Bab IV Data dan Pembahasan -...

27
Bab IV Data dan Pembahasan 4.1. Data Karakteristik Sampel Air 4.1.1. Karakteristik Fisik dan Kimia Sampel Air Air yang digunakan pada percobaan ini berasal dari Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Dago Pakar. Sampel air diambil dari unit prasedimentasi serta dari unit filtrasi dan dilakukan secara sesaat. Pengukuran kualitas air dilakukan terhadap beberapa parameter yang akan mempengaruhi proses ozonisasi dan pembentukan aldehid. Dari parameter-parameter tersebut, beberapa paramater seperti pH, kekeruhan dan temperatur diukur secara on site. Karakteristik fisik dan kimia hasil pengukuran sampel air dapat dilihat pada Tabel IV.1. Tabel IV.1. Karakteristik fisik dan kimia sampel Air No Parameter Sampel Air dari Unit Prasedimentasi Sampel Air dariUnit Filtrasi 1 pH 6,53 7,22 2 Temperatur ( o C) 22 24 3 Alkalinitas (mg/L CaCO3) 50.25 46.23 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan - - 6 Fe(mg/L) 0,59 - 7 TOC (mg/L) 5,9* 3,9 8 Kekeruhan (NTU) 40,7 1,5 9 UV 254 (abs) 0,076 0,012 Ket:*Pengukuran dilakukan setelah sampel air disaring Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa kandungan Fe pada sampel air dari unit prasedimentasi mengalami penurunan dibandingkan dengan sampel air dari unit filtrasi yaitu dari 0,59 mg/L menjadi nol sedangkan alkalinitas menurun dari 50,25 mg/L menjadi 46,23, serta TOC juga menurun dari 5,9 mg/L menjadi 3,9 mg/L (dengan efisiensi penyisihan 33,89%). Untuk mencegah kerusakan alat TOC analyzer, maka pada pengukuran TOC sampel air dari unit prasedimentasi dilakukan dengan terlebih dahulu menyaring sampel air tersebut dengan menggunakan kertas saring berdiameter pori lebih besar dari 0,45 μm, resikonya nilai TOC yang didapat bisa lebih rendah dari nilai yang sebenarnya. 41

Transcript of Bab IV Data dan Pembahasan -...

Page 1: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Bab IV Data dan Pembahasan

4.1. Data Karakteristik Sampel Air

4.1.1. Karakteristik Fisik dan Kimia Sampel Air

Air yang digunakan pada percobaan ini berasal dari Instalasi Pengolahan Air

Minum (IPAM) Dago Pakar. Sampel air diambil dari unit prasedimentasi serta dari unit

filtrasi dan dilakukan secara sesaat.

Pengukuran kualitas air dilakukan terhadap beberapa parameter yang akan

mempengaruhi proses ozonisasi dan pembentukan aldehid. Dari parameter-parameter

tersebut, beberapa paramater seperti pH, kekeruhan dan temperatur diukur secara on

site. Karakteristik fisik dan kimia hasil pengukuran sampel air dapat dilihat pada Tabel

IV.1.

Tabel IV.1. Karakteristik fisik dan kimia sampel Air

No Parameter Sampel Air dari Unit Prasedimentasi

Sampel Air dariUnit Filtrasi

1 pH 6,53 7,22 2 Temperatur (oC) 22 24 3 Alkalinitas (mg/L CaCO3) 50.25 46.23 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan - - 6 Fe(mg/L) 0,59 - 7 TOC (mg/L) 5,9* 3,9 8 Kekeruhan (NTU) 40,7 1,5 9 UV 254 (abs) 0,076 0,012

Ket:*Pengukuran dilakukan setelah sampel air disaring

Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa kandungan Fe pada sampel air dari unit

prasedimentasi mengalami penurunan dibandingkan dengan sampel air dari unit filtrasi

yaitu dari 0,59 mg/L menjadi nol sedangkan alkalinitas menurun dari 50,25 mg/L

menjadi 46,23, serta TOC juga menurun dari 5,9 mg/L menjadi 3,9 mg/L (dengan

efisiensi penyisihan 33,89%). Untuk mencegah kerusakan alat TOC analyzer, maka

pada pengukuran TOC sampel air dari unit prasedimentasi dilakukan dengan terlebih

dahulu menyaring sampel air tersebut dengan menggunakan kertas saring berdiameter

pori lebih besar dari 0,45 µm, resikonya nilai TOC yang didapat bisa lebih rendah dari

nilai yang sebenarnya.

41

Page 2: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Dengan kandungan alkalinitas yang tinggi pada kedua sampel maka ozon tidak

akan terdekomposisi dengan cepat karena karbonat dan bikarbonat berperan sebagai

inhibitor reaksi berantai, berdasarkan reaksi berikut (von Gunten,2003):

OH* + CO3 CO3* + OH-

OH* + HCO3 CO3* + H2O

Dari reaksi diatas, jika karbonat atau bikarbonat bereaksi dengan OH radikal akan

terbentuk karbonat radikal yang tidak akan bereaksi kembali dengan ozon.

4.1.2. Kandungan NOM pada Sampel Air

Reaksi ozon dengan NOM dapat berlangsung dengan NOM bertindak sebagai

inisiator, propagator bahkan sebagai inhibitor reaksi berantai. Jenis NOM yang dapat

bertindak sebagai inhibitor adalah yang mengandung alkohol primer kecuali MeOH

(Acero dan von Gunten, 2000).

Kandungan NOM pada sampel air sebelum diozonisasi diukur dengan

menggunakan GC-MS. Dari hasil yang didapatkan pada sampel air dari unit

prasedimentasi terdapat alkohol primer yaitu 2-Decen-1-ol atau 3-methylbutanal dengan

berat molekul (BM) 156 dan rumus molekul C10H20O. Selain itu pada sampel air dari

unit ini juga terdeteksi Oktanal, sebesar 9,25%; Isooktana, sebesar 9,13%; dan Nonanal,

sebesar 5,98%. Jadi selain alkalinitas, pada sampel air dari unit prasedimentasi

terkandung alkohol primer yang merupakan NOM inhibitor pada reaksi berantai

berdasarkan reaksi (von Gunten,2003):

OH* + NOM4 NOM4* + H2O

NOM4 * + O2 NOM4*-O2

Pada reaksi diatas, reaksi OH radikal dengan NOM tidak akan menghasilkan

bahan radikal baru seperti O2* sehingga NOM tersebut merupakan inhibitor reaksi

berantai.

Pada sampel air yang berasal dari unit filtrasi berdasarkan hasil deteksi GC-MS,

mengandung senyawa Isovaleraldehide sebesar 23,03%; Pentylpropiolate sebesar

52,66%; dan Hexanal sebesar 24,31%.

Keberadaan aldehid pada sampel air disebabkan karena aldehid terbentuk secara

alami akibat proses fotokimia lignin (Shon,2006). Total aldehid pada sampel air dari

unit prasedimentasi adalah sebesar 15,23% sedangkan pada sampel air dari unit filtrasi,

aldehid yang terdeteksi adalah sebesar 47,34%. Kondisi tersebut diduga terjadi karena

air mengalami oksidasi. Hal tersebut diperkuat dengan terbentuknya bahan lain berupa

42

Page 3: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

asam karboksilat (Pentylpropiolate) sebesar 52,66%. Selain itu pada proses koagulasi-

flokulasi umumnya bahan organik yang tersisih adalah bahan organik humic, yang

bersifat hidrophobik.

Lebih besarnya komposisi aldehid dari sampel air unit filtrasi jika dibandingkan

dengan sampel air dari unit prasedimentasi, tidak berarti konsentrasi absolut aldehid

yang sesungguhnya pada sampel air dari unit prasedimentasi lebih kecil. Dengan

perbedaan nilai TOC dan UV254 pada sampel air maka nilai DOC pada sampel air dari

unit prasedimentasi pasti akan lebih besar jika dibandingkan dengan nilai DOC pada

sampel air dari unit filtrasi. Dugaan tersebut juga diperkuat oleh hasil penelitian yang

dilakukan oleh Siddiqui (1997) yang menyatakan bahwa pada rangkaian koagulasi yang

diikuti oleh proses filtrasi maka nilaiDOC akan mengalami penurunan sebesar 48%.

Rumus struktur senyawa dan persentase komposisi aldehid yang terdeteksi dapat

dilihat pada Tabel IV.2. dibawah ini.

Tabel IV.2. Rumus Struktur dan Komposisi Aldehid dari Sampel Air

Nama Senyawa

Komposisi Pada Sampel Air dari

Unit Filtrasi (%)

Komposisi Pada Sampel Air dari Unit

Prasedimentasi (%)

Rumus Struktur

Isovaleraldehyde 23,03 - Hexanal 24,31 -

2-Decent-1-ol - 65,47

Pentyl propiolate 52,66 -

CCOOHHC ≡

Isooktane - 9,13

Nonanal - 5,98

Oktanal - 9,25

4.2. Ozon yang Terbentuk pada Fase Gas

Suplai udara ke ozone generator dilakukan oleh dua unit aerator yang dipasang

secara pararel. Sebelum diinput ke ozone generator, udara dilewatkan ke flow meter.

Berdasarkan penelitian sebelumnya dari setiap debit udara yang diinputkan akan

dihasilkan ozon dalam fase gas seperti tampak pada Tabel IV.3.

43

Page 4: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Tabel IV.3. Pembentukan Kuantitas Ozon dalam Fase Gas Debit udara (LPM) 2 1 0,5

Waktu (detik) 1,5 3 6

Produksi Ozon (ppm/detik) 66,67 33,33 16,67

Sumber: Kharisma,2007

Pada penelitian ini debit udara diatur konstan sebesar 2 LPM sehingga

menghasilkan ozon dalam fase gas sebesar 66,67 ppm/detik.

4.3. Konsentrasi Sisa Ozon Terlarut pada Proses Ozonisasi

Penelitian dilakukan dengan variasi pH netral (kondisi alami), asam dan basa.

Suplai ozon dilakukan secara menerus kepada kontaktor batch bervolume 7 L. Variasi

waktu kontak yang diambil untuk mengukur konsentrasi ozon pada penelitian ini adalah

3, 5 dan 10 menit. Waktu kontak tersebut diambil karena ozon merupakan oksidator

yang cukup kuat dan memiliki nilai CT yang jauh lebih rendah dibandingkan

desinfektan lainnya.

4.3.1. Konsentrasi Sisa Ozon pada Proses Ozonisasi, Sampel Air dari Unit

Filtrasi

Ozonisasi air pada sampel air dari unit filtrasi dimaksudkan untuk mengetahui

nilai pembentukan DBPs pada proses desinfeksi. Hasil pengukuran konsentrasi sisa

ozon pada berbagai kondisi pH dan waktu kontak dapat dilihat pada Tabel IV.4. dan

Gambar IV.1. dibawah ini.

Tabel IV.4. Konsentrasi sisa ozon pada berbagai waktu kontak pada sampel air dari

unit filtrasi

No Waktu (menit)

konsentrasi sisa ozon

pH netral (mg O3/L)

konsentrasi sisa ozon

pH asam (mg O3/L)

konsentrasi sisa ozon

pH basa (mg O3/L)

1 0 0 0 0 2 3 0,038 0,096 0,027 3 5 0,05 0,147 0,033 4 10 0,061 0,331 0,044

44

Page 5: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 3 5

Waktu kontak (menit)

Kon

sent

rasi

sis

a oz

on (m

g O

3/L)

10

Filtrasi, pH normal Filtrasi , pH asam Filtrasi, pH basa

Gambar IV.1. Grafik konsentrasi sisa ozon Vs waktu kontak pada sampel air dari

unit filtrasi

Konsentrasi sisa ozon secara umum mengalami peningkatan seiring dengan

bertambahnya waktu kontak. Pada waktu kontak yang sama, konsentrasi sisa ozon

dalam air dengan pH asam akan jauh lebih tinggi dibandingkan pada kondisi pH

netral maupun pH basa. Hal tersebut disebabkan oleh adanya reaksi dekomposisi

ozon seperti diungkapkan von Gunten (2003):

O3 + OH- HO2- + O2

O3 + HO2- OH* + O2* + O2

Dari reaksi diatas, dekomposisi ozon dapat dipercepat dengan menaikkan nilai

pH atau dengan penambahan hidrogen peroxide sehingga pada pH basa, dekomposisi

ozon berlangsung lebih cepat.

Pada kondisi pH diturunkan (asam) maka ozon akan berperan lebih banyak

dibandingkan dengan OH radikal, pengkondisian ini digunakan sebagai strategi dalam

meminimasi bromate sebagai DBPs.

4.3.2. Konsentrasi Sisa Ozon pada Proses Ozonisasi, Sampel Air dari Unit

Prasedimentasi

Ozonisasi sampel air dari unit prasedimentasi dimaksudkan untuk mengetahui

pembentukan DBPs pada proses pra-desinfeksi. Hasil pengukuran konsentrasi sisa ozon

pada berbagai kondisi pH dan waktu kontak dapat dilihat pada Tabel IV.5. dan Gambar

IV.2. dibawah ini.

45

Page 6: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Tabel IV.5. Konsentrasi sisa ozon pada berbagai waktu kontak pada sampel air

dari unit prasedimentasi

No Waktu (menit)

konsentrasi sisa ozon pH netral (mg O3/L)

konsentrasi sisa ozon pH asam

(mg O3/L)

konsentrasi sisa ozon

pH basa (mg O3/L)

1 0 0 0 0 2 3 0,073 0,038 0,067 3 5 0,101 0,056 0,073 4 10 0,13 0,124 0,078

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0 3 5

Waktu kontak (menit)

Kon

sent

rasi

sis

a oz

on (m

g O

3/L)

10

Prasedimentasi, pH normal Prasedimentasi, pH asam Prasedimentasi, pH basa

Gambar IV.2. Grafik konsentrasi sisa ozon Vs waktu kontak pada sampel air dari

unit prasedimentasi

Dari grafik diatas, pada waktu kontak 3 dan 5 menit, konsentrasi sisa ozon

pada pH basa lebih tinggi dari kondisi pH asam. Kondisi ini terjadi karena

karakteristik air pada unit ini lebih keruh dan memiliki kandungan bahan organik dan

anorganik yang cukup besar sehingga memungkinkan bagi ozon untuk bereaksi

dengan solut yang ada dalam larutan pada pH asam. Namun pada waktu kontak 10

menit, konsentrasi sisa ozon pada pH asam kembali lebih tinggi dibandingkan

dengan kondisi pH basa. Hal ini sesuai dengan teori yang diungkapkan oleh von

Gunten (2003).

46

Page 7: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

4.3.3. Perbandingan Konsentrasi Sisa Ozon Sampel Air Terozonisasi dari Unit

Prasedimentasi dan Filtrasi

Pada kondisi pH alami (netral), konsentrasi sisa ozon pada proses pra-

desinfeksi dengan waktu kontak yang sama akan lebih tinggi jika dibandingkan pada

proses desinfeksi. Hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan alkalinitas serta adanya

NOM yang berfungsi sebagai inhibitor (alkohol primer) yang lebih tinggi pada

sampel air dari unit prasedimentasi dibandingkan dengan sampel air dari unit filtrasi.

Akibatnya dekomposisi ozon akan berjalan lebih lambat pada sampel air yang berasal

dari unit prasedimentasi. Selain itu sampel air dari unit prasedimentasi memiliki pH

yang lebih rendah sehingga mampu menahan laju dekomposisi ozon dibandingkan

dengan air dari sampel air dari unit filtrasi dengan pH yang lebih besar.

Pada kondisi pH asam, konsentrasi sisa ozon pada sampel air dari unit filtrasi

memiliki nilai tertinggi dibandingkan dengan nilai lainnya sedangkan pada sampel

air dari unit prasedimentasi dengan waktu kontak 3 dan 5 menit, terjadi sebaliknya

yaitu konsentrasi sisa ozon memiliki nilai terendah sebelum kembali sesuai teori

pada menit ke 10. Hal tersebut terjadi karena pada sampel air dari unit

prasedimentasi, lebih banyak kandungan bahan organik dan anorganik yang bereaksi

langsung dengan ozon. Setelah 10 menit, konsentrasi sisa ozon pada pH asam akan

kembali tinggi dibandingkan kondisi basa.

4.4. Komposisi Aldehid yang Terbentuk pada Proses Ozonisasi

Pengukuran aldehid organik dilakukan dengan menggunakan GC-MS jenis QP

5000 dan sampel dipreparasi melalui ekstraksi dengan menggunakan hexane.

Pengukuran dilakukan pada sampel yang diambil dari ozon kontaktor pada waktu

kontak 3, 5 dan 10 menit. Pengukuran LMW pada penelitian ini difokuskan pada

pembentukan aldehid.

Selain aldehid, bahan organik lain yang terbentuk adalah alkohol, namun

karena aldehid merupakan bagian dari Biodegradable Organic Carbon (BOC) yang

dapat dijadikan sumber karbon bagi mikroorganisme untuk pertumbuhannya maka

penelitian ini memberi fokus pada pembentukan aldehid akibat ozonisasi saja.

Mekanisme pembentukan alkohol dan aldehid dapat dijelaskan melalui mekanisme

Criegge atau melalui pemisah paksaan secara segera yang dapat dilihat pada Bab 2.

47

Page 8: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

4.4.1. Komposisi Aldehid yang Terbentuk pada Proses Ozonisasi, Sampel Air

dari Unit Filtrasi

Setelah sampel diambil pada kontaktor, sampel segera diekstraksi dengan

menggunakan n-hexane, dengan perbandingan antar sampel dan hexane sebesar 50 :

50. Kuantitas campuran sampel (linarut) yang disuntikkan pada GCMS adalah

sebesar 1 µL.

Untuk menilai potensi pembentukan aldehid pada proses desinfeksi, dilakukan

ozonisasi pada sampel air dari unit filtrasi. Data aldehid yang terbentuk pada waktu

kontak 3, 5 dan 10 menit pada kondisi pH netral; pH asam; dan pH basa dapat dilihat

pada Tabel IV.6 sampai Tabel IV.8, serta Gambar IV.3.

Tabel IV.6. Komposisi aldehid, pH netral pada sampel air dari unit filtrasi

Waktu kontak (menit)

Aldehid yang Terdeteksi

Berat Molekul

% Komposisi

3 Pentanal 86 100 5 Pentanal 86 54,55

10 Dodecanal 184 6,24

Tabel IV.7. Komposisi aldehid pada pH asam pada sampel air dari unit filtrasi

Waktu kontak (menit)

Aldehid yang

Terdeteksi

Berat Molekul

% Komposisi

Hexanal 100 18,59Nonanal 142 62,063 Pentanal 86 19,36Hexanal 100 42,215 Pentanal 86 57,79

10 Pentanal 86 18,13

Tabel IV.8. Komposisi aldehid pada pH basa pada sampel air dari unit filtrasi

Waktu kontak (menit)

Aldehid yang

Terdeteksi

Berat Molekul

% Komposisi

3 TT TT 5 Pentanal 86 100

10 Pentanal 86 100

48

Page 9: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3 5 10

Waktu Kontak

Nor

mal

isas

i (%

) Ald

ehid

pH NORMAL pH ASAM pH BASA

Gambar IV.3. Komposisi total aldehid pada berbagai kondisi percobaan sampel air

dari unit filtrasi

Pada Tabel IV.6 sampai IV.8 dan Gambar IV.5 dapat dilihat komposisi

aldehid maksimal yang dideteksi oleh GC-MS sebesar 100%. Aldehid yang terbentuk

berupa pentanal dengan Berat Molekul (BM) 86, dodecanal dengan BM 184 dan

hexanal dengan BM 100.

Pada pH normal, seperti terlihat pada tabel IV.6. total aldehid yang terbentuk

mencapai maksimum pada waktu kontak 3 menit yaitu sebesar 100% dan minimum

pada waktu kontak 10 menit yaitu sebesar 6,24%. Pada pH asam, seperti terlihat

pada tabel IV.7, dari waktu kontak 3 menit ke waktu kontak 5 menit, persen

normalisasi total aldehid adalah konstan lalu pada menit ke-10 kembali mengalami

penurunan menjadi 18,13%. Sedangkan pada pH basa, aldehid baru terbentuk pada

menit ke-5 dan persentase akan tetap sama hingga menit ke-10 yaitu sebesar 100%.

Pada setiap penambahan waktu kontak, aldehid yang terbentuk umumnya

mengalami perubahan berat molekul, dimana pada setiap penambahan waktu kontak,

berat molekul yang terdeteksi semakin rendah (Nawrocki,2002).

49

Page 10: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

4.4.2. Komposisi Aldehid yang Terbentuk pada Proses Ozonisasi, Sampel Air

dari Unit Prasedimentasi

Untuk meneliti potensi pembentukan LMW pada proses pra-desinfeksi,

dilakukan pengukuran komposisi aldehid yang terbentuk pada ozonisasi sampel air

dari unit prasedimentasi. Data LMW berupa aldehid pada waktu kontak 3, 5 dan 10

menit pada sampel air dari unit prasedimentasi dapat dilihat pada Tabel IV.9 hingga

IV.11 serta Gambar IV.4. sebagai berikut:

Tabel IV.9. Komposisi aldehid pada pH netral pada sampel air dari unit

prasedimentasi

Waktu kontak (menit) Aldehid yang Terdeteksi Berat Molekul % Komposisi

Decanal 156 3,96Dodecanal 184 3,253 Nonanal 142 10,25Oktanal 128 49,17Decanal 156 35,485 Nonanal 142 15,35Hexanal 100 34,41Heptanal 114 21,8710 Pentanal 86 43,71

Tabel IV.10. Komposisi aldehid pada pH asam pada sampel air dari unit

prasedimentasi

Waktu kontak (menit)

Aldehid yang Terdeteksi Berat Molekul % Komposisi

3 TT 5 Pentanal 86 100

3 Methyl butanal 86 65,76 10 Pentanal 86 34,24

Tabel IV.11. Komposisi aldehid pada pH basa pada sampel air dari unit

prasedimentasi

Waktu kontak (menit)

Aldehid yang Terdeteksi

Berat Molekul

% Komposisi

3 TT 5 Heptanal 86 89,22

Pentanal 86 31,46 Dodecanal 184 37,07 10 Pentanal 86 31,48

50

Page 11: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3 5 10

Waktu Kontak

Nor

mal

sasi

(%

) Ald

ehid

pH NORMAL pH ASAM pH BASA

Gambar IV.4. Komposisi total aldehid pada berbagai kondisi percobaan sampel

Air dari unit Prasedimentasi

Dari Gambar IV.4. dapat dilihat bahwa pada sampel air dari unit prasedimentasi,

komposisi total aldehid mengalami peningkatan pada setiap kondisi pH seiring

dengan penambahan waktu kontak hingga 10 menit. Fenomena tersebut berbeda

dengan sampel air dari unit filtrasi. Jenis aldehid yang terbentuk pada unit ini adalah

oktanal, decanal, nonanal, 3 methyl butanal dan pentanal, dengan berat molekul dari

156 hingga 86.

Pada pH normal, seperti terlihat pada tabel IV.9 persentase total aldehid yang

terbentuk mencapai maksimum pada waktu kontak 10 menit yaitu sebesar 100% dan

minimum pada waktu kontak 3 menit yaitu sebesar 17,46%. Pada pH asam, seperti

terlihat pada tabel IV.10 komposisi total aldehid terbentuk pada menit ke-5 dan 10

dengan persentase konstan sebesar 100%. Sedangkan pada pH basa, seperti terlihat

pada tabel IV .11 aldehid baru terbentuk pada menit ke-5 dan terus naik hingga menit

ke-10 masing-masing sebesar 89,2% dan 100%.

Seperti halnya pada unit filtrasi, untuk setiap penambahan waktu kontak, aldehid

yang terbentuk umumnya mengalami perubahan berat molekul dimana pada setiap

penambahan waktu kontak, berat molekul yang terdeteksi akan semakin kecil. Hasil

ini membuktikan bahwa setiap penambahan waktu kontak ozon maka akan terjadi

pemecahan senyawa yang lebih kompleks menjadi senyawa dengan berat molekul

yang lebih sederhana (Nawrocki,2002).

51

Page 12: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

4.4.3. Struktur Aldehid yang Terbentuk pada Sampel Air Terozonisasi

Jenis aldehid yang terbentuk pada ozonisasi sampel air dari unit

prasedimentasi dan filtrasi terdiri dari 8 jenis aldehid. Aldehid tersebut adalah

pentanal, dodecanal, hexanal, heptanal, oktanal, decanal, nonanal, dan 3 methyl

butanal. Rumus struktur aldehid tersebut dapat dilihat pada tabel IV.12.

Tabel IV.12. Struktur Aldehid yang terbentuk pada proses ozonisasi

Nama Senyawa Rumus Struktur

Pentanal

Hexanal

Dodecanal

Heptanal

Oktanal

Decanal

Nonanal

3 methyl butanal

Contoh hasil pengukuran GC-MS sebelum dan sesudah ozonisasi dapat dilihat

pada lampiran.

Aldehid yang terdeteksi dikelompokkan menjadi 2 jenis aldehid yaitu hexanal,

dan heptanal yang telah digolongkan oleh USEPA sebagai organic oxidation

52

Page 13: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

byproduct. Dodecanal tergolong DBPs nonhalogenated aldehydes dengan Activity

ConcernLevel_Carcinogenicity yang tergolong rendah. Hexanal berdasarkan uji

toksisitas memiliki nilai LC 50 sebesar 17,5 mg/L (USEPA,2009).

4.5. Faktor yang mempengaruhi pembentukan Aldehid pada Proses Ozonisasi

Untuk melihat pengaruh karakteristik air yang didesinfeksi terhadap

pembentukan aldehid maka dibuat komparasi antara perbedaan pH, konsentrasi dan

waktu kontak serta karakteristik air lainnya terutama kekeruhan, UV254 dan TOC.

Juga dianalisa komposisi aldehid sebelum dan sesudah proses ozonisasi.

Pada Gambar IV.5, dapat dilihat kompilasi komposisi aldehid pada setiap

kondisi pH di setiap unit sampel air, sebelum dilakukan proses ozonisasi (waktu

kontak 0 menit) dan pada setiap penambahan waktu kontak (3,5, dan 10 menit)

selama proses ozonisasi dilakukan.

0

20

40

60

80

100

120

Filtrasi Prased Filtrasi Prased Filtrasi Prased

pH normal pH asam pH basa

Nor

mal

isas

i(%) a

ldeh

id

0 menit 3 menit 5 menit 10 menit

Gambar IV.5. Kompilasi aldehid sebelum dan sesudah ozonisasi pada sampel air

dari unit filtrasi dan prasedimentasi

4.5.1. Pengaruh pH pada Pembentukan Aldehid

Kondisi pH akan sangat mempengaruhi konsentrasi sisa ozon yang terbentuk

dimana konsentrasi ozon tersebut akan bereaksi dengan bahan organik sehingga

terbentuk LMW berupa aldehid.

53

Page 14: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Untuk kondisi pH netral (kondisi alami), jika dibandingkan dengan komposisi

sebelum proses ozonisasi dilakukan pada sampel air dari unit filtrasi dengan waktu

kontak 3 menit, kuantitas aldehid yang terbentuk akan meningkat. Namun pada

waktu kontak 5 menit dan 10 menit, kuantitas aldehid mengalami penurunan.

Pada unit prasedimentasi dengan kondisi pH netral, kuantitas aldehid yang

terbentuk sebelum dan sesudah ozonisasi akan terus mengalami peningkatan pada

setiap penambahan waktu kontak ozonisasi.

Pada kondisi pH asam, kuantitas aldehid yang terbentuk pada sampel air dari unit

filtrasi jika dibandingkan dengan sebelum dilakukannya proses ozonisasi akan

mengalami peningkatan pada waktu kontak 3 dan 5 menit, namun pada menit ke-10

komposisi aldehid akan menurun. Untuk sampel air dari unit prasedimentasi, aldehid

menjadi tidak terdeteksi pada waktu kontak 3 menit. Namun pada waktu kontak

selanjutnya, aldehid mengalami peningkatan. Hilangnya aldehid pada sampel air dari

unit prasedimentasi disebabkan karena pada waktu kontak 3 menit konsentrasi sisa

ozon berada pada nilai terendah sehingga memungkinkan reduksi aldehid yang

terjadi akibat adisi gugus karbonil yang dapat terjadi dalam suasana asam, seperti

yang telah dijelaskan pada Bab 2.6.

Kondisi pH basa, baik pada sampel air dari unit filtrasi dan prasedimentasi

pada waktu kontak 3 menit aldehid menghilang, padahal sebelum diozonisasi aldehid

terdeteksi. Hal tersebut diduga terjadi karena air merupakan pelarut yang bersifat

atau berfungsi sebagai nukleofilik, kondisi tersebut diperkuat dengan penambahan

NaOH yang merupakan basa kuat sehingga gugus karbonil dapat mengalami adisi

dalam suasana basa. Fenomena adisi pada larutan asam dan basa telah dijelaskan

pada Bab 2.6.

Dari uraian diatas maka baik pada unit filtrasi dan prasedimentasi, pengaruh

pH hanya terlihat pada waktu kontak 3 menit, dimana aldehid tidak terbentuk pada

pH basa pada ke-2 unit dan dalam pH asam pada unit prasedimentasi. Namun setelah

waktu kontak 5 dan 10 menit, pengaruh pH terhadap komposisi aldehid tidak

signifikan, dimana komposisi aldehid yang terbentuk tidak memiliki perbedaan yang

tidak jauh berbeda.

Hasil tersebut dikuatkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Siddiqui

(1997), dan Hammes (2006). Fenomena tersebut terjadi karena pembentukan aldehid

merupakan proses reaksi antara bahan organik dan ozon secara spontan, melalui

54

Page 15: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

pemisahpaksaan (cleavage) yang dapat terjadi secara segera dan melalui Mekanisme

Criegge, yang dapat dilihat pada Bab 2.2.3.

4.5.2. Pengaruh prekursor dan kekeruhan terhadap pembentukan Aldehid

Dari Gambar IV.5. dapat dilihat pada unit filtrasi terdapat kecenderungan

konsentrasi aldehid menurun hingga menit ke-10, sementara pada unit

prasedimentasi aldehid yang terbentuk cenderung mengalami kenaikan hingga menit

ke-10. Kondisi tersebut seiring adanya perbedaan nilai TOC, kekeruhan dan UV254.

Pada unit prasedimentasi kandungan TOC sebesar 5,9 mg/L, kekeruhan 40,7

NTU, serta UV 254 0,076 sedangkan pada unit filtrasi komposisi TOC sebesar 3,9

mg/L kekeruhan 1,5 NTU dan UV 254 0,012.

Jika melihat nilai parameter tersebut diatas maka pada sampel air dari unit

prasedimentasi bahan organik akan berkompetisi lebih ketat untuk dapat bereaksi

dengan ozon.

Untuk melihat pengaruh prekursor analisa dapat dilakukan melalui

perbandingan antara konsentrasi ozon dan TOC awal terhadap aldehid yang

terbentuk. Data tersebut dapat dilihat pada Tabel IV.13-IV.14. dan grafik pada

Gambar IV.6-IV.7 dibawah ini.

Tabel IV.13. Konsentrasi ozon/TOC terhadap kuantitas aldehid pada unit

Filtrasi

Kondisi pH

Waktu kontak (menit)

% Normalisasi Aldehid

Konsentrasi ozon/TOC

0 0 0 3 100 0,010 5 54,55 0,013 Netral

10 6,24 0,016 0 0 0 3 100 0,025 5 100 0,038 Asam

10 18,13 0,085 0 0 0 3 0 0,007 5 100 0,008 Basa

10 100 0,011

55

Page 16: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Tabel IV.14. Konsentrasi ozon/TOC terhadap kuantitas aldehid pada unit

Prasedimentasi

Kondisi pH

Waktu kontak (menit)

% Normalisasi Aldehid

Konsentrasi ozon/TOC

3 17,46 0,012 5 100 0,018 Netral

10 100 0,022

3 0 0,006 5 100 0,009 Asam

10 100 0,021

3 0 0,011 5 89,22 0,012 Basa

10 100 0,013

0102030405060708090

100110

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090

Konsentrasi ozon/TOC awal

(%) N

orm

alis

asi a

ldeh

id

Filtrasi pH normal Filtrasi pH asam Filtrasi pH basa

Gambar IV.6. Perbandingan nilai konsentrasi ozon/TOC awal terhadap

pembentukan aldehid pada sampel air dari unit filtrasi

56

Page 17: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

0102030405060708090

100110

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025

Konsentrasi ozon/TOC awal

(%) N

orm

alis

asi a

ldeh

id

Prasedimentasi pH normal Prasedimentasi pH asam Prasedimentasi pH basa

Gambar IV.7. Perbandingan nilai konsentrasi ozon/TOC awal terhadap

pembentukan aldehid pada sampel air dari unit prasedimentasi

Pada sampel air dari unit filtrasi dengan kondisi pH asam dan netral,

komposisi aldehid berkurang seiring dengan peningkatan perbandingan konsentrasi

ozon dan TOC awal. Nilai kekeruhan yang lebih rendah pada unit filtrasi

menyebabkan pada kondisi pH asam dengan perbandingan 0,025 dan 0,038, serta

pada perbandingan 0,01 dalam pH netral, aldehid dapat terdeteksi dengan persentase

100%, namun karena prekursor berupa bahan organik hidrophobik yang terbatas

maka pada nilai perbandingan selanjutnya komposisi aldehid yang terdeteksi

mengalami penurunan. Fenomena tersebut terjadi karena aldehid yang telah

terbentuk mengalami oksidasi lebih lanjut. Pada perbandingan konsentrasi sisa ozon

dan TOC yang lebih rendah (kurang dari 0,007) dengan kondisi pH basa, aldehid

tidak terbentuk, namun pada nilai perbandingan C:TOC selanjutnya aldehid

terbentuk dengan nilai persentase yang konstan sebesar 100%. Rendahnya

kandungan bahan hidrophobik pada unit filtrasi karena bahan humic (hidrophobik)

telah disisihkan pada proses koagulasi-flokulasi.

Pada sampel air dari unit prasedimentasi seiring peningkatan perbandingan

konsentrasi ozon dan TOC, maka % normalisasi aldehid bertambah. Kondisi

tersebut diduga terjadi karena sifat bahan organik yang terkandung dalam sampel air

dari unit ini dominan bersifat hidrophobik, yang merupakan bahan organik

pembentuk aldehid ( Schechter dan Singer, 1994). Pada nilai perbandingan

57

Page 18: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

konsentrasi sisa ozon dan TOC kurang dari 0,012 yang terjadi pada pH asam dan

basa, aldehid tidak terbentuk, namun pada nilai perbandingan selanjutnya aldehid

terbentuk dan mencapai maksimum pada perbandingan 0,022 dalam kondisi pH

netral, 0,09 dalam kondisi pH asam dan 0,013 dalam kondisi pH basa.

Kecenderungan hasil penelitian membenarkan hasil penelitian Bose (2007),

dimana pada larutan yang mengandung bahan hidrophobik (humic) dan non-humic

maka ozon cenderung bereaksi dengan bahan yang humic, namun bila secara khusus

bereaksi dengan bahan non-humic seperti aldehid maka ozon akan mengoksidasi

bahan tersebut. Sehingga penempatan ozonisasi setelah proses koagulasi-flokulasi

akan memaksimumkan penyisihan bahan organik. Strategi penempatan unit

pengolahan dengan cara ini akan mengurangi dosis klor pada proses yang

dibutuhkan untuk proses post-desinfeksi.

Pengaruh lain akibat adanya perbedaan kuantitas dan karakteristik prekursor

adalah jenis aldehid yang terbentuk. Pada unit prasedimentasi jenis aldehid yang

terbentuk lebih banyak dibandingkan dengan jenis aldehid pada unit filtrasi. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar IV.8-IV.9.

Sampel air dari unit Filtrasi, pH asam

0

20

40

60

80

100

120

3 5 10menit

% N

orm

alita

s

Gambar IV.8. Aldehid yang terbentuk pada sampel air dari unit filtrasi

NonanalHexanalPentanal

Sampel Air dari Unit Filtrasi, pH basa

0

20

40

60

80

100

120

3 5 10menit

% N

orm

alita

s Pentanal

S a mpe l a i r da r i uni t Fi l t r a si , pH nor ma l

0

20

40

60

80

100

120

3 5 10meni t

PentanalDodecanal

58

Page 19: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Gambar IV.9. Aldehid yang terbentuk pada sampel air dari unit prasedimentasi

Dari hasil penelitian dapat dilihat perbedaan nilai TOC memiliki efek yang

tidak signifikan pada komposisi maksimum aldehid yang terbentuk. Hasil penelitian

yang sama ditunjukan Hammes (2006) yang dilakukan pada air dengan sumber air

dengan karakteristik yang berbeda, dimana kuantitas aldehid yang terbentuk tidak

memiliki perbedaan yang signifikan.

4.5.3. Pengaruh Konsentrasi dan waktu kontak (CT) terhadap pembentukan

aldehid

Penilaian efektifitas desinfeksi dengan ozon dilakukan dengan konsep CT,

dimana pemaparan desinfektan dihitung dengan waktu sebagai variable dependen

dan konsentrasi sebagai variable independent (C=f(t)) atau dengan mengalikan

konsentrasi (C) dan waktu kontak (T) (von Gunten,2003).

Nilai CT yang dihasilkan dari penelitian ini umumnya berada pada range CT

yang digunakan untuk inaktivasi mikroorganisme patogen yang dikeluarkan oleh

USEPA, dimana untuk inaktifasi sebesar 0,5 log nilai CT sebesar 0,08 mg.menit/L

dan untuk 3 log sebesar 0,46 mg.menit/L pada suhu 25 0C. Nilai CT dan konsentrasi

Sampel dari Unit Prasedimentasi pH normal

0

20

40

60

80

100

120

3 5 10menit

% N

orm

alis

asi

Pentanal

Heptanal

Hexanal

Nonanal

Oktanal

Dodecanal

Decanal

Sampel dari unitPrasedimentasi pH asam

0

20

40

60

80

100

120

3 5 10menit

% N

orm

alis

asi

3 Methyl butanal

Pentanal

Sampel dari unitPrasedimentasi pH basa

0

50

100

150

3 5 10menit

% N

orm

alis

asi

Heptanal

Pentanal

Hexanal

3 Methyl butanal

59

Page 20: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

LMW berupa aldehid yang terbentuk dapat dilihat pada Tabel IV.15 sampai IV.19

dan Gambar IV.10-IV.11 dibawah ini.

Tabel.IV.15. Nilai CT dan konsentrasi aldehid pada sampel air dari unit filtrasi pH

netral

Waktu kontak (menit)

Konsentrasi sisa ozon (mg O3/L)

CT (mg .menit L-1)

% Normalisasi aldehid

3 0,038 0,115 100. 5 0,050 0,249 54,550

10 0,061 0,612 6,240

Tabel.IV.16. Nilai CT dan konsentrasi aldehid pada sampel air dari unit filtrasi pH

asam

Waktu kontak (menit)

Konsentrasi sisa ozon (mg O3/L)

CT (mg .menit L-1)

% Normalisasi aldehid

3 0,096 0,287 100 5 0,147 0,736 100

10 0,331 3,308 18,130

Tabel.IV.17. Nilai CT dan konsentrasi aldehid pada sampel air dari unit filtrasi pH

basa

Waktu kontak (menit)

Konsentrasi sisa ozon (mg O3/L)

CT (mg .menit L-1)

% Normalisasi aldehid

3 0,027 0,081 0 5 0,033 0,163 100

10 0,044 0,440 100

Tabel IV.18. Nilai CT dan konsentrasi aldehid pada sampel air dari unit

prasedimentasi pH netral

Waktu kontak (menit)

Konsentrasi sisa ozon (mg O3/L)

CT (mg .menit L-1)

% Normalisasi aldehid

3 0,073 0,218 17,46 5 0,107 0,536 100

10 0,130 1,301 100

60

Page 21: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Tabel.IV.19. Nilai CT dan konsentrasi aldehid pada sampel air dari unit

prasedimentasi pH asam

Waktu kontak (menit)

Konsentrasi sisa ozon (mg O3/L)

CT (mg .menit L-1)

% Normalisasi aldehid

3 0,038 0,115 0 5 0,056 0,278 100

10 0,124 1,243 100

Tabel.IV.20. Nilai CT dan konsentrasi aldehid pada sampel air dari unit

prasedimentasi pH basa

Waktu kontak (menit)

Konsentrasi sisa ozon (mg O3/L)

CT (mg .menit L-1)

% Normalisasi aldehid

3 0,067 0,201 0 5 0,073 0,364 89,220

10 0,078 0,784 100

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

CT (mg.L^-1.menit)

Nor

mal

itas

alde

hid

(%)

Filtrasi pH normal Filtrasi pH asam Filtrasi pH basa

Gambar IV.10. Hubungan CT dan komposisi aldehid yang terbentuk pada sampel

air dari unit Filtrasi

61

Page 22: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

0

20

40

60

80

100

120

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

CT (mg.L^-1.menit)

Nor

mal

itas

alde

hid

(%)

Prasedimentasi pH normal Prasedimentasi pH asam Prasedimentasi pH basa

Gambar IV.11. Hubungan CT dan komposisi aldehid yang terbentuk pada

sampel air dari unit prasedimentasi

Pada sampel air dari unit filtrasi seperti terlihat pada gambar IV.10, dengan

kondisi pH asam nilai CT berada pada nilai yang tertinggi dibandingkan pada pH

normal dan yang terendah adalah pada pH basa. Konsentrasi sisa ozon yang lebih

tinggi pada pH asam menyebabkan dari CT sebesar 0,287 mg.menit/L ke 0,736

mg.menit/L komposisi aldehid yang terdeteksi meningkat namun pada menit ke-10

komposisi aldehid mengalami penurunan. Kondisi serupa terjadi pada pH netral

dimana pada CT sebesar 0,115 mg.menit/L komposisi aldehid yang terdeteksi

mencapai nilai maksimum dan terus mengalami penurunan dari CT sebesar 0,249

mg.menit/L hingga 0,612 mg.menit/L. Dugaan yang menyebabkan fenomena

tersebut telah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya. Fenomena dalam kondisi pH

basa sedikit berbeda, dengan nilai CT terendah sebesar 0,08 mg.menit/L belum ada

aldehid yang terbentuk, namun pada nilai CT selanjutnya aldehid terbentuk cukup

besar dan konstan dari menit ke-5 hingga menit ke-10.

Dari gambar IV.11 pada sampel air dari unit prasedimentasi, trend yang

terjadi dalam setiap kondisi pH serupa, dimana pada setiap penambahan CT

konsentrasi aldehid terus mengalami penambahan. Hal tersebut tentu dipengaruhi

oleh karakteristik prekursor yang ada.

Pada unit prasedimentasi dan unit filtrasi, dalam kondisi dimana nilai CT

paling rendah aldehid belum terbentuk, namun setelah tidak terbentuk pada nilai CT

terendah tersebut maka pada CT seterusnya aldehid terbentuk dengan komposisi

62

Page 23: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

yang cukup besar dan relatif konstan. Terjadinya fenomena tersebut terjadi karena

konsentrasi ozon terlarut yang terkandung dalam sampel air belum mampu untuk

memecah bahan organik menjadi aldehid, sementara OH radikal meskipun tidak

membentuk aldehid, dapat memecah senyawa aromatik membentuk alkena

(Yunzheng et al.,2004). Alkena merupakan bahan baku pembentuk aldehid. Setelah

bahan baku tersebut tersedia maka pada waktu kontak selanjutnya aldehid akan

terbentuk dengan komposisi yang konstan hingga menit 10. Bukti tersebut semakin

menguatkan hipotesa bahwa aldehid terbentuk akibat reaksi langsung ozon dan NOM

yang diwakili oleh nilai TOC dan UV254.

Pada sampel air dari unit prasedimentasi, aldehid tidak terdeteksi pada CT

dibawah 0,2 mg.menit/L sedangkan pada unit filtrasi aldehid tidak terdeteksi pada

CT sebesar 0,081 mg.menit/L. Kedua nilai CT tersebut jika dibandingkan dengan

nilai CT untuk inaktifasi mikroorganisme menurut USEPA, maka dapat

menginaktifasi sebesar 0,5 log untuk CT 0,08 mg.menit/L dan 1 log untuk CT 0,2

mg.menit/L. Namun nilai CT tersebut terjadi akibat pengkondisian pH yang

dilakukan pada penelitian ini. Sementara pada kondisi pH alami (netral) dengan nilai

CT terendah sebesar 0,115 mg.menit/L pada proses ozonisasi sampel air unit filtrasi

dan dengan CT sebesar 0,218 mg.menit/L pada proses ozonisasi sampel air unit

prasedimentasi, aldehid tetap terbentuk masing-masing sebesar 100% dan 17,46%,

sehingga setelah unit ozonisasi diperlukan proses penyisihan LMW. Penyisihan

tersebut biasanya dengan menggunakan proses adsorpsi.

4.6. Analisa Kejadian Regrowth Setelah Ozonisasi

Sesuai dengan lingkup penelitian, pada tahap ini hanya dilakukan pemeriksaan

pada kondisi sampel air pada pH alami (netral). Pemeriksaan Coli dilakukan dengan

pemeriksaan Jumlah Perkiraan Terdekat (JPT). Pengukuran dilakukan melalui uji

dugaan, uji penetapan dan uji kelengkapan.

Pengukuran dilakukan dua kali. Pengukuran pertama (T-1) dilakukan sesaat

setelah ozonisasi dan pengukuran kedua (T-2) dilakukan setelah 24 jam dari proses

ozonisasi. Pengukuran T-2 ditujukan untuk membuktikan terjadinya pertumbuhan

kembali (regrowth) mikroorganisma akibat proses ozonisasi yang diduga dapat

membentuk LMW. Metode yang digunakan pada T-2 yaitu dengan reinokulasi dan

tanpa reinokulasi.

63

Page 24: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

Seperti telah dipaparkan dalam Bab 3, reinokulasi dilakukan dari coli yang

terkandung pada sampel air dari unit prasedimentasi dan sampel air dari unit filtrasi

yang belum diozonisasi. Coli yang diinokulasikan diperoleh dari hasil uji penetapan

pada tabung medium EMB (Eosin Metilen Blue) pada sampel air dari ke-2 unit

tersebut.

A. Pengukuran T-1 Kandungan Coli Setelah Ozonisasi

Kandungan bakteri coli setelah ozonisasi dapat dilihat pada tabel 21 dibawah ini

Tabel IV. 21. Kandungan Bakteri Coli pada Pengukuran T-1

Waktu kontak (menit)

Kandungan coli, Unit Filtrasi (JPT/100mL)

Kandungan coli unit prasedimentasi (JPT/100mL)

3 43 460 5 23 46

10 0 16

Pada tabel IV.21 dapat dilihat kandungan coli pada unit filtrasi masih tinggi pada

waktu kontak 3 menit sebesar 43 JPT/100mL, sedangkan kandungan coli minimum

dicapai pada waktu kontak 10 menit sebesar nol, sementara pada unit prasedimentasi

kandungan coli masih tinggi pada waktu kontak 3 menit sebesar 460 JPT/100ml, dan

mencapai minimum pada waktu kontak 10 menit sebesar 16 JPT/100mL.

Sampel air yang berasal dari unit filtrasi memiliki kualitas yang cukup baik dan

siap untuk didesinfeksi. Rendahnya kandungan bahan organik serta tidak

terkandungnya bahan anorganik seperti Fe dan Mn yang dapat menganggu proses

desinfeksi menyebabkan pada waktu kontak 10 menit tidak ada coliform yang

terdeteksi.

Pada sampel air dari unit prasedimentasi, hingga waktu kontak 10 menit coli

masih terdeteksi, hal tersebut disebabkan karakteristik sampel air dari unit ini

memiliki kandungan bahan organik dan kekeruhan yang masih tinggi, sehingga

kompetisi mikroorganisme untuk dapat bereaksi dengan ozon lebih ketat, akibatnya

proses desinfeksi terganggu (K.Bancroft et al.,1983).

64

Page 25: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

B. Pengukuran T-2 Kandungan Coli Setelah Ozonisasi

Pengukuran kedua (T-2) dilakukan dengan menggunakan 2 cara yaitu:

⇒ Dengan melakukan reinokulasi, diadopsi dari the cooperative research centre for

water quality treatment Australia.

⇒ Dengan membiarkan sampel selama 24 jam, kemudian dilakukan pengukuran

Hasil pengukuran coli dengan reinokulasi dapat dilihat pada tabel 22, sedangkan

pengukuran tanpa reinokulasi terdapat pada tabel 23 dibawah ini.

Tabel IV. 22. Kandungan Bakteri Coli pada Pengukuran T-2, Dengan

Reinokulasi

Waktu kontak (menit)

Kandungan coli, Unit Filtrasi (JPT/100mL)

Kandungan coli unit prasedimentasi (JPT/100mL)

3 >1100 >1100 5 >1100 >1100

10 >1100 >1100

Tabel IV. 23. Kandungan Bakteri Coli pada Pengukuran T-2, Tanpa Reinokulasi

Waktu kontak (menit)

Kandungan Fecal coli, Unit Filtrasi (JPT/100mL)

Kandungan fecal coli unit prasedimentasi (JPT/100mL)

3 15 240 5 0 1100

10 0 1100

Perbandingan dilakukan terhadap kandungan coli yang terdapat Tabel IV. 21

dengan Tabel IV. 22 dan IV.23.

Pada perbandingan antara Tabel IV.21 dan IV.22 kandungan JPT bakteri coli

mengalami peningkatan secara signifikan baik pada sampel air dari unit filtrasi dan

unit prasedimentasi. Pada perbandingan Tabel IV.21 dan IV.23, fenomena

pertumbuhan kembali (regrowth) lebih jelas terlihat pada unit prasedimentasi.

Fenomena yang terjadi pada pada pengukuran T-1 dan pada pengukuran T-2 baik

dengan dan tanpa reinokulasi dapat disebabkan oleh:

⇒ Pada sampel air dari unit filtrasi dengan waktu kontak yang sama antara

pengukuran T-1 dengan pengukuran T-2 tanpa reinokulasi terjadi penurunan

JPT bakteri coli. Menurunnya kandungan coli dikarenakan walaupun proses

desinfeksi dengan ozon tidak dapat membunuh mikroorganisme secara

langsung pada T-1 dengan waktu kontak 3 dan 5 menit, namun karakteristik

air dari unit ini cukup baik untuk proses desinfeksi sehingga ozonisasi

65

Page 26: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

mampu untuk merusak struktur sel, menganggu fungsí enzim dan

mempengaruhi fungsí biosíntesis dan pertumbuhan mikroorganisma

(USEPA,1999). Akibatnya JPT bakteri coli setelah 24 jam yang diukur pada

T-2 mengalami penurunan yaitu menjadi 15 JPT/100 mL pada kontak 3

menit, dan 0 JPT/100 mL pada kontak 5 menit.

⇒ Pada sampel air dari unit prasedimentasi, dari pengukuran T-1 ke pengukuran

T-2 tanpa reinokulasi dengan waktu kontak yang sama, umumnya mengalami

kenaikan, kecuali pada kontak 3 menit. Fakta ini membuktikan bahwa proses

desinfeksi pada sampel air dari unit ini tidak berjalan dengan baik, sehingga

jumlah bakteri yang mengalami kerusakan sel dan mengalami gangguan

fungsí enzim jumlahnya terbatas, akibatnya bakteri dapat mengalami

pertumbuhan kembali dengan cepat, apalagi ditunjang dengan LMW yang

merupakan subtrat bagi mikroorganisme (termasuk aldehid) dalam kondisi

yang cukup banyak.

⇒ Pada perbandingan antara pengukuran T-1 dan T-2 tanpa reinokulasi, sampel

dimana JPT coli tidak mengalami kenaikan, bahkan ada yang mengalami

penurunan pada T-2, terjadi pada sampel yang mengandung dodecanal.

Dodecanal merupakan aldehid yang terdeteksi dengan berat molekul yang

paling tinggi yaitu sebesar 184. Besarnya berat molekul akan mempengaruhi

luas permukaan LMW tersebut sehingga akan lebih sulit bagi

mikroorganisme untuk memanfaatkannya sebagai subtrat.

⇒ Pada komparasi antara JPT coli pengukuran T-1 dan T-2 dengan reionokulasi

terdapat kecenderungan yang sama, yaitu baik pada sampel air dari unit

prasedimentasi dan sampel dari unit filtrasi JPT coli mengalami kenaikan

hinga lebih dari 1000 JPT/100mL, hal tersebut menunjukan terjadinya

pertumbuhan kembali mikroorganisme estela proses desinfeksi.

Inokulasi pada sampel yang akan diuji cobakan pada pengukuran T-2 hanya

berasal dari 1 tabung yang terdeteksi positif dari uji penetapan, atau setara

dengan 3 JPT/100 mL. Setelah 24 jam pada pengukuran T-2 terdeteksi coli

sebesar lebih dari 1000 JPT/100 mL. Data tersebut menandakan jika

diinokulasikan bakteri dengan kondisi sehat belum terpapar ozon, maka

bakteri tersebut dapat tumbuh dengan cepat pada air yang mengandung

LMW. Meskipun berdasarkan hasil penelitian ini pada sampel air dari unit

filtrasi komposisi aldehid sebagai subtrat menurun. Namun aldehid tersebut

66

Page 27: Bab IV Data dan Pembahasan - digilib.itb.ac.iddigilib.itb.ac.id/files/disk1/632/jbptitbpp-gdl-mohamadran-31581-5... · 4 Kesadahan total (mg/L) 25,35 24,75 5 Mangan ... unit prasedimentasi

dapat mengalami oksidasi lanjut menjadi asam karboksilat, yang masih

merupakan salah satu dari LMW yang tergolong BOC (Nawrocki et al.,

2001). Reaksi oksidasi aldehid menjadi asam karboksilat dapat dilihat

dibawah ini (Siddiqui et al., 1997):

Analsisa tersebut didukung oleh hasil penelitian Hammes (2006), Nawrocki

(2001) yang menyimpulkan bahwa asam karboksilat merupakan produk

LMW dominan dibandingkan dengan aldehid pada proses desinfeksi.

Sehingga diperlukan penelitian lanjutan mengenai pembentukan asam

karboksilat akibat proses ozonisasi.

67