Optimasi Proses Koagulasi Elektrik
berpengaruh nyata terhadap respon. Kesalahan pemodelan lack of fit bersifat tidak nyata karena nilainya lebih dari 0.1 yaitu 0,1634. Standar deviasi untuk
model adalah 1.74 dengan nilai R
2
= 79.31 dan rasio 5.38. Respon fosfat memiliki model kuadratik dengan nilai probF yaitu 0.0052,
hal ini menunjukkan bahwa model berpengaruh nyata terhadap respon. Kesalahan pemodelan lack of fit bersifat nyata karena nilainya kurang dari 0.1 yaitu 0.0001.
Standar deviasi untuk model adalah 0.42 dengan nilai R
2
= 93.63 dan rasio 9.007. Hasil uji analisis ragam untuk respon pH menunjukkan bahwa model yang
terpilih adalah kuadratik. Nilai probF yaitu 0.3105 yang menunjukkan bahwa model tidak berpengaruh nyata terhadap respon. Kesalahan pemodelan lack of
fit bersifat tidak nyata karena nilainya lebih besar dari 0.1 yaitu 0.6997, hal ini menunjukkan bahwa model sudah sesuai dengan trend atau plot dari model
kuadratik. Standar deviasi untuk model adalah 0.098 dengan nilai R
2
= 61.46 dan rasio 3.585. Hasil analisis ragam dapat dilihat lebih lengkap pada Lampiran
49, 50, 51, 52, 53 dan 54. Hasil optimasi pada media kultur RPH yang telah ditumbuhi mikroalga
yaitu dengan faktor input energi listrik 20 volt selama 30 menit didapatkan nilai respon TSS = 183.8 mgL, kekeruhan = 190.7 FTU, warna = 56.5 PtCo, COD =
64.3 mgL, konsentrasi fosfat = 3.7324 mgl dan pH = 7,6. Masing-masing respon memiliki model persamaan untuk mendapatkan nilai dari respon berdasarkan
faktor dosis dan pH optimal. Data lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 2E. Nilai dari faktor input energi listrik dan waktu optimal 15 volt dan 40 menit
akan dibandingkan dengan hasil eksperimen untuk memperoleh selisih antara hasil respon optimal dengan hasil eksperimen dapat dilihat pada Lampiran 13-
18. Berdasarkan optimasi dengan menerapkan proses koagulasi elektrik pada
media kultur RPH yang telah ditumbuhi mikroalga, nilai faktor yang optimal tidak merupakan titik central sehingga hanya terdapat satu hasil eksperimen
berdasarkan rancangan satuan percobaan menurut metode respon permukaan yaitu pada input energi listrik 20 volt dengan waktu selama 30 menit.
Hasil eksperimen untuk nilai TSS yaitu 186 mgL, apabila dibandingkan dengan nilai hasil perhitungan pada respon model yaitu 183.8 mgL maka terdapat
perbedaan sebesar 1. Pada parameter kekeruhan diperoleh hasil eksperimen sebesar 198 FTU, dimana hasil ini memiliki perbedaan sebesar 4, jika
dibandingkan dengan respon model yang memiliki nilai sebesar 190.7 FTU. Hasil eksperimen warna juga menunjukkan perbedaan yang tidak terlalu besar jika
dibandingkan dengan hasil respon model yaitu sebesar 3, dimana hasil eksperimen untuk parameter warna adalah sebesar 580 PtCo, sedangkan hasil
respon model adalah 561.5 PtCo. Pada parameter COD, hasil eksperimen adalah sebesar 66.4 mgL. Nilai
yang didapatkan ini tidak berbeda jauh dengan hasil yang didapatkan dari hasil perhitungan menggunakan model persamaan yang terbentuk yaitu sebesar 64.3
mgL, sehingga terdapat perbedaan sebesar 3. Hasil eksperimen konsentrasi fosfat yaitu sebesar 3.58 mgL, sedangkan hasil perhitungan berdasarkan model
persamaan adalah 3.7324 mgL. Terdapat perbedaan sebesar 4 antara hasil eksperimen dengan hasil perhitungan respon model. Pada parameter pH, hasil
eksperimen menunjukkan nilai pH yaitu 7.6. Apabila dibandingkan dengan hasil perhitungan pada respon model yaitu 7.6 maka tidak ada perbedaan nilai pH.
Hasil optimasi faktor input energi listrik dan waktu pada media kultur RPH ini berbeda dengan hasil pada media kultur peternakan. Titik optimal
tercapai pada input energi listrik yang lebih besar yaitu 20 volt, namun waktu yang diperlukan lebih pendek yaitu 30 menit. Proses koagulasi elektrik mengacu
pada pemisahan mikroalga dengan medan listrik tanpa menggunakan kogulanflokulan. Menurut Rohman 2009, prinsip dasar dari elektrokoagulasi
adalah reaksi reduksi dan oksidasi redoks. Dalam suatu sel koagulasi elektrik, peristiwa oksidasi terjadi di elektroda yaitu anoda +, sedangkan reduksi terjadi
di elektroda yaitu katoda -. Yang terlibat dalam reaksi koagulasi elektrik selain elektroda yaitu air yang diolah, yang berfungsi sebagai larutan elektrolit. Apabila
dalam suatu elektrolit ditempatkan dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia yaitu gejala dekomposisi elektrolit,
dimana ion positif kation bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion negatif anion bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron
yang dioksidasi.
Reaksi yang terjadi yaitu: Reaksi di Anoda Positif
Fe Fe
3+
aq + 3e
-
Fe
3+
aq + 3 H
2
O FeOH
3
+ 3H
+
aq nFeOH
3
FenOH3n Reaksi di Katoda Negatif
2H
2
O + 2e
-
H
2
g+ 2 OH
-
Reaksi reduksi-oksidasi mengganggu kestabilan larutan limbah sehingga zat yang tersuspensi pada larutan tersebut juga mengalami destabilitas.
Ketidakstabilan muatan pada media kultur dan mikroalga menyebabkan mikroalga dengan muatan yang sejenis membentuk flok untuk mencapai kestabilannya
kembali dengan melakukan koagulasi. Mikroalga yang membentuk flok atau terkoagulasi jika sudah mencapai bobot yang cukup akan mengendap. Sedangkan
mikroalga yang masih ringan akan terbawa gas H
2
dan mengalami flotasi. Hubungan input energi listrik X
1
dan waktu X
2
pada media kultur peternakan terhadap masing-masing respon ditunjukkan pada Gambar 17.
Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa kurva yang bersifat kuadratik hanyalah kurva hubungan input energi listrik X
1
dan waktu X
2
terhadap respon konsentrasi fosfat. Konsentrasi fosfat terus mengalami penurunan hingga
mencapai titik optimum pada input energi listrik 15 volt selama 40 menit, pada input energi listrik diatas 15 volt konsentrasi fosfat mengalami peningkatan lagi.
Penurunan konsentrasi fosfat terjadi karena ion positif yang dihasilkan oleh anoda melalui reaksi oksidasi akan berikatan dengan ion negatif PO
4 3-
sebagai fosfat dan membentuk koloid yang dapat berfungsi sebagai koagulan.
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 50
100 150
200 250
T S
S m
g L
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 100
120 140
160 180
200 220
240
K e
k e
r u
h a
n F
T U
T u
r b
id it
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 300
400 500
600 700
W a
r n
a U
n it
P t
C o
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00
10.00 12.00
14.00 16.00
18.00 20.00
68 70
72 74
76 78
80
C O
D m
g L
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 2
4 6
8 10
F o
s f
a t
m g
L
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 7.2
7.3 7.4
7.5 7.6
7.7 7.8
p H
X1: Input volt X2: Waktu menit
a d
b e
c f
Gambar 17 Kurva permukaan respon 3 dimensi hubungan antara input energi listrik dan waktu dengan respon a TSS, b kekeruhan, c warna,
d COD, e fosfat dan f pH pada media kultur peternakan dengan koagulasi elektrik.
Hubungan input energi listrik X
1
dan waktu X
2
pada media kultur RPH terhadap masing-masing respon ditunjukkan pada Gambar 18. Berdasarkan
gambar tersebut dapat dilihat bahwa keenam kurva bersifat kuadratik pada daerah percobaan sesuai dengan model persamaan yang terbentuk, dimana pada awalnya
terjadi penurunan masing-masing respon hingga mencapai titik optimal pada input energi listrik 20 volt dan waktu selama 30 menit dan kemudian terjadi
peningkatan kembali nilai dari masing-masing respon. Kurva respon TSS, kekeruhan dan warna memiliki pola yang sama, karena nilai kekeruhan dan warna
akan mengikuti nilai TSS sehingga apabila nilai TSS meningkat maka nilai kekeruhan dan warna akan meningkat pula dan begitu pula sebaliknya. Koagulasi
elektrik dapat menurunkan kekeruhan sebagai fungsi dari waktu, hal ini berarti semakin besar waktu yang diberikan maka pengurangan kekeruhan pada cairan
akan semakin besar pula. Hal ini disebabkan oleh agen penghilang kestabilan yang diproduksi pada anoda selama reaksi berlangsung Afriyanti 2011.
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 60
80 100
120 140
160 180
200
T S
S m
g L
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 120
140 160
180 200
220
K e
k e
r u
h a
n F
T U
T u
r b
id it
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 300
400 500
600 700
W a
r n
a U
n it
P t
C o
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 56
58 60
62 64
66 68
C O
D m
g L
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 1
2 3
4
F o
s f
a t
m g
L
X1: Input volt X2: Waktu menit
30.00 35.00
40.00 45.00
50.00 10.00
12.00 14.00
16.00 18.00
20.00 7.5
7.55 7.6
7.65 7.7
7.75 7.8
p H
X1: Input volt X2: Waktu menit
a d
b e
c f
Gambar 18 Kurva permukaan respon 3 dimensi hubungan antara input energi listrik dan waktu dengan respon a TSS, b kekeruhan, c warna,
d COD, e fosfat dan f pH pada media kultur RPH dengan koagulasi elektrik.