elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf
TRANSCRIPT
ELEKTROKOAGULASI LIMBAH CAIR TEPUNG MOCAF
(MODIFIED CASSAVA FLOUR) DENGAN PANEL SURYA
SEBAGAI SUMBER ENERGI
SKRIPSI
M. RIFQI NUR EL HADI
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2020 M / 1441 H
ELEKTROKOAGULASI LIMBAH CAIR TEPUNG MOCAF
(MODIFIED CASSAVA FLOUR) DENGAN PANEL SURYA
SEBAGAI SUMBER ENERGI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh
M. RIFQI NUR ELHADI
11150960000081
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2020 M/1441 H
ABSTRAK
MUHAMMAD RIFQI NUR EL HADI Elektrokoagulasi Limbah Cair Tepung
Mocaf (Modified Cassava Flour) dengan Panel Surya Sebagai Sumber Energi.
Dibimbing oleh HENDRAWATI dan MURYANTO.
Tepung mocaf (modified cassava flour) adalah tepung berbahan baku singkong atau
ubi kayu yang dimodifikasi dengan teknik fermentasi mikroba. Industri tepung
mocaf banyak menghasilkan limbah cair, perlu diolah sebelum dibuang ke
lingkungan. Elektrokoagulasi merupakan metode koagulasi (penggumpalan)
melalui peristiwa elektrokimia menggunakan arus listrik searah. Penelitian ini
memiliki tujuan untuk mengolah limbah cair tepung mocaf menggunakan
elektrokoagulasi dengan panel surya sebagai sumber energi. Hasil penelitian ini
memiliki waktu maksimum selama 30 menit dan jarak plat terbaik 1 cm. Variasi
jarak antar plat plat 1 cm memiliki pH optimum sebesar 8,2; suhu 79,2 oC;
konsentrasi TDS (Total Dissolved Solid) sebesar 906 mg/l; penyisihan COD
(Chemical Oxygen Demand) sebesar 71,44 % dan penyisihan (Total Suspended
Solid) TSS sebesar 53,70 %. Penelitian elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf
dengan panel surya sembagai sumber energi berhasil menaikan pH dan menurunkan
kandungan TDS, COD dan TSS limbah cair tepung mocaf.
Kata Kunci: Elektrokoagulasi, tepung mocaf, panel surya, COD, TSS
ABSTRACT
MUHAMMAD RIFQI NUR EL HADI Electrocoagulation of Mocaf Flour Liquid
Waste (Modified Cassava Flour) with Solar Panels as an Energy Source. Supervised
by HENDRAWATI and MURYANTO.
Mocaf flour (modified cassava flour) is flour made from cassava or cassava which
is modified by microbial fermentation techniques. The mocaf flour industry
produces a lot of liquid waste, it needs to be processed before it is discharged into
the environment. Electrocoagulation is a method of coagulation (clumping) through
electrochemical events using direct electric current. This research aims to treat
mocaf flour liquid waste using electrocoagulation with solar panels as an energy
source. The results of this study have a maximum time of 30 minutes and the best
plate distance of 1 cm. The variation of the distance between 1 cm plate has an
optimum pH of 8.2; temperature of 79.2 oC; TDS concentration (Total Solid
Dissolved) of 906 mg/l; COD (Chemical Oxygen Demand) allowance of 74.67%
and TSS (Total Suspended Solid) of 53.70%. Electrocoagulation research of mocaf
flour liquid waste with solar panels as an energy source succeeded in raising the pH
and decreasing the TDS, COD and TSS content of mocaf flour liquid waste.
Keywords: Electrocoagulation, mocaf flour, solar panels, COD, TSS
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Esa, karena
berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Elektrokoagulasi Limbah Cair Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour)
dengan Panel Surya Sebagai Sumber Energi.” Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih kepada semua pihak yang telah membimbing, membantu dan
mendukung sehingga penulisan skripsi ini dapat diselesaikan
1. Dr. Hendrawati, M.Si selaku Pembimbing I yang telah memberikan
pengarahan serta bimbingannya sehingga banyak membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
2. Muryanto, M.T selaku Pembimbing II yang telah memberikan pengarahan
serta bimbingannya sehingga banyak membantu penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini.
3. Nurhasni, M.Si selaku Penguji I dan Anna Muawanah, M.Si selaku Penguji II
yang telah memberikan saran yang bermanfaat bagi penulis.
4. Dr. La Ode Sumarlin, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains
dan Teknologi yang telah banyak memberikan saran serta masukan yang
bermanfaat.
5. Prof. Dr. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Syarif Hidayatulllah Jakarta.
6. Bapak, Ibu dan saudara tercinta atas segala doa, pengorbanan, nasihat dan
motovasinya kepada penulis.
7. Segenap dosen Program Studi Kimia atas ilmu pengetahuan dan pegalaman
hidup yang dengan ikhlas diajarkan dan diberikan kepada penulis.
ix
8. Teman-teman Kimia UIN Jakarta angkatan 2015 yang selalu memberikan
semangat kepada penulis.
9. Serta semua pihak yang telah membantu secara langsung dan tidak langsung,
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan. Semoga
skripsi ini dapat bermanfaat bagi khususnya bagi penulis umumnya bagi pembaca
dan semua pihak yang membutuhkan.
Ciputat, Januari 2020
M. Rifqi Nur El Hadi
x
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1
1.2 Rumus an Masalah ............................................................................................ 4
1.3 Hipotesis ............................................................................................................ 4
1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................................. 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6
2.1 Limbah Tepung Mocaf ...................................................................................... 6
2.2 Parameter Pencemaran Limbah Cair Tepung Mocaf ....................................... 7
2.2.1 Derajat Keasaman (pH) ........................................................................... 7
2.2.2 Total dissolved solid (TDS) .................................................................... 8
2.2.3 Chemical Oxygen Demand (COD).......................................................... 8
2.2.4 Total Suspended Solid (TSS) ................................................................ 10
2.3 Elektrokoagulasi .............................................................................................. 12
2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Elektrokoagulasi .................................... 17
2.4.1 Elektroda ................................................................................................ 17
2.4.2 Susunan Elektroda .................................................................................. 18
2.4.3 Densitas Arus Listrik ............................................................................. 19
2.4.4 Temperatur ............................................................................................. 19
2.4.5 Konduktivitas ......................................................................................... 20
2.4.6 Elektrolit Pendukung .............................................................................. 20
2.5 Sel Surya ......................................................................................................... 21
2.6 Spektrofotometri UV-Vis ................................................................................ 23
2.7 FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) ......................................... 24
xi
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 27
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................................... 27
3.2 Alat dan Bahan ................................................................................................ 27
3.2.1 Alat ......................................................................................................... 27
3.2.2 Bahan ..................................................................................................... 27
3.3 Diagram Alir Penelitian .................................................................................. 28
3.4 Prosedur Penelitian.......................................................................................... 29
3.4.1 Analisis Limbah Awal ........................................................................... 29
3.4.2 Elektrokoagulasi ..................................................................................... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 33
4.1 Karakterisitik Awal Limbah Cair Tepung Mocaf ........................................... 33
4.2 Karakteristik Limbah Cair Hasil Elektrokoagulasi. ........................................ 34
4.3 Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR .............................................................. 43
4.4 Perbandingan Limbah Awal Tepung Mocaf dan
Hasil Elektrokoagulasi .................................................................................... 45
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 48
5.1 Simpulan ......................................................................................................... 48
5.2 Saran ................................................................................................................ 48
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 49
LAMPIRAN ......................................................................................................... 54
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema Proses Elektrokoagulasi ...................................................... 13
Gambar 2. Lapisan Elektrik pada Partikel Dalam Air Limbah ......................... 16
Gambar 3. Sistem Monopolar dan Sistem Bipolar pada Proses
Elektrokoagulasi .............................................................................. 18
Gambar 4. Skema Alat Spektrofotometer UV-Vis single-beam ...................... 23
Gambar 5. Skema FTIR. .................................................................................... 25
Gambar 6. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 28
Gambar 7. Skema Reaktor Elektrokoagulasi ..................................................... 31
Gambar 8. Grafik Pengukuran pH Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi .............................................................................. 34
Gambar 9. Pengukuran TDS Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi .............................................................................. 36
Gambar 10. Pengukuran COD Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi .............................................................................. 38
Gambar 11. Pengukuran TSS Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi .............................................................................. 41
Gambar 12. Limbah Cair Tepung Mocaf Awal ................................................... 41
Gambar 13. Limbah Cair Tepung Mocaf saat Proses Elektrokoagulasi.............. 42
Gambar 14. FTIR Limbah Cair Tepung Mocaf ................................................... 44
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kandungan Tepung Mocaf ...................................................................... 7
Tabel 2. Jenis Senyawa yang Dapat atau Tidak Dapat Dioksidasi Melalui Uji
COD dan BOD. ........................................................................................ 9
Tabel 3. Karakteristik Awal Limbah Cair Tepung Mocaf .................................. 33
Tabel 4. Perbandingan Hasil Analisis FTIR Limbah Cair Tepung Mocaf
Sebelum dan Sesudah Proses Elektrokoagulasi .................................... 44
Tabel 5. Perbandingan Limbah Awal Tepung Mocaf dan Hasil
Elektrokoagulasi .................................................................................... 46
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Analisis Plat dan Alat Panel surya .................................................. 54
Lampiran 2. Analisis pH dan TDS ...................................................................... 55
Lampiran 3. Penentuan Standar Analisis COD ................................................... 58
Lampiran 4. Perhitungan COD Limbah Cair Tepung Mocaf .............................. 59
Lampiran 5. Perhitungan Analisis TSS Limbah Cair Tepung mocaf ................. 62
Lampiran 6. Alat dan bahan ................................................................................ 64
Lampiran 7. Baku Mutu Air Limbah................................................................... 65
Lampiran 8. Analisis FTIR .................................................................................. 67
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Keberadaan industri mocaf (modified cassava flour) merupakan salah satu
wujud perkembangan industri pangan. Pengolahan produk turunan tepung singkong
ini menghasilkan limbah cair dan padat yang berpotensi mencemari lingkungan.
Tepung mocaf dikenal sebagai tepung singkong alternatif pengganti terigu. Tepung
mocaf memiliki karakter yang berbeda dengan tepung ubi kayu biasa dan tapioka,
terutama dalam hal derajat viskositas, kemampuan gelasi, daya rehidrasi dan
kemudahan melarut yang lebih baik (Subagio, 2007). Mocaf adalah tepung dari ubi
kayu atau singkong yang dibuat dengan menggunakan prinsip modifikasi sel ubi
kayu secara fermentasi oleh bakteri asam laktat (Subagyo, 2006).
Menurut Kementerian Negara Koperasi dan UKM Bidang Pengembangan
Iklim Usaha dan Kemitraan tahun 2012, pada tahun tersebut produksi tepung mocaf
di Indonesia mencapai 360.000 ton. Menurut Keputusan Menteri Negara
Lingkungan Hidup Nomor : KEP-51/MENLH/10/1995 Industri mocaf
menghasilkan limbah cair dengan karakteristik yang melebihi beberapa baku mutu
limbah cair. Limbah cair tepung mocaf memiliki karakteristik pH (Puissance de
Hydrogen) 4,0; TDS (Total Dissolved Solid 294,0 mg/l; COD (Chemical Oxygen
Demand) 2622,0 mg/l; Kekeruhan 64,8 NTU (Nephelometric Tubidity Unit); TSS
(Total Suspended Solid) 142,7 mg/l (Novita et al., 2016).
2
Allah berfirman dalam surat Ar Rum ayat 41-42
ظهر الفساد في البر والبحر بما كسبت أيدي الناس ليذيقهم بعض الذي عملوا
لعلهم يرجعون* قل سيروا في الأرض فانظروا كيف كان عاقبة الذين من قبل
كان أكثرهم مشركين *
Artinya : “Telah tampak kerusakan di darat dan dilaut disebabkan perbuatan
manusia, supaya Allah merasakan kepada mereka sebagian dari (akibat) perbuatan
mereka, agar mereka kembali ke jalan yang benar). Katakanlah : Adakanlah
perjalanan dimuka bumi dan perlihatkanlah bagaimana kesudahan orang-orang
yang dulu. Kebanyakan dari mereka itu adalah orang-orang yang mempersekutukan
(Allah).” (QS Ar Rum : 41-42).
Berdasarkan ayat diatas kita sebagai muslim haruslah menjaga dan
melestarikan lingkungan agar terhindar dari berbagai macam bencana. Limbah cair
tepung mocaf jika tidak dikelola dengan baik tentunya berbahaya bagi lingkungan.
Kadar pH yang rendah dapat mengganggu kehidupan biota perairan, begitu pula
kadar COD (Chemical Oxygen Demand), TDS (Total Dissolved Solid) dan TSS
(Total Suspended Solid) yang tinggi akan mengakibatkan berbagai permasalahan
lingkungan.
Penelitian pengolahan limbah cair telah banyak dilakukan, salah satunya
dengan ektrokoagulasi. Elektrokoagulasi merupakan metode elektrokimia untuk
pengolahan air dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion
logam (biasanya aluminium atau besi) kedalam larutan, sedangkan pada katoda
terjadi reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas hidrogen (Holt et al., 2002).
Elektrokoagulasi mampu menurunkan maksimum konsentrasi COD dalam limbah
decant oil hingga 29,83% (Prabowo et al., 2012), COD limbah cair kelapa sawit
hingga 81,32% (Hanum et al., 2015), COD limbah rumah sakit hingga 87,1%
(Dehghani et al., 2015). Penurunan intensitas zat warna naftol pada industri batik
3
hingga 99,78% (Nashrullah et al., 2016). Penurunan COD limbah cair industri tahu
dengan efisiensi sebesar 42,11% dan 77,27% untuk TSS (Istnaeny MH et al., 2014).
Penurunan intensitas warna 51.3%, COD 56.3% dan TSS 70.2% pada limbah
industri air minum (Muryanto et al., 2018).
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya
matahari menjadi energi listrik. Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang
dapat dimanfaatkan panel surya. Panel surya sering kali disebut sel photovoltatic,
Photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel surya bergantung pada
efek photovoltaic untuk menyerap energi Matahari dan menyebabkan arus mengalir
antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan (Abrori, 2017). Panel surya
digunakan sebagai sumber listrik pada proses elektrokoagulasi. Penelitian
sebelumnya mengenai elektrokoagulasi pada pengolahan limbah cair tahu dengan
panel surya oleh Danar et al., (2018). Variasi jarak antar plat yang digunakan 3 cm
dan waktu maksimum selama 180 menit dapat menurunkan konsentrasi COD
sebesar 88,39% dan TSS sebesar 78,95%.
Penelitian ini dilakukan menggunakan proses elektrokoagulasi dengan panel
surya pada limbah cair tepung mocaf. Proses ini diharapkan dapat menurunkan
kadar COD, TDS dan TSS serta menaikan pH limbah cair mocaf sehingga
memenuhi baku mutu air limbah sebelum di buang ke lingkungan. Proses
elektrokoagulasi menggunakan enam buah plat elektroda alumunium, tegangan 24
V, variasi waktu 0, 5, 10, 15, 20, 25 dan 30 menit, variasi jarak antar plat 1 cm, 2
cm dan 3 cm. Analisis yang dilakukan pada sampel limbah awal dan hasil proses
elektrokoagulasi yaitu analisis pH, COD, TDS dan TSS sebagai parameter. Analisis
4
menggunakan FTIR untuk mengetahui gugus fungsi yang terkandung dalam limbah
cair tepung mocaf .
1.2 Rumusan Masalah
1. Berapa waktu maksimum dan varisasi jarak antar plat terbaik antara plat 1
cm, 2 cm dan 3 cm dalam proses elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf
dengan panel surya berdasarkan parameter pH, TDS, COD dan TSS?
2. Bagaimana pengaruh elektrokoagulasi menggunakan panel surya dalam
menaikan pH dan penyisihan kadar TDS, COD dan TSS limbah cair tepung
mocaf?
1.3 Hipotesis
1. Elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf dengan panel surya sebagai
sumber energi memiliki hasil terbaik pada waktu terlama dan jarak antar plat
terkecil berdasarkan parameter pH, TDS, COD dan TSS.
2. Elektrokoagulasi menggunakan panel surya memiliki pengaruh dalam
menaikan pH dan penyisihan kadar TDS, COD dan TSS limbah cair tepung
mocaf.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui waktu maksimum dan varisai jarak antar plat terbaik dalam
proses elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf dengan panel surya
berdasarkan parameter pH, TDS, COD dan TSS.
5
2. Mengetahui pengaruh elektrokoagulasi menggunakan panel surya dalam
menaikan pH dan penyisihan kadar TDS, COD dan TSS limbah cair tepung
mocaf.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian elektrokoagulasi menggunakan panel surya diharapkan dapat
menjadi solusi pengolahan limbah cair tepung mocaf (modified cassava flour)
sebelum dibuang ke lingkungan.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Limbah Tepung Mocaf
Limbah cair tepung mocaf berasal dari hasil samping proses pembuatan
tepung mocaf dengan modifikasi bakteri. Tepung mocaf sendiri adalah tepung dari
ubi kayu atau singkong yang dibuat dengan menggunakan prinsip modifikasi ubi
kayu secara fermentasi menggunakan bakteri asam laktat (Subagyo, 2006).
Pembuatan tepung sejenis juga telah dilakukan oleh Wahyuningsih (1990), yang
membuat tepung ubi kayu dengan cara fermentasi dan disebut dengan tepung Gari.
Mikroba pada proses fermentasi menghasilkan enzim-enzim yang menghidrolisis
pati menjadi gula dan selanjutnya mengubahnya menjadi asam-asam organik,
terutama asam laktat. Proses ini akan menyebabkan perubahan karaktersitik dari
tepung yang dihasilkan berupa naiknya viskositas, kemampuan gelasi, daya
rehidrasi dan kemudahan melarut. Granula pati tersebut akan mengalami hidrolisis
yang menghasilkan monosakarida sebagai bahan baku untuk menghasilkan asam-
asam organik. Senyawa asam ini akan menghasilkan aroma dan cita rasa khas yang
dapat menutupi aroma dan citarasa khas ubi kayu yang cenderung tidak disukai
konsumen (Subagyo, 2006).
Penggunaan mocaf sebagai tepung alternatif pengganti terigu dalam
membuat berbagai produk pangan telah banyak dilakukan, seperti dalam
pembuatan mie basah dan mie kering dan mie telur . Mocaf juga sudah digunakan
untuk membuat beras analog dan roti (Yenrina et al., 2013).
7
Tabel 1. Kandungan Tepung Mocaf (Agustina et al., 2015).
Komponen Tepung Mocaf
Kadar Air (%) 9,25
Kadar Protein (%) 1,93
Kadar abu(%) 0,30
Kadar Pati (%) 85,6
Kadar Serat (%) 0,21
Kadar Lemak (%) 2,72
Kadar HCN -
Pembuatan tepung mocaf dimulai dengan persiapan bahan. Singkong
dipotong potong dan dicuci. Kedua fermentasi dengan cara perendaman singkong
dengan bakteri 0,3 – 0,5 %. Proses fermentasi inilah yang menghasilkan limbah,
dimana tepung mocaf direndam penuh dengan perbandingn 1:1. Dua tahap terakhir
pengeringan dan penepungan (Erismar dan Putri, 2015). Mocaf dapat digolongkan
sebagai produk olahan edible cassava yang dapat dimakan. Syarat mutu mocaf
dapat mengacu kepada CODEX STAN 176-1989 (Rev.1–1995) tentang edible
cassava flour.
2.2 Parameter Pencemaran Limbah Cair Tepung Mocaf
Limbah cair tepung mocaf memiliki paramater sebelum bisa dibuang ke
lingkungan. Beberapa parameter yaitu derajat keasaman (pH), total dissolve solid
(TDS), chemical oxygen demand (COD) dan total suspended solid (TSS).
2.2.1 Derajat Keasaman (pH)
pH (Puissance de Hydrogen) adalah derajat keasaman yang digunakan
untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan.
pH didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut.
Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga
8
nilainya didasarkan pada perhitungan teoretis. Skala pH bukanlah skala absolut,
memilki sifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan
berdasarkan persetujuan internasional (Zulius, 2017).
Air murni bersifat netral, dengan pH-nya pada suhu 25 °C ditetapkan
sebesar 7,0. Larutan dengan pH kurang daripada tujuh disebut bersifat asam, dan
larutan dengan pH lebih daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali.
Pengukuran pH sangatlah penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau
industri pengolahan kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu
pangan, rekayasa (keteknikan), dan oseanografi (Zulius, 2017). Menurut Keputusan
Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP-51/MENLH/10/1995, baku mutu
limbah cair industri berada pada rentang pH 6,0 sampai 9,0.
2.2.2 Total dissolved solid (TDS)
Padatan terlarut adalah padatan-padatan yang berukuran lebih kecil
daripada padatan tersuspensi. Padatan ini termasuk di dalamnya adalah senyawa
anorganik dan organik yang larut air, mineral dan garam-garamnya. Limbah cair
industri biasanya mengandung berbagai jenis senyawa dan mineral seperti Merkuri
(Hg), Timbal (Pb), Arsenic (As), Cadium (Cd), Chromium (Cr), Nikel (Ni), Cl2,
serta garam-garam kalsium (Fardiaz, 1992). Baku mutu TDS menurut Keputusan
Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor: KEP-51/MENLH/10/1995 adalah 2000
mg/L untuk limbah cair golongan I dan 4000 mg/L untuk limbah cair golongan II.
2.2.3 Chemical Oxygen Demand (COD)
Chemical Oxygen Demand (COD) merupakan pengukuran kandungan
senyawa organik dengan mengukur jumlah oksigen menggunakan oksidator kuat
seperti potassium dikromat (Lin, 2007). Menurut Alaerts dan Santika (1987)
Chemical Oxygen Demand (COD) atau Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) adalah
9
jumlah oksigen (mgO2) yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa organik yang
terdapat dalam 1 liter sampel air, dimana pengoksidasian K2Cr2O7 digunakan
sebagai sumber oksigen (oxidizing agent). COD digunakan untuk mengukur kadar
materi organik air limbah dan air bersih. COD digunakan juga untuk mengukur
materi organik pada industri dan limbah yang mengandung senyawa beracun untuk
biotik (Tchobanoglous et al., 2003).
Tidak semua senyawa organik dalam air dapat dioksidasi melalui uji COD
atau BOD. Jenis senyawa organik/inorganik yang dapat atau tidak dapat dioksidasi
melalui uji COD dan BOD dapat dilihat pada tabel dibawah ini (Alaerts dan Santika
1987):
Tabel 2. Jenis Senyawa yang Dapat atau Tidak Dapat Dioksidasi Melalui Uji
COD dan BOD (Alaerts dan Santika, 1987).
Jenis Zat Organik/Anorganik Dapat Dioksidasi Melalui Uji
COD BOD
Senyawa organik yang dapat diuraikan
(protein, gula, dan sebagainya) √ √
Selulosa dan sebagainya √ -
N organik yang dapat diuraikan (protein, dan
sebagainya) √ √
N organik yang tidak dapat diuraikan
NO2-, Fe2+, S2-, Mn3+
√ -
NH4 bebas (nitrifikasi) - √
Hidrokarbon aromatik dan rantai √ -
Nilai COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik yang
secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis dan
mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air. Konsentrasi COD dalam
suatu limbah biasanya lebih tinggi dari BOD karena senyawa–senyawa lebih dapat
dioksidasi secara kimia dari pada secara biologi. COD lebih sering digunakan
karena COD dapat ditentukan dalam waktu 3 jam, dibandingkan BOD yang
10
memerlukan waktu 5 hari (Tchobanoglous et al., 2003). Reaksi yang terjadi pada
pengukuran COD adalah sebagai berikut (Alaerts dan Santika 1987):
CaHbOc(senyawa organik) + Cr2O72- + H+
𝐴𝑔2𝑆𝑂4→ CO2 + H2O + Cr3+..............(1)
Menurut Boyd (1990), selisih nilai antara COD dan BOD memberikan
gambaran besarnya bahan organik yang sulit terurai yang ada di perairan. Bisa saja
nilai BOD sama dengan COD, tetapi BOD tidak bisa lebih besar COD. Jadi COD
menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada.
2.2.4 Total Suspended Solid (TSS)
Total Suspended Solid (TSS) atau padatan tersuspensi total adalah bahan-
bahan tersuspensi dan tidak terlarut dalam air (Widigdo, 1996). TSS terdiri dari
partikel-partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari sedimen, misalnya
tanah liat, bahan-bahan organik tertentu, sel-sel mikroorganisme, dan sebagainya
(Nasution, 2008).
Material tersuspensi mempunyai efek yang kurang baik terhadap kualitas
badan air karena dapat menyebabkan menurunkan kejernihan air dan dapat
mempengaruhi kemampuan ikan untuk melihat dan menangkap makanan serta
menghalangi sinar matahari masuk ke dalam air. Endapan tersuspensi dapat juga
menyumbat insang ikan, mencegah telur berkembang, meningkatnya penyakit dan
menyebabkan kematian. Sehingga reproduksi ikan menurun Ketika suspended solid
tenang di dasar badan air, dapat menyembunyikan telur dan terjadi pendangkalan
pada badan air sehingga memerlukan pengerukan yang memerlukan biaya
operasional tinggi (Alabaster dan Lloyd, 1982).
Zat-zat padat yang terdapat pada air limbah dapat dibedakan menurut
ukurannya sebagai partikel tersuspensi koloid (partikel koloid) dan partikel
11
tersuspensi biasa (partikel tersuspensi) (Alaerts dan Santika 1987). Total Suspended
Solid (TSS) adalah material tersuspensi (diameter >1 μm) yang tertahan pada
saringan dengan diameter pori 0,45 μm. TSS juga dapat berupa lumpur dan pasir
halus serta material-material organik yang berasal dari kikisan tanah yang terbawa
badan air (Effendi, 2003).
Zat-zat padat tersuspensi dibedakan menurut ukurannya sebagai partikel
tersuspensi koloidal (partikel koloid) dan partikel tersuspensi biasa (partikel
tersuspensi). Penyebab kekeruhan dalam air (efek tyndall) adalah partikel koloid.
Partikel koloid menyebabkan penyimpangan sinar nyata yang menembus suspensi
tersebut. Larutan menjadi keruh bila terjadi pengendapan (presipitasi) yang
merupakan keadaan kejenuhan dari suatu senyawa kimia. Partikel-partikel
tersuspensi yang memiliki ukuran lebih besar dari partikel koloid dapat
menghalangi sinar yang akan menembus suspensi sehingga suspensi tidak dapat
dikatakan keruh, karena sebenarnya air diantara partikel-partikel tersuspensi tidak
keruh dan sinar tidak menyimpang (Alaerts dan Santika, 1987).
Air yang memiliki kandungan TSS yang tinggi dapat menghambat sinar
matahari yang masuk. Hal ini dapat menghambat proses fotosintesis di dalam air
yang mengakibatkan berkurangnya kadar oksigen dalam air. Kurangnya kadar
oksigen di dalam air mengakibatkan matinya bakteri aerobik dan menciptakan
kondisi yang ideal bagi tumbuhnya bakteri anaerobik. Bakteri anaerobik akan
mendekomposisi limbah yang menghasilkan gas hidrogen sulfida (H2S) yang
berbau sehingga mengakibatkan suasana asam pada limbah (Hamid et al., 2017).
12
2.3 Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan metode elektrokimia untuk pengolahan air
dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion logam (biasanya
aluminium atau besi) ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi reaksi
elektrolisis berupa pelepasan gas hidrogen (Holt et al., 2002). Menurut (Hanum et
al., 2015), elektrokoagulasi merupakan suatu metode yang berdasarkan pada proses
sel elektrolisis. Sel elektrolisis merupakan suatu alat yang mampu mengubah energi
listrik DC (direct current) untuk menghasilkan reaksi elektrolik. Setiap sel
elektrolisis mempunyai dua elektroda, yaitu anoda dan katoda. Anoda berfungsi
sebagai koagulan dalam proses koagulasi-flokulasi yang terjadi di dalam sel.
Sedangkan di katoda terjadi reaksi katodik dengan membentuk gelembung-
gelembung gas hidrogen yang berfungsi untuk menaikkan flok-flok tersuspensi
yang tidak dapat mengendap di dalam sel.
Prinsip dasar dari elektrokoagulasi adalah terbentuknya ion logam (Fe/Al)
yang dihasilkan oleh anoda, dimana ion logam akan terhidrolisis membentuk besi
polimerik atau aluminium hidroksida. Polimerik hidroksida merupakan agen
koagulasi yang bagus. Koagulasi terjadi ketika kation logam bergabung dengan
partikel negatif terbawa kearah anoda oleh gerakan elektroforetik (Liu et al., 2010).
13
Gambar 1 . Skema Proses Elektrokoagulasi (Liu et al., 2010)
Destabilisasi partikel dicapai melalui dua mekanisme, yang pertama adanya
tekanan lapisan ganda difus disekitar spesies muatan oleh interaksi ion yang
dihasilkan oleh oksidasi pada anoda. Kedua adalah netralisasi muatan spesies ionik
pada air limbah oleh ion kontra yang dihasilkan dari pelarutan elektrokimia pada
anoda. Ion kontra mengurangi gaya tolak pada partikel sehingga terjadi gaya tarik
antar partikel yang menyebabkan koagulasi. Proses ini, air juga mengalami
elektrolisis dalam reaksi paralel menghasilkan gelembung oksigen pada anoda dan
hidrogen pada katoda. Gelembung ini menarik partikel yang terflokulasi dan
mengapungkan partikel tersebut ke permukaan air (Liu et al., 2010).
Reaksi yang Terjadi pada Elektroda Al
Proses elektrokoagulasi menggunakan elektroda aluminium terjadi dimana
anoda menghasilkan kation monomer Al3+ dan Al(OH)2+ pada pH rendah, yang
kemudian pada pH yang tepat akan berubah menjadi Al(OH)3 dan terpolimerisasi
menjadi Aln(OH)3n berdasarkan reaksi berikut (Mollah et al., 2001):
14
Al → Al3+(aq) + 3e-.................................................................................................(2)
Al3+(aq) +3H2O(l) → Al(OH)3 + 3H+
(aq) ................................................................(3)
nAl(OH)3 → Aln(OH)3n ........................................................................................(4)
pH juga mempengaruhi pembentukan spesies ion lain pada air limbah seperti
Al(OH)2+, Al2(OH)24+ dan Al(OH)4
-.
pH dibawah 3,5 pembentukan ion aluminium mendominasi pada air limbah,
sementara itu pada pH 4,0–9,5 senyawa aluminium Al(OH)3 mendominasi. Muatan
positif polihidrokso-kompleks merupakan flokulan efektif pada pH 4-7. Al(OH)3
yang terbentuk memiliki luas permukaan yang besar, yang memiliki kemampuan
dalam menyerap polutan organik dan anorganik pada air limbah (Kobya dan
Demirbas, 2015).
Reaksi yang Terjadi pada Elektroda Fe
Besi yang teroksidasi pada sistem elektrolitik menghasilkan besi
hikdroksida Fe(OH)n, dimana n=2 atau 3. Ada 2 mekanisme yang terjadi pada
pembentukan Fe(OH)n yaitu (Mollah et al., 2001):
Mekanisme 1 pada elektroda Fe
Reaksi pada anoda menghasilkan:
4Fe(s) → 4Fe2+(aq) + 8e-...........................................................................................(5)
4Fe2+(aq) + 10H2O(l) + O2(g) → 4Fe(OH)3(s) + 8H+
(aq).............................................(6)
Reaksi pada katoda menghasilkan:
8H+(aq) + 8e- → 4H2(g)........................................................................................... (7)
Secara keseluruhan:
4Fe(s) + 10H2O(l) + O2(g) → 4Fe(OH)3(s) + 4H2(g)...................................................(8)
Mekanisme 2 pada elektroda Fe
15
Reaksi pada anoda menghasilkan:
Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-..............................................................................................(9)
Fe2+(aq) + 2OH-
(aq) → Fe(OH)2(s)..........................................................................(10)
Reaksi pada katoda menghasilkan:
2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)..........................................................................(11)
Secara Keseluruhan:
Fe(s) + 2H2O(l) → Fe(OH)2(s) + H2(g)....................................................................(12)
Fe(OH)n(s) yang terbentuk tetap berada pada air limbah sebagai suspensi,
yang dapat menghilangkan polutan dengan kompleksasi atau dengan daya tarik
elektrostatik, yang kemudian diikuti dengan terjadinya koagulasi.
Mekanisme Penyisihan Polutan pada Proses Elektrokoagulasi
Mekanisme penyisihan polutan pada limbah cair dengan proses
elektrokoagulasi dapat terjadi bergantung pada karakteristik polutannya.
Mekanisme yang biasa terjadi adalah destabilisasi, kompleksasi, daya tarik
elektrostatik, adsorpsi, dan entrapsi. Partikel dalam air limbah memiliki lapisan
ganda elektrik yang terdiri dari lapisan dalam dimana lapisan ini terbentuk dari
muatan yang berlawanan dengan muatan partikel dan lapisan luar dimana pada
lapisan ini ion-ion bergerak keluar masuk lapisan dengan proses difusi. Lapisan
antara lapisan dalam dan lapisan luar disebut shear surface (Moussa et al., 2017).
16
Gambar 2. Lapisan Elektrik pada Partikel Dalam Air Limbah
(Moussa et al., 2017)
Proses destabilisasi terjadi ketika ion kontra yang dihasilkan oleh elektroda
terdifusi kedalam lapisan ganda elektrik partikel. Ion kontra yang terdifusi
mengakibatkan penipisan lapisan ganda elektrik partikel sehingga menurunkan
gaya tolak antar partikel. Penurunan gaya tolak antar partikel mengakibatkan
polutan mudah untuk bergabung membentuk flok. Polutan berperan sebagai ligan
dan membentuk ikatan kompleksasi bersama dengan koagulan menghasilkan
permukaan kompleks. Superior agregat terbentuk dan kemudian mengendap setelah
kompleksasi. Polutan tersapu oleh koagulan dan terjebak dalam mekanisme
entrapsi. Proses ini terjadi pada kondisi dimana koagulan yang terdapat pada air
limbah jumlahnya banyak. Mekanisme terakhir adalah adsorpsi, yang memiliki
sedikit perbedaan dengan proses entrapsi. Proses fisika terjadi dalam mekanisme
entrapsi dimana polutan tersapu oleh koagulan dan terjebak. Proses fisika-kimia
terjadi dalam mekanisme adsorpsi dimana polutan terserap kedalam koagulan
(Garcia-Segura et al., 2017).
17
2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Elektrokoagulasi
Beberapa faktor yang mempengaruhi proses elektrokoagulasi yaitu
elektroda, susnan elektroda, densitas arus listrik, temperatur, konduktivitas dan
elektrolit pendukung.
2.4.1 Elektroda
Elektroda dalam proses elektrolisis merupakan salah satu alat untuk
menghantarkan atau menyampaikan arus listrik ke dalam larutan agar larutan
tersebut terjadi reaksi (perubahan kimia). Elektroda tempat terjadi reaksi reduksi
disebut katoda, sedangkan tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda
(Suwanto et al., 2017). Elektroda yang biasa digunakan pada proses
elektrokoagulasi adalah Fe dan Al. Elektroda Fe dan Al banyak digunakan karena
pertimbangan tersedia dipasaran, harganya yang relatif murah, dan kemampuan
terlarut yang tinggi (Sahu et al., 2014). Fe Umumnya digunakan untuk pengolahan
air limbah sedangkan Al digunakan untuk pengolahan air bersih karena terdapat
jumlah ion logam tertentu yang dibutuhkan untuk menghilangkan polutan dan harga
Fe relatif lebih murah dipasaran. Aluminium juga biasa digunakan pada pengolahan
air limbah dengan kombinasi plat besi ataupun tanpa kombinasi. Jika ion Ca2+ dan
Mg2+ pada air limbah banyak, maka disarankan katoda yang digunakan berjenis
stainless steel (Liu et al., 2010).
Pasifasi elektroda sering terjadi saat proses elektrokoagulasi dimana terdapat
lapisan yang menghambat pelarutan logam pada anoda sehingga mengurangi
efisiensi penyisihan polutan. Merubah posisi elektroda secara berkala dapat
mengatasi hal tersebut. Penambahan anion juga dapat memperlambat efek pasifasi
18
elektroda. Urutan anion yang dapat digunakan untuk menghambat pasifasi
elektroda yaitu: Cl- > Br- > I- > F- > Cl- > ClO4- > OH- dan SO4
2- (Liu et al., 2010).
2.4.2 Susunan Elektroda
Jarak antar plat elektroda mempengaruhi proses elektrokoagulasi. Semakin
dekat jarak antar elektroda maka lintasan perputaran arus listrik semakin banyak.
Semakin jauh jarak antar elektroda maka lintasan perputaran arus listrik semakin
sedikit (Novie et al., 2016). Proses pengolahan air limbah menggunakan metode
elektrokoagulasi, biasanya digunakan lebih dari 2 pasang elektroda untuk mencapai
hasil maksimal. Terdapat dua jenis sistem sambungan listrik pada elektroda, yaitu
sistem monopolar dan sistem bipolar.
Gambar 3. Sistem Monopolar dan Sistem Bipolar pada Proses Elektrokoagulasi
(Liu et al., 2010)
Sistem monopolar sacrificial electrodes juga diberi sambungan listrik,
sehingga tiap pasang plat memiliki muatan positif (katoda) dan muatan negatif
(anoda). Sistem bipolar, sacrificial electrodes ditempatkan diantara sepasang
elektroda tanpa sambungan listrik. Sepasang elektroda tersebut diberi sambungan
listrik sedangkan sacrificial electrodes tidak diberi sambungan listrik. Hal ini
membuat dalam satu plat elektroda, terdapat dua muatan, yaitu muatan positif
(katoda) dan muatan negatif (anoda) (Liu et al., 2010).
19
2.4.3 Densitas Arus Listrik
Densitas arus listrik tidak hanya mempengaruhi waktu respon pada proses
elektrokoagulasi tetapi juga mempengaruhi jenis penyisihan polutan. Pelarutan
logam pada anoda meningkat pada densitas arus yang tinggi sehingga produksi
hidroksi-kation kompleks ikut meningkat dan membuat penyisihan COD dan warna
meningkat juga. Densitas arus yang tinggi tidak menunjukkan efisiensi proses yang
tinggi. Perlu diperhitungkan biaya operasional dan juga faktor lain seperti pH, suhu,
debit, dan lainnya (Liu et al., 2010).
Arus listrik pada sistem elektrokoagulasi menunjukkan jumlah ion logam
yang dilepas dari elektroda. Aluminium memiliki massa ekuivalen elektrokimia
sebesar 335,6 mg/(A.h). Besi memilki massa ekuivalen elektrokimia sebesar 1041,0
mg/(A.h). Pengoperasian sistem elektrokoagulasi untuk waktu yang lama tanpa
pemeliharaan, densitas arus disarankan pada kisaran 20–25 A/m2, dengan
pengecualian pengukuran dilakukan saat pembersihan permukaan plat elektoda.
Efisiensi arus didefinisikan sebagai rasio antara arus yang dikonsumsi untuk
menghasilkan produk yang diinginkan dengan total konsumsi arus (Sahu et al.,
2014).
2.4.4 Temperatur
Suhu air juga mempengaruhi proses elektrokoagulasi. Efisiensi arus listrik
pada elektroda aluminium naik dengan cepat pada kenaikan suhu dari 2 sampai
dengan 30°C. Kenaikan suhu dapat mempercepat reaksi destruktif pada membran
oksida dan menaikkan efisiensi arus listrik. Ketika suhu air melebihi 60°C, efisiensi
arus listrik mulai menurun dan volume koagulan Al(OH)3 akan menurun juga (Liu
et al., 2010). Kenaikan suhu juga meningkatkan aktivitas penghancuran lapisan
oksida aluminium pada permukaan elektroda. Penurunan pori-pori pada gel
20
Al(OH)3 terjadi ketika suhu terlalu tinggi yang membuat flok menempel pada
permukaan elektroda (Chen, 2004). Kenaikan suhu memiliki efek positif dan efek
negatif terhadap efisiensi penyisihan air limbah. Terdapat kemungkinan bahwa
pengaruh suhu terhadap efisiensi penyisihan bergantung pada mekanisme
penyisihan polutan (Sahu et al., 2014).
2.4.5 Konduktivitas
Kekuatan ion dapat ditingkatkan dengan menaikkan densitas arus listrik pada
tegangan yang sama, atau menurunkan tegangan listrik dengan menaikkan
konduktivitas pada densitas arus yang konstan. Konduktivitas larutan bergantung
pada jenis dan konsentrasi larutan elektrolit. Ada beberapa jenis larutan diantaranya
NaCl, BaCl2, KCl, Na2SO4, dan KI. NaCl umumnya digunakan untuk menaikkan
konduktivitas pada air (Sahu et al., 2014).
Penambahan Cl- juga dapat menurunkan efek negatif CO32- dan SO4
2-.
Kehadiran CO32- dan SO4
2- mengakibatkan deposisi ion Ca2+ dan Mg2+ sehingga
membentuk lapisan oksida yang mengakibatkan penurunan efisiensi arus listrik.
Disarankan untuk meningkatkan efisiensi proses elektrokoagulasi dengan larutan
elektrolit yang mengandung Cl- lebih dari 200 mg/dm3 (Holt et al., 2002).
2.4.6 Elektrolit Pendukung
Elektrolit merupakan zat yang dapat menghantarkan arus listrik ketika
dilarutkan kedalam air. Ketika elektrolit dilarutkan ke dalam air maka akan
membentuk kation dan anion. Kation akan tertarik ke elektroda negatif (anoda) dan
anion akan tertarik ke elektroda positif (katoda), pergerakan ini menghasilkan arus
listrik yang setara dengan aliran elektron sepanjang kabel logam (Chang, 2010).
Elektrolit pendukung terdiri dari anion dan kation yang terdapat dalam air
limbah yang akan diolah atau yang ditambahkan untuk mendapatkan konduktivitas
21
yang cukup di dalam medium. Elektrolit pendukung memiliki efek yang cukup
besar terhadap pelarutan logam, penurunan nilai ohmi, tegangan, serta konsumsi
energi, dan fenomena permukaan elektroda yang terjadi antara polutan dan
hidroksida logam (Izquierdo et al., 2010).
Elektroda aluminium dapat larut dengan efisiensi tinggi menggunakan
elektrolit NaCl, Na2SO4, NaNO3, KCl, K2SO4, KNO3, NH4Cl, sedangkan elektroda
besi lebih efisien dengan elektrolit garam nitrat dan potassium sulfat. (Izquierdo et
al., 2010). Dilihat dari efek buffer amonium terhadap pH dan sifat korosif klorida,
NH4Cl dapat menjadi pilihan elektrolit pendukung untuk proses elektrokoagulasi
menggunakan elektroda aluminium (Trompette dan Vergnes 2009).
Elektrolit pendukung juga berfungsi untuk menghambat pasifasi pada plat
elektroda selain berfungsi untuk menambah daya hantar listrik pada air. Hal ini
membuat pelarutan ion logam menjadi maksimal sehingga meningkatkan efisiensi
penyisihan polutan. Namun, kelebihan ion Cl- pada air dapat mengakibatkan
efisiensi penyisihan polutan menurun. Hal ini karena kelebihan ion Cl- akan
mengganggu koagulasi polutan. Kelebihan ion Cl- akan membentuk senyawa
sementara, seperti Al(OH)2Cl, Al(OH)Cl2, dan AlCl3. Senyawa sementara ini
kemudian terlarut bersama kelebihan ion Cl-, membentuk AlCl4-, sehingga produksi
Al(OH)3 menurun dan mengakibatkan penurunan efisiensi penyisihan (Wang et al.,
2009).
2.5 Sel Surya
Sistem panel surya merupakan salah satu teknologi terbarukan dan
berkelanjutan untuk memproduksi listrik dengan memanfaatkan panel surya dan
22
sistem ini mudah dioperasikan dibandingkan dengan sumber energi lainnya. Sistem
panel surya menggunakan material photo-physical untuk menghasilkan listrik dari
foton pada sinar matahari. Sel surya biasanya berukuran kecil, dapat menghasilkan
60 sampai 200 Watt pada sinar matahari penuh, tergantung teknologi dan ukuran
panel surya (García-garcía et al., 2015). Sel surya (solar cell) disebut juga divais
photovoltaic. Prinsipnya divais sel surya mampu mengubah energi matahari
menjadi energi listrik secara langsung. Energi listrik yang dihasilkan adalah energi
listrik arus searah (DC). Secara umum struktur sebuah sel surya terdiri atas kontak
metal atas (kutub positif), lapisan anti refleksi (ARC), lapisan semikonduktor tipe
n, sambungan p-n (p-n junction), lapisan semikonduktor tipe p, dan kontak metal
bawah (kutub positif) (Musila dan Mbitu 2012).
Pertimbangan yang penting dalam desain sel surya adalah desain kontak
atas. Parameter kritis yang menentukan besar kehilangan daya akibat kontak atas
adalah tata letak kontak, resistivitas sheet, lapisan logam kontak dan lebar kontak
minimum yang diijinkan dengan teknologi yang digunakan. Kontak atas metal
sangat dibutuhkan untuk mengumpulkan arus yang dibawa oleh sel surya. Busbar
adalah bagian yang dihubungkan langsung dengan eksternal sel. Finger adalah
bagian (elemen) yang lebih halus dari busbar yang berfungsi untuk mengumpulkan
arus dan menyalurkannya ke busbar (Musila dan Mbitu 2012).
Panel surya memiliki kelebihan dalam hal masa pakai yang lebih panjang
dan biaya perawatan yang rendah. Panel surya dapat menghasilkan arus searah yang
tinggi ketika dipaparkan pada sinar matahari. Panel surya juga dapat dipasang
secara seri atau paralel untuk mendapat arus dan tegangan yang tinggi. Panel surya
dapat dipasang pada wilayah yang memiliki akses listrik ataupun tidak memiliki
23
akses listrik, yang mana sangat memudahkan konsumen. Lebih dari itu, panel surya
dapat menyediakan muatan tanpa membutuhkan peralatan tambahan seperti
transformers dan baterai (Zhang et al., 2013).
2.6 Spektrofotometri UV-Vis
Spektrofotometri UV-Vis adalah bagian dari teknik analisis spektroskopi
dengan sumber radiasi elektromagnetik berupa sinar ultra violet dekat (190-380
nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer
(Mulja dan Suharman, 1995). Spektrofotometer UV-Vis merupakan pengukuran
panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan sinar tampak yang
diabsorbsi oleh sampel. Sinar ultraviolet dan sinar tampak memiliki energi yang
cukup untuk mempromosikan elektron pada kulit terluar (elektron valensi) ke
tingkat energi yang lebih tinggi. Spektroskopi UV-Vis biasanya digunakan untuk
molekul dan ion anorganik atau kompleks di dalam larutan (Dachriyanus, 2004).
Metode Spektrofotometri Ultra-Violet dan Sinar Tampak banyak diterapkan untuk
penetapan senyawa-senyawa organik dalam jumlah yang sangat kecil (Skoog dan
West, 1971).
Gambar 4. Skema Alat Spektrofotometer UV-Vis single-beam
(Harvey, 2000)
24
Sumber cahaya spektrofotometer UV-Vis menggunakan lampu Hidrogen
atau Deuterium untuk pengukuran UV dan lampu tungsten untuk pengukuran pada
cahaya tampak. Panjang gelombang dari sumber cahaya akan dibagi oleh adanya
pemisah panjang gelombang (wavelength separator) yaitu monokromator atau
prisma. Spektrum didapatkan dengan cara scanning oleh wavelength separator,
sedangkan pengukuran kuantitatif didapatkan dari spektrum atau pada panjang
gelombang tertentu. Berdasarkan hukum Lambert-Beer, konsentrasi dari analit di
dalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur absorbansi pada panjang
gelombang tertentu (Dachriyanus, 2004).
2.7 FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
Spektroskopi infra merah (IR) adalah spektroskopi yang didasarkan pada
vibrasi suatu molekul. Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang
mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada
daerah panjang gelombang 0.75 - 1.000 µm .
Prinsip kerja spektrofotometer infra merah adalah sama dengan
spektrofotometer yang lainnya yakni interaksi energi dengan suatu materi.
Spektroskopi inframerah berfokus pada radiasi elektromagnetik pada rentang
frekuensi 400-4000 cm-1, di mana cm-1 yang dikenal sebagai wavenumber
(1/wavelength), yang merupakan ukuran unit untuk frekuensi. Radiasi yang
mengandung semua frekuensi di wilayah IR dilewatkan melalui sampel untuk
menghasilkan spektrum inframerah. Frekuensi yang diserap muncul sebagai
penurunan sinyal yang terdeteksi.
25
Spektroskopi inframerah sangat berguna untuk analisis kualitatif
(identifikasi) dari senyawa organik karena spektrum yang unik yang dihasilkan oleh
setiap organik zat dengan puncak struktural yang sesuai dengan fitur yang berbeda.
Selain itu, masing-masing kelompok fungsional menyerap sinar inframerah pada
frekuensi yang unik. Contoh sebuah gugus karbonil, C=O, selalu menyerap sinar
inframerah pada 1670-1780 cm-1 (Silverstein, 2002).
Inframerah merupakan radiasi elektomagnetik dari suatu panjang
gelombang yang lebih panjang dari gelombang tampak tetapi lebih panjang dari
gelombang mikro. Spestroskopi inframerah merupakan salah satu teknik
spektroskopi yang didasarkan pada penyerapan inframerah oleh senyawa. Karena
spectrum IR memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dari panjang
gelombang yang lain maka energi yang dihasilkan oleh spectrum ini lebih kecil dan
hanya mampu menyebabkan vibrasi atom-atom pada senyawa yang menyerapnya.
Daerah radisai sinar inframerah terbagi menjadi 3, yaitu daerah IR dekat (13000-
4000 cm-1), daerah IR tengah (4000-200 cm-1) dan daerah IR jauh (200-10 cm-1)
(Earnshaw A, 1997).
Gambar 5. Skema FTIR (Suseno dan Firdausi, 2008).
Setiap molekul memiliki harga energi tertentu. Tingkatan energi di dalam
molekul itu akan tereksitasi ketingkatan energi yang lebih tinggi bila suatu senyawa
26
menyerap energi dari sinar IR. Sesuai dengan energi yang diserap maka yang akan
terjadi pada molekul itu adalah perubahan energi vibrasi yang diikuti dengan
perubahan energi rotasi. Interksi ini terjadi dengan syarat adnya perubahan momen
dipol sebagai akibat dari vibrasi. Radiasi medan listrik akan berinteraksi dengan
molekul dan akan menyebabkan perubahan amplitudo salah satu gerakan molekul.
Selain itu energi yang dihasilkan oleh sinar IR harus sesuai dengan energi yang
dibutuhkan oleh atom untuk bervibrasi. Senyawa seperti O2 dan N2 tidak memiliki
perubahan momen dipole dalam vibrasinya sehingga tidak dapst mengadsorpsi
sinar IR (Earnshaw, 1997).
27
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini telah dilakukan dari bulan Februari 2019 sampai dengan
Agustus 2019 di Laboratorium Lingkungan Pusat Penelitian Kimia, LIPI,
PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang Selatang, Banten, Indonesia.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Peralatan yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat gelas,
oven, penangas minyak, Consort multiparameter analyser, vortex, neraca analitik,
kertas saring whattman diamter 55 mm dan 100 circles, micro pipette, macro
pipette, micro tube, oven “memmert”, desikator “Normax”, termometer “toledo”,
reaktor elektrokoagulasi dengan 6 buah plat aluminium yang dirancang dalam
wadah kaca, panel surya, spektrofotometer UV-Vis Agilent Technologies Cary 60
dan Spektroskopi Inframerah Fourier Transform (FTIR) Shimadzu, IR Prestige-21.
3.2.2 Bahan
Bahan yang akan digunakan adalah limbah cair tepung mocaf UKM Bogor,
asam sulfat pekat, larutan COD tinggi berupa Kalium Dikromat, Kalium Hidrogen
Ftalat, dan plat KBr.
28
3.3 Diagram Alir Penelitian
Tahapan proses pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram Alir Penelitian
Limbah cair
tepung mocaf
Analisis suhu dan
parameter pH, TDS,
TSS, COD.
Analsis Gugus fungsi
dengan FTIR limbah
awal dan limbah
terbaik.
Elektrokoagulasi dengan panel surya
sebagai sumber energi listrik dengan
tegangan 24 V, pengambilan sampel
pada menit ke 5,10, 15, 20, 25 dan 30
dan penggunaan plat aluminium dengan
variasi jarak antar plat 1, 2 dan 3 cm.
Endapan Hasil
Proses
Elektrokoagulasi
Limbah cair tepung
mocaf hasil
elektrokoagulasi
29
3.4 Prosedur Penelitian
Tahapan penelitian yang dilakukan yaitu, analisis limbah awal,
elektrokoagulasi dan analisis limbah akhir hasil treatment.
3.4.1 Analisis Limbah Awal
1.Analisis COD (Chemical Oxygen Deman)(SNI-066989.2:2009)
a. Pembuatan Larutan Digestion / COD Tinggi
K2Cr2O7 yang telah dikeringkan pada suhu 150 0C selama 2 jam dan
ditimbang 1,022 gram kemudian dilarutkan ke dalam 500 mL akuades.
Ditambahkan 167 mL H2SO4 pekat dan 33,3 gram HgSO4 dan diencerkan dalam
1000 mL.
b. Proses Digestion
Larutan uji diambil sebanyak 2,5 ml kemudian ditambahkan larutan digestion
1,5 mL dan larutan perekasi asam sulfat 3,5 ml yang dimasukkan ke dalam tabung
tertutup dan dikocok hingga homogen. Tabung tersebut diletakkan pada pemanas
bersuhu 150 0C dan didinginkan.
c. Pembuatan Kurva Kalibrasi
Serapan masing-masing larutan kerja diukur pada panjang gelombang 600
nm dan buat kurva kalibrasi dengan koefisien regresi linear (r) <0,995.
d. Pengujian COD
Larutan uji didinginkan perlahan-lahan sampai suhu ruang untuk mencegah
terbentuknya endapan, sesekali tutup wadah dibuka untuk mencegah adanya
tekanan gas. Suspensi akan mengendap dan pastikan bagian yang akan diukur
benar-benar jernih. Diukur serapan pada panjang gelombang 600 nm dan dihitung
kadar COD berdasarkan linier kurva kalibrasi dengan perhitungan berikut :
30
Kadar COD (mg O2/L) = C x f............................................................................(13)
Keterangan :
C = Nilai COD contoh uji, dinyatakan dalam (mg/L)
F = Faktor pengenceran
e. Pembuatan standar dan pengenceran sampel
Larutan standar dibuat dari 0,085 gram padatan KHP dan penambahan
aquadest hingga 100 ml. Dibuat variasi konsentrasi 10 ppm, 150 ppm dan 250 ppm
dengan mengencerkan 0,2 ml; 3 ml dan 5 ml larutan induk KHP 1000 ppm dalam
10 ml larutan dengan pelarut aquadest. Sampel limbah cair tepung mocaf dilakukan
pengenceran 50 kali dalam 10 ml dengan gravimetri.
2. Analisis TDS (Total Dissolve Solid) dan pH (Puissance de Hydrogen) (Manual
Book Benchtop Multiparameter)
TDS dan pH diukur menggunakan alat multi-parameter analyser dengan
mencelupkan detektor pH dan TDS ke dalam larutan sampel. Hasil ditampilkan
pada output digital.
3. Analisis TSS (Total Suspended Solid) (SNI 06-6989.3:2004)
Cawan untuk alas kertas saring dibilas etanol agar steril dari pengotor.
Kertas saring whatman dengan ukuran diameter 55 mm dan 100 circles ditimbang
dengan timbangan analitik, kemudian dibilas dengan aquadest. Kertas saring dioven
selama 1 jam, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kertas saring
kembali dioven dan ditimbang sampai beratnya stabil dengan selisih 0,0004 gram.
Dilakukan penyaringan 10 mL sampel dengan kertas saring tersebut. Kertas saring
yang mengandung padatan sampel di oven dan ditimbang hingga didapatkan berat
stabil 0,0004 gram, kemudian dimasukan kedalam rumus.
31
mg TSS per liter = (A – B) x 1000
volume contoh uji (ml)..............................................(14)
A = Berat kertas saring + residu kering (mg)
B = Berat kertas saring (mg)
5. Analisis Gugus Fungsi denganFTIR (ASTM, 2016)
Analisis gugus fungsi limbah cair tepung mocaf menggunakan FTIR.
Limbah cair tepung mocaf diuapkan terlebih dahulu dalam cawan menggunakan
oven hingga kering dan didapatkan padatan. Padatan hasil penguapan dicampurkan
dengan serbuk KBr sampai homogen dengan penekan hidrolitik dan menjadi pelet
yang transparan kemudian dimasukkan ke dalam plat dan dianalisis pada bilangan
gelombang 4500-400 cm-1.
3.4.2 Elektrokoagulasi dan Analisis Limbah Akhir
Alat elektrokoagulasi berupa wadah kaca, plat aluminium yang disusun
secara monopolar dan dihubungkan dengan sumber tegangan. Sumber tegangan
berupa panel surya dengan tegangan 24 V. Sebanyak 2,5 L limbah cair tepung
mocaf dimasukkan ke dalam reaktor elektrokoagulasi yang terdiri dari 6 plat
elektroda alumunium. Elektrokoagulasi dilakukan selama 30 menit. Sampling
dilakukan setiap 5 menit dan diukur suhunya. Dilakukan variasi jarak antar plat 1
cm, 2 cm dan 3 cm.
Gambar 7. Skema Reaktor Elektrokoagulasi (Muryanto et al., 2018).
32
Limbah hasil proses elektrokoagulasi dengan varisi jarak antar plat
dipisahkan dari endapan dan dilakukan analisis berdasarkan parameter pH, TDS,
COD dan TSS. Analisis gugus fungsi FTIR dilakukan pada hasil limbah
elektrokoagulasi terbaik di antara jarak antar plat 1 cm, 2 cm dan 3 cm berdasarkan
parameter pH, TDS, COD dan TSS.
33
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisitik Awal Limbah Cair Tepung Mocaf
Limbah cair tepung mocaf berasal dari cairan hasil proses pembuatan
tepung mocaf. Pembuatan tepung mocaf dari tepung ubi kayu atau singkong yang
dibuat dengan menggunakan prinsip modifikasi ubi kayu secara fermentasi bakteri
asam laktat (Subagyo, 2006). Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan
Hidup Nomor : KEP-51/MENLH/10/1995. Industri mocaf menghasilkan limbah
cair dengan karakteristik yang melebihi beberapa baku mutu limbah cair,
berdasarkan parameter limbah cair tepung Mocaf terdiri dari pH, COD, TDS, dan
TSS. Sampel limbah cair tepung mocaf yang akan dielektrokoagulasi memiliki pH,
COD, TDS dan TSS limbah yang disajikan pada tabel 3.
Tabel 3. Karakteristik Awal Limbah Cair Tepung Mocaf
pH COD (mg/l) TDS (mg/l) TSS (mg/l)
Limbah Awal
Baku Mutu
4,62 ± 0,09
6-9
4532,61 ± 307,70
<300
1520,5 ± 0,70
<1000
540
<100
Karakteristik limbah cair tepung mocaf sebelum proses elektrokoagulasi
(tabel 3) tidak sesuai dengan baku mutu menurut peraturan Menteri Lingkungan
Hidup Republik Indonesia No. 5 Tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah dan
Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 20 Tahun 1990 batas
maksimum TDS air golongan A.
Kandungan organik yang tinggi dapat menciptakan kondisi anaerobik yang
menghasilkan senyawa-senyawa toksik dan menimbulkan bau. Kondisi tersebut
dapat menciptakan lingkungan bagi pertumbuhan kuman penyakit (Kaswinarni
2007). Proses elektrokoagulasi dilakukan untuk mengolah limbah cair tepung
34
mocaf tersebut. Variasi waktu dan jarak antar plat digunakan untuk mengetahui
efektifitasnya dalam menaikan pH serta menurunkuan kandungan TDS, COD dan
TSS dari limbah cair tepung mocaf.
4.2 Karakteristik Limbah Cair Hasil Elektrokoagulasi.
4.2.1 Derajat Keasaman (pH)
Limbah cair tepung mocaf hasil elektrokoagulasi diukur besaran pH nya
menggunakan alat multi-parameter analyser dengan mencelupkan detektor pH ke
dalam larutan sampel. pH limbah cair memiliki pengaruh yang besar terhadap
proses elektrokoagulasi. Salah satu parameter kunci pada proses elektrokoagulasi
merupakan pH pada limbah cair yang akan diolah. pH juga memberikan efek
terhadap konduktivitas pada limbah cair, pelarutan elektroda, pembentukan
hidroksida, dan juga zeta potensial partikel koloid (Sahu et al., 2014). Hasil
pengukuran pH disajikan pada gambar 8.
Gambar 8. Grafik Pengukuran pH Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 5 10 15 20 25 30
pH
Waktu (menit)
Plat 1 cm Plat 2 cm Plat 3 cm
35
Gambar 8 menunjukan pH mengalami kenaikan pada waktu maksimum menit
30. Semakin lama waktu elektokoagulasi semakin menaikan pH limbah cair tepung
mocaf. Analisis kenaikan pH dan suhu dapat dilihat pada lampiran 2. Limbah cair
tepung mocaf memiliki pH awal sebesar 4,62 dengan suhu awal 25,2 o C; pada jarak
antar plat 3 cm memiliki pH optimum sebesar 8,01 dengan suhu 74,4o C; jarak antar
plat 2 cm memiliki pH optimum sebesar 6,04 dengan suhu 62,5 o C dan Jarak antar
plat 1 cm memiliki pH optimum sebesar 8,2 dengan suhu 79,2 o C. Kenaikan pH
pada penelitian ini tidak jauh berbeda dibandingkan menggunakan koagulan biji
kelor dengan pH akhir 8 (Novita et al., 2016).
Besarnya pH dari setiap variasi jarak antar plat telah memenuhi baku mutu
air limbah menurut peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia No.
5 Tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah dengan pH 6-9 dan pH terbaik pada
variasi jarak antar plat 1 cm sebesar 8,2. Kenaikan suhu yang terjadi dapat
mempercepat pergerakan ion-ion dan partikulat-partikulat didalam air. Reaksi
destruktif lapisan oksida dan efisiensi arus juga naik pada suhu yang tinggi (Liu et
al., 2010). Suhu yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan berkurangnya solubilitas
aluminium dan juga menurunkan efisiensi arus (Sahu et al., 2014).
Keasaman pH limbah cair tepung mocaf disebabkan oleh senyawa asam
berupa HCN dan senyawa organik dapat berupa protein, pati dan lemak. Zat organik
ini dapat terdekomposisi yang menghasilkan suasana asam pada air limbah
(Kaswinarni 2007). Semakin banyak ion hidroksida yang terbentuk dalam proses
elektrokoagulasi, semakin besar peningkatan pH nya. Ion hidroksida terbentuk dari
proses pemecahan molekul air pada katoda. Reaksi pembentukan ion hidroksida
dapat digambarkan berikut ini (Mollah et al., 2001):
36
2H2O(l) + 2e- → 2H2(g) + 2OH- ..................................................................(15)
Kenaikan pH pada proses elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf dapat
disebabkan juga oleh menurunnya konsentrasi zat organiknya. Konsentrasi zat
organik menurun seiring dengan terbentuknya flok-flok. Zat organik terlarut yang
ada pada air limbah diserap menjadi flok-flok tersebut (Suwanto et al., 2017).
4.2.2 Total dissolved solid (TDS)
Limbah cair tepung mocaf hasil elektrokoagulasi kemudian diukur TDS
menggunakan alat multi-parameter analyser dengan mencelupkan detektor TDS ke
dalam larutan sampel. Hasil pengukuran TDS limbah cair tepung mocaf hasil proses
elektrokoagulasi dapat dilihat pada gambar 9.
Gambar 9. Pengukuran TDS Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi
Hasil pengukuran TDS limbah cair tepung mocaf hasil elektrokoagulasi
seperti tersaji pada gambar 9 mengalami penurunan. Analisis lengkap penurunan
TDS ditunjukan pada lampiran 2. Konsentrasi TDS limbah cair tepung mocaf yang
awalnya sebesar 1520,5 mg/l mengalami penurunan pada setiap variasi jarak antar
plat. Plat 3 cm memiliki konsentrasi TDS sebesar 911 mg/l, plat 2 cm memiliki
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 5 10 15 20 25 30
TD
S
Konse
ntr
asi
(mg/l
)
Waktu (menit)
Plat 1 cm Plat 2 cm Plat 3 cm
37
konsentrasi TDS sebesar 1167,5 mg/l dan plat 1 cm memiliki konsentrasi TDS
sebesar 906 mg/l. Kandungan TDS ini masih lebih tinggi dibandingkan
menggunakan koagulan biji kelor dengan dosis TDS sebesar 850 mg/l (Novita et
al., 2016).
Senyawa organik yang tersisihkan pada analisis TDS ini dapat berupa
protein sederhana terlarut, karbohidrat sederhana dan mineral mineral terlarut.
Penyisihan TDS pada plat 2 cm tidak memenuhi baku mutu disebabkan karena
pengeluaran arus dari baterai yang sedikit, perbedaannya dapat dilihat pada
lampiran 1. Plat 1 cm menjadi plat paling optimum dalam menurunkan TDS dan
memenuhi baku mutu Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor
20 Tahun 1990 batas maksimum TDS air golongan A sebesar 1000 mg/l.
4.2.3 Chemical Oxygen Demand (COD)
Pengukuran COD dilakukan pada limbah dengan pengenceran sebanyak 0,2
ml dan ditambahkan aquadest hingga 10 ml. Limbah hasil pengenceran
ditambahkan 1,5 ml larutan COD tinggi dan 3,5 ml H2SO4 kemudian dipanaskan
dengan suhu 150 oC selama 1,5 jam. Larutan yang sudah dingin diukur
menggunakan spektrofotometer Uv-vis dengan panjang gelombang 600 nm. Hasil
pengukuran COD tersaji pada gambar 10.
38
Gambar 10. Pengukuran COD Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi
Hasil COD awal sebesar 4532,61 mg/l mengalami penurun di setiap variasi
jarak antar plat dan waktu paling optimum pada menit ke 30. Hasil elektrokoagulasi
limbah cair tepung mocaf pada variasi plat 3 cm memiliki hasil COD sebesar 2928
mg/l atau penysihan sebesar 35,40 %, pada variasi plat 2cm memiliki hasil COD
sebesar 2431,6 mg/l atau penyisihan sebesar 46,35 % dan pada variasi plat 1 cm
memiliki hasil COD sebesar 1294,18 mg/l atau penyisihan sebesar 71,44 %. Hasil
penyisihan COD paling optimum ditunjukan pada variasi jarak antar plat 1 cm.
Perhitungan standar dan COD ditunjukan pada lampiran 3 dan 4. Penyisihan ini
lebih baik dibandingkan menggunakan koagulan biji kelor dengan penyisihan COD
sebesar 32,55% (Novita et al., 2016), meskipun belum memenuhi baku mutu
menurut peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia No. 5 Tahun
2014 tentang Baku Mutu Air COD sebesar 300 mg/l.
Penurunan kandungan COD sesuai dengan penelitian yang dilakukan
Asselin et al., (2008) dimana pada awal proses, senyawa organik dihilangkan
dengan reduksi katodik. Secara visual partikel organik terlihat bergerak dan
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 5 10 15 20 25 30
CO
D
Konse
ntr
asi
(mg/l
)
Waktu (menit)
Plat 1 cm Plat 2 cm Plat 3 cm
39
terdeposisi. Proses destabilisasi senyawa organik juga terjadi akibat adanya ion Al3+
yang terlarut pada air limbah. Ion Al ini berasal dari peluruhan plat anoda akibat
adanya aliran listrik. Destabilisasi polutan organik terjadi ketika anoda
menghasilkan ion logam yang berfungsi sebagai ion kontra yang akan menurunkan
ketebalan lapisan ganda elektrik polutan organik sehingga menurunkan gaya tolak
antar partikel pada proses elektrokoagulasi. Penurunan gaya tolak antar partikel
membuat partikel mudah untuk membentuk flok dan mengendap (Moussa et al.,
2017).
Proses elektrokoagulasi ini dapat dijabarkan dengan reaksi dibawah ini :
Reaksi Pada Katoda :
Pada katoda terjadi proses reduksi yang menghasilkan gas hidrogen dan hidroksida.
3H2O + 3e− → 3/2H2(g) +3OH(aq)− .......................................................................(16)
Reaksi pada Anoda:
Pada anoda akan terjadi proses oksidasi yang menghasilkan Al3 +
Al(s) → Al(aq)3+ + 3e−............................................................................................(17)
Dalam cairan :
Al3+(aq) + 3H2O → Al(OH)3(s) + 3H+
(aq).........................................................(18)
(Novie et al., 2016).
Pembentukan flok-flok menjadi ukuran yang lebih besar membutuhkan
waktu yang lama (Wang et al., 2009). Flok yang terbentuk akan menyerap zat
organik terlarut sehingga membuat kandungan COD pada air limbah menjadi
berkurang. Penelitian yang dilakukan Moussa et al., (2017) menjelaskan bahwa
proses penyisihan polutan organik dilakukan melalui beberapa mekanisme, yaitu
destabilisasi, kompleksasi, entrapment dan adsorpsi. Polutan organik berfungsi
40
sebagai ligan pada tahap kompleksasi. Polutan organik ini akan bergerak menuju
koagulan Al(OH)3 sesuai dengan gugus fungsionalnya dan mengendap. Berikut
adalah reaksi yang terjadi pada mekanisme kompleksasi (Garcia-Segura et al.,
2017):
Senyawa Organik + (HO)OAl(s) → Senyawa Organik-OAl(s) + H2O .................(17)
Molekul organik akan terjebak pada koagulan hidroksi-logam dengan
mekanisme penyapuan pada mekanisme entrapment. Proses ini terjadi ketika
koagulan yang terbentuk pada air limbah sudah banyak. Mekanisme terkahir adalah
adsorpsi, adsorpsi berbeda dengan proses entrapment. Mekansime fisika , terjadi
pada proses entrapment dimana molekul organik secara fisik tersapu dan terjebak
pada koagulan. Mekanisme yang terjadi pada proses adsorpsi adalah fisika-kimia
dimana molekul organik terserap kedalam koagulan. (Garcia-Segura et al., 2017).
4.2.4 Total Suspended Solid (TSS)
Sampel limbah cair hasil elektrokoagulasi yang dianalisis dari setiap variasi
jarak antar plat pada 0 menit; 5 menit; 15 menit dan 30 menit. Hasil pengukuran
kadar TSS (Total Solid Suspended) limbah cair tepung mocaf dapat dilihat pada
gambar 11.
41
Gambar 11. Pengukuran TSS Limbah Cair Tepung Mocaf Hasil
Elektrokoagulasi
Hasil TSS awal sebesar 540 mg/l mengalami penurun di setiap variasi jarak
antar plat dan waktu maksimum pada menit ke 30. Penurunan TSS ditunjukan pada
lampiran 5. Air limbah awal proses elektrokoagulasi terlihat keruh dan juga terdapat
sedikit buih pada permukaan. Kekeruhan terjadi akibat dari pergerakan partikel-
partikel ketika proses awal baru berjalan. Buih yang terdapat pada permukaan
berasal dari katoda yang merubah senyawa air menjadi gas hidrogen yang naik ke
permukaan (Liu et al., 2010). Buih pada saat proses dapat dilihat pada gambar 13.
Gambar 12. Limbah Cair Tepung Mocaf Awal
0
100
200
300
400
500
600
0 5 10 15 20 25 30
TS
S
Konse
ntr
asi
(mg/l
)
Waktu (menit)
Plat 1 cm Plat 2 cm Plat 3 cm
42
Gambar 13. Limbah Cair Tepung Mocaf saat Proses Elektrokoagulasi
Penyisihan TSS limbah cair tepung mocaf pada variasi plat 3 cm memiliki
hasil sebesar 280 mg/l atau penurunan sebesar 48,15 %, pada variasi plat 2cm
memiliki hasil sebesar 270 mg/l atau penurunan sebesar 50 % dan pada variasi plat
1 cm memiliki hasil sebesar 230 mg/l atau penurunan sebesar 53,70 %. Hasil TSS
paling optimum ditunjukan pada variasi jarak antar plat 1 cm masih kurang
dibandingkan penyisihan TSS menggunakan koagulan biji kelor dengan penyisihan
sebesar 75,46 % (Novita et al., 2016), dan tidak memenuhi baku mutu menurut
Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia No. 5 Tahun 2014 tentang Baku
Mutu Air Limbah kurang dari 100 mg/l.
Penurunan konsentrasi TSS terjadi karena reaksi pembentukan ion Al3+ dan
proses destabilisasi partikel langsung terjadi pada awal proses (Asselin et al., 2008).
Dapat dibuktikan secara visual dengan melihat pergerakan partikel atau padatan
yang mulai mengendap dan membentuk flok pada proses elektrokogulasi.
Destabilisasi partikel senyawa organik berupa pati terjadi karena anoda
menghasilkan ion logam yang berfungsi sebagai ion kontra yang akan menurunkan
ketebalan lapisan ganda elektrik. Ikatan senyawa pada pati akan terdestabilisasi
sehingga menurunkan gaya tolak antar partikel pada proses elektrokoagulasi.
43
Penurunan gaya tolak antar partikel membuat partikel mudah untuk membentuk
flok dan mengendap (Moussa et al., 2017).
Faktor yang mempengaruhi TSS berupa bahan-bahan tersuspensi seperti
komponen hidup (fitoplankton, zooplankton dan bakteri) ), hal ini pada proses
pembuatan mocaf melibatkan bakteri asam laktat. Partikel partikel organik yang
terlarut pada perairan pun mempengaruhi konsentrasi TSS (Nontji, 1987).
Kandungan partikel organik yang berlebihan dapat meningkatkan kekeruhan
meskipun tidak bersifat toksik dan akan menghambat penetrasi cahaya matahari ke
dalam air yang akhirnya akan berpengaruh terhadap proses fotosintesis di perairan
(Effendi, 2003). Nilai padatan tersuspensi sebanding dengan nilai kekeruhan
apabila keduanya memiliki nilai yang tergolong tinggi. Hal ini dapat dikatakan
bahwa padatan tersuspensi berkorelasi positif terhadap kekeruhan, semakin tinggi
nilai padatan tersuspensi maka nilai kekeruhan semakin tinggi pula (Effendi, 2003).
4.3 Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Analisis FTIR untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat limbah cair
tepung mocaf. Sampel yang dianalisis adalah sampel limbah cair tepung mocaf
sebelum diolah dan setelah diolah dengan proses elektrokoagulasi. Berikut adalah
gambar hasil analisis FTIR pada limbah cair industri tahu sebelum dan sesudah
dilakukan pengolahan.
44
Gambar 14. FTIR Limbah Cair Tepung Mocaf
Gambar 14 menunjukan perbedaan hasil analisis FTIR limbah cair tepung
mocaf dan limbah cair tepung mocaf hasil elektrokoagulasi terbaik pada plat 1 cm.
Berikut data puncak dan gugus fungsi hasil FTIR disajikan pada tabel 4.
Tabel 4. Perbandingan Hasil Analisis FTIR Limbah Cair Tepung Mocaf Sebelum
dan Sesudah Proses Elektrokoagulasi
No
Wave Number
Sebelum
Pengolahan (cm-1)
Gugus
Fungsi
Wave Number
Sesudah
Pengolahan (cm-1)
Gugus
Fungsi
1 1116,78 C-N 1114,86 C-N
2 1600,92 C=O 1585,49 C=O
3 2083,12 C≡N 2154,49 C≡N
4 2935,66 C-H 2933,73 C-H
5 3305,99 O-H 3288,63 O-H
Spektrum infra merah hasil analisis menunjukkan adanya lima buah puncak
spektrum yang mewakili gugus fungsi yang terdapat pada sampel limbah cair
tepung mocaf awal dan hasil elektrokoagulasi. Gugus fungsi yang ditunjukkan oleh
puncak spektrum kedua sampel tersebut antara lain O-H pada bilangan gelombang
O-H
C-H
C≡N
C=O
C-N
45
3305 cm-1 limbah awal dan 3288,63 cm-1 hasil elektrokoagulasi, C-H pada 2935.66
cm-1 limbah awal dan 2933,73 cm-1 hasil elektrokoagulasi, C≡N pada 2083,12 cm-
1 limbah awal dan 2154,49 cm-1 hasil elektrokoagulasi, C=O pada 1600,92 cm-1
limbah awal dan 1585,49 cm-1 hasil elektrokoagulasi, dan C-N pada 1116,78 cm-1
limbah awal dan 1114,86 cm-1 hasil elektrokoagulasi.
Hasil analisis gugus fungsi FTIR Limbah awal dan limbah hasil
elektrokoagulasi tidak memberikan perbedaan yang signifikan. Senyawa organik
dapat berupa karbohidrat, protein dan lemak dalam analisis COD dan TSS tidak
tersisihkan secara sempurna dan hanya menurunkan konsentrasinya saja.
Penyisihan COD dan TSS belum memenuhi baku matu menurut Menteri
Lingkungan Hidup Republik Indonesia No. 5 Tahun 2014 tentang Baku Mutu Air
Limbah meskipun memiliki presentase penyisihan yang besar.
4.4 Perbandingan Limbah Awal Tepung Mocaf dan Hasil
Elektrokoagulasi
Penelitian elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf dengan menggunakan
panel surya sebagai sumber energi berhasil dilakukan dalam pengolahannya dengan
beberapa parameter. Limbah cair tepung mocaf awal dan hasil elektrokoagulasi
menunjukan perbedaan yang signifikan pada parameter pH, TDS, COD dan TSS
dengan variasi jarak antar plat 1 cm, 2 cm dan 3 cm serta waktu maksimum 30
menit.
Proses elektrokoagulasi menghasilkan flok flok atau endapan hasil dari
destabilisasi. Senyawa yang terdestabilisasi berupa senyawa protein, pati danjuga
asam laktat hasil dari proses fermentasi bakteri dalam limbah cair tepung mocaf.
Kandungan limbah cair tepung mocaf tidak berbeda jauh dengan kandungan tepung
46
mocaf yang ditunjukan pada tabel 1. Kemungkinan terdapat kandungan senyawa
organik seperti protein, pati dan lemak serta kandungan sianida terlarut pada limbah
cair tepung mocaf sehingga dapat ditunjukan pada analisis gugus FTIR pada tabel
4. Destabilisasi partikel terjadi ketika anoda menghasilkan ion logam yang
berfungsi sebagai ion kontra yang akan menurunkan ketebalan lapisan ganda
partikel sehingga menurunkan gaya tolak antar partikel. Penurunan gaya tolak
antar partikel membuat partikel mudah untuk membentuk flok dan mengendap
(Moussa et al., 2017).
Partikel berfungsi sebagai ligan pada tahap kompleksasi. Partikel ini akan
bergerak menuju koagulan Al(OH)3 sesuai dengan gugus fungsionalnya dan
mengendap. Partikel akan terjebak pada koagulan hidroksi-logam dengan
mekanisme penyapuan pada mekanisme entrapment. Proses ini terjadi ketika
koagulan yang terbentuk pada air limbah sudah banyak (Garcia-Segura et al.,
2017). Perbandingan Limbah awal dan hasil elektrokoagulasi serta baku mutu
menurut peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia No. 5 Tahun
2014 tentang Baku Mutu Air Limbah dan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia
Nomor 20 Tahun 1990 disajikan pada tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Limbah Awal Tepung Mocaf dan Hasil Elektrokoagulasi
Parameter
Limbah
Awal
Limbah Hasil Elektrokoagulasi
Baku Mutu
Maksimum Plat
1 cm
Plat
2 cm
Plat
3 cm
pH 4,62 8,2 6,04 8,01 6-9
TDS (mg/l) 1520,5 906 1167,5 911 1000
COD (mg/l) 4532,61 1294,18 2431,6 2928 300
Efisiensi COD (%) - 32,18 39,59 74,66 -
TSS (mg/l) 540 280 270 230 100
Efisiensi TSS (%) - 48,15 50 53,70 -
47
Jarak plat antar elektroda mempengaruhi hasil elektrokoagulasi dalam
menaikan pH dan menurunkan kandungan TDS, COD dan TSS. Besarnya kuat arus
dan tegangan listrik yang diberikan mempengaruhi proses elektrokoagulasi.
Semakin besar kuat arus dan tegangan yang diberikan semakin banyak pula flok
yang dihasilkan yang dapat mengikat kontaminan yang terdapat pada air limbah.
Semakin dekat jarak antar elektroda maka penurunan konsentrasi TSS semakin
besar. Semakin jauh jarak antar elektroda makan lintasan perputaran arus listrik
semakin sedikit sehingga efisiensi proses penurunan konsentrasi TSS yang terjadi
semakin kecil (Novie et al., 2016).
48
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Simpulan dari penelitian ini adalah
1. Waktu maksimum pada elektrokoagulasi limbah cair tepung mocaf
adalah 30 menit dan variasi jarak antar plat terbaik adalah 1 cm
berdasarkan kenaikan pH dan penyisihan kandungan TDS, COD dan TSS.
2. Elektrokoagulasi dengan panel surya sebagai sumber energi mampu
mempengaruhi kenaikan pH, penurunan TDS, penyisihan COD dan TSS
limbah cair tepung mocaf. Variasi jarak antar plat 1 cm merupakan plat
optimum dibandingkan dengan variasi jarak antar plat yang lainnya.
Memiliki kenaikan pH dari 4,62 menjadi 8,2; penurunan TDS dari 1520
mg/l menjadi 906 mg/l; penyisihan COD dengan efisiensi sebesar 71,44%
dan penyisihan TSS dengan efisiensi sebesar 53,7%.
5.2 Saran
Lamanya waktu proses dan variasi jarak antar plat elektrokoagulasi
mempengaruhi kandungan limbah cair tepung mocaf. Perlu dilakukan penelitian
lebih lanjut karena nilai COD dan TSS masih di atas baku mutu dengan menambah
waktu proses elektrokoagulasi ataupun mengkombinasikan elektrokoagulasi
dengan metode lain. Perlu dilakukan pengujian kuantitatif untuk mengetahui
senyawa yang terkandung dalam limbah cair tepung mocaf.
49
DAFTAR PUSTAKA
[SNI] Standar Nasional Indonesia 6989.2. 2009. Cara Uji Kebutuhan Oksigen
Kimiawi (Chemical Oxygen Demand/COD) dengan Refluks Tertutup secara
Spektrofotometri. Jakarta (ID): BSN.
[SNI] Standar Nasional Indonesia 06-6989.3. 2004. Air dan Limbah-Bagian 3 :
cara uji Tersuspensi Total (Total Suspended Solid) Secara Gravimetri.
Jakarta (ID): BSN.
[SNI] Standar Nasional Indonesia 06-6989.11. 2004. Cara Menguji Derajat
Keasaman (pH) dengan Menggunakan Alat pH Meter. Jakarta (ID): BSN.
Abrori M. 2017. Pemanfaatan Solar Cell Sebagai Sumber Energi Alternatif dan
Media Pembelajaran Praktikum Siswa Di Pondok Pesantren “ Nurul Iman ”
Sorogenen Timbulharjo Sewon Bantul Yogyakarta Menuju Pondok Mandiri
Energi, 1, 17–26.
Agustina EVTP. Winarni P dan Eko BS. 2015. Uji Proksimat Dan Organoleptik
Brownies Dengan Substitusi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour).
Indonesian Journal of Chemical Science, 4 (3), 168-171.
Alaerts G dan Santika SS. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya:Usaha Nasional.
Amri E. 2016. Pembuatan Mocaf ( Modified Cassafa Flour ) Dengan Proses
Fermentasi Menggunakan Bakteri Jenis Ragi. Jutrnal pelangi Research of
Education and Development, 6 (2). 182-191.
Asselin M, Drogui P, Benmoussa H, Blais JF, 2008. Chemosphere Effectiveness of
electrocoagulation process in removing organic compounds from
slaughterhouse wastewater using monopolar and bipolar electrolytic cells.
Chemosphere, 72, pp.1727–1733.
ASTM E168-16. Standard Practices for General Techniques of Infrared
Quantitative Analysis. United States: Association of Standard Testing
Materials
ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry). 2006. Toxicology
Profile for Cyanide.
Chang R. 2010. Chemistry. McGraw Hill (10th ed.). USA: McGraw Hill
Companies, Inc.
Chen G. 2004. Electrochemical technologies in wastewater treatment. Separation
and Purification Technology, 38(1), 11–41.
50
Chen G, Chen X, and Yue PL, 2000. Electrocoagulation and Electroflotation of
Restaurant Wastewater. Manager, 126(September), pp.3–8.
Danar AP, Sudarno, Ajeng AS dan Harimawan. 2018. Penyisihan Cod dan Tss
Pada Limbah Cair Industri Tahu Menggunakan Metode Elektrokoagulasi
Dengan Sumber Listrik Panel Surya. Jurnal Teknik Lingkungan, 7(1), 1–11.
Dehghani, Mansooreh S, Sheibani S and MM Taghizadeh. 2015. Optimization of
Organic Compounds Removal from Wastewater by Introduction. Hormozgan
Medical Journal, 19(1).
Demiate IM, Dupuy N, Huvenne JP, Cereda M.P and Wosiacki G. 2000.
Relationship between baking behavior of modified cassava starches and starch
chemical structure determined by FTIR spectroscopy, 42, 149–158.
Earnshaw A. 1997. Chemistry of The Element 2nd Edition. New York: Elsevier
Effendi H. 2003. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta: Kanisius
Erismar A dan Putri P. 2015. Pembuatan Mocaf (Modified Cassafa Flour) Dengan
Proses Fermentasi Menggunakan Beberapa Jenis Ragi. Jurnal Pelangi, 6(2),
182-191.
Fardiaz S. 1992. Polusi Air dan Udara. Yogyakarta : Kanisius
García-garcía A, Martínez-miranda V, Martínez-cienfuegos IG, Almazán-sánchez
PT, Castañeda-juárez M, and Linares-hernández I. 2015. Industrial wastewater
treatment by electrocoagulation – electrooxidation processes powered by solar
cells. Fuel, 149, 46–54.
Garcia-Segura S, Eiband MMSG, de Melo JV, and Martínez-Huitle CA. 2017.
Electrocoagulation and advanced electrocoagulation processes: A general
review about the fundamentals, emerging applications and its association with
other technologies. Journal of Electroanalytical Chemistry, 801(July), 267–
299.
Hamid RA, Purwono, dan Oktiawan W. 2017. Penggunaan Metode Elektrolisis
Menggunakan Elektroda Karbon Dengan Variasi Tegangan Listrik Dan Waktu
Elektrolisis Dalam Penurunan Konsentrasi TSS Dan COD Pada Pengolahan
Air Limbah Domestik. Jurnal Teknik Lingkungan, 6(1).
Hanum F, Rondang T, M Yusuf RK dan William W. 2015. Aplikasi
Elektrokoagulasi dalam Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit. Jurnal
Teknik Kimia USU, 4(4), 13–17.
Harvey D. 2000. Modern Analytical Chemistry. McGraw-Hill : USA
51
Holt PK, Barton GW, Wark M dan Mitchell CA. 2002. A Quantitative Comparison
Between Chemical Dosing And Electrocoagulation. Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, 211(2–3), 233–248.
Istnaeny MH, Jimmy, Muyassaroh. 2014. Studi Penurunan COD Dan TSS Limbah
Cair Industri Tahu Menggunakan Proses Elektrokimia. Prosiding Seminar
Nasional Kimia, B 185-B 191.
Izquierdo CJ, Canizares P, Rodrigo MA, Leclerc JP, Valentin G, and Lapicque F.
2010. Effect of the Nature of the Supporting Electrolyte on the Treatment of
Soluble Oils by Electrocoagulation. Desalination, 255(1–3), 15–20.
Kaswinarni F. 2007. Kajian Teknis Pengolahan Limbah Padat Dan Cair Industri
Tahu. Universitas Diponegoro.
Kementerian Negara Koperasi dan UKM Bidang Pengembangan Iklim Usaha dan
Kemitraan. 2012. Tepung Mocaf. Jakarta: Kementerian Negara Koperasi dan
UKM Bidang Pengembangan Iklim Usaha dan Kemitraan.
Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP-
51/MENLH/10/1995
Kobya M and Demirbas E. 2015. Journal of Water Process Engineering Evaluations
of operating parameters on treatment of can manufacturing wastewater by
electrocoagulation. Journal of Water Process Engineering, 8, 64–74.
Lin SD. 2007. Water and Wastewater Calculations Manual. (C. C. Lee, Ed.),
Chemistry and biodiversity (2nd ed., Vol. 1). USA: McGraw Hill Companies,
Liu H, Zhao X and Qu J. 2010. Electrocoagulation for Water Treatmen. C.
Comninellis and G. Chen, Eds. Electrochemistry for the Environment.
Spirenger. New York. 245-262
Mollah MY, Schennach R, Parga JR and Cocke DL. 2001. Electrocoagulation (EC)
- Science and Applications. Journal of Hazardous Materials, 84(1), 29–41.
Moussa DT, El-Naas M. H, Nasser M, and Al-Marri MJ. 2017. A comprehensive
review of electrocoagulation for water treatment: Potentials and challenges.
Journal of Environmental Management, 186, 24–41.
Mulja M dan Suharman 1995. Analisis Instrumental. Surabaya: Airlangga
University Press
Muryanto M, Marlina E and Sari AA. 2018. Treatment of Beverage Industry
Wastewater using a Combination of Electrocoagulation and Adsorption
Processes. AIP Conference Proceesdngs, 020004, 1–8.
52
Musila AS dan Mbitu ES. 2012. Analisis Pengaruh Disain Kontak Atas (Front
Contact) Pada Peningkatan Efisiensi Sel Surya. Jurnal Teknologi, 9(1), 995–
1001.
Nashrullah F, Muslikhin H dan M. Fahrurrozi 2016. Integrasi Proses
Elektrokoagulasi-Elektrooksidasi sebagai Alternatif dalam Pengolahan
Limbah Cair Batik Zat Warna Naftol. Jurnal Rekayasa Proses, 10(1), 30– 35.
Novie PS, Agus P dan Sarto. 2016. Pengaruh Tegangan Dan Jarak Antar Elektroda
Terhadap Pewarna Remazol Red Rb Dengan Metode Elektrokoagulasi. Jurnal
Inovasi Teknik Kimia, 1(2), 93–97.
Novita E, Jember U, Indarto I, dan Jember U. 2016. Optimasi Penggunaan
Koagulan Alami Biji Kelor ( Moringa oleifera ). Jurnal Agroteknologi. 8(2):
171-178.
Prabowo A, Gagah HB dan Purwanto. 2012. Pengolahan Limbah Cair yang
Mengandung Minyak dengan Proses Elektrokoagulasi dengan Elektroda Besi.
Jurnal Teknologi Kimia Dan Industri, 1(1), 352–355.
Sahu O, Mazumdar B dan Chaudhari PK. 2014. Treatment of wastewater by
electrocoagulation: A review. Environmental Science and Pollution Research,
21(4), 2397–2413.
Silverstein. 2002. Identification of Organic Compund, 3rd Edition. New York: John
Wiley and Sons Ltd.
Skoog DA and West 1971. Principles of Instrumental Analysis. Holt, Rinehart and
Winston, Inc., New York.
Subagio A. 2007. Industrialisasi Modified Cassava Flour (MOCAF) sebagai Bahan
Baku Industri Pangan untuk Menunjang Diversifikasi Pangan Pokok Nasional.
Universitas Jember. Jember.
Subagyo. 2006. Ubi Kayu Substitusi Berbagai Tepung-tepungan. Jakarta: Food
Review
Supratman U. 2010. Elusidasi Struktur Senyawa Organik. Bandung: Widya
Padjadjaran.
Suseno JE dan Firdausi KS. 2008. Rancang Bangun Spektroskopi FTIR ( Fourier
Transform Infrared ) untuk Penentuan Kualitas Susu Sapi, 11(1), 23–28.
Suwanto N, Sudarno, Sari AA dan Harimawan. 2017. Penyisihan Fe, Warna Dan
Kekeruhan Pada Air Gambut Menggunakan Metode Elektrokoagulasi. Teknik
Lingkungan, 6(1), 1–12.
53
Tchobanoglous G, Burton FL, and Stensel HD. 2003. Wastewater Engineering -
Treatment and Reuse (Fourth Edition). (Metcalf and Eddy, Eds.) (4th ed.).
USA: McGraw Hill Companies, Inc.
Trompette JL and Vergnes H. 2009. On the Crucial Influence of Some Supporting
Electrolytes During Electrocoagulation in the Presence of Aluminum
Electrodes. Hazardous Materials, 163(2–3), 1282–1288.
Wang C, Chou W and Kuo Y. 2009. Removal of COD from laundry wastewater by
electrocoagulation / electroflotation, 164, 81–86.
Yenrina, Surya, and Putri. 2013. Mocaf bread enriched with Mung Bean (Vigna
radiata L.) as a source of protein. Asia Pacific Journal of Sustainable
Agriculture Food and Energy (APJSAFE). 1(1): 10 - 13.
Zhang S, Zhang J, Wang W, Li F and Cheng X. 2013. Solar Energy Materials and
Solar Cells Removal of phosphate from landscape water using an
electrocoagulation process powered directly by photovoltaic solar modules.
Solar Energy Materials and Solar Cells, 117, 73–80.
Zulius A. 2017. Rancang Bangun Monitoring pH Air Menggunakan Soil Moisture
Sensor di SMK N 1 Tebing Tinggi Kabupaten Empat Lawang, 2(1), 37–43.
54
LAMPIRAN
Lampiran 1. Analisis Plat dan Alat Panel Surya
Plat 3 cm Berat Plat (g)
Sebelum Sesudah Selisih
A 85,0714 84,8341 0,2373
B 84,1103 83,4022 0,7081
C 83,4632 82,5485 0,9147
D 85,0307 84,6292 0,4015
E 84,6408 84,6085 0,0323
F 85,088 85,0431 0,0449
Panel Baterai Suhu
(oC) Waktu
(menit)
Arus
(A)
Tegangan
(V) Load
Arus
(A)
Tegangan
(V) Load
0 1,5 33 117 1,7 27,4 0 25,2
5 2,0 32 117 -14,1 24,9 16,5 30,4
10 1,5 32 117 -9 24,6 11 44,2
15 2,3 33 117 -7,2 24,6 10,2 52,2
20 2,3 33 117 -7,0 24,6 10,6 61,2
25 2,1 32 117 -8,5 24,5 11,3 66,7
30 1,7 32 117 -9,5 24,4 11,6 74,4
Plat 2 cm Berat Plat (g)
Sebelum Sesudah Selisih
A 84,1624 82,8354 1,327
B 82,8556 81,4186 1,437
C 81,6886 79,446 2,2426
D 84,8746 83,6796 1,195
E 84,3334 84,6616 -0,3282
F 85,0406 85,0778 -0,0372
Panel Baterai Suhu
(oC) Waktu
(menit)
Arus
(A)
Tegangan
(V) Load
Arus
(A)
Tegangan
(V) Load
0 1,1 30 117 2,0 38,1 0 25,1
5 4,5 31 117 -1,8 25,3 7,2 30,6
10 4,4 32 117 -2,6 25,2 7,9 36,3
15 2,4 28 117 -4,9 24,9 8,9 42,6
20 4,2 29 117 -4,7 25 9,7 48,3
25 4,6 30 117 -5,2 24,9 10,3 56
30 4,8 31 117 -5,5 24,9 10,8 62,5
55
Plat 1 cm
Berat Plat (g) Sebelum Sesudah Selisih
A 82,0893 82,0648 0,0245
B 81,3238 79,9829 1,3409
C 78,1854 78,1595 0,0259
D 83,6532 83,1513 0,5019
E 84,3537 84,3445 0,0092
F 85,0441 85,0341 0,01
Panel Baterai Suhu
(oC) Waktu
(menit)
Arus
(A)
Tegangan
(V) Load
Arus
(A)
Tegangan
(V) Load
0 0,7 38 117 1,0 28,7 0 27,4
5 0,9 34 117 -10,8 24,5 12 41
10 0,9 26 117 -7,7 24,6 8,5 49,4
15 1,0 26 117 -7,1 24,6 8,1 56
20 1,1 26 117 -7,7 24, 5 8,8 62,6
25 1,0 26 117 -8,7 24, 5 9,7 70,1
30 0,8 25 117 -10,4 24,3 11,3 79,2
Lampiran 2. Analisis pH dan TDS
PLAT 3 CM
Standar Deviasi Waktu pH Duplo Rata Rata
0 4,69 4,56 4,62 0,09
5 5,63 5,78 5,70 0,10
10 6,53 6,58 6,55 0,03
15 7,19 7,22 7,20 0,02
20 7,33 7,31 7,32 0,01
25 7,76 7,74 7,75 0,01
30 8,03 8 8,01 0,02
56
PLAT 2 CM
Standar Deviasi
waktu pH Duplo Rata rata
0 4,69 4,56 4,62 0,09
5 4,68 4,7 4,69 0,01
10 5,06 5,2 5,13 0,09
15 5,42 5,36 5,39 0,04
20 5,54 5,5 5,52 0,02
25 5,69 5,72 5,70 0,02
30 6,09 6 6,04 0,06
Standar Deviasi Waktu
TDS
(mg/l)
Duplo
Rata Rata
0 1520 1521 1520,5 0,70
5 1250 1248 1249 1,41
10 1220 1206 1213 9,89
15 1200 1198 1199 1,41
20 1190 1189 1189,5 0,70
25 1180 1187 1183,5 4,94
30 1170 1165 1167,5 3,53
Rata Rata
Standar Deviasi Waktu
TDS
(mg/l)
Duplo
0 1520 1521 1520,5 0,70
5 1092 1100 1096 5,65
10 1068 1070 1069 1,41
15 1060 1057 1058,5 2,12
20 985 984 984,5 0,70
25 945 947 946 1,41
30 912 910 911 1,41
57
PLAT 1CM Standar
Deviasi Waktu pH Duplo Rata Rata
0 4,69 4,56 4,62 0,09
5 5,96 5,94 5,95 0,01
10 6,43 6,47 6,45 0,02
15 6,82 6,84 6,83 0,01
20 7,32 7,41 7,36 0,06
25 7,81 7,85 7,83 0,02
30 8,22 8,18 8,2 0,02
Standar
Deviasi Waktu
TDS (mg/l)
Duplo
Rata rata
0 1520 1521 1520,5 0,70
5 982 996 989 9,89
10 963 965 964 1,41
15 932 930 931 1,41
20 926 925 925,5 0,70
25 910 912 911 1,41
30 907 905 906 1,41
58
Lampiran 3. Penentuan Standar Analisis COD
Pembuatan Standar 10 mg/l, 150 mg/l dan 250 mg/l dari larutan induk 1000 mg/l.
10 mg/l = 0.2 ml larutan induk + Aquadest hingga 10 ml
150 mg/l= 3 ml larutan induk + Aquadest hingga 10 ml
250 mg/l= 5 ml larutan induk + Aquadest hingga 10 ml
Konsentrasi
Standar (mg/l)
V
Sampel
(gram)
V
Total
(gram)
Absorbansi
Rata rata
10 0,2062 10,010 0,0307 0,0308 0,0307 0,030733
150 2,9861 9,9625 0,1142 0,1141 0,1141 0,114133
300 4,9466 9,8833 0,1697 0,1699 0,17 0,169867
y = 0.0006x + 0.0255
R² = 0.9997
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0 50 100 150 200 250
Abso
rban
si
Konsentrasi (mg/l)
59
Lampiran 4. Perhitungan COD Limbah Cair Tepung Mocaf
Plat 3 cm
Waktu
(Menit)
Absorbansi
V Sampel
V Total
Pengenceran
(V Total/ V
Sampel)
COD
Sebelum
Pengenceran
COD
Rata
Rata
Standar
Deviasi
0 simplo 0,0812 0,1941 9,9319 51,169 92,8333 4750,19 4532,61 307,704
duplo 0,0772 0,1995 9,9905 50,0777 86,1667 4315,03
5 simplo 0,0647 0,2003 9,9734 49,7923 65,3333 3253,1 3303,01 70,5832
duplo 0,0657 0,1998 9,9987 50,0435 67 3352,92
15 simplo 0,0644 0,1995 10,0085 50,1679 64,8333 3252,55 3137,67 162,471
duplo 0,0604 0,1916 9,957 51,9676 58,1667 3022,78
30 simplo 0,0631 0,194 9,9604 51,3423 62,6667 3217,45 2928 409,342
duplo 0,0562 0,1925 9,9268 51,5678 51,1667 2638,55
% Penyisihan =
(Konsentrasi Awal - Konsentrasi Akhir) X 100
Konsentrasi Awal
% Penyisihan =
(4532,61- 2928) X 100
4532,61
% Penyisihan = 35,40%
60
Plat 2 cm
Waktu
(Menit)
Absorbansi
V Sampel
V Total
Pengenceran
(V Total/ V
Sampel)
COD
Sebelum
Pengenceran
COD
Rata
Rata
Standar
Deviasi
0 simplo 0,0812 0,1941 9,9319 51,169 92,8333 4750,19 4532,61 307,704
duplo 0,0772 0,1995 9,9905 50,0777 86,1667 4315,03
5 simplo 0,0789 0,1939 9,9401 51,2641 89 4562,5 4464,61 138,433
duplo 0,0776 0,1982 9,9672 50,2886 86,8333 4366,73
15 simplo 0,0681 0,1924 9,9403 51,6648 71 3668,2 2719,04 1342,31
duplo 0,0459 0,1918 9,9842 52,0553 34 1769,88
30 simplo 0,0597 0,1985 9,9786 50,27 57 2865,39 2431,6 613,476
duplo 0,0491 0,1963 9,9704 50,7916 39,3333 1997,8
% Penyisihan =
(Konsentrasi Awal - Konsentrasi Akhir) X 100
Konsentrasi Awal
% Penyisihan =
(4532,61- 2431,6) X 100
4532,61
% Penyisihan = 46,35%
61
Plat 1 cm
Waktu
(Menit)
Absorbansi
V Sampel
V Total
Pengenceran
(V Total/ V
sampel)
COD
Sebelum
Pengenceran
COD
Rata
Rata
Standar
Deviasi
0 simplo 0,0812 0,1941 9,9319 51,169 92,8333 4750,19 4532,61 307,704
duplo 0,0772 0,1995 9,9905 50,0777 86,1667 4315,03
5 simplo 0,0612 0,2018 9,9699 49,4049 59,5 2939,59 3501,1 794,094
duplo 0,0734 0,1957 9,9589 50,8886 79,8333 4062,61
15 simplo 0,0633 0,1996 9,9652 49,9259 63 3145,33 2641,8 712,1
duplo 0,0506 0,1957 10,003 51,1139 41,8333 2138,27
30 simplo 0,0397 0,1969 9,9727 50,6486 23,6667 1198,68 1294,18 135,051
duplo 0,0421 0,1981 9,9504 50,2292 27,6667 1389,67
% Penyisihan =
(Konsentrasi Awal - Konsentrasi Akhir) X 100
Konsentrasi Awal
% Penyisihan =
(4532,61- 1294,18) X 100
4532,61
% Penyisihan = 71,44%
62
Lampiran 5. Perhitungan Analisis TSS Limbah Cair Tepung mocaf
TSS plat 3cm
Waktu
(menit)
Berat kertas
saring (g)
Berat kertas saring +
sampel (g)
0 0,2079 0,2133
5 0,1985 0,2023
15 0,2106 0,2142
30 0,1939 0,1967
Waktu
(menit)
(A-B)*1000/10
(mg/l)
0 540
5 380
15 360
30 280
% Penyisihan =
(Konsentrasi Awal - Konsentrasi Akhir) X 100
Konsentrasi Awal
% Penyisihan =
(540- 280) X 100
540
% Penyisihan = 48,15%
TSS Plat 2cm Waktu
(menit)
Berat kertas
saring (g)
Berat kertas saring + sampel
(g)
0 0,2079 0,2133
5 0,2055 0,2087
15 0,1997 0,2028
30 0,1996 0,2023
Waktu
(menit)
(A-B)*1000/10
(mg/l)
0 540
5 320
15 310
30 270
63
% Penyisihan =
(Konsentrasi Awal - Konsentrasi Akhir) X 100
Konsentrasi Awal
% Penyisihan =
(540- 270) X 100
540
% Penyisihan = 50%
TSS Plat 1 cm Waktu
(menit)
Berat kertas
saring (g)
Berat kertas saring
+ sampel (g)
0 0,2079 0,2133
5 0,2022 0,207
15 0,213 0,217
30 0,2022 0,2045
Waktu
(menit)
(A-B)*1000/10
(mg/l)
0 540
5 480
15 400
30 230
% Penyisihan =
(Konsentrasi Awal - Konsentrasi Akhir) X 100
Konsentrasi Awal
% Penyisihan =
(540- 230) X 100
540
% Penyisihan = 53,70%
64
Lampiran 6. Alat dan bahan
Plat, Wadah Elektrokoagulasi dan
Limbah Cair Tepung Mocaf
Panel Surya dan Display Detector
65
Lampiran 7. Baku Mutu Air Limbah
66
67
Lampiran 8. Analisis FTIR
Limbah Awal
68
Limbah Hasil Proses Terbaik (Plat 1 cm)