Analisis Kadar Fosfat Setelah Perlakuan Berbagai Ketebalan Karbon Aktif Pada Limbah Cair Pencucian Pakaian (Laundry) di Kelurahan Tanjung Sari Kecamatan Medan Selayang Tahun 2016
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan salah satu senyawa penting yang memiliki fungsi penting
dalam kehidupan manusia. Air adalah zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna
dan bau, yang terdiri dari hidrogen dan oksigen dengan rumus kimiawi H2O. Air
merupakan zat yang sangat diperlukan oleh semua makhluk hidup termasuk
manusia. Air merupakan bahan pokok yang mutlak dan sangat dibutuhkan oleh
semua makhluk hidup. Karena air merupakan suatu larutan yang hampir-hampir
bersifat universal, maka zat-zat yang paling alamiah maupun buatan manusia
hingga tingkat tertentu terlarut di dalamnya. Dengan demikian, air di dalam
mengandung zat-zat terlarut. Zat-zat ini sering disebut pencemar yang terdapat
dalam air (Pandia, dkk, 1995).
2.1.1
Sifat Air
Air memiliki rumus kimia H2O, dimana setiap molekul air tersusun atas
dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Secara kimia air memiliki sifat polar
atau memiliki kutub, satu kutub positif dan satu kutup negatif. Kedua kutub ini
saling tarik menarik sehingga membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen inilah
yang menentukan sifat-sifat air. Air memiliki titik didih 100oC dan titik beku 0oC.
Karena sifatnya ini air merupakan pendingin yang baik, baik itu didalam tubuh
makhluk hidup maupun di dalam ekosistem (Wiryono, 2013)
Air memiliki banyak fungsi dalam kehidupan manusia, beberapa fungsi air
yang digunakan untuk berbagai kegiatan manusia, yaitu :
7
Universitas Sumatera Utara
8
1.
Pemakaian domestik, misalnya : mandi, mencuci, minum dan lain-lain.
2.
Pemakaian industri
3.
Sebagai transportasi air
4.
Sumber tenaga mekanik
5.
Pertanian, irigasi dan perikanan
6.
Rekreasi
7.
Penguraian kotoran.
Dari kegunaan air diatas maka kita dapat menyadari bahwa air merupakan
bahan pokok yang mutlak penuh. Sehingga air harus dijaga kualitas dan
kuantitasnya agar ketersediaan air selalu tersedia.
2.1.2 Pencemaran Air
Pencemaran air didefenisikan sebagai perubahan langsung atau tidak
langsung terhadap keadaan air yang berbahaya atau berpotensi menyebabkan
penyakit atau gangguan bagi kehidupan makhluk hidup. Perubahan langsung dan
tidak langsung ini dapat berupa perubahan fisik, kimia, termal, biologi, atau
radioaktif. Kualitas air merupakan salah satu faktor dalam menentukan
kesejahteraan manusia. Kehadiran bahan pencemar di dalam air dalam jumlah
tidak normal mengakibatkan air dinyatakan sebagai terpolusi. Beberapa indikator
terhadap pencemaran air dapat diamati dengan melihat perubahan keadaan air dari
keadaan yang normal, diantaranya:
1.
Adanya perubahan suhu air
2.
Adanya perubahan tingkat keasaman, basa dan garam (salinitas) air
3.
Adanya perubahan warna, bau dan rasa pada air
Universitas Sumatera Utara
9
4.
Terbentuknya endapan, koloid dari bahan terlarut
5.
Terdapat mikroorganisme di dalam air (Situmorang, 2007).
Berikut ini beberapa jenis pencemar air dan dampaknya, antara lain:
1.
Sedimen
Sedimen terdiri dari partikel anorganik tanah, yaitu pasir, debu dan lempung
yang terorisi dari permukaan tanah. Sedimen berasal dari sumber alami
seperti
pengikisan
tepian
sungai
maupun
buatan
manusia,
seperti
penggunduan hutan. Kerugian akibat sedimentasi ini sangat besar. Waduk
yang dibangun untuk irigasi dan pembangkit listrik tidak dapat beroperasi
secara optimal akibat sedimen ini.
2.
Nutrisi Anorganik
Pencemar berupa nutrisi anorganik adalah fosfat dan nitrat, dimana kedua
nutrisi anorganik ini berupa pupuk, limbah rumah tangga dan limbah
peternakan. Pupuk yang diberikan petani ke lahan pertanian tidak semua
diserap oleh tanaman. Sebagian zat dari pupuk ini terbawa oleh air lalu
mencapai sungai. Nitrat juga terdapat pada limbah rumah tangga dan limbah
peternakan. Air yang memiliki nutrisi anorganik yang tinggi menyebabkan air
menjadi keruh dan bau. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhan populasi
ganggang yang sangat tinggi akibat dari nutrisi anorganik.
3.
Logam Berat
Logam berat adalah logam yang memiliki berat jenis lebih berat dari 6
(6g/cc), yaitu besi (Fe), tembaga (Cu), timbale (Pb), air raksa atau merkuri
(Hg) dan logam lainnya. Pencemar air berupa logam berat yang utama adalah
Universitas Sumatera Utara
10
merkuri dan timbal. Logam berat tidak dapat mudah diurai oleh bakteri
sehingga bertahan lama dalam lingkungan. Sumber pencemaran logam berat
ini adalah pertambangan, pembangkit tenaga listrik berbahan baku batu bara
dan industri.
2.2 Limbah
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik
industri maupun domestik (rumah tangga). Dimana masyarakat bermukim,
disanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, ada air kakus
(black water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey
water) (Wikipedia, 2015).
2.2.1
Jenis Limbah
Air limbah yang harus dibuang dari suatu daerah pemukiman terdiri dari:
1.
Limbah rumah tangga (yang juga disebut saniter), yaitu air limbah dari daerah
perumahan serta sarana-sarana komersial, institusional, dan yang serupa
dengan itu;
2.
Air limbah industri yaitu bila bahan-bahan buangan industri merupakan
bagian terbesar;
3.
Air resapan / aliran masuk, yaitu air dari luar yang masuk ke dalam sistem
pembuangan dengan berbagai cara, serta air hujan yang tercurah dari sumbersumber seperti talang dan drainasi pondasi;
4.
Air hujan hasil dari aliran curah hujan.
Universitas Sumatera Utara
11
Berdasarkan karakteristiknya limbah industri dapat dibagi menjadi empat
bagian yaitu:
1.
Limbah cair biasanya dikenal sebagai entitas pencemar air. Komponen
pencemaran air pada umumnya terdiri dari bahan buangan padat, bahan
buangan organik, dan bahan buangan anorganik.
2.
Limbah padat
3.
Limbah gas dan partikel (Wikipedia, 2015).
2.2.2 Karakteristik Limbah
Karakteristik limbah cair dapat diketahui menurut sifat–sifat dan
karakteristik kimia,fisika dan biologis. Penentuan karakteristik limbah perlu
dilakukan agar dapat memahami sifat–sifat tersebut serta konsentrasinya dan
sejauh mana tingkat pencemaran dapat ditimbulkan limbah terhadap lingkungan
(Ginting, 2007). Konsentrasi yang dikandung didalam limbah juga dapat
menentukan beban limbah terhadap lingkungan, dimana beban ini dipengaruhi
oleh debit limbah. Semakin tinggi debit limbah maka semakin tinggi beban
terhadap lingkungan. Dalam menentukan karakteristik limbah, maka ada tiga
jenis sifat yang harus diketahui yaitu:
1.
Sifat Fisik
Sifat fisik suatu limbah ditentukan berdasarkan jumlah padatan terlarut,
tersuspensi dan total padatan, alkalinitas, kekeruhan, warna, salinitas, daya
hantar listrik, bau dan temperatur.
2.
Sifat Kimia
Karakteristik kimia air limbah ditentukan oleh biochemical oksigen demand
(BOD), chemical oksigen demand (COD) dan logam-logam berat yang
Universitas Sumatera Utara
12
terkandung dalam air limbah. BOD adalah kebutuhan oksigen bagi sejumlah
bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) semua zat-zat organik yang
terlarut maupun sebagai tersuspensi dalam air menjadi bahan organik yang
lebih sederhana. Sedangkan COD merupakan oksigen yang dibutuhkan untuk
mengoksidasi zat-zat anorganis dan organis sebagaimana pada BOD.
3. Sifat biologis
Bahan-bahan organik dalam air terdiri dari berbagai macam senyawaan.
Seperti protein yang merupakan salah satu senyawa kimia organik yang
mudah terurai atau larut dalam air. Bahan yang mudah larut dalam air akan
terurai menjadi enzim dan bakteri tertentu. Bahan-bahan ini dalam limbah
akan diubah oleh mikroorganisme menjadi senyawa kimia yang sederhana
seperti karbon dioksida dan air serta amoniak.
2.2.3
Kualitas Limbah
Kualitas limbah dapat ditunjukkan melalui spesifikasi limbah yang telah
diukur dari kandungan pencemaran dalam limbah. Kandungan pencemar dalam
limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin sedikit parameter dan semakin
kecil konsentrasi, menunjukkan peluang pencemar terhadap lingkungan semakin
kecil.
Kualitas limbah dipengaruhi berbagai faktor yaitu : volume air limbah,
kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah. Penetapan standar
kualitas limbah harus dihubungkan dengan kualitas lingkungan. Kualitas
lingkungan dipengaruhi berbagai komponen yang ada dalam lingkungan itu
seperti kualitas air, kepadatan penduduk, flora dan fauna, kesuburan tanah,
tumbuh-tumbuhan dan lain-lain.
Universitas Sumatera Utara
13
Apabila limbah masuk ke dalam lingkungan, ada beberapa kemungkinan
yang diciptakan. Kemungkinan pertama, lingkungan tidak mendapat pengaruh
yang berarti (pencemaran ringan). Kedua, ada pengaruh perubahan tapi tidak
menyebabkan pencemaran (pencemaran sedang). Ketiga, memberi perubahan dan
menimbulkan pencemaran (pencemaran berat).
Ada berbagai alasan untuk mengatakan demikian. Tidak memberi
pengaruh terhadap lingkungan karena volume limbah kecil dan parameter
pencemar yang terdapat di dalamnya sedikit dengan konsentrasi kecil. Karena itu
andaikata
masuk
pun
dalam
lingkungan
ternyata
lingkungan
mampu
menetralisasinya. Kandungan bahan yang terdapat dalam limbah konsentrasinya
barangkali dapat diabaikan karena kecilnya. Ada berbagai parameter pencemar
yang menimbulkan perubahan kualitas lingkungan namun tidak menimbulkan
pencemaran, artinya lingkungan itu memberikan toleransi terhadap perubahan
serta tidak menimbulkan dampak negatif.
Adanya perubahan konsentrasi limbah menyebabkan terjadinya perubahan
keadaan badan penerima. Semakin lama badan penerima dituangi air limbah,
semakin tinggi pula konsentrasi bahan pencemar di dalamnya. Pada suatu saat
badan penerima tidak mampu lagi memulihkan keadaannya. Zat-zat pencemar
yang masuk sudah terlalu banyak dan mengakibatkan tidak ada lagi
kemampuannya menetralisasinya. Atas dasar ini perlu ditetapkan batas
konsentrasi air limbah yang masuk dalam lingkungan badan penerima. Dengan
demikian walau dalam jangka waktu seberapa pun lingkungan tetap mampu
mentolerirnya. Toleransi ini menunjukkan kemampuan lingkungan untuk
Universitas Sumatera Utara
14
menetralisasi ataupun mengeliminasi bahan pencemaran sehingga perubahan
kualitas negatif dapat dicegah. Dalam hal inilah perlunya batasan-batasan
konsentrasi yang disebut dengan standar kualitas limbah.
2.2.4 Penanganan Limbah
Sistem penanganan limbah telah dirancang untuk menurunkan kadar
limbah. Selain itu pada penanganan limbah tersebut juga diinginkan penghilangan
nitrogen dalam bentuk amonia. Hal ini disebabkan karena amonia dapat
menyebabkan keadaan kekurangan oksigen pada air karena pada konversi amonia
menjadi nitrat membutuhkan 4,5 bagian oksigen untuk setiap bagian amonia. Bila
terjadi perubahan amonia menjadi nitrat maka kadar oksigen terlarut dalam cairan
akan turun yang menyebabkan makhluk biologis, misalnya ikan tidak dapat hidup
di sana.
Proses penanganan Limbah Cair pada prinsipnya terdiri dari tiga tahap
yaitu:
1.
Primer
: Untuk memisahkan air buangan dengan padatan
2.
Sekunder : Penyaringan lanjutan dan lumpur aktif
3.
Tersier
: Proses biologis, adsorbsi, destilasi, dll
2.3 Laundry
Laundry pertama kali dilakukan disungai dengan cara membiarkan air
mengalir membawa bahan yang dapat menyebabkan noda dan bau. Usaha ini
dilakukan dengan cara menggosok, memutar dan memuku-mukulkan ke batu
untuk menghilangkan kotoran yang terdapat pada pakaian atau kain. Pengertian
umum laundry adalah jasa pencucian pakaian kotor sampai dengan kering dan
Universitas Sumatera Utara
15
siap pakai, dalam arti pakaian yang semula dibawa ke jasa laundry dalam keadaan
kotor dan saat diterima kembali oleh konsumen pemakai jasa laundry pakaian
tersebut sudah siap digunakan kembali (sudah bersih, dalam keadaan rapi dan
telah disetrika).
Namun seiring berkembangnya zaman maka ditemukan proses mekanik
jasa laundry menggunakan mesin cuci. Sehingga proses laundry ini menciptakan
lapangan pekerjaan berupa praktik jasa. Akan tetapi dalam praktiknya jasa yang
ditawarkan kemudian berkembang menjadi jasa cuci basah, cuci kering, cuci
sampai setrika dan setrika saja. Dewasa ini sangat banyak muncul industri kecil
pencucian pakaian (laundry). Pertumbuhan laundry ini memiliki sisi positif dan
negatif dalam kehidupan masyarakat. Salah satu sisi positif dari laundry ini adalah
kita dapat menghemat waktu serta biaya untuk mencuci pakaian dan menyetrika.
Pertumbuhan industri laundry ini juga memiliki sisi negatif yang kurang
baik, sebab industri-industri ini langsung membuang limbahnya berupa sisa
penggunaan detergen ke selokan atau badan air tanpa melakukan pengolahan
terlebih dahulu. Hal ini dapat mencemari lingkungan, karena di dalam limbah
industri laundry ini terdapat bahan pencemar yang berbahaya antara lain fosfat.
Lingkungan tercemar akibat limbah laundry yang mengandung fosfat tinggi,
fosfat berasal dari Sodium TripolyPhosfate (STTP) yang merupakan salah satu
bahan dari detergen. STTP ini berfungsi sebagai builder yang merupakan unsur
kedua setelah surfaktan dalam menghilangkan mineral kesadahan dalam air
sehingga detergen dapat berfungsi secara optimal (Stefhany, 2013).
Universitas Sumatera Utara
16
2.3.1 Limbah Laundry
Limbah cair laundry yang dihasilkan oleh detergen umumnya tersusun
atas lima jenis bahan, antara lain surfaktan yang merupakan senyawa Alkyl Bensen
Sulfonat (ABS) yang berfungsi untuk mengangkat kotoran pakaian. Alkyl Bensen
Sulfonat bersifat nonbiodegradable atau sulit terurai di alam. Bahan utama dari
pembuatan detergen adalah suatu senyawa surfaktan. Surfaktan atau surface
active agent atau wetting agent merupakan bahan organik yang berperan sebagai
bahan aktif pada detergen, sabun, dan shampoo. Surfaktan dapat menurunkan
tegangan permukaan sehingga memungkinkan partikel - partikel yang menempel
pada bahan -bahan yang dicuci terlepas dan mengapung atau terlarut dalam air
(Putra, 2015).
Di dalam limbah cair laundry terdapat detergen mengandung fosfat yang
tinggi. Fosfat ini berasal dari Sodium Tripolyphospate (STPP) yang merupakan
salah satu bahan yang kadarnya besar dalam detergen. Dalam detergen, STPP ini
berfungsi sebagai builder yang merupakan unsur terpenting kedua setelah
surfaktan karena kemampuannya menonaktifkan mineral kesadahan dalam air
sehingga detergen dapat bekerja secara optimal. STPP ini akan terhidrolisa
menjadi PO4 dan P2O7 yang selanjutnya juga terhidrolisa menjasi PO4.
Reaksinya adalah sebagai berikut (Putra, 2015) :
Universitas Sumatera Utara
17
Secara kimia proses degradasi limbah pencucian pakaian/laundry atau
detergen dapat dijelaskan sebagai berikut. Surfaktan ABS menahan gugus alkil
yang diturunkan dari minyak bumi. Surfaktan anionik, gugus alkil biasanya
mengandung 9 -15 atom karbon. Gugus alkil mengandung banyak struktur yang
berbeda dan terdapat pengaruh mengenai jenis struktur ini terhadap biodegradasi.
Hadirnya sebuah atom karbon kuartener dalam rantai alkil dapat menghambat
proses degradasi karena sebuah atom hidrogen tidak tersedia bagi oksidasi β.
Umumnya percabangan rantai alkil menambah ketahanan terhadap degradasi.
2.3.2 Dampak Limbah Laundry
Pembuangan limbah laundry yang dibuang secara langsung ke sungai
maupun ke selokan tanpa pengolahan terlebih dahulu memiliki berbagai dampak
negatif. Beberapa dampak yang terjadi akibat pembuangan limbah tanpa
pengolahan yaitu:
1.
Mengganggu ekosistem ikan
Limbah detergen dari “Laundry” yang tidak memiliki tempat pembuangan
limbah yang jelas akan bermuara ke selokan, bahkan akan bermuara ke
sungai dan dapat mengganggu ekosistem ikan. Karena detergen dapat
menghancurkan lapisan eksternal lendir yang melindungi ikan, bakteri dan
parasit. Selain itu juga dapat menyebabkan kerusakan pada insang.
2.
Menyuburkan enceng gondok dan tanaman air lainnya
3.
Bahan kimia detergen yang menggunakan fosfat dari nitrogen dapat
menyebabkan alga dan tumbuhan air menjadi lebih subur, sehingga
menyebabkan terjadinya eutrofikasi (perairan menjadi subur). Busa yang
Universitas Sumatera Utara
18
dihasilkan dari sabun dan detergen dipermukaan air menjadi penyebab udara
dan air terbatas sehingga menurunkan oksigen. Dengan demikian dapat
menyebabkan organisme air kekurangan oksigen.
4.
Berbahaya bagi kesehatan manusia
Jika air minum yang telah terkontaminasi limbah laundry yang mengandung
detergen dapat meyebabkan penyakit kanker. Saat ini instalasi pengolahan air
limbah industri belum mempunyai teknologi yang mampu mengolah limbah
laundry yang mengandung detergen secara sempurna.
2.3.3 Pengendalian Limbah Laundry
Terdapat beberapa proses pengendalian yang dapat dilakukan untuk
pengendalian limbah pencucian pakaian / laundry. Adapun proses-proses yang
dapat dilakukan yaitu, proses koagulasi dan flokulasi dan proses adsorbsi
menggunakan karbon aktif. Proses koagulasi merupakan proses destabilisasi
partikel senyawa koloid dalam limbah cair. Proses pengumpulan atau
pengendapan dilakukan dengan cara menambahkan bahan koagulan kedalam
limbah cair sehingga terjadi pengendapan pada dasar tangki penampungan limbah.
Sedangkan proses flukasi adalah proses pengendapan pencemar dalam limbah cair
dengan menambahkan bahan koagulan utama dan bahan koagulan pendukung
sehingga terjadi pengendapan sebelum mencapai dasar tangki penampungan.
Untuk proses pengendalian limbah dengan cara adsorbsi menggunakan
karbon aktif sangat efektif dilakukan. Karena arang aktif / karbon aktif memiliki
sifat daya serap, dimana sifat ini dipengaruhi oleh beberapa faktor. Sifat yang
mempengaruhi arang aktif adalah sifat adsorben, sifat serapan dan sifat PH
Universitas Sumatera Utara
19
(derajat keasaman). Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan
berpori, yang sebagian besar tersusun dari unsur karbon bebas dan masing-masing
terikat secara kovalen. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan,
semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin
besar. Dengan demikian kecepatan adsorbsi bertambah.
2.4 Detergen
Detergen dalam arti luas adalah bahan yang digunakan sebagai pembersih
dan merupakan senyawa sintetis zat aktif muka (surface activ agent). Detergen
mengandung senyawa kimia atau surfaktan sintetik lainnya. Surfaktan merupakan
bahan pembersih utama yang terdapat didalam detergen. Penggunaan detergen
sebagai bahan pembersih terus berkembang dalam 20 tahun terakhir. Hal ini
disebabkan detergen mempunyai efisiensi pembersih yang baik, bahkan
digunakan di dalam air sadah atau pada kondisi lainnya yang tidak
menguntungkan bagi sabun biasa (Wardhana, 2004).
Komposisi kimia suatu detergen terdiri dari bermacam-macam komponen
yang dapat dikelompokkan sebagai surfaktan, bahan pembentuk, dan bahan
pelengkap. Surfaktan di dalam detergen berfungsi sebagai bahan pembasah yang
menyebabkan menurunnya tegangan permukaan air sehingga air lebih mudah
meresap ke dalam tegangan permukaan air sehingga air lebih mudah beresap ke
dalam kain yang dicuci. Selain itu molekul-molekul surfaktan membentuk ikatanikatan diatara partikel kotoran dan air. Keadaan ini dapat terjadi karena molekul
surfaktan bipolar, dengan salah satu ujungnya bersifat nonpolar dan larut di dalam
air sedangkan ujung lainnya bersifat polar. Surfaktan yang paling umum
Universitas Sumatera Utara
20
digunakan sebagai bahan detergen adalah alkil sulfonat linear (LAS), dan salah
satu contohnya adalah dodesilbenzensulfonat dengan rumus struktur sebagai
berikut. Gambar rumus dodesilbenzensulfonat
ditunjukkan pada gambar 1
(Wardhana, 2004):
H
C10H21-C-CH3
O=S=O
ONa
Gambar 1. Gambar Rumus dodesilbenzensulfonat
Pada detergen terdapat beberapa bahan utama untuk membuat detergen.
Bahan utama detergen tersebut terdiri empat bagian utama untuk diketahui yaitu
(Elrasyid, 2013):
1.
Surfaktan (surface active agent) merupakan zat aktif permukaan yang
mempunyai ujung berbeda yaitu hydrophile (suka air) dan hydrophobe (suka
lemak). Bahan aktif ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan air
sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan.
Surfaktant terbagi atas jenis anionic (Alkyl Benzene Sulfonate/ABS, Linier
Alkyl Benzene Sulfonate/LAS, Alpha Olein Sulfonate/AOS), sedangkan jenis
kedua bersifat kationik (Garam Ammonium) dan jenis yang ketiga bersifat
non ionic (Nonyl phenol polyethoxyle) serta Amphoterik.
Universitas Sumatera Utara
21
2.
Bahan Aktif (Active Ingredient) berupa sodium lauryl sulfonate (SLS). Bahan
ini berfungsi meningkatkan daya bersih. Ciri dari bahan aktif adalah busanya
yang sangat banyak.
3.
Bahan Pengisi (Filler ) pada umumnya, sebagai bahan pengisi detergen
digunakan sodium sulfat. Bahan lain yang sering digunakan sebagai bahan
pengisi, yaitu tetra sodium pyrophosphate dan sodium sitrat. Bahan pengisi
ini berwarna putih, berbentuk bubuk, dan mudah larut dalam air.
4.
Bahan Tambahan (Aditif) berupa bahan aditif adalah carboxyl methyl
cellulose (CMC). Bahan ini berbentuk serbuk putih dan berfungsi untuk
mencegah kembalinya kotoran ke pakaiansehingga disebut “antiredeposisi”.
5.
Bahan Penunjang berupa soda ash atau sering disebut soda abu yang
berbentuk bubuk putih. Bahan penunjang ini berfungsi meningkatkan daya
bersih. Bahan penunjang lain adalah STTP (sodium tripoly phosphate) yang
mempunyai efek samping yang positif, yaitu dapat menyuburkan tanaman.
2.4.1 Jenis-Jenis Detergen
Detergen adalah senyawa organik, yang memiliki dua kutub dan bersifat
non-polar karakteristik. Ada tiga jenis detergen yaitu anionic, kationik, dan nonionik. Anionic dan permanen kationik memiliki muatan negatif dan positif yang
melekat pada non-polar (hidrofobik) CC rantai. Detergen non-ionik tidak
mempunyai muatan ion tetap, hal ini terjadi karena mereka memiliki jumlah atom
yang lemah elektropositif dan elektronegatif yang disebabkan oleh kekuatan
menarik elektron atom oksigen (Pratiwi, 2014).
Universitas Sumatera Utara
22
Ada dua jenis karakteristik detergen yang berbeda yaitu fosfat detergen
dan surfaktan detergen. Pada umumnya Detergen yang mengandung fosfat akan
terasa panas ditangan, sedangkan surfaktan adalah jenis detergen yang sangat
beracun. Perbedaan kedua jenis detergen itu adalah detergen surfaktan lebih
berbusa dan bersifat emulsifying detergen. Disisi lain fosfat detergen adalah
detergen yang membantu menghentikan kotoran dalam air. Zat yang terkandung
didalam detergen juga digunakan dalam formulasi dalam pestisida. Degradasi
alkylphenol
alkylphenols
polyethoxylates
(terutama
(non-ion)
nonylphenols)
dapat
yang
menyebabkan
bertindak
pembentukan
sebagai
endokrin
pengganggu jika limbah detergen bercampur dengan air limbah lain di saluran air.
Berdasarkan bentuk fisiknya, detergen dibedakan atas:
1.
Detergen Cair, secara umum detergen cair hampir sama dengan detergen
bubuk. Yang membedakan cuma bentuk fisik. Di Indonesia detergen cair ini
belum
dikomersilkan,
biasanya
digunakan
untuk
laundry
modern
menggunakan mesin cuci yang kapasitasnya besar dengan teknologi canggih.
2.
Detergen krim, bentuk detergen krim dengan sabun colek hampir sama tetapi
kandungan formula bahan baku keduanya berbeda.
3.
Detergen bubuk, jenis detergen bubuk ini yang beredar dimasyarakat atau
dipakai sewaktu mencuci pakaian. Berdasarkan keadaan butirannya, detergen
bubuk dapat dibedakan menjadi dua yaitu detergen bubuk berongga dan
detergen bubuk padat. Perbedaan bentuk butiran kedua kelompok tersebut
disebabkan oleh perbedaan proses pembuatannya.
Universitas Sumatera Utara
23
2.5 Fosfat
Fosfat adalah sebuah ion poliatomik atau radikal terdiri dari satu atom
fosforus dan empat oksigen. Dalam bentuk ionik, fosfat membawa sebuah -3
muatan muatan formal dan dinotasikan PO4-3. Fosfat merupakan salah satu unsur
hara (nutrien) yang dibutuhkan oleh organisme perairan. Fosfat yang berada di
alam tidak dijumpai dalam keadaan bebas, akan tetapi dapat kita jumpai dalam
bentuk terikat dengan unsur lain membentuk senyawa. Fosfat merupakan bentuk
fosfor yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Karakteristik fosfat sangat
berbeda dengan unsur-unsur utama lain yang merupakan penyusun boisfer karena
unsur ini tidak terdapat di atmosfer (Firmansyah, 2008).
Di laut, fosfor di jumpai dalam keadaan terlarut dan tersuspensi atau
terikat di dalam sel organisme dalam air menurut Bayu yang mengutip Ahmad,
2004. Gambar struktuk fosfat ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Struktur Fosfat
Zat ini juga merupakan nutrisi yang masuk dalam golongan makronutrien
atau nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah makro atau banyak.
Menurut jenisnya, fosfat dibagi menjadi dua (Yuli, 2015) :
1.
Fosfat Organik. Fosfat ini berasal dari makhluk hidup sendiri, seperti hewan
dan tumbuhan. Juga dalam bentuk senyawa gula fosfat, fosfo protein, dan
nukleo protein
Universitas Sumatera Utara
24
2.
Fosfat Anorganik. Sedangkan jenis ini banyak anda dapatkan dari tanah dan
air. Perlu anda pahami bahwa sifat fosfat yang mudah terlarut, maka senyawa
fosfat yang terdapat di air tanah serta air laut akan terkikis. Dan hasil
akhirnya adalah mengendap dalam batuan sedimen. Biasanya kandungan
fosfat yang berada di laut memiliki konsentrasi air melebihi 1 ppm. Bentuk
fosfat ini berupa ortofosfat dan polifosfat.
Keberadaan fosfat yang berlebihan di badan air menyebabkan suatu
fenomena yang disebut eutrofikasi (pengkayaan nutrien). Untuk mencegah
kejadian tersebut, air limbah yang akan dibuang harus diolah terlebih dahulu
untuk mengurangi kandungan fosfat sampaipada nilai tertentu (baku mutu efluen
2 mg/l). Dalam pengolahan air limbah, fosfat dapat disisihkan dengan proses
fisika-kimia maupun biologis (Masduqi, 2004).
2.5.1 Sumber Fosfat
Sumber alami fosfor di perairan adalah pelapukan batuan mineral seperti
fluorapatite
[Ca(PO4)3F],
hydroxylapatite
[Ca5(PO4)3OH],
strengite
[Fe(PO4)2H 2O], whitlockite [Ca3(PO4)2], dan berlinite [AlPO4], disamping itu
juga berasal dari dekomposisi bahan organik. Fosfat diabsorpsi oleh fitoplankton
dan seterusnya masuk kedalam rantai makanan. Senyawa fosfat dalam perairan
berasal daari sumber alami seperti erosi tanah, buangan dari hewan dan pelapukan
tumbuhan, dan dari laut sendiri. Peningkatan kadar fosfat dalam air laut, akan
menyebabkan terjadinya ledakan populasi (blooming) fitoplankton yang akhirnya
dapat menyebabkan kematian ikan secara massal.
Universitas Sumatera Utara
25
Menurut Munandar (2014), yang mengutip Haper, Batas optimum fosfat
untuk pertumbuhan plankton adalah 0,27-5,51 mg/liter. Senyawa fosfor di alam
terbagi dalam dua yaitu, senyawa fosfat organik (pada hewan dan tumbuhan) dan
senyawa fosfat anorgani (pada air dan tanah). Fosfat organik yang terdapat dalam
hewan dan tumbuhan yang mati akan di uraikan oleh decomposer dan menjadi
fosfat anorganik. Lalu fosfat yang terlarut di air tanah atau di air laut akan
mengendap di di sedimen laut. Setelah itu fosfat yang dari batuan itu akan terkikis
lalu akan terserap lagi oleh tumbuhan.
Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik
(pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah).
Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh decomposer
(pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah
atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat
banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan
membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini
kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus
menerus.
2.6 Karbon Aktif/Arang Aktif
Karbon aktif atau biasa disebut arang aktif merupakan suatu padatan
berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang
mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Arang selain digunakan
sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya
serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi
Universitas Sumatera Utara
26
lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan aktif faktor
bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan
demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang
yang demikian disebut sebagai arang aktif (Sembiring dan Sinaga,2003)
Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkan
dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan
dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas
permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan
dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat
sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa
kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume
pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 251000% terhadap berat arang aktif.
2.6.1 Sumber Karbon Aktif/Arang Aktif
Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun
mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktir, antara lain:
tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa,
ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan
batubara.
Arang juga dapat dihasilkan dengan cara destilasi kering. Dengan cara ini,
bahan baku dipanaskan dalam suatu ruangan vakum. Hasil yang diperoleh berupa
residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam
asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih
Universitas Sumatera Utara
27
mengandung abu dan ter. Hasil yang diperoleh seperti metanol, asam asetat dan
arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dan metoda destilasi.
2.6.2 Proses PembuatanKarbon Aktif/Arang Aktif
Proses pembuatan arang dapat dilakukan dengan cara tradisional maupun
dengan cara destilasi kering. Proses pembuatan arang secara tradisional dimulai
dengan membakar tempurung atau bahan lainnya yang dapat dibuat sebagai arang
aktif didalam sebuah drum. Dimana drum ini terbuat dari plat besi, drum tersebut
ditutup rapat dan ventilasi drum dibiarkan terbuka. Hal ini bertujuan untuk
memberikan jalan keluar asap agar kualitas arang semakin bagus. Proses ini
dilakukan selama 8 jam atau satu malam sampai bara yang terdapat pada arang
mati.
Sedangkan proses pembuatan arang secara destilasi kering yaitu dengan
cara bahan baku (tempurung) dimasukkan kedalam ruangan vakum kemudian
dipanaskan pada suhu tertentu. Hasil yang didapatkan dari proses ini berupa
residu yaitu arang dan destilasi dimana karbon tersebut masih mengandung abu
dan ter. Kemudian dilakukan proses aktifasi arang yang bertujuan untuk
memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan
sifilt, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan
berpengaruh terhadap daya adsorpsi.
Aktifasi arang ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu Aktifasi Kimia:
dimana proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian
bahan-bahan kimia. Dan proses Aktifasi Fisika dimana proses pemutusan rantai
Universitas Sumatera Utara
28
karbon dari senyawa organik denganbantuan panas, uap dan CO2. Dari uraian
yang telah dijelaskan sebelumnya maka proses pembuatan arang dapat dilakukan
dengan dua cara (Simatupang dan Sinaga, 2003) :
1.
Proses Kimia: bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu,
kemudian dibuat pada. Selanjutnya pada tersebut dibentuk menjadi batangan
dan
dikeringkan
serta
dipotong-potong.
Aktifasi
dilakukan
pada
temperatur100°c. Arang aktif yang dihasilkan, dicuci dengan air selanjutnya
dikeringkan pada temperatur 300 °c. Dengan proses kimia, bahan baku dapat
dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan
kimia.
2.
Proses Fisika: bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang
tersebut digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan
pada temperatur 1000 °c yang disertai pengaliran uap. Proses fisika banyak
digunakan dalam aktifasi arang antara lain:
a.
Proses Briket: bahan baku atau arang terlebih dahulu dibuat briket,
dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang halus dengan ter.
Kemudian, briket yang dihasilkan dikeringkan pada 550°c untuk
selanjutnya diaktifasi dengan uap.
b.
Destilasi kering: merupakan suatu proses penguraian suatu bahan akibat
adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit mau
tanpa udara. Dengan cara destilasi kering, diharapkan daya serap arang
aktif yang menghasilkan dapat menyerupai atau lebih baik dari pada daya
serap arang aktif yang diaktifkan dengan menyertakan bahan-bahan
Universitas Sumatera Utara
29
kimia. Juga dengan cara ini, pencemaran lingkungan sebagai akibat
adanya penguraian senyawa-senyawa kimia dari bahan-bahan pada saat
proses pengarangan dapat diihindari. Selain itu, dapat dihasilkan asap
cair sebagai hasil pengembunan uap hasil penguraian senyawa-senyawa
organik dari bahan baku.
2.6.3
Sifat Karbon Aktif/Arang Aktif
Arang aktif memiliki sifat daya serap, dimana sifat ini dipengaruhi oleh
beberapa faktor. Sifat yang mempengaruhi arang aktif adalah sifat adsorben, sifat
serapan dan sifat PH (derajat keasaman). Arang aktif yang merupakan adsorden
adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar tersusun dari unsur karbon
bebas dan masing-masing terikat secara kovalen. Permukaan arang aktif bersifat
non polar dan memiliki struktur pori yang merupakan faktor penting yang
diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil
pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan
demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorbsi,
dianjurkan agar menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan.
Sifat serapan arang aktif dipengaruhi oleh struktur arang aktif tersebut.
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapikemampuannya
untuk mengadsorbsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorbsi akan
bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari
sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Mekanisme peristiwa adsorpsi
dapat diterangkan sebagai berikut. Molekul adsorbat berdifusi melalui suatu
lapisan batas ke permukaan luar adsorben, disebut difusi eksternal (Utami. 2013).
Universitas Sumatera Utara
30
Sebagian ada yang teradsorpsi di permukaan luar, tetapi sebagian besar berdifusi
lebih lanjut ke dalam pori-pori adsorben (difusi internal).
Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan
rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. PH (Derajat Keasaman), Untuk
asam-asam organik adsorbsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan
penambahan asam-asam minreal. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral
untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam
organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorbsi akan berkurang
sebagai akibat terbentuknya garam. Apabila kapasitas adsorbsi masih sangat
besar, sebagian besar adsorbat akan teradsorpsi dan terikat pada permukaan.
2.6.4 Proses Adsorbsi Menggunakan Karbon Aktif / Arang Aktif
Karbon Aktif/Arang Aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan
berpori, yang sebagian besar tersusun dari unsur karbon bebas dan masing-masing
terikat secara kovalen. Arang aktif sangat baik digunakan sebagai media adsorben
karena arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95%
karbon aktif. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia
tertentu atau sifat adsorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume poripori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000%
terhadap berat arang aktif.
Adsorben atau kebanyakan zat pengadsorbsi adalah bahan-bahan yang
sangat berpori, dan adsorbsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau
pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya
sangat kecil maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar
Universitas Sumatera Utara
31
dari permukaan luar. Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat
digunakan kembali untuk proses adsorbsi. Suatu adsorben dipandang sebagai
suatu adsorben yang baik untuk adsorbsi dilihat dari sisi waktu. Lama operasi
terbagi menjadi dua, yaitu waktu penyerapan hingga komposisi diinginkan dan
waktu regenerasi / pengeringan adsorben. Makin cepat dua varibel tersebut,
berarti makin baik unjuk kerja adsorben tersebut. Proses adsorbsi dapat
ditunjukkan pada gambar 3 (Anonimous, 2014).
Gambar 3.Proses Adsorbsi Dengan Menggunakan Karbon Aktif
Universitas Sumatera Utara
32
2.7 Kerangka Konsep Penelitian
Adapun kerangka konsep yang digunakan untuk penelitian ini ditunjukkan
pada gambar 4.
Limbah
pencucian
pakaian
(laundry)
Kadar fosfat
pada limbah
laundry
(sebelum
perlakuan)
Penambahan
karbon aktif
dengan
menggunakan
ketebalan
1. Ketebalan 5
cm
2. Ketebalan
10 cm
3. Ketebalan
15 cm
Kadar fosfat
pada limbah
laundry (setelah
perlakuan)
Sesuai standar
mutu Keputusan
Mentri
Lingkungan
Hidup No.
51/MENLH/10/
1995
Tidak Sesuai
standar mutu
Keputusan
Mentri
Lingkungan
Hidup No.
51/MENLH/
10/1995
Gambar 4. Kerangka Konsep Penelitian
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan salah satu senyawa penting yang memiliki fungsi penting
dalam kehidupan manusia. Air adalah zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna
dan bau, yang terdiri dari hidrogen dan oksigen dengan rumus kimiawi H2O. Air
merupakan zat yang sangat diperlukan oleh semua makhluk hidup termasuk
manusia. Air merupakan bahan pokok yang mutlak dan sangat dibutuhkan oleh
semua makhluk hidup. Karena air merupakan suatu larutan yang hampir-hampir
bersifat universal, maka zat-zat yang paling alamiah maupun buatan manusia
hingga tingkat tertentu terlarut di dalamnya. Dengan demikian, air di dalam
mengandung zat-zat terlarut. Zat-zat ini sering disebut pencemar yang terdapat
dalam air (Pandia, dkk, 1995).
2.1.1
Sifat Air
Air memiliki rumus kimia H2O, dimana setiap molekul air tersusun atas
dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Secara kimia air memiliki sifat polar
atau memiliki kutub, satu kutub positif dan satu kutup negatif. Kedua kutub ini
saling tarik menarik sehingga membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen inilah
yang menentukan sifat-sifat air. Air memiliki titik didih 100oC dan titik beku 0oC.
Karena sifatnya ini air merupakan pendingin yang baik, baik itu didalam tubuh
makhluk hidup maupun di dalam ekosistem (Wiryono, 2013)
Air memiliki banyak fungsi dalam kehidupan manusia, beberapa fungsi air
yang digunakan untuk berbagai kegiatan manusia, yaitu :
7
Universitas Sumatera Utara
8
1.
Pemakaian domestik, misalnya : mandi, mencuci, minum dan lain-lain.
2.
Pemakaian industri
3.
Sebagai transportasi air
4.
Sumber tenaga mekanik
5.
Pertanian, irigasi dan perikanan
6.
Rekreasi
7.
Penguraian kotoran.
Dari kegunaan air diatas maka kita dapat menyadari bahwa air merupakan
bahan pokok yang mutlak penuh. Sehingga air harus dijaga kualitas dan
kuantitasnya agar ketersediaan air selalu tersedia.
2.1.2 Pencemaran Air
Pencemaran air didefenisikan sebagai perubahan langsung atau tidak
langsung terhadap keadaan air yang berbahaya atau berpotensi menyebabkan
penyakit atau gangguan bagi kehidupan makhluk hidup. Perubahan langsung dan
tidak langsung ini dapat berupa perubahan fisik, kimia, termal, biologi, atau
radioaktif. Kualitas air merupakan salah satu faktor dalam menentukan
kesejahteraan manusia. Kehadiran bahan pencemar di dalam air dalam jumlah
tidak normal mengakibatkan air dinyatakan sebagai terpolusi. Beberapa indikator
terhadap pencemaran air dapat diamati dengan melihat perubahan keadaan air dari
keadaan yang normal, diantaranya:
1.
Adanya perubahan suhu air
2.
Adanya perubahan tingkat keasaman, basa dan garam (salinitas) air
3.
Adanya perubahan warna, bau dan rasa pada air
Universitas Sumatera Utara
9
4.
Terbentuknya endapan, koloid dari bahan terlarut
5.
Terdapat mikroorganisme di dalam air (Situmorang, 2007).
Berikut ini beberapa jenis pencemar air dan dampaknya, antara lain:
1.
Sedimen
Sedimen terdiri dari partikel anorganik tanah, yaitu pasir, debu dan lempung
yang terorisi dari permukaan tanah. Sedimen berasal dari sumber alami
seperti
pengikisan
tepian
sungai
maupun
buatan
manusia,
seperti
penggunduan hutan. Kerugian akibat sedimentasi ini sangat besar. Waduk
yang dibangun untuk irigasi dan pembangkit listrik tidak dapat beroperasi
secara optimal akibat sedimen ini.
2.
Nutrisi Anorganik
Pencemar berupa nutrisi anorganik adalah fosfat dan nitrat, dimana kedua
nutrisi anorganik ini berupa pupuk, limbah rumah tangga dan limbah
peternakan. Pupuk yang diberikan petani ke lahan pertanian tidak semua
diserap oleh tanaman. Sebagian zat dari pupuk ini terbawa oleh air lalu
mencapai sungai. Nitrat juga terdapat pada limbah rumah tangga dan limbah
peternakan. Air yang memiliki nutrisi anorganik yang tinggi menyebabkan air
menjadi keruh dan bau. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhan populasi
ganggang yang sangat tinggi akibat dari nutrisi anorganik.
3.
Logam Berat
Logam berat adalah logam yang memiliki berat jenis lebih berat dari 6
(6g/cc), yaitu besi (Fe), tembaga (Cu), timbale (Pb), air raksa atau merkuri
(Hg) dan logam lainnya. Pencemar air berupa logam berat yang utama adalah
Universitas Sumatera Utara
10
merkuri dan timbal. Logam berat tidak dapat mudah diurai oleh bakteri
sehingga bertahan lama dalam lingkungan. Sumber pencemaran logam berat
ini adalah pertambangan, pembangkit tenaga listrik berbahan baku batu bara
dan industri.
2.2 Limbah
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik
industri maupun domestik (rumah tangga). Dimana masyarakat bermukim,
disanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, ada air kakus
(black water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey
water) (Wikipedia, 2015).
2.2.1
Jenis Limbah
Air limbah yang harus dibuang dari suatu daerah pemukiman terdiri dari:
1.
Limbah rumah tangga (yang juga disebut saniter), yaitu air limbah dari daerah
perumahan serta sarana-sarana komersial, institusional, dan yang serupa
dengan itu;
2.
Air limbah industri yaitu bila bahan-bahan buangan industri merupakan
bagian terbesar;
3.
Air resapan / aliran masuk, yaitu air dari luar yang masuk ke dalam sistem
pembuangan dengan berbagai cara, serta air hujan yang tercurah dari sumbersumber seperti talang dan drainasi pondasi;
4.
Air hujan hasil dari aliran curah hujan.
Universitas Sumatera Utara
11
Berdasarkan karakteristiknya limbah industri dapat dibagi menjadi empat
bagian yaitu:
1.
Limbah cair biasanya dikenal sebagai entitas pencemar air. Komponen
pencemaran air pada umumnya terdiri dari bahan buangan padat, bahan
buangan organik, dan bahan buangan anorganik.
2.
Limbah padat
3.
Limbah gas dan partikel (Wikipedia, 2015).
2.2.2 Karakteristik Limbah
Karakteristik limbah cair dapat diketahui menurut sifat–sifat dan
karakteristik kimia,fisika dan biologis. Penentuan karakteristik limbah perlu
dilakukan agar dapat memahami sifat–sifat tersebut serta konsentrasinya dan
sejauh mana tingkat pencemaran dapat ditimbulkan limbah terhadap lingkungan
(Ginting, 2007). Konsentrasi yang dikandung didalam limbah juga dapat
menentukan beban limbah terhadap lingkungan, dimana beban ini dipengaruhi
oleh debit limbah. Semakin tinggi debit limbah maka semakin tinggi beban
terhadap lingkungan. Dalam menentukan karakteristik limbah, maka ada tiga
jenis sifat yang harus diketahui yaitu:
1.
Sifat Fisik
Sifat fisik suatu limbah ditentukan berdasarkan jumlah padatan terlarut,
tersuspensi dan total padatan, alkalinitas, kekeruhan, warna, salinitas, daya
hantar listrik, bau dan temperatur.
2.
Sifat Kimia
Karakteristik kimia air limbah ditentukan oleh biochemical oksigen demand
(BOD), chemical oksigen demand (COD) dan logam-logam berat yang
Universitas Sumatera Utara
12
terkandung dalam air limbah. BOD adalah kebutuhan oksigen bagi sejumlah
bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) semua zat-zat organik yang
terlarut maupun sebagai tersuspensi dalam air menjadi bahan organik yang
lebih sederhana. Sedangkan COD merupakan oksigen yang dibutuhkan untuk
mengoksidasi zat-zat anorganis dan organis sebagaimana pada BOD.
3. Sifat biologis
Bahan-bahan organik dalam air terdiri dari berbagai macam senyawaan.
Seperti protein yang merupakan salah satu senyawa kimia organik yang
mudah terurai atau larut dalam air. Bahan yang mudah larut dalam air akan
terurai menjadi enzim dan bakteri tertentu. Bahan-bahan ini dalam limbah
akan diubah oleh mikroorganisme menjadi senyawa kimia yang sederhana
seperti karbon dioksida dan air serta amoniak.
2.2.3
Kualitas Limbah
Kualitas limbah dapat ditunjukkan melalui spesifikasi limbah yang telah
diukur dari kandungan pencemaran dalam limbah. Kandungan pencemar dalam
limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin sedikit parameter dan semakin
kecil konsentrasi, menunjukkan peluang pencemar terhadap lingkungan semakin
kecil.
Kualitas limbah dipengaruhi berbagai faktor yaitu : volume air limbah,
kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah. Penetapan standar
kualitas limbah harus dihubungkan dengan kualitas lingkungan. Kualitas
lingkungan dipengaruhi berbagai komponen yang ada dalam lingkungan itu
seperti kualitas air, kepadatan penduduk, flora dan fauna, kesuburan tanah,
tumbuh-tumbuhan dan lain-lain.
Universitas Sumatera Utara
13
Apabila limbah masuk ke dalam lingkungan, ada beberapa kemungkinan
yang diciptakan. Kemungkinan pertama, lingkungan tidak mendapat pengaruh
yang berarti (pencemaran ringan). Kedua, ada pengaruh perubahan tapi tidak
menyebabkan pencemaran (pencemaran sedang). Ketiga, memberi perubahan dan
menimbulkan pencemaran (pencemaran berat).
Ada berbagai alasan untuk mengatakan demikian. Tidak memberi
pengaruh terhadap lingkungan karena volume limbah kecil dan parameter
pencemar yang terdapat di dalamnya sedikit dengan konsentrasi kecil. Karena itu
andaikata
masuk
pun
dalam
lingkungan
ternyata
lingkungan
mampu
menetralisasinya. Kandungan bahan yang terdapat dalam limbah konsentrasinya
barangkali dapat diabaikan karena kecilnya. Ada berbagai parameter pencemar
yang menimbulkan perubahan kualitas lingkungan namun tidak menimbulkan
pencemaran, artinya lingkungan itu memberikan toleransi terhadap perubahan
serta tidak menimbulkan dampak negatif.
Adanya perubahan konsentrasi limbah menyebabkan terjadinya perubahan
keadaan badan penerima. Semakin lama badan penerima dituangi air limbah,
semakin tinggi pula konsentrasi bahan pencemar di dalamnya. Pada suatu saat
badan penerima tidak mampu lagi memulihkan keadaannya. Zat-zat pencemar
yang masuk sudah terlalu banyak dan mengakibatkan tidak ada lagi
kemampuannya menetralisasinya. Atas dasar ini perlu ditetapkan batas
konsentrasi air limbah yang masuk dalam lingkungan badan penerima. Dengan
demikian walau dalam jangka waktu seberapa pun lingkungan tetap mampu
mentolerirnya. Toleransi ini menunjukkan kemampuan lingkungan untuk
Universitas Sumatera Utara
14
menetralisasi ataupun mengeliminasi bahan pencemaran sehingga perubahan
kualitas negatif dapat dicegah. Dalam hal inilah perlunya batasan-batasan
konsentrasi yang disebut dengan standar kualitas limbah.
2.2.4 Penanganan Limbah
Sistem penanganan limbah telah dirancang untuk menurunkan kadar
limbah. Selain itu pada penanganan limbah tersebut juga diinginkan penghilangan
nitrogen dalam bentuk amonia. Hal ini disebabkan karena amonia dapat
menyebabkan keadaan kekurangan oksigen pada air karena pada konversi amonia
menjadi nitrat membutuhkan 4,5 bagian oksigen untuk setiap bagian amonia. Bila
terjadi perubahan amonia menjadi nitrat maka kadar oksigen terlarut dalam cairan
akan turun yang menyebabkan makhluk biologis, misalnya ikan tidak dapat hidup
di sana.
Proses penanganan Limbah Cair pada prinsipnya terdiri dari tiga tahap
yaitu:
1.
Primer
: Untuk memisahkan air buangan dengan padatan
2.
Sekunder : Penyaringan lanjutan dan lumpur aktif
3.
Tersier
: Proses biologis, adsorbsi, destilasi, dll
2.3 Laundry
Laundry pertama kali dilakukan disungai dengan cara membiarkan air
mengalir membawa bahan yang dapat menyebabkan noda dan bau. Usaha ini
dilakukan dengan cara menggosok, memutar dan memuku-mukulkan ke batu
untuk menghilangkan kotoran yang terdapat pada pakaian atau kain. Pengertian
umum laundry adalah jasa pencucian pakaian kotor sampai dengan kering dan
Universitas Sumatera Utara
15
siap pakai, dalam arti pakaian yang semula dibawa ke jasa laundry dalam keadaan
kotor dan saat diterima kembali oleh konsumen pemakai jasa laundry pakaian
tersebut sudah siap digunakan kembali (sudah bersih, dalam keadaan rapi dan
telah disetrika).
Namun seiring berkembangnya zaman maka ditemukan proses mekanik
jasa laundry menggunakan mesin cuci. Sehingga proses laundry ini menciptakan
lapangan pekerjaan berupa praktik jasa. Akan tetapi dalam praktiknya jasa yang
ditawarkan kemudian berkembang menjadi jasa cuci basah, cuci kering, cuci
sampai setrika dan setrika saja. Dewasa ini sangat banyak muncul industri kecil
pencucian pakaian (laundry). Pertumbuhan laundry ini memiliki sisi positif dan
negatif dalam kehidupan masyarakat. Salah satu sisi positif dari laundry ini adalah
kita dapat menghemat waktu serta biaya untuk mencuci pakaian dan menyetrika.
Pertumbuhan industri laundry ini juga memiliki sisi negatif yang kurang
baik, sebab industri-industri ini langsung membuang limbahnya berupa sisa
penggunaan detergen ke selokan atau badan air tanpa melakukan pengolahan
terlebih dahulu. Hal ini dapat mencemari lingkungan, karena di dalam limbah
industri laundry ini terdapat bahan pencemar yang berbahaya antara lain fosfat.
Lingkungan tercemar akibat limbah laundry yang mengandung fosfat tinggi,
fosfat berasal dari Sodium TripolyPhosfate (STTP) yang merupakan salah satu
bahan dari detergen. STTP ini berfungsi sebagai builder yang merupakan unsur
kedua setelah surfaktan dalam menghilangkan mineral kesadahan dalam air
sehingga detergen dapat berfungsi secara optimal (Stefhany, 2013).
Universitas Sumatera Utara
16
2.3.1 Limbah Laundry
Limbah cair laundry yang dihasilkan oleh detergen umumnya tersusun
atas lima jenis bahan, antara lain surfaktan yang merupakan senyawa Alkyl Bensen
Sulfonat (ABS) yang berfungsi untuk mengangkat kotoran pakaian. Alkyl Bensen
Sulfonat bersifat nonbiodegradable atau sulit terurai di alam. Bahan utama dari
pembuatan detergen adalah suatu senyawa surfaktan. Surfaktan atau surface
active agent atau wetting agent merupakan bahan organik yang berperan sebagai
bahan aktif pada detergen, sabun, dan shampoo. Surfaktan dapat menurunkan
tegangan permukaan sehingga memungkinkan partikel - partikel yang menempel
pada bahan -bahan yang dicuci terlepas dan mengapung atau terlarut dalam air
(Putra, 2015).
Di dalam limbah cair laundry terdapat detergen mengandung fosfat yang
tinggi. Fosfat ini berasal dari Sodium Tripolyphospate (STPP) yang merupakan
salah satu bahan yang kadarnya besar dalam detergen. Dalam detergen, STPP ini
berfungsi sebagai builder yang merupakan unsur terpenting kedua setelah
surfaktan karena kemampuannya menonaktifkan mineral kesadahan dalam air
sehingga detergen dapat bekerja secara optimal. STPP ini akan terhidrolisa
menjadi PO4 dan P2O7 yang selanjutnya juga terhidrolisa menjasi PO4.
Reaksinya adalah sebagai berikut (Putra, 2015) :
Universitas Sumatera Utara
17
Secara kimia proses degradasi limbah pencucian pakaian/laundry atau
detergen dapat dijelaskan sebagai berikut. Surfaktan ABS menahan gugus alkil
yang diturunkan dari minyak bumi. Surfaktan anionik, gugus alkil biasanya
mengandung 9 -15 atom karbon. Gugus alkil mengandung banyak struktur yang
berbeda dan terdapat pengaruh mengenai jenis struktur ini terhadap biodegradasi.
Hadirnya sebuah atom karbon kuartener dalam rantai alkil dapat menghambat
proses degradasi karena sebuah atom hidrogen tidak tersedia bagi oksidasi β.
Umumnya percabangan rantai alkil menambah ketahanan terhadap degradasi.
2.3.2 Dampak Limbah Laundry
Pembuangan limbah laundry yang dibuang secara langsung ke sungai
maupun ke selokan tanpa pengolahan terlebih dahulu memiliki berbagai dampak
negatif. Beberapa dampak yang terjadi akibat pembuangan limbah tanpa
pengolahan yaitu:
1.
Mengganggu ekosistem ikan
Limbah detergen dari “Laundry” yang tidak memiliki tempat pembuangan
limbah yang jelas akan bermuara ke selokan, bahkan akan bermuara ke
sungai dan dapat mengganggu ekosistem ikan. Karena detergen dapat
menghancurkan lapisan eksternal lendir yang melindungi ikan, bakteri dan
parasit. Selain itu juga dapat menyebabkan kerusakan pada insang.
2.
Menyuburkan enceng gondok dan tanaman air lainnya
3.
Bahan kimia detergen yang menggunakan fosfat dari nitrogen dapat
menyebabkan alga dan tumbuhan air menjadi lebih subur, sehingga
menyebabkan terjadinya eutrofikasi (perairan menjadi subur). Busa yang
Universitas Sumatera Utara
18
dihasilkan dari sabun dan detergen dipermukaan air menjadi penyebab udara
dan air terbatas sehingga menurunkan oksigen. Dengan demikian dapat
menyebabkan organisme air kekurangan oksigen.
4.
Berbahaya bagi kesehatan manusia
Jika air minum yang telah terkontaminasi limbah laundry yang mengandung
detergen dapat meyebabkan penyakit kanker. Saat ini instalasi pengolahan air
limbah industri belum mempunyai teknologi yang mampu mengolah limbah
laundry yang mengandung detergen secara sempurna.
2.3.3 Pengendalian Limbah Laundry
Terdapat beberapa proses pengendalian yang dapat dilakukan untuk
pengendalian limbah pencucian pakaian / laundry. Adapun proses-proses yang
dapat dilakukan yaitu, proses koagulasi dan flokulasi dan proses adsorbsi
menggunakan karbon aktif. Proses koagulasi merupakan proses destabilisasi
partikel senyawa koloid dalam limbah cair. Proses pengumpulan atau
pengendapan dilakukan dengan cara menambahkan bahan koagulan kedalam
limbah cair sehingga terjadi pengendapan pada dasar tangki penampungan limbah.
Sedangkan proses flukasi adalah proses pengendapan pencemar dalam limbah cair
dengan menambahkan bahan koagulan utama dan bahan koagulan pendukung
sehingga terjadi pengendapan sebelum mencapai dasar tangki penampungan.
Untuk proses pengendalian limbah dengan cara adsorbsi menggunakan
karbon aktif sangat efektif dilakukan. Karena arang aktif / karbon aktif memiliki
sifat daya serap, dimana sifat ini dipengaruhi oleh beberapa faktor. Sifat yang
mempengaruhi arang aktif adalah sifat adsorben, sifat serapan dan sifat PH
Universitas Sumatera Utara
19
(derajat keasaman). Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan
berpori, yang sebagian besar tersusun dari unsur karbon bebas dan masing-masing
terikat secara kovalen. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan,
semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin
besar. Dengan demikian kecepatan adsorbsi bertambah.
2.4 Detergen
Detergen dalam arti luas adalah bahan yang digunakan sebagai pembersih
dan merupakan senyawa sintetis zat aktif muka (surface activ agent). Detergen
mengandung senyawa kimia atau surfaktan sintetik lainnya. Surfaktan merupakan
bahan pembersih utama yang terdapat didalam detergen. Penggunaan detergen
sebagai bahan pembersih terus berkembang dalam 20 tahun terakhir. Hal ini
disebabkan detergen mempunyai efisiensi pembersih yang baik, bahkan
digunakan di dalam air sadah atau pada kondisi lainnya yang tidak
menguntungkan bagi sabun biasa (Wardhana, 2004).
Komposisi kimia suatu detergen terdiri dari bermacam-macam komponen
yang dapat dikelompokkan sebagai surfaktan, bahan pembentuk, dan bahan
pelengkap. Surfaktan di dalam detergen berfungsi sebagai bahan pembasah yang
menyebabkan menurunnya tegangan permukaan air sehingga air lebih mudah
meresap ke dalam tegangan permukaan air sehingga air lebih mudah beresap ke
dalam kain yang dicuci. Selain itu molekul-molekul surfaktan membentuk ikatanikatan diatara partikel kotoran dan air. Keadaan ini dapat terjadi karena molekul
surfaktan bipolar, dengan salah satu ujungnya bersifat nonpolar dan larut di dalam
air sedangkan ujung lainnya bersifat polar. Surfaktan yang paling umum
Universitas Sumatera Utara
20
digunakan sebagai bahan detergen adalah alkil sulfonat linear (LAS), dan salah
satu contohnya adalah dodesilbenzensulfonat dengan rumus struktur sebagai
berikut. Gambar rumus dodesilbenzensulfonat
ditunjukkan pada gambar 1
(Wardhana, 2004):
H
C10H21-C-CH3
O=S=O
ONa
Gambar 1. Gambar Rumus dodesilbenzensulfonat
Pada detergen terdapat beberapa bahan utama untuk membuat detergen.
Bahan utama detergen tersebut terdiri empat bagian utama untuk diketahui yaitu
(Elrasyid, 2013):
1.
Surfaktan (surface active agent) merupakan zat aktif permukaan yang
mempunyai ujung berbeda yaitu hydrophile (suka air) dan hydrophobe (suka
lemak). Bahan aktif ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan air
sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan.
Surfaktant terbagi atas jenis anionic (Alkyl Benzene Sulfonate/ABS, Linier
Alkyl Benzene Sulfonate/LAS, Alpha Olein Sulfonate/AOS), sedangkan jenis
kedua bersifat kationik (Garam Ammonium) dan jenis yang ketiga bersifat
non ionic (Nonyl phenol polyethoxyle) serta Amphoterik.
Universitas Sumatera Utara
21
2.
Bahan Aktif (Active Ingredient) berupa sodium lauryl sulfonate (SLS). Bahan
ini berfungsi meningkatkan daya bersih. Ciri dari bahan aktif adalah busanya
yang sangat banyak.
3.
Bahan Pengisi (Filler ) pada umumnya, sebagai bahan pengisi detergen
digunakan sodium sulfat. Bahan lain yang sering digunakan sebagai bahan
pengisi, yaitu tetra sodium pyrophosphate dan sodium sitrat. Bahan pengisi
ini berwarna putih, berbentuk bubuk, dan mudah larut dalam air.
4.
Bahan Tambahan (Aditif) berupa bahan aditif adalah carboxyl methyl
cellulose (CMC). Bahan ini berbentuk serbuk putih dan berfungsi untuk
mencegah kembalinya kotoran ke pakaiansehingga disebut “antiredeposisi”.
5.
Bahan Penunjang berupa soda ash atau sering disebut soda abu yang
berbentuk bubuk putih. Bahan penunjang ini berfungsi meningkatkan daya
bersih. Bahan penunjang lain adalah STTP (sodium tripoly phosphate) yang
mempunyai efek samping yang positif, yaitu dapat menyuburkan tanaman.
2.4.1 Jenis-Jenis Detergen
Detergen adalah senyawa organik, yang memiliki dua kutub dan bersifat
non-polar karakteristik. Ada tiga jenis detergen yaitu anionic, kationik, dan nonionik. Anionic dan permanen kationik memiliki muatan negatif dan positif yang
melekat pada non-polar (hidrofobik) CC rantai. Detergen non-ionik tidak
mempunyai muatan ion tetap, hal ini terjadi karena mereka memiliki jumlah atom
yang lemah elektropositif dan elektronegatif yang disebabkan oleh kekuatan
menarik elektron atom oksigen (Pratiwi, 2014).
Universitas Sumatera Utara
22
Ada dua jenis karakteristik detergen yang berbeda yaitu fosfat detergen
dan surfaktan detergen. Pada umumnya Detergen yang mengandung fosfat akan
terasa panas ditangan, sedangkan surfaktan adalah jenis detergen yang sangat
beracun. Perbedaan kedua jenis detergen itu adalah detergen surfaktan lebih
berbusa dan bersifat emulsifying detergen. Disisi lain fosfat detergen adalah
detergen yang membantu menghentikan kotoran dalam air. Zat yang terkandung
didalam detergen juga digunakan dalam formulasi dalam pestisida. Degradasi
alkylphenol
alkylphenols
polyethoxylates
(terutama
(non-ion)
nonylphenols)
dapat
yang
menyebabkan
bertindak
pembentukan
sebagai
endokrin
pengganggu jika limbah detergen bercampur dengan air limbah lain di saluran air.
Berdasarkan bentuk fisiknya, detergen dibedakan atas:
1.
Detergen Cair, secara umum detergen cair hampir sama dengan detergen
bubuk. Yang membedakan cuma bentuk fisik. Di Indonesia detergen cair ini
belum
dikomersilkan,
biasanya
digunakan
untuk
laundry
modern
menggunakan mesin cuci yang kapasitasnya besar dengan teknologi canggih.
2.
Detergen krim, bentuk detergen krim dengan sabun colek hampir sama tetapi
kandungan formula bahan baku keduanya berbeda.
3.
Detergen bubuk, jenis detergen bubuk ini yang beredar dimasyarakat atau
dipakai sewaktu mencuci pakaian. Berdasarkan keadaan butirannya, detergen
bubuk dapat dibedakan menjadi dua yaitu detergen bubuk berongga dan
detergen bubuk padat. Perbedaan bentuk butiran kedua kelompok tersebut
disebabkan oleh perbedaan proses pembuatannya.
Universitas Sumatera Utara
23
2.5 Fosfat
Fosfat adalah sebuah ion poliatomik atau radikal terdiri dari satu atom
fosforus dan empat oksigen. Dalam bentuk ionik, fosfat membawa sebuah -3
muatan muatan formal dan dinotasikan PO4-3. Fosfat merupakan salah satu unsur
hara (nutrien) yang dibutuhkan oleh organisme perairan. Fosfat yang berada di
alam tidak dijumpai dalam keadaan bebas, akan tetapi dapat kita jumpai dalam
bentuk terikat dengan unsur lain membentuk senyawa. Fosfat merupakan bentuk
fosfor yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Karakteristik fosfat sangat
berbeda dengan unsur-unsur utama lain yang merupakan penyusun boisfer karena
unsur ini tidak terdapat di atmosfer (Firmansyah, 2008).
Di laut, fosfor di jumpai dalam keadaan terlarut dan tersuspensi atau
terikat di dalam sel organisme dalam air menurut Bayu yang mengutip Ahmad,
2004. Gambar struktuk fosfat ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Struktur Fosfat
Zat ini juga merupakan nutrisi yang masuk dalam golongan makronutrien
atau nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah makro atau banyak.
Menurut jenisnya, fosfat dibagi menjadi dua (Yuli, 2015) :
1.
Fosfat Organik. Fosfat ini berasal dari makhluk hidup sendiri, seperti hewan
dan tumbuhan. Juga dalam bentuk senyawa gula fosfat, fosfo protein, dan
nukleo protein
Universitas Sumatera Utara
24
2.
Fosfat Anorganik. Sedangkan jenis ini banyak anda dapatkan dari tanah dan
air. Perlu anda pahami bahwa sifat fosfat yang mudah terlarut, maka senyawa
fosfat yang terdapat di air tanah serta air laut akan terkikis. Dan hasil
akhirnya adalah mengendap dalam batuan sedimen. Biasanya kandungan
fosfat yang berada di laut memiliki konsentrasi air melebihi 1 ppm. Bentuk
fosfat ini berupa ortofosfat dan polifosfat.
Keberadaan fosfat yang berlebihan di badan air menyebabkan suatu
fenomena yang disebut eutrofikasi (pengkayaan nutrien). Untuk mencegah
kejadian tersebut, air limbah yang akan dibuang harus diolah terlebih dahulu
untuk mengurangi kandungan fosfat sampaipada nilai tertentu (baku mutu efluen
2 mg/l). Dalam pengolahan air limbah, fosfat dapat disisihkan dengan proses
fisika-kimia maupun biologis (Masduqi, 2004).
2.5.1 Sumber Fosfat
Sumber alami fosfor di perairan adalah pelapukan batuan mineral seperti
fluorapatite
[Ca(PO4)3F],
hydroxylapatite
[Ca5(PO4)3OH],
strengite
[Fe(PO4)2H 2O], whitlockite [Ca3(PO4)2], dan berlinite [AlPO4], disamping itu
juga berasal dari dekomposisi bahan organik. Fosfat diabsorpsi oleh fitoplankton
dan seterusnya masuk kedalam rantai makanan. Senyawa fosfat dalam perairan
berasal daari sumber alami seperti erosi tanah, buangan dari hewan dan pelapukan
tumbuhan, dan dari laut sendiri. Peningkatan kadar fosfat dalam air laut, akan
menyebabkan terjadinya ledakan populasi (blooming) fitoplankton yang akhirnya
dapat menyebabkan kematian ikan secara massal.
Universitas Sumatera Utara
25
Menurut Munandar (2014), yang mengutip Haper, Batas optimum fosfat
untuk pertumbuhan plankton adalah 0,27-5,51 mg/liter. Senyawa fosfor di alam
terbagi dalam dua yaitu, senyawa fosfat organik (pada hewan dan tumbuhan) dan
senyawa fosfat anorgani (pada air dan tanah). Fosfat organik yang terdapat dalam
hewan dan tumbuhan yang mati akan di uraikan oleh decomposer dan menjadi
fosfat anorganik. Lalu fosfat yang terlarut di air tanah atau di air laut akan
mengendap di di sedimen laut. Setelah itu fosfat yang dari batuan itu akan terkikis
lalu akan terserap lagi oleh tumbuhan.
Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik
(pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah).
Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh decomposer
(pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah
atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat
banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan
membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini
kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus
menerus.
2.6 Karbon Aktif/Arang Aktif
Karbon aktif atau biasa disebut arang aktif merupakan suatu padatan
berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang
mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Arang selain digunakan
sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya
serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi
Universitas Sumatera Utara
26
lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan aktif faktor
bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan
demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang
yang demikian disebut sebagai arang aktif (Sembiring dan Sinaga,2003)
Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkan
dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan
dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas
permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan
dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat
sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa
kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume
pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 251000% terhadap berat arang aktif.
2.6.1 Sumber Karbon Aktif/Arang Aktif
Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun
mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktir, antara lain:
tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa,
ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan
batubara.
Arang juga dapat dihasilkan dengan cara destilasi kering. Dengan cara ini,
bahan baku dipanaskan dalam suatu ruangan vakum. Hasil yang diperoleh berupa
residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam
asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih
Universitas Sumatera Utara
27
mengandung abu dan ter. Hasil yang diperoleh seperti metanol, asam asetat dan
arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dan metoda destilasi.
2.6.2 Proses PembuatanKarbon Aktif/Arang Aktif
Proses pembuatan arang dapat dilakukan dengan cara tradisional maupun
dengan cara destilasi kering. Proses pembuatan arang secara tradisional dimulai
dengan membakar tempurung atau bahan lainnya yang dapat dibuat sebagai arang
aktif didalam sebuah drum. Dimana drum ini terbuat dari plat besi, drum tersebut
ditutup rapat dan ventilasi drum dibiarkan terbuka. Hal ini bertujuan untuk
memberikan jalan keluar asap agar kualitas arang semakin bagus. Proses ini
dilakukan selama 8 jam atau satu malam sampai bara yang terdapat pada arang
mati.
Sedangkan proses pembuatan arang secara destilasi kering yaitu dengan
cara bahan baku (tempurung) dimasukkan kedalam ruangan vakum kemudian
dipanaskan pada suhu tertentu. Hasil yang didapatkan dari proses ini berupa
residu yaitu arang dan destilasi dimana karbon tersebut masih mengandung abu
dan ter. Kemudian dilakukan proses aktifasi arang yang bertujuan untuk
memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan
sifilt, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan
berpengaruh terhadap daya adsorpsi.
Aktifasi arang ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu Aktifasi Kimia:
dimana proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian
bahan-bahan kimia. Dan proses Aktifasi Fisika dimana proses pemutusan rantai
Universitas Sumatera Utara
28
karbon dari senyawa organik denganbantuan panas, uap dan CO2. Dari uraian
yang telah dijelaskan sebelumnya maka proses pembuatan arang dapat dilakukan
dengan dua cara (Simatupang dan Sinaga, 2003) :
1.
Proses Kimia: bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu,
kemudian dibuat pada. Selanjutnya pada tersebut dibentuk menjadi batangan
dan
dikeringkan
serta
dipotong-potong.
Aktifasi
dilakukan
pada
temperatur100°c. Arang aktif yang dihasilkan, dicuci dengan air selanjutnya
dikeringkan pada temperatur 300 °c. Dengan proses kimia, bahan baku dapat
dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan
kimia.
2.
Proses Fisika: bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang
tersebut digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan
pada temperatur 1000 °c yang disertai pengaliran uap. Proses fisika banyak
digunakan dalam aktifasi arang antara lain:
a.
Proses Briket: bahan baku atau arang terlebih dahulu dibuat briket,
dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang halus dengan ter.
Kemudian, briket yang dihasilkan dikeringkan pada 550°c untuk
selanjutnya diaktifasi dengan uap.
b.
Destilasi kering: merupakan suatu proses penguraian suatu bahan akibat
adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit mau
tanpa udara. Dengan cara destilasi kering, diharapkan daya serap arang
aktif yang menghasilkan dapat menyerupai atau lebih baik dari pada daya
serap arang aktif yang diaktifkan dengan menyertakan bahan-bahan
Universitas Sumatera Utara
29
kimia. Juga dengan cara ini, pencemaran lingkungan sebagai akibat
adanya penguraian senyawa-senyawa kimia dari bahan-bahan pada saat
proses pengarangan dapat diihindari. Selain itu, dapat dihasilkan asap
cair sebagai hasil pengembunan uap hasil penguraian senyawa-senyawa
organik dari bahan baku.
2.6.3
Sifat Karbon Aktif/Arang Aktif
Arang aktif memiliki sifat daya serap, dimana sifat ini dipengaruhi oleh
beberapa faktor. Sifat yang mempengaruhi arang aktif adalah sifat adsorben, sifat
serapan dan sifat PH (derajat keasaman). Arang aktif yang merupakan adsorden
adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar tersusun dari unsur karbon
bebas dan masing-masing terikat secara kovalen. Permukaan arang aktif bersifat
non polar dan memiliki struktur pori yang merupakan faktor penting yang
diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil
pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan
demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorbsi,
dianjurkan agar menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan.
Sifat serapan arang aktif dipengaruhi oleh struktur arang aktif tersebut.
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapikemampuannya
untuk mengadsorbsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorbsi akan
bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari
sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Mekanisme peristiwa adsorpsi
dapat diterangkan sebagai berikut. Molekul adsorbat berdifusi melalui suatu
lapisan batas ke permukaan luar adsorben, disebut difusi eksternal (Utami. 2013).
Universitas Sumatera Utara
30
Sebagian ada yang teradsorpsi di permukaan luar, tetapi sebagian besar berdifusi
lebih lanjut ke dalam pori-pori adsorben (difusi internal).
Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan
rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. PH (Derajat Keasaman), Untuk
asam-asam organik adsorbsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan
penambahan asam-asam minreal. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral
untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam
organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorbsi akan berkurang
sebagai akibat terbentuknya garam. Apabila kapasitas adsorbsi masih sangat
besar, sebagian besar adsorbat akan teradsorpsi dan terikat pada permukaan.
2.6.4 Proses Adsorbsi Menggunakan Karbon Aktif / Arang Aktif
Karbon Aktif/Arang Aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan
berpori, yang sebagian besar tersusun dari unsur karbon bebas dan masing-masing
terikat secara kovalen. Arang aktif sangat baik digunakan sebagai media adsorben
karena arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95%
karbon aktif. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia
tertentu atau sifat adsorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume poripori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000%
terhadap berat arang aktif.
Adsorben atau kebanyakan zat pengadsorbsi adalah bahan-bahan yang
sangat berpori, dan adsorbsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau
pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya
sangat kecil maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar
Universitas Sumatera Utara
31
dari permukaan luar. Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat
digunakan kembali untuk proses adsorbsi. Suatu adsorben dipandang sebagai
suatu adsorben yang baik untuk adsorbsi dilihat dari sisi waktu. Lama operasi
terbagi menjadi dua, yaitu waktu penyerapan hingga komposisi diinginkan dan
waktu regenerasi / pengeringan adsorben. Makin cepat dua varibel tersebut,
berarti makin baik unjuk kerja adsorben tersebut. Proses adsorbsi dapat
ditunjukkan pada gambar 3 (Anonimous, 2014).
Gambar 3.Proses Adsorbsi Dengan Menggunakan Karbon Aktif
Universitas Sumatera Utara
32
2.7 Kerangka Konsep Penelitian
Adapun kerangka konsep yang digunakan untuk penelitian ini ditunjukkan
pada gambar 4.
Limbah
pencucian
pakaian
(laundry)
Kadar fosfat
pada limbah
laundry
(sebelum
perlakuan)
Penambahan
karbon aktif
dengan
menggunakan
ketebalan
1. Ketebalan 5
cm
2. Ketebalan
10 cm
3. Ketebalan
15 cm
Kadar fosfat
pada limbah
laundry (setelah
perlakuan)
Sesuai standar
mutu Keputusan
Mentri
Lingkungan
Hidup No.
51/MENLH/10/
1995
Tidak Sesuai
standar mutu
Keputusan
Mentri
Lingkungan
Hidup No.
51/MENLH/
10/1995
Gambar 4. Kerangka Konsep Penelitian
Universitas Sumatera Utara