Pengukuran tingkat kekeruhan air menggunakan turbidimeter berdasarkan prinsip hamburan cahaya.
ABSTRAK
PENGUKURAN TINGKAT KEKERUHAN AIR MENGGUNAKAN TURBIDIMETER BERDASARKAN PRINSIP HAMBURAN CAHAYA
Telah dibuat turbidimeter berdasarkan prinsip hamburan cahaya. Sinar laser sebagai sumber cahaya, dilewatkan ke medium berisi sampel air yang akan diukur. Oleh partikel yang ada di dalam medium sinar laser akan dihamburkan ke segala arah. Semakin banyak partikel yang ada di dalam medium, maka sinar laser yang terhambur juga akan semakin banyak. Sehingga nilai dari intensitas yang terhambur per satu satuan intensitas yang masuk ke medium (Is/Ip) dapat menjadi ukuran untuk menentukan tingkat kekeruhan (T) sampel air. Pengukuran intensitas awal sinar laser (Io) dilakukan dengan cara mengukur intensitas sinar yang direfleksikan oleh kaca pembagi berkas (Ip) sedangkan intensitas yang dihamburkan dicatat sebagai Is. Turbidimeter ini digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan air pada 2 sumber air yaitu di sumur utara dan di sumur selatan, serta 3 bagian instalasi air di Kampus III Universitas Sanata Dharma.
Dari penelitian ini didapatkan hasil bahwa tingkat kekeruhan air pada sumur utara relatif lebih tinggi daripada tingkat kekeruhan air pada sumur selatan. Akan tetapi secara keseluruhan tingkat kekeruhan air pada instalasi berada dibawah 5 NTU.
(2)
ABSTRACT
THE MEASUREMENT OF THE WATER TURBIDITY LEVEL USING THE TURBIDIMETER WHICH IS BASED ON THE LIGHT SCATTERING
A turbidimeter, which is based on the light scattering, has been made. Laser light as a light source, is passed into a medium containing water that will be measured. The laser light will be scattered to all directions by particles of the medium. The more particle is inside the medium, the more laser light is scattered. Thus, the value of scattered intensity per unit incident intensity which comes into the medium (Is/Ip) becomes the size of the turbidity level (T) of water sample. The measurement of the incident intensity (Io) can be measured from the reflected intensity of the beam splitter (Ip) and the scattered intensity is recorded as Is. This turbidimeter is used to measure the turbidity level of the 2 water sources consist of the North well and the South well, and the 3 water installations in Campus III Sanata Dharma University.
From this research, it can be concluded that the turbidity level in the North well is relatively higher than the water turbidity level of the South well. While all of the water turbidity level in the installation is under 5 NTU.
(3)
PENGUKURAN TINGKAT KEKERUHAN AIR MENGGUNAKAN TURBIDIMETER
BERDASARKAN PRINSIP HAMBURAN CAHAYA Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Fisika
Program Studi Fisika
Oleh:
Bernadeta Yuniarti NIM : 023214020
PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2007
(4)
(5)
(6)
HALAMAN PERSEMBAHAN
Quot du bitas, ne feceris
(Janganlah mengerjakan apa yang engkau sendiri meragukan)
Va Dove Ti Porta Il Cuore
(Pergilah kemana hati membawamu)
Omnis habet sua dona dies
( Setiap hari memiliki anugerah sendiri-sendiri)
Orang-orang seperti kita, yang percaya pada fisika, tahu bahwa pembedaan antara masa lampau, sekarang, dan masa depan hanyalah ilusi bandel yang
susah dihilangkan
Skripsi ini ku persembahkan kepada : Universitas Sanata Dharma Kedua Orangtuaku Ketiga Saudaraku
(7)
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
(8)
ABSTRAK
PENGUKURAN TINGKAT KEKERUHAN AIR MENGGUNAKAN TURBIDIMETER BERDASARKAN PRINSIP HAMBURAN CAHAYA
Telah dibuat turbidimeter berdasarkan prinsip hamburan cahaya. Sinar laser sebagai sumber cahaya, dilewatkan ke medium berisi sampel air yang akan diukur. Oleh partikel yang ada di dalam medium sinar laser akan dihamburkan ke segala arah. Semakin banyak partikel yang ada di dalam medium, maka sinar laser yang terhambur juga akan semakin banyak. Sehingga nilai dari intensitas yang terhambur per satu satuan intensitas yang masuk ke medium (Is/Ip) dapat menjadi ukuran untuk menentukan tingkat kekeruhan (T) sampel air. Pengukuran intensitas awal sinar laser (Io) dilakukan dengan cara mengukur intensitas sinar yang direfleksikan oleh kaca pembagi berkas (Ip) sedangkan intensitas yang dihamburkan dicatat sebagai Is. Turbidimeter ini digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan air pada 2 sumber air yaitu di sumur utara dan di sumur selatan, serta 3 bagian instalasi air di Kampus III Universitas Sanata Dharma.
Dari penelitian ini didapatkan hasil bahwa tingkat kekeruhan air pada sumur utara relatif lebih tinggi daripada tingkat kekeruhan air pada sumur selatan. Akan tetapi secara keseluruhan tingkat kekeruhan air pada instalasi berada dibawah 5 NTU.
(9)
ABSTRACT
THE MEASUREMENT OF THE WATER TURBIDITY LEVEL USING THE TURBIDIMETER WHICH IS BASED ON THE LIGHT SCATTERING
A turbidimeter, which is based on the light scattering, has been made. Laser light as a light source, is passed into a medium containing water that will be measured. The laser light will be scattered to all directions by particles of the medium. The more particle is inside the medium, the more laser light is scattered. Thus, the value of scattered intensity per unit incident intensity which comes into the medium (Is/Ip) becomes the size of the turbidity level (T) of water sample. The measurement of the incident intensity (Io) can be measured from the reflected intensity of the beam splitter (Ip) and the scattered intensity is recorded as Is. This turbidimeter is used to measure the turbidity level of the 2 water sources consist of the North well and the South well, and the 3 water installations in Campus III Sanata Dharma University.
From this research, it can be concluded that the turbidity level in the North well is relatively higher than the water turbidity level of the South well. While all of the water turbidity level in the installation is under 5 NTU.
(10)
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sebab atas karunia kasihnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Penulis menyadari bahwa tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, secara khusus penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr.Ign.Edi Santosa M.S selaku dosen pembimbing serta dosen penguji yang dengan sabar telah memberikan bantuan dan dorongan semangat dari awal hingga akhir skripsi ini.
2. Ir.Sri Agustini Sulandari, M.Si atas kesabarannya selaku dosen penguji serta kesediaan diri sebagai tempat bertanya.
3. Dr.Agung Bambang Setyo Utomo, SU atas kesabarannya selaku dosen penguji.
4. Seluruh Dosen prodi fisika, yang telah membagikan ilmunya.
5. Bapak, Mamak yang selalu mendoakan, memberi dorongan dan memfasilitasi semuanya. Mas Anton, Dek Tiwik dan Dek Moko yang selalu memberi dorongan, hiburan, dan kebersamaan selama ini.
6. Ninu’ yang selalu mendampingi dan menemaniku dalam suka duka selama ini 7. Keluarga Lampung yang selalu mendoakan dan menghibur.
8. Seluruh karyawan Universitas Sanata Dharma khususnya karyawan Lab. Fisika dan Lab Analisis, Mas Agus, Pak Gito atas penyiapan alat-alat, serta Mas Sis, Mas Bimo, dan Pak Widodo yang selalu memberikan bantuan dan hiburan.
9. Teman seperjuangan Mas Thoper (rekan kerjaku), Mba Asri, Mba Debora, Mas Mamat, Mas Hari, Lori, Iman, Trek, Ridwan, Gita, Imma, Kia, Inke atas hiburan dan dorongan semangatnya. Tetap semangat dan sukses.
10. Seluruh teman prodi Fisika Tetap semangat dan sukses selalu. Mari Pertahankan Prodi Fisika!!!
(11)
11. Temen-temen Kost Banana Hom yang tidak bisa disebutkan satu persatu, makasih atas hiburan, dorongan semangat dan kebersamaannya.
12. Teman-teman yang banyak membantu dalam penyusunan skripsi ini Rius, Dias, Kodok, Sisil, Lius thanks atas pinjaman komputer dan printernya.
13. Temen-temen dari Sampit Unjuk, Danik, Puput, Beni, Vina, mari kita pertahankan prestasi walaupun di negeri orang. Jaga nama baik bersama. 14. Semua pihak yang sudah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Akhir kata penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, sehingga penulis masih menerima adanya kritik dan saran dari berbagai pihak. Besar harapan penulis semoga skrtipsi ini bisa memberikan manfaat untuk para pembaca serta memberikan sedikit sumbangan untuk Ilmu Pengetahuan .
(12)
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan Masalah ... 3
C. Batasan Masalah ... 4
D. Tujuan Penelitian ... 4
E. Manfaat Penelitian ... 5
F. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II DASAR TEORI A. Pengukuran ... 7
B. Tingkat Kekeruhan Air ... 7
C. Hamburan Cahaya ... 8
D. Sistem Penjernihan Air ... 14
BAB III EKSPERIMEN A. Tempat Eksperimen ... 17
(13)
B. Alat dan Bahan
1. Susunan dan Prinsip Kerja Alat ... 17
2. Bahan ... 19
3. Langkah Analisis Data ... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil ……… 25
B. Pembahasan ... 30
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 39
B. Saran ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 41
LAMPIRAN I ... 42
LAMPIRAN II ... 46
(14)
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Kalibrasi 1 ... 25 Tabel 4.2 Hasil Kalibrasi pada susunan alat 2 ... 37
(15)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Berkas Cahaya Mengenai Partikel Penghambur... 10
Gambar 2.2 Proses Hamburan Cahaya Sebagai Untuk Menentukan Tingkat Kekeruhan Sampel ... 11
Gambar 2.3 Peristiwa yang Dimanfaatkan dalam Penelitian Pengukuran Kekeruhan Air ... 11
Gambar 2.4 Diagram alir sistem penjernihan air sumur di Kampus III Universitas Sanata Dharma ... 15
Gambar 3.1 Susunan Alat 1 ... 17
Gambar 3.3 Proses kalibrasi ... 23
Gambar 3.4 Proses pengukuran tingkat kekeruhan sampel air ... 24
Gambar 4.1 Grafik Hasil Kalibrasi 1 ... 26
Gambar 4.2 Turbiditas Sampel Air yang Diambil pada Minggu 1... 27
Gambar 4.3 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 1 atau Sumur Selatan ... 28
Gambar 4.4 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 2 atau Sumur Utara ... 28
Gambar 4.5 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 3 atau Instalasi ke KM.Hall Lantai 1 ... 29
Gambar 4.6 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 4 atau Instalasi ke KM lantai 4 Lab.Teknik ... 29
Gambar 4.7 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 5 atau Instalasi ke KM Lantai 1 Samping Lab.Bahasa ... 30
Gambar 4.8 Bagan Garis Besar Sistem Penjernihan Air di Kampus III USD ... 33
Gambar 4.9 Susunan Alat 2 ... 36
(16)
BAB I PENDAHULUAN
G. Latar Belakang Masalah
Air adalah senyawa yang paling penting di bumi. Air ditemukan di permukaan dan juga di atmosfir bumi. Sebagian besar tubuh manusia terdiri atas air. Air juga terdapat pada tumbuhan dan hewan. Di dalam kehidupan sehari–hari, kita banyak menggunakan air untuk kebutuhan rumah tangga misalnya untuk air minum, memasak, mandi, mencuci, dan sebagainya. Selain itu air juga digunakan dalam bidang industri. Untuk memenuhi semua kebutuhan tersebut maka diperlukan air yang kualitasnya baik. Kualitas air yang baik dilihat dari berbagai segi yaitu segi kimiawi, biologis, fisika, maupun segi estetika. Salah satunya dari segi estetika kualitas air dilihat dari tingkat kekeruhannya.
Batas maksimum tingkat kekeruhan air minum yang dianjurkan oleh WHO (Badan Kesehatan Dunia) adalah 5 nephelometric turbidity units (NTU) [NN (Vol 1), 1988]. Berkaitan dengan hal tersebut, dalam skripsi ini dilakukan suatu penelitian eksperimen untuk mengetahui tingkat kekeruhan air, apakah termasuk air dengan kekeruhan tinggi atau rendah.
Tingkat kekeruhan air biasanya diukur dengan alat turbidimeter yang berprinsip pada spektroskopi absorpsi, dan juga diukur dengan turbidimeter
(17)
berprinsip hamburan cahaya dengan peletakan detektor pada 900 terhadap arah sumber sinarnya [Khopkar, 1990].
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran tingkat kekeruhan air dengan penggunaan prinsip hamburan cahaya. Set alat yang digunakan dalam penelitian ini dibuat berdasar pada set alat yang pernah ada sebelumnya dengan sinar laser sebagai sumber cahaya. Sinar laser diarahkan ke medium berpartikel. Sehingga sinar tersebut sebagian ada yang diteruskan dan sebagian lagi dihamburkan. Tingkat kekeruhan mediumnya ditentukan dari perbandingan antara intensitas sinar yang dihamburkan terhadap intensitas sinar yang diteruskan. Set alat tersebut menganggap bahwa intensitas awal sinar adalah tetap [Kallard, 1977]. Tetapi dalam kenyataan, muncul masalah yaitu adanya perubahan intensitas awal sinar (Io) yang masuk ke medium berpartikel.
Dengan adanya masalah tersebut, maka dalam penelitian ini telah dibuat alat ukur kekeruhan air dengan prinsip hamburan cahaya yang disertai dengan pengukuran intensitas awal sinar yang masuk ke medium berpartikel selama berjalannya eksperimen. Ini dimaksudkan agar setiap pengukuran intensitas sinar yang terhambur selalu dibandingkan dengan intensitas sinar yang masuk pada medium berpartikel. Sehingga kita bisa mengetahui intensitas sinar yang terhambur tiap satu satuan intensitas awal sinar yang masuk ke medium berpartikel. Penelitian ini menggunakan komponen alat yang sudah ada di laboratorium Fisika.
(18)
Penelitian ini mengambil sistem penjernihan air di kampus III Sanata Dharma sebagai obyek penelitian, dengan mengambil sampel air dari 2 sumber air yaitu sumur selatan, sumur utara, serta 3 bagian instalasi air yaitu pada kamar mandi Hall lantai 1; kamar mandi Lantai IV Lab. Teknik; dan kamar mandi Lantai 1 samping Lab. Bahasa. Sehingga penelitian ini bisa digunakan untuk mengetahui unjuk kerja sistem penjernihan air tersebut. Untuk mengetahui unjuk kerjanya, dilakukan dengan melihat adanya pengurangan tingkat kekeruhan air yang sudah masuk ke dalam sistem.
Dengan melakukan penelitian ini, diharapkan kita semakin mudah untuk merangkai alat sederhana dan lebih sempurna sebagai pengukur tingkat kekeruhan air.
A. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dirumuskan beberapa masalah yaitu :
1. Bagaimana perancangan alat yang digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan air ?
2. Bagaimana cara menentukan tingkat kekeruhan air dengan pengukuran intensitas sinar laser yang terhambur?
(19)
B. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah untuk penelitian ini adalah :
1. Pengukuran tingkat kekeruhan air hanya dilakukan berdasarkan prinsip hamburan cahaya saja
2. Menggunakan sampel air pada 2 sumber air dan 3 instalasi air di kampus III Universitas Sanata Dharma selama 22 minggu
3. Menggunakan komponen alat di laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma
C. Tujuan Penelitian
Dari perumusan masalah di atas dapat diuraikan tujuan yang ingin dicapai antara lain :
1. Untuk mengetahui rancangan alat yang dibuat, agar bisa digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan air
2. Untuk mengetahui cara menentukan kekeruhan sampel air dengan pengukuran intensitas sinar laser yang terhambur
3. Untuk mengetahui pemanfaatan alat ukur kekeruhan air yang sudah dibuat
(20)
D. Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat untuk :
1. Memberi kemudahan dalam pembuatan alat pengukur tingkat kekeruhan air dengan sumber cahaya sinar laser
2. Memberikan tambahan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi sehingga bisa dimanfaatkan lebih lanjut demi kepentingan bersama
F. Sistematika Penulisan
Penelitian ini akan dituliskan dengan sistematika sebagai berikut : BAB I Pendahuluan
Bab ini menguraikan tentang latar belakang permasalahan, rumusan permasalahan, batasan permasalahan., tujuan penelitian, dan manfaat penelitian.
BAB II Dasar Teori
Bab ini menguraikan tentang teori-teori yang digunakan dalam pengukuran kekeruhan air, dan yang berhubungan dengan
prinsip kerja alat ukur kekeruhan air yang dibuat. BAB III Eksperimen
Bab ini menguraikan tentang alat dan bahan yang digunakan dalam eksperimen, prosedur eksperimen dan metode yang digunakan untuk analisis data.
(21)
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Bab ini menguraikan tentang hasil eksperimen dan pembahasannya.
BAB V Penutup
Bab ini berisi kesimpulan dan saran.
Selain itu disertakan juga lampiran – lampiran untuk melengkapi uraian sebelumnya.
(22)
BAB II DASAR TEORI
A. Pengukuran
Pengukuran merupakan kegiatan pembandingan secara kuantitatif antara standar yang telah ditentukan sebelumnya dengan yang diukur. Untuk keperluan tersebut kita memerlukan instrument/alat ukur dengan metode pengukuran tertentu. Kegiatan pengukuran memberikan hasil berupa besaran yang dinyatakan dengan bilangan dan satuan yang bersangkutan.
Hasil pengukuran seringkali tidak tepat. Pengukuran idealnya adalah mengukur masukan yang diinginkan. Tetapi pengukuran juga tidak pernah lepas dari adanya masukan gangguan dan masukan ubahan [Doebelin, 1992]. Agar hasil pengukuran menjadi tepat, maka masukan gangguan itu harus dihilangkan, dengan pengaturan instrument/alat ukur.
B. Tingkat Kekeruhan Air
Tingkat kekeruhan air biasa disebut Turbiditas. Turbiditas pada air disebabkan oleh adanya materi suspensi, seperti tanah liat/lempung, endapan lumpur, partikel organik yang koloid, plankton, dan organisme mikroskopis lainnya [NN (vol 2), 1988].
Turbiditas biasanya diukur dengan turbidimeter yang berprinsip pada spektroskopi absorpsi, dan yang diukur adalah absorpsi akibat partikel yang
(23)
tercampur. Turbiditas juga biasa diukur dengan turbidimeter atau nephelometer yang berprinsip pada hamburan sinar dengan peletakan detektor pada sudut 900 dari sumber sinar dan yang diukur adalah hamburan cahaya oleh campurannya [Khopkar , 1990].
Tingkat kekeruhan atau turbiditas ini ditunjukkan dengan satuan pengukuran yaitu Nephelometric Turbidity Units (NTU). Berdasarkan ketentuan dari Badan Kesehatan Dunia (WHO), batas maksimum tingkat kekeruhan air minum yang memenuhi syarat adalah 5 NTU [NN (Vol 1), 1988].
C. Hamburan Cahaya
Ada tiga tipe hamburan yang dikenal yaitu hamburan Rayleigh, hamburan Tyndall dan efek Raman. Pada tahun 1928 C.V. Raman pertama kali mengamati dan menjelaskan tentang hamburan cahaya pada zat cair. Pada efek Raman, cahaya mengalami perubahan frekuensi dan perubahan fasa pada saat cahaya tersebut melintasi suatu medium bahan. Intensitas hamburan Raman sekitar seperseribu intensitas hamburan Rayleigh pada zat cair. Efek ini dimanfaatkan pada spektroskopi Raman, yang cahayanya berasal dari sinar laser yang akan dilewatkan melalui suatu bahan dan hamburannya diteliti secara spektroskopis [Isaacs, 1997].
Tahun 1820-1893 John Tyndall mendapatkan teori bahwa sinar putih terlihat berwarna biru jika sinar tersebut mengenai partikel yang sangat kecil.
(24)
Sehingga hamburan cahaya dipengaruhi oleh ukuran partikel yang dikenainya [Jenkins dan White, 1976].
Selanjutnya pada tahun 1871 Rayleigh menjelaskan tentang hamburan sinar oleh partikel kecil yang lebih kecil daripada panjang gelombang sinar yang mengenainya. Teori ini menyatakan bahwa jika semakin pendek panjang gelombang yang mengenai partikel, maka semakin banyak sinar yang dihamburkan [Falk, 1986].
Dalam penelitian ini, prinsip hamburan cahaya dimanfaatkan sebagai prinsip dasar pembuatan alat ukur kekeruhan air. Ketika berkas cahaya mengenai medium berpartikel penghambur, sebagian besar cahaya akan ditransmisikan atau diteruskan dan sebagian lagi akan dihamburkan ke segala arah secara acak oleh partikel-partikel tersebut. Peristiwa tersebut dapat dilihat pada gambar 2.1.
(25)
Intensitas awal sinar
Partikel penghambur
Intensitas yang diteruskan
Intensitas yang dihamburkan
Gambar 2.1 Berkas cahaya mengenai partikel penghambur [Hill, 1960]
Jika seberkas sinar/cahaya masuk ke dalam sebuah medium (air) yang berisi partikel maka sinar tersebut akan di hamburkan oleh partikel tersebut. Sehingga jika dalam medium tersebut terdapat lebih banyak partikel maka sinar yang terhambur akan menjadi lebih banyak. Sehingga besarnya intensitas sinar yang dihamburkan dapat menjadi ukuran untuk menentukan banyaknya partikel di dalam medium. Dalam hal ini partikel dalam medium menimbulkan kekeruhan tertentu. Jadi intensitas sinar yang dihamburkan dapat menjadi ukuran untuk menentukan tingkat kekeruhan air tersebut. Proses tersebut dapat dilihat pada gambar 2.2.
(26)
Sinar dengan intensitas awal Io
Sinar akan dihamburkan oleh partikel di dalam medium, dengan intensitas sebesar Is Medium
berpartikel masuk
Semakin banyak partikel di dalam medium atau semakin
keruh air maka semakin banyak sinar yang
dihamburkan
Nilai Is
Sebagai ukuran untuk menentukan tingkat kekeruhan
Kalibrasi
Gambar 2.2 Proses hamburan cahaya sebagai ukuran untuk menentukan tingkat kekeruhan medium
Peristiwa hamburan yang terjadi dan dimanfaatkan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 2.3 di bawah ini :
Laser
I
Ip Io
Is
Gambar 2.3 Peristiwa yang dimanfaatkan dalam penelitian pengukuran kekeruhan air
(27)
Pada gambar 2.3 dapat dilihat jika sebuah sumber sinar (laser) memancarkan sinar dengan intensitas I dan kemudian mengenai kaca pembagi berkas, maka sinar tersebut akan sebagian di transmisikan dengan intensitas sebesar Io dan sebagian lagi akan direfleksikan dengan intensitas sebesar Ip. Berdasarkan peristiwa tersebut maka dapat dituliskan hubungan secara matematis sebagai berikut :
I = Io + Ip ... (2.1) Sinar yang ditransmisikan dengan intensitas sebesar Io akan diteruskan menuju medium berpartikel. Pada medium ini terjadi peristiwa hamburan sinar ke segala arah oleh partikel dalam medium dengan intensitas sebesar Is. Dalam hal ini partikel dalam medium menimbulkan kekeruhan tertentu. Jadi intensitas sinar yang dihamburkan (Is) tergantung pada besarnya tingkat kekeruhan air (T) dan besarnya intensitas awal sinar (Io). Secara matematis dapat ditunjukkan dengan persamaan seperti di bawah ini :
Is ≈ T Io ... (2.2) Is = n T Io ... (2.3) Dengan n = tetapan/nilai kesebandingan
T n Io Is =
... (2.4)
Karena Io adalah sebagian dari I, dan Ip juga sebagian dari I maka dapat dituliskan sebagai Io = α I dan Ip = β I dengan α = Koefisien transmisi dan β = Koefisien refleksi. Sehingga persamaan (2.1) menjadi :
(28)
I = α I + β I ... (2.5) Dari persamaan 2.5 diatas juga bisa dituliskan hubungan lain sebagai berikut:
α + β = 1 ... (2.6)
Ip Io
β α
= ... (2.7)
Dari persamaan 2.7 diatas, maka pengukuran Io (intensitas awal sinar yang masuk ke medium) dapat dilakukan dengan pengukuran Ip (intensitas sinar yang direfleksikan oleh kaca), dengan peletakan sensor seperti pada gambar 3.1.
Dari kedua persamaan (2.4) dan (2.7) maka dapat ditunjukkan dengan hubungan matematis seperti di bawah ini :
T n Ip Is
. = β α
nT Ip
Is
α β
= ... (2.8)
Karena β, α, dan n adalah sebuah tetapan maka persamaan (2.8) menjadi :
tT Ip Is
= ... (2.9)
Dengan t = koefisien turbiditas
Persamaan (2.9) diatas digunakan dalam proses pengkalibrasian yang menunjukkan hubungan Is/Ip terhadap turbiditas standar air. Dari hubungan
(29)
tersebut didapat persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan tingkat kekeruhan sampel air.
D. Sistem Penjernihan Air
Untuk konsumsi sendiri ataupun industri, air biasanya terlebih dahulu dimasukkan ke dalam suatu sistem penjernihan air yang biasanya terdiri dari berbagai tahap. Untuk keperluan rumah tangga biasanya air hanya diberi tawas. Tapi untuk keperluan industri atau instansi tertentu misal sebuah industri makanan, hasil penjernihan air harus benar-benar terjamin kebersihan dan kesehatannya. Idealnya sistem penjernihan air dilengkapi dengan adanya penyaring yang tersusun atas berbagai macam bahan, aerator, pencampur, bak pengendap, bak berisi karbon aktif serta dengan penggunaan bahan-bahan yang bisa menjernihkan air [Hammer, 1986].
(30)
Kampus III Universitas Sanata Dharma menggunakan sistem penjernihan air yang ditunjukkan pada gambar 2.4 sebagai berikut:
Sumur selatan
Sumur utara
Water king Klorin
Bak Aerasi dan pengendap
Sand filter
Karbon aktif
pompa
instalasi
Saringan pasir
Saringan pasir Bak tampung bawah
Bak tampung atas
Gambar 2.4 Diagram alir sistem penjernihan air sumur di Kampus III Universitas Sanata Dharma [CV.Jaya Sakti, 2005]
Air yang dipakai di kampus III USD diambil dari 2 sumur yaitu sumur utara berlokasi di belakang kantor sekertariat fakultas farmasi dengan kedalaman 40 m dan sumur selatan berlokasi di sebelah kolam ikan kampus dengan kedalaman 18 m. Air yang akan masuk ke sistem, sebelumnya disaring dulu dengan saringan pasir agar pasirnya tertinggal. Kemudian air sumur utara dimasukkan ke dalam water king klorin yang didalamnya terdapat klorin atau kaporit sebagai disinfektan, untuk menghilangkan kuman yang ada di dalam air.
Air dari sumur utara dan sumur selatan dicampur di dalam bak aerasi dan pengendap dengan cara menyemprotkan air dari atas dengan maksud agar air dapat bereaksi dengan udara bebas sehingga Fe (besi) yang terkandung di
(31)
air dapat mengikat oksigen, dan Fe dapat mengendap di dasar bak. Pengurangan nilai turbiditas mulai terjadi pada bagian ini.
Proses berikutnya air dari bak aerasi dan pengendap dipompa dan dialirkan ke sand filter yang berisi pasir kuarsa dan pasir silica dengan maksud pasir tersebut dapat menyaring Fe yang masih ada di air. Dalam 1 kali sebulan garam akan dialirkan pada bagian antara bak aerasi dan pengendapan dengan sand filter. Pelarutan garam ini dimaksudkan untuk melepaskan Fe yang menempel pada pasir di dalam sand filter. Proses selanjutnya air yang sudah disaring dengan pasir dimasukkan ke dalam tabung berisi karbon aktif dengan maksud menyaring kaporit yang terbawa dalam air.
Air yang sudah bersih akan ditampung di bak tampung bawah yang kemudian akan dipompa menuju bak tampung atas yang ada di setiap unit gedung. Dari bak tampung atas setiap unit gedung air akan dialirkan secara langsung ke seluruh gedung di kampus III melalui keran-keran yang ada.
(32)
BAB III EKSPERIMEN A. Tempat Eksperimen
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Fisika FMIPA, Universitas Sanata Dharma.
B. Alat dan Bahan
1. Susunan dan Prinsip Kerja Alat
Susunan alat yang digunakan dalam penelitian ini seperti pada gambar 3.1.
Laser He-Ne
Beam splitter
Light sensor 1 Medium
Penghalang Lensa
Light sensor 2
Interface
Komputer
(33)
Untuk susunan alat seperti gambar 3.1 prinsip kerja alatnya adalah sinar laser diarahkan pada kaca pembagi berkas. Digunakan laser He-Ne sebagai sumber sinar. Setelah mengenai kaca, maka sinar tersebut akan sebagian ditransmisikan (Io) dan sebagian lagi akan direfleksikan (Ip). Pengukuran intensitas awal sinar laser (Io) dilakukan dengan pengukuran Ip oleh light sensor 1. Sinar yang ditransmisikan (Io) akan diteruskan menuju medium berpartikel. Pada medium sinar laser akan ada yang diteruskan dan dihamburkan. Sinar yang diteruskan akan ditutupi oleh penghalang. Sinar laser terhambur disebabkan oleh adanya partikel dalam medium. Sinar laser yang terhambur ditangkap oleh lensa cembung. Sehingga bayangan sinar laser terhambur yang terjelas dapat diterima oleh light sensor 2. Intensitas sinar laser yang diterima oleh light sensor 2 dicatat sebagai Is. Semakin banyak partikel didalam medium, maka sinar laser yang terhambur akan semakin banyak dan nilai Is semakin besar.
Pada susunan alat ini, pengukuran intensitas sinar dilakukan dengan pengukuran iluminasi dengan satuan lux oleh alat light sensor yang dipakai. Alat light sensor dihubungkan ke komputer menggunakan interface. Light sensor 1 dihubungkan ke channel 1 pada interface. Light sensor 2 dihubungkan ke channel 2 pada interface. Program komputer yang dipakai untuk mengumpulkan dan menampilkan data adalah program Logger Pro 3.
(34)
2. Bahan
a. Pencucian wadah yang akan digunakan
Sebelum membuat larutan standar semua wadah dicuci terlebih dahulu, kemudian dibilas dengan aquades.
b. Penyiapan pelarut
Pelarut dibuat dari aquades c. Pembuatan standar
Ada 2 hal penting dalam pembuatan larutan standar yaitu penyiapan larutan induk dan pembuatan standar dengan proses pengenceran larutan induk. Untuk pembuatan standar air dengan turbiditas berbeda-beda membutuhkan larutan induk air keruh dengan turbiditas 103 NTU.
Langkah pertama yang dilakukan adalah menentukan jangkauan turbiditas yang diinginkan. Langkah selanjutnya adalah proses pengenceran larutan induk. Untuk menentukan seberapa banyak larutan induk yang diambil untuk diencerkan digunakan persamaan :
T1.V1=T2.V2 ... (3.1)
dengan T1 = Turbiditas larutan induk
V1 = Volume larutan induk yang diambil untuk
diencerkan
T2 = Turbiditas standar yang diinginkan
(35)
Larutan standar dengan turbiditas 6 NTU diperoleh dari pengenceran 3 ml larutan induk dengan turbiditas 103 NTU dengan penambahan aquades hingga volumenya 50 ml. Langkah selanjutnya dengan proses yang sama, dilakukan pengenceran larutan induk sehingga mendapatkan standar air dengan turbiditas berturut-turut sebesar 12 NTU; 18 NTU; 24 NTU; 30 NTU; 36 NTU; 42 NTU; dan 49 NTU. Untuk standar air dengan turbiditas 0 (nol) digunakan aquades.
d. Pengambilan sampel
Pengambilan sampel dilakukan secara berkala setiap minggunya. Sampel diambil pada 5 tempat di kampus III Universitas Sanata Dharma sebagai berikut :
1. Sumur 1 (selatan) berlokasi di sebelah kolam ikan kampus paingan dengan kedalaman 18 m
2. Sumur 2 (utara) berlokasi di belakang Kantor Sekertariat Fakultas Farmasi dengan kedalaman 40 m
3. Instalasi ke kamar mandi hall lantai 1 4. Instalasi ke kamar mandi lantai 4 lab teknik
5. Instalasi ke kamar mandi lantai 1 samping Lab Bahasa
Pengambilan sampel telah dilakukan sebanyak 22 kali selama 22 minggu. Setiap minggu pengambilan akan didapat 5 sampel air.
(36)
e. Prosedur pengisian sampel
1. Setiap sampel dari tiap bagian sistem penyaringan air dimasukkan dalam botol air mineral. Kemudian saat melakukan pengukuran, sampel dimasukkan dalam botol kaca.
2. Sebelum sampel dimasukkan dalam botol, botol dicuci dulu dengan aquades agar tidak ada partikel lain yang menempel pada botol, yang kemungkinan dapat mempengaruhi hasil pengukuran
3. Sebelum sampel air dimasukkan dalam botol, sampel air dikocok dahulu (saat masih di botol air mineral) agar partikel dalam sampel air dapat tercampur rata, setelah itu masukkan sampel dalam botol. 4. Usahakan tidak ada gelembung udara dalam botol yang sudah diisi
sampel, karena gelembung udara ini bisa mempengaruhi peristiwa hamburan yang akan terjadi
5. Pengambilan data dimulai dengan sampel yang tidak begitu keruh secara fisik (dapat dilihat langsung dengan mata) dan seterusnya dengan sampel yang bertambah kekeruhannya.
6. Setiap akan mengganti sampel, botol dicuci dulu dengan sampel yang selanjutnya akan diukur. Hal ini dilakukan agar sisa-sisa air sebelumnya hilang, sehingga tidak mempengaruhi hasil pengukuran
(37)
5. Langkah Analisis data
a. Pengukuran Kalibrasi dan pengambilan data
Untuk dapat menentukan tingkat kekeruhan sampel maka perlu adanya pengkalibrasian. Tujuan dari kalibrasi adalah untuk menentukan hubungan antara output dengan input pada suatu kondisi satu input divariasi dan input lain tetap konstan, sehingga input lain tidak memberikan sumbangan output. Pengkalibrasian ini dilakukan pada susunan alat yang pertama maupun pada susunan alat yang kedua.
Dari grafik kalibrasi kita bisa menentukan kemiringan atau slope atau gradien garis grafik. Kemiringan ini menunjukkan seberapa besar perubahan output untuk satu satuan perubahan input.
Pada penelitian ini dilakukan pengkalibrasian dengan pengukuran Is/Ip untuk tiap standar air dengan kekeruhan tertentu. Dari pengukuran ini dapat dibuat grafik hubungan antara Is/Ip terhadap turbiditas standar air. Dari grafik kalibrasi ini akan didapat persamaan garis grafiknya. Proses kalibrasi ini dapat dilihat pada gambar 3.3.
(38)
Standar air dengan kekeruhan tertentu
Nilai Is/Ip
Grafik kalibrasi yaitu hubungan antara Is/Ip dengan turbiditas standar
Persamaan garis grafik kalibrasi
Gambar 3.3 Proses kalibrasi
Selanjutnya dilakukan pengukuran Is/Ip untuk tiap sampel air. Untuk menentukan nilai kekeruhan (turbiditas) tiap sampel air, nilai Is/Ip yang sudah diukur dari tiap sampel air dimasukkan kedalam persamaan garis grafik kalibrasi yang didapat seperti pada gambar 3.3. Proses pengukuran tingkat kekeruhan sampel tersebut dapat dilihat pada gambar 3.4 di bawah ini :
(39)
Sampel air
Nilai Is/Ip
Persamaan Garis Grafik Kalibrasi Is/Ip dengan
Turbiditas Standar
Tingkat Kekeruhan Sampel air
(40)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. HASIL
Pengkalibrasian dilakukan dengan melakukan pengukuran nilai Is/Ip untuk tiap larutan standar air dengan nilai turbiditas tertentu. Larutan standar yang diukur berjumlah 9 buah larutan standar.
Tujuan pengkalibrasian ini adalah untuk menunjukkan hubungan antara intensitas yang dihamburkan oleh partikel dalam air per satu satuan intensitas awal yang dilewatkan pada standar dengan turbiditas tertentu. Salah satu contoh pengukuran kalibrasi yang telah dilakukan dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel kalibrasi tersebut dinyatakan dalam grafik seperti pada gambar 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Kalibrasi 1
No Turbiditas standar (NTU) Is/Ip
1. 0 0,0007±0,0003
2. 6 0,0034±0,0002
3. 12 0,009±0,001
4. 18 0,011±0,0003
5. 24 0,013±0,001
6. 30 0,015±0,001
7. 36 0,021 ±0,001
8. 42 0,024±0,001
9. 49 0,026±0,001
(41)
Grafik hubungan antara Is/Ip dengan turbiditas
Is/Ip = 0,0005 T + 0,001
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
0 10 20 30 40 50 6
Turbiditas (NTU)
Is
/I
p
0
Gambar 4.1 Grafik Hasil Kalibrasi 1
Kalibrasi 1 pada gambar 4.1 menghasilkan persamaan garis
001 , 0 0005 ,
0 +
= T
Ip Is
Persamaan kalibrasi 1 ini akan digunakan untuk
menentukan turbiditas sampel air yang diambil pada minggu 1. Contohnya nilai Is/Ip pada tempat pengambilan sampel 1 adalah 0,001. Kemudian nilai Is/Ip ini dimasukkan ke dalam persamaan garis kalibrasi yang sudah didapat pada kalibrasi pertama (gambar 4.1), sehingga nilai turbiditas dari sampel tersebut adalah 0 NTU. Demikian seterusnya dilakukan proses yang sama untuk mendapatkan nilai turbiditas sampel air pada minggu dan tempat pengambilan sampel berikutnya. Grafik kalibrasi yang lain dapat dilihat pada lampiran I. Data tingkat kekeruhan sampel air disajikan dalam bentuk tabel yang dapat dilihat pada lampiran II.
(42)
Tabel data pada lampiran II dinyatakan dalam bentuk grafik turbiditas air tiap tempat pengambilan sampel yang berbeda pada satu waktu yang sama, sebagai contoh seperti terlihat pada gambar 4.2.
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 10 20 30 40 50
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tu
rbi
di
ta
s
(
N
TU
)
6
Gambar 4.2 Turbiditas Sampel Air yang Diambil pada Minggu 1
Pada gambar 4.2 ini terlihat adanya nilai kekeruhan air yang tinggi yaitu pada bagian 2 yaitu pada tempat pengambilan sampel 2 yaitu sumur utara yang berkedalaman 40 m. Grafik untuk minggu ke 2 sampai dengan minggu ke 22 dapat dilihat pada lampiran III.
Tabel data tingkat kekeruhan sampel air seperti pada lampiran II dinyatakan dalam bentuk grafik turbiditas tiap waktu yang berbeda pada satu tempat pengambilan sampel yang sama. Grafik turbiditas terhadap tempat pengambilan sampel 1, 2, 3, 4, dan 5 dapat dilihat pada gambar 4.3; 4.4; 4.5; 4.6; dan 4.7.
(43)
Grafik turbiditas air terhadap waktu pengambilan sampel 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0 5 10 15 20 25
Waktu pengambilan sampel (minggu)
T u rb id it as ai r ( N T U )
Gambar 4.3 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 1 atau Sumur Selatan
Grafik turbiditas air terhadap waktu pengambilan sampel
0 10 20 30 40 50
0 5 10 15 20 25
Waktu pengam bilan sam pel (m inggu)
T u rb id it a s a ir ( N T U )
Gambar 4.4 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 2 atau Sumur Utara
(44)
Grafik turbiditas air terhadap waktu pengambilan sampel 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 5 10 15 20 25
Waktu pengam bilan sam pel (m inggu)
T u rb id it as ai r ( N T U )
Gambar 4.5 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 3 atau Instalasi ke KM.Hall Lantai 1
Grafik turbiditas air terhadap waktu pengambilan sampel
0 1 2 3 4 5 6
0 5 10 15 20 25
Waktu pengambilan sampel (minggu)
Tu rb id it a s a ir ( N T U )
Gambar 4.6 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 4 atau Instalasi ke KM lantai 4 Lab.Teknik
(45)
Grafik turbiditas air terhadap waktu pengambilan sampel
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
0 5 10 15 20 25
Waktu pengambilan sampel (minggu)
Tu
rb
id
it
a
s
a
ir
(
N
TU
)
Gambar 4.7 Turbiditas Sampel Air yang Diambil di Tempat Pengambilan Sampel 5 atau Instalasi ke KM Lantai 1 Samping Lab.Bahasa
Pada gambar 4.3 terlihat tingkat kekeruhan air berkisar antara 0 NTU sampai dengan 1 NTU. Pada gambar 4.4 terlihat tingkat kekeruhan air berkisar antara 2 NTU sampai dengan 40 NTU. Pada gambar 4.5 terlihat tingkat kekeruhan air berkisar antara 0 NTU sampai dengan 3 NTU. Pada gambar 4.6 terlihat tingkat kekeruhan air berkisar antara 0 NTU sampai dengan 0 NTU sampai dengan 4 NTU. Pada gambar 4.7 terlihat tingkat kekeruhan air berkisar antara 0 NTU sampai dengan 3 NTU.
B. PEMBAHASAN
Hasil pengukuran seringkali tidak tepat. Pengukuran idealnya adalah mengukur masukan yang diinginkan. Tetapi pengukuran juga tidak pernah lepas dari adanya masukan gangguan dan masukan ubahan. Agar hasil pengukuran
(46)
menjadi tepat, maka masukan gangguan itu harus dihilangkan, dengan pengaturan alat ukur.
Prinsip kerja dari turbidimeter yang digunakan dalam penelitian ini adalah sinar laser dipakai sebagai sumber cahaya. Kemudian sinar laser dilewatkan ke medium yang akan diuji. Sinar laser akan dihamburkan ke segala arah oleh partikel yang ada di dalam medium. Pengukuran intensitas awal sinar laser (Io) dilakukan dengan pengukuran intensitas sinar yang direfleksikan oleh kaca pembagi berkas (Ip). Intensitas yang dihamburkan dicatat sebagai Is. Semakin banyak partikel yang ada di dalam medium, maka sinar laser yang terhambur akan semakin banyak. Sehingga nilai dari intensitas yang terhambur per satu satuan intensitas yang masuk ke medium (Is/Ip) dapat menjadi ukuran untuk menentukan tingkat kekeruhan (T) sampel air.
Dalam suatu alat ukur pasti memiliki kesalahan pengukuran, biasanya kesalahan tersebut bersumber pada kesalahan bersistem dan kesalahan rambangan. Kesalahan bersistem lainnya adalah ketidakpastian alat yang mungkin disebabkan oleh pergeseran lensa maupun light sensor, yang diatasi dengan pembuatan alat yang diatur agar komponennya tidak mudah bergeser. Kesalahan rambangan bisa disebabkan oleh hamburan sinar yang dipengaruhi oleh keadaan partikel dalam medium, yang selalu berubah-ubah. Kesalahan ini sudah diatasi dengan melakukan pengocokan sampel air sebelum diukur, serta pengambilan data yang cepat (dalam 1 detik) sehingga tidak memberi waktu bagi partikel di dalam sampel air untuk mengendap. Pada penelitian ini alat ukur kekeruhan air
(47)
yang dibuat diberi tambahan pada pemberian pelindung cahaya. Pemberian pelindung cahaya dimaksudkan untuk mengurangi adanya masukan sinar dari luar selain sinar laser.
Turbidimeter yang digunakan dalam penelitian ini bisa digunakan sebagai alat ukur kekeruhan air dengan terlebih dahulu melakukan pengkalibrasian dengan mengukur Is/Ip untuk tiap standar yang sudah dibuat dengan turbiditas tertentu. Standar yang digunakan diperoleh dengan melakukan proses pengenceran larutan induk dengan nilai turbiditas atau kekeruhan sebesar 103 NTU.
Data proses kalibrasi yang bisa dilihat pada tabel 4.1, menunjukkan hubungan antara Is/Ip dengan turbiditas. Pada tabel ini bisa dilihat bahwa semakin besar nilai turbiditas maka semakin besar juga nilai Is/Ip. Secara ideal grafik hubungan ini adalah grafik yang menunjukkan kelinearan seperti pada gambar 4.1.
Setelah proses pengkalibrasian selesai, akan didapat grafik kalibrasi dan persamaannya digunakan untuk penentuan tingkat kekeruhan sampel air yang diukur. Untuk tiap sampel besaran yang diukur adalah Is/Ip. Nilai Is/Ip yang sudah didapat dari pengukuran tiap sampel dimasukkan dalam persamaan garis grafik kalibrasi, sehingga bisa diketahui nilai turbiditas tiap sampel.
Secara garis besar sistem penjernihan air yang ada di Kampus III USD bisa digambarkan seperti gambar 4.8
(48)
Sistem Sumber 1
Sumber 2
Instalasi 1 Instalasi 2 Instalasi 3
Gambar 4.8 Bagan Garis Besar Sistem Penjernihan Air di Kampus III USD
Sistem penjernihan air ini mendapat 2 sumber air yaitu dari sumur selatan dengan kedalaman 18 m dan sumur utara dengan kedalaman 40 m. Kemudian kedua sumber air tersebut masuk ke dalam sistem yang terdiri atas saringan pasir 1, saringan pasir 2, bak aerasi dan pengendapan, sand filter, dan karbon aktif. Setelah melewati sistem tersebut air dialirkan ke instalasi air ke seluruh gedung di Kampus III USD. Sehingga sebagai wakil pengambilan sampel diambil sampel air dari sumur selatan, sumur utara, instalasi di kamar mandi Hall Lantai 1, kamar mandi lantai 4 Lab.Teknik, dan kamar mandi lantai 1 samping Lab.Bahasa.
Secara ideal grafik tingkat kekeruhan air pada tempat pengambilan sampel yang berbeda, di waktu yang sama menunjukkan adanya pengurangan nilai. Hal ini terjadi karena air sudah melewati berbagai proses dalam sistem. Pada gambar 4.2 yang merupakan grafik sampel air yang diambil pada minggu 1 terlihat tingkat kekeruhan air pada masukan sumur selatan sebesar 0 NTU, dan pada sumur utara sebesar 40,4 NTU. Berdasarkan gambar 4.8 kedua masukan air tersebut akan dimasukkan ke dalam sistem kemudian akan dialirkan ke instalasi. Nilai kekeruhan pada instalasi atau tempat pengambilan sampel 3, 4 dan 5 secara
(49)
berturut-turut adalah 1 NTU, 0 NTU, dan 0,7 NTU.. Dari hasil ini bisa dikatakan bahwa nilai kekeruhan sampel air pada instalasi adalah baik karena air yang diambil pada minggu 1 ini sudah mengalami pengurangan tingkat kekeruhan. Berdasarkan pengamatan selama 22 minggu, tingkat kekeruhan air sudah mengalami pengurangan nilai. Karena tingkat kekeruhan air pada instalasi lebih rendah daripada tingkat kekeruhan air pada sumber. Dan tingkat kekeruhan air pada instalasi berada di bawah batas maksimum standar kekeruhan air minum menurut WHO (5 NTU). Dengan hasil yang sama pada minggu 2 sampai dengan minggu 22 dapat dilihat pada lampiran III.
Secara ideal grafik turbiditas air pada satu tempat pengambilan sampel, dalam waktu yang berbeda akan terlihat stabil. Pada gambar 4.3 yang merupakan grafik turbiditas air pada tempat pengambilan sampel 1 atau sumur selatan bisa dilihat tingkat kekeruhan airnya menunjukkan kestabilan. Dengan tingkat kekeruhan air yang berkisar antara 0 NTU sampai dengan 1 NTU. Untuk tingkat kekeruhan air pada tempat pengambilan sampel lainnya yang bisa dilihat pada gambar 4.4; 4.5; 4.6; dan 4.7 tidak ada terlihat kecenderungan kenaikan nilai.
Agar sistem penjernihan air di kampus III USD ini menjadi lebih baik, maka diusulkan kepada pengelola sistem penjernihan air untuk membuat sistem penjernihan air yang dibuat agak tinggi dan bertingkat. Bak aerasi dan pengendap berada paling atas. Setelah bak aerasi dan pengendap, di bawahnya dibuat tabung atau bak berisi karbon aktif kemudian di bawahnya lagi dibuat saringan yang berlapis-lapis. Baru kemudian air dialirkan ke instalasi. Usulan berikutnya adalah
(50)
sebaiknya air yang digunakan untuk penyemprotan tanaman di kampus diambil langsung dari sumur (tanpa harus masuk sistem penjernihan air), sehingga pemakaian air yang keluar dari sistem bisa dihemat.
Sebagai penyempurnaan susunan alat 1 pada gambar 3.1, maka telah dibuat susunan alat ukur tingkat kekeruhan air yang juga menggunakan prinsip hamburan cahaya dengan sumber sinar laser pointer yang bisa dilihat pada gambar 4.9.
Berbeda dengan susunan alat pada gambar 3.1, susunan alat pada gambar 4.9 ini, pengukuran intensitas yang dihamburkan (Is) dilakukan oleh light sensor 2 yang diletakkan pada sudut 900 dari arah sumber sinar. Susunan alat ini menggunakan laser pointer sebagai sumber sinar karena harganya murah dan mudah didapat. Sinar laser pointer diarahkan pada kaca pembagi berkas. Setelah mengenai kaca, maka sinar tersebut akan sebagian ditransmisikan (Io) dan sebagian lagi akan direfleksikan (Ip). Pengukuran intensitas awal sinar laser (Io) dilakukan dengan pengukuran Ip oleh light sensor 1. Sinar yang ditransmisikan (Io) akan diteruskan menuju medium berpartikel. Pada medium sinar laser akan ada yang diteruskan dan dihamburkan. Semakin banyak partikel didalam medium, maka sinar laser yang terhambur akan semakin banyak dan nilai Is semakin besar.
(51)
Light sensor 1
Light sensor 2 Laser
pointer Beam splitter
Interface medium
Komputer
Gambar 4.9 Susunan Alat 2
Pengkalibrasian dilakukan dengan pengukuran nilai Is/Ip untuk tiap larutan standar air yang sama dengan larutan standar pada pengkalibrasian susunan alat 1. Salah satu pengukuran kalibrasi yang telah dilakukan dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel kalibrasi tersebut ditunjukkan dalam grafik pada gambar 4.10.
(52)
Tabel 4.2
Hasil Kalibrasi pada susunan alat 2 No Turbiditas standar (NTU) Is/Ip
1. 0 0,065±0,001
2. 6 0,066±0,001
3. 12 0,067±0,002
4. 18 0,069±0,002
5. 24 0,072±0,002
6. 30 0,074±0,002
7. 36 0,084 ±0,002
8. 42 0,095±0,002
9. 49 0,098±0,003
Grafik hubungan Is/Ip dengan turbiditas air
Is/Ip = 0,0007 T + 0,06
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
0 10 20 30 40 50 6
Turbiditas air (NTU)
Is
/I
0
p
Gambar 4.10 Grafik Hasil Kalibrasi pada Susunan Alat 2
Kalibrasi pada gambar 4.10 menghasilkan persamaan garis kalibrasi
06 , 0 0007 , 0 + = T Ip Is
. Persamaan kalibrasi ini digunakan untuk menentukan
(53)
tempat pengambilan sampel 1 adalah 0,06. Kemudian nilai Is/Ip ini dimasukkan ke dalam persamaan garis kalibrasi yang sudah didapat pada kalibrasi (gambar 4.10), sehingga nilai turbiditas dari sampel tersebut adalah 0 NTU.
Hasil ini hampir sama dengan hasil yang didapat dengan pengukuran menggunakan susunan alat 1 seperti gambar 3.1 yang ada di lampiran II. Dalam pengukuran menggunakan susunan alat seperti gambar 4.9 ini terjadi penurunan nilai intensitas awal sinar laser pointer yang cepat. Tapi hal ini sudah diatasi dengan pengukuran intensitas awal dengan pengukuran intensitas sinar yang direfleksikan oleh kaca pembagi berkas..
Keuntungan dari penggunaan susunan alat seperti gambar 4.9 ini adalah sudah bisa mengurangi adanya pengaruh dari intensitas yang diteruskan oleh medium. Serta penggunaan laser pointer yang lebih murah daripada laser He-Ne.
Dalam pengembangan lebih lanjut pemakaian light sensor pada alat ukur kekeruhan air ini bisa digantikan dengan pemakaian fotodioda, yang berupa rangkaian elektronik sederhana. Sehingga untuk lebih lanjut dapat dibuat turbidimeter yang lebih murah, mudah dibawa, sederhana, bahan pembuatnya mudah didapat, dan bisa diterapkan pada pengukuran kekeruhan air yang kontinyu (air mengalir), dan bisa dilakukan secara in-situ (di tempat dan pada waktu yang sama).
(54)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Dari penelitian ini bisa diambil kesimpulan bahwa air memiliki tingkat kekeruhan tertentu.
Telah dibuat alat ukur kekeruhan air yang berprinsip pada hamburan cahaya. Dilakukan pengukuran intensitas awal sinar dengan pengukuran intensitas sinar yang direfleksikan oleh kaca pembagi berkas. Sehingga alat ini sudah bisa mengatasi perubahan intensitas awal sinar yang dipakai sebagai sumber sinar. Susunan alat 1 telah digunakan untuk pengukuran kekeruhan air pada 2 sumber air yaitu sumur utara dan sumur selatan, serta 3 bagian instalasi air di kampus III Universitas Sanata Dharma selama 22 minggu. Telah diuji coba susunan alat 2 yang bisa mengurangi adanya pengaruh dari intensitas sinar yang diteruskan.
Dari penelitian ini didapatkan kesimpulan bahwa tingkat kekeruhan air pada sumur utara relatif lebih tinggi daripada tingkat kekeruhan air pada sumur selatan. Serta tingkat kekeruhan air pada instalasi berada dibawah nilai 5 NTU.
(55)
B. SARAN
Untuk pembuatan alat kekeruhan air dengan model lain sebaiknya lebih memperhatikan masukan pengganggu lain, agar alat menjadi lebih sempurna. Dan juga memperhatikan komponen alat yang dipakai sehingga alat bisa dibuat dengan harga yang lebih murah. Untuk lebih lanjutnya perlu dikembangkan alat ukur turbiditas yang mengukur kekeruhan air yang kontinyu (air mengalir), dan bisa dilakukan secara in-situ (di tempat dan pada waktu yang sama).
(56)
DAFTAR PUSTAKA
Doeblin,E.O.1992. Sistem Pengukuran Aplikasi dan Perancangan (terjemahan).Jakarta:Erlangga
Djonoputro, B.D.1980. Teori ketidakpastian.Bandung : ITB Bandung
Falk,D.S.1986. Seeing The Light : Optics in Nature,Photography, Color, Vision, and Holography.New York :John Wiley & Sons,Inc
Hammer,M.J.1986. Water and Wastewater Technology.United States of America:Prentice-Hall,Inc
Hill,Mc-Graw.1960. Mc-Graw Hill Encyclopedia of Science and
Technology.United States of America:The Mc.Graw.Hill
Companies,Inc
Issaacs,A.1997. Kamus Lengkap Fisika.Jakarta:Penerbit Erlangga
Jaya Sakti,CV.1995. Pemrosesan air di Kampus III Universitas Sanata Dharma.Yogyakarta:CV.Jaya Sakti
Jenkins,F dan White,H.E.1976. Fundamental of Optic.United States of America:The Mc.Graw.Hill Companies,Inc
Kallard,T.1977. Exploring Laser Light.New York:Optosonic Press
Khopkar,S.M.1990. Konsep Dasar Kimia Analitik (terjemahan).Jakarta:Universitas Indonesia Press
Light Sensor Manual Book
NN.1988. Guidelines for Drinking Water Quality(vol 1).Belgium:World Health Organization
NN.1988. Guidelines for Drinking Water Quality(vol 2).Belgium:World Health Organization
Stong,C.L.1973. Scientific American vol 228 (hal 11) Turbidimeter Manual Book
(57)
LAMPIRAN I
Hasil Pengkalibrasian dengan Susunan Alat 1 Tabel I.1
Hasil Kalibrasi 2 No Turbiditas standar
(NTU)
Is/Ip
1. 0 0,0012±0,0002
2. 6 0,003±0,002
3. 12 0,004±0,001 4. 18 0,004±0,003 5. 24 0,008±0,001 6. 30 0,009±0,001 7. 36 0,012 ±0,001 8. 42 0,011±0,001 9. 49 0,013±0,001
Tabel I.1 dapat dinyatakan dalam grafik seperti pada gambar I.1
Grafik hubungan antara Is/Ip dengan turbiditas
Is/Ip = 0,0003 T+ 0,0011
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016
0 10 20 30 40 50 6
Turbiditas (NTU)
Is
/I
0
p
(58)
Grafk pada gambar I.1 menghasilkan persamaan garis =0,0003T +0,0011
Ip Is
.
Persamaan ini akan digunakan untuk menentukan turbiditas sampel air pada minggu ke 2 sampai dengan minggu ke 9.
Tabel I.2 Hasil Kalibrasi 3 No Turbiditas standar
(NTU)
Is/Ip
1. 0 0,0011±0,0002
2. 6 0,0023±0,0001
3. 12 0,0035±0,0001 4. 18 0,0055±0,0002 5. 24 0,0063±0,0001 6. 30 0,0076±0,0001 7. 36 0,0078 ±0,0001 8. 42 0,0099±0,0001 9. 49 0,011±0,001
(59)
Grafik hubungan antara Is/Ip dengan turbiditas
Is/Ip = 0,0002 T + 0,0012
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
0 10 20 30 40 50 6
Turbiditas (NTU)
Is
/I
0
p
Gambar I.2 Grafik Hasil Kalibrasi 3
Grafik pada gambar I.2 memiliki persamaan garis =0,0002T +0,0012
Ip Is
.
Persamaan ini akan digunakan untuk menentukan turbiditas sampel air pada minggu ke 10 sampai dengan minggu ke 15.
Tabel I.3 Hasil Kalibrasi 4 No Turbiditas standar
(NTU)
Is/Ip
1. 0 0,0012±0,0002
2. 6 0,0022±0,0001
3. 12 0,0035±0,0001 4. 18 0,005±0,001 5. 24 0,006±0,001 6. 30 0,007±0,001 7. 36 0,0072 ±0,0001 8. 42 0,009±0,001 9. 49 0,009±0,001
(60)
Tabel I.3 dapat dinyatakan dalam bentuk grafik seperti pada gambar I.3
Grafik hubungan antara Is/Ip dengan turbiditas
Is/Ip = 0,00016 T+ 0,0016
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
0 10 20 30 40 50 6
Turbiditas (NTU)
Is
/Ip
0
Gambar II.3 Hasil Kalibrasi 4
Grafik diatas memiliki persamaan garis =0,00016T +0,0016
Ip Is
. Persamaan ini akan
digunakan untuk menentukan turbiditas sampel air pada minggu ke 16 sampai dengan minggu ke 23.
(61)
LAMPIRAN II
Data Tingkat Kekeruhan Air Selama Pengamatan 22 Minggu
Tabel II.1
Nilai Turbiditas atau Kekeruhan Sampel Air yang Diambil pada 2 Sumber Air dan 3 Instalasi Air di Kampus III Universitas Sanata Dharma selama 22 Minggu dengan
Pengukuran Menggunakan Susunan Alat 1 Turbiditas (NTU) Minggu
Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Sampel 4 Sampel 5 1 0±2 40,4±2 1±2 0±2 0,7±2 2 0,3±2 33±2 3±2 3±2 1±2 3 0,7±2 13±2 1,7±2 3±2 2,3±2 4 0,3±2 8±2 3±2 2,7±2 2±2 5 0±2 36,3±2 1±2 5,3±2 1,3±2 6 0±2 23,3±2 2±2 4,3±2 2,7±2 7 0,7±2 12,3±2 2,7 ±2 0,7±2 3,3±2 8 0±2 7,7±2 0,3±2 1,7±2 3±2 9 0,3±2 13,7±2 2,3±2 1,3±2 0,7±2 10 0±2 15,5±2 1±2 0±2 0±2 11 0±2 6,5±2 0±2 0±2 0±2 12 0±2 9±2 0±2 1,5±2 3,5±2 13 0±2 16±2 0±2 2,5±2 0±2 14 1,5±2 11,5±2 0±2 0±2 3,5±2 15 0±2 6±2 0±2 0±2 0±2 16 0±2 6±2 0±2 0±2 0±2 17 0±2 14±2 0±2 0±2 0±2 18 0±2 6±2 0±2 0±2 0±2 19 0±2 14±2 0±2 0±2 0±2 20 0±2 7,5±2 0±2 0±2 0±2 21 0±2 5±2 0±2 0±2 0±2 22 0±2 2±2 0±2 0±2 0±2
(62)
LAMPIRAN III
Grafik Tingkat Kekeruhan Air terhadap Tempat Pengambilan Sampel
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 5 10 15 20 25 30 35
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
T u rb id it a s ( N T U ) 6
Gambar III.1 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 2
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10 12 14
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s ( N TU ) 6
(63)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
T u rb id it a s ( N T U ) 6
Gambar III.3 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 4
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
(64)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 5 10 15 20 25
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
Gambar III.5 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 6
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10 12 14
0 1 2 3 4 5
tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
(65)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
Gambar III.7 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 8
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
(66)
grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 5 10 15 20
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bdi ta s a ir ( N TU ) 6
Gambar III.9 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 10
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU )
(67)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
Gambar III.11 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 12
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 5 10 15 20
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
(68)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10 12 14
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
Gambar III.13 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 14
grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU )
(69)
Grafik turbditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU )
Gambar III.15 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 16
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU ) 6
(70)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s a ir ( N TU )
Gambar III.17 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 18
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s ( N TU ) 6
(71)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
T u rb id it a s ( N T U )
Gambar III.19 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 20
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel 0 1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur bi di ta s ( N TU )
(72)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
tu
rb
id
it
a
s
(
N
T
U
)
(1)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
)
6
Gambar III.11 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 12
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 5 10 15 20
0 1 2 3 4 5
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
)
6 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(2)
0 2 4 6 8 10 12
0 1 2 3 4 5
Tempat pengambilan sampel
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
6
Gambar III.13 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 14
grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
(3)
Grafik turbditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
)
Gambar III.15 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 16
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
)
6 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(4)
0 1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
Tur
bi
di
ta
s
a
ir
(
N
TU
Gambar III.17 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 18
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5
Tur
bi
di
ta
s
(
N
TU
)
(5)
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
T
u
rb
id
it
a
s
(
N
T
U
)
Gambar III.19 Turbiditas Air yang Diambil pada Minggu 20
Grafik turbiditas air terhadap tempat pengambilan sampel
0 1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5 6
Tur
bi
di
ta
s
(
N
TU
)
(6)
0 0.5 1 1.5 2
0 1 2 3 4 5 6
Tempat pengambilan sampel
tu
rb
id
it
a
s
(
N
T
U