Jurnal Dinamika, September 2015, halaman 1- 8 ISSN 2087 - 7889
Vol. 06. No.2
STUDI PENURUNAN KADAR LOGAM BESI (Fe) DAN LOGAM MANGAN (Mn) PADA LEMPUNG TERHADAP PERUBAHAN ARUS LISTRIK DALAM SOLENOIDA
Arief Muliawan Program Studi , Sekolah Tinggi Teknologi Bontang Email:
[email protected]
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian kadar senyawa besi (Fe) dan mangan (Mn) pada tanah lempung dengan cara penyaring elektromagnetik. Kedua unsur ini perlu penurunan kadar sehingga sifat resistifitas meningkat dari bahan lempung. Penelitian ini dilakukan dengan cara membuat sistem penyaring elektromagnetik berdasarkan prinsip solenoida. Medan magnetik yang dihasilkan diperoleh dari perubahan arus listrik.
Dari hasil
rangkaian diperoleh hambatan rangkaian sebesar 4,5 Ω dengan arus maksimum 5 ampere. Hasil penelitian yang diperoleh yaitu kandungan besi 0,46 ppm dan kandungan mangan 0,40 ppm. Kata kunci : Lempung, besi, mangan, solenoida Lempung
PENDAHULUAN
dapat
ditemukan
diberbagai tempat di wilayah indonesia Produk industri keramik dewasa ini semakin diminati oleh masyarakat. Hal ini terbukti dengan semakin luasnya pemakaian
barang-barang
keramik.
Penggunaannya mulai dari peralatan rumah tangga yang sederhana hingga peralatan elektronika yang rumit untuk keperluan
teknologi
yang
lebih
mutakhir. Dengan perkembangannnya yang demikian jauh tersebut, diperlukan usaha-usaha untuk meningkatkan mutu
salah satunnya di Bontang. Pemanfatan lempung yang begitu
besar bagi
cadangan
ini
bahan
diimbangi
baku
dengan
kurang
penggunaannya
sebagai bahan baku keramik. Sejauh ini cadangan
lempung
tersebut
baru
digunakan
sebagai
bahan
untuk
pembuatan bata secara tradisional, pipapipa padat dan gerabah. Kenyataan ini membuat lempung Bontang kurang bernilai
ekonomis
tinggi.
Hal
ini
bahan baku keramik. 1
Arief Muliawan (2015)
dikarenakan
dalam
tentu perlu disterilkan dari senyawa besi
lempung kaolinit tinggi (lebih dari 2%),
dan mangan. Hal ini memungkinkan
sehingga untuk bahan baku pembuatan
pembuatan
keramik halus lempung kaolinit belum
adanya unsur besi dan mangan.
memenuhi
kandungan
syarat.
Fe
Oleh
sebab
keramik
isolator
tanpa
itu
Penelitian ini dilakukan berdasarkan
kandungan Fe dalam lempung kaolinit
permasalahan pengurangan kadar besi
perlu diturunkan (Subagya. 1997).
dan mangan dalam lempung. Penelitian
Air yang larut dalam lempung tentu
ini merupakan pengolahan secara fisika
mengandung Fe, dimana air tanah
yaitu
mengalami pencemaran. Berbagai usaha
menggunakan
telah
pencemaran
elekromagnetik berdasarkan rangkaian
diminimalkan.
solenoida. Metode ini dapat dijadikan
Beberapa metode pengolahan air telah
salah satu metode alternatif yang efektif
dilakukan baik secara fisika, kimia,
dan
maupun biologi. Pengolahan secara
permasalahan pengurangan unsur besi
fisika
cara
dan mangan dalam pembuatan keramik
pemanasan,
isolator. Untuk selanjutnya, penelitian
dilakukan
terhadap
air
dapat
antara
penyaringan
agar
lain
dengan
(filtrasi),
dengan
metode sistem
efisien
penyaring
untuk
diharapkan
filtrasi
mengatasi
penyinaran ultraviolet, absorbsi dan
ini
dapat
memberikan
adsorbsi. Sedangkan untuk pengolahan
manfaat bagi teknologi keramik .
secara kimia antara lain dengan proses
TINJAUAN PUSTAKA
koagulasi dan aerasi, serta pengolahan secara biologi dengan menggunakan mikroorganisme
tertentu
untuk
menurunkan kandungan logam berat
dan
mangan
Tanah lempung dihasilkan oleh alam, yang bersal dari pelapukan kerak bumi yang sebagian besar
(Alamsyah, 2006). Besi
a. Lempung
merupakan
komponen utama yang terdapat dalam lapisan kulit bumi dan sangat mudah telarut. Secara alamiah bentuk yang sangat umum ditemukan dalam air tanah adalah senyawa besi dan mangan. Air sebagai sarana pengolahan lempung
batuan feldspatik,
tersusun oleh
terdiri
dari batuan
granit dan batuan beku. Kerak bumi terdiri dari unsur unsur seperti silikon, oksigen,
dan
aluminium.
Aktivitas
panas bumi membuat pelapukan batuan silika oleh asam karbonat. kemudian membentuk terjadinya tanah liat. Tanah
2
Studi Penurunan Kadar Logam Besi (Fe) dan Logam Mangan (Mn) pada Lempung terhadap Perubahan Arus Listrik dalam Solenoida
di alam mengandung besi (Fe) dan
ukuran padatan yang akan disaring dan
Mangan (Mn) yang terlarut dalam air
tergantung pada sifat bahan yang akan
tanah. Dalam prosesnya kedua unsur ini
difiltrasi.
juga terlarut dalam lempung. Lempung
semua partikel yang memiliki ukuran
kebanyakan
partikel yang lebih besar daripada pori-
dipergunakan
dalam
pembuatan keramik.
Media ini akan menahan
pori bahan filter (Bernasconi, 1995).
Lempung telah didefinisikan sebagai
Filtrasi yang baik ditentukan oleh
tanah yang menjadi koheren dan lengket
daya filtrasinya yaitu banyaknya cairan
bila dicampur dengan air. Ketika basah
yang menerobos per satuan waktu.
tanah ini mudah dibentuk, tetapi jika
Daya filtrasi tergantung pada faktor-
dikeringkan maka akan menjadi keras
faktor seperti luas permukaan filter,
dan
mempertahankan
dimana semakin besar luas media filter,
bentuknya. (McPhee. 1959). Lempung
semakin besar pula daya filtrasinya.
atau kermik memiliki sifat densitas,
Selain itu beda tekanan antara kedua sisi
kuat patah maupun resistifitasnya. Sifat
media filter juga mempengaruhi daya
resistifitas yang tinggi mengakibatkan
filtrasi, tekanan yang tinggi dapat
lempung dapat dimanfaatkan sebagai
dicapai dengan memperbesar tekanan
penahan aliran. Resistivitas listrik suatu
hidrostatik misalnya pengaliran dari
bahan merupakan ukuran kemampuan
tempat yang lebih tinggi. Faktor lain
bahan tersebut untuk men-transport
yang dapat memperbesar daya filtrasi
muatan listrik di bawah pengaruh
adalah viskositas cairan dan tahanan
medan listrik (Haper. 2001)
media filter yang kecil, semakin tipis
rapuh
serta
b. Filtrasi
dan kasar media filter semakin besar
Filtrasi secara umum didefinisikan
daya filtrasinya (Bernasconi, 1995).
sebagai suatu proses pemisahan padatan
c. Solenoida
yang terlarut dalam air. Filter berperan
Elektromagnetik merupakan sumber
untuk memisahkan air dari partikel-
medan magnetik yang dihasilkan oleh
partikel padatan. Di dalam filter diisi
arus listrik yang mengalir melalui
dengan bahan-bahan tertentu sebagai
sebuah
media filter. Media yang digunakan
medan magnetik yang kuat, kumparan
untuk bahan filter memiliki pori-pori
diisi
dengan ukuran tertentu sesuai dengan
misalnya
kumparan.
dengan
Agar
bahan
besi.
dihasilkan
ferromagnetik,
Sistem
penyaring
3
Arief Muliawan (2015)
elektromagnetik merupakan salah satu
elektromagnet.
penerapan bahan ferromagnetik pada
Gambar 1. Solenoida dengan lilitan yang sangat jarang (Halliday dan Resnick, 1989) Pada
sistem
penyaring
elektromagnetik dan pengujian
elektromagnetik berupa kumparan yang dialiri arus listrik, di dalamnya diisi
alat. 2. Tahap
pengambilan
sampel
pasir besi sebagai media filter yang
(pengambilan lempung dan air
bertujuan
untuk
sumur penduduk di Bontang)
peristiwa
magnetisasi
menimbulkan bahan
pada
daerah di sekitar medan magnet.
3. Tahap proses pengambilan data 4. Tahap pengujian sampel hasil
Sebuah solenoida yang dialiri arus akan menghasilkan medan magnet. Apabila
penelitian 5. Tahap analisis hasil penelitian
dalam solenoida diberi bahan yang
dilakukan
mudah termagnetisasi
hasil pengujian sampel hasil
akan terjadi
magnetisasi yang kuat.
b. Tempat penelitian dilakukan yaitu :Persiapan
a. Waktu penelitian terdiri dari lima tahap, yaitu :
pembuatan
rangkaian penyearah, pengujian awal sistem
peralatan,
alat-alat,
pembuatan
sistem penyaring elektromagnetik, pengujian peralatan dan proses
1. Tahap persiapan alat-alat dan penelitian,
diperoleh
penyaringan.
METODE PENELITIAN
bahan
setelah
pembuatan penyaring
penyaringan Laboratorium
dilakukan Fisika,
di
STITEK
Bontang c. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1.
Wadah penampung
4
Studi Penurunan Kadar Logam Besi (Fe) dan Logam Mangan (Mn) pada Lempung terhadap Perubahan Arus Listrik dalam Solenoida 2.
Pipa kecil PVC
7.
Rangkaian penyearah
3.
Kran air
8.
Multimeter digital
4.
Selang air
9.
Regulator
5.
Pipa
PVC,
tutup
sambungan
pipa
pipa,
,
10. Teslameter
dan
11. Tempat larutan sampel hasil
penyambung pipa 6.
penyaringan
Kawat tembaga
1 2
12. Magnet batang
Keterangan : 1. Pipa kecil
3 4
2. Sambungan pipa, yang di dalamnya berisi busa penyaring
5
3. Pipa PVC
6
4. Solenoida 7
5. Penyambung pipa PVC 6. penyaring Penyaring elektromagnetik dalam yang dibungkus kertas saring Gambar 2. Skema
d. Tahapan Penelitian
6. 7. Sambungan pipa PVC
Tahapan penelitian yang akan dilakukan dalam hibah ini yakni: 1.
3.
Pembuatan rangkaian penyearah dilengkapi
potensiometer
dan
dilakukan pengujian. 4.
Pembuatan sistem penyaring
5.
Pengujian awal alat dilakukan pada solenoida
dengan
hambatan solenoida.
Pengujian
Alat
dengan
tidak
dan pengaturan debit aliran 8.
Persiapan Alat dan bahan
sistem
memastikan ada kebocoran saluran
Tahap Pertama Studi Pustaka dan
2.
rangkaian
penyaring 7.
Perencanaan kerja
Penyusunan
Pengambilan
sampel
dan
pencampuran yang mengandung Fe dan Mn 9.
Pengambilan data
10. Analisis data HASIL DAN PEMBAHASAN
mengukur Pada
pengujian
perlatan
penyaring
elektromagnetik diperoleh hambatan dari 5
Arief Muliawan (2015) penyaring sebesar 4,5 ohm (Ω) sedangkan
sebesar 5 ampere (A). Hasil pengukuran
kuat arus maksimum yang dihasilkan alat
ditunjukan pada gambar 3
Gambar 3. Perubahan medan magnet terhadap kuat arus listrik
Solenoida yang dialiri listrik akan
persamaan
memiliki garis-garis gaya magnet yang
seperti
yang
serupa dengan magnet batang. Dengan
ditunjukan pada gambar 4. Perubahan
prinsip ini logam akan ditarik ketika
kuat
arus mengalir dalam solenoida. Dari
besarnya medan magnet. Makin besar
data yang ada dapat didekati dengan
arus yang diberikan maka makin besar
pendekatan
pula medan magnet yang diperoleh.
kurva
dengan
bentuk
arus
sangat
mempengaruhi
Gambar 4. Pendekatan kurva perubahan kuat arus
6
Studi Penurunan Kadar Logam Besi (Fe) dan Logam Mangan (Mn) pada Lempung terhadap Perubahan Arus Listrik dalam Solenoida
Gambar 5. Perubahan kadar ppm Fe dan Mn terhadap perubahan kuat arus
Dengan menambahkan kuat arus pada alat
bertambah. Kadar ppm dari Fe dan Mn
penyaring
maka
akan
besarnya
medan
menyebabkan
akan
meningkatkan
magnet.
efektivitas
Hal
ini
penyaring
menurun
bersamaan
dengan
peningkatan arus pada alat penyaring seperti yang ditunjukan pada gambar 5.
Gambar 6. Perubahan kadar ppm besi (Fe) terhadap arus
Gambar 7. Perubahan kadar ppm mangan (Mn) terhadap arus 7
Rahmat Hidayat (2015) Pada
awal
pengukuran
diperoleh
Halliday, D. & Resnick, R., 1998, Pysics,
kandungan ppm besi sebesar 2,12 ppm.
Jilid 2, edisi tiga, terjemahan Silaban, &
Dengan menaikkan arus hingga 4,5 ampere
Sucipto, E, Erlangga, jakarta.
diperoleh penurunan kadar besi hingga 0,46 ppm. Sedangkan pada pengukuran awal kandungan mangan
sebesar 1,17 ppm.
Dengan meningkatkan arus hingga 4,5 ampere diperoleh kadar mangan hingga 0,40
Haper,C.A. 2001. Handbook of Ceramics, glasses and diamonds” McGraw_Hill, USA. McPhee, K. 1959. “An Introduction to
ppm.
Inorganic Dielectrics”. IRE Transaction
KESIMPULAN
on Component Part. Vol.6 pp.3-33.
Berdasarkan hasil yang diperoleh pada
Subagya,
PH.
1997.
Pengurangan
penelitian ini maka dapat disimpulkan
Kandungan Fe dalam Lempung Kaolinit
bahwa:
dengan Menggunakan Asam Florida. Skripsi.
1. Perubahan
kuat
mengakibatkan
arus
akan
perubahan
medan
Universitas
Diponegoro
Semarang.
magnet 2. Kenaikan
kuat
mengakibatkan
arus
kenaikan
listrik efektifitas
penyaring dalam menurunkan kadar logam Fe dan logam Mn DAFTAR PUSTAKA Alamsyah, S., 2006, Merakit Sendiri Alat Penjernih Air Untuk Rumah Tangga, Penerbit PT Kawan Pustaka, Jakarta. Bernasconi, G, 1995, Teknologi Kimia Bagian 2, PT Pradnya Paramita, Jakarta
8
