11 Tabel 2.4 Baku Mutu Air Limbah Industri Tahu
No Parameter
Satuan Baku Mutu Limbah Cair
1 Temperatur
C 38
2 BOD
mgL 50
3 COD
mgL 100
4 TSS
mgL 200
5 pH
- 6,0
– 9,0
2.5 Kadar Air
Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah wet basis atau berdasarkan berat kering dry
basis. Kadar air berat basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100 persen, sedangkan kadar air berdasarkan berat kering dapat lebih dari 100 persen
[34].
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Air
menutupi hampir 71 permukaan bumi. Air diperlukan untuk kelangsungan proses biokimiawi organisme hidup, sehingga sangat essensial. Pengukuran kadar
air dalam suatu bahan sangat diperlukan dalam berbagai bidang. Salah satu bidang yang memerlukan pengukuran kadar air adalah bidang industri yang digunakan
untuk penelitian. Salah satu metode yang digunakan dalam menghitung kadar air suatu
bahan adalah dengan metode pengeringan. Prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan dengan jalan pemanasan pada suhu di atas 100
C. Kemudian menimbang bahan sampai berat konstan berarti semua air sudah diuapkan. Cara
ini relatif mudah dan murah. Kelemahannya antara lain: 1. Bahan lain di samping air juga ikut menguap dan ikut hilang
bersama dengan uap misalnya alkohol, asam asetat, minyak atsiri, dan lain-lain.
Universitas Sumatera Utara
12 2. Dapat terjadi reaksi selama pemanasan yang menghasilkan air atau
zat mudah menguap lain. Contoh gula mengalami dekomposisi atau karamelisasi, lemak mengalami oksidasi dan sebagainya.
3. Bahan yang mengandung bahan yang dapat mengikat air secara kuat sulit melepaskan airnya meskipun sudah dipanaskan.
Adapun rumus mencari kadar air dari suatu bahan adalah:
Kadar air =
100
1 2
1
m m
m
Keterangan : m1 = massa bahan sebelum dikeringkan
m2 = massa bahan sesudah dikeringkan
2.6 Proses KoagulasiFlokulasi
Koagulasiflokulasi adalah salah satu proses kimia yang digunakan untuk menghilangkan bahan cemaran yang tersuspensi atau dalam bentuk koloid.
Dimana partikel-partikel koloid ini tidak dapat mengendap sendiri dan sulit ditangani oleh perlakuan fisik. Pada proses koagulasi, koagulan dan air limbah
yang akan diolah dicampurkan dalam suatu wadah atau tempat kemudian dilakukan pengadukan secara cepat agar diperoleh campuran yang merata
distribusi koagulannya sehingga proses pembentukan gumpalan atau flok dapat terjadi secara merata pula. Proses flokulasi dilakukan setelah setelah proses
koagulasi dimana pada proses koagulasi kekokohan partikel koloid ditiadakan sehingga terbentuk flok-flok lembut yang kemudian dapat disatukan melalui
proses flokulasi [24].
2.6.1 Koagulasi
Koagulasi merupakan proses yang memanfaatkan ion-ion yang mempunyai muatan berlawanan dengan muatan koloid yang terdapat dalam
limbah cair sehingga meniadakan kestabilan ion. Prinsip dasar proses koagulasi adalah terjadinya gaya tarik menarik antara ion-ion negatif di suatu pihak dengan
ion-ion positif di pihak lain. Yang bertindak sebagai ion negatif adalah partikel-
Universitas Sumatera Utara
13 partikel yang terdiri dari zat-zat organik partikel koloid, mikoorganisme dan
bakteri. Proses koagulasi dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu sebagai berikut : 1. Elektroforesis
Pada elektroforesis, koloid diberi arus listrik sehingga partikel bergerak ke elektroda yang berlawanan muatannya. Akibatnya partikel menjadi netral dan
akhirnya menggumpal dan mengendap di sekitar elektroda. 2. Pemanasan
Suatu koloid bila dipanaskan akan terkoagulasi karena energi partikel menjadi lebih besar, dan tabrakkan sesamanya dapat membentuk ikatan dan
akhirnya menggumpal. 3. Penambahan Elektrolit Koagulan
Koloid yang dapat menyerap ion akan terkoagulasi bila ditambahkan larutan elektrolit, karena menjadi tidak stabil.
Pada umumnya, proses koagulasi dilakukan dengan cara penambahan elektrolit atau koagulan. Proses ini dilakukan dengan pengadukan cepat yang
berfungsi untuk menghasilkan dispersi yang seragam dan meningkatkan tumbukan antara partikel koloid dan koagulan. Selama proses koagulasi, partikel-
partikel koloid menarik ion-ion positif dari zat kimia yang ditambahkan sebagai koagulan. Koagulan dengan konsentrasi yang pekat membentuk lapisan pada
permukaan partikel koloid. Lapisan tersebut dikelilingi oleh ion-ion negatif dan secara perlahan-lahan bercampur dengan ion-ion positif. Lapisan ion positif
dikenal dengan istilah lapisan kokoh, sedangkan lapisan yang mengelilingi ion positif dikenal dengan lapisan difus. Lapisan difus ini kemudian terkontraksi dan
menghilangkan lapisan kokoh, sehingga menyebabkan terjadinya gaya tarik-
menarik antar partikel-partikel koloid [17].
Menurut [29], ada dua faktor penting dalam penambahan koagulan yakni pH dan dosis. Dosis dan pH optimum harus ditentukan dalam test
laboratorium dan biasanya ditentukan dengan suatu prosedur yang disebut dengan “jar test”. Untuk mengatur pH limbah cair ke dalam range optimal koagulasi,
diperlukan bahan penolong coagulant aid berupa asam atau alkali. Asam yang paling umum digunakan untuk menurunkan pH adalah asam sulfat dan untuk
menaikkan pH biasanya digunakan lime CaOH
2
, soda abu Na
2
CO
3
atau
Universitas Sumatera Utara
14 NaOH. Koagulan yang paling banyak digunakan adalah alum Aluminium Sulfat,
feri sulfat, fero sulfat dan polialuminium klorida.
2.6.2 Flokulasi
Flokulasi merupakan kelanjutan dari proses koagulasi, dimana mikroflok hasil koagulasi mulai menggumpalkan partikel-partikel koloid menjadi flok-flok
besar yang dapat diendapkan dan proses ini dibantu dengan pengadukan lambat. Proses koagulasi-flokulasi tidak dapat dipisahkan dalam pengolahan limbah cair
industri karena kedua proses ini selalu dilakukan bersama. Mekanisme pembentukan flok-flok dalam proses koagulasi-flokulasi terdiri dari tiga tahap,
yaitu tahap destabilisasi partikel-partikel koloid, tahap pembentukan mikrofilik dan tahap pembentukan makrofilik. Tahap pertama dan kedua berlangsung selama
proses koagulasi, sedangkan tahap ketiga berlangsung selama proses flokulasi. Pembentukan makrofilik dalam proses flokulasi terjadi karena tumbukan-
tumbukan antara partikel koloid. Flokulasi merupakan faktor paling penting yang mempengaruhi efisiensi penghilangan partikel. Tujuan flokulasi adalah untuk
membawa partikel-partikel ke dalam kontak sehingga mereka bertubrukan, tetap bersatu, dan tumbuh menjadi satu ukuran yang siap mengendap. Pengadukan yang
cukup harus diberikan untuk membawa flok ke dalam kontak. Terlalu banyak pengadukan dapat membubarkan flok sehingga ukurannya menjadi kecil dan
terdispersi halus [29].
Dalam proses flokulasi, kecepatan penggumpalan dari agregat ditentukan oleh banyaknya tubrukan antar partikel yang terjadi serta keefektifan benturan
tersebut. Dalam hal ini, tubrukan antar partikel terjadi melalui tiga cara, yakni : 1. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak termal panas, yang dikenal
sebagai gerak Brown. Flokulasi yang terjadi oleh adanya gerak Brown ini disebut flokulasi perikinetik.
2. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerakan media air, misalnya karena pengadukan. Flokulasi yang terjadi akibat gerakan fluida ini
disebut flokulasi ortokinetik. 3. Kontak yang terjadi akibat perbedaan laju pengendapan dari masing-
masing partikel [29].
Universitas Sumatera Utara
15
2.6.3 Jar Test
Pada metode jar test, koagulan dibubuhkan ke sampel air limbah untuk pengadukan di laboratorium yang gunanya adalah mensimulasi kondisi
pengadukan sebenarnya. Jar test memberikan keefektifitasan pada intensitas pengadukan dan waktu pengadukan sehingga mempengaruhi ukuran flok dan
densitas. Jar test juga dapat digunakan untuk mengevaluasi selang waktu pemberian koagulan dan rasio pengenceran untuk koagulan. Hal yang biasa
dilakukan pada jar test adalah menguji beberapa variasi dosis koagulan kemudian ditambahkan koagulan dengan dosis yang sesuai sebelum dilakukan
pengadukan cepat dengan kecepatan tertentu dan waktu tertentu [13]. Pengaduk yang biasa digunakan pada jartest adalah pengaduk dengan jenis paddle
impeller dengan dua atau empat blade dengan lebar blade antara 16 hingga 110 dari diameter.
Secara umum, pengadukan cepat kemudian pengadukan lambat yang dilakukan pada gradien kecepatan berkisar antara 100 hingga 1000 per detik
selama 5 hingga 180 detik. Sedangkan pengadukan lambat secara umum dilakukan pada gradien kecepatan kurang dari 100 per detik selama 10 hingga 60
menit [1].
Gambar 2.4 Peralatan Jar Test [1]
Universitas Sumatera Utara
16
2.7 Karakteristik Biji Kelor sebagai Koagulan
Tanaman kelor Moringa oleifera berbunga sepanjang tahun berwarna putih, buah bersisi segitiga dengan panjang sekitar 30 cm, tumbuh subur mulai
dari dataran rendah sampai ketinggian 700 m di atas permukaan laut.
Adapun gambarnya adalah sebagai berikut:
Gambar 2.5 Tanaman Kelor Moringa oleifera [1]
Menurut sejarahnya, tanaman kelor atau marongghi Moringa oleifera, berasal dari kawasan sekitar Himalaya dan India, kemudian menyebar ke kawasan
di sekitarnya sampai ke Benua Afrika dan Asia-Barat.
Di Indonesia, khususnya di lingkungan perkampungan dan pedesaan, tanaman kelor baru sampai menjadi tanaman pagar hidup, batas tanah ataupun
penjalar tanaman lain, tetapi manfaat dari daun serta buah muda sebagai sayuran. Bunganya akan tetap dipelihara hingga menjadi buah dan menghasilkan biji yang
dapat dijual kepada perusahaan asing yang memerlukan untuk pembuatan tepung atau minyak sebagai bahan baku pembuatan obat dan kosmetik bernilai tinggi.
Sejak awal tahun 1980-an oleh Jurusan Teknik Lingkungan ITB, biji kelor digunakan untuk penjernihan air permukaan air kolam, air sungai, air danau
sampai ke air sungai sebagai pengendap koagulans dengan hasil yang memuaskan. Oleh karena rangkaian penelitian terhadap manfaat tanaman kelor
mulai dari daun, kulit batang, buah sampai bijinya. Biji kelor juga berperan sebagai koagulan yang efektif karena adanya zat
aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-benzil-isothiocyanate yang terkandung dalam biji
Universitas Sumatera Utara
17 kelor. Zat aktif itu mampu mengadsorbsi partikel-partikel air limbah. Dengan
pengubahan bentuk menjadi bentuk yang lebih kecil, maka zat aktif dari biji kelor tersebut akan semakin banyak karena luas permukaan biji kelor semakin besar.
Apabila kandungan air di dalam biji kelor besar, maka kemampuannya dalam menyerap limbah cair semakin kecil karena zat aktif tersebut tidak berada di
permukaan biji kelor tetapi tertutupi oleh air sehingga kelembaban biji kelor harus kecil [34].
Gambar struktur
dari kandungan
aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-
benzilisothiocyanate dalam biji kelor adalah sebagai berikut:
Gambar 2.6 Struktur Zat Aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-benzil- isothiocyanate
[16]
Unsur-unsur yang terkandung dalam biji kelor kering dapat diketahui pada Tabel 2.5 dan 2.6 berikut ini.
Tabel 2.5 Unsur-Unsur Yang Terkandung Per 100 Gram Biji Kelor Kering [16]
Unsur Berat
Satuan
Air 4,08
Gram Protein
38,4 Gram
Lemak 34,7
Serat 3,5
Gram Ampas
3,2 Gram
Ekstrak N 16,4
Gram
Universitas Sumatera Utara
18 Tabel 2.6 Kandungan Biji Kelor [17]
Kandungan Biji
Daun Tepung Daun
Kadar Air 86.90
75.00 7.50
Calori 26.00
92.00 205.00
Protein g 2.50
6.70 27.10
Lemak g 0.10
1.70 2.30
Carbohydrate g 3.70
13.40 38.20
Fiber g 4.80
0.90 19.20
Minerals g 2.00
2.30 -
Ca mg 30.00
440.00 2.00
Mg mg 24.00
24.00 368.00
P mg 110.00
70.00 204.00
K mg 259.00
259.00 1.30
Cu mg 3.10
1.10 0.50
Fe mg 5.30
7.00 28.20
S mg 137.00
137.00 870.00
Oxalic acid mg 10.00
101.00 1.6
Vitamin A - B carotene mg 0.11
6.80 16.30
Vitamin B -choline mg 423.00
423.00 -
Vitamin B1 -thiamin mg 0.05
0.21 2.64
Vitamin B2 -riboflavin mg 0.07
0.05 20.50
Vitamin B3 -nicotinic acid mg 0.20
0.80 8.20
Vitamin C -ascorbic acid mg 120.00
220.00 17.30
Vitamin E -tocopherol mg -
- 113.00
Biji kelor merupakan bagian dari tanaman kelor yang memiliki protein dengan konsentrasi yang tinggi. Protein biji kelor penting untuk diketahui dalam
proses penjernihan limbah cair, protein inilah yang berperan sebagai koagulan partikel-partikel penyebab kekeruhan. Protein tersebut adalah polielektrolit
kationik. Polielektrolit membantu koagulasi dengan menetralkan muatan-muatan
Universitas Sumatera Utara
19 partikel koloid, tetapi polielektrolit bermuatan sama sebagaimana koloid dapat
juga digunakan sebagai koagulan dengan menghubungkan antar partikel [28]. Menurut [4] menyatakan bahwa mekanisme koagulasi biji kelor
didominasi oleh proses adsorbsi dan penetralan muatan dan konsentrasi protein yang tinggi di dalam biji kelor merupakan flokulan polielektrolit kationik alami
berbasis polipeptida dengan berat molekul berkisar antara 6.000-16.000 dalton. [16] menyatakan bahwa konsentrasi protein dari biji kelor biji dalam kotiledon
sebesar 147.280 ppmgram, dari daun kelor sebesar 15.680 ppmgram, dan dari kulit biji kelor sebesar 73.547 ppmgram. Protein tersebut mengandung tiga asam
amino yang sebagian besar merupakan asam glutamat, metionin, dan arginin [16].
Gambar 2.7 Struktur Asam Amino Asam Glutamat [16]
Rantai cabang asam amino glutamat bermuatan negatif pada gugus karboksilnya, sedangkan ariginin bermuatan positif pada gugus guinidio. Asam
metionin mempunyai rantai cabang atom belerang yang berperan dalam pembentukan ikatan disulfida molekul protein.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh [16] diketahui konsentrasi protein dari masing-masing bagian biji kelor dan bagian biji dalam menunjukkan
nilai yang paling tinggi. Protein biji kelor yang tidak dikupas kulit bijinya mengandung separuh bagian dibandingkan dengan protein dari bagian biji dalam
saja, oleh karena itu jika akan digunakan sebagai koagulan maka sebaiknya kulit biji kelor dikupas terlebih dahulu. Pengupasan biji kelor memang memerlukan
waktu yang lebih lama tetapi akan lebih efektif jika dibandingkan dengan mengunakan biji kelor sebagai bahan koagulan tanpa dikupas kulit bijinya.
[4] menyatakan bahwa biji kelor bagian dalam beserta kulit biji kelor dan biji bagian dalam saja sama-sama memiliki aktivitasi koagulasi.
Universitas Sumatera Utara
20
2.8 Potensi Ekonomi Koagulan Serbuk Biji Kelor
