Pengolahan Limbah di Perairan

1.  Tawas dan Filter

Menjernihkan air yang tercemar di lingkungan dapat menggunakan alat penjernih air sederhana. Air keruh yang disaring digolongkan sebagai suspensi karena bersifat heterogen, terdiri dari dua fase yaitu padat dan cair, keruh, serta apabila didiamkan terbentuk endapan. Alat penjernih air memiliki beberapa komponen penyaring, yaitu pasir, tawas, kapas, sabut kelapa, arang, batu kerikil dan lidi.

Ketika air keruh dimasukkan ke dalam alat penjernih air sederhana. Maka tidak lain dan tidak bukan air yang keluar dari alat penjernih air tersebut adalah air yang jauh lebih jernih dibandingkan yang semula. Hal ini dikarenakan partikel-partikel suspensi yang membuat air menjadi keruh ukurannya lebih besar dibandingkan kerapatan komponen-komponen penyaring dalam alat penjernih air sederhana. Selain itu terdapat tawas yang berfungsi untuk mengadsorbsi, mengendapkan dan menggumpalkan kotoran-kotoran dalam air keruh. Ion Al³⁺ dari tawas akan menggumpalkan koloid tanah liat yang bermuatan negatif. Disamping itu tawas juga akan mengadsorbsi zat-zat seperti warna, detergen, peprisida dan lain-lain yang terdispersi dalam air keruh.

Air dapat dijernihkan berdasarkan sifat-sifat koloid, yaitu koagulasi dan adsorpsi. Proses koagulasi terjadi akibat tidak stabilnya sistem koloid; yang disebabkan penambahan zat elektrolit ke dalam sistem koloid tersebut. Sedangkan adsorpsi atau penyerapan adalah proses terikatnya suatu cairan, gas atau fluida pada permukaan suatu  padatan  atau  cairan  (zat  penyerap, adsorben)  dan  akhirnya  membentuk  lapisan tipis atau film (zat terserap, adsorbat).

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi  proses  adsorpsi antara lain sifat fisik dan kimia adsorben (komposisi kimia, ukuran  partikel,  dan luas permukaan), sifat fisik dan kimia adsorbat (ukuran molekul  dan  komposisi  kimia),  serta konsentrasi  adsorbat  dalam  fase  cairan. Dalam adsorpsi hal yang paling penting adalah luas  permukaan  dan ukuran  pori adsorben. Semakin  kecil  ukuran  partikel maka semakin  besar  luas  permukaan  padatan  per satuan  volume  sehingga  semakin  banyak zat yang dapat diadsorpsi (Atkins, 1999).

Air sungai atau air sumur yang keruh mungkin mengandung lumpur (sol tanah liat), zat-zat warna, detergen, pestisida, dan lain-lain. Zat koagulasi yang ditambahkan pada proses penjernihan air adalah tawas, K₂SO₄A1₂(SO₄)₃. Zat A1₂(SO₄ )₃ dalam air akan terhidrolisis membentuk koloid A1(OH)₃. Koloid Al(OH)₃ yang terbentuk akan mengadsorpsi, menggumpalkan, dan mengendapkan kotoran-kotoran dalam air keruh. Ion Al³⁺ dari koloid Al(OH)₃ akan menggumpalkan koloid tanah liat yang bermuatan negatif. Disamping itu, koloid Al(OH)₃ akan mengadsorpsi zat-zat lain seperti zat-zat warna, detergen, pestisida, dan lain-lain yang terdispersi dalam air keruh tersebut.

 

2.  Zeolit

Zeolit

Zeolit merupakan senyawa aluminosilikat terhidrasi yang terdiri dari ikatan SiO₄ dan AlO₄ tetrahidra yang dihubungkan oleh atom oksigen untuk membentuk kerangka. Pada kerangka zeolit, tiap atom Al bersifat negatif dan akan dinetralkan oleh ikatan dengan kation yang mudah dipertukarkan. Kation yang mudah dipertukarkan yang ada pada kerangka zeolit ini berpengaruh dalam proses adsorpsi dan sifat-sifat thermal zeolit (Ozkan dan Ulku, 2008). Selain jenis kation, kemampuan adsorpsi zeolit juga dipengaruhi oleh perbandingan Si/Al dan geometri pori-pori zeolit, termasuk luas permukaan dalam, distribusi ukuran pori dan bentuk pori (Ackley dkk., 2003; Gruszkiewicz dkk., 2005).

Struktur Dasar Zeolit (Thamzil, 2005).

Zeolit merupakan material yang memiliki bentuk kristal sangat teratur dengan rongga yang saling berhubungan ke segala arah dan menjadikan luas permukaan zeolit sangat besar sehingga sangat baik digunakan sebagai adsorben (Suardana, 2008). Zeolit terdapat secara alami di permukaan tanah. Saat ini banyak jenis zeolit alam yang telah ditemukan dan dikelompokkan berdasarkan kesamaan strukturnya. Meskipun zeolit sintetis juga telah banyak diproduksi, namun zeolit alam tetap mempunyai peranan penting karena ketersediaannya yang melimpah di alam, khususnya di Indonesia (Senda dkk., 2006). Berbeda dengan zeolit sintetis yang strukturnya dapat diprediksi dari senyawa penyusunnya, zeolit alam mempunyai struktur yang tidak selalu sama, tergantung pada kondisi pembentukannya di alam. Oleh karena itu, pada penggunaan zeolit alam sebagai adsorben dibutuhkan proses aktivasi. Proses aktivasi ini diperlukan untuk meningkatkan sifat khusus zeolit dan menghilangkan unsur pengotor (Rosita dkk., 2004). Proses aktivasi juga dapat merubah jenis kation, perbandingan Si/Al serta karakteristik zeolit agar sesuai dengan bahan yang akan diserap.

Zeolit mempunyai pori-pori yang dapat menyerap zat warna dan mempunyai kation yang bergerak bebas sehingga memungkinkan pertukaran ion tanpa merusak struktur zeolit. Sehingga zeolit dapat sebagai adsorben dalam mengadsorpsi limbah warna (dyes) dalam penurunan konsentrasinya. Zeolit alam mengandung muatan negatif dan muatan positif dalam jumlah tertentu. Adsorbat yang memiliki muatan negatif akan berikatan dengan muatan positif dari zeolit alam. Sedangkan adsorbat yang memiliki muatan positif akan berikatan dengan muatan negatif dari zeolit alam.

 

  3.   Arang Aktif

Arang Aktif

Arang aktif merupakan suatu bahan berupa karbon amorf yang sebahagian besar terdiri atas atom karbon bebas dan mempunyai permukaan dalam (internal surface) sehingga mempunyai kemampuan daya serap (adsorption) yang baik (Surtamtomo et al., 1997). Bahan ini mampu mengadsorpsi anion, kation, dan molekul dalam bentuk senyawa organik dan anorganik, baik berupa larutan maupun gas (Pari, 1996).

Pembuatan arang aktif dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pembentukan arang bersifat amorf dan porous pada suhu rendah. Tahap kedua adalah proses pengaktifan untuk menghilangkan hidrokarbon yang melapisi permukaan arang supaya porositas arang meningkat. Aktivasi arang untuk menghasilkan arang aktif dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara kimia dan fisika. Beberapa bahan yang mengadung karbon dalam jumlah banyak seperti kayu, sebuk gergajian kayu, kulit biji, tempurung, gambut, batu bara, petroleum coke, dan lignit dapat dibuat arang aktif. Sifat arang aktif dipengaruhi oleh bahan baku dan cara aktivasi yang digunakan (Austin, 1984).

Struktur Grafit Arang Aktif (Jankowska, 1991).

Metode   adsorpsi   menggunakan   arang   aktif  merupakan salah satu cara penanganan limbah zat warna yang paling  umum  digunakan  karena  biayanya  murah,  metodenya sederhana, mudah dilakukan, dan cocok untuk zat yang beracun (Hamdaoui dan Mahdi, 2006). Arang aktif dapat menyerap zat-zat atau mineral yang mencemari perairan.

 

4.  Silika Gel

Silika Gel

Silika gel merupakan salah satu bahan kimia berbentuk padatan yang banyak dimanfaatkan sebagai adsorben. Hal ini disebabkan oleh mudahnya produksi dan juga beberapa kelebihan yang lain, yaitu : sangat inert, hidrofilik, mempunyai kestabilan termal dan mekanik yang tinggi serta relatif tidak mengembang dalam pelarut organik jika dibandingkan dengan padatan resin polimer organik. Kualitas yang berkaitan dengan pemanfaatannya ditentukan oleh berbagai faktor, yaitu struktur internal, ukuran partikel, porositas, luas permukaan, ketahanan dan polaritasnya.

Salah satu metode untuk  menghilangkan  air  pada  cat  dinding  yang telah  mengalami  water  spot  adalah dengan menyerap  kadar  air  yang  terjebak  antara  lapiasan  cat  dan  plamirtanpa  harus  melakukan pengamplasan pada cat. Penyerapan  dapat  dilakukan dengan  bahan-bahan  yang  memiliki  tingkat  adsorbsi terhadap air  yang tinggi. Salah satu zat  yang  memiliki  tingkat  adsorbsi  yang  tinggi terhadap  air  adalah  silika  gel  yang  banyak digunakaan  pada pembuatan  popok  dan  zat penyerap kelembaban  pada bungkus berbagai  produk sepatu, obat-obatan, dan pakaian agar  tidak mudah menjamur dan rusak. Gel silika adalah  butiran  seperti  kaca  dengan  bentuk yang  sangat  berpori,  silika  dibuat  secara sintetis  dari  natrium  silikat.  Walaupun namanya  gel  silika padat.  Gel  silika adalah  mineral  alami  yang  dimurnikan  dan  diolah  menjadi  salah  satu  bentuk  butiran  atau manik-manik.  Sebagai  pengering,  ia memiliki ukuran pori rata-rata 2,4 nanometer dan  memiliki  afinitas  yang  kuat  untuk  molekul  air. Silika  gel  merupakan  suatu  bentuk  dari  silika  yang  dihasilkan  melalui penggumpalan sol natrium silikat (NaSiO2). Sol  mirip  agar-agar  ini  dapat didehidrasi sehingga  berubah  menjadi  padatan  atau  butiran mirip kaca yang bersifat tidak elastis.  Sifat ini menjadikan silika gel dimanfaatkan sebagai  zat  penyerap (adsroben),  pengering  dan  penopang  katalis  (Setiyo,  2014).

Menurut Oscik (1982, 188) susunan tetrahedral SiO₄ pada silika gel tidak beraturan seperti struktur berikut :

Strukur Silika Gel (Oscik, 1982)

Share: