16
2.4. Elektrokoagulasi 2.4.1. Definisi
Secara singkat elektrokoagulasi merupakan suatu proses koagulasi kontinyu dengan menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrokimia, yaitu gejala
dekomposisi elektrolit oleh arus listrik Purwaningsih, 2008. Dalam proses ini akan terjadi proses reaksi oksidasi reduksi. Dalam aplikasinya, elektrokoagulasi EC
secara lebih luas adalah proses pengolahan air maupun limbah cair yang digunakan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan berbagai polutan seperti beberapa
kation logam yang terlarut dengan melibatkan proses elektrokimia. Proses ini berdasarkan pada prinsip ilmu dimana adanya respon air yang mengandung
kontaminan terhadap medan listrik melalui reaksi reduksi dan oksidasi.
2.4.2. Proses Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi menggunakan 2 kutub elektroda positif dan negatif, sehingga terjadi aliran arus listrik di dalam air limbah. Transfortasi muatan listrik
antar fase dapat terjadi pada fase elektrolit dan fase elektroda. Elektrolit yaitu fase tempat muatan listrik dibawa oleh gerakan ion-ion, sedangkan elektroda yaitu fase
tempat muatan listrik dibawa oleh gerakan elektron Alkausar, 2009; Hanupurti, 2008.
Proses elektrokoagulasi melibatkan peristiwa elektrolisis, yaitu peristiwa dimana energi listrik dengan arus searah digunakan untuk menginduksi reaksi redoks
Universitas Sumatera Utara
17 yang tidak spontan sehingga terjadi dekomposisi material elektroda anoda dan
elektrolit Suaib, 1994. Reaksi yang terjadi pada sistem ini yaitu: Anoda +
: 1. Logam anoda akan teroksidasi menjadi kation logam:
M → M
+
n
+ n e 2.4
2. Ion OH
-
dari suatu basa akan mengalami oksidasi membentuk gas oksigen O
2
: 4 OH
- aq
→ 2 H
2
O
l
+ O
2 g
+ 4 e 2.5
3. Anion-anion lain SO
4 -2
, SO
3 -
tidak dapat dioksidasi dari larutan, yang akan mengalami oksidasi adalah H
2
O membentuk gas oksigen O
2
pada anoda: 2 H
2
O
l
→ 4 H
+ aq
+ O
2 g
+ 4 e 2.6
Katoda - :
1. Ion-ion logam yang terdapat dalam larutan akan mengalami reduksi: M
+
n
+ n e →
M 2.7
2. Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali dan alkali tanah, maka ion-ion ini tidak dapat direduksi dan yang mengalami reduksi adalah air, dan terbentuk gas
hidrogen H
2
pada katoda: 2 H
2
O
l
+ 2 e → 2 OH
- aq
+ H
2 g
2.8 3. Ion H
+
dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen yang akan bebas sebagai gelembung-gelembung gas:
2 H
+ aq
+ 2 e → H
2 g
2.9 Ketika arus searah dialirkan, maka elektron yang mengalir melalui anoda
akan diterima oleh material anoda, dan untuk mengalirkan elektron tersebut agar
Universitas Sumatera Utara
18 sampai ke katoda, maka material anoda akan teroksidasi dengan melepaskan sejumlah
elektron Suaib, 1994; Andrianto, dkk., 2001. Elektron-elektron tersebut mengalir melalui fase elektrolit air dan diterima oleh katoda, sehingga dikatoda terjadi
reduksi yaitu penyerapan elektron oleh elektrolit dan kontaminan logam. Elektolit pada proses elektrokoagulasi adalah air, maka air lah yang akan terdekomposisi
mengalami reduksi dan oksidasi. Pelarutan dari anoda logam bertujuan untuk memproduksi terus menerus
ion-ion logam. Kation logam M
+
yang dihasilkan selanjutnya akan bergabung dengan ion OH
-
yang dihasilkan dari reduksi H
2
O maupun dari suatu basa, sehingga terjadi koagulasi membentuk endapan MOH
n
. Bila larutan tersebut mengandung koloid maka reaksi pembentukan flok akan segera terjadi Hanupurti, 2008.
Koloid-koloid umumnya bermuatan negatif. Flok MOH
n
yang mengandung muatan positif selanjutnya akan mendestabilisasi dan menurunkan gaya
tolak menolak antar partikel koloid. Lapisan difusi akan mengecil dan memungkinkan bekerjanya gaya tarik menarik antar partikel koloid dengan ion-ion dari elektrolit
yang muatannya berlawanan. Diharapkan muatan ini dapat dinetralkan, sehingga terjadi penggumpalan partikel-pertikel polutan yang akhirnya dapat diendapkan.
Dari reaksi di atas, akan dihasilkan gas H
2
pada katoda dan O
2
pada anoda, dan flok MOH
n
. Adanya gelembung-gelembung gas tersebut menyebabkan flok kotoran yang lebih ringan terangkat ke permukaan. Selanjutnya apabila di dalam
limbah terdapat ion-ion logam, maka pada daerah katoda akan terjadi reduksi dari kation menjadi bentuk logam netral yang akan terikat secara fisik dengan flok-flok
Universitas Sumatera Utara
19 MOH
n
, sehingga ketika flok-flok tersebut telah mencapai berat tertentu untuk dapat mengendap, maka akan mengendap bersama logam-logam dan partikel-pertikel
polutan lainnya dengan kecepatan pengendapan tertentu, dan buih akan terpisahkan pada unit filtrasi. Oleh sebab itulah proses ini bisa menurunkan padatan tersuspensi,
kekeruhan dan kadar kontaminan lainnya.
Sumber: Othman Fadhil, dkk, 2006
Gambar 2.2. Proses Pengikatan Polutan Pada Teknik Elektrokoagulasi.
Proses elektrokoagulasi merupakan suatu proses gabungan yang meliputi banyak fenomena kimia dan fisika. Mekanisme proses elektrokimia dalam sistem air
cukup kompleks, secara umum diyakini bahwa ada tiga mekanisme yang mungkin terjadi dalam proses ini, yaitu: elektrokoagulasi, elektroflotasi dan elektro-oksidasi.
Pada skala yang lebih besar, biasanya proses elektrokoagulasi limbah disusun meliputi proses equalisasi, elektrokimia, sedimentasi dan proses filtrasi Sunardi,
2007, dan Susetyaningsih, dkk., 2008.
Universitas Sumatera Utara
20
2.4.3. Jenis Plat Elektroda
