BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Air Air adalah suatu zat kimia yang penting bagi semua bentuk kehidupan di bumi.Air menutupi hampir 71% permukaan bumi, serta 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil3) tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, danau, uap air dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti siklus air, yaitu melalui penguapan, hujan, dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju ke laut.Air bersih penting bagi kehidupan manusia. Di banyak tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Air dapat berwujud padat (es), cairan (air),dan gas (uap air). Air merupakan satu-satunya zat yang secara alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. Air ditemukan baik di permukaan bumi maupun di atmosfir bumi.Sekitar 65% berat tubuh manusia terdiri dari air. Air juga terdapat dalam jumlah besar dalam tumbuhan dan hewan(Suroso.,dkk,2002). 1. Sifat-sifat Kimia dan Fisika Air Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O, satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air secara fisik bersifat tidak memiliki warna, tidak berasa, dan tidak berbau pada kondisi standar yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) dan temperatur 273,15oK (0oC).(http://id.wikipedia.org/,2007)
5
Tabel 1 sifat-sifat fisika air minum Sumber : Kep MENKES RI no 907/MENKES/SK/VII/2002 Parameter
Warna Rasa dan bau
Temperatur
Satuan
TCU -
Kadar maksimal yang diperbolehkan 15 -
Keterangan
Tidak berasa dan tidak berbau
o
C
Suhu udara +3 oC Kekeruhan NTU 5 pH 6,5 – 8,5 Zat kimia ini merupakan suatu pelarut terpenting yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas, dan banyak macam molekul organik. Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia.Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar.Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH-). 2.Kelarutan (Solvasi) Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang bercampur larut baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai zat-zat “hidrofilik” (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air (misalnya lemak dan minyak) disebut sebagai zat-zat “hidrofobik” (takut air). Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi kekuatan gaya tarik menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol)
6
antara molekul-molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik menarik antar molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air. 3. Pembagian Air Air merupakan sumber kehidupan yang tidak dapat tergantikan oleh apa pun juga. Tanpa air, manusia, hewan dan tanaman tidak dapat hidup. Air di bumi digolongkan menjadi dua, yaitu: a. Air Tanah Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah.Air tanah dibagi menjadi dua, yaitu air tanah preatis dan air tanah artesis. 1) Air Tanah Preatis yaitu air tanah yang letaknya tidak jauh dari permukaan tanah serta berada di atas lapisan kedap air / impermeabel. Air tanah preatis sangat dipengaruhi oleh resapan air sekelilingnya. Pada musim kemarau jumlah air tanah preatis berkurang. Sebaliknya pada musim hujan jumlah air tanah preatis akan bertambah. Air tanah preatis dapat diambil melalui sumur atau mata air. 2) Air Tanah Artesis yaitu air tanah yang letaknya sangat jauh di dalam tanah serta berada di antara dua lapisan kedap air. Lapisan di antara dua lapisan kedap air tersebut disebut lapisan akuifer. Lapisan tersebut banyak menampung air. Jika lapisan kedap air retak, secara alami air akan keluar ke permukaan. Air yang memancar ke permukaan disebut mata air artesis. Air artesis dapat dapat diperoleh melalui pengeboran. Sumur pengeborannya disebut sumur artesis.
7
b. Air Permukaan Air pemukaan adalah air yang berada di permukaan tanah dan dapat dengan mudah dilihat oleh mata.Contoh air permukaan seperti laut, sungai, danau, dan sebagainya. Air permukaan dibagi menjadi dua yaitu: 1) Perairan Darat yaitu air permukaan yang berada di atas daratan. Contoh: rawa, danau, dan sungai. 2) Perairan Laut yaitu air permukaan yang berada di lautan luas. Contoh: air laut. 4. Kualitas Air Peraturan Pemerintah No 20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan : a.
Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.
b.
Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
c.
Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan.
d.
Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri, dan PLTA.
5. Pencemaran Air Pencemaran air adalah perubahan klangsung atau tidak langsung terhadap keadaan air yang berbahaya atau berpotensi menyebabkan penyakit atau gangguan bagi kehidupan makhluk hidup.Perubahan langsung atau tidak langsung ini dapat berupa perubahan fisik, kimia, termal, biologi, atau radioaktif. Beberapa indicator
8
terhadap pencemaran air dapat diamati dengan melihat perubahan keadaan air dari keadaan yang normal, diantaranya : a. Adanya perubahan suhu air b. Adanya perubahan tingkat keasaman, basa dan garam (salinitas) air c. Adanya perubahan warna, bau dan rasa pada air d. Terbentuknya endapan, koloid dari bahan terlarut e. Terdapat mikroorganisme di dalam air (Situmorang, 2007) B. Arang Batok Kelapa Arang batok kelapa adalah arang yang terbuat dari tempurung kelapa. Arang ini biasa digunakan untuk membuat bara api yang digunakan untuk membakar sate, kambing guling dan lain – lain. Selain untuk dimanfaatkan baranya, arang batok kelapa digunakan sebagai bahan baku briket, bisa juga sebagai penyaring air (water treatment) karena kandungan karbon aktif pada arang batok kelapa sangat tinggi yang berfungsi sebagai anti toksik atau anti racun dan penawar bau. 1.
Proses Pembuatan Arang Batok Kelapa
a.
Dibakar Langsung Batok kelapa langsung dibakar diatas tanah, setelah menjadi bara matikan
apinya, biasanya dengan cara disiram menggunakan air pada bara tersebut. Hasil arang dari cara ini kualitas arang kurang bagus karena arang banyak yang pecah – pecah dan mengandung kadar air tinggi.
9
b. Dibakar Dalam Drum Sediakan drum yang sudah dilepas penutup atasnya (seperti tong sampah). Berdirikan drum dengan lubang menghadap keatas, masukkan dua genggam batok kelapa kedalam dasar drum kemudian dibakar. Setelah api menyala masukkan sedikit demi sedikit batok kelapa,biarkan asap mengepul seperti sekam. Bila api menyala cepat – cepat timbun dengan batok kelapa terus sampai drum terisi penuh oleh batok kelapa. Tutup drum, bila batok kelapa yang berada diatas sudah menjadi arang, berarti arang sudah jadi. Tumpahkan drum yang berisi arang diatas matras, biarkan hingga dingin. Ayak arang untuk memisahkan dari debu. Secara rinci pembuatan arang batok kelapa dapat dilihat pada skema berikut ini :
10
Skema 1. Pembuatan arang dibakar langsung Batok Kelapa
Dibakar
Terbentuk bara
Api dimatikan dengan cara disiram air
Catatan : Kualitas arang yang dihasilkan dengan cara dibakar langsung kurang bagus.
11
Skema 2. Pembuatan arang dibakar dalam drum
C. Mangan (Mn) 1. Sifat kimia dan sifat fisika Mn Mangan (Mn) adalah logam berwarna abu – abu keperakan yang merupakan unsur pertama logam golongan VIIB, dengan berat atom 54.94 g.mol-1, nomor atom 25, berat jenis 7.43g.cm-3, dan mempunyai valensi 2, 4, dan 7 (selain 1, 3, 5, dan 6). Mangan digunakan dalam campuran baja, industri pigmen, las, pupuk,
12
pestisida, keramik, elektronik, dan alloy (campuran beberapa logam dan bukan logam, terutama karbon), industri baterai, cat, dan zat tambahan pada makanan. Di alam jarang sekali berada dalam keadaan unsur. Umumnya berada dalam keadaan senyawa dengan berbagai macam valensi. Di dalam hubungannya dengan kualitas air yang sering dijumpai adalah senyawa mangan dengan valensi 2, valensi 4, valensi 6. Di dalam sistem air alami dan juga di dalam sistem pengolahan air, senyawa mangan dan besi berubah-ubah tergantung derajat keasaman (pH) air. Oleh karena itu di dalam sistem pengolahan air, senyawa mangan dan besi valensi dua tersebut dengan berbagai cara dioksidasi menjadi senyawa yang memiliki valensi yang lebih tinggi yang tidak larut dalam air sehingga dapat dengan mudah dipisahkan secara fisik. Mangan di dalam senyawa MnCO3, Mn(OH)2 mempunyai valensi dua, zat tersebut relatif sulit larut dalam air, tetapi untuk senyawa Mn seperti garam MnCl2, MnSO4, Mn(NO3)2 mempunyai kelarutan yang besar di dalam air.(Eaton Et.al, 2005; Janelle, 2004danSaid, 2003). 2. Sumber Keberadaan Kandungan Mn di bumi sekitar 1060 ppm, di tanah sekitar 61 – 1010 ppm, di sungai sekitar 7 mg/l, di laut sekitar 10 ppm, di air tanah sekitar <0.1 mg/l. Mangan terdapat dalam bentuk kompleks dengan bikarbonat, mineral dan organik. Unsur mangan pada air permukaan berupa ion bervalensi empat dalam bentuk organik kompleks. Mangan banyak terdapat dalam pyrolusite (MnO2), braunite, (Mn2+Mn3+6)(SiO12), psilomelane (Ba,H2O)2Mn5O10 dan rhodochrosite (MnCO3). (Eaton Et.al, 2005, Said, 2003; Perpamsi, 2002; dan (http://en.wikipedia.or).
13
3. Standar, Pengaruh dan Toksisitas. Konsentrasi mangan di dalam sistem air alami umumnya kurang dari 0.1 mg/l, jika konsentrasi melebihi 1 mg/l maka dengan cara pengolahan biasa sangat sulit untuk menurunkan konsentrasi sampai derajat yang diijinkan sebagai air minum. Oleh karena itu perlu cara pengolahan yang khusus. Pada tahun 1961 WHO menetapkan konsentrasi mangan dalam air minum di Eropa maksimum sebesar 0.1 mg/l, tetapi selanjutnya diperbaharui menjadi 0.05 mg/L. Di Amerika Serikat (U.S. EPA) sejak awal menetapkan konsentrasi mangan di dalam air minum maksimum 0.05 mg/l. Jepang menetapkan total konsentrasi besi dan mangan di dalam air minum maksimum 0.3 mg/l. Indonesia berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan No. 907 tahun 2002 menetapkan kadar zat besi di dalam air minum maksimum 0.3 dan Mangan maksimum sebesar 0.1 mg/l.(Eaton Et.al, 2005 dan Said, 2003). Unsur Mn mempunyai sifat – sifat yang sangat mirip dengan besi sehingga pengaruhnya juga hampir sama. Mangan termasuk logam esensial yang dibutuhkan oleh tubuh sebagaimana zat besi. Tubuh manusia mengandung Mn sekitar 10 mg dan banyak ditemukan di liver, tulang, dan ginjal. Mn dapat membantu kinerja liver dalam memproduksi urea, superoxide dismutase, karboksilase piruvat, dan enzim glikoneogenesis serta membantu kinerja otak bersama enzim glutamine sintetase. Kelebihan Mn dapat menimbulkan racun yang lebih kuat dibanding besi. Toksisitas Mn hampir sama dengan nikel dan tembaga. Mangan bervalensi 2 terutama dalam bentuk permanganat merupakan oksidator kuat yang dapat
14
mengganggu
membran
mucous,
menyebabkan
gangguan
kerongkongan,
timbulnya penyakit “manganism” yaitu sejenis penyakit parkinson, gangguan tulang, osteoporosis, penyakit Perthe’s, gangguan kardiovaskuler, hati, reproduksi dan perkembangan mental, hipertensi, hepatitis, posthepatic cirrhosis, perubahan warna rambut, kegemukan, masalah kulit, kolesterol, neurological symptoms dan menyebabkan
epilepsi(Janelle,
2004;
www.digitalnaturopath.com;
www.lenntech.com ; http://lpi.oregonstate.edudan http://en.wikipedia.org). D. Penetapan Kadar Mangan 1. Prinsip penetapan kadar mangan (Mn)
Mn yang ada dalam sampel dioksidasi dengan K2S2O8 menjadi KMnO4 yang berwarna ungu.Kemudian dibandingkan dengan larutan standar dan dibaca dengan spektrofotometer pada λ 525 nm. 2. Reaksi
2 Mn2+ + 5 S2O8= + 8 H2O → 2 MnO4 + 10 SO42- + 16 H+ 1. Pengganggu a) Ion klorida sampai 1,0 gram diikat dengan penambahan Hg2SO4 menjadi garam kopleks b) Zat organik dihilangkan dengan pemanasan lebih lama dan lebih banyak ditambahkan persulfat E. Spektrofotometer Spektrofotometer merupakan
alat
yang digunakan
untuk
mengukur
absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu pada suatu obyek kaca atau kuarsa yang disebut kuvet. Sebagian dari cahaya
15
tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan. Nilai absorbansi dari cahaya yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam cuvet. Metode analisa menggunakan spektrofotometer disebut spektrofotometri. Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Benda bercahaya seperti matahari atau bohlam listrik memancarkan spektrum yang lebar terdiri atas panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusia dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan (vision). Dalam analisis secara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200 – 380 nm), daerah visible (380 – 700 nm), daerah inframerah (700 – 3000 nm) (Khopkar 1990). Metode ini dapat digunakan untuk mengetahui zat yang terkandung dalam makanan atau minuman seperti micro nutrient, zat pewarna, dll tergantung panjang gelombang yang telah disetting pada spektrofotometer.Setiap senyawa punya serapan maksimal pada panjang gelombang tertentu.Panjang gelombang ini dinamakan panjang gelombang maksimum.Pada panjang gelombang maksimum, hubungan antara absorbansi dan konsentrasi senyawa bisa disetarakan. Panjang gelombang maksimum dicari lebih dahulu supaya lebih mudah mengatur range panjang gelombang analisanya.
16
1.
Bagian –bagian Spektrofotometer
Secara garis besar spektrofotometer terdiri dari 4 bagian penting yaitu : a. Sumber Cahaya Sebagai sumber cahaya pada spektrofotometer, haruslah memiliki pancaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi.Sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak, ultraviolet dekat, dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan bola lampu pijar biasa, daerah panjang gelombang (l ) adalah 350 – 2200 nanometer (nm). b. Monokromator Monokromator adalah alat yang berfungsi untuk menguraikan cahaya polikromatis
menjadi
beberapa
komponen
panjang
gelombang
tertentu
(monokromatis) yang bebeda (terdispersi). c. Cuvet Cuvet spektrofotometer adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat contoh atau cuplikan yang akan dianalisis. Cuvet biasanya terbuat dari kwars, plexigalass, kaca, plastic dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1 x 1 cm dan tinggi 5 cm. Pada pengukuran di daerah UV dipakai cuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan cuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam cuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible).
17
d. Detektor Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Detektor akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik yang selanjutnya akan ditampilkan oleh penampil data dalam bentuk jarum penunjuk atau angka digital. 2.
Prinsip Kerja Spektrofotometer Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun
campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan dipantulkan, sebagian diserap dalam medium itu dan sisanya diteruskan. Nilai yang keluar dari cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi karena memiliki hubungan dengan konsentrasi sampel.Hukum Beer menyatakan absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi dan ketebalan bahan/medium. 3.
Keuntungan Spektrofotometer
Keuntungan dari spektrofotometer adalah : a.
Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk senyawa anorganik, organik dan biokimia yang diabsorpsi di daerah ultra lembayung atau daerah tampak.
b.
Sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk mengabsorpsi padajarak 10-4 sampai 10-5m. Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10-6 sampai 10-7m dengan prosedur modifikasi yang pasti.
c.
Selektivitasnya sedang sampai tinggi, jika panjang gelombang dapat ditemukan dimana analit mengabsorpsi sendiri, persiapan pemisahan menjadi tidak perlu.
18
d.
Ketelitiannya baik, kesalahan relatif pada konsentrasi yang ditemui dengan tipe spektrofotometer UV-Vis ada pada jarak dari 1% sampai 5%. Kesalahan tersebut dapat diperkecil hingga beberapa puluh persen dengan perlakuan khusus.
e.
Mudah, spektrofotometer mengukur dengan mudah dan kinerjanya cepat dengan instrumen modern, daerah pembacaannya otomatis (Skoog, DA, 1996).
19
