Upload
vukhue
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Kajian Teoritis
2.1.1. Air
Air adalah suatu zat kimia yang paling penting bagi semua bentuk
kehidupan yang diketahui sampai saat ini dimuka bumi. Air menutupi hampir 71
% permukaan bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil3) tersedia
di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan – lapisan es
(di kutub dan puncak – puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai
awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air dan lautan es . Air dalam
obyek – obyek tersebut bergerak mengikuti siklus air, yaitu melalui penguapan,
hujan dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai,
muara) menuju laut. Air bersih penting bagi kehidupan manusia. Di banyak
tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Air dapat berwujud padatan
(es), cairan (air) dan gas (uap air). Air merupakan satu – satunya zat yang secara
alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. Air ditemukan
baik dipermukaan bumi maupun di atmosfir bumi. Sekitar 65 % berat tubuh
manusia terdiri dari air. Air terdapat pula dalam jumlah yang besar dalam
tumbuhan dan hewan (Kacaribu, 2008: 8)
Air adalah senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. Sebuah molekul
air terdiri dari satu atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H. Molekul
air yang satu dengan molekul – molekul air lainnya bergabung dengan satu ikatan
7
hidrogen antara atom H dan atom O dari molekul lainnya. Adanya ikatan ini yang
menyebabkan air memiliki sifat – sifat yang khas seperti terlihat pada tabel 2.1
Tabel 2.1 Sifat – Sifat Penting Dari Air
Sifat Efek dan kegunaan
Pelarut yang sangat baik Transport zat – zat makanan dan bahan
buangan yang dihasilkan proses biologi
Konstanta dielektrik paling tinggi
diantara cairan murni lainnya
Kelarutan dan ionisasi dari senyawa ini
tinggi dalam larutannya
Tegangan permukaan lebih tinggi
daripada cairan lainnya
Faktor pengendali dalam fisiologi,
membentuk fenomena tetes dan permukaan
Transparan terhadap cahaya
tampak dan sinar yang mempunyai
panjang gelobang lebih panjang
dari sinar ultraviolet
Tidak berwarna, mengakibatkan cahaya
yang dibutuhkan untuk fotosintesis
mencapai kedalaman tertentu
Bobot jenis tertinggi dalam bentuk
cairan (fasa cair) pada 0c
Air beku (es) mengapung, sirkulasi vertikal
menghambat stratifikasi badan air
Panas penguapan lebih tinggi dari
material lainnya
Menentukan transfer panas dan molekul air
antara atmosfer dan badan air
Kapasitas kalor lebih tinggi
dibandingkan dengan cairan lain
kecuali Amonia
Stabilisasi dari temperatur organisme dan
wilayah geografis.
Panas laten dan peleburan lebih
tinggi daripada cairan lain kecuali
Amonia
Temperatur stabil pada titik beku
Sumber: Rukaesih, 2004: 18
Air merupakan senyawa antara hidrogen dan oksigen dan dengan rumus
kimia H20. Air secara fisik memiliki sifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak
berbau. Berikut tabel parameter fisik air bersih
Tabel 2.2 Parameter Air Bersih
Parameter Satuan Kadar yang diperbolehkan Keterangan
Warna TCU 50
Rasa - - Tidak berasa
Temperatur 0C Suhu udara +3
0C
Kekeruhan NTU 25
Bau - - Tidak berbau
TDS mg/L 1.500
Sumber: PERMENKES Nomor 416/MES.KES/PER/IX/1990
8
Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki
kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam – garam,
gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik.
Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak
umum dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan
antara hidrida – hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik,
yang mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen
sulfida.
Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur – unsur yang
mengelilingi oksigen adalah nitrogen, flour, fosfor, sulfur dan klour. Semua
elemen – elemen ini apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas
pada temperatur dan tekanan normal. Alasan mengapa hydrogen berikatan dengan
oksigen membentuk fasa berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat
elektronegatif ketimbang elemen – elemen lain tersebut ( kecuali flour ).
Tarikan atom oksigen pada elektron – elektron ikatan jauh lebih kuat dari
pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif
pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen.
Adanya muatan pada tiap – tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki
momen dipol. Gaya tarik – menarik listrik antara molekul – molekul air akibat
adanya dipol ini membuat masing – masing molekul saling berdekatan,
membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih
air. Gaya tarik – menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen .
9
Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak
zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di
bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat
dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen ( H+ ) yang berasosiasi ( berikatan )
dengan sebuah ion hidroksida ( OH- ) (Kacaribu, 2008: 29 – 31).
2.1.2. Air Tanah
Air tanah adalah air yang menempati rongga – rongga dalam lapisan
geologi. Lapisan tanah yang terletak dibawah permukaan air tanah dinamakan
daerah jenuh (saturated zone), sedangkan daerah tidak jenuh berada diatas daerah
jenuh sampai ke permukaan tanah, yang rongga – rongganya berisi air dan udara.
Karena air tersebut meliputi lengas tanah (soil moisture) dalam daerah perakaran
(root zone), maka air mempunyai arti yang penting bagi pertanian, ilmu tanah dan
botani. Antara daerah jenuh dan daerah tidak jenuh tidak ada garis batas yang
tegas, karena keduanya mempuyai batas yang interdependen, dimana air dari
kedua daerah tersebut dapat bergerak ke daerah yang lain atau sebaliknya
(Soemarto, 1999: 161).
Air tanah (groundwater) merupakan air yang berada di bawah permukaan
tanah ditemukan pada akifer. Pergerakan air tanah sangat lambat; kecepatan arus
berkisar 10-10
– 10-30
m/detik dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari
lapisan tanah, dan pengisian kembali air (recharge). Karakteristik utama yang
membedakan air tanah dengan air permukaan adalah pergerakan yang sangat
lambat dan waktu tinggal (residence time) yang sangat lama, dapat mencapai
puluhan bahkan ratusan tahun. Karena pergerakan yang sangat lambat dan waktu
10
tinggal yang lama maka air tanah sulit untuk pulih kembali jika terjadi
pencemaran.
Pada daerah jenuh, setiap pori tanah dan batuan terisi oleh air, yang
merupakan air tanah. Batas atas daerah saturasi disebut water table, yang
merupakan peralihan antara daerah saturasi yang banyak mengandung air dan
daerah belum jenuh yang masih mampu menyerap air. Jadi daerah saturasi berada
di bawah daerah belum jenuh.
Kemampuan tanah dan batuan dalam menahan air tergantung pada sifat
porositas dan permebilitas tanah. Adapun karakteristik sifat tanah ditunjukkan
dalam tabel 2.3.
Tabel 2.3. Karakteristik Fisika Dan Kimia Tanah Dengan Tekstur Yang Berbeda
Tekstur Tanah Kapasitas
Penahan Nutrien
Inflitrasi
Air
Kapasitas
Penahan Air Aerasi
1.Tanah liat/pekat
(clay) Baik Jelek Baik Jelek
2.Lumpur (silt) Sedang Jelek Sedang Sedang
3.Pasir (sand) Jelek Baik Jelek Baik
4.Tanah liat/gemuk
(loam) Sedang Sedang Sedang Sedang
Sumber: Modifikasi Miller, 1992 dalam Efendi, 2003
Pada saat infiltrasi ke dalam tanah, air permukaan mengalami kontak
dengan mineral – mineral yang terdapat di dalam tanah dan melarutkannya,
sehingga kualitas air mengalami perubahan karena terjadi reaksi kimia. Kadar
oksigen dalam air masuk kedalam tanah menurun, digantikan oleh karbondioksida
yang berasal dari aktifitas biologis, yaitu dekomposisi bahan organik yang
terdapat dalam lapisan tanah pucuk (top soil). Kandungan bahan – bahan terlarut
dalam air tanah ditunjukkan dalam tabel 2.4.
11
Tabel 2.4. Kandungan Bahan – Bahan Terlarut Dalam Air Tanah
Ion Utama
(1,0 – 1000 mg/liter)
Ion Sekunder
(0,01 – 10,0 mg/liter)
Ion Minor
(0,0001 – 0,1 mg/liter)
Sodium Besi Arsen Lead/Timbal
Kalsium Aluminium Barium Litium
Magnesium Kalium Baromida Mangan
Bikarbonat Karbonat Kadmium Nikel
Sulfat Nitrat Kromium Fosfat
Klorida Flourida Kobalt Strontium
Silika Boron Copper Uranium
Selenium Iodida Zinc
Sumber: Todd, 1980 dalam Efendi, 2003
Air tanah yang berasal dari lapisan deposit pasir memiliki kandungan
karbondioksida tinggi dan kandungan bahan terlarut (TDS) rendah. Air tanah yang
berasal dari lapisan deposit kapur (limestone) memiliki karbondioksida yang
rendah (karena karbondioksida bereaksi dengan kapur), namun memiliki nilai
TDS yang tinggi. Beberapa jenis air tanah dengan perbedaan kualitas air
ditunjukkan dalam tabel 2.5
Tabel 2.5. Beberapa Jenis Air Tanah Dan Kandungan Ion – Ion Utama
Paramat
er
(mg/l)
Jenis Air Tanah
Magmatic
Rock Sandstone
Carbonate
Rock Gypsum Rock Salt
Na+
5 – 15 3 – 30 2 – 100 10 – 40 Hingga 1000
K+
0,2 – 1,5 0,2 – 5 Hingga 1 5 – 10 Hingga 100
Ca2+
4 – 30 5 – 40 40 – 90 Hingga 100 Hingga 1000
Mg2+
2 – 6 0 – 30 10 – 50 Hingga 70 Hingga 1000
Fe2+
Hingga 3 0,1 – 5 Hingga 0,1 Hingga 0,1 Hingga 2
Cl-
3 – 30 5 – 20 5 – 15 10 – 50 Hingga 1000
NO3- 0,5 – 5 0,5 – 10 1 – 20 10 – 40 Hingga 1000
HCO3+
10 – 60 2 – 25 150 – 300 50 – 200 Hingga 1000
SO42-
1 – 20 10 – 30 5 – 50 Hingga 100 Hingga 1000
SiO3 Hingga 40 10 – 20 3 – 6 10 – 30 Hingga 30
Sumber: Rump dan Krist, 1992 dalam Efendi, 2003
Air tanah biasanya memiliki kandungan besi relatif tinggi. Jika air tanah
mengalami kontak dengan udara dan mengalami oksigenisasi, ion ferri pada ferri
12
hidroksida [Fe(OH)3] yang banyak terdapat dalam air tanah akan teroksidasi
menjadi ion ferro dan segera mengalami presipitasi (pengendapan) serta
membentuk warna kemerahan pada air. Oleh karena itu, sebelum digunakan untuk
berbagai keperluan, sebaiknya air tanah yang baru disedot didiamkan terlebih
dahulu selama beberapa saat untuk mengendapkan besi. Selain itu, perlakuan ini
juga bertujuan untuk menurunkan kadar karbondioksida dan menaikkan kadar
oksigan terlarut (Efendi, 2003: 44 – 48).
Air tanah merupakan sumber air tawar terbesar di bumi, mencapai kira –
kira 30% dari semua air tawar atau 10,5 juta km3. Akhir – akhir ini pemanfaatan
air tanah meningkat dengan cepat, bahkan di beberapa tempat tingkat
eksploitasinya sudah mencapai tingkat membahayakan. Air tanah biasanya
diambil, baik untuk sumber air bersih maupun untuk irigasi, melalui sumur
terbuka, sumur tabung, spring, dibanding air permukaan air tanah memiliki
keuntungan sebagai berikut:
a. Tersedia dekat dengan tempat yang memerlukan, sehingga kebutuhan
bangunan pembawa/distribusi lebih murah.
b. Debit (produksi) sumur biasanya relatif stabil.
c. Lebih bersih dari bahan pencemar (polutan) permukaan.
d. Kualitasnya lebih seragam.
e. Bersih dari kekeruhan, bakteri, lumut atau tumbuhan dan binatang air.
Cara pengambilan air tanah yang paling tua dan sederhana adalah dengan
membuat sumur gali (dug wells) dengan kedalaman lebih rendah dari posisi
permukaan air tanah. Jumlah air yang dapat diambil dari sumur gali biasanya
13
terbatas, dan yang diambil adalah air tanah dangkal. Untuk pengambilan yang
lebih besar diperukan luas dan kedalaman galian yang lebih besar. Sumur gali
biasanya dibuat dengan kedalaman tidak lebih dari 5 – 8 meter dibawah
permukaan tanah. Cara ini cocok untuk daerah pantai dimana air tawar berada di
atas air asin. Perlu di perhatikan untuk sumur di daerah pantai lekung penurunan
permukaan (depression cone) air tanah harus sekecil mungkin untuk menghindari
tersedotnya air asin ke dalam sumur (Suripin, 2001: 141 – 142).
2.1.3. Fe
Besi (Fe) merupakan logam transisi dan memiliki nomor atom 26.
Bilangan oksidasi Fe adalah +3 dan +2. Fe memiliki berat atom 55,845 g/mol,
titik leleh 1.5380C, dan titik didih 2.861
0C. Fe masuk dalam urutan sepuluh besar
sebagai unsur di bumi. Fe menyusun 5 – 5,6% dari kerak bumi dan menyusun
35% dari masa bumi. Fe menempati berbagai lapisan bumi. Kosentrasi tertinggi
terdapat pada lapisan dalam dari inti bumi dan sejumlah kecil terdapat di lapisan
terluar kerak bumi. Beberapa tempat di bumi bisa mengandung Fe sampai 70%.
Logam Fe ditemukan dalam inti bumi berupa hematit. Fe hampir tidak
dapat ditemukan sebagai unsur bebas. Fe diperoleh dalam bentuk tidak murni
sehingga harus melalui reaksi reduksi guna mendapatkan Fe murni. Fe ditemukan
terutama sebagai mineral hematit (Fe2O3); magnetit (Fe3O4); mineral lain yang
merupakan sumber Fe Adalah limonit (FeO(OH)nH2O), siderit (FeCO3) dan
takonit. Inti bumi sebagian besar terdiri dari alloy besi – nikel (Fe – Ni) dan kira –
kira 5% meteorit mengandung LOOY Fe – Ni.
14
Berbagai jenis senyawa besi meliputi:
a. Besi – Florida; antara lain FeF2; FeF2.4H2O; FeF3.3H2O.
b. Besi – Klorida; antara lain FeCl2; FeCl2.2H2O; FeCl2.4H2O; FeCl3.
c. Besi – Bromida; antara lain FeBr2; FeBr3.
d. Besi – Iodida ; antara lain FeI2; FeI3.
e. Besi – Sulfida; seperti FeS.
f. Besi – Selenida; seperti FeSe.
g. Besi – Telurida; seperti FeTe.
h. Besi – Nitrida; seperti Fe2N. (Widowati, Sastiono dan Jusuf, 2008:
209).
2.1.3.1. Fe Dalam Air
Besi adalah salah satu dari lebih dari unsur – unsur penting dalam air
permukaan dan air tanah. Perairan yang mengandung besi sangat tidak diinginkan
untuk keperluan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada
pakaian, porselin dan alat – alat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak
pada air minum pada konsentrasi diatas kurang lebih 0,31 mg/l. Sifat kimia
perairan dari besi adalah sifat redoks, pembentukan kompleks, metabolisme oleh
mikroorganisme dan pertukaran dari besi antara fasa dan fase padat yang
mengandung besi karbonat, hidroksida dan sulfida.
Gambar 2.1 Bekas Karat Pada Gayung Salah Satu Kamar Mandi Kost Kuning
Besi (II) sebagai ion berhidrat yang dapat larut, Fe
yang terdapat dalam air tanah. Karena air tanah tidak berhubungan dengan
oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media
mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh
karena itu, besi dengan bilangan oksidasi rendah, yaitu Fe (II) umum ditemukan
dalam air tanah dibandingkan Fe (III).
Secara umum Fe (II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0
namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/l dapat juga
ditemukan dalam air tanah di tempat
mengandung Fe (II) mempunyai sifat unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air
tanah yang mengandung Fe (II) jernih, begitu mengalami oksidasi oleh oksigen
yang berasal dari atmosfer ion ferro akan b
sebagai berikut:
Bekas Karat Pada Gayung Salah Satu Kamar Mandi Kost Kuning
Sumber: Dokumentasi Pribadi
Besi (II) sebagai ion berhidrat yang dapat larut, Fe2+
, merupakan jenis besi
yang terdapat dalam air tanah. Karena air tanah tidak berhubungan dengan
oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media
mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh
gan bilangan oksidasi rendah, yaitu Fe (II) umum ditemukan
dalam air tanah dibandingkan Fe (III).
Secara umum Fe (II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0
namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/l dapat juga
alam air tanah di tempat – tempat tertentu. Air tanah yang
mengandung Fe (II) mempunyai sifat unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air
tanah yang mengandung Fe (II) jernih, begitu mengalami oksidasi oleh oksigen
yang berasal dari atmosfer ion ferro akan berubah menjadi ferri dengan reaksi
4Fe2+
+ O2 + 10 H20 → 4Fe (OH)38H+
15
Bekas Karat Pada Gayung Salah Satu Kamar Mandi Kost Kuning
merupakan jenis besi
yang terdapat dalam air tanah. Karena air tanah tidak berhubungan dengan
oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media
mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh
gan bilangan oksidasi rendah, yaitu Fe (II) umum ditemukan
Secara umum Fe (II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0 – 10 mg/l
namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/l dapat juga
tempat tertentu. Air tanah yang
mengandung Fe (II) mempunyai sifat unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air
tanah yang mengandung Fe (II) jernih, begitu mengalami oksidasi oleh oksigen
erubah menjadi ferri dengan reaksi
16
dan air menjadi keruh. Pada pembentukan besi (III) oksidasi terhidrat yang
tidak larut menyebabkan air berubah menjadi abu – abu (Rukaesih, 2004: 50 –
51.)
Air tanah dalam biasanya memiliki karbondioksida dengan jumlah yang
relatif banyak, dicirikan dengan rendahnya pH dan biasanya disertai dengan kadar
oksigen terlarut rendah atau bahkan terbentuk suasana anaerob. Pada kondisi ini,
sejumlah ferri karbonat akan larut sehingga terjadi peningkatan kadar besi pada
ferro.
Hal ini juga dapat terjadi pada perairan anaerob. Dengan kata lain, besi
(Fe2+
) hanya ditemukan pada perairan bersifat anaerob, akibat proses dekomposisi
bahan organik bahan organik yang berlebihan. Jadi, diperairan kadar besi (Fe2+
)
yang tinggi berkolerasi dengan kadar bahan organik tinggi; atau kadar besi yang
tinggi terdapat pada air yang berasal dari air tanah dalam yang bersuasana anaerob
atau dari lapisan dasar perairan yang sudah tidak mengandung oksigen. Menurut
Mcneely et al. (1979) dalam Efendi, H., pada air tanah dalam dengan kadar
oksigen yang rendah, kadar besi dapat mencapai 10 – 100 mg/l, sedangkan pada
perairan laut sekitar 0,01 mg/l (Efendi, 2003: 163).
Daerah pertanian atau persawahan mempunyai ciri – ciri antara lain
infiltrasi yang rendah dan kandungan besi (Fe) yang tinggi. Kandungan besi ini
dapat dihasilkan dari proses pembajakan sawah selama bertahun – tahun lamanya.
Oleh karena tanah tersebut diolah dalam kondisi basah, maka sanyawa besi akan
turun ke bawah pada lapisan tanah yang tidak diolah. Akibatnya, tanah yang tidak
diolah akan mengeras dan mengakibatkan terjadinya kedap air. Air yang
17
mempunyai kandungan Fe tinggi apabila bersentuhan atau bereaksi dengan udara
yang mengandung oksigen akan menghasilkan warna kecokelatan. Dengan
demikian jika bak penampungan diisi dengan air, mula – mula air kelihatan jernih.
Lama – kelamaan karena bersentuhan atau bereaksi dengan udara maka Fe
tersebut teroksidasi dan menimbulkan warna kecokelatan seperti besi yang
berkarat (Aliya, 2005: 43).
Dalam PERMENKES nomor 416/MEN.KES/PER/IX/1990 tentang syarat
– syarat dan pengawasan kualitas air diatur baku mutu Fe yang diperbolehkan
dalam air bersih adalah 1,0 mg/l.
2.1.3.2. Manfaat Fe Bagi Tubuh
Fe yang dalam keadaan tereduksi kehilangan 2 elektron memiliki 2 sisa
muatan positif, yaitu bentuk ferro. Keadaan teroksidasi Fe kehilangan 3 elektron
memiliki sisa 3 muatan positif, yaitu bentuk ferri. Fe dalam bentuk 2 ion sangat
menguntungkan sehingga bisa berperan dalam proses respirasi sel serta sebagai
kofaktor enzim yang terlibat dalam oksidasi dan reduksi untuk produksi energi
yang terdapat pada semua sel tubuh. Ferro merupakan unsur penting bagi mahluk
hidup.
Fe memiliki berbagai fungsi esensial dalam tubuh, yaitu:
a. Sebagai alat angkut oksigen dari paru – paru ke seluruh tubuh.
b. Sebagai alat angkut elektron dalam sel.
c. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim (Widowati,
Sastiono dan Jusuf, 2008: 218).
18
2.1.3.3. Efek Toksik Fe
Intake Fe dalam dosis besar pada manusia bersifat toksik karena besi ferro
bisa bereaksi dengan peroksida dan menghasilkan radikal bebas. Fe bersifat toksik
bila jumlah transferin melebihi kebutuhan sehingga mengikat Fe bebas. Konsumsi
Fe berlebih berakibat pada peningkatan feritrin dan hemosiderin juga meningkat
dalam sel parenkim hati. Kadar Fe dalam feritrin dan hemosiderin juga meningkat.
Hemosiderin akan masuk ke dalam sel parenkim orgam – organ lain, misalnya
pankreas, oto jantung dan ginjal sehingga dalam jangka panjang hemosiderin akan
tertimbun dan merusak kerja organ – organ tersebut.
Akibat patologis dari paparan Fe secara kronis, kadar Fe dalam tubuh
meningkat hingga mencapai 20 – 40 g. Sebagian besar Fe dalam bentuk
hemosiderin. Konsentrasi terbesar Fe berada dalam sel parenkim hati dan
pankreas, serta organ endokrin dan jantung. Fe dalam retikuloendotelial sel limpa
berada dalam jumlah terbesar pada penderita yang menerima transfusi darah
secara berulang dan penderita yang terpapar Fe melalui peralatan masak dalam
jangka waktu yang lama. Toksisitas kronis Fe bisa mengakibatkan gangguan
fungsi hati, endokrin dan penyakit kardiovaskuler (Widowati, Sastiono dan Jusuf,
2008: 226 – 227).
2.1.4. Fly Ash (Abu Terbang)
Pada industri pusat listrik tenaga uap milik PLN dengan menggunakan
bahan bakar batu bara untuk pembangkit ketel uap (steam boiler), maka diperoleh
uap untuk pembangkit turbin dan limbah padat diantaranya adalah abu terbang
(Fly Ash) dan abu bawah
dibuang.
Gambar 2.2 Timbunan batu bara di Lokasi PT. PG Tolangohula
Semakin tinggi efisiensi sistem pengendalian pencemaran udara, maka
semakin besar pula abu terbang yang dapat
partikulat abu terbang dapat mencapai 99% jika digunakan sistem filter kain
tenun.
Abu terbang terdiri atas partikulat ukuran micron dan sub
dapat dikumpulkan dengan sistem pengendalian pencemaran udara. Abu
yang sudah dikumpulkan ditransport dan dibuang dengan alat
masuk ke dalam tangki dilengkapi tutup untuk mencegah abu terbang bertebaran
di udara terbuka (Tcnobanoglus, Theisen dan
275).
dan abu bawah (bottom ash). Abu bawah dicampur dengan air kemudian
Gambar 2.2 Timbunan batu bara di Lokasi PT. PG Tolangohula
Sumber: Dokumentasi pribadi
Semakin tinggi efisiensi sistem pengendalian pencemaran udara, maka
semakin besar pula abu terbang yang dapat dipindahkan. Efisiensi pemindahan
partikulat abu terbang dapat mencapai 99% jika digunakan sistem filter kain
Abu terbang terdiri atas partikulat ukuran micron dan sub – micron yang
dapat dikumpulkan dengan sistem pengendalian pencemaran udara. Abu
yang sudah dikumpulkan ditransport dan dibuang dengan alat pneumatic conveyor
masuk ke dalam tangki dilengkapi tutup untuk mencegah abu terbang bertebaran
udara terbuka (Tcnobanoglus, Theisen dan Vigil, 1993 dalam Suharto, 2011:
19
. Abu bawah dicampur dengan air kemudian
Gambar 2.2 Timbunan batu bara di Lokasi PT. PG Tolangohula
Semakin tinggi efisiensi sistem pengendalian pencemaran udara, maka
dipindahkan. Efisiensi pemindahan
partikulat abu terbang dapat mencapai 99% jika digunakan sistem filter kain
micron yang
dapat dikumpulkan dengan sistem pengendalian pencemaran udara. Abu terbang
pneumatic conveyor
masuk ke dalam tangki dilengkapi tutup untuk mencegah abu terbang bertebaran
1993 dalam Suharto, 2011:
Gambar 2.3 Timbunan
Kualitas pasir silika atau SiO
dari pasir silika, sehingga mempunyai potensi sebagai bahan baku industri lainnya
seperti industri pembuatan
Prosedur penanganan abu terbang dilakukan dalam keadaan basah dan
ditutup, sehingga tidak ada emisi abu terbang ke udara. Jika abu terbang ingin
diangkut dengan truk, maka disarankan truk pengangkut abu terbang ditutup
dicegah tidak ada kebocoran selama transportasi.
2.1.4.1. Abu Terbang Sebagai Bahan Baku Industri
1. Ekstraksi abu terbang dengan NaOH
Jika abu terbang dienstruksi dengan 2 molar NaOH dalam alat ekstraktor
dengan suhu 900C selama 6 jam, maka diperoleh hasil akstr
kadar CaO sebesar 1,12% berat, SiO
dan Al2O3 sebesar 32,43% berat. Kadar SiO
diekstrasi sbesar 58,31% berat menjadi 61,34% berat sesudah diekstraksi. Kadar
Gambar 2.3 Timbunan bottom ash dan fly ash
Sumber: Dokumentasi pribadi
Kualitas pasir silika atau SiO2 dalam limbah padat abu terbang lebih tinggi
a, sehingga mempunyai potensi sebagai bahan baku industri lainnya
seperti industri pembuatan batako dan genteng untuk rumah murah.
Prosedur penanganan abu terbang dilakukan dalam keadaan basah dan
ditutup, sehingga tidak ada emisi abu terbang ke udara. Jika abu terbang ingin
diangkut dengan truk, maka disarankan truk pengangkut abu terbang ditutup
dicegah tidak ada kebocoran selama transportasi.
Abu Terbang Sebagai Bahan Baku Industri
Ekstraksi abu terbang dengan NaOH
Jika abu terbang dienstruksi dengan 2 molar NaOH dalam alat ekstraktor
C selama 6 jam, maka diperoleh hasil akstraksi berturut
kadar CaO sebesar 1,12% berat, SiO2 sebesar 61,34%, Fe2O3 sebesar 1,78% berat
sebesar 32,43% berat. Kadar SiO2 dalam abu terbang sebelum
diekstrasi sbesar 58,31% berat menjadi 61,34% berat sesudah diekstraksi. Kadar
20
ng lebih tinggi
a, sehingga mempunyai potensi sebagai bahan baku industri lainnya
Prosedur penanganan abu terbang dilakukan dalam keadaan basah dan
ditutup, sehingga tidak ada emisi abu terbang ke udara. Jika abu terbang ingin
diangkut dengan truk, maka disarankan truk pengangkut abu terbang ditutup dan
Jika abu terbang dienstruksi dengan 2 molar NaOH dalam alat ekstraktor
aksi berturut – turut
sebesar 1,78% berat
dalam abu terbang sebelum
diekstrasi sbesar 58,31% berat menjadi 61,34% berat sesudah diekstraksi. Kadar
SiO2 dalam pasir silika untuk pembuatan semen sebesar 50,16% berat (PT Semen
Cibinong, 2003 dalam Suharto, 2011: 276)
Di Amerika Serikat (USA) pada tahun 1993, dicatat limbah abu terbang
sebesar 43,3 juta metric
Dari jumlah 43,4 juta metric ton abu terbang ini, sebesar 9,5 juta metric tonsudah
dimanfaatkan, sedangkan sisanya masih belum dimanfaatkan sepenuhnya.
Abu terbang yang dihasilkan dari berbagai Neg
Australia, Taiwan, China, Hong Kong, India, Jepang, Korea Selatan, Malaysia dan
Thailand dengan jumlah abu terbang sekitar 121 juta metric ton dan sekitar 42%
yang sudah dimanfaatkan, sedangkan sisanya belum dimanfaatkan untuk bahan
baku atau produk lainnya. Batu bara dipresiksi sampai tahun 2012 akan
menduduki peringkat kedua sebagai sumber energi dunia sesudah minyak bumi
dan gas alam. Harga batu bara akan semakin meningkat sekitar 20% (Abadi,
Barr, Rapp, Hughes, Chou dan Banerje
dalam pasir silika untuk pembuatan semen sebesar 50,16% berat (PT Semen
Cibinong, 2003 dalam Suharto, 2011: 276).
Gambar 2.4 Fly ash
Sumber: Dokumentasi pribadi
Di Amerika Serikat (USA) pada tahun 1993, dicatat limbah abu terbang
ton abu terbang dihasilkan oleh pusat Listril Tenaga Uap.
Dari jumlah 43,4 juta metric ton abu terbang ini, sebesar 9,5 juta metric tonsudah
dimanfaatkan, sedangkan sisanya masih belum dimanfaatkan sepenuhnya.
Abu terbang yang dihasilkan dari berbagai Negara seperti Indonesia,
Australia, Taiwan, China, Hong Kong, India, Jepang, Korea Selatan, Malaysia dan
Thailand dengan jumlah abu terbang sekitar 121 juta metric ton dan sekitar 42%
yang sudah dimanfaatkan, sedangkan sisanya belum dimanfaatkan untuk bahan
baku atau produk lainnya. Batu bara dipresiksi sampai tahun 2012 akan
menduduki peringkat kedua sebagai sumber energi dunia sesudah minyak bumi
dan gas alam. Harga batu bara akan semakin meningkat sekitar 20% (Abadi,
Rapp, Hughes, Chou dan Banerjee, 1996 dalam Suharto, 2011: 276).
21
dalam pasir silika untuk pembuatan semen sebesar 50,16% berat (PT Semen
Di Amerika Serikat (USA) pada tahun 1993, dicatat limbah abu terbang
ton abu terbang dihasilkan oleh pusat Listril Tenaga Uap.
Dari jumlah 43,4 juta metric ton abu terbang ini, sebesar 9,5 juta metric tonsudah
dimanfaatkan, sedangkan sisanya masih belum dimanfaatkan sepenuhnya.
ara seperti Indonesia,
Australia, Taiwan, China, Hong Kong, India, Jepang, Korea Selatan, Malaysia dan
Thailand dengan jumlah abu terbang sekitar 121 juta metric ton dan sekitar 42%
yang sudah dimanfaatkan, sedangkan sisanya belum dimanfaatkan untuk bahan
baku atau produk lainnya. Batu bara dipresiksi sampai tahun 2012 akan
menduduki peringkat kedua sebagai sumber energi dunia sesudah minyak bumi
dan gas alam. Harga batu bara akan semakin meningkat sekitar 20% (Abadi, De
1996 dalam Suharto, 2011: 276).
22
Berbagai komponen abu terbang terdiri atas:
a. Campuran abu terbang.
b. Unsur karbon yang tak terbakar yang digunakan untuk suplemen bahan
bakar, carbon black dan karbon aktif.
c. Senyawa magnesia yang digunakan untuk pigmen, pembersih, bahan
baku ferrit dan aditif semen.
d. Bahan baku gelas reaktif yang digunakan untuk zeolit, bahan baku
struktural dan bahan isolasi.
e. Batu apung yang digunakan untuk keramik ringan dan pengisi polimir.
2. Kendala Penggunaan Abu Terbang
Kendala penggunaan abu terbang disebabkan komposisi kimia dan sifat
fisiknya yang sangat bervariasi dan tergantung jenis batu baranya, jenis ketel uap
dan ketinggian cerobong asap. Kendala lain adalah abu terbang banyak
mengandung kontaminan belerang dan karbon sehingga sangat jelek untuk
digunakan sebagai bahan baku pembuatan semen dan batako, namun batu bara
dengan kandungan belerang rendah dapat digunakan sebagai bahan baku batako
dan semen murah.
3. Karbon Tak Terbakar
Semakin tinggi karbon dalam abu terbang yang tak terbakar semakin besar
kendala abu terbang untuk pembuatan semen. Karbon yang tak terbakar dalam
abu terbang sekitar 3% berat. Karbon tak terbakar dalam abu terbang dapat
dimurnikan sehingga diperoleh produk karbon sebagai bahan baku pembuatan
karbn aktif, industry grafit dan bahan bakar ketel uap. Metode pemisahan karbon
23
tak terbakar dalam abu terbang dapat dilakukan dengan metode berturut – turut,
sebagai berikut:
a. Pemisahan dengan udara (air classification).
b. Pemisahan dengan elektrostatik.
Pemisahan karbon tak terbakar dalam abu terbang dilakukan denga
elektroda positif dan elektroda negative dimana abu terbang diumpamakan
melewati elektroda positif dan elektroda negatif. Pada elektroda positif mampu
menampung abu bersih dan pada elektroda negative dapat menampung karbon
kadar tinggi.
2.1.4.2 Jenis – jenis Produk Berbasis Abu Terbang
1. Produk Batu Apung
Batu apung bentuk bola silinder terbentuk selama pembakaran batu bara
yang terdiri atas silica, alumina, dan besi oksida dengan ukuran antara 20 – 200
µm. Batu apung sangat ringan, kekuatannya tinggi, stabil terhadap panas, secara
kimia batu apung adalah inert. Kegunaan bat apung antara lain untuk pengisi
resin, pengisi cat, pengisi bata ringan dan sebagai bahan isolasi.
2. Semen Abu Terbang
Semen ialah senyawa kimia yang bersifat hidrolis artinya jika dicampur
denga air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan – bahan lain menjadi suatu
satuan massa yang memadat dan mengeras (Austin, T.G, 1975 dalam Suharto,
2011: 278)
Semen abu terbang atau disebut pula semen pozzolan yang terdiri atas
campuran semen portland tipe 1 dan abu terbang. Semen pozzolan tahan terhadap
24
asam sulfat sehingga cocok untuk konstruksi di bawah laut dan daerah dengan
kadar sulfat tinggi. Semen abu terbang digunakan untuk bangunan beton dan
memerlukan hidrasi rendah, missal bendungan air, parit air, patir air irigasi dan
pipa bawah tanah.
Semen abu terbang ialah semen dengan bahan baku abu terbang yang
tinggi kandungan SiO2. Semen abu terbang kurang cocok untuk bangunan gedung
bertingkat, namun semen abu terbang sangat baik untuk pembangunan batako dan
konstruksi rumah murah, harganya lebih murah jika dibandingkan dengan semen
Portland.
3. Bata dari Abu Terbang
Abu terbang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bata
sehingga dapat mengurangi jumlah abu terbang yang dihasilkan oleh PLTU dan
pengurangan penggalian bahan baku tanah liat untuk bata (brick clay) yang
menyebabkan kerusakan lingkungan. Keuntungan penggunaan abu terbang
sebagai bahan baku pembuatan bata ialah penggunaan energi hampir tidak ada,
jika dibandingkan dengan pembuatan bata merah dari tanah liat yang
mengonsumsi energi cukup besar untuk proses pembakarannya.
4. Gips dari Limbah Abu Terbang
Batu bara mengandung kontaminan belerang dan jika dibakar maka akan
terjadi gas SO2. Oleh sebab itulah, penghilangan gas SO2 dari hasil pembakaran
batu bara dalam tungku pembakaran dapat direduksi dan dihilangkan dangan
menggunakan batu kapur atau air kapur sehingga terbentuk gips.
25
2.2. Kerangka Berpikir
2.2.1. Kerangka Teori
Gambar 2.5 Kerangka Teori
Dari kerangka teori diatas dapat air tanah memiliki 3 parameter inti yaitu
parameter fisik, parameter kimia dan parameter mikrobiologi. Parameter fisik
terdiri atas bau, rasa, kekeruhan, suhu, warna dan TDS. Parameter kimia terdiri
atas kimia anorganik seperti Fe dan kimia organik seperti Pestisida. Parameter
mikrobiologi total coliform. Semua parameter diatas memiliki baku mutu yang
Air Tanah
Parameter Fisik
Parameter
Kimia
Parameter
Mikrobiologi
Permenkes nomor
416/MENKES/
PER/IX/1990 tentang
syarat – syarat dan
pengawasan kualitas air
- Bau
- Rasa
- Kekeruhan
- Suhu
- Warna
- TDS
- Kimia
Anorganik:
Fe
- Kimia
Organik
Total
Coliform
Batu
Bara
Bottom
Ash
Fly
Ash
26
diatur dalam Permenkes nomor 416/MENKES/IX/1990 tentang syarat – syarat
dan pengawasan kualitas air. Fly ash merupakan sisa pembakaran batu bara selain
bottom ash. Penelitian ini mengkaji perubahan kandungan parameter air tanah
dengan perlakuan fly ash sebagai absorben, dimana parameter yang diteliti adalah
parameter fisik (bau dan rasa) dan kimia (Fe dan pH).
2.2.2. Kerangka Konsep
Gambar 2.6 Kerangka Konsep
Keterangan:
= Variabel Independen
= Variabel Dependen
2.3. Hipotesis
2.3.1. Hipotesis Penelitian
1. Terdapat perubahan nilai parameter fisik (bau dan rasa) air tanah kost
kuning berdasarkan variasi dosis Fly Ash.
2. Terdapat perubahan parameter kimia (Fe dan pH) air tanah kost kuning
berdasarkan variasi dosis Fly Ash.
Fly Ash
Parameter Fisik
Air Tanah Kost
Parameter Kimia
Air Tanah Kost
Kuning
27
2.3.2. Hipotesis Statistik
Dalam penelitian ini hipotesis nol (H0) yang diajukan sebelum percobaan
adalah tidak adanya perbedaan pengaruh perlakuan terhadap hasil pengamatan.
Lawannya adalah hipotesis alternatif (Ha), yaitu setidaknya ada sepasang
perlakuan yang berbeda (Suhaemi, 2011: 26). Hipotesis statistik penelitian ini
sebagai berikut:
H0 : Tidak terdapat perubahan parameter fisik dan parameter kimia dengan
adanya perlakuan Fly Ash.
Ha : Terdapat perubahan parameter fisik dan parameter kimia dengan
adanya perlakuan Fly Ash.