BAB 3 METODE PERCOBAAN
3.1
Waktu dan Lokasi Percobaan
Sampel air diambil dari danau yang berada di kompleks kampus Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta sebelah selatan Fakultas Pertanian. Pengambilan sampel air dilakukan pada bulan Februari, Maret, dan April 2016, dimana keadaan air dalam kondisi kotor, keruh dan berbau. Sampel air diambil secara langsung dari danau. Percobaan dilakukan di Laboratorium Rekayasa Penyehatan Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta, pada bulan Maret sampai April 2016.
3.2
Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan Bahan yang digunakan dalam percobaan ini meliputi: 1. Bahan uji (sampel) adalah air yang diambil dari danau UNS sebelah selatan Fakultas Pertanian. Air danau diambil pada titik dan waktu yang sama. 2. Bahan uji lainnya adalah biji Tamarindus indica yang diambil di Desa Jambon Kecamatan Pulokulon Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut:
Gambar 3.1 Biji Asam Jawa
25
26
3. Bahan pembuatan reaktor uji pengadukan hidrolis adalah kaca akrilik bening setebal 3 mm. Gambar perencanaan reaktor dibuat pada bulan Maret dengan spesifikasi panjang 100 cm, lebar 15 cm dan tinggi 15 cm, di dalamnya dipasang sekat (baffle-channel) dengan variasi letak sebanyak 10 buah dengan tinggi 10 cm. Perangkaian reaktor diserahkan kepada bengkel Marjono, daerah Kaliurang, Surakarta pada bulan Maret 2016. Reaktor uji pengadukan hidrolis dengan bahan kaca akrilik dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut:
Gambar 3.2 Reaktor Uji Pengadukan Hidrolis dengan Bahan Kaca Akrilik 3.2.2. Alat Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu: 1. Jerigen Pada percobaan ini, air sampel yang diambil dari danau UNS dimasukkan ke dalam jerigen untuk mempermudah dalam pembawaannya yang kemudian akan diteliti di Laboratorium Rekayasa Penyehatan Fakultas Teknik UNS, dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut:
Gambar 3.3 Jerigen
27
2. Palu Untuk membuat serbuk biji asam jawa digunakan palu untuk menumbuk biji asam jawa menjadi ukuran yang lebih kecil. Palu yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.4 berikut:
Gambar 3.4 Palu
3. Ayakan 0,15 Pada proses pembuatan serbuk biji asam jawa, ayakan 0,15 digunakan untuk mengayak serbuk biji asam jawa yang telah ditumbuk, seperti Gambar 3.5 berikut:
Gambar 3.5 Ayakan 0,15
28
4. Keran Pada percobaan ini keran berfungsi untuk mengalirkan dan menutup jalannya aliran air pada reaktor uji pengadukan hidrolis, dapat dilihat pada Gambar 3.6 berikut:
Gambar 3.6 Keran
5. Gelas Beker Pada percobaan ini sampel dituangkan ke dalam gelas beker untuk mempermudah saat diuji, seperti pada Gambar 3.7 di bawah.
Gambar 3.7 Gelas Beker
6. Timbangan Metler Toledo Timbangan Metler Toledo digunakan untuk menimbang berat variasi koagulan serbuk biji asam jawa yang akan digunakan untuk membuat larutan.
29
Timbangan Metler Toledo yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut:
Gambar 3.8 Timbangan Metler Toledo
7.
Flocculators Flocculators digunakan sebagai pengaduk cepat pada proses jar test, dapat dilihat pada Gambar 3.9 di bawah ini.
Gambar 3.9 Flocculators
8. Reaktor Uji Pengadukan Hidrolis Reaktor Uji Pengadukan Hidrolis berfungsi sebagai alat penjernih air sampel dengan proses koagulasi-flokulasi, dapat dilihat pada Gambar 3.10 berikut.
30
Gambar 3.10 Reaktor Uji Pengadukan Hidrolis yang Siap Digunakan
9. Pompa dan Pipa PVC Pada percobaan ini pompa dan pipa PVC berfungsi untuk membuat bypass agar aliran debit dapat diperoleh sesuai keinginan, seperti pada Gambar 3.11 berikut:
Gambar 3.11 Pompa dan Pipa PVC
10. Selang Karet dan Ember Pada percobaan ini selang karet berfungsi untuk membuat bypass agar aliran air dapat disalurkan keluar dari reaktor. Ember digunakan sebagai tempat atau wadah untuk menampung saja, seperti pada Gambar 3.12 berikut:
31
Gambar 3.12 Selang Karet dan Ember 11. Alat Infus dan Penyokongnya Alat Infus dan penyokongnya digunakan pada proses pemberian larutan Tamarindus indica saat menggunakan Reaktor pengadukan hidrolis, seperti pada Gambar 3.13 berikut:
Gambar 3.13 Alat Infus dan Penyokongnya
32
3.3
Langkah Percobaan
3.3.1 Persiapan Sampel Sampel air danau dimasukkan sebanyak 500 mL ke dalam gelas beaker 500 mL untuk proses jar test. Disiapkan koagulan tawas dengan konsentrasi 20 mg/L sebagai pembanding koagulan Tamarindus indica. disiapkann juga sampel air danau 500 mL yang tidak ditambahkan koagulan tetapi tetap dilakukan jar test sebagai kontrol atau pembanding awal. Persiapan sampel dapat dilihat pada Gambar 3.14 di bawah ini.
Gambar 3.14 Sampel Uji
3.3.2 Pembuatan Larutan Tamarindus indica Untuk membuat larutan biji asam jawa diperlukan dua tahapan, yaitu: a. Pembuatan Serbuk Biji Asam Jawa Langkah pembuatan serbuk biji asam jawa adalah sebagai berikut: 1. Biji asam jawa yang sudah matang berwarna kecoklatan (matang di pohon), dipisahkan dari daging buahnya lalu dibersihkan. Biji kemudian dipisahkan dari cangkangnya dengan ditumbuk menggunakan penumbuk atau palu. Proses penumbukan dapat dilihat pada Gambar 3.15 berikut.
33
Gambar 3.15 Penumbukan Biji Asam Jawa 2. Biji yang bersih lalu dikeringkan dalam oven dengan suhu 105°C selama 30 menit. Biji yang kering lalu ditumbuk kembali hingga menjadi serbuk kemudian diayak dengan ayakan berukuran 0,15 seperti pada Gambar 3.16 di bawah.
Gambar 3.16 Pengayakan Serbuk Biji Asam Jawa dengan Ayakan 0,15 3. Serbuk biji asam jawa yang telah diayak siap untuk digunakan, dapat dilihat pada Gambar 3.17 berikut:
Gambar 3.17 Serbuk Biji Asam Jawa
34
b. Pembuatan Larutan Tamarindus indica Langkah pembuatan larutan biji asam jawa adalah sebagai berikut: 1. Serbuk biji asam jawa yang lolos ayakan 0,15 ditimbang menggunakan neraca metler toledo dengan variasi massa 15, 30, 45, 60 dan 75 mg, dapat dilihat pada Gambar 3.18 berikut:
Gambar 3.18 Penimbangan Serbuk dengan Timbangan Metler Toledo
4. Kamudian masing-masing dilarutkan dengan 500 mL aquades dalam gelas beaker. Campuran serbuk biji asam jawa dan air dalam gelas beaker diaduk menggunakan batang gelas sehingga didapatkan larutan yang homogen untuk mendapatkan bahan aktif polielektrolit kationik. Larutan tersebut kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring, lalu larutan yang telah disaring tersebut yang akan digunakan sebagai koagulan. Larutan dapat dilihat pada Gambar 3.19 di bawah ini.
Gambar 3.19 Larutan Serbuk Biji Asam Jawa dalam Gelas Beaker 500 mL
35
5. Larutan Tamarindus indica harus dibuat langsung setiap akan digunakan. Hal ini disebabkan biji Tamarindus indica merupakan bahan organik yang mudah membusuk.
3.3.3 Pembuatan Reaktor Pengadukan Hidrolis Dalam perencanaan reaktor pengadukan hidrolis, dibuat gambar rencana berupa balok sepanjang 100 cm, lebar 15 cm dan tinggi 15 cm dengan bagian atas terbuka. Di dalamnya dipasang sekat-sekat sama tinggi dengan beda letak dan jarak sesuai dengan teori baffle-channel. Perangkaian reaktor diserahkan kepada bengkel Marjono, daerah Kaliurang, Surakarta. Gambar perencanaan reaktor pengaduk hidrolis dapat dilihat pada Gambar 3.20 dan Gambar 3.21 di bawah ini.
Gambar 3.20 Gambar Rencana Tampak Depan Reaktor Pengadukan Hidrolis
Gambar 3.21 Gambar Rencana Tampak Atas Reaktor Pengadukan Hidrolis
36
3.4 Analisa Laboratorium
3.4.1 Jar Test Pada percobaan ini digunakan metode jar test untuk memperoleh dosis optimum koagulan. Berikut langkah-langkah jar test yang dilakukan oleh penulis: 1. Dari semua dosis yang telah disiapkan yaitu 15, 30, 45, 60 dan 75 mg, diambil
20 mL dari berbagai konsentrasi. Kemudian dimasukkan kedalam masingmasing gelas beaker yang berisi 500 mL air. 2. Larutan dicampurkan dan diaduk dengan cepat (120 rpm) selama 2 menit, diikuti dengan pengadukan perlahan (40 rpm) selama 10 menit untuk membantu pembentukan flok. Pengadukan dilakukan dengan bantuan flocculators, seperti Gambar 3.22 berikut:
Gambar 3.22 Pengadukan Sampel Koagulan Biji Asam Jawa dengan menggunakan Flocculators
3. Mendiamkan sampel selama 1 jam tanpa gangguan, kemudian melakukan pengujian parameter fisik dan kimia pada sampel, dapat dilihat pada Gambar 3.23 berikut:
37
Gambar 3.23 Sampel Uji Jar Test
3.4.2 Penjernihan Air dengan Reaktor Uji Pengadukan Hidrolis Penjernihan air dengan sistem pengadukan hidrolis menggunakan reaktor uji dengan aliran baffle dilakukan dengan mengatur debit aliran sesuai dengan perhitungan waktu tinggal yang dibutuhkan yaitu 0,333 L/menit. Berikut langkahlangkah penjernihan air dengan reaktor pengadukan hidrolis: 1. Air danau dimasukkan ke dalam ember kemudian memasang pompa, dibutuhkan pipa PVC untuk membuat bypass agar aliran debit dapat diperoleh sesuai keinginan yaitu 0,333L/menit, dapat dilihat pada Gambar 3.24 berikut:
Gambar 3.24 Air Danau yang Siap untuk Diuji
38
2. Pemberian larutan Tamarindus indica dibantu dengan menggunakan selang infus, dapat dilihat pada Gambar 3.25 berikut:
Gambar 3.25 Pemberian Larutan Tamarindus indica pada Selang Infus
3. Penjernihan air dilakukan sampai air dapat melimpas di keran out kemudian air ditampung dan dibiarkan hingga terjadi pengendapan. Kemudian, air hasil treatment dimasukkan ke dalam gelas beker untuk melakukan pengujian selanjutnya. Proses penjernihan air dengan reaktor pengaduk hidrolis dapat dilihat pada Gambar 3.26 berikut:
Gambar 3.26 Penjernihan Air dengan Reaktor Pengaduk Hidrolis
39
3.4.3 Pengukuran Temperatur Langkah pengukuran temperatur adalah sebagai berikut: 1.
Menyiapkan gelas beker dan termometer.
2.
Memasukkan sampel ke dalam gelas beker.
3.
Mencelupkan termometer ke dalam gelas beker sampai tergenang sampel.
4.
Mengukur temperatur dilakukan terhadap masing-masing sampel dengan konsentrasi yang berbeda.
5.
Pembacaan
temperatur
diambil
setelah
cairan
dalam
termometer
menunjukkan angka dalam keadaan yang stabil. Proses pengukuran temperatur dapat dilihat pada Gambar 3.27 berikut:
Gambar 3.27 Pengukuran Temperatur dengan Termometer
3.4.4 Pengukuran Warna dan Bau Pengukuran warna dan bau dilakukan pada sampel dengan cara membandingkan warna sampel yang satu dengan yang lain dan mengamati sampel secara visual. Pengukuran warna dan bau dilakukan terhadap masing-masing sampel dengan konsentrasi yang berbeda. Pengukuran warna dan bau dilakukan dalam keadaan yang stabil, dapat dilihat pada Gambar 3.28 di bawah.
3.4.5 Pengukuran Turbiditas Pengukuran ini dilakukan pada sampel yang didapatkan setelah proses jar test dengan membandingkan dan mengamati sampel yang satu dengan yang lain secara visual. Dari hasil pengamatan, air hasil treatment berubah dari awalnya
40
keruh menjadi tidak keruh/jernih. Pembacaan lebih detail turbiditas/kekeruhan pada sampel diserahkan kepada Laboratorium Balai ESDM Jateng, Surakarta karena keterbatasan alat yang ada. Pengukuran turbiditas dapat dilihat pada Gambar 3.28 berikut:
Gambar 3.28 Pengukuran Warna, Bau dan Turbiditas secara Visual 3.4.6 Pengukuran Konduktivitas Sampel yang telah digunakan untuk pengukuran pH digunakan juga untuk tes konduktivitas. Alat yang digunakan adalah Electricity Conductivity Meter. Pengukuran nilai konduktivitas atau daya hantar listrik dilakukan terhadap masing-masing sampel dengan konsentrasi yang berbeda. Langkah pengukuran konduktivitas adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan sampel dan alat Electricity Conductivity Meter. 2. Menuangkan sampel ke dalam gelas beker. 3. Mencelupkan electrode electricity pada konduktimeter tanpa menyentuh dinding gelas beker. Sebelumnya Electricity Conductivity Meter disetel pada range 5. Setelah jarum menunjukkan angka, jika dibawah 2000 µ mhos/cm setel pada range 4 untuk memperjelas bacaan. 4. Membaca dan mencatat nilai Daya Hantar Listrik (DHL) yang diperoleh dan mengulangi untuk sampel lainnya. Pengukuran nilai konduktivitas (DHL) dapat dilihat pada Gambar 3.29 berikut:
41
Gambar 3.29 Pengukuran Konduktivitas dengan menggunakan Electricity Conductivity Meter
3.4.7 Pengukuran pH pH dari sampel dibaca menggunakan komparator pH. Pengukuran nilai pH dilakukan terhadap masing-masing sampel dengan konsentrasi yang berbeda. Langkah-langkah pengukuran pH sampel adalah sebagai berikut: 1. Memasukkan air sampel ke dalam tabung komparator sampai pada tanda batas seperti Gambar 3.30 berikut:
Gambar 3.30 Memasukkan Sampel ke dalam Komparator pH
2. Meneteskan larutan indikator Phenol-red sebanyak 5 kali ke dalam tabung komparator, seperti pada Gambar 3.31 berikut:
42
Gambar 3.31 Meneteskan Larutan Phenol-red
3. Mengocok larutan agar tercampur dan membiarkannya selama 5 menit. Kemudian membandingkan warna larutan yang terjadi dengan warna standar di samping komparator yang sesuai dan mencatat besar pHnya, dapat dilihat pada Gambar 3.32 berikut:
Gambar 3.32 Pengukuran pH 3.5 Memperoleh Data atau Informasi
1. Tahap Persiapan Tahap ini berguna untuk mempermudah jalannya percobaan, misalnya pengumpulan data, analisis dan penyusunan laporan. Tahap persiapan meliputi: a. Studi Pustaka Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan arahan, pengetahuan dan wawasan sehingga mempermudah dalam pengumpulan bahan, penggunaan
43
alat, desain reaktor uji, analisis laboratorium maupun dalam penyusunan laporan hasil percobaan. b. Observasi Lapangan Observasi lapangan dilakukan untuk mengetahui dimana lokasi atau tempat memperoleh bahan dan alat yang diperlukan dalam percobaan. 2. Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan dengan analisis laboratorium yang dilakukan untuk mengetahui dan memperoleh hasil percobaan yang diperlukan dalam penyusunan laporan percobaan. 3. Peralatan Peralatan yang digunakan adalah peralatan yang terkait dalam percobaan.
3.6 Mengolah Data Hasil Percobaan
Setelah melakukan analisis laboratorium maka diperoleh data hasil percobaan, langkah selanjutnya adalah mengolah data hasil pecobaan tersebut. Pada tahap mengolah data dilakukan dengan menganalisis dan membandingkan data hasil percobaan dengan parameter yang ada berlanjut seterusnya sampai mendapatkan hasil akhir tentang kinerja koagulan biji asam jawa dan reaktor uji pengadukan hidrolis tersebut.
3.7 Penyusunan Hasil Percobaan
Seluruh data hasil percobaan atau pengujian yang telah terkumpul kemudian diolah atau dianalisis dan disusun untuk mendapatkan hasil akhir dan kesimpulan tentang kinerja koagulan biji asam jawa dan reaktor uji pengadukan hidrolis tersebut dari percobaan yang telah dilakukan.
