FILTER AIR DENGAN METODE ELEKTROLISA Tantri Wahyuni Fakultas Teknik Universitas Majalengka
[email protected] Abstrak Air adalah materi esensial di dalam kehidupan. Air sangat diperlukan sebagai pelarut dan proses biokimia di dalam tubuh, air juga digunakan untuk menunjang kegiatan kehidupan manusia, namun jika air tercemar dan banyak mengandung zat kimia berbahaya dan melebihi batas ambang batas, maka air harus difilterkan. Salah satu filterisasi air dapat dilakukan dengan metode elektrolisa. Pengujian dilakukan dengan cara mengamati secara langsung dan secara elektris, mengamati secara langsung yaitu dengan melakukan pengamatan terhadap cepatnya proses reaksi elektrolisa (reaksi reduksi dan reaksi oksidasi) dalam menghasilkan partikel-partikel endapan (flok) dengan menggunakan panjang logam elektroda, diameter logam elektroda, jarak antar logam elektroda dan tegangan input yang berbeda. Pengujian secara elektris yaitu dengan melakukan pengukuran daya yang digunakan alat ini dalam proses elektrolisa. Dengan filterisasi menggunakan proses elektrolisa, persentase penurunan kadar Fe (besi) dari sumber air sumur di Dusun Kilung RT/RW 04/02 Kranggan Galur, Kulonprogo, Yogyakarta adalah 92,59 % sedangkan untuk persentase penurunan kadar Mn (mangan) adalah 94 %. Persentase penurunan kadar Fe (besi) dengan filterisasi menggunakan proses elektrolisa terlihat lebih besar dibandingkan persentase penurunan kadar Fe (besi) dengan filterisasi tanpa menggunakan proses elektrolisa ( 92,59 % > 85,18 % ) serta persentase penurunan kadar Mn (mangan) dengan filterisasi menggunakan proses elektrolisa juga terlihat lebih besar dibandingkan persentase penurunan kadar Mn (mangan) dengan filterisasi tanpa menggunakan proses elektrolisa ( 94 % > 40 % ). Kata Kunci: Filterisasi, Elektrolisa, Kadar Fe dan Mn PENDAHULUAN
mengandung logam berat. Logam berat
1.1.
beracun ini sama sekali tidak boleh
Latar Belakang
Air sangat diperlukan sebagai pelarut
masuk ke dalam tubuh mahluk hidup,
dan proses biokimia di dalam tubuh,
karena dengan konsentrasi yang kecil
air juga digunakan untuk menunjang
sudah bersifat toksik misalnya Hg
kegiatan
(raksa), Cd (cadmium), dan Pb (timbal).
kehidupan
manusia.
Pencemaran yang dapat menghancurkan
Berdasarkan
tatanan
Kesehatan
lingkungan
hidup
dapat
mencemari air bersih. Air yang tercemar
Peraturan
Menteri
No.416/MENKES/IX/1990
Tentang Standar Baku Mutu Air Bersih.
Kadar maksimum yang
dianjurkan
Syarat fisik air minum harus jernih dan
untuk parameter Fe (besi) adalah 0,1
tidak berbau, tidak berwarna dan tidak
mg/l sedangkan untuk Mn (mangan)
berasa. b.Syarat kimia: Tidak boleh
adalah 1,0 mg/l. Air yang tercemar dapat
mengandung zat-zat beracun, zat-zat
dimurnikan melalui metode elektrolisa.
yang menimbulkan gangguan teknis,
Prinsip kerja dari alat yang akan
estetika, psikologis, serta za-zat kimia
direalisasikan
yang
ini
adalah
sistem
dapat
mengganggu
kesehatan
filterisasi.
misalnya Fe dan unsur-unsur kimia
1.2.
lainnya.
Tujuan Penelitian 1. Merancang dan merealisasikan peralatan kadar
untuk
Fe
menurunkan
(besi)
mengandung
Syarat
biologis:
Tidak
bakteri/kuman
parasit,
bakteri phatogen serta bakteri coli. d.
Mn
Syarat radioaktif: Tidak mengandung
(mangan) dari sumber air di
unsur-unsur yang dapat memancarkan
Dusun Kilung RT/RW 04/02
sinar radiasi. Pemurnian air ini dapat
Kranggan Galur, Kulonprogo,
dilakukan secara elektrolisa. Elektrolisa
Yogyakarta
merupakan
2. Mengetahui
dan
c.
seberapa
besar
suatu
proses
energi dari energi listrik menjadi energi
penurunan kadar Fe (besi) dan
kimia.
Mn (mangan) dari sumber air
elektrolisa
adalah
sumur di Dusun Kilung RT/RW
(umumnya
konduktor
04/02
dicelupkan
Kranggan
Galur,
perubahan
Peralatan
ke
dasar dua
dari
elektroda
logam)
dalam
sel yang
elektrolit
Kulonprogo, Yogyakarta dengan
konduktor ion (dalam hal ini berupa air)
menggunakan proses filterisasi
dan sumber arus. Karena didasarkan
elektrolisa.
pada reaksi redoks, pereaksi utama yang
1.3. Kajian Pustaka
berperan dalam
Pencemaran atau polusi adalah suatu
elektron yang di pasok dari suatu
kondisi yang telah berubah dari bentuk
sumber listrik. Sesuai dengan reaksi
asal pada keadaan yang lebih buruk.
yang berlangsung, elektroda dalam suatu
Pergeseran bentuk tatanan dari kondisi
sistem
asal pada kondisi yang buruk ini dapat
menjadi katoda, yakni elektroda di mana
terjadi sebagai akibat masukan dari
reaksi
bahan-bahan pencemar atau polutan.
berlangsung dan anoda di mana reaksi
Adapun persyaratan kualitas air minum
oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
meliputi
kimia,
Perbedaan potensial antara 2 elektroda
biologis dan radioaktif.a. Syarat fisik:
yang dicelupkan dalam cairan elektrolit
persyaratan
fisik,
elektrolisa reduksi
metode ini adalah
dapat (reaksi
dibedakan katodik)
konduktor
ion
(air),
ion-ion
akan
II. METODOLOGI PENELITIAN
bergerak karena ditimbulkan oleh medan
Berikut adalah Tahapan Penelitian yang
listrik, kation bergerak kearah katoda,
Dilakukan:
anion bergerak kearah anoda sehingga terjadi
reaksi
elektroda.
pada
sisi
Elektroda
elektrolisa
sangat
Mulai
elektroda-
dalam
proses
penting
karena
Desain Alat
elektroda merupakan salah satu media untuk
menghantarkan
Realisasi Alat
atau
menyampaikan arus listrik ke dalam larutan
agar
terjadi
suatu
Pengujian Alat
reaksi
(perubahan kimia . Disini juga dilakukan
Tidak
proses penyaringan ( filtrasi ). Filtrasi
Berhasil Ya
merupakan proses pemisahan partikel
Analisis
dari cairan solid melalui material porous (filter) kemudian menahan solid dan melepaskan
liquid
(filtrat)
Kesimpulan dan Saran
secara
berlanjut. Apabila ukuran solid lebih
Selesai
besar dari pori-pori filter, solid akan tertahan dipermukaan filter.Bahan yang
Gambar 1. Tahapan Penelitian
dipakai sebagai media saringan adalah bahan yang memilki sifat penyaringan
Alat filter air dengan metode elektrolisa
yang baik, keras, bebas dari kotoran,
yang dirancang mempunyai spesifikasi
tidak larut dalam air dan dapat tahan
sebagai berikut:
lama dipakai. Pada proses elektrolisa ini
1.
digunakan sentrifugal,
trafo
daya,
relay,
Alat dapat menurunkan kadar Fe
pompa
(besi) dan Mn (mangan) sampai
multivibrator.
pada batas Standar Baku Mutu Air
Pemakaian pewaktu merupakan variasi dari multivibrator. Multivibrator adalah
Bersih. 2.
Waktu yang dibutuhkan alat dalam
suatu rangkaian yang mempunyai dua
proses filterisasi dengan elektrolisa
kemungkinan
adalah 1, 17 menit.
keadaan
pada
keluarannya. Keluaran tersebut dapat
3.
Logam
aluminium
dihubungkan
berupa level rendah atau level tinggi dan
pada kutub negatif keluaran dioda
tidak ada level menegahnya.
penyearah.
4.
Logam
besi
dihubungkan
pada
kutub
positif
keluaran
dioda
penyearah. 5.
Alat
metode elektrolisa yang akan dirancang
menggunakan
catu
daya
sebesar 32 volt AC. 6.
Jarak
Gambar desain alat filter air dengan
antara
logam
adalah seperti terlihat pada gambar.2 di bawah:
elektroda
(logam besi dan aluminium) adalah 2 cm.
Gambar 2. Desain filter air dengan metode elektrolisa Diagram blok rangkaian alat filter air dengan metode elektrolisa yang
dirancang adalah seperti terlihat pada gambar 3. di bawah:
Induksi
Trafo daya
Dioda Penyearah Jembatan
Besi
Pompa air
Wadah elektrolisa
Aluminium
Pasir aktif
Wadah air (input)
Filter cartridge
Wadah air (output)
Pengatur ketinggian level air
Gambar 3. Blok diagram filter air dengan metode elektrolisa III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Implementasi.
pengatur ketinggian level air, pompa air,
Filter air dengan metode elektrolisa yang
dan dioda bridge. Rangkaian filter air
dibuat pada perancangan dan penelitian
dengan metode elektrolisa dapat dilihat
ini terdiri atas 4 bagian yaitu trafo daya,
pada gambar 4.
Gambar 4.Rangkaian filter elektrolisa Filter air dengan metode elektrolisa ini
oksidasi) dalam menghasilkan partikel-
bekerja
partikel
berdasarkan
prinsip
reaksi
endapan
(flok)
dengan
redoks, yakni gabungan dari reaksi
menggunakan panjang logam elektroda,
reduksi dan oksidasi. Pereaksi utama
diameter logam elektroda, jarak antar
yang berperan dalam metode ini adalah
logam elektroda dan tegangan input
elektron yang di pasok dari suatu
yang berbeda sedangkan waktu yang
sumber listrik. Sesuai dengan reaksi
digunakan dalam prosesnya sama, hal
yang berlangsung, elektroda dalam suatu
ini bertujuan untuk mengetahui seberapa
sistem
besar penurunan kadar Fe (besi) dan Mn
elektrolisa
dapat
dibedakan
menjadi katoda, yakni elektroda di mana
(mangan)
reaksi
Pengujian secara elektris yaitu dengan
reduksi
(reaksi
katodik)
yang
dapat
berlangsung dan anoda di mana reaksi
melakukan
pengukuran
oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
digunakan
alat
ini
dihasilkan. daya
dalam
yang proses
elektrolisa. 3.2. Data hasil pengujian dan Analisis Pengujian
dilakukan
dengan
cara
mengamati secara langsung dan secara elektris, mengamati secara langsung yaitu dengan melakukan pengamatan terhadap
cepatnya
proses
reaksi
elektrolisa (reaksi reduksi dan reaksi
Tahap pengukuran dilakukan secara terpisah pada setiap percobaannya. Tahap awal pengukuran, filterisasi menggunakan (dengan tegangan
proses
elektrolisa
menggunakan 32
volt
AC)
input dengan
filterisasi tanpa menggunakan proses
elektrolisa, tahap kedua dilakukan
berdasarkan
berdasarkan atas tegangan input yang
elektroda,
digunakan
dilakukan
dalam
setiap
proses
atas
panjang
logam
serta
tahap
kelima
berdasarkan logam
elektroda
ukuran
elektrolisa, tahap ketiga dilakukan
diameter
guna
berdasarkan atas jarak antar logam
mengetahui hasil penurunan kadar Fe
elektroda, tahap keempat dilakukan
(besi) dan Mn (mangan).
Tabel 1. Penurunan Fe dan Mn dengan filterisasi elektrolisa. Konsentrasi kadar (mg/l) Konsentrasi kadar Fe Konsentrasi kadar Mn Standar Kadar Kadar Standar Kadar Kadar baku mutu awal akhir baku mutu awal akhir 1,0 2,7 0,2 0,5 1,0 0,06
Waktu filterisasi (menit) 1,17
Berdasarkan tabel 1. terlihat bahwa telah
Fe (besi) yang terkandung pada sumber
terjadi penurunan kadar Fe (besi) dan
air sumur di Dusun Kilung RT/RW
Mn
filterisasi
04/02 Kranggan Galur, Kulonprogo,
elektrolisa
Yogyakarta berkadar awal sebesar 2,7
(menggunakan tegangan input sebesar
mg/l dapat diturunkan menjadi 0,2 mg/l
32 volt AC). Pada percobaan ini akan
(penurunan sebesar 2,5 mg/l), sedangkan
terjadi
(mangan)
menggunakan
proses
partikel-partikel
dengan proses
pembesaran
bentuk
untuk Mn (mangan) yang memiliki
endapan
(flok).
kadar awal sebesar 1,0 mg/l dapat
Sehingga logam berat Fe (besi) dan Mn
diturunkan
menjadi
0,06
(mangan) yang telah berbentuk flok
(penurunan sebesar 0,94 mg/l).
mg/l
(endapan) akan semakin mudah untuk tersaring oleh filter pasir aktif dan filter cartridge yang digunakan.
Tabel 2. Persentase penurunan Fe dan Mn filterisasi elektrolisa. Standar baku mutu 1,0
Konsentrasi kadar Fe Kadar Kadar Persentase awal akhir penurunan (mg/) (mg/l) (%) 2,7 0,2 92,59
Konsentrasi kadar Mn Standar Kadar Kadar Persentase baku awal akhir penurunan mutu (mg/) (mg/l) (%) 0,5 1,0 0,06 94
Berdasarkan tabel 2. terlihat bahwa
Fe (besi) dari sumber air sumur di
dengan filterisasi menggunakan proses
Dusun Kilung RT/RW 04/02 Kranggan
elektrolisa, persentase penurunan kadar
Galur, Kulonprogo, Yogyakarta adalah
92,59 % sedangkan untuk persentase
% >
penurunan kadar Mn (mangan) adalah
penurunan kadar Mn (mangan) dengan
94 %.
filterisasi
Persentase penurunan kadar Fe (besi)
elektrolisa juga terlihat lebih besar
dengan filterisasi menggunakan proses
dibandingkan
elektrolisa
besar
kadar Mn (mangan) dengan filterisasi
penurunan
tanpa menggunakan proses elektrolisa (
terlihat
dibandingkan
lebih
persentase
kadar Fe (besi) dengan filterisasi tanpa
85,18 % ) serta persentase menggunakan
proses
persentase
penurunan
94 % > 40 % ).
menggunakan proses elektrolisa ( 92,59 kadar Fe (besi) sebesar 98,14 % IV.
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1.
Kesimpulan 1. Filterisasi
dan Mn (mangan) sebesar 99 % dari sumber air sumur di Dusun
dengan
Kilung RT/RW 04/02 Kranggan
metode
Galur, Kulonprogo, Yogyakarta.
elektrolisa dapat menurunkan kadar
Fe
(besi)
dan
Mn
(mangan) dari sumber air sumur di Dusun Kilung RT/RW 04/02 Kranggan Galur, Kulonprogo, Yogyakarta. Hal ini disebabkan oleh proses elektrolisa yang dapat
menimbulkan
reaksi
reduksi dan reaksi oksidasi, sehingga terjadi pengikatan ionion logam berat yang terlarut di dalam
air
kedalam
dan
bentuk
merubahnya yang
lebih
besar (partikel endapan/flok). Logam
berat
yang
telah
berbentuk partikel endapan/flok tersebut akan semakin mudah untuk tersaring oleh filter yang digunakan
dalam
proses
air
Saran 1. Filter
air
elektrolisa
dengan
metode
elektrolisa dapat menurunkan
dengan
metode
sangat
efektif
digunakan untuk pengolahan air yang mengandung logam-logam berat.
Tidak
hanya
untuk
pengolahan sumber air yang mengandung logam berat saja tetapi juga dapat digunakan untuk pengolahan limbah cair pada laboratorium, instansi atau perusahaan-perusahaan
skala
kecil yang menggunakan logam, dan
diindikasikan
cairnya
memiliki
limbah kandungan
logam berat di dalamnya. 2. Agar proses elektrolisa berjalan optimum
filterisasinya. 2. Filter
4.2.
efisiensi
dan alat,
juga
untuk
sebaiknya
dilakukan pencucian rangkaian
alat
elektrolisa,
apabila
alat
5. Fitri, Luluk, (1993), Pengaruh
sudah tidak mampu bekerja
Diameter Pasir Aktif Sebagai
maksimal
Filter
lagi
karena
telah
Terhadap
Penurunan
banyak flok atau endapan yang
Kadar Fe, Tugas Akhir, Sekolah
menempel
Tinggi
atau
menutupi
permukaan logam elektroda. 3. Penggantian sebaiknya
karena
Lingkungan
“YLH” Yogyakarta.
logam
elektroda
6. Guyton, Arthur C, 1997, Buku
juga
dilakukan
Ajar Fisiologi Kedokteran, Edisi
apabila logam elektroda telah banyak
Teknik
mengalami akan
korosi,
9, Jakarta. 7. Johanes, H, 1978, Listrik Dan
mempengaruhi
Magnet,
proses dan efisiensi penurunan
Jakarta.
parameter sumber air.
8. Palar,
PT.
Balai
Pustaka,
Heryando,
1994,
Pencemaran Dan Toksikologi V.
DAFTAR PUSTAKA
Logam Berat, Rineka Cipta,
1. Darmono, 1995, Logam Dalam Sistem Mahluk Hidup, Penerbit
Jakarta. 9. ________.(2001).
Universitas
”Transformator
Indonesia, UI-Press, Jakarta.
2. Djoko,
Ananto,
(1991),
Penurunan Kadar Fe dan Mn air Sumur Aerasi
Dengan Dan
Kombinasi
Saringan
Pasir
Cepat, Tugas Akhir, Sekolah Tinggi
Teknik
Lingkungan
“YLH” Yogyakarta.
om>
Electrical Decomposition”.
( Juli. 2, 2007).
( Maret. 18, 2006).
10. Ratih,
Tine
Maria
Kuswati,
Nani Kartini, Mudji Rahardjo, 2003, Kimia 2b, PT. Bumi Aksara, Jakarta. 11. ________.(2005). ” Profesional In
3. Faraday, Michael. (1834). “
Daya”.
Practical
Electronics”.
( November. 26, 2007). 12. Ratna, Dwi, (2006), Teknologi Sistem
Elektrolisis
Untuk
Penurunan Fe, Cu dan TDS 4. Fardiaz, Srikandi, 1992, Polusi Air
Dan
Udara,
Kanisius, Yogyakarta.
Penerbit
Dalam Limbah Laboratorium, Tugas Akhir, Sekolah Tinggi Teknik
Lingkungan
Yogyakarta.
“YLH”
13. ________.(2007).
”Sistem
Filtrasi”. ( Juli. 2, 2007). 14. Slamet, Juli Soemirat, 1994, Kesehatan Lingkungan, Gadjah Mada
University
Yogyakarta.
Press,
