bab ii tinjauan pustaka -...
TRANSCRIPT
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Kajian Teori
1. Limbah Industri
Menurut Undang-undang no. 3 tahun 2014 tentang Perindustrian,ketentuan
umum pasal 1. Industri adalah seluruh bentuk kegiatan ekonomi yang
mengolah bahan baku dan atau memanfaatkan sumber daya industri sehingga
menghasilkan barang yang mempunyai nilai tambah atau manfaat lebih tinggi
termasuk jasa industri.
Pada artikel yang ditulis oleh Padan Pusat Statistik Indonesia (2015)
Industri Pengolahan adalah suatu kegiatan ekonomi yang melakukan kegiatan
mengubah suatu barang dasar secara mekanis, kimia, atau dengan tangan
sehingga menjadi barang jadi/setengah jadi, dan atau barang yang kurang
nilainya menjadi barang yang lebih tinggi nilainya, dan sifatnya lebih dekat
kepada pemakai akhir. Termasuk dalam kegiatan ini adalah jasa industri dan
pekerjaan perakitan (assembling).
Jasa industri adalah kegiatan industri yang melayani keperluan pihak lain.
Pada kegiatan ini bahan baku disediakan oleh pihak lain sedangkan pihak
pengolah hanya melakukan pengolahannya dengan mendapat imbalan sejumlah
uang atau barang sebagai balas jasa, misalnya perusahaan penggilingan padi
yang melakukan kegiatan menggiling padi/gabah petani dengan balas jasa
tertentu.
Perusahaan atau usaha industri adalah suatu unit (kesatuan) usaha yang
melakukan kegiatan ekonomi, bertujuan menghasilkan barang atau jasa,
terletak pada suatu bangunan atau lokasi tertentu, dan mempunyai catatan
administrasi tersendiri mengenai produksi dan struktur biaya serta ada seorang
atau lebih yang bertanggung jawab atas usaha tersebut.
Perusahaan Industri Pengolahan dibagi dalam 4 golongan yaitu :
a. Industri Besar (banyaknya tenaga kerja 100 orang atau lebih).
b. Industri Sedang (banyaknya tenaga kerja 20-99 orang).
6
c. Industri Kecil (banyaknya tenaga kerja 5-19 orang).
d. Industri Rumah Tangga (banyaknya tenaga kerja 1-4 orang).
Penggolongan perusahaan industri pengolahan ini semata-mata hanya
didasarkan kepada banyaknya tenaga kerja yang bekerja, tanpa memperhatikan
apakah perusahaan itu menggunakan mesin tenaga atau tidak, serta tanpa
memperhatikan besarnya modal perusahaan itu (Badan Pusat Statistik, 2015).
Menurut Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2009
Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup, Limbah adalah sisa
suatu usaha dan/atau kegiatan. Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3),
adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung B3. Limbah
adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak
dikehendaki lingkungan karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah
mengandung bahan pencemar yang bersifat racun dan berbahaya (Gintings,
1995).
Limbah industri bersumber dari kegiatan industri baik karena proses secara
langsung maupun proses secara tidak langsung. Limbah yang bersumber
langsung dari kegiatan industri yaitu limbah yang terproduksi bersaman dengan
proses produksi sedang berlangsung, dimana produk dan limbah hadir pada
saat yang sama, sedangkan limbah tidak langsung terproduksi sebelum proses
maupun sesudah proses produksi. Berbagai hasil produksi pabrik yang
dikonsumsi di tengah-tengah masyarakat, setelah habis masa penggunaannya
barang tesebut dibuang sebagai limbah walaupun bukan lagi menjadi tanggung
jawab pengusaha industri yang mengelolanya. Industri mengolah bahan baku
menjadi produk yang dikonsumsi masyarakat secara langsung maupun
digunakan untuk bahan baku industri berikutnya. Dalam kaitan ini kita perlu
mengenal karakteristik industri hulu dan industri hilir. Produk industri hulu
menjadi bahan baku utama industri hilir. Produk ini mungkin lebih tepat
disebutkan sebagai bahan setengah jadi. Di samping produk tersebut ada pula
produk yang langsung dapat dikonsumsi masyarakat seperti industri tekstil,
sepatu, tas, kulit, barang-barang keperluan rumah tanggga dan lain-lain. setelah
dipergunakan konsumen dalam jangka waktu tertentu barang ini akan
7
kehabisan masa umur pakai dan pada akhirnya tidak dapat dipergunakan
kembali yaitu limbah yang dapat dipergunakan kembali untuk dipergunakan,
misalnya kertas buangan atau plastik. buangan ini dikuti kembali setelah
dipergunakan. Limbah yang dikembalikan ke pabrik untuk dipergunakan
sebagaimana pada awal prosesnya disebut dengan pendayagunaan kembali
(Reuse). Limbah ini secara langsung kembali dipergunakan tanpa melalui
proses. Jenis limbah yang lain adalah limbah yang langsung dimanfaatkan oleh
pihak lain tanpa melalui proses (Gintings, 2010).
2. Potensi Limbah Industri
Limbah yang banyak disoroti adalah limbah industri karena mengandung
senyawa yang dapat merusak lingkungan. Industri mempunyai potensi pembuat
pencemaran karena adanya limbah yang dihasilkan baik padat, cair dan gas
yang mengandung senyawa organik dan anorganik dengan jumlah yang
melebihi batas yang ditentukan.
Limbah industri dapat didaur ulang atau dimanfaatkan kembali setelah
melalui proses dan teknologi. Berikut ini menunjukkan bagaiman proses
industri menghasilkan limbah. Pada gambar berikut ini diberikan gambaran
bagaiman terjadinya limbah pada suatu industri dan perjalanan limbah dari
konsumen kembali ke daur ulang, Reuse atau Recovery (Ginting, 2010).
Industri karoseri dan kendaraan bermotor umumnya menghasilkan limbah
tergantung dari tipe proses produksinya. Limbah-limbah tersebut dapat berupa
limbah padat, gas, ataupun cair. Limbah cair yang dihasilkan oleh industri ini
sebagian besar mengandung polutan berupa logam-logam berat. Sedikitnya ada
20 jenis logam yang dikategorikan sebagai bahan beracun dan sebagian besar
jenis logam tersebut beresiko membahayakan kesehatan manusia bila
mencemari lingkungan (Saifudin dan Kumaran, 2005).
Jenis logam yang biasanya terdapat dalam limbah industri ini seperti logam
besi (Fe), magnesium (Mg), fosfat (P), dan krom (Cr) yang berasal dari bahan
baku ataupun proses produksinya. Apabila limbah hasil industri tersebut tidak
diolah dengan sempurna, dapat dipastikan akan terjadi penurunan kualitas
lingkungan. Sebagai contoh, apabila limbah industri yang mengandung logam
8
besi dibuang ke badan perairan, dimana perairan tersebut banyak dimanfaat
oleh penduduk untuk hidup atau kegiatan usaha, maka polutan logam besi akan
dapat dengan mudah masuk ke dalam sistem tubuh manusia yang bisa
menyebabkan penyakit ataupun kematian.
Keberadaan polutan logam berat di dalam badan air merupakan masalah
lingkungan saat ini yang secara signifikan memberi dampak negatif terhadap
kualitas sumber air karena material ini bersifat toksik dan tidak
terbiodegradasi.
Peningkatan konsentrasi logam berat di lingkungan menyebabkan logam-
logam tersebut terkumpul di dalam rantai kehidupan air - tumbuhan - hewan -
manusia sehingga menjadi ancaman yang luar biasa bagi metabolisme
kehidupan. Karena itu, adanya logam berat di dalam air akan membahayakan
kesehatan karena daya racunnya yang tinggi (Naiya et al., 2009).
3. Air
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia air ialah cairan jernih tidak
berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau yang terdapat dan diperlukan dalam
kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan yang secara kimiawi mengandung
hidrogen dan oksigen; benda cair yang biasa terdapat di sumur, sungai, danau
yang mendidih pada suhu 100 °C.
Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 mengelompokkan
kualitas air menjadi beberapa kelas menurut peruntukkannya, yaitu :
a. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air
minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang
sama dengan kegunaan tersebut.
b. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana
rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi
pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang
sama dengan kegunaan tersebut.
c. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan
ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau
9
peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan
kegunaan tersebut.
d. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi
pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang
sama dengan kegunaan tersebut.
Penurunan kualitas air pada sumber air mengancam kualitas kesehatan dari
air minum yang disuplai dan telah banyak tindakan peningkatan kualitas air
yang sudah dilakukan melalui instalasi pengolahan air minum dengan proses
rekayasa teknologi. Tujuan kesemua aktivitas tersebut adalah untuk menjamin
kualitas air minum yang dikonsumsi oleh manusia (Jiuhui et al., 2007).
Air sebagai komponen lingkungan hidup akan mempengaruhi dan
dipengaruhi oleh komponen lainnya. Air yang kualitasnya buruk akan
mengakibatkan kondisi lingkungan hidup menjadi buruk sehingga akan
mempengaruhi kondisi kesehatan (Slamet, 2002; Azwar, 1990). Penyakit yang
ditularkan melalui air yang tidak saniter kerap disebut sebagai water borne
disease diantaranya adalah diare, penyakit kulit, dan konjungtivitis (Djohari,
1998).
Air merupakan unsur yang mempunyai peran utama dalam kehidupan di
bumi ini. Air dikenal sebagai sumber daya yang terbarukan, namun dari segi
kualitas maupun kuantitas membutuhkan upaya dan waktu untuk dapat
berlangsung baik. Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas beberapa hal
antara lain keberadaan logam berat, anorganik, tingkat toksisitas, dan
teremisinya pencemar ke lingkungan. Air adalah pelarut yang baik, oleh sebab
itu di dalamnya paling tidak terlarut sejumlah kecil zat-zat anorganik dan
organik. Dengan kata lain, tidak ada air yang benar-benar murni dan hal ini
menyebabkan dalam setiap analisis air ditemukan zat-zat terlarut (Wijayanti,
2008).
4. Limbah Cair
Limbah cair adalah berbagai zat yang bersifat membahayakan kehidupan
manusia atau makhluk hidup lainnya dan pada umumnya berasal dari perbuatan
manusia, termasuk pada kegiatan industri (Daryanto, 1995). Menurut Peraturan
10
Pemerintah nomor 82 tahun 2001 bab I pasal 1 butir (14) yang dimaksud
dengan air limbah adalah sisa dari suatu hasil usaha atau kegiatan yang
berwujud cair, sedangkan menurut Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah no.
10 tahun 2004, air limbah merupakan hasil dari suatu usaha atau kegiatan yang
berwujud cair yang apabila dibuang ke lingkungan dapat menurunkan kualitas
lingkungan.
Limbah cair merupakan gabungan atau campuran dari air dan bahan-bahan
pencemar yang terbawa oleh air, baik dalam keadaan terlarut maupun
tersuspensi yang terbuang dari sumber domestik, sumber industri dan pada
saat-saat tertentu tercampur dengan air tanah, air permukaan atau air hujan
(Soeparman dan Suparmin, 2002).
Menurut Herlambang (2006) secara awam air tercemar dapat dilihat dengan
mudah, misalnya dari kekeruhan, karena umumnya orang berpendapat bahwa
air murni atau bersih itu jernih dan tidak keruh, atau dari warnanya yang
transparan dan tembus cahaya, atau dari baunya yang menyengat hidung, atau
menimbulkan gatal-gatal pada kulit dan ada juga yang dapat merasakan dengan
lidah, seperti rasa asam. Dengan demikian, sebenarnya mudah untuk mengenal
pencemaran, oleh karena itu jangan meremehkan informasi dan keluhan
masyarakat tentang pencemaran air. Air tercemar juga dapat diketahui dari
matinya atau terganggunya organism perairan, baik ikan, tanaman dan hewan-
hewan yang berhubungan dengan air tersebut. Dalam menentukan karakteristik
limbah, paramenter-paramenter yang dipakai antara lain:
a. Paramenter suhu
Paramenter ini sangat diperlukan dalam penentuan karakter limbah,
karena menyangkut kecepatan reaksi dan pengaruhnya terhadap kelarutan
suatu gas, bau dan rasa. Beberapa jenis bakteri populasinya dipengaruhi
oleh suhu dari limbah dan organisme perairan sangat peka terhadap
perubahan suhu air. Pengukuran suhu dapat dipakai thermometer khusus
yang dapat dipakai untuk setiap variasi kedalaman.
11
b. Paramenter rasa dan bau
Parameter ini seringkali diakibatkan oleh material-material terlarut, dapat
berupa zat organik seperti phenol dan khlorophenol. Bau dan rasa
merupakan sifat air yang sangat subjektif, akrena itu sulit diukur, tetapi bisa
diidentifikasi seperti bau busuk, bau gas, rasa pahit dan rasa masam.
c. Parameter warna
Estetika air sering dilihat dari warna. Air yang jernih transparan, segar
dan tidak bau merupakan idikator air bagus secara awam. Anmun demikian
penting untuk dapat membedakan antara air yang mempunyai warna asli
akibat material terlatur dan warna semu akibat zat-zat yang tersuspensi.
Warna kuning alami pada air yang berasal dari daerah pegunungan adalah
berasal dari asam-asam organik yang tidak berbahaya bagi kesehatan dan
warna ini bisa disamakan dengan warna tanik yang terdapat dalam air teh.
Namun demikian banyak konsumen atau pemaiak air yang menolak air
dengan warna yang terlalu menyolok atas dasar alas an estetika. Demikian
pula dengan industri tertentu, air berwarna seringkali tidak dapat diterima,
misalnya pada industri kertas yang bermutu tinggi.
d. Parameter kekeruhan
Hadirnya material berupa koloid menyebabkan air menjadi tampak keruh
yang secara estetis kurang menarik. Dan mungkin bisa berbahaya bagi
kesehatan. Kekeruhan dapat pula disebabkan oleh partikel- partikel tanah
liat, lempung, lanau atau akibat buangan limbah rumah tangga maupun
limbah industri atau bahkan karena adanya mikroorganisme dengan jumlah
besar.
e. Parameter padatan
Padatan hadir dalam air berupa zat-zat tersuspensi atau terlarut dan dapat
dibedakan dalam bentuk organik atau inorganic. Total Padatan Terlarut
Total Dissolved Solid (TDS) adalah jumlah padatan yang berasal dari
material-material terlarut, sedangkan padatan Tersuspensi Suspended Solid
(SS) adalah partikel tersuspensi yang dapat dikukur dengan menggunakan
kertas saring halus. Padatan yang dapat diendapkan (Settleable Solid) adalah
12
jumlah padatan yang dapat dipisahkan dari air dengan prosedur standart,
yaitu perbedaan antara SS dalam supermatan dan SS dalam sampel air.
Pengukuran Settleable Solid biasanya menggunakan kerucut Imhoff
berukuran satu liter.
f. Parameter Konduktivitas
Kondutivitas suatu larutan tergantung pada jumlah garam-garam terlarut
dan untuk larutan yang encer konduktivitasnya kurang lebih akan sebanding
dengan nilai TDS secara matematis K = (Konduktivitas - µmhos/m)/(TDS –
mg/l). Dengan mengetahui nilai K untuk suatu sampel air tertentu,
pengukuran konduktivitas air dapat dipakai untuk memperkirakan jumlah
TDS secara cepat dan mudah.
g. Paramenter pH
Tingkat asiditas atau alkalinitas suatu sampel diukur berdasarkan skala
pH yang dapat menunjukkan konsenrasi ion hydrogen dalam larutan
tersebut. Skala pH mempunyai rentang 0 – 14, dengan nilai 7 sebagai pH
netral, dibawah 7 larutan disebut asam sedangkan diats 7 larutan disebut
biasa. Reaksi kimia banyak dikendalikan oleh nilai pH dan demikian pula
aktivitas biologi yang biasa dibatasi oleh rentang pH yang sangat sempit
(pH antara 6 – 8). Air yang terlalu asam atau basa tidak dikendaki oleh
karena akan bersifat korosif atau kemungkinan akan sulit diolah.
h. Parameter Oxidation Reduction Potential (ORP)
Dalam setiap system yang sedang melangsungkan proses oksidasi, akan
terjadi perubahan yang terus menerus rasio antara material dalam bentuk
tereduksi dan material yang teroksidasi. Dalam situasi semacam itu,
potensial yang diperlukan untuk mentransfer elektron-elektron dari
oksidator ke reduktor dinyatakan sebagai ORP. Pengalaman-pengalaman
operasional suatu system menunjukkan bahwa nilai ORP dapat dijadikan
indikator kritis bagi beberapa reaksi oksidasi. Misalnya reaksi dalam proses
aerobik menunjukkan nilai ORP lebih besar dari 200 mv, sedangkan reaksi
anaerobik terjadi pada nilai ORP dibawah 50 mv.
13
i. Paramenter Alkalinitas
Alkalinitas disebabkan oleh hadirnya bikarbonat (?????) atau hidroksida
??? ??, maka air dikatakan mempunyai alkalinitas. Pada umumnya
alkalinitas disebabkan oleh bikarbonat yang berasal dari larutnya batu kapur
dalam air tanah. Alkalinitas sangat berguna dalam air maupun air limbah,
karena dapat memberikan buffer untuk menahan perubahan pH.
j. Parameter Asiditas
Air alam dan air limbah rumah tangga umumnya mempunyai bufFer
dalam bentuk sistem ????????, asam karbonat, ?????, tidak bisa
dinetralkan secara sempurna sampai pada pH 8,2 dan tidak akan menahan
perubahan pH dibawah 4,5, sehingga asiditas ??? akan terjadi rentang pH
antara 8,2 – 4,5 sedangkan asiditas dari mineral (hampir semuanya akibat
dari limbah industri) terjadi dibawah 4,5, seperti alkalinitas, asiditas juga
dinyatakan dalam mg/l ?????.
k. Parameter Kesadahan
Kesadahan adalah sifat air yang dapat mencegah pembentukan busa
dalam pemakaian sabun dan dapat menimbulkan kerak dalam peralatan-
peralatan yang berhubungan dengan pemakaian air panas. Kesadahan
terutama disebabkan oleh ion-ion ???? dan ? ??? , walaupun sebenarnya
???? dan ????? juga menimbulkan kesadahan. Hadirnya kesadahan
biasanya dikaitkan dengan ion HCO3ˉ, ????? , Clˉ, dan ???? . Kesadahan
tidak membahayakan kesehatan, namun sangat merugikan, yaitu dapat
mengakibatkan pemborosan dalam pemakaian sabun dan pemakaian bahan
bahan bakar pemanas air serta kerusakan peralatan yang menggukana air
panas. Kesadahan dinyatakan dengan satuan mg/l CaCO3 dan dibagi dalam
dua macam, yaitu kesadahan karbonat (logam metal dengan ?????) dan
kesadahan non karbonat (logam metal dengan ????? , ??? dan ????).
l. Parameter Oksigen Terlarut
Oksigen adalah elemen yang paling penting dalam pengendalian kualitas
air. Hadirnya oksigen dalam air sangat penting bagi kelangsungan hidup
mahluk biologi tingkat tinggi dan tampak pembuangan air limbah ke sungai
14
atau badan air akan ditentukan oleh kesetimbangan oksigen dalam sistem
tersebut. Hanya saja oksigen mempunyai daya larut yang rendah dalam air,
misalnya pada suhu 0, 10, 20 dan 30 °C adalah masing-masing 14,6; 11,3;
9,1 dan 7,6 mg/l. air permukaan yang mengalir deras dan jernih, biasanya
mengandung oksigen dengan kadar yang jenuh, akan tetapi oksigen yang
terlarut tersebut dapat berkurang secara cepat akibat hadirnya air limbah
yang banyak mengandung bahan organik. Ikan-ikan besar bisa tahan hidup
pada konsentrasi hidrogen paling sedikit 5 mg/l, sedangkan ikan-ikan
tertentu masih bisa hidup pada kondisi oksigen terlarut 2 mg/l. air yang
banyak mengandung oksigen rasanya segar dan untuk meningkatkan
oksigen terlarut biasanya dilakukan aerasi. Namun demikian untuk
pemakaian tertentu, misalnya ketel uap, oksigen terlarut tidak dikehendaki
sebab dapat meningkatkan resiko berkaratnya peralatan.
m. Parameter Kebutuhan Oksigen
Senyawa-senyawa organik pada umumnya tidak stabil dan mungkin saja
teroksidasi secara biologis atau kimiawi menjadi bentuk bentuk yang lebih
sederhana atau stabil. Indikator adanya zat organik dalam air limbah dapat
diperoleh dengan cara mengukur jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan
untuk menstabilkan dan dapat dinyatakandengan parameter Biological
Oxygen Demand (BOD), Angka Permanganat atau Chemical Oxygen
Demand (COD).
n. Parameter Nitrogen
Nitrogen merupakan elemen penting, karena reaksi biologi dapat
berlangsung hanya jika tersedia nitrogen yang cukup. Nitrogen hadir
didalam 4 senyawa pokok:
1) Nitrogen - Orgenik, yaitu nitrogen yang berupa protein asam amino dan
urea
2) Nitrogen ammonia, yaitu nitrogen delam bentuk senyawa garam
ammonium, misalnya ?????????, atau sebagai ammonia bebas.
15
3) Nitrogen Nitrit, yaitu nitrogen dalam bentuk nitrit yang merupakan hasil
oksidasi sementara (akan segera berubah menjadi nitrat) dan pada
umumnya ditemukan dengan konsentrasi rendah
4) Nitrogen Nitrat, yaitu merupakan hasil oksidasi akhir dari nitrogen.
Konsentrasi nitrogen untuk masing-masing bentuk senyawa yang saling
berhubungan dapat memberikan petunjuk yang berguna terhadap sifat
dan daya cemar suatu sampel air atau limbah cair.
Sebelum dilakukan analisis bakteriologi, kualitas air seringkali
diperkirakan atas dasar nitrogennya. Air yang mengandung nitrogen organik
dan nitrogen ammonia dengan konsentrasi tinggi serta ????? dan ?????dengan konsentrasi rendah akan dianggap berbahaya (tidak aman). Karena
keadaan demikian menunjukkan bahwa pencemaran akan atau sedang
berlangsung. Di lain pihak, suatu sampel yang tidak lagi terdapat nitrogen
organik dan ammonia atau yang mengandung sedikit ????? akan dianggap
aman, sebab proses nitrifikasi telah terjadi yang berarti pencemaran tidak
berlangsung lagi.
o. Parameter Khlorida
Khlorida adalah penyebab rasa payau dalam air dan merupakan indikator
pencemaran dari air limbah rumah tangga, mengingat khlorida berasal dari
urine manusia. Batas rasa asin untuk ion ??? ini adalah 250 – 500 mg/l,
walaupun sampai 1500 mg/l sebenarnya belum membahayakan kesehatan
manusia.
p. Parameter Biologi
Hampir semua air limbah mengandung beraneka ragam mikroorganisme,
misalnya air limbah rumah tangga dapat mengandung lebih dari ???individu/ml, tetapi angka yang tepat seringkali tidak dapat dikur. Setelah
mengalami pengolahan limbah konvensional, efluen masih mengandung
bermacam-macam mikroorganisme dijaga dan dipelihara untuk proses
degradasi limbah dengan waktu tinggal tertentu. Dalam pelaksanaannya,
untuk mengenal bau dan warna, walaupun ada peralatannya, dapat mengenal
secara visual, sedangkan kemasaman atau total padatan tersuspensi
16
diperlukan metode pengukuran yang lebih akurat dengan peralatan yang
sudah baku. Dalam menentukan air tercemar diperlukan pembanding,
sebagai rona awal ketika belum diadakan kegiatan. Paramenter yang umum
dipakai untuk mengenal adanya pencemaran adalah BOD dan COD.
Biological Oxigen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen yang
dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan bahan pencemar dalam kondisi
baku. Sedangkan Chemical Oxigen Demand (COD) mencerminkan
kebutuhan bahan kimia yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan
pencemar yang ada dalam air. Oleh karena itu nilai BOD dan COD yang
tinggi menunjukkan air tercemar berat. Pada limbah-limbah yang mudah
terurai secara biologi, perbandingan BOD dan COD tidak besar (1 – 1,5),
tetapi untuk yang sulit terurai secara biologi perbandingannya dapat menjadi
sangat tinggi (2,5 – 5). Radio BOD/COD menentukan proses pengolahan
yang direncanakan dan waktu tinggal limbah dalam reaktor, yang langsung
berpengaruh terhadap volume kontruksi dan luas lahan yang dibutuhkan
oleh unit pengolahan limbah.
5. Karakteristik Limbah Cair
Dalam Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 01 Tahun 2010
tentang Tata laksana Pengendalian Pencemaran Air yang dimaksud dengan
pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat,
energi dan/atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga
melampaui baku mutu air limbah yang telah ditetapkan.
Menurut Fardiaz (1992) polusi air adalah penyimpangan sifat-sifat air dari
keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Air yang tersebar di alam tidak
pernah terdapat dalam bentuk murni, tetapi bukan berarti semua air mudah
terpolusi. Sebagai contoh, meskipun didaerah pegunungan atau hutan yang
terpencil dengan udara yang bersih dan bebas dari polusi, air hujan selalu
mengandung bahan-bahan tersuspensi seperti debu dan partikel-partikel
lainnya yang terbawa dari atmosfer. Air permukaan dan sumur biasanya
mengandung bahan-bahan metal terlarut seperti ion Na, Mg, Ca dan Fe. Air
yang mengandung komponen-komponen tersebut dalam jumlah tinggi disebut
17
air sadah. Air murni pun bukan merupakan air murni. Meskipun bahan-bahan
tersuspensi dan bakteri mungkin telah dihilangkan dari air tersebut, tetapi air
minum mungkin masih mengandung komponen-komponen terlarut. Bahkan air
murni sebenarnya tidak enak untuk diminum karena beberapa bahan yang
terlarut mungkin memberikan rasa yang spesifik terhadap air minum.
Dari contoh-contoh tersebut diatas, jelas bahwa air yang tidak terpolusi
tidak selalu merupakan air murni, tetapi adalah air yang tidak mengandung
bahan-bahan asing tertentu dalam jumlah melebihi batas yang ditetapkan
hingga air tersebut dapat digunakan secara normal untuk keperluan tertentu,
misalnya untuk air minum (air leding, air sumur), berenang/rekreasi (kolam
renang, air laut di pantai), mandi (air leding, air sumur), kehidupan hewan air
(air sungai, danau), pengairan dan keperluan indistri. Adanya benda-benda
asing yang mengakibatkan air tersebut tidak dapat digunakan secara normal
disebut polusi. Karena kebutuhan mahluk hidup akan air sangat bervariasi,
maka batasan polusi untuk berbagai jenis air juga berbeda. Sebagai contoh air
kali di pegunungan yang belum terpolusi tidak dapat digunakan langsung
sebagai air minum karena belum memenuhi persyaratan air minum.
Bahtiar (2007) menyampaikan bahwa polutan dalam air mencakup unsur-
unsur kimia, patogen/bakteri dan perubahan sifat fisika dan kimia dari air.
Banyak unsur-unsur kimia merupakan racun yang mencemari air.
Patogen/bakteri mengakibatkan pencemaran air sehingga menimbulkan
penyakit pada manusia dan binatang. Adapuan sifat fisika dan kimia air
meliputi derajat keasaman, konduktivitas listrik, suhu dan pertilisasi
permukaan air. Di negara-negara berkembang, seperti Indonesia, pencemaran
air (air permukaan dan air tanah) merupakan penyebab utama gangguan
kesehatan manusia/penyakit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa di seluruh
dunia, lebih dari 14.000 orang meninggal dunia setiap hari akibat penyakit
yang ditimbulkan oleh pencemaran air. Secara umum, sumber-sumber
pencemaran air adalah sebagai berikut:
18
a. Limbah industri (bahan kimia baik cair ataupun padatan, sisa-sisa bahan
bakar, tumpahan minyak dan oli, kebocoran pipa-pipa minyak tanah yang
ditimbun dalam tanah).
b. Pengungangan lahan hijau/hutan akibat perumahan, bangunan
c. Limbah pertanian (pembakaran lahan, pestisida).
d. Limbah pengolahan kayu.
e. Penggunakan bom oleh nelayan dalam mencari ikan di laut.
f. Rumah tangga (limbah cair, seperti sisa mandi, MCK, sampah padatan
seperti plastik, gelas, kaleng, batu batere, sampah cair seperti detergen dan
sampah organik, seperti sisa-sisa makanan dan sayuran).
Menurut Gintings (2010), karakteristik limbah cair dapat diketahui menurut
sifat-sifat dan karakteristik kimia, fisika dan biologis. Studi karakteristik
limbah perlu dilakukan agar dapat dipahami sifat-sifat tersebut serta
konsentrasinya dan sejauh mana tingkat pencemaran dapat ditimbulkan limbah
terhadap lingkungan. Ada limbah yang mengandung parameter tertentu walau
tidak termasuk golongan berbahaya dan beracun tetapi sangat sensitif terhadap
lingkungan.
Dalam menentukan karakteristik limbah maka ada 3 jenis sifat yang perlu
diketahui yaitu:
a. Sifat Fisik
Sifat fisik suatu limbah ditentukan berdasar Total Suspended Solids
(TSS), Volatile Suspended Solids (VSS), alkalinitas, kekeruhan, warna,
alinitas, daya hantar listrik, bau dan temperatur. Sifat fisik ini beberapa
diantaranya dapat dikenali secara visual tapi untuk mengetahui secara lebih
pasti maka digunakan analisa laboratorium (Gintings, 2010).
Zat padat dalam limbah cair terbagi menjadi dua jenis, yaitu padatan
terlarut dan padatan tersuspensi. Jenis padatan terlarut maupun tersuspensi
dapat bersifat organik maupun sifat anorganik tergantung dari mana sumber
limbah. Padatan tersuspensi mempunyai diameter yang lebih besar daripada
padatan terlarut. Padatan tersuspensi mempunyai diameter antara 0,01 mm
sampai dengan 0.001 mm. Pemahaman terhadap jenis-jenis padatan amat
19
dibutuhkan dalam upaya mengendalikan pencemaran. Konsentrasi padatan
tersuspensi limbah pmks mencapai 18.000 mg/l sedangkan total padatan :
29.500 mg/l.
b. Sifat Kimia
Karakteristik kimia air limbah ditentukan oleh Biological Oxygen
Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) dan logam-logam berat
ataupun bahan kimia berbahaya yang terkandung dalam air limbah, seperti
logam besi (Fe), fosfat (P),logam magnesium (Mg), klorida (???), nitrogen
(N), dan sulfat. Tes BOD dalam air limbah merupakan salah satu metode
yang paling banyak digunakan sampai saat ini. Pengukuran dengan COD
lebih singkat tapi tidak mampu mengukur limbah yang dioksidasi secara
biologis. Nilai-nilai COD selalu lebih tinggi dari nilai BOD.
1) Biological Oxygen Demand (BOD)
Pengujian BOD dalam limbah didasarkan atas reaksi oksidasi zat-zat
organik dengan oksigen dalam air dimana proses tersebut dapat
berlangsung karena ada sejumlah bakteri. Biological Oxygen Demand
(BOD) adalah kebutuhan Oksigen bagi sejumlah bakteri untuk
menguraikan (mengoksidasikan) semua zat-zat organik yang terlarut
maupun sebagai tersuspensi dalam air menjadi bahan bahan organik yang
lebih sederhana. Semakin tinggi angka BOD, semakin sulit bagi makhluk
air yang membutuhkan oksigen untuk bertahan hidup.
2) Chemical Oxygen Demand (COD)
Pengukuran ini menekankan kebutuhan oksigen akan kimia dimana
senyawa-senyawa yang diukur adalah bahan-bahan yang tidak dipeceh
secara biokimia. Adanya racun atau logam tertentu dalam limbah
membuat pertumbuhan bakteri akan terhalang dan pengukuran BOD
menjadi tidak realistis. Untuk mengatasinya lebih tepat menggunakan
analisis COD. Perbandingan BOD dengan COD pada umumnya
bervariasi untuk berbagai jenis limbah dapat dilihat pada tabel berikut.
20
Tabel 1. Nilai BOD dan COD berdasarkan jenis air buanganJenis Air Buangan BOD/COD
Dari rumah tangga 0,4 - 0,6Air sungai 0,1
Buangan organik 0,5 - 0,65Buangan an-organik 0,2
3) Logam-Logam Berat dan Beracun
Logam berat pada umumnya adalah metal-metal seperti logam opper,
selter pada kadmium, air raksa, logam lead, logam khormium, logam besi
dan logam nikel. Metal lain yang juga termasuk metal berat adalah arsen,
selenium, kobalt, mangan dan alumunium. Logam kadmium ditemukan
dalam buangan tekstil, elektroplating dan pabrik-pabrik kimia. kromium
dijumpai dalam dua bentuk yaitu krom bervalensi enam ditemukan pada
buangan pabrik alumunium dan cat, sedangkan krom trivalen ditemukan
pada pabrik tekstil, industri gelas dan industri keramik. Timbal terdapat
dalam buangan pabrik baterai, pencelupan dan cat. Logam-logam ini
dalam korelasi tertentu membahayakan bagi manusia.
Logam yang sering terdapat dalam limbah industri karoseri atau
otomotif lainnya adalah logam Fe dan Mg. Apabila logam tersebut
teroksidasi dalam air, air akan berubah warna menjadi kecoklatan dan
tidak larut, mengakibatkan penggunaan air menjadi terbatas. Air tidak
dapat lagi dipergunakan untuk rumah tangga, cucian dan air industri.
Kandungan besi dalam limbah industri berasal dari korosi pipa-pipa air
mineral logam sebagai hasil reaksi elektro kimia yang terjadi pada
perubahan air yang mengandung padatan larut yang memiliki sifat
mengantarkan listrik dan ini mempercepat terjadinya korosi.
6. Pengolahan Limbah Cair
Pada penelitian ini, limbah cair diolah dengan proses fisika dan kimia.
Adapun pengolahan air limbah dempul ini menggunakan tiga macam
pengolahan, yaitu dengan menggunakan media tawas, arang aktif, dan sistem
aerasi.
21
a. Pengolahan Limbah Cair dengan Media Tawas
Tawas atau aluminium sulfat ??????????? ? ?? ?? merupakan jenis
koagulan yang umum digunakan dalam pengolahan air limbah. Tawas
mudah digunakan dan menghasilkan sludge/endapan lebih sedikit daripada
kapur. Tawas berfungsi mengendapkan/menggumpalkan partikel-partikel
halus dari kotoran yang terdapat dalam air limbah. Ketika tawas
ditambahkan ke dalam air limbah akan terjadi reaksi sebagai berikut.
??????????????? ? ? ?????????→?????? ? ? ??????? ? ???? ? ????? ?????Endapan Aluminum hidroksida yang terbentuk merupakan endapan
berbentuk seperti jelly yang tidak mudah larut dalam air limbah. Endapan
suspensi ini dijadikan sebagai parameter untuk mengetahui kadar Total
Suspended Solid (TSS) dalam air limbah. TSS adalah parameter yang
menunjukkan jumlah berat residu dalam air limbah setelah mengalami
penyaringan. Semakin rendah kadar TSS, maka semakin bagus kualitas air
limbah yang dihasilkan.
b. Pengolahan Limbah Dengan Media Arang Aktif
Meilita dan Tuti (2003) menerangkan bahwa arang merupakan suatu
padatan berpori yang mengandung 85 - 95% karbon, dihasilkan dari bahan-
bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi.
Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran
udara di dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung
karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang aktif
dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap
uap. Arang aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat
halus, diameter pori mencapai 1000Ȧ, digunakan dalam fase cair, berfungsi
untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau
yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penganggu dan
kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Arang aktif jenis
diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari
bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang
22
lemah. Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau
pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10 - 200 Ȧ, tipe pori
lebih halus, digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali
pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Arang aktif ini diperoleh dari
tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai
bahan baku yang mempunyai struktur keras.
Penggunaan arang aktif dalam pengolahan air limbah berfungsi untuk
menjernihkan air dan menghilangkan bau resin. Arang aktif akan menyerap
senyawa-senyawa kimia yang menganggu di dalam air. Kekuatan adsorpsi
arang aktif berbeda-beda untuk masing-masing senyawa, tergantung dengan
ukuran molekul senyawa tersebut. Adsorpsi akan semakin besar sesuai
dengan bertambahnya ukuran molekul senyawa. Penggunaan arang aktif
dianjurkan menggunakan arang aktif berbentuk serbuk untuk meningkatkan
kecepatan adsorpsi.
c. Pengolahan Limbah Cair Dengan Sistem Aerasi
Aerasi diperlukan dalam proses pengolahan limbah secara biologis guna
meningkatkan kadar Oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk
menguraikan limbah organik. Aerasi juga dapat digunakan untuk
mencampur dan menguraikan kadar Oksigen untuk mengoksidasi senyawa
yang ada dalam limbah. Ada dua metode yang digunakan dalam proses
aerasi, yaitu: agitasi air dengan mesin sehingga udara dari atmosFer dapat
masuk ke dalam air atau memasukkan udara ke dalam penampung air
melalui blower (untuk memasok Oksigen) atau diffuser (untuk menyebarkan
udara secara merata) (Khan, et.al, 2005).
Pada sistem aerasi disediakan alat (disebut aerator) untuk menyediakan
udara. Aerator tersedia dalam berbagai kekuatan sesuai kebutuhan. Semakin
banyak jumlah udara yang dibutuhkan maka semakin besar ukuran aerator.
Kolam aerasi berfungsi sebagai reaktor untuk melakukan pencampuran air
limbah dengan udara yang disediakan dari aerator. Aerator menyediakan
sejumlah udara yang bereaksi dengan bahan-bahan pencemar dan juga
menjadi kebutuhan mikroorganisme yang terdapat dalam air limbah.
23
Semakin tinggi kandungan oksigen terlarut dalam air semakin tinggi
kemampuan air untuk untuk memulihkan diri. Kehidupan biota dalam air
terutama biota aerob harus ditingkatkan daya kehidupannya. Dengan
pertumbuhan dan perkembangan kehidupan mikroorganisme dan daya hidup
yang tinggi, maka mikrobia dalam air akan mampu menguraikan zat-zat
organik yang tidak punya potensi merusak lingkungan.
7. Metode Analisis Parameter Pengujian
a. Analisis Parameter Total Suspended Solids (TSS)
TSS merupakan jumlah berat residu dalam air limbah setelah mengalami
penyaringan. Banyak penelitian yang menggunakan TSS sebagai parameter
dalam menentukan kualitas pengolahan air limbah. Salah satunya adalah
pengujian secara gravimetri sesuai dengan SNI 06.6989.3-2004.
Pengujian residu padatan tersuspensi total Total Suspended Solids (TSS)
secara gravimetri dengan bahan uji air limbah. Metode ini tidak termasuk
penentuan bahan mudah mengapung, padatan yang mudah menguap, dan
dekomposisi garam mineral. Residu yang diuji yaitu residu padatan total
yang tertahan oleh kertas saring dengan ukuran partikel 2 µm atau lebih
besar dari ukuran partikel koloid.
Prinsip pengujian residu padatan tersuspensi secara gravimetri ini adalah
selisih berat kertas saring antara sebelum dan setelah penyaringan bahan uji.
Bahan uji homogen disaring dengan kertas saring yang sebelumnya telah
ditimbang. Residu yang tertahan pada saringan dikeringkan hingga
mencapai berat konstan (kisaran suhu 103 ºC – 105 ºC) kemudian
ditimbang. Kenaikan berat kertas saring tersebut yang mewakili Total
Suspended Solids (TSS). Secara matematis, berat residu TSS dapat ditulis,
? ????????????? ??−??? ????????? ??????ℎ ????? ?? ?????dimana A adalah berat kertas ditambah residu kering dan B adalah berat
kertas saring sebelum penyaringan.
24
b. Analisis parameter Logam Fe
Besi merupakan salah satu logam yang sering dijumpai dalam air limbah.
Kandungan logam Fe dalam air limbah disebabkan oleh pengakaratan pipa-
pipa saluran pembuangan air limbah atau dari bahan baku industri karoseri.
Terdapatnya Fe dalam air ditandai dengan adanya warna coklat. Kandungan
besi dapat dikurangi dengan arang aktif.
Metode SNI 6989.4-2009 yaitu cara uji logam besi (Fe) secara
Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) - nyala digunakan untuk penentuan
logam Fe total dan terlarut dalam air dan air limbah secara spektrofotometri
serapan atom (SSA) - nyala pada kisaran kadar logam Fe 0,3 mg/l sampai
dengan 10 mg/l dengan panjang gelombang 248,3 nm. Prinsip kerja dari
metode ini yaitu pengukuran serapan dari contoh uji logam Fe terlarut dan
contoh uji logam Fe total yang dibandingkan dengan larutan blangko.
Apabila hasil pengukuran larutan contoh uji diluar kisaran pengukuran
larutan blangko, maka dilakukan pengenceran dan dilakukan pengenceran
kembali. Kadar Fe diperoleh dari hasil perkalian antara kadar yang
diperoleh dari hasil pengukuran (C) dengan faktor pengenceran (fp) dan
secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
??????? ?? ?? ?? ? ? ?? ?????c. Analisis parameter Chemical Oxygen Demand (COD)
COD merupakan parameter yang digunakan dalam proses aerasi, yaitu
pemasukan oksigen ke dalam air limbah untuk penguraian zat anorganik.
Analisis COD menggunakan metode SNI 6989.2.2009.
Metode SNI 6989.2-2009 digunakan untuk pengujian COD dalam air dan
air limbah dengan reduksi ion ??????? secara spektrofotometri pada kisaran
nilai COD 100 mg/l sampai dengan 900 mg/l (pengukuran dilakukan pada
panjang gelombang 600 nm) dan COD lebih kecil atau sama dengan 90 mg/l
(pengukuran dilakukan pada panjang gelombang 420 nm). Prinsip dari
metode ini yaitu senyawa organik dan anorganik dalam contoh uji
dioksidasi oleh ion ??????? dalam refluks tertutup menghasilkan ion Cr3+.
25
Jumlah oksidan yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen
(??mg/l) diukur secara spektrofotometri sinar tampak. Ion ??????? kuat
mengabsorpsi pada panjang gelombang 420 nm dan ion Cr3+ kuat
mengabsorpsi pada panjang gelombang 600 nm. Untuk nilai COD 100 mg/l
sampai dengan 900 mg/l kenaikan ion Cr3+ ditentukan pada panjang
gelombang 600 nm. Pada contoh uji dengan nilai COD yang lebih tinggi,
dilakukan pengenceran terlebih dahulu sebelum pengujian. Untuk nilai COD
lebih kecil atau sama dengan 90 mg/l, penurunan konsentrasi ???????ditentukan pada panjang gelombang 420 nm. Apabila kadar contoh uji
berada diatas kisaran pengukuran, maka dilakukan pengenceran dan
dilakukan pengukuran serapan kembali. Kadar COD merupakan hasil
perkalian antara nilai COD hasil pengukuran (C) dikalikan dengan faktor
pengenceran (fp) dan secara matematis dapat ditulis:
???????? ?? ?? ? ? ? ? ?? ?????
8. Dempul
Dalam kamus besar bahasa Indonesia dempul adalah bahan penutup lubang
pada kayu dan sebagainya, dibuat dari kapur dan minyak cat.
Pada Material Safety Data Sheet (MSDS) merek dagang dempul dijelaskan
bahwa Dempul/putty adalah lapisan dasar (under coat) yang digunakan untuk
mengisi bagian yang penyok dalam dan besar atau cacat-cacat pada permukaan
benda kerja. Dempul juga dipergunakan dengan maksud untuk memberikan
bentuk dari benda kerja apabila bentuk benda kerja sulit dilakukan. Setelah
mengering dempul dapat diamplas untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan.
Dempul dapat digolongkan menjadi tiga macam menurut penggunaannya,
yaitu:
a. Polyester putty, sering juga disebut dempul plastik. Dempul ini
menggunakan organic peroxide sebagai hardener dan mengandung banyak
pigment sehingga dapat membentuk lapisan yang tebal dan mudah
diamplas. Dempul jenis ini menghasilkan tekstur yang keras setelah
26
mengering. Biasanya dempul ini diulaskan dengan menggunakan kape
dempul dan dipergunakan untuk menutup cacat yang parah atau untuk
memberi bentuk pada bidang.
b. Epoxy putty, dempul ini mempunyai ketahanan yang baik terhadap karat dan
mempunyai daya lekat yang baik terhadap berbagai material dasar. Bahan
utama dempul ini adalah epoxy resin dan amine sebagai hardener. Oleh
karena itu proses pengeringan dempul ini lama, dengan pemanasan paksa
menggunakan oven pengering. Dempul ini dapat diulaskan dengan kap
dempul atau disemprotkan.
c. Lacquer putty, dempul ini dapat disemprotkan secara tipis-tipis untuk
menutupi lubang kecil atau goresan-goresan pada komponen. Bahan utama
pembentuknya adalah Nitrocellulose dan acrylic resin.
Dempul terdiri dari bahan-bahan sebagai berikut:
a. Precipitated kalsium carbonat
Precipitated Calcium Carbonate (PCC) adalah senyawa kimia yang
memiliki rumus kimia CaCO3. Akan tetapi PCC memiliki struktur kristal
yang berbeda dengan kalsium karbonat lain. PCC memilki struktur kristal
yang biasa disebut sebagai kalsit. Bentuk lain adalah struktur yang biasa
disebut sebagai aragonit, yang lebih sedikit ditemukan.
PCC sebagaimana kalsium karbonat lain juga digunakan sebagai
campuran dalam membuat bahan lain. Akan tetapi, terdapat perbedaan
mengapa PCC perlu diproduksi. Pertama, dalam proses pembuatannya,
terdapat proses pemurnian untuk menghilangkan pengotor dari senyawa lain
yang mungkin ada pada proses pembentukan batuan. Pengotor-pengotor
yang dapat dihilangkan termasuk senyawa-senyawa silika dan logam berat.
Kedua, dalam proses pembuatannya, dapat dibentuk kristal-kristal yang
berbeda bergantung pada waktu reaksi, tekanan, banyaknya penambahan zat
asam arang, temperatur, pencampuran, dan pemrosesan paska kristalisasi.
Perbedaan bentuk kristal-clustered needles, cubes, -prism, dan
rhombohedron- akan menghasilkan sifat fisik yang berbeda seperti densitas,
luas permukaan, dan kemampuan absorpsi minyak. Hal ini akan
27
memungkinkan penggunaan PCC pada pemakaian yang tidak dapat
dilakukan dengan kalsium karbonat biasa. Selain itu PCC juga dapat
mencapai ukuran yang sangat kecil, mencapai nanometer, jauh lebih kecil
dibanding kalsium karbonat biasa hasil penggerusan batu kapur.
Secara umum, PCC diproduksi melalui tiga tahapan utama yang
sederhana. Pertama adalah pembakaran batu kapur, kemudian
mengontakkan hasil pembakaran batu kapur dengan air, setelah itu hasil
kontak dengan air diendapkan dengan kehadiran karbon dioksida. Reaksi
kimia yang terjadi adalah:
Pembakaran batu kapur ???????→??? ? ??? ???Kontak dengan air (slaking) ??? ? ???→??????? ???Pengendapan (precipitation) ??????? ? ???→????? ? ??? ?????? untuk pengendapan didapat dari pembakaran batu kapur. PCC
digunakan dalam beragam industri, terutama adalah sebagai filler. Selain itu
PCC juga dapat digunakan sebagai aditif pada bahan makanan. Penggunaan
PCC paling umum sebagai filler adalah dalam pembuatan PVC. Dengan
menggunakan PCC dalam pembuatan PVC, maka waktu gelatinasi akan
menjadi berkurang, defek pada permukaan akan berkurang, akan
meningkatkan kualitas permukaan hasil akhir. Aplikasi penggunaan
Precipitated Calcium Carbonate:
1) Dalam industri kertas
PCC dikenal luas sebagai filler dan pigmen coating untuk kertas
kualitas premium. PCC biasanya diproduksi dalam bentuk slurry dekat
dengan pabrik kertas. PCC meningkatkan sifat optic dan hasil pencetakan
produk kertas, meningkatkan produktivitas produksi pabrik, dan dapat
menurunkan biaya pembuatan kertas dengan menggantikan pulp fiber
yang dan pencerah optic yang lebih mahal. Meningkatkan kualitas kertas,
meningkatkan kecerahan merupakan factor penting dalam produksi
kertas. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan PCC.
28
2) Dalam aplikasi polimer
PCC juga banyak digunakan dalam industri, dapat berukuran sangat
kecil dan dapat memiliki bentuk Kristal tertentu. Pada PVC yang bersifat
keras, seperti vinyl siding dan fencing, PCC meningkatkan impact
strength, karena dengan ukuran partikel yang lebih kecil dapat
menggantikan penggunaan impact modifier yang berbiaya tinggi. Nano
PCC (berukuran kurang dari 0,1 mikron) mengendalikan viskositas dan
sag pada perekat konstruksi dan otomotif, seperti PVC plastisol,
polisulfida, uretahanes, dan silicon. Dalam cat, bentuk khas PCC
meningkatkan hiding dan mengurangi kandungan titanium dioksida
dalam cat.
3) Dalam aplikasi dunia kesehatan
PCC biasa digunakan dalam tablet dan cairan antacid berbasis
kalsium. Dengan kandungan kalsium yang tinggi, PCC memungkinkan
pembuatan suplemen dan tablet multi-vitamin/mineral berkadar kalsium
tinggi. Ukuran partikel yang kecil dan bentuk partikel tertentu memberi
andil pada pengembangan makanan dan minuman berkalsium yang
memiliki rasa yang nikmat.
4) Termoset
PCC golongan tertentu memungkinkan control reologi pada proses
polyester moulding compound di mana efek positif pada viskositas,
surface finish yang semakin baik, dan sandability merupakan
peningkatan sifat fisik produk.
5) Termoplastik
Dalam polyolefin, PCC digunakan sebagai penghilang asam dalam
pembuatan dan pengendalian beberapa PCC. PCC akan menigkatkan
kemampuan anti-blocking dari film tipis.
b. Kobalt
Terdapat banyak bijih logam yang mengandung kobalt (mineral kobalt),
diantaranya yang dikomersilkan yaitu Cobaltite (CoAsS), Smaltite (CoAs2)
dan Linneaite (CO3S2). Persenyawaan kobalt yang terdapat di alam selalu
29
ditemukan dengan bijih logam nikel, terkadang juga bersamaan dengan bijih
tembaga serta bijih timbal. Negara-negara yang secara komersil
memproduksi logam murni kobalt dari mineralnya di alam antara lain :
Zaire (32,5%), Zambia(16%), Australia (11%), USSR (10%) dan kanada
(9%).
Secara umum untuk mendapatkan kobalt murni dilakukan reduksi termal
terhadap Co3O4 dengan menggunakan logam Aluminium. Namun untuk
mendapatkan kobalt oksida itu sendiri sebelumnya dilakukan beberapa
tahapan proses, baik untuk memisahkan pengotor-pengotornya maupun
logam lain yang biasanya terdapat dengan persenyawaan kobalt di alam.
Proses mendapatkan kobalt murni (Gould,1955):
Kobalt dengan tingkat oksidasi rendah (-1,0,+1) hanya terdapat sedikit di
alam, yaitu pada beberapa senyawa kompleks kobalt yang mengandung
ligan dengan ikatan π, misalnya CO, NO dan juga CN. Dengan tingkat
oksidasi (-1) terdapat pada kompleks tetrahedral [Co(CO)4] - dan
[Co(CO)3NO]. Co2(CO)8 merupakan kompleks kobalt dengan tingkat
oksidasi 0, K4[Co(CN)4] dan [Co(PMe3)4] juga merupakan kompleks Co
dengan tingkat oksidasi nol. Co(CNPh)5ClO4 merupakan kompleks kobalt
dengan muatan +1.
Kompleks kobalt dengan tingkat oksidasi rendah hanya terjadi dengan
ligan-ligan yang kuat dan mempunyai ikatan π seperti CO, NO dan juga CN,
karena ligan-ligan tersebut cukup kuat untuk menyebabkan terjadinya
pasangan spin pada atom pusat kobalt sehingga tidak terjadi eksitasi
elektron keluar orbital yang menyebabkan atom kobalt mempunyai tingkat
oksidasi yang lebih tinggi.
Struktur Co2(CO)8, terdapat 2 isomer di alam (Lee,1991):
CoAsS(kobaltite)
FeS NaNO3 dan Na2CO3
Pemanasan dalam udaraCoSFeSFe2O3
Na3AsO4SiO2
Pemanasan dalam udaraCoSFeSFe2O3
Na3AsO4
Reduksi logam AlCo+
Fe2O3
Na3AsO4
SiO2
30
Gambar 1. Struktur Co2(CO)8
Beberapa kegunaan kobalt antara lain :
1) Kobalt digunakan sebagai aloy dengan baja yang biasanya digunakan
pada mesin turbin gas, dan juga pada baja berkecepatan tinggi sebagai
pemotong pada mesin alat bubut.
2) Kobalt digunaan sebagai pewarna untuk keramik, gelas dan industri cat.
3) Kobalt yang merupakan logam feromagnetik, bersama dengan nikel dan
besi dibuat suatu campuran logam yang dinamakan alnico. Dimana aloy
tersebut merupakan magnet permanen yang sangat kuat.
4) Sejumlah kecil garam kobalt dari asam lemak digunakan sebagai
pengering untuk mempercepat pengeringan cat minyak (untuk
menngambar).
5) 60Co merupakan suatu unsur radioaktif, unsur ini mengalami peluruhan
patikel β, disisi lain akan memancarkan sinar γ, yang dapat digunakan
sebagai radioterapi untuk kanker dan tumor.
6) Sebagai katalis pada industri kimia maupun petroleum.
c. Resin
Resin adalah eksudat (getah) yang dikeluarkan oleh banyak
jenis tetumbuhan, terutama oleh jenis-jenis pohon runjung (konifer). Getah
ini biasanya membeku, lambat atau segera, dan membentuk massa yang
keras dan, sedikit banyak, transparan. Resin dipakai orang terutama sebagai
bahan pernis, perekat, pelapis makanan (agar mengilat), bahan campuran
dupa dan parfum, serta sebagai sumber bahan mentah bagi bahan-bahan
organik olahan. Resin telah digunakan orang sejak zaman purba,
sebagaimana yang dicatat oleh Theophrastus dari Yunani dan Plinius dari
Romawi kuna.
31
Lebih luas, istilah "resin" juga mencakup banyak sekali zat sintetis sifat
mekanik yang sama (cairan kental yang mengeras menjadi padatan
transparan), serta shellacs serangga dari super famili Coccoidea.
Senyawa cairan lain yang ditemukan dalam tanaman atau memancarkan
oleh tanaman, seperti getah, lateks, atau lendir, kadang-kadang rancu
dengan resin, akan tetapi secara kimiawi tidak sama. Tidak ada konsensus
tentang mengapa tanaman mengeluarkan resin. Namun, resin terutama
terdiri dari metabolit sekunder atau senyawa yang tampaknya tidak
memainkan peran dalam fisiologi utama dari tanaman. Senyawa resin
beracun dapat menghancurkan berbagai herbivora, serangga, dan patogen,
sedangkan senyawa fenolik volatil dapat mengundang yang menguntungkan
seperti parasitoid atau predator dari herbivora yang menyerang tanaman.
Kata "resin" telah diterapkan dalam dunia modern untuk hampir semua
komponen dari cairan yang akan ditetapkan menjadi lacquer keras atau
enamel-seperti barang jadi. Contohnya adalah cat kuku, sebuah produk
modern yang berisi "resin" yang merupakan senyawa organik, tetapi resin
tanaman tidak klasik. Tentunya "pengecoran resin" dan resin sintetis (seperti
epoxy resin) juga telah diberi nama "resin" karena mereka memperkuat
dengan cara yang sama seperti beberapa resin tanaman, tetapi resin sintetis
monomer cair thermosetting plastik, dan tidak berasal dari tanaman.
Beberapa saat resin lembut dikenal sebagai 'oleoresin', dan ketika
mengandung asam benzoat atau asam sinamat mereka disebut balsem.
Oleoresin yang terjadi secara alami campuran minyak dan resin, mereka
dapat diekstraksi dari berbagai tanaman. Produk resin lainnya dalam kondisi
alami mereka adalah campuran dengan perekat atau zat mucilaginous dan
dikenal sebagai resin gusi. Banyak resin senyawa memiliki bau yang
berbeda dan karakteristik, dari campuran mereka dengan minyak esensial.
Resin tertentu diperoleh dalam kondisi fosil, kuning menjadi contoh
paling terkenal dari kelas ini, Afrika kopal dan gusi kauri Selandia Baru
juga diperoleh dalam kondisi semi-fosil. Resin yang sangat kental ekstrusi
dari batang Araucaria Columnaris matang. Resin Pemadatan adalah
32
komponen terpene volatil telah dihapus oleh distilasi yang dikenal sebagai
damar. Khas damar adalah massa transparan atau tembus, dengan fraktur
vitreous dan warna agak kuning atau coklat, tidak berbau atau hanya
memiliki bau terpentin sedikit dan rasa.
Resin tidak larut dalam air, sebagian larut dalam alkohol, minyak
esensial, eter dan minyak lemak panas, dan melembutkan dan meleleh di
bawah pengaruh panas, tidak mampu sublimasi, dan terbakar dengan nyala
terang tapi berasap.
Ini terdiri dari campuran kompleks zat yang berbeda termasuk asam
organik bernama asam resin. Ini berkaitan erat dengan terpen, dan berasal
dari mereka melalui oksidasi parsial. Asam resin dapat larut dalam alkali
untuk membentuk resin sabun, yang mana asam resin dimurnikan
diregenerasi dengan pengobatan dengan asam. Contoh asam resin adalah
asam abietic (asam sylvic), C20H30O2, asam plicatic terkandung dalam
cedar, dan asam pimaric, C20H30O2, merupakan konstituen dari resin galipot.
Asam Abietic juga dapat diekstraksi dari rosin dengan cara alkohol panas,
akan mengkristal dalam selebaran, dan oksidasi menghasilkan asam
trimelitat, asam isoftalat dan asam terebic. Asam Pimaric mirip asam abietic
yang dilaluinya ketika suling dalam ruang hampa, ini seharusnya terdiri dari
tiga isomer.
Resin transparan keras, seperti copals, dammars, damar wangi dan
sandarac, terutama digunakan untuk pernis dan perekat, sedangkan lembut
bau-bauan oleo-resin (kemenyan, elemi, terpentin, copaiba) dan resin
permen yang mengandung minyak esensial (ammoniacum, asafoetida,
gamboge, mur, dan scammony) lebih banyak digunakan untuk tujuan terapi
dan dupa.
Resin dalam bentuk rosin diterapkan pada busur instrumen string
(misalnya biola, rebec, erhu, sarangi), karena kemampuannya untuk
menambah gesekan pada senar untuk meningkatkan kualitas suara. Penari
balet mungkin menggunakan resin dilumatkan untuk sepatu mereka untuk
meningkatkan pegangan pada lantai yang licin.
33
Resin juga telah digunakan sebagai media untuk patung oleh seniman
seperti Eva Hesse, dan jenis-jenis karya seni.
Pada awal 1990-an, sebagian besar produsen bola bowling sepuluh-pin
mulai menambahkan partikel resin untuk sampul bola bowling. Resin
membuat bola bowling tackier daripada kalau tidak digunakan,
meningkatkan kemampuannya untuk menghubungkan ke pin pada sudut dan
(dengan teknik yang benar) membuat serangan mudah untuk dicapai.
Resin juga digunakan dalam stereolithography.
d. Katalis
Definisi katalis pertama kali dikemukakan oleh Otswald sebagai suatu
substansi yang mampu mengubah laju reaksi kimia tanpa mengubah
besarnya energi yang menyertai reaksi tersebut. Lebih lanjut Otswald juga
mendefinisikan katalis sebagai substansi yang mengubah laju suatu reaksi
kimia tanpa didapati sebagai produk akhir reaksi. Menurut Satterfield
(1980) konsep dasar katalis adalah zat yang dalam jumlah kecil dapat
menyebabkan perubahan yang besar. Definisi katalis yang lebih tepat belum
ada karena katalis selalu berkembang dari waktu ke waktu. Akan tetapi
definisi katalis yang dapat diusulkan bahwa katalis adalah suatu zat yang
dapat meningkatkan laju reaksi tanpa zat tersebut terkonsumsi dalam proses
reaksi. Konsep dasar ini berasal dari pendekatan secara kimiawi terhadap
katalis, yaitu bahwa reaksi terkatalisis adalah proses siklis dimana katalis
membentuk kompleks dengan reaktan, kemudian katalis terdesorpsi dari
produk akhirnya kembali ke bentuk semula. Menurut Agustine (1996),
katalis adalah substansi yang dapat meningkatkan laju reaksi pada suatu
reaksi kimia yang mendekati kesetimbangan dimana katalis tersebut tidak
terlibat secara permanen.
1) Reaksi Katalisis Heterogen
Reaksi katalisis heterogen adalah reaksi yang menggunakan katalis
yang mempunyai fasa yang berbeda dengan fasa reaktannya Reaksi
katalisis heterogen biasanya menggunakan katalis padatan dimana
interaksi terjadi di permukaan padatan/gas atau cairan/padatan. Pusat
34
aktivitas katalis terjadi di permukaan pori padatan katalis. Agar interaksi
reaktan dengan pusat aktif katalis dapat berlangsung, reaktan harus
berpindah dari fasa cair ke permukaan katalis. Menurut Agustine (1996),
reaksi katalisis heterogen memiliki tahapan-tahapan yang lebih kompleks
dibandingkan dengan reaksi katalisis homogen. Hal ini terjadi karena
pada reaksi katalisis heterogen katalis tidak terdistribusi merata ke dalam
media reaksi. Lima tahap penting pada reaksi katalisis heterogen agar
reaksi berjalan sempurna yaitu:
a) Transpor reaktan ke permukaan katalis.
b) Interaksi (adsorpsi) reaktan pada katalis.
c) Reaksi pada permukaan katalis yang m elibatkan satu atau lebih
reaktan teradsorpsi.
d) Desorpsi produk dari permukaan katalis.
e) Transpor produk menjauh dari katalis.
Menurut Triyono (1998), inti dari reaksi katalisis terjadi pada tahap
ketiga, akan tetapi tahap kedua dan keempat termasuk dalam perubahan
kimia, sehingga data kecepatan reaksi yang diamati melingkupi data dari
ketiga tahap tersebut. Pengukuran energi aktivasi merupakan aplikasi dari
kombinasi ketiga tahap tersebut. Tahap kedua, ketiga dan keempat
merupakan penentu laju reaksi dengan ciri-ciri:
a) Laju reaksi sebanding dengan massa katalis atau konsentrasi
komponen aktif.
b) Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh pengadukan.
c) Energi pengaktifan biasanya lebih besar dari 25 kJ.mol-1.
Adsorpsi reaktan pada situs aktif katalis akan melepaskan energi
dalam bentuk panas, sehingga akan mempermudah molekul reaktan
melewati energi aktivasi. Panas yang dilepaskan pada proses adsorpsi
berkaitan dengan kekuatan adsorpsi reaktan pada permukaan katalis.
Kekuatan adsorpsi reaktan pada permukaan katalis sangat menentukan
aktivitas katalis tersebut. Jika adsorpsi yang terjadi sangat lemah, energi
yang dilepaskan juga kecil, sehingga hanya sebagian kecil fraksi
35
permukaan yang ditempati oleh reaktan, dan pada akhirnya reaksi
berjalan dengan lambat (Gasser, 1985).
Adsorpsi terjadi karena adanya interaksi gaya permukaan padatan
dengan molekul-molekul adsorbat. Energi adsorpsi yang dihasilkan
bergantung pada tipe adsorpsi yang terjadi. Energi adsorpsi yang
dihasilkan bergantung pada adsorpsi yang terjadi. Tipe adsorpsi ini
merupakan fungsi logam dan fungsi pereaksi. Adsorpsi gaas pada
permukaan padatan katalis dapat dikelompokkan menjadi dua kategori,
yaitu adsorpsi fisik (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kemisorpsi). Adsorpsi
fisik terjadi karena adanya gaya molekuler, dimana interaksi molekul-
molekul gas terhadap padatan katalis bersifat reversibel, sehingga semua
molekul gas yang teradsorpsi secara fisik akan dilepaskan kembali
dengan menaikkan temperatur atau menurunkan tekanan. Adsorpsi kimia
terjadi karena adanya interaksi tumpang tindih orbital molekul di
permukaan padatan dengan molekul adsorbat. Adsorpsi kimia bersifat
irreversibel, sehingga untuk melakukan desorpsi diperlukan energi yang
jauh lebih besar dibandingkan energi desorpsi pada adsorpsi fisik.
2) Umur Katalis
Umur katalis didefinisikan sebagai suatu periode selama katalis
menghasilkan produk yang diinginkan lebih besar dibandingkan dengan
produk reaksi tanpa katalis (Hughes, 1984). Pada kebanyakan katalis,
aktivitas akan menurun dengan tajam pada awalnya, lalu tercapai
keadaan dimana aktivitas katalis menurun jauh lebih lambat dan
selektivitas katalis menjadi jelek. Umur katalis dapat dijadikan acuan
dalam pemilihan katalis, sehingga biaya proses produksi dapat ditekan.
Dalam beberapa reaksi, katalis hanya dapat digunakan sekali dan dalam
reaksi lain bisa berulang kali tanpa perlu diregenerasi. Umur katalis sulit
diestimasikan tanpa melakukan penelitian yang mendalam. Secara
umum, aktivitas katalis akan menurun seiring dengan penggunaannya.
Umur katalis ditentukan oleh kecepatan hilangnya aktivitas dan
selektivitas katalis dalam mengkatalisis suatu reaksi (Rylander, 1985).
36
Umur katalis dipengaruhi oleh deaktivasi katalis. Deaktivasi katalis
menyebabkan penurunan aktivitas dan selektivitas katalis. Penurunan
aktivitas dan selektivitas katalis yang terjadi secara terus-menerus pada
waktu tertentu akan menyebabkan katalis tidak dapat digunakan lagi
untuk mengkatalisis reaksi atau dengan kata lain, katalis tersebut telah
mati. Semakin besar proses deaktivasi yang terjadi, semakin pendek
umur suatu katalis.
3) Deaktivasi Katalis
Deaktivasi katalis merupakan penurunan aktivitas dan selektivitas
katalis selama pemakaian katalis tersebut. Secara umum, menurut
Hughes (1984), ada 3 macam penyebab terjadinya deaktivasi katalis,
yaitu:
a) Peracunan
Peracunan secara umum, walaupun tidak tepat, sering diterapkan
pada semua bentuk deaktivasi katalis. Peracunan katalis merupakan
deaktivasi katalis yang disebabkan oleh sejumlah kecil material
tertentu untuk katalis tertentu dan berkaitan dengan adsorpsi racun
pada situs aktif katalis, sehingga akan menghalangi proses adsorpsi
reaktan oleh katalis. Peracunan sering dihubungkan dengan
kontaminan, misalnya senyawaan belerang pada aliran umpan dalam
proses fraksinasi minyak bumi, yang sering juga disebut sebagai
peracunan oleh pengotor. Kebanyakan proses peracunan katalis adalah
proses irreversibele (tidak dapat balik), sehingga katalis yang telah
teracuni harus diganti atau diregenerasi bila memungkinkan. Secara
prinsip, dimungkinkan upaya untuk menghilangkan pengotor yang
bertindak sebagai racun katalis dari aliran material dasar (raw
material) suatu reaksi atau dengan menggunakan pelindung katalis
(catalyst guard).
Tetapi untuk menurunkan kadar pengotor dalam material dasar
(misalnya, menurunkan kadar senyawa belerang sebensar dari 1 ppm
dalam reaksi metanasi terkatalisis oleh nikel) membutuhkan dana yang
37
cukup besar. Oleh karena itu usaha yang dilakukan adalah
mentoleransi kadar pengotor sampai batas tertentu. Peracunan pada
katalis logam didasarkan pada sifat struktur elektron dari racun dalam
fasa gas dan elektron dari katalis dalam fasa padat. Peracunan terjadi
karena racun diserap oleh situs aktif katalis membentuk kompleks
yang teradsorpsi secara kimia. Racun yang efektif pada proses
deaktivasi katalis adalah racun yang mengandung unsur N, P, As, Sb,
O, S, Se, Te dan molekul yang mengandung ikatan rangkap, misalnya
CO. Logam berat (Hg, Pb, Bi, Sn, Zs, Cd, Cu) dapat menurunkan
aktivitas katalis. Toksisitas logam berat berkaitan dengan kelima sub
orbital d yang terisi elektron secara penuh atau paling sedikit terisi
oleh satu pasangan elektron. Toksistas tidak akan tejadi apabila unsur
tidak mempunyai orbital d atau kalaupun memiliki orbital d, orbital d-
nya kosong. Elektron pada orbital d, berperan pada proses terjadinya
ikatan intermetalik antara logam berat dengan katalis yang akan
menyebabkan adanya toksisitas.
b) Pencemaran
Secara umum, jumlah material yang berperan dalam proses
deaktivasi katalis pada proses pencemaran lebih banyak dibandingkan
pada proses peracunan. Tipe proses pencemaran katalis yang paling
umum adalah pembentukan kokas (endapan karbon) dan pengendapan
logam pada permukaan katalis. Pembentukan kokas umumnya terjadi
pada katalis yang digunakan dalam proses fraksinasi minyak bumi
atau reaksi yang menggunakan senyawa organik sebagai umpan.
Kokas terbentuk selama reaksi katalisis, dan bukan merupakan
pengotor. Secara umum, kokas bisa berasal dari reaktan ataupun
produk. Kokas dapat terjadi karena hasil samping reaksi ataupun
produk suatu reaksi. Kokas yang merupakan hasil samping suatu
reaksi disebut pencemaran pencemaran yang berlangsung secara
paralel. Sedangkan kokas yang terbentuk sebagai hasil (produk) reaksi
disebut pencemaran secara seri (konsekutif) Karena adanya asosiasi
38
intrinsik secara kimiawi, pencemar katalis tidak dapat dihilangkan
dengan cara memurnikan umpan ataupun dengan pemakaian
pelindung katalis (catalyst guard). Sepanjang reaksi kimia
berlangsung, kokas akan terbentuk. Pembentukan kokas dapat
diminimalkan dengan cara pemilihan kondisi reaktor dan
pengoperasiannya yang tepat, atau dengan cara memodifikasi katalis
yang digunakan.
Perbedaan utama antara peracunan dan pencemaran katalis dapat
adalah:
a) Peracunan. Berkurangnya ukuran partikel katalis akan menyebabkan
meningkatnya luas permukaan partikel katalis. Luas permukaan
partikel katalis yang besar akan lebih bisa mengakomodasikan racun,
karena proses peracunan terjadi pada lapisan aktif yang tipis di dekat
permukaan luar partikel katalis.
b) Pencemaran. Pencemaran katalis, terutama pembentukan kokas,
terjadi pada situs katalis yang memiliki laju reaksi paling besar.
Bertambahnya jumlah endapan yang relatif besar, akan menutup situs
aktif katalis.
e. Titanium Dioksida (TiO2)
Titanium dioksida (TiO2) juga bisa disebut Titania atau Titanium (IV)
oksida merupakan bentuk oksida dari titanium secara kimia dapat dituliskan
TiO2. Senyawa ini dimanfaatkan secara luas dalam bidang anatas sebagai
pigmen, bakterisida, pasta gigi, fotokatalis dan elektroda dalam sel surya.
Titanium dioksida (TiO2) dapat dihasilkan dari reaksi antara senyawa
titanium tetraklorida
(TiCl4) dan O2 yang dilewatkan melalui lorong silika pada suhu 700ºC.
Senyawa TiO2 bersifat amfoter, terlarut secara lambat dalam H2SO4(aq)
pekat, membentuk kristal sulfat dan menghasilkan produk titanat dengan
alkali cair. Sifat senyawa TiO2 adalah tidak tembus cahaya, mempunyai
warna putih, lembam, tidak beracun, dan harganya relatif murah. Titanium
dioksida dapat dihasilkan dari proses sulfat ataupun klorin.
39
Titanium dioksida (TiO2) memiliki tiga fase struktur kristal, yaitu anatas,
rutil, brookit. Akan tetapi hanya anatas dan rutil saja yang keberadaanya di
alam cukup stabil. Kemampuan fotoaktivitas semikonduktor TiO2
dipengaruhi oleh morfologi, luas permukaan, kristanilitas dan ukuran
partikel. Anatas diketahui sebagai kristal titania yang lebih fotoaktif
daripada rutil. Hal ini disebabkan harga Eg TiO2 jenis anatas yang lebih
tinggi yaitu sebesar 3,2 eV sedangkan rutil
sebesar 3,0 eV. Harga Eg yang lebih tinggi akan menghasilkan luas
permukaan aktif yang lebih besar sehingga menghasilkan fotoaktivitas yang
lebih efektif.
Bentuk titanium dioksida yang stabil adalah rutil, dimana bentuk lain
titanium dioksida berubah pada suhu tinggi. Rutil mempunyai struktur
kristal mirip dengan anatas, dengan pengecualian bahwa Ti-O oktahedral
patungan 4 sisi bukan 4 sudut. Struktur rutil dan anatas dapat digambarkan
sebagai rantai octahedral TO6 kedua struktur kristal dibedakan oleh distorsi
oktahedral dan pola susunan rantai oktahedralnya. Penataan tersebut
menghasilkan terbentuknya rantai yang tersusun dalam simetri empat lipat
seperti ditunjukan oleh Gambar.
Gambar 2. Anatas dan rutil
Perbandingan sifat struktur TiO2 jenis rutil dan anatas dapat dilihat pada
Tabel 2.
40
Tabel 2. Perbandingan sifat TiO2 jenis rutil dan anatas
Sifat Rutil Anatas
Bentuk Kristal Tetragonal Tetragonal
Tetapan kisi a 4,58Å 3,78Å
Tetapan kisi c 2,95Å 4,49Å
Berat jenis 4,2 3,9
Indeks bias 2,71 2,52
Kekerasan 6,-7,0 5,5-6,0
Permutivitas 114 31
Titik didih 1858ºC Berubah jadi rutil
pada suhu tinggi
Serbuk TiO2 dengan struktur rutil paling luas penggunaanya karena
indeks biasnya yang tinggi, warna yang kuat, dan sifat kimianya yang inert.
Struktur anatas lebih baik untuk aplikasi sel surya berbasis sensitiser zat
warna pada lapis tipis TiO2.
Semikonduktor titanium dioksida (TiO2) digunakan secara luas sebagai
fotokatalis, karena bersifat inert secara kimia maupun biologi, non toksik,
dan tidak mahal. Pada perkembangan penelitian awal, TiO2 digunakan
sebagai fotokatalisis dalam sistem suspensi. Pada saat ini penggunaan TiO2
sebagai fotokatalisis banyak dilakukan dalam bentuk lapisan tipis, yaitu
dengan mengimmobilisasikan TiO2 pada bermacam-macam material
pendukung, di antaranya fiber, gelas silika, dan plat titanium (Nurdin,
2007).
Semikonduktor Titanium Dioksida (TiO2) digunakan secara luas sebagai
fotokatalis, karena bersifat inert secara kimia maupun biologi, non toksik,
dan tidak mahal. Pada perkembangan penelitian awal, TiO2 digunakan
sebagai fotokatalisis dalam sistem suspensi. Pada saat ini penggunaan TiO2
sebagai fotokatalisis banyak dilakukan dalam bentuk lapisan tipis, yaitu
dengan mengimmobilisasikan TiO2 pada bermacam-macam material
41
pendukung, di antaranya fiber, gelas silika, dan plat titanium (Nurdin,
2007).
Pada perkembangan selanjutnya fotokatalis TiO2 digunakan secara luas
sebagai antibakteri pada pasta gigi dan kosmetika serta desinfeksi bakteri
(Fatimah & Wijaya, 2005). Aktivitas fotokatalisis TiO2 dipengaruhi oleh
beberapa faktor. Faktor yang menentukan aktivitas fotokatalis TiO2 adalah
morfologi permukaan, luas permukaan, fasa kristal, kristalinitas (Sutrisno et
al, 2005) dan ukuran kristal terutama dalam skala nano (Kustiningsi et al,
2009). Dalam bentuk mikroskopis, TiO2 mempunyai dua bentuk utama yaitu
kristal dan amorf. Bentuk amorf artinya bahan tidak memiliki keteraturan
susunan atom sehingga tidak memiliki keteraturan pita konduksi dan pita
valensi, akan tetapi TiO2 amorf juga dikenal memiliki kemampuan untuk
mendegradasi polutan dalam waktu yang tidak singkat. Hal ini disebabkan
TiO2 amorf tidak memiliki defek oksigen dan tidak bersifat semikonduktor,
sehingga tidak mempunyai kemampuan fotokatalisis. Struktur kristal TiO2
yang berada di alam secara umum yaitu anatase, rutile dan brookite
(Tjahjanto & Gunlazuardi, 2001). Perbedaan struktur kristal TiO2 ini
mengakibatkan perbedaan massa jenis (3,9 g/cc untuk anatase dan 4,2 g/cc
untuk rutile). Selain itu, perbedaan struktur kristal mengakibatkan
perbedaan tingkat energi struktur pita elektroniknya. Besarnya energi gap
(Eg) antara anatase dan rutile akan berbeda bila susunan atom Ti dan O
dalam kristal TiO2 berbeda. Pada struktur anatase memiliki energi gap
sebesar 3,2 eV dan rutile memiliki energi gap sebesar 3,0 eV (Arutanti et al,
2009). Berdasarkan perbedaan energi gap pada sruktur tersebut maka
anatase memiliki aktivitas fotokatalis yang baik (Tjahjanto & Gunlazuardi,
2001).
Pada proses fotokatalitik konvensional, TiO2 powder digunakan untuk
mendegradasi limbah organik. Proses katalisis terjadi pada fasa teradsorbsi
(Ibadurrohman & Slamet, 2009). Adsorbsi adalah suatu akibat dari medan
gaya pada permukaan padatan (adsorben) yang menarik molekul-molekul
gas atau cair (adsorbat) (Greg & Sing, 1967). Faktor utama dalam proses
42
adsorbsi adalah struktur pori. Sedangkan struktur pori-pori bahan
mempengaruhi perbandingan antara luas permukaan dan ukuran partikel.
Ukuran partikel tidak terlalu mempengaruhi luas permukaan secara total,
akan tetapi luas permukaan dipengaruhi pori-pori partikel. Distribusi ukuran
pori menentukan molekul yang masuk dalam partikel untuk diadsorb.
C. Kerangka Berpikir
Gambar 3. Kerangka berpikir
D. Hipotesis
Berdasarkan landasan teori dan kerangka berpikir maka hipotesis dalam
penelitian ini adalah :
1. Ada pengaruh pemberian tawas terhadap TSS, arang terhadap logam Fe, serta
aerasi terhadap BOD pada air limbah sludge dempul karoseri terhadap kualitas
air limbah.
Limbah Sludge Dempul
Pencampuran tawas dengan limbah sludge
dempul
Limbah sludge dempul melewati kolom dengan
matriks arang
Limbah sludge dempul diaerasi dengan
menggunakan aerator
Nilai TSS turun Nilai Logam Fe turun Nilai COD turun
Perbaikan nilai air limbah
43
2. Terjadi perbaikan kualitas air limbah setelah pemberian tawas terhadap TSS,
arang terhadap logam Fe, serta aerasi terhadap BOD dibandingkan dengan air
limbah tanpa perlakuan/sebelumnya.