ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012
PENGARUH PERBANDINGAN KOAGULAN BIJI KELOR DAN ALUMINIUM SULFAT PADA PROSES PENJERNIHAN AIR SUNGAI Andi Haslinah Dosen Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Makassar ABSTRAK Sungai Pampang merupakan salah satu sungai yang berada di wiliyah kota Makassar yang airnya tidak dapat dipergunakan sebagai sumber air minum.Oleh karena itu untuk mendayagunakannya perlu pemanfaatan lebih lanjut dalam hal penjernihan air agar dapat digunakan untuk konsumsi sehari-hari.Salah satu langkah yang dapat ditempuh adalah dengan mengendapkan zat-zat pengotor yang terdapat didalamnya dengan menggunakan zat pengumpul alami seperti biji kelor. Bahan yang digunakan adalah air sungai Pampang sebagai sampel dan biji kelor sebagai koagulan alami dimana 6 gr bubuk biji kelor yang telah menjadi pasta dan dicampur dengan aquades 600 ml yang disaring dan diambil filtratnya.Cairan yaang mengandung padatan tersebut kemudian dipompakan kedalam tabung klarifikasi hingga mencapai ketinggian tertentu.Setiap 10 menit diambil tiga sampel dar kran 4 , 6 dan 8.Begitu seterusnya hingga tidak diperoleh lagi endapan dan sebagai pembanding digunakan koagulan Al2(SO4)3.18H2O. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koagulan biji kelor mampu mengikat partikel-partikel padatan yang terlarut lebih cepat dibandingkan dengan Al2(SO4)3.18H2O yaitu pada menit ke-30 sedangkan Al2(SO4)3.18H2O hanya pada menit ke-50.Untuk koagulan biji kelor,daerah cairan jernih terjadi pada waktu 30 menit.Hal ini disebabkan karena biji kelor mengandung zat aktif rhamnosyloxybenzil isothiocyanate yang mampu mengadopsi dan menetralisir partikel-partikel lumpur dan logam yang terkandung dalam air limbah suspensi. Kata Kunci : Koagulan, Aluminium Sulfat, Penjernihan tidak terjangakau oleh masyarakat setempat. Oleh karena itu maka dicari satu solusi yang tepat dengan menggunakan biji kelor sebagai koagualn.Jumlah bubuk moringa atau kelor yang diperlukan untuk pembersihan air bagi keperluan rumah tangga sangat tergantung pada seberapa jauh kotoran yang terdapat didalamnya. Untuk menangani air sebanyak 20 liter (1 jerigen),diperlukan jumlah bubuk biji kelor 2 gram atau kira-kira 2 sendok teh (5 ml).Proses pembersihan tersebut menurut hasil penelitian mampu memproduksi bakteri secara luar biasa,yaitu sebanyak 90-99,9 % yang melekat pada partikel-partikel padat,sekaligus menjernihkan air,yang relatif aman (untuk kondisi serba keterbatasan) serta dapat digunakan sebagai air minum masyarakat setempat. Namun demikian,beberapa mikroba patogen masih ada peluang tetap berada di dalam air yang tidak sempat terendapkan,khususnya bila air awalnya telah tercemar secara berat.
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tanaman kelor merupakan perdu dengan tinggi 10 meter, berbatang lunak dan rapuh,dengan daun sebesar ujung jari berbentuk bulat telur dan tersusun majemuk.Tanaman ini berbunga sepanjang tahun berwarna putih,buah berisi segitiga dengan panjang sekitar 30 cm,tumbuh subur mulai dari dataran rendah sampai ketinggian 700 m di atas permukaan laut.Menurut sejarah,tanaman kelor atau marongghi ( Moringa Oleifera ),berasal dari kawasan sekitar Himalaya dan India,kemudian menyebar ke kawasan di sekitarnya sampai ke Benua Afrika dan Asia-Barat. Oleh karena itu rangkaian penelitian terhadap manfaat kelor mulai dari daun,kulit batang,buah sampai bijinya,sejak tahun 1980-an telah dimulai. Saat itu fokus penelitian ditujukan kepada program pengadaan air jernih untuk para pemukiman di kawasan pantai dan sungai,khususnya di kawasan sungai yang berwarna kecoklatan sebagai sumber air minum.(Unus Suriawiria,2002).
1.2 Tujuan Penelitian Untuk mengetahui laju pengendapan pada proses penjernihan air sungai dengan menggunakan biji kelor sebagai koagulan.
Dalam penelitian yang diuraikan oleh Winarno (2003) tentang pemanfaatan tanaman tanaman Moringa Oleifera dalam proses pengolahan air skala kecil,menengah dan besar. Pusat-pusat pengolahan air dengan skala besar,mengolah air dengan cara menamabahkan senyawa kimia (koagulan) ke dalam air kotor yang diolah.Namun demikian,zat kimia penggumpal yang baik tidak mudah dijumpai di berbagai daerah terpencil.Andaipun ada pasti harganya
1.3 Batasan Masalah Biji kelor yang digunakan adalah yang matang atau tua dipohon dan baru dipanen setelah kering. proses pengolahan yang digunakan adalah sedimentasi dimana untuk mengambil sampel hanya dibatasi pada tiga kran
995
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 yaitu kram keempat,keenam dan kedelapan,dengan variasi waktu setiap sepuluh menit.
dalam oven kemudian timbang kaca arloji + kertas filter + padatan kemudian tentukan massa padatan dan hitung konsentrasi padatan tersebut dalam satuan mg/liter.
METODOLOGI PENELITIAN
Prosedur pengerjaan dilakukan untuk : a. Cairan + Padatan + Al2(SO4)3.18H2O b. Cairan + Padatan + Biji kelor
2.1 Bahan dan Alat Bahan utama yang di gunakan dalam penelitian ini adalah biji buah kelor yang di peroleh dari Kecamatan Kariango,Kabupaten Pinrang.Sedangkan bahan tambahan yang di pakai adalah aquades dan air sungai yang di gunakan sebagai sampel.
Konsentrasi padatan / endapan yang dihasilkan: …………………...
Cn = (Geankoplis)
Alat – alat yang di gunakan meliputi : Seperangkat alat sedimentasi,Neraca elektronik/digital, Oven , Corong, Kaca arloji, Gelas ukur 10 ml, Botol semprot, Spatula, Kertas filter, Stopwatch, dan mistar.
Dimana :
2.2 Prosedur Kerja Pada penelitian ini mula-mula biji buah kelor yang tak berkulit tersebut dihancurkan dan ditumbuk sampai halus sehingga dapat dihasilkan bubuk biji moringa, kemudian bubuk biji moringa atau kelor ditimbang sebanyak 2 gram. Selanjutnya ditambahkan sedikit air sehingga menjadi pasta. Pasta tersebut dimasukkan kedalam botolyang bersih dan ditambahkan kedalamnya 200 ml air besih, lalu dikocok selama 5 menit hingga campuran sempurna. Larutan yang telah tercampur dengan koagulan biji kelor di saring dan filtratnya dimasukkan kedalam 20 liter sampel, kemudian diaduk secara pelan-pelan selama 10-15 menit, lal cairan yang mengandung padatan dicampur pada tangki penampung kemudian dipompakan kedalam tabung klarifikasi melalui bagian bawah hingga mencapai ketinggian tertentu. Kemudian di ambil 3 sampel pada tiap kedalaman tertentu masingmasing sebanyak 10 ml dengan menggunakan gelas ukur dan dicatat tinggi kedalamannya. Hal tersebut diatas, dilakukan untuk setiap waktu tertentu.
Cn
= Konsentrasi endapan (gr/ml)
BE
= Berat endapan (gr)
V
= Volume sampel (ml)
Persen Konsentrasi (Pn) : Pn = ankoplis)
..………………
(2)
Dan berat yang dihasilkan (Wn) : ……………...
Wn = (Geankoplis)
(3)
Dimana :
2.3 Variabel yang di teliti 1. Faktor A (Waktu pengendapan ; menit)
Pn
= Persen konsentrasi
Co
= Konsentrasi awal (gr/ml)
Wn
=
A
= Luas permukaan clarifier (cm2)
h1
= Kedalaman cairan 1 (cm)
h2
= Kedalaman cairan 2 (cm)
h
= Kedalaman cairan (cm)
n
= Jumlah sampel
Berat endapan yang dihasilkan (gr)
A1 = 0, A2 = 10, A3 = 20, A4 = 30 A5 = 40, A6 = 50 2.
(1)
Faktor B (Koagulan) B1 = Al2(SO4)3.18H2O B2 = Biji kelor
2.4 Analisa Hasil Sampel yang telah diambil dipisahkan cairan dari padatannya dengan menggunakan corong.Lalu dengan menggunakan spatula diambil kertas filter yang mengandung padatan dan sedikit cairan tersebut dari coron, diletakkan di atas kaca arloji, kemudian masukkan ke dalam oven untuk memisahkan cairan dari padatan kering. Setelah kering, keluarkan dari
Gambar 2. Peralatan Sedimentasi
Keterangan :
996
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 Pada kran 6 : Y = 10-6 X2 - 0,0001 X +
A. Tangki Penampung , B. Pompa, C. Tabung Klarifikasi, D. Kerangan Sampel , E. Kerangan Pengatur
0,0026 Pada kran 8 : Y = 0,0047e-0,0744x Tabel 4. Hubungan antara waktu Vs konsentrasi endapan dengan menggunakan koagulan biji kelor
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi endapan (Cn) Pada
Pada penelitian ini diperoleh daerah cairan jernih untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O pada t = 40 menit. Sedangakan untuk koagulan biji kelor daerah cairan jernih diperoleh pada t = 30 menit.
Wkt
Konsentrasi Endapan ( Cn ) Pada
Y Data
Kran 6 Y Hit
Y Data
Y Hit
Y Data
Y Hit
0,001233
0,0012
0,001467
0,0014
0,001467
0,0014
10
0,00003333
0,0005
0,00003333
0,0007
0,00003333
0,00059
20
0,00003333
0,0004
0,00003333
0,0006
0,0001667
0,00025
30
0
0,0009
0
0,0011
0
0,0001
Kran 8
0.004
Y Data
Y Hit
Y Data
Y Hit
0
0,000766
0,001
0,00283
0,0026
0,004633
0,0047
10
0,001533
0,001533
0,001333
0,0017
0,0022
0,001
20
0,000733
0,0001
0,000966
0,001
0,0011
0,00088
30
0,0007
0,001433
0,0009
0,0005
0,0005
0,00064
40
0
0,000066
0,000866
0,0002
0,00024
0,00028
50
0
-0,0002
0
0,0001
0,00003333
0,00011
0.003
Y Data u/ Kran 4 Y Data u/ Kran 6
0.002
Y Data u/ Kran 8 Y Hit u/ Kran 4
0.001
Y Hit u/ Kran 6 Y Hit u/ Kran 8
-4.34E-18
0
0.005
10 Waktu20 (Menit) 30
40
Gambar 4. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs konsentrasi endapan (Cn) dengan menggunanakan koagulan Biji Kelor
0.004 Konsentrasi Endapan (gr/ml)
Y Data u/ Kran 4 Y Data u/ Kran 6 Y Data u/ Kran 8 Y Hit u/ Kran 4 Y Hit u/ Kran 6 Y Hit u/ Kran 8
0.003 0.002 0.001 0
-0.001
Y Hit
Kran 8
0
Konsentrasi Endapan (gr/ml)
Kran 4
Kran 6
Y Data
Tabel 3. Hubungan antara waktu Vs konsentrasi endapan dengan menggunakan koagulan Al2(SO4)3.18H2O Waktu
Kran 4
0
20
40
60
Dari grafik diatas diperoleh laju pengendapan yang menurun untuk semua kran, kemudian laju pengendapannya menjadi konstan. Daerah cairan jernih juga diperoleh untuk kran 4 pada t = 30 menit. Persamaan yang digunakan pada grafik adalah persamaan polynomial untuk kran 4 dan kran 6 sedangkan kran 8 menggunakan persamaan eksponensial.
Waktu (Menit)
Pada kran 4 : Y = 3.10-6 X2 - 0,0001 X + 0,0012 Pada kran 6 : Y = 3.10-6 X2 - 0,0001 X + 0,0014
Gambar 3. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs konsentrasi endapan (Cn) dengan menggunanakan koagulan Al2(SO4)3.18H2O
Pada kran 8 : Y = 0,0014e-0,0869x
Pada grafik diatas untuk kran 4 pada t = 0 laju pengendapannya semakin naik yaitu dari 7,667.10 -4 gr/ml ke 1,5333.10-3 gr/ml, namun pada t = 10 menit laju pengendapannya semakin menurun sehingga diperoleh laju pengendapan yang konstan, maka daerah cairan jernih diperoleh pada kran t = 40 menit. Pada kran 6 dengan t = 30 menit konsentrasi endapannya mengalami kenaikan karena adanya beberapa gaya yang berpengaruh di antaranya gaya dorong endapan yang berada di bawah untuk naik ke atas sehingga mengakibatkan adanya endapan yang naik, turun dan horizontal. Persamaan yang digunakan pada grafik adalah persamaan polynomial untuk kran 4 dan 6, sedangkan untuk kran 8 menggunakan persamaan eksponensial. 7
2
Tabel 5. Hubungan antara waktu Vs konsentrasi endapan pada kran 4 untuk berbagai koagulan Koagulan Al2(SO4)3.18H2O
Waktu ( Menit )
-6
Pada kran 4 : Y = -6.10 X + 6.10 + 0,001
997
Y Data
Koagulan Biji Kelor
Y Hitungan
Y Data
Y Hitungan
0
0,0007667
0,001
0,0012333
0,0012
10
0,001533
0,001
0,00003333
0,0005
20
0,0007333
0,00088
0,00003333
0,0004
30
0,0007
0,00064
0
0,0009
40
0
0,00028
50
0
0,0002
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 Gambar 6. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs konsentrasi endapan (Cn) pada kran 6 untuk berbagai koagulan
Konsentrasi Endapan (gr/ml)
0.002 Y Data u/ Koagulan Al2 (SO4)3.18 H2O Y Data u/ Koagulan Biji Kelor
0.0015
0.001
Y Hit u/ Koagulan Al2(SO4)3.18 H2O Y Hit u/ Koagulan Biji Kelor
0.0005
0 0
20 40 Waktu (Menit)
60
Dari grafik diperoleh laju pengendapan yang sama baik untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O maupun untuk koagulan biji kelor. Pada koagulan Al2(SO4)3.18H2O laju pengendapannya naik sebesar 1,333.10-3 yang terjadi pada t = 20 menit, sedangkan untuk koagulan biji kelor laju pengendapannya naik sebesar 1,334.10 -4 yang terjadi pada t = 10 menit. Hal ini disebabkan karena adanya pengaruh gaya dorong dari endapan yang berada di bawah. Persamaan polynomial yang digunakan pada grafik adalah : Untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O :
Gambar 5. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs konsentrasi endapan (Cn) pada kran 4 untuk berbagai koagulan
Y = 10-6 X2 - 0,0001 X + 0,0027 Untuk koagulan Biji kelor
Dari grafik diatas ternyata untuk koagulan biji kelor hanya terjadi laju pengendapan menurun dan laju pengendapan konstan, sedangkan untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O laju pengendapannya naik kemudian menurun dan akhirnya diperoleh laju pengendapan konstan pada t = 40 menit dengan Cn = 0 gr/ml. persamaan polynomial yang digunakan pada grafik adalah :
Tabel 7. Hubungan antara waktu Vs konsentrasi endapan pada kran 8 untuk berbagai koagulan Waktu ( Menit )
Untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O : -7
2
-6
Y = -6.10 X + 6.10 X + 0,001 Untuk koagulan Biji kelor
:
Y = 3.10-2 X2 - 0,0001 X + 0,0012 Tabel 6. Hubungan antara waktu Vs konsentrasi endapan pada kran 6 untuk berbagai koagulan Koagulan Al2(SO4)3.18H2O
( Menit ) 0
Y Data 0,002933
Koagulan Biji Kelor
Y Hitungan 0,0027
0,001467
0,001533
0,0018
0,00003333
0,0007
20
0,0001
0,0011
0,0001667
0,0006
30
0,001433
0,0006
0
0,0011
40
0,00006667
0,0003
50
0
0,0002
Y Hitung
0,002933
0,0027
0,001467
0,0014
10
0,001533
0,0018
0,00003333
0,0007
20
0,0001
0,0011
0,0001667
0,0006
30
0,001433
0,0006
0
0,0011
40
0,00006667
0,0003
50
0
0,0002
Y Data u/ Koagulan Al2 (SO4)3.18 H2O Y Data u/ Koagulan Biji Kelor
0.003 0.002 0.001
0.0005 0 0
20 40 Waktu (Menit)
60
Gambar 7. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs konsentrasi endapan (Cn) pada kran 8 untuk berbagai koagulan
Y Data u/ Koagulan Al2 (SO4)3.18 H2O Y Data u/ Koagulan Biji Kelor
Konsentrasi Endapan (gr/ml)
0.003
0.0025 0.002
0.0015 0.001
0.0005
Pada grafik terlihat bahwa untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O laju pengendapannya semakin menurun, sedangkan untuk koagulan biji kelor laju pengendapannya menurun kemudian naik kembali lalu menurun lag. Hal ini disebabkankan karena adanya gaya dorong dari partikel-partikel padatan yang berada dibawah untuk naik lagi ke atas. Persamaan eksponensial yang digunakan pada grafik adalah : Untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O : Y = 0,0047e-0,0744X
0 20 40 Waktu (Menit)
Y Data
Y Hitung
0.0015
0.0035
0
Y Data
0.0025
0,0014
10
Koagulan Biji Kelor
0.0035
Y Hitungan
Y Data
Koagulan Al2(SO4)3.18H2O
0
Konsentrasi Endapan (gr/ml)
Waktu
:
Y = 3.10-6 X2 - 0,0001 X + 0,0014
60
Untuk koagulan Biji kelor Y = 0,0014e-0,0869X 998
:
ILTEK,Volume 7, Nomor 13, April 2012 lama pula waktu yang diperlukan untuk mengendap. Persamaan eksponensial yang digunakan pada grafik untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O yaitu :
Tabel 8. Hubungan antara waktu Vs kedalaman endapan untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O
Y = 80,894e-0,0466X
Untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O
Waktu ( Menit )
Y Data
Y Hitung
0
276,8
80,894
10
19,5
51,787
20
17,7
33,153
30
16,7
21,224
40
15,2
13,587
50
14,3
8,698
Sedangkan untuk koagulan biji kelor persamaan eksponensialnya adalah : Y = 120,41e-0,0845X PENUTUP
Konsentrasi Endapan (gr/ml)
300 250 200 150
Y Data u/ Koagulan Al2 (SO4)3.…
100 50 0 0
20 40 Waktu (Menit)
60
Gambar 8. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs kedalaman (h) untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O
4.2 Saran.
Tabel 9. Hubungan antara waktu Vs kedalaman endapan untuk koagulan Biji kelor
Masih diperlukan adanya penelitian lebih lanjut tentang pembuatan sabun dan pembuatan minyak dari biji kelor.
Untuk koagulan Biji Kelor
Waktu ( Menit )
Y Data
Y Hitung
0
266
120,41
10
18
51,72
20
17
22,22
30
16,2
9,54
DAFTAR PUSTAKA Bernasconi,G. dkk. 1995. Kimia”.PT.Pradnya Paramit. Jakarta.
“Teknologi
Brown, G.G. 1991. “Unit Operation”. Wiley and Sons. Japan Buku Penuntun Laboratorium OTK I. “Percobaan Sedimentasi”.Laboratorium Makassar.
300 Konsentrasi Endapan (gr/ml)
4.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Biji kelor dapat digunakan sebagai koagulan dengan perbandingan 2 gr bubuk biji kelor untuk 200 gr air yang mengandung padatan 2. Biji kelor mempunyai laju pengendapan yang lebih cepat bila dibandingakan dengan Al2(SO4)3.18H2O yaitu pada t = 30 menit. 3. Grafik yang diperoleh menunjukkan bahwa pada t = 0 laju pengendapannya sangat besar dan pada waktu tertentu laju pengendapannya akan menjadi tetap. 4. Diperoleh daerah cairan jernih untuk koagulan biji kelor pada t = 30 menit dan untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O pada t = 50 menit.
250 200 Y Data u/ Koagulan Biji Kelor Y Hit u/ Koagulan Biji Kelor
150 100 50 0 0
10
20
30
40
2002. OTK
Chandr, A.1998. “Penuntun Dosis Optimum Koagulan Ferro sulfat-Kapur, Flokulan Chemifloc dan Besfloc, serta Bioflokulan Moringa oleifera dalam Pengolahan Limbah Cair Pabrik Tekstil”. jurusan Teknik Kimia Unpar. Bandung. Enos Tangke Arung, MP. 1 Juli 2002. “ Biji Kelor Sebagai Penjernih Air Sungai”. Suara Merdeka. Mc. Cabe and Smith. 1991. “Operasi Teknik Kimia”. Erlangga.
Waktu (Menit) Gambar 9. Grafik hubungan antara waktu (t) Vs kedalaman (h) untuk koagulan Biji Kelor
Unus Suria Wiria. 28 Agustus 2002. “ Aneka Manfaat Kelor”. Internet .
Dari grafik untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O dan biji kelor dapat terlihat bahwa semakin tinggi kedalaman suspensi, maka semakin singkat waktu yang diperlukan untuk mengendap sedangkan apabila kedalaman suspensi makin rendah maka akan semakin
Winarno, F.G. 2003. “ Biji Kelor untuk Bersihkan Air Sungai”. Artikel pada Harian Kompas. Minggu, 6 April 2003, hal 22.
999
