BAB II TINJAUAN PUSTAKA - abstrak.ta.uns.ac.id file2. Potensi Limbah Industri Limbah yang banyak disoroti adalah limbah industri karena mengandung senyawa yang dapat merusak lingkungan.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

1. Limbah Industri

Menurut Undang-undang no. 3 tahun 2014 tentang Perindustrian,ketentuan

umum pasal 1. Industri adalah seluruh bentuk kegiatan ekonomi yang

mengolah bahan baku dan atau memanfaatkan sumber daya industri sehingga

menghasilkan barang yang mempunyai nilai tambah atau manfaat lebih tinggi

termasuk jasa industri.

Pada artikel yang ditulis oleh Padan Pusat Statistik Indonesia (2015)

Industri Pengolahan adalah suatu kegiatan ekonomi yang melakukan kegiatan

mengubah suatu barang dasar secara mekanis, kimia, atau dengan tangan

sehingga menjadi barang jadi/setengah jadi, dan atau barang yang kurang

nilainya menjadi barang yang lebih tinggi nilainya, dan sifatnya lebih dekat

kepada pemakai akhir. Termasuk dalam kegiatan ini adalah jasa industri dan

pekerjaan perakitan (assembling).

Jasa industri adalah kegiatan industri yang melayani keperluan pihak lain.

Pada kegiatan ini bahan baku disediakan oleh pihak lain sedangkan pihak

pengolah hanya melakukan pengolahannya dengan mendapat imbalan sejumlah

uang atau barang sebagai balas jasa, misalnya perusahaan penggilingan padi

yang melakukan kegiatan menggiling padi/gabah petani dengan balas jasa

tertentu.

Perusahaan atau usaha industri adalah suatu unit (kesatuan) usaha yang

melakukan kegiatan ekonomi, bertujuan menghasilkan barang atau jasa,

terletak pada suatu bangunan atau lokasi tertentu, dan mempunyai catatan

administrasi tersendiri mengenai produksi dan struktur biaya serta ada seorang

atau lebih yang bertanggung jawab atas usaha tersebut.

Perusahaan Industri Pengolahan dibagi dalam 4 golongan yaitu :

a. Industri Besar (banyaknya tenaga kerja 100 orang atau lebih).

b. Industri Sedang (banyaknya tenaga kerja 20-99 orang).

6

c. Industri Kecil (banyaknya tenaga kerja 5-19 orang).

d. Industri Rumah Tangga (banyaknya tenaga kerja 1-4 orang).

Penggolongan perusahaan industri pengolahan ini semata-mata hanya

didasarkan kepada banyaknya tenaga kerja yang bekerja, tanpa memperhatikan

apakah perusahaan itu menggunakan mesin tenaga atau tidak, serta tanpa

memperhatikan besarnya modal perusahaan itu (Badan Pusat Statistik, 2015).

Menurut Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2009

Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup, Limbah adalah sisa

suatu usaha dan/atau kegiatan. Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3),

adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung B3. Limbah

adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak

dikehendaki lingkungan karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah

mengandung bahan pencemar yang bersifat racun dan berbahaya (Gintings,

1995).

Limbah industri bersumber dari kegiatan industri baik karena proses secara

langsung maupun proses secara tidak langsung. Limbah yang bersumber

langsung dari kegiatan industri yaitu limbah yang terproduksi bersaman dengan

proses produksi sedang berlangsung, dimana produk dan limbah hadir pada

saat yang sama, sedangkan limbah tidak langsung terproduksi sebelum proses

maupun sesudah proses produksi. Berbagai hasil produksi pabrik yang

dikonsumsi di tengah-tengah masyarakat, setelah habis masa penggunaannya

barang tesebut dibuang sebagai limbah walaupun bukan lagi menjadi tanggung

jawab pengusaha industri yang mengelolanya. Industri mengolah bahan baku

menjadi produk yang dikonsumsi masyarakat secara langsung maupun

digunakan untuk bahan baku industri berikutnya. Dalam kaitan ini kita perlu

mengenal karakteristik industri hulu dan industri hilir. Produk industri hulu

menjadi bahan baku utama industri hilir. Produk ini mungkin lebih tepat

disebutkan sebagai bahan setengah jadi. Di samping produk tersebut ada pula

produk yang langsung dapat dikonsumsi masyarakat seperti industri tekstil,

sepatu, tas, kulit, barang-barang keperluan rumah tanggga dan lain-lain. setelah

dipergunakan konsumen dalam jangka waktu tertentu barang ini akan

7

kehabisan masa umur pakai dan pada akhirnya tidak dapat dipergunakan

kembali yaitu limbah yang dapat dipergunakan kembali untuk dipergunakan,

misalnya kertas buangan atau plastik. buangan ini dikuti kembali setelah

dipergunakan. Limbah yang dikembalikan ke pabrik untuk dipergunakan

sebagaimana pada awal prosesnya disebut dengan pendayagunaan kembali

(Reuse). Limbah ini secara langsung kembali dipergunakan tanpa melalui

proses. Jenis limbah yang lain adalah limbah yang langsung dimanfaatkan oleh

pihak lain tanpa melalui proses (Gintings, 2010).

2. Potensi Limbah Industri

Limbah yang banyak disoroti adalah limbah industri karena mengandung

senyawa yang dapat merusak lingkungan. Industri mempunyai potensi pembuat

pencemaran karena adanya limbah yang dihasilkan baik padat, cair dan gas

yang mengandung senyawa organik dan anorganik dengan jumlah yang

melebihi batas yang ditentukan.

Limbah industri dapat didaur ulang atau dimanfaatkan kembali setelah

melalui proses dan teknologi. Berikut ini menunjukkan bagaiman proses

industri menghasilkan limbah. Pada gambar berikut ini diberikan gambaran

bagaiman terjadinya limbah pada suatu industri dan perjalanan limbah dari

konsumen kembali ke daur ulang, Reuse atau Recovery (Ginting, 2010).

Industri karoseri dan kendaraan bermotor umumnya menghasilkan limbah

tergantung dari tipe proses produksinya. Limbah-limbah tersebut dapat berupa

limbah padat, gas, ataupun cair. Limbah cair yang dihasilkan oleh industri ini

sebagian besar mengandung polutan berupa logam-logam berat. Sedikitnya ada

20 jenis logam yang dikategorikan sebagai bahan beracun dan sebagian besar

jenis logam tersebut beresiko membahayakan kesehatan manusia bila

mencemari lingkungan (Saifudin dan Kumaran, 2005).

Jenis logam yang biasanya terdapat dalam limbah industri ini seperti logam

besi (Fe), magnesium (Mg), fosfat (P), dan krom (Cr) yang berasal dari bahan

baku ataupun proses produksinya. Apabila limbah hasil industri tersebut tidak

diolah dengan sempurna, dapat dipastikan akan terjadi penurunan kualitas

lingkungan. Sebagai contoh, apabila limbah industri yang mengandung logam

8

besi dibuang ke badan perairan, dimana perairan tersebut banyak dimanfaat

oleh penduduk untuk hidup atau kegiatan usaha, maka polutan logam besi akan

dapat dengan mudah masuk ke dalam sistem tubuh manusia yang bisa

menyebabkan penyakit ataupun kematian.

Keberadaan polutan logam berat di dalam badan air merupakan masalah

lingkungan saat ini yang secara signifikan memberi dampak negatif terhadap

kualitas sumber air karena material ini bersifat toksik dan tidak

terbiodegradasi.

Peningkatan konsentrasi logam berat di lingkungan menyebabkan logam-

logam tersebut terkumpul di dalam rantai kehidupan air - tumbuhan - hewan -

manusia sehingga menjadi ancaman yang luar biasa bagi metabolisme

kehidupan. Karena itu, adanya logam berat di dalam air akan membahayakan

kesehatan karena daya racunnya yang tinggi (Naiya et al., 2009).

3. Air

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia air ialah cairan jernih tidak

berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau yang terdapat dan diperlukan dalam

kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan yang secara kimiawi mengandung

hidrogen dan oksigen; benda cair yang biasa terdapat di sumur, sungai, danau

yang mendidih pada suhu 100 °C.

Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 mengelompokkan

kualitas air menjadi beberapa kelas menurut peruntukkannya, yaitu :

a. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air

minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang

sama dengan kegunaan tersebut.

b. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana

rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi

pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang

sama dengan kegunaan tersebut.

c. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan

ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau

9

peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan

kegunaan tersebut.

d. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi

pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang

sama dengan kegunaan tersebut.

Penurunan kualitas air pada sumber air mengancam kualitas kesehatan dari

air minum yang disuplai dan telah banyak tindakan peningkatan kualitas air

yang sudah dilakukan melalui instalasi pengolahan air minum dengan proses

rekayasa teknologi. Tujuan kesemua aktivitas tersebut adalah untuk menjamin

kualitas air minum yang dikonsumsi oleh manusia (Jiuhui et al., 2007).

Air sebagai komponen lingkungan hidup akan mempengaruhi dan

dipengaruhi oleh komponen lainnya. Air yang kualitasnya buruk akan

mengakibatkan kondisi lingkungan hidup menjadi buruk sehingga akan

mempengaruhi kondisi kesehatan (Slamet, 2002; Azwar, 1990). Penyakit yang

ditularkan melalui air yang tidak saniter kerap disebut sebagai water borne

disease diantaranya adalah diare, penyakit kulit, dan konjungtivitis (Djohari,

1998).

Air merupakan unsur yang mempunyai peran utama dalam kehidupan di

bumi ini. Air dikenal sebagai sumber daya yang terbarukan, namun dari segi

kualitas maupun kuantitas membutuhkan upaya dan waktu untuk dapat

berlangsung baik. Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas beberapa hal

antara lain keberadaan logam berat, anorganik, tingkat toksisitas, dan

teremisinya pencemar ke lingkungan. Air adalah pelarut yang baik, oleh sebab

itu di dalamnya paling tidak terlarut sejumlah kecil zat-zat anorganik dan

organik. Dengan kata lain, tidak ada air yang benar-benar murni dan hal ini

menyebabkan dalam setiap analisis air ditemukan zat-zat terlarut (Wijayanti,

2008).

4. Limbah Cair

Limbah cair adalah berbagai zat yang bersifat membahayakan kehidupan

manusia atau makhluk hidup lainnya dan pada umumnya berasal dari perbuatan

manusia, termasuk pada kegiatan industri (Daryanto, 1995). Menurut Peraturan

10

Pemerintah nomor 82 tahun 2001 bab I pasal 1 butir (14) yang dimaksud

dengan air limbah adalah sisa dari suatu hasil usaha atau kegiatan yang

berwujud cair, sedangkan menurut Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah no.

10 tahun 2004, air limbah merupakan hasil dari suatu usaha atau kegiatan yang

berwujud cair yang apabila dibuang ke lingkungan dapat menurunkan kualitas

lingkungan.

Limbah cair merupakan gabungan atau campuran dari air dan bahan-bahan

pencemar yang terbawa oleh air, baik dalam keadaan terlarut maupun

tersuspensi yang terbuang dari sumber domestik, sumber industri dan pada

saat-saat tertentu tercampur dengan air tanah, air permukaan atau air hujan

(Soeparman dan Suparmin, 2002).

Menurut Herlambang (2006) secara awam air tercemar dapat dilihat dengan

mudah, misalnya dari kekeruhan, karena umumnya orang berpendapat bahwa

air murni atau bersih itu jernih dan tidak keruh, atau dari warnanya yang

transparan dan tembus cahaya, atau dari baunya yang menyengat hidung, atau

menimbulkan gatal-gatal pada kulit dan ada juga yang dapat merasakan dengan

lidah, seperti rasa asam. Dengan demikian, sebenarnya mudah untuk mengenal

pencemaran, oleh karena itu jangan meremehkan informasi dan keluhan

masyarakat tentang pencemaran air. Air tercemar juga dapat diketahui dari

matinya atau terganggunya organism perairan, baik ikan, tanaman dan hewan-

hewan yang berhubungan dengan air tersebut. Dalam menentukan karakteristik

limbah, paramenter-paramenter yang dipakai antara lain:

a. Paramenter suhu

Paramenter ini sangat diperlukan dalam penentuan karakter limbah,

karena menyangkut kecepatan reaksi dan pengaruhnya terhadap kelarutan

suatu gas, bau dan rasa. Beberapa jenis bakteri populasinya dipengaruhi

oleh suhu dari limbah dan organisme perairan sangat peka terhadap

perubahan suhu air. Pengukuran suhu dapat dipakai thermometer khusus

yang dapat dipakai untuk setiap variasi kedalaman.

11

b. Paramenter rasa dan bau

Parameter ini seringkali diakibatkan oleh material-material terlarut, dapat

berupa zat organik seperti phenol dan khlorophenol. Bau dan rasa

merupakan sifat air yang sangat subjektif, akrena itu sulit diukur, tetapi bisa

diidentifikasi seperti bau busuk, bau gas, rasa pahit dan rasa masam.

c. Parameter warna

Estetika air sering dilihat dari warna. Air yang jernih transparan, segar

dan tidak bau merupakan idikator air bagus secara awam. Anmun demikian

penting untuk dapat membedakan antara air yang mempunyai warna asli

akibat material terlatur dan warna semu akibat zat-zat yang tersuspensi.

Warna kuning alami pada air yang berasal dari daerah pegunungan adalah

berasal dari asam-asam organik yang tidak berbahaya bagi kesehatan dan

warna ini bisa disamakan dengan warna tanik yang terdapat dalam air teh.

Namun demikian banyak konsumen atau pemaiak air yang menolak air

dengan warna yang terlalu menyolok atas dasar alas an estetika. Demikian

pula dengan industri tertentu, air berwarna seringkali tidak dapat diterima,

misalnya pada industri kertas yang bermutu tinggi.

d. Parameter kekeruhan

Hadirnya material berupa koloid menyebabkan air menjadi tampak keruh

yang secara estetis kurang menarik. Dan mungkin bisa berbahaya bagi

kesehatan. Kekeruhan dapat pula disebabkan oleh partikel- partikel tanah

liat, lempung, lanau atau akibat buangan limbah rumah tangga maupun

limbah industri atau bahkan karena adanya mikroorganisme dengan jumlah

besar.

e. Parameter padatan

Padatan hadir dalam air berupa zat-zat tersuspensi atau terlarut dan dapat

dibedakan dalam bentuk organik atau inorganic. Total Padatan Terlarut

Total Dissolved Solid (TDS) adalah jumlah padatan yang berasal dari

material-material terlarut, sedangkan padatan Tersuspensi Suspended Solid

(SS) adalah partikel tersuspensi yang dapat dikukur dengan menggunakan

kertas saring halus. Padatan yang dapat diendapkan (Settleable Solid) adalah

12

jumlah padatan yang dapat dipisahkan dari air dengan prosedur standart,

yaitu perbedaan antara SS dalam supermatan dan SS dalam sampel air.

Pengukuran Settleable Solid biasanya menggunakan kerucut Imhoff

berukuran satu liter.

f. Parameter Konduktivitas

Kondutivitas suatu larutan tergantung pada jumlah garam-garam terlarut

dan untuk larutan yang encer konduktivitasnya kurang lebih akan sebanding

dengan nilai TDS secara matematis K = (Konduktivitas - µmhos/m)/(TDS –

mg/l). Dengan mengetahui nilai K untuk suatu sampel air tertentu,

pengukuran konduktivitas air dapat dipakai untuk memperkirakan jumlah

TDS secara cepat dan mudah.

g. Paramenter pH

Tingkat asiditas atau alkalinitas suatu sampel diukur berdasarkan skala

pH yang dapat menunjukkan konsenrasi ion hydrogen dalam larutan

tersebut. Skala pH mempunyai rentang 0 – 14, dengan nilai 7 sebagai pH

netral, dibawah 7 larutan disebut asam sedangkan diats 7 larutan disebut

biasa. Reaksi kimia banyak dikendalikan oleh nilai pH dan demikian pula

aktivitas biologi yang biasa dibatasi oleh rentang pH yang sangat sempit

(pH antara 6 – 8). Air yang terlalu asam atau basa tidak dikendaki oleh

karena akan bersifat korosif atau kemungkinan akan sulit diolah.

h. Parameter Oxidation Reduction Potential (ORP)

Dalam setiap system yang sedang melangsungkan proses oksidasi, akan

terjadi perubahan yang terus menerus rasio antara material dalam bentuk

tereduksi dan material yang teroksidasi. Dalam situasi semacam itu,

potensial yang diperlukan untuk mentransfer elektron-elektron dari

oksidator ke reduktor dinyatakan sebagai ORP. Pengalaman-pengalaman

operasional suatu system menunjukkan bahwa nilai ORP dapat dijadikan

indikator kritis bagi beberapa reaksi oksidasi. Misalnya reaksi dalam proses

aerobik menunjukkan nilai ORP lebih besar dari 200 mv, sedangkan reaksi

anaerobik terjadi pada nilai ORP dibawah 50 mv.

13

i. Paramenter Alkalinitas

Alkalinitas disebabkan oleh hadirnya bikarbonat (?????) atau hidroksida

??? ??, maka air dikatakan mempunyai alkalinitas. Pada umumnya

alkalinitas disebabkan oleh bikarbonat yang berasal dari larutnya batu kapur

dalam air tanah. Alkalinitas sangat berguna dalam air maupun air limbah,

karena dapat memberikan buffer untuk menahan perubahan pH.

j. Parameter Asiditas

Air alam dan air limbah rumah tangga umumnya mempunyai bufFer

dalam bentuk sistem ????????, asam karbonat, ?????, tidak bisa

dinetralkan secara sempurna sampai pada pH 8,2 dan tidak akan menahan

perubahan pH dibawah 4,5, sehingga asiditas ??? akan terjadi rentang pH

antara 8,2 – 4,5 sedangkan asiditas dari mineral (hampir semuanya akibat

dari limbah industri) terjadi dibawah 4,5, seperti alkalinitas, asiditas juga

dinyatakan dalam mg/l ?????.

k. Parameter Kesadahan

Kesadahan adalah sifat air yang dapat mencegah pembentukan busa

dalam pemakaian sabun dan dapat menimbulkan kerak dalam peralatan-

peralatan yang berhubungan dengan pemakaian air panas. Kesadahan

terutama disebabkan oleh ion-ion ???? dan ? ??? , walaupun sebenarnya

???? dan ????? juga menimbulkan kesadahan. Hadirnya kesadahan

biasanya dikaitkan dengan ion HCO3ˉ, ????? , Clˉ, dan ???? . Kesadahan

tidak membahayakan kesehatan, namun sangat merugikan, yaitu dapat

mengakibatkan pemborosan dalam pemakaian sabun dan pemakaian bahan

bahan bakar pemanas air serta kerusakan peralatan yang menggukana air

panas. Kesadahan dinyatakan dengan satuan mg/l CaCO3 dan dibagi dalam

dua macam, yaitu kesadahan karbonat (logam metal dengan ?????) dan

kesadahan non karbonat (logam metal dengan ????? , ??? dan ????).

l. Parameter Oksigen Terlarut

Oksigen adalah elemen yang paling penting dalam pengendalian kualitas

air. Hadirnya oksigen dalam air sangat penting bagi kelangsungan hidup

mahluk biologi tingkat tinggi dan tampak pembuangan air limbah ke sungai

14

atau badan air akan ditentukan oleh kesetimbangan oksigen dalam sistem

tersebut. Hanya saja oksigen mempunyai daya larut yang rendah dalam air,

misalnya pada suhu 0, 10, 20 dan 30 °C adalah masing-masing 14,6; 11,3;

9,1 dan 7,6 mg/l. air permukaan yang mengalir deras dan jernih, biasanya

mengandung oksigen dengan kadar yang jenuh, akan tetapi oksigen yang

terlarut tersebut dapat berkurang secara cepat akibat hadirnya air limbah

yang banyak mengandung bahan organik. Ikan-ikan besar bisa tahan hidup

pada konsentrasi hidrogen paling sedikit 5 mg/l, sedangkan ikan-ikan

tertentu masih bisa hidup pada kondisi oksigen terlarut 2 mg/l. air yang

banyak mengandung oksigen rasanya segar dan untuk meningkatkan

oksigen terlarut biasanya dilakukan aerasi. Namun demikian untuk

pemakaian tertentu, misalnya ketel uap, oksigen terlarut tidak dikehendaki

sebab dapat meningkatkan resiko berkaratnya peralatan.

m. Parameter Kebutuhan Oksigen

Senyawa-senyawa organik pada umumnya tidak stabil dan mungkin saja

teroksidasi secara biologis atau kimiawi menjadi bentuk bentuk yang lebih

sederhana atau stabil. Indikator adanya zat organik dalam air limbah dapat

diperoleh dengan cara mengukur jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan

untuk menstabilkan dan dapat dinyatakandengan parameter Biological

Oxygen Demand (BOD), Angka Permanganat atau Chemical Oxygen

Demand (COD).

n. Parameter Nitrogen

Nitrogen merupakan elemen penting, karena reaksi biologi dapat

berlangsung hanya jika tersedia nitrogen yang cukup. Nitrogen hadir

didalam 4 senyawa pokok:

1) Nitrogen - Orgenik, yaitu nitrogen yang berupa protein asam amino dan

urea

2) Nitrogen ammonia, yaitu nitrogen delam bentuk senyawa garam

ammonium, misalnya ?????????, atau sebagai ammonia bebas.

15

3) Nitrogen Nitrit, yaitu nitrogen dalam bentuk nitrit yang merupakan hasil

oksidasi sementara (akan segera berubah menjadi nitrat) dan pada

umumnya ditemukan dengan konsentrasi rendah

4) Nitrogen Nitrat, yaitu merupakan hasil oksidasi akhir dari nitrogen.

Konsentrasi nitrogen untuk masing-masing bentuk senyawa yang saling

berhubungan dapat memberikan petunjuk yang berguna terhadap sifat

dan daya cemar suatu sampel air atau limbah cair.

Sebelum dilakukan analisis bakteriologi, kualitas air seringkali

diperkirakan atas dasar nitrogennya. Air yang mengandung nitrogen organik

dan nitrogen ammonia dengan konsentrasi tinggi serta ????? dan ?????dengan konsentrasi rendah akan dianggap berbahaya (tidak aman). Karena

keadaan demikian menunjukkan bahwa pencemaran akan atau sedang

berlangsung. Di lain pihak, suatu sampel yang tidak lagi terdapat nitrogen

organik dan ammonia atau yang mengandung sedikit ????? akan dianggap

aman, sebab proses nitrifikasi telah terjadi yang berarti pencemaran tidak

berlangsung lagi.

o. Parameter Khlorida

Khlorida adalah penyebab rasa payau dalam air dan merupakan indikator

pencemaran dari air limbah rumah tangga, mengingat khlorida berasal dari

urine manusia. Batas rasa asin untuk ion ??? ini adalah 250 – 500 mg/l,

walaupun sampai 1500 mg/l sebenarnya belum membahayakan kesehatan

manusia.

p. Parameter Biologi

Hampir semua air limbah mengandung beraneka ragam mikroorganisme,

misalnya air limbah rumah tangga dapat mengandung lebih dari ???individu/ml, tetapi angka yang tepat seringkali tidak dapat dikur. Setelah

mengalami pengolahan limbah konvensional, efluen masih mengandung

bermacam-macam mikroorganisme dijaga dan dipelihara untuk proses

degradasi limbah dengan waktu tinggal tertentu. Dalam pelaksanaannya,

untuk mengenal bau dan warna, walaupun ada peralatannya, dapat mengenal

secara visual, sedangkan kemasaman atau total padatan tersuspensi

16

diperlukan metode pengukuran yang lebih akurat dengan peralatan yang

sudah baku. Dalam menentukan air tercemar diperlukan pembanding,

sebagai rona awal ketika belum diadakan kegiatan. Paramenter yang umum

dipakai untuk mengenal adanya pencemaran adalah BOD dan COD.

Biological Oxigen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen yang

dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan bahan pencemar dalam kondisi

baku. Sedangkan Chemical Oxigen Demand (COD) mencerminkan

kebutuhan bahan kimia yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan

pencemar yang ada dalam air. Oleh karena itu nilai BOD dan COD yang

tinggi menunjukkan air tercemar berat. Pada limbah-limbah yang mudah

terurai secara biologi, perbandingan BOD dan COD tidak besar (1 – 1,5),

tetapi untuk yang sulit terurai secara biologi perbandingannya dapat menjadi

sangat tinggi (2,5 – 5). Radio BOD/COD menentukan proses pengolahan

yang direncanakan dan waktu tinggal limbah dalam reaktor, yang langsung

berpengaruh terhadap volume kontruksi dan luas lahan yang dibutuhkan

oleh unit pengolahan limbah.

5. Karakteristik Limbah Cair

Dalam Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 01 Tahun 2010

tentang Tata laksana Pengendalian Pencemaran Air yang dimaksud dengan

pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat,

energi dan/atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga

melampaui baku mutu air limbah yang telah ditetapkan.

Menurut Fardiaz (1992) polusi air adalah penyimpangan sifat-sifat air dari

keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Air yang tersebar di alam tidak

pernah terdapat dalam bentuk murni, tetapi bukan berarti semua air mudah

terpolusi. Sebagai contoh, meskipun didaerah pegunungan atau hutan yang

terpencil dengan udara yang bersih dan bebas dari polusi, air hujan selalu

mengandung bahan-bahan tersuspensi seperti debu dan partikel-partikel

lainnya yang terbawa dari atmosfer. Air permukaan dan sumur biasanya

mengandung bahan-bahan metal terlarut seperti ion Na, Mg, Ca dan Fe. Air

yang mengandung komponen-komponen tersebut dalam jumlah tinggi disebut

17

air sadah. Air murni pun bukan merupakan air murni. Meskipun bahan-bahan

tersuspensi dan bakteri mungkin telah dihilangkan dari air tersebut, tetapi air

minum mungkin masih mengandung komponen-komponen terlarut. Bahkan air

murni sebenarnya tidak enak untuk diminum karena beberapa bahan yang

terlarut mungkin memberikan rasa yang spesifik terhadap air minum.

Dari contoh-contoh tersebut diatas, jelas bahwa air yang tidak terpolusi

tidak selalu merupakan air murni, tetapi adalah air yang tidak mengandung

bahan-bahan asing tertentu dalam jumlah melebihi batas yang ditetapkan

hingga air tersebut dapat digunakan secara normal untuk keperluan tertentu,

misalnya untuk air minum (air leding, air sumur), berenang/rekreasi (kolam

renang, air laut di pantai), mandi (air leding, air sumur), kehidupan hewan air

(air sungai, danau), pengairan dan keperluan indistri. Adanya benda-benda

asing yang mengakibatkan air tersebut tidak dapat digunakan secara normal

disebut polusi. Karena kebutuhan mahluk hidup akan air sangat bervariasi,

maka batasan polusi untuk berbagai jenis air juga berbeda. Sebagai contoh air

kali di pegunungan yang belum terpolusi tidak dapat digunakan langsung

sebagai air minum karena belum memenuhi persyaratan air minum.

Bahtiar (2007) menyampaikan bahwa polutan dalam air mencakup unsur-

unsur kimia, patogen/bakteri dan perubahan sifat fisika dan kimia dari air.

Banyak unsur-unsur kimia merupakan racun yang mencemari air.

Patogen/bakteri mengakibatkan pencemaran air sehingga menimbulkan

penyakit pada manusia dan binatang. Adapuan sifat fisika dan kimia air

meliputi derajat keasaman, konduktivitas listrik, suhu dan pertilisasi

permukaan air. Di negara-negara berkembang, seperti Indonesia, pencemaran

air (air permukaan dan air tanah) merupakan penyebab utama gangguan

kesehatan manusia/penyakit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa di seluruh

dunia, lebih dari 14.000 orang meninggal dunia setiap hari akibat penyakit

yang ditimbulkan oleh pencemaran air. Secara umum, sumber-sumber

pencemaran air adalah sebagai berikut:

18

a. Limbah industri (bahan kimia baik cair ataupun padatan, sisa-sisa bahan

bakar, tumpahan minyak dan oli, kebocoran pipa-pipa minyak tanah yang

ditimbun dalam tanah).

b. Pengungangan lahan hijau/hutan akibat perumahan, bangunan

c. Limbah pertanian (pembakaran lahan, pestisida).

d. Limbah pengolahan kayu.

e. Penggunakan bom oleh nelayan dalam mencari ikan di laut.

f. Rumah tangga (limbah cair, seperti sisa mandi, MCK, sampah padatan

seperti plastik, gelas, kaleng, batu batere, sampah cair seperti detergen dan

sampah organik, seperti sisa-sisa makanan dan sayuran).

Menurut Gintings (2010), karakteristik limbah cair dapat diketahui menurut

sifat-sifat dan karakteristik kimia, fisika dan biologis. Studi karakteristik

limbah perlu dilakukan agar dapat dipahami sifat-sifat tersebut serta

konsentrasinya dan sejauh mana tingkat pencemaran dapat ditimbulkan limbah

terhadap lingkungan. Ada limbah yang mengandung parameter tertentu walau

tidak termasuk golongan berbahaya dan beracun tetapi sangat sensitif terhadap

lingkungan.

Dalam menentukan karakteristik limbah maka ada 3 jenis sifat yang perlu

diketahui yaitu:

a. Sifat Fisik

Sifat fisik suatu limbah ditentukan berdasar Total Suspended Solids

(TSS), Volatile Suspended Solids (VSS), alkalinitas, kekeruhan, warna,

alinitas, daya hantar listrik, bau dan temperatur. Sifat fisik ini beberapa

diantaranya dapat dikenali secara visual tapi untuk mengetahui secara lebih

pasti maka digunakan analisa laboratorium (Gintings, 2010).

Zat padat dalam limbah cair terbagi menjadi dua jenis, yaitu padatan

terlarut dan padatan tersuspensi. Jenis padatan terlarut maupun tersuspensi

dapat bersifat organik maupun sifat anorganik tergantung dari mana sumber

limbah. Padatan tersuspensi mempunyai diameter yang lebih besar daripada

padatan terlarut. Padatan tersuspensi mempunyai diameter antara 0,01 mm

sampai dengan 0.001 mm. Pemahaman terhadap jenis-jenis padatan amat

19

dibutuhkan dalam upaya mengendalikan pencemaran. Konsentrasi padatan

tersuspensi limbah pmks mencapai 18.000 mg/l sedangkan total padatan :

29.500 mg/l.

b. Sifat Kimia

Karakteristik kimia air limbah ditentukan oleh Biological Oxygen

Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) dan logam-logam berat

ataupun bahan kimia berbahaya yang terkandung dalam air limbah, seperti

logam besi (Fe), fosfat (P),logam magnesium (Mg), klorida (???), nitrogen

(N), dan sulfat. Tes BOD dalam air limbah merupakan salah satu metode

yang paling banyak digunakan sampai saat ini. Pengukuran dengan COD

lebih singkat tapi tidak mampu mengukur limbah yang dioksidasi secara

biologis. Nilai-nilai COD selalu lebih tinggi dari nilai BOD.

1) Biological Oxygen Demand (BOD)

Pengujian BOD dalam limbah didasarkan atas reaksi oksidasi zat-zat

organik dengan oksigen dalam air dimana proses tersebut dapat

berlangsung karena ada sejumlah bakteri. Biological Oxygen Demand

(BOD) adalah kebutuhan Oksigen bagi sejumlah bakteri untuk

menguraikan (mengoksidasikan) semua zat-zat organik yang terlarut

maupun sebagai tersuspensi dalam air menjadi bahan bahan organik yang

lebih sederhana. Semakin tinggi angka BOD, semakin sulit bagi makhluk

air yang membutuhkan oksigen untuk bertahan hidup.

2) Chemical Oxygen Demand (COD)

Pengukuran ini menekankan kebutuhan oksigen akan kimia dimana

senyawa-senyawa yang diukur adalah bahan-bahan yang tidak dipeceh

secara biokimia. Adanya racun atau logam tertentu dalam limbah

membuat pertumbuhan bakteri akan terhalang dan pengukuran BOD

menjadi tidak realistis. Untuk mengatasinya lebih tepat menggunakan

analisis COD. Perbandingan BOD dengan COD pada umumnya

bervariasi untuk berbagai jenis limbah dapat dilihat pada tabel berikut.

20

Tabel 1. Nilai BOD dan COD berdasarkan jenis air buanganJenis Air Buangan BOD/COD

Dari rumah tangga 0,4 - 0,6Air sungai 0,1

Buangan organik 0,5 - 0,65Buangan an-organik 0,2

3) Logam-Logam Berat dan Beracun

Logam berat pada umumnya adalah metal-metal seperti logam opper,

selter pada kadmium, air raksa, logam lead, logam khormium, logam besi

dan logam nikel. Metal lain yang juga termasuk metal berat adalah arsen,

selenium, kobalt, mangan dan alumunium. Logam kadmium ditemukan

dalam buangan tekstil, elektroplating dan pabrik-pabrik kimia. kromium

dijumpai dalam dua bentuk yaitu krom bervalensi enam ditemukan pada

buangan pabrik alumunium dan cat, sedangkan krom trivalen ditemukan

pada pabrik tekstil, industri gelas dan industri keramik. Timbal terdapat

dalam buangan pabrik baterai, pencelupan dan cat. Logam-logam ini

dalam korelasi tertentu membahayakan bagi manusia.

Logam yang sering terdapat dalam limbah industri karoseri atau

otomotif lainnya adalah logam Fe dan Mg. Apabila logam tersebut

teroksidasi dalam air, air akan berubah warna menjadi kecoklatan dan

tidak larut, mengakibatkan penggunaan air menjadi terbatas. Air tidak

dapat lagi dipergunakan untuk rumah tangga, cucian dan air industri.

Kandungan besi dalam limbah industri berasal dari korosi pipa-pipa air

mineral logam sebagai hasil reaksi elektro kimia yang terjadi pada

perubahan air yang mengandung padatan larut yang memiliki sifat

mengantarkan listrik dan ini mempercepat terjadinya korosi.

6. Pengolahan Limbah Cair

Pada penelitian ini, limbah cair diolah dengan proses fisika dan kimia.

Adapun pengolahan air limbah dempul ini menggunakan tiga macam

pengolahan, yaitu dengan menggunakan media tawas, arang aktif, dan sistem

aerasi.

21

a. Pengolahan Limbah Cair dengan Media Tawas

Tawas atau aluminium sulfat ??????????? ? ?? ?? merupakan jenis

koagulan yang umum digunakan dalam pengolahan air limbah. Tawas

mudah digunakan dan menghasilkan sludge/endapan lebih sedikit daripada

kapur. Tawas berfungsi mengendapkan/menggumpalkan partikel-partikel

halus dari kotoran yang terdapat dalam air limbah. Ketika tawas

ditambahkan ke dalam air limbah akan terjadi reaksi sebagai berikut.

??????????????? ? ? ?????????→?????? ? ? ??????? ? ???? ? ????? ?????Endapan Aluminum hidroksida yang terbentuk merupakan endapan

berbentuk seperti jelly yang tidak mudah larut dalam air limbah. Endapan

suspensi ini dijadikan sebagai parameter untuk mengetahui kadar Total

Suspended Solid (TSS) dalam air limbah. TSS adalah parameter yang

menunjukkan jumlah berat residu dalam air limbah setelah mengalami

penyaringan. Semakin rendah kadar TSS, maka semakin bagus kualitas air

limbah yang dihasilkan.

b. Pengolahan Limbah Dengan Media Arang Aktif

Meilita dan Tuti (2003) menerangkan bahwa arang merupakan suatu

padatan berpori yang mengandung 85 - 95% karbon, dihasilkan dari bahan-

bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi.

Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran

udara di dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung

karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang aktif

dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap

uap. Arang aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat

halus, diameter pori mencapai 1000Ȧ, digunakan dalam fase cair, berfungsi

untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau

yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penganggu dan

kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Arang aktif jenis

diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari

bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang

22

lemah. Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau

pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10 - 200 Ȧ, tipe pori

lebih halus, digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali

pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Arang aktif ini diperoleh dari

tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai

bahan baku yang mempunyai struktur keras.

Penggunaan arang aktif dalam pengolahan air limbah berfungsi untuk

menjernihkan air dan menghilangkan bau resin. Arang aktif akan menyerap

senyawa-senyawa kimia yang menganggu di dalam air. Kekuatan adsorpsi

arang aktif berbeda-beda untuk masing-masing senyawa, tergantung dengan

ukuran molekul senyawa tersebut. Adsorpsi akan semakin besar sesuai

dengan bertambahnya ukuran molekul senyawa. Penggunaan arang aktif

dianjurkan menggunakan arang aktif berbentuk serbuk untuk meningkatkan

kecepatan adsorpsi.

c. Pengolahan Limbah Cair Dengan Sistem Aerasi

Aerasi diperlukan dalam proses pengolahan limbah secara biologis guna

meningkatkan kadar Oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk

menguraikan limbah organik. Aerasi juga dapat digunakan untuk

mencampur dan menguraikan kadar Oksigen untuk mengoksidasi senyawa

yang ada dalam limbah. Ada dua metode yang digunakan dalam proses

aerasi, yaitu: agitasi air dengan mesin sehingga udara dari atmosFer dapat

masuk ke dalam air atau memasukkan udara ke dalam penampung air

melalui blower (untuk memasok Oksigen) atau diffuser (untuk menyebarkan

udara secara merata) (Khan, et.al, 2005).

Pada sistem aerasi disediakan alat (disebut aerator) untuk menyediakan

udara. Aerator tersedia dalam berbagai kekuatan sesuai kebutuhan. Semakin

banyak jumlah udara yang dibutuhkan maka semakin besar ukuran aerator.

Kolam aerasi berfungsi sebagai reaktor untuk melakukan pencampuran air

limbah dengan udara yang disediakan dari aerator. Aerator menyediakan

sejumlah udara yang bereaksi dengan bahan-bahan pencemar dan juga

menjadi kebutuhan mikroorganisme yang terdapat dalam air limbah.

23

Semakin tinggi kandungan oksigen terlarut dalam air semakin tinggi

kemampuan air untuk untuk memulihkan diri. Kehidupan biota dalam air

terutama biota aerob harus ditingkatkan daya kehidupannya. Dengan

pertumbuhan dan perkembangan kehidupan mikroorganisme dan daya hidup

yang tinggi, maka mikrobia dalam air akan mampu menguraikan zat-zat

organik yang tidak punya potensi merusak lingkungan.

7. Metode Analisis Parameter Pengujian

a. Analisis Parameter Total Suspended Solids (TSS)

TSS merupakan jumlah berat residu dalam air limbah setelah mengalami

penyaringan. Banyak penelitian yang menggunakan TSS sebagai parameter

dalam menentukan kualitas pengolahan air limbah. Salah satunya adalah

pengujian secara gravimetri sesuai dengan SNI 06.6989.3-2004.

Pengujian residu padatan tersuspensi total Total Suspended Solids (TSS)

secara gravimetri dengan bahan uji air limbah. Metode ini tidak termasuk

penentuan bahan mudah mengapung, padatan yang mudah menguap, dan

dekomposisi garam mineral. Residu yang diuji yaitu residu padatan total

yang tertahan oleh kertas saring dengan ukuran partikel 2 µm atau lebih

besar dari ukuran partikel koloid.

Prinsip pengujian residu padatan tersuspensi secara gravimetri ini adalah

selisih berat kertas saring antara sebelum dan setelah penyaringan bahan uji.

Bahan uji homogen disaring dengan kertas saring yang sebelumnya telah

ditimbang. Residu yang tertahan pada saringan dikeringkan hingga

mencapai berat konstan (kisaran suhu 103 ºC – 105 ºC) kemudian

ditimbang. Kenaikan berat kertas saring tersebut yang mewakili Total

Suspended Solids (TSS). Secara matematis, berat residu TSS dapat ditulis,

? ????????????? ??−??? ????????? ??????ℎ ????? ?? ?????dimana A adalah berat kertas ditambah residu kering dan B adalah berat

kertas saring sebelum penyaringan.

24

b. Analisis parameter Logam Fe

Besi merupakan salah satu logam yang sering dijumpai dalam air limbah.

Kandungan logam Fe dalam air limbah disebabkan oleh pengakaratan pipa-

pipa saluran pembuangan air limbah atau dari bahan baku industri karoseri.

Terdapatnya Fe dalam air ditandai dengan adanya warna coklat. Kandungan

besi dapat dikurangi dengan arang aktif.

Metode SNI 6989.4-2009 yaitu cara uji logam besi (Fe) secara

Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) - nyala digunakan untuk penentuan

logam Fe total dan terlarut dalam air dan air limbah secara spektrofotometri

serapan atom (SSA) - nyala pada kisaran kadar logam Fe 0,3 mg/l sampai

dengan 10 mg/l dengan panjang gelombang 248,3 nm. Prinsip kerja dari

metode ini yaitu pengukuran serapan dari contoh uji logam Fe terlarut dan

contoh uji logam Fe total yang dibandingkan dengan larutan blangko.

Apabila hasil pengukuran larutan contoh uji diluar kisaran pengukuran

larutan blangko, maka dilakukan pengenceran dan dilakukan pengenceran

kembali. Kadar Fe diperoleh dari hasil perkalian antara kadar yang

diperoleh dari hasil pengukuran (C) dengan faktor pengenceran (fp) dan

secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

??????? ?? ?? ?? ? ? ?? ?????c. Analisis parameter Chemical Oxygen Demand (COD)

COD merupakan parameter yang digunakan dalam proses aerasi, yaitu

pemasukan oksigen ke dalam air limbah untuk penguraian zat anorganik.

Analisis COD menggunakan metode SNI 6989.2.2009.

Metode SNI 6989.2-2009 digunakan untuk pengujian COD dalam air dan

air limbah dengan reduksi ion ??????? secara spektrofotometri pada kisaran

nilai COD 100 mg/l sampai dengan 900 mg/l (pengukuran dilakukan pada

panjang gelombang 600 nm) dan COD lebih kecil atau sama dengan 90 mg/l

(pengukuran dilakukan pada panjang gelombang 420 nm). Prinsip dari

metode ini yaitu senyawa organik dan anorganik dalam contoh uji

dioksidasi oleh ion ??????? dalam refluks tertutup menghasilkan ion Cr3+.

25

Jumlah oksidan yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen

(??mg/l) diukur secara spektrofotometri sinar tampak. Ion ??????? kuat

mengabsorpsi pada panjang gelombang 420 nm dan ion Cr3+ kuat

mengabsorpsi pada panjang gelombang 600 nm. Untuk nilai COD 100 mg/l

sampai dengan 900 mg/l kenaikan ion Cr3+ ditentukan pada panjang

gelombang 600 nm. Pada contoh uji dengan nilai COD yang lebih tinggi,

dilakukan pengenceran terlebih dahulu sebelum pengujian. Untuk nilai COD

lebih kecil atau sama dengan 90 mg/l, penurunan konsentrasi ???????ditentukan pada panjang gelombang 420 nm. Apabila kadar contoh uji

berada diatas kisaran pengukuran, maka dilakukan pengenceran dan

dilakukan pengukuran serapan kembali. Kadar COD merupakan hasil

perkalian antara nilai COD hasil pengukuran (C) dikalikan dengan faktor

pengenceran (fp) dan secara matematis dapat ditulis:

???????? ?? ?? ? ? ? ? ?? ?????

8. Dempul

Dalam kamus besar bahasa Indonesia dempul adalah bahan penutup lubang

pada kayu dan sebagainya, dibuat dari kapur dan minyak cat.

Pada Material Safety Data Sheet (MSDS) merek dagang dempul dijelaskan

bahwa Dempul/putty adalah lapisan dasar (under coat) yang digunakan untuk

mengisi bagian yang penyok dalam dan besar atau cacat-cacat pada permukaan

benda kerja. Dempul juga dipergunakan dengan maksud untuk memberikan

bentuk dari benda kerja apabila bentuk benda kerja sulit dilakukan. Setelah

mengering dempul dapat diamplas untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan.

Dempul dapat digolongkan menjadi tiga macam menurut penggunaannya,

yaitu:

a. Polyester putty, sering juga disebut dempul plastik. Dempul ini

menggunakan organic peroxide sebagai hardener dan mengandung banyak

pigment sehingga dapat membentuk lapisan yang tebal dan mudah

diamplas. Dempul jenis ini menghasilkan tekstur yang keras setelah

26

mengering. Biasanya dempul ini diulaskan dengan menggunakan kape

dempul dan dipergunakan untuk menutup cacat yang parah atau untuk

memberi bentuk pada bidang.

b. Epoxy putty, dempul ini mempunyai ketahanan yang baik terhadap karat dan

mempunyai daya lekat yang baik terhadap berbagai material dasar. Bahan

utama dempul ini adalah epoxy resin dan amine sebagai hardener. Oleh

karena itu proses pengeringan dempul ini lama, dengan pemanasan paksa

menggunakan oven pengering. Dempul ini dapat diulaskan dengan kap

dempul atau disemprotkan.

c. Lacquer putty, dempul ini dapat disemprotkan secara tipis-tipis untuk

menutupi lubang kecil atau goresan-goresan pada komponen. Bahan utama

pembentuknya adalah Nitrocellulose dan acrylic resin.

Dempul terdiri dari bahan-bahan sebagai berikut:

a. Precipitated kalsium carbonat

Precipitated Calcium Carbonate (PCC) adalah senyawa kimia yang

memiliki rumus kimia CaCO3. Akan tetapi PCC memiliki struktur kristal

yang berbeda dengan kalsium karbonat lain. PCC memilki struktur kristal

yang biasa disebut sebagai kalsit. Bentuk lain adalah struktur yang biasa

disebut sebagai aragonit, yang lebih sedikit ditemukan.

PCC sebagaimana kalsium karbonat lain juga digunakan sebagai

campuran dalam membuat bahan lain. Akan tetapi, terdapat perbedaan

mengapa PCC perlu diproduksi. Pertama, dalam proses pembuatannya,

terdapat proses pemurnian untuk menghilangkan pengotor dari senyawa lain

yang mungkin ada pada proses pembentukan batuan. Pengotor-pengotor

yang dapat dihilangkan termasuk senyawa-senyawa silika dan logam berat.

Kedua, dalam proses pembuatannya, dapat dibentuk kristal-kristal yang

berbeda bergantung pada waktu reaksi, tekanan, banyaknya penambahan zat

asam arang, temperatur, pencampuran, dan pemrosesan paska kristalisasi.

Perbedaan bentuk kristal-clustered needles, cubes, -prism, dan

rhombohedron- akan menghasilkan sifat fisik yang berbeda seperti densitas,

luas permukaan, dan kemampuan absorpsi minyak. Hal ini akan

27

memungkinkan penggunaan PCC pada pemakaian yang tidak dapat

dilakukan dengan kalsium karbonat biasa. Selain itu PCC juga dapat

mencapai ukuran yang sangat kecil, mencapai nanometer, jauh lebih kecil

dibanding kalsium karbonat biasa hasil penggerusan batu kapur.

Secara umum, PCC diproduksi melalui tiga tahapan utama yang

sederhana. Pertama adalah pembakaran batu kapur, kemudian

mengontakkan hasil pembakaran batu kapur dengan air, setelah itu hasil

kontak dengan air diendapkan dengan kehadiran karbon dioksida. Reaksi

kimia yang terjadi adalah:

Pembakaran batu kapur ???????→??? ? ??? ???Kontak dengan air (slaking) ??? ? ???→??????? ???Pengendapan (precipitation) ??????? ? ???→????? ? ??? ?????? untuk pengendapan didapat dari pembakaran batu kapur. PCC

digunakan dalam beragam industri, terutama adalah sebagai filler. Selain itu

PCC juga dapat digunakan sebagai aditif pada bahan makanan. Penggunaan

PCC paling umum sebagai filler adalah dalam pembuatan PVC. Dengan

menggunakan PCC dalam pembuatan PVC, maka waktu gelatinasi akan

menjadi berkurang, defek pada permukaan akan berkurang, akan

meningkatkan kualitas permukaan hasil akhir. Aplikasi penggunaan

Precipitated Calcium Carbonate:

1) Dalam industri kertas

PCC dikenal luas sebagai filler dan pigmen coating untuk kertas

kualitas premium. PCC biasanya diproduksi dalam bentuk slurry dekat

dengan pabrik kertas. PCC meningkatkan sifat optic dan hasil pencetakan

produk kertas, meningkatkan produktivitas produksi pabrik, dan dapat

menurunkan biaya pembuatan kertas dengan menggantikan pulp fiber

yang dan pencerah optic yang lebih mahal. Meningkatkan kualitas kertas,

meningkatkan kecerahan merupakan factor penting dalam produksi

kertas. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan PCC.

28

2) Dalam aplikasi polimer

PCC juga banyak digunakan dalam industri, dapat berukuran sangat

kecil dan dapat memiliki bentuk Kristal tertentu. Pada PVC yang bersifat

keras, seperti vinyl siding dan fencing, PCC meningkatkan impact

strength, karena dengan ukuran partikel yang lebih kecil dapat

menggantikan penggunaan impact modifier yang berbiaya tinggi. Nano

PCC (berukuran kurang dari 0,1 mikron) mengendalikan viskositas dan

sag pada perekat konstruksi dan otomotif, seperti PVC plastisol,

polisulfida, uretahanes, dan silicon. Dalam cat, bentuk khas PCC

meningkatkan hiding dan mengurangi kandungan titanium dioksida

dalam cat.

3) Dalam aplikasi dunia kesehatan

PCC biasa digunakan dalam tablet dan cairan antacid berbasis

kalsium. Dengan kandungan kalsium yang tinggi, PCC memungkinkan

pembuatan suplemen dan tablet multi-vitamin/mineral berkadar kalsium

tinggi. Ukuran partikel yang kecil dan bentuk partikel tertentu memberi

andil pada pengembangan makanan dan minuman berkalsium yang

memiliki rasa yang nikmat.

4) Termoset

PCC golongan tertentu memungkinkan control reologi pada proses

polyester moulding compound di mana efek positif pada viskositas,

surface finish yang semakin baik, dan sandability merupakan

peningkatan sifat fisik produk.

5) Termoplastik

Dalam polyolefin, PCC digunakan sebagai penghilang asam dalam

pembuatan dan pengendalian beberapa PCC. PCC akan menigkatkan

kemampuan anti-blocking dari film tipis.

b. Kobalt

Terdapat banyak bijih logam yang mengandung kobalt (mineral kobalt),

diantaranya yang dikomersilkan yaitu Cobaltite (CoAsS), Smaltite (CoAs2)

dan Linneaite (CO3S2). Persenyawaan kobalt yang terdapat di alam selalu

29

ditemukan dengan bijih logam nikel, terkadang juga bersamaan dengan bijih

tembaga serta bijih timbal. Negara-negara yang secara komersil

memproduksi logam murni kobalt dari mineralnya di alam antara lain :

Zaire (32,5%), Zambia(16%), Australia (11%), USSR (10%) dan kanada

(9%).

Secara umum untuk mendapatkan kobalt murni dilakukan reduksi termal

terhadap Co3O4 dengan menggunakan logam Aluminium. Namun untuk

mendapatkan kobalt oksida itu sendiri sebelumnya dilakukan beberapa

tahapan proses, baik untuk memisahkan pengotor-pengotornya maupun

logam lain yang biasanya terdapat dengan persenyawaan kobalt di alam.

Proses mendapatkan kobalt murni (Gould,1955):

Kobalt dengan tingkat oksidasi rendah (-1,0,+1) hanya terdapat sedikit di

alam, yaitu pada beberapa senyawa kompleks kobalt yang mengandung

ligan dengan ikatan π, misalnya CO, NO dan juga CN. Dengan tingkat

oksidasi (-1) terdapat pada kompleks tetrahedral [Co(CO)4] - dan

[Co(CO)3NO]. Co2(CO)8 merupakan kompleks kobalt dengan tingkat

oksidasi 0, K4[Co(CN)4] dan [Co(PMe3)4] juga merupakan kompleks Co

dengan tingkat oksidasi nol. Co(CNPh)5ClO4 merupakan kompleks kobalt

dengan muatan +1.

Kompleks kobalt dengan tingkat oksidasi rendah hanya terjadi dengan

ligan-ligan yang kuat dan mempunyai ikatan π seperti CO, NO dan juga CN,

karena ligan-ligan tersebut cukup kuat untuk menyebabkan terjadinya

pasangan spin pada atom pusat kobalt sehingga tidak terjadi eksitasi

elektron keluar orbital yang menyebabkan atom kobalt mempunyai tingkat

oksidasi yang lebih tinggi.

Struktur Co2(CO)8, terdapat 2 isomer di alam (Lee,1991):

CoAsS(kobaltite)

FeS NaNO3 dan Na2CO3

Pemanasan dalam udaraCoSFeSFe2O3

Na3AsO4SiO2

Pemanasan dalam udaraCoSFeSFe2O3

Na3AsO4

Reduksi logam AlCo+

Fe2O3

Na3AsO4

SiO2

30

Gambar 1. Struktur Co2(CO)8

Beberapa kegunaan kobalt antara lain :

1) Kobalt digunakan sebagai aloy dengan baja yang biasanya digunakan

pada mesin turbin gas, dan juga pada baja berkecepatan tinggi sebagai

pemotong pada mesin alat bubut.

2) Kobalt digunaan sebagai pewarna untuk keramik, gelas dan industri cat.

3) Kobalt yang merupakan logam feromagnetik, bersama dengan nikel dan

besi dibuat suatu campuran logam yang dinamakan alnico. Dimana aloy

tersebut merupakan magnet permanen yang sangat kuat.

4) Sejumlah kecil garam kobalt dari asam lemak digunakan sebagai

pengering untuk mempercepat pengeringan cat minyak (untuk

menngambar).

5) 60Co merupakan suatu unsur radioaktif, unsur ini mengalami peluruhan

patikel β, disisi lain akan memancarkan sinar γ, yang dapat digunakan

sebagai radioterapi untuk kanker dan tumor.

6) Sebagai katalis pada industri kimia maupun petroleum.

c. Resin

Resin adalah eksudat (getah) yang dikeluarkan oleh banyak

jenis tetumbuhan, terutama oleh jenis-jenis pohon runjung (konifer). Getah

ini biasanya membeku, lambat atau segera, dan membentuk massa yang

keras dan, sedikit banyak, transparan. Resin dipakai orang terutama sebagai

bahan pernis, perekat, pelapis makanan (agar mengilat), bahan campuran

dupa dan parfum, serta sebagai sumber bahan mentah bagi bahan-bahan

organik olahan. Resin telah digunakan orang sejak zaman purba,

sebagaimana yang dicatat oleh Theophrastus dari Yunani dan Plinius dari

Romawi kuna.

31

Lebih luas, istilah "resin" juga mencakup banyak sekali zat sintetis sifat

mekanik yang sama (cairan kental yang mengeras menjadi padatan

transparan), serta shellacs serangga dari super famili Coccoidea.

Senyawa cairan lain yang ditemukan dalam tanaman atau memancarkan

oleh tanaman, seperti getah, lateks, atau lendir, kadang-kadang rancu

dengan resin, akan tetapi secara kimiawi tidak sama. Tidak ada konsensus

tentang mengapa tanaman mengeluarkan resin. Namun, resin terutama

terdiri dari metabolit sekunder atau senyawa yang tampaknya tidak

memainkan peran dalam fisiologi utama dari tanaman. Senyawa resin

beracun dapat menghancurkan berbagai herbivora, serangga, dan patogen,

sedangkan senyawa fenolik volatil dapat mengundang yang menguntungkan

seperti parasitoid atau predator dari herbivora yang menyerang tanaman.

Kata "resin" telah diterapkan dalam dunia modern untuk hampir semua

komponen dari cairan yang akan ditetapkan menjadi lacquer keras atau

enamel-seperti barang jadi. Contohnya adalah cat kuku, sebuah produk

modern yang berisi "resin" yang merupakan senyawa organik, tetapi resin

tanaman tidak klasik. Tentunya "pengecoran resin" dan resin sintetis (seperti

epoxy resin) juga telah diberi nama "resin" karena mereka memperkuat

dengan cara yang sama seperti beberapa resin tanaman, tetapi resin sintetis

monomer cair thermosetting plastik, dan tidak berasal dari tanaman.

Beberapa saat resin lembut dikenal sebagai 'oleoresin', dan ketika

mengandung asam benzoat atau asam sinamat mereka disebut balsem.

Oleoresin yang terjadi secara alami campuran minyak dan resin, mereka

dapat diekstraksi dari berbagai tanaman. Produk resin lainnya dalam kondisi

alami mereka adalah campuran dengan perekat atau zat mucilaginous dan

dikenal sebagai resin gusi. Banyak resin senyawa memiliki bau yang

berbeda dan karakteristik, dari campuran mereka dengan minyak esensial.

Resin tertentu diperoleh dalam kondisi fosil, kuning menjadi contoh

paling terkenal dari kelas ini, Afrika kopal dan gusi kauri Selandia Baru

juga diperoleh dalam kondisi semi-fosil. Resin yang sangat kental ekstrusi

dari batang Araucaria Columnaris matang. Resin Pemadatan adalah

32

komponen terpene volatil telah dihapus oleh distilasi yang dikenal sebagai

damar. Khas damar adalah massa transparan atau tembus, dengan fraktur

vitreous dan warna agak kuning atau coklat, tidak berbau atau hanya

memiliki bau terpentin sedikit dan rasa.

Resin tidak larut dalam air, sebagian larut dalam alkohol, minyak

esensial, eter dan minyak lemak panas, dan melembutkan dan meleleh di

bawah pengaruh panas, tidak mampu sublimasi, dan terbakar dengan nyala

terang tapi berasap.

Ini terdiri dari campuran kompleks zat yang berbeda termasuk asam

organik bernama asam resin. Ini berkaitan erat dengan terpen, dan berasal

dari mereka melalui oksidasi parsial. Asam resin dapat larut dalam alkali

untuk membentuk resin sabun, yang mana asam resin dimurnikan

diregenerasi dengan pengobatan dengan asam. Contoh asam resin adalah

asam abietic (asam sylvic), C20H30O2, asam plicatic terkandung dalam

cedar, dan asam pimaric, C20H30O2, merupakan konstituen dari resin galipot.

Asam Abietic juga dapat diekstraksi dari rosin dengan cara alkohol panas,

akan mengkristal dalam selebaran, dan oksidasi menghasilkan asam

trimelitat, asam isoftalat dan asam terebic. Asam Pimaric mirip asam abietic

yang dilaluinya ketika suling dalam ruang hampa, ini seharusnya terdiri dari

tiga isomer.

Resin transparan keras, seperti copals, dammars, damar wangi dan

sandarac, terutama digunakan untuk pernis dan perekat, sedangkan lembut

bau-bauan oleo-resin (kemenyan, elemi, terpentin, copaiba) dan resin

permen yang mengandung minyak esensial (ammoniacum, asafoetida,

gamboge, mur, dan scammony) lebih banyak digunakan untuk tujuan terapi

dan dupa.

Resin dalam bentuk rosin diterapkan pada busur instrumen string

(misalnya biola, rebec, erhu, sarangi), karena kemampuannya untuk

menambah gesekan pada senar untuk meningkatkan kualitas suara. Penari

balet mungkin menggunakan resin dilumatkan untuk sepatu mereka untuk

meningkatkan pegangan pada lantai yang licin.

33

Resin juga telah digunakan sebagai media untuk patung oleh seniman

seperti Eva Hesse, dan jenis-jenis karya seni.

Pada awal 1990-an, sebagian besar produsen bola bowling sepuluh-pin

mulai menambahkan partikel resin untuk sampul bola bowling. Resin

membuat bola bowling tackier daripada kalau tidak digunakan,

meningkatkan kemampuannya untuk menghubungkan ke pin pada sudut dan

(dengan teknik yang benar) membuat serangan mudah untuk dicapai.

Resin juga digunakan dalam stereolithography.

d. Katalis

Definisi katalis pertama kali dikemukakan oleh Otswald sebagai suatu

substansi yang mampu mengubah laju reaksi kimia tanpa mengubah

besarnya energi yang menyertai reaksi tersebut. Lebih lanjut Otswald juga

mendefinisikan katalis sebagai substansi yang mengubah laju suatu reaksi

kimia tanpa didapati sebagai produk akhir reaksi. Menurut Satterfield

(1980) konsep dasar katalis adalah zat yang dalam jumlah kecil dapat

menyebabkan perubahan yang besar. Definisi katalis yang lebih tepat belum

ada karena katalis selalu berkembang dari waktu ke waktu. Akan tetapi

definisi katalis yang dapat diusulkan bahwa katalis adalah suatu zat yang

dapat meningkatkan laju reaksi tanpa zat tersebut terkonsumsi dalam proses

reaksi. Konsep dasar ini berasal dari pendekatan secara kimiawi terhadap

katalis, yaitu bahwa reaksi terkatalisis adalah proses siklis dimana katalis

membentuk kompleks dengan reaktan, kemudian katalis terdesorpsi dari

produk akhirnya kembali ke bentuk semula. Menurut Agustine (1996),

katalis adalah substansi yang dapat meningkatkan laju reaksi pada suatu

reaksi kimia yang mendekati kesetimbangan dimana katalis tersebut tidak

terlibat secara permanen.

1) Reaksi Katalisis Heterogen

Reaksi katalisis heterogen adalah reaksi yang menggunakan katalis

yang mempunyai fasa yang berbeda dengan fasa reaktannya Reaksi

katalisis heterogen biasanya menggunakan katalis padatan dimana

interaksi terjadi di permukaan padatan/gas atau cairan/padatan. Pusat

34

aktivitas katalis terjadi di permukaan pori padatan katalis. Agar interaksi

reaktan dengan pusat aktif katalis dapat berlangsung, reaktan harus

berpindah dari fasa cair ke permukaan katalis. Menurut Agustine (1996),

reaksi katalisis heterogen memiliki tahapan-tahapan yang lebih kompleks

dibandingkan dengan reaksi katalisis homogen. Hal ini terjadi karena

pada reaksi katalisis heterogen katalis tidak terdistribusi merata ke dalam

media reaksi. Lima tahap penting pada reaksi katalisis heterogen agar

reaksi berjalan sempurna yaitu:

a) Transpor reaktan ke permukaan katalis.

b) Interaksi (adsorpsi) reaktan pada katalis.

c) Reaksi pada permukaan katalis yang m elibatkan satu atau lebih

reaktan teradsorpsi.

d) Desorpsi produk dari permukaan katalis.

e) Transpor produk menjauh dari katalis.

Menurut Triyono (1998), inti dari reaksi katalisis terjadi pada tahap

ketiga, akan tetapi tahap kedua dan keempat termasuk dalam perubahan

kimia, sehingga data kecepatan reaksi yang diamati melingkupi data dari

ketiga tahap tersebut. Pengukuran energi aktivasi merupakan aplikasi dari

kombinasi ketiga tahap tersebut. Tahap kedua, ketiga dan keempat

merupakan penentu laju reaksi dengan ciri-ciri:

a) Laju reaksi sebanding dengan massa katalis atau konsentrasi

komponen aktif.

b) Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh pengadukan.

c) Energi pengaktifan biasanya lebih besar dari 25 kJ.mol-1.

Adsorpsi reaktan pada situs aktif katalis akan melepaskan energi

dalam bentuk panas, sehingga akan mempermudah molekul reaktan

melewati energi aktivasi. Panas yang dilepaskan pada proses adsorpsi

berkaitan dengan kekuatan adsorpsi reaktan pada permukaan katalis.

Kekuatan adsorpsi reaktan pada permukaan katalis sangat menentukan

aktivitas katalis tersebut. Jika adsorpsi yang terjadi sangat lemah, energi

yang dilepaskan juga kecil, sehingga hanya sebagian kecil fraksi

35

permukaan yang ditempati oleh reaktan, dan pada akhirnya reaksi

berjalan dengan lambat (Gasser, 1985).

Adsorpsi terjadi karena adanya interaksi gaya permukaan padatan

dengan molekul-molekul adsorbat. Energi adsorpsi yang dihasilkan

bergantung pada tipe adsorpsi yang terjadi. Energi adsorpsi yang

dihasilkan bergantung pada adsorpsi yang terjadi. Tipe adsorpsi ini

merupakan fungsi logam dan fungsi pereaksi. Adsorpsi gaas pada

permukaan padatan katalis dapat dikelompokkan menjadi dua kategori,

yaitu adsorpsi fisik (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kemisorpsi). Adsorpsi

fisik terjadi karena adanya gaya molekuler, dimana interaksi molekul-

molekul gas terhadap padatan katalis bersifat reversibel, sehingga semua

molekul gas yang teradsorpsi secara fisik akan dilepaskan kembali

dengan menaikkan temperatur atau menurunkan tekanan. Adsorpsi kimia

terjadi karena adanya interaksi tumpang tindih orbital molekul di

permukaan padatan dengan molekul adsorbat. Adsorpsi kimia bersifat

irreversibel, sehingga untuk melakukan desorpsi diperlukan energi yang

jauh lebih besar dibandingkan energi desorpsi pada adsorpsi fisik.

2) Umur Katalis

Umur katalis didefinisikan sebagai suatu periode selama katalis

menghasilkan produk yang diinginkan lebih besar dibandingkan dengan

produk reaksi tanpa katalis (Hughes, 1984). Pada kebanyakan katalis,

aktivitas akan menurun dengan tajam pada awalnya, lalu tercapai

keadaan dimana aktivitas katalis menurun jauh lebih lambat dan

selektivitas katalis menjadi jelek. Umur katalis dapat dijadikan acuan

dalam pemilihan katalis, sehingga biaya proses produksi dapat ditekan.

Dalam beberapa reaksi, katalis hanya dapat digunakan sekali dan dalam

reaksi lain bisa berulang kali tanpa perlu diregenerasi. Umur katalis sulit

diestimasikan tanpa melakukan penelitian yang mendalam. Secara

umum, aktivitas katalis akan menurun seiring dengan penggunaannya.

Umur katalis ditentukan oleh kecepatan hilangnya aktivitas dan

selektivitas katalis dalam mengkatalisis suatu reaksi (Rylander, 1985).

36

Umur katalis dipengaruhi oleh deaktivasi katalis. Deaktivasi katalis

menyebabkan penurunan aktivitas dan selektivitas katalis. Penurunan

aktivitas dan selektivitas katalis yang terjadi secara terus-menerus pada

waktu tertentu akan menyebabkan katalis tidak dapat digunakan lagi

untuk mengkatalisis reaksi atau dengan kata lain, katalis tersebut telah

mati. Semakin besar proses deaktivasi yang terjadi, semakin pendek

umur suatu katalis.

3) Deaktivasi Katalis

Deaktivasi katalis merupakan penurunan aktivitas dan selektivitas

katalis selama pemakaian katalis tersebut. Secara umum, menurut

Hughes (1984), ada 3 macam penyebab terjadinya deaktivasi katalis,

yaitu:

a) Peracunan

Peracunan secara umum, walaupun tidak tepat, sering diterapkan

pada semua bentuk deaktivasi katalis. Peracunan katalis merupakan

deaktivasi katalis yang disebabkan oleh sejumlah kecil material

tertentu untuk katalis tertentu dan berkaitan dengan adsorpsi racun

pada situs aktif katalis, sehingga akan menghalangi proses adsorpsi

reaktan oleh katalis. Peracunan sering dihubungkan dengan

kontaminan, misalnya senyawaan belerang pada aliran umpan dalam

proses fraksinasi minyak bumi, yang sering juga disebut sebagai

peracunan oleh pengotor. Kebanyakan proses peracunan katalis adalah

proses irreversibele (tidak dapat balik), sehingga katalis yang telah

teracuni harus diganti atau diregenerasi bila memungkinkan. Secara

prinsip, dimungkinkan upaya untuk menghilangkan pengotor yang

bertindak sebagai racun katalis dari aliran material dasar (raw

material) suatu reaksi atau dengan menggunakan pelindung katalis

(catalyst guard).

Tetapi untuk menurunkan kadar pengotor dalam material dasar

(misalnya, menurunkan kadar senyawa belerang sebensar dari 1 ppm

dalam reaksi metanasi terkatalisis oleh nikel) membutuhkan dana yang

37

cukup besar. Oleh karena itu usaha yang dilakukan adalah

mentoleransi kadar pengotor sampai batas tertentu. Peracunan pada

katalis logam didasarkan pada sifat struktur elektron dari racun dalam

fasa gas dan elektron dari katalis dalam fasa padat. Peracunan terjadi

karena racun diserap oleh situs aktif katalis membentuk kompleks

yang teradsorpsi secara kimia. Racun yang efektif pada proses

deaktivasi katalis adalah racun yang mengandung unsur N, P, As, Sb,

O, S, Se, Te dan molekul yang mengandung ikatan rangkap, misalnya

CO. Logam berat (Hg, Pb, Bi, Sn, Zs, Cd, Cu) dapat menurunkan

aktivitas katalis. Toksisitas logam berat berkaitan dengan kelima sub

orbital d yang terisi elektron secara penuh atau paling sedikit terisi

oleh satu pasangan elektron. Toksistas tidak akan tejadi apabila unsur

tidak mempunyai orbital d atau kalaupun memiliki orbital d, orbital d-

nya kosong. Elektron pada orbital d, berperan pada proses terjadinya

ikatan intermetalik antara logam berat dengan katalis yang akan

menyebabkan adanya toksisitas.

b) Pencemaran

Secara umum, jumlah material yang berperan dalam proses

deaktivasi katalis pada proses pencemaran lebih banyak dibandingkan

pada proses peracunan. Tipe proses pencemaran katalis yang paling

umum adalah pembentukan kokas (endapan karbon) dan pengendapan

logam pada permukaan katalis. Pembentukan kokas umumnya terjadi

pada katalis yang digunakan dalam proses fraksinasi minyak bumi

atau reaksi yang menggunakan senyawa organik sebagai umpan.

Kokas terbentuk selama reaksi katalisis, dan bukan merupakan

pengotor. Secara umum, kokas bisa berasal dari reaktan ataupun

produk. Kokas dapat terjadi karena hasil samping reaksi ataupun

produk suatu reaksi. Kokas yang merupakan hasil samping suatu

reaksi disebut pencemaran pencemaran yang berlangsung secara

paralel. Sedangkan kokas yang terbentuk sebagai hasil (produk) reaksi

disebut pencemaran secara seri (konsekutif) Karena adanya asosiasi

38

intrinsik secara kimiawi, pencemar katalis tidak dapat dihilangkan

dengan cara memurnikan umpan ataupun dengan pemakaian

pelindung katalis (catalyst guard). Sepanjang reaksi kimia

berlangsung, kokas akan terbentuk. Pembentukan kokas dapat

diminimalkan dengan cara pemilihan kondisi reaktor dan

pengoperasiannya yang tepat, atau dengan cara memodifikasi katalis

yang digunakan.

Perbedaan utama antara peracunan dan pencemaran katalis dapat

adalah:

a) Peracunan. Berkurangnya ukuran partikel katalis akan menyebabkan

meningkatnya luas permukaan partikel katalis. Luas permukaan

partikel katalis yang besar akan lebih bisa mengakomodasikan racun,

karena proses peracunan terjadi pada lapisan aktif yang tipis di dekat

permukaan luar partikel katalis.

b) Pencemaran. Pencemaran katalis, terutama pembentukan kokas,

terjadi pada situs katalis yang memiliki laju reaksi paling besar.

Bertambahnya jumlah endapan yang relatif besar, akan menutup situs

aktif katalis.

e. Titanium Dioksida (TiO2)

Titanium dioksida (TiO2) juga bisa disebut Titania atau Titanium (IV)

oksida merupakan bentuk oksida dari titanium secara kimia dapat dituliskan

TiO2. Senyawa ini dimanfaatkan secara luas dalam bidang anatas sebagai

pigmen, bakterisida, pasta gigi, fotokatalis dan elektroda dalam sel surya.

Titanium dioksida (TiO2) dapat dihasilkan dari reaksi antara senyawa

titanium tetraklorida

(TiCl4) dan O2 yang dilewatkan melalui lorong silika pada suhu 700ºC.

Senyawa TiO2 bersifat amfoter, terlarut secara lambat dalam H2SO4(aq)

pekat, membentuk kristal sulfat dan menghasilkan produk titanat dengan

alkali cair. Sifat senyawa TiO2 adalah tidak tembus cahaya, mempunyai

warna putih, lembam, tidak beracun, dan harganya relatif murah. Titanium

dioksida dapat dihasilkan dari proses sulfat ataupun klorin.

39

Titanium dioksida (TiO2) memiliki tiga fase struktur kristal, yaitu anatas,

rutil, brookit. Akan tetapi hanya anatas dan rutil saja yang keberadaanya di

alam cukup stabil. Kemampuan fotoaktivitas semikonduktor TiO2

dipengaruhi oleh morfologi, luas permukaan, kristanilitas dan ukuran

partikel. Anatas diketahui sebagai kristal titania yang lebih fotoaktif

daripada rutil. Hal ini disebabkan harga Eg TiO2 jenis anatas yang lebih

tinggi yaitu sebesar 3,2 eV sedangkan rutil

sebesar 3,0 eV. Harga Eg yang lebih tinggi akan menghasilkan luas

permukaan aktif yang lebih besar sehingga menghasilkan fotoaktivitas yang

lebih efektif.

Bentuk titanium dioksida yang stabil adalah rutil, dimana bentuk lain

titanium dioksida berubah pada suhu tinggi. Rutil mempunyai struktur

kristal mirip dengan anatas, dengan pengecualian bahwa Ti-O oktahedral

patungan 4 sisi bukan 4 sudut. Struktur rutil dan anatas dapat digambarkan

sebagai rantai octahedral TO6 kedua struktur kristal dibedakan oleh distorsi

oktahedral dan pola susunan rantai oktahedralnya. Penataan tersebut

menghasilkan terbentuknya rantai yang tersusun dalam simetri empat lipat

seperti ditunjukan oleh Gambar.

Gambar 2. Anatas dan rutil

Perbandingan sifat struktur TiO2 jenis rutil dan anatas dapat dilihat pada

Tabel 2.

40

Tabel 2. Perbandingan sifat TiO2 jenis rutil dan anatas

Sifat Rutil Anatas

Bentuk Kristal Tetragonal Tetragonal

Tetapan kisi a 4,58Å 3,78Å

Tetapan kisi c 2,95Å 4,49Å

Berat jenis 4,2 3,9

Indeks bias 2,71 2,52

Kekerasan 6,-7,0 5,5-6,0

Permutivitas 114 31

Titik didih 1858ºC Berubah jadi rutil

pada suhu tinggi

Serbuk TiO2 dengan struktur rutil paling luas penggunaanya karena

indeks biasnya yang tinggi, warna yang kuat, dan sifat kimianya yang inert.

Struktur anatas lebih baik untuk aplikasi sel surya berbasis sensitiser zat

warna pada lapis tipis TiO2.

Semikonduktor titanium dioksida (TiO2) digunakan secara luas sebagai

fotokatalis, karena bersifat inert secara kimia maupun biologi, non toksik,

dan tidak mahal. Pada perkembangan penelitian awal, TiO2 digunakan

sebagai fotokatalisis dalam sistem suspensi. Pada saat ini penggunaan TiO2

sebagai fotokatalisis banyak dilakukan dalam bentuk lapisan tipis, yaitu

dengan mengimmobilisasikan TiO2 pada bermacam-macam material

pendukung, di antaranya fiber, gelas silika, dan plat titanium (Nurdin,

2007).

Semikonduktor Titanium Dioksida (TiO2) digunakan secara luas sebagai

fotokatalis, karena bersifat inert secara kimia maupun biologi, non toksik,

dan tidak mahal. Pada perkembangan penelitian awal, TiO2 digunakan

sebagai fotokatalisis dalam sistem suspensi. Pada saat ini penggunaan TiO2

sebagai fotokatalisis banyak dilakukan dalam bentuk lapisan tipis, yaitu

dengan mengimmobilisasikan TiO2 pada bermacam-macam material

41

pendukung, di antaranya fiber, gelas silika, dan plat titanium (Nurdin,

2007).

Pada perkembangan selanjutnya fotokatalis TiO2 digunakan secara luas

sebagai antibakteri pada pasta gigi dan kosmetika serta desinfeksi bakteri

(Fatimah & Wijaya, 2005). Aktivitas fotokatalisis TiO2 dipengaruhi oleh

beberapa faktor. Faktor yang menentukan aktivitas fotokatalis TiO2 adalah

morfologi permukaan, luas permukaan, fasa kristal, kristalinitas (Sutrisno et

al, 2005) dan ukuran kristal terutama dalam skala nano (Kustiningsi et al,

2009). Dalam bentuk mikroskopis, TiO2 mempunyai dua bentuk utama yaitu

kristal dan amorf. Bentuk amorf artinya bahan tidak memiliki keteraturan

susunan atom sehingga tidak memiliki keteraturan pita konduksi dan pita

valensi, akan tetapi TiO2 amorf juga dikenal memiliki kemampuan untuk

mendegradasi polutan dalam waktu yang tidak singkat. Hal ini disebabkan

TiO2 amorf tidak memiliki defek oksigen dan tidak bersifat semikonduktor,

sehingga tidak mempunyai kemampuan fotokatalisis. Struktur kristal TiO2

yang berada di alam secara umum yaitu anatase, rutile dan brookite

(Tjahjanto & Gunlazuardi, 2001). Perbedaan struktur kristal TiO2 ini

mengakibatkan perbedaan massa jenis (3,9 g/cc untuk anatase dan 4,2 g/cc

untuk rutile). Selain itu, perbedaan struktur kristal mengakibatkan

perbedaan tingkat energi struktur pita elektroniknya. Besarnya energi gap

(Eg) antara anatase dan rutile akan berbeda bila susunan atom Ti dan O

dalam kristal TiO2 berbeda. Pada struktur anatase memiliki energi gap

sebesar 3,2 eV dan rutile memiliki energi gap sebesar 3,0 eV (Arutanti et al,

2009). Berdasarkan perbedaan energi gap pada sruktur tersebut maka

anatase memiliki aktivitas fotokatalis yang baik (Tjahjanto & Gunlazuardi,

2001).

Pada proses fotokatalitik konvensional, TiO2 powder digunakan untuk

mendegradasi limbah organik. Proses katalisis terjadi pada fasa teradsorbsi

(Ibadurrohman & Slamet, 2009). Adsorbsi adalah suatu akibat dari medan

gaya pada permukaan padatan (adsorben) yang menarik molekul-molekul

gas atau cair (adsorbat) (Greg & Sing, 1967). Faktor utama dalam proses

42

adsorbsi adalah struktur pori. Sedangkan struktur pori-pori bahan

mempengaruhi perbandingan antara luas permukaan dan ukuran partikel.

Ukuran partikel tidak terlalu mempengaruhi luas permukaan secara total,

akan tetapi luas permukaan dipengaruhi pori-pori partikel. Distribusi ukuran

pori menentukan molekul yang masuk dalam partikel untuk diadsorb.

C. Kerangka Berpikir

Gambar 3. Kerangka berpikir

D. Hipotesis

Berdasarkan landasan teori dan kerangka berpikir maka hipotesis dalam

penelitian ini adalah :

1. Ada pengaruh pemberian tawas terhadap TSS, arang terhadap logam Fe, serta

aerasi terhadap BOD pada air limbah sludge dempul karoseri terhadap kualitas

air limbah.

Limbah Sludge Dempul

Pencampuran tawas dengan limbah sludge

dempul

Limbah sludge dempul melewati kolom dengan

matriks arang

Limbah sludge dempul diaerasi dengan

menggunakan aerator

Nilai TSS turun Nilai Logam Fe turun Nilai COD turun

Perbaikan nilai air limbah

43

2. Terjadi perbaikan kualitas air limbah setelah pemberian tawas terhadap TSS,

arang terhadap logam Fe, serta aerasi terhadap BOD dibandingkan dengan air

limbah tanpa perlakuan/sebelumnya.