Teknik Analisis Pencemar Lingkungan (TAPL) RE 091305

Week 9 DO, BOD, PV,
COD
Teknik Analisis Pencemar Lingkungan (TAPL) RE
091305

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

1

DO : Dissolved Oxygen

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

2

,

Defnisi
 Jumlah miligram Oksigen (mg O2) yang terlarut dalam

air atau air limbah

 Tergantung pada temperatur dan konsentrasi Cl-

dalam air

 Pada 0oC=14.6 mg/l dan pada 35oC=7mg/l pada 1 atm
 Kelarutan O2 yang rendah menjadikan batasan

purifkasi air dan pentingnya penyisihan polutan

 Kelarutan O2 pada air asin lebih rendah daripada air

bersih

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

3

Pentingnya DO (1)
 Proses aerobik dan anaerobik
 Kontrol stream polution
 Dasar test BOD
 Kehadiran O2 merupakan faktor pada korosi pipa

dan boiler

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

4

Pentingnya DO (2)
 Air sungai minimum 2 mg/L

 Ikan dan hewan lain perlu minimum 4 mg/L
 Menjadi batas kondisi aerobik dan anaerobik:

warna, rasa & bau.

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

5

Pengambilan Sampel
 Sampel jangan sampai kontak dengan udara dan

teraduk/terpercik

 Simpan sampel dalam botol BOD yang telah

diberi air di atasnya pada kotak es

 Hindari dari sinar matahari
 Analisa segera atau maksimal 4-8 jam

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

6

Analisa DO
 Sama dengan analisa DO pada BOD
 Perhatikan cara analisa DO pada BOD

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

7

Angka DO

 Terbesar pada air bersuhu 0oC ≈ 14.6 mg/L
 Pada temperatur 50oC ≈ 5.477 mg/L
 Dipengaruhi oleh suhu, tekanan dan salinitas
 Hubungan DO dengan temperatur dan salinitas

(cari sendiri! Di buku Standard Method)

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

8

BOD: Biochemical Oxygen
Demand

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

9

Defnisi
Jumlah Oksigen (mg O2) yang dibutuhkan
oleh bakteri untuk menguraikan hampir
semua zat organik terlarut dan zat organik
yang tersuspensi dalam air

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

10

Sumber Bahan Organik
 Sumber alami atau aktivitas manusia
 Minyak, lemak, protein, alkohol, asam, aldehida,

ester, dsb
 Mikroba mendegradasi bahan organik dengan

meng-oksidasi (perlu O2)

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

11

Kegunaan nilai BOD
 Menentukan beban pencemaran
 Mendesain sistem pengolahan biologis
 Jika oksigen habis maka menjadi anaerobik (bau

busuk)

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

12

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

13

Reaksi Oksidasi
C n H aOb N c



(n 

a b 3c
  ) O2
4 2 4

 bakteri
 

n CO 2



 a 3c 
 
H 2 O
2
2





c NH

 Oleh bakteri aerobik, zat organik dan oksigen dirubah

menjadi karbon dioksida, air dan amoniak

 Diinkubasi pada 20oC selama 5 hari (75% teroksidasi)
 Zat organik yang ada diukur melalui jumlah O2

diperlukan bakteri untuk mengoksidasi zat organik

 O2 pada t = 0 pada konsentrasi jenuh, sehingga pada t

= 5, O2 ≥ 2 mg/L

 BOD > 6 mg/L harus diencerkan
11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

14

3

Gangguan

a.

Proses nitrifkasi

2 NH
2 NO


4

2

 3O
 O

2

2





bakteri

  

bakteri

  

2 NO
2 NO


2

 4 H



 2 H

2

O


3

Bakteri penyebab nitrifkasi diberi inhibitor
Zat beracun, Cr (VI) dan logam berat
Bakteri harus diadaptasi dulu
c.
O2 yang masuk dan keluar
Diberi water seal, udara dalam botol dikeluarkan
inkubasi dalam tempat gelap
d.
Kekurangan nutrien (+)
e.
Kekurangan benih/populasi bakteri (+)
b.

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

15

Pengambilan & Pengawetan
sampel
 Dimulai paling lama 2 jam
 Jika > 2 jam simpan dalam suhu 4oC
 Maksimum harus dianalisa sebelum 24 jam

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

16

Pengenceran contoh
 Pada akhir inkubasi t = 5, diperkirakan masih

mengandung 3 mg/L O2; jika tidak harus
diencerkan dengan air pengencer yang
mengandung O2 jenuh.
 Pengenceran berdasar harga taksiran BOD
 Harga taksiran BOD dengan pemeriksaan

COD
 Hati-hati!, BOD tidak dapat diulang karena
Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS
pencemaran
telah lewat!

11/05/2018

17

Menaksir harga BOD
Jika COD diketahui, maka pengenceran
berdasar harga BOD:
1. Sampel sedikit biodegradable:
BOD ≈ 0.16 x COD
2. Sampel cukup biodegradable:

BOD ≈ 0.32 x COD

3. Sampel sangat biodegradable:

BOD ≈ 0.65 x COD

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

18

Pengenceran
Jenis air baku

Perkiraan BOD

mL sampel
Diencerkan
sampai 2 L

Air ledeng

0-8

1000

2x

Air sumur

15

500

4x

air sungai

30

250

8x

air sungai tercemar

60

125

16x

Air drainase tercemar

125

60

33,33x

DomestiC WW

250

30

66,66x

DomestiC WW

500

15

133,33

Industrial WW

1000

8

250x

Industrial WW

2000

4

500x

Industrial WW

4000

2

1000x

Industrial WW

dst

dst

dst

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

Pengenceran

19

Air pengencer
 Hitung air pengencer yang diperlukan
 Tambah per liter air pengencer larutan bufer fosfat, MgSO 4,

CaCl2, larutan FeCl3, 10 mg bubuk inhibitor nitrifkasi (dan
Na2SO3 jika air mengandung senyawa klor aktif)

 Tambah dengan benih bakteri jika diperlukan
 Aerasikan sedikitnya 1 jam untuk 10L air
 Suhu air sebaiknya 20±3oC
 Air pengencer harus mempunyai DO jenuh, tapi tidak lebih dari

9 mg/L O2

 Jangan simpan air pengencer lebih dari 24 jam

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

20

Benih Bakteri


Dapat diambil dari supernatan domestic WW
yang tidak dikhlorinasi, atau dari efuen
biological WWTP yang telah diendapkan
pada suhu ruang sekurangnya selama 1 jam,
tapi tidak lebih dari 36 jam

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

21

Prosedur
1.

Isi sampel dan air pengencer sesuai dengan
pengenceran yang dipilih ke dalam botol BOD
(botol Winkler) sampai penuh, tutup, dan beri water
seal

2.

Simpan dalam inkubator selama 5 hari pada 20oC

3.

Jangan lupa siapkan blanko yang berisi air
pengencer dan benih saja!

4.

Buat duplikat analisa (duplo atau triplo)!

5.

Cari DO awal (t = 0) segera setelah botol-botol BOD
siap diinkubasi

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

22

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

23

Berisi air suling.
Langsung dianalisa: adalah X0

Berisi Sampel.
Langsung dianalisa: adalah B0

Berisi Sampel.
Diinkubasi selama 5 hari pada 20oC:
adalah B5

Berisi air suling.
Diinkubasi selama 5 hari pada 20oC:
adalah X5

BOD   X 0  X 5  

B 0

 B 5  X

pengencera n

BOD = sebagai mg/L O2
X0 = DO sampel saat t = 0
X5 = DO sampel saat t = 5
B0 = DO blanko saat t = 0
11/05/2018

BEnvironmental
saat t = 5
5 = DO blanko
Laboratory - Department of Environmental Engineering

- ITS

24

Prinsip analisa DO
O2 pd sampel akan mengoksidasi MnSO4 menjadi
endapan MnO2. Dengan penambahan H2SO4 (pH
rendah), Iodin terlepas dan diritrasi dengan
larutan standar tiosulfat
MnSO

4

Mn OH
MnO

2

 2 KOH

2

1
2

O2 

Mn OH
MnO

2

2

2



S 4O 6



 2I

 K 2 SO

4

 H 2O

pH rendsh
 KI  H 2 O  
 

I 2  2 S 2O 3

11/05/2018





Mn OH

2

 I 2  2 KOH



Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

25

Analisa DO
1.

Dalam sampel di botol winkler, + 2 mL mangan
sulfat dan 2 mL alkali-iodida-azida di bawah
permukaan cairan.

2.

Tutup botol dan kocok dengan hati-hati. Biarkan
gumpalan mengendap sempurna selama 10 menit

3.

+ 2 mL H2SO4 pekat melalui dinding bagian dalam.
Tutup botol, dan goyang sampai endapan melarut
sempurna

4.

Ambil ±100 mL dalam erlenmeyer, + 2-3 tetes
indikator amilum/kanji, sampai timbul warna biru

5.

Titrasi dengan lar tiosulfat 0.025N sampai warna
biru tepat hilang pertama kali

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

26

PV: Permanganat Value

Berdasar : SNI 06-6989.22-2004
11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

27

Nilai Permanganat
 Jumlah

miligram kalium permanganat yang
dibutuhkan untuk mengoksidasi organik dalam
1000 mL air pada kondisi mendidih

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

28

Prinsip
Zat organik di dalam air dioksidasi dengan KMnO 4 direduksi oleh
asam oksalat berlebih. Kelebihan asam oksalat dititrasi kembali
dengan KMnO4.
a) Reaksi oksidasi KMnO4 dalam kondisi asam sebagai berikut :
2 KMnO4 + 3 H2SO4
2 MnSO4 + K2SO4 + 5 On
b) Oksidasi KMnO4 dalam kondisi basa sebagai berikut :
2 KMnO4 + H2O
2 MnO2 + KOH + 3 On + 3 H2O
c) Zat organik dapat dioksidasi dengan reaksi sebagai berikut :
C2H2O + On
2 CO2 + H2O

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

29

Prosedur
a) Pipet 100 mL contoh uji masukkan ke dalam erlenmeyer 300 mL
dan tambahkan 3 butir batu didih.
b) Tambahkan KMnO4 0,01 N beberapa tetes ke dalam contoh uji
hingga terjadi warna
merah muda.
c) Tambahkan 2.5 ml asam sulfat 4 N bebas zat organik.
d) Panaskan di atas pemanas listrik pada suhu 105oC ± 2OC, bila
terdapat bau H2S,
pendidihan diteruskan beberapa menit.
e) Pipet 10 mL larutan baku KMnO4 0,01 N.
f) Panaskan hingga mendidih selama 10 menit.
g) Pipet 1 mL larutan baku asam oksalat 0,1 N.
h) Titrasi dengan kalium permanganat 0,01 N hingga warna merah
muda.
i) Catat volume pemakaian KMnO4.
j) Apabila pemakaian larutan baku kalium permanganat 0,01 N
lebih dari 7 mL, ulangi
pengujian dengan cara mengencerkan contoh uji.
11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

30

Nilai permanganat
KMnO4 (mg/L) = [(10 + a)b - (1 x c)] x 31,6 x P x
(1000/d)

dengan pengertian:
a = volume KMnO4 0,01 N yang dibutuhkan
pada titrasi;
b = normalitas KMnO4 yang sebenarnya;
c = normalitas asam oksalat;
d = volume contoh;
P = pengenceran contoh uji
11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

31

Kegunaan





Sebagai nilai perkiraan COD (nilai kasar)
Cepat diperoleh dibanding COD
Sebagai nilai perkiraan pengenceran BOD
Pengenceran BOD = PV / (3 atau 5)

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

32

C O D : Chemical Oxygen
Demand

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

33

Defnisi
Jumlah Oksigen (mg O2) yang dibutuhkan
untuk mengoksidasi zat organik yang ada
dalam 1 L air, dengan pengoksidasi
K2Cr2O7 sebagai sumber O2.

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

34

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

35

Perbandingan rata-rata
BOD/COD
 Domestic W W = 0.6 – 0.8
 Organic Industrial W W = 0.5
 Inorganic Industrial W W < 0.4
 Semakin tidak dapat diolah secara biologis maka

perbandingan angka BOD/COD akan semakin kecil

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

36







Zat yang dapat dioksidasi
tes BOD dan COD
COD
Zat organik yang
biodegradable
Selulosa
N organik yang
biodegradableble
N organik yang nonbiodegradableble
Hidrokarbon aromatik
dan rantai

11/05/2018

melalui

BOD
• Zat organik yang
biodegradable
• N organik yang
biodegradableble
• NH4 bebas

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

37

Prinsip
 Zat organik dioksidasi dengan campuran mendidih

asam sulfat dan kalium dikromat yang diketahui
normalitasnya dalam suatu refuk selama 2 jam.
C a H bOc



Cr 2 O 7

2



H



 
 
Ag 2 SO 4

CO 2



H 2O



Cr

3

K 2 Cr 2 O 7

 Perak sulfat sbg katalisator, Merkuri sulfat untuk

menghilangkan gangguan Cl Kelebihan kalium dikromat yang tidak tereduksi,
dititrasi dengan larutan ferro ammonium sulfat (FAS).
6 Fe 2 



Cr 2 O 7

2



14 H





6 Fe 3 



2 Cr 3 



7 H 2O

 Diperlukan indikator feroin : hijau biru menjadi coklat

merah
11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

38

Standarisasi FAS

 Harus dilakukan krn FAS tidak stabil, dapat dioksidasi

oleh O2 di udara
 Encerkan 10 mL K2Cr2O7 0,25 N dengan air suling

sampai 100 mL. Tambah 30 mL H2SO4 pekat, dinginkan,
tambah indikator feroin 2-3 tetes, titrasi dengan FAS

Normalitas

11/05/2018

ml K 2 Cr 2 O 7 x Normalitas K 2 Cr 2 O 7
FAS 
ml FAS yang digunakan

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

39

Perhitungan
COD

( mg

O

2

( a  b ) x N x 8000
/ L ) 
ml sampel

a = ml FAS yang digunakan untuk titrasi blanko
b = ml FAS yang digunakan untuk titrasi contoh
N = Normalitas larutan FAS

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

40

Gangguan tes COD
 Cl- > 2000 mg/L dapat mengganggu katalisator Ag 2SO4
6 Cl





Cr 2 O 7

2



14 H



 

3 Cl 2



7 H 2O



2 Cr

3

 Gangguan dihilangkan dengan HgSO 4
Hg

11/05/2018

2





2

Cl





HgCl

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

2

41

Perbandingan tes COD BOD









COD
2 jam, 150 C
COD 50 – 800 mg/L
tidak perlu
pengenceran
Ketelitian 2 – 3 kali
lebih tinggi
Tidak terganggu zat
yang racun thd
mikroba
Tidak dapat
membedakan zat non
dan biodegradable

11/05/2018

BOD

• 5 hari
• Selalu perlu pengenceran
• Kurang teliti
• Mudah terganggu zat
yang racun thd mikroba
• Yang teroksidasi hanya
zat biodegradable

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

42

Metoda untuk Mereduksi Limbah
COD
 Diencerkan dengan air ledeng
 Bahaya! Asam, Cr, Hg, Ag dapat terbuang ke

sungai
 Simpan atau olah dengan pengolahan khusus
 Logam Cr, Hg dan Ag dapar di ‘recovery’ kembali
 Gunakan jumlah sampel sedikit!
11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

43

Jaminan mutu
a) Gunakan bahan kimia berkualitas pro analisis (p.a).
b) Gunakan alat gelas bebas kontaminasi.
c) Gunakan alat ukur yang terkalibrasi.
d) Lakukan analisis dalam jangka waktu yang tidak
melampaui batas waktu simpan maksimum 7 hari .

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

44

Korelasi BOD:COD TOC
Type wastewater

BOD/COD

BOD/TOC

Untreated

0.3-0.8

1.2-2.0

After primary settling

0.4-0.6

0.8-1.2

0.1-0.3 (cBOD)

0.2-0.5(cBOD)

Final effluent

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of Environmental Engineering - ITS

45

Let’s Have a Great Sem!

11/05/2018

Environmental Laboratory - Department of
Environmental Engineering - ITS

46