BAB III METODE PENELITIAN
A. Waktu Dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan selama 1 bulan, yaitu pada 7 Oktober 2015 hingga 7 November 2015 di Sub Lab Kimia FMIPA UNS dan Balai Laboratorium Kesehatan Yogyakarta. B. Alat dan Bahan 1. Alat Alat yang digunakan meliputi neraca Ohauss, gayung air, bak plastik ukuran diameter 52 cm tinggi 25 cm kapasitas 11 liter, penggaris, pH meter, gelas ukur, labu ukur 50 ml, erlenmeyer, inkubator, tabung reaksi, pipet tetes, spektofotometer Uv-Vis, kain kassa, krus cooch, dan biosafety cabinet, botol BOD, tabung hach, TSS filter, cawan porselen, oven, desikator, kertas saring, dan timbangan analitik. 2. Bahan Bahan yang digunakan antara lain tumbuhan air kayu apu (Pistia stratiotes) yang diperoleh dari Kecamatan Juwiring Kabupaten Klaten. Air limbah cair industri tapioka yang diperoleh dari industri tapioka PT. Sukoharjo Makmur Abadi di desa Jumantono Kabupaten Sukoharjo yang diambil dari saluran pembuangan limbah pada waktu pabrik berproduksi. Larutan fosfat, MnSO4, kalsium klorida, ferric klorida, seed BOD, alkali azida, H2SO4 pekat, natrium tiosulfat, indikator amilum 1%, indikator ferroin, K2Cr2O7, kloramin-
19
20
T, larutan penyangga asetat, asam barbiturat piridin Larutan kloramin T, larutan penyangga asetat, larutan asam barbiturat-piridin, parafilm, aquades dan air dari PDAM yang telah diketahui kualitasnya.
C. Rancangan Penelitian Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan tiga kali ulangan. Parameter yang diukur adalah BOD5, COD, TSS, pH dan konsentrasi sianida. Untuk mengetahui berat biomassa awal yang tepat dalam pengujian maka dilakukan uji pendahuluan terlebih dahulu. Uji pendahuluan ini menggunakan biomassa awal sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yaitu 120 gr dengan konsentrasi limbah cair 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% (Yuni, dkk., 2014). Berdasarkan hasil penelitian tersebut, diketahui biomassa awal 120 gr masih kurang efektif dalam mereduksi N-total dari limbah cair tahu. Sehingga biomassa awal pada penelitian ini pada setiap perlakuan diturunkan menjadi 20, 30, 40, dan 50 gr. Penurunan ini diharapkan agar kayu apu lebih efektif dalam memperbaiki kualitas limbah cair tapioka dan dengan semakin kecilnya biomassa kayu apu semakin kecil juga bagian tanaman yang rusak seperti daun daun yang telah rusak yang berakibat pada pembusukan dalam limbah. Pembusukan tersebut tentu akan mengganggu hasil yang didapat . Kayu apu
diberikan ke bak limbah yang terdiri dari 5 taraf, yaitu dapat dilihat di Tabel 3.
21
Tabel 3. Rancangan Penelitian Berat Biomassa Kayu Apu Waktu (hari) Kode Sampel 5
10
15
20
B0 B0 5 B0 10 B0 15 B0 20 B1 B1 5 B1 10 B1 15 B1 20 B2 B2 5 B2 10 B2 15 B2 20 B3 B3 5 B3 10 B3 15 B3 20 B4 B4 5 B4 10 B4 15 B4 20 Keterangan : B = Biomassa Kayu Apu B0 = 0 gr, B1 = 20 gr, B2 = 30 gr, B3 = 40 gr, B4 = 50 gr
25 B0 25 B1 25 B2 25 B3 25 B4 25
D. Cara Kerja 1. Penyiapan Biota Uji Tumbuhan air kayu apu (Pistia stratiotes) yang sudah diperoleh dari Kecamatan Juwiring Kabupaten Klaten kemudian dibersihkan dari kotorankotoran yang ada pada akar. Setelah itu, kayu apu (Pistia stratiotes) diaklimatisasi dalam air PDAM selama 6 hari untuk mengetahui kualitas air yang digunakan sebagai pelarut dalam limbah cair tapioka. Hal ini juga untuk mengetahui kelulushidupan kayu apu sehingga dapat beradaptasi sebelum perlakuan. Setelah diaklimatisasi dalam air PDAM selama 6 hari Pistia stratiotes dimasukkan ke dalam bak percobaan yang berisi air limbah cair tapioka dengan volume 10 liter dan diusahakan agar berdiri tegak lurus dengan permukaan air limbah. Pistia stratiotes yang telah diaklimatisasi selanjutnya diberi media limbah cair tapioka konsentrasi bertingkat yaitu 100%, 75%, 50%, 25%, dan 10% untuk mengetahui konsentrasi limbah cair tapioka mana yang cocok untuk pertumbuhan Pistia stratiotes.
22
2. Pengujian Kualitas Limbah Cair Industri Tapioka Pada awal penelitian sebelum perlakuan dilakukan pengujian BOD5, COD, TSS, pH dan kandungan sianida pada limbah cair industri tapioka. Pengujian BOD5 metode yodometri (modifikasi azida), pengujian COD metode spektrofotometri, pengujian pH metode elektrometrik, pengujian TSS metode gravimetri, dan pengujian sianida metode kolorimetri. Berikut ini pengujian kualitas pada limbah cair industri tapioka:
a. Analisis BOD5 (Biochemical Oxygen Demand 5) metode yodometri (modifikasi azida) (SNI 6989.72:2009) Larutan fosfat buffer, larutan magnesium sulfat, larutan kalsium klorida dan larutan ferric klorida masing-masing 4 ml, seed BOD 8 ml ditambahkan pada aquades kemudian diaerasi 1 jam. Sebanyak 250 ml sampel diencerkan, dimasukkan dalam 2 botol BOD setiap masing-masing sampel untuk DO awal dan DO setelah 5 hari inkubasi pada suhu 200C. Sampel dalam botol BOD ditambahkan dengan MnSO4 1 ml dan alkali azida
1
ml
kemudian
ditunggu
sampai
mengendap.
Selanjutnya
ditambahkan H2SO4 pekat yang dilewatkan lewat dinding sebanyak 1 ml lalu dititrasi dengan menggunakan natrium tiosulfat dan indikator amilum 1%. Perhitungan nilai BOD5 sebagai berikut:
BOD5 (mg/l) =
Keterangan :
A1βA2 β B1βB2 Vc Vb
P
23
A1 A2 B1 B2 Vb Vc P
: DO sebelum 0 hari (mg/l) : DO 5 hari (mg/l) : DO blanko 0 hari : DO blanko 5 hari : Volume suspensi mikroba dalam botol DO blanko : Volume suspensi mikroba dalam botol contoh uji : Pengenceran
b. Analisis COD (Chemical Oxygen Demand) metode spektrofotometri (SNI 6989.2:2009) Limbah cair sebanyak 25 ml yang telah diencerkan, diambil 2,5 ml kemudian dimasukkan dalam tabung hach lalu ditambahkan 1,5 ml K2Cr2O7 0,1 N dan 3,5 ml H2SO4 pekat (apabila langsung berwarna hijau maka pengenceran perlu ditambah). Direfluks 2 jam pada suhu 1500C dalam COD reaktor. Ditunggu hingga dingin lalu dipindah ke labu Erlenmeyer dan dititrasi dengan FAS menggunakan indikator ferroin hingga berwarna kecoklatan. Perlakuan sama dengan mengganti sampel dengan aquades sebagai blanko. Data uji laboratorium tersebut dihitung dengan rumus sebagai berikut :
COD (mg O2/l) = ((A - B) x N x 8000) / ml sampel
Keterangan : A B N
: FAS (ml) yang digunakan untuk titrasi blanko : FAS (ml) yang digunakan untuk titrasi sampel : Normalitas larutan FAS
24
c. Analisis TSS (Total Suspended Solid) metode gravimetri (SNI 06-6989.32004) Prinsip analisis TSS yaitu contoh uji yang telah homogen disaring dengan kertas saring yang telah ditimbang. Residu yang tertahan pada saringan dikeringkan sampai mencapai berat konstan pada suhu 1030C sampai dengan 1050C. Kenaikan berat saringan mewakili padatan tersuspensi total (TSS). Jika padatan tersuspensi menghambat saringan dan memperlama penyaringan, diameter pori-pori saringan perlu diperbesar atau mengurangi volume contoh uji. Untuk memperoleh estimasi TSS dihitung perbedaan antara padatan terlarut total dan padatan total. a.
Persiapan sampel yang akan diuji: 1. Dipisahkan partikel besar yang mengapung 2. Residu yang berlebihan dalam saringan dapat mengering membentuk kerak dan menjebak air, untuk itu sampel dibatasi agar tidak menghasilkan residu lebih dari 200 mg 3. Untuk sampel yang mengandung padatan terlarut tinggi, residu yang menempel dalam kertas saring dibilas untuk memastikan zat yang terlarut telah benar-benar dihilangkan 4. Dihindari melakukan penyaringan yang lebih lama sebab untuk mencegah penyumbatan oleh zat koloidal yang terperangkap dalam saringan.
b.
Persiapan pengujian: 1. Diletakkan kertas saring pada alat penyaring
25
2. Dibilas kertas saring dengan air suling demineralisasi sebanyak 20 ml berturut-turut sebanyak 3 kali menggunakan alat penyaring (TSS filter) 3. Kertas saring diletakkan di cawan porselen 4. Kertas saring dikeringkan dalam oven pada suhu 1030C sampai 1050C selama 1 jam 5. Didinginkan dalam desikator hingga mencapai suhu ruang 6. Ditimbang
dengan
timbangan
analitik
dan
dicatat
hasil
penimbangan 7. Bila diperlukan diulangi langkah 4, 5, 6 sampai memperoleh berat konstan 8. Kertas saring diletakkan dalam desikator atau pada tempat yang bersih c.
Cara uji: 1. Disiapkan kertas saring yang telah diketahui beratnya pada adalt penyaring 2. Kertas saring dibasahi dengan air demineralisasi 3. Sampel uji dikocok sampai homogen. Volume contoh uji yang diambil disesuaikan (maksimal 1000 ml) sehingga berat residu di kertas saring 2,5 mg sampai 200 mg 4. Sampel uji disaring, dibilas kertas saring menggunakan air suling demineralisasi sebanyak 10 ml dan dilakukan sebanyak 3 kali
26
pembilasan. Sampel uji dengan padatan terlarut yang tinggi memerlukan pembilasan tambahan 5. Kertas saring diletakkan di cawan porselen 6. Kertas saring dikeringkan dalam oven suhu 1030C hingga 1050C selama 1 jam 7. Didinginkan dalam desikator hingga mencapai suhu ruang 8. Ditimbang
dengan
timbangan
analitik
dan
catat
hasil
penimbangan 9. Bila diperlukan diulangi langkah 6 dan 7 sampai diperoleh berat konstan 10. Perhitungan padatan tersuspensi total dengan rumus:
TSS (mg/l) =
πβπ π₯ 1000 π
Keterangan: a b V
: Berat kertas saring berisi padatan tersuspensi (mg) : Berat kertas saring kosong (mg) : Volume sampel uji (ml)
d. Analisis pH metode elektrometrik (SNI 06-6989.11-2004) Pengukuran pH dilakukan dengan metode elektrometrik. Pertama, elektroda dikeringkan dengan menggunakan tisu, dibilas dengan aquades, dibilas dengan sampel setelah itu elektroda dicelupkan dalam sampel. Tombol reader pada pH meter ditekan dan ditunggu hingga layar menunjukkan angka yang stabil. Setelah didapatkan hasilnya, pH meter
27
dimatikan, dibilas dengan aquades dan dimasukkan larutan buffer pH 7 dalam tutup elektroda lalu ditutup.
e. Analisis Sianida dengan Metode Kolorimetri Penentuan konsentrasi sianida dilakukan dengan metode kolorimetri dari Day dan Underwood (1989) pada panjang gelombang 640 nm. 1) Prosedur pengujian Sebanyak 20 ml sampel dimasukkan ke dalam labu ukur 50 ml. Diambil juga 20 ml air suling atau air destilat sebagai blanko dalam labu 50 ml. Tambahkan 1 ml larutan kloramin-T. Tambahkan 1 ml larutan penyangga asetat lalu kocok kemudian diamkan 2 menit. Tambahkan 5 ml larutan asam barbiturat-piridin, encerkan sampai tanda batas kemudian diamkan selama 8 menit. Kemudian ukur absorbansi pada panjang gelombang 578 nm dengan blangko aquadest yang telah dikerjakan bersama sampel.
3. Pelaksanaan Percobaan Dipersiapkan 15 bak plastik ukuran diameter 52 cm tinggi 25 cm kapasitas 10 liter, kemudian dipersiapkan juga air limbah cair industri tapioka yang sudah diketahui kualitasnya sebanyak 10 liter. Limbah ini kemudian didiamkan selama 6 hari untuk penyesuaian konsentrasi. Uji pendahuluan kemudian dilakukan untuk tumbuhan air Pistia stratiotes yang ditumbuhkan pada media limbah agar diketahui konsentrasi mematikannya (lethal concentration) pada konsentrasi limbah 100%, 75%, 50%, 25%, atau 10%. Hal
28
ini disebabkan karena konsentrasi limbah dan komposisi senyawa kimia yang belum stabil sehingga Pistia stratiotes bisa jadi tidak tumbuh. Limbah yang sudah diaklimatisasi dan diencerkan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam bak uji sebanyak 10 liter masing-masing bak uji. Semua bak yang sudah terisi air limbah dimasukkan tumbuhan air Pistia stratiotes yang sudah diaklimatisasi selama 6 hari ke dalam masingmasing bak dengan berat biomassa yang berbeda-beda. Berat biomassa diberi perlakuan masing-masing bak uji adalah 20 gram, 30 gram, 40 gram, dan 50 gram. Satu bak perlakuan dipakai sebagi kontrol sehingga tidak diberi tumbuhan Pistia stratiotes. Kontrol ini berfungsi sebagai pembanding bagaimana perubahan atas kualitas limbah cair yang diberi perlakuan dengan yang tidak diberi perlakuan. Variabel yang diukur pada percobaan ini adalah perubahan BOD5, COD, TSS, pH dan konsentrasi sianida pada limbah cair industri tapioka setiap lima hari pengumpulan data. E. Teknik Pengumpulan Data Proses pengumpulan data dilakukan dengan menggunakan parameter dan waktu yang telah ditentukan. Pengumpulan data diambil setiap lima hari sekali selama dua puluh lima hari proses penanaman Pistia stratiotes dalam bak perlakuan. 1. Konsentrasi kualitas limbah cair industri tapioka Proses pengumpulan data dilakukan setiap lima hari sekali selama dua puluh lima hari dengan cara mengambil sampel air limbah pada masing-masing
29
bak kemudian diuji kualitas limbahnya yang diukur dari parameter BOD5, COD, TSS, pH, dan konsentrasi sianida. a. Persentase Perubahan Konsentrasi Biological Oxygen Demand (BOD5)
b. Persentase Perubahan Konsentrasi Chemical Oxygen Demand (COD)
c. Persentase Perubahan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS)
d. Persentase Perubahan Konsentrasi Derajat Keasaman (pH)
e. Persentase Perubahan Konsentrasi Sianida (CN)
(Alaerts dan Santika, 1987) F. Analisis Data Untuk mengetahui nyata atau tidaknya pengaruh yang diberikan terhadap parameter yang diukur dalam penelitian ini, maka hasil perubahan parameter selama 25 hari penanaman kayu apu dianalisis dengan Analisis Varian (ANAVA). Jika perlakuan memberikan pengaruh yang signifikan atau beda nyata, maka dilanjutkan dengan uji Duncanβs Multiple Ranges Test (DMRT) taraf uji 5% untuk mengetahui letak perbedaan pengaruh antar perlakuan.
