kimia


ricin3

Racun risin merupakan racun yang dibuat dari pemrosesan dari sejenis tanaman jarak “castor beans”. Tanaman jarak yang berasal dari cekungan Mediterania, Afrika dan India, namun secara luas ditanam sebagai tanaman hias. Sebuah toksin yang disebut risin ditemukan di seluruh tanaman, tetapi terkonsentrasi dalam biji / kacang (bahan untuk minyak jarak ).

In the Agatha Christie garden at Torre Abbey, this is one of the most lethal plants, producing Ricin, the same poison that killed Georgi Markov

ricin2

Risin merupakan ekstrak dari biji dan kulit dari “castor beans” yang banyak ditemukan di Afrika. Risin merupakan sejenis protein yang disebut lectin. Ricin merupakan salah satu bahan paling beracun.

ricin3ricin

Racun risin 6.000 kali lebih mematikan dibandingkan racun sianida dan 12.000 kali lebih mematikan dibandingkan dengan racun ular derik (rattlesnake). Selain terdapat racun risin dari biji jarak, ada juga racun abrin yang bersala dari biji tasbih “rosary beans” (Abrus precatorius), dari keluarga Fabaceae. Dosis kecil resin saja sebanyak 0.034 miligram (satu per sejuta ounce) bisa membunuh manusia.Sebutir risin yang besarnya tidak lebih dari sebutir pasir dapat menewaskan manusia dewasa. Sejumlah kecil risin bia masuk ke dalam luka atau mata, mampu membunuh manusia tersebut.  story-poison-ricin-192152

Satu biji mentah cukup untuk membunuh manusia dalam 2 hari, yang membuat kematian, panjang menyakitkan dan tak terbendung. Gejala pertama akan dialami dalam beberapa jam dan akan termasuk sensasi terbakar di tenggorokan & mulut, sakit perut, diare berdarah dan muntah. Proses ini tak terbendung dan penyebab akhir kematian karena dehidrasi. Anehnya, manusia yang paling sensitif terhadap benih-benih ini, karena dibutuhkan 1-4 untuk membunuh manusia dewasa penuh, 11 untuk membunuh anjing dan 80 benih untuk membunuh bebek.

ricin-mechanism-of-action-rna

Tanaman jarak saat ini memegang Rekor dari Guinness World Record sebagai tanaman paling beracun di dunia. Namun racun risin “masih” kalah dengan racun yang dihasilkan oleh bakteria Clostridium botulinum yang lebih mematikan.

Dari berbagai sumber. 

 

Kali ini saya akan membahas tentang bagaimana menganalisis kandungan logam berat pada air laut dan sebagai sampel logam beratnya yaitu logam berat Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu). Pada tulisan saya sebelumnya, saya telah membahas tentang salah satu metode untuk mengetahui kandungan logam berat pada sampel yaitu metode Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Jadi metode ini yang akan saya gunakan untuk menganalisis logam berat Pb dan Cu.
 
I. Latar Belakang
Air laut mempunyai kemampuan yang besar untuk melarutkan bermacam-macam zat, baik yang berupa gas, cairan, maupun padatan seperti air tawar. Laut merupakan tempat bermuaranya sungai-sungai yang mengangkut berbagai macam zat, dapat berupa zat hara yang bermanfaat bagi ikan dan organisme perairan, dapat pula berupa bahan-bahan yang tidak bermanfaat, bahkan mengganggu pertumbuhan dan perkembangan ikan dan organisme perairan atau dapat mengakibatkan penurunan kualitas air (Cahyadi, 2000 dalam Siaka, 2008).  
Penurunan kualitas air ini diakibatkan oleh adanya zat pencemar, baik berupa komponen-komponen organik maupun anorganik. Komponen-komponen anorganik, diantaranya adalah logam berat yang berbahaya. Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai keperluan sehari-hari, oleh karena itu diproduksi secara rutin dalam skala industri. Penggunaan logam-logam berat tersebut dalam berbagai keperluan sehari-hari, baik secara langsung maupun tidak langsung, atau sengaja maupun tidak sengaja, telah mencemari lingkungan. Beberapa logam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan terutama adalah merkuri (Hg), timbel/timah hitam (Pb), arsenik (As), tembaga (Cu), kadmium (Cd), khromium (Cr), dan nikel (Ni) (Fardiaz, 1992). Logam-logam berat tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh organisme, dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi (Fardiaz, 1992; Palar, 1994 dalam Siaka, 2008).

Berdasarkan penjelasan di atas maka diperlukan sebuah alat untuk mengetahui kandungan logam berat pada suatu perairan khususnya di perairan laut yang diduga telah terkontaminasi oleh bahan-bahan tercemar. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengetahui kandungan logam berat pada sampel.

II. Tujuan
 
Tujuan dari kegiatan  ini adalah :

  1. Untuk menambah pengetahuan dan keterampilan mengenai metode penentuan kadar logam berat Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu) pada air laut dengan menggunakan metode Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).
  2. Untuk mengetahui proses penentuan kadar logam berat Pb dan Cu pada air laut dengan menggunakan metode Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) 

III. Rangkaian Kerja 

III.1. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah Atomic Absorption Spectrophotometer (Philips PU 9100-X) berfungsi untuk menguji kandungan logam berat, botol air mineral 1,5 Liter berfungsi untuk penampung air laut, labu ukur 100 dan 1000 ml berfungsi untuk wadah pengeceran sampel, gelas ukur 100 berfungsi untuk wadah pengeceran sampel, pipet 5 dan 10 ml berfungsi untuk memipet bahan kimia, timbangan digital untuk menimbang logam Pb dan Cu, kertas label berfungsi untuk penanda sampel.
Bahan yang digunakan yaitu air laut berfungsi untuk media uji, aquades berfungsi untuk bahan pengeceran dan pencuci, asam nitrat (HNO3) pekat berfungsi untuk pelarut, larutan Pb berfungsi untuk pembuatan larutan baku induk Timbel (Pb) dan larutan Cu berfungsi untuk pembuatan larutan baku induk Tembaga (Cu).   

IV. Tahapan Kegiatan 
Tahapan kegiatan pada pelaksanaan kegiatan ini  terdiri dari :
  1. Persiapan alat dan bahan yang akan digunakan dalam menganalisis kandungan logam esensial Pb dan Cu pada air laut.
  2. Melakukan preparasi air laut.
  3. Pembuatan larutan baku induk Pb dan Cu masing-masing 1000 ppm dan pembuatan larutan baku kerja Pb dan Cu masing-masing 100 ppm.
  4. Analisis logam Pb dan Cu pada air laut dengan menggunakan Spectrophotometer Serapan Atom.

V. Ulasan kegiatan 

V.1. Persiapan Alat dan Bahan

 Kegiatan analisis unsur kimia pada analisis logam esensial seperti Pb dan Cu pada air laut maka hal pertama yang harus dilakukan adalah mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. Untuk alat yang fungsinya sebagai wadah sampel yang berwujud gelas, sebelum digunakan terlebih dahulu alat tersebut dicuci bersih dengan deterjen kemudian dibilas aquades lalu dikeringkan pada tempat penyimpanan masing-masing dan pada saat penggunaannya haruslah benar-benar kering. Alat-alat yang dibersihkan tersebut antara lain pipet skala, gelas ukur, labu ukur, dan botol air mineral.  Untuk alat pendukung lainnya telah tersedia di dalam laboratorium dan akan digunakan sesuai dengan prosedur dan fungsinya masing-masing seperti Spektrofotometer Serapan atom.
 Bahan yang akan digunakan semuanya telah tersedia di dalam laboratorium dan akan digunakan sesuai dengan fungsi masing-masing. Sedangkan sampel air laut  terlebih dahulu dilakukan preparasi. 
  
V.2. Preparasi Sampel
 
Preparasi sampel disebut juga sampling, yaitu pengambilan sebagian sampel mewakili seluruh sampel untuk dianalisa. Untuk menangani sampel yang akan dianalisa harus diketahui dulu sifat-sifat dari sampel tersebut. Proses preparasi sampel yang dilakukan pada air laut ini yaitu: mengambil sampel air laut dengan menggunakan botol air mineral 1,5 liter lalu ditetesi Asam nitrat (HNO3) sebanyak 2 sampai 3 tetes kemudian dimasukkan ke dalam cool box/kulkas.
  
V.3. Pembuatan larutan baku induk  Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu) masing-masing 1000 ppm
 
Analisis kandungan logam berat dengan melakukan pengukuran menggunakan Spektrofotometri Serapan Atom (SSA), terlebih dahulu harus membuat larutan standar atau larutan baku induk  Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu) yang akan digunakan untuk mendapatkan nilai atau konsentrasi dari Pb dan Cu tersebut. Pembuatan larutan baku induk bertujuan untuk mendapatkan larutan pokok sampel yang nantinya menjadi larutan yang akan disimpan di laboratorium dalam jumlah yang banyak. Larutan baku induk ini juga merupakan cadangan bilamana melakukan pembuatan larutan baku kerja dengan mengambil sesuai dengan kebutuhan larutan kerja.
Prosedur pembuatan larutan standar Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu) adalah sebagai berikut :
A. Pembuatan larutan baku induk Timbel (Pb) 1000 ppm  
Dilarutkan 1 gram logam Pb dalam 50 ml asam nitrat 2 M pada gelas ukur 100 ml, lalu diencerkan dengan aquades, selanjutnya dimasukkan dalam labu ukur 1000 ml dan ditepatkan volumenya dengan aquades. Larutan induk ini setara dengan 1000 mg/l atau 1000 ppm kadar Pb.
 
B. Pembuatan larutan baku induk  Tembaga (Cu) 1000 ppm
Dilarutkan 1 gram logam tembaga dalam 50 ml asam nitrat 5 M pada gelas ukur 100 ml, lalu diencerkan dengan aquades, selanjutnya dimasukkan dalam labu ukur 1000 ml dan ditepatkan volumenya dengan aquades. Larutan induk ini setara dengan 1000 mg/l atau 1000 ppm kadar Cu.
Pembuatan larutan baku induk
V.4. Pembuatan Larutan Baku Kerja Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu) masing-masing 100 ppm. 
Larutan baku kerja merupakan larutan uji yang diambil sesuai dengan kebutuhan dari larutan baku induk dengan telah diencerkan.
A. Pembuatan larutan baku kerja Timbel (Pb) 100 ppm 
  1. Larutan baku induk dipipet sebanyak 10 ml kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml lalu ditambahkan dengan aquades sampai batas ukur sehingga konsentrasi menjadi 100 ppm.
  2. Hasil larutan tersebut di pipet masing-masing 1 ml, 2 ml, 3 ml dan 4 ml kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml sehingga di dapatkan larutan 1 ppm, 2 ppm, 3 ppm dan 4 ppm.
  3. Konsentrasi larutan standar Timbel (Pb) dalam labu ukur 100 ml masing-masing diukur dengan menggunakan spektofotometer serapan atom dengan panjang gelombang 217,0 nm.    

B. Pembuatan larutan baku kerja Tembaga (Cu) 100 ppm

  1. Larutan baku induk dipipet sebanyak 10 ml kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml lalu ditambahkan dengan aquades sampai batas ukur sehingga konsentrasi menjadi 100 ppm.
  2. Hasil larutan tersebut di pipet masing-masing 2 ml, 4 ml, 6 ml dan 8 ml kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml sehingga di dapatkan larutan 2 ppm, 4 ppm, 6 ppm dan 8 ppm.
  3. Konsentrasi larutan standar Tembaga (Cu) dalam labu ukur 100 ml masing-masing diukur dengan menggunakan spektofotometer serapan atom dengan panjang gelombang 324,7 nm (West, 1988).   
Pembuatan larutan baku kerja

 
V.5. Penentuan logam Pb dan Cu pada spektrofotometer serapan atom Philips PU 9100 X 

Pada penggunaan Spectrophotometer Serapan Atom, sampel yang akan dianalisis harus dalam suasana dengan pH antara 2-3 karena proses atomisasi dapat berlangsung secara sempurna pada pH tersebut. Suhu yang digunakan yaitu 3000 ºC, apabila suhu yang lebih tinggi atau lebih rendah, maka proses atomisasi tidak dapat berlangsung sempurna. Selain itu, penggunaan pH antara 2-3 pada Spectrophotometer Serapan Atom dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi pada dinding kapiler, dimana dinding-dinding kapiler tersebut diatur untuk kondisi pH tersebut (Noor, 1990). 
 
Dalam analisis dengan Spectrophotometer Serapan Atom, unsur yang akan dianalisa harus berada dalam keadaan gas sebagai atom-atom yang netral, dan disinari oleh berkas sinar dari sumber sinar. Proses ini dapat dilakukan dengan jalan menghisap larutan cuplikan dan menyemprotkan ke dalam nyala api tersebut sama seperti sel (kuvet) dari larutan pada Spectrophotometri Serapan Molekul (Kopkhar, 1990).
 
Prosedur aspirasi dan penentuan konsentrasi logam Pb dan Cu pada Spectrophotometer Serapan Atom Philips PU 9100 X adalah sebagai berikut:
  1. Dihubungkan alat dengan sumber arus listrik yang telah distabilkan pada 100 volt. Sebelum menekan tombol power, komputer dan printer alat SSA dinyalakan terlebih dahulu.   
  2. Diatur kedudukan tombol-tombol pada alat SSA.
  3. Dinyalakan tombol power 25 (power lampu), kemudian dimasukkan lampu katoda secara bergantian sesuai dengan parameter yang diukur. Jenis lampu katoda yang digunakan yaitu lampu katoda Pb untuk pengukuran Pb dan lampu Cu untuk pengukuran Cu.
  4. Diatur panjang gelombang yang akan digunakan, yaitu 217,0 nm untuk Pb  dan 324,7 nm untuk Cu.
  5. Dinyalakan kompresor udara (power), kemudian kran gas udara dari kompresor dan gas asetilen dibuka. Jika tekanan gas-gas cukup, maka Pressure Warning Lights akan padam dan ini menunjukkan siap untuk dinyalakan.
  6. Setelah  blower dinyalakan, tekanan gas asetilen diatur. Tekanan gas asetilen yang digunakan adalah 0.5 kg/cm2, sedangkan laju alir gas yang digunakan adalah 4 L/menit.
  7. Diukur absorbansi sampel larutan standar/kerja. Dari hasil pengukuran akan terbaca pada monitor dan membentuk suatu kurva yang tampak pada monitor, dan disebut sebagai kurva kalibrasi. Analisis Pb dan Cu dilakukan secara bergantian sesuai dengan parameter yang diukur terlebih dahulu..
  8. Diukur absorbansi larutan analisis sampel logam Pb dan Cu dari air laut. Setelah lampu katoda padam, maka akan menunjukkan status nilai absorban (a) yang tampak pada kurva kalibrasi.    
Mengukur absorbansi larutan baku kerja logam Pb dan Cu pada SSA
 
Mengukur absorbansi sampel air pada SSA

 Dari hasil pembacaan SSA, nilai absorbansi akan meningkat pada konsentrasi larutan standar yang kadarnya juga meningkat, sehingga jika dihubungkan akan membentuk grafik dengan persamaan garis lurus. Persamaan garis antara kadar zat dengan absorbansi adalah persamaan garis lurus dengan koefisien arah positif, yaitu : Y = a + bX, dimana nilai a dan b akan tampak pada grafik persamaan garis lurus dari hasil pembacaan absorbansi larutan standar. Nilai X merupakan nilai absorbansi sampel yang didapatkan dari hasil pembacaan SSA, sedangkan Y adalah konsentrasi akhir dari logam berat pada sampel setelah memasukkan  nilai absorbansi sampel ke dalam persamaan tersebut di atas.

 
Daftar Pustaka
Harlan, 2009. Analisis Kandungan Logam Berat Timbel (Pb) dan Tembaga (Cu) pada Air Laut dengan Menggunakan Metode Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) di Dinas Pertambangan dan Energi Provinsi Sulawesi Selatan.
 
Kopkhar. S. M. 1990. Konsep Dasar kimia Analitik. Universitas Indonesia Press, Jakarta.
Noor, A., 1990. Analisis Spektrofotometri Serapan Atom. Laboratorium Kimia Analitik, Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Hasanuddin..
 
Siaka, M., 2008. Jurnal Kimia 2 : Korelasi Antara Kedalaman Sedimen di Pelabuhan Benoa dan Konsentrasi Logam Berat Pb dan Cu. Jurusan Kimia, FMIPA, Uniersitas Udayana. Bukit Jimbaran. http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/vol%202%20no%202_1.pdf. Diakses Tanggal 02 Februari 2009.
 
West, 1988. Philips Scientific Atomic Absorption Data Book, Philips Scientific, Yorkstreet, Cambridge CB1 2PX England.
 

Dalam kadar nitrogen yang diperoleh dapat dihitung banyaknya protein yang terkandung dalam suatu zat. Protein merupakan zat organik yang terdiri dari rantai asam amino dan merupakan zat utama seluruh sel hidup, baik tumbuhan maupun hewan.

Kadar nitrogen dari bermacam protein hampir sama yaitu sekitar 16% dan kadar protein dapat diketahui dengan jalan mngalikan persen nitogen dengan faktor 6,25. dalam protein tetentu seperti kasein biasanya dipakai faktor yang lebih tinggi yaitu 6,38.

metode yang umum untuk menetapkan nitrogen dalam makanan ialah metode Kjeldahl dimana metode ini terus dimodifikasikan untuk memperoleh ketelitian dan kecepatan yang lebih baik.

Penetapan nitrogen total pada asam amino bisa dilakukan dengan menggunakan metode Kjeldahl. Pertama-tama sampel didestruksi dengan asam sulfat dan dikatalisis dengan katalisator yang sesuai sehingga akan menghasilkan amonium sulfat.

Setelah pembebasan dengan alkali kuat, amonia yang terbentuk disuling uap secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara titrasi. Metode ini telah banyak mengalami modifikasi. Metode ini cocok digunakan secara semimikro, sebab hanya memerlukan jumlah sampel dan pereaksi yang sedikit dan waktu analisa yang pendek.

Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Dengan mengalikan hasil analisis tersebut dengan angka konversi 6,25, diperoleh nilai protein dalam bahan makanan itu. Untuk beras, kedelai, dan gandum angka konversi berturut-turut sebagai berikut: 5,95, 5,71, dan 5,83. Angka 6,25 berasal dari angka konversi serum albumin yang biasanya mengandung 16% nitrogen.

Prinsip analisis Kjeldahl adalah sebagai berikut: mula-mula bahan didestruksi dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksiklorida atau butiran Zn. Amonia yang terjadi ditampung dan dititrasi dengan bantuan indikator. Cara Kjeldahl pada umumnya dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro dan semimakro. Cara makro Kjeldahl digunakan untuk contoh yang sukar dihomogenisasi dan besar contoh 1-3 g, sedang semimikro Kjeldahl dirancang untuk contoh ukuran kecil yaitu kurang dari 300 mg dari bahan yang homogen.

Cara analisis tersebut akan berhasil baik dengan asumsi nitrogen dalam bentuk ikatan N-N dan N-O dalam sampel tidak terdapat dalam jumlah yang besar. Kekurangan cara analisis ini ialah bahwa purina, pirimidina, vitamin-vitamin, asam amino besar, kreatina, dan kreatinina ikut teranalisis dan terukur sebagai nitrogen protein. Walaupun demikian, cara ini kini masih digunakan dan dianggap cukup teliti untuk pengukuran kadar protein dalam bahan makanan.

Analisa protein cara Kjeldahl pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu proses destruksi, proses destilasi dan tahap titrasi.

1. Tahap destruksi
Pada tahapan ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur-unsurnya. Elemen karbon, hidrogen teroksidasi menjadi CO, CO2 dan H2O. Sedangkan nitrogennya (N) akan berubah menjadi (NH4)2SO4. Untuk mempercepat proses destruksi sering ditambahkan katalisator berupa campuran Na2SO4 dan HgO (20:1). Gunning menganjurkan menggunakan K2SO4 atau CuSO4.

Dengan penambahan katalisator tersebut titk didih asam sulfat akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Selain katalisator yang telah disebutkan tadi, kadang-kadang juga diberikan Selenium. Selenium dapat mempercepat proses oksidasi karena zat tersebut selain menaikkan titik didih juga mudah mengadakan perubahan dari valensi tinggi ke valensi rendah atau sebaliknya.

2. Tahap destilasi
Pada tahap destilasi, ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH3) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Agar supaya selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gelembung gas yang besar maka dapat ditambahkan logam zink (Zn).

Ammonia yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh asam khlorida atau asam borat 4 % dalam jumlah yang berlebihan. Agar supaya kontak antara asam dan ammonia lebih baik maka diusahakan ujung tabung destilasi tercelup sedalam mungkin dalam asam. Untuk mengetahui asam dalam keadaan berlebihan maka diberi indikator misalnya BCG + MR atau PP.

3. Tahap titrasi
Apabila penampung destilat digunakan asam khlorida maka sisa asam khorida yang bereaksi dengan ammonia dititrasi dengan NaOH standar (0,1 N). Akhir titrasi ditandai dengan tepat perubahan warna larutan menjadi merah muda dan tidak hilang selama 30 detik bila menggunakan indikator PP.

%N = × N. NaOH × 14,008 × 100%

Apabila penampung destilasi digunakan asam borat maka banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui dengan titrasi menggunakan asam khlorida 0,1 N dengan indikator (BCG + MR). Akhir titrasi ditandai dengan perubahan warna larutan dari biru menjadi merah muda.

%N = × N.HCl × 14,008 × 100 %

Setelah diperoleh %N, selanjutnya dihitung kadar proteinnya dengan mengalikan suatu faktor. Besarnya faktor perkalian N menjadi protein ini tergantung pada persentase N yang menyusun protein dalam suatu bahan.

1. metode pemanasan langsung

penetapan ini relative sederhana yaitu contoh yang telah ditimbang atau diketahui bobotnya dipanaskan dalam suatu pengering listrik (oven) sampai bobit tetap, dengan tekanan 1 atm.

 

 

 

 

 

2. metode penyulingan dengan pelarut yang tidak dapat campur

lebih dikenal dengan metode xylol (ksilena). Penetapan ini sangat penting terutama yang mengandung air dan minyak terbang (volatile oils) yang keduanya dapat mengauap. Penetapan ini dipakai alat ”aufhauser” atau alat penerima bitwell dan stirling, dilengkapai dengan labu dan pendingin liebig. Ksilena mempunya titik didih > titik didih air sehingga bila dipanaskan maka air yang dahulu menguap.

 

 

 

 

3. metode pengering vacum

dilakukan untuk menetapkan kadar air dalam contoh yang akan terurai kalau dipanasskan pada suhu 100o-105oC

 

 

 

 

 

4. metode asam sulfat

metode ini diuapkai terhadap zat2 yang peka terhadap panas, proses ini relatif memerlukan waktu yang lama. Sampel didalam eksikator vacum dikeringkan dengan asam sulfat pekat.

 

 

 

 

5. metode karl fischer

didasarkan atas reduksi Yod oleh belerangdioksida (SO2) dalam air dan basa yaitu piridin dengan memakai pereaksi Fischer yang terdiri dari larutan Yod, belerang dioksida dan piridin dalam methanol anhydrous.

BAB. II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Besi (Fe) Dalam Air.

II.1.1 Data propertis

Besi (Fe) adalah logam berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Fe di dalam susunan unsur berkala termasuk logam golongan VIII, dengan berat atom 55,85g.mol-1, nomor atom 26, berat jenis 7.86g.cm-3 dan umumnya mempunyai valensi 2 dan 3 (selain 1, 4, 6). Besi (Fe) adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan bebas, untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain harus dipisahkan melalui penguraian kimia. Besi digunakan dalam proses produksi besi baja, yang bukan hanya unsur besi saja tetapi dalam bentuk alloy (campuran beberapa logam dan bukan logam, terutama karbon). (Eaton Et.al, 2005; Rumapea, 2009 dan Parulian, 2009).

II.1.2 Sumber Keberadaan

Kandungan Fe di bumi sekitar 6.22 %, di tanah sekitar 0.5 – 4.3%, di sungai sekitar 0.7 mg/l, di air tanah sekitar 0.1 – 10 mg/l, air laut sekitar 1 – 3 ppb, pada air minum tidak lebih dari 200 ppb. Pada air permukaan biasanya kandungan zat besi relatif rendah yakni jarang melebihi 1 mg/L sedangkan konsentrasi besi pada air tanah bervariasi mulai dan 0,01 mg/l sampai dengan + 25 mg/l. Di alam biasanya banyak terdapat di dalam bijih besi hematite, magnetite, taconite, limonite, goethite, siderite dan pyrite (FeS), sedangkan di dalam air umumnya dalam bentuk terlarut sebagai senyawa garam ferri (Fe3+) atau garam ferro (Fe2+); tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 mm) atau lebih besar seperti, Fe(OH)3; dan tergabung dengan zat organik atau zat padat yang anorganik (seperti tanah liat dan partikel halus terdispersi). Senyawa ferro dalam air yang sering dijumpai adalah FeO, FeSO4, FeSO4.7 H2O, FeCO3, Fe(OH)2, FeCl2 sedangkan senyawa ferri yang sering dijumpai yaitu FePO4, Fe2O3, FeCl3, Fe(OH)3. (Eaton Et.al, 2005; Said, 2003; Perpamsi, 2002; Alaerts,1987 dan www.lenntech.com).

Pada air yang tidak mengandung oksigen O2, seperti seringkali air tanah, besi berada sebagai Fe2+ yang cukup dapat terlarut, sedangkan pada air sungai yang mengalir dan terjadi aerasi, Fe2+ teroksidasi menjadi Fe3+ yang sulit larut pada pH 6 sampai 8 (kelarutan hanya di bawah beberapa m g/l), bahkan dapat menjadi ferihidroksida Fe(OH)3, atau salah satu jenis oksida yang merupakan zat padat dan bisa mengendap. (Alaerts,1987)

II.1.3 Standar, Pengaruh dan Toksisitas.

Konsentrasi besi dalam air minum dibatasi maksimum 0.3 mg/l (sesuai Kepmenkes RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002), hal ini berdasarkan alasan masalah warna, rasa serta timbulnya kerak yang menempel pada sistem perpipaan. Manusia dan mahluk hidup lainnya dalam kadar tertentu memerlukan zat besi sebagai nutrient tetapi untuk kadar yang berlebihan perlu dihindari. Garam ferro misalnya (FeSO4) dengan konsentrasi 0.1 – 0.2 mg/L dapat menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum. Dengan dasar ini standar air minum WHO untuk Eropa menetapkan kadar besi dalam air minum maksium 0.1 mg/l sedangkan USEPA menetapkan kadar maksimum dalam air yaitu 0.3 mg/l. (Arifin, 2007; Eaton Et.al, 2005 dan Said, 2003).

Unsur besi mempunyai sifat – sifat yang sangat mirip dengan mangan  sehingga pengaruhnya juga hampir sama meskipun beberapa hal berbeda terutama nilai ambang batas. Di dalam air minum besi (Fe) dan mangan dapat berpengaruh seperti tersebut dibawah ini :

  1. Menimbulkan penyumbatan pada pipa disebabkan :

Secara langsung oleh deposit (tubercule) yang disebabkan oleh endapan besi sedangkan secara tidak langsung, disebabkan oleh kumpulan bakteri besi yang hidup di dalam pipa, karena air yang mengandung besi, disukai oleh bakteri besi.

  1. Selain itu kumpulan bakteri ini dapat meninggikan gaya gesek (losses) yang juga berakibat meningkatnya kebutuhan energi. Selain itu pula apabila bakteri tersebut mengalami degradasi dapat menyebabkan bau dan rasa tidak enak pada air.
  2. Besi dan mangan sendiri dalam konsentrasi yang lebih besar dan beberapa mg/l, akan memberikan suatu rasa pada air yang menggambarkan rasa logam, atau rasa obat.
  3. Keberadaan besi dan mangan juga dapat memberikan kenampakan keruh dan berwarna pada air dan meninggalkan noda pada pakaian yang dicuci dengan menggunakan air ini, oleh karena itu sangat tidak diharapkan pada industri kertas, pencelupan/textil dan pabrik minuman.
  4. Meninggalkan noda pada bak-bak kamar mandi dan peralatan lainnya (noda kecoklatan disebabkan oleh besi dan kehitaman oleh mangan).
  5. Endapan logam ini juga yang dapat memberikan masalah pada sistem penyediaan air secara individu (sumur).
  6. Pada ion exchanger endapan besi dan mangan yang terbentuk, seringkali mengakibatkan penyumbatan atau menyelubungi media pertukaran ion (resin), yang mengakibatkan hilangnya kapasitas pertukaran ion.
  7. Menyebabkan keluhan pada konsumen (seperti kasus “red water”) bila endapan besi dan mangan yang terakumulasi di dalam pipa, tersuspensi kembali disebabkan oleh adanya kenaikan debit atau kenaikan tekanan di dalam pipa/sistem distribusi, sehingga akan terbawa ke konsumen.
  8. Fe2+ juga menimbulkan corrosive yang disebabkan oleh bakteri golongan Crenothric dan Clonothrix. (Oktiawan, dkk., 2007. Saifudin, 2005 ; Said, 2003 dan Perpamsi, 2002).

Zat besi (Fe) adalah merupakan suatu komponen dari berbagai enzim yang mempengaruhi seluruh reaksi kimia yang penting di dalam tubuh meskipun sukar diserap (10-15%). Besi juga merupakan komponen dari hemoglobin yaitu sekitar 75%, yang memungkinkan sel darah merah membawa oksigen dan mengantarkannya ke jaringan tubuh. Kelebihan zat besi (Fe) bisa menyebabkan keracunan dimana terjadi muntah, kerusakan usus, penuaan dini hingga kematian mendadak, mudah marah, radang sendi, cacat lahir, gusi berdarah, kanker, cardiomyopathies, sirosis ginjal, sembelit, diabetes, diare, pusing, mudah lelah, kulit kehitam – hitaman, sakit kepala, gagal hati, hepatitis, mudah emosi, hiperaktif, hipertensi, infeksi, insomnia, sakit liver, masalah mental, rasa logam di mulut, myasthenia gravis, nausea, nevi, mudah gelisah dan iritasi, parkinson, rematik, sikoprenia, sariawan perut, sickle-cell anemia, keras kepala, strabismus, gangguan penyerapan vitamin dan mineral, serta hemokromatis. (Parulian, 2009 dan Paul C. Eck, Et.al., 1989).

Besi (Fe) dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan haemoglobin sehingga jika kekurangan besi (Fe) akan mempengaruhi pembentukan haemoglobin tersebut. Besi (Fe) juga terdapat dalam serum protein yang disebut dengan “transferin” berperan untuk mentransfer besi (Fe) dari jaringan yang satu ke jaringan lain. Besi (Fe) juga berperan dalam aktifitas beberapa enzim seperti sitokrom dan flavo protein. Apabila tubuh tidak mampu mengekskresikan besi (Fe) akan menjadi akumulasi besi (Fe) karenanya warna kulit menjadi hitam. Debu besi (Fe) juga dapat diakumulasi di dalam alveori menyebabkan berkurangnya fungsi paru-paru. Kekurangan besi (Fe) dalam diet akan mengakibatkan defisiensi yaitu kehilangan darah yang berat yang sering terjadi pada penderita tumor saluran pencernaan, lambung dan pada menstruasi. Defisiensi besi (Fe) menimbulkan gejala anemia seperti kelemahan, fatigue, sulit bernafas waktu berolahraga, kepala pusing, diare, penurunan nafsu makan, kulit pucat, kuku berkerut, kasar dan cekung serta terasa dingin pada tangan dan kaki. (Rumapea, 2009 dan Siregar, 2009).

II.2 Mangan (Mn) Dalam Air.

II.2.1 Data propertis

Mangan (Mn) adalah logam berwarna abu – abu keperakan yang merupakan unsur pertama logam golongan VIIB, dengan berat atom 54.94 g.mol-1, nomor atom 25, berat jenis 7.43g.cm-3, dan mempunyai valensi 2, 4, dan 7 (selain 1, 3, 5, dan 6). Mangan digunakan dalam campuran baja, industri pigmen, las, pupuk, pestisida, keramik, elektronik, dan alloy (campuran beberapa logam dan bukan logam, terutama karbon), industri baterai, cat, dan zat tambahan pada makanan. Di alam jarang sekali berada dalam keadaan unsur. Umumnya berada dalam keadaan senyawa dengan berbagai macam valensi. Di dalam hubungannya dengan kualitas air yang sering dijumpai adalah senyawa mangan dengan valensi 2, valensi 4, valensi 6. Di dalam sistem air alami dan juga di dalam sistem pengolahan air, senyawa mangan dan besi berubah-ubah tergantung derajat keasaman (pH) air. Perubahan senyawa besi dan mangan di alam berdasarkan kondisi pH secara garis besar dapat ditunjukan sesuai gambar 1 yang memperlihatkan bahwa di dalam sistem air alami pada kondisi reduksi, mangan dan juga besi pada umumnya mempunyai valensi dua yang larut dalam air. Oleh karena itu di dalam sistem pengolahan air, senyawa mangan dan besi valensi dua tersebut dengan berbagai cara dioksidasi menjadi senyawa yang memiliki valensi yang lebih tinggi yang tidak larut dalam air sehingga dapat dengan mudah dipisahkan secara fisik. Mangan di dalam senyawa MnCO3, Mn(OH)2 mempunyai valensi dua, zat tersebut relatif sulit larut dalam air, tetapi untuk senyawa Mn seperti garam MnCl2, MnSO4, Mn(NO3)2 mempunyai kelarutan yang besar di dalam air. (Eaton Et.al, 2005; Janelle, 2004 dan Said, 2003).

II.2.2 Sumber Keberadaan

Kandungan Mn di bumi sekitar 1060 ppm, di tanah sekitar 61 – 1010 ppm, di sungai sekitar 7 mg/l, di laut sekitar 10 ppm, di air tanah sekitar <0.1 mg/l. Mangan terdapat dalam bentuk kompleks dengan bikarbonat, mineral dan organik. Unsur mangan pada air permukaan berupa ion bervalensi empat dalam bentuk organik kompleks. Mangan banyak terdapat dalam pyrolusite (MnO2), braunite, (Mn2+Mn3+6)(SiO12), psilomelane (Ba,H2O)2Mn5O10 dan rhodochrosite (MnCO3). (Eaton Et.al, 2005, Said, 2003; Perpamsi, 2002; dan (http://en.wikipedia.or).

II.2.3 Standar, Pengaruh dan Toksisitas.

Konsentrasi mangan di dalam sistem air alami umumnya kurang dari 0.1 mg/l, jika konsentrasi melebihi 1 mg/l maka dengan cara pengolahan biasa sangat sulit untuk menurunkan konsentrasi sampai derajat yang diijinkan sebagai air minum. Oleh karena itu perlu cara pengolahan yang khusus. Pada tahun 1961 WHO menetapkan konsentrasi mangan dalam air minum di Eropa maksimum sebesar 0.1 mg/l, tetapi selanjutnya diperbaharui menjadi 0.05 mg/L. Di Amerika Serikat (U.S. EPA) sejak awal menetapkan konsentrasi mangan di dalam air minum maksimum 0.05 mg/l. Jepang menetapkan total konsentrasi besi dan mangan di dalam air minum maksimum 0.3 mg/l. Indonesia berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan No. 907 tahun 2002 menetapkan kadar zat besi di dalam air minum maksimum 0.3 dan Mangan maksimum sebesar 0.1 mg/l. (Eaton Et.al, 2005 dan Said, 2003).

Unsur Mn mempunyai sifat – sifat yang sangat mirip dengan besi   sehingga pengaruhnya juga hampir sama sesuai uraian II.1.3. Mangan termasuk logam esensial yang dibutuhkan oleh tubuh sebagaimana zat besi. Tubuh manusia mengandung Mn sekitar 10 mg dan banyak ditemukan di liver, tulang, dan ginjal. Mn dapat membantu kinerja liver dalam memproduksi urea, superoxide dismutase, karboksilase piruvat, dan enzim glikoneogenesis serta membantu kinerja otak bersama enzim glutamine sintetase. Kelebihan Mn dapat menimbulkan racun yang lebih kuat dibanding besi. Toksisitas Mn hampir sama dengan nikel dan tembaga. Mangan bervalensi 2 terutama dalam bentuk permanganat merupakan oksidator kuat yang dapat mengganggu membran mucous, menyebabkan gangguan kerongkongan, timbulnya penyakit “manganism” yaitu sejenis penyakit parkinson, gangguan tulang, osteoporosis, penyakit Perthe’s, gangguan kardiovaskuler, hati, reproduksi dan perkembangan mental, hipertensi, hepatitis, posthepatic cirrhosis, perubahan warna rambut, kegemukan, masalah kulit, kolesterol, neurological symptoms dan menyebabkan epilepsi. (Janelle, 2004; www.digitalnaturopath.com; www.lenntech.com ; http://lpi.oregonstate.edu dan http://en.wikipedia.org)

II.3 Penghilangan Besi (Fe) dan Mangan (Mn)

Baik besi maupun mangan, dalam air biasanya terlarut dalam bentuk senyawa atau garam bikarbonat, garam sulfat, hidroksida dan juga dalam bentuk kolloid atau dalam keadaan bergabung dengan senyawa organik. Oleh karena itu cara pengolahannyapun harus disesuaikan dengan bentuk senyawa besi dan mangan dalam air yang akan diolah. Pada proses penghilangan besi dan mangan, prinsipnya adalah proses oksidasi, yaitu menaikkan tingkat oksidasi oleh suatu oksidator dengan tujuan merubah bentuk bentuk besi terlarut menjadi bentuk besi tidak terlarut (endapan). Endapan yang terbentuk dihilangkan dengan proses sedimentasi dan filtrasi. (Oktiawan, dkk., 2007 dan Said, dkk., 1999).

Pada umumnya metode yang digunakan untuk menghilangkan besi dan mangan adalah metode fisika, kimia, biologi maupun kombinasi dari masing – masing metode tersebut. Metode fisika dapat dilakukan dengan cara filtrasi, aerasi, presipitasi, elektrolitik, pertukaran ion (ion exchange), adsorpsi dan sebagainya. Metode kimia dapat dilakukan dengan pembubuhan senyawa khlor, permanganat, kapur – soda, ozon, polyphosphat, koagulan, flokulan, dan sebagainya. Metode biologi dapat dilakukan dengan cara menggunakan mikroorganisme autotropis tertentu seperti bakteri besi yang mampu mengoksidasi senyawa besi dan mangan. (Oktiawan, dkk., 2007; Said, 2003; Perpamsi, 2002; Qasim, Et.al., 2000; Said, dkk., 1999; dan Bruce Seelig, 1992).

Pemilihan proses tersebut dipilih berdasarkan besarnya konsentrasi zat besi atau mangan serta kondisi air baku yang digunakan. Untuk menghilangkan zat besi dan mangan di dalam air yang paling sering digunakan adalah dengan cara proses oksidasi secara kimiawi kemudian dilanjutkan dengan pemisahan endapan/ suspensi/ dispersi atau (suspended solid) yang terbentuk menggunakan proses sedimentasi dan atau filtrasi. Untuk meningkatkan efisiensi pemisahan endapan tersebut maka dapat digunakan proses koagulasi-flokulasi yang dilanjutkan dengan sedimentasi dan filtrasi. (Said, 2003; Perpamsi, 2002 dan Said, dkk., 1999)

DAFTAR PUSTAKA

  1. ­Ahmad bin Jusoh. Et. al. 2005. Study on the Removal of Iron and Manganese in Groundwater by Granular Activated Carbon. Santa Margherita – Italia : Elsevier.
  2. Anonim. Iron and Manganese Removal. Minnesota – USA : SDWA
  3. Alaerts, G. dan Sri Santika Sumestri. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional
  4. Arifin. 2007. Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol, Tangerang. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.
  5. Arifiani, N.F dan Hadiwidodo, M. 2007. Evaluasi Desain Instalasi Pengolahan Air PDAM Ibu Kota Kecamatan Prambanan Kabupaten Klaten. Semarang : FT-TL Universitas Diponegoro.
  6. Bruce Seelig. Et. al. 1992. Treatment System for Household Water Supplies ; Iron and Manganese Removal. USA : NDSU.
  7. C. Calderon. Et. al. 2005. Iron And Manganese Removal From Water. Mexico : Mexican Institute of Water Technology
  8. Eaton, Andrew. Et.al. 2005. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 21st Edition. Marryland – USA : American Public Health Association.
  9. Janelle Crossgrove dan Wei Zheng. 2004. Review Article : Manganese Toxicity Upon Overexposure. Indiana – USA : John Wiley & Sons, Ltd.
  10. Kwang Ho Choo. Et. al. 2005. Iron and Manganese Removal and Membrane Fouling During UF in Conjunction With Prechlorination for Drinking Water Treatment. Daegu – Republik Korea : Kyungpook National University.
  11. Liyuan Liang. 1988. Effect of Surface Chemistry on Kinetics of Coagulation of Submicron Iron Oxide Particles (a-Fe2O3) in Water. Pasadena – USA : California Institute of Technology.
  12. M.C Hodgkinson. Et. al. 1990. Deposition of Manganese in a Drinking Water Distribution System. Brisbane – Australia : University of Queensland.
  13. M.S. Malhotra. 1994. Poly Aluminium Chloride as an Alternative Coagulant. Colombo – Sri Lanka : WEDC
  14. M. Rehbun, N. Mazursky dan A. Oscar. 2000. Flocculation With Poly Aluminium Chloride. Haifa : Israel Institute of Technology.
  15. Oktiawan, W dan Krisbiantoro. 2007. Efektifitas Penurunan Fe2+ Dengan Unit Saringan Pasir Cepat Media Pasir Aktif. Semarang : FT-TL Universitas Diponegoro.
  16. Parulian, Alwin. 2009. Monitoring dan Analisis Kadar Aluminium (Al) dan Besi (Fe) Pada Pengolahan Air Minum PDAM Tirtanadi Sunggal. Medan : Pascasarjana – Universitas Sumatera Utara (USU).
  17. Pahlevi, M.R. 2009. Analisis Kadar (Fe) dan Mangan Dari Air Gambut Setelah Dijernihkan Dengan Penambahan Tulang Ayam. Medan : Pascasarjana – Universitas Sumatera Utara (USU).
  18. Paul C. Eck dan Larry Wilson. 1989. Iron Toxicity. Arizona – USA : The Eck Institute of Applied Nutrition and Bioenergetics, Ltd.
  19. Rahayu, Tuti. 2004. Karakteristik Air Sumur Dangkal Di Wilayah Kartasura Dan Upaya Penjernihannya. Surakarta : FKIP – Universitas Muhammadiyah.
  20. Rumapea, Nurmida. 2009. Penggunaan Kitosan dan Polyaluminium Chlorida (PAC) Untuk Menurunkan Kadar Logam Besi (Fe) dan Seng (Zn) Dalam Air Gambut. Medan : Pascasarjana – USU.
  21. Ruswanti, I. dkk. 2010. Membran Kitosan Padat Dari Cangkang Rajungan (Portunus pelagicus) dan Aplikasinya Sebagai Adsorben Ion Mangan (II) dan Besi (II). Semarang : Universitas Diponegoro.
  22. Ralph H. Petrucci, 1993. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta : Erlangga
  23. Said, Nusa Idaman. 2003. Metoda Praktis penghilangan Zat besi dan Mangan Di Dalam Air Minum. Jakarta : Kelair – BPPT
  24. Said, N.S dan Wahjono, H.D. 1999. Pembuatan Filter Untuk Menghilangkan Zat Besi dan Mangan Di Dalam Air. Jakarta : BPPT
  25. Saifudin, M.R. dkk. 2004. Efektivitas Kombinasi Filter Pasir-Zeolit, Pasir-Karbon Aktif dan Zeolit-Karbon Aktif Terhadap Penurunan Kadar Mangan (Mn) Di Desa  Danyung Kecamatan Grogol Kabupaten Sukoharjo Tahun 2004. Di Dalam Jurnal Infokes Vol 8 No.1 Maret – September 2004.
  26. Saifudin, M.R dan Astuti, D. 2005. Kombinasi Media Filter Untuk Menurunkan Kadar Besi (Fe). Surakarta : Universitas Muhammadiyah
  27. Siregar, M. 2009. Pengaruh Berat Molekul Kitosan Nanopartikel Untuk Menurunkan Kadar Logam Besi (Fe) dan Zat Warna Pada Limbah Industri Tekstil Jeans. Medan : Pascasarjana – Universitas Sumatera Utara.
  28. Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Jakarta : Rineka Cipta
  29. Sugiharto.1987. Dasar – dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta: UI.
  30. Qasim, S.R. Et. Al. 2000. Water Work Engineering: Planning, Design & Operation. Texas : Prentice Hall PTR.
  31. Winarni. 2003. Koagulasi Menggunakan Alum dan PACI. Jakarta : F-ALTL, Universitas Trisakti.
  32. http://www.digitalnaturopath.com/cond/C686313.html
  33. http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/minerals/manganese/
  34. http://www.lenntech.com
  35. http://en.wikipedia.org/wiki/Manganese

DATA PENDUKUNG

  1. Dinas LH, 2006. Kajian Penetapan Baku Mutu Lingkungan untuk Limbah Cair di Kota Tangerang. Tangerang : Pemkot Tangerang
  2. Hach. 2002. Water Analysis Handbook. 4th Edition. USA : Hach Company.
  3. Keputusan Menteri Kesehatan RI. No. 907/MenKes/SK/VII/2002. Lampiran II, Tentang Kualitas Air Minum.
  4. Peraturan Pemerintah RI. No. 82 Tahun. 2001. Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air
  5. Perpamsi, Forkami. 2002. Peraturan Teknis Instalasi Pengolahan Air Minum. Jakarta : Tirta Dharma

Adopted by arifin_pararaja@yahoo.co.id from : BAB.II TINJAUAN PUSTAKA. Sub. II.1 – II.3 dari

Arifin. 2010. KAJIAN PENGHILANGAN BESI (Fe) DAN MANGAN (Mn) DI IPA CIKOKOL – TANGERANG. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

BAB. II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Surfaktan

Surfaktan adalah zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan (antar muka), atau zat yang dapat menaik dan menurunkan tegangan permukaan.

Tegangan permukaan adalah gaya dalam dyne yang bekerja pada permukaan sepanjang 1 cm dan dinyatakan dalam dyne/cm, atau energi yang diperlukan untuk memperbesar permukaan atau antarmuka sebesar 1 cm2 dan dinyatakan dalam erg/cm2. Surface tension umumnya terjadi antara gas dan cairan sedangkan Interface tension umumnya terjadi antara cairan dan cairan lainnya atau kadang antara padat dan zat lainnya (namun hal ini belum diteliti).

Beberapa kegunaan surfaktan antara lain yaitu : Deterjen, pelembut kain, pengemulsi, cat, adesif, tinta, anti – fogging, remidiasi tanah,  pendispersi, pembasah, Ski wax dan snowboard wax, daur ulang kertas, pengapungan, pencuci, zat busa, penghilang busa, laxatives, formula agrokimia, herbisida dan insektisida, coating, sanitasi, sampo, pelembut rambut, spermicide, pemipaan pemadam kebakaran, pendeteksi kebocoran, dsb.

II.1.1 Klasifikasi Surfaktan

Ada cara penggolongan zat aktif permukaan yang umum yaitu:

  1. 1. Menurut sifat elektrokimia atau ionisasi molekul.

Schwartz dan Perry menyebutkan bahwa molekul zat aktif permukaan terdiri dari dua gugus yang penting, yaitu gugus liofil (menarik pelarut) dan gugus liofob (menolak pelarut). Gugus liofob biasanya terdiri dari rantai alifatik atau aromatik, atau gugus aril alkil (aralkil) yang biasanya terdiri dari paling sedikit sepuluh atom karbon.

Dalam medium air sebagai pelarut, gugus liofob yang juga disebut gugus hidrofob bersifat menjauhi air. Sedang gugus liofil atau dalam air dikenal sebagai gugus hidrofil lebih banyak menentukan sifat – sifat kimia fisika zat aktif permukaan daripada gugus hidrofob.

Sifat dari pada zat aktif permukaan juga bergantung pada macamnya gugus hidrofil, yang dapat dibagi sebagai berikut :

  1. Zat aktif anion

Terjadi ionisasi dalam larutan dengan rantai panjang yang membawa muatan negatif.

Contoh : karboksilat, ester sulfat, alkil sulfonat, dan anion lainnya yang hidrofil.  Perfluorooctanoate (PFOA/ PFO), Perfluorooctanesulfonate (PFOS), Sodium dodecyl sulfate (SDS), ammonium lauryl sulfate, garam alkyl sulfate, Sodium laureth sulfate atau sodium lauryl ether sulfate (SLES), Alkyl benzene sulfonate, sabun atau garam asam lemak.

  1. Zat aktif kation

Terjadi ionisasi dalam larutan dengan rantai panjang yang membawa muatan positif.

Contoh : senyawa amino, senyawa amonium, alkali tak bernitrogen (sulfonium, fosfonium, dsb.), alkali bernitrogen (alkil isotiourea, alkil isourea, dsb.). Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) a.k.a. hexadecyl trimethyl ammonium bromide, dan garam alkyltrimethylammonium, Cetylpyridinium chloride (CPC), Polyethoxylated tallow amine (POEA), Benzalkonium chloride (BAC), Benzethonium chloride (BZT)

  1. Zat aktif nonion

Tak terionisasi dalam larutan dan stabil dalam keadaan asam maupun alkali.

Contoh : ikatan eter pada gugus terlarut, ester, amida, amin, Alkyl poly(ethylene oxide), Alkylphenol poly(ethylene oxide), Kopolymers ofpoly(ethylene oxide) dan poly(propylene oxide) atau Poloxamers/ Poloxamines, Alkyl polyglucosides (Octyl glucoside, Decyl maltoside), Fatty alcohols, Cetyl alcohol, Oleyl alcohol, Cocamide MEAcocamide DEA, Polysorbates (Tween 20Tween 80), Dodecyl dimethylamine oxide. dsb.

  1. Zat aktif amfolitik/ amfoter. (Zwitterionic)

Terionisasi dalam larutan dengan rantai panjang yang membawa muatan negatif maupun positif, tergantung pada suasana pH larutan.

Contoh : ikatan amino dan karboksilat, amino dan ester sulfat, amino dan seter sulfonat, dan ikatan lainnya serta Dodecyl betaine, Cocamidopropyl betaine, Coco ampho glycinate.

  1. 2. Menurut struktur kimia

Agster menyusun golongan ini atas tujuh bagian, penggolongan ini erat hubungannya dengan cara pembuatan zat aktif permukaan. Misalnya dengan cara penyabunan atau kondensasi terhadap asam lemak, sulfotasi terhadap rantai alifatik tinggi, dan sebagainya.

Penggolongan menurut struktur kimia dapat dibagi sebagai berikut :

  1. Sabun

Contoh : Na-laurat, Na-palmitat, Na-stearat, Na-oleat, dsb.

  1. Minyak-minyak yang disulfatkan/disulfonkan.

Contoh : Minyak jarak yang disulfatkan (TRO).

  1. Parafin atau olefin yang disulfurkan.

Contoh : senyawa sulfochlorida yang disabunkan (Mersolat), olefin yang disulfatkan (Tepol).

  1. Aralkil sulfonat

Contoh : alkil benzo sulfonat,  naftalin sulfonat seperti 1-iso propil natalin 2-sulfonat-Na (Nekal A), dsb.

  1. Alkil sulfat

Contoh : Alkil sulfat primer/ dari alkil alkohol primer seperti asam malonat anhidrat + alkohol dengan Na-bisulfit (Nacconol. LAL), Alkil sulfat sekunder/ dari alkil alkohol sekunder.

  1. Kondensat asam lemak.

Contoh : kondensat dengan gugus amino (Medialan A, Sapamine A),  kondensat mengandung gugus oksi (Immersol S, Soromin A), kondensat dengan gugus inti aromatik (Melioaran F).

  1. Persenyawaan polietilenaoksida (poliglikoeter).

Contoh : Alkil amin poliglikol eter (Peregal OK), Dispersol E.

3.  Menurut kelarutannya

  1. Surfaktan yang larut dalam minyak

Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa silikon.

b.   Surfaktan yang larut dalam pelarut air

Golongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti busa, deterjen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lain-lain. Ada empat yang termasuk dalam golongan ini, yaitu surfaktan anion yang bermuatan negatif, surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan, dan surfaktan amfoter yang bermuatan negatif dan positif bergantung pada pH-nya.

Gambar 1. Molekul Surfaktan dalam Air (www.chemistry.co.nz)

Larutan surfaktan dalam air menunjukkan perubahan sifat fisik yang mendadak pada daerah konsentrasi yang tertentu. Perubahan yang mendadak ini disebabkan oleh pembentukan agregat atau penggumpalan dari beberapa molekul surfaktan menjadi satu, yaitu pada konsentrasi kritik misel (CMC) .

Pada konsentrasi kritik misel terjadi penggumpalan atau agregasi dari molekul-molekul surfaktan membentuk misel. Misel biasanya terdiri dari 50 sampai 100 molekul asam lemak dari sabun.

Karena pada cmc terjadi penggumpalan dari molekul surfaktan, maka cara penentuan cmc dapat menggunakan cara-cara penentuan besaran fisik yang menunjukkan perubahan dari keadaan ideal menjadi tak ideal. Di bawah cmc larutan menjadi bersifat ideal. Sedangkan diatasnya cmc larutan bersifat tak ideal. Besaran fisik yang dapat digunakan ialah tekanan osmosa, titik beku larutan, hantaran jenis atau hantaran ekivalen, kelarutan solubilisasi, indeks bias, hamburan cahaya, tegangan permukaan, dan tegangan antarmuka.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai cmc, untuk deret homolog surfaktan rantai hidrokarbon, nilai cmc bertambah 2x dengan berkurangnya satu atom C dalam rantai. Gugus aromatik dalam rantai hidrokarbon akan memperbesar nilai cmc dan juga memperbesar kelarutan. Adanya garam menurunkan nilai cmc surfaktan ion. Penurunan cmc hanya bergantung pada konsentrasi ion lawan, yaitu makin besar konsentrasinya makin turun cmc-nya.

II.1.2 Sifat – Sifat Surfaktan

  1. 1. Sifat – sifat umum surfaktan

Sifat – sifat umum surfaktan adalah :

  1. Sebagai larutan koloid

Mc. Bain telah membuktikan bahwa larutan zat aktif permukaan larutan koloid. Molekul-molekulnya terdiri dari gugus yang hidrofil (suka air) dan gugus yang hidrofob (tak suka air).

Pada konsentrasi tinggi partikel koloid ini akan saling menggumpal, gumpalan ini disebut misel atau agregat baik berbentuk sferik/ ’S’ (daya hantar listriknya tinggi) atau lamelar/ ’L’ (daya hantar listriknya kecil disebut juga koloid netral) dan ada dalam kesetimbangan bolak – balik dengan sekitarnya (pelarut atau dispersi larutan). Kesetimbangan ini akan mencapai konsentrasi kritik misel menurut aturan Jones dan Burry.

Gambar 2. Partikel Koloid Surfaktan (www.fisica.unam.mx)

  1. Adsorpsi

Apabila larutan mempunyai tegangan permukaan lebih kecil daripada pelarut murni, zat terlarut akan terkonsentrasi pada permukaan dan terjadi adsorpsi positif. Sebaliknya adsorpsi negatif menunjukkan bahwa molekul-molekul zat terlarut lebih banyak terdapat dalam rongga larutan daripada dipermukaan.

Hubungan antara derajat penyerapan dan penurunan tegangan permukaan dinyatakan dalam persamaan Gibbs.

  1. Kelarutan dan daya melarutkan

Murray dan Hartly dalam pernyataanya menunjukkan bahwa partikel-partikel tunggal relatif tidak larut, sedangkan misel mempunyai kelarutan tinggi. Makin panjang rantai hidrokarbonnya, makin tinggi temperatur kritik larutan.

  1. 2. Sifat – sifat khusus surfaktan

Sifat – sifat khusus surfaktan adalah :

  1. Pembasahan

Perubahan dalam tegangan permukaan yang menyertai proses pembasahan dinyatakan oleh Hukum Dupre.

  1. Daya Busa

Busa ialah dispersi gas dalam cairan dan zat aktif permukaan memperkecil tegangan antarmuka, sehingga busa akan stabil, jadi surfaktant mempunyai daya busa.

  1. Daya Emulsi

Emulsi adalah suspensi partikel cairan dalam fasa cairan yang lain, yang tidak saling melarutkan. Sama hanya dengan pembasahan, maka surfaktant akan menurunkan tegangan antarmuka, sehingga terjadi emulsi yang stabil.

II.1.3 Toksisitas Surfaktan

Surfaktan dapat menyebabkan permukaan kulit kasar, hilangnya kelembaban alami yamg ada pada permukan kulit dan meningkatkan permeabilitas permukaan luar. Hasil pengujian memperlihatkan bahwa kulit manusia hanya mampu memiliki toleransi kontak dengan bahan kima dengan kandungan 1 % LAS dan AOS dengan akibat iritasi ‘sedang’ pada kulit.

Surfaktan kationik bersifat toksik jika tertelan dibandingkan dengan surfaktan anionik dan non-ionik. Sisa bahan surfaktan yang terdapat dalam deterjen dapat membentuk chlorbenzene pada proses klorinisasi pengolahan air minum PDAM. Chlorbenzene merupakan senyawa kimia yang bersifat racun dan berbahaya bagi kesehatan.

Umumnya surfaktan berinteraksi dengan membran dan enzim. Pengaruh ini dapat berdampak pada tumbuhan, dengan penyerapan surfaktan dan imobilisasi pada dinding sel sehingga terjadi perubahan struktur ultra seluler. Toksisitas timbul dari penghambatan enzim atau transmisi selektif ion – ion melalui membran.

Pengaruh lain yaitu penghambatan pertumbuhan dalam tumbuhan, ikan, dan budding dalam hidra, kerusakan Lepomis gibbosus, kerusakan organ sensoris luar yang peka sehingga dapat mengganggu pemilihan makanan, mempengaruhi sinergis zat – zat dan surfaktan subletal menyebabkan pengambilan zat lipofilik yang lebih cepat dan memperkuat toksisitas zat ini. Toksisitas memperlihatkan suatu korelasi dengan tegangan permukaan menurut jumlah atom karbon dalam homolog jenis surfaktan.

Toksisitas surfaktan ABS bertambah dengan kelinearan gugus alkil, disebabkan oleh penerobosan gugus alkil linier yang lebih dalam. Interaksi surfaktan – protein juga bertambah bila ekor hidrofobik bertambah dan menyebabkan bertambahnya toksisitas. (Toksisitas surfaktan terhadap beberapa makhluk Perairan sesuai dengan tabel Lundahl & Cabridenc  (1978)).

Sesuai dengan waktu ketahanan surfaktan yang cukup singkat dalam daerah perairan, maka tidak diakumulasikan sampai batas manapun juga tidak terjadi biomagnifikasi dalam rantai makanan. Air yang mengandung surfaktan (2 – 4  ppm), tidak dapat dideteksi perubahan apapun dalam struktur komunitas (Hynes dan Roberts,1962).

II.2 Deterjen

Produk yang disebut deterjen ini merupakan pembersih sintetis yang terbuat dari bahan-bahan turunan minyak bumi. Dibanding dengan produk terdahulu yaitu sabun, deterjen mempunyai keunggulan antara lain mempunyai daya cuci yang lebih baik serta tidak terpengaruh oleh kesadahan air.

Deterjen adalah surfaktan anionik dengan gugus alkil (umumnya C9 – C15) atau garam dari sulfonat atau sulfat berantai panjang dari Natrium (RSO3- Na+ dan ROSO3- Na+) yang berasal dari derivat minyak nabati atau minyak bumi (fraksi parafin dan olefin).

Deterjen sintetik mulai dikembangkan setelah Perang Dunia II, akan tetapi karena gugus utama surfaktant ABS yang sulit di biodegradabel maka pada tahun 1965 industri mengubahnya dengan yang biodegradabel yaitu dengan gugus utama surfaktant LAS. Proses pembuatan deterjen dimulai dengan membuat bahan penurun tegangan permukaan, misalnya : p – alkilbenzena sulfonat dengan gugus alkil yang sangat bercabang  disintesis dengan polimerisasi propilena dan dilekatkan pada cincin benzena dengan reaksi alkilasi Friedel – Craft  Sulfonasi, yang disusul dengan pengolahan dengan basa.

Pada umumnya, deterjen mengandung bahan-bahan berikut:

  1. Surfaktan (surface active agen)

Zat aktif permukaan yang mempunyai ujung berbeda yaitu hydrophile (suka air) dan hydrophobe (suka lemak). Bahan aktif ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan air sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan. Surfaktant ini baik berupa anionic (Alkyl Benzene Sulfonate/ABS, Linier Alkyl Benzene Sulfonate/LAS, Alpha Olein Sulfonate/AOS), Kationik (Garam Ammonium), Non ionik (Nonyl phenol polyethoxyle), Amfoterik (Acyl Ethylenediamines)

  1. Builder (Pembentuk)

Zat yang berfungsi meningkatkan efisiensi pencuci dari surfaktan dengan cara menon-aktifkan mineral penyebab kesadahan air. Baik berupa Phosphates (Sodium Tri Poly Phosphate/STPP), Asetat (Nitril Tri Acetate/NTA, Ethylene Diamine Tetra Acetate/EDTA), Silikat (Zeolit),  dan Sitrat (asam sitrat).

  1. Filler (Pengisi)

Bahan tambahan deterjen yang tidak mempunyai kemampuan meningkatkan daya cuci, tetapi menambah kuantitas atau dapat memadatkan dan memantapkan sehingga dapat menurunkan harga. Contoh : Sodium sulfate

  1. Additives (Zat Tambahan)

Bahan suplemen/ tambahan untuk membuat produk lebih menarik, misalnya pewangi, pelarut, pemutih, pewarna dan sebagainya yang tidak berhubungan langsung dengan daya cuci deterjen. Additives ditambahkan lebih untuk maksud komersialisasi produk. Contoh : Enzyme, Borax, Sodium chloride, Carboxy Methyl Cellulose (CMC) dipakai agar kotoran yang telah dibawa oleh deterjent ke dalam larutan tidak kembali ke bahan cucian pada waktu mencuci (anti redeposisi). Wangi – wangian atau parfum dipakai agar cucian berbau harum, sedangkan air sebagai bahan pengikat.

Awalnya deterjen dikenal sebagai pembersih pakaian, namun kini meluas dalam bentuk produk-produk seperti:

  1. Personal cleaning product, sebagai produk pembersih diri seperti sampo, sabun cuci tangan, dll.
  2. Laundry, sebagai pencuci pakaian, merupakan produk deterjen yang paling populer di masyarakat.
  3. Dishwashing product, sebagai pencuci alat-alat rumah tangga baik untuk penggunaan manual maupun mesin pencuci piring.
  4. Household cleaner, sebagai pembersih rumah seperti pembersih lantai, pembersih bahan-bahan porselen, plastik, metal, gelas, dll.

II.2.1 Klasifikasi Deterjen

  1. 1. Menurut kandungan gugus aktif

Menurut kandungan gugus aktifnya maka deterjen diklasifikasikan sebagai berikut :

  1. Deterjen jenis keras

Deterjen jenis keras sukar dirusak oleh mikroorganisme meskipun bahan tersebut dibuang akibatnya zat tersebut masih aktif. Jenis inilah yang menyebabkan pencemaran air.

Contoh: Alkil Benzena Sulfonat (ABS).

Proses pembuatan ABS ini adalah dengan mereaksikan Alkil benzena dengan Belerang trioksida, asam Sulfat pekat atau Oleum. Reaksi ini menghasilkan Alkil Benzena Sulfonat. Jika dipakai Dodekil benzena maka persamaan reaksinya adalah

C6H5C12H25 + SO3 à   C6H4C12H25SO3H    (Dodekil Benzena Sulfonat)

Reaksi selanjutnya adalah netralisasi dengan NaOH sehingga dihasilkan Natrium Dodekil Benzena Sulfonat

  1. Deterjen jenis lunak

Deterjen jenis lunak, bahan penurun tegangan permukaannya mudah dirusak oleh mikroorganisme, sehingga tidak aktif lagi setelah dipakai .

Contoh: Lauril Sulfat atau Lauril Alkil Sulfonat. (LAS).

Proses pembuatan (LAS) adalah dengan mereaksikan Lauril Alkohol dengan asam Sulfat pekat menghasilkan asam Lauril Sulfat dengan reaksi:

C12H25OH  + H2SO4 à    C12H25OSO3H + H2O

Asam Lauril Sulfat yang terjadi dinetralisasikan dengan larutan NaOH sehingga dihasilkan Natrium Lauril Sulfat.

  1. 2. Berdasarkan muatannya dibedakan menjadi :
  2. Deterjen Anion

Deterjen bermuatan negatif  yang berasal dari gugus alkil sulfat seperti alkil benzen sulfonat.

Gambar 3. Molekul Deterjen Anionik (www.elmhurst.edu)

  1. Deterjen Kation

Deterjen bermuatan positif yang berasal dari gugus amonia. Umumnya digunakan untuk germisida pada rumah sakit, sampo, dan pembilas baju.

Gambar 4. Molekul Deterjen Kationik (www.elmhurst.edu)

  1. Deterjen Nonionik

Deterjen bermuatan netral, umumnya dipakai untuk pencuci piring dan berbusa sedikit dibanding dengan deterjen ionik lainnya. Mempunyai gugus polar yaitu gugus alkohol dan ester serta non polar yaitu rantai hidrokarbon yang panjang.

Gambar 5. Molekul Deterjen Nonionik (www.elmhurst.edu)

II.2.2 Toksisitas Deterjen

Kemampuan deterjen untuk menghilangkan berbagai kotoran yang menempel pada kain atau objek lain, mengurangi keberadaan kuman dan bakteri yang menyebabkan infeksi dan meningkatkan umur pemakaian kain, karpet, alat-alat rumah tangga dan peralatan rumah lainnya, sudah tidak diragukan lagi. Oleh karena banyaknya manfaat penggunaan deterjen, sehingga menjadi bagian penting yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan masyarakat modern.

Tanpa mengurangi makna manfaat deterjen dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari, harus diakui bahwa bahan kimia yang digunakan pada deterjen dapat menimbulkan dampak negatif baik terhadap kesehatan maupun lingkungan. Dua bahan terpenting dari pembentuk deterjen yakni surfaktan dan builders, diidentifikasi mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap manusia dan lingkungannya.

Umumnya pada deterjen anionik ditambahkan zat aditif lain (builder) seperti golongan ammonium kuartener (alkyldimetihylbenzyl-ammonium cloride, diethanolamine/DEA), chlorinated trisodium phospate (chlorinated TSP) dan beberapa jenis surfaktan seperti sodium lauryl sulfate (SLS), sodium laureth sulfate (SLES) atau linear alkyl benzene sulfonate (LAS). Golongan ammonium kuartener ini dapat membentuk senyawa nitrosamin. Senyawa nitrosamin diketahui bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan kanker.

Senyawa SLS, SLES atau LAS mudah bereaksi dengan senyawa golongan ammonium kuartener, seperti DEA untuk membentuk nitrosamin. SLS diketahui menyebabkan iritasi pada kulit, memperlambat proses penyembuhan dan penyebab katarak pada mata orang dewasa.

Dalam laporan lain disebutkan deterjen dalam badan air dapat merusak insang dan organ pernafasan ikan yang mengakibatkan toleransi ikan terhadap badan air yang kandungan oksigennya rendah menjadi menurun. Keberadaan busa-busa di permukaan air menjadi salah satu penyebab kontak udara dan air terbatas sehingga menurunkan oksigen terlarut. Dengan demikian akan menyebabkan organisme air kekurangan oksigen dan dapat menyebabkan kematian.

Builders, salah satu yang paling banyak dimanfaatkan di dalam deterjen adalah fosfat. fosfat memegang peranan penting dalam produk deterjen, sebagai softener air. Bahan ini mampu menurunkan kesadahan air dengan cara mengikat ion kalsium dan magnesium. Berkat aksi softenernya, efektivitas daya cuci deterjen meningkat.

Fosfat  yang biasa dijumpai pada umumnya berbentuk Sodium Tri Poly Phosphate (STPP). Fosfat tidak memiliki daya racun, bahkan sebaliknya merupakan salah satu nutrisi penting yang dibutuhkan mahluk hidup. Tetapi dalam jumlah yang terlalu banyak, fosfat dapat menyebabkan pengkayaan unsur hara (eutrofikasi) yang berlebihan di badan air, sehingga badan air kekurangan oksigen akibat dari pertumbuhan algae (phytoplankton) yang berlebihan yang merupakan makanan bakteri.

Populasi bakteri yang berlebihan akan menggunakan oksigen yang terdapat dalam air sampai suatu saat terjadi kekurangan oksigen di badan air dan pada akhirnya justru membahayakan kehidupan mahluk air dan sekitarnya. Di beberapa negara, penggunaan phosphate dalam deterjen telah dilarang. Sebagai alternatif, telah dikembangkan penggunaan zeolite dan citrate sebagai builder dalam deterjen.

Deterjen Sintetik mempunyai sifat-sifat mencuci yang baik dan tidak membentuk garam-garam tidak larut dengan ion-ion kalsium dan magnesium yang biasa terdapat dalam air sadah. Deterjen sintetik mem­punyai keuntungan tambahan karena secara relatif bersifat asam kuat, oleh karena itu tidak menghasilkan endapan sebagai asam-asam yang mengendap suatu karakteristis yang tidak nampak pada sabun.

Unsur kunci dari deterjen adalah bahan surfaktan atau bahan aktif permukaan, yang beraksi dalam menjadikan air menjadi lebih basah (wetter) dan sebagai bahan pencuci yang lebih baik. Surfaktan terkonsentrasi pada batas permukaan antara air dengan gas (udara), padatan-padatan (debu), dan cairan-cairan yang tidak dapat bercampur (minyak). Hal ini terjadi karena struktur “Amphiphilic”, yang berarti bagian yang satu dari molekul adalah suatu yang bersifat polar atau gugus ionik (sebagai kepala) dengan afinitas yang kuat untuk air dan bagian lainnya suatu hidrokarbon (sebagai ekor) yang tidak suka air.

Deterjen Sintetik mempunyai sifat-sifat mencuci yang baik dan tidak membentuk garam-garam tidak larut dengan ion-ion kalsium dan magnesium yang biasa terdapat dalam air sadah. Deterjen sintetik mem­punyai keuntungan tambahan karena secara relatif bersifat asam kuat, oleh karena itu tidak menghasilkan endapan sebagai asam-asam yang mengendap suatu karakteristis yang tidak nampak pada sabun.

II.3 Sabun

Sabun adalah suatu gliserida (umumnya C16 dan C18 atau karboksilat suku rendah) yang merupakan hasil reaksi antara ester (suatu derivat asam alkanoat yaitu reaksi antara asam karboksilat dengan alkanol yang merupakan senyawa aromatik dan bermuatan netral) dengan hidroksil dengan residu gliserol (1.2.3 – propanatriol). Apabila gliserol bereaksi dengan asam – asam yang jenuh (suatu olefin atau polyunsaturat) maka akan terbentuk lipida (trigliserida atau triasilgliserol).

Sabun ditemukan oleh orang Mesir kuno (egyptian) beberapa ribu tahun yang lalu. Pembuatan sabun oleh suku bangsa Jerman dilaporkan oleh Julius Caesar. Teknik pembuatan sabun dilupakan orang pada Zaman Kegelapan (Dark Ages), namun ditemukan kembali selama Renaissance. Penggunaan sabun meluas pada abad ke – 18.

Gliserida (lelehan lemak sapi atau lipida lain) dididihkan bersama – sama dengan larutan lindi (dulu digunakan  abu kayu karena mengandung K-karbonat tapi sekarang NaOH) terjadi hidrolisis menjadi gliserol dan garam Sodium dari asam lemak, setelah sabun terbentuk kedalamnya ditambahkan NaCl agar sabun mengendap dan dapat dipisahkan dengan cara penyaringan. Gliserol, lindi dan NaCl berlebih dipisahkan dengan cara destilasi. Sabun yang masih kotor dimurnikan dengan cara pengendapan berulang – ulang (represipitasi). Akhirnya ditambahkan zat aditif (batu apung, parfum dan zat pewarna).

II.3.1 Klasifikasi Sabun

Sabun dapat dibedakan sesuai jenis dan fungsinya yaitu:

  1. Sabun keras atau sabun cuci.

Dibuat dari lemak dengan NaOH, misalnya Na – Palmitat dan Na – Stearat.

  1. Sabun lunak atau sabun mandi.

Dibuat dari lemak dengan KOH, misalnya K-Palmitat dan K-Stearat

II.3.2 Sifat – Sifat Sabun

Sifat umum  Sabun dan Deterjen:

  1. Bersifat basa

R – C-O- +  H2O    à    R – C-OH   +  OH-

  1. Tidak berbuih di air sadah (Garam Ca, Mg dari Khlorida dan Sulfat)

C17H35COONa + CaCl2 à Ca (C17H35COO)2 +  NaCl

  1. Bersifat membersihkan

R- (non polar dan Hidrofob) akan membelah molekul minyak dan kotoran menjadi partikel yang lebih kecil sehingga air mudah membentuk emulsi dengan kotoran dan mudah dipisahkan. Sedangkan -C-O- (polar dan Hidrofil) akan larut dalam air membentuk buih dan mengikat partikel – partikel kotoran sehingga terbentuk  emulsi.

Suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul itu bersifat hidrofobik dan larut dalam zat – zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar – benar larut dalam air. Namun sabun mudah tersuspensi dalam air karena membentuk misel (micelles), yakni kumpulan (50 – 150) molekul sabun yang rantai hidrokarbonnya mengelompok dengan ujung – ujung ionnya menghadap ke air.

Suatu gambaran dari stearat terdiri dari ion karboksil sebagai “kepala” dengan hidrokarbon yang panjang sebagai “ekor ” :

H H H H H H H H H H H H H H H H H  O

H – C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-O

H H H H H H H H H H H H H H H H H

Dengan adanya minyak, lemak, dan bahan organik lain yang tidak larut dalam air, kecenderungan untuk “ekor” dan anion melarut dalam bahan organik, sedangkan bagian “kepala ” tetap tinggal dalam larutan air. Oleh karena itu sabun mengemulsi atau mensuspensi bahan organik dalam air. Dalam proses ini, anion-anion membentuk partikel-partikel koloid micelle.

Gambar 6. Molekul Sabun dalam Air (www.fisica.unam.mx)

Keuntungan yang utama sebagai bahan pencuci karena terjadi reaksi dengan kation-kation divalen membentuk garam-garam dari asam lemak yang tidak larut. Padatan-padatan tidak larut ini, biasanya garam-garam dari magnesium dan kalsium.

2 C17H35COO- Na+ Ca2+ à   Ca (C17H35CO2)2 (s) + 2 Na+

Sabun yang masuk kedalam buangan air atau suatu sistem ekuatik biasanya langsung terendap sebagai garam – garam kalsium dan magnesium. Oleh karena itu beberapa pengaruh dari sabun dalam larutan mungkin dapat dihilangkan. Akibatnya dengan biodegradasi, sabun secara sempurna dapat dihilangkan dari lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Alaerts, G. dan Sri S. Sumestri. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional

Amir. H. Mahvi. et. al. 2004. Removal of Anionic Surfactants In Detergen Wastewater by Chemical Coagulation. Iran. Dalam Jurnal : Pak. J. Biol. Sci. 7 (12) -2222 – 2226

Amir. H. Mahvi. et. al. 2004. Evaluating GAC for Detergent Removal From The Secondary Effluent of Ghods Wastewater Treatment Plant. TehranIran. Dalam Jurnal : Pak. J. Biol. Sci. 7 (12) -2121 – 2124

Arifin. 2007. Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol, Tangerang. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri

Arifin. 2008. Metode Pengolahan Deterjen (Tinjauan Pada Suatu Instalasi Pengolahan Air) . Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri

Arifin. 2009. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Koagulan Pada Proses Dekolorisasi Air Yang Mengandung Limbah Zat Warna Reaktif CI. Reactive Yellow 18. Tangerang : FT-TK Universitas Islam Syech Yusuf

Arifin. dkk. 2009. Kajian Pengolahan Air Yang Mengandung Deterjen Pada IPA Cikokol – Tangerang. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri

Ahmad, Rukaesih. 2004. Kimia Lingkungan. Yogyakarta: Andi offset

Al. Slamet Ryadi. 1981. Ecologi. Ilmu Lingkungan, Dasar – Dasar dan Pengertiannya 1. Surabaya : Apeka Press.

Bunda Halang. 2004. Toksisitas Air Limbah Deterjen Terhadap Ikan Mas (Cyprinus carprio). Banjarmasin : FKIP – Biologi Unlam. Dalam Jurnal : Bioscientiae. Vol. 1, No. 1, Januari 2004.

Droste, Ronald L. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment,. New York : John Wiley & Sons, Inc

Darmasetiawan, Martin. 2001. Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air. Bandung : Yayasan Suryono.

Donald R. Rowe dan Isam Mohammed Abdel Magid. 1995. Handbook of Wastewater Reclamation and Reuse. USA : Lewis Publisher

Dede Karyana. dkk. 2003. Kajian Bahan Kimia Khusus Untuk Tekstil. Bandung : Institut Teknologi Tekstil

Eaton, Andrew, et. al. 2005. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 21st Edition.. Marryland – USA: APHA

E. Lichtfouse, Et.al. 2005. Environmental Chemistry; Green Chemistry and Pollutants in Ecosystem. New York : Springer Berlin Heidelberg.

Fessenden, Ralp J dan Fessenden, Joan S. 1994. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga

Hardjono, dkk. 2007. Pengaruh Surfaktan LAS Pada Efisiensi Proses Koagulasi – Flokulasi Dalam Pengolahan Air Minum. Bandung : FTSL – ITB. Dalam Jurnal : TL. Vol. 13, No. 2, Oktober 2007 (Hal. 25-34).

Harold Hart. 1990. Kimia Organik. Suatu Kuliah Singkat. Edisi Keenam. Terjemah. Jakarta : Erlangga

Heaton, Alan. 1994. The Chemical Industry, Second edition. London : Blackie Academic and Profesional, Chapman & Hal.

Heri Rizky. 2009. Proposal : Bioindikator Air Baku Menggunakan Benih Ikan Mas (Cyprinus Caprio L). Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

Ika Puspita. 2008. Evaluasi Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum (IPA) Cikokol PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri Tangerang. Semarang : FT – TL Undip.

Isminingsih. 1972. Analisa Zat Aktif Permukaan Dan Detergensi. Bandung : Institut Teknologi Tekstil.

Jr. Day Clyde dan M. Selbin, Joel. 1987. Kimia Anorganik Teori. Jogjakarta : Gadjah Mada University press.

Kawamura, Susumu. 1991. Integrated Design of Water Treatment Facilities. New York : John Wiley & Sons, Inc.

Kosasih. Diktat Mata Kuliah Kimia Zat Pembantu Tekstil (Surface Active Agent atau Surfactants). Tangerang : Universitas Islam Syekh Yusuf

Louis Ravina. 1993. Everything You Want To Know About Coagulation & Flocculation. Virginia – USA : Zeta Meter Inc.

Peavy. Howard S. 1985. Environmental Engineering. Singapura McGraw Hill-Book Company.

Peter Sykes. 1989. Penuntun Mekanisme Reaksi Kimia Organik. Edisi Keenam. Terjemah. Jakarta : Gramedia

Pelczar, Michael J. dkk. 1986. Dasar – Dasar Mikrobiologi. Jakarta : UI Press

Putu Suardana. dkk. 2002  Pengaruh Surfaktan Linear Alkylbenzena Sulfonat dalam Mempercepat Bioremediasi Limbah Minyak Bumi (Studi Kasus : Pengelolaan Lingkungan di Lapangan Minyak Duri – PT. Caltex Pacific Indonesia, Riau). Duri – Riau : PT. Caltex

Ralph H. Petrucci, 1993. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta : Erlangga

Reynolds, Tom D. 1982. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. California : Wadsworth, Inc

S.D. Faust dan O.M. Aly. 1998. Chemistry of Water Treatment. 2. End. Ed. Canada.

Sugiharto.1987. Dasar – dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta: UI

Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Jakarta : Rineka Cipta

Sastrawijaya, A. Tresna. 1991. Dampak Pencemaran Lingkungan. Jakarta : Rineka Cipta.

Sri Hidayati. dkk. 2007. Kaman Proses Pembuatan Surfaktan Anionik Berbasis Ester Asam Lemak C16 dalam Minyak Kelapa Sawit. Bandar Lampung : F-Pertanian, Unila.

Tjandra Setiadim dan Retno G. Dewi. Dasar-Dasar Teknologi Pengolahan Limbah Industri. Bandung : D-T. Kimia, F-MIPA. ITB

Unus Suriawiria. 1985. Mikrobiologi Air. Bandung : ITB

Voltrath Hopp. 1984. Dasar – Dasar Teknologi Kimia Untuk Pendidikan & Penerapan Di Pabrik Industri Kimia. Jakarta : Sastra Hudaya

Wood, Kleinfelter. Keenan. dkk. Kimia Untuk Universitas. Jakarta : Erlangga

Widajanti Wibowo. dkk. Studi Pengolahan Air Sirkulasi Proses Painting dengan Menggunakan Lumpur Aktif. Depok : F-MIPA UI

Wignyanto. dkk. Teknik Baru Cara Peningkatan Efektifitas dan Efisiensi Kemampuan Biodegradasi Surfaktan Deterjen Alkylbenzene Sulfonate. Malang : F-MIPA Unibraw.

Yunasfi. 2002. Pemanfaatan Limbah Cair Industri untuk Sektor Kehutanan. Medan : F. Pertanian. Universitas Sumatera Utara

Zhaohui Li. 2007. Removal of Cationic Surfactants From Water Using Clinoptilolite Zeolit. Kenosha – USA : University of Wisconsin

www.kompas.com

www.chem.is.try.org

http://en.wikipedia.org/wiki/Surfactant

http://www.chemistry.co.nz/surfactants.htm

http://pjitangerang.blogspot.com/2008/06/investigasi-sungai-cisadane-bag-1_03.html

www.fisica.unam.mx/ liquids/index.php?option=c…

www.elmhurst.edu/~chm/ vchembook/558detergent.html

http://www.perpamsibanten.org/resources.htm

http://tutorjunior.blogspot.com/2009/10/mengetahui-dampak-air-limbah-detergen.html

http://www.pontianakpost.com/berita/index.asp?Berita=Metropolis&id=136527

http://www.sinarharapan.co.id/berita/0110/24/ipt02.html

http://majalah.tempointeraktif.com/id/email/2001/09/24/LIN/mbm.20010924.LIN83758.id.html

http://www.fkm.undip.ac.id/data/index.php?action=4&idx=2943

http://www.pom-obat.go.id/v2.0/articles.php?id=8

ibnuhayyan.wordpress.com/ 2008/09/10/surfaktan/

http://aahabib.co.cc/info-kesehatan/bahaya-detejen-bagi-kesehatan/

http://water.me.vccs.edu/courses/ENV211/lab5_print.htm

DATA PENDUKUNG

Dinas LH, 2006. Kajian Penetapan Baku Mutu Lingkungan untuk Limbah Cair di Kota Tangerang. Tangerang : Pemkot Tangerang

Hach. 2002. Water Analysis Handbook. 4th Edition. USA : Hach Company.

Keputusan Menteri Kesehatan RI. No. 907/MenKes/SK/VII/2002. Tentang Kualitas Air Minum

Peraturan Pemerintah RI. No. 82 Tahun. 2001. Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air

Perpamsi, Forkami. 2002. Peraturan Teknis Instalasi Pengolahan Air Minum. Jakarta : Tirta Dharma

Adopted by arifin_pararaja@yahoo.co.id  from : BAB.II TINJAUAN PUSTAKA. Sub. II.1 – II.3 dari

Arifin. 2009. ELIMINASI DETERJEN LAS (LAURYL ALKYL SULFONAT)  DENGAN SISTEM KONVENSIONAL (KOAGULASI – FLOKULASI – KHLORINASI) PADA IPA CIKOKOL – TANGERANG. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

Percobaan-percobaan dalam laboratorium dapat meliputi berbagai jenis pekerjaan diantaranya mereaksikan bahan-bahan kimia, destilasi, ekstraksi, memasang peralatan, dan sebagainya. Masing-masing teknik dapat mengandung bahaya yang berbeda antara satu dengan yang lainnya. Tentu saja bahan tersebut sangat berkaitan dengan penggunaan bahan dalam percobaan, sehingga susah untuk memisahkan bahaya antara teknik dan bahan. Walaupun demikian, dapat kiranya diuraikan secara tersendiri dan bersifat umum dari bahaya berbagai macam teknik dan bahan, sehingga memungkinkan untuk memperkecil dan memperkirakan bahaya yang dapat timbul dalam kaitanyya dengan teknik dan bahan yang digunakan.

A. Reaksi Kimia
Semua reaksi kimia menyangkut perubahan energi yang diwujudkan dalam bentuk panas. Kebanyakan reaksi kimia disertai dengan pelepasan panas (reaksi eksotermis), meskipun adapula beberapa reaksi kimi yang menyerap panas (reaksi endotermis). Bahaya dari suatu reaksi kimia terutama adalah karena proses pelepasan energi (panas) yang demikian banyak dan dalam kecepatan yang sangat tinggi, sehingga tidak terkendalikan dan bersifat destruktif (merusak) terhadap lingkungan, termasuk operator/orang yang melakukannya.

Banyak kejadian dan kecelakaan di dalam laboratorium sebagai akibat reaksi kimia yang hebat atau eksplosif (bersifat ledakan). Namun kecelakaan tersebut pada hakikatnya disebabkan oleh kurangnya pengertian atau apresiasi terhadap faktor-faktor kimia-fisika yang mempengaruhi kecepatan reaksi kimia. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan suatu reaksi kimia adalah konsentrasi pereaksi, kenaikan suhu reaksi, dan adanya katalis.

Sesuai denga hukum aksi masa, kecepatan reaksi bergantung pada konsentrasi zat pereaksi. Oleh karena itu, untuk percobaan-percobaan yang belum dikenal bahayanya, tidak dilakukan dengan konsetrasi pekat, melainkan konsentrasi pereaksi kira-kira 10% saja. Kalau reaksi telah dikenal bahayanya, maka konsetrasi pereaksi cukup 2 – 5 % saja sudah memadahi. Suatu contoh, apabila amonia pekat direaksikan dengan dimetil sulfat, maka reaksi akan bersifat eksplosif, akan tetapi tidak demikian apabila digunakan amonia encer.

Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi kimia dapat diperkirakan dengan persamaan Arhenius, dimana kecepatan reaksi bertambah secara kesponensial dengan bertambahnya suhu. Secara kasar apabila suhu naik sebesar 10 oC, maka kecepatan reaksi akan naik menjadi dua kali. Atau apabila suhu reaksi mendadak naik 100 oC, ini berarti bahwa kecepatan reaksi mendadak naik berlipat 210 = 1024 kali. Di sinilah pentingnya untuk mengadakan kendali terhadap suhu reaksi, misalnya dengan pendinginan apabila reaksi bersifat eksotermis. Suatu contoh asam meta nitrobenzensulfonat pada suhu sekitar 150 oC akan meledak akibat reaksi penguraian eksotermis. Campuran kalium klorat, karbon, dan belerang menjadi eksplosif pada suhu tinggi atau jika kena tumbukan, pengadukan, atau gesekan (pemanasan pelarut). Dengan mengetahui pengarauh kedua faktor di atas maka secara umum dapatlah dilakukan pencegahan dan pengendalian terhadap reaksi-reaksi kimia yang mungkin bersifat eksplosif.

B. Pemanasan.
Pemanasan dapat dilakukan dengan listrik, gas, dan uap. Untuk laboratorium yang jauh dari sarana tersebut, kadang kala dipakai pula pemanas kompor biasa. Pemanasan tersebut biasanya digunakan untuk mempercepat reaksi, pelarutan, destilasi, maupun ekstraksi.

Untuk pemanasan pelarut-pelarut organik (titik didih di bawah 100 oC), seperti eter, metanol, alkohol, benzena, heksana, dan sebagainya, maka penggunaan penangas air adalah cara termurah dan aman. Pemanasan dengan api terbuka, meskipun dengan bagaimana api sekecil apapun, akan sangat berbahaya karena api tersebut dapat menyambar (meloncat) ke arah uap pelarut organik. Demikian juga pemanasan dengan hot plate juga berbahaya, karena suhu permukaan dapat jauh melebihi titik nyala pelarut organik.

Pemanasan pelarut yang bertitik didih lebih dari 100 oC, dapat dilakukan dengan aman apabila memakai labu gelas borosilikat dan pemanas listrik (heating matle). Pemanas tersebut ukurannya harus sesuai besarnya labu gelas. Penangas minyak dapat pula dipakai meskipun agak kurang praktis. Walaupun demikian penangas pasir yang dipanaskan dengan terbuka, tetap berbahaya untuk bahan-bahan yang mudah teerbakar. Untuk keperluan pendidikan, pemanas bunsen dengan dilengkapi anyaman kawat (wire gause) cukup murah dan memadahi untuk bahan-bahan yang tidak mudah terbakar.

C. Destruksi.
Dalam analisis kimia terutama untuk mineral, tanah, atau makanan, diperlukan destruksi contoh agar komponen-komponen yang akan dianalisis terlepas dari matriks (senyawa-senyawa lain). Biasnya reaksi destruksi dilekukan dengan asam seperti asam sulfat pekat, asam nitrat, asam klorida tanpa atau ditambah atau ditambah peroksida seperti persulfat, perklorat, hidrogen peroksida, dan sebagainya. Selain itu, biasanya reaksi juga harus dipanaskan untuk mempermudah proses destruksi. Jelas dalam pekerjaan destruksi terkumpul beberapa faktor bahaya sekaligus, yaitu bahan berbahaya (eksplosif) dan kondisi suhu tinggi yang menambah tingkat bahaya.

Oleh karena itu, destruksi harus dilakukan amat berhati-hati, diantaranya adalah dengan:
1. Pelajari dan ikuti prosedur kerja secara seksama, termasuk pengukuran jumlah reagen secara tepat dan cara pemanasannya.
2. Percobaan dilakukan dalam almari asam. Hati-hati dalam membuka dan menutup pintu almari asam pada saat proses destruksi berlangsung.
3. Lindungi diri dengan kacamata/pelindugn muka dan sarung tangan pada setiap kali bekerja.
4. Terutama bagi para pekerja baru atau yang belum berpengalaman, diperlukan supervisi atau konsultasi dengan yang lebih berpengalaman.
Dengan cara di atas akan dapat dicegah terjadinya ledakan yang dapat mengakibatkan luka oleh pecahan kaca atau percikan bahan-bahan kimia yang panas dan korosif.

D. Destilasi.
Destilasi merupakan proses gabungan antara pemanasan dan pendinginan uap yang terbentuk sehingga diperoleh cairan kembali yang murni. Bahaya pemanasan cairan dapat dihindari dengan memperhatikan sub-bab pemanasan. Dalam pemanasan cairan biasanya ditambahkan batu didih (boililng chips), untuk mencegah pendidihan yang mendadak (bumping). Batu didih yang berpori perlu diganti setiap kali akan melakukan destilasi kembali. Untuk destilasi hampa udara (vacum destilation), aliran udara melalui kapiler ke dalam bagian bawah labu dapat merupakan pengganti batu didih.

Bahaya yang sering timbul dalam pendingin Leibig adalah kurang kuatnya selang air baik dari keran maupun yang menuju pipa pendingin. Lepasnya selang air dapat menyebabkan banjir dan proses pendinginan tidak berjalan dan uap cairan berhamburan ke dalam ruangan laboratorium. Oleh karena itu, terutama untuk destilasi yang terus-menerus atau sering ditinggalkan, hubungan selang dengan keran dan pipa pendingin perlu diikat dengan kawat.
Labu didih yang terbuat dari gelas perlu dipilih yang kuat. Labu didih bekas atau yang telah lama dipakai, diperiksa terlebih dahulu terhadap kemungkinan adanya keretakan atau scratch. Hal ini penting, terlebih-lebih untuk destilasi vakum. Apabila pemanasan yang dipakai adalah penangas air, maka perlu diingat bahwa suhu permukaan bak penangas yang terbuat dari logam, dapat melebihi titik nyala dari pelarut yang dalam labu. Dengan demikian, harus dapat dihindarkan kontak antara cairan dengan permukaan penangas, baik pada saat mengisi labu destilasi dengan cairan maupun pemasangan atau pembongkaran peralatan destilasi.

E. Refluks.
Refluks juga merupakan gabungan anrara pemanasan cairan dan pendinginan uap, tetapi kondensat yang terbentuk dikembalikan ke dalam labu didih. Karena prosesnya mirip dengan destilasi, maka bahaya teknik tersebut serrta cara pencegahannya adalah sama dengan teknik destilasi.

F. Pengukuran Volume Cairan
Memipet cairan atau larutan dalam volume tertentu dengan pipet, secara umum tidak diperkenankan memakai mulut untuk menghindari bahaya tertelan dan kontaminasi. Uap dan gas beracun dapat larut dalam air ludah (saliva). Memakai pompa karet (rubber bulb) untuk mengisi pipet merupaian cara yang paling aman dan praktis, meskipun memerlukan sedikit latihan. Sedangkan untuk cairan yang korosif dapat dilakukan dengan pipet isap (hypodermic syringe).

Apabila menuangkan cairan korosif dari sebuah botol, lindungi label botol terhadap kerusakan oleh tetesan cairan. Untuk menuangkan cairan ke dalam gelas ukur bermulut kecil, perlu dipakai corong gelas agar tidak tumpah.

G. Pendinginan.
Karbon dioksida padat (dry ice) dan nitrogen cair adalah pendingin yang sering dipakai. Keduanya dapat membakar atau “menggigit” kulit, sehingga dalam penanganannya harus memakai sarung tangan dan pelindung mata. Karbon dioksida dapat dipakai bersama-sama dengan pelarut organik untuk menambah pendinginan. Karena banyak terbentuk gas (penguapan) maka pelarut yang digunakan harus nontoksik dan tidak mudah terbakar. Propana-2-ol lebih baik daripada pelarut organik terklonisasi atau aseton yang mudah terbakar.

Notrogen cair biasa dipakai sebagai “trap” uap air dalam destilasi vakum, agar air tidak merusak pompa. Dalam pendinginan tersebut udara dapat pula tersublimasi menjadi padat, termasuk oksigen dan hal ini berbahaya bila bercampur dengan bahan organik. Labu Dewar tempat nitrogen cair perlu pula dilindungi dengan logam agar tidak berbahaya bila pecah.

Baik karbon dioksida mapun nitrogen mempunyai berat jenis yang lebih berat daripada udara, sehingga dapat mendesak udara untuk pernafasan. Oleh karena itu, bekerja dengan kedua pendingin tersebut perlu dalam ruang yang berventilasi baik atau di ruang terbuka. Dalam transportasi di gedung bertingkat, keduanya sama sekali tidak boleh diangkut melewati lift penumpang. Kemacetan lift yang dapat terjadi sewakti-waktu, dapat berakibat fatal karena gas tersebut akan mendesak oksigen dan kematian tidak dapat dihindarkan.

H. Perlakuan Terhadap Silika.
Silika dalam bentuk partikel-partikel kecil yang terserap ke dalam paru-paru dapat menimbulkan penyakit silikosis. Percobaan-percobaan dalam kromatorgrafi lapis tipis, banyak memakai bubuk halus silika gel. Hindarkanlah bubuk halus tersebut, karena dapat terjadi hamburan di dalam ruang udara pernafasan kita.

Asbes juga merupakan sumber partikel silika dan dengan panjang serat sebesar 5 mikron sangat berbahaya. Asbes sebagai bahan isolasi panas dalam laboratorium perlu dilapisi lagi dengan bahan yang dapat mencegah partikel halus beterbangan di udara tempat kita bernafas.

Glass wool apabila tidak hancur tidaklah berbahaya bagi paru-paru. Akan tetapi serat-serat glass wool tersebut sangat halus dan tajam serta dapat masuk ke dalam kulit apabila dipegang langsung oleh tangan kita. Ini akan menimbulkan gatal-gatal atau sakit dan oleh karena itu memegang glass wool harus dengan penjepit dari logam atau plastik.

I. Perlakuan Terhadap Air Raksa.
Percobaan-percobaan dengan manometer atau polarografi selalu memakai air raksa yang cukup berbahaya karena sifat racunnya (NAB = 0,05 mg/m3). Tetesan-tetesan air raksa dapat melenting atau meloncat tanpa dapat dilihat oleh mata kita, dan pecah berhamburan di atas meja kerja. Partikel-partikel kecil ini juga sukar kita lihat apalagi kalau sampai masuk ke celah-celah atau retakan-retakan meja. Apabila tidak hati-hati, maka ruang di mana kita bekerja dapat jenuh dengan uap air raksa. Udara ruangan yang jenuh dengan uap air raksa berarti telah jauh melebihi nilai ambang batas (NAB) uap air raksa tersebut.

Untuk menghindari bahaya tesebut di atas, daerah kerja dengan air raksa perlu dipasang dulang (tray) yang diisi air, agar percikan air raksa dapat dikumpulkan. Ventilasi yang baik sangat diperlukan, dan apabila tidak ada, maka bekerja dalam ruangan yang terbuka jauh lebih aman daripada dalam ruangan tertutup.

J. Bekerja Dengan Peralatan Sinar Ultraviolet dan Sinar X.
Banyak pekerjaan yang dilakukan dengan peralatan yang memancarkan cahaya ultraviolet (UV) seperti spektrofotometer atau kromatografi lapis tipis (TLC). Cahaya ultraviolet dapat merusak, dan terutama kerusakan pada korena mata. Oleh karena itu, harus dapat dihindarkan keterpaan cahaya ultraviolet pada mata, baik pada saat membuka peralatan spektrofotometer maupun pada saat menyinari noda-noda kromatografi lapis tipis (TLC) dengan cahaya ultraviolet.

Peralatan yang memakai sinar-X, seperti fluoresensi atau difraksi sinar-X, lebih berbahaya lagi bila tidak dilakukan dengan hati-hati. Sinar-X mempunyai daya tembus yang kuat dan dapat merusak sel-sel tubuh. Usaha untuk menghindari serta melindungi diri terhadap kemungkinan keterpaan radiasi sinar-X (yang tak dapat dilihat oleh mata) merupakan suatu keharusan dalam bekerja dengan peralatan tersebut.

Dengan sendirinya, hal yang sama pula dilakukan bila kita bekerja dengan peralatan yang memancarkan sinar gamma yang lebih kuat daripada snar-X.

Adopted by @_pararaja from : http://www.chemcareasia.wordpress.com

A. PENGENALAN BAHAN B3

1. Petunjuk umum untuk menangani buangan sampah.
Semua bahan buangan atau sampah seharusnya dikumpulkan menurut jenis bahan tersebut. Bahan-bahan tersebut ada yang dapat didaur ulang dan ada pula yang tidak dapat didaur ulang. Bahan yang termasuk kelompok bahan buangan/sampah yang dapat di daur ulang antara lain gelas, kaleng, botol baterai, sisa-sisa konstruksi bangunan, sampah biologi seperti tanaman, buah-buahan, kantong the dan beberapa jenis bahan-bahan kimia. Sedangkan bahan-bahan buangan yang tidak dapat didaur ulang atau yang sukar didaur ulang seperti plastik hendaknya dihancurkan. Karena belum ada aturan yang jelas dalam cara pembuangan jenis sampah di Indonesia, maka sebelum sampah dibuang harus berkonsultasi terlebih dahulu dengan pengurus atau pengelola laboratorium yang bersangkutan.

2. Bahan-bahan buangan yang umum terdapat di laboratorium.
1. Fine chemicals.
Fine chemicals hanya dapat dibuang ke saluran pembuangan atau tempat sampah jika :
a. Tidak bereaksi dengan air.
b. Tidak eksplosif (mudah meledak).
c. Tidak bersifat radioaktif.
d. Tidak beracun.
e. Komposisinya diketahui jelas.
2. Larutan basa.
Hanya larutan basa dari alkali hidroksida yang bebas sianida, ammoniak, senyawa organik, minyak dan lemak dapat dibuang kesaluran pembuangan. Sebelum dibuang larutan basa itu harus dinetralkan terlebih dahulu. Proses penetralan dilakukan pada tempat yang disediakan dan dilakukan menurut prosedur mutu laboratorium.
3. Larutan asam.
Seperti juga larutan basa, larutan asam tidak boleh mengandung senyawa-senyawa beracun dan berbahaya dan selain itu sebelum dibuang juga harus dinetralkan pada tempat dan prosedur sesuai ketentuan laboratorium.
4. Pelarut.
Pelarut yang tidak dapat digunakan lagi dapat dibuang ke saluran pembuangan jika tidak mengandung halogen (bebas Fluor, Clorida, Bromida, dan Iodida). Jika diperlukan dapat dinetralkan terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran air keluar. Untuk pelarut yang mengandung halogen seperti kloroform (CHCl3) sebelum dibuang harus dilakukan konsultasi terlebih dahulu dengan pengurus atau pengelola laboratorium tempat dimana bahan tersebut akan dibuang.
5. Bahan mengandung merkuri.
Untuk bahan yang mengandung merkuri (seperti pecahan termometer merkuri, manometer, pompa merkuri, dan sebagainya) pembuangan harus ekstra hati-hati. Perlu dilakukan konsultasi terlebih dahulu dengan pengurus atau pengelola laboratorium sebelum bahan tersebut dibuang.
6. Bahan radiokatif.
Sampah radioaktif memerlukan penanganan yang khusus. Otoritas yang berwenang dalam pengelolaan sampah radioaktif di Indonesia adalah Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN).
7. Air pembilas.
Air pembilas harus bebas merkuri, sianida, ammoniak, minyak, lemak, dan bahan beracun serta bahan berbahaya lainnya sebelum dibuang ke saluran pembuangan keluar.

3. Penanganan Kebakaran dan Simbol-simbol Bahaya.
Beberapa bahan kimia seperti eter, metanol, kloroform, dan lain-lain bersifat mudah terbakar dan mudah meledak. Apabila karena sesuatu kelalaian terjadi kecelakaan sehingga mengakibatkan kebakaran laboratorium atau bahan-bahan kimia, maka kita harus melakukan usaha-usaha sebagai berikut:
a. Jika apinya kecil, maka lakukan pemadaman dengan Alat Pemadam Api Ringan (APAR).
b. Matikan sumber linstrik/ gardu utama agar listrik tidak mengganggu upaya pemadaman kebakaran.
c. Lokalisasi api supaya tidak merember ke arah bahaan mudah terbakar lainnya.
d. Jika api mulai membesar, jangan mencoba-coba untuk memadamkan api dengan APAR. Segera panggil mobil unit Pertolongan Bahaya Kebakaran (PBK) yang terdekat.
e. Bersikaplah tenang dalam menangani kebakaran, dan jangan mengambil tidakan yang membahayakan diri sendiri maupun orang lain.

4. Bahan-bahan Berbahaya serta Karsinogenik.
Tabel di bawah memuat daftar beberapa bahan-bahan kimia beerbahaya dan karsinogenik yang sering dijumpai di laboratorium-laboratorium kimia baik di Indonesia maupun di luar negeri.

B. TEKNIK PREPARASI
Preparasi merupakan teknik laboratorium yang sangat penting dikuasai oleh setiap kimiawan. Tanpa pengetahuan dan ketrampilan yang memadahi dalam teknik preparasi ini, maka akan sangat sulit untuk menjalankan eksperimen/percobaan kimia secara baik dan benar di laboratorium. Menjalankan eksperimen dengan baik dan benar juga menyangkut efisiensi dan tidak membahayakan bagi diri sendiri maupun orang lain baik yang ada disekitarnya maupun yang berada di tempat lain. Bagai mahasiswa pemula agar mereka kelak dapat melakukan eksperimen kimia secara baik dan benar maka perlu dibekali dengan pengetahuan dan ketrampilan teknik preparasi.

Tulisan ini akan memaparkan beberapa penegetahuan penting yang harus dikuasai oleh para pemula dalam disiplin ilmu kimia.

1. Konsentrasi Larutan.
Beberapa jenis konsentrasi yang perlu diketahui dan yang sering digunakan di laboratorium antara lain:
1. Molaritas (M).
Molaritas menyatakan banyaknya mol zat terlarut yang terdapat di dalam satu liter larutan.
Misal akan di buat larutan NaOH 0,1 M sebanyak 1000 mL.
Diketahui bahwa Mr NaOH = 40
Maka ini berarti bahwa 1 mol NaOH massanya adalah 40 g.
Sehingga untuk 0,1 mol NaOH massanya adalah 4 g. Untuk membuat larutan NaOH 0,1 M sebanyak 1000 mL, maka sebanyak 4 gram kristal NaOH dilarutkan ke dalam akuades sedemikian rupa sehingga volume larutannya adalam 1000 mL atau 1 L.
2. Normalitas (N).
Normalitas menyatakan banyaknya gram ekuivaleen (grek) zat terlarut yang terdapat dalam satu liter larutan.
3. Molalitas (m).
Molalitas adalah menyatakan banyaknya mol zat terlarut yang terdapat dalam satu kilogram pelarut.
4. Fraksi mol (X).
Fraksi mol adalah perbandingan antara jumlah mol zat terlarut dalam larutan terhadap jumlah mol total zat-zat yang ada dalam larutan (pelarut dan zat terlarut)..
5. Persen (%).
Ada beberapa macam penyataan persentase yang sering digunakan di laboratorium, antara lain:
a. persen volume/volume (v/v), menyatakan banyaknya spesies kimia yang ada di dalam larutan yang dinyatakan dalam satuan mL per 100 mL larutan.
b. Persen berat/volume (b/v), menyatakan banyaknya spesien kimia yang ada di dalam larutan yang dinyatakan dalam satuan berat (gram) per 100 gram larutan.
c. Persen berat/berat, menyatakan banyaknya spesies kimia yang ada di dalam larutan atau campuran/padatan yang dinyatakan dalam satuan gram per 100 gram larutan atau campuran atau padatan.

2. Penyiapan Alat.
Alat yang akan digunakan dalam eksperimen atau percobaan kimia harus disesuaikan dengan jenis dari bahan yang akan ditangani. Bahan-bahan tersebut dapat berupa cairan, padatan, atau gas.
a. Bahan-bahan berupa cairan.
Untuk menangani bahan berupa cairan diperlukan alat-alat gelas seperti Gelas Ukur, Pipet Gondok, Labu Takar, Erlenmeyer, Corong, dan lain-lainnya.
b. Bahan-bahan berupa padatan.
Untuk menangani bahan berupa padatan, terutama padatan dalam bentuk serbuk dibutuhkan alat-alat sebagai berikut: Alat Timbang, Gelas Arloji, Spatula/Sendok Sungu, Corong, dan Erlenmeyer.
c. Bahan-bahan berupa gas.
Untuk menangani bahan-bahan berupa gas diperlukan alat-alat dengan spesifikasi standar yang telah ditentukan untuk setiap jenis gas. Hal ini dikarenakan setiap jenis gas mempuynyai karakteristik dan resiko yang dihadapi oleh pengguna lebih tinggi daripada bila menangani bahan-bahan cair maupun padatan.


3. Hasil Reaksi atau Isolasi.
Kebanyakan penelitian kimia eksperimental bertujuan untuk mengisolasi suatu senyawa dari suatu bahan atau memproduksi/ sintesis seuatu senyawa. Produk isolasi atau sintesis tersebut umumnya belum dalam keadaan murni, sehingga perlu dilakukan pemurnian terhadap zat hasil. Beberapa teknik pemurnian yang banyak dipakai dalam kimia eksperimental akan dibahas dalam pokok bahasan berikut.

4. Teknik Pemurnian.
a. Kristalisasi dan Rekristalisasi.
Kristalisasi adalah suatu teknik untuk mendapatkan bahan murni suatu senyawa. Dalam sintesis kimia banyak senyawa-senyawa kimia yang dapat dikristalkan. Untuk mengkristalkan senyawa-senyawa tersebut, biasanya dilakukan terlebih dahulu penjenuhan larutan kemudian diikuti dengan penguapan pelarut serta perlahan-lahan sampai terbentuk kristal. Pengkristalan dapat pula dilakukan dengan mendinginkan larutan jenuh pada temperatur yang sangat rendah di dlam lemari es atau freezer.

Rekristalisasi adalah suatu teknik pemurnian bahan kristalin. Seringkali senyawa yang diperoleh dari hasil suatu sintesis kiia memiliki kemurnian yang tidak terlalu tinggi. Untuk memurnikan senyawa tersebut perlu dilakukan rekristalisasi. Untuk merekristalisasi suatu senyawa kita harus memilih pelarut yang cocok dengan senyawa tersebut. Setelah senyawa tersebut dilarutkan ke dalam pelarut yang sesuai kemudian dipanaskan (direfluks) sampai semua senyawa tersebut larut sempurna. Apabila pada temperatur kamar, senyawa tersebut sudah larut secara sempurna di dalam pelarut, maka tidak perlu lagi dilakukan pemanasan. Pemanasan hanya dilakukan apabila senyawa tersebut belum atau tidak larut sempurna pada keadaan suhu kamar. Setelah senyawa/solut tersebut larut sempurna di dalam pelarut baik dengan pemanasan maupun tanpa pemanasan, maka kemudian larutan tersebut disaring dalam keadaan panas. Kemudian larutan hasil penyaringan terssebut didinginkan perlahan-lahan sampai terbentuk kristal.

Salah satu faktor penentu keberhasilan proses kristalisasi dan rekristalisasi adalah pemilihan zat pelarut. Pelarut yang digunakan dalam proses kristalisasi dan rekristalisasi sebaiknya memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1) Memiliki gradient temperatur yang besar dalam sifat kelarutannya.
2) Titik didih pelarut harus di bawah titik lebur senyawa yang akan di kristalkan.
3) Titik didih pelarut yang rendah sangat menguntungkan pada saat pengeringan.
4) Bersifat inert (tidak bereaksi) terhadap senyawa yang akan dikristalkan atau direkristalisasi.

Apabila zat atau senyawa yang akan kita kritalisasi atau rekristalisasi tidak dikenal secara pasti, maka kita setidak-tidaknya kita harus mengenal komponen penting dari senyawa tersebut. Jika senyawa tersebut adalah senyawa organik, maka yang kita ketahui sebaiknya adalah gugus-gugus fungsional senyawa tersebut. Apakah gugus-gugus tersebut bersifat hidrofobik atau hidrofilik. Dengan kata lain kita minimal harus mengetahui polaritas senyawa yang akan kita kristalkan atau rekristalisasi. Setelah polaritas senyawa tersebut kita ketahui kemudian dipilihlah pelarut yang sesuai dengan polaritas senywa tersebut.

b. Sublimasi.
Sublimasi adalah peristiwa penguapan secara langsung padatan kristalin ke dalam fasa uap. Contoh klasik sublimasi adalah penguapan kamfer (kapus barus). Sublimasi dapat digunakan sebagai metode pemurnian padatan kristalin. Beberapa senyawa kimia dapat menyublim pada temperatur dan tekanan kamar, namun banyak yang beru dapat menyublim apabila tekanan diturunkan. Untuk mendapatkan bahan murni, fasa uap bahan tersublim didinginkan secara perlahan-lahan sehingga terbentuk kristal.


c. Destilasi.

Destilasi juga merupakan salah satu teknik memurnikan senyawa kimia. Senyawa yang akan dimurnikan harus berupa cairan. Destilasi bekerja berdasarkan perbedaan titik didih senyawa-senyawa di dalam larutan. Senyawa-senyawa yang dimurnikan akan terpisah berdasarkan perbedaan titik didihnya. Senyawa-senyawa dengan titik didih rendah akan terpisah terlebih dahulu diikuti dengan senyawa-senyawa yang memiliki titik didih yang lebih tinggi.

5. Uji Kkemurnian.
Untuk mengetahui kemurnian suatu senyawa hasil pemurnian seperti yang telah dijelaskan di atas, maka digunakan beberapa teknik uji kemurnian bahan yang relatif sederhana seperti uji titik leleh, uji indeks bias, uji berat jenis, uji titik didih, dan uji kekentalan (viskositas).

1. Uji titik leleh.
Uji titik leleh merupakan salah satu teknik uji kemurnian bahan padat yang cukup akurat terutama jika titik leleh bahan telah diketahui sebelumnya. Titik leleh bahan murni dapat dilihat pada table spesifikasi bahan yang tersedia di perpustakaan laboratorium. Akan tetapi untuk bahan-bahan yang sama sekali baru, teknik ini juga dapat digunakan. Bahan-bahan murni umumnya memiliki interval titik leleh yang sempit.

2. Uji indeks bias.
Indeks bias suatu cairan dapat digunakan sebagai faktor penentu kemurnian bahan. Namun demikian seperti juga metode titik leleh, metode uji indeks bias ini lebih tepat untuk digunakan sebagai tes uji kemurnian bahan yang indeks bias bahan murninya telah diketahui dengan pasti terelbih dahulu. Untuk bahan-bahan yang sama sekali baru, maka metode uji indeks bias ini juga dapat diterapkan dengan hati-hati.

3. Uji berat jenis.
Uji berat jenis merupakan salah satu teknik uji kemurnian yang cukup akurat. Archimedes menguji kemurnian emas mahkota raja berdasarkan prinsip uji berat jenis ini. Setiap zat murni mempunyai berat jenis yang spesifik yang dapat digunakan sebagai dasar pengujian bahan.

4. Uji titik didih.
Uji titik didih juga dapat digunakan untuk mengetahui kemurnian suatu bahan. Uji ini dapat diterapkan pada senyawa berujud cairan yang bahan cair murninya telah diketahui titik didihnya secara pasti. Uji titik didih senyawa murni dapat dilihat pada tabel di buku katalog di perpustakaan laboratorium. Untuk bahan-bahan lain yang titik didik murninya belum diketahui secara pasti, uji titik didih ini dapat dilakukan dengan hati-hati.

5. Uji kekentalan.
Uji kekentalan dapat dilakukan untuk mengetahui kemurnia suatu bahan. Bahan-bahan cair yang dalam keadaan murni memiliki kekentalan yang khas dan berbeda dari senyawa yang lain. Uji ini dapat dilakukan untuk senyawa/ bahan cair yang kekentalannya telah diketahui secara pasti. Data kekentalan berbagai bahan murni dapat dilihat pada buku katalog bahan di perpustakaan laboratorium. Untuk bahan-bahan lain yang kekentalannya belum diketahui secara pasti maka uji ini dapat dilakukan secara hati-hati.

Adopted by @_pararaja from : http://chemcareasia.wordpress.com

1. Hukum Bernoulli:
P1 + ? gh1+ 1/2 ? v1 = P2 + ? gh2+ 1/2 ? v2
P1 + ? gh1+ 1/2 ? v1 + (-Ws) + Fr = P2 + ? gh2+ 1/2 ? v2
Aplikasi untuk perancangan Pompa.

2. Larutan Ideal dan Gas Ideal
2.1 Larutan Ideal ( Hukum Roult) :
P1 = Puap . X1 (Suhu>> mk Puap >>)
2.2 Gas Ideal (Hukum Dalton):
P1 = PTotal . Y1
Keseimbangan Uap dan cair ditentukan oleh harga K = y1/x1 = Puap/Ptotal
Pada suhu dan tekanan yang tetap nilai K tetap. Ingat suhu akan mempengaruhi nilai Puap dan tekanan tentunya mempengaruhi Ptotal.
Aplikasi untuk Perancangan Destilasi

3. Mendidih dan Menguap
Suhu mempengaruhi Puap. Suatu (larutan) campuran A dan B memiliki tekanan uap PuapA dan PuapB :
Jika PuapA + PauapB = PLingkungan (Mendidih.)
Jika PuapA + PauapB > PLingkungan (Menguap)

4. Enthalpi (Panas tiap Satuan Mol Zat):
H298 = HP298 – HR298
Hreaksi = H298 + HR + HP
Hreaksi = H298 + ? CP ( Produk) dT+ ? CP ( Reaktan) dT
Q= n.HReaksi

5. Konversi , Selektifitas dan Yield :
5.1 Konversi = (Zat yg bereaksi)/(Zat yg diumpan ke Reaktor) x 100%
Menunjukkan Performa Reaktor
5.2 Selektifitas = (Produk akhir)/(Reaktan tg bereaksi) x Faktor Soikiometri
Menunjukkan Performa Unit Pemisah
5.3 Yield = (Produk Akhir)/(Reaktan yg diumpankan ke reaktor) x 100%
Menunjukkan Performa Seluruh Unit proses

6. Arhennius :
k = A . e -(E/(RT))
k= konstanta kecep. Reaksi
E = Energi aktifasi
A= Faktor Frekuensi

7. Kecepatan reaksi , r
7.1.Non Catalyitic
Jika A dan B adalah reaktan, maka
-r = k CAa . CBb, dimana satuan r tetap = mol/(dt . lt) sedangkan satuan k berubah-ubah sesuai dengan banyaknya variabel Consentrasi (mol/lt).Untuk 1 variabel C,mis CA saja,maka nilai k = 1/dt.
• Pada reaksi A + B ? > C, limiting A , (orde 1–sesuai ratio stoikiometri)
Untuk reaksi diatas : -rA = -dCA/ dt = -dCB / dt = k.CA.CB
–rA = CAo dXA/dt = k.CAo(1-XA) . (CBO-CAO.XA)
• Pada reaksi 2A ? product , (orde 2–sesuai ratio stoikiometri)
-rA = – dCA/dt = k.CA2 = k.CAo2.(1-XA)2
• Pada reaksi : A + 2B ? product, (jk orde 1–dianggap ? ratio stoikiometri)
-ra = -dCA/dt = k.CA.CB = k. CAO2.(1-XA).(M-2A) ..(Levenspiel,p.49)
catt : Kecepatan reaksi ,r = dCA/dt , dimana CA =konsentrasi A dan t = waktu
r= dCA/dt = [1/Vol] [dNA/dt] = [1/Vol] . {dNao[1-x] / dt} = Nao/Vol . (-dx/dt) = Cao.(-dx/dt)
Penjelasan mengenai menentukan orde reaksi dapat dilihat di Buku Chemical Reaction Engineering,2nd edition, p.50-54,by Levenspiel.O
7.2 Catalytic
pada intinya dalam melibatkan katalis, ukuran volume (dalam non Catalytic process) diganti dengan ukuran berat Katalis.
• Untuk Reaksi : A ? 4B (Levenspiel,p.500)
-rA = -[1/W]. dNA/dt = k.CA = (liter/(hr.kgCat)). (mol/lt) = mol/(hr.kgCat)
-rA = (NAO/W). dXA/dt……..dimana, NAO/dt =FAO persamaan ini dapat ditulis :
W/FAO = ? dXA/-rA = ? dXA/(k.CA) =[1/(k.CAO)]. ? [(1+? .XA)/(1-XA) . dXA..persamaan ini jika diintegralkan :
W = FAO/(k.CAO) . [{(1+ ? A).ln[1/(1-XA)} - {? A.XA}] .. berat katalis
Dimana ? adalah nilai dari (? koefisien produk) – (? koefisien reaktan)

8. Macam-Macam Tekanan
PGauge(pd alat) = Pabsolut(dr dlm alat) – PBarometer (1 atm)
Dimana, Pabsolut = Pinternal = rho.(tinggi-1)/144…untuk tangki atau vessel.

9. Hk Thermodinamika
Energi System = E (dalam) + Energi Kinetik + Energi Potensial
Energi Lingkungan = (+-)q (+-) W,
• Jika sistem diberi kerja dan menerima panas :
E+Ek+Ep=q-W, dimana E + W =H
• Fungsi Entalphy dan Perubahan Enthalpy
Jika proses berlangsung pada tekanan tetap Psistem=Pud.luar (sist. terbuka) mk:
dE=dq-P.dV——-kerja=W=d(PV).
E,P dan V adl fungsi keadaan, maka E+PV juga fungsi keadaan yang disebut Enthalphy.shg:
E + PV = H atau dE+d(PV)=dH dan,
H2-H1=dH=q—-q dan H sama-sama merupakan panas/mol (Cp dT) sedangkan Q adalah panas saja (=m Cp dT)

10.Hubungan Thermodinamika dan Kinetika
termodinamika dapat untuk mengetahui reaksi tersebut dapat berjalan atau tidak, dengan:
dG=-RT lnKp, jika nilai dg “-” maka reaksi tersebut dapat berjalan.

11.Neraca Massa
* Flux Massa= NAZ= -DAB . (dCa/dZ)
Input-Output+hasil reaksi=0
S.NAZ(pd z)- S. NAZI(pd Z+dZ) + (-rA).S.dZ=0, dimana
S=luas penampang reaktor ,
-rA = mol/(lt.jam)–tetap–
Penghitungan “Hasil Reaksi” jika menggunakan katalis dapat dihitung dengan rumus ? katalis. Z . A, dengan catatan (-rA) = Kgmol/(Kg.Catalyst x jam)
dan Z tinggi reaktor.
Biasanya pers.tersebut dibagi dengan S.dZ dan dilimitkan terhadap dZ,menjadi :
((NAZI(pd Z+dZ) + NAZI(pd Z) )/dZ) + (-rA)=0
-rA = k.Ca………jk order 1
(d NAZ / dZ) + k.Ca = 0……….dan NAZ= -DAB . (dCa/dZ)
Persamaan tersebut akan menjadi: d2CA/dZ2 – k.CA/DAB =0 (yang merupakan persamaan diff.orde 2)

12.Neraca Panas
* Flux Panas = q =-k. dT/dx, dimana Q/A=q
R.input-R.output+R.generation+R.Transfer=R.Acc
(? (Ni.Cpi)reaktan.dT) – (? (Ni.Cpi)produk.dT) +(-rA).Vol.HReaksi + U.A.(Ts-T)=d/dt (? .Vol.Cp.T) , dimana:
(-rA).Vol = NAo.XA
(? .Vol.Cp.T) = H,dalam perancangan biasanya= 0 (Steady state)
Jangan bingung dengan posisi (Ts-T) pada panas yang “Ditransfer”,jika reaksinya Eksoterm,maka perlu pendingin yang berarti “Panas yang ditransfer” harus mengurangi nilai “Panas Masuk”, untuk itu nilai “Panas yang ditransfer harus “-”,yang berarti delta suhunya “-”,itu berarti pula dapat ditulis (Ts-T)–ingat Ts adalah suhu bahan penukar panas dan T adalah suhu sistem/bahan yang direaksikan.Sehingga baik Eksoterm maupun Endoterm posisinya tetap (Ts-T) tapi Ekso bernilai “-” dan Endo bernilai “+”.
* Jika Isotermal Rin=Rout=Racc = 0
Flux panas , q=- k.dt/dx

Perhitungan Panas sangat penting,terutama jika menghadapi beberapa karakteristik kondisi , berikut kami berikan rumus singkat mengenai keberagaman kondisi tersebut

Untuk Reaktor Kontinu :
Ket Rin – R.Out + R.Gen + R.Supply = R.Acc
Rumus n.Cp.dT – n.Cp.dT + -rA.Vol.Hr + U.A.(Ts-T) = m.Cp.dT/dt
Adiabatis s.d.a s.d.a s.d.a 0 0
Non Adiabatis &non Isothermal s.d.a s.d.a s.d.a U.A.(Ts-T) 0
Isothermal s.d.a s.d.a s.d.a s.d.a 0
Ket: s.d.a = sama dengan atasnya
Untuk reaktor Batch semua nilai dari R.In dan R.Out =0

13.Neraca Momentum
* Flux Momentum = ? yx = -? dVx/dy

14.Tipe-Tipe Reaktor Kimia
Reaktor = tempat terjadinya suatu reaksi
14.1 Reaktor Homogen (Batch, Semi batch, dan Alir)
14.1.1.Reaktor Semibatch jika reaksinya sangat lama dan eksoterm. Misal jika A dan B dicampurkan langsung akan mudah meledak, maka pencampurannya harus perlahan-lahan (semi batch).
14.1.2.Reaktor Alir dibagi dua yaitu :
1.Reaktor alir Tangki Berpengaduk (RATB) atau Continous Stired Tank Reactor (CSTR).
2.Reaktor Alir Pipa (RAP) atau PFR (Plug Flow Reactor)
Keduanya dapat dipasang tunggal/single atau multiple (Seri dan paralel).

14.2 Reaktor Heterogen (dibagi berdasar sistem/fase feednya)
• Sistem Padat-Gas dan Padat Cair = Fixed Bed, Fluidized Bed Reaktor
• Sistem Cair-Gas = Reaktor Gelembung (serupa dengan Fluidised bed) dan Packed Tower (ada bahan isiannya)
• Sistem Cair-Gas-Padat= Trickel Bed dan Reaktor Slurry

15.Katalis
Fungsi mempercepat laju reaksi.
• Pada Reaksi Reversibel dapat menggeser keseimbangan
• Pada Reaksi Multiple memberikan tingkat Laju reaksi yang berlainan,antara reaksi Primer dan sekundernya
• Pada Fase Homogen,katalis hanya berpengaruh pada mekanissmenya saja.Pada fase ini yang penting adalah pemisahan katalis dengan produk/sisa produk harus baik.
• Pada Fase Heterogen,pemisahan lebih mudah.
15.1.Katalis dan Macamnya :
• Supported Catalyst, bahan aktif yang dioperasikan ke dalam bahan lain yang porus agar luas muka kontak besar.
• Bulk Catalist Material, biasa disebut juga Platinum Wire Mess atau katalis yang berbentuk jaringan kawat (semacam jaring) yang dilalui feed.

15.2.Pengaruh Katalis dan hubungannya dengan Laju Reaksi
• Luas muka aktif Katalist>> maka Volume reaktor <<
• Konsentrasi Peraeaksi juga berpengaruh pada laju reaksi
• Suhu dan Tekanan Operasi
• Difusi dan Kinetika reaksi yang menunjang, untuk T >> yang mengendalikan adalah difusi karena dengan T>>,maka, r(kec.reaksi) >>,ingat rumus arhennius.Selain suhu, konsentrasi juga menentukan.Sedangkan jika T<< yang mengendalikan adalah reaksi kimia,karena r<<,sedangkan difusi hampir tidak dipengaruhi oleh perubahan suhu tapi dipengaruhi oleh perlakuan fisik,seperti pengadukan.

15.3.Degradasi Katalis
Degradasi Katalis =penurunan kemampuan katalis dalam mempercepat laju suatu reaksi,hal ini disebabkan oleh:
• Penurunan kinerja katalis,ini dilihat dari penurunan laju reaksi (Konversi reaksi semakin rendah),Dapat ditanggulangi (untuk sementara) dengan menaikkan suhu sehingga kecepatan reaksinya membesar yang otomatis konversinya baik lagi.Penurunan kinerja ini dapat terjadi karena :
1. Physical Loss (Katalis hilang),misalnya pemrosesan reaksi dengan katalis yang homogen sehingga akibat pemisahan yang berkelanjutan,sedikit demi sedikit katalis akan hilang.Sedang pada pemrosesan dengan katalis Heterogen khususnya di Fluidized bed reactor, biasanya hilangnya katalis karena gesekan yang terjadi antar katalis (penggerusan).
2. Surface Deposit, artinya tertutupnya permukaan katalis oleh deposit/kerak.Dapat ditanggulangi dengan meregenerasi katalis.
3. Sintering,peristiwa pelengketan hasil dan katalis karena suhu proses berada sedikit dibawah titik lelehnya.Biasanya terjadi jika ditempuh proses menaikkan suhu untuk mengatasi kinerja katalis yang berkurang (spt.diatas) yang berakibat terjadinya pelengketan hasil dan katalis.Umunya terjadi pada:Katalis padat dan reaksi dengan feed gas,dan terjadi pada muka aktif. Sintering mudah terjadi akibat perpindahan panas yang buruk (terjadi hot spot–ketidak seragaman panas tiap titik–) sedang hot spot dapat terjadi karena pencampuran reaktan yang kurang baik.Sintering terjadi ketika suhu=1/2 titik leleh katalis.
4. Poissoning ,peracunan pada permukaan katalis,terjadi karena:Umpan tidak murni/banyak pengotor (Feed impuritis),contoh gas alam tercemar oleh H2S,yang itu harus dihilangkan dulu dengan Fe2O3.
5. Perubahan Kimiawi.
Untuk melihat tentang kinerja katalis (dengan observasi) lihat dihalaman 476 Levenspiel.

16.Komposisi Minyak Bumi
Minyak bumi terdiri dari campuran Hidrokarbon ( mengandung unsur C dan H) dan Non Hidrokarbon (unsur S,O,N dan Logam-logam)
16.1.Senyawa Hidrokarbon digolongkan menjadi:
1. Parafin, CnH2n+2
2. Naftalen, CnH2n
3. Aromatis, CnH2n-6
4. Olefin, CnH2n
5. DiOlefin, CnH2n-2
Nomor 1,2 dan 3 terdapat dalam minyak mentah.Sedang nomor 4 dan 5 terjadi pada saat pemrosesan minyak mentah.
Pada umumnya suatu Industri Pengolahan Minyak bumi memakai Crude oil (Minyak Mentah) berciri Parafinik dan Naftenik. Bagaimana cara mengetahui kandungan suatu Crude itu Parafinik atau Naftenik?
Ada faktor Karakterisktik (K);
K = (Titik Didih rerata molar)1/3 : (SpGr pd T=600F)
Jika nilai K:
12,15-12,9 Dasar Parafinik
11,5-12,1 Dasar Tengahan
10,5-11,45 Dasar Naftenik
Adapun sifat-sifat umum dari Parafinik Base dan Naftenik Base adalah:
Sifat-Sifat Dasar Parafin Dasar Naften
API gravity • B -
Kandungan Nafta • B -
Angka Oktan – • B
Smoke Point • B -
Angka Cetan • B -
Ttk Tuang Pelumas -B
Indeks Viskositas • B -

Keterangan :
• = Tinggi
….B = Baik
Minyak berciri Parafinik dipilih oleh suatu industri Pengolahan Minyak jika pabrik tersebut membutuhkan unsur Wax yang merupakan hasil dari pemrosesan Crude Parafinik.
Sedang minyak berciri Naftenik diambil jika pabrik tersebut berkonsentrasi pada pembuatan Gasoline (Bensin ) mengingat bentuk naftenik berbentuk Cincin (mendekati benzen/aromat) daripada Parafinik. Naftenik mempunyai angka Oktan tinggi.
Yang lebih baik lagi jika suatu Crude Oil mengandung Aromat tinggi. Mengingat proses pembutan bensin adalah proses Aromatisasi (Pembentukan cincin), sehingga tidak memperberat proses di pengilangan.

ya…

SMK N 3 Madiun,

dah lama nih kita kenal..

apa yach yg sekarang ada..?

gimana ya lulusannya

 

 

Oleh : Arifin

Industri tekstil dan produk tekstil merupakan salah satu bidang yang sangat berkembang di Indonesia. Dengan semakin meningkatnya jumlah ekspor tekstil dan produk tekstil ini maka barang – barang pembantu juga mengalami kenaikan sedemikian rupa.
Kira – kira 800.000 ton pewarna diproduksi untuk kebutuhan dunia. Lebih dari separuhnya merupakan zat pewarna tekstil, dari jumlah ini 15 % untuk zat pewarna kulit dan kertas, 25 % dari jumlah produksi adalah pigmen organik, sedangkan zat optik kira – kira 6 %. dan sekitar 30 ribu ton zat warna telah mengganggu masalah pencemaran lingkungan.
Terlepas dari peranannya sebagai komoditi ekspor yang diandalkan, ternyata industri tekstil ini menimbulkan masalah yang serius bagi lingkungan terutama masalah yang diakibatkan oleh limbah cair yan dihasilkan. Industri tekstil mengeluarkan air limbah dengan parameter BOD, COD, padatan tersuspensi dan warna yang relatif tinggi. Disamping itu limbah cair ini dapat pula mengandung logam berat yang bergantung pada zat warna yang digunakan.
Jumlah yang sangat kecil saja dari zat warna dalam air (10 – 50 mg/L) dapat dengan mudah dilihat dan mempengaruhi pada kenampakan, kejernihan air, dan gas yang terlarut pada badan air. Penghilangan zat warna dalam air limbah sering lebih penting daripada penghilangan zat – zat organik terlarut tak berwarna karena warna merupakan pencemar pertama yang dapat diketahui dan harus dihilangkan sebelum dibuang ke badan air atau tanah. Dan hampir sebagian besar zat warna tekstil bersifat karsinogenik atau dapat menyebabkan penyakit kanker.
Salah satu upaya dalam mengolah air limbah zat warna tekstil adalah dengan menggunakan metode adsorpsi dengan media zeolit. Zeolit dapat berasal dari alam maupun sintesis. Metode pengolahan secara adsorpsi merupakan gabungan metode fisika kimia yang murah dan memberikan alternatif yang paling baik dengan analisis yang tepat dan kontrol lingkungan.
Penggunaan zeolit sebagai media adsorpsi menjadi hal yang menarik karena jumlahnya yang besar di Indonesia terutama zeolit dari Bayah, Kabupaten Lebak, Banten. Zeolit merupakan batuan mineral atau mineral alam, yaitu senyawa silika dan dinyatakan sebagai Alumino silikat terhidrasi, berbentuk halus dan merupakan produk sekunder yang stabil pada kondisi permukaan, baik berasal dari proses pelapukan, sedimentasi, maupun aktivitas hydrothermal.
Berdasarkan hasil survei terdapat sekitar 40 lokasi yang mengandung endapan zeolit alam dan sebagian besar berada di Pulau Jawa, termasuk yang terluas di daerah Banten, Kabupaten Lebak. Kandungan Zeolit di Kecamatan Bayah atau sekitar 135 km dari kota Rangkasbitung, terhampar pada areal seluas 400 hektar lebih dengan deposit lebih dari 123 juta ton. Potensi ini merupakan salah satu sumber bagi Kabupaten Lebak, untuk diberdayakan sejalan dengan otonomi daerah. Namun, sehubungan keterbatasan SDM dan sumber pengelolaan, maka potensi itu masih terhampar diatas bebukitan Bayah.
Bahan tambang zeolit ini termasuk ke dalam golongan galian C dan menurut PTBIN-BATAN dinyatakan bahwa zeolit alam Bayah mempunyai struktur sangkar kristal mineral zeolit alam campuran fasa klipnotilolit bentuk poli kation K-Mg dan mordenit bentuk poli kation Ca-Na, serta mempunyai rumus kimia oksida yaitu Na0,15 K1,44 Ca2,04 Mg0,70 Mn0,02 Fe0,44 {(AlO2)6,76 (SiO2)}29,32 6,57 H2O.
Untuk peningkatan zeolit sebagai penyerap perlu terlebih dahulu dilakukan proses aktivasi dan modifikasi. Aktivasi dilakukan untuk meningkatkan sifat-sifat khusus zeolit dengan cara menghilangkan unsur-unsur pengotor dan menguapkan air yang terperangkap dalam pori kristal zeolit.
Ada dua cara yang umum digunakan dalam proses aktivasi zeolit, yaitu dengan pemanasan atau kalsinasi dan menggunakan pereaksi kimia. Pada proses modifikasi, agar supaya zeolit dapat menyerap logam berat yang berupa anion, mikroorganisme, serta zat organik lain maka zeolit perlu dimodifikasi yaitu memakai polimer organik alam atau pelapisan dengan Mangaan.
Operasi dari proses adsorpsi dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu, dilakukan dalam suatu bak dengan sistem pengadukan, dimana penyerap yang biasanya berbentuk serbuk dibubuhkan, dicampur dan diaduk dengan air dalam suatu bangunan sehingga terjadi penolakan anatara partikel penyerap dengan fluida.
Sedangkan operasi dan proses adsorpsi selanjutnya yaitu dilakukan dalam suatu bejana dengan sistem filtrasi, dimana bejana yang berisi media penyerap di alirkan air dengan model pengaliran gravitasi. Jenis media penyerap sering digunakan dalam bentuk bongkahan atau butiran/granular dan proses adsorpsi biasanya terjadi selama air berada di dalam media penyerap.
Beberapa faktor penting yang dapat mempengaruhi tingkatan terjadinya adsorpsi tersebut adalah agitasi, karakteristik adsorben, daya larut, ukuran molekul zat terlarut, pH larutan, waktu kontak, distribusi dan ukuran pori, serta temperatur larutan.

*Ringkasan dari karya tulis yang disampaikan dalam Lomba Pemilihan Mahasiswa Berprestasi (MAWAPRES) Tingkat Kopertis IV Jawa Barat – Banten 2009 di Bandung tanggal 12 Mei 2009.

Zinc is naturally present in water. The average zinc concentration in seawater is 0.6-5 ppb. Rivers generally contain between 5 and 10 ppb zinc. Algae contain 20-700 ppm, sea fish and shells contain 3-25 ppm, oysters contain 100-900 ppm and lobsters contain 7-50 ppm. The World Health Organization stated a legal limit of 5 mg Zn2+/L. Elementary zinc does not react with water molecules. The ion does form a protective, water insoluble zinc hydroxide (Zn(OH)2) layer with dissolved hydroxide ions. Zinc salts cause a milky turbidity in water in higher concentrations. Additionally, zinc may add an unwanted flavour to water. This occurs at concentrations of about 2 mg Zn2+/ L.
The solubility of zinc depends on temperature and pH of the water in question. When the pH is fairly neutral, zinc in water insoluble. Solubility increases with increasing acidity. Above pH 11, solubility also increases. Zinc dissolves in water as ZnOH+ (aq) or Zn2+ (aq). The most significant zinc ores include sphalerite (ZnS) and smithsonite (ZnCO3). These compounds end up in water on locations where zinc ores are found. About three-quarters of the total zinc supply is used in metal form.
The remainder is applied as various zinc compounds in various industries. Industrial wastewaters containing zinc stem from galvanic industries, battery production, etc. Zinc compounds are applied for many different purposes. Zinc chloride is applied for parchment production, zinc oxide is a constituent of salves, paints and catalysers, zinc vitriol is applied as a fertilizer, and zinc bacitracine is applied as a growth stimulant in animal husbandry. The larger part of zinc in wastewater does not stem from point sources. It stems from larger surface waters containing the element. Zinc leaks from zinc pipes and rain pipes, consequential to circulation of carbon rich water. Car tires containing zinc and motor oil from zinc tanks release zinc compounds on roads. Zinc compounds are present in fungicides and insecticides, and consequently end up in water. When inadequate safety measures are taken, zinc may be emitted from chemical waste dumps and landfills, or from dredge mortar.
Zinc was not attributed a water hazard class, because it is not considered a hazard. This however only concerns elementary zinc. Some zinc compounds, such as zinc arsenate and zinc cyanide, may be extremely hazardous. Zinc is a dietary mineral for humans and animals. Still, overdoses may negatively influence human and animal health and over a certain boundary concentration, zinc may even be toxic. Toxicity is low for humans and animals, but phytotoxicity may not be underestimated.
Sludge from wastewater treatment is applied in agriculture, horticulture and forestry, and zinc concentrations may therefore not exceed the 3 g/ kg boundary. Ecotoxicological tests attributed a 50 μg/L PNEC value to dissolved zinc. This means a total concentrations of 150-200 μg/L of zinc in water. This PNEC value represents the maximum concentration where no environmental effect occurs (Predicted No Effect Concentration). Industrial zinc emissions decreased strongly in the past decades. Current zinc values are not a very extensive environmental risk. Zinc concentrations in the River Rhine have reached optimal values. Unfortunately, locations of historical contamination still exist. A total of five stable zinc isotopes occur naturally, among which are 64Zn, 66Zn en 68Zn. We now know of about fifteen instable zinc isotopes. 65Zn is present in nuclear reactor cooling water, and is applied in medicine.
Zinc appears to accumulates in some organisms.
The human body contains approximately 2.3 g zinc, and zinc has a dietary value as a trace element. Its functions involve mainly enzymatic processes and DNA replication. The human hormone insulin contains zinc, and it plays an important role in sexual development. Symptoms of zinc deficiencies are tastelessness and loss of appetite. Children’s immune systems and enzyme systems may be affected.
Higher zinc application appears to protect people from cadmium poisoning. Zinc may also decrease lead absorption. The relation copper : zinc in the human body is an important characteristic.
One may also absorb zinc overdoses. This does not occur very regularly. Symptoms include nausea, vomiting, dizziness, colics, fevers and diarrhoea and mostly occur after intake of 4-8 g of zinc. Intake of 2 g of zinc sulphate at once cause acute toxicity leading to stomach aches and vomiting. Strikingly, zinc belongs to the same elemental group in the periodic chart as cadmium and mercury, which are both toxic. Examples of zinc-related health effects also include mucous membrane infection from zinc chloride (lethal dose 3-5 g), and zinc vitriol poisoning (lethal dose 5 g).
Zinc may be removed from water by different methods. To achieve a level that meets legal standards, one may apply such techniques as coagulation, ion exchange and active carbon. Sand filtration is perceived and excellent solution.

(sumber ada pada redaksi).

By. : arifin

Industri tekstil dan produk tekstil merupakan salah satu bidang yang sangat berkembang di Indonesia. Perkembangan industri ini dapat dilihat dari nilai ekspor tekstil dan produk tekstil (TPT) yang terus meningkat. Tercatat pada tahun 1989 nilai ekspor TPT mencapai US$ 2,02 miliar, kemudian meningkat menjadi US$ 8,40 miliar pada tahun 1997. Dengan semakin meningkatnya nilai ekspor TPT dari tahun ke tahun seperti ditunjukkan pada tabel 1, menjadikan industri ini sebagai sumber devisa negara yang penting.

Tabel. 1 Jumlah Ekspor Tekstil dan Produk Tekstil Indonesia. [27]

Tahun

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1997

Nilai Ekspor (Milyar US $)

2.02

2.88

4.0

5.59

6.05

5.64

6.04

8.40

Sumber : Harian Kompas, 17 Desember 1997.

Semakin meningkatnya jumlah ekspor tekstil dan produk tekstil ini maka barang – barang pembantu juga akan mengalami sedemikian rupa. Kenaikan hal yang sama juga terjadi pada produksi zat warna. Kira – kira 800.000 ton pewarna diproduksi untuk kebutuhan dunia. Lebih dari separuhnya merupakan zat pewarna tekstil, dari jumlah ini 15 % untuk zat pewarna kulit dan kertas, 25 % dari jumlah produksi adalah pigmen organik, sedangkan zat optik kira – kira 6 %.[26]

Tabel. 2. Produksi Zat Warna Tekstil. [26]

Zat Warna

% Tahun 90-an

% Tahun 2004 (survey)

Asam

13 %

3,8 %

Kation

8 %

2,7 %

Direk

12 %

2,2 %

Dispersi

21 %

27, 2 %

Indigo

3 %

5,7 %

Nitro

1 %

Pre-metalized dan mordant

5 %

4,3 %

Reaktif

19 %

30,8 %

Belerang

12 %

12,8 %

Bejana Tanpa Indigo

6 %

2,3 %

Total ton

800.000

670.000

Pada tahun 1876 Witt menyatakan bahwa molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik yang tidak jenuh, kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat antara warna dengan serat.[22]

Molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik tidak jenuh dengan kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat warna dengan serat. [27]

Zat organik tak jenuh umumnya berasal dari senyawa aromatik dan derivatifnya (benzene, toluene, xilena, naftalena, antrasena, dsb.), Fenol dan derivatifnya (fenol, orto/meta/para kresol, dsb.), senyawa mengandung nitrogen (piridina, kinolina, korbazolum, dsb). [5]

Gugus kromofor adalah gugus yang menyebabkan molekul menjadi berwarna. Pada tabel 3. dapat dilihat beberapa nama gugus kromofor dan memberi daya ikat terhadap serat yang diwarnainya.

Tabel 3. Nama dan Struktur Kimia Kromofor.[27]

Nama Gugus

Struktur Kimia

Nitroso

Nitro

Grup Azo

Grup Etilen

Grup Karbonil

Grup Karbon – Nitrogen

Grup Karbon Sulfur

NO atau (-N-OH)

NO2 ata (NN-OOH)

-NN-

-C=C-

-C O-

-C=NH ; CH=N-

-C=S ; -C-S-SC-

Auksokrom merupakan gugus yang dapat meningkatkan daya kerja khromofor sehingga optimal dalam pengikatan. Auksokrom terdiri dari golongan kation yaitu –NH2, -NH Me, – N Me2 seperti -+NMe2Cl-, golongan anion yaitu SO3H-, -OH, -COOH. Auksokrom juga merupakan radikal yang memudahkan terjadinya pelarutan: -COOH atau –SO3H, dapat juga berupa kelompok pembentuk garam: – NH2 atau –OH. [6]

Zat warna dapat digolongkan menurut sumber diperolehnya yaitu zat warna alam dan zat warna sintetik. Van Croft menggolongkan zat warna berdasarkan pemakaiannya, misalnya zat warna yang langsung dapat mewarnai serat disebutnya sebagai zat warna substantif dan zat warna yang memerlukan zat-zat pembantu supaya dapat mewarnai serat disebut zat reaktif. Kemudian Henneck membagi zat warna menjadi dua bagian menurut warna yang ditimbulkannya, yakni zat warna monogenetik apabila memberikan hanya satu warna dan zat warna poligenatik apabila dapat memberikan beberapa warna. Penggolongan zat warna yang lebih umum dikenal adalah berdasarkan konstitusi (struktur molekul) dan berdasarkan aplikasi (cara pewarnaannya) pada bahan, misalnya didalam pencelupan dan pencapan bahan tekstil, kulit, kertas dan bahan-bahan lain. [27]

Penggolongan zat warna menurut “Colours Index” volume 3, yang terutama menggolongkan atas dasar sistem kromofor yang berbeda misalnya zat warna Azo, Antrakuinon, Ftalosia, Nitroso, Indigo, Benzodifuran, Okazin, Polimetil, Di- dan Tri-Aril Karbonium, Poliksilik, Aromatik Karbonil, Quionftalen, Sulfer, Nitro, Nitrosol dan lain-lain. [15]

Griffiths dan Daehne membagi pewarna berdasarkan tipe elektron – terangsang (exited) yang terjadi pada saat penyerapan cahaya. Luettke membaginya menjadi pewarna penyerap (absorption colorant), pewarna berfluorosensi (fluorescence colorant), dan pewarna pemindah daya (energy transfer colorant). [26]

Dalam daftar “Color Index” golongan zat warna yang terbesar jumlahnya adalah zat warna azo, dan dari zat warna yang berkromofor azo ini yang paling banyak adalah zat warna reaktif zat warna reaktif ini banyak digunakan dalam proses pencelupan bahan tekstil. [27]

<!–[if mso & !supportInlineShapes & supportFields]> SHAPE \* MERGEFORMAT <![endif]–>

Cl

SO3Na

SO3Na

NN

NH

N

C

C

C

N

N

Cl

S

K

P

R

X

<!–[if mso & !supportInlineShapes & supportFields]> <![endif]–>

Keterangan :

S : Gugus Pelarut, misalnya asam sulfon, karboksilat

K : Kromofor, misalnya sistim yang mengandung gugus azo, antrakuinon, dan ftalosianin.

P : Gugus penghubung antara kromofor dan sistim reaktif, misalnya gugus amina, sulfo amina, dan amida.

R : Sistim Reaktif, misalnya triazin, pirimidin, vinil, dan kuinoksalin.

X : Gugus reaktif, yang mudah terlepas dari sistim reaktif, misalnya gugus khlor dan sulfat.

Gambar. 1. Struktur zat warna reaktif [8]

Disamping terjadinya reaksi antara zat warna dengan serat membentuk ikatan primer kovalen yang merupakan ikatan pseudo ester atau eter, molekul air pun dapat juga mengadakan reaksi hidrolisa dengan molekul zat warna, dengan memberikan komponen zat warna yang tidak reaktif lagi. Reaksi hidrolisa tersebut akan bertambah cepat dengan kenaikan temperatur. [27]

Selulosa mempunyai gugus alkohol primer dan sekunder yang keduanya mampu mengadakan reaksi dengan zat warna reaktif. Tetapi kecepatan reaktif alkohol primer jauh lebih tinggi daripada alkohol sekunder. Mekanisme reaksi pada umumnya dapat digambarkan sebagai penyerapan unsur positif pada zat warna reaktif terhadap gugus hidroksil pada selulosa yang terionisasi. Agar dapat bereaksi zat warna memerlukan penambahan alkali yang berguna untuk mengatur suasana yang cocok untuk bereaksi, mendorong pembentukan ion selulosa dan menetralkan asam-asam hasil reaksi. [27]

Dalam daftar “Color Index” golongan zat warna yang terbesar jumlahnya adalah zat warna azo, dan dari zat warna yang berkromofor azo ini yang paling banyak adalah zat warna reaktif. Zat warna reaktif ini banyak digunakan dalam proses pencelupan bahan tekstil. Zat warna reaktif adalah zat warna yang paling mudah dalam pencelupan untuk serat selulosa seperti kapas. Zat warna reaktif terikat pada serat dengan ikatan kovalen yang sifatnya lebih kuat daripada ikatan – ikatan lainnya sehingga sukar dilunturkan. Adanya reaksi langsung antara serat dengan zat warna mengakibatkan asam khlorida akan menghalangi terjadinya reaksi antara selulosa dengan zat warna reaktif sehingga harus ditambahkan soda atau alkali untuk mempercepat reaksi dan menghilangkan asam khlorida yang terjadi.

  1. Zat warna reaktif Procion merupakan zat warna dari I.C.I yang mempunyai kereaktifan rendah dan termauk zat warna reaktif panas. Zat warna Procion merupakan suatu zat warna golongan diklorotriazina yang dapat mencelup serat selulosa. Zat warna Procion dibuat dari senyawa zat warna yang mengandung gugusan amina dalam suatu proses kondensasi dengan kloridasianurat. Reaksinya dengan air mengakibatkan gugus khlorida aktif dari kloridasianurat telah terhidrolisa sebelum dapat bereaksi dengan serat sehingga hasil celupan kurang sempurna.
  2. Kromofor zat warna reaktif biasanya merupakan sistem azo dan antrakuinon dengan berat molekul relatif kecil. Daya serap terhadap serat tidak besar. Sehingga zat warna yang tidak bereaksi dengan serat mudah dihilangkan. Gugus-gugus penghubung dapat mempengaruhi daya serap dan ketahanan zat warna terhadap asam atau basa. Gugus-gugus reaktif merupakan bagian-bagian dari zat warna yang mudah lepas. Dengan lepasnya gugus reaktif ini, zat warna menjadi mudah bereaksi dengan serat kain.
  3. Selulosa mempunyai gugus alkohol primer dan sekunder yang keduanya mampu mengadakan reaksi dengan zat warna reaktif. Tetapi kecepatan reaktif alkohol primer jauh lebih tinggi daripada alkohol sekunder. Mekanisme reaksi pada umumnya dapat digambarkan sebagai penyerapan unsur positif pada zat warna reaktif terhadap gugus hidroksil pada selulosa yang terionisasi. Agar dapat bereaksi zat warna memerlukan penambahan alkali yang berguna untuk mengatur suasana yang cocok untuk bereaksi, mendorong pembentukan ion selulosa dan menetralkan asam-asam hasil reaksi.
  4. Reaksi yang terjadi antara serat dengan zat warna yaitu :

Dye…Cl + Sell OH ―――> Dye – O Sell + HCl

Sisa HCl yang terbentuk ini akan menyebabkan kerusakan pada serat dimana selain kekuatan serat menurun akan menyebabkan zat warna tidak sempurna dalam mengadakan fiksasi sehingga daya cucinya akan menurun. Penambahan garam alkali yaitu Na2CO3 (Sodex) dan Na2SO4 (Glauber salt) akan mempercepat laju reaksi dan menetralisir kelebihan HCl sesuai reaksi berikut :

HCl + NaOH ―――> NaCl + H2O

  1. Disamping terjadinya reaksi antara zat warna dengan serat membentuk ikatan primer kovalen yang merupakan ikatan pseudo ester atau eter, molekul air pun dapat juga mengadakan reaksi hidrolisa dengan molekul zat warna, dengan memberikan komponen zat warna yang tidak reaktif lagi. Reaksi hidrolisa tersebut akan bertambah cepat dengan kenaikan temperatur.

Referensi :

1. Anonim. Color Measurement, in the Textile Industry. Jerman : Bayer.

2. Ahmad, Rukaesih. 2004. Kimia Lingkungan. Yogyakarta: Andi offset

3. Al. Slamet Ryadi. 1981. Ecologi. Ilmu Lingkungan, dasar – dasar dan pengertiannya 1. Surabaya : Apeka Press.

4. Alaerts, G. Santika Sumestri, Sri. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional

5. Arifin. 2007. Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol, Tangerang. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri

6. Arifin. 2008. Metode Pengolahan Warna Air; Tinjauan Literatur. Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

7. Cooper, Randall L, 1986. Color Removal Using Alum and Cationic Polymers. USA : Pennsylvania state university park dept of civil engineering.

8. Darmojo S, Hardjito. 2003. Teknologi Pencelupan II Terapan, Metode Teori dan Praktisi. Tangerang : FT – Teknik Kimia Tekstil Unis Tangerang

9. Droste, Ronald L. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment,. New York : John Wiley & Sons, Inc.

10. Darmasetiawan, Martin. 2001. Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air. Bandung : Yayasan Suryono.

11. Eaton, Andrew. et al. 2005. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 21st Edition. Marryland USA : American Public Health Association.

12. Eckenfelder, W.W. 1986. Industrial Water Pollution. New York : Mc Graw Hill.

13. Fessenden, Ralp J; Fessenden, Joan, S.1994. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga

14. Hach. 2002. Water Analysis Handbook. 4th Edition. USA : Hach Company.

15. Heaton, Alan. 1994. The Chemical Industry, Second edition. London : Blackie Academic and Profesional, Chapman & Hal.

16. Jr. Day Clyde. dkk. 1987. Kimia Anorganik Teori. Jogjakarta : Gadjah Mada University press.

17. Kawamura, Susumu. 1991. Integrated Design of Water Treatment Facilities. New York : John Wiley & Sons, Inc.

18. Maria Christina P. dkk. Studi Pendahuluan Mengenai Degradasi Zat Warna Azo (Metil Orange) dalam Pelarut Air Menggunakan Mesin Berkas Elektron 350 keV/10 mA. Dalam Jurnal. JFN, Vol.1 No.1, Mei 2007. Jogjakarta; STTN – BATAN.

19. Mulyatna, Lili. dkk. 2003. Pemilihan Persamaan Isoterm pada Penentuan Kapasitas Adsorpsi Kulit Kacang Tanah Terhadap Zat Warna Remazol Golden Yellow. Bandung : FT-TL Universitas Pasundan. Dalam Infomatek, volume 5 nomor 3 September 2003.

20. Mary Saral. Dkk. 2006. Biodegradation of Textile Waste Water by an Advanced Activated Sludge Process. Tamil Nadu, India : Vellore Institute of Technology.

21. Mikebahorsky. 1998. Emerging Technologies for Color Removal. Charlotte, North Carolina : Environmental Resources Management

22. Nn. Isminingsih. dkk. 1978/1979. Pengantar Kimia Zat Warna. Bandung : Institut Teknologi Tekstil

23. N. Rajamohan; C. Karthikeyan. 2006. Kinetic Studies of Dye Effluent Degradation by Pseudomonas Stutzeri. Tamil – Nadu, India : Annamalai University

24. Peavy. Howard S. 1985. Environmental Engineering. Singapura McGraw Hill-Book Company.

25. PERPAMSI, FORKAMI. 2002. Peraturan Teknis Instalasi Pengolahan Air Minum. Jakarta : Tirta Dharma

26. Pratikto, Eko. Kimia Zat Warna. Tangerang : FT – Teknik Kimia Tekstil Unis Tangerang.

27. Renita Manurung; Rosdanelli Hasibuan; Irvan. 2004. Perombakan Zat Warna Azo Reaktif Secara Anaerob – Aerob. Medan : Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara

28. Reynolds, Tom D. 1982. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. California : Wadsworth, Inc.

29. Saepudin Suwarsa, 1998. Penyerapan Zat Warna Tekstil BR Red HE 7B Oleh Jerami Padi. Bandung : Institut Teknologi Bandung pada JMS Vol. 3 No. 1, hal. 32 – 40, April 1998 32

30. Sugiharto.1987. Dasar – dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta: UI

31. Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Jakarta : Rineka Cipta

32. Soedarsono; Benny Syahputra. Pengolahan Air Limbah Batik Dengan Proses Kombinasi Elektrokimia, Filtrasi, dan Adsorbsi. Semarang : FT-TL Universitas Islam Sultan Agung (UNISSULA)

33. Sastrawijaya, A. Tresna. 1991. Pencemaran Lingkungan. Jakarta : Rineka Cipta.

34. Wahyuni, Sri. dkk. 2003. Pengukuran Gas Pada Pengolahan Limbah Warna CIRB 5 Dengan Konsentrasi 60 mg/L Dalam Tahapan Reaksi Sequencing Batch Biofilm Reactor (SBBR). Bandung : FT-TLUniversitas Pasundan. Dalam Infomatek, volume 5 nomor 4 Desember 2003.

35. Wood, Kleinfelter. Keenan. dkk. Kimia Untuk Universitas. Jakarta : Erlangga

36. Watanabe, S. Dkk. 1986. Teknologi Tekstil. Jakarta: Pradnya Paramita.

37. Yunasfi. 2002. Pemanfaatan Limbah Cair Industri untuk Sektor Kehutanan. Medan : F. Pertanian, Universitas Sumatera Utara

38. http://www.gewater.com/handbook/wastewater_gas_cleaning_systems/ch_37_treatment.jsp

39. http://one.indoskripsi.com/judul-skripsi-tugas-makalah/tugas-kuliah-lainnya/ipal-limbah-tekstil

40. http://shantybio.transdigit.com/?Biology_Dasar_Pengolahan_Limbah:Pengolahan_Air_Limbahdengan_Teknologi_Bersih

41. http://forlink.dml.or.id/pterapb/textile/123.htm

42. http://aquat1.ifas.ufl.edu/guide/color.html

<!– @page { size: 8.5in 11in; margin: 0.79in } P { margin-bottom: 0.08in } –>

A. Pendahuluan

Bahan bakar mesin diesel sebagian besar terdiri dari senyawa hidrokarbon dan senyawa nonhidrokarbon. Senyawa hidrokarbon yang dapat ditemukan dalam bahan bakar diesel antara lain parafinik, naftenik, olefin dan aromatik. Sedangkan untuk senyawa nonhidrokarbon terdiri dari senyawa yang mengandung unsur non logam, yaitu S, N, O dan unsur loga m seperti vanadium, nikel dan besi. ASTM mengklasifikasikan bahan bakar diesel menjadi tiga tingkatan, yaitu :

  1. Tingkat 1-D

Merupakan bahan bakar yang volatile untuk mesin dengan perubahan kecepatan dan loading yang berfrekuensi, misalnya untuk kendaraan bermotor.

  1. Tingkat 2-D

Merupakan bahan bakar dengan volatilitas lebih rendah untuk mesin industri, mesin kapal laut dan lokomotif.

  1. Tingkat 4-D

Bahan bakar dengan volatilitas lebih rendah untuk mesin berkecepatan rendah dan sedang.

Pada Tabel 7 diberikan karakteristik bahan bakar untuk masing-masing tingkatan yang ditetapkan oleh ASTM. Untuk tingkat 1-D dan 2-D dicantumkan pula karakteristik bahan bakar untuk kandungan sulfur rendah. Standar bahan bakar pada Tabel 7 merupakan batas minimum yang dibutuhkan untuk menjamin kinerja yang memuaskan dari mesin diesel. Dapat dilihat pula bahwa semakin tinggi tingkatannya, temperatur distilasi akan semakin tinggi artinya volatilitas semakin rendah.

Penggolongan bahan bakar mesin diesel berdasarkan jenis putaran mesinnya, dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu:

  1. Automotive Diesel Oil ( ADO ), yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin dengan kecepatan putaran mesin di atas 1000 rpm (rotation per minute). Bahan bakar jenis ini yang biasa disebut sebagai bahan bakar diesel. Biasanya digunakan untuk kendaraan bermotor.

  2. Industrial Diesel Oil, yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin-mesin yang mempunyai putaran mesin kurang atau sama dengan 1000 rpm, biasanya digunakan untuk mesin-mesin industri. Bahan bakar jenis ini disebut minyak diesel.

Tabel 7. Standar ASTM untuk minyak diesel

Mesin-mesin dengan putaran mesin yang cepat (>1000 rpm) membutuhkan bahan dengan karakteristik tertentu yang berbeda dengan minyak diesel. Karakteristik yang diperlukan berhubungan dengan auto ignition (kemampuan menyala sendiri), kemudaham mengalir dalam saluran bahan bakar, kemampuan untuk teratomisasi, kemampuan lubrikasi, nilai kalor dan karakteristik lain.

B. Karateristik Umum Minyak Diesel

Karakteristik yang umum perlu diketahui untuk menilai kinerja bahan bakar diesel antara lain viskositas, angka setana, berat jenis, titik tuang, nilai kalor pembakaran, volatilitas, kadar residu karbon, kadar air dan sedimen, indeks diesel, titik embun, kadar sulfur, dan titik nyala.

B.1. Viskositas

Viskositas adalah tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalam pipa kapiler terhadap gaya gravitasi, biasanya dinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir pada jarak tertentu. Jika viskositas semakin tinggi, maka tahanan untuk mengalir akan semakin tinggi. Karakteristik ini sangat penting karena mempengaruhi kinerja injektor pada mesin diesel. Atomisasi bahan bakar sangat bergantung pada viskositas, tekanan injeksi serta ukuran lubang injektor. Viskositas yang lebih tingi akan membuat bahan bakar teratomisasi menjadi tetesan yang lebih besar dengan momentum tinggi dan memiliki kecenderungan untuk bertumbukan dengan dinding silinder yang relatif lebih dingin. Hal ini menyebabkan pemadaman flame dan peningkatan deposit dan emisi mesin.

Bahan bakar dengan viskositas lebih rendah memproduksi spray yang terlalu halus dan tidak dapat masuk lebih jauh ke dalam silinder pembakaran, sehingga terbentuk daerah fuel rich zone yang menyebabkan pembentukan jelaga. Viskositas juga menunjukkan sifat pelumasan atau lubrikasi dari bahan bakar. Viskositas yang relatif tinggi mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik. Pada umumnya, bahan bakar harus mempunyai viskositas yang relatif rendah agar dapat mudah mengalir dan teratomisasi Hal ini dikarenakan putaran mesin yang cepat membutuhkan injeksi bahan bakar yang cepat pula. Namun tetap ada batas minimal karena diperlukan sifat pelumasan yang cukup baik untuk mencegah terjadinya keausan akibat gerakan piston yang cepat.

B.2. Angka Setana

Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition). Skala untuk angka setana biasanya menggunakan referensi berupa campuran antara normal setana (C16H34) dengan alpha methyl naphtalene (C10H7CH3) atau dengan heptamethylnonane (C16H34). Normal setana memiliki angka setana 100, alpha methyl naphtalene memiliki angka setana 0, dan heptamethylnonane memiliki angka setana 15. Angka setana suatu bahan bakar biasanya didefinisikan sebagai persentase volume dari normal setana dengan

campurannya tersebut.

Angka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala pada temperatur yang relatif rendah, dan sebaliknya angka setana rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada temperatur yang relatif tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin diesel yang mempunyai angka setana yang tinggi dapat mencegah terjadinya knocking karena begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder pembakaran maka bahan bakar akan langsung terbakar dan tidak terakumulasi.

B.3. Berat Jenis

Berat jenis menunjukkan perbandingan berat per satuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Berat jenis bahan bakar diesel diukur dengan menggunakan metode ASTM D287 atau ASTM D1298 dan mempunyai satuan kilogram per meter kubik (kg/m3).

B.4. Titik Tuang

Titik tuang adalah titik temperatur terendah dimana mulai terbentuk kristalkristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Titik tuang ini dipengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium),semakin tinggi ketidakjenuhan maka titik tuang semakin rendah. Titik tuang juga dipengaruhi oleh panjang rantai karbon, semakin panjang rantai karbon maka semakin tinggi titik tuang. Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metoda ASTM D97.

B.5. Nilai Kalor Pembakaran

Nilai kalor pembakaran menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam tiap satuan massa bahan bakar. Nilai kalor dapat diukur dengan bomb kalorimeter kemudian dimasukkan dalam rumus :

Nilai Kalor (kcal/kg) = {8100 C + 3400 ( H – O/8)} : 100

Nilai kalor H, C, dan O dinyatakan dalam persentase berat setiap unsur yang terkandung dalam satu kilogram bahan bakar.

B.6. Volatilitas

Volatilitas adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi fasa uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan tingginya volatilitas.

B.7. Kadar Residu Karbon

Kadar residu karbon menunjukkan kadar fraksi hidrokarbon yang mempunyai titik didih lebih tinggi dari range bahan bakar. Adanya fraksi hidrokarbon ini menyebabkan menumpuknya residu karbon dalam ruang pembakaran yang dapat mengurangi kinerja mesin. Pada temperatur tinggi deposit karbon ini dapat membara, sehingga menaikkan temperatur silinder pembakaran.

B.8. Kadar Air dan Sedimen

Pada negara yang mepunyai musim dingin kandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. Selain itu, keberadaan air dapat menyebabkan korosi dan pertumbuhan mikro organisme yang juga dapat menyumbat aliran bahan bakar. Sedimen dapat menyebabkan penyumbatan juga dan kerusakan mesin.

B.9. Indeks Diesel

Indeks diesel adalah suatu parameter mutu penyalaan pada bahan bakar mesin diesel selain angka setana. Mutu penyalaan dari bahan bakar diesel dapat diartikan sebagai waktu yang diperlukan untuk bahan bakar agar dapat menyala di ruang pembakaran dan diukur setelah penyalaan terjadi. cara menentukkan indeks diesel dari suatu bahan bakar mesin diesel dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini :

Indeks Diesel = {Titik Anilin (oF) x API Gravity} : 100

Dari rumus di atas dapat diketahui bahwa nilai indeks diesel dipengaruhi oleh titik anilin dan berat jenisnya.

B.10. Titik Embun

Titik embun adalah suhu dimana mulai terlihatnya cahaya yang berwarna suram relatif terhadap cahaya sekitarnya pada permukaan minyak diesel dalam proses pendinginan. Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metoda ASTM D97.

B.11. Kadar Sulfur

Kadar sulfur dalam bahan bakar diesel dari hasil penyulingan pertama (straight-run) sangat bergantung pada asal minyak mentah yang akan diolah. Pada umumnya, kadar sulfur dalam bahan bakar diesel adalah 50-60% dari kandungankandungan dalam minyak mentahnya. Kandungan sulfur yang berlebihan dalam bahan bakar diesel dapat menyebabkan terjadinya keausan pada bagian-bagian mesin. Hal ini terjadi karena adanya partikel-partikel padat yang terbentuk ketika terjadi pembakaran dan dapat juga disebabkan karena keberadaan oksida belerang seperti SO2 dan SO3. Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metode ASTM D1551.

B.12. Titik nyala ( flash point)

Titik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menyala. Hal ini berkaitan dengan keamanan dalam penyimpanan dan penanganan bahan bakar.

Edited by : @_pararaja from Peserta Mata Kuliah Teknik Pembakaran Semester Genap 2001/2002. 2001. Portfolio Bahan Bakar Cair. Depok : Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

  1. Biodiesel Sawit.

Ketersediaan bahan bakar minyak bumi semakin hari semakin terbatas. Sebagaimana gambaran, diperkirakan cadangan minyak bumi di Laut Utara akan habis pada th. 2010. Indonesia yang saat ini dikenal sebagai salah satu negara pengekspor minyak bumi juga diperkirakan akan mengimpor bahan bakar minyak pada 10 tahun mendatang. Karena produksi dalam negeri tidak dapat lagi memenuhi permintaan pasar yang meningkat dengan cepat akibat pertumbuhan penduduk dan industri.

Banyak upaya yang telah dilakukan untuk menghadapi krisis energi ini, diantaranya adalah dengan memanfaatkan sumber energi dari Matahari, batubara, dan nuklir, serta mengembangkan bahan bakar dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui (renewable). Brasil telah menggunakan campuran bensin dengan alkohol yang disintesis dari tebu untuk bahan bakar kendaraan bermotor.

Beberapa jenis minyak tumbuhan seperti minyak kelapa, minyak kedelai, dan minyak sawit juga telah diteliti untuk digunakan langsung sebagai bahan bakar kendaraan bermotor, seperti halnya nenek moyang kita dahulu menggunakan minyak tumbuhan lokal sebagai bahan bakar alat penerangan. Beberapa negara Eropa dan Amerika Serikat telah mengembangkan dan menggunakan bahan bakar dari minyak tumbuhan yang telah dikonversi menjadi bentuk metil ester asam lemak, yang disebut dengan biodiesel.

Negara-negara Eropa umumnya menggunakan biodiesel yang terbuat dari minyak rapeseed, sedangkan Amerika Serikat menggunakan biodiesel yang berbahan baku minyak kedelai. Sebagai negara penghasil minyak sawit terbesar dunia, Malaysia dan Indonesia juga telah mengembangkan produk biodiesel dari minya sawit (palm biodiesel) meskipun belum dilakukan secara komersial.

Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) telah berhasil mengembangkan palm biodiesel dari minyak sawit mentah (CPO), refined bleached deodorised palm oil (RBDPO) dan fraksi- fraksi seperti stearin dan olein serta minyak inti sawit. Palm fatty acid destillate (PFAD) yang merupakan hasil samping dari pabrik minyak goreng maupun minyak goreng bekas dari industri rumahan (home industry) juga telah dikembangkan oleh PPKS sebagai bahan baku pembuatan palm biodiesel.

Pengembangan produk biodiesel ternyata lebih mengembirakan dibandingkan dengan penggunaan minyak tumbuhan langsung sebagai bahan bakar Proses termal (panas) di dalam mesin akan menyebabkan minyak terurai menjadi gliserin dan asam lemak. Asam lemak dapat teroksidasi atau terbakar secara relatif sempurna, tetapi dari gliserin akan terbentuk senyawa akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat. Senyawa ini menyebabkan kerusakan pada mesin, karena membentuk deposit pada pompa injektor. Karena itu perlu dilakukan modifikasi pada mesin-mesin kendaraan bermotor komersial apabila menggunakan minyak tumbuhan langsung sebagai pengganti bahan bakar minyak bumi.

Selain karena alasan ketersediaan minyak bumi yang terbatas, pengembangan produk biodiesel dari minyak tumbuhan seperti minyak sawit, juga diarahkan pada sifat bahan bakunya yang dapat diperbaharui. Disamping itu, produksi gas hasil pembakarannya, yakni karbon dioksida CO2 di atmosfer yang berlebihan bersifat merusak lingkungan dengan efek rumah kaca yang ditimbulkannya. Dengan memanfaatkan minyak tumbuhan sebagai bahan bakar, maka pembentukan CO2 baru di atmosfer diperkirakan hampir tidak ada. Hal ini disebabkan CO2 hasil pembakaran dari biodiesel akan dikomsumsikan kembali oleh tanaman baru untuk kebutuhan proses fotosintesisnya (siklus karbon).

Selain mereduksi efek rumah kaca, penggunaan biodiesel juga akan meningkatkan kualitas udara lokal dengan mereduksi emisi gas berbahaya, seperti karbon monooksida (CO), ozon (O3), nitrogen oksida (Nox), sulfur dioksida (SO2), dan hidrokarbon reaktif lainnya, serta asap dan partikel yang dapat terhirup. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa kadar emisi gas buang seperti CO, CO2, NOx, SO2, dan hidrokarbon dari bahan bakar camp uran palm biodiesel dan solar lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar solar murni. Penggunaan biodiesel juga dapat mereduksi polusi tanah, serta melindungi kelestarian perairan dan sumber air minum. Hal ini berhubungan dengan penggunaan mesin-mesin diesel di sektor perairan.

Kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh biodiesel ini ditunjang oleh sifatnya yang dapat teroksigenasi relatif sempurna atau terbakar habis, non-toksik, dan dapat terurai secara alami (biodegradable). Hasil pengujian biologis menunj ukkan bahwa tingkat toksisitas akut biodiesel pada tikus percobaan relatif rendah, yakni dengan nilai LD50 (nilai dosis yang menyebabkan kematian hewan percobaan sebanyak 50 persen dari populasi percobaan) sebesar 17,4 gram per kilogram berat badan (BB).

  1. Etanol.

Ethanol merupakan alkohol cair dengan bilangan oktana yang tinggi dan mampu menggantikan bensin.Ethanol diproduksi dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui (renewable recources) seperti jagung di Amerika serikat dan tebu di Brazil. Menurut studi yang ada, ethanol lebih menguntungkan terhadap lingkungan yang bersih dibandingkan dengan bensin premium.

Bahan bakar ethanol menurut laporan mengurangi carbon monoksida (CO), hidrokarbon serta emisi beracun lainnya. Tapi bisa terjadi kemungkinan ethanol ini menghasilkan emisi acetaldehyde sebagai polutan beracun. Pada umumnya harga ethanol lebih mahal jika dibandingkan dengan harga bensin. Ethanol sementara ini belum dikembangkan di Indonesia. Brasil merupakan negara yang paling maju dibidang kendaraan bermotor dengan bahan bakar ethanol.

  1. BBG.

Gas bumi akan menjawab salah satu solusi pencemaran udara Ibukota. Populasi kendaraan bermotor untuk umum berjumlah sekitar 2600 kendaraan. Sedangkan jumlah kendaraan di Jakarta sekitar 2,6 juta. Kendaraan ini terdiri atas armada taxi, bus umum, mikrolet dan mikro mini. Bebepa mikron gram setiap harinya emisi pegas buang dikeluarkan oleh kendaraan ini jika tidak teratasi. Maka Jakarta akan menjadi limbah polusi udara. Salah satu cara mengurangi pencemaran adalah pemakaian gas bumi.

Cadangan gas kita cukup tersedia dalam jumlah relatip yang cukup besar. Oleh karena itu, hal ini merupakan suatu tantangan dan juga merupakan suatu kesempatan. Sebetulnya BBG merupakan energi alternatif pengganti BBM yang paling prospektif untuk dikembangkan segera, karena:

  • BBG memiliki beberapa keunggulan terhadap BBM, antara lain karena cadangan gas bumi relatif masih cukup besar dan biaya pengadaannya lebih murah dari BBM.

  • Kendaraan yang menggunakan BBG akan memperpanjang usia pemakaian minyak pelumas, mesin dan busi, ramah lingkungan dan aman bagi pemakai.

  • Konsumsi BBM untuk sektor transportasi adalah yang paling dominan (mencapai 52%) dibandingkan untuk industri (19%), listrik (7%) dan rumah tangga (22%).

Jadi substitusi BBM dengan BBG akan mengurangi konsumsi BBM secara signifikan. Untuk itulah pemerintah melalui pertamina mengadakan uji coba pemakaian bahan bakar alternatif untuk kendaraan bermotor. Pada tahun 1987 introduksi pemakaian gas sebagai bahan bakar alternatif telah disampaikan kepada masyarakat umum. Dikala itu 500 taxi Blue Bird proyek percontohan dan relatif berhasil. Gas disperser waktu itu baru lima buah yang tersebar dilima wilayah ibukota. Oleh karena jumlah stasiun pengisian bahan bakar (SPBG) sangat terbatas, maka minat masyarakat terhadap BBG kurang mendukung suksesnya pemakaian BBG. Apalagi disamping jumlahnya terbatas, penyebaran juga kurang merata. Inilah alasan yang cukup kuat mengapa BBG kurang populer dimata masyarakat umum. Namun kini jumlah gas dispenser terus bertambah menjadi 13 buah. Sementara itu 9 SPBG sedang dalam persiapan pembangunan.

Dengan beroperasinya SPBG – SPBG ini maka diharapkan konstribusi sumber daya gas bumi akan semakin berperan. Oleh karena itu pengembangan BBG diharapkan akan memacu masyarakat untuk berperan untuk menciptakan lingkungan yang bersih. Caranya adalah mengkonversikan kendaraan dengan bahan bakar gas. Negara – negara yang cukup maju dibidang pembangunan BBG selain New Zealand adalah Italia dan Argentina. Amerika kini juga tidak mau ketinggalan dalam hal ini. Sudah sekitar 11 tahun Bahan Bakar Gas (BBG) dipasarkan secara komersial sebagai bahan bakar kendaraan bermotor di Indonesia, namun perkembangan penjualannya berjalan sangat lambat. Konsumsi BBG hanya 0,33% dari total konsumsi bahan bakar kendaraan di wilyah Pantai Utara (Pantura) Jawa.

  1. Elpiji.

Selain BBG, kini telah dikembangkan pula Elpiji untuk bahan bakar kendaraan bermotor. Ini menunjukan bahwa trend bahan bakar transportasi dimasa mendatang mengarah semakin jelas , yakni bahan bakar yang tidak mencemari lingkungan. Di beberapa negara maju seperti Belanda, Italia,Australia dan bahkan Singapura telah lama memanfaatkan Elpiji untuk kendaraan bermotor. Kini Elpiji untuk kendaraan bermotor juga semakin marak, jika kita naik taxi Citra maka kita akan naik tasi dengan bahan bakar Elpiji.Selain taksi, kendaraan angkot di kota – kota tertentu juga telah dan akan menggunakan Elpiji sebagai bahan bakarnya.

Negara yang paling mencolok dibidang pengembangan Elpiji untuk kendaraan bermotor di dunia selain negeri Kincir Angin adalah Selandia Baru, Italia, Jepang, Belgia, Kanada, Australia dan Spanyol. Negara negara ini telah cukup lama berkecimpung dibidang pengembangan Elpiji untuk kendaraan bermotor. Jika ketiga bahan bakar substitusi ini telah banyak digunakan,maka sangat diyakini bahwa pencemaran udara ibu kota semakin kecil, namun demikian pemerintah sebagai katalitas pembangunan sangat menentukan keberhasilan pen gembangan sumber-sumber energi alternatif untuk kendaraan bermotor. Kanada dan New Zealand adalah contoh negara yang memberikan kemudahan atau bahkan pinjaman dalam bentuk grant untuk industri bahan bakar alternatif.

Sekali lagi bahwa komitmen pemerintah sangat menentukan untuk keberhasilannya. Hal ini dikarenakan pengalihan mental (mental swtch) masyarakat terhadap bahan bakar alternatif membutuhkan perubahan sikap, keuangan, teknologi serta peraturan. Selain keterlibatan pemerintah yang tak kalah pentingya adalah partisipasi industri otomotif. Keterlibatan disini maksudnya, mereka memproduksi kendaraan yang dapat menggunakan bahan bakar alternatif dan juga membantu didalam mengatasi beragam kesulitan untuk kendaraan bermotor dengan bahan bakar alternatif. Yang paling penting adalah bahwa masyarakat pemilik kendaraan bermotor mau menerima bahan bakar alternatif. Mereka harus yakin bahwa bahan bakar alternatif ini selain harganya lebih murah, juga efisien serta memperbaiki kualitas lingkungan. Jika trend bahan bakar ini benar, maka dalam beberapa tahun yang akan datang era bahan bakar alternatif seperti Ethanol, BBG dan Elpiji akan semakin marak.

  1. Biogas

Kotoran ternak dapat dipergunakan sebagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Lewat proses fermentasi, limbah yang baunya amat merangsang itu dapat diubah menjadi biogas. Energi biogas punya kelebihan dibanding energi nuklir atau batu bara, yakni tak berisiko tinggi bagi lingkungan. Selain itu, biogas tak memiliki polusi yang tinggi sehingga sanitasi lingkungan pun makin terjaga. Sejak terjadi krisis energi pada tahun 1973, masalah energi menjadi topik utama dunia.

Negara-negara maju mulai berlomba mencari terobosan baru dalam menghasilkan energi alternatif yang jauh lebih murah ketimbang minyak dan gas. Mereka pun menerapkan kebijakan diversifikasi energi. Tentunya ketergantungan pada energi tak terbarukan tadi makin berkurang. Ini wajar, sebab setiap krisis yang terjadi selalu memberikan efek pada kenaikan harga BBM serta ketersediaan yang kurang memadai.

Salah satu contoh energi alternatif tadi adalah biogas. Energi ini memiliki masa depan yang cerah karena bahan baku tersebut sangat banyak. Namun sayangnya pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas ini masih kalah populer jika dibandingkan pupuk tanaman dari kotoran tersebut. Padahal dengan teknologi biogas, kandungan zat- zat alami yang terdapat pada kotoran ternak dapat dipakai untuk memenuhi kebutuhan energi yang kian meningkat. Jadi ribut-ribut soal pasokan energi yang kurang tidak akan ada lagi. Hal ini dikarenakan biogas bisa dipakai untuk apa saja. Mulai dari memasak, lampu penerangan, transportasi hingga keperluan lain yang perlu energi. Apabila biogas telah diaplikasikan secara luasmasalah mengenai kekurangan pasokan energi bisa dihindari. Dan urusan sanitasi lingkungan pun bisa teratasi.

Menurut catatan ALGAS (1997), sektor peternakan merupakan kontributor kedua dalam angka emisi gas metan. Nomor satunya dipegang sektor pertanian. Bersama CO, N2O, NOx, gas metan adalah gas rumah kaca yang dihasilkan dari aktivitas di bidang pertanian dan peternakan. Fermentasi dari pencernaan ternak (enteric fermentation) menyumbang sebagian besar emisi gas metan yang dihasilkan peternakan.

Namun kekhawatiran ini dapat ditanggulangi, emisi gas metan yang muncul bisa dikurangi. Caranya adalah dengan memperbaiki kualitas makanan ternak. Bila tidak, manfaatkanlah kotoran ternak tadi sebagai biogas. Di beberapa daerah, seperti Solo, implementasi sisa produksi menjadi biogas telah dilakukan dengan memanfaatkan kotoran ternak menjadi sumber energi panas untuk kebutuhan dapur. Bahkan daerah tersebut telah berhasil merancang kompor khusus seperti layaknya kompor gas elpiji. Hal ini merupakan bukti bahwa biogas bisa diterapkan sebagai bahan bakar alternatif. Hanya saja bahan bakar ini membutuhkan sosialisasi dan transfer teknologi dari berbagai pihak.

  1. Gas Rawa

Biogas biasanya dikenal sebagai gas rawa atau lumpur. Gas campuran ini didapat dari proses perombakan kotoran ternak menjadi bahan organik oleh mikroba dalam kondisi tanpa oksigen. Proses ini dikenal dengan nama anaerob. Selama proses fermentasi, biogas pun terbentuk. Dari fermentasi ini, akan dihasilkan campuran biogas yang terdiri atas metana (CH4), karbon dioksida, hidrogen, nitrogen dan gas lain seperti H2S. Metana yang dikandung biogas berjumlah 54 – 70 persen, sedang karbon dioksida antara 27 – 43 persen.

Gas-gas yang lain hanya memiliki persentase yang lebih sedikit. Selama proses tersebut, mikroba yang bekerja butuh makanan. Makanan tersebut mengandung karbohidrat, lemak, protein, fosfor dan unsur-unsur mikro. Lewat siklus biokimia, nutrisi tadi akan diuraikan. Dengan begitu, akan dihasilkan energi untuk tumbuh. Dari proses pencernaan anaerobik ini akan dihasilkan gas metan. Bila unsur-unsur dalam makanan tadi tidak berada dalam takaran yang seimbang alias kurang, bisa dipastikan produksi enzim untuk menguraikan molekul karbon komplek oleh mikroba akan terhambat. Untuk menjamin semuanya berjalan dengan lancar, unsur-unsur nutrisi yang dibutuhkan mikroba harus tersedia secara seimbang.

Dalam pertumbuhan mikroba yang optimum biasanya dibutuhkan perbandingan unsur C : N : P sebesar 100 : 2,5 : 0,5. Selain masalah nutrisi, terdapat faktor lain yang perlu dicermati karena dapat berpotensi mengganggu jalannya proses fermentasi. Hal ini dikarenakan ada beberapa senyawa yang bisa menghambat proses penguraian dalam suatu unit biogas. Untuk itu, saat menyiapkan bahan baku untuk produksi biogas, bahan-bahan pengganggu seperti antibiotik, desinfektan dan logam berat harus diperhatikan saksama. Gas metan hasil fermentasi ini akan menyumbang nilai kalor yang dikandung biogas, besarnya antara 590 – 700 K.cal per kubik.

Sumber utama nilai kalor biogas berasal dari gas metan itu, plus sedikit dari H2 serta CO. Sedang karbon dioksida dan gas nitrogen tidak memiliki konstribusi dalam soal nilai panas tadi. Sementara dalam hal tingkat nilai kalor yang dimiliki, biogas punya keunggulan yang signifikan ketimbang sumber energi lainnya, seperti coalgas (586 K.cal/m3) ataupun watergas (302 K.cal/m3). Nilai kalor biogas itu kalah oleh gas alam (967 K.cal/m3). Bahkan, setiap kubik biogas setara dengan setengah kilogram gas alam cair (liquid petroleum gases), setengah liter bensin dan setengah liter minyak diesel. Biogas pun sanggup membangkitkan tenaga listrik sebesar 1,25 – 1,50 kilo watt hour (kwh). Dari nilai kalor yang dikandung, biogas mampu dijadikan sumber energi dalam beberapa kegiatan sehari-hari. Mulai dari memasak, pengeringan, penerangan hingga pekerjaan yang membutuhkan pemanasan (pengelasan).

Selain itu, biogas juga bisa dipakai sebagai bahan bakar untuk menggerakkan motor. Namun untuk keperluan ini, biogas sebelumnya harus dibersihkan dari kemungkinan adanya gas H2S karena gas tersebut bisa menyebabkan korosi. Agar tidak menimbulkan gas ya ng berbau tersebut, maka biogas tersebut harus dilewatkan pada ferri oksida. Ferri oksida inilah yang akan mengikat (gas) H2S sehingga korosi dapat dicegah. Apabila biogas digunakan sebagai bahan bakar motor maka diperlukan sedikit modifikasi pada sistem karburator. Hasil kerja motor dengan bahan bakar biogas ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti pembangkit tenaga listrik, pompa air dan lainnya. Selain itu, biogas juga bisa dipadukan dengan sistem produksi lain.

Edited by : @_pararaja from Peserta Mata Kuliah Teknik Pembakaran Semester Genap 2001/2002. 2001. Portfolio Bahan Bakar Cair. Depok : Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

Secara umum emisi gas buang terdiri dari partikulat, hidrokarbon, sulfur oksida dan nitrogen oksida. Partikulat merupakan hasil pembakaran kendaraan bermotor yang tidak sempurna yang berupa fasa padat terdisperi di udara. Partikulat ini dapat mengakibatkan berkurangnya jarak pandang dan dapat menganggu ksesehatan mahluk hidup. Hidrokarbon juga meripakan hasil pembakaran tak sempurna pada kendaraan yang menghasilkan gas buang yang mengandung hidrokarbon, termasuk di dalamnya senyawa alifatik dan aromatik yang terdapat dalam bahan bakar.

Senyawa aromatik dapat mengakibatkan pencemaran udara karena sifatnya yang aktif secara biologis dan dapat menyebabkan kanker (carcinogenic). Karbon monoksida berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar yang merupakan gas yang tak berwarna, tak berasa dan tak berbau.gas ini dapat menganggu pernafasan pada konsentrasi yang tinggi. Sulfur dioksida juga berdampak negatif terhadap lingkungan, material maupun manusia.

Pada manusia, asam sulfat (H2SO4), sulfur dioksida (SO2) dan garam sulfat dapat menimbulkan iritasi pada membran lendir saluran pernapasan dan memperparah penyakit pernapasan. Karena dampak negatif yang mungkin ditimbulkan oleh emisi gas buang ini maka perlu diambil suatu tindakan pengendaliannya. Tindakan tersebut dapat dilakukan dengan berbagai macam cara seperti: Uji emisi sehingga membatasi kendaraan yang berpotensi untuk menghasilkan emisi gas buang yang berbahaya, pemilihan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan, dan penggunaan katalitik konverter untuk mengkonversikan gas buang yang berbahaya bagi kesehatan manusia.

Dengan adanya tuntutan lingkungan akan mengakibatkan adanya perubahan pada industri automotive. Kendaraan bermotor (mobil) yang diproduksi dituntut agar gas buangannya lebih dapat dilendalikan, yaitu dengan perubahan pada mesin – mesin mobil serta pemasangan Catalytic Converter pada sistem gas buang sehingga kadar gas buang yang tidak dikehendaki seperti gas CO, NOx, SOx, dan Volatile Hidrocarbon dapat ditekan / dikurangi. Catalytic Converter tersebut membutuhkan bahan bakar yang tidak mengandung timah hitam / lead ( unleaded gosaline), karena timah hitam akan merusak /meracuni katalis pada catalytic converter tersebut.

Pada masa mendatang kendaraan bermotor (mobil) yang dilengkapi dengan Catalytic Converter akan menggeser mobil-mobil tua yang tidak dilengkapi dengan Catalytic Converter. Kendaraan ini dengan sendirinya akan merubah distribusi konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor (gasoline) yaitu dari leaded gasoline menjadi Unleaded gasoline. Khusus di Indonesia, penerapan program rephasing TEL/Lead secara bertahap telah dilaksanakan dan akan terus dilanjutkan sesuai dengan kondisi dan kemampuan yang ada.

Pada tahun 1990 Pertamina telah melakukan usaha mengurangi kandungan TEL/Lead dalam gasoline dari 2.5 cc/USG menjadi 1.5 cc/USG atau 0.45 gr /Liter. Usaha tersebut akan terus dilanjutkan dengan rencana program Lead Free secara bertahap sesuai dengan tuntutan kebutuhan dan kemampuan yang ada, dan sejalan dengan program Lead Free maka akan diarahkan kepada program Reformulated Gasoline dimasa mendatang.

Edited by : @_pararaja from Peserta Mata Kuliah Teknik Pembakaran Semester Genap 2001/2002. 2001. Portfolio Bahan Bakar Cair. Depok : Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

Jenis Gas Buang
Transportasi telah menjadi sumber utama dari pencemaran udara khususnya di daerah perkotaan. Terlebih lagi dengan penambahan unit kendaraan bermotor yang melaju di jalan raya dan buruknya sistem angkutan umum yang jelas memperparah pencemaran udara yang terjadi. Bahan pencemar (polutan) yang berasal dari kendaraan bermotor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori sebagai berikut:
• Sumber
Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder. Polutan primer seperti sulfur oksida (SOx), nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon (HC) langsung dibuangkan ke udara bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan. Polutan sekunder seperti ozon (O3) dan peroksiasetil nitrat (PAN) adalah polutan yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia, hidrolisis atau oksidasi.
• Komposisi kimia
Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik mengandung karbon dan hidrogen, juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen, sulfur atau fosfor; contohnya hidrokarbon, keton, alkohol, ester dan lain- lain. Polutan inorganik seperti karbonmonoksida (CO), karbonat, nitrogen oksida, ozon dan lainnya.
• Bahan penyusun
Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi padatan dan cairan seperti debu, asap, abu, kabut dan spray; partikulat dapat bertahan di atmosfer. Sedangkan polutan berupa gas tidak bertahan di atmosfer dan bercampur dengan udara bebas.

1. Partikulat
Polutan partikulat yang berasal dari kendaraan bermotor umumnya merupakan fasa padat yang terdispersi dalam udara dan membentuk asap. Fasa padatan tersebut berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar minyak yang berkomposisikan senyawa organik hidrokarbon. Selain itu partikulat juga mengandung timbal yang merupakan bahan aditif untuk meningkatkan kinerja pembakaran bahan bakar pada mesin kendaraan. Partikel asap mempunyai diameter berkisar 0.5 – 1 m. Asap dapat mengurangi jarak pandang karena partikel padatan di dalamnya memencarkan atau menyerap sinar. Intensitas pengurangan jarak pandang ini tergantung kepada ukuran dan bentuk dari partikulat. Menurunnya jarak pandang berdampak negatif terhadap sistem transportasi khususnya pesawat terbang dengan memperlambat operasi bandara udara karena kebutuhan untuk menambah jarak antar pesawat guna menghindari kecelakaan. Asap juga menyebabkan kotornya pakaian dan bahan tekstil, korosi pada bahan bangunan dari logam (khususnya pada kelembaban 75%) serta merusak cat bangunan.
Partikulat memencarkan dan memantulkan sinar matahari sehingga mengurangi intensitas sinar yang jatuh ke permukaan bumi. Hal ini dapat memperlama periode hujan dan salju. Selain itu asap juga dapat merusak kesehatan mahluk hidup. Partikulat yang menempel pada permukaan daun dapat merusak jaringan daun jika terserap ke dalamnya. Selain itu partikulat akan menutup stomata sehingga mengurangi kemampuan tumbuhan untuk berfotosintesis dan mengganggu pertumbuhannya. Hewan yang memakan tumbuhan yang terlapisi oleh partikukat dapat mengalami gangguan pencernaan bahkan kematian karena keracunan zat-zat berbahaya yang terdapat pada partikulat tersebut.
Efek partikulat pada kesehatan manusia menjadi berbahaya dikarenakan ukuran partikulat yang sangat kecil dapat menembus system pernapasan sampai ke bagian paru-paru bagian dalam. Terlebih lagi partikulat dapat mengikat polutan lain yang terdapat di dalam udara (SOx, NOx, dll) sehingga tertinggal dalam tubuh untuk waktu yang lebih lama. Penelitian intensif telah dilakukan terhadap efek timbal pada manusia karena kerusakan jaringan tubuh yang ditimbulkan lebih hebat, terutama pada sis tem pembentukan darah, sistem saraf dan sistem ekskresi. Termasuk juga sistem reproduksi, fungsi hati, jantung serta enzim dalam tubuh.


2. Hidrokarbon (HC)
Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga menghasilkan gas buang yang mengandung hidrokarbon, termasuk di dalamnya senyawa alifatik dan aromatik yang terdapat dalam bahan bakar. Senyawa alifatik terdapat dalam beberapa macam gugus yaitu alkana, alkena, alkuna. Alkana merupakan senyawa inert dan tidak reaktif pada atmosfer terhadap reaksi fotokimia. Alkena atau olefin merupakan senyawa tak jenuh dan sangat aktif di atmosfer terhadap reaksi fotokimia. Oleh karena itu penelitian terhadap polutan alkena menjadi sangat penting, terlebih lagi dengan munculnya polutan sekunder yang berasal dari reaksi fotokimia alkena, seperti peroksiasetil nitrat (PAN) dan ozon (O3).
Salah satu senyawa alkena yang cukup banyak terdapat pada gas buang kendaraan adalah etilen. Penelitian menunjukkan bahwa etilen dapat mengganggu pertumbuhan tomat dan lada, juga merusak struktur dari anggrek. Alkuna, meskipun lebih reaktif dari alkena namun jarang ditemukan di udara bebas dan tidak menjadi masalah utama dalam pencemaran udara akibat gas buang kendaraan. Senyawa aromatik juga menjadi pusat perhatian dalam studi pencemaran udara karena sifatnya yang aktif secara biologis dan dapat menyebabkan kanker (carcinogenic).


3. Karbon Monoksida (CO)
Karbon monoksida yang juga berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar merupakan gas yang tak berwarna, tak berasa dan tak berbau. Karbon monoksida di atmosfer bersifat inert pada kondisi normal dan mempunyai waktu tinggal sekitar 2 ½ bulan. Pada konsentrasi normal, karbon monoksida di udara bebas tidak berpengaruh besar terhadap property maupun mahluk hidup. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, karbon monoksida dapat secara serius mempengaruhi metabolisme pernapasan manusia.
Karbon monoksida mempunyai afinitas terhadap hemoglobin dalam darah (COHb) yang lebih tinggi daripada oksigen; dengan demikian mengurangi kemampuan darah untuk membawa oksigen. Kekurangan oksigen dalam aliran darah dan jaringan tubuh akan menurunkan kinerja tubuh dan pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan pada organ-organ tubuh. Gejala yang umumnya timbul akibat pemaparan terhadap karbon monoksida dalam konsentrasi tinggi untuk waktu yang lama adalah gangguan sistem saraf, lambatnya refleks dan penurunan kemampuan penglihatan.


4. Sulfur Oksida (SOx)
Sulfur oksida mungkin merupakan polutan yang paling banyak dipelajari karena senyawa turunannya yang bervariasi. Pada umumnya 2 senyawa sulfur oksida yang dipelajari adalah sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3). Sulfur dioksida merupakan gas yang tak berwarna, tak mudah terbakar dan tak mudah meledak tetapi mempunyai bau yang menyengat. Sulfur dioksida mempunyai kelarutan yang tinggi dalam air dengan waktu tinggal sebagai gas dalam atmosfer selama 2 – 4 hari serta daya transportasi yang tinggi. Oleh karena itu masalah polusi SO2 dapat menjadi masalah internasional. SO2 relatif stabil di atmosfer dan dapat bertindak sebagai reduktor maupun oksidator. Namun SO2 dapat bereaksi secara fotokimia atau katalisis dengan komponen lain dan membentuk SO3, tetesan H2SO4 dan garam asam sulfat. Reaksireaksi yang mungkin terjadi:
SO2 + H2O —- H2SO3 (asam sulfit)
SO3 + H2O —- H2SO4 (asam sulfat)
Seperti halnya polutan yang lain, sulfur dioksida juga berdampak negative terhadap lingkungan, material maupun manusia. Pada manusia, asam sulfat (H2SO4), sulfur dioksida (SO2) dan garam sulfat dapat menimbulkan iritasi pada membrane lendir saluran pernapasan dan memperparah penyakit pernapasan seperti bronkitis dan pneumonia. Kondisi ini makin parah di daerah yang berdebu dimana terdapat partikulat dalam konsentrasi tinggi. Sulfur dioksida dan molekul asam sulfat cenderung menghentikan kemampuan bulu getar sepanjang saluran pernapasan yang bertugas menyaring partikel pengotor. Dengan demikian partikulat dapat dengan mudah masuk ke dalam saluran pernapasan dalam (paru-paru) tanpa adanya penyaringan terlebih dahulu. Sebagian sulfur dioksida juga terikat dengan partikulat dan menyebabkan iritasi pada paru-paru. Dalam jangka waktu yang lama, partikulat dan sulfur dioksida dapat merusak paru-paru dan menyebabkan kematian karena kerusakan sistem pernapasan. Tumbuhan sangat sensitif terhadap sulfur dioksida.
Ada 2 macam kerusakan akibat sulfur dioksida. Pertama, tumbuhan yang terpapar oleh sulfur dioksida pada konsentrasi tinggi untuk waktu singkat mengalami kerusakan jaringan daun karena terjadi klorolisis, ya itu hilangnya klorofil dan plasmolisis, yaitu runtuhnya struktur daun. Kedua, kerusakan akibat terpapar oleh sulfur dioksida pada konsentrasi rendah untuk waktu yang lama yaitu warna daun menjadi merah kecoklatan atau muncul bercak putih. Kondisi kerusakan semakin parah pada daerah yang panas dan lembab. Sulfur oksida juga mempunyai daya rusak yang tinggi terhadap bahan bangunan terutama yang mengandung karbonat dengan reaksi:
CaCO3 + H2SO4 —- CaSO4 + CO2 + H2O
Kalsium sulfat atau gipsum yang terbentuk dengan mudah terbawa oleh air dan menimbulkan lubang-lubang pada permukaan bahan, misalnya pada monumen, ukiran dan gedung. Kabut asam sulfat juga merusak bahan tekstil seperti katun, linen, rayon dan nilon bahkan kulit. Kertas pun menjadi kekuningan dan menjadi getas. Sulfur oksida juga mempercepat laju korosi pada logam.


5. Nitrogen Oksida (NOx)
Senyawa nitrogen oksida yang sering menjadi pokok pembahasan dalam masalah polusi udara adalah NO dan NO2. Kedua senyawa ini terbuang langsung ke udara bebas dari hasil pembakaran bahan bakar. NO2 yang mudah larut dalam air dapat membentuk asam nitrit atau asam nitrat menurut reaksi:
2 NO2 + H2O —- HNO3 + HNO2 (asam nitrat dan asam nitrit)
3 NO3 + HO —- 2 HNO3 + NO (asam nitrat dan nitrogen oksida)
Asam nitrat dan asam nitrit akan jatuh bersama dengan hujan dan bergabung dengan ammonia (NH3) di atmosfer dan membentuk ammonium nitrat (NH4NO3) yang merupakan sari makanan bagi tumbuhan. Dengan kemampuan yang tinggi untuk menyerap sinar ultraviolet, NO2 memainkan peranan penting dalam pembentukan kontaminan ozon (O3). Tidak seperti gas polutan lainnya yang mempunyai daya destruktif tinggi terhadap kesehatan manusia, NO merupakan gas inert dan ‘hanya’ bersifat racun. Sama halnya dengan CO, NO mempunyai afinitas yang tinggi terhadap oksigen dibandingkan dengan hemoglobin dalam darah. Dengan demikian pemaparan terhadap NO dapat mengurangi kemampuan darah membawa oksigen sehingga tubuh kekurangan oksigen dan mengganggu fungsi metabolisme. Namun NO2 dapat menimbulkan iritasi terhadap paru-paru.
Pada tumbuhan, NO tidak bersifat merusak namun NO2 menimbulkan sedikit kerusakan pada tumbuhan. Polutan sekunder dari NOx seperti PAN dan O3 justru mempunyai daya perusak yang lebih tinggi pada tumbuhan. Konsentrasi NO2 yang tinggi pada udara bebas dapat memudarkan warna tekstil, memberi warna kuning pada tekstil berwarna putih, dan mengoksidasi logam.

Edited by : @_pararaja from Peserta Mata Kuliah Teknik Pembakaran Semester Genap 2001/2002. 2001. Portfolio Bahan Bakar Cair. Depok : Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

A. Pendahuluan
Bahan Bakar Gas (BBG) adalah gas bumi yang telah dimurnikan dan aman, bersih andal, murah, dipakai sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Komposisi BBG sebagian besar terdiri dari gas metana ( CH4) dan etana (C2H6) lebih kurang 90% dan selebihnya adalah gas propana (C3H8), butana (C4H10), pentana (C5H10), nitrogen dan karbon dioksida. BBG lebih ringan daripada udara dengan berat jenis sekitar 0,6036 dan mempunyai nilai oktan 120. Agar setiap kendaraan BBG dapat membawa gas sebanyak mungkin, BBG dimasukkan ke dalam tangki dengan dimampatkan sekitar 200 bar dan masih berbentuk gas.
Sudah sekitar 11 tahun Bahan Bakar Gas (BBG) dipasarkan secara komersial sebagai bahan bakar kendaraan bermotor di Indonesia, namun perkembangan penjualannya berjalan sangat lambat. Konsumsi BBG hanya 0,33 % dari total konsumsi bahan bakar kendaraan di wilyah Pantai Utara (Pantura) Jawa. Beberapa penyebab kelambanan pengembangan dan pemasyarakatan BBG antara lain:
• Dari sisi produsen. Harga jual BBG lebih rendah dari biaya pengadaannya sehingga produsen enggan mengembangkan usaha ini. Apabila harga jual BBG dinaikan akan makin sulit bersaing dengan Bahan Bakar Minyak (BBM) yang harganya disubsidi.
• Dari sisi konsumen. Conversion kit dari BBM ke BBG dirasakan terlalu mahal, SPBG sulit diperoleh dan masyarakat sudah terbiasa menggunakan bahan bakar cair.
Disisi lain, upaya penghematan konsumsi BBM melalui program diversifikasi energi sudah merupakan agenda nasional yang mendesak mengingat:
• Indonesia akan menjadi net oil importer dalam waktu yang tidak lama lagi. Ketika stasus net importer tiba, kita tidak bisa menghindar dari keharusan mengkonsumsi BBM dengan harga sesuai pasar yakni sekitar 3 kali lipat dari harga BBM saat ini.
• Anggaran subsidi BBM terus meningkat. Pada APBN 1998/2000, jumlahnya mencapai Rp 39,89 trilyun dan tahun 2000 diperkirakan lebih dari Rp. 45 trilyun.
• Anggaran subsidi tersebut sebagian digunakan untuk mengimpor BBM yang pada tahun 2000 (s/d bulan September) nilainya sudah mencapai US$ 2,34 milyar.

B. Pemakaian BBG
Teknologi BBG untuk kendaraan bermotor telah lama diterapkan di Italia sejak tahun 1934 dan menyusul negara negara lainnya seperti : Amerika, Selandia Baru, Kanada, Argentina, Malaysia, Brazilia, Muangthai dan Rusia. Di Indonesia, BBG telah diuji coba oleh suatu tim Evaluasi Teknis Proyek Percontohan Bahan Bakar Gas dengan hasil baik dan layak untuk dipakai pada kendaraan bermotor. Segala macam tipe/merk kendaraan dapat menggunakan BBG, untuk itu perlu dipasang peralatan tambahan yang disebut “Conversion Kit “. Bila diperlukan, kendaraan BBG dapat kembali menggunakan Bahan Bakar Minyak hanya dengan memutar tombol penyeleksi bahan bakar (2 sistem).

C. Kebijakan Harga BBG
Harga jual BBG lebih murah bila dibandingkan dengan harga jual minyak premium dan minyak solar. Kunci utama untuk mengurangi konsumsi BBM dan meningkatkan pemanfaatan BBG terletak pada kebijakan harga. Sebab, seandainya harga BBM disesuaikan sampai ke tingkat yang wajar (sesuai harga keekonomian), maka anggaran subsidi dapat diminimalisir, efisiensi konsumsi BBM oleh masyarakat akan meningkat dan sumber-sumber energi lain yang biaya pengadaannya (harga keekonomiannya) lebih murah dari BBM dapat berkembang menyesuaikan harga pasar. Daya beli masyarakat yang rendah, kebiasaan mengkonsumsi BBM dengan harga murah dan kelangkaan energi alternatif telah menimbulkan resistensi yang luar biasa terhadap upaya pengurangan/pencabutan subsidi BBM.
Dari hasil kajian, biaya pengadaan BBG jauh lebih murah dari BBM khususnya solar dan premium, apabila harga jual BBG dan BBM ditentukan oleh mekanisme pasar, maka BBG yang harganyan sekitar Rp. 850/lsp, akan mampu bersaing dengan BBM yang harganya sekitar Rp. 2000/liter. Namun pencabutan subsidi BBM (menaikkan harga BBM 3 kali lipat) sangat tidak realistis. Karena itu perlu “solusi jalan tengah” dengan melakukan pengalihan subsidi BBM kepada BBG sampai harga kedua jenis energi tersebut dapat ditentukan oleh mekanisme pasar. Usulan subsidi BBG tersebut, sama sekali tidak akan membebani Pemerintah. Sebaliknya Pemerintah justru diuntungkan karena yang terjadi bukanlah penambahan anggaran subsidi melainkan hanya mengalihkan alokasi subsidi dari BBM ke BBG dengan jumlah lebih kecil untuk setiap volume BBM yang di substitusi BBG.

D. Konsep Pengembangan BBG
Beberapa konsep dasar dalam rangka pengembangan BBG adalah:
1. Mengkondisikan agar BBG dan BBM dapat bersaing secara fair yakni membiarkan harga kedua jenis energi tersebut ditentukan oleh mekanisme pasar atau untuk sementara waktu kedua-duanya disubsidi.
2. Pemberian insentif bagi pemilik kendaraan yang berminat memakai BBG.
3. Pengembangan BBG sebaiknya berdasarkan “per wilayah” bukan “per kota” dan berskala luas (investasi besar-besaran).
4. Pemasaran BBG sebaiknya menggunakan pendekatan product driven (resources base approach) bukan market driven.
5. Pengembangan dan pemasaran BBG sebaiknya dilakukan secara terencana, terpadu dan komprehensif (tidak parsial).
Tanpa konsep-konsep dasar tersebut, BBG akan sulit dikembangkan di Indonesia secara meluas sebagai energi substitusi BBM untuk kendaraan bermotor.
E. Keuntungan BBG
Bahan Bakar Gas menawarkan beberapa keuntungan :
1. Lebih ekonomis
2. Mengurangi biaya pemeliharaan mesin
3. Aman didalam penggunaanya
4. Memberikan pembakaran yang bersih
5. Mengurangi polusi udara
6. Sudah dapat diproduksi di dalam negeri
7. BBG memiliki beberapa keunggulan terhadap BBM, antara lain karena cadangan gas bumi relatif masih cukup besar dan biaya pengadaannya lebih murah dari BBM.
8. Kendaraan yang menggunakan BBG akan memperpanjang usia pemakaian minyak pelumas, mesin dan busi, ramah lingkungan dan aman bagi pemakai.
9. Konsumsi BBM untuk sektor transportasi adalah yang paling dominan (mencapai 52%) dibandingkan untuk industri (19%), listrik (7%) dan rumah tangga (22%). Jadi substitusi BBM dengan BBG akan mengurangi konsumsi BBM secara signifikan.
Tabel. Spesifikasi Bahan Bakar Gas

Edited by : @_pararaja from Peserta Mata Kuliah Teknik Pembakaran Semester Genap 2001/2002. 2001. Portfolio Bahan Bakar Cair. Depok : Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

(……………detail *)
BAB. II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Logam Berat
II.2 Logam Seng (Zn).

II.2.1 Keberadaan Logam Seng (Zn).
Keberadaan logam Seng (Zn) dapat berasal dari proses alamiah maupun adisi dari limbah industri dan pertanian. Pada lahan pertanian, seng sangat diperlukan untuk kesuburan tanah. Seng (Zn) adalah unsur hara mikro esensial bagi manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi. Kandungan Zn total rataan pada litosfir sekitar 80 mg/kg (Goldschmith, 1954). Mineral-mineral sebagai sumber utama yang kaya Zn dalam tanah adalah sphalerite dan wurtzite (ZnS), dan sumber yang sangat kecil dari mineral-mineral smithsonites (ZnCO3), willemite (Zn2SiO4), zincite (ZnO), zinkosite (ZnSO4), franklinite (ZnFe2O4), dan hopeite (Zn3(PO4)2.4H2O (Lindsay, 1972).


Pada batuan magmatik Zn terdistribusi merata, dan kandungannya berbeda pada batuan asam dan basik yaitu dari 40 mg/kg dalam batuan granit dan 100 mg/kg dalam batuan basaltik. Pelarutan mineral-mineral tersebut di atas dapat terjadi secara alami sehingga unsur-unsur yang terkandung di dalamnya terbebas dalam bentuk ion. Ion Zn++ yang terbebas mengalami proses lebih lanjut, terikat dengan matriks tanah atau bereaksi dengan unsur-unsur lain. Sehingga Zn dalam tanah dikelompokkan dalam bentuk-bentuk kelompok mudah tersedia sampai tidak tersedia bagi tanaman, yaitu bentuk terlarut dalam air, dapat dipertukarkan (terikat pada koloid-koloid bermuatan listrik), teradsorpsi dalam bentuk khelat atau bentuk senyawa kompleks (ikatan logam pada ligand organik), liat mineral sekunder dan oksida metalik tidak larut, serta dalam bentuk mineral primer (Alloway 1995).


Endapan Zn dapat terbentuk dengan senyawa-senyawa hidroksida, karbonat, fosfat, sulfida, molibdat, dan asam-asam organik yang terdiri dari humat, fulvat, dan ligand organik. Asam-asam organik berasal dari dekomposisi senyawa-senyawa organik yang terdapat dalam bahan organik (Bohn et al., 1979). Adsorpsi Zn++ yang kuat dalam tanah dapat terjadi dengan adanya bagan organik dan mineral liat, dan hal ini berhubungan dengan kapasitas kation tanah dan keasaman tanah (Warneke dan Barber, 1973).


Kelarutan atau kestabilan setiap bahan dalam tanah dapat diramalkan dengan menggunakan reaksi keseimbangan kimia dengan nilai K sebagai parameternya, dan disebut juga hasil kali kelarutan (solubility product, Ko) (Lahuddin dan Mukhlis, 2007). Reaksi kimia unsur Zn sangat bervariasi, seperti juga dengan unsur-unsur lain, tergantung dari bentuk ikatannya, sebagai contoh:
- Zn-tanah + 2H+  Zn++ + 2H-tanah,
Ko = 10 +5,8
 = reaksi bolak balik, reaksi keseimbangan
Ko = Konstanta keseimbangan reaksi
[ ] = konsentrasi aktivitas ion, M


Pada reaksi di atas kelihatan bahwa Zn-tanah akan bebas bila ada ion pengganti yaitu H+, bila H+ meningkat dalam lingkungan reaksi, reaksi cenderung bergerak ke kanan sehingga Zn++ meningkat. Selanjutnya:
Ko = [Zn++]/[H+]2 = 10+5,8 , log Ko = log [Zn++] – log [H+]2 = log 10+5,8
Log [Zn++] = 5,8 + 2log [H+], log [Zn++] = 5,8 – 2 pH,
Bila pH = 4,5 maka log [Zn++] = 5,8 – 9 = – 3,2, sehingga
log [Zn++] = log 10-3,2 , [Zn++] = 10-3,2 M.
pada pH = 9,0; maka log [Zn++] = 5,9 – 18 = – 12,1, dan log [Zn++] = log 10 – 12,1 ,
maka [Zn++] = 10 – 12,1 M


Kelihatan bahwa pada pH rendah (pH = 4,5) kadar Zn++ lebih tinggi (10-3,2 M) dibanding dengan kadar Zn++ pada pH = 9,0 (10-12,1 M). Dengan kata lain keasaman makin tinggi kelarutan Zn tinggi dan sebaliknya pada keasaman rendah kelarutan Zn rendah. Beberapa reaksi lain sebagai contoh dikemukakan sebagai berikut:
- Reaksi redoks, Zn++ + 2e-  Zn (c), Ko = 10-25,80
Pada reaksi redoks ini dibutuhkan sumber donor elektron dari unsur – unsur lain atau unsur-unsur yang lebih kuat untuk mereduksi Zn++. Kondisi reduktif dapat terjadi dengan dilakukan penggenangan.
- Mineral willemite, Zn2SiO4 + 4H+  2Zn++ + H4SiO4,
Ko = [Zn++]2[H4SiO4]/[H+]4 =10 +13,15.
- Hidroksida, Zn(OH)2 + 2H+  Zn++ + 2H2O, Ko = 10 + 12,48
- Hidrolisis, Zn++ + 2H2O  Zn(OH)2 + 2H+, Ko = 10 -16,80
- Kompleks Fosfat, Zn++ + H2PO4-  ZnHPO4 + H+, Ko = 10-3,90


Formula-formula di atas menunjukkan bahwa kelarutan Zn tanah atau mineral-mineral Zn dalam tanah meningkat dengan meningkatnya aktivitas ion H+ dalam larutan tanah atau sebaliknya. Dengan kata lain kestabilan atau kelarutan senyawa Zn sangat dipengaruhi oleh keasaman tanah, makin tinggi keasaman tanah makin tinggi kelarutan Zn, sebaliknya makin rendah keasaman tanah makin rendah kelarutan Zn. Sebaliknya reaksi hidrolisis dan kompleks dengan ion-ion lain bereaksi lamban untuk membentuk senyawa kompleks. Nilai konstanta Ko yang besar menunjukkan hasil reaksi lebih besar dibanding bahan pereaksi, sehingga reaksi lebih kuat ke arah kanan, sebaliknya apabila nilai Ko sangat kecil reaksi ke kanan agak lamban.


Penambahan unsur logam pada tanah dapat terjadi dengan berbagai cara yaitu melalui polusi, penggunaan sarana produksi seperti pupuk, pestisida dan fungisida, sehingga terjadi kontaminasi logam-logam pada tanah dan tumbuh-tumbuhan. Penambahan logam Zn ke tanah melalui polusi umumnya terjadi di daerah – daerah industri peleburan bahan tambang seng.


Penelitian-penelitian berdasarkan analisis contoh tanah berasal dari daerah industri logam menemukan kadar Zn sekitar 250–37200 mg/kg (di Inggris), 1665–4245 mg/kg (di Polandia), 400–4245 mg (di Rusia), 1310–1780 mg/kg tanah khususnya pada tanah tergenang di Jepang (Alloway, 1995).


Sedangkan kandungan total Zn tanah rataan hanya sekitar 50 mg/kg tanah. Penambahan Zn dari sewage sludge (limbah tinja) tidak kalah pentingnya. Limbah ini setelah diolah diaplikasikan ke lahan pertanian.


Hasil penelitian di Amerika Serikat menunjukkan bahwa aplikasi limbah ini pada lahan meningkatkan kadar Zn sampai mencapai maksimum 290–4937 kg Zn/ha, di Eropa aplikasi terus menerus mencapai 745–4882 kg Zn/ha lahan. Penelitian di Perancis melaporan bahwa kandungan total Zn meningkat dari 8,1 mg/kg pada petak tanpa perlakuan menjadi 1074 mg/kg tanah pada petak dengan perlakuan limbah secara kumulatif (Juste dan Mench, 1992).


Masuknya logam seng ke sungai sebagai akibat dari limpasan air permukaan tanah yang umumnya disebabkan oleh hujan. Untuk logam seng (Zn) yang berasal dari adisi limbah industri, umumnya terdapat dalam bentuk Sphalerite (ZnS) dan Smithsonite (ZnCO3). Sekitar ¾ dari total Zn diperoleh dari pembentukan logam dan masing – masing komponen Zn tergantung jenis industrinya. Hutagalung (1984) menyatakan bahwa sumber logam Zn di perairan berasal dari material geokimia yang terbawa atau ada pada sungai, bahan baku minyak, besi, cat dan sisa-sisa kaleng bekas.


Pada industri tekstil, logam seng dapat berfungsi sebagai bahan kimia tambahan pada proses penyempurnaan akhir juga untuk pengawetan serat khususnya anti jamur (fungisida) dan insektisida. Logam seng juga merupakan bagian dari penyusun zat warna tekstil terutama zat warna dari komplek logam dan pigmen.


Logam seng digunakan untuk melapisi besi atau galvanis (electroplating) untuk melindungi dari korosi. Seng yang bereaksi dengan uap air dan CO2, membentuk lapisan tipis Zn(OH)2, ZnCO3, yang tahan korosi. Zn juga banyak digunakan dalam industri baterai. ZnS digunakan sebagai bahan penyusun jenis pupuk, ZnCl2 pada industri kertas, ZnO digunakan pada obat salep, cat, dan katalis, serta Zn bacitracine digunakan sebagai perangsang pada peternakan hewan.


Isotop 65Zn berasal dari reaktor nuklir khususnya pada sistem air pendingin dan dapat digunakan untuk obat. Zn sebagai limbah radionuklida dari unsur valensi II banyak berasal dari hasil fisi dalam bahan bakar nuklir maupun hasil aktivasi neutron dalam reaktor. Limbah yang mengandung radionuklida tersebut dapat dimasukkan kedalam kategori aktivitas tinggi atau aktivitas rendah dan sedang (Pratomo, 2007).


Pada proses industri barang jadi lateks digunakan logam berat dalam bentuk ZnO sebagai akselerator proses vulkanisasi karet. Pada proses vulkanisasi barang jadi lateks digunakan ZnO sebagai akselerator untuk mengontrol proses awal dan laju vulkanisasi, serta reaksi lanjut antara belerang dengan elastomer. Senyawa ZnO yang digunakan akan larut pada proses pencucian untuk menghilangkan sisa asam asetat (koagulan) pada barang jadinya, dan pada akhir proses, ion Zn2+ terbawa dalam limbah industri barang jadi karet dalam konsentrasi mencapai 300 ppm (Suryabhuana, 2006).


Zn sebagan ZnPto (Zinc pyrithione) juga digunakan dalam produk sampo sebagai bahan nutrisi bagi rambut untuk mencegah anti ketombe.


II.2.2 Sifat Logam Seng (Zn).
Seng (Zn) adalah unsur pertama dalam golongan IIB pada tabel periodik. Zn mempunyai nomor atom 30 dan berat atom 65.38 dengan valensi 2. Rata – rata keberadaannya di kulit bumi sekitar 76 ppm, dalam tanah 25 – 68 ppm, dalam perairan sungai sekitar 20 g/L dan atau 5 – 10 ppb, air laut sekitar 0.6 – 5 ppb, pada tubuh ganggang sekitar 20 – 700 ppm, ikan dan kerang laut sekitar 3 – 25 ppm, tiram sekitar 100 – 900 ppm, udang/lobster sekitar 7 – 50 ppm dan didalam air tanah tidak lebih dari 0.1 mg/L.


Logam Zn umumnya tidak bereaksi dengan molekul ar. Ion pelindung tidak akan melarutkan lapisan Seng Hidroksida (Zn(OH)2) dengan ion OH terlarut. Reaksi ini dapat dituliskan :
Zn2+ + 2OH  Zn(OH)2(s)


Seng akan bereaksi dengan ion H+, sesuai reaksi :
Zn(s) + 2H+  Zn2+ (aq) + H2(g)
Reaksi ini melepaskan hydrogen, dimana terjadi letupan oksigen
Garam Zn dapat menyebabkan tingginya kekeruhan bila konsentrasinya terlalu tinggi. Akumulasi Zn dapat membuat air menjadi berasa tidak enak umumnya sekitar 2 mg Zn2+/L.


Kelarutan logam seng dalam air dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada pH yang cenderung netral, logam seng tidak larut. Kelarutan semakin besar dengan kenaikan keasaman. Diatas pH 11, kelarutan juga akan mengalami kenaikan. Logam seng terlarut sebagai ZnOH+(aq) atau Zn2+ (aq). ZnCO3 anionik melarut pada konsentrasi 0.21 g/L, ZnCl2 pada 4320 g/L, ZnO atau Seng Vitriol (ZnSO4.7H2O) pada konsentrsi 580 g/L.


Menurut Hutagalung (1984), logam yang masuk ke perairan akan mengalami pengenceran, pengendapan dan dispersi. Rendahnya kandungan logam Zn di perairan kemungkinan disebabkan oleh sifat logam Zn dalam lingkungan perairan dan sangat dipengaruhi oleh bentuk senyawanya. Effendi (2003) menyatakan bahwa logam Zn di perairan umumnya berbentuk persenyawaan sphalerite (ZnS), calamine (ZnCO3), oksida seng (ZnO) dan milemite (Zn2SiO4).


Kelarutan logam Zn dalam air relatif rendah, logam Zn dengan gugusan klorida dan sulfat mudah terlarut ke dalam sedimen, sehingga logam Zn di perairan banyak mengendap di dasar. Menurut Bryan dalam Efendi (2000) bahwa pengendapan logam di perairan terjadi karena adanya anion karbonat, hydroksil dan khlorida.


II.2.3 Toksikologi Logam Seng (Zn).
Pada dasarnya logam seng terutama pada Zn murni tidak berbahaya akan tetapi jika tersusun membentuk senyawa seperti Zn arsenat, Zn sianida, dsb, kemungkinan akan sangat berbahaya. Lumpur dari pengolahan limbah dapat diterapkan pada budidaya tanaman, holtikultura dan kehutanan dengan konsentrasi tidak lebih dari 3g/kg.


Uji ekotoksikologi didasarkan pada 50 µg/L nilai PNEC dalam Zn terlarut yang berarti total konsentrasi berkisar antara 150 – 200 µg/L Zn dalam air. PNEC (Predicted No Effect Concentration) merupakan representasi dari konsentrasi maksimum yang tidak mempengaruhi lingkungan. Ada total lima jenis isotop Zn yang stabil dan merupakan alamiah diantaranya 64Zn, 66Zn, hingga 68Zn sedangkan 50 isotop Zn lainnya merupakan tidak stabil.


Kelarutan Zn dalam air alam tergantung pada adsorpsi mineral permukaan, kesetimbangan karbonat, dan komplek organik. Jumlahnya yang terlalu berlebih akan bersifat racun pada beberapa spesies kehidupan air. Organisasi Pangan dan Pertanian PBB merekomendasikan kandungan Zn pada air irigasi sekitar 2 mg/L. USEPA menstandarkan untuk air minum sekitar 5 mg/L MCL. Konsentrasi Zn yang melebihi 5 mg/L dapat menyebabkan rasa pahit dan tidak enak pada air serta menyebabkan opalescence pada air alkali.


Tubuh manusia terdapat Zn kira – kira 2.3 g, Zn adalah unsur yang sedikit jumlahnya (trace element) dan nilai ini berhubungan dengan makanan yang konsumsi. Keberadaannya berfungsi dalam proses enzimatik dan pengulangan DNA. Hormon insulin manusia mengandung Zn, dan sangat penting dalam perkembangan seksual. Minimal asupan harian Zn berkisar antara 4 – 8 g. Tubuh manusia hanya menyerap 20 – 40% Zn dari makanan sehingga dapat dicukupi dengan minuman yang diperkaya dengan Zn. Gejala kekurangan Zn menyebabkan rasa tidak enak dan hilangnya nafsu makan. Pengaruh terbesar dapat terjadi pada sistem kekebalan dan enzim pada tubuh anak – anak.


Keberadaan Zn dalam tubuh dapan mencegah keracunan kadmium juga mengurangi penyerapan Pb. Zn yang hubungannya dengan tembaga merupakan unsur yang sangat penting dalam tubuh. Kelebihan penyerapan Zn dapat menyebabkan gejala mual, muntah, pusing, mulas/ sakit perut, demam, diare dan kebanyakan terjadi pada setelah terjadi asupan antara 4 – 8 g Zn. Asupan 2 g ZnS dapat menyebabkan keracunan akut yang berdampak sakit perut dan muntah – muntah. Yang lebih penting adalah Zn merupakan unsur satu golongan dengan kadmium (Cd) dan raksa (Hg) yang keduanya merupakan racun. Zn hubungannya dengan kesehatan dapat menyebabkan infeksi pada selaput lendir dengan letal dosis (LD) 3 – 5 g ZnCl2 dan ZnS beracun pada letal dosis (LD) 5 g. Jumlah ini sangat berbahaya karena dosis oral dalam jangka panjang menyebabkan masalah pencernaan, menurunkan HDL dan menyebabkan kerusakan sistem imunitas (Mawardi, 2007).

III.2.4 Analisis Logam Seng (Zn).
III.2.5 Metode Pengolahan Logam Seng (Zn).


*Arifin. 2009. Metode Pengolahan Seng (Zn); Suatu Tinjauan Pada Instalasi Pengolahan Air. Tangerang : Bag. Laboratorium – PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

Polimer biasanya merupakan jenis koagulan/flokulan pembantu yang banyak digunakan.

Flokulan polimer adalah zat yang bisa terlarut dalam air dengan berat molekul relatif (Mr) antara 1000 – 5.000.000 gr/mol dalam proses komersil sering kali sampai 1.000.000 gr/mol yang berbentuk pola kecil dinamik dengan ukuran beberapa ratus nanometer.

Jika mekanisme flokulasi didominasi oleh jembatan polimer, efisiensi flokulasi biasa akan bertambah dengan penambahan berat molekul. Pemanfaatan senyawa molekular yang sangat besar akan menaikkan berat molekul dan akan menurunkan sifat pelarutan.

Bahan kimia polimer sering dipakai sebagai koagulan/flokulan pembantu dalam proses flokulasi di IPA, polimer berfungsi membantu membentuk makroflok yang akan menahan abrasi setelah terjadi destabilisasi dan pembentukan mikroflok disebabkan oleh koagulan.

Adsorpsi koagulan pembantu pada mikroflok penting, supaya makroflok dapat terbentuk. Hal ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik batas permukaan antara molekul dan hal ini sangat tergantung pada komposisi air. Sesuai dengan muatan elektrostatik dalam larutan air, koagulan/flokulan pembantu dikelompokkan menjadi “non ionogen, anion aktif dan kation aktif “ .

Selain itu juga bisa dikelompokkan dari komposisi kimiawi terutama dari densitas muatan elektrostatik permukaan atas (status modifikasi ko-polimer, lihat struktur formula a) dan berat molekul (molekular medium, tinggi dan sangat tinggi).

Pada masa yang lalu, koagulan pembantu berasal dari proses alami misalnya lumpur dan gel, sekarang ini hanya ada beberapa struktur dasar monomer untuk koagulan/flokulan pembantu, kelompok/grup yang paling penting berasal dari polimerisasi akrilamida.

III.3.1 Poli Akrilamida

Poliakril amida adalah polimer dari akril amida. Definisi ini juga mencakup ko-polimer dari akrilamida atau asam akrilat (acryl acid), sejauh perbandingan akril amida lebih besar dari asam akrilat. Poliakril amida adalah koagulan/ flokulan pembantu sintetik.

Ada perbedaan diantara beberapa macam poli akril amida yaitu dalam ukuran molekul (berat molekul relatif) maupun sifat/karakter daya elektrik di permukaan atau kerapatan muatan elektrik diatas permukaan.

Poliakril amida merupakan ion ionogen, ada kelompok amida (lihat struktur formula) yang mempunyai fungsi hidrofil. Dengan derifatisasi misalnya kopolimerisasi bisa didapat senyawa anion aktif maupun kation aktif dengan batas muatan elektrostatik yang berbeda. Aktifitas kationik didapat dari penguraian Nitrogen sebagai gugus amino basa (gugus primer, sekunder, tersier, lihat struktur formula) atau gugus amino transier.

Aktifitas anionik seringkali berdasarkan gugus karboksilat (lihat struktur formula). Untuk proses air minum kelompok koagulan/flokulan pembantu harus diperhatikan dengan khusus, yaitu yang mempunyai konsentrasi monomer yang sangat kecil supaya dengan dosis yang seringkali digunakan pada sistem pengolahan air, tidak ada konsentrasi monomer yang berbahaya terhadap kesehatan.

Tabel III.3.1. Koagulan/Flokulan Pembantu
Koagulan/Flokulan Pembantu
a. Kopolimer dari akrilamida dan N,N−dimetil amino propilen akrilat
Sifat muatan elektrostatik : Ionik
Sifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatan elektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH, membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisa
Koagulan/Flokulan Pembantu
b. Poli (Natriumakrilat)
Sifat muatan elektrostatik : Anionik
Sifat : Polimer yang paling penting anionik dan segmen linier dalam kopolimer dengan akril amida dan anionik
Koagulan/Flokulan Pembantu
c. Poli akrilamida
Sifat muatan elektrostatik : Non ionogen
Sifat : Molekul yang sangat panjang dan linier yang dikenal sebagai flokulan pembantu yang ionogen.

Zat polimer itu sangat cocok berdasarkan struktur kimia untuk membantu dalam proses flokulasi dan untuk mempengaruhi sifat flok.

Pembubuhan Koagulan/flokulan pembantu dilakukan setelah pembubuhan koagulan.

III.3.2 Produk dari Lumpur

Produk dari lumpur yang dimaksud adalah semua produk yang diproduksi dari lumpur alami, dan bersifat sebagai ion.

III.4 Zat Kimia Pendukung

Bahan kimia pendukung lainnya yang dimaksud adalah zat kimia yang digunakan untuk membantu berlangsungnya proses koagulasi-flokulasi. Zat ini biasanya ditambahkan sebelum proses koagulasi dilakukan. Zat ini ditambahkan dan berfungsi :

- Untuk penetapan pH

- Sebagai zat pemberat

- Sebagai Oksidator

- Sebagai adsorben

- Elektrolit

III.4.1 Untuk penetapan pH

Penetapan pH yang dimaksud adalah penetapan pH optimum untuk koagulasi, ditetapkan untuk memenuhi persyaratan pH berada pada jangkauan yang disyaratkan untuk setiap jenis koagulan yang digunakan.

Zat kimia yang digunakan untuk penetapan pH pada pengolahan air adalah :

- Untuk menaikan pH  Kapur : CaO, Ca(OH)2

- Soda abu (Sodium bikarbonat) : Na2CO3

- Soda api (Sodium hidroksida) : NaOH

- Untuk menurunkan pH  Asam sulfat : H2SO4 , CO2

III.4.2 Sebagai zat Pemberat ( Weighing agent)

Biasa digunakan pada pengolahan air dimana kekeruhan air relatip rendah juga pada pengolahan air berwarna. Zat ini ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi proses koagulasi – flokulasi. Dengan adanya partikel-partikel suspensi yang ditambahkan, akan terjadi tumbukan antar partikel, sehingga terjadi aglomerasi antar partikel. Disamping tumbukan antar partikel zat ini juga dapat meningkatkan daya adsorpsi partikel/flok terdestabilisasi.

Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel – partikel untuk tumbukan pada pembentukan/pertumbuhan flok (membantu proses flokulasi). Zat ini biasanya digunakan untuk mengolah air berwarna alami, karena sifat air yang relatif jernih, jadi dengan kata lain zat ini ditambahkan untuk menaikkan kekeruhan air. Flok yang diproduksi dari air berwarna tinggi dengan menggunakan koagulan garam besi atau alumunium, ternyata terlalu ringan untuk siap diendapkan. Penambahan zat pemberat, yang mempunyai specific gravity (berat jenis) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan cepat.

Bahan/zat pemberat yang biasa digunakan adalah :

- Tanah liat (clay)  pada prakteknya, diketahui bahwa banyaknya tanah liat antara 10 – 50 mg/l dapat menghasilkan flok yang baik dan cepat mengendap, berpegnaruh pada perbaikan penghilangan warna, dan memperbesar jangkauan pH yang diinginkan untuk koagulasi. Dosis yang tepat yang diberikan pada air harus ditentukan dengan ujicoba yang tepat (jar test).

- Lumpur/tanah  biasanya digunakan lumpur sungai, atau tanah dari pinggir sungai dimana air baku diambil ( sungai sebagai sumber air baku ).

- Bentonit sering digunakan dalam pengolahan air yang mengandung warna tinggi dan kekeruhan rendah.

- Karbon aktif  selain sebagai adsoeben juga bertindak sebagai zat pemberat, jadi pemakaian karbon aktif bubuk mempunyai dua fungsi, yaitu penyerap warna dan sebagai pemberat. Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat ini digunakan pada pengolahan air berwarna disamping untuk mengadsorpsi warna juga dapat menambah partikel-partikel suspensi untuk tumbukan antar partikel.

III.4.3 Sebagai Oksidan

Dalam hal ini oksidan diperlukan pada air baku sebelum diolah dengan tujuan mengoksidasi senyawa-senyawa yang mengganggu kelangsungan proses koagulasi – flokulasi, seperti zat organik (senyawa pembentuk warna alami/zat humus), besi dan mangan terlarut dan lain-lain. Senyawa-senyawa tersebut harus dikonversikan menjadi bentuk yang tidak mengganggu terhadap koagulasi/flokulasi.

Zat sebagai Oksidator yang biasa digunakan pada pengolahan air adalah :

- Klor / Senyawa klor  untuk mengoksidasi besi, mangan, zat organik, tetapi dalam kasus zat organik alami pemakaian klor/senyawa klor harus dibatasi dengan pertimbangan pada pembentukan THMs (Tri halo metan) yang bersifat karsinogenik.

- Ozon (O3)  digunakan untuk kasus yang sama dengan penggunaan klor/senyawa klor, hanya pemakaian O3 relatif aman bila dibandingkan dengan pemakaian klor/senyawa klor.

III.4.4 Sebagai Adsorben (Penyerap)

Karbon aktif zat yang paling banyak digunakan sebagai adsorben, terutama dalam kasus penghilangan zat organik yang terkandung dalam air baku, dimana zat organik ini akan mengganggu proses koagulasi, karena dapat mengurangi efisiensi kerja koagulan. Zat ini biasa ditambahkan pada air baku sebelum proses koagulasi dengan waktu kontak yang cukup antara air dengan karbon aktip.

Disamping sebagai penghilang zat organik, karbon aktif juga dapat menghilangkan warna dengan cara adsorpsi.

Disamping karbon aktif, zat lain sebagai adsorben seperti yang tergolong sebagai zat pemberat.

III.4.5 Elektrolit

Jika ada koloid dengan muatan permukaan yang sama dan zat suspensi ditambah dengan elektrolit (anion atau kation) dari garam yang terdisosiasi/terurai (larutan koagulan), kemungkinan akan terjadi akselerasi masing-masing partikel.

Efek itu disebut “indeferen” (tidak spesifik), karena elektrolit hanya menyediakan ion dengan muatan yang berlawanan atau ion dengan muatan yang sama. Jika ada ion dengan muatan yang berlawanan, akan mengakibatkan terjadi gaya tolak menolak antar partikel (double layer compression).

Elektrolit dengan muatan berlawanan ditambahkan ke dalam suspensi, dapat berpengaruh langsung terhadap muatan dibatas kelompok partikel, jika terjadi adsorpsi partikel langsung di permukaan, akan terjadi penurunan muatan listrik atau netralisasi muatan listrik. Jika hal ini terjadi, disebut sebagai ion bermuatan berlawanan yang ditentukan oleh potensial muatannya dan koagulasi dengan mekanisme tersebut, disebut “koagulasi adsorpsi”.

@_pararaja

*Arifin. 2007 ; “Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum Cikokol, Tangerang”, Tangerang : PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri.

-…

3. Material Penukar Ion (Ion exchange)
Resin penukar ion merupakan polimer yang mempunyai berat molekul tinggi dan mempunyai gugus fungsional yang merupakan bagian dari struktur polimer. Sintetis resin penukar ion pertama kali dikerjakan oleh 2 orang berkebangsaan Inggris yaitu Adam BA dan Holmes EL pada tahun 1935.
Resin penukar ion sintetis merupakan suatu polimer yang terdiri dari dua bagian yaitu struktur fungsional dan matrik resin yang sukar larut. Resin penukar ion ini dibuat melalui kondensasi phenol dengan formaldehid yang kemudian diikuti dengan reaksi sulfonasi untuk memperoleh resin penukar ion asm kuat.
Sedangkan untuk resin penukar ion basa kuat diperoleh dengan mengkondensasikan phenilendiamine dengan formaldehid dan telah ditunjukkan bahwa baik resin penukar kation dan resin penukar anion hasil sintesis ini dapat digunakan untuk memisahkan atau mengambil garam – garam.
Pada umumnya senyawa yang digunakan untuk kerangka dasar resin penukar ion asam kuat dan basa kuat adalah senyawa polimer stiren divinilbenzena. Ikatan kimia pada polimer ini amat kuat sehingga tidak mudah larut dalam keasaman dan sifat basa yang tinggi dan tetap stabil pada suhu diatas 150oC.
Polimer ini dibuat dengan mereaksikan stiren dengan divinilbenzena, setelah terbentuk kerangka resin penukar ion maka akan digunakan untuk menempelnya gugus ion yang akan dipertukarkan.
Resin penukar kation dibuat dengan cara mereaksikan senyawa dasar tersebut dengan gugus ion yang dapat menghasilkan ( melepaskan ) ion positif. Gugus ion yang biasa dipakai pada resin penukar kation asam kuat adalah gugus sulfonat dan cara pembuatannya dengan sulfonasi polimer polistyren divinilbenzena ( matrik resin ).
Resin penukar on yang direaksikan dengan gugus ion yang dapat melepaskan ion negative diperoleh resin penukar anion. Resin penular anion dibuat dengan matrik yang sama dengan resin penukar kation tetapi gugus ion yang dimasukkan harus bisa melepas ion inegatif, misalnya –N (CH3)3+ atau gugus lain atau dengan kata lain setelah terbentuk kopolimer styren divinilbenzena (DVB), maka diaminasi kemudian diklorometilasikan untuk memperoleh resin penukar anion.
Gugus ion dalam penukar ion merupakan gugus yang hidrofilik (larut dalam air). Ion yang terlarut dalam air adalah ion – ion yang dipertukarkan karena gugus ini melekat pada polimer, maka ia dapat menarik seluruh molekul polimer dalam air, maka polimer resin ini diikata dengan ikatan silang (cross linked) dengan molekul polimer lainnya, akibatnya akan mengembang dalam air.
Mekanisme pertukaran ion dalam resin meskipun non kristalisasi adalah sangat mirip dengna pertukaran ion- ion kisi kristal. Pertukaran ion dengan resin ini terjadi pada keseluruhan struktur gel dari resin dan tidak hanya terbataspada efek permukaan. Pada resin penukar anion, pertukaran terjadi akibat absorbsi kovalen yang asam. Jika penukar anion tersebut adalah poliamin, kandungan amina resin tersebut adalah ukuran kapasitas total pertukaran.
Dalam proses pertukaran ion apabila elektrolit terjadi kontak langsung dengan resin penukar ion akan terjadi pertukaran secara stokiometri yaitu sejumlah ion – ion yang dipertukarkan dengan ion – ion yang muatannya sama akan dipertukarkan dengan ion – ion yang muatannya sama pula dengan jumlah yang sebanding.
Material penukar ion yang utama berbentuk butiran atau granular dengan struktur dari molekul yang panjang (hasil co-polimerisasi), dengan memasukkan grup fungsional dari asam sulfonat, ion karboksil. Senyawa ini akan bergabung dengan ion pasangan seperti Na+, OH− atau H+. Senyawa ini merupakan struktur yang porous. Senyawa ini merupakan penukar ion positif (kationik) untuk menukar ion dengan muatan elektrolit yang sama (positif) demikian sebaliknya penukar ion negatif (anionik) untuk menukar anion yang terdapat di dalam air yang diproses di dalam unit “Ion Exchanger”.
Proses pergantian ion bisa “reversible” (dapat balik), artinya material penukar ion dapat diregenerasi. Sebagai contoh untuk proses regenerasi material penukar kationik bentuk Na+ dapat diregenerasi dengan larutan NaCl pekat, bentuk H+ diregenerasi dengan larutan HCl sedangkan material penukar anionik bentuk OH− dapat diregenerasi dengan larutan NaOH (lihat buku panduan dari pabrik yang menjual material ini).
Regenerasi adalah suatu peremajaan, penginfeksian dengan kekuatan baru terhadap resin penukar ion yang telah habis saatkerjanya atau telah terbebani, telah jenuh. Regenerasi penukaran ion dapat dilakukan dengan mudah karena pertukaran ion merupakan suatu proses yang reversibel yang perlu diusahakan hanyalah agar pada regenerasi berlangsung reaksi dalam arah yang berkebalikan dari pertukaran ion.
Dalam proses pengolahan air minum “ion exchanger” sering dipakai untuk menurunkan kandungan ion-ion yang tidak dikehendaki atau membuat air bebas mineral yang disebut proses “demineralisasi ”.


4. Kapur padam
Kapur padam adalah kapur yang alami yang berbentuk kristalin kecil sebagai kalsium karbonat. Kapur itu dipakai dalam bentuk granula sebagai media filter untuk menurunkan keasaman.


5. Batu gamping
Batu gamping adalah kalsium karbonat alami yang dengan fluktual struktur kristalin yang sangat kecil. Utamanya dipakai untuk penyaring tunggal untuk menurunkan keasaman tetapi juga untuk menghilangkan besi dan mangan.


6. Media buatan
Media Buatan dalam bentuk kompak atau sebagai bentuk busa bisa dimanfaatkan dalam media filter ganda dan terutama sabagai media tunggal dalam filter yang mempunyai arah aliran air dari bawah ke atas.


7. Lava
Larva adalah silikat alami dari gunung api yang dimanfaatkan dalam bentuk granula sebagai media filter.


8. Marmer
Marmer adalah kristalin kalsium karbonat yang bentuknya kasar dan alami biasanya dipakai dalam bentuk granula sebagai media filter untuk menurunkan keasaman.


9. Kerikil silika
Butiran pasir yang berdiameter lebih besar dari pada 2 mm (diameter bervariasi dari ukuran kecil sampai besar 1 s/d 5 cm). Kerikil silika berasal dari batuan yang sama dengan Pasir Silika. Kerikil ini biasanya digunakan sebagai lapisan penyangga pada filter, jika sistem bagian bawah filter tidak menggunakan nozzle. Lapisan penyangga ini menggunakan kerikil silika dengan ukuran yang berbeda (dari besar sampai kecil dengan urutan dari bawah ke atas).

@_pararaja

Kehadiran kelompok bakteri dan mikroalge tersebut di dalam air, dapat menyebabkan terjadinya penurunan turbiditas dan hambatan aliran, karena kelompok bakteri besi dan bele¬rang dapat membentuk serat atau lendir. Akibat lainnya adalah terjadinya proses korosi (pengkaratan) terhadap benda-benda logam yang berada di dalamnya, men¬jadi bau, berubah warna, dan sebagainya. Akibat dari adanya pertumbuhan algae pada unit pengolahan air minum, adalah sebagai berikut :


a. Koagulasi
Tumbuhnya algae pada permukaan terjunan (cascade) dari bak koagulasi yang pengadukannya dengan mengandalkan terjunan dengan kecepatan jatuh dan pengadukan tertentu, dan dapat mengakibatkan penebalan pada permukaan terjunan sehingga memperkecil ketajaman terjunan dan kecepatan pengadukan yang direncanakan tidak tercapai.
Bila kecepatan pengadukan tidak memenuhi kriteria perencanaan, maka proses pencampuran antara zat koagulan dengan air olahan tidak akan sempurna dan hal ini dapat berpengaruh terhadap pembentukan flok-flok (flokulasi), sebagai operasi tahap pengolahan berikutnya. Hal ini dapat menurunkan efektivitas koagulasi dan flokulasi, sehingga pengolahan tidak optimum.
Terhadap proses, algae dapat menyebabkan pemborosan koagulan. Algae yang terkandung dalam air olahan menyebabkan naiknya kandungan partikel halus yang harus diendapkan sehingga jumlah koagulan yang dibutuhkan juga lebih banyak.

Seperti telah diuraikan diatas bahwa beberapa jenis ganggang/algae dalam air dapat menurunkan pH air, sedangkan untuk proses koagulasi dan flokulasi dibutuhkan kondisi pH tinggi, maka diperlukan pembubuhan kapur yang tinggi untuk mendapatkan kondisi pH yang memenuhi syarat untuk pengkondisian Koagulasi dan Flokulasi. Hal ini berarti pemborosan dalam penggunaan larutan kapur.


b. Sedimentasi
Algae dapat tumbuh pada dasar dan dinding dari unit sedimentasi, sehingga dapat menyebabkan :
- Bak terlihat kotor sehingga keadaan bak kurang estetis
- Dapat tumbuh di permukaan pada zone sedimentasi yang masih mendapatkan penetrasi sinar matahari sehingga memperkecil luas permukaan pengendapan. Sedangkan pada proses, pada operasi pengendapan semakin luas permukaan sedimentasi semakin tinggi jumlah flok-flok yang dapat terendapkan. Misalnya pengendapan dengan plate settler, yang mana plate dibuat miring dan berlapis-lapis di bak sedimentasi untuk memperluas permukaan pengendapan, sehingga flok yang menempel pasda plate dapat sebanyak mungkin dan bila ada algae yang tumbuh pada permukaan plate settler, sebagian permukaaan plate akan tertutup dan pengendapan flok tidak efektif lagi.


c. Filtrasi
Baik filter pasir cepat (rapid sand filter) maupun filter pasir lambat (slow sand filter) menggunakan satu media pasir dan kerikil untuk membentuk rongga filter. Pada saat rongga ini telah tertutup oleh partikel-partikel yang tersaring, maka harus dilakukan pencucian filter. Untuk filter pasir cepat biasanya pencucian dilakukan dengan Back Wash dan untuk filter pasir lambat dilakukan dengan pengerukan secara manual.
Algae dapat tumbuh menempel pada media maupun pada dinding filter, hal ini dapat menyebabkan :
- Dari segi estetika terlihat kurang baik karena bak filtrasi terlihat kotor. apalagi bila sampai terjadi water bloom.
- Terhadap operasi filter, algae tumbuh dan menempel media pasir dan kerikil dapat mempercepat terbentuknya penyumbatan (clogging) pori-pori saringan, sehingga pencucian filter akan lebih sering dilakukan maka operasi penyaringan tidak efektif lagi.


d. Desinfeksi
Algae yang terbawa sampai pada proses desinfeksi dapat menyebabkan pemborosan dalam pembubuhan zat desinfektan, karena kandungan mikroorganisma yang harus dibunuh lebih tinggi, yaitu selain untuk membunuh bakteri, desinfektan juga dibutuhkan untuk membunuh kandungan algae.


Bersambung…!

Sedikitnya terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi ini yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, di mana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.

USEPA (U.S. Environmental Agency) mendata ada 13 elemen logam berat yang merupakan elemen utama polusi yang berbahaya. Seperti halnya sumber-sumber polusi lingkungan lainnya, logam berat tersebut dapat ditransfer dalam jangkauan yang sangat jauh di lingkungan, selanjutnya berpotensi mengganggu kehidupan biota lingkungan dan akhirnya berpengaruh terhadap kesehatan manusia walaupun dalam jangka waktu yang lama dan jauh dari sumber polusi utamanya.

Logam adalah unsur alam yang dapat diperoleh dari laut, erosi batuan tambang, vulkanisme dan sebagainya (Clark, 1986). Umumnya logam-logam di alam ditemukan dalam bentuk persenyawaan dengan unsur lain, sangat jarang yang ditemukan dalam elemen tunggal. Unsur ini dalam kondisi suhu kamar tidak selalu berbentuk padat melainkan ada yang berbentuk cair, misalnya merkuri (Hg). Dalam badan perairan, logam pada umumnya berada dalam bentuk ion-ion, baik sebagai pasangan ion ataupun dalam bentuk ion-ion tunggal. Sedangkan pada lapisan atmosfir, logam ditemukan dalam bentuk partikulat, dimana unsurunsur logam tersebut ikut berterbangan dengan debu-debu yang ada di atmosfir (Palar, 2004). Menurut Palar (2004) melihat bentuk dan kemampuannya setiap logam haruslah memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

a. Memiliki kemampuan yang baik sebagai penghantar daya listrik (konduktor).

b. Memiliki kemampuan sebagai penghantar panas yang baik.

c. Memiliki rapatan yang tinggi.

d. Dapat membentuk alloy dengan logam lainnya.

e. Untuk logam yang padat, dapat ditempa dan dibentuk.

Berbeda dengan logam biasa, logam berat adalah istilah yang digunakan secara umum untuk kelompok logam berat dan metaloid yang densitasnya lebih besar dari 5 g/cm3 (Hutagalung et al., 1997). Dalam perairan, logam berat dapat ditemukan dalam bentuk terlarut dan tidak terlarut. Logam berat terlarut adalah logam yang membentuk komplek dengan senyawa organik dan anorganik, sedangkan logam berat yang tidak terlarut merupakan partikel-partikel yang berbentuk koloid dan senyawa kelompok metal yang teradsorbsi pada partikelpartikel yang tersuspensi (Razak, 1980).

Menurut Darmono (1995) sifat logam berat sangat unik, tidak dapat dihancurkan secara alami dan cenderung terakumulasi dalam rantai makanan melalui proses biomagnifikasi. Pencemaran logam berat ini menimbulkan berbagai permasalahan diantaranya: 1. berhubungan dengan estetika (perubahan bau, warna dan rasa air), 2. berbahaya bagi kehidupan tanaman dan binatang, 3. berbahaya bagi kesehatan manusia, 4. menyebabkan kerusakan pada ekosistem. Sebagian dari logam berat bersifat essensial bagi organisme air untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya, antara lain dalam pembentukan haemosianin dalam sistem darah dan enzimatik pada biota (Darmono, 1995). Akan tetapi bila jumlah dari logam berat masuk ke dalam tubuh dengan jumlah berlebih, maka akan berubah fungsi menjadi racun bagi tubuh (Palar, 2004).

Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Miettinen, 1977). Sebagian logam berat seperti timbal (Pb), kadmium (Cd), dan merkuri (Hg) merupakan zat pencemar yang berbahaya. Afinitas yang tinggi terhadap unsur S menyebabkan logam ini menyerang ikatan belerang dalam enzim, sehinggaenzim bersangkutan menjadi tak aktif. Gugus karboksilat (-COOH) dan amina (-NH2) juga bereaksi dengan logam berat. Kadmium, timbal, dan tembaga terikat pada sel-sel membran yang menghambat proses transpormasi melalui dinding sel. Logam berat juga mengendapkan senyawa fosfat biologis atau mengkatalis penguraiannya (Manahan, 1977).

Berdasarkan sifat kimia dan fisikanya, maka tingkat atau daya racun logam berat terhadap hewan air dapat diurutkan (dari tinggi ke rendah) sebagai berikut merkuri (Hg), kadmium (Cd), seng (Zn), timah hitam (Pb), krom (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co) (Sutamihardja dkk, 1982). Menurut Darmono (1995) daftar urutan toksisitas logam paling tinggi ke paling rendah terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan adalah sebagai berikut Hg2+ > Cd2+ >Ag2+ > Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr2+ Sn2+ > Zn2+. Sedangkan menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu

a. Bersifat toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn.

b. Bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co,

c. Bersifat tosik rendah terdiri atas unsur Mn dan Fe.

Adanya logam berat di perairan, berbahaya baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Hal ini berkaitan dengan sifat-sifat logam berat ( PPLH-IPB, 1997; Sutamihardja dkk, 1982) yaitu :

1. Sulit didegradasi, sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan).

2. Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan ikan, dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut

3. Mudah terakumulasi di sedimen, sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi dari konsentrasi logam dalam air. Disamping itu sedimen mudah tersuspensi karena pergerakan masa air yang akan melarutkan kembali logam yang dikandungnya ke dalam air, sehingga sedimen menjadi sumber pencemar potensial dalam skala waktu tertentu.

Unsur-unsur logam berat tersebut biasanya erat kaitannya dengan masalah pencemaran dan toksisitas. Pencemaran yang dapat menghancurkan tatanan lingkungan hidup, biasanya berasal dari limbah-limbah yang sangat berbahaya dalam arti memiliki daya racun (toksisitas) yang tinggi. Limbah industri merupakan salah satu sumber pencemaran logam berat yang potensial bagi perairan. Pembuangan limbah industri secara terus menerus tidak hanya mencemari lingkungan perairan tetapi menyebabkan terkumpulnya logam berat dalam sedimen dan biota perairan. Dalam lingkungan perairan ada tiga media yang dapat dipakai sebagai indikator pencemaran logam berat, yaitu air, sedimen dan organisme hidup.

Logam berat biasanya sangat sedikit dalam air secara ilmiah kurang dari 1 g/l. Menurut Palar (2004) kelarutan dari unsur-unsur logam dan logam berat dalam badan air dikontrol oleh : (1) pH badan air, (2) jenis dan konsentrasi logam dan khelat (3) keadaan komponen mineral teroksida dan sistem berlingkungan redoks. Logam berat yang dilimpahkan ke perairan, baik di sungai ataupun laut akan dipindahkan dari badan airnya melalui beberapa proses yaitu : pengendapan, adsorbsi dan absorbsi oleh organisme perairan. Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat bahan organik dan mengendap di dasar perairan dan bersatu dengan sedimen sehingga kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibandingkan dalam air (Harahap, 1991).

Rochyatun (1997) menyatakan walaupun terjadi peningkatan sumber logam berat, namun konsentrasinya dalam air dapat berubah setiap saat. Hal ini terkait dengan berbagai macam proses yang dialami oleh senyawa tersebut selama dalam kolom air. Parameter yang mempengaruhi konsentrasi logam berat di perairan adalah suhu, salinitas, arus, pH dan padatan tersuspensi total atau seston (Nanty, 1999). Dengan sendirinya interaksi dari faktor-faktor tersebut akan berpengaruh terhadap fluktuasi konsentrasi logam berat dalam air, karena sebagian logam berat tersebut akan masuk ke dalam sedimen.

Logam berat yang masuk ke sistem perairan, baik di sungai maupun lautan akan dipindahkan dari badan airnya melalui tiga proses yaitu pengendapan, adsorbsi, dan absorbsi oleh organisme-organisme perairan (Bryan, 1976). Pada saat buangan limbah industri masuk ke dalam suatu perairan maka akan terjadi proses pengendapan dalam sedimen. Hal ini menyebabkan konsentrasi bahan pencemar dalam sedimen meningkat. Logam berat yang masuk ke dalam lingkungan perairan akan mengalami pengendapan, pengenceran dan dispersi, kemudian diserap oleh organisme yang hidup di perairan tersebut. Pengendapan logam berat di suatu perairan terjadi karena adanya anion karbonat hidroksil dan klorida (Hutagalung, 1984). Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat bahan organik dan mengendap di dasar perairan dan bersatu dengan sedimen sehingga kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibanding dalam air (Hutagalung, 1991).

Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat dan mengendap di dasar perairan dan bersatu dengan sedimen, oleh karena itu kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibandingkan dalam air (Harahap, 1991). Konsentrasi logam berat pada sedimen tergantung pada beberapa faktor yang berinteraksi. Faktor-faktor tersebut adalah :

1. Sumber dari mineral sedimen antara sumber alami atau hasil aktifitas manusia.

2. Melalui partikel pada lapisan permukaan atau lapisan dasar sedimen.

3. Melalui partikel yang terbawa sampai ke lapisan dasar.

4. Melalui penyerapan dari logam berat terlarut dari air yang bersentuhan.

Beberapa material yang terkonsentrasi di udara dan permukaan air mengalami oksidasi, radiasi ultraviolet, evaporasi dan polymerisasi. Jika tidak mengalami proses pelarutan, material ini akan saling berikatan dan bertambah berat sehingga tenggelam dan menyatu dalam sedimen. Logam berat yang diadsorpsi oleh partikel tersuspensi akan menuju dasar perairan, menyebabkan kandungan logam di air menjadi lebih rendah. Dalam lingkungan perairan, bentuk logam antara lain berupa ion-ion bebas, pasangan ion organik, dan ion kompleks. Kelarutan logam dalam air dikontrol oleh pH air. Kenaikan pH menurunkan kelarutan logam dalam air, karena kenaikan pH mengubah kestabilan dari bentuk karbonat menjadi hidroksida yang membentuk ikatan dengan partikel pada badan air, sehingga akan mengendap membentuk lumpur (Palar, 2004).

Selain itu, kenaikan suhu air dan penurunan pH akan mengurangi adsorpsi senyawa logam berat pada partikulat. Suhu air yang lebih dingin akan meningkatkan adsorpsi logam berat ke partikulat untuk mengendap di dasar . Sementara saat suhu air naik, senyawa logam berat akan melarut di air karena penurunan laju adsorpsi ke dalam partikulat. Logam yang memiliki kelarutan yang kecil akan ditemukan di permukaan air selanjutnya dengan perpindahan dan waktu tertentu akan mengendap hingga ke dasar, artinya logam tersebut hanya akan berada di dekat permukaan air dalam waktu yang sesaat saja untuk kemudian mengendap lagi. Hal ini ditentukan antara lain oleh massa jenis air, viskositas (kekentalan) air, temperatur air, arus serta faktor-faktor lainnya.

Daya larut logam berat dapat menjadi lebih tinggi atau lebih rendah tergantung pada kondisi lingkungan perairan. Pada daerah yang kekurangan oksigen, misalnya akibat kontaminasi bahan-bahan organik, daya larut logam berat akan menjadi lebih rendah dan mudah mengendap. Logam berat seperti Zn,Cu, Cd, Pb, Hg dan Ag akan sulit terlarut dalam kondisi perairan yang anoksik (Ramlal, 1987). Logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen (Wilson, 1988).

Kandungan logam berat pada sedimen umumnya rendah pada musim kemarau dan tinggi pada musim penghujan. Penyebab tingginya kadar logam berat dalam sedimen pada musim penghujan kemungkinan disebabkan oleh tingginya laju erosi pada permukaan tanah yang terbawa ke dalam badan sungai, sehingga sedimen dalam sungai yang diduga mengandung logam berat akan terbawa oleh arus sungai menuju muara dan pada akhirnya terjadi proses sedimentasi (Bryan, 1976). Mengendapnya logam berat bersama-sama dengan padatan tersuspensi akan mempengaruhi kualitas sedimen di dasar perairan dan juga perairan sekitarnya Jika kapasitas angkut sedimen cukup besar, maka sedimen di dasar perairan akan terangkat dan terpindahkan. Sesuai teori gravitasi, apabila partikulat memiliki massa jenis lebih besar dari massa jenis air maka partikulat akan mengendap di dasar atau terjadi proses sedimentasi.

Menurut Bernhard (1981) konsentrasi logam berat tertinggi terdapat dalam sedimen yang berupa lumpur, tanah liat, pasir berlumpur dan campuran dari ketiganya dibandingkan dengan yang berupa pasir murni. Hal ini sebagai akibat dari adanya gaya tarik elektro kimia partikel sedimen dengan partikel mineral, pengikatan oleh partikel organik dan pengikatan oleh sekresi lendir organisme. Darmono (2001) logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu: saluran pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit. Di dalam tubuh hewan logam diabsorpsi darah, berikatan dengan protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. Akumulasi logam yang tertinggi biasanya dalam detoksikasi (hati) dan ekskresi (ginjal). Akumulasi logam berat dalam tubuh organisme tergantung pada konsentrasi logam berat dalam air/lingkungan, suhu, keadaan spesies dan aktifitas fisiologis (Connel dan Miller 1995).

Oleh : arifin_pararaja@yahoo.co.id (undercontruction)

e. Predator (Ikan).
Alga juga dapat diminimalisir secara biologi menggunakan ikan pemakan alga.
Ikan adalah anggota vertebrata poikilotermik (berdarah dingin) yang hidup di air dan bernapas dengan insang. Ikan merupakan kelompok vertebrata yang paling beraneka ragam dengan jumlah spesies lebih dari 27,000 di seluruh dunia. Secara taksonomi, ikan tergolong kelompok paraphyletic yang hubungan kekerabatannya masih diperdebatkan; biasanya ikan dibagi menjadi ikan tanpa rahang (kelas Agnatha, 75 spesies termasuk lamprey dan ikan hag), ikan bertulang rawan (kelas Chondrichthyes, 800 spesies termasuk hiu dan pari), dan sisanya tergolong ikan bertulang keras (kelas Osteichthyes).
Ikan memiliki bermacam ukuran, mulai dari paus hiu yang berukuran 14 meter (45 ft) hingga stout infantfish yang hanya berukuran 7 mm (kira-kira 1/4 inci). Ada beberapa hewan air yang sering dianggap sebagai “ikan”, seperti ikan paus, ikan cumi dan ikan duyung, yang sebenarnya tidak tergolong sebagai ikan.
Beberapa spesies tuna dapat mempertahankan suhu tubuhnya, sehingga tidak dapat selalu dianggap poikilotermik. Ikan hiu putih raksasa (Great White Shark) adalah satu-satunya ikan yang benar-benar endotermik (berdarah panas).
Ikan biasanya memakan tumbuhan air seperti algae, atau rumput laut. Tetapi ada spesies ikan khusus yang dapat dikatakan sebagai pemakan Algae. Ikan pemakan algae diketahui sebagai cara yang efektif untuk mengontrol algae dalam suatu kolam. Ikan ini secara khusus membuat algae tidak dapat tumbuh sebelum Algae tersebut mempunyai kesempatan untuk tumbuh. Oleh karena itu, ini sangat di rekomendasikan bahwa beberapa pemakan algae dapat ditambahkan jauh sebelumnya.
Beberapa ikan pemakan algae antara lain Siamese Algae Eater (Crossocheilus Siamensis) yang diketahui merupakan satu-satunya yang efektif untuk memakan Red Beard / Brush Algae (Audoeuinella). Selain itu, terdapat beberapa ikan lain yang diketahui sebagai pemakan Algae, yaitu Ikan yang sangat mirip dengan SAE yang biasa disebut false Siamensis.
Ikan ini mirip dengan Chinese Algae Eater, yang sangat agresif dan tidak makan ganggang. Siamese Algae Eater (Crossocheilus siamensis) adalah suatu konsumen ganggang yang sangat baik dan dikenal memakan ganggang hitam maupun ganggang merah. Ada beberapa ikan di keluarga ini. Yang paling umum dilihat adalah Epalzeorhynchos kallopterus, biasanya mengenal sebagai Flying Fox, bertubuh kecoklat-coklatan dengan suatu belang yang hitam sharp-edged dengan suatu belang perunggu atau emas yang tipis terpisah di atasnya. Ikan ini cenderung sangat agresif ketika mereka dewasa dan tidak makan ganggang merah.
Siamese Algae Eater
Crossocheilus siamensis ( Smith, 1931). Ikan bertubuh langsing ini adalah satu-satunya pemakan ganggang merah. Diketahui berasal dari perairan Thailand dan Semenanjung Melayu. Pertama kali di kenal di Eropa pada Tahun 1962, tetapi menjadi populer karena kemampuan nya ketika 1970 diketahui dapat memakan ganggang merah. Ikan ini kemudian dikenal dengan nama Siamese Algae Eater (Crossocheilus siamensis).
Bertubuh langsing, berwarna coklat – abu-abu, memiliki belang yang horizontal pada tubuhnya. Panjang maksimumnya dapat mencapai 15 cm ( 6 inchi) dan diperkirakan diperoleh dalam waktu dua tahun, jika kondisi lingkungannya optimal. Secara normal mereka tumbuh lebih lambat dan tidak selalu menjangkau ukuran tersebut. Mereka berumur di atas 10 tahun. Sirip sedikit seperti susu atau transparan tanpa kemilau yang kemerah-merahan atau kuning.
Ketika ikan tersebut dalam keadaan tertekan (stress) atau berkelahi warna yang hitam memudar dengan mantap. Bagian bawah tubuhnya berwarna putih seperti perak, tetapi keseluruhan badan bagian atas adalah kecoklat-coklatan dan tiap-tiap skala mempunyai suatu tepi yang gelap, yang membuat reticular nampak bersinar. Beberapa tepi skala yang gelap boleh jadi dilihat di bawah belang yang hitam . Mempunyai dua pinsang tipis, forward-pointing barbels tetapi mereka boleh jadi ditekan melawan terhadap pipi ketika ikan sedang berenang atau beristirahat. Ikan ini dapat umumnya mencapai panjang 5-7 cm ( 2-3″); Biasanya Betinanya sedikit lebih besar dan gemuk dari pada yang jantan., selain itu tidak perbedaan seksual lain dikenal.
Ikan ini sangat aktif berenang, tumbuh dengan baik bila berada dalam kelompok, tetapi dapat juga hidup sendirian atau berdua-dua. Ikan merupakan pelompat yang kuat dan harus tidak ditinggalkan tanpa kendali di (dalam) kolamnya. Siamese Algae Eater sering berkejar-kejaran, tetapi mereka tidak pernah mendapatkan luka di perkelahian ini.. C. siamensis mempunyai keganjilan dalam posisi istirahatnya, yaitu menopang seluruh berat badan pada ekornya dan sirip berkenaan dengan dada dan panggul. Ikan yang muda kadang-kadang bersembunyi pada daun-daun yang luas/lebar, spesimen dewasa menyukai beristirahat di atas tumbuhan yang rendah tebal/padat seperti Cryptocorynes.
Siamese Algae Eater merupakan ikan yang mudah hidup di segala kondisi. Temperatur yang yang ideal adalah 24-26 0C ( 75-79 F). Mereka dapat hidup pH dari 5.5 sampai 8.0, pH optimum 6.5 -7.0. Hardness harus kurang dari 20 dH. Air harus oxygenated dan bersih, sebab mereka datang dari daerah yang berarus cepat. Mereka makan ganggang, termasuk ganggang merah dan semua macam makanan yang ada. Ukuran kolam yang minimum untuk sepasang SiameseAlgae Eater dewasa adalah 100 liter ( 25 galon). Akuarium harus mempunyai banyak tumbuhan yang hidup.
Siamese Algae eater cukup terkenal di Eropa sebagai pembersih Aquarium.. Ikan ini merupakan salah satu dari sepuluh ikan terkenal di Finlandia. Tetapi ikan ini tidak cukup dikenal di Amerika dan Inggris, Ikan Flying Fox biasa disamakan dengan ikan tersebut. sehingga terjadi perbedaan pemahaman.
Selain Siamese Algae Eater (Crossocheilus siamensis), terdapat lima ikan dari Thailand dan sekitarnya, mencakup Siamese Algae Eater ( Crossocheilus siamensis) yang dikenal sebagai pemakan ganggang, yaitu :
Flying Fox, Epalzeorhynchus kalopterus (Bleeker, 1850) Flying Fox merupakan yang yang paling bewarna dan paling agresif diantara kelompok ikan ini. Oleh karena itu ikan ini lebih banyak dikenal daripada Siamese Algae Eater. Berasal dari perairan dari Thailand, Sumatra dan Borneo. Karena bentuknya yang mirip dengan Siamese Algae Eater, biasanya ikan ini dijual sebagai SAE.Bentuk badan dan sirip mirip dengan SAE, tetapi berwarna agak coklat keemasan dan tidak memiliki garis hitamyang menyebar horizontal di tubuhnya. Kondisi lingkungan hidupnya tidak berbeda dari SAE. Tetapi untuk pemeliharaan dalam kolam sebaiknya tidak lebih dari satu ikan dewasa karena dapat saling memburu ikan lainnya.
Crossocheilus oblongus(Cuvier dan Valenciennes, 1842) Ikan ini mungkin masih merupakan keturunan dari SAE, sehingga tak jarang ikan ini berada satu kelompok dengan SAE. Oleh karena itu, ikan ini dikenal sebagai “False Siamese”.bentuk tubuh dan warnanya tidak jauh berbeda dengan SAE, tetapi ia memiliki sirip yang transparan dan belang hitam tidak meluas di seluruh tubuhnya. Panjangnya yang maksimum adalah 10 cm ( 4″). Perilaku, dan lingkungan hidupnya mungkin mirip dengan spesies sebelumnya.
Chinese Algae Eater, Gyrinocheilus aymonieri (Tirant, 1883) Ikan ini termasuk keluarga Gyrinocheilida, walaupun menyerupai Ikan pemakan ganggang lainnya, tetapi ikan ini tidak memakan ganggang. Sebenarnya namanya kurang tepat, karena ikan ini berasal dari Thailand Utara dan perairan India. Bagian yang mencolok dari ikan ini adalah mulut yang berbentuk Suckermouth’ Corak yang sama ini dilihat Suckermouth Catfishes. Tubuhnya berwarna kuning-keabuan, Spesimen yang muda lebih berwarna-warni/bersemangat. Ada beberapa tambalan yang gelap di punggung dan warna coklat kecil menyoroti di ekor. Semua sirip yang lain adalah sedikit kecoklat-coklatan atau transparan. Panjangnya yang maksimum adalah 27 cm ( 11″) tetapi secara normal tidak melebihi 15 cm ( 6″) di (dalam) suatu akuarium. Betina lebih besar daripada jantan. Ikan ini juga memiliki semacam katup dibagian atas insangnya, sehingga memungkinkan bernapas tanpa membuka mulutnya. Hidup pada lingkungan bertemperatur 22 – 28 0C, dan ph antara 6.0 – 7.5. Spesimen lebih tua menyukai makanan tiruan dan agak agresif.
False Siameses (Epalzeorhynchus sp. atau Garra taeniata) Ikan ini memakan ganggang ikat/duri dan betul-betul menyerupai SAE. Diketahui datang dari daerah yang sama dan sedikit specimen muda berkelompok bersama..Di Finlandia, Ikan ini sering salah dikira sebagai SAE, Di Amerika ikan ini yang disebut sebagai SAE yang riil, karena kebanyakan literature disana menuliskan bahwa ciri-ciri SAE mengacu pada ikan ini. Bentuk tubuh, warna dan lingkungan hidupnya sangat mirip dengan SAE. @-pararaja-


Bersambung…!

Zeolit merupakan bahan alam yang banyak terdapat di Indonesia, sehingga sangat diperlukan pengetahuan dan penelitian mengenai zeolit alam itu sendiri serta cara-cara pengolahannya. Zeolit merupakan bahan pengemban yang paling sering digunakan dewasa ini. Zeolit terdiri atas gugusan alumina dan gugusan silika-oksida yang masing– masing berbentuk tetrahedral dan saling dihubungkan oleh atom oksigen sedemikian rupa sehingga membentuk kerangka tiga dimensi.

Hamdan (1992), mengemukakan bahwa zeolit merupakan suatu mineral berupa kristal silikaalumina yang terdiri dari tiga komponen yaitu kation yang dapat dipertukarkan, kerangka alumino-silikat dan air. Air yang terkandung dalam pori tersebut dapat dilepas dengan pemanasan pada temperatur 300 oC sampai dengan 400 oC. Dengan pemanasan pada temperatur tersebut air dapat keluar, sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan (Sutarti dan Rachmawati, 1994).

Jumlah air yang terkandung dalam zeolit sesuai dengan banyaknya pori atau volume pori. Zeolit banyak ditemukan dalam bahan batuan vulkanik dan sedimen serta batuan metamorfose karena pengaruh pemanasan dan pendinginan. Untuk menggambarkan hubungan antara komposisi dan struktur zeolit, Hamdan (1992) menuliskan rumus umum zeolit sebagai berikut, Mx/n {(AlO2)x(SiO2)y}.pH2O di mana ‘M’ adalah kation bermuatan positif n yang dapat dipertukarkan, ‘x’ adalah jumlah Al, ‘y’ adalah jumlah Si, ‘p’ adalah jumlah air kristal, ‘y/x’ = 1 sampai dengan 6, ‘p/x’ = 1 sampai dengan 4, ‘{ }’ merupakan bentuk kerangka dasar struktur alumina-silika. Zeolit alam bercampur dengan mineral lain seperti felspar, sodalit, nephelit dan leusit. Diperkirakan zeolit alam terbentuk dari lava gunung berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, membentuk sedimen sedimen dan batuan metamorfosa dan selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin membentuk mineral zeolit.

Katalis adalah suatu istilah yang sudah banyak dikenal oleh para peneliti dalam proses kimia. Katalis umumnya diartikan sebagai bahan yang dapat mempercepat proses reaksi kimia dan banyak digunakan dalam industri dan umumnya digunakan katalis heterogen. Katalis heterogen yang digunakan biasanya dalam bentuk logam murni atau oksidanya. Katalis yang banyak digunakan secara umum adalah katalis dalam bentuk logam-pengemban. Pemilihan pengemban ini harus memperhatikan sifat–sifat bahan pengemban itu sendiri, seperti stabilitas termal yang tinggi, memiliki rongga yang memungkinkan terjadinya adsorpsi, mempunyai kemampuan untuk mengikat logam sebagai katalis, mempunyai luas permukaan yang besar. Kemampuan zeolit sebagai katalis ditentukan oleh struktur dan komposisi zeolit. Keberadaan zeolit dalam reaksi katalitik heterogen menjadi relatif penting karena struktur zeolit yang berpori dan sifat alami dari Al(3+), Si(4+), O(2-) yang saling terikat dengan pola tertentu.

Keasaman zeolit merupakan salah satu faktor yang penting dalam penggunaan zeolit sebagai pengemban dan sebagai katalis. Zeolit yang digunakan secara luas sebagai katalis didasarkan pada produksi situs asam Bronsted dan adanya situs asam Lewis yang terdapat dalam pori zeolit (Smith,1992). Kation-kation dalam kerangka zeolit dapat ditukar dan disubstitusi tanpa merubah struktur kerangka (isomorfis) dapat menimbulkan gradien medan elektronik dalam kanal-kanal dan ruangan-ruangan zeolit (Smith, 1992). Gradien ini akan dialami semua adsorbat yang masuk ke pori zeolit, karena kecilnya diameter pori yang ukurannya beberapa angstrom. Sebagai akibatnya kelakuan-kelakuan zat teradsorpsi seperti tingkat dissosiasi, konduktivitas dan lain-lain akan berbeda dari kelakuan zat yang bersangkutan dalam keadaan normalnya. Molekul yang polar (misalnya : amoniak atau air) akan berinteraksi lebih kuat dengan gradien medan elektronik intrakanal dan gradien medan elektronik intrakristal, dibanding molekul-molekul non polar. Zeolit yang banyak mengalami substitusi kerangka isomorfis (rasio Si/Al rendah) akan memiliki medan elektronik lebih besar dibanding zeolit yang sedikit mengalami substitusi isomorfis, sehingga cenderung memilih molekul-molekul yang polar untuk diadsorpsi. Sebaliknya molekul-molekul non polar lebih suka diserap oleh zeolit dengan rasio Si/Al tinggi.

Ukuran pori merupakan faktor yang cukup penting yang berperan dalam proses adsorpsi. Molekul dengan ukuran besar sulit dapat masuk ke dalam pori atau ruang-ruang yang terdapat dalam zeolit jika ukuran porinya lebih kecil dibanding molekulnya. Molekul dengan ukuran kecil lebih mudah melakukan penetrasi ke dalam pori. Ukuran molekul erat kaitannya dengan bentuk geometri molekul, sehingga bentuk molekul berpengaruh terhadap adsorpsi (Smith, 1992).

Sistem katalis logam pengemban yaitu suatu sistem katalis yang dibuat dengan cara menempatkan komponen aktif logam ke dalam suatu bahan pengemban berpori seperti zeolit. Situs aktif logam diharapkan akan terdispersi secara merata ke seluruh permukaan dan pori- pori pengemban. Kemudian dilakukan aktivasi untuk meningkatkan kinerja katalis. Penempatan logam dalam pengemban merupakan hal yang penting dalam preparasi katalis. Penempelan logam dalam pengemban bertujuan untuk memperluas (memperbanyak) permukaan aktif (situs aktif). Teknik penempelan logam ke dalam pengemban akan berpengaruh terhadap dispersi dan juga sifat interaksi antara logam dengan pengemban, dimana yang biasa digunakan adalah dengan cara impregnasi basah, impregnasi kering dan dengan cara pertukaran ion.

Katalis logam pengemban dibuat dengan cara reduksi garam logam yang telah diembankan/dimasukkan dalam bahan pengemban, kemudian dipanaskan dan dikalsinasi untuk memodifikasi komposisi kimia, kemudian dilanjutkan dengan oksidasi dan reduksi untuk logam yang diembankan. Zeolit digunakan sebagai pengemban karena struktur kristalnya berpori dan memiliki luas permukaan yang besar, tersusun oleh kerangka silika–alumina, memiliki stabilitas termal yang tinggi, harganya murah serta keberadaannya cukup melimpah.

Menurut penelitian yang di lakukan Trisunaryanti, dkk (1996), zeolit alam di Indonesia, ternyata mengandung silika-alumina amorf dan kristal mordenit, yang setelah diaktivasi dan dimodifikasi mempunyai aktifitas yang baik. Berdasarkan kenyataan di atas, maka dimungkinkan untuk membuat katalis dari bahan zeolit alam Indonesia yang relatif murah dan berlimpah, dengan sifat kimia dan fisika yang bervariasi. Dispersi logam aktif ke permukaan pengemban mempunyai tujuan memperluas permukaan katalis dan memperbanyak jumlah situs aktif. Dengan demikian diharapkan kontak antara reaktan dengan katalis akan semakin banyak sehingga reaksi akan semakin mudah dan cepat. Tujuan lain digunakannya pengemban adalah untuk mengatur jumlah logam yang dibutuhkan dan meningkatkan aktivitas katalis serta daya tahan kerja katalis (Anderson dan Boudart, 1981). @_pararaja

3. Pasir aktif
Pada unit penyaring, pasir aktif digunakan untuk menghilangkan besi dan mangan atau juga untuk filtrasi flokulasi. Pasir aktif yang sudah mempunyai lapisan katalistik di permukaan butirannya dapat mempercepat proses penghilangan besi (Fe) dan mangan (Mn).
Filter untuk menghilangkan besi dan mangan dengan proses biologis atau maupun untuk nitrifikasi dibutuhkan waktu awal operasional penyaring yang lebih panjang sampai beberapa bulan. Fase itu bisa dikurangi untuk filter dengan cara biologis dengan menjaga potensi redoks dan nilai pH optimal dan juga dengan menambah nutrisi untuk mikroorganisme/bakteri yang dibutuhkan.
Untuk penyaringan flok atau “flok filtration” bisa juga ditambah polielektrolit kedalam air pencucian sehingga status beban elektrik dari partikel media filter bisa dipengaruhi untuk mempercepat proses flokulasi.
Air baku yang mengandung besi dan mangan dilalukan ke dalam filter yang berisi media pasir aktif (material yang dilapisi oleh MnO2) dengan kecepatan penyaringan yang tidak terlalu tinggi, untuk memungkinkan proses oksidasi berjalan dengan baik, yaitu kontak antara air dengan butiran pasir yang mengandung lapisan MnO2 dipermukaannya, cukup efisien. MnO2 mengoksidasi besi dan mangan terlarut saat air mengalir melewati media penyaring, menghasilkan endapan besi dan mangan, dimana endapan ini akan tertahan pada saringan, sehingga air yang keluar dari filter, bebas dari besi dan mangan. MnO2 sendiri tereduksi menjadi Mn2O3 (seperti terlihat pada reaksi di bawah).
Fe2+ + MnO2 Mn2O3 + Fe3+
Mn2+ Mn4+
bilok +4 menjadi bilok +3 (tereduksi)
Bentuk tereduksi ini memerlukan regenerasi (mengaktifkan kembali) lapisan tersebut, dengan cara melalukan larutan KMnO4 (bisa digunakan larutan bekas merendam (jika belum rusak), atau larutan KMnO4 ( 3 – 5 % ) yang baru dengan kecepatan yang relatif rendah, secara kontinu atau “batch process”, jika perlu lakukan aliran berulang-ulang, sampai dapat dipastikan lapisan MnO2 sudah terbentuk kembali dan menempel kuat pada permukaan butiran. Setelah selesai lakukan pembilasan sampai air yang keluar dari filter tidak berwarna merah-ungu (warna KMnO4). Reaksi yang terjadi seperti berikut :
Mn2O3 + MnO4 – MnO2 + ……..
blok +3 m e n j a d i blok +4 (teroksidasi)
Setelah terjadi reaksi oksidasi ini, pasir akan aktif kembali dan filter siap digunakan kembali.
Jika air baku sebelumnya telah mengalami proses aerasi, pasir aktif yang dilapisi MnO2 ini mempunyai efek katalis pada proses oksidasi besi dan mangan oleh oksigen, sehingga pada kasus ini MnO2 tidak berubah (tidak tereduksi) dan tidak perlu diregenerasi.
Sebaiknya filter ini merupakan filter kering, hal ini dapat meningkatkan proses oksidasi, karena air akan meresap ke dalam lapisan penyaring lebih lama bila dibandingkan dengan air meresap ke dalam lapisan penyaring yang basah, hal ini akan memperpanjang waktu kontak, Sehingga proses oksidasi akan berjalan lebih efisien (dan keuntungan lainnya seperti diterangkan di atas

4. Arang breket
Arang breket adalah hasil dari proses “cracking” minyak bumi atau proses “cracking” Batu bara. Arang breket biasanya berbentuk pecahan dengan ukuran keseragaman partikel yang tinggi. Material ini dipakai pada filter tunggal maupun filter ganda. Untuk proses pengolahan air minum harus diperhatikan supaya tidak ada zat yang bisa larut kedalam air penyaring, misalnya zat anorganik atau ion logam. Sifat dari arang breket itu tergantung dari proses pembuatannya, misal dengan suhu yang tinggi, sedang atau rendah. Arang breket juga bisa bersifat pengadsorpsi atau katalis dan juga sekaligus merupakan permukaan yang cocok untuk proses bakteriologis.

5. Pasir Silika
Pasir silika adalah silikat ( silika dioksida, SiO2 ) alami yang merupakan batuan dengan berat jenis yang tinggi, biasanya dipakai hanya yang berukuran partikel kecil, biasanya dipakai sebagai media penyaring filter dengan media tunggal dan sebagai lapisan dibagian bawah didalam filter media ganda.

6. Silmenik
Silmenit adalah Fe-titanat alami dengan berat jenis yang tinggi. Biasanya dipakai dalam bentuk butiran sebagai media filter misalnya sebagai pengganti pasir silika didalam filter media ganda.
(berlanjut ke bagian 3).
@_pararaja

1.      Resin

Resin adalah zat yang punya pori yang besar dan bersifat sebagai penukar ion yang berasal dari Polysterol, atau polyakrilat yang berbentuk granular atau bola kecil dimana mempunyai struktur dasar yang bergabung dengan grup fungsional kationik, non ionik/anionik atau asam. Sering kali resin dipakai untuk menghilangkan molekul yang besar dari air misalnya asam humus, liqnin, asam sulfonat. Untuk regenerasi dipakai garam alkali atau larutan natrium hidroksida, bisa juga dengan asam klorida jika dipakai resin dengan sifat asam. Dalam regenerasi itu dihasilkan eluen yang mengandung organik dengan konsentrasi tinggi. Untuk proses air minum sampai sekarang hunya dipakai resin dengan sifat anionik.

2.      Karbon aktif

Karbon aktif adalah material yang berbentuk butiran (granular) atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa. Dengan pengolahan tertentu (tekanan tinggi), dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki permukaan dalam yang luas (Proses aktivasi). Untuk proses air minum sering dipakai karbon aktif dalam bentuk butir atau bubuk dalam filter adsorpsi (filter “conditioning”).

Sifat adsorpsi yang tinggi dari karbon aktif bisa dimanfaatkan untuk proses filter “conditioning”, atau filter dengan media pembantu. Selain itu karbon aktif juga dimanfaatkan sebagai media filter pada filter media tunggal atau filter media ganda. Permukaan dalam partikel karbon aktif yang luas sering dimanfaatkan sebagai media pelekat/penahan mikroorganisme di dalam filter yang bekerja secara biologis.

Secara umum karbon/arang aktif biasanya dibuat dari arang tempurung dengan pemanasan pada suhu 600-2000°C pada tekanan tinggi. Pada kondisi ini akan terbentuk rekahan-rekahan (rongga) sangat halus dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga luas permukaan arang tersebut menjadi besar. 1gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut, baik di air maupun di udara. Apabila dibiarkan di udara terbuka, maka dengan segera akan menyerap debu halus yang terkandung diudara(polusi). Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara.

Jerapan adalah suatu proses dimana suatu partikel “menempel” pada suatu permukaan akibat dari adanya “perbedaan” muatan lemah diantara kedua benda (gaya Van der Waals), sehingga akhirnya akan terbentuk suatu lapisan tipis partikel-pertikel halus pada permukaan tersebut. Permukaan karbon yang mampu menarik molekul organik misalnya merupakan salah satu contoh mekanisme jerapan, begitu juga yang terjadi  pada antar muka air-udara, yaitu mekanisme yang terjadi pada suatu protein skimmer.  Molekul organik bersifat polar sehingga salah satu ujungnya akan cenderung tertarik pada air (disebut sebagai hidrofilik/suka air) sedangkan ujung yang lain bersifat hidrofobik (benci air).  Permukaan molekul aktif seperti ini akan tertarik pada antarmuka air-gas pada permukaan gelembung udara, sehingga molekul-molekul tersebut akan membentuk suatu lapisan tipis disana dan membentuk buih/busa. Dalam suatu protein skimmer; ketika gelembung udara meninggalkan air menuju tampungan busa, gelembung udara tersebut akan kolaps sehingga pada akhirnya bahan-bahan organik akan tertinggal pada tampungan busa yang

Absorpsi merupakan suatu proses dimana suatu partikel terperangkap kedalam struktur suatu media dan seolah-olah menjadi bagian dari keseluruhan media tersebut.  Proses ini dijumpai terutama dalam media karbon aktif.  Karbon aktif memiliki ruang pori sangat banyak dengan ukuran tertentu.  Pori-pori ini dapat menangkap partikel-partikel sangat halus (molekul)  dan menjebaknya disana. Dengan berjalannya waktu pori-pori ini pada akhirnya akan jenuh dengan partikel-partikel sangat halus sehingga tidak akan berfungsi lagi.  Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif  dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai.  Reaktifasi karbon aktif sangat tergantung dari metode aktifasi sebelumnya, oleh karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut. 

Besi dan mangan akan benar-benar tertahan pada karbon aktif dengan syarat telah mengalami oksidasi secara sempurna (oleh ozon atau permanganat), sebelum air masuk ke dalam filter karbon aktif. Selain itu bau dan rasa yang tidak enak pada air dapat dihilangkan pula. Proses ini mahal.

Penyerapan menggunakan karbon aktif adalah efektif untuk menghilangkan zat organic yang menyebabkan perubahan warna. Pencemar organic ditarik oleh karbon aktif dan melekat pada permukaannya dengan kombinasi dari daya fisik kompeks dan reaksi kimia. Karbon aktif memiliki jaringan pouros (berlubang) yang sangat luas yang berubah-ubah bentuknya untuk menerima molekul pengotor baik besar maupun kecil.

Karbon aktif tersedia dalam bentuk bubuk dan butiran-butiran kecil. Tapi, karbon aktif bubuk (PAC) lebih mudah digunakan dalam pengolahan air dengan sistem pembubuhan yang sederhana.

Titik pembubuhan Karbon aktif

Penyerapan karbon aktif bubuk ( Powder activated carbon, PAC ) dapat digunakan pada instalasi pengolahan di hampir seluruh tempat / titik pembubuhan, sebelum penyaringan. Tapi pokok-pokok berikut harus dipertimbangkan untuk memilih tempat pembubuhan:

a. Waktu kontak karbon aktif dengan zat organik sangat penting dan tergantung pada kekampuan karbon aktif untuk berada dalam larutan, paling tidak waktu kontak selama 15 menit harus dilakukan.

b. Permukaan partikel karbon aktif akan kehilangan kapasitas penyerapan bila terlapisi dengan koagulan atau bahan kimia lainnya untuk pengolahan air.

c. Karbon aktif akan menyerap klor (1 mg/l karbon aktif bubuk dapat menyerap klor sebesar 0,2 – 0,25 mg/l Cl2).

Mengingat faktor-faktor tersebut diatas, maka menunjukkan bahwa titik pembubuhan karbon aktif harus dipertimbangkan seperti misalnya :

-          Titik pembubuhan dilakukan pada saluran/pipa penyadap air baku atau “water intake” adalah tempat yang paling menguntungkan bagi pembubuhan karbon aktif bubuk, jika fasiltias pencampuran yang memadai telah tersedia.  Penggunaan saluran/pipa air baku sebagai titik pembubuhan karbon aktif bubuk membutuhkan waktu kontak yang cukup lama dan menghindari masalah yang mungkin terjadi disebabkan oleh pembubuhan karbon aktif pada air yang mengalami proses prekhlorinasi sebelumnya. Karbon aktif akan menyerap klor dan menghasilkan dosis keduanya meningkat jika karbon ditambahkan setelah preklorinasi.

-          Jika pembubuhan kedalam air baku tindak memungkinkan, karbon aktif bubuk dapat dibubuhkan ke bagian lain sebelum penyaringan, tapi dosisnya akan lebih besar bila dihitung untuk waktu kontak yang lebih cepat dan gangguan dari bahan kimia lain seperti kagulan dan klor. Karbon aktif bubuk dapat dibubuhkan ke dalam air yang keluar (effluent) dari unit pengendap dan yang akan memasuki filter, tindakan yang hati-hati harus dilakukan dalam mengoperasikan penyaringan.

-          Karbon yang pecah menjadi butiran halus dan dapat melewati saringan menyebabkan “air hitam” menimbulkan keluhan dari para pelanggan.

Dosis Karbon aktif yang akan digunakan tergantung dari tipe dan konsentrasi senyawa organik yang ada. Bila karbon aktif dibuang sebagai bagian dari lumpur dalam bak pengendapan dan dalam air buangan/air bekas pencucian saringan, tidaklah praktis untuk memperolehnya kembali atau menggunakannya lagi.

3.      Antrasit

Antrasit atau Batu bara adalah material yang mengandung zat “volatile” (mudah menguap) dengan konsentrasi yang rendah. Antrasit dipakai dalam bentuk butiran sebagai media filter pada filter dengan media ganda, untuk meningkatkan efisiensi penyaringan.

4.      Batu berpori

Batu berpori berasal dari daerah gunung berapi yang mengandung silika tinggi. Batu berpori ini digunakan dalam bentuk butiran sebagai media filter pada filter media ganda.

5.      Dolomit

Dolomit adalah material alami terdiri dari kalsium magnesium karbonat (x CaCO3.y MgCO3) dan yang dipakai sebagai media filter dalam bentuk butiran. Karbonat atau dolomit kalsinat (seperti Netralit, Akdolit, Magno-dol) biasa digunakan. Cara ini mempunyai keuntungan, karena mempunyai dua fungsi yaitu penghilangan besi dan mangan serta netralisasi (menetralisir CO2 agresif dan menaikan alkalinitas air).

Pada umunya metode ini digunakan jika air agresif, adalah lunak (kandungan mineral atau kesadahan relatif kecil) dan mengandung sejumlah kecil CO2 agresif.

Kecepatan reaksi yang agak cepat dapat dicapai dengan menggunakan magno sebagai media filter.

Magno dibuat dari dolomit : 700°C

CaCO3.MgCO3 CaCO3.Mg O + CO2

Membawa air agresif kontak dengan lapisan yang mengandung CaCO3 secara teoritis , adalah metode yang sangat baik untuk menghilangkan CO2 agresif.

CO2 + CaCO3 + H2O Ca2+ + 2HCO3

Nilai kesetimbangan dapat dilampaui. Reaksi tergantung pada : ukuran partikel CaCO3 , temperatur air dan komposisi kimia air. Kerugiannya adalah kecepatan reaksi yang agak rendah bila menggunakan marmer.

 

CO2 agresif akan bereaksi dengan magno sebagai berikut :

3CO2 + CaCO3.Mg O + 2H2O Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3

Filter magno dalam pemakaiannya 5 – 10 kali lebih kecil dari filter marmer.

6.      Dolomit Setengah Kering

Dolomit setengah kering (CaCO3.MgO) diproses dari dolomit alami dengan proses termal

 

@_pararaja

 

Benda plastik hampir kita temukan di semua tempat, mulai dari bungkus makanan, peralatan elektronik, mobil, motor, peralatan rumah tangga dan sebagainya. Untuk membentuk plastik tersebut setiap jenis bentuk dan material plastik mempengaruhi proses dan teknologi pembuatannya. Misal, untuk membentuk sol sepatu digunakan press rubber, untuk membentuk part- part elektronik seperti casing handphone, gear pada printer, tombol, gelas plastik, dan benda sejenisnya di gunakan mesin injection, sedangkan untuk membuat botol digunakan blow mold type injection, dalam artikel ini akan membahas pembuatan benda plastik dengan teknology injection.
Sejarah Plastic Injection (lebih…)

Zeolit merupakan salah satu bahan kekayaan alam yang sangat bermanfaat bagi industri kimia di Indonesia. Zeolit ada dua macam yaitu zeolit alam dan sintetik. Zeolit alam sudah banyak dimanfaatkan sehingga jumlahnya semakin berkurang. Umumnya zeolit alam digunakan untuk pupuk, penjernihan air, dan diaktifkan untuk dimanfaatkan sebagai katalis dan adsorbent. Zeolit sintetik sudah banyak digunakan di industri namun di Indonesia belum banyak diproduksi dan umumnya diperoleh dari impor. Untuk memenuhi kebutuhan zeolit ini maka para ahli melakukan penelitian sehingga didapatkan berbagai macam zeolit sintetik. (lebih…)

<!– @page { size: 8.5in 11in; margin: 0.79in } P { margin-bottom: 0.08in } –>

Eniya Listiani Dewi *

Bagai pepatah tidak ada rotan akar pun jadi, tidak ada minyak, logam pun bisa berfungsi. Inilah mungkin penyelesaian teknologi menghadapi kenaikan harga BBM dengan sama sekali tidak menggunakan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi.

Kemajuan pada teknologi transportasi di antaranya adalah terwujudnya kendaraan yang irit bahan bakar minyak (BBM) dengan menaikkan efisiensi mesin, kendaraan hibrid yang merupakan gabungan antara listrik dan BBM, juga terdapat pula kendaraan listrik yang dihasilkan dari solar cell atau tenaga matahari walau belum dipasarkan, telah menjadi alternatif lain penanggulangan masalah BBM.

Terakhir, yang sekarang sedang menjadi tren teknologi ramah lingkungan adalah kendaraan fuel cell. Di mana bahan bakar yang digunakan adalah hidrogen, metanol, atau gas alam lain, kemudian direaksikan dengan oksigen pada udara dengan menghasilkan listrik, air, dan panas.

Telah banyak tulisan di media masa mengenai teknologi fuel cell ini, tetapi penggunaan gas bumi sebagai bahan bakar selain semakin mahal, juga faktor keamanan yang masih riskan. Penggunaan hidrogen fuel cell juga menjadi penyebab membesarnya lubang ozon karena 20 persen bahan bakar pada sistem fuel cell masih terbuang ke udara bebas.

Demikian pula metanol fuel cell yang bisa menggantikan hidrogen karena cenderung lebih aman, namun tetap saja biaya manufakturnya jauh lebih tinggi karena menggunakan banyak katalis pada elektroda untuk mengubah metanol langsung menjadi proton yang bereaksi dengan oksigen sehingga menghasilkan listrik, sebagai reaksi samping dihasilkan juga CO>subscript<2>res<>res< yang kurang ramah lingkungan dalam konsentrasi yang tinggi.

Kecuali tenaga solar cell yang berkapasitas kecil, semua alternatif pengganti BBM masih juga menggunakan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi yang diolah. Dengan demikian, tidak satu pun dari teknologi ramah lingkungan yang 100 persen benar-benar “bersih”.

Pengembangan fuel cell berbahan bakar nonminyak bumi, yang mana berkaitan dengan logam sebagai alternatif pengganti bahan bakar minyak adalah tema penelitian penulis yang mendapat penghargaan sebagai peneliti terbaik bidang Teknik dan Rekayasa dalam Pemilihan Peneliti Muda Indonesia 2004 yang diadakan Lembaga Ilmu Pengetahuan Alam Indonesia (LIPI) pada bulan Desember 2004.

Salah satu jenis yang penulis kembangkan adalah Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC), yaitu logam seng pada kutub negatif (fuel electrode), dan menggunakan elektrolit cair kalium hydroxide (KOH) yang kemudian direaksikan dengan oksigen dari udara pada kutub positif (oxygen electrode) untuk menghasilkan listrik sebesar 1,3 V per satu cell, lebih dari 2 kali lipat hidrogen fuel cell yang hanya menghasilkan 0,5 V per satu cell.

Penulis memilih seng karena mudah didapat, murah, dan efisien. Dengan metode pembuatan prototipe yang sangat mudah berukuran 1 cm2, dan hanya dengan 1 gram serbuk seng, serta 0,2 gram karbon yang mengandung katalis vanadium pereduksi oksigen terbarukan, bisa mendapatkan listrik 1 MW selama 120 jam.

Logam seng yang bereaksi dengan KOH berkonsentrasi rendah, menjadi elektron dan zinc oxide akan menghasilkan listrik dengan efisiensi mencapai 70 persen jauh lebih tinggi dibanding fuel cell lain yang hanya mencapai 30-55 persen, sedangkan zinc oxide yang tertinggal setelah logam seng bereaksi akan dapat di-recycle kembali 100 persen menjadi fresh zinc.

ZAFC yang beroperasi pada suhu ruang 25 derajat C berbeda dengan hidrogen atau metanol fuel cell yang membutuhkan tambahan panas sampai 80-120 derajat C, ZAFC sangat efisien untuk aplikasi peranti mobile elektronik. Jika digunakan sebagai baterai pada laptop, maka tidak akan ada panas yang keluar dari sistem. Bahan bakar seng sangat jauh lebih aman dibandingkan dengan hidrogen atau metanol.

Untuk pengisian kembali bahan bakar cukup dengan mengganti zinc oxide dengan fresh zinc, seperti layaknya mengganti tinta printer saja, tidak diperlukan waktu lama untuk recharge. Pada saat ini ZAFC 320 KW telah pula dikembangkan di Jerman pada perusahaan Electric Fuel sebagai Internal Combustion Engine (ICE) dalam bis, Metalic Power menggunakan ZAFC untuk generator back-up di rumah tangga dan industri.

Dibandingkan dengan mobil listrik yang membutuhkan waktu untuk recharge lebih dari 4 jam, ZAFC tidak lebih dari 10 menit. Dengan teknologi ini, bukan hanya keamanan, operasionalnya pun sangat mudah dan efisien, bahkan karena tidak menggunakan elektrolit padat yang mahal, maka biaya manufaktur ZAFC dibandingkan dengan fuel cell yang lain pun hanya memakan 1/10 dari total biaya. Pada masa mendatang diperkirakan untuk biaya total pembuatan hidrogen fuel cell mencapai 1220 dollar AS/kW, sedangkan untuk metal-air fuel cell hanya 30 dollar AS/KW.

Fuel cell berbahan bakar logam, walaupun pada saat ini masih menggunakan logam murni, hasil samping reaksi hanyalah logam oxide yang terkandung dalam elektrolit, dapat didaur ulang kembali secara elektrik, dan dalam operasionalnya pun hanya menghasilkan listrik.

Pada masa mendatang logam-logam buangan yang saat ini banyak dianggap sebagai material perusak lingkungan akan dapat diolah kembali untuk menghasilkan energi listrik bersih dan ramah lingkungan. Bayangkan jika anda tidak lagi membuang kaleng-kaleng kemasan makanan atau minuman, juga rongsokan-rongsokan logam tetapi memasukkannya pada lubang bensin mobil anda!. (Kompas. 190405)

* DR Eng Eniya Listiani Dewi, Peneliti Material Fuel Cell pada Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Material, P3TM-BPPT.

Lempung bentonit sangat menarik untuk diteliti karena lempung ini mempunyai struktur berlapis dengan kemampuan mengembang (swelling) dan memiliki kation-kation yang dapat ditukarkan (Katti and Katti, 2001). Meskipun lempung bentonit sangat berguna untuk adsorpsi, namun kemampuan adsorpsinya terbatas (Cool and Vanssant, 1998). Kelemahan tersebut dapat diatasi melalui proses aktivasi menggunakan asam (HCl, H2SO4 dan HNO3) sehingga dihasilkan lempung dengan kemampuan adsorpsi yang lebih tinggi (Kumar and Jasra, 1995). Asam sulfat merupakan asam yang memiliki bilangan ekivalen H+ lebih tinggi dibanding dengan asam klorida ataupun asam nitrat. Aktivasi lempung menggunakan asam akan menghasilkan lempung dengan situs aktif lebih besar dan keasamaan permukan yang lebih besar, sehingga akan dihasilkan lempung dengan kemampuan adsorpsi yang lebih tinggi dibandingkan sebelum diaktivasi (Komadel, 2003).
Sementara itu dewasa ini, khususnya di daerah penghasil cengkeh, sangat banyak terdapat penyulingan minyak daun cengkeh. Namun kualitas minyaknya masih sangat rendah sehingga harganyapun relatif murah. Adapun penyebab rendahnya kualitas ini karena minyak daun cengkeh yang dihasilkan masih mengandung pengotor yang kemungkinan berupa zat warna organik atau anorganik sehingga minyak ini berupa cairan yang berwarna gelap. Minyak daun cengkeh yang diproduksi dengan alat destilasi yang dibuat dari stainless steel umumnya mempunyai kualitas yang lebih baik, akan tetapi alat ini terlalu mahal sehingga petani memilih menggunakan alat yang terbuat dari besi (Guenther, 1990; Sastrohamidjojo, 2002). Oleh karena itu perlu dikembangkan suatu cara yang murah untuk menghilangkan pengotor pada minyak daun cengkeh sehingga kualitasnya menjadi lebih baik.
Salah satu cara sederhana dan telah banyak dikembangkan oleh banyak peneliti untuk menghilangkan pengotor adalah metode adsorpsi. Beberapa peneliti menggunakan karbon aktif untuk mengadsorpsi material organik terlarut. Tetapi karena tingginya harga adsorben karbon aktif serta sulitnya diregenerasi, mendorong para peneliti untuk mencari material lain sebagai penggantinya. Salah satu bahan yang menarik untuk digunakan sebagai adsorben adalah material anorganik alam, misalnya lempung (McCabe, 1996). Penggunaan lempung sebagai adsorben mempunyai beberapa keunggulan karena lempung khususnya jenis bentonit mempunyai struktur antar lapis yang dapat dimodifikasi sehingga dapat memperbaiki sifatnya. Disamping itu pemanfaatan lempung sebagai adsorben dapat diregenerasi (Ryanto, 1994).
Pada penelitian ini akan dipelajari metode aktivasi lempung menggunakan H2SO4 serta uji adsorpsinya pada minyak daun cengkeh. Adapun kajian yang ditekankan pada pembuatan lempung teraktivasi asam yakni penentuan kondisi optimum reagen pengaktivasi. Diharapkan dengan perlakuan optimum akan menghasilkan lempung teraktivasi dengan aktivitas adsorpsi yang tinggi terhadap pengotor minyak daun cenkeh.
Lempung teraktivasi asam telah diuji adsorpsinya pada proses penjernihan minyak daun cengkeh. Pada proses sintesis dikaji pengaruh konsentrasi asam sulfat terhadap kualitas lempung hasil sentesis dan kemampuan adsorpsinya. Karakterisasi lempung hasil sintesis dilakukan dengan Gas Sorption Analyzer untuk menentukan luas permukaan spesifik, spektrofotometer FTIR untuk penentuan gugus-gugus fungsional .
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan di atas menyebabkan terjadinya peningkatan pada: luas permukaan spesifik. Luas permukaan spesifik berturut-turut 48,27; 48,75; 54,31; 65,21; 62,91; dan 51,86 m2/g, untuk variasi konsentrasi asam sulfat = 0; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 dan 2,0 M. Hasil uji adsorpsi menunjukkan bahwa lempung dengan aktivasi = 1,2 M menunjukkan aktifitas adsorpsi terbaik, yakni mampu mengadsorpsi pengotor paling banyak: 284,2 mg/g lempung dan menghasilkan minyak hasil adsorpsi paling jernih dengan perbandingan adsorben : minyak = 1 g : 40 mL.

Adopted by @_pararaja from : Jurnal Kima 2(1). Januari 2008 : 19-24; P. Suarya. 2008. Adsorpsi Pengotor Minyak Daun Cengkeh Oleh Lempung Teraktivasi Asam. Bukit Jimbaran, Bali : Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana.

Teknik isotop alam adalah salah satu teknik yang sangat berguna dalam penelitian yang berkaitan dengan perubahan iklim serta respon dari lingkungan terhadap perubahan tersebut. Hal ini dimungkinkan karena isotop alam tersebut, baik yang bersifat stabil atau radioaktif, terdapat dalam berbagai matriks alam seperti sediment di danau dan lautan, sebagai komponen dari molekul air dalam bentuk es yang terdapat di kutub bumi, glasir dan lapisan es di daerah dingin dan puncak pegunungan, sebagai presipitasi dan bahkan yang terdapat pada pepohonan.

Kandungan isotop dapat diukur dan datanya dapat digunakan untuk merekonstruksi terjadinya perubahan iklim. Data tersebut juga dapat digunakan untuk studi adanya interaksi kompleks antara atmosfer, lautan dan biosfer yang ketiganya saling mempengaruhi faktor-faktor terjadinya perubahan iklim. Salah satu contoh penggunaan teknik isotop adalah teknik penanggalan dengan karbon-14 yang dapat digunakan untuk mengestimasi waktu kapan suatu material mengabsorb karbon-14.

Teknik ini biasa digunakan untuk mengestimasi waktu tinggal (residence time) air dalam akuifernya, untuk penanggalan fosil dan sediment serta dapat digunakan dalam studi atmosfer karena karbon dioksida terdapat di atmosfer bumi dalam jumlah yang besar. Inter relasi antara karbon-14, karbon-13 dan oksigen-18 dalam gas karbon dioksida di atmosfer dapat digunakan dalam studi interaksi antara lautan dan atmosfer. Dengan mengetahui kandungan isotop stabil hydrogen-2 dan oksigen-18 dalam kerang (shell) yang diambil dari sediment dasar lautan, memungkinkan untuk mengetahui suhu air pada saat kerang tersebut masih hidup.

Data komposisi isotop pada lapisan paling bawah dari es dan glasir yang diambil dengan core sampling dapat memberikan informasi tentang curah dari presipitasi, suhu, kecepatan angin dan konsentrasi gas rumah kaca pada masa yang lalu. Metodologi teknik perunut isotop dapat digunakan untuk mengetahui asal dari gas rumah kaca yaitu dari kadar karbon-13 dalam karbon dioksida gas rumah kaca tersebut. Isotop deuterium dan oksigen-18 juga dapat digunakan sebagai indikator parameter yang berkaitan dengan iklim misalnya suhu udara, kelembaban udara dan banyaknya curah hujan.

Dari uraian singkat ini dapat dicatat bahwa teknik isotop merupakan teknik yang sangat bermanfaat dalam menyajikan data dimana para ilmuwan dapat melihat ke belakang ke masa lalu dan mengembangkan suatu opsi modelling untuk memprediksikan kondisi mendatang dan meminimalkan dampak dari perubahan iklim global.

*Wandowo, 2005; “Mewaspadai Terjadinya Krisis Sumber Daya Air Bersih”, P3TIR – BATAN

Isoterm adsorpsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada temperatur tertentu. Ada tiga jenis hubungan matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan isoterm adsorpsi.

1. Isoterm Langmuir  

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa:

a. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya. Tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap.

b. Semua proses adsorpsi dilakukan dengan mekanisme yang sama.

c. Hanya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorpsi maksimum.

                        Namun, biasanya asumsi-asumsi sulit diterapkan karena hal-hal berikut: selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul teradsorpsi tidak inert dan mekanisme adsorpsi pada molekul pertama sangat berbeda dengan mekanisme pada molekul terakhir yang teradsorpsi.

                         

                        Langmuir mengemukakan bahwa mekanisme adsorpsi yang terjadi adalah sebagai berikut: A(g) + S AS, dimana A adalah molekul gas dan S adalah permukaan adsorpsi.

                         

2. Isoterm Brunauer, Emmet, and Teller (BET).

Isoterm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang homogen. Perbedaan isoterm ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat di permukaannya. Pada isoterm ini, mekanisme adsoprsi untuk setiap proses adsorpsi berbeda-beda. Mekanisme yang diajukan dalam isoterm ini adalah:

Isoterm Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia, sedangkan isoterm BET akan lebih baik daripada isotherm Langmuir bila diterapkan untuk adsoprsi fisik

3. Isoterm Freundlich

Untuk rentang konsentrasi yang kecil dan campuran yang cair, isoterm adsorpsi dapat digambarkan dengan persamaan empirik yang dikemukakan oleh Freundlich. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling banyak digunakan saat ini. Persamaannya adalah

     x/m = kC1/n

dengan x = banyaknya zat terlarut yang teradsorpsi (mg)

m = massa dari adsorben (mg)

C = konsentrasi dari adsorbat yang tersisa dalam kesetimbangan

k,n,= konstanta adsorben

Dari persamaan tersebut, jika konstentrasi larutan dalam kesetimbangan diplot sebagai ordinat dan konsentrasi adsorbat dalam adsorben sebagai absis pada koordinat logaritmik, akan diperoleh gradien n dan intersep k. Dari isoterm ini, akan diketahui kapasitas adsorben dalam menyerap air. Isoterm ini akan digunakan dalam penelitian yang akan dilakukan, karena dengan isoterm ini dapat ditentukan efisiensi dari suatu adsorben.

Hal-hal yang dapat dilihat dari kurva isoterm adalah sebagai berikut.

            1. Kurva isoterm yang cenderung datar rtinya, isoterm yang digunakan menyerap pada kapasitas konstan melebihi daerah kesetimbangan.

            2. Kurva isoterm yang curam artinya kapasitas adsorpsi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi kesetimbangan.

Adsorpsi ion logam oleh material padat secara kuantitatif mengikuti persamaan Langmuir. Persamaan Langmuir merupakan tinjauan teoritis proses adsorpsi.

 C/(x/m) = 1/Kb + C/b

Persamaan tersebut dapat digunakan pada adsorpsi oleh padatan. Konstanta pada persamaan adsorpsi Langmuir menunjukan besarnya adsorpsi maksimum (b) oleh adsorben, dan K menunjukkan konstanta yang dihubungkan dengan energi ikat. Harga adsorpsi maksimum secara teoritis seperti yang dicantumkan pada tabel 3.

Keterangan: *per berat membran

Terdapat perbedaan antara berat teradsorp teoritis dan eksperimen. Hal tersebut menunjukan bahwa berkurangnya konsentrasi ion logam tidak hanya terjadi karena adsorpsi secara pertukaran ion, tetapi terjadi juga pemerangkapan ion logam pada pori-pori membran.

Data hubungan persamaan :

Mekanisme Koagulasi-Flokulasi
Stabilitas koloid merupakan aspek penting dalam proses koagulasi untuk menghilangkan koloid-koloid.
Stabilitas koloid tergantung ukuran koloid dan muatan elektrik, juga dipengaruhi oleh media pendispersi (dalam hal ini media pendispersi adalah air) seperti kekuatan ion , pH.
Muatan permukaan partikel-partikel koloid penyebab kekeruhan di dalam air adalah sejenis, oleh karena itu jika kekuatan ionik di dalam air rendah, maka koloid akan tetap stabil. Stabilitas merupakan daya tolak koloid karena partikel-partikel mempunyai muatan permukaan sejenis (negatip).
Antara koloid-koloid ada gaya tolak menolak dan gaya tarik massa (van der Waals). Dengan adanya enersi interaksi kedua gaya tersebut yang disebabkan oleh gerakan Brownian, dihasilkan suatu enersi kinetik. Jika kekuatan ionik di dalam air cukup tinggi, maka gaya tolak menolak memberi keuntungan kepada situasi dimana tumbukan yang terjadi menghasilkan aglomerasi partikel-partikel.
Ada beberapa daya yang menyebabkan stabilitas partikel, yaitu :
1). Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak terjadi jika partikel-partikel mempunyai muatan yang sejenis (negatif atau positif ).
2). Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi)
3). Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi pada permukaan.
Mekanisme yang disebut diatas seringkali terjadi pada saat yang sama. Dalam suspensi yang keruh seringkali hanya ada partikel bermuatan negatip yang disebabkan oleh penggantian kation maupun adsorpsi zat anionik.
Mineral seperti silika, tanah liat, oksida dan hidroksida seringkali selain mempunyai daya elektrostatik, juga ada hidrasi yang mampu untuk mengadsopsi zat penyebab stabilisasi.. Suspensi atau koloid bisa dikatakan stabil jika semua gaya tolak menolak antar partikel lebih besar dari gaya tarik massa, sehingga didalam waktu tertentu tidak terjadi agregasi.
Untuk menghilangkan kondisi stabil, harus merubah gaya interaksi diantara partikel dengan pembubuhan zat kimia (sebagai donor muatan positip) supaya gaya tarik menarik menjadi lebih besar.
Untuk destabilisasi ada beberapa mekanisme yang berbeda :
a. Kompresi lapisan ganda listrik (Compression of electric double layer) dengan muatan yang berlawanan
b. Mengurangi potensial permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi molekul yang spesifik dengan muatan elektrostatik berlawanan.
c. Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk jembatan molekul diantara partikel.
d. Penggabungan partikel koloid kedalam senyawa presipitasi yang terbentuk dari koagulan/ flokulan.
Destabilisasi yang terjadi tergantung dari mekanime destabilisasi yang mana atau bisa saja hanya ada satu mekanisme yang menyebabkan agregasi atau kombinasi dari mekanisme yang lain (diantara yang tersebut diatas). Untuk aplikasi praktis di IPA Instalasi pengolahan air) ada kombinasi dari beberapa mekanisme destabilisasi yang disebabkan adanya kompresi lapisan ganda, tetapi hal ini biasanya tidak begitu penting untuk aplikasi praktis.
Secara garis besar (berdasarkan uraian di atas), mekanisme koagulasi dan flokulasi adalah :
(1) Destabilisasi muatan negatip partikel oleh muatan positip dari koagulan
(2) Tumbukan antar partikel
(3) A d s o r p s i
Selain tumbukan antar partikel terdestabilisasi/mikroflok yang bertujuan membentuk flok dengan ukuran yang relatif besar (makroflok), adsorpsi merupakan mekanisme flokulasi diantaranya dilakukan oleh Al(OH)3, aluminium hidroksida yaitu bentuk hidroksida Al, hasil reaksi hidrolisa Al dengan air. Senyawa ini berbentuk agar-agar (jelly) yang mempunyai sifat “adsorpsi (menyerap di permukaan), seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Jika kekuatan ionik di dalam air cukup besar, maka keberadaan koloid di dalam air sudah dalam bentuk terdestabilisasi. Destabilisasi disini disebabkan oleh ion monovalen (valensi 1) dan divalen (valensi 2) yang berada di dalam air. Kejadian ini dinamakan “Koagulasi elektrostatik”, sedangkan koagulasi kimiawi adalah suatu proses dimana zat kimia seperti garam Fe dan Al, ditambahkan ke dalam air untuk merubah bentuk (transformasi) zat-zat kotoran. Zat-zat tersebut akan bereaksi dengan hidrolisa garam-garam Fe atau Al menjadi flok dengan ukuran besar yang dapat dihilangkan secara mudah melalui sedimentasi dan filtrasi.
Pada sistem pengolahan air, koagulasi terjadi pada unit pengadukan cepat (flash mixing), karena koagulan harus tersebar secara cepat dan reaksi hidrolisa hanya terjadi dalam beberapa detik, jadi destabilisasi muatan negatip oleh muatan positip harus dilakukan dalam perioda waktu hanya beberapa detik
Nilai gradien kecepatan (G), waktu tinggal/detensi ( td ) dan kecepatan aliran air adalah jarang berubah selama instalasi pengolahan air (IPA) berjalan.
Faktor – faktor yang mempengaruhi koagulasi :
(1) Pemilihan bahan kimia
Pemilihan koagulan dan koagulan pembantu , merupakan suatu
program lanjutan dari percobaan dan evaluasi yang biasanya
menggunakan Jar – test. Seorang operator dalam pengetesan untuk memilih bahan kimia , biasanya dilakukan di laboratorium. Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu :
• S u h u
• pH
• Alkalinitas
• Kekeruhan
• W a r n a
Efek karakteristik tersebut terhadap koagulan adalah sebagai berikut :
S u h u Suhu rendah berpengaruh terhadap daya koagulasi/flokulasi dan memerlukan pemakaian bahan kimia berlebih, untuk mempertahankan hasil yang dapat diterima.
pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh terhadap koagulasi/flokulasi, pH optimum bervariasi tergantung jenis koagulan yang digunakan (lihat tabel jenis koagulan !).
Alkalinitas Alum sulfat dan ferri sulfat berinteraksi dengan zat kimia pembentuk alkalinitas dalam air, membentuk senyawa aluminium atau ferri hidroksida, memulai proses koagulasi. Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan koagulasi yang kurang baik, pada kasus demikian, mungkin memerlukan penambahan alkalinitas ke dalam air, melalui penambahan bahan kimia alkali/basa ( kapur atau soda abu)
Kekeruhan Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok yang baik. Makin sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu makin sedikit kesempatan flok berakumulasi. Operator harus menambah zat pemberat untuk menambah partikel- partikel untuk terjadinya tumbukan.
Warna Warna berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersbut berada di dalam air baku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai. Pengolahan pendahuluan terhadap air baku harus dilakukan untuk menghilangkan zat organic tersebut, dengan penambahan oksidan atau adsorben (karbon aktif).
Keefektifan koagulan atau flokulan akan berubah apabila karakteristik air baku berubah. Keefektifan bahan kimia koagulan/koagulan pembantu, dapat pula berubah untuk alasan yang tidak terlihat atau tidak diketahui, oleh karena itu ada beberapa factor yang belum diketahui yang dapat mempengaruhi koagulasi – flokulasi . Untuk masalah demikian Operator harus memilih bahan kimia terlebih dahulu, dengan menggunakan jar –test dengan variasi bahan kimia, secara tunggal atau digabungkan atau dikombinasikan.
Jar–test secara subyektif masih merupakan uji yang paling banyak digunakan dalam mengontrol koagulasi dan tergantung semata-mata kepada penglihatan kita ( secara visuil ) untuk mengevaluasi suatu interpretasi/tafsiran. Selain itu seorang Operator juga harus melakukan pengukuran pH, kekeruhan, bilamana mungkin harus melakukan uji “filtrabilitas” dan “potensial zeta”.
(2) Penentuan dosis optimum koagulan
Untuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum koagulan harus ditentukan. Dosis optimum mungkin bervariasi sesuai dengan karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku, tetapi biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu dimana terjadi perubahan kekeruhan yang drastis (waktu musim hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimum berulang-ulang.
Perlu diingat bahwa hasil jar-test tidak selalu sama dengan operasional di IPA, jadi harus dibuat koreksi dosis yang dihasilkan jar-test dengan aplikasi dosis di IPA.
Seorang operator perlu membuat suatu grafik hubungan antara nilai kekeruhan vs dosis koagulan, melalui percobaan jar – test untuk variasi nilai kekeruhan ( rendah, sedang, tinggi ) selama periode waktu minimal satu tahun atau dari data – data yang lalu selama
beberapa tahun untuk sumber air baku yang sama. Sehingga dengan adanya grafik ini mempermudah penentuan dosis secara cepat jika ada perubahan kekeruhan secara tiba–tiba . Selanjutnya penentuan dosis dilanjutkan dengan melakukan jar-test.
(3) Penentuan pH optimum
Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan oleh reaksi hidrolisa garam tersebut, seperti yang telah diterangkan di atas. Koagulasi optimum bagaimanapun juga akan berlangsung pada nilai pH tertentu (pH optimum), dimana pH optimum harus ditetapkan dengan jar-test.
Untuk kasus tertentu ( pada pH air baku rendah dan pada dosis koagulan yang relatif besar ) dan untuk mempertahankan pH optimum, maka diperlukan koreksi pH pada proses koagulasi, dengan penambahan bahan alkali seperti : soda abu ( Na2CO3 ) , kapur ( CaO ) atau kapur hidrat { Ca(OH)2 }. Dilakukan penentuan dosis alkali pada dosis optimum koagulan yang digunakan.
Proses Flokulasi
Setelah proses koagulasi partikel-partikel terdestabilisasi dapat saling bertumbukan membentuk agregat sehingga terbentuk flok, tahap ini disebut ” Flokulasi “. Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel-partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi. Dengan kata lain proses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok).
Terdapat 2 (dua) perbedaan pada proses flokulasi yaitu :
1. Flokulasi Perikinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran μm dengan mengandalkan gerakan Brownian. Biasanya koagulan ditambahkan untuk meningkatkan flokulasi perikinetik.
2. Flokulasi Ortokinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran di atas 1μm dimana gerakan Brownian diabaikan pada kecepatan tumbukan antar partikel, tetapi memerlukan pengaduk buatan (artificial mixing)
Setelah destabilisasi selesai mulai terbentuk agregasi partikel yang mana diameternya lebih kecil dari 1 mikrometer untuk sementara cuma bergerak berdasarkan difusi dan akan terjadi agregasi antar mereka. Dengan ukuran flok dan partikel yang semakin besar semakin penting terjadi agregasi yang disebabkan oleh ortokinetik , maka perbedaan kecepatan diantara partikel semakin besar, akan terjadi pembentukan flok. Dilain pihak jika flok terlalu besar tidak bisa menahan tekanan abrasi didalam air, artinya dengan nilai gradien kecepatan ( G value) yang semakin besar ukuran flok rata-rata akan menurun. Untuk mempertahankan nilai G yang berhubungan dengan ukuran partikel, pada prakteknya dilakukan semacam pengadukan pendahuluan (premixing) dengan nilai G yang tinggi, kalau sudah terjadi flok, nilai G diturunkan. Semakin lama agregat akan menumpuk semakin banyak, tahap berikutnya nilai G diturunkan. Dalam beberapa instalasi, misalnya dari nilai G = 100/dt diturunkan menjadi 10/dt. Dengan demikian ada kesempatan untuk menentukan daya enersi yang akan dimasukkan ke dalam masing-masing tahap sesuai dengan kondisi air baku dan sesuai dengan sistem pemisahan yang akan dilakukan selanjutnya.
Jika ditinjau dari mekanisme tersebut di atas, maka pada proses flokulasi memerlukan waktu (yang dinyatakan oleh waktu tinggal / detensi = td , dalam detik) yaitu waktu untuk memberi kesempatan ukuran flok menjadi lebih besar dengan berbagai cara yang sudah diterangkan di atas. Disamping memperhatikan waktu, pada proses flokulasi diperhatikan pula kecepatan pengadukan (yang dinyatakan oleh gradien kecepatan = G , dalam dt−1). Kombinasi dari kedua hal penting tersebut, yaitu nilai G x td merupakan kriteria penting yang harus dipenuhi pada proses flokulasi. Nilai spesifik adalah : 104 − 105. Jika nilai spesifik G td dilampaui, maka flok yang sudah terbentuk akan pecah kembali, sebaliknya jika kurang dari nilai spesifik, maka flok tidak akan terbentuk seperti yang diharapkan.
Untuk menghasilkan flokulasi yang baik, maka perlu diperhatikan:
 Nilai G : 20 – 70 dt−1
 Waktu tinggal (waktu ditensi) : 20 – 50 menit.
Karena proses flokulasi ini memerlukan waktu, dan kecepatan yang relatif rendah, maka flokulasi dilakukan pada unit yang disebut “Pengadukan lambat” atau biasa disebut “Flokulator” dimana jenis pengadukan bisa berupa pengaduk mekanis atau hidraulik.
Dengan dosis koagulan/flokulan pembantu (+ 0,1 – 1 mg/l) kestabilan flok bisa dipertahankan terhadap abrasi yang menjadi lebih besar dengan adanya flokulan pembantu. Penambahan koagulan/flokulan pembantu yaitu jenis polimer, flok yang terbentuk akan lebih besar pada nilai G (gradien kecepatan) yang sama.. Harus ada selisih waktu antara pembubuhan koagulan/flokulan pembantu dengan pembubuhan koagulan (misalnya Al3+ atau Fe3+). Pembubuhan koagulan/flokulan pembantu paling sedikit 30 dtk setelah pembubuhan koagulan.
Jika polimer dibubuhkan terlalu awal, kebutuhannya bisa jauh lebih besar dibandingkan dengan adanya selisih waktu diantara kedua pembubuhan tersebut di atas. Jika dicampur dengan efisien, pemakaian koagulan/flokulan pembantu akan lebih baik.
Jika ada flok yang besar yang terbentuk dengan koagulan/flokulan pembantu polimer, setelah flok ini hancur maka tidak bisa dibentuk kembali (jadi bila digunakan koagulan/flokulan pembantu polimer tidak boleh ada arus yang dapat menghancurkan flok sebelum terjadi sedimentasi atau proses separasi yang diinginkan).
Efisiensi dari proses flokulasi pada prakteknya seringkali dapat dilihat dari kualitas air setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik. Dengan demikian, cara pemisahan zat padat atau flok sangat penting dan sangat dipengaruhi oleh bentuk flok yang ada, misalnya untuk melakukan flotasi diperlukan bentuk flok yang lain berbeda dengan flok untuk sedimentasi. Jika dipakai sedimentasi diperlukan flok dengan berat jenis dan diameter yang besar. Pada proses flotasi dibutuhkan flok yang lebih kecil dan mempunya berat jenis yang lebih ringan tetapi mempunyai sifat untuk bergabung dengan gelembung udara. Untuk filtrasi dibutuhkan flok yang kompak yang cukup homogen dengan struktur yang kuat terhadap abrasi dan dengan sifat mudah melekat diatas partikel media penyaring (filter) untuk menjamin pemisahan yang efisien dan operasional penyaringan yang ekonomis.
Untuk efek penjernihan air secara keseluruhan, belum cukup apakah flok bisa dipisahkan dari air secara efektif, karena belum dapat menjamin dengan pasti apakah kualitas air yang diinginkan bisa tercapai hanya dengan kondisi ini saja. Selain itu dibutuhkan bahwa semua zat yang akan dihilangkan dari air juga melekat pada flok.
Untuk mencapai kondisi flokulasi yang dibutuhkan, ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, seperti misalnya :
 Waktu flokulasi,
 Jumlah enersi yang diberikan
 Jumlah koagulan
 Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu
 Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu
 Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan)
 Penetapan pH pada proses koagulasi
a. Koagulasi, Flokulasi, dan sedimentasi.
Pentingnya Koagulasi-flokulasi di IPA
Pentingnya koagulasi-flokulasi di IPA terhadap air baku air permukaan dan air tanah yang sudah mengalami pengolahan pendahuluan; seringkali terdapat zat padat dalam bentuk atau ukuran yang tidak memungkinkan mengendap pada proses sedimentasi saja atau dengan proses lain di dalam waktu dentensi yang efisien.
Zat tersuspensi yang mempunyai ukuranlebih dari 5 – 10 μm dapat dihilangkan agak mudah dengan filtrasi atau sedimentasi dan filtrasi. Sedangkan penghilangan koloid yang tidak tercemar berat dapat menggunakan Saringan pasir lambat. Timbul kesulitan bilamana kualitas air baku tidak baik sehingga tidak semua zat koloid dan kotoran lainnya dapat dihilangkan dengan saringan pasir cepat atau saringan pasir lambat. Untuk mengatasi hal ini maka proses koagulasi dengan menggunakan bahan kimia dilakukan.
Dengan aplikasi teknologi koagulasi-flokulasi zat yang berbentuk suspensi atau koloid dirubah bentuknya menjadi zat yang dapat dipisahkan dari air. Agregasi sebagai akibat dari pemakaian koagulan/flokulan adalah tahap awal dimana selanjutnya dilakukan pemisahan flok dari air misalnya dengan proses sedimentasi, filtrasi atau flotasi.
Proses koagulasi-flokulasi selain untuk menurunkan tingkat kekeruhan untuk memperoleh air yang bening, juga ada efek samping yaitu fraksi zat tersuspensi dalam air yang seringkali menyebabkan pencemaran. Dengan koagulasi-flokulasi zat suspensi tersebut yang juga sebagai pencemar, bisa dihilangkan dari air.
Selain itu juga penting bagi proses desinfeksi dengan adanya pemisahan zat padat sebelum desinfeksi dilakukan, karena sering kali mikroorgamisme terdapat di dalam zat padat, yang tidak dapat dimusnahkan oleh proses oksidasi reduksi, karena oksidan akan tereduksi oleh zat organik didalam flok sebelum bisa menembus mikroorganisme untuk dimusnahkan.
Proses koagulasi-flokulasi bisa juga menghilangkan sebagian atau seluruh zat terlarut, sehingga hal ini yang menjadi fungsi utama dari koagulasi-flokulasi.
Teknologi koagulasi-flokulasi bisa juga dipadukan dengan proses pengendapan secara kimiawi (bukan proses pengendapan flok secara fisik), akan tetapi reaksi kimia antara koagulan/flokulan dan zat terlarut didalam air yang menghasilkan senyawa kimia yang tidak larut.
Semua zat yang ada didalam air bisa terdiri dari beberapa macam komponen misalnya organik atau anorganik. Komponen ini beraneka ragam termasuk partikel dari erosi tanah, maupun sisa tanaman, hidroksida logam hasil proses oksidasi, atau plankton, bakteri maupun virus, yang merupakan tantangan utama untuk proses pengolahan yaitu dapat merubah jenis dan komposisi zat-zat tersebut yang dilakukan dalam waktu yang cepat.
Sangat sulit untuk menghilangkan algae dan bakteri dari dalam air karena ukuran maupun sifat-sifatnya yang spesifik menyulitkan dalam proses pemisahan.
Di dalam air permukaan terdapat partikel-pertikel dengan ukuran yang berbeda. Klasifikasi yang dikenal adalah :
Molekul yang mempunyai ukuran diameter lebih kecil dari 1 nm
Koloid pada umumnya mempunyai ukuran antara 1 nm – 1 μm
Zat-zat tersuspensi mempunyai ukuran lebih besar dari 1 μm
Contoh koloid yang biasa terdapat di dalam air permukaan adalah : zat humus (asam humus), tanah liat, silika dan virus. Sedangkan yang tergolong zat tersuspensi adalah bakteria, algae, lumpur, pasir, sisa berupa kotoran organik,
Diameter partikel yang ada didalam air sangat bervariasi, hal ini menjadi dasar klasifikasi zat di dalam air juga jangkauan ukuran zat di dalam air dan waktu sedimentasi untuk beberapa zat dengan berat jenis yang berbeda, yaitu waktu sedimentasi yang dibutuhkan untuk melewati jarak 1 meter oleh 2 (dua) berat jenis zat padat yang berbeda. Sebagai contoh berat jenis 2,6 kg/lt berlaku untuk partikel silikat, berat jenis 1,1, kg/lt berlaku untuk flok hidroksida. Semua partikel yang berdiameter < 10 μm, mengendap sangat lambat bila dibandingkan dengan flok yang berukuran antara 100 – 1000 μm yang mengendap jauh lebih mudah.
Partikel-partikel terdispersi yang mempunyai ukuran lebih kecil dari 1 μm dan lebih besar dari ukuran molekul-molekul itu sendiri ( 1 nm ) disebut partikel-partikel koloid. Partikel-partikel ini dapat menghamburkan/menyebarkan cahaya menghasilkan apa yang disebut “Efek Tyndall”. Penyebaran cahaya ini di dalam sorotan cahaya hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Dengan cara ini adanya partikel-partikel secara individu di dalam larutan koloid akan nampak sebagai kilatan cahaya yang dihamburkan. Jika tidak ada pertikel-partikel koloid, tidak ada cahaya yang dihamburkan maka yang terlihat adalah bayangan hitam. Melalui mikroskop partikel-partikel koloid terlihat bergerak kesegala arah secara terus menerus, fenomena ini disebut ” Gerakan Brownian (Brownian movement) “, dimana gerakan ini disebabkan oleh bombardir partikel-partikel koloid oleh molekul air. Jadi gerakan partikel-partikel ini sebagai akibat langsung dari gerakan molekul-molekul disekelilingnya.
Muatan listrik yang dipunyai oleh partikel-partikel koloid merupakan dasar yang penting karena tanpa hal ini, larutan koloid (sol) menjadi tidak stabil. Muatan awal partikel dapat diadsorpsi di permukaan oleh gaya van der Waals dari ion spesifik, disosiasi grup fungsional tertentu atau mengganti kisi-kisi kristal Si dengan Al. Semua partikel koloid mempunyai muatan elektrik, dimana besarnya muatan bervariasi, tergantung dari material koloid dan dapat bermuatan positip dan negatip. Pada air alam (pada pH 6 – 8) pada umumnya koloid bermuatan negatif.
Kandungan ion yang dekat dengan koloid dalam air dipengaruhi oleh muatan permukaan. Koloid bermuatan negatip mempunyai konfigurasi lapisan ion. Lapisan pertama merupakan kation yang melekat pada permukaan muatan negatip yang melekat pada koloid dan bergerak bersama koloid tersebut. Ion-ion lainnya di sekitar koloid tersusun teratur dimana konsentrasi ion positip atau ion yang berlawanan lebih dekat dengan permukaan koloid. Susunan ini menghasilkan jaringan yang sangat kuat pada lapisan yang melekat dan akan berkurang kekuatannya sebanding dengan jarak koloid.
Dispersi koloid dalam air secara umum terbagi menjadi 2 (dua) yaitu :
1). Sifat hidrofilik (senang air) dan
2). Sifat hidrofobik (tidak senang air)
Sifat hidrofilik menyebabkan ikatan koloid dengan air menjadi lebih kuat, sehingga koloid akan lebih stabil dan sulit dipisahkan dengan air.
Kestabilan sistem koloid hidrofobik disebabkan oleh adanya fenomena hidrasi, yaitu suatu keadaan dimana molekul-molekul air tertarik oleh permukaan koloid, sehingga menyebabkan terhalangnya kontak antara koloid yang satu dengan lainnya. Kestabilan koloid hidrofobik terjadi karena koloid-koloid bermuatan sejenis, sehingga terjadi gaya tolak menolak antar koloid. Koloid bermuatan negatip akan menarik ion yang berlawanan pada permukaan, membentuk lapisan pelindung dari air di sekelilingnya. Keadaan ini menghasilkan lapisan ganda listrik (“electrical double layer”) dari muatan positif dan negatif.
Kelebihan muatan listrik dipermukaan sering dikompensasi karena pada bagian luar dari lapisan ganda listrik, dengan konsentrasi ion yang muatannya berlawanan dan yang bersifat difusi disebabkan oleh gerakan molekul air yang disebabkan oleh termic.
Lapisan molekul air diatas permukaan partikel menghindari partikel langsung bisa bergabung dengan partikel lain dan bisa tidak mendekati cukup dekat dengan partikel yang muatannya berlawanan dan mempunyai daya tarik. Sebagai contoh untuk suspensi stabil itu adalah asam silikat yang baru mengendap, ada hidroksida maupun zat dengan molekul besar dengan proses hidrolisa lengkap misalnya ekstrak kanji (startch), protein, karbohidrat, asam humus dan polimer sintetis yang terlarut.
Permukaan zat suspensi di dalam air bisa tertutup oleh zat yang netral yang diadsorpsi diatas permukaan supaya tidak bisa terjadi lagi pendekatan dengan daya tarik ion. Terutama lapisan adsorpsi dari zat sintetis atau zat kimia alami dengan molekul besar bisa menyebabkan daya tolak yang sangat besar dan dengan ini menghindari suspensi tersebut bergabung (efek perlindungan koloid).
Edited by : @_pararaja

By : arifin_pararaja

The phosphate ion is a polyatomic ion with the empirical formula PO43− and a molar mass of 94.973 g/mol; it consists of one central phosphorus atom surrounded by four identical oxygen atoms in a tetrahedral arrangement. The phosphate ion carries a negative three formal charge and is the conjugate base of the hydrogenphosphate ion, HPO42−, which is the conjugate base of H2PO4, the dihydrogen phosphate ion, which in turn is the conjugate base of H3PO4, phosphoric acid. It is a hypervalent molecule (the phosphorus atom has 10 electrons in its valence shell). Phosphate is also an organophosphorus compound with the formula OP(OR)3

A phosphate salt forms when a positively-charged ion attaches to the negatively-charged oxygen atoms of the ion, forming an ionic compound. Many phosphates are not soluble in water at standard temperature and pressure. (lebih…)

Abdul Kadir Salam, Sri Djuniwati, Sarno, Nanik Sriyani, dan Heri Novpriansyah

Fakultas Pertanian, Universitas Lampung

Pada konsentrasi tinggi semua jenis logam berat dapat bersifat racun bagi makhluk hidup. Industri akan terus-menerus menghasilkan limbah logam berat yang tinggi sehingga lingkungan dapat dicemari olehnya. Pemanfaatan kimiawi logam berat dengan berbagai komponen dalam sistem tanah diharapkan dapat menetralkannya. Penelitian ini bertujuan mengembangkan teknik pengelolaan limbah industri berlogam berat di dalam sistem tanah dengan memanfaatkan kapur dan kompos daun tanaman.

Penelitian dilakukan dalam empat tahap. Tahap I bertujuan menentukan jenis bahan kapur dan bahan organik yang memungkinkan dapat digunakan dalam penyusunan teknologi mengurangi logam berat. Bahan organik mencakup kompos daun dari tanaman singkong, jagung, alang-alang, dan kedelai; sedangkan bahan kapur mencakup kapur karbonat (CaCO3), kapur hidroksida [Ca(OH)2], dan kapur dolomit [CaMg(CO3)2]. Jenis tanah mencakup tanah Ultisol, Oxisol, dan Andisol yang semuanya diambil dari Lampung. Contoh limbah terdiri atas limbah model berupa larutan logam berat baku dan limbah industri berupa lumpur limbah dari industri sendok logam. (lebih…)

Dimas Satya Lesmana1

Chemwatch / Chemcare Asia

1) Country Representatives Chemwatch

Abstrak

Global Harmonized System (GHS) yang dimandatkan oleh PBB melalui ILO telah mewajibkan perubahan global dalam hal komunikasi bahaya termasuk Klasifikasi Bahaya, MSDS, beserta Penandaannya. Implementasi GHS menyangkut MSDS memerlukan pembahasan lintas sektoral terkait dengan amandemen dan revisi peraturan perundangan terkait. Makalah ini membahas mengenai implementasi MSDS berdasarkan mandat GHS dan perubahan apa saja yang diperlukan dalam menjawab tantangan global.

Kata kunci: MSDS, GHS, Implementasi, Global (lebih…)

Adopted from : PERPIPAAN : CORROSION UNDER INSULATION (KOROSI DI BAWAH ISOLASI)

1.      Pendahuluan

Pipa-pipa yang dibungkus isolator panas juga bisa mengalami masalah korosi karena sel aerasi-differensial yang terbentuk di balik/ di bawah isolasi. Isolator yang terbuat dari bahan penghambat perambatan panas juga berfungsi sebagai sumbu yang merembeskan air ke bagian lain. Korosi di bawah isolasi digolongkan sebagai korosi atmosferik dengan faktor penyebab air. Air yang mungkin berasal dari hujan, kabut, atau pengembunan akibat kelembaban relatif tinggi.

Kabut dan pengembunan bisa mendatangkan bahaya korosi dari udara karena membasahi seluruh permukaan termasuk yang tersembunyi. Lapisan-lapisan tipis air dari kabut dan embun tidak akan mengalir dan akan tetap di situ sampai menguap oleh hembusan angin atau meningkatnya temperatur. Untuk memulai serangan, selapis tipis air yang tidak kelihatan sudah lebih dari cukup. Kebanyakan logam seperti besi, baja, nikel, tembaga, dan seng mengalami korosi bila kelembaban relatif lebih besar dari 60 %. Jika kelembaban lebih dari 80 %, karat pada besi dan baja menjadi higroskopik (menyerap air) dan dengan demikian laju serangan meningkat lagi.

1.1.      Ekonomi dan Safety

Laju korosi di bawah isolasi dalam kondisi basah memiliki laju 20 kali lebih besar dibandingkan pada kondisi atmosferik (ambient). Bila pipa yang terkorosi harus diperbaiki/diganti, maka diperlukan biaya bermilyar-milyard untuk satu Pabrik, tidak termasuk kehilangan produksi serta akibat keseluruhan dari Pabrik yang mati (shut down).

Karena tidak terlihat, maka corrosion under insulation (CUI) seakan terjadi secara mendadak, dan dapat menimbulkan kebocoran dengan potensial terjadinya bahaya, khususnya pada aliran fluida yang berbahaya, sehingga memicu terjadinya kenaikan temperature atau tekanan pada vessel.

1.2.       Kondisi

Tiga faktor yang diperlukan sehingga terjadi korosi di bawah isolasi (corrosion under insulation / CUI) :

  1. Air

Air akan terbawa selama penyimpanan isolasi ataupun pada saat pemasangan, karena kebocoran system, tidak efektifnya waterproofing, pemeliharaan yang kurang baik atau ”service lapses”.

  1. Kandungan Bahan Kimia dalam Air.

Bila pH turun di bawah 4, korosi akan berlangsung sangat cepat. Seperti  korosi asam (acidic corrosion) umumnya terjadi pada material Carbon Steel. Sehingga selalu dijaga kondisi pH isolasi berada pada kondisi netral/alkali pada range antara 7,0  – 11,7.

Dengan material austenitic stainless steel, masalah utama yang perlu diperhatikan adalah kandungan Chlorida bebas dan mechanical stress. Pada kenyataannya, untuk menjamin kualitas isolasi yang kontak langsung dengan stainless steel, diperlukan isolasi yang tidak (sangat sedikit) mengandung chloride dan flouride. Di Amerika Serikat dan beberapa negara lain, level ini diimbangi / dilawan dengan isolasi yang melepaskan ion natrium dan silikat. Ion Chloride yang terlepas juga dipicu oleh air hujan, pabrik  maupun cooling tower atmosferik, atau juga portable water yang biasa dipakai untuk fire fighting (pemadam kebakaran), flushing ataupun pencucian area. Laju dan tingkat keparahan serangan biasanya ditentukan oleh konduktivitas elektrolit, yang bergantung pada kadar bahan pengotor yang terlarut. Bahan pengotor ini berbeda-beda, dari karbon dioksida (membentuk larutan agak asam), ion-ion ammonium, serta ion-ion klorida di lingkungan laut. Di lingkungan laut, terutama di pesisir (seperti lingkungan PKT), laju korosi bisa lebih tinggi.

c. Temperatur

Temperatur berpengaruh terhadap korosi atmosferik melalui dua cara :

  1. Peningkatan temperatur biasanya diikuti oleh peningkatan laju reaksi. Temperatur service antara 32F dan 212°F (0C dan 100°C) memungkinkan air masih dalam bentuk cair. Dengan range temperatur tersebut, laju korosi akan naik dua kali setiap kenaikan temperatur 27F sampai 36°F (15C sampai 20C). Potensial korosi maksimum umumnya berada di antara kedua range tersebut. Stress Corrosion Cracking yang diinduksi oleh Chloride pada material Carbon Steel umumnya terjadi pada range ambient (atau bisa juga di bawah) dari 248°F (120C).
  2. Perubahan temperatur berpengaruh terhadap kelembaban relatif dan dapat menyebabkan pengembunan pada titik embun (dew point condensation). Jika temperatur turun lebih rendah dari titik embun, udara menjadi jenuh dengan uap air dan titik-titik air akan mengendap pada setiap permukaan yang terbuka. Pengembunan bisa terjadi di semua permukaan yang cukup dingin, baik di luar maupun di dalam isolasi. Titik-titik air dapat menggenang pada tempat-tempat tertentu dan membentuk kolam elektrolit yang tersembunyi dalam suatu struktur sehingga korosi terjadi di tempat yang tidak disangka-sangka.

Selain itu ada dua kondisi temperatur korosi yang khusus yaitu :

  1. Temperatur siklis yang mempercepat korosi,
  2. Temperatur extreme yang tercapai selama terjadinya shut down pabrik, di mana air terakumulasi tanpa pembekuan atau evaporasi (pada kondisi ini penggantian isolasi harus direkomendasikan).

1.3.      Pencegahan CUI

Tiga langkah untuk mengurangi/menanggulangi masalah korosi di bawah isolasi (corrosion under insulation = CUI) adalah :

 

  1. Mencegah adanya vapor (uap air) :

Hal ini merupakan tindakan yang paling penting, namun penghilangan uap air dengan mencegah adanya uap air kelihatannya cukup sulit.

  1. Other Barriers (Pemakaian Penghalang yang lain, selain Isolasi)

Penghalang lain seperti cat (paints) atau mastics (misalnya silicones, epoxy phenolics, coal tar epoxies dan bitumens) dapat dipakai sebagai pencegah secara fisik untuk air yang akan kontak langsung dengan peralatan. Dengan material-material tersebut, maka persiapan permukaan menjadi masalah yang kritis, dan bebas cacat dalam pengecatan sangat penting. Aluminium foil dapat juga dipakai sebagai barikade fisik sebagus lapisan proteksi katodik.

  1. Proper Insulation

Alternatif ketiga adalah pemilihan isolasi yang tepat dengan meminimalkan water intrusion.  Meminimalkan adanya air akan mengurangi laju korosi logam.

1.4.      Tipe Isolasi

Umumnya Isolasi dibagi menjadi dua katagori :

  1. Untuk temperatur rendah.

Isolasi untuk temperatur rendah termasuk polyurethane dan polyisocyanurate cellular plastics, sebagus phenolics. Dari kesemuanya, akan membentuk larutan asam (pH 2 – 3) dalam air.

  1. Untuk temperatur tinggi.

1.5.      Beberapa Pengalaman tentang CUI

Terjadi pada Exxon bahwa isolasi polyurethane pada tangki panas, sejumlah korosi ditemukan ketika isolasi dilepas. Air bersama halogen di dalam isolasi memberikan kondisi pH 1 dan mempercepat korosi logam. Sumber halogen adalah fire retardant dari pemakaian polyurethane. Akhirnya, Exxon mengurangi masalah tersebut degan merubah tipe isolasi.

Potensial dengan mengubah lingkungan asam dengan memakai plastik polyurethane cellular selanjutnya tidak tepat lagi karena senyawa chloride – phsogene dipakai pada produk ini. Konsekuensinya, pabrik menyebutkan bahwa permukaan metal harus diproteksi dengan corrosion – inhibiting coating.

 

Contoh lain dari kegagalan akibat korosi dengan isolasi polyurethane juga terjadi pada pipa-pipa oil dan gas ARCO, di mana 85 % dari dinding pipa telah berkarat setelah kurang dari 10 tahun beroperasi. Penetrasi komplit pada atap tangki oil panas di Belanda; korosi sumuran yang dalam dan korosi merata pada tangki storage gas dingin di Inggris dan Saudi Arabia; dan stress corrosion cracking pada vessel brewery yang terbuat dari material stainless steel.

Phenolics, di pihak lain, juga bersifat asam, dipakai juga di pabrik, dan dapat menciptakan lingkungan menjadi pH 1,8.

Katagori mengenai isolasi termasuk aplikasi temperatur tinggi. Salah satu di antaranya adalah : Calcium silikat, perlite, mineral wood, dan febrious glass Absorbent fiberous glass). Walau masing-masing dikenal porous, calcium silikat dan fiberous glass umumnya banyak menyebabkan masalah.

System Exxon telah memiliki pengalaman yang cukup banyak mengenai hubungan antara korosi yang diakibatkan keberadaan air yang melepas chloride dengan pemakaian isolasi calcium silikat. Di Monsato, calcium silikat memberikan banyak masalah. Di Eropa pada saat meeting tentang korosi di bawah lagging, konsekuensinya adalah bahwa calcium silikat adalah tidak cocok untuk senyawa agresif. England’s Institution of Chemical Engineer yang mem-warning bahwa calcium silikat dan menimbulkan resiko untuk stress corrosion dengan mengijinkan terjadinya pengembunan pada permukaan hot metal. Sementara beberapa isolasi mengandung inhibitor stress crack, namun bila system telah melebihi life timenya, maka kemampuan inhibitor untuk mencegah crack akan menurun drastis. ARCO dan Esso di Belanda, DuPont, Exxon, dan Gulf mempunyai pengalaman yang sama tentang isolasi absorbent fibroud glass.

2.      FUNGSI PEMASANGAN ISOLASI

Sesuai spesifikasi dalam pemasangan isolasi yang disebutkan dalam setiap spesifikasi proyek di PKT, maka Spesifikasi cover suatu peralatan (vessel, piping, peralatan mekanikal atau item-item lain yang diperlukan) dengan memasang Isolasi adalah :

  1. Pada peralatan pada kondisi normal operasi beroperasi pada temperatur antara 60 s/d 550°C.
  2. Nozzles dan flanges pada peralatan dan piping juga harus di-isolasi seperti juga peralatan dan piping yang teriisolasi.
  3. Isolasi on skirt dan leg supported vessels harus berada di 0,6 meter di bawah tangen line.
  4. Personal protection untuk pipa yang harus idisolasi minimal setinggi 2,5 meter di atas grade, platform, dan level operasi yang lain.
  5. Isolasi untuk personnel protection harus dipasang bila pipa dan dinding peralatan bertemperatur 60C.

3.            PERMASALAHAN

Hampir semua piping di bawah isolasi di area Pabrik Kaltim-1 dengan service fluida bertemperatur > 60C dikhawatirkan mengalami korosi.

 

4.            LANGKAH PERBAIKAN

4.1.            Standar praktis yang dipakai pada beberapa tahun lalu untuk menghindari korosi di bawah isolasi adalah :

  1.  
    1. Menge-cat material dengan material cat yang tahan korosi atmosferik atau coating type sacrificial.

Primer Seng bekerja dengan baik, namun akan kehilangan kemampuan proteksinya setelah elemen sacrificialnya habis. Kedua coating tersebut mengijinkan moisture masuk bila diserang oleh gas, garam, atau bahan kimia yang ada dalam isolasi yang menyebabkan korosi yang lebih cepat.

  1.  
    1. Epoxi serpihan gelas dan glass-flake novolacs (untuk material yang terpapar bahan kimia dan temperatur kurang dari 325°F (163°C)) menunjukkan performance yang bagus sebagaimana sistem high-bred zinc atau acrylic-silicones (untuk temperatur di atas 325°F (163°C)).

4.2.            Pemakaian metode lain, misalnya dengan melampiri substrat yang merupakan format coating yang disebut Thermal Insulation Coating (TIC).

Beberapa kelebihan TIC yang ditawarkan adalah :

  1.  
    1. Dalam masalah biaya, initial cost untuk TIC lebih murah dibandingkan dengan tipe isolasi konvensional dengan memakai jacket water.
  1.  
    1. Menghindari perbaikan pada metode protective jacketing yang meliputi penggantian isolasi akibat kerusakan isolasi,
    2. Memberikan kemudahan total untuk menginspeksi permukaan setiap waktu. Artinya permukaan tidak tertutup/terlindungi dari pengawasan.
    3. Thermal Insulation Coating juga dapat diaplikasikan untuk permukaan yang masih dioperasikan tanpa harus dishut-down-kan,
    4. Permukaan sekarang mudah diperbaiki, efisiensi untuk menginspeksi, dan tidak selalu harus dibuang atau diganti bila terjadi korosi.

5.            REKOMENDASI

5.1.            Isolasi untuk line atau peralatan bertemperatur ³ 60°C hanya dipasang untuk line atau peralatan yang berdampak pada sistem proses, bukan sekedar  sebagai personal protection. Personal protection dipasang untuk pipa-pipa yang mudah bersentuhan dengan badan manusia, namun bila tidak (di bawah ataupun di atas jangkauan manusia) dianjurkan tidak perlu dipasang. Untuk line yang tidak diisolasi, perlu dilakukan coating dengan mengikuti prosedur baku coating.

5.2.            Buka isolasi pada line number terlampir di bawah.

5.3.            Lakukan coating (dengan persiapan permukaan yang benar).

5.4.            Pasang isolasi dengan type yang kandungan Chloride dan senyawa halogen terendah.

5.5.           Bila memungkinkan dapat dicoba mengaplikasikan metode TIC (Thermal Insulation Coating).

Korosi adalah fenomena alam (Sunatullah) yang akan terus terjadi selama alam semesta ini ada dan selama logam berinteraksi (berhubungan) dengan lingkungannya, seperti hal-nya manusia yang mengalami tahapan dari muda menjadi tua (karena juga berinteraksi dengan lingkungannya), kemudian tiada. Semuanya itu tidak bisa kita tolak, namun sebagai makhluk yang berpikir, kita diwajibkan untuk mensiasatinya. Seperti upaya manusia agar tetap awet muda dan selalu sehat dengan mengkonsumsi makanan bergizi, vitamin, suplement, anti oksidan, ataupun memakai komestik pengencang dan pemutih kulit, dsb.; demikian pula logam, untuk menghambat laju kerusakan perlu memakai inhibitor (penghambat) korosi.

Korosi adalah kerusakan logam akibat berinteraksi dengan lingkungannya. Proses korosi logam dalam larutan akuatik (mengandung air) merupakan reaksi elektrokimia yang meliputi proses perpindahan massa dan perpindahan muatan. Bila suatu logam dicelupkan dalam larutan elektrolit, terjadi dua lokasi yang disebut anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi dan pada katoda terjadi reaksi reduksi.

Inhibitor adalah zat yang bila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan dalam jumlah kecil, secara sinambung atau berkala, dapat menurunkan laju korosi logam. Pemakaian Inhibitor Korosi adalah salah satu upaya untuk mencegah korosi.

Ada berbagai jenis Inhibitor yang dikenal, dan diklasifikasikan berdasarkan bahan dasarnya, reaksi yang dihambat, serta mekanisme inhibisinya.

q       Menurut Bahan Dasarnya :

§         Inhibitor Organik : Menghambat korosi dengan cara teradsorpsi kimiawi pada permukaan logam, melalui ikatan logam-heteroatom. Inhibitor ini terbuat dari bahan organik. Contohnya adalah : gugus amine, tio, fosfo, dan eter. Gugus amine biasa dipakai di sistem boiler.

§         Inhibitor Inorganik

Inhibitor yang terbuat dari bahan anorganik.

q       Menurut Reaksi yang dihambat :

§         Inhibitor katodik :

Yang dihambat adalah reaksi reduksi. Molekul organik netral teradsorpsi di permukaan logam, sehingga mengurangi akses ion hidrogen menuju permukaan elektroda. Dengan berkurangnya akses ion hidrogen yang menuju permukaan elektroda, maka hydrogen overvoltage akan meningkat, sehingga menghambat reaksi evolusi hidrogen yang berakibat  menurunkan laju korosi.

Inhibitor katodik dibedakan menjadi :

·        Inhibitor racun : Contohnya : As2O3, Sb2O3.

-         menghambat penggabungan atom-atom Had menjadi molekul gas H2 di permukaan logam

-         dapat mengakibatkan perapuhan hidrogen pada baja kekuatan tinggi.

-         Bersifat racun bagi lingkungan.

·        Inhibitor presipitasi katodik :

-         mengendapkan CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4 dari dalam air. Contoh  : ZnSO4 + dispersan.

·        Oxygen scavenger :

-         mengikat O2 terlarut

Contoh : N2H4 (Hydrazine) + O2 N2 + 2 H2O

Hydrazine diinjeksikan di up stream Deaerator dalam sistem WHB (Waste Heat Boiler) dan WHR (Waste Heat Recovery) di unit pabrik Ammonia maupun Utilitas.

§         Inhibitor Anodik :

Adalah inhibitor yang menghambat reaksi oksidasi.

Fe + OH- ® FeOHad + e-

FeOHad + Fe + OH-  Û FeOHad + FeOH+ + 2e-

§         Molekul organik teradsorpsi di permukaan logam, sehingga  katalis FeOHad berkurang akibatnya laju korosi menurun. Contoh inhibitor anodik adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. Inhibitor jenis ini sering dipakai / ditambahkan pada saat chemical cleaning peralatan pabrik.

§         Inhibitor campuran : Campuran dari inhibitor katodik dan anodik.

q       Menurut Mekanisme (Cara Kerja) Inhibisi  :

§         Inhibitor Pasivator : menghambat korosi dengan cara menghambat reaksi anodik melalui pembentukan lapisan pasif, sehingga merupakan inhibitor berbahaya, bila jumlah yang ditambahkan tidak mencukupi.

Inhibitor Pasivator terdiri dari :

·        Inhibitor Pasivator Oksidator, misalnya : Cr2O72-, , CrO42-, ClO3-, ClO4-.

Cr2O72- mempasivasi baja dengan peningkatan reaksi katodik dari Cr2O72- menjadi Cr2O3, dan menghasilkan lapisan pasif Cr2O3 dan FeOOH.

·        Inhibitor Pasivator non oksidator, contohnya : ion metalat (vanadat, ortovanadat, metavanadat), NO2-. Inhibitor vanadium dipakai di Unit CO2 Removal Pabrik Ammonia, karena larutan Benfield yang bersifat korosif.

Molybdat (MoO42-) menginhibisi dengan cara membentuk lapisan pelindung yang terdiri dari senyawa ferro-molybdat menurut reaksi berikut :

Fe + ½ O2 + H+ Fe2+  + OH-

MoO42- + Fe2+   FeMoO4

·        Pembentuk senyawa tak larut :

INH + H2O Û OH- ; M + 2 OH- ÛMO¯ + H2O

Misalnya : NaOH, Na3PO4, Na2HPO4, Na2CO3, NaBO3.

§    Inhibitor Presipitasi : Membentuk kompleks tak larut dengan logam atau lingkungan sehingga menutup permukaan logam dan menghambat reaksi anodik dan katodik. Contoh : Na3PO4, Na2HPO4.

·        Contoh inhibitor yang bereaksi dengan logam :

Na3PO4 +3H2O® 3Na++3OH- + H3PO4

Fe + 2 OH-® FeO¯ + H2O + 2e-

·        Contoh inhibitor yang bereaksi dengan lingkungan :

2 Na3PO4 +2Ca2+ (dalam air) ® 2Ca3(PO4)2¯  + 3Na2+      

§         Inhibitor Adsorpsi : Agar teradsorpsi harus ada gugus aktif (gugus heteroatom). Gugus ini akan teradsorpsi di permukaan logam. Contoh : Senyawa asetilen, senyawa sulfur, senyawa amine dan senyawa aldehid.

§         Inhibitor Aman dan Inhibitor Berbahaya :

·        Inhibitor aman (tidak berbahaya) adalah inhibitor yang bila ditambahkan dalam jumlah yang kurang (terlalu sedikit) dari konsentrasi kritisnya, tetap akan mengurangi laju korosi. Inhibitor aman ini umumnya adalah inhibitor katodik, contohnya adalah garam-garam seng dan magnesium, calcium, dan polifosfat.

·        Inhibitor berbahaya adalah inhibitor apabila ditambahkan di bawah harga kritis akan mengurangi daerah anodik, namun luas daerah katodik tidak terpengaruh. Sehingga kebutuhan arus dari anoda yang masih aktif bertambah hingga mencapai harga maksimum sedikit di bawah konsentrasi kritis. Laju korosi di anoda-anoda yang aktif itu meningkat dan memperhebat serangan korosi sumuran. Yang termasuk inhibitor berbahaya adalah inhibitor anodik, contohnya adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. 

 

Daftar Pustaka

1.    Jones, Denny A., (1992), “Principle and Prevention of Corrosion”, Macmillan Publishing Company, New York.

2.    Rozenfeld, I.L., (1981), “Corrosion Inhibitors”, McGraw-Hill Inc., New York.

3.    Priandani, Manik, (2001), “Studi Pengaruh Inhibitor Formaldehid Terhadap Korosi Baja Karbon ASTM A 283 oleh Bakteri Pereduksi Sulfat (SRB) di dalam Air Laut”, Master Thesis,  Program Khusus Rekayasa Korosi, Program Studi Rekayasa Pertambangan, ITB.

 

Zat organik adalah zat yang pada umumnya merupakan bagian dari binatang atau tumbuh tumbuhan dengan komponen utamanya adalah karbon, protein, dan lemak lipid. Zat organik ini mudah sekali mengalami pembusukan oleh bakteri dengan menggunakan oksigen terlarut.

Limbah organik adalah sisa atau buangan dari berbagai aktifitas manusia seperti rumah tangga, industri, pemukiman, peternakan, pertanian dan perikanan yang berupa bahan organik; yang biasanya tersusun oleh karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor, sulfur dan mineral lainnya (Polprasert, 1989). Limbah organik yang masuk ke dalam perairan dalam bentuk padatan yang terendap, koloid, tersuspensi dan terlarut. Pada umumnya, yang dalam bentuk padatan akan langsung mengendap menuju dasar perairan; sedangkan bentuk lainnya berada di badan air, baik di bagian yang aerob maupun anaerob. Dimanapun limbah organik berada, jika tidak dimanfaatkan oleh fauna perairan lain, seperti ikan, kepiting, bentos dan lainnya; maka akan segera dimanfaatkan oleh mikroba; baik mikroba aerobik (mikroba yang hidupnya memerlukan oksigen); mikroba anaerobik (mikroba yang hudupnya tidak memerlukan oksigen) dan mikroba .fakultatif (mikroba yang dapat hidup pada perairan aerobik dan anaerobik).

Limbah organik yang ada di badan air aerob akan dimanfaatkan dan diurai (dekomposisi) oleh mikroba aerobik (BAR); dengan proses seperti pada reaksi (1) dan (2):

·                     BAR + O2 + BAR è CO2 + NH3 + prod lain + enerji .. (1) (COHNS)

·                     COHNS + O2 + BAR + enerji è C5H7O2N (sel MO baru)…(2)

Kedua reaksi tersebut diatas dengan jelas mengisaratkan bahwa makin banyak limbah organik yang masuk dan tinggal pada lapisan aerobik akan makin besar pula kebutuhan oksigen bagi mikroba yang mendekomposisi, bahkan jika keperluan oksigen bagi mikroba yang ada melebihi konsentrasi oksigen terlarut maka oksigen terlarut bisa menjadi nol dan mikroba aerobpun akan musnah digantikan oleh mikroba anaerob dan fakultatif yang untuk aktifitas hidupnya tidak memerlukan oksigen.

Dekomposisi di Badan Air Anaerob

Limbah organik yang masuk ke badan air yang anaerob akan dimanfaatkan dan diurai (dekomposisi) oleh mikroba anaerobik atau fakultatif (BAN); dengan proses seperti pada reaksi (3) dan (4):

·                     COHNS + BAN è CO2 + H2S + NH3 + CH4 + produk lain + enerji ……….(3)

·                     COHNS + BAN + enerji è C5H7O2 N (sel MO baru)….…..(4)

Kedua proses tersebut diatas mengungkapkan bahwa aktifitas mikroba yang hidup di bagian badan air yang anaerob selain menghasilkan sel-sel mikroba baru juga menghasilkan senyawa-senyawa CO2, NH3, H2S, dan CH4 serta senyawa lainnya seperti amin, PH3 dan komponen fosfor. Asam sulfide (H2S), amin dan komponen fosfor adalah senyawa yang mengeluarkan bau menyengat yang tidak sedap, misalnya H2S berbau busuk dan amin berbau anyir. Selain itu telah disinyalir bahwa NH3 dan H2S hasil dekomposisi anaerob pada tingkat konsentrasi tertentu adalah beracun dan dapat membahayakan organisme lain, termasuk ikan.

Selain menghasilkan senyawa yang tidak bersahabat bagi lingkungan seperti tersebut diatas, hasil dekomposisi di semua bagian badan air menghasilkan CO2 dan NH3 yang siap dipakai oleh organisme perairan berklorofil (fitoplankton) untuk aktifitas fotosintesa; yang dapat digambarkan sebagai reaksi (5).

MATAHARI
NH3 +7.62 CO2 + 2.53 H2O è C7.62 H8.06 O 2.53 N + 7.62 O2 …..(5)

DAMPAK DEKOMPOSISI LIMBAH ORGANIK.

Uraian diatas mengungkapkan bahwa proses dekomposisi limbah organik di badan air bagian manapun cenderung selalu merugikan karena sebagian besar produknya (NH3 H2S dan CH4) dapat langsung mengganggu kehidupan fauna, sedang produk yang lain (nutrien) meskipun sampai pada konsentrasi tertentu menguntungkan namun jika limbah/nutrien terus bertambah (eutrofikasi) akan menjadi pencemar yang menurunkan kualitas perairan dan akhirnya mengganggu kehidupan fauna.

Dampak Langsung.

Pengaruh pertama proses dekomposisi limbah organik di badan air aerobik adalah terjadinya penurunan oksigen terlarut dalam badan air. Fenomena ini akan mengganggu pernafasan fauna air seperti ikan dan udang-udangan; dengan tingkat gangguan tergantung pada tingkat penurunan konsentrasi oksigen terlarut dan jenis serta fase fauna. Secara umum diketahui bahwa kebutuhan oksigen jenis udang-udangan lebih tinggi daripada ikan dan kebutuhan oksigen fase larva/juvenil suatu jenis fauna lebih tinggi dari fase dewasanya. Dengan demikian maka dalam kondisi konsentrasi oksigen terlarut menurun akibat dekomposisi; larva udang-udangan akan lebih menderita ataupun mati lebih awal dari larva fauna lainnya. Fenomena seperti itulah yang diduga menjadi sebab kenapa akhir-akhir ini di sepanjang pantai utara P. Jawa yang padat penduduk dan tinggi pemasukan limbah organiknya tidak mudah lagi ditemukan bibit-bibit udang dan bandeng (nener); padahal pada masa lalu dengan mudahnya ditemukan..

Kesulitan fauna karena penurunan oksigen terlarut sebenarnya baru dampak permulaaan, sebab jika jumlah pencemar organik dalam badan air bertambah terus maka proses dekomposisi organik memerlukan oksigen lebih besar dan akibatnya badan air akan mengalami deplesi oksigen bahkan bisa habis sehingga badan air menjadi anaerob (Polprasert, 1989). Jika fenomena ini terjadi pada seluruh bagian badan air maka fauna air akan mati masal karena tidak bisa menghindar; namun jika hanya terjadi di bagian bawah badan air maka fauna air, termasuk ikan masih bisa menghindar ke permukaan hingga terhindar dari kematian. Secara alamiah kejadian anaerob di semua lapisan badan air memang sangat sulit terjadi karena bagian atas air selalu berhubungan dengan udara bebas yang selalu mensupplainya, namun demikian kalau sebagian badan air anaerob sangatlan sering; misal di teluk-teluk waduk dan pantai yang relatip menggenang sering muncul gelembung-gelembung gas yang mengisaratkan bahwa bagian air yang anaerob dekat dengan permukaan air.

Telah diuraikan bahwa pada badan air yang anaerob dekomposisi bahan organik menghasilkan gas-gas, seperti H2S, metan dan amoniak yang bersifat racun bagi fauna seperti ikan dan udang-udangan. Seperti penurunan oksigen terlarut; senyawa-senyawa beracun inipun dalam konsentrasi tertentu akan dapat membunuh fauna air yang ada.

Selain menyebabkan penurunan konsentrasi oksigen terlarut dan menghasilkan senyawa beracun yang selalu merugikan dan dapat menyebabkan kematian fauna; dekomposisi juga dapat menghasilkan kondisi perairan yang cocok bagi kehidupan mikroba fatogen yang terdiri dari mikroba, virus dan protozoa (Polprasert, 1989), yang setelah berkembang-biak, setiap saat dapat menyerang dan menjadi penyakit yang mematikan ikan, udang dan fauna lainnya

Dampak Tidak Langsung (Eutrofikasi)

Selain menurunkan konsentrasi oksigen terlarut, menghasilkan senyawa beracun dan menjadi tempat hidup mikroba fatogen yang menyengsarakan fauna air; dekomposisi juga menghasilkan senyawa nutrien (nitrogen dan fosfor) yang menyuburkan perairan. Nutrien merupakan unsur kimia yang diperlukan alga (fitoplankton) untuk hidup dan pertumbuhannya (Hutchinson, 1944; Margalef, 1958 dan Frost, 1980). Sampai pada tingkat konsentrasi tertentu, peningkatan konsentrasi nutrien dalam badan air akan meningkatkan produktivitas perairan (Garno, 1995); karena nutrien yang larut dalam badan air langsung dimanfaatkan oleh fitoplankton (reaksi no 5) untuk pertumbuhannya sehingga populasi dan kelimpahannya meningkat (Garno, 1992). Peningkatan kelimpahan fitoplankton akan diikuti dengan peningkatan kelimpahan zooplankton, yang makanan utamanya adalah fitoplankton (Garno, 1998). Akhirnya karena fitoplankton dan zooplankton adalah makanan utama ikan; maka kenaikan kelimpahan keduanya akan menaikan kelimpahan (produksi) ikan dalam badan air tersebut.

Sangat disayangkan bahwa jika peningkatan nutrien terus berlanjut maka dampak positif seperti itu hanya bersifat sementara bahkan akan terjadi proses yang berdampak negatif bagi kualitas badan air (Anonim, 2001). Peningkatan konsentrasi nutrien yang berkelanjutan dalam badan air, apalagi dalam jumlah yang cukup besar akan menyebabkan badan air menjadi sangat subur atau eutrofik (Henderson, 1987). Proses peningkatan kesuburan air yang berlebihan yang disebabkan oleh masuknya nutrien dalam badan air, terutama fosfat inilah yang disebut eutrofikasi (Anonim, 2001).

Sesungguhnya eutrofikasi adalah sebuah proses alamiah yang terjadi dengan pelahan-lahan dan memakan waktu berabad-abad bahkan ribuan tahun; di mana badan air yang relatif tergenang seperti danau dan pantai tertutup mengalami perubahan produktifitas secara bertahap. Namun demikian, sejalan dengan peningkatan populasi manusia yang diikuti dengan peningkatan jumlah limbah yang dihasilkannya, maka tanpa disadari fenomena ini telah dipercepat menjadi dalam hitungan beberapa dekade seperti yang umum terjadi pada berbagai danau dan pantai (Goldman dan Horne,1983); bahkan beberapa tahun saja seperti eutrofikasi yang terjadi pada perairan waduk kaskade Citarum (Garno, 2001a) dan beberapa minggu seperti eutrofikasi yang terjadi pada perairan tambak (Garno, 2001b). Fenomena tersebut menunjukkan bahwa eutrofikasi memang telah menjadi masalah perairan umum di seluruh di dunia..

Publikasi yang ada menyatakan bahwa kandungan fosfor > 0,010 mgP·l-1 dan nitrogen > 0,300 mgN·l-1 dalam badan air akan merangsang fitoplankton untuk tumbuh dan berkembang-biak dengan pesat (Henderson dan Markland, 1987), sehingga terjadi blooming sebagai hasil fotosintesa yang maksimal dan menyebabkan peningkatan biomasa perairan tersebut (Garno, 1992). Sehubungan dengan peningkatan konsentrasi nutrien dalam badan air, setiap jenis fitoplankton mempunyai kemampuan yang berbeda dalam memanfaatkannya sehingga kecepatan tumbuh setiap jenis fitoplankton berbeda (Henderson dan Markland 1987; Margalef, 1958;. Selain itu setiap jenis fitoplankton juga mempunyai respon yang berbeda terhadap perbandingan jenis nutrien yang terlarut dalam badan air (Kilham dan Kilham, 1978). Fenomena ini menyebabkan komunitas fitoplankton dalam suatu badan air mempunyai struktur dan dominasi jenis yang berbeda dengan badan air lainnya (Hutchinson, 1944; Margalef., 1958 Reynolds, 1989).

Perbedaan struktur dan dominasi jenis fitoplankton tersebut diatas juga dipengaruhi oleh karakteristik fitoplankton dan zooplankton yang ada. Diketahui beberapa jenis fitoplankton tidak dapat dimakan oleh zooplankton karena bentuk morpologi, fisiologi (Horn, 1981; Garno, 1993; Geller, 1975, Downing dan Petter, 1980) komposisi fitoplankton; dan mekanisme makan zooplankton (DeMott, 1982; Frost, 1980; James &. Forsynth 1990) serta faktor abiotik lainnya. Selanjutnya dalam kondisi persediaan makanan (fitoplankton) banyak dan beragam; zooplankton melakukan pemilihan terhadap jenis, bentuk dan ukuran fitoplankton yang hendak dimakan atau selective feeding (Garno, 1993).

Interaksi kompleks antara nutrien, fitoplankton dan zooplankton tersebut menyebabkan badan air yang mengalami eutrofikasi pada akhirnya akan didominasi oleh sejenis fitoplankton tertentu yang pada umumnya tidak bisa dimakan oleh fauna air terutama zooplankton dan ikan; termasuk karena beracun. Sebagai contoh yang nyata dari fenomena ini adalah dominasi Mycrocistis sp di waduk-waduk Saguling, Cirata dan Jatiluhur (Garno, 2001, 2002, 2003); dan dominasi Pyrodinium bahamense, lexandrium spp. dan Gymnodinium spp. di perairan pantai/pesisir waktu terjadi “red-tide

Selain merugikan dan mengancam keberlanjutan fauna akibat dominasi fito-plankton yang tidak dapat dimakan dan beracun; blooming yang menghasilkan biomasa (organik) tinggi juga merugikan fauna; karena fenomena blooming selalu diikuti dengan penurunan oksigen terlarut secara drastis akibat pe-manfaatan oksigen yang ber lebihan untuk de-komposisi biomasa (organik) yang mati. Seperti pada analisis dampak langsung tersebut diatas maka rendahnya konsentrasi oksigen terlarut apalagi jika sampai batas nol akan menyebabkan ikan dan fauna lainnya tidak bisa hidup dengan baik dan mati. Selain menekan oksigen terlarut proses dekomposisi tersebut juga menghasilkan gas beracun seperti NH3 dan H2S yang pada konsentrasi tertentu dapat membahayakan fauna air, termasuk ikan.

Selain badan air didominasi oleh fitoplankton yang tidak ramah lingkungan seperti tersebut diatas, eutrofikasi juga merangsang pertumbuhan tanaman air lainnya, baik yang hidup di tepian (eceng gondok) maupun dalam badan air (hydrilla). Oleh karena itulah maka di rawa-rawa dan danau-danau yang telah mengalami eutrofikasi tepiannya ditumbuhi dengan subur oleh tanaman air seperti eceng gondok (Eichhornia crassipes), Hydrilla dan rumput air lainnya.

Akhirnya, yang harus dimengerti dan disadari adalah bahwa karena Indonesia merupakan negara tropis yang mendapatkan cahaya Matahari sepanjang tahun; maka blooming (dalam arti biomasa alga tinggi) dapat terjadi sepanjang tahun. Artinya kapan saja (asal tidak mendung/hujan) dan dari manapun asalnya kalau konsentrasi nutrien dalam badan air meningkat maka akan meningkat pula aktifitas fotosintesa fitoplankton yang ada; dan jika peningkatan nutrien cukup besar alau lama akan terjadi blooming. Fenomena itulah yang menyebabkan badan-badan air (waduk, danau dan pantai) di Indonesia yang telah menjadi hijau warnanya tidak pernah atau jarang sekali menjadi jernih kembali; tidak seperti di negeri 4 musim seperti Kanada dan Jepang yang blooming hanya terjadi di akhir musim semi dan panas.

 

Oleh Yulianto Mohsin

Akhir bulan Juli lalu, berlaku undang-undang baru di negara bagian New York di Amerika Serikat. Semua orang tanpa terkecuali tidak boleh lagi merokok di restoran-restoran dan bar-bar yang tersebar di seluruh wilayah negara bagian ini. Larangan merokok di tempat-tempat umum lainnya seperti perkantoran, mall, dan lain-lain sudah diberlakukan terlebih dahulu. Bisnis rumah makan atau bar yang ketahuan tidak melaksanakan peraturan baru ini dikenakan denda US $ 2,000. Bukan denda yang kecil. Peraturan keras yang melarang orang merokok di kedua jenis tempat tersebut pada awalnya diberlakukan hanya di kota New York sejak akhir Maret lalu. Empat bulan kemudian, peraturan ini berlaku untuk seluruh negara bagian New York. Di salah satu bar yang penulis amati, para perokok terpaksa keluar dan berdiri di dekat pintu belakang bar untuk merokok. Hal ini mungkin masih dapat dilakukan dengan agak leluasa mengingat sekarang masih musim panas. Tapi akan sangat sulit bagi para pencandu rokok ini untuk berdiri di luar ketika musim dingin datang. Kelihatannya, waktu keluarnya peraturan baru ini juga untuk mempersiapkan datangnya musim dingin.

New York memang salah satu negara bagian Amerika Serikat (AS) yang sangat gencar melancarkan kampanye anti-rokok. Biaya yang dikeluarkan untuk hal ini pun tidak sedikit, US$ 60 juta. Kampanye ini di antaranya mencegah penjualan rokok ke remaja di bawah umur 18 tahun, membuat dan menayangkan iklan-iklan anti-rokok, memberitahukan publik bahaya merokok, mendirikan program-program pemberhentian merokok bagi pecandu rokok berat dan mensubsidi biaya obat-obat yang dapat membantu orang berhenti merokok.

Biaya yang besar untuk program ini sebenarnya berasal dari “tobacco industry settlement” yang didapat negara bagian New York. Sejarahnya, jaksa penuntut umum dari 40 negara bagian di AS, dimulai oleh negara bagian Mississippi, pada pertengahan dekade 1990-an menuntut ganti rugi yang sangat besar kepada segelintir perusahaan pembuat rokok dan barang-barang tembakau lainnya di AS. Didukung bukti yang kuat dari dunia sains dan kedokteran, mereka beralasan bahwa rokok adalah candu, asap rokok sangat membahayakan kesehatan (penyebab kanker) dan rakyat AS banyak yang meninggal gara-gara merokok. Biaya yang dikeluarkan oleh pemerintah negara bagian untuk menangani para pasien kanker akibat merokok sangat besar. Dengan alasan inilah mereka menuntut ganti rugi yang tidak sedikit. Karena ingin menghindari proses hukum yang lama dan berbelit-belit dan juga karena industri rokok ini takut jika terbukti bersalah di pengadilan mereka dipaksa membayar ganti rugi yang sangat besar jumlahnya, akhirnya mereka mengalah dan bersedia berdamai dengan memberikan settlement berupa uang ke masing-masing negara bagian yang mengajukan tuntutan.

Banyak sudah riset yang mengungkapkan bahaya asap rokok terhadap aspek biologis dan kimiawi tubuh manusia. Studi pertama yang dilakukan dilaporkan di jurnal terkemuka Science edisi bulan Oktober 1996. Gen P53 di dalam DNA tubuh manusia berfungsi sebagai penekan tumor (tumor suppressor); jika fungsinya dimatikan, kemungkinan terjadinya tumor akan meningkat. Sudah umum diketahui bahwa asap rokok memiliki benzo[a]pyrene dalam jumlah yang cukup banyak. Molekul ini adalah sejenis karsinogen (agen penyebab kanker) yang berbahaya dan terdapat di dalam jelaga, yaitu partikel-partikel karbon yang halus yang dihasilkan akibat pembakaran tidak sempurna arang, minyak, kayu atau bahan bakar lainnya. Bahaya molekul yang ditemui dalam jelaga ini telah lama diketahui. Banyak anak yang bekerja sebagai pembersih cerobong asap di London sejak Kebakaran Besar 1666 (the Great Fire of 1666) terkena kanker testicular.

Benzo[a]pyrene sendiri sebenarnya tidak menyebabkan kanker. Jaringan di dalam tubuh manusia memetabolisme bahan ini dengan cara menambah oksigen ke salah satu cincin molekulnya, mengubahnya menjadi molekul yang dinamakan epoksi diol (diol epoxide). Kegunaan metabolisme ini adalah untuk membuat benzo[a]pyrene lebih mudah larut di dalam air, sehingga mudah untuk dikeluarkan dari tubuh.

Sayangnya, strategi untuk mengeluarkan zat yang tak berguna bagi tubuh ini menjadi tidak karuan untuk benzo[a]pyrene, karena molekul yang terbentuk, epoksi diol, tidak dikeluarkan oleh tubuh. Malahan, molekul ini berhasil menemukan cara untuk masuk ke inti sel, kemudian bereaksi dengan sel-sel DNA. Epoksi cepat sekali bereaksi dengan basa-basa Lewis, dan struktur DNA memiliki bagian yang merupakan basa-basa Lewis. Di artikel jurnal Science tersebut, para periset melaporkan bahwa epoksi diol bereaksi dengan DNA di daerah gen P53 yang diketahui mudah bermutasi. Banyak kasus kanker paru-paru yang memiliki mutasi gen di daerah gen P53 ini. Kesimpulan laporan hasil riset itu menyatakan bahwa benzo[a]pyrene dalam asap rokok adalah penyebab langsung mutasi gen yang diketahui berhubungan dengan kanker paru-paru.

AS bukan negara satu-satunya yang sudah terjun menyadarkan masyarakatnya akan bahaya asap rokok ini. Australia, Selandia Baru, Singapura sudah lebih dahulu memerangi rokok. Beberapa negara lain seperti Kanada dan Jerman akan mengikuti jejak AS. Irlandia yang terkenal dengan kebudayaan pub-nya (merokok sambil meminum minuman alkohol) akan menjadi negara Eropa pertama awal tahun depan yang melarang merokok di pub-pub. Kapan Indonesia akan turut menyadarkan masyarakatnya? Mungkin yang lebih penting untuk diingat, jika pemerintah Indonesia sudah siap memerangi ancaman kesehatan yang satu ini, lebih baik mengikuti jejak AS, yang aktif mensosialisasikan kebijaksanaan tersebut. Tanpa perencanaan dan pemasyarakatan yang baik, kebijaksanaan baik apapun yang dikeluarkan akan mudah mati di tengah jalan ditentang oleh banyak orang.

(Diterjemahkan dan disadur dari berbagai sumber)

 

Oleh : Arifin

PENDAHULUAN

Bukan rahasia lagi jikalau kapas merupakan pilihan dari setiap konsumen aktif dari produk tekstil. Cotton Incorporated’s Lifestyle Monitor melaporkan bahwa 62% dari setiap wanita dan 56 % pria mengatakan bahwa kenyamanan dan kelembutan/ kehalusan merupakan suatu hal yang sangat dibutuhkan pada sebuah baju latihan/ olah raga. Untuk mengembangkan kinerja kapas supaya sesuai dengan keinginan pengguna maka dilakukan perbaikan kapasitas penyerapan dan wicking.

Wicking windows™ adalah suatu teknologi penyempurnaan yang dikembangkan oleh ilmuwan kimia tekstil dari Cotton Incorporated dan ini merupakan suatu terobosan yang mempunyai keuntungan besar dari hasil pengembangan kain 100%  kapas.

Hasil/ produk  dari proses Wicking windows™ ini umumnya dipakai oleh para konsumen yang mempunyai banyak aktifitas fisik terutama olahragawan. Karena mereka banyak mengeluarkan keringat sehingga butuh pakaian yang nyaman dipakai dalam beraktifitas.

Produk ini umumnya berupa; sports bra, tanks, tee shirts, celana pendek untuk wanita dan kaos serta celana pendek untuk pria.

DEFINISI

Wicking windows™ adalah salah satu teknologi penyempurnaan tekstil yang dirancang untuk meningkatkan sifat – sifat dari kain 100%  kapas. Kain yang diolah dengan teknologi wicking windows™ akan dapat memindahkan dan mengeluarkan kelembapan dari kulit menuju permukaan kain, sehingga akan cepat kering dan menguap sehingga pada hakekatnya dapat mengurangi sifat berat, lepek, lengket dan lekat/ menempel.

Teknologi wicking windows™ merupakan suatu pengolahan yang dilakukan secara bertahap dimana beberapa kain dibuat tolak air (water repellent) sementara bagian kain yang lain dibuat penyerap (absorbent). Berbagai macam metode sejenis yang telah dicapai seperti yang telah diterapkan misalnya pencapan, penyabunan dan pengolahan benang serta teknik yang melibatkan air (hydroentangling) atau pelubang jarum (needlepunching).

Moisture Management adalah teknik pengubahan dari uap air dan cairan (keringat) dari permukaan kulit menjadi uap udara pada permukaan kain.

Moisture Management  (MM) = nyaman (comfort)

MEKANISME

Kain di cap dengan bahan kimia tolak air terutama dari kimiafluorida yang dilakukan secara bertahap sehingga kain menjadi tolak air sementara di bagian lain dibiarkan sebagai penyerap air. Karena pencapan hanya dilakukan dibalik kain, cairan yang lembab akan ditolak oleh area yang dicap tadi dan diteruskan dari balik serat ke area yang tidak dilakukan wicking windows™. Sehingga bagian yang tidak diberi bahan tolak air ini akan menyerap cairan/ basah secara signifikan dan menghilangkannya melalui penguapan.

Luas permukaan serat dan jumlah kelembaban akan mempengaruhi waktu pengeringan atau penghilangan cairan/ lembab. Bagian yang tolak air akan menjadikan serat terasa lebih kering di kulit dan potensi timbulnya rasa lengket/ lepek/ basah pada kulit dapat dihilangkan.

TEKNIK PENGOLAHAN

  1. Persiapan bahan (kain)

Sebelum dilakukan proses penyempurnaan wicking windows™ maka kain harus bebas dari pengotor – pengotor serat seperti lemak, minyak, lilin, pretreatment agent, alkali, kotoran, sufaktant, minyak pelumas, zat warna, dan sebagainya hal ini lebih efektif bila telah dilakukan penyempurnaan awal dan pewarnaan sehingga sesuai standar misalnya AATCC Test Methode 79.

Syarat – syarat kain yang akan dilakukan wicking windows adalah :

  1. pH kain (AATCC 81) pada kisaran 5.5 – 7.5.
  2. Persentase alkalinity (AATCC 144) adalah kurang dari 0.05% NaOH.
  3. Water extractables (AATCC 97) adalah kurang dari 0.4%
  4. Solvent extractables (AATCC 97) adalah kurang dari 0.1%
  5. Drop absorbency (AATCC 79) adalah < 5 detik.
  1. Proses pencapan

Dalam proses pencapan dapat dilakukan dengan menggunakan mesin rotary screen printing yang pemberian pasta cap dilakukan dengan kuas/ alat penyapu (squeegee) atau batang magnet.

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam proses pencapan adalah :

  1. Resep pasta cap

Pasta cap dapat berupa :

a.      Asam Polyacrilik (sintetis impuritis)       =  22.0 g/Kg

b.      Zat anti air fluorochemical                  =  12 g/Kg

c.      Air                                                 =  966 g/Kg

d.      Kekentalan pasta cap                        = 8.900 cps (centipoises)

Kekentalan dapat dilakukan modifikasi untuk mendapatkan efisiensi dan hasil yang sempurna.

  1. Kasa untuk motif/ pola

Pola dapat disesuaikan dengan kebutuhan tapi yang umum digunakan adalah motif garis dan titik/ bulat. Kasa dapat berupa digital maupun manual screen seperti misalnya kasa ROHTHEC Engraving seri C13020, Charlotte NC.

  1. Pengaturan mesin pencapan.

Mesin pencapan yang menggunakan batang magnet umumnya mempunyai ukuran batang yang bervariasi antara 10 – 15 mm.  Ukuran batang yang lebih besar digunakan pada kain untuk menigkatkan penetrasi. Sedangkan ukuran batang yang lebih pendek digunakan untuk mengurangi penetrasi. Pengaturan ini dilakukan agar penetrasi lebih baik.

  1. Kondisi obat/ bahan kimia.

Kain yang akan dicap sebaiknya dikeringkan dahulu kira – kira 1.5 menit pada suhu 340 oF (171oC). Obat yang tepat sangat dibutuhkan karena fluorochemical akan mengadakan ikatan silang dengan serat. Apabila obat tidak cocok atau sesuai maka hasilnya akan tidak sempurna, mudah hilang sifatnya, dsb.

  1. Pelembut setelah pencapan

Setelah dilakukan pencapan menggunakan pasta cap dan obat tekstil maka dilakukan pelembutan (softening). Resep dari bahan pelembut ini berupa polietilen dan silikon hidrofil.

Sifat hidrofil karena zat ini digunakan sebagai absorbent. Pemakaian pelembut hidrofobik terutama kationik dari silikon aminofungsional kurang cocok karena akan mengurangi penyerapan (absorbent).

Bahan – bahan pelembut dengan yang digunakan dengan cara perendaman dan pengeringan, misalnya :

  1. Silikon hidrofilik                  =  30.0 g/L
  2. Polietilen                          =  10.0 g/L
  3. Zat pembasah (jika perlu)   =  2.0 g/L
  1. Pengendalian Mutu

Untuk memastikan bahwa hasil mutu proses penyempurnaan wicking windows™  berhasil dengan baik maka dilakukan pengujian laboratorium, diantaranya adalah :

 

  1. Water Drop Asorbency (AATCC Test Method 79).

            

  1. Perpindahan cairan (Vertical Wicking)

            

  1. Absorbency Testing System

      

  1. Gravimetric Drying Test.

      

 

  1. Fabric Cling

          

          

  1. Drop test.

     

 

 

Reference:

§         Don Bailey. Moisture Management Performance for 100% Cotton. Memphis, Tennessee : EFS System conference.

§         Technical Bulletin. Wicking Windows Moisture Management Technology for Cotton. North Carolina : Cotton Incorporated.

§         Donald L. Bailey. Wicking Windows Moisture Management : A Cool (and Dry) Technology from Cotton Incorporated.

 

Oleh : @_pararaja

Definisi :

 

Geyer dan Okun (1968)

 

Desinfeksi, pemberian desinfektan dengan dosis tertentu untuk mematikan virus dan bakteri pembawa penyakit, juga menekan pertumbuhan lumut (algae) untuk menjaga nilai estetika. Pengolahan air yang akan digunakan dapat digolongkan menurut sifatnya yang akan menghasilkan perubahan yang diamati.

Reynolds (1982),

Desinfektan, bertujuan untuk membunuh bakteri pathogen yang masih terdapat dalam air yang sudah melalui tahap filter. Desinfektan yang digunakan adalah substansi kimia yang merupakan oksidator kuat seperti khlor dan kaporit.

Bahan – bahan kimia desinfektant berbasis khlor.

1. Gas Khlor

Khlorine adalah golongan halogen berwarna hijau kekuning – kuningan dan memiliki bau yang sangat tajam. Senyawa ini dijumpai dalam bentuk gas, cair dan padat dan banyak sekali kegunaanya terutama untuk desinfektant pada proses pengolahan air walaupun hanya 3.6 % dari total produksi.

Senyawa ini merupakan salah satu disinfektan yang paling banyak digunakan dalam pengolahan air minum dan air buangan karena mudah didapat dan murah harganya, daya disinfeksinya tahan sampai beberapa jam setelah pembubuhan dan dapat memecah molekul organik, sebagai oksidator, mengurangi bau, rasa dan lain-lain

Khlor cair, dibuat dengan cara memadatkan gas khlor dan mengandung kira-kira 99,5% khlor murni, mempunyai berat jenis sekitar 1,5 kali berat jenis air. Khlor cair dapat berubah dengan mudah menjadi gas pada temperatur kamar. Satu volume khlor cair dapat menjadi 460 volume gas.

Khlor tidak akan menyala, tetapi akan membantu proses pembakaran. Khlor juga tidak mudah meledak, tetapi akan bereaksi keras dengan terpentin, ammonia, hidrokarbon dan bahan-bahan yang mudah terbakar. Pada keadaan kering, gas khlor tidak korosif, tetapi sangat korosif terhadap metal bila khlor dalam keadaan lembab.

Sejarah :

1.            Tahun 1774, chlorine diproduksi pertama kali oleh Carl Wilhelm Scheele (ahli kimia dari Swedia)

2.            Tahun 1808, pendemonstrasian dan pemberian nama “Chlorine“ diambil dari bahasa Yunani yang berarti hijau oleh H. Davy.

3.            Tahun 1885, Chlorine diproduksi untuk pemutih tekstil dengan mengoksidasi HCl oleh Weldon dan Deacon. Kemudian chlorine diproduksi dengan proses elektrolisa brine serta Greisheim Cell (tekhnologi Diaphragm cell).

4.            Tahun 1900, digunakan secara kontinyu dalam proses pengolahan air di Belgia.

5.            Tahun 1980, Haas & Engelbrecht meneliti bahwa khlorine mampu menghasilkan kondisi mematikan di atau sekitar cell membran seperti DNA. Di dalam bakteri, khlorine dapat menimbulkan efek yang mengganggu respirasi sel, sistem transportasi dan aktifitas DNA.

Spesifikasi :

Tingkat bahaya

Kondisi

Konst. (ppm)

Ambang batas

Jumlah yang diijinkan tanpa menimbulkan gangguan walaupun terkena selama beberapa jam

1

Sedang

Mengeluarkan air mata, batuk, bersin

2 – 5

Berat

Sulit bernafas, penglihatan terganggu, dada sakit, bila terkena 0.5 – 1 jam membahayakan jiwa

5 – 30

Kritis

Pernafasan berhenti, kehilangan kesadaran dalam tempo 0.5 – 1 jam kematian bisa terjadi.

30 – 60

Dosis mematikan

Menyebabkan kematian dalam tempo singkat

1000

Tabel. Ambang batas keamanan gas Khlor.

 

Density gas khlorine bervariasi menurut temperature sesuai dengan hukum gas ideal :        BJ   =  P x BM / R x T

Keterangan :

1.      BJ  = Berat Jenis (density/specific grafity ) (Kg/L)

2.      P    = Tekanan

3.      BM = Berat Molekul

4.      R     =  Konstanta gas

5.      T     = Temperatur (oK)

Sifat Kimia :

1.            Khlorine merupakan oksidator kuat

2.            Khlorine sangat reaktif tetapi tidak explosive atau flammable.

3.            Khlorine kering bereaksi dan membakar sebahagian besar logam.

4.            Khlorine biasanya dinetralisir/diabsorbsi dengan larutan basa, molekul hidroksil akan mengikat Cl2.

5.            Khlorine dengan amoniak berlebih akan bereaksi membentuk ammonium khlorida dan gas nitrogen, jika chlorine yang berlebih akan membentuk Nitrogen khlorida yang bersifat explosive.

6.            Khlorine bereaksi dengan senyawa – senyawa hidrokarbon jenuh (yang memiliki ikatan rangkap) membentuk khlorinated hidrokarbon dan HCl.

 

 

17

sulfur ← chlorine → argon

F

Cl

Br

periodic tableExtended Periodic Table

General

Name, Symbol, Number

chlorine, Cl, 17

Chemical series

halogens

Group,