BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...

7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Deterjen

Deterjen adalah campuran berbagai bahan yang digunakan untuk

membantu pembersihan. Deterjen terdiri dari 20-30 persen surfaktan, 70-80

persen builder, dan 2-3 persen bahan aditif seperti parfum, softener dan anti

corrosion.

2.1.1 Surfaktan

Surfaktan atau surface active agent merupakan senyawa organik terlarut

(dissolved organics ) dengan berat molekul 342, 4 dalton. Berdasarkan spektrum

membran filtasi, surfaktan memiliki diameter partikel ± 0, 001 μm (1 nm ) .

Gambar 2.1 Spektrum Membran Filtasi

Sumber : PT DOW Water and Process Solution

342 da

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Campuran_%28kimia%29&action=edit&redlink=1�

Bab II Tinjauan Pustaka 8

Laporan Tugas Akhir Pengolahan Air Limbah Laundry dengan Metode Koagulasi –Flokulasi, Filtrasi dan Adsorpsi

Surfaktan memiliki dua gugus aktif yang berbeda yaitu gugus hidrofob

dan gugus hidrofil. Gugus hidrofob merupakan gugus non polar yang tidak larut

didalam air dan berperan untuk menarik kotoran dan lemak sedangkan gugus

hidrofil merupakan gugus polar yang dapat larut dalam air.

Surfaktan membersihkan kotoran pada pakaian melalui beberapa tahapan

yaitu penurunan tegangan permukaan air dan pembentukan misel yang tersuspensi

di dalam air. Penurunan tegangan permukaan air terjadi karena adanya akumulasi

surfaktan pada permukaan air yang menyebabkan gangguan pada ikatan-ikatan

molekul air. Kemudian ekor surfaktan yang bersifat hidrofob berinteraksi dengan

lemak dan kotoran pada pakaian sedangkan gugus polar pada surfaktan

berinteraksi dengan air sehingga surfaktan tetap berada di dalam air. Surfaktan

yang telah mengikat lemak dan kotoran berkumpul menjadi satu kesatuan yang

disebut sebagai misel. Misel yang terbentuk mengapung di dalam air menjadi

padatan tersuspensi yang menyebabkan warna air menjadi lebih keruh. Ilustrasi

penurunan tegangan permukaan air dan pembentukan misel oleh surfaktan dapat

dilihat pada Gambar 2. 2 dan Gambar 2. 3.

Kemampuan surfaktan dalam menurunkan tegangan permukaan air dan

mengikat kotoran menyebabkan surfaktan digunakan dalam proses pencucian.

Surfaktan sintetik yang digunakan oleh produsen deterjen terdiri dari beberapa

jenis yaitu surfaktan anionik, kationik dan non-ionik. Namun surfaktan yang

sering digunakan di pasaran adalah surfaktan anionik. Surfaktan anionik adalah

surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion dan menghasilkan ion

aktif permukaan yang bermuatan negatif ketika terionisasi di dalam air. Surfaktan

anionik lebih banyak digunakan di pasaran karena sifatnya yang lebih stabil di

dalam air, memiliki daya bersih yang kuat dan ekonomis. Contoh surfaktan yang

termasuk ke dalam kelompok ini adalah alkil benzene sulfonat dan linear alkil

sulfonat.



Gambar 2. 2 Penurunan Tegangan Permukaan Air oleh Surfaktan

Gambar 2.3 Pembentukan Misel oleh Surfaktan Sumber :Detergent Data Sheet from Advocate for the Consumer, Cosmetic, Hygiene and Specially Products

Industry

Alkil benzena sulfonat atau ABS merupakan jenis surfaktan dengan rantai

bercabang yang berasal dari persenyawaan sulfonat dan memiliki struktur bangun

seperti yang terlihat pada Gambar 2.4.

SO3Na

Gambar 2.4 Struktur Bangun Alkil Benzene Sulfonat

Alkil benzene sulfonat merupakan jenis surfaktan yang dapat

menghasilkan banyak busa. Namun penggunaan ABS sudah dilarang di beberapa

negara di dunia karena sifatnya yang sulit terdegradasi ketika dibuang ke



lingkungan sehingga dilakukan pengembangan jenis surfaktan lainnya yang lebih

mudah terdegradasi di lingkungan yaitu linear alkil benzene sulfonat atau LAS.

Gambar 2.5 Struktur Bangun Linear Alkil Benzene Sulfonat

LAS merupakan senyawa alkil sulfonat dengan rantai lurus sehingga lebih

mudah didegradasi ketika berada di lingkungan. Sifat LAS yang biodegradable

membuat para produsen deterjen lebih sering menggunakan LAS sebagai

surfaktan.

Kandungan surfaktan di dalam suatu larutan dinyatakan sebagai angka

MBAS (methylene blue active substance) yang menunjukkan jumlah surfaktan

aktif yang terdapat di dalam air. Surfaktan bersifat sulit didegradasi dan dapat

menyebabkan pencemaran pada air sungai yang menyebabkan kematian pada

ikan. Bila kondisi badan air sudah menghitam atau terbentuk busa yang melimpah

dapat mempengaruhi kontak udara dengan deterjen di perairan terganggu

sehingga proses penguraian secara aerobik terhambat.

2.1.2 Builder

Secara alamiah, air mengandung sejumlah ion-ion terlarut seperti ion Ca2+

dan ion Mg2+ yang merupakan ion-ion penyebab kesadahan. Ion Ca2+ dan ion

Mg2+ di dalam air dapat bereaksi dengan sejumlah ion bemuatan negatif yang

dihasilkan dari ionisasi surfaktan anionik sehingga surfaktan mengalami

deaktivasi. Deaktivasi surfaktan menyebabkan penurunan kinerja surfaktan yang

secara fisik terlihat dari kegagalan pembentukan busa dan proses pencucian yang

berlangsung tidak efisien.

Kinerja deterjen dalam membersihkan pakaian ditingkatkan dengan

melakukan penambahan builder ke dalam komposisi deterjen. Builder merupakan



senyawa penguat yang dapat melunakkan air sadah dengan cara mengikat ion Ca2+

dan ion Mg2+. Selain mengikat ion Ca2+dan ion Mg2+, builder dapat menciptakan

kondisi keasaman yang tepat sehingga proses pembersihan berlangsung dengan

baik dan membantu surfaktan untuk mendispersikan kotoran dan lemak. Ilustrasi

pengikatan ion-ion penyebab kesadahan di dalam air oleh builder dapat dilihat

pada Gambar 2.6 .

Gambar 2.6 Mekanisme Pengikatan Ion-Ion Kesadahan di dalam Air oleh Builder.

Sumber : Detergent Data Sheet from Advocate for the Consumer, Cosmetic, Hygiene and Specially

Products Industry

Menurut cara kerjanya di dalam air, builder dibagi menjadi beberapa jenis

yaitu sequestrating builder, precipitating builder, dan ion exchange builder

(Anonim, __ ). Sequestrating builder merupakan jenis builder yang terlarut di

dalam air dan membentuk kompleks ion Ca2+ dan ion Mg2+ yang dapat larut di

dalam air. Senyawa yang termasuk ke dalam builder jenis ini adalah senyawa-

senyawa fosfat seperti tripolyphosphate (STPP), tetrasodium pyrophosphate,

hexametaphosphate dan senyawa-senyawa non fosafat seperti ethylenediamine

tetraacetic acid (EDTA) dan diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA).

Builder jenis fosfat sering digunakan oleh para produsen deterjen karena

kinerjanya yang baik dalam melakukan pencucian. Namun dewasa ini, beberapa

negara di dunia melakukan pelarangan terhadap penggunaan builder fosfat karena

senyawa fosfat dapat menyebabkan proses eutrofikasi pada badan air. Eutrofikasi

merupakan proses pengkayaan unsur hara pada badan air yang menyebabkan

pertumbuhan tanaman air seperti eceng gondok yang berlebih. Hal ini

menyebabkan konsumsi oksigen oleh eceng gondok meningkat sehingga kadar



oksigen di dalam air menjadi berkurang yang mengakibatkan perubahan warna

pada air sungai dan kematian ikan.

Sifat builder fosfat yang tidak ramah lingkungan membuat para produsen

deterjen mulai menggunakan builder lain yang berasal dari senyawa non fosfat.

Contoh builder yang berasal dari senyawa non fosfat adalah zeolit dan garam-

garam netral seperti natrium klorida, natrium karbonat dan natrium sulfat. Selain

sebagai builder, garam-garam netral pada deterjen dapat mengatur berat jenis

deterjen. Natrium sulfat juga dapat menurunkan Critical Micelle Concentration

(CMC) dari surfaktan organik sehingga konsentrasi pencucian efektif dapat

tercapai (Putranto,___).

2.1.3 Bahan-Bahan Aditif

Bahan-bahan aditif merupakan sejumlah komponen deterjen dengan

komposisi yang kecil yaitu 2-3 persen. Komponen-komponen deterjen yang

termasuk ke dalam bahan aditif adalah alkali, parfum, antimicrobial agent,

softener, anti corrotion agent, dll. Alkali berperan untuk meningkatkan pH

laundry sehingga proses emulsi lemak dan pengikatan kotoran berlangsung lebih

baik. Namun peningkatan pH pada air dapat merusak struktur deterjen sehingga

perlu dilakukan pengaturan konsentrasi alkali di dalam deterjen. Contoh alkali

yang sering digunakan oleh produsen deterjen adalah natruim karbonat, natrium

bikarbonat, dan natrium sitrat.

2.2 Limbah Laundry

Laundry adalah jasa yang menawarkan fasilitas kegiatan pencucian

pakaian, karpet, boneka, sepatu, tas, dll (Tri, 2008). Laundry sebagai usaha yang

berkembang pesat menjadi salah satu konsumen deterjen yang cukup besar.

Disamping kelebihannya yang memudahkan penduduk dalam memperoleh

pakaian bersih, laundry memberikan dampak buruk bagi lingkungan. Deterjen

mengandung sejumlah komponen berbahaya bagi lingkungan sehinggga



pembuangan air limbah laundry ke badan sungai dapat menyebabkan kerusakan

pada lingkungan. Karakteristik air limbah laundry dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Karakteristik Limbah Laundry

No Parameter analisis Satuan Hasil analisis 1 2

TSS pH

ppm 298 7,39

3 BOD ppm 395 4 COD ppm 627,3 5 MBAS ppm 36,3

Sumber : Penyisihan Fosfat dan Surfaktan Menggunakan Koagulan Biji Kelor (Moringa oleifera) pada Limbah Pencucian Pakaian (Halomoan, tanpa tahun)

2.2.1 pH

Air limbah laundry memiliki pH basa akibat padatan dari pakaian yang

diikat oleh deterjen. Kondisi pH yang basa dapat menyebabkan iritasi pada kulit

sehingga diperlukan suatu pengolahan limbah laundry untuk menghindari bahaya

bagi lingkungan dan makhluk hidup sekitar.

2.2.2 Kekeruhan

Besarnya nilai kekeruhan air dapat menjadi ukuran tidak langsung jumlah

padatan tersuspensi yang berada di dalam air. Padatan tersuspensi adalah bahan-

bahan tersuspensi dengan diameter partikel lebih besar dari 1μm yang tertahan

pada saringan Millipore dengan diameter pori 0,45 μm dan menyebabkan warna

keruh pada air. Air limbah laundry memiliki angka kekeruhan yang cukup tinggi

karena adanya pembentukan misel pada saat proses pencucian berlangsung. Misel

yang terbentuk merupakan padatan organik yang tersuspensi di dalam air.

2.2.3 Bahan organik

Zat organik di dalam air umumnya merupakan senyawa yang dapat

didegradasi dengan mudah. Namun beberapa senyawa organik seperti ABS,

tannin dan lignin sulit didegradasi oleh mikroorganisme ketika berada di

lingkungan.



Deterjen mengandung surfaktan yang merupakan senyawa organik yang

sulit didegradasi. Gugus alkil pada surfaktan merupakan rantai hidro karbon yang

menyebabkan kandungan organik pada air hasil pencucian laundry menjadi tinggi.

Kandungan organik di dalam air limbah dapat dinyatakan sebagai angka

permanganat. Angka permanganat menunjukkan sejumlah kandungan organik

yang dioksidasi oleh kalium permanganat.

2.3 Teknologi Pengolahan

Antisipasi pencemaran lingkungan akibat limbah laundry dapat

diantisipasi dengan melakukan pengolahan limbah laundry menjadi air bersih

yang dapat digunakan kembali untuk kehidupan sehari-hari mengacu pada

persyaratan air bersih Permenkes 416/1990. Beberapa parameter penting pada

limbah laundry yang harus diperhatikan untuk memperoleh air bersih adalah

kekeruhan, pH, kandungan organik dan kandungan deterjen.

Seperti yang terlihat pada Tabel 1.1 limbah laundry memiliki kandungan

padatan tersuspensi dan nilai COD yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa

padatan tersuspensi di dalam air limbah laundry merupakan padatan tersuspensi

organik. Padatan tersuspensi organik yang menyebabkan kekeruhan pada air

limbah laundry dapat dipisahkan dari air dengan menggunakan metode koagulasi

dan flokulasi sehingga diperoleh air bersih yang sesuai dengan Permenkes

416/1990.

Selain metode koagulasi dan flokulasi, metode lain yang dapat digunakan

dalam mengolah air limbah laundry menjadi air bersih adalah adsorpsi karbon

aktif, filtrasi pasir aktif dan kombinasi antara adsorpsi karbon aktif dan filtrasi

pasir aktif. Surfaktan aktif dalam bentuk ion terlarut di dalam air diharapkan dapat

diserap menggunakan proses adsorpsi oleh karbon aktif sehingga kandungan

surfaktan dapat menurun sedangkan misel yang merupakan padatan tersuspensi

dapat disaring menggunakan pasir aktif.



2.3.1 Koagulasi dan Flokulasi

Koagulasi dan flokulasi merupakan proses pemisahan padatan tersuspensi

dari air dengan cara melakukan penambahan koagulan dan flokulan ke dalam air

sehingga partikel padatan tersuspensi menjadi lebih besar untuk dapat diendapkan

secara gravitasi. Secara alamiah, padatan tersuspensi merupakan padatan yang

sulit diendapkan karena memiliki permukaan yang bermuatan negatif. Muatan ini

menyebabkan gaya tolak menolak antara partikel sehingga partikel-partikel tidak

dapat berkumpul untuk membentuk padatan yang lebih besar.

Pembentukan padatan yang lebih besar dilakukan dengan menambahkan

senyawa koagulan ke dalam air. Koagulan merupakan senyawa dengan ion positif

yang dapat menarik padatan-padatan tersuspensi sehingga terbentuk endapan

besar yang disebut sebagai flok. Flok yang terbentuk pada proses koagulasi

diperbesar dengan melakukan penambahan flokulan. Flokulan merupakan

senyawa tidak bermuatan yang membuat flok-flok yang terbentuk pada proses

koagulasi bergabung membentuk flok yang lebih besar melalui proses

pengadukan lambat. Flok yang dihasilkan pada proses flokulasi dipisahkan dari

air melalui proses pengendapan yang disebut sebagai proses sedimentasi.

Efisiensi koagulasi dan flokulasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu

pH, jenis koagulan, kecepatan pengadukan, dan kekeruhan larutan.

1. pH larutan

Efisiensi koagulasi terbaik terjadi pada kondisi pH larutan yang optimum.

Kegagalan pelaksanaan pada daerah pH optimum akan memboroskan bahan kimia

dan mengGambarkan kualitas yang rendah dari efluen( Anonim, _ ). Nilai pH suatu

larutan berpengaruh pada kelarutan koagulan, muatan permukaan kandungan organik,

muatan permukaan flok. Besarnya pH optimum sangat tergantung pada jenis

koagulan yang digunakan.

2. Kecepatan pengadukan

Pengadukan pada proses koagulasi dan flokulasi dilakukan dengan dua

tahapan yaitu pengadukan cepat pada proses koagulasi dan pengadukan lambat pada

proses flokulasi. Pengadukan cepat pada proses koagulasi penting untuk

menyeragamkan penyebaran koagulan dan meningkatkan tumbukan partikel koagulan



dengan partikel kekeruhan sehingga koagulan dapat terhidrolisis di dalam air dan

diserap oleh padatan teruspensi untuk membentuk flok.

Pengadukan lambat dilakukan pada proses flokulasi. Pengadukan lambat

menyebabkanpertumbuhan flok yang dihasilkan dari proses koagulasi dan

meningkatkan jumlah dan kesempatan partikel untuk bertumbukan. Proses ini

menghasilkan flok yang akan mengendap dalam waktu yang tidak terlalu lama.

Ketidaksesuaian antara waktu dan kecepatan pengadukan baik pada proses koagulasi

maupun flokulasi dapat menyebabkan rendahnya kontak koagulan dengan padatan

tersuspensi yang berakibat pada gagalnya pembentukan flok.

2.3.1.1 Koagulan

Koagulan merupakan senyawa yang ditambahkan pada proses koagulasi

untuk memperbesar ukuran padatan tersuspensi yang berada di dalam air.

Koagulan yang sering digunakan terdiri dari beberapa jenis yaitu tawas, Poly

Alumunium Chloride (PAC) dan FeCl3.

a. Tawas

Tawas merupakan koagulan non-organik dengan rumus kimia Al2(SO4)3.

18 H2O. Tawas banyak digunakan sebagai koagulan karena keefekitfannya dalam

proses koagulasi dan harganya yang murah. Reaksi tawas di dalam air adalah

sebagai berikut :

Al2(SO4)3 → 2Al+3 + SO4−3

H2O → H+ + OH−

2 Al+3 + 6H2O → 2Al (OH)3 + 6H+

Al(OH)3 merupakan presipitat yang akan mengendap menjadi lumpur

ketika proses sedimentasi berlangsung. Koagulasi menggunakan tawas

berlangsung baik pada pH 5,8-7,4 (Pertnyski, __). Rentang pH optimum

berpengaruh pada pembentukan presipitat Al(OH)3 dan jumlah alumunium yang



terlarut di dalam air. Pembentukan presipitat Al(OH)3

mulai terjadi pada pH

sekitar 4,5 yang akan meningkat pesat sejalan kenaikan pH. Pada pH kurang 4,5 dan

pH lebih dari 8,0 sebagian besar aluminum hadir sebagai spesies terlarut sehingga

kekeruhan air justru meningkat. Kondisi optimum adalah kondisi pH yang

menghasilkan presipitat Al(OH)3 yang banyak dan menghasilkan alumunium

terlarut dalam jumlah yang sedikit. Penggunaan tawas pada proses koagulasi

menyebabkan terjadinya penurunan pH pada air hasil pengolahan akibat

terbentuknya 6 ion H+ seperti yang terlihat pada reaksi tawas dengan air. Oleh

karena itu perlu dilakukan penambahan alkali untuk menjaga pH air. Salah satu

jenis alkali yang dapat digunakan adalah soda abu atau kapur.

b. Poly Aluminium Chloride (PAC)

PAC adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta

ion aluminium bertarap klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk polinuklear

dengan rumus umum Alm(OH)nCl(3m-n) (Anonim, __). Penggunaan PAC

sebagai koagulan menghasilkan beberapa keuntungan diantaranya penurunan pH

larutan yang tidak signifikan dan efisiensi pengambilan padatan tersuspensi yang

lebih besar dibandingkan dengan tawas. PAC sebagai koagulan organik bereaksi

dengan air dan menghasilkan sejumlah presipitat dengan reaksi sebagai berikut :

[Al2(OH)5]+ + H2O → 2Al (OH)3 + H+

Al(OH)3 merupakan presipitat yang menjadi endapan ketika proses

sedimentasi berlangsung. Jumlah endapan yang dihasilkan oleh penggunaan PAC

pada proses koagulasi lebih besar dibandingkan daripada penggunaan tawas

sehingga hasil air pengolahan menggunakan PAC menjadi lebih jernih. Karena

pada alum hanya spesies monomer saja yang terbentuk yaitu Al3+, Al(OH)2+,

Al(OH)2+, dan Al(OH)4

- sementara pada PAC, selain monomer juga terbentuk

kation polimer yang didominasi oleh Al13O4(OH)247+ (Sutapa, 2010).



c. Ferri Klorida (FeCl3)

FeCl3 merupakan koagulan organik yang tidak menggunakan alumunium

sebagai unsure basis koagulan. Koagulan FeCl3 menghasilkan efisiensi koagulasi

yang besar ketika bekerja pada pH optimumnya yaitu 5,5 (Pertnyski, __). Reaksi

FeCl3dan kapur di dalam air adalah sebagai berikut :

2 Fe Cl3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Fe(OH)3 + 3CaCl2 + 6CO2

Fe(OH)3 merupakan presipitat yang mengendap menjadi lumpur ketika

proses sedimentasi dilakukan. Pembentukan presipitat terbaik adalah pada pH 5,5

karena pada pH ini spesies Fe(OH)3 memiliki muatan permukaan yang lebih

positif sedangkan padatan tersuspensi memiliki muatan permukaan yang lebih

negatif sehingga proses pembentukan flok menjadi lebih mudah (Pertynski, ___) .

2.3.1.2 Flokulan

Flokulasi merupakan satuan proses penting dalam pengolahan air, limbah

cair domestik, industri dan pemanfaatan mineral. Flokulasi bertujuan untuk

menghilangkan padatan tersuspensi, kekeruhan, warna, dan mikroorganisme.

Penambahan flokulan menyebabkan terjadinya penetralan muatan dengan

mengikuti mekanisme bridging yang kemudian bergabung bersama membentuk

flok sehingga akhirnya dapat diendapkan. Flokulan berfungsi sebagai pembentuk

partikel yang lebih besar / flok.

Flokulan komersial dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu

organik dan anorganik. Dari kedua flokulan ini flokulan organik lebih efektif.

Flokulan organik dapat berupa polimer alami dan sintetik. Sebagai flokulan,

polimer sintetik lebih efektif daripada yang alami. Flokulan ini lebih disukai

karena tidak diperlukan pengaturan pH media, dapat digunakan dalam konsentrasi

1-5 ppm, flok yang terbentuk lebih besar, lebih kuat dan pengendapannya lebih

baik.

Flokulan anorganik sering menimbulkan masalah baru karena

menghasilkan banyak sludge dalam proses flokulasi. Efisiensi flokulasi polimer



meningkat seiring dengan peningkatan berat molekul. Diantara flokulan polimer,

polimer sintetik bisa dibuat dengan mengontrol berat molekul, distribusi berat

molekul, struktur kimia polimer, dan perbandingan gugus fungsi dari polimer

backbone.

Poliakrilamida merupakan salah satu polimer sintetik yang sangat efektif

sebagai flokulan karena mempunyai daya ikat kuat terhadap partikel yang

tersuspensi dalam air, akan tetapi tidak tahan terhadap gesekan mekanis (unshear

stable) dan unbiodegradable.

Poliakrilamida dalam bentuk homopolimer ataupun komonomernya

merupakan flokulan yang baik untuk penanganan hasil buangan pabrik yang

berupa limbah cair. Poliakrilamida dengan massa molekul 1 x 106 - 2 x 106 biasa

digunakan sebagai retention aid dalam pembuatan kertas. Sedangkan,

poliakrilamida dengan berat molekul (2 x 106 - 20 x 106) digunakan dalam

flokulasi. Flokulan ini banyak diaplikasikan dalam proses penjernihan air yang

digunakan pada berbagai proses industri seperti pretreatment atau pengolahan

awal air boiler, pengolahan buangan dari pabrik kertas, dan pengolahan sampah.

Struktur kimia poliakrilamida ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.7 Struktur Kimia Poliakrilamida

Sumber : Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN dengan judul Studi Pengolahan Limbah

Cair Bahan Berbahaya dan Beracun

Poliakrilamida berbentuk granular, berwarna putih, memiliki densitas

1,302 g/mL dan larut dalam air dan morpolin, tidak larut dalam alkohol,

hidrokarbon, glikol, eter, ester, dan tetrahidrofuran (Astuti, ___).



2.3.2 Filtrasi Pengolahan limbah secara fisik dapat dilakukan dengan metode filtrasi

yaitu cara penjernihan air dengan cara penyaringan. Adapun faktor yang

mempengaruhi proses filtrasi adalah waktu kontak (Saifudin, __). Waktu kontak

dipengaruhi oleh volume unggun dan laju alir limbah. Hubungan antara waktu dan

kontak (t), volume (V) dan laju alir (Q) ditunjukkan oleh persamaan :

t = VQ

Waktu kontak ini merupakan waktu dimana air yang disaring berhubungan atau

berikatan dengan media penyaring yang dipakai.

2.3.2.1 Media Penyaring

Media penyaring yang dapat digunakan dalam proses filtrasi antara lain

antara lain pasir, kerikil, dan pasir aktif.

1. Pasir

Pasir merupakan media penyaring yang baik dan biasa digunakan dalam

peroses penjernihan air. Ini dikarenakan sifatnya yang berupa butiran bebas yang

porus dan seragam. Butiran pasir memiliki pori-pori dan celah yang mampu

menyerap dan menahan pertikel dalam air. Pasir berfungsi menyaring kotoran dan

air, pemisah sisa-sisa flok serta pemisah partikel besi yang terbentuk setelah

kontak dengan udara. Selama penyaringan koloid suspensi dalam air akan ditahan

dalam media porous tersebut sehingga kualitas air akan meningkat.

2. Kerikil

Kerikil berfungsi sebagai media penyangga dalam proses filtrasi, agar

media pasir tidak terbawa aliran hasil penyaringan, sehingga penyumbatan dapat

dihindari.

3. Pasir Aktif

Pasir aktif digunakan untuk menghilangkan logam-logam terlarut seperti

besi dan mangan. Pasir aktif yang sudah mempunyai lapisan yang mengandung

senyawa yang berfungsi sebagai oksidator di permukaan butirannya dapat



mempercepat proses penghilangan besi (Fe) dan mangan (Mn). Oksidator yang

melapisi media pasir aktif yaitu KMnO4.

KMnO4 mengoksidasi besi dan mangan terlarut saat air mengalir melewati

media penyaring, menghasilkan endapan besi dan mangan, dimana endapan ini

akan tertahan pada saringan, sehingga air yang keluar dari filter bebas dari besi

dan mangan. Mn2+ tereduksi menjadi Mn2O3 dan Fe tereduksi menjadi Fe(OH)3

seperti terlihat pada reaksi sebagai berikut (Said, 1999) :

3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O 3Fe(OH)3) + MnO2+ K+ + 5H+

3Mn2+ + 2KMnO4 + 2 H2O 5MnO2 + 2K+ + 4 H+

2.3.3 Adsorpsi

Salah satu metode yang digunakan untuk menyisihkan zat pencemar dari

air limbah adalah adsorpsi. Adsorpsi (penyerapan) adalah proses pemisahan

komponen dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang

menyerap (adsorben) (Saputra, 2008).

Pada pengolahan limbah, adsorpsi dapat menurunkan beberapa parameter

kualitas air antara lain kekeruhan, warna, dan polutan mikro yaitu zat organik,

deterjen (Mifbakhuddin, 2010).

Proses terjadinya adsorpsi pada suatu adsorben terletak di pori-pori

adsorben. Menurut Ryan (2008), tempat-tempat terjadinya adsorpsi pada adsorben

adalah :

a. Pori-pori berdiameter kecil (Micropores d < 2nm)

b. Pori-pori berdiameter sedang (Mesopores 2 < d < 50nm)

c. Pori-pori berdiameter besar (Macropores d > 50nm)

d. Permukaan adsorben

Fe3+

Mn4+



Gambar 2.8 Ilustrasi Tempat Terjadinya Adsorpsi (Hendra, 2008)

2.3.3.1 Mekanisme Adsorpsi

Mekanisme terjadinya peristiwa adsorpsi adalah sebagai berikut :

(i) Molekul adsorbat berdifusi melalui suatu lapisan batas ke permukaan luar

adsorben, disebut difusi eksternal

(ii) Sebagian ada yang teradsorpsi di permukaan luar, tetapi sebagian besar

berdifusi lebih lanjut ke dalam pori-pori adsorben, disebut sebagai difusi

internal.

(iii) Bila kapasitas adsorpsi masih sangat besar adsorbat akan teradsorpsi pada

dinding pori atau permukaan adsorben.

Namun, bila permukaan sudah jenuh atau mendekati jenuh oleh adsorbat dapat

terjadi 2 hal yaitu :

a. Terbentuk lapisan adsorpsi kedua dan seterusnya di atas adsorbat yang telah

terikat di permukaan. Gejala ini disebut adsorpsi multi lapisan

b. Tidak terbentuk lapisan kedua sehingga adsorbat yang belum teradsorpsi

berdifusi keluar pori dan kembali ke arus fluida (Sihombing, 2007)



Gambar 2. 9. Mekanisme Adsorpsi

Sumber : Desain Sistem Adsorpsi dengan Dua Adsorber (Saputra, 2008)

2.3.3.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah :

1. Karakteristik adsorben.

Karakteristik adsorben seperti luas permukaan dan volume pori

adsorben. Jumlah molekul adsorbat yang teradsorp meningkat dengan

bertambah luasnya permukaan dan volume adsorben (Taufan, 2008).

2. Jenis adsorbat.

Jenis adsorbat seperti ukuran molekul adsorbat. Ukuran molekul yang

sesuai merupakan hal penting agar proses adsorpsi dapat terjadi karena

molekul-molekul yang dapat diadsorpsi adalah molekul-molekul yang

diameternya lebih kecil atau sama dengan diameter pori adsorben

(Taufan, 2008).

3. Konsentrasi zat terlarut yang teradsorpsi.

4. Waktu Kontak

Waktu kontak merupakan hal yang sangat menentukan dalam proses

adsorpsi. Gaya adsorpsi molekul dari suatu zat terlarut akan meningkat apabila

waktu kontak dengan karbon aktif makin lama. Waktu kontak yang lama



memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul zat terlarut yang

teradsorpsi berlangsung lebih baik (Anonim, 2009).

5. Daya larut adsorben terhadap adsorbat

Jika daya larut adsorben terhadap adsorbat tinggi, maka proses adsorpsi

akan terhambat, sebab gaya untuk melarutkan adsorbat berlawanan dengan gaya

tarik adsorben terhadap adsorbat.

2.3.3.3 Adsorben

Luas permukaan spesifik sangat mempengaruhi besarnya kapasitas

penyerapan dari adsorben. Semakin luas permukaan spesifik adsorben, maka

semakin besar pula kemampuan penyerapannya. Volume adsorben membatasi

jumlah dan ukuran pori-pori pembentuk permukaan dalam (internal surface) yang

menentukan besar atau kecilnya permukaan penyerapan spesifik. Karakteristik

adsorben yang dibutuhkan untuk adsorpsi :

1. mempunyai daya serap yang tinggi

2. berupa zat padat yang mempunyai luas permukaan yang besar

3. tidak larut dalam zat yang akan diadsorpsi

4. tidak mengadakan reaksi kimia dengan campuran yang akan dimurnikan

5. dapat diregenerasi kembali dengan mudah

6. tidak beracun

7. tidak meninggalkan residu berupa gas yang berbau

8. mudah didapat dan harganya murah

2.3.3.4 Karbon Aktif

Karbon aktif dapat dibuat dari batu bara, kayu, gambut, tulang, kulit

kacang dan tempurung kelapa melalui proses pyrolizing dan carburizing pada

temperatur 700 sampai 800 °C. Karbon aktif diklasifikasikan menjadi dua

kelompok, yakni :

a. powder : jika ukuran diameter karbon aktif lebih kecil dari 325 mesh dan

b. granular : jika diameter karbon aktif berukuran lebih besar dari 325 mesh.



Dalam pengolahan air minum atau air limbah karbon aktif bubuk dan

karbon aktif granular mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan hal yang penting dalam karbon

aktif. Ukuran partikel karbon aktif mempengaruhi kecepatan adsorpsi, tetapi tidak

mempengaruhi kapasitas adsorpsi. Jadi kecepatan adsorpsi karbon aktif serbuk

( powder ) lebih besar daripada karbon aktif butiran (granular). Luas permukaan

total mempengaruhi kapasitas adsorpsi total sehingga meningkatkan

efektifitas karbon aktif dalam penyisihan senyawa organik dalam air buangan.

Luas permukaan karbon aktif berkisar antara 500-1400 m2/gr.

Penggunaan bubuk karbon aktif mempunyai kelebihan sebagai berikut :

1. Sangat ekonomis karena ukuran butir yang kecil dan luas permukaan kontak

per satuan berat sangat besar.

2. Kontak menjadi sangat baik dengan mengadakan pengadukan cepat dan

merata.

3. Kemungkinan tumbuhnya mikroorganisme sangat kecil.

Adapun kerugiannya ialah :

1. Penanganan karbon aktif, karena berbentuk bubuk yang sangat halus.

Kemungkinan mudah terbang terbawa bersama effluent. Karena tercampur

dengan lumpur, maka sulit diregenerasi dan biaya operasinya mahal.

2. Kemungkinan terjadi penyumbatan lebih besar, karena karbon

aktif bercampur dengan lumpur.

Kelebihan dari pemakaian karbon aktif granular :

1. Memiliki berat jenis yang lebih tinggi dari air sehingga jarang sekali ikut

keluar bersama efluen.

2. Memiliki daya ikat flok yang lebih kuat daripada bentuk bubuk.

3. Tidak menimbulkan banyak endapan.



Kerugiannya:

Luas permukaan kontak per satuan berat lebih kecil karena ukuran butiran

karbon besar.

Pada pengolahan limbah laundry, kelebihan karbon aktif yang memiliki

luas permukaan yang besar dan memiliki diameter pori hingga ± 2nm diharapkan

dapat mengadsorpsi kandungan surfaktan yang dalam limbah laundry yang

memiliki diameter partikel ± 1 nm.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...