EFEKTIFITAS BIJI KELOR (Moringa oleifera ) DALAM MENURUNKAN KEKERUHAN, KADAR ION BESI DAN MANGAN DALAM AIR
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
NOVI SRAWAILI NIM : 20506034 Program Studi Kimia
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Surat Pernyataan Pelimpahan Hak Cipta dan Keaslian Hasil Karya Tulis (Tesis)
Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Novi Srawaili NIM
: 20506034
Menyatakan bahwa penulis tesis dengan judul: Efektifitas Biji Kelor (Moringa oleifera ) dalam Menurunkan Kekeruhan, Kadar Ion Besi dan Mangan dalam Air, dengan pembimbing Dr. M. Ali Zulfikar adalah benar-benar hasil karya tulis berdasarkan data hasil eksperimen penulis selama melakukan Tugas Akhir Magister Pengajaran Kimia di Program Studi Kimia FMIPA-ITB. Dengan ini penulis menyerahkan/melimpahkan Hak Cipta dari karya tulis tersebut kepada Program Studi Kimia F MIPA-ITB.
Bandung, 20 Juni 2008
Novi Srawaili NIM : 20506034
HALAMAN PENGESAHAN
EFEKTIFITAS BIJI KELOR (Moringa oleifera ) DALAM MENURUNKAN KEKERUHAN, KADAR ION BESI DAN MANGAN DALAM AIR
Oleh NOVI SRAWAILI NIM : 20506034
Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Pembimbing Tanggal……………………………
(Dr.Eng.Muhammad Ali Zulfikar)
ii
ABSTRAK EFEKTIFITAS BIJI KELOR (Moringa oliefera ) DALAM MENURUNKAN KEKERUHAN, KADAR ION BESI DAN MANGAN DALAM AIR
Oleh NOVI SRAWAILI NIM : 20506034
Koagulasi merupakan salah satu cara yang umum digunakan untuk menurunkan kandungan zat pencemar dari dalam air yang diekspresikan sebagai kekeruhan, warna dan zat organik. Selain itu koagulasi juga dimanfaatkan untuk menurunkan kandungan ion logam dalam air. Pada penelitian ini dilakukan percobaan pemanfaatan biokoagulan biji kelor (Moringa oleifera) untuk mengetahui sejauh mana efektifitas dari biokoagulan biji kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan kekeruhan dan konsentrasi ion logam besi dan mangan dalam air. Penelitian dilakukan pada skala 500 mililiter dengan contoh air yang diteliti adalah sampel air yang masing-masing mengandung koloid, ion besi dan mangan yang telah diketahui konsentrasinya. Penelitian dilakukan dalam beberapa tahap dimana terlebih dahulu dilakukan penetapan pH optimum untuk koagulasi koloid, adsorpsi ion besi dan adsorpsi ion mangan dengan koagulan biji kelor (Moringa oleifera), kemudian dilakukan penetapan jumlah koagulan optimum dalam menurunkan kekeruhan, konsentrasi ion besi dan mangan dalam air, selanjutnya dilakukan pengujian kapasitas koagulan biji kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan kekeruhan, adsorpsi ion besi dan mangan. Efektifitas biokoagulan diukur dalam persen penurunan konsentrasi dari konsentrasi awal. Berdasarkan regresi linier dari larutan standar yang digunakan hasil penelitian menunjukkan bahwa biji kelor (Moringa oleifera) dapat menurunkan kekeruhan, konsentrasi ion besi dan konsentrasi ion mangan dengan persentasi yang cukup tinggi. Dari hasil penelitian didapati bahwa konsentrasi optimum biokoagulan kelor (Moringa oleifera) untuk menurunkan kekeruhan sebesar 99,868 % adalah 1150 ppm pada pH optimum 4. Efektifitas biokoagulan kelor (Moringa oleifera) menurun dengan penambahan koagulan melebihi 1150 ppm. Konsentrasi optimum untuk menurunkan konsentrasi ion besi sebesar 99,529 % adalah sebesar 1250 ppm pada pH optimum 5. Efektifitas biokoagulan kelor (Moringa oleifera) menurun dengan penambahan koagulan melebihi 1250 ppm. Konsentrasi optimum untuk menurunkan konsentrasi ion mangan sebesar 99,355 % adalah sebesar 1100 ppm pada pH optimum 6. Efektifitas biokoagulan
kelor (Moringa oleifera) menurun dengan penambahan koagulan melebihi 1100 ppm. Hasil penelitian ini dituangkan dalam bentuk modul praktikum sebagai salah satu media pembelajaran kimia khususnya materi koloid di Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah.
Kata Kunci : Kelor, Koagulasi, Moringa, Kekeruhan.
ii
ABSTRACT EFFECTIVENESS OF CALADIUM SEED (Moringa oleifera ) IN DECREASING TURBIDITY, CONCENTRATION OF ION FERUM AND MANGANESE IN WATER By: NOVI SRAWAILI NIM : 20506034
Coagulation was one of general way to decrease polute composition from water which was expressing as turbidity, color and organic matter. Coagulation was used to decrease metal composition from agueous solution too. The objective of this research was to explore caladium seed (Moringa oleifera) biocoagulan efectiviti to decrease turbidity, ferum (Fe) and manganese (Mn) concentration from aqueous solution. This research was done in 500 mililitre scale water sample contain colloid, ferum (Fe) and Manganese (Mn) in a several step. The caladium seed capacity in decreasing turbidity, ferum (Fe) and manganese (Mn) adsorption. Biocoagulan efectivity determine in percentase of concentration decreased first concentration. Based on linier regression from standard solution, the result showed that caladium seed (Moringa oleifera) decreased turbidity and concentration of Fe and Mn at high percentage. Result showed that optimum concentration of biocoagulant Caladium Seed (Moringa oleifera) decreasing turbidity 99,868% was 1150 ppm on optimum pH 4. Effectiveness of bio coagulant Caladium Seed (Moringa oliefera) decreased for addition more than 1150 ppm. Optimum concentration for decreasing ferum concentration as high as 99,529 % was 1250 ppm on optimum pH 5. Effectiveness of bio coagulant Caladium Seed (Moringa oleifera) decreased if addition more than 1250 ppm. Optimum concentration for decreasing ferum concentration 99,355 % was 1100 ppm on optimum pH 6. Effectiveness of bio coagulant decrease for addition more than 1100 ppm. This result could applied in practical and experiment module as one of learning media especially on colloid subject at senior high school.
Keyword : Caladium, coagulation, Moringa, turbidity.
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
Bismillahirohmananirrahim, ... Dan dari air Kami jadikan segala sesuatu yang hidup. Maka mengapakah mereka tidak juga Beriman ? (Q.S. Al Anbiya’:30)
Engkau tidak akan menjadi orang BERTAKWA Hingga engkau BERILMU Dan Engkau tidak akan menjadi orang yang BAIK hingga engkau MENGAMALKAN ILMU
Dengan penuh rasa syukur kehadirat Allah SWT
Kupersembahkan tesis ini Sebagai penghargaan dan ungkapan terima kasih yang mendalam kepada Bapak, Ibu dan Suamiku tercinta, serta adik-adik ku tersayang.
UCAPAN TERIMA KASIH
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala kemurahan dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Sholawat serta salam semoga tetap tercurah kepada Rosulullah SAW dan umatnya sampai akhir zaman. Tesis yang berjudul Efektifitas Biji Kelor (Moringa oleifera ) dalam Menurunkan Kekeruhan, Kadar Ion Besi dan Mangan dalam Air , ini disusun sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar magister pada Jurusan Kimia Program pasca sarjana Institut Teknologi Bandung. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr.Eng.Muhammad Ali Zulfikar sebagai pembimbing tesis, atas semua saran, nasehat, dan bimbingan yang diberikan kepada penulis selama masa penelitian dan penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada : 1. Sekolah Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung atas kesempatan dan fasilitas sarana dan prasarana yang diberikan selama mengikuti program Magister di Institut Teknologi Bandung. 2. Pengelola Program Magister Kimia dan seluruh staf pengajar Magister Kimia, Program pascasarjana di Institut Teknologi Bandung. 3. Ketua Program studi Kimia ITB atas kesempatan dan izin penggunaan fasilitas selama mengikuti Program Magister di ITB. 4. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Agama RI yang telah memberikan beasiswa kepada penulis hingga dapat mengikuti Program Magister di Institut Teknologi Bandung. 5. Bapak-bapak kru Kimia Analitik; pak Sukawi, pak lanang dan pak dede buat semua bantuannya. 6. Bapak dan Ibu yang tercinta atas dukungan, kesabaran dan doa nya selama ini, Ini semua buat kalian.
7. Suami ku tercinta (Maulana Mustika) atas kesabarannya, yang tidak pernah bosan memberikan dorongan untuk menyelesaikan studi (you are the best). 8. Teman-teman trio kwek-kwek mbk Rahma, Efni, abang Darma serta sang fotografer pak Hadi, buat kebersamaan, keceriaannya dan bantuannya selama ini. 9. De’ Oya, ari, usin, dan Mandela atas pengertian dan doanya selama ini. 10. Rekan-rekan Kimia Depag 2006, pak Japar, pak Hendro, pak Sukir dan semua rekan-rekan yang tidak dapat ku sebutkan satu persatu atas kebersamaan dan bantuaanya selama ini. 11. Bapak Ahmad Putra M.Pd selaku kepala Sekolah Man kalianda beserta seluruh rekan-rekan guru dan tata usaha, yang telah memberikan kesempatan penulis untuk meberikan mengikuti Program Magister di Institut Teknologi Bandung dan bantuaannya yang tak ternilai. Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan yang telah diberikan dengan pahala yang setimpal. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tesis ini masih banya kesalahan dan kekurangan.
Oleh karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan.
Semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang memerlukan.
Bandung, Juni 2008
penulis
vi
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i ABSTRACT.......................................................................................................... iiii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ................................................................... iii UCAPAN TERIMA KASIH....................................................................................v DAFTAR ISI...................................................................................................... vviii DAFTAR LAMPIRAN.......................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii DAFTAR TABEL................................................................................................ xiii Bab I
Pendahuluan ...........................................................................................1
I.1
Latar Belakang Masalah ...........................................................................1
I.2
Tujuan Penelitian ......................................................................................3
I.3
Ruang Lingkup Penelitian.........................................................................3
I.4
Manfaat Penelitian ....................................................................................3
Bab II
Tinjauan Pustaka ....................................................................................4
II.1 Kelor (Moringa oleifera)...........................................................................4 II.2 Kelor (Moringa oleifera) sebagai Koagulan .............................................7 II.3 Teori Koagulasi .........................................................................................9 II.4 Mineral Besi dan Mangan dalam Air ......................................................14 II.5 Kekeruhan Air .........................................................................................15 II.6 Spektrofotometri Serapan Atom..............................................................16 II.7 Turbidimeter............................................................................................17 II.8 Hubungan antara Absorban dan Konsentrasi Atom-Atom Logam .........18 Bab III
Metodologi Penelitian ..........................................................................19
III.1 Waktu dan Tempat ..................................................................................19 III.2 Alat dan Bahan........................................................................................19 III.2.1
Alat..............................................................................................19
III.2.2
Bahan ..........................................................................................19
III.3 Pelaksanaan Penelitian............................................................................19 III.4 Cara Kerja ...............................................................................................20 III.4.1
Persiapan Koagulan ....................................................................20
III.4.2
Pembuatan Larutan Induk (sampel) Kekeruhan..........................20
III.4.3
Pembuatan Larutan Induk (sample) Ion Fe.................................20
III.4.4
Pembuatan larutan Induk (sample) Ion Mn.................................20
III.4.5
Penentuan pengaruh pH terhadap Kekeruhan.............................20
III.4.6
Penentuan pH Optimum Penurunan Kekeruhan dengan Biji Kelor ..................................................................................................21
III.4.7
Penentuan Jumlah Koagulan untuk Menurunkan Kekeruhan dengan Biji Kelor ........................................................................21
III.4.8
Penentuan Kapasitas Koagulan untuk Menurunkan Kekeruhan dengan Biji Kelor ........................................................................22
III.4.9
Penentuan pengaruh pH terhadap Penurunan Ion Besi...............22
III.4.10 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Ion Fe dengan Biji Kelor .....22 III.4.11 Penentuan Jumlah Koagulan untuk Adsorpsi Ion Fe dengan Biji Kelor ...........................................................................................23 III.4.12 Penentuan Kapasitas Koagulan untuk Adsorpsi Ion Fe dengan Biji Kelor ....................................................................................23 III.4.13 Penentuan pengaruh pH terhadap Penurunan Ion Mangan.........23 III.4.14 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Ion Mangan dengan Biji Kelor ..................................................................................................24 III.4.15 Penentuan Jumlah Koagulan untuk Adsorpsi Ion Mangan dengan Biji Kelor ....................................................................................24 III.4.16 Penentuan Kapasitas Koagulan untuk Adsorpsi Ion Mangan dengan Biji Kelor ........................................................................24 III.4.17 Pembuatan Larutan Induk Standar Kekeruhan ...........................25 III.4.18 Pembuatan Larutan Induk Standar Fe2+ 100 ppm.......................25 III.4.19 Larutan Induk Standar Mn2+ 100 ppm ........................................25 III.4.20 Pengukuran Kekeruhan ...............................................................25 III.4.21 Analisis Besi dalam Air ..............................................................26 III.4.22 Analisis Mangan dalam Air ........................................................26 III.4.23 Perhitungan Konsentrasi Logam.................................................26 Bab IV
Hasil Dan Pembahasan.........................................................................27
IV.1 Penurunan Kekeruhan (Turbiditas).........................................................32
ix
IV.2 Penurunan Konsentrasi Ion besi .............................................................32 IV.3 Penurunan Konsentrasi Ion Mangan.......................................................35 Bab V
Kesimpulan dan Saran .........................................................................39
V.1 Kesimpulan .............................................................................................39 V.2 Saran .....................................................................................................39 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................40
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Hasil Uji Efektifitas Biokoagulan Kelor (Moringa oleifera) terhadap Penurunan Konsentrasi Kekeruhan ....................... 43 A.1 Hasil Uji Pendahuluan .................................................. 43 A.2 Parameter Penelitian .................................................... 53
Lampiran B
Hasil Uji Efektifitas Biokoagulan Kelor (Moringa oleifera) terhadap Penurunan Konsentrasi Logam Besi ..................... 61 B.1 Hasil Uji Pendahuluan................................................... 61 B.2 Parameter Penelitian ..................................................... 68
Lampiran C
Hasil Uji Efektifitas Biokoagulan Kelor (Moringa oleifera) terhadap Penurunan Konsentrasi Logam Mangan ................ 75 C.1 Hasil Uji Pendahuluan................................................... 75 C.2 Parameter Penelitian...................................................... 82
Lampiran D
Penuntun Praktikum Kimia Koloid....................................... .89
Lampiran E
Diagram Alir Penelitian ........................................................102
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Kelor (Moringa oleifera)..................................................................5 Gambar II.2
Biji kelor (Moringa oleifera)...........................................................5
Gambar II.3
Model anyaman koloid oleh polimer................................................9
Gambar II.4
Model lapisan ganda.......................................................................22
Gambar II.5 Bagan alat spektrofotometri serapan atom .................................... 16 Gambar IV.1 Kurva penurunan kekeruhan dengan variasi pH tampa penambahan kelor ...............................................................................................27 Gambar IV.2 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan kekeruhan pada variasi pH.............................................................28 Gambar IV.3 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan kekeruhan ...................................................................................2929 Gambar IV.4 Grafik aktivitas biokoagulan kelor (Moringa oleifera) terhadap variasi konsentrasi kekeruhan ....................................................3131 Gambar IV.5 Kurva penurunan konsentrasi ion besi dengan variasi pH tampa penambahan pH .............................................................................32 Gambar IV.6 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan konsentrasi ion besi pada variasi pH..............................................33 Gambar IV.7 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan konsentrasi ion besi........................................................................34 Gambar IV.8 Kurva efektifitas biokoagulan kelor (Moringa oleifera) terhadap variasi konsentrasi ion besi ............................................................35 Gambar IV.9 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan konsentrasi ion mangan pada variasi pH....................................3636 Gambar IV.10 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan konsentrasi ion mangan pada variasi pH....................................3636 Gambar IV.11 Kurva efektifitas kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan konsentrasi ion mangan..............................................................3737 Gambar IV.12 Kurva efektifitas biokoagulan kelor (Moringa oleifera) terhadap variasi konsentrasi ion mangan ......................................................38
DAFTAR TABEL Tabel II.1
Komposisi daun dan buah kelor (Moringa oleifera) (per 100 gr)......6
Tabel II.2
Komposisi biji ....................................................................................7
Tabel II.3
Fraksi asam amino daun dan buah Moringa oleifera (gr/16 grN).......7
