Kation polivalen utama bertanggungjawab atas pengikatan asam humus dan asam fulvat pada tanahliat adalah Ca
2+
, Fe
3+
dan Al
3+
. Sebaliknya Fe
3+
dan Al
3+
membentuk komplek koordinasi yang kuat dengan senyawa organik. Kation polivalen bertindak sebagai jembatan antara kedua tempat bermuatan.
Penyerapan asam fulvat pada permukaan oksida disertai dengan penggantian gugus OH oleh ion COO
-
. Anion organik tidak mudah diganti dengan garam sederhana, walaupun penyerapan sensitif pH. Seperti halnya dengan kation organik pada permukaan mineral
tanahliat, ikatan yang sangat kuat akan terjadi jika lebih dari satu gugus pada molekul humus berpartisipasi.
2.3 Pengolahan Air Gambut
Karekteristik air gambut seperti yang telah disebutkan di atas menunjukkan bahwa air gambut kurang menguntungkan untuk dijadikan air bagi masyarakat di
daerah berawa. Namun karena jumlah air gambut tersebut sangat banyak dan dominan berada di daerah tersebut maka harus bisa menjadi alternatif sumber air minum
masyarakat. Kondisi yang kurang menguntungkan dari segi kesehatan adalah sebagai berikut Mu-min 2002.
a. Kadar keasaman pH yang rendah dapat menyebabkan kerusakan gigi
dan sakit perut. b.
Kandungan Organik yang tinggi dapat menjadi sumber makanan bagi mikroorganisne dalam air, sehingga dapat menimbulkan bau apabila
bahan organik tersebut terurai secara biologis.
Universitas Sumatera Utara
c. Apabila dalam pengolahan air gambut tersebut digunakan klor sebagai
desinfektan, akan terbentuk TriHaloMetan THM seperti senyawa organoklor yang dapat bersifat karsinogenik.
d. Ikatan yang kuat dengan logam besi dan mangan menyebabkan
kandungan logam dalam air tinggi dan dapat menimbulkan kematian jika dikonsumsi secara terus-menerus.
Berdasarkan pada pengetahuan tentang penyebab dan kandungan warna pada air gambut dan sifat-sifatnya, maka proses dan metode pengolahan yang dapat
diterapkan untuk mengolah jenis air berwarna alami adalah Metode Elektrokoagulasi Mahmud, 2002.
2.4 Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi adalah proses penggumpalan dan pengendapan partikel- partikel halus dalam air menggunakan energi listrik. Proses elektrokoagulasi dilakukan
pada bejana elektrolis yang di dalamnya terdapat dua penghantar arus listrik searah yang disebut elektroda yang tercekup dalam larutan limbah sebagai elektrolit.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3. Prinsip dari proses elektrokoagulasi Ni’am, 2007
Apabila dalam suatu larutan elektrolit di tempat dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia yaitu gejala dekomposisi
elektrolit, yaitu ion positif kation bergerak ke anoda dan anion bergerak ke Anoda dan menyerahkan elektron menerima elektron yang dioksidasi. Sehingga membentuk
flok yang mampu mengikat kontaminan dan partikel-partikel dalam limbah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4. Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi Holt,2001
Tampak jelas bahwa elektrokoagulasi memiliki kemampuan untuk membersihkan berbagai polutan dengan berbagai kondisi mulai dari: zat-zat padat
tersuspensi; logam berat; produk petroleum; warna dari larutan yang mengandung pewarna; humus cair; dan defluoridasi air.
Mekanisme yang mungkin: Arus dialirkan melalui suatu elektroda logam, yang mengoksidasi logam M menjadi
kationnya M
n+
Persamaan 1. Secara simultan, air tereduksi menjadi gas hidrogen dan ion hidroksil OH
-
Persamaan 2. Dengan demikian elektrokoagulasi
Universitas Sumatera Utara
memasukkan kation logam in situ, secara elektrokimia, dengan menggunakan anoda yang dikorbankan biasanya aluminium atau besi.
M → M
n+
+ ne
-
1 2H
2
O + 2e
-
→ 2OH
-
+ H
2
2 Kation terhidrolisis di dalam air yang membentuk hidroksida dengan spesies-
spesies utama yang ditentukan oleh pH larutan. Persamaan 3-6 menggambarkan hal ini dalam kasus aluminium.
Al
3+
+ H
2
O → AlOH
2+
+ H
+
3 AlOH
2+
+ H
2
O → AlOH
2 +
+ H
+
4 AlOH
2 +
+ H
2
O → AlOH
3
+ H
+
5 AlOH
3
+ H
2
O → AlOH
4 -
+ H
+
6 Kation bermuatan tinggi mendestabilisasi setiap partikel kolloid dengan
pembentukan komplek polihidrosida polivalen. Komplek-komplek ini memiliki sifat- sifat penyerapan yang tinggi, yang membentuk agregat dengan polutan. Evolusi gas
hidrogen membantu dalam percampuran dan karenanya membantu flokulasi. Begitu flok dihasilkan, gas elektrolitik menimbulkan efek pengapungan yang memindahkan
polutan ke lapisan flok-foam pada permukaan cairan. Ada berbagai cara dengan mana spesies-spesies bisa berinteraksi dalam larutan:
1. Migrasi ke elektroda dengan muatan berlawanan elektroforesis dan agregasi
disebabkan netralisasi muatan. 2.
Kation atau ion hidrosil OH
-
membentuk endapatan dengan polutan. pH
Universitas Sumatera Utara
3. Kation logam berinteraksi dengan OH
-
untuk membentuk hidroksida, yang memiliki sifat-sifat penyerapan tinggi yang dengan demikian mengalami
pengikatan pada polutan koagulasi jembatan. 4.
Hidroksida membentuk struktur mirip-kisi yang lebih besar dan menyapu air koagulasi sapuan.
5. Oksidasi polutan menjadi spesies yang tidak begitu toksit.
6. Pembersihan dengan elektroflotasi dan pelekatan pada gelembung-gelembung.
Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah : a.
Reaksi pada katoda Reaksi pada katoda adalah reaksi reduksi terhadap kation, jadi yang
diperhatikan kationnya saja. 1.
Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali, ion-ion logam alkali tanah, ion Al
+3
, dan ion Mg
2+
, mengandung ion-ion logam ini tidak dapat direduksi dari larutannya. Yang akan mengalami
reduksi adalah pelarut air dan terbentuk gas Hidrogen H
2
pada katoda.
2H
2
O + 2e 2OH
-
+ H
2
Dari daftar E diketahui bahwa reduksi terhadap air lebih mudah
berlangsung dari pada reduksi terhadap ion-ion di atas. 2.
Jika larutan mengandung asam maka ion H
+
dari asam akan direduksi menjadi gas Hidrogen pada katoda.
Universitas Sumatera Utara
2H
+
+ 2e H
2
3. Jika larutan mengandung ion-ion lain maka ion-ion logam ini
diendapkan pada permukaan batang katoda.
Fe
2+
+ 2e Fe
Mn
2+
+ 2e Mn
b. Reaksi Pada Anoda
Elektroda pada Anoda, elektrodanya dioksidasi bereaksi diubah menjadi ionnya.
Contoh : Al
Al
3+
+ 3e Zn
Zn
2+
+ 2e Dalam system elektrokimia dengan anoda terbuat dari alumunium,
berapa kemungkinan reaksi elektroda dapat terjadi sebagai berikut. Anoda : Al
Al
3+
+ 3e Katoda : 2H
2
O + 2e H
2
+ 2 OH
-
2H
+
+ 2e H
2
O
2
+ 4H
+
+ 4e 2H
2
O
Universitas Sumatera Utara
2.4.1. Koagulasi Koagulasi adalah peristiwa destabilisasi partikel-partikel koloid dan larutan.
Partiekl-partikel tersebut membentuk lapisan secara kimia yang kemudian diikuti dengan flokulasi. Zat-zat kimia yang digunakan untuk mendestabilkan partikel koloid
disebut dengan koagulan. Koagulan yang paling umum dan sering digunakan adalah alum aluminium
sulfat dan garam-garam dari senyawa besi. Karakteristik dari kation multivalensi adalah mempunyai kemampuan menarik koagulan ke muatan partikel koloid
Proste,1997. Pada dasarnya koagulasi disebabkan oleh ion-ion yang muatannya berlawanan
dengan partikel koloid, dalam hal ini ion-ion koagulan yang bermuatan positif akan mentralisir muatan negatif partikel koloid yang menyebabkan dapat mengurangi gaya
tolak-menolak antar partikel-partikel koloid sehingga terjadi pengendapan Robert,1986.
2.4.2. Flokulasi Flokulasi adalah penggabungan dari partikel-partikel hasil koagulasi menjadi
partikel yang lebih besar dan mempunyai kecepatan mengendap yang lebih besar, dengan cara pengadukan lambat. Dalam hal iniu proses koagulasi harus diikuti
flokulasi yaitu penggumpalan koloid terkoagulasi sehingga membentuk flok yang mudah terendapkan atau transportasi partikel tidak stabil, sehingga kontak antar
partikel dapat terjadi Sutrisno,1987.
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Keuntungan dari elektrokoagulasi a.
Elektrokoagulasi membutuhkan peralatan yang sampel dan mudah untuk mengoperasikannya
b. Air yang ditreatmen dengan elektrokoagulasi menjadi bersih, jernih dan tidak
berbau. c.
Effluen yang dihasilkan elektrokoagulasi mengandung TDS Total Dissolved Solid yang lebih sedikit dibandingkan dengan yang ditreatment secara kimia.
d. Proses elektrokoagulasi mempunyai keuntungan memindahkan Removing
partikel-partikel koloid yang paling kecil, sebab di aplikasikan medan elektrik dengan gerak yang lebih cepat.
e. Proses elektrokoagulasi jauh dari penggunaan bahan-bahan kimia dan tidak ada
problem untuk menetralisir kelebihan bahan-bahan kimia, dan tidak ada polusi yang kedua yang disebabkan subtansi kimia yang ditambahkan pada
konsentrasi yang tinggi. f.
Produksi gelembung-gelembung gas selama elektrolisis dapat membawa polutan-polutan ke atas sehingga dapat dengan mudah di konsentrasikan,
dikumpulkan dan dipindahkan removed. g.
Proses elektrolit pada sel elektrokoagulasi dikontrol secara elektrik dan dengan tidak memindahkan bagian-bagian sehingga membutuhkan sedikit perawatan.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Zat Besi Fe
