AIR JERNIH DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOLOID DAN ADSORPSI

AIR JERNIH DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM

KOLOID DAN ADSORPSI

Sri Watina br. Tarigan

Manajemen Sumberdaya Perairan

Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan dan suspensi (+Campuran kasar). Sistem koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan ataupun suspensi. Sistem koloid terdiri atas fase terdispersi dengan ukuran tertentu dalam medium pendispersi. Sistem koloid banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti di alam (tanah, air, dan udara), industri, kedokteran, sistem hidup, dan pertanian. Salah satu sifat-sifat sistem koloid adalah peristiwa Adsorpsi. Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan partikel atau ion atau senyawa lain pada permukaan partikel koloid yang disebabkan oleh luasnya permukaan partikel. Penyerapan partikel atau ion oleh permukaan koloid atau yang disebut peristiwa adsorpsi ini dapat menyebabkan koloid menjadi bermuatan listrik. Alat penjernih air yang dibuat memiliki beberapa komponen penyaring, berurutan dari bawah ke atas yaitu pasir, tawas, kapas, sabut kelapa, arang, batu kerikil dan lidi. Komposisi jumlah bahan yang digunakan adalah sama, yakni setiap bahan menempati ruang yang bertinggi 4 cm dalam botol air mineral. Komponen alat penjernih air yang dibuat memang disusun berdasarkan kerapatannya. Yakni dari atas botol, bahan berkomponen renggang dan semakin kebawah semakin padat. Hal ini dimaksudkan agar penjernih air dapat optimal dalam melakukan fungsinya.

Kata Kunci: Koloid, Adsorpsi, dan Penjernihan Air

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Di dalam air tanah, transport koloid yang mampu mengadsordsi ion-ion aktinida sangat perlu dipelajari terutama dikaitkan dengan unjuk kerja dari sistem penyimpanan limbah radioaktif. Di dalam air tanah, koloid berperan menjadi fase ketiga yang mempunyai fase bukan larutan dan juga bukan padatan. Fase ini dapat meningkatkan jumlah aktinida yang dapat bermigrasi ke aquifer [1-4]. Transport koloid ini dapat dihambat dengan filtrasi. Karena ukurannya yang relatif besar dibandingkan dengan larutan, maka koloid mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan unsur terlarut. Maka untuk mempelajari transport koloid pengkajian harus difokuskan pada migrasi koloid, terutama pada mekanisme filtrasi yag bertujuan untuk menghambat migrasi koloid, sehingga dapat menurunkan angka ketidakpastian di dalam sistem penyimpanan lestari limbah radioaktif. Mekanisme filtrasi telah banyak dipelajari misalnya pada pengolahan air dan transport dari kontaminan koloid dalam air tanah. Pada transport koloid, yang mempunyai ukuran lebih kecil dibandingkan dengan pathway hanya akan terhenti jikagaya tarik menarik mendominasi dan ketika bertumbukan pada permukaan. Fenomena ini disebut deposisi. Apakah material itu nantinya menempel atau tidak tergantung interaksi antara partikel dan permukaan. Interaksi ini dapat dijelaskan dengan teori stabilitas koloid Derjaguin-Landau and Vervey-Overbeek (DLVO).

Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan dan suspensi (Campuran kasar). Sistem koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan ataupun suspensi. Sistem koloid pada hakekatnya terdiri atas dua fase, yaitu fase terdispersi dan medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut medium pendispersi. Sistem koloid dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada pembuatan tahu, yoghurt, eskrim, penjernihan air, dan lain-lain.

Perkembangan selanjutnya dari proses pengolahan air minum, telah menghasilkan bahwa pembubuhan zat pengendap atau penggumpal (koagulan) dapat ditambahkan sebelum proses penjernihan (filtrasi). Selanjutnya proses penggumpalan yang ditambahkan dengan proses pengendapan (sedimentasi) dan penjernihan (filtrasi) serta menggunakan zat-zat organik dan anorganik adalah merupakan awal dari cara pengolahan air.

Kini ilmu pengetahuan telah berkembang dengan cepatnya, telah diciptakan/ didesain sarana pengolahan air minum dengan berbagai sistem. Sistem pengolahan air minum yang dibangun tergantung dari kualitas sumber air bakunya, dapat berupa pengolahan lengkap atau pengolahan sebagian. Pengolahan lengkap adalah pengolahan air minum secara fisik, kimia dan biologi.

1.2  Rumusan Masalah

1.    Bagaimana sistem koloid dan adsorpsi dapat menjernhkan air?

2.    Bagaimana penggunaan bahan kimia dan bahan alami dapat berpotensi menimbulkan efek samping?

3.    Bagaimanakah perbandingan efek samping dari pemakaian bahan kimia dan bahan alami?

1.3  Tujuan Penulisan

Berdasarkan rumusan masalah di atas, tujuan yang hendak kami capai dalam makalah ini adalah sebagai berikut.

1.  Mengetahui cara memperoleh air bersih melalui proses penjernihan air sederhana.

2.  Mengetahui hubungan penjernihan air sederhana dengan sistem koloid dan adsorbsi.

1.4 Manfaat Penulisan

1. Mengajak masyarakat untuk menggunakan cara penjernihan air yang sederhana dalam memperoleh air yang jernih.

2. Mengurangi pemakaian bahan kimia dalam kehidupan sehari-hari.

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Suspensi, Larutan dan Koloid

Suspensi adalah suatu campuran fluida yang mengandung partikel padat. Atau dengan kata lain campuran heterogen dari zat cair dan zat padat yang dilarutkan dalam zat cair tersebut. Partikel padat dalam sistem suspensi umumnya lebih besar dari 1 mikrometer sehingga cukup besar untuk memungkinkan terjadinya sedimentasi. Tidak seperti koloid, padatan pada suspensi akan mengalami pengendapan/sedimentasi walaupun tidak terdapat gangguan. Singkatnya, suspensi merupakan campuran yang masih dapat dibedakan antara pelarut dan zat yang dilarutkan. Suspensi cairan atau padatan (dalam jumlah kecil) di dalam gas disebut sebagai aerosol. Contoh sistem aerosol dalam kehidupan manusia adalah debu di atmosfer. Suspensi merupakan sistem dispersi dengan ukuran relatif besar tersebar merata dalam medium pendispersinya. Pada umumnya suspensi merupakan campuran heterogen. Contohnya dalam kehidupan sehari-hari yaitu pasir yang dicampur dengan air.

Larutan adalah campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat. Zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut (zat) terlarut atau solut, sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven. Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan dinyatakan dalam konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi.Larutan merupakan sistem dispersi yang ukuran partikel-partikelnya sangat kecil, sehingga tidak dapat diamati (dibedakan) antara partikel pendispersi dan partikel terdispersi meskipun dengan menggunakan mikroskop ultra. Contohnya larutan gula, larutan garam, alkohol 70%, larutan cuka, spiritus, air laut, bensin, dan udara yang bersih (Sriwahyuni dan Suryantoro, 2010).

Istilah koloid pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Graham (1861) berdasarkan pengamatannya terhadap gelatin yang merupakan kristal tetapi sukar mengalami difusi, padahal umumnya kristal mudah mengalami difusi. Koloid berasal dari kata “kolia”, yang artinya “lem”. Pada umumnya koloid mempunyai ukuran partikel antara 1 nm– 100 nm. Oleh karena ukuran partikelnya relatif kecil, sistem koloid tidak dapat diamati dengan mata langsung (mata telanjang), tetapi masih bisa diamati dengan menggunakan mikroskop ultra. Contohnya sabun, susu, jelli, mentega, selai, santan, dan mayonase.

Koloid adalah sistem dispersi. Sistem dispersi atau sistem sebaran adalah suatu sistem yang menunjukkan bahwa suatu zat terbagi halus dalam zat lain. Zat yang terbagi atau zat yang terdispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan zat yang digunakan untuk mendispersikan disebut fase pendispersi. Berdasarkan perbedaan ukuran zat yang didispersikan, sistem dispersi dibedakan atas dispersi kasar atau suspensi, dispersi halus atau koloid, dan dispersi molekuler atau larutan.

Sistem koloid (selanjutnya disingkat "koloid" saja) merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) dua atau lebih zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang cukup besar (1 - 100 nm), sehingga terkena efek Tyndall. Bersifat homogen berarti partikel terdispersi tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya; sehingga tidak terjadi pengendapan, misalnya. Sifat homogen ini juga dimilik oleh larutan, namun tidak dimiliki oleh campuran biasa (suspensi).  (Sriwahyuni dan Suryantoro, 2010).

Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan dan suspensi (+Campuran kasar). Sistem koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan ataupun suspensi. Sistem koloid terdiri atas fase terdispersi dengan ukuran tertentu dalam medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut medium dispersi. Fase terdispersi bersifat diskontinu (terputus-putus), sedangkan medium dispersi bersifat kontinu (Qudsiyah, 2013).

Sistem koloid banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti di alam (tanah, air, dan udara), industri, kedokteran, sistem hidup, dan pertanian. Di industri sendiri, aplikasi koloid untuk produksi cukup luas. Hal ini disebabkan sifat karakteristik koloid yang penting, yaitu dapat digunakan untuk mencampur zat-zat yang tidak dapat saling melarutkan secara homogen dan bersifat stabil untuk produksi skala besar.

Menurut Qudsiyah (2013) koloid memiliki bentuk bermacam-macam, tergantung dari fase zat pendispersi dan zat terdispersinya. Jenis-jenis koloid terdiri dari :

1.    Koloid yang fase terdispersinya padat disebut sol. Ada tiga jenis sol yaitu sol padat (padat dalam padat), sol cair (padat dalam cair), dan sol gas (padat dalam gas).

2. Koloid yang fase teridpersinya cair disebut emulsi. Ada tiga jenis emulsi yaitu emulsi padat (cair dalam padat), emulsi cair (cair dalam cair), dan emulsi gas (cair dalam gas).

3. Koloid yang fase terdispersinya gas disebut buih. Hanya ada dua jenis buih yaitu buih padat dan buih cair. Campuran antara gas dengan gas selalu bersifat homogen, jadi merupakan larutan, bukan koloid.

Koagulasi adalah proses penambahan koagulan pada air baku yang menyebabkan terjadinya destabilisasi dari partikel koloid agar terjadi agregasi dari partikel yang telah terdestabilisasi tersebut. Dengan penambahan koagulan, kestabilan koloid dapat dihancurkan sehingga partikel koloid dapat menggumpal dan membentuk partikel dengan ukuran yang lebih besar, sehingga dapat dihilangkan pada unit sedimentasi. Terdapat 4 mekanisme destabilisasi partikel, yaitu, pemampatan lapisan ganda, adsorpsi untuk netralisasi muatan, penjebakan partikel dengan koagulan, serta adsorpsi dan pembentukan jembatan antar partikel melalui penambahan polimer (Rachmawati dkk., 2009).

2.2 Adsorpsi

Salah satu sifat-sifat sistem koloid adalah peristiwa Adsorpsi. Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan partikel atau ion atau senyawa lain pada permukaan partikel koloid yang disebabkan oleh luasnya permukaan partikel. Penyerapan partikel atau ion oleh permukaan koloid atau yang disebut peristiwa adsorpsi ini dapat menyebabkan koloid menjadi bermuatan listrik.

Adsorpsi merupakan suatu proses kimia ataupun fisika yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas , terikat kepada suatu padatan atau cairan (disebut: zat penjerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan  film (disebut: zat terjerap, adsorbat) pada permukaannya. Berbeda dengan absorpsi yang merupakan penyerapan fluida oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan. Dalam pengertian lain menyatakan adsorpsi merupakan suatu peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben.

Contoh Adsorpsi koloid yang paling sederhana adalah yang terjadi pada koloid Fe(OH)₃ dan As₂S₃. Koloid Fe(OH)₃ dalam air akan menyerap ion H⁺ sehingga bermuatan positif. Sedangkan Koloid As₂S₃ akan bermuatan negatif karena permukaannya dapat menyerap ion S₂.

2.3  Penjernihan Air

Air keran (PDAM) yang ada saat ini mengandung partikel-partikel koloid tanah liat,lumpur, dan berbagai partikel lainnya yang bermuatan negatif. Oleh karena itu, untuk menjadikannya layak untuk diminum, harus dilakukan beberapa langkah agar partikel koloid tersebut dapat dipisahkan. Hal itu dilakukan dengan cara menambahkan tawas (Al₂SO₄)₃.Ion Al³⁺ yang terdapat pada tawas tersebut akan terhidroslisis membentuk partikel koloid Al(OH)³ yang bermuatan positif melalui reaksi:  Al³⁺   +   3H₂O     Al(OH)₃   + 3H⁺

Setelah itu, Al(OH)₃ menghilangkan muatan-muatan negatif dari partikel koloid tanah liat/lumpur dan terjadi koagulasi pada lumpur. Lumpur tersebut kemudian mengendap bersama tawas yang juga mengendap karena pengaruh gravitasi (Sriwahyuni dan Suryantoro, 2010).

BAB III

METODE PENULISAN

3.1. Metode Penulisan

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode penelitian. Dengan menerapkan materi penjernihan air menggunakan sistem koloid dan adsorbsi.

3.2. Metode Pengambilan Sampel

Sampel yang digunakan adalah air keruh .yang kemudian akan di jernihkan menggunakan alat yang di buat.

3.3. Teknik Analisis dan Pengolahan Data

Teknik analisis yang digunakan adalah analisis adalah sebagai berikut :

·      Tentukan tempat pengambilan bahan

·      Kumpulkan semua sampel

·      Simpan sampel untuk di analisis

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1. Memperoleh Air Bersih Dari Penjernih Air Sederhana

Memperoleh air bersih yang diperlukan dapat menggunakan alat penjernih air sederhana. Air yang di saring dalam percobaan ini menggunakan air keruh yang digolongkan sebagai suspensi. Karena bersifat heterogen, terdiri dari dua fase yaitu padat dan cair, keruh, serta apabila didiamkan terbentuk endapan.

Alat penjernih air yang dibuat memiliki beberapa komponen penyaring, berurutan dari bawah ke atas yaitu pasir, tawas, kapas, sabut kelapa, arang, batu kerikil dan lidi. Komposisi jumlah bahan yang digunakan adalah sama, yakni setiap bahan menempati ruang yang bertinggi 4 cm dalam botol air mineral. Komponen alat penjernih air yang dibuat memang disusun berdasarkan kerapatannya. Yakni dari atas botol, bahan berkomponen renggang dan semakin kebawah semakin padat. Hal ini dimaksudkan agar penjernih air dapat optimal dalam melakukan fungsinya.

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 unuk , 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.

4.2. Hubungan Penjernih Air Sederhana Dengan Sistem Koloid

Air dapat dijernihkan berdasarkan sifat-sifat koloid, yaitu koagulasi dan absorpsi. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, proses koagulasi terjadi akibat tidak stabilnya sistem koloid; yang disebabkan penambahan zat elektrolit ke dalam sistem koloid tersebut. Sedangkan absorpsi adalah proses ketika permukaan koloid menyertakan zat lain. Air sungai atau air sumur yang keruh mungkin mengandung lumpur (sol tanah liat), zat-zat warna, detergen, pestisida, dan lain-lain.

Zat koagulasi yang ditambahkanpada 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

BAB V

KESIMPULAN

5.1.  Kesimpulan

1. Alat penjernih air sederhana dapat menghasilkan air jernih dari air keruh. Karena suspensi (air keruh) memiliki partikel-partikel cukup besar dibandingkan kerapatan komponen-komponen alat penjernih air sehingga kotoran tertinggal di dalamnya. Selain itu alat penjernih air mengandung tawas yang akan mengendapkan berbagai kotoran dalam air keruh.

2. Alat penjernih air merupakan salah satu alat yang menggunakan sifat koagulasi dalam koloid. Yakni menambahkan koagulator “tawas” untuk mengendapkan koloid lain seperti koloid tanah liat dan partikel-partikel lain yang membuatnya keruh. Selain itu juga terdapat sifat adsorbsi sehingga permukaan tawas menyerap zat-zat warna, pestisida, detergen dll yang terdispersi dalam air.

5.2.  Saran

Adapun saran dari percobaan ini yaitu masyarakat diharapkan memanfaatkan teknologi sederhana ini karena sangat bermanfaat bagi kita semua karena air bersih merupakan kebutuhan mutlak yang harus terpenuhi.

DAFTAR PUSTAKA

Rachmawati, S.W., Bambang Iswanto dan Winarni. 2009. Pengaruh Ph pada Proses Koagulasi dengan Koagulan Aluminum Sulfat fan Ferri Klorida. Jurnal Teknologi Lingkungan. Vol. 5 (2): 40-45. ISSN: 1829-6572.

Sriwahyuni H. dan Suryantoro. 2010. Pengaruh Ukuran Butir Koloid Terhadap Deposisi Koloid Pada Tanah Sekitar Fasilitas Penyimpanan Lestari Limbah Radioaktif. ISSN 1410-6086.

Qudsiyah, F. H. 2013. Implementasi Praktikum Aplikatif Berorientasi Chemoentrepreneurship (Cep) Terhadap Peningkatan Hasil Belajar Kimia Materi Pokok Koloid Siswa Kelas XI. [SKRIPSI]. Universitas Negeri Semarang, Semarang.