minum sedikit sekali karena kandungan besi dalam air tanah yang melebihi 0,3 mgl dapat menyebabkan gangguan kesehatan.
Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416MENKESPERIX1990 tentang syarat-syarat dan kualitas air bersih maka telah diatur batas kadar Fe yang
diperbolehkan pada air bersih yaitu maksimal 1.0 mgl.
2.2.2 Proses Penghilangan Besi Fe pada Air
Untuk menghilangkan zat besi didalam air ada beberapa cara yang paling sering digunakan. Cara yang paling sering adalah dengan cara oksidasi yang diikuti
dengan proses pemisahan padatan Suspended Solid. Cara yang paling sering digunakan adalah proses aerasi-filtrasi, proses khlorinasi-filtrasi dan proses oksidasi
kalium permanganat, filtrasi dengan mangan zeolit manganese greensand, dan proses adsorpsi.
a. Proses Aerasi-Filtrasi
Proses aerasi-filtrasi biasanya terdiri dari aerator, bak pengendap serta filter atau penyaring. Aerator adalah alat untuk mengontakkan oksigen dari udara dengan
zat besi atau zat lainnya yang ada didalam air agar bereaksi membentuk senya ferri Fe valensi 3 yang relative tidak larut dalam air. Kecepatan reaksi oksidasi besi
dipengaruhi oleh pH air. Umumnya makin tinggi pH air maka kecepatan reaksi oksidasinya makin cepat. Jika konsentrasi zat besi didalam air baku cukup tinggi
maka perlu bak pengendap yang dilengkapi dengan pengumpul lumpur sludge collection. Pada unit filtrasi disarankan menggunakan filter bertekanan dengan dua
media yakni pasir dan anthrasite. Kelemahan yang utama dari proses aerasi dan
Universita Sumatera Utara
filtrasi ini adalah besarnya biaya awal untuk pembuatan unit peralatan. Disamping itu jika konsentrasi zat besi lebih besar 1 mgl maka reaksi oksidasi cukup lama sehingga
waktu tinggal lebih lama atau kadang memerlukan tambahan bahan kimia untuk mempercepat proses oksidasi tersebut sampai tingkat konsentrasi yang diharapkan.
Didalam proses penghilangan besi dengan cara aerasi, adanya kandungan alkalinity HCO
3 -
, yang cukup besar dalam air akan menyebabkan senyawa besi berada dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat FeHCO
3 2
, oleh karena bentuk CO
2
bebas lebih stabil dari pada HCO
3 -
Reaksi yang berlangsung: maka senyawa bikarbonat cenderung berubah menjadi
senyawa karbonat.
FeHCO
3 2
FeCO
3
+ CO
2
+ H
2
Dari reaksi diatas dapat dilihat jika CO O
2
FeCO berkurang maka kesetimbangan reaksi akan
bergeser ke kanan dan selanjutnya reaksi akan menjadi sebagai berikut :
3
+ CO
2
FeOH
2
+ CO Hidroksida besi valensi 2 masih mempunyai kelarutan yang cukup besar, sehingga
jika terus dilakukan oksidasi dengan udara atau aerasi maka akan terjadi reaksi sebagai berikut :
2
4 Fe
2+
+ O
2
+10 H
2
O 4 FeOH
3
+ 8 H Sesuai dengan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mgl zat besi
dibutuhkan 0,14 mgl oksigen. Pada pH rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan oksigen realatif lambat, sehingga untuk mempercepat reaksi dilakukan
dengan cara menaikkan pH air yang akan diolah.
+
Universita Sumatera Utara
Berikut ini adalah grafik pengaruh pH terhadap oksidasi besi dengan udara.
Gambar 2.2 Grafik Pengaruh pH terhadap Oksidasi Besi dengan Udara
Catatan : Air baku yang digunakan adalah air tanah. Konsentrasi Fe setelah diaerasi dan disaring dengan kertas saring. Tatsumi, 1971
Universita Sumatera Utara
Gambar 2.3 Proses Penghilangan Zat Besi dengan Metode Aerasi dan Filtrasi
b. Proses Khlorinasi – Filtrasi
Didalam Proses Khlorinasi-Filtrasi unit peralatan yang digunakan relatif sederhana. Umumnya terdiri dari sistem pembubuhan injeksi bahan kimia dan
beberapa unit filter. Unit filter yang digunakan sama dengan yang digunakan di dalam proses aerasi-filtrasi, diperlukan tangki resistensi kecil serta pengaturan pH dengan
penambahan soda ash, soda api atau kaput tohor CaOH
2
. Bahan kimia yang digunakan adalah gas chlorine atau hipokhlorit. Gas chlorine Cl
2
dan ion hipokhlorit OCl
-
merupakaan oksidator kuat sehingga walaupun pada kondisi pH
Universita Sumatera Utara
rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat mengoksidasi dengan cepat. Reaksi antara besi dan chlorine adalah sebagai berikut :
2 Fe
2+
+ Cl
2
+ 6 H
2
O 2 Fe OH
3
s + 2 Cl
-
+ 6 H
+
Berdasarkan reaksi diatas, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mgl zat besi dibutuhkan 0,64 mgl chlorine. Tetapi pada prakteknya pemakaian chlorine ini lebih
besar dari kebutuhan teoritis karena adanya reaksi-reaksi samping yang mengikutinya. Disamping itu apabila kandungan besi dalam air baku jumlahnya
besar, maka jumlah chlorine yang dibutuhkan dan endapan yang terjadi juga besar sehingga beban flokulator, bak pengendap dan filter juga besar
Berdasarkan sifatnya, pada tekanan atmosfer chlorine berbentuk gas, oleh karena itu untuk mengefisienkannya chlorine disimpan dalam bentuk cairan dalam
suatu tabung silinder bertekanan 5-10 atmosfir. Untuk melakukan khlorinasi, chlorine dilarutkan dalam air yang jumlahnya diatur melalui orifice flowmeter atau dosimeter
yang disebut khlorinator. Pemakaian kaporit atau kalsium hipokhlorit untuk mengoksidasi atau menghilangkan besi relatif sangat mudah karena kaporit berupa
serbuk atau tablet yang mudah larut dalam air. Oksidasi Fe dengan chlorine dapat dilakukan dengan efektif walaupun pada kondisi pH rendah. Salah satu hasil
penelitian oksidasi Fe dengan chlorine pada pH rendah ditunjukkan pada tabel 2.1.
Universita Sumatera Utara
Tabel. 2.1 Oksidasi Senyawa Fe
2+
Catatan : air baku yang digunakan adalah air tanah. Konsentrasi Fe setelah di aerasi dan di saring dengan kertas saring Tatsumi, 1971.
dengan Chlorine pada pH Rendah
Gambar 2.4 Diagram Proses Penghilangan Besi di dalam Air dengan Proses Khlorinasi-Filtrasi
Air Baku Konsentrasi Fe setelah oksidasi dengan
Cl
2
pH air Fe ppm
15 Menit 30 Menit
60 menit
4 10,0
- -
0,8 4,55
10,0 -
- 0,5
5,0 10,0
0,1 0,1
0,1
Universita Sumatera Utara
c. Proses Kalium Permanganat - Filtrasi dengan Manganese Greensand
Mangan Zeolit Untuk menghilangkan besi dalam air, dapat pula dilakukan dengan cara
mengoksidasinya memakai oksidator kalium dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
3 Fe
+
+ KMnO
4
+ 7 H
2
O 3 FeOH
3
+ MnO
2
+ K
+
+ 5 H Secara stokhiometri, untuk mengoksidasi 1 mgl besi diperlukan 0,94 mgl kalium
permanganat. Dalam prakteknya, kebutuhan kalium permanganat ternyata lebih sedikit dari kebutuhan yang dihitung berdasarkan stokhiometri. Hal ini disebabkan
karena terbentuknya mangan oksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi berlanjut sebagai berikut :
+
2 Fe
2
+ 2 MnO
2
+ 5 H
2
O 2 FeOH
3
+ Mn
2
O
3
+ 4 H Peralatan yang digunakan didalam proses ini sama dengan peralatan pada prose
khlorinasi – filtrasi, yang berbeda adalah bahan kimia oksidator yang digunakan yakni kalium permanganat dan media filter yang digunakan yakni manganese
greensand mangan zeolit. Larutan kalium permanganat 1-4 secara kontinu diinjeksikan kedalam air baku sebelum proses filtrasi. Injeksi larutan kalium
permanganat tersebut biasanya dilakukan dengan menggunakan pompa dosing yang dapat diatur laju pembubuhannya. Biasanya reaksi oksidasi dapat berjalan pada pH
7,5 - 9,0. Mangan zeaolit Manganese – treated greensand adalah mineral yang dapat menukar electron sehingga dapat mengoksidasi besi yang larut dalam air
menjadi bentuk yang tidak larut agar dapat dipisahkan melalui proses filtrasi. Mangan
+
Universita Sumatera Utara
Zeolit K
2
Z.MnO.Mn
2
O
7
Reaksinya adalah sebagai berikut : dapat berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang
bersamaan besi yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan mangandioksida yang tidak larut dalam air.
K
2
Z.MnO.Mn
2
O
7
+ 4 FeHCO
3 2
K
2
Z + 3 MnO
2
+ 2 Fe
2
O
3
+ 8 CO
2
+ 4 H
2
Reaksi penghilangan besi dengan mangan zeolit tidak sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari Fe
O
2+
dan Mn
2+
dengan oksida mangan tinggi higher mangan oxide. Filtrat yang dihasilkan mengandung ferri-oksida dan
mangandioksida yang tidak larut dalam air dan dapat dipisahkan dengan pengendapan serta penyaringan. Selama proses berlangsung kemampuan reaksinya semakin lama
semakin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapat dilakukan dengan menambahkan larutan kalium permanganat kedalam zeolit yang telah jenuh
tersebut sehingga terbentuk lagi mangan zeolit K
2
Z.MnO.Mn
2
O
7
d. Proses adsorpsi
.
Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan benda-benda terlarut yang terdapat di dalam larutan dengan melakukan kontak antara dua permukaan yaitu antara cairan
dengan gas, zat padat dengan cairan serta permukaan zat padat dan zat yang kental. Adsorpsi terjadi pada permukaan akibat gaya-gaya atom dan molekul-molekul pada
permukaan tersebut. Proses reaksi ini dapat terjadi pada seluruh permukaan benda, maka yang sering terjadi adalah bahan padat yang menyerap partikel yang berada
dalam air yang akan diolah. Bahan yang akan diserap disebut adsorbate atau solute
Universita Sumatera Utara
sedangkan bahan penyerapannya dikenal sebagai adsorbent. Pada proses adsorpsi ini berlangsung 3 tahap yaitu :
1. Pergerakan Molekul-Molekul Adsorbat Menuju Permukaan Adsorben.
2. Penyebaran Molekul-Molekul Adsorbat ke dalam rongga-rongga Adsorben.
3. Penarikan Molekul-Molekul Adsorbat oleh Permukaan Aktif Membentuk
Ikatan yang Berlangsung Sangat Cepat. Proses ini sering digunakan didalam menghilangkan unsur besi pada air. Proses
dengan menggunakan mangananese greensand mangan zeolit termasuk kedalam proses adsopsi. Bahan – bahan yang sering digunakan sebagai adsorbent adalah
bahan-bahan yang berpori, selain itu harus memenuhi beberapa syarat, yaitu tidak larut dalam zat cair yang akan diolah dan harus dapat di regenerasi.
Bahan-bahan yang sering digunakan sebagai adsorben pada proses penghilangan besi, antara lain zeolit, karbon aktif dan molekuler sieve.
2.2.3 Dampak Besi Fe bagi Kesehatan
