam
pembentukan molekul hidrogen dalam reaksi reduksi katodik. Urutan reaksi dari
atom hidrogen:
H* + O2
HO2
HO2 + H*
H2O2
Dalam reaksinya, di mana elektroda yang terbuat dari logam (M), hidrogen
peroksida mengambil bagian dalam menghasilkan reaksi radikal hidroksil (OH):
H2O2 + M2+
M3+ + .OH + OH- (LaConti, 2003).
Tegangan akan merusak dinding-dinding sel bakteri sehingga akan meningkatkan
permeabilitas sel, dalam hal ini tubuh bakteri tidak dilindungi oleh dinding sel
karena dinding sel telah rusak, kemudian OH yang terbentuk dari H2O2 akan
menembus sitoplasma yang tersusun atas protein dan DNA. OH akan berperan
aktif untuk mempercepat kematian bakteri.
Langkah akhir dari penelitian ini adalah melakukan pengamatan pH dengan
menggunakan pH meter Ohaus pada masing-masing air yang sudah dielektrolisis
dengan beberapa variasi tegangan.
41
Tabel 4. Hasil pengukuran pH pada air setelah proses elektrolisis dengan
beberapa variasi tegangan
No
Perlakuan
pH
1
0V
8,36
2
2,8 V
8,21
3
5V
8,17
4
10 V
7,66
5
15 V
8,11
6
20 V
8,09
8.6
PH
8.4
pH
8.2
8
PH
7.8
7.6
7.4
7.2
0
2,8
5
10
15
potensial (Volt)
20
Grafik 10. Hasil pengukuran pH air setelah dielektrolisis dengan beberapa
variasi tegangan (Volt)
Berdasarkan tabel 4 dan Gambar 10 dapat diketahui bahwa dengan adanya proses
elektrolisis dengan berbagai variasi tegangan (Volt) tidak begitu berpengaruh
42
terhadap perubahan pH air yang dielektrolisis karena jika dibandingkan PH awal
air sebelum dielektrolisis dengan pH air setelah dielektrolisis tidak berubah begitu
besar masih kisaran 8, hanya saja pada variasi tegangan 10 Volt pH yang
ditunjukkan mengalami penurunan sedikit yaitu kisaran pH 7,66. pH air yang
diukur cenderung basa dikarenakan adanya pembentukan OH- yang cenderung
lebih dominan pada proses oksidasi reduksi pada saat proses elektrodisinfeksi,
berikut reaksi yang terjadi:
4H+ + 4e- + O2
2H2O
4H2O + 4e-
(anoda)
2H2 + 4OH- (katoda)
Hasil pH air yang terukur jika dibandingkan dengan literartur sesuai
Standar Baku Mutu Air Bersih No. 416/Menkes/ Per/ IX/1990 bahwa pH air
bersih kisaran pH 6,5-8,5, jadi masih memenuhi syarat dan ketentuan ataupun
baku mutu apabila digunakan.
Tabel 5. Hubungan antara variasi tegangan (Volt) dengan Coliform dan E. Coli
yang terbunuh serta H2O2 yang terbentuk pada proses elektrodisinfeksi
No
Tegangan (Volt)
Coliform (MPN)
E.Coli (MPN)
Konsentrasi
H2O2 (mg/L)
1
2
3
4
5
2,8
5
10
15
20
11
0
0
29
8
11
0
0
14
8
0,0138
0,2565
9
0,0181
0,0327
43
Tegangan (Volt)
Coliform (MPN)
30
E.Coli (MPN)
25
20
Konsentrasi H2O2
(mg/L)
15
10
5
0
1
2
3
4
5
Gambar 11. Hubungan antara variasi tegangan (Volt) dengan Coliform dan
E.Coli yang terbunuh serta H2O2 yang terbentuk pada proses
elektrodisinfeksi
Hubungan antara variasi tegangan (Volt) dengan Coliform dan E. Coli yang
terbunuh serta H2O2 yang terbentuk pada proses elektrodisinfeksi ditunjukkan
pada tabel dan gambar dimana dapat diketahui bahwa antara tegangan (Volt)
dengan Coliform dan E. Coli yang terbunuh serta H2O2 yang terbentuk pada
proses elektrodisinfeksi tidak menunjukkan kenaikan yang signifikan. Hal ini
dapat dipengaruhi oleh dari proses elektrodisinfeksi yang dilakukan, proses
analisis bakteri serta pengukuran H2O2 yang kurang optimal.
44