Elma Puspaningtyas 081111021 Itl

8/20/2019 Elma Puspaningtyas 081111021 Itl

1/101

PENAMBAHAN FeCl3 DAN BENTONIT TERAKTIVASI

DALAM MENURUNKAN KONSENTRASI TOTAL

SUSPENDED SOLID (TSS) AIR LAUT GRESIK SEBAGAI AIR

BAKU COOLING WATER

SKRIPSI

ELMA PUSPANINGTYAS

PROGRAM STUDI S-1 ILMU DAN TEKNOLOGI LINGKUNGAN

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

APRIL 2015


2/101

i




BAKU COOLING WATER

SKRIPSI

ELMA PUSPANINGTYAS

PROGRAM STUDI S-1 ILMU DAN TEKNOLOGI LINGKUNGAN

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

APRIL 2015


3/101

ii




BAKU COOLING WATER

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Sarana Teknik Bidang Ilmu dan Teknologi Lingkungan pada

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Oleh:

ELMA PUSPANINGTYAS

NIM 081111021

Disetujui oleh,

Pembimbing I, Pembimbing II,

Drs. Trisnadi W. L. C. P., M.Si.

NIP. 19631215 198903 1 002

Nur Indradewi O., S.T., M.T.

NIP. 19831001 200812 2 004


4/101


5/101

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai referensi

kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan atau harus

menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah dan kelaziman mensitir ataumenyalin pendapat penulis lainnya. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik

Universitas Airlangga.


6/101

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulillah penulis sampaikan kepada Allah SWT, ataskarunia rahmat dan hidayah yang telah diberikan sehingga penulis dapat

menyelesaikan naskah skripsi yang berjudul “Penambahan FeCl3 dan Bentonit

Teraktivasi Dalam Menurunkan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS)

Air Laut Gresik Sebagai Air Baku Cooling Water”

Naskah skripsi ini tersusun dalam beberapa bab, antara lain pendahuluan,tinjauan pustaka, metode penelitian, hasil dan pembahasan, serta kesimpulan dan

saran. Keseluruhan isi dari setiap bab tersebut, tersusun secara komprehensif

untuk melandasi penelitian tersebut.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik (S.T.) Bidang Ilmu dan Teknologi Lingkungan. Pembuatan naskah skripsi

ini disusun sesuai dengan ketentuan teknis penulisan yang ada pada ProgramStudi S-1 Ilmu dan Teknologi Lingkungan, Departemen Biologi, Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Airlangga. Harapan penulis agar naskah skripsi ini

dapat diterima dan dapat bermanfaat sesuai dengan tujuannya.

Surabaya, 6 April 2015

Penulis,

Elma Puspaningtyas


7/101

vi

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji Syukur Kehadirat Allah SWT atas limpahan Rahmat-Nya, akhirnya

penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi ini dengan baik. Naskah skripsi ini

tidak akan selesai tanpa bimbingan, bantuan, dan doa dari berbagai pihak. Oleh

karena itu, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnyakepada:

1. Dr. Alfiah Hayati selaku Ketua Departemen Biologi, FST Unair, yang telah

memberikan fasilitas dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Prof. Dr. Ir. Agoes Soegianto, DEA selaku Ketua Program Studi Ilmu dan

Teknologi Lingkungan, yang telah memberikan dukungan fasilitas dalam

menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Minto Yuswono dan Ibu Ekowati selaku orang tua penulis yangmemberikan motivasi baik moril maupun materil dan doa yang senantiasa

tercurah untuk penulis.

4. Drs. Trisnadi Widyo Leksono, C.P., M.Si. selaku pembimbing I yang selalumembimbing dan mengarahkan penulis dalam setiap kegiatan dan pembuatan

naskah skripsi.

5.

Nur Indradewi Oktavitri, S.T., M.T. selaku pembimbing II yang selalu

membimbing dan mengarahkan penulis dalam kegiatan penelitian dan

pembuatan naskah skripsi.

6.

Nita Citrasari, S.Si. M.T., selaku koordinator skripsi yang telah memberikanarahan dan nasehat kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

7. Seluruh staff laboran Laboratorium Ekologi dan Lingkungan Ruang 122, FST

Universitas Airlangga, dan seluruh staff laboran Laboratorium Lingkungan

Universitas Pembangunan Nasional (UPN) Veteran Jatim.

8. Catur Rosalia Oktavani selaku tim kerja penelitian penulis yang selalu

memberikan bantuan saat kegiatan penelitian dan motivasi kepada penulis.

9.

Rekan-rekan mahasiswa Ilmu dan Teknologi Lingkungan Angkatan 2011

yang selalu memberikan semangat dan dukungan kepada penulis.

10. Rekan satu kos “Siti’s Management ” Mulyorejo Utara 191, dan semua pihakyang telah membantu penulis dalam menyelesaikan naskah skripsi yang

namanya tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam

penulisan naskah skripsi. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran

dan kritik untuk menyempurnakan naskah ini. Semoga naskah skripsi ini

bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya. Akhir kata

penulis mengucapkan banyak terima kasih.


8/101

vii

Puspaningtyas, E., 2015. Penambahan FeCl3 Dan Bentonit Teraktivasi Dalam

Menurunkan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) Air Laut Gresik Sebagai

Air Baku Cooling Water . Skripsi ini di bawah bimbingan Drs. Trisnadi WidyoLeksono, C. P., M.Si. dan Nur Indradewi Oktavitri, S.T., M.T. Program Studi S-1

Ilmu dan Teknologi Lingkungan, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Airlangga.

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan konsentrasi TSS air laut

Gresik pada penambahan FeCl3 dan bentonit teraktivasi dengan berbagai variasi.

Penelitian ini terdiri atas 4 variasi, yaitu konsentrasi FeCl3, konsentrasi H2SO4 sebagai aktivator bentonit, massa bentonit, dan waktu pengadukan lambat. Pada

setiap variasi dicari kondisi optimum untuk digunakan pada tahap variasi

berikutnya. FeCl3 digunakan sebagai koagulan utama, sedangkan bentonit

merupakan koagulan aid . Konsentrasi FeCl3 yang digunakan adalah 800, 1000,

1200, dan 1400 mg/L. Konsentrasi H2SO4 sebagai aktivator bentonit adalah 0,4;

0,8; 1,2; dan 1,6 M. Massa bentonit yang digunakan adalah 200, 400, 600, dan

800 mg. Waktu pengadukan lambat yang digunakan adalah 10, 20, 30, 40, dan 50

menit. Hasil penelitian menunjukkan ada beda signifikan konsentrasi TSS pada

setiap variasi. Penambahan FeCl3 dan bentonit teraktivasi mampu menurunkankonsentrasi TSS air laut Gresik sebesar 730 mg/L menjadi 52 mg/L, sehingga

didapatkan persentase removal TSS sebesar 92,87%. Kondisi optimum masing-

masing variasi adalah 1000 mg/L FeCl3, 0,4 M H2SO4, 400 mg bentonit, dan 40

menit pengadukan lambat. Hasil tersebut dapat membantu mengurangi beban TSS

pada pengolahan selanjutnya.

Kata kunci: air laut, bentonit, FeCl3, flokulasi, koagulasi.


9/101

viii

Puspaningtyas, E., 2015. Addition of FeCl3 and Activated Bentonite in Reducing

The Concentration of Gresik Sea Water As Raw Water Cooling Water. This script

was guidance by Drs. Trisnadi Widyo Leksono, C. P., M.Si. and Nur IndradewiOktavitri, S.T., M.T. Environmental Science and Technology, Departement of

Biology, Faculty of Science and Technology, Airlangga University

ABSTRACT

The aims of this research were to determine the difference’s TSS concentration of

Gresik sea water on the addition of FeCl3 and activated bentonite for a wide

range of variation. This research consists of 4 variations, i.e. the variation of

concentration FeCl3 , concentration of H 2SO4 as activator of bentonite, bentonite

mass and stirring slowly time. Each of variation was searched the optimum

condition used for next variation step. FeCl3 was used as the primary coagulant,

while bentonite is as coagulant aid. FeCl3 concentration used was 800, 1000,

1200, and 1400 mg/L. Concentration of H 2SO4 as an activator of bentonite used

was 0.4; 0.8; 1.2; and 1.6 M. Mass of bentonite used was 200, 400, 600, and 800

mg. Slow stirring time used was 10, 20, 30, 40, and 50 minutes. The results

showed a significant difference TSS concentration in each variation. The addition

of FeCl3 and activated bentonite was able to reduce TSS concentration of Gresik

sea water 730 mg/L to 52 mg/L, so TSS removal was about 92.87%. The optimumcondition for each variation was 100 mg/L FeCl3, 0.4 M H2SO4, 400 mg

bentonite, and 40 minutes for stirring slowly time. That result was able reduce the

burden of TSS in subsequent processing.

Keywords: sea water, bentonite, FeCl3 , flocculation, coagulation.


10/101

ix

DAFTAR ISI

JUDUL ...................................................................................................................... i

LEMBAR PERNYATAAN ...................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... iii

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ................................................. ivKATA PENGANTAR .............................................................................................. v

UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................. vii

ABSTRACT ............................................................................................................ viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xDAFTAR TABEL ................................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 11.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 6

1.3 Hipotesis ......................................................................................................... 6

1.4 Tujuan ............................................................................................................. 7

1.5 Manfaat ........................................................................................................... 8

1.6 Ruang Lingkup Penelitian ................................................................................ 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Laut ..........................................................................................................10

2.1.1 Perairan Laut gresik .................................................................................11

2.1.2 Kualitas air laut ........................................................................................12

2.2 Cooling Water ................................................................................................142.3 Total Suspended Solid .....................................................................................19

2.4 Koagulasi-Flokulasi ........................................................................................21

2.4.1 Koagulan .................................................................................................25

2.4.2 Pengadukan cepat.....................................................................................27

2.4.3 Pengadukan lambat ..................................................................................28

2.5 Ferri Klorida (FeCl3).......................................................................................28

2.5.1 Hidrolisis FeCl3 dalam air ........................................................................292.5.2 Reaksi ferri klorida dalam air beralkalinitas .............................................29

2.6 Bentonit ..........................................................................................................29

2.6.1 Jenis bentonit ...........................................................................................312.6.2 Aktivasi bentonit ......................................................................................32

2.7 Jar test ............................................................................................................33

2.8 Penelitian Sebelumnya ....................................................................................35

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Praktek kerja Lapangan ....................................................37

3.1.1 Tempat penelitian.....................................................................................37

3.1.2 Waktu penelitian .....................................................................................37

3.2 Bahan dan Alat ...............................................................................................37


11/101

3.2.1 Bahan penelitian ......................................................................................37

3.2.2 Alat penelitian .........................................................................................37

3.3 Cara Kerja .......................................................................................................383.3.1 Persiapan alat dan bahan ..........................................................................38

3.3.2 Persiapan penelitian .................................................................................41

3.3.3 Pengambilan sampel penelitian ................................................................42

3.3.4 Pelaksanaan penelitian .............................................................................43

3.4 Cara Analisis Data...........................................................................................473.4.1 Analisis TSS .............................................................................................47

3.4.2 Uji Anava .................................................................................................49

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Konsentrasi TSS dengan Penambahan Berbagai Variasi Konsentrasi FeCl3 .....51

4.2 Konsentrasi TSS dengan Penambahan Konsentrasi H2SO4 sebagai Aktivator

Bentonit ..........................................................................................................544.3 Konsentrasi TSS dengan Penambahan Variasi Massa Bentonit ........................57

4.4 Konsentrasi TSS dengan Penambahan Variasi Waktu Pengadukan Lambat .....60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .....................................................................................................635.2 Saran ...............................................................................................................64

DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................65

LAMPIRAN ............................................................................................................70


12/101

x

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Peta Perairan Laut Gresik dan Industri di Sekitarnya.............. 12

2.2 Cooling Tower System.............................................................. 16

2.3 Proses Koagulasi-Flokulasi...................................................... 222.4 Struktur Montmorillonite.......................................................... 30

2.5 Jar test ...................................................................................... 353.1 Cara Kerja Penelitian................................................................ 39

3.2 Lokasi Pengambilan Sampel Air Laut Gresik.......................... 42

3.3 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Konsentrasi FeCl3.. 433.4 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Aktivasi Bentonit... 44

3.5 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Massa Bentonit...... 45

3.6 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Waktu Pengadukan

Lambat...................................................................................... 47

4.1 Konsentrasi TSS Air Laut Gresik pada Penambahan VariasiKonsentrasi FeCl3..................................................................... 51

4.2 Konsentrasi TSS Air Laut Gresik pada Penambahan VariasiKonsentrasi H2SO4 untuk Aktivasi Bentonit............................ 55

4.3 Konsentrasi TSS Air Laut Gresik pada Penambahan Variasi

Massa Bentonit......................................................................... 59

4.4 Konsentrasi TSS Air Laut Gresik pada Penambahan VariasiWaktu Pengadukan Lambat...................................................... 62


13/101

xi

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Unsur Utama Air Laut ................................................................... 10

2.2 Kualitas Air Laut Gresik................................................................ 13

2.3 Persyaratan Air Baku Cooling Water ............................................ 18

2.4 Ukuran Partikel Yang Terlibat Dalam Koagulasi.......................... 212.5 Data Penelitian Tentang FeCl3 Sebagai Koagulan........................ 35

2.6 Data Penelitian Tentang Bentonit.................................................. 363.1 Kualitas Air Laut Gresik................................................................ 41

4.1 Kualitas Perairan Laut Gresik (Hasil analisis)............................... 50


14/101

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

1. Ringkasan ilmiah

2. Data Hasil Analisis Konsentrasi TSS Air Laut3. Hasil Analisis Statistika Pada Penambahan Variasi Konsentrasi FeCl3

4. Hasil Analisis Statistika Pada Penambahan Variasi Konsentrasi H2SO4 Sebagai Aktivator Bentonit

5. Hasil Analisis Statistika Pada Penambahan Variasi Massa Bentonit

6. Hasil Analisis Statistika Pada Penambahan Variasi Waktu Pengadukan

Lambat7. Foto Kegiatan Penelitian dan Hasil Penelitian


15/101

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peningkatan jumlah penduduk setiap tahunnya menyebabkan kebutuhan

penduduk akan barang maupun jasa di dunia terus meningkat. Hal tersebut

memicu berdirinya industri untuk memenuhi kebutuhan penduduk. Air merupakan

kebutuhan fundamental bagi sebuah industri, baik sebagai air produksi, air pengisi

boiler , air pendingin, maupun air bersih. Industri membutuhkan air sebanyak 0,4-

1 L/dt/Ha untuk memenuhi semua proses dalam industri tersebut (Anonim, 2002).

Sementara itu persediaan air di dunia sebesar 96,5% berupa air laut, sedangkan air

tawar tersedia sebanyak 2,5% (Crompton, 2006). Air tawar tersedia dalam bentuk

air permukaan dan air tanah. Air permukaan telah banyak digunakan sebagai

sumber air bersih bagi masyarakat dan industri di sekitarnya. Meski demikian,

kualitas air permukaan semakin memburuk akibat pencemaran dari berbagai

sumber seperti limbah domestik, limbah perkotaan, maupun limbah industri. Oleh

karena itu, dalam dekade terakhir air laut mulai dimanfaatkan sebagai sumber air

melalui peran teknologi dan dengan berbagai pengolahan (Asmara dan

Hasanuddin, 2012).

Salah satu pemanfaatan air laut bagi industri adalah sebagai air pengisi

cooling tower industri. Cooling tower merupakan unit yang digunakan untuk

menurunkan temperatur air melalui proses perpindahan panas (Anonim, 2006).

Air yang digunakan sebagai pengisi cooling tower disebut cooling water . Sistem


16/101

2

cooling water merupakan bagian yang terintegrasi dari proses operasi pada

industri. Proses produksi pada industri mayoritas membutuhkan cooling water

untuk efisiensi dan operasi industri yang baik (Budiyono dan Sumardiono, 2013).

Salah satu syarat air yang digunakan sebagai cooling water harus jernih,

maksudnya air harus bersih, tidak terdapat partikel-partikel kasar, dan partikel

halus yang dapat menyebabkan air kotor. Parameter partikel-partikel kasar

maupun halus tersuspensi dalam air direpresentasikan sebagai Total Suspended

Solid (TSS). Padatan tersuspensi pada cooling water merupakan masalah serius.

Padatan tersuspensi tersebut dapat menempel pada permukaan perpindahan panas

sehingga mengakibatkan berkurangnya efisiensi perpindahan panas. Persyaratan

air baku cooling water memiliki standar parameter konsentrasi TSS kurang dari

10 ppm (mg/L) (Budiyono dan Sumardiono, 2013).

Air laut sebagai bahan baku cooling water mengandung senyawa organik

dan anorganik terlarut maupun tersuspensi, serta ion-ion seperti Na+ 30,6%, Cl-

55%, SO4- 7,7%, dan beberapa ion lainnya (Siregar, 2005). Senyawa-senyawa

tersebut menyebabkan air laut tidak jernih (keruh) (Effendi, 2013). Data hasil

monitoring dari air laut di Tanjung Perak memiliki konsentrasi TSS sebesar 137

mg/L pada sepertiga tahun 2009. Konsentrasi TSS pada muara sungai Lamong

Gresik tahun 2012 berkisar 20-50 mg/L (Anonim, 2012a). Berdasarkan dua data

tersebut, air laut memerlukan pengolahan untuk menurunkan konsentrasi TSS

agar dapat dimanfaatkan sebagai cooling water .

Metode pengolahan yang sering digunakan untuk mengendalikan

konsentrasi TSS air laut yakni proses filtrasi secara kontinyu (Budiyono, dan


17/101

3

Sumardiono, 2013). Proses filtrasi menggunakan membran memiliki kelemahan

pada penggunaan dan pemilihan membran yang tepat, serta sering terjadinya

fouling dan polarisasi konsentrasi serta umur membran (Mulder, 1996). Untuk

menekan kelemahan tersebut, maka dibutuhkan pretreatment sebelum air laut

masuk ke dalam membran.

Pretreatment air laut sebelum masuk ke dalam kolom membran dapat

dilakukan dengan metode koagulasi-flokulasi. Tujuan utama pretreatment

menggunakan metode koagulasi-flokulasi adalah untuk menghilangkan padatan

dalam air terutama padatan non settleable, padatan tersuspensi, dan koloid

(Budiyono dan Sumardiono, 2013). Proses pretreatment dengan metode

koagulasi-flokulasi telah banyak dilakukan. Koagulan yang biasa digunakan

adalah koagulan FeCl3, karena memiliki nilai valensinya yang tinggi yaitu 3,

sehingga optimal dalam mengikat partikel dan menggabungkan flok. Altaher dkk.

(2011) menunjukkan koagulan FeCl3 dengan konsentrasi 800 mg/L dapat

menurunkan kekeruhan sebesar 95%. Wardhani dkk. (2011) membuktikan FeCl3

dapat menurunkan TSS sebesar 99,31% dengan konsentrasi 1200 mg/L.

Berdasarkan dua penelitian tersebut, variasi konsentrasi FeCl3 800, 1000, 1200

dan 1400 mg/L dicoba pada penelitian ini.

Proses pretreatment dengan metode koagulasi-flokulasi terkadang masih

kurang optimal (Budiyono dan Sumardiono, 2013). Untuk mendapatkan hasil

yang baik, dibutuhkan jumlah koagulan yang banyak, sehingga kurang efisien dari

segi biaya. Oleh karena itu, dibutuhkan peningkatan kinerja koagulasi-flokulasi.

Peningkatan kinerja koagulasi-flokulasi dapat dilakukan antara lain dengan


18/101

4

penambahan alkalinitas, penambahan polielektrolit, penambahan kekeruhan

dengan clay, dan pengaturan pH (Budiyono dan Sumardiono, 2013).

Clay atau tanah liat adalah substansi mineral yang digunakan dalam

pengolahan air limbah dan memiliki kapasitas perpindahan ion yang tinggi, daya

absorpsi, dan biaya yang murah untuk mendapatkannya (Fatimah, 2014). Clay dan

mineral clay telah banyak diteliti. Awad dkk. (2003), membuktikan bahwa tanah

liat lokal dari Sudan dapat menurunkan konsentrasi TSS sebanyak 44%.

Penambahan flokulan berupa bentonit pada proses koagulasi-flokulasi air limbah

sintetik menjadikan proses flokulasi menjadi lebih efisien dan mengurangi biaya,

serta dapat meningkatkan removal turbiditas, color , dan logam berat (Abdelaal,

2004). Peningkatan fungsi clay sebagai koagulan tambahan (koagulan aid ),

adsorben, maupun katalis dapat dilakukan dengan modifikasi clay melalui proses

aktivasi (Fatimah, 2014).

Aktivasi clay bertujuan untuk meningkatkan performance permukaan dan

kandungan clay terutama clay alam seperti jenis monmorillonit /bentonit (Fatimah,

2014). Aktivasi lempung oleh asam mampu menambah luas permukaan lempung

mencapai 65,2 m2/g (Suarya, 2008). Hasil aktivasi clay dan mineral clay

dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain konsentrasi asam dan lama

perendaman. Dua peneliti melakukan aktivasi clay dengan konsentrasi H2SO4

yang berbeda. Rotua dkk. (2014), menggunakan lempung Desa Gema teraktivasi

H2SO4 0,5 M untuk menurunkan konsentrasi TSS sampai 58,59%. Hasil

penelitian Suarya (2008), menunjukkan lempung dengan aktivasi asam sulfat 1,2

M memiliki aktifitas adsorpsi terbaik. Berdasarkan 2 penelitian tersebut, akan


19/101

5

dilakukan penelitian aktivasi bentonit menggunakan H2SO4 dengan konsentrasi

0,4, 0,8, 1,2, dan 1,6 M.

Salah satu faktor yang berpengaruh pada proses koagulasi-flokulasi adalah

massa koagulan. Awad dkk. (2013), menggunakan variasi konsentrasi tanah liat

sebagai koagulan sebesar 300-400 mg dalam pengolahan air sungai dengan

turbiditas tinggi. Aygun dan Yilmas (2010), memakai rentang 25-750 mg clay

sebagai koagulan pada air deterjen. Hasil terbaik dalam mengolah air deterjen,

ditunjukkan dengan massa 750 mg clay. Penelitian ini akan menggunakan variasi

massa bentonit sebesar 200, 400, 600, dan 800 mg. Selain massa koagulan, waktu

kontak koagulan dengan sampel juga berpengaruh terhadap efisiensi koagulasi.

Waktu kontak antara clay dan air sampel direpresentasikan dengan lama

pengadukan lambat. Pengadukan lambat bertujuan menggumpalkan partikel-

partikel terkoagulasi berukuran mikro menjadi partikel flok yang lebih besar

(Reynolds dan Richards, 1996). Junior et al. (2013), menggunakan variasi waktu

flokulasi 20 dan 30 menit dalam mengolah efluen air limbah. Hasil terbaik

ditunjukkan pada waktu flokulasi 20 menit. Nurlamba dkk. (2010), menggunakan

variasi waktu kontak 5-40 menit pada proses adsorbsi bentonit dengan kitosan.

Hasil terbaik ditunjukkan pada waktu kontak 25 menit. Berdasarkan dua

penelitian tersebut, variasi waktu pengadukan lambat yang akan digunakan pada

penelitian ini adalah 10, 20, 30, 40, dan 50 menit.

Berdasarkan beberapa penelitian tersebut, penggunaan clay untuk

meningkatkan efektifitas proses koagulasi-flokulasi masih jarang dilakukan. Oleh

karena itu, pada penelitian ini akan digunakan clay jenis monmorrillonit /bentonit


20/101

6

teraktivasi asam H2SO4 untuk memperbesar efisiensi penurunan konsentrasi TSS

air laut dengan variasi konsentrasi asam sebesar 0,4, 0,8, dan 1,2, dan 1,6 M,

variasi massa bentonit 200, 400, 600, dan 800 mg, dan variasi lama pengadukan

lambat 10, 20, 30, 40 dan 50 menit. Penelitian ini didahului dengan penentuan

konsentrasi FeCl3 sebagai koagulan utama dengan konsentrasi 800, 1000, 1200,

dan 1400 mg/L. Proses koagulasi-flokulasi dilakukan dengan pengadukan cepat

250 rpm selama 1 menit dan pengadukan lambat 55 rpm selama 20 menit (Siregar,

2005).

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Apakah ada perbedaan konsentrasi TSS air laut Gresik pada penambahan

variasi konsentrasi FeCl3?

2. Apakah ada perbedaan konsentrasi TSS air laut Gresik menggunakan FeCl3

dan bentonit teraktivasi dengan penambahan variasi konsentrasi H2SO4 pada

proses aktivasi bentonit sebagai koagulan aid ?


dan bentonit teraktivasi pada penambahan variasi massa bentonit?


dan bentonit teraktivasi pada penambahan variasi waktu pengadukan lambat?


21/101

7

1.3 Hipotesis Penelitian

Hipotesis yang digunakan pada penelitian ini adalah hipotesis statistika.

H01 : Tidak ada beda konsentrasi TSS air laut Gresik pada penambahan variasi

konsentrasi FeCl3.

Ha1 : Ada beda konsentrasi TSS air laut Gresik pada penambahan variasi

konsentrasi FeCl3.

H02 : Tidak ada beda konsentrasi TSS air laut Gresik menggunakan FeCl3 dan

bentonit teraktivasi H2SO4 dengan penambahan variasi konsentrasi

H2SO4.

Ha2 : Ada beda konsentrasi TSS air laut Gresik menggunakan FeCl3 dan

bentonit teraktivasi H2SO4 dengan penambahan variasi konsentrasi

H2SO4.


bentonit teraktivasi pada penambahan variasi massa bentonit.


bentonit teraktivasi pada penambahan variasi massa bentonit.


bentonit teraktivasi pada penambahan variasi waktu pengadukan lambat.


bentonit teraktivasi pada penambahan variasi waktu pengadukan lambat.


22/101

8

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui beda konsentrasi TSS air laut Gresik pada penambahan variasi

konsentrasi FeCl3.

2. Mengetahui beda konsentrasi TSS air laut Gresik menggunakan FeCl3 dan

bentonit teraktivasi dengan penambahan variasi konsentrasi H2SO4 pada

proses aktivasi bentonit sebagai koagulan aid .

3. Mengetahui beda konsentrasi TSS air laut Gresik dengan penambahan FeCl3

bentonit teraktivasi pada variasi massa bentonit.

4. Mengetahui beda konsentrasi TSS air laut Gresik dengan penambahan FeCl3

bentonit teraktivasi pada variasi waktu pengadukan lambat.

1.5

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini:

1.

Dapat mengetahui beda konsentrasi TSS air laut Gresik dengan penambahan

FeCl3 dan Bentonit teraktivasi pada variasi konsentrasi FeCl3, konsentrasi

asam sulfat, massa bentonit, dan waktu pengadukan lambat.

2.

Memberikan informasi kepada industri yang memanfaatkan air laut tentang

hasil penambahan FeCl3 dan bentonit teraktivasi dalam menurunkan kadar

TSS dengan variasi konsentrasi FeCl3, konsentrasi asam sulfat, massa

bentonit, dan waktu pengadukan lambat, sehingga dapat dijadikan acuan

pengolahan air laut.


23/101

9

1.6 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini antara lain:

1. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium.

2. Pengambilan air laut dilakukan satu kali untuk tiga kali pengulangan.

3. Parameter yang diuji dalam penelitian ini adalah:

a. Parameter utama : Konsentrasi total suspended solid

b. Parameter pendukung : pH dan suhu


24/101

10

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Laut

Air laut adalah sebuah larutan dari berbagai elemen, organik, anorganik,

ion-ion, senyawa-senyawa, dan beberapa gas. Komposisi air laut dapat saja

berubah seiring waktu dan perubahan geologi. Unsur kation utama penyusun air

laut adalah sodium, magnesium, kalsium, potassium, dan stronsium, serta

beberapa anion seperti klorida, sulfat, bromida, dan bikarbonat. Unsur-unsur

tersebut membuat hampir 99,9% padatan terlarut, membentuk sekitar 3,5%

larutan. Jumlah material terlarut dalam air laut ditunjukkan sebagai berat dalam

gram per kilogram air laut yang disebut salinitas (S) dan biasanya bernilai sekitar

35 g/kg, i.e. S=35‰ (Tait, 1981). Unsur utama penyusun air laut dapat dilihat

pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Unsur Utama Air laut Pada Salinitas 35‰

Unsur g/kg

Sodium 10,77

Magnesium 1,30

Kalsium 0,412

Potassium 0,399Stronsium 0,008

Klorida 19,34

Sulfat sebagai SO42- 2,71

Bromida 0,067

Karbon 0,023-0,024

Sumber: Tait (1981)


25/101

11

Air laut mengandung berbagai kotoran partikulat termasuk bahan

anorganik seperti oksida logam, bahan organik koloid dan mikroba seperti virus,

bakteri, protozoa, dan ganggang. Partikel air laut mencakup berbagai ukuran, dari

ukuran nm sampai mm sehingga memerlukan berbagai macam teknologi

pengolahan air. Teknologi pengolahan air laut yang umum digunakan adalah

reserve osmosis (RO). Teknologi RO memiliki kelemahan dalam hal pemilihan

membran, jika membran RO yang dipilih kurang tepat, maka akan terjadi

penyumbatan ( fouling) pada membran. Penyumbatan terjadi karena adanya

deposisi irreversible dari partikel yang tertahan pada membran dan akan merusak

daya hantar membran tersebut sehingga dapat menghambat transport ion

melewati permukaan membran dan mengurangi perpindahan air. Penyumbatan

merupakan permasalahan umum yang selalu ditemukan dalam proses membran.

Penyumbatan terjadi karena kekeruhan atau turbiditas air yang disebabkan oleh

kontaminan biologis, senyawa makromolekul, senyawa anorganik tak larut dan

partikel tersuspensi atau koloid (oksida aluminium, besi, dan silika). Pengolahan

untuk mengurangi turbiditas air laut yang pernah digunakan meliputi desinfeksi,

koagulasi, flokulasi, dan filtrasi dengan penyesuaian terhadap membran

(Holisaturrahman dan Suprapto, 2013).

2.1.1 Perairan laut Gresik

Kabupaten Gresik berada antara 7' LS - 8' LS dan 112' BT - 133' BT dan

mempunyai wilayah kepulauan terdiri atas pulau Bawean dan beberapa pulau

kecil disekitarnya. Luas wilayah perairan di Gresik adalah 5.773.80 Km2 yang

sangat potensial sebagai subsektor perikanan laut (Anonim, 2012 b). Air laut di


26/101

12

Kabupaten Gresik dimanfaatkan untuk kepentingan industri, pertambangan,

perikanan, dan jasa lainnya seperti transportasi (Anonim, 2012 b

). Industri-industri

besar banyak berdiri di tepi laut Gresik untuk memanfaatkan air laut. Perusahaan

yang berada di sekitar laut Gresik antara lain, PT. Eternit Gresik, PT. Jasa Mulia

Abadi Raya, PT. Iglas, Perum Perhutani Gresik, PT. Tri Surya Sempurna, PT.

Surabaya Panel Lestari, CV. Wood Indo, PT. Indowana Aneka Wood Processing,

PT. Tulus Tri Tunggal, PT. Wilmar Nabati Indonesia, PT. PJB Gresik, PT.

Pertamina, PT. Kemaselok Plastindo, dan PT. Dunia Harapan Sejahtera (Anonim,

2003). Gambar 2.1 menunjukkan peta perairan Laut Gresik dan industri

disekitarnya.

Gambar 2.1 Peta Perairan Laut Gresik dan Industri di Sekitarnya (Anonim, 2003)

2.1.2 Kualitas air laut Gresik

Kualitas air laut Gresik di sekitar PT. Petrokimia, PT. Wilmar, dan PT.

Indonesia Marina Shipyard yang diukur pada tahun 2012 ada pada Tabel 2.2.

Perairan Laut GresikIndustri di sekitar

perairan Laut GresikA

B

C

A. PT. Petrokimia

B. PT. PJB Gresik

C. PT. Wilmar Nabati

Indonesia


27/101

13

Tabel 2.2 Kualitas Air Laut Gresik

No. Parameter SatuanBaku

mutu

Kualitas air laut

Di sekitar

PT.

Petrokimia

Gresik

Di Sekitar

PT.

Wilmar

Gresik

DiSekitar

PT.

Indonesia

Marina

Shipyard

Fisika

1.Bau - - Tidak

berbau

- Tidak

Berbau

2. TSS mg/L 80 75 212,5 40

3. Suhu 0C ±30 28,2 30,9 26

4. Kekeruhan NTU


28/101

14

2.2 Cooling Water

Cooling water adalah air pengisi unit cooling tower . Cooling tower

merupakan unit yang digunakan untuk menurunkan temperatur air melalui proses

perpindahan panas. Gambaran sistem cooling tower ada pada Gambar 2.2.

Komponen dari cooling tower antara lain (Hensley, 2009):

a. Frame dan pelindung

Sebagian besar cooling tower memiliki frame dan pelindung berupa

rangka berstruktur yang menunjang tutup luar. Komponen ini berfungsi

melindungi komponen lain dalam cooling water .

b. Fill

Fill cooling tower sebagian besar terbuat dari bahan plastik atau kayu.

Fill berfungsi untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan

memaksimalkan kontak udara dan air.

c. Kolam air dingin

Kolam air dingin terletak dibawah tower. Komponen ini berfungsi

untuk menerima air dingin yag mengalir turun.

d. Inlet udara

Inlet udara merupakan titik masuk udara menuju cooling water . Inlet

umumnya mengambil seluruh sisi dari cooling tower .

e.

Louvers

Louvers merupakan kisi-kisi menara. Kisi-kisi tersebut bertujuan untuk

menyamakan aliran udara yang masuk dan mempertahankan air dalam

menara.


29/101

15

f.

Nozzle

Nozzle berfungsi memberikan semprotan air agar merata ke seluruh

bagian isi cooling tower .

g. Kipas

Kipas cooling tower dapat berjumlah satu maupun dua dalam cooling

tower . Kipas biasa diletakkan di bagian atas dari cooling tower .

Karakteristik termodinamika air dan availibility di sebagian besar daerah

industri telah membuat air yang ideal digunakan untuk perpindahan panas di

media dan pembangkit listrik industri (MetCalf dan Eddy, 1991) . Air pendingin

(cooling water ) secara luas digunakan di sebagian besar industri negara-negara

maju, khususnya, di pembangkit listrik termal dan nuklir untuk kondensasi uap,

dalam industri besi dan baja untuk pendinginan fasilitas yang digunakan untuk

pembuatan besi cor dan baja, industri kimia dan petrokimia untuk kondensasi

sulingan, pendinginan kompresor, pendinginan produk sehingga menimbulkan

reaksi eksotermis. Kebutuhan air untuk cooling water sangat signifikan. Jumlah

air yang dibutuhkan untuk air cooling water dari beberapa produksi antara lain

(MetCalf dan Eddy, 1991):

1.

Produksi satu ton baja menggunakan 150 ton air;2. Produksi satu ton kertas membutuhkan 25 m3 air;

3. Produksi energi listrik membutuhkan 3 m3 / MWh untuk uap dan 60 m

3 /

MWh untuk pendinginan.

Awwaludin dkk. (2012), Hardyanti dan Fitri (2006), dan Nurjaya dan Surbakti

(2010) menyatakan bahwa debit air untuk cooling water berturut-turut sebesar 172

L/jam, 11795 L/jam, dan 60 L/jam. PT. Wilmar Nabati Indonesia Gresik


30/101

16

membutuhkan air laut sebanyak 5000 m3/jam sebagai air baku produksi dan air

baku cooling water . Kebutuhan cooling water setiap jenis industri berbeda untuk

setiap hasil produksi.

Air pendingin adalah air yang dilewatkan melalui alat penukar panas (heat

exchanger ) dengan maksud untuk menyerap dan memindahkan panasnya.

Masalah yang sering timbul dalam sistem air pendingin adalah (Budiyono dan

Sumardiono, 2013):

1. terjadinya korosi,

2. pembentukan kerak dan deposit,

3. terjadinya fouling.

Gambar 2.2 Cooling Tower System

Sumber: Hensley (2009)

Menurut MetCalf dan Eddy (1991), terdapat empat masalah utama yang

umum terjadi pada cooling tower industri, antara lain:

Plant Heat

Exchangers

Air Air

Cold

Make-up

Water Source

Cooling Tower


31/101

17

1.

Scaling

Scaling merupakan terbentuknya lapisan keras, yang biasanya

terbentuk pada lapisan panas. Scaling mengurangi efisiensi perpindahan

panas dalam cooling tower . Kalsium scales (kalsium karbonat, kalsium

sulfat, dan kalsium fosfat), magnesium scales (magnesium karbonat dan

fosfat) adalah penyebab utama scaling pada cooling tower . Pengurangan

dampak scaling dapat dilakukan dengan metode ion exchange, meremoval

kalsium dan magnesium.

2. Korosi

Korosi dapat terjadi ketika potensial listrik antara permukaan logam

yang berbeda terbentuk. Potensial korosi dari cooling water dapat

dikontrol dengan penambahan zat kimia penghambat korosi.

3.

Biological Growth

Suasana hangat, dan kelembaban yang terjaga di dalam cooling tower

merupakan lingkungan yang ideal untuk pertumbuhan mikrobiologi.

Nutrien (N dan P) dan material organik tersedia akan lebih membantu

pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut tumbuh

menempel di permukaan penukar panas, sehingga dapat mengurangi

efisiensi transfer panas. Pertumbuhan mikroorganisme biasanya dikontrol

dengan penambahan biosida pada proses pretreatment .

4. Fouling

Fouling mengacu pada proses perlekatan dan pertumbuhan berbagai

jenis zat dalam sistem resirkulasi cooling tower . Zat yang melekat tersebut


32/101

18

terdiri atas pertumbuhan mikroorganisme, suspended solids, silt , dan

anorganik scale. Kontrol terhadap fouling dapat dicapai dengan

penambahan zat kimia yang memungkinkan partikel untuk menggumpal

dan mengendap. Proses koagulasi dan filtrasi dibutuhkan untuk removal

fosfor yang efektif dalam mengurangi konsentrasi kontaminan penyebab

fouling.

Penggunaan air yang memenuhi syarat dapat mencegah timbulnya

masalah-masalah dalam sistem air pendingin. Persyaratan bagi air yang

dipergunakan sebagai air pendingin tidak seketat air umpan ketel (Budiyono dan

Sumardiono, 2013). Persyaratan air baku cooling water ditunjukkan pada Tabel

2.3.

Tabel 2.3 Persyaratan Air Baku Cooling Water

No. Parameter SatuanNilai Syarat

Cooling water

1. Suhu oC -

2. pH - 6,5-7,5

3. Konduktivitas µs/cm


33/101

19

metode yang digunakan untuk mengendalikan padatan tersuspensi adalah dengan

melakukan filtrasi secara kontinyu terhadap sebagian air yang disirkulasi

(Budiyono dan Sumardiono, 2013).

Meski demikian, air bekas yang digunakan sebagai air baku cooling water

dapat menimbulkan dampak negatif jika langsung dibuang ke lingkungan.

Tingginya suhu buangan air bekas cooling water dapat mengganggu

keberlangsungan hidup, pertumbuhan, dan reproduksi organisme akuatik seperti

terumbu karang, lamun, mangrove, dan ikan, akibat meningkatnya laju

metabolisme organisme dan berkurangnya kandungan oksigen terlarut dalam air

(Kasman dkk., 2010).

2.3 Total Suspended Solid (TSS)

Total Suspended Solid (TSS) adalah jumlah berat dalam mg per liter kering

lumpur yang ada dalam air setelah mengalami penyaringan dengan membran

berukuran 0,45 mikron (Sugiharto, 1987). Padatan dapat terdispersi dalam air

dalam bentuk tersuspensi dan terlarut. Meskipun beberapa padatan terlarut dapat

dirasakan oleh fisik. Padatan tersuspensi dalam air terdiri atas partikel organik dan

inorganik yang telah tercampur dalam larutan. Padatan inorganik contohnya clay,

silt, dan unsur tanah lainnya, sedangkan padatan organik seperti serat tanaman,

dan padatan biologi seperti algae, bacteri, dan lain-lain (Tchobanoglous et al.,

1986).

Sunu (2001), menyatakan bahwa TSS adalah padatan yang menyebabkan

kekeruhan dalam air, tidak terlarut dan tidak dapat mengendap langsung. TSS


34/101

20

terdiri atas partikel-partikel yang memiliki ukuran dan berat yang lebih kecil

daripada sedimen seperti bahan-bahan organik tertentu, tanah liat dan lain-lain.

Zat padat tersuspensi adalah semua zat padat (pasir, lumpur, dan tanah liat) atau

partikel-partikel yang tersuspensi dalam air dan dapat berupa komponen hidup

(biotik) seperti fitoplankton, zooplankton, bakteri, fungi, ataupun komponen mati

(abiotik) seperti detritus dan partikel-partikel anorganik (Sunu, 2001). Faktor yang

dapat mempengaruhi nilai TSS diantaranya bahan organik yang terdapat pada

perairan. Metode yang digunakan pada parameter TSS adalah gravimetri yang

terdiri atas penyaringan, penguapan, dan penimbangan (Alaerts dan Santika,

1987).

Padatan koloid yang terdispersi di dalam air adalah partikel padatan yang

tidak akan mengendap dengan gravitasi dan padatan dalam sistem koloid sering

disebut dengan sistem yang stabil. Koloid di dalam air dapat dibedakan atas dua

golongan besar, yaitu: koloid hidrofilik dan koloid hidrofobik. Koloid hidrofilik

mempunyai kemampuan untuk bereaksi secara spontan dengan air untuk

membentuk suspensi koloid yang dapat dihidrasikan ke material awal dan dapat

didispersikan kembali. Zat-zat organik pembentuk warna umumnya termasuk

koloid hidrofilik. Dispresi koloid hidrofobik biasa terjadi secara fisik atau kimia

dan tidak dapat terdispersi kembali secara spontan di dalam air. Afinitas koloid

hidrofobik terhadap air sangat kecil sehingga koloid ini tidak memiliki lapisan air

yang cukup berarti (Budiyono dan Sumardiono, 2013).

Ukuran berbagai komponen yang dapat terkandung dalam padatan

tersuspensi dalam air dapat bervariasi sesuai pada Tabel 2.4.


35/101

21

Tabel 2.4 Ukuran Partikel Yang Terlibat Dalam Koagulasi

Jenis Partikel Diameter Ao

A.

Sistem koloidal-

warna

- koloid inert (garam anorganik)

- emulsi

- bakteri

- alga

50 - 1.000

1.000 - 30.000

2.000 - 100.000

5.000 - 100.000

50.000 - 8.000.000

B. Kation (Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+) 1 - 2

C. Polielektrolit 250.000 - 40.000.000

D.

Air 4

Sumber: Budiyono dan Sumardiono (2013)

2.4 Koagulasi-Flokulasi

Koagulasi dan flokulasi merupakan proses penting dalam unit pengolahan

air dan air limbah. Tujuan dari proses koagulasi flokulasi adalah untuk

meningkatkan pemisahan partikel pada proses selanjutnya seperti sedimentasi dan

filtrasi. Partikel koloid dan partikel halus dibawa bersama dan digumpalkan

menjadi bentuk partikel berukuran besar yang selanjutnya dapat mudah

dihilangkan. Menurut Alaerts dan Santika (1987), jenis partikel koloid merupakan

penyebab kekeruhan dalam air (efek Tyndall) yang disebabkan oleh

penyimpangan sinar nyata yang menembus suspensi tersebut. Partikel-partikel

koloid tidak terlihat secara visual. Menurut Vesilind et al. (1994), partikel koloid

dalam air sulit mengendap secara normal. Partikel koloid mempunyai muatan,

penambahan koagulan akan menetralkan muatan tersebut. Partikel netral akan

saling berikatan membentuk flok-flok besar dari partikel koloid yang berukuran

sangat kecil. Hal ini disebut sebagai proses flokulasi. Proses koagulasi-flokulasi

dibagi dalam tiga tahapan:


36/101

22

1.

Pembentukan flok

2. Destabilisasi partikel

3. Tabrakan antar flok

Dua tahapan pertama biasanya terjadi cepat dengan pengadukan cepat,

sedangkan tahap ketiga terjadi pada pengadukan lambat. Proses destabilisasi

partikel dan pembentukan flok ditampilkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Proses Koagulasi-Flokulasi

Sumber: Risdianto (2007)

Koagulasi diartikan sebagai proses kimia fisik dari pencampuran bahan

kimia ke dalam aliran limbah dan selanjutnya diaduk cepat dalam bentuk larutan

tercampur (Steel dan McGhee, 1985). Flokulasi adalah proses penambahan

flokulan pada pengadukan lambat untuk meningkatkan proses penyatuan antar

partikel yang saling bertumbukan sehingga meningkatkan penyatuan partikel dan

membentuk flok-flok sedimen (aglomerasi). MetCalf dan Eddy (1991),

menyatakan bahwa untuk mendorong pembentukan agregat pertikel, harus

Ca2+

Al3+

Al3+

Mg2+

Ca +

Na+

Mg2+

Mg2+

Al3+

Ca2+

(HCO3-)2

Ca2+

Ca2+

N

-

- - -

-- -

-

Ca+(HCO3

-)2

Ca2+(HCO3-)2

Al3+

Al(OH)3

Al(OH)3

Al+

Al(OH)3

Al(OH)3

Al3

+

Partikel koloid stabil Destabilisasi partikel Pembentukan flok


37/101

23

diambil langkah-langkah tertentu guna mengurangi muatan atau mengatasi

pengaruh muatan partikel. Pengaruh muatan dapat diatasi dengan:

1. Penambahan ion berpotensi menentukan muatan sehingga terserap atau

bereaksi dengan permukaan koloid untuk mengurangi muatan permukaan,

atau penambahan elektrolit yang akan memberikan pengaruh mengurangi

ketebalan lapisan difusi listrik sehingga mengurangi zeta potensial.

2. Penambahan molekul organik berantai panjang (polimer) yang sub-bagiannya

dapat diberi muatan sehingga disebut polielektrolit, hal ini menyebabkan

penghilangan partikel melalui adsorbsi dan pembuatan penghubung

(bridging).

3. Penambahan bahan kimia yang membentuk ion-ion yang terhidrolisis oleh

logam.

Dua gaya yang menentukan kekokohan koloid adalah (Hammer, 1986):

1. Gaya tarik menarik antar partikel yang disebut dengan gaya Van der Walls,

cenderung membentuk agregat yang lebih besar.

2. Gaya tolak menolak yang disebabkan oleh pertumpangtindihan lapisan tanda

elektrik yang bermuatan sama yang mengakibatkan kekokohan dispersi

koloid.

Koagulasi dan flokulasi merupakan proses yang sangat berkaitan erat

dimana keberhasilan proses flokulasi sangat bergantung dari proses koagulasi

yang merupakan rangkaian proses pembentukan flok-flok. Pada kedua proses ini

dibutuhkan flocculating agent . Flocculating agent yaitu bahan kimia tertentu yang

membantu proses pembentukan flok. Dalam kurun waktu terakhir, penggunaan


38/101

24

polimer sintesis sebagai bahan kimia pendestabilisasi pada pengolahan air bersih

dan limbah cair semakin meningkat. Berdasarkan pengamatan, pengolahan yang

paling ekonomis dapat dicapai dengan menggunakan anionik polimer, walaupun

padatan yang terkandung dalam air bermuatan negatif (Weber, 1972).

Menurut Benefield et al. (1982), untuk merangsang partikel koloid

bergabung membentuk gumpalan yang lebih besar diperlukan dua cara, yaitu

partikel harus didestabilisasikan dan dipindahkan. Destabilisasi partikel dapat

dicapai melalui cara penekanan lapisan ganda listrik, penyerapan untuk netralisasi,

penjeratan pada presipitasi, dan pembentukan antar partikel. Penekanan lapisan

ganda listrik dan penetralan dikategorikan sebagai proses koagulasi, sedangkan

penjeratan dan pembentukan antar partikel sebagai flokulasi. Destabilisasi partikel

dengan cara penekanan dapat dicapai melalui penambahan elektrolit muatan yang

berlawanan dengan muatan partikel koloid (Benefield et al., 1982). Dasar dari

mekanisme ini adalah bahwa interaksi dari koagulan dengan partikel koloid terjadi

karena efek elektrostatik, ion sejenis dengan partikel koloid akan saling tolak

menolak, sedangkan yang muatannya berlawanan akan tarik menarik (Surdia dkk.,

1981). Menurut Nathanson (1997), keberhasilan dari proses koagulasi dan

flokulasi tergantung beberapa faktor diantaranya adalah dosis koagulan yang

diberikan, suhu dari limbah, pH dan alkalinitas. Dosis koagulan yang diberikan

disesuaikan dengan karakteristik dari air limbah yang akan ditangani. Untuk

mengetahui dosis optimum koagulan dilakukan pengujian dilaboratorium

menggunakan peralatan yang disebut jar test .


39/101

25

2.4.1 Koagulan

Proses koagulasi dan flokulasi membutuhkan koagulan untuk membantu

mengikat partikel koloid. Koagulan tambahan (coagulant aid ) diperlukan dalam

proses koagulasi-flokulasi jika dengan cara biasa flok yang terbentuk tidak cepat

mengendap. Berikut ini merupakan penjelasan mengenai koagulan dan koagulan

aid (Budiyono dan Sumardiono, 2013):

A. Koagulan

Koagulan adalah bahan-bahan kimia yang dipergunakan untuk

proses pengendapan partikel-partikel koloid yang terdapat dalam air.

Koagulan yang dipakai dalam proses koagulasi-flokulasi antara lain

(Budiyono dan Sumardiono, 2013):

1. Aluminium Sulfat atau alum

Alum merupakan koagulan yang paling banyak digunakan dalam

pengolahan air dan mempunyai rumus kimia Al2SO4.18H2O. Alum

dapat diperoleh dalam bentuk cairan maupun padatan.

2. Ferro sulfat atau cooperas

Kombinasi ferro sulfat dengan kapur merupakan koagulan yang

efektif untuk penjernihan air buangan yang keruh. Ferro sulfat dengan

rumus kimia FeSO4.7H2O berupa kristal berwarna putih kehijauan

dapat diperoleh dari berbagai proses kimia seperti penyepuhan logam

dan proses galvanisasi.


40/101

26

3.

Ferri klorida

Ferri klorida merupakan zat yang pertama kali digunakan dalam

proses koagulasi untuk air buangan industri maupun buangan air

selokan pemukiman penduduk. Ferri klorida dengan rumus

FeCl3.6H2O bekerja efektif pada rentang pH 4-12.

4. Ferri sulfat

Ferri sulfat bereaksi dengan alkalinitas yang ada pada air

membentuk endapan Ferri hidroksida.

B. Koagulan Aid

Beberapa bahan kimia diketahui dapat membantu mempercepat

pembentukan flok, membentuk flok yang berat dan mengendap dengan

cepat sehinggga lebih menjamin koagulasi secara optimum. Bahan ini

dikenal sebagai koagulan aid . Usaha mempercepat proses koagulasi dapat

dilakukan antara lain dengan (Budiyono dan Sumardiono, 2013):

1.

Penambahan alkalinitas

Bila alkalinitas yang terkandung di dalam air tidak mencukupi, maka

biasanya dapat ditambahkan alkalinitas dalam bentuk Ca(OH)2 dan

Na2CO3.

2. Penambahan polielektrolit

Polielektrolit yang ditambahkan dapat alami seperti pati dan

polisakarida, juga dapat dari bahan sintesis. Dosis yang ditambahkan

biasanya sekitar 0,3 mg/L.


41/101

27

3.

Penambahan kekeruhan

Biasanya ditambahkan sedikit lumpur hasil koagulasi dan flokulasi.

Kadang-kadang juga ditambahkan tanah liat (clay).

4. Pengaturan pH

Proses pengendapan sangat dipengaruhi oleh pH, maka pengaturan pH

dilakukan agar endapan yang terbentuk mempunyai kelarutan minimum.

Untuk meningkatkan pH dapat ditambahkan Ca(OH)2, sedangkan untuk

menurunkan pH ditambahkan H2SO4.

2.4.2 Pengadukan cepat

Tujuan pengadukan cepat dalam pengolahan air adalah untuk

menghasilkan turbulensi air sehingga dapat mendispersikan bahan kimia yang

akan dilarutkan dalam air. Secara umum, pengadukan cepat adalah pengadukan

yang dilakukan pada gradien kecepatan berkisar antara 100-1000 per detik selama

20 hingga 60 detik. Secara spesifik, nilai G dan td tergantung pada maksud atau

sasaran pengadukan cepat. Untuk proses koagulasi-flokulasi, umumnya

pengadukan cepat dilakukan pada G= 1000-700 per detik, dengan waktu detensi

20-60 detik. Pengadukan cepat dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain

(Reynolds dan Richards, 1996):

1. Pengadukan mekanis

2.

Pengadukan hidrolis

3. Pengadukan pneumatis


42/101

28

2.4.3 Pengadukan lambat

Tujuan pengadukan lambat dalam pengolahan air adalah untuk

menghasilkan gerakan air secara perlahan sehingga terjadi kontak antar partikel

untuk membentuk gabungan partikel berukuran besar. Pengadukan lambat

digunakan pada proses flokulasi untuk pembesaran inti gumpalan. Gradien

kecepatan diturunkan secara perlahan-lahan agar gumpalan yang telah terbentuk

tidak pecah lagi dan berkesemptan bergabung dengan yang lain membentuk

gumpalan yang lebih besar. Penggabungan inti gumplan sangat tergantung pada

karakteristik flok dan nilai gradien kecepatan. Secara umum pengadukan lambat

adalah pengadukan yang dilakukn pada gradien kecepatan kurang dari 100 per

detik selama 10 hingga 60 menit (Reynolds dan Richards, 1996).

2.5

Ferri Klorida (FeCl3)

Ferri klorida merupakan zat yang pertama kali digunakan dalam proses

koagulasi untuk air buangan industri maupun buangan air selokan pemukiman

penduduk. Ferri klorida dapat diproduksi dari khlorinasi kepingan besi. Pada saat

ini ferri klorida dapat diperoleh dalam bentuk cairan dalam jumlah tertentu. Ferri

klorida berwarna kuning orange dan berupa kristal padat yang mudah mencair.

Zat tersebut mempunyai kelarutan yang sangat tinggi dalam air (Budiyono dan

Sumardiono, 2013). FeCl3.6H2O memiliki berat molekul 162,1 mol dan densitas

2800 kg/m3 (MetCalf dan Eddy, 1991).


43/101

29

2.5.1 Hidrolisis FeCl3 dalam air

Penambahan ferri klorida dalam pengolahan air menghasilkan hidrolisis

ferri klorida dalam bentuk endapan ferri hiroksida, berdasarkan rumus reaksi 1:

FeCl3 + 3H2O ⇄ Fe(OH)2 ↓ + 3H+ + 3Cl

- (1)

Endapan ferri hidroksida membentuk gelatin flok penyapu untuk menghilangkan

koloid (MetCalf dan Eddy, 1991).

2.5.2

Reaksi ferri klorida dalam air beralkalinitas

Kehadiran alkalinitas dari kalsium atau magnesium bikarbonat membentuk

endapan ferri hidroksida yang mengendap sebelum membentuk flok penyapu.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut (MetCalf dan Eddy, 1991):

2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 ⇄ 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaCl2 + 7CO2 (2)

2.6 Bentonit

Nama bentonit pertama kali digunakan untuk memberikan spesifikasi

lempung yang bersifat plastik dan sangat koloidal, yang sebagian besar tersusun

dari mineral lempung montmorillonit lebih dari 80% (Fatimah, 2014).

Penggunaan bentonit sebagai koagulan aid terbukti berhasil dalam

mendestabilisasikan dan maintenance floc blanket dalam air dengan kekeruhan

rendah, tetapi juga dalam meningkatkan efektifitas dari koagulan utama dan

mengurangi kebutuhan koagulan. Bentonit memiliki permukaan area yang besar

dan kapasitas pertukaran ion. Ketika bentonit tersuspensi dalam larutan, bentonit

dapat meningkatkan konsentrasi partikel terdispersi. Bentonit juga difungsikan


44/101

30

sebagai agen pemberat yang menyebabkan flok mengendap dengan lebih cepat

(Healey et al., 1989).

Salah satu cara mengidentifikasikan bentonit adalah melalui perlakukan

glikolasi terhadap serbuk mineral. Perlakuan glikolasi dapat dilakukan dengan

cara memaparkan uap etilen glikol terhadap lapis tipis montmorillonit . Pola yang

akan diperoleh dari perlakuan ini adalah terjadinya pergeseran refleksi. Struktur

montmorillonit dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Struktur dari montmorillonit terdiri atas 2 tetrahedral yang mengapit

oktahedral. Lapisan silikat dibentuk dari kondensasi M2-3 (OH)6 oktahedral,

dengan M adalah logam divalen atau trivalen berada antara dua tetrahedral

Si(O,OH)4 tetrahedral sehingga memberikan rumus empiris (Fatimah, 2014):

M2-3Si4O10(OH)2 (3)

Gambar 2.4 Struktur Montmorillonite

Sumber: Fatimah (2014)

Tetrahedral

Oktahedral

Tetrahedral


45/101

31

Substitusi isomorfis dari logam dapat terjadi jika logam memiliki ukuran

yang sama atau lebih kecil seperti Si4+

Al3+

, Al3+

Mg2+

, Mg2+

Li+

,

menghasilkan muatan negatif lapisan. Secara alamiah untuk menetralisir muatan

negatif, kation-kation (umumnya Na+ atau Ca2+) menempati antar lapis silikat.

Banyaknya substitusi isomorfis akan menentukan sifat permukaan dan sifat

koloidal lapisan silikat dan menentukan densitas muatan dan interklasi kation

silikat.

2.6.1 Jenis Bentonit

Secara garis besar bentonit dapat digolongkan menjadi dua bagian sesuai

dengan mineral lempung penyusunnya (Kunrat, 1994):

1. Na-Bentonit

Bentonit jenis ini banyak menyerap air disertai dengan pengembangan

yang besar dengan faktor pengembangannya dapat mencapai delapan kali

dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering

berwarna putih atau krem, sedangkan dalam keadaan basah akan

mengkilap saat terkena cahaya matahari. Posisi pertukarn ion pada Na-

bentonit banyak diduduki oleh ion-ion Na+. Penggunaan utamanya adalah

sebagai lumpur pembilas dalam kegiatan pengeboran minyak dan gas

bumi, pembuat pellet bijih besi, dan penyumbat kebocoran bendungan atau

kolam.

2. Ca-Bentonit

Ca-bentonit kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air

tetapi mempunyai daya adsorpsi yang besar. Dalam keadaan kering


46/101

32

berwarna abu-abu, biru, kuning, merah, dan coklat. Pada betonit jenis ini,

posisi pertukaran ion didominasi ion-ion Ca2+

. Berdasarkan sifatnya yang

mempunyai daya adsorpsi yang tinggi, bentonit ini banyak dimanfaatkan

dalam proses penjernihan dan pemutihan minyak.

2.6.2 Aktivasi bentonit

Aktivasi terhadap clay adalah proses yang bertujuan untuk meningkatkan

performance permukaan dan kandungan clay, terutama clay alam seperti

montmorillonit atau bentonit. Aktivasi bertujuan menghilangkan pengotor yang

menyertai clay alam. Proses aktivasi clay merujuk pada proses aktivasi zeolit dan

prosesnya terdiri atas dua jenis yakni aktivasi kimia dan aktivasi fisik. Aktivasi

kimia merupakan proses yang menyertakan reaksi atau reagen kimia, sedangkan

sebaliknya aktivasi fisik tidak menyertakan hal tersebut dan umumnya dilakukan

dengan cara pemanasan (Fatimah, 2014). Sebelum digunakan dalam berbagai

aplikasi, bentonit harus diaktifkan dan diolah terlebih dahulu. Dua cara yang dapat

dilakukan untuk aktivasi bentonit, yaitu ;

1. Secara pemanasan.

Pada proses ini, bentonit dipanaskan pada temperatur 300o – 350

o C

untuk memperluas permukaan butiran bentonit.

2. Secara kontak asam

Tujuan dari aktivasi kontak asam adalah untuk menukar kation Ca2+

yang ada dalam Ca –Bentonit menjadi ion H+ dan melepaskan ion Al, Fe,

dan Mg dan pengotor – pengotor lainnya dari kisi – kisi struktur, sehingga

secara fisik bentonit tersebut menjadi lebih aktif. Untuk keperluan tersebut


47/101

33

asam sulfat dan asam klorida adalah zat kimia yang umum digunakan.

Selama proses bleaching tersebut, Al, Fe, dan Mg larut dalam larutan,

kemudian terjadi penyerapan asam ke dalam struktur bentonit, sehingga

rangkaian struktur ( frame work ) mempunyai area yang lebih luas

(Wibowo, 2011).

Penelitian pengaruh aktivasi terhadap montmorillonit Indonesia telah

dilaporkan oleh Fatimah et al. (2008). Aktivasi asam terhadap montmorillonit asal

Boyolali dilakukan dengan pengadukan 30 gram bentonit berukuran lolos 200

mesh masing-masing ke dalam 250 mL HNO3 1 M, H2SO4 1 M, dan HCl 1 M.

Pengadukan dilakukan selama 24 jam dilanjutkan dengan pencucian

menggunakan akuades bertujuan untuk menetralkan permukaan padatan (sampai

pH=7). Aktivasi asam terhaap montmorillonit berhasil memperluas luas

permukaan spesifik padatan. Aktivasi menggunakan H2SO4 memberikan hasil

terbaik dalam memperluas luas permukaan spesifik montmorillonit asal Boyolali

(Fatimah, 2014).

2.7 Jar Test

Proses koagulasi dan flokulasi dapat disimulasikan dengan metode jar test .

Inforasi yang berguna akan diperoleh untuk membantu operator instalasi dalam

mengoptimalkan proses-proses koagulasi, dan memberikan manfaat dalam

mendesain instalasi pengolahan air atau memperbaiki instalasi yang sudah ada.

Metode jar test mensimulasikan proses koagulasi dan flokulasi untuk

menghilangkan padatan tersuspensi (suspended solid ) dan zat-zat organik yang


48/101

34

dapat menyebabkan masalah kekeruhan, bau, dan rasa. Jar test merupakan suatu

percobaan skala laboratorium yang memberikan data mengenai kondisi optimum

untuk parameter-parameter seperti dosis koagulan, koagulan pembantu, pH, waktu

detensi, gradien kecepatan, dan waktu pengendapan (Haryanta, 1991).

Teknik laboratorium jar test umumnya digunakan untuk menentuakan

dosis koagulan dan koagulan aid yang dibutuhkan untuk mengkoagulasikan

partikel dalam air. Air sampel dituangkan ke dalam gelas beaker, kemudian

variasi dosis koagulan dan koagulan aid ditambahkan ke dalam gelas beaker

tersebut. Pengadukan cepat oleh paddle pada jar test dilakukan untuk

mensimulasikan rapid mixing dan pengadukan pelan untuk mensimulasikan

flokulasi. Pada waktu yang telah diatur, pengadukan akan berhenti, dan flok akan

terbentuk, kemudian mengendap. Aspek terpenting pada proses koagulasi dan

flokulasi menggunakan jar test adalah waktu untuk membentuk flok, ukuran flok,

karakteristik pengendapan, persentase kekeruhan dan warna yang teremoval, dan

pH akhir dari sampel. Kebutuhan koagulan untuk instalasi pengolahan akan

diestimasikan dari hasil jar test (Reynolds dan Richards, 1996). Alat jar test dapat

dilihat pada Gambar 2.5

Jar test yang umumnya dipakai mempunyai bagian-bagian seperti sebuah

motor, batang pengaduk dengan impeller, dan sebuah gelas kimia di bawah setiap

rotor dan dapat dilengkapi dengan corong pembubuh koagulan untuk setiap gelas

kimia (Haryanta, 1991).


49/101

35

Gambar 2.5 Jar test

Sumber: Droste (1997)

2.8 Penelitian Sebelumnya

Penelitian tentang penggunaan FeCl3 dan bentonit teraktivasi dalam

menurunkan konsentrasi TSS air laut belum pernah dilakukan sebelumnya.

Namun, penelitian tentang penggunaan FeCl3 sebagai koagulan dan bentonit

sebagai koagulan aid dalam menurunkan konsentrasi TSS telah dilakukan oleh

beberapa peneliti. Data penelitian sebelumnya ada pada Tabel 2.5 dan 2.6.

Tabel 2.5 Data Penelitian Tentang FeCl3 Sebagai Koagulan

SumberReferensi

Jeong et al.(2007)

Shon et al.(2007)

Kfouri danKweon

(2003)

Darwish etal. (2013)

Sampel Air laut Air laut Air laut Air lautKonsentrasi

FeCl3 3 mg/L 20 mg/L 10 mg/L 0,8-3,5 mg/L

Pengadukan

cepat

120 rpm, 2

menit

100 rpm, 1

menit

100 rpm, 3

menit-

Pengadukan

lambat

30 rpm, 20

menit

30 rpm, 30

menit- -

Konsentrasi TSS

awal2-13 mg/L 200 mg/L


50/101

36

Lanjutan Tabel 2.5

% removal:

TSSKekeruhan

DOC ( Dissolved

Organic Carbon)

-

-57%

23,3 %-

84%

--

--

Tabel 2.6 Data Penelitian Tentang Bentonit

Sumber

Referensi

Awad dkk.

(2013)

Suarya (2008) Abdelaal (2004)

Sampel Air limbah Minyak Air limbah

Aktivasi - H2SO4 1,2 M -

Massa 400 mg 1000 mg 100 mg

Masa kontak 7,5 menit 2 jam 9 menit


51/101

37

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian

3.1.1 Tempat Penelitian

Penelitian tentang “Penambahan FeCl3 dan Bentonit Teraktivasi Dalam

Menurunkan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) Air Laut Gresik Sebagai

Air Baku Cooling Water ” dilakukan di Laboratorium Lingkungan Fakultas

Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional (UPN) Veteran

Jatim. Analisis total suspended solid (TSS) dilakukan di Laboratorium Ekologi

dan Lingkungan Ruang 122, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.

3.1.2 Waktu Penelitian

Penelitian ini berlangsung selama lima bulan, mulai bulan Desember 2014

sampai April 2015.

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu: sampel air laut,

FeCl3.6H2O sebagai koagulan utama, bentonit sebagai koagulan aid , H2SO4,

kertas saring Whatman No. 42, dan akuades.

3.2.2 Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: peralatan sampling,

dan peralatan analisis. Peralatan sampling meliputi water sampler , jirigen ukuran


52/101

38

20 liter, meteran, GPS, dan jaket pelampung. Peralatan analisis meliputi, pH

indikator, termometer, saringan, gelas beker 1000 mL, peralatan jar test ,

stopwatch, botol sampel 50 mL, botol reagen 1000 mL, corong, pipet volume 10

mL, pompa vakum, ball pipet, desikator (Schott Duran), oven (Memmert),

timbangan analitik OHAUS, penjapit, cawan, dan alat tulis.

3.3 Cara Kerja

Cara kerja penelitian yang dilakukan meliputi tahapan-tahapan pada

Gambar 3.1.

3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan

Persiapan alat dan bahan bertujuan untuk preparasi kebutuhan dan

peralatan selama penelitian berlangsung.

3.3.1.1 Persiapan Alat

Persiapan alat meliputi persiapan alat sampling, alat jar test , dan alat

analisis TSS.

a. Alat sampling

Alat sampling terdiri dari water sampler , meteran, jirigen 20 L,

Global Positioning System (GPS), dan jaket pelampung. Persiapan water

sampler dengan mengecek kondisi valve, tabung penampung, penutup,

dan kran air.

b. Persiapan alat jar test

Persiapan jar test dilakukan dengan memeriksa kecepatan putaran

paddle dan stopwatch pada jar test .


53/101

39

c.

Alat analisis

Persiapan alat untuk analisis meliputi ketersediaan penjapit, pipet

volume, cawan, pengaturan suhu pada oven, mengecek kerja pompa

vakum, timbangan analitik, corong isap, dan desikator.

Gambar 3.1 Cara Kerja Penelitian

3.3.1.2 Persiapan Bahan

Persiapan bahan meliputi persiapan air sampel, bahan untuk pembuatan

larutan koagulan FeCl3, bahan untuk aktivasi bentonit, dan analisis TSS.

Persiapan Alat dan Bahan1. Persiapan Alat

2. Persiapan Bahan

Persiapan penelitian1. Pembuatan Larutan Koagulan

2. Aktivasi Bentonit

3. Uji pendahuluan

Penelitian penambahan FeCl3 dan bentonit teraktivasi dalam

menurunkan konsentrasi TSS air laut dengan berbagai variabel yangmeliputi:

1. Penentuan konsentrasi FeCl3 optimum;

2. Penentuan konsentrasi H2SO4 optimum untuk aktivasi bentonit; 3.

Penentuan massa bentonit optimum;

4. Penentuan lama pengadukan lambat optimum.

Perlakuan pada masing-masing variabel dilakukan secara berurutan.

Analisis data hasil penelitian

Penyusunan Laporan

Pengambilan Sampel untuk Penelitian


54/101

40

Penjelasan dari setiap bahan adalah sebagai berikut:

1.

Air Sampel

Air sampel yang digunakan merupakan air laut yang diambil dari

perairan Laut Gresik pada jarak ±300 meter dari surut terendah.

2. Bahan untuk koagulan

Bahan yang digunakan untuk membuat larutan koagulan tersebut

antara lain FeCl3 dengan berat 800 mg, 1000 mg, 1200 mg, dan 1400 mg,

dan akuades 1000 mL untuk masing-masing konsentrasi. Konsentrasi

koagulan yang digunakan, yaitu 800 mg/L, 1000 mg/L, 1200 mg/L, dan

1400 mg/L.

3. Bahan untuk aktivasi bentonit

Bentonit diaktivasi dengan H2SO4 konsentrasi 0,4; 0,8; 1,2; dan 1,6

M. Bahan yang dipersiapkan antara lain, larutan H2SO4 dengan konsentrasi

0,4; 0,8; 1,2; dan 1,6 M masing-masing sebanyak 250 mL, dan bentonit

masing-masing 25 g. H2SO4 dengan berbagai konsentrasi dibuat dengan

melarutkan H2SO4 pekat 98% dalam akuades sampai 250 mL. Volume

H2SO4 pekat yang ditambahkan dihitung berdasarkan rumus 4:

M1.V1=M2.V2 (4)

dimana,

M1 : Molaritas H2SO4 pekat (ρ=1,84 kg/L)

V1 : Volume H2SO4 pekat yang ditambahkan

M2 : Molaritas yang diinginkan (0,4; 0,8; 1,2; dan 1,6)

V2 : Volume larutan (250 mL)


55/101

41

4.

Bahan untuk analisis TSS

Bahan yang digunakan untuk analisis TSS adalah kertas saring

Whatman No. 42 dan akuades.

3.3.2 Persiapan Penelitian

Persiapan penelitian yang dilakukan meliputi beberapa hal, antara lain:

1. Pembuatan larutan koagulan FeCl3

Larutan koagulan dibuat dengan konsentrasi 800 mg/L. Sebanyak 800 mg

FeCl3.6H2O dimasukkan kedalam labu ukur. Akuades ditambahkan ke dalam labu

ukur sampai batas meniskus 1000 mL. Larutan dalam labu ukur dikocok secara

pelan sampai FeCl3 terlarut dalam air. Metode pembuatan larutan koagulan FeCl3

sama untuk konsentrasi 1000, 1200, dan 1400 mg/L.

2. Aktivasi bentonit

Metode aktivasi bentonit dilakukan dengan metode kimia. Metode kimia

dilakukan dengan asam kuat H2SO4. Sebanyak 250 mL H2SO4 0,4 M dimasukkan

kedalam gelas beaker 500 mL yang telah terisi 25 gram serbuk bentonit kering.

Bentonit dalam gelas beaker kemudian diaduk selama kurang lebih 30 menit.

Campuran disaring selanjutnya residu dicuci dengan akuades sampai filtrat yang

diperoleh netral atau memiliki pH 7. Residu yang diperoleh kemudian dikeringkan

pada temperatur 110-120o C selama 2 jam untuk menghilangkan kadar air dalam

pori-pori bentonit. Hal yang sama dilakukan untuk konsentrasi H2SO4 0,8; 1,2;

dan 1,6 M.


56/101

42

3. Uji Pendahuluan

Pengujian awal kualitas air laut dilakukan sebagai pengujian karakteristik

awal air laut yang akan digunakan sebelum dilakukan perlakuan. Parameter awal

yang diuji merupakan parameter fisik dan kimia. Parameter fisik yang diuji adalah

suhu, dan TSS. Parameter kimia yang diuji adalah pH. Suhu diukur menggunakan

termometer air raksa, pH diukur dengan metode kualitatif menggunakan pH

indikator, dan TSS diukur dengan metode gravimetri.

3.3.3 Pengambilan Sampel Penelitian

Air sampel diambil sebanyak 35 L menggunakan water sampler dan

dimasukkan ke dalam 2 jirigen bervolume 20 L. Kegiatan sampling dapat dilihat

pada Lampiran 7. Lokasi pengambilan sampel berada pada koordinat

7009’14.17”S 112

039’56.89”T, dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Lokasi Pengambilan Sampel Air Laut Gresik

PT.

PJB Gresik


57/101

43

3.3.4 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian terdiri atas penentuan 4 variabel optimum yang

meliputi:

1. Konsentrasi FeCl3 sebagai koagulan utama

Gambar 3.3 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Konsentrasi FeCl3

Dipersiapkan lima gelas beaker 1 L dengan label 1, 2, 3, 4, dan 5. Gelas

beaker 2, 3, 4, dan 5 diberi perlakuan dengan menambahkan 100 mL larutan

koagulan FeCl3 berturut-turut dengan konsentrasi 800 mg/L, 1000 mg/L,

1200 mg/L, dan 1400 mg/L. Gelas beaker 1 tanpa diberi tambahan larutan

koagulan FeCl3. Air laut dimasukkan ke dalam gelas beaker masing-masing

500 mL. Larutan koagulan ditambahkan dengan berbagai konsentrasi

sebanyak 100 mL ke dalam gelas beaker 2, 3, 4 dan 5. Gelas beaker 1, 2, 3, 4

Analisis TSS

Analisis Anova untuk menentukan konsentrasi FeCl3 optimum

air laut 500 mL+ 100 mL (800

mg/L FeCl3)

Pengendapan selama 30 menit

Pengadukan cepat 250 rpm selama 1 menit

Pengadukan lambat 55 rpm selama 20 menit

air laut 500 mL air laut 500 mL

+ 100 mL (1000

mg/L FeCl3)

air laut 500 mL

+ 100 mL (1200mg/L FeCl3)

air laut 500 mL

+ 100 mL (1400mg/L FeCl3)


58/101

44

dan 5 di jar test dengan pengadukan cepat 250 rpm selama 1 menit, kemudian

dilanjutkan dengan pengadukan lambat 55 rpm selama 20 menit. Hasil jar

test diendapkan selama 30 menit, kemudian dilakukan analisis konsentrasi

TSS dengan metode gravimetri. Analisis konsentrasi TSS pada variasi

konsentrasi FeCl3 ditunjukkan oleh Gambar 3.3

2. Konsentrasi H2SO4 untuk Aktivasi Bentonit

Konsentrasi asam sulfat yang digunakan untuk aktivasi bentonit sebesar

0,4; 0,8; 1,2; dan 1,6 M.

Gambar 3.4 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Aktivasi Bentonit

Air laut dimasukkan ke dalam lima gelas beaker dengan label 1, 2, 3, 4, dan

5. Seratus mL larutan koagulan FeCl3 dengan konsentrasi optimum

+ 400 mg bentonit

teraktivasiH2SO4 0,4 M

tanpa bentonit + 400 mg bentonitteraktivasi H2SO4

0,8 M

+ 400 mg bentonitteraktivasi H2SO4

1,2 M

+ 400 mg bentonitteraktivasi H2SO4

1,6 M

Air laut 500 mL + Konsentrasi optimum FeCl3 (100 mL)

250 rpm (1 menit)

55 rpm (20 menit)

Pengendapan (30 menit)

Analisis TSS

Analisis Anova untuk menentukan konsentrasi H2SO4 optimum


59/101

45

ditambahkan ke dalam masing-masing gelas beaker. Gelas beaker di jar test

dengan kecepatan 250 rpm selama 1 menit. Bentonit teraktivasi asam sulfat

sebanyak 400 mg ditambahkan ke dalam gelas beaker 2, 3, 4 dan 5 masing-

masing dengan konsentrasi 0,4; 0,8; 1,2; dan 1,6 M H2SO4. Gelas beaker 1

tanpa penambahan bentonit. Gelas beaker kembali di jar test dengan

kecepatan 55 rpm selama 20 menit. Hasil jar test diendapkan selama 30

menit, kemudian dilakukan analisis konsentrasi TSS dengan metode

gravimetri. Analisis konsentrasi TSS dengan variasi aktivasi bentonit dapat

dilihat pada Gambar 3.4.

3. Massa Bentonit Teraktivasi

Variasi massa bentonit teraktivasi yang digunakan sebanyak 200, 400,

600, dan 800 mg.

Gambar 3.5 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Massa Bentonit

Air laut 500 mL + Konsentrasi optimum FeCl3

250 rpm (1 menit)

+ 200 mg bentonitteraktivasi

H2SO4

+ 400 mg bentonitteraktivasi

H2SO4

+ 600 mg bentonit

teraktivasi

H2SO4

+ 800 mg bentonit

teraktivasi

H2SO4

tanpa bentonit

55 rpm (20 menit)


Analisis TSS

Analisis Anova untuk menentukan massa bentonit optimum


60/101

46

Air laut dimasukkan ke dalam empat gelas beaker dengan label 1, 2, 3, dan 4.

Konsentrasi optimum FeCl3 sebanyak 100 mL ditambahkan ke dalam masing-

masing gelas beaker. Gelas beaker di jar test dengan kecepatan 250 rpm

selama 1 menit. Bentonit teraktivasi asam sulfat dengan konsentrasi optimum

ditambahkan ke dalam gelas beaker 1, 2, 3, dan 4 masing-masing sebanyak

200, 400, 600, dan 800 mg. Gelas beaker kembali di jar test dengan

kecepatan 55 rpm selama 20 menit. Analisis konsentrasi TSS dilakukan

setelah hasil jar test diendapkan selama 30 menit. Analisis konsentrasi TSS

dengan variasi massa bentonit ada pada Gambar 3.5.

4 Waktu Pengadukan Lambat

Air laut dimasukkan ke dalam lima gelas beaker dengan label 1, 2, 3, 4 dan

5. Konsentrasi optimum FeCl3 sebanyak 100 mL ditambahkan ke dalam tiap

gelas beaker. Gelas beaker di jar test dengan kecepatan 250 rpm selama 1

menit. Bentonit teraktivasi asam sulfat dengan konsentrasi optimum dan

massa optimum ditambahkan ke dalam gelas beaker 1, 2, 3, 4 dan 5. Gelas

beaker dijartest dengan kecepatan 55 rpm, masing-masing selama 10, 20, 30,

40, dan 50 menit. Masing-masing hasil jar test diendapkan selama 30 menit

dan dilakukan analisis konsentrasi TSS dengan metode gravimetri. Analisis

konsentrasi TSS dengan variasi waktu pengadukan lambat ada pada Gambar

3.6.


61/101

47

Gambar 3.6 Analisis Konsentrasi TSS dengan Variasi Waktu PengadukanLambat

Penelitian ini menggunakan 3 replikasi perlakuan untuk mendapatkan data

yang baik. Jumlah replikasi ditentukan berdasarkan rumus Frederer seperti pada

rumus 5:

(n-1) (k-1) ≥ 15 (5)

Hasil perhitungan menunjukkan jumlah replikasi yang harus dilakukan sebanyak

> 2, sehingga digunakan 3 replikasi pada penelitian ini.

3.4 Cara Analisis Data

3.4.1 Analisis TSS

Analisis TSS dilakukan dengan metode gravimetri berdasarkan Alaerts dan

Santika (1987). Langkah pengujian nilai TSS adalah sebagai berikut:

55 rpm

(30 menit)

55 rpm

(40 menit)

55 rpm

(50 menit)

55 rpm

(10 menit)


Analisis TSS

Analisis Anova untuk menentukan waktu pengadukan lambat optimum

Air laut 500 mL+ Konsentrasi optimum FeCl3

250 rpm (1 menit)

Penambahan sebanyak massa optimum bentonit teraktivasi H2SO4 dengan konsentrasi optimum

55 rpm

(20 menit)


62/101

48

1.

Kertas saring dipanaskan di dalam oven pada suhu ± 105 oC selama 1 jam.

2.

Kertas saring didinginkan dalam desikator selama 15 menit, kemudian

dilakukan penimbangan (B gram).

3. Sampel air laut yang telah diberi perlakuan dipindahkan secara kuantitatif

ke dalam corong penyaring yang sudah ada filter kertas didalamnya

sebanyak 20 mL sampel yang sudah diendapkan. Air laut dalam corong

penyaringan, kemudian disaring dengan sistem pompa vakum.

4. Filter kertas dipindahkan ke atas cawan petri, kemudian dimasukkan ke

dalam oven bersamaan dengan cawan porselen, kemudian dilakukan

pemanasan pada suhu 105o C selama 1 jam.

5. Filter kertas dan cawan porselen didinginkan dalam desikator selama 15

menit, kemudian filter kertas ditimbang (A gram).

6.

Besarnya nilai TSS yang diperoleh dianalisis menggunakan persamaan 6:

=()

()

(6)

Keterangan:

A adalah berat kertas saring + residu kering (mg)

B adalah berat kertas saring (mg)

7. Selisih nilai dan kemampuan penyisihan TSS dapat dicari dengan

menggunakan rumus 7 dan 8:

Selisih nilai TSS = TSS kontrol – TSS perlakuan (7)

Kemampuan Penyisihan = (8)TSS Kontrol – TSSPerlakuan x 100 %TSS Kontrol


63/101

49

3.4.2 Uji Anova

Analisis statiska yang digunakan pada penelitian ini adalah uji ANOVA

One-Way (analisis varian). ANOVA merupakan sebuah teknik analisis data yang

digunakan untuk menguji perbedaan rerata nilai. Tujuan uji ANOVA adalah untuk

membandingkan rata-rata hasil dari beberapa perlakuan (lebih dari 2 perlakuan)

dan untuk melihat efek suatu faktor atau perlakukan terhadap variabel dependen

(Budiyono, 2004). Pada penelitian ini, uji ANOVA digunakan untuk mengetahui

perbedaan konsentrasi TSS air laut pada setiap perlakuan dan variabel penelitian

optimum. Uji normalitas dengan One Sample Kolmogorov-Smirov dilakukan

sebelum uji ANOVA untuk mengetahui data berdistribusi normal. Uji statistika

lanjutan yang digunakan adalah uji Duncan (α=0,05

Documents

Elma Puspaningtyas 081111021 Itl