Volume Air yang Keluar Karena Proses Elektroosmosis Efluen Karakteristik Sludge setelah Elektroosmosis

4.3.2 Perbandingan Antara Perubahan Kadar Air Secara Pengeringan Udara dengan Metode Elektroosmosis Perubahan kadar air dengan pengeringan udara pada Gambar 9 dengan data pada lampiran 5 secara alami ini juga dilakukan agar dapat dibandingkan dengan perubahan kadar air dengan teknologi elektroosmosis. Pengeringan secara konvensional ini dilakukan dengan menggunakan ember dengan kedalaman yang sama pada kotak bak percobaan dengan elektroosmosis yaitu 40 cm. Gambar 9 menunjukkan bahwa untuk menurunkan kadar air dari 1783 sampai 1165 penurunan kadar air mencapai 53 dari kadar awal membutuhkan waktu yang cukup lama yaitu sekitar 42 hari. Jika dibandingkan dengan menggunakan pengeringan udara, teknologi elektroosmosis hanya membutuhkan waktu sekitar 11 hari yang awalnya kadar air 1700 sampai turun hingga 1000 penurunan kadar air mencapai 70 dari kadar awal. Gambar 9 Perubahan kadar air secara pengeringan udara dengan metode elektroosmosis

4.4 Volume Air yang Keluar Karena Proses Elektroosmosis Efluen

Proses penurunan volume sludge pada saat proses elektroosmosis diikuti dengan keluarnya air dalam kotak bak sludge, hubungan volume air yang keluar dengan penyusutan sludge atau pengurangan kadar air dalam sludge bisa diakibatkan adanya air yang keluar dalam kotak bak tersebut. Besarnya volume air yang keluar dapat dilihat dari gambar 10 . 500 1000 1500 2000 20 40 60 k a d a r a ir b b hari ke Kadar Air kadar air pengeringan udara kadar air dengan elektroosmosis Gambar 10 Jumlah volume air yang keluar dari kotak bak sludge karena proses elektroosmosis Gambar 10 dapat dilihat bahwa volume air yang keluar dari bak sludge elektroosmosis pada daerah yang paling dekat dengan anoda cenderung lebih kecil volume air yang keluar. Hal ini dapat disebabkan tegangan yang diberikan nilainya lebih kecil dibandingkan di daerah yang paling dekat dengan katoda sehingga volume air yang keluar juga akan berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan. Semakin besar tegangan yang digunakan pada elektroosmosis akan semakin cepat terjadi penurunan yang terjadi dan semakin dekat jarak antara anoda dan katoda, maka semakin cepat pula penurunan yang terjadi karena air yang keluar pun semakin meningkat Siong dan Agustino, 2004.

4.5 Karakteristik Sludge setelah Elektroosmosis

Sludge yang telah diberi perlakuan elektroosmosis diukur karakteristik kimianya untuk mengetahui sifat-sifat kimia sludge setelah proses elektroosmosis. Karakteristik kimia sludge awal ditunjukkan oleh grafik garis berwarna biru, dimana pengukurannya dilakukan satu kali pada sludge yang belum diberi perlakuan elektroosmosis. Perubahan karakteristik sludge setelah elektroosmosis ditunjukkan oleh grafik batang berwarna merah dan hijau, dimana pengukurannya dilakukan setiap pergeseran anoda pada sludge untuk mengetahui pergerakan unsur-unsur selama proses elektroosmosis berlangsung. Perubahan pH Lampiran 6 setelah proses elektroosmosis ditunjukkan pada Gambar 11. Menunjukkan nilai pH pada sludge paling dekat dengan anoda menurun hingga pH 4.3 dari pH awalnya 7.5 dan meningkat di sludge paling dekat dengan katoda hingga pH 9.4 pada kedalaman 5 cm, sedangkan pada kedalaman 15 cm pH yang paling dekat dengan sisi anoda turun sampai sebesar 6.4 dan pada sisi yang paling dekat dengan katoda meningkat sampai 9.4. Penurunan pH di bagian anoda dan kenaikannya di bagian katoda disebabkan oleh proses elektrolisis yang terjadi selama proses elektroosmosis dengan reaksi sebagai berikut: 610 3408 3435 2861 2000 4000 6000 8000 3800 8910 13290 17610 ju m la h a ir m l waktu menit Jumlah Air Keluar jumlah air yang keluar ml jumlah total air Anoda : 2H ₂O – 4e O₂+ 4H + Katoda : 2H ₂O + 2e H + 2OH Di anoda, terjadi oksidasi H ₂O menghasilkan oksigen dan H yang bergerak menuju katoda. Ion H yang dihasilkan pada bagian inilah yang membuat pH turun pada bagian dekat dengan anoda. Sebaliknya di katoda, hidrogen meningkat secara bertahap dan menghasilkan ion hidroksil OH yang sehingga pH pada bagian paling dekat katoda naik secara signifikan. Fenomena ini mempengaruhi aliran elektroosmotik Shapiro dan Probstein, 1993. ketika sebuah medan listrik dipengaruhi pada sludge basah, pH sludge akan mengalami perubahan-perubahan untuk sementara waktu yang disebabkan oleh elektrolisis. Perubahan pH pada kedalaman 5 cm terlihat lebih besar dibandingkan kedalaman 15 cm karena proses tersebut. Gambar 11 Perubahan pH setelah proses elektroosmosis pada kedalaman yang berbeda. Proses elektroosmosis akan terjadi proses elektromigrasi yaitu pergerakan kation dan anion karena pengaruh listrik pada sistem tersebut Acar dan Alshawabkeh, 1993. Ion positif kation akan bergerak ke katoda dan ion negatif anion akan bergerak kearah anoda. Perpindahan kation maupun anion ini akan mempengaruhi EC pada sludge. Perubahan ini ditunjukkan pada Gambar 11. Nilai EC pada sludge Lampiran 7 mengalami penurunan di setiap segmen pada sludge. Hal tersebut disebabkan terdorongnya kation-kation ke arah katoda sehingga jumlah kation pada bagian anoda berkurang. Nilai EC pada segmen yang paling dekat dengan katoda meningkat, bahkan mendekati atau melewati nilai EC awal yaitu mencapai 3.32 mScm. EC secara umum semakin menurun dibandingkan dengan EC awal kecuali pada sisi paling dekat dengan katoda yang meningkat tajam mendekati bahkan melewati nilai EC awal. Peningkatan EC pada katoda disebabkan terjadinya bloking antara ion H dan OH sehingga unsur-unsur yang lain tidak dapat bergerak keluar sistem pada segmen ini, dimana pada segmen ini jarak antara elektroda anoda dan katoda berada pada jarak terdekat. Perubahan penurunan nilai EC pada kedalaman 5 cm dan 15 cm, kadar air pada bagian yang lebih dekat dengan 2 4 6 8 10 pH Nilai pH pH pada kedalaman 5 cm pH pda kedalaman 15 cm pH awal katoda anoda permukaan lebih kecil sehingga kandungan garam-garam terlarutnya pun kecil yang akan mengakibatkan nilai EC pun akan kecil pula kerena sludge kering daya hantar listriknya akan semakin kecil dan begitupun sebaliknya. Gambar 12 Perubahan EC setelah proses elektroosmosis pada kedalaman yang berbeda Gambar 13 menunjukkan penurunan kadar Ca, Mg, K, dan Na dalam sludge Lampiran 8 di akhir proses elektroosmosis. Secara umum kandungan Ca, Mg, K dan Na menurun dari kadar awalnya. Kadar Ca, Mg, K, dan Na yang terukur menunjukan kandungan unsur-unsur tersebut pada sludge larut air. Nilai Ca, Mg, K, dan Na mengalami penurunan selama proses elektroosmosis. Proses elektroosmosis menyebabkan pada kation-kation Ca, Mg, K, dan Na yang ada di daerah anoda akan bergerak ke arah katoda. Proses ini menyebabkan kation-kation seperti Ca 2+ , Mg 2+ , K + , dan Na + pada sisi anoda akan bergerah kerah katoda lalu berikantan dengan OH- dan mengendap sebagai hidroksida seperti CaOH 2 , MgOH 2 , KOH dan NaOH. Ketika diekstrak dengan air, KOH dan NaOH akan mudah larut dengan air sehingga nilai yang terbaca pada pengukuran akan tinggi pada sisi katoda. Sedangkan untuk CaOH 2 , dan MgOH 2 nilainya masih fluktuatif, hal ini dikarenakan CaOH 2 , dan MgOH 2 ketika diekstrak sukar larut dalam air sehingga nilai yang terbaca lebih kecil pada saat pengukuran pada sisi katoda. Peristiwa di atas juga dapat disebabkan kerena nilai Ksp lampiran 11dari KOH dan NaOH lebih besar dari pada nilai Ksp dari CaOH 2 , dan MgOH 2 Holtzclaw et al., 1991 . a b 1 2 3 4 5 m Sc m Nilai EC nilai EC pada kedalaman 5 cm mScm nilai EC pada kedalaman 15 cmmScm katoda anoda 5000 10000 15000 m gKg Ca ca Ca awal anoda katoda 2500 5000 7500 m gKg Mg Mg Mg awal anoda katoda c d Gambar 13 a Perubahan kadar Ca, b Mg, c K, dan d Na terektrak air Penurunan juga terjadi pada unsure Fe, Mn, Zn dan Cu. Secara umum Lampiran 9 kandungan Fe, Mn, Zn dan Cu menurun dari kadar awalnya setelah proses elektroosmosis. Perubahan kadar unsur-unsur dianoda dan katoda berkaitan dengan proses elektrolisis pada masing-masing sisi tersebut. Proses elektrolisis akan mendorong kation Fe, Mn, Zn dan Cu dari anoda menuju ke katoda lalu akan diikat dengan OH- sebagai hidroksida dan mengendap seperti FeOH 3 , MnOH 2 , ZnOH 2 dan CuOH 2 . Penurunan kadar pada Mn dan Zn lebih fluktuatif dibanding penurunan pada Fe dan Cu. Pengukuran unsur ini dilakukan dengan pengekstrak air. ketika diekstrak oleh air nilai Mn dan Zn lebih fluktiatif, hal ini disebabkan hidroksida MnOH 2 , ZnOH 2 ini sukar larut oleh air sehingga menyebabkan niai yang terbaca sangat variasi. Sedangkan pada Cu nilainya sangat tinggi pada sisi katoda karena pada katoda menggunakan tembaga Cu untuk elektrodanya sehingga nilai Cu sangat tinggi karena adanya korosi pada elektroda tersebut dibagian ini. Penurunan kadar unsur-unsur tersebut disajikan pada Gambar 14. a b 25000 50000 75000 m gKg K K K awal anoda katoda 2500 5000 7500 10000 m gKg Na Na Na awal anoda katoda 50 100 150 200 m gKg Fe Fe Fe awal anoda katoda 50 100 150 200 m gKg Mn Mn Mn awal anoda katoda c d Gambar 14 a Perubahan kadar Fe, b Mn, c Cu, dan d Zn terekstrak air Keuntungan lain dari teknologi ini adalah mampu menurunkan kadar logam berat. Logam berat non esensial meliputi beberapa logam berat yang belum diketahui kegunaannya, maupun yang dalam jumlah relatif sedikit dapat menyebabkan keracunan, misalnya Hg, Pb, Cd, dan As Darmono, 1995. Perlakuan elektroosmosis terbukti mampu menurunkan kadar logam-logam berat pada sludge TPA Bantar Gebang Lampiran 10. Perubahan kadar logam berat Pb dan Cd terekstrak HCl 25 ditunjukkan pada Gambar 15. a b Gambar 15. a Perubahan kadar Pb terekstrak HCl 25 dan b Perubahan kadar Cd terekstrak HCl 25 Gambar 15 menunjukkan kandungan Pb dalam sludge menurun dibandingkan dengan sludge awal. Kandungan unsur Cd masih terlihat menumpuk pada sisi katoda ekstrak HCl 25. Hal tersebut dikarenakan pada sisi katoda Cd terdorong secara elektroosmosis dan mengendap sebagai hidroksida pada sisi yang paling dekat dengan katoda Suryaningtyas et al., 2005. Hidroksida PbOH 2 lebih sukar larut dari pada hidroksida CdOH 2 sehingga pada saat dialiri listrik nilai Pb masih besar pada setiap pengukurannya karena nilai Ksp PbOH 2 lebih kecil dari CdOH 2 sehingga lebih mudah mengendap dan sukar bergerak kearah katoda Holtzclaw et al., 1991. 10 20 30 40 50 m gKg Cu Cu Cu awal anoda katoda 3 6 9 12 15 mg K g Zn Zn Zn awal anoda katoda 1 2 3 4 5 m gKg Pb Pb Pb Awal anoda katoda 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 mgKg Cd Cd Cd Awal anoda katoda Penelitian Korolev 2006 menunjukkan bahwa ion Cd, Pb, dan Zn dapat dipindahkan dengan elektrokinetik pada tanah liat yang menunjukkan interaksi antara logam berat dengan tanah mineral liat di bawah pengaruh arus listrik, dimana konsentrasi logam berat dapat diturunkan sebesar 50-90. Kandungan senyawa- senyawa yang mengendap sebagai hidroksida pada sisi katoda menjadi fenomena baru yang muncul akibat elektroosmosis, sebab pada bagian ini unsur-unsur baik yang dibutuhkan tanaman ataupun yang dapat meracuni tanaman menumpuk dan mengendap sebagai hidroksida akibat kenaikan pH dari proses elektrolisis yang terjadi. Oleh sebab itu penanganan sludge pada sisi katoda masih perlu diteliti dan ditangani lebih lanjut agar sludge memiliki kadar yang aman untuk dilepas ke lingkungan.

4.6 Karakteristik Efluen