MAKALAH PENGHILANGAN FE

5/16/2018 MAKALAH PENGHILANGAN FE - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-penghilangan-fe 1/22

1

BAB I

PENDAHULUAN

Air merupakan kebutuhan yang sangat vital bagi kehidupan manusia.

Oleh karena itu jika kebutuhan akan air belum tercukupi maka dapat memberikan

dampak yang besar terhadap kerawanan kesehatan maupun sosial. Pengadaan air

bersih di Indonesia khususnya untuk skala yang besar masih terpusat di daerah

perkotaan, dan dikelola oleh Perusahan Air Minum (PAM) kota yang

bersangkutan. Namun demikian secara nasional jumlahnya masih belum

mencukupi dan dapat dikatakan relatif kecil yakni 16,08 % (1995). Untuk daerah

yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PAM umumnya mereka

menggunakan air tanah (sumur), air sungai, air hujan, air sumber (mata air) dan

sebagainya.

Dari data ststistik 1995, prosentase banyaknya rumah tangga dan sumber

air minum yang digunakan di berbagai daerah di Indonesia sangat bervariasi

tergantung dari kondisi geografisnya. Secara nasional yakni sebagai berikut : yang

menggunakan air leding (PAM) 16,08 %, air tanah dengan memakai pompa 11,61

%, air sumur (perigi) 49,92 %, mata air (air sumber) 13,92 %, air sungai 4,91 %,

air hujan 2,62 % dan lainnya 0,80 %.

Berdasarkan data tersebut, faktanya masyarakat Indonesia kecenderungan

tinggi menggunakan air sumur. Air sumur merupakan sumber utama air minum

bagi masyarakat yang tinggal di daerah perkotaan. Untuk mendapatkan sumber air

tersebut umumnya manusia membuat sumur gali atau sumur pantek. Padahal

permasalahannya, air tanah (air sumur) yang dikonsumsi masyarakat kurang

memenuhi syarat sebagai air minum atau bahkan beberapa tidak layak minum. Airtanah sering mengandung zat besi (Fe) cukup besar. Adanya kandungan Fe dalam

air menyebabkan warna air tersebut berubah menjadi kuning-coklat setelah

beberapa saat kontak dengan udara. Di samping dapat mengganggu kesehatan

juga menimbulkan bau yang kurang enak serta menyebabkan warna kuning pada

diding bak serta bercak-bercak kuning pada pakaian. Kandungan Fe tidak hanya

terlarut dalam air sumur namun terdapat pula pada air sungai namun memang

kandungan terbesar pada air sumur.



2

Untuk menanggulangi masalah tersebut, salah satu alternatif yakni

dengan cara mengolah air tanah atau air sumur sehingga didapatkan air dengan

kualitas yang memenuhi syarat kesehatan. Air yang layak diminum, mempunyai

standar persyaratan tertentu yakni persyaratan fisis, kimiawi dan bakteriologis,

dan syarat tersebut merupakan satu kesatuan. Oleh karena itu, sangat perlu cara-

cara pengolahan air minum terkait dengan penghilangan konsentrasi Fe di dalam

air terutama dalam hal ini adalah air tanah (air sumur).



3

BAB II

ISI

2.1 Zat Besi (Fe) dalam Air

Besi adalah salah satu elemen yang dapat ditemui hampir pada

setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air.

Pada umumnya besi yang ada di dalam air dapat bersifat terlarut sebagai

Fe2+

atau Fe3+

bentuk senyawa yang larut air dan tidak berwarna. Jika air

tersebut berhubungan dengan udara maka ion Fe2+

secara perlahan akan

teroksidasi menjadi bentuk senyawa ferri (Fe3+

) yang tidak larut dalam air.

Senyawa-senyawa ini berwarna coklat dan dapat menimbulkan bau dan rasa

yang kurang enak.

Kandungan ion Fe (Fe2+

,Fe3+

) pada air sumur bor berkisar antara 5-

7 mg/L. Tingginya kandungan Fe (Fe2+

,Fe3+

) ini berhubungan dengan

keadaan struktur tanah. Struktur tanah di bagian atas merupakan tanah

gambut, selanjutnya berupa lempung gambut dan bagian dalam merupakan

campuran lempung gambut dengan sedikit pasir.

Dalam bentuk ikatan besi dapat berupa Fe2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3

atau FeSO4 tergantung dari unsur lain yang mengikatnya. Dinyatakan pula

bahwa besi dalam air adalah bersumber dari dalam tanah sendiri di sampng

dapat pula berasal dari sumber lain, di antaranya dari larutnya pipa besi,

reservoir air dari besi atau endapan buangan industri.

Konsentrasi besi terlarut yang masih diperbolehkan dalam air

bersih adalah sampai dengan 0,1 mg/l.

2.2 Faktor Pengaruh Kelarutan Fe dalam Air

Hal-hal yang mempengaruhi kelarutan Fe dalam air, antara lain:

1. Kedalaman

Air hujan yang turun jatuh ke tanah dan mengalami infiltrasi

masuk ke dalam tanah yang mengandung FeO akan bereaksi dengan

H2O dan CO2 dalam tanah dan membentuk Fe(HCO3)2 di mana



4

semakin dalam air yang meresap ke dalam tanah semakin tinggi juga

kelarutan besi karbonat dalam air tersebut.

2. pH

pH air akan terpengaruh terhadap kesadahan kadar besi

dalam air, apabila pH air rendah akan berakibat terjadinya proses

korosif sehingga menyebabkan larutnya besi dan logam lainnya dalam

air, pH yang rendah kurang dari 7 dapat melarutkan logam. Dalam

keadaan pH rendah, besi yang ada dalam air berbentuk ferro dan ferri,

dimana bentuk.ferri akan mengendap dan tidak larut dalam air serta

tidak dapat dilihat dengan mata sehingga mengakibatkan air menjadi

berwarna,berbau dan berasa.

3. Suhu

Suhu adalah temperatur udara. Temperatur yang tinggi

menyebabkan menurunnya kadar O2 dalam air, kenaikan temperatur

air juga dapat mengguraikan derajat kelarutan mineral sehingga

kelarutan Fe pada air tinggi.

4. Bakteri besi

Bakteri besi (Crenothrix, Lepothrix, Galleanella,

Sinderocapsa dan Sphoerothylus) adalah bakteri yang dapat

mengambil unsur besi dari sekeliling lingkungan hidupnya sehingga

mengakibatkan turunnya kandungan besi dalam air, dalam aktifitasnya

bakteri besi memerlukan oksigen dan besi sehingga bahan makanan

dari bakteri besi tersebut. Hasil aktifitas bakteri besi tersebut

menghasilkan presipitat (oksida besi) yang akan menyebabkan warna

pada pakaian dan bangunan. Bakteri besi merupakan bakteri yanghidup dalam keadaan anaerob dan banyak terdapat dalam air yang

mengandung mineral. Pertumbuhan bakteri akan menjadi lebih

sempurna apabila air banyak mengandung CO2 dengan kadar yang

cukup tinggi.

5. CO2 agresif

Karbondioksida (CO2) merupakan salah satu gas yang

terdapat dalam air. Berdasarkan bentuk dari gas Karbondioksida



5

(CO2) di dalam air, CO2 dibedakan menjadi CO2 bebas yaitu CO2 yang

larut dalam air, CO2 dalam kesetimbangan, CO2 agresif. Dari ketiga

bentuk Karbondioksida (CO2) yang terdapat dalam air, CO2 agresif lah

yang paling berbahaya karena kadar CO2 agresif lebih tinggi dan dapat

menyebabkan terjadinya korosi sehingga berakibat kerusakan pada

logam-logam dan beton. Menurut Powell, CO2 bebas yang asam akan

merusak logam apabila CO2 tersebut bereaksi dengan air karena akan

merusak logam. Reaksi ini dikenal sebagai teori asam, dengan reaksi

sebagai berikut:

2 Fe + H2CO3 FeCO3 + 2 H+

2 FeCO3 + 5 H2O +1/2 O2 2 Fe(OH)2 + 2 H2CO3

Dalam reaksi di atas dapat dilihat bahwa asam karbonat

tersebut secara terus-menerus akan merusak logam, karena selain

membentuk FeCO3 sebagai hasil reaksi antara Fe dan H2CO3,

selanjutnya FeCO3 bereaksi dengan air dan gas oksigen (O2)

menghasilkan zat 2FeOH dan 2H2CO3 di mana H2CO3 tersebut akan

menyerang logam kembali sehingga proses pengrusakan logam akan

berjalan secara terus-menerus mengakibatkan kerusakan yang semakin

lama semakin besar pada logam tersebut.

2.3 Permasalahan Kelarutan Fe dalam Air

Apabila kosentrasi besi terlarut dalam air melebihi batas akan

menyebabkan berbagai masalah, antara lain:

1. Gangguan teknis

Endapan Fe(OH) bersifat korosif terhadap pipa dan akanmengendap pada saluran pipa, sehingga mengakibatkan pembuntuan

dan efek-efek yang dapat merugikan seperti: mengotori bak yang

terbuat dari seng, mengotori wastafel dan kloset.

2. Gangguan fisik

Gangguan fisik yang ditimbulkan oleh adanya besi terlarut

dalam air adalah timbulnya warna, bau, rasa. Air akan terasa tidak

enak bila konsentrasi besi terlarutnya > 1,0 mg/l.



6

3. Gangguan kesehatan

Senyawa besi dalam jumlah kecil di dalam tubuh manusia

berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, di mana tubuh

memerlukan 7-35 mg/hari yang sebagian diperoleh dari air. Tetapi zat

Fe yang melebihi dosis yang diperlukan oleh tubuh dapat

menimbulkan masalah kesehatan. Hal ini dikarenakan tubuh manusia

tidak dapat mengsekresi Fe, sehingga bagi mereka yang sering

mendapat tranfusi darah warna kulitnya menjadi hitam karena

akumulasi Fe. Air minum yang mengandung besi cenderung

menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Selain itu dalam dosis

besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali disebabkan

oleh rusaknya dinding usus ini. Kadar Fe yang lebih dari 1 mg/l akan

menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit. Apabila kelarutan

besi dalam air melebihi 10 mg/l akan menyebabkan air berbau seperti

telur busuk.

Pada Hemokromatesis primer besi yang diserap dan disimpan

dalam jumlah yang berlebihan di dalam tubuh. Feritin berada dalam

keadaan jenuh akan besi sehingga kelebihan mineral ini akan

disimpan dalam bentuk kompleks dengan mineral lain yaitu

hemosiderin. Akibatnya terjadilah sirosis hati dan kerusakan pankreas

sehingga menimbulkan diabetes. Hemokromatis sekunder terjadi

karena transfusi yang berulang-ulang. Dalam keadaan ini besi masuk

ke dalam tubuh sebagai hemoglobin dari darah yang ditransfusikan

dan kelebihan besi ini tidak disekresikan.

2.4 Cara Penghilangan Fe dalam Air

Zat besi (Fe) dalam air biasanya terlarut dalam bentuk senyawa

atau garam bikarbonat, garam sulfat, hidroksida dan juga dalam bentuk

koloid atau dalam keadaan bergabung dengan senyawa organik. Oleh karena

itu cara pengolahannyapun harus disesuaikan dengan bentuk senyawa besi



7

dalam air yang akan diolah. Ada beberapa cara untuk menghilangkan zat

besi dalam air, di antarannya yakni:

1. Penghilangan Fe dengan Cara Oksidasi

a. Oksidasi dengan udara (aerasi)

Proses oksidasi dilakukan dengan menggunakan udara

biasa disebut aerasi yaitu dengan cara memasukkan udara dalam

air. Adanya kandungan alkalinity, (HCO3)-

yang cukup besar

dalam air, akan menyebabkan senyawa besi atau mangan berada

dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat, Fe(HCO3)2 atau

mangano bikarbonat, Mn(HCO3)2. Oleh karena bentuk CO2

bebas lebih stabil daripada (HCO3)-, maka senyawa bikarbonat

cenderung berubah menjadi senyawa karbonat.

Fe(HCO3)2 FeCO3 + CO2 + H2O

Dari reakasi tersebut dapat dilihat, jika CO2 berkurang,

maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan dan

selanjutnya reaksi akan menjadi sebagai berikut :

FeCO3 + CO2 Fe(OH)2 + CO2

Hidroksida besi (II) masih mempunyai kelarutan yang

cukup besar, sehingga jika terus dilakukan oksidasi dengan

udara atau aerasi akan terjadi reaksi (ion) sebagai berikut:

4 Fe2+ + O2 + 10 H2O 4 Fe(OH)3 + 8 H+

Sesuai dengan reaksi tersebut, maka untuk

mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,14 mg/l

oksigen. Pada pH rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan

oksigen (udara) relatif lambat, sehingga pada prakteknya untuk mempercepat reaksi dilakukan dengan cara menaikkan pH air

yang akan diolah. Pengaruh pH terhadap oksidasi besi dengan

udara (aerasi) dapat dilihat pada Tabel 1.



8

b. Oksidasi dengan khlorine (khlorinasi)

Khlorine, Cl2 dan ion hipokhlorit, (OCl)-

adalah

merupakan bahan oksidator yang kuat sehingga meskipun pada

kondisi pH rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat

mengoksidasi dengan cepat. Reaksi oksidasi antara besi dengankhlorine adalah sebagai berikut:

2 Fe2+

+ Cl2 + 6 H2O 2 Fe(OH)3 + 2 Cl-+ 6 H

+

Berdasarkan reaksi tersebut di atas, maka untuk

mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,64 mg/l

khlorine. Tetapi pada prakteknya, pemakaian khlorine ini lebih

besar dari kebutuhan teoritis karena adanya reaksi-reaksi

samping yang mengikutinya. Di samping itu apabila kandungan



9

besi dalam air baku jumlahnya besar, maka jumlah khlorine

yang diperlukan dan endapan yang terjadi juga besar sehingga

beban flokulator, bak pengendap dan filter menjadi besar pula.

Berdasarkan sifatnya, pada tekanan atmosfir khlorine

adalah berupa gas. Oleh karena itu, untuk mengefisienkannya,

khlorine disimpan dalam bentuk cair dalam suatu tabung silinder

bertekanan 5 sampai 10 atmosfir. Untuk melakukan khlorinasi,

khlorine dilarutkan dalam air kemudian dimasukkan ke dalam

air yang jumlahnya diatur melalui orifice flowmeter atau

dosimeter yang disebut khlorinator. Pemakaian kaporit atau

kalsium hipokhlorit untuk mengoksidasi atau menghilangkan

besi dan mangan relatif sangat mudah karena kaporit berupa

serbuk atau tablet yang mudah larut dalam air.

c. Oksidasi dengan kalium permanganat

Untuk menghilangkan besi dalam air, dapat pula

mengoksidasinya dengan memakai oksidator kalium

permanganat dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

3 Fe2+

+ KMnO4 + 7 H2O 3 Fe(OH)3 + MnO2 + K+

+ 5 H+

Secara stokhiometri, untuk mengoksidasi 1 mg/l besi

diperlukan 0,94 mg/l kalium permanganat. Dalam prakteknya,

kebutuhan kalium permanganat ternyata lebih sedikit dari

kebutuhan yang dihitung berdasarkan stokhiometri. Hal ini

disebabkan karena terbentuknya mangan dioksida yang

berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi

berlanjut sebagai berikut : 2 Fe

2++ 2 MnO2 + 5 H2O 2 Fe(OH)3 + Mn2O3 + 4 H

+

2. Penghilangan Fe dengan Cara Koagulasi

a. Proses koagulasi dengan penambahan bahan koagulan

Sebagaimana diketahui pada bab-bab terdahulu bahwa

zat besi banyak terdapat dalam air tanah dan pada umumnya

berada dalam bentuk senyawa valensi 2 atau dalam bentuk ion

Fe2+

. Lain halnya jika besi tersebut berada dalam air dalam



10

bentuk senyawa organik dan koloid, misalnya bersenyawa

dengan zat warna organik atau asam humus (humic acid ), maka

keadaan yang demikian susah dihilangkan baik dengan cara

aerasi, penambahan khlorine maupun dengan penambahan

kalium permangganat. Adanya partikel-partikel halus

Fe(OH)3.nH2O air juga sukar mengendap dan menyebabkan air

menjadi keruh.

Untuk menghilangkan zat besi seperti pada kasus

tersebut di atas, perlu dilakukan koagulasi dengan

membubuhkan bahan koagulan, misalnya aluminium sulfat,

Al2(SO4).nH2O dalam air yang mengandung koloid. Dengan

pembubuhan koagulan tersebut, koloid dalam air menjadi

bergabung dan membentuk gumpalan ( flock ) kemudian

mengendap. Setelah koloid senyawa besi mengendap, kemudian

air disaring dengan saringan pasir cepat atau saringan pasir

lambat.

b. Proses koagulasi dengan cara elektrolitik

Kedalam air baku dimasukkan elektroda dari

lempengan logam aluminium (Al) yang dialiri dengan listrik

arus searah. Dengan adanya arus listrik tersebut, maka elektroda

logam Al tersebut sedikit demi sedikit akan larut ke dalam air

membentuk ion Al3+

, yang oleh reaksi hidrolisa air akan

membentuk Al(OH)3 merupakan koagulan yang sangat efektif.

Dengan terbentuknya Al(OH)3.nH2O dan besi organik serta

partikel-pertikel kolloid lain yang bermuatan negatif akantertarik oleh ion Al

3+sehingga menggumpal menjadi partikel

yang besar, mengendap dan dapat dipisahkan. Cara ini sangat

efektif, tetapi makin besar skalanya maka kebutuhan listriknya

makin besar pula.

3. Penghilangan Fe dengan Cara Pertukaran Ion

Penghilangan besi dengan cara pertukaran ion yaitu dengan

cara mengalirkan air baku yang mengandung Fe melalui suatu media



11

penukaran ion. Sehingga Fe akan bereaksi dengan media penukaran

ionnya. Sebagai media penukaran ion yang sering dipakai zeolite

alami yang merupakan senyawa hydrous silikat aluminium dengan

Kalsium dan Natrium (Na). Di samping bahan penukar ion alami ada

juga penukar ion tiruan (resin sintetis) yang mempunyai sifat yang

lebih khusus.

Ditinjau dari siklus penukaran ionnya, ada 2 (dua) tipe yaitu:

penukaran ion dengan siklus Na yang regenerasinya dengan memakai

larutan NaCl dan penukaran ion dengan siklus H yang regenerasinya

dengan menggunakan larutan HCl. Reaksinya dapat ditulis sebagai

berikut:

a. Dengan siklus untuk Na

1) Menggunakan Zeolite

Penghilangan Fe dengan

zeolit

Na2Z + Fe(HCO3)2 FeZ +

2Na(HCO3)

Regenerasi dengan NaCl FeZ + NaCl Na2Z + FeCl2

2) Menggunakan Resin Sintetis

Penghilangan FeR-Na2 + Fe(HCO3)2 R-Fe

+ 2 Na(HCO3)

Regenerasi dengan NaClR-Fe + 4 NaCl 2 R-Na2 +

FeCl2

b. Dengan siklus Hidrogen (H)

1) Dengan media penukar Ion Zeolite

Penghilangan Fe2 H2-Z + Fe(HCO3)2

FeZ + 4 H2(CO3)

Regenerasi dengan HClFeZ + 4 HCl 2 H2Z +

FeCl2



12

2) Dengan media penukar Ion Resin

Penghilangan FeR-H2 + Fe(HCO3)2 R-Fe

+ 2 H2O + 2 CO2

Regenerasi dengan HClR-Fe + 2 HCl R-H2 +

FeCl2

Dilihat dari persamaan reaksinya maka proses penghilangan

besi dengan pertukaran ion sangat mudah operasinya, tetapi jika air

bakunya mempunyai kekeruhan, kandungan zat organik serta kadar

Fe3+

penukar ionnya oleh kotoran tersebut sehingga daya penukar

ionnya menjadi cepat jenuh. Hal ini mengakibatkan regenerasi harus

lebih sering dilakukan.

4. Penghilangan Fe dengan Cara Filtrasi Kontak

a. Filtrasi dengan media filter yang mengandung MnO2

Air baku yang mengandung Fe dialirkan ke suatu filter

yang medianya mengandung MnO2.nH2O. Selama mengalir

melalui media tersebut Fe yang terdapat dalam air baku akan

teroksidasi menjadi bentuk Fe(OH)3 oksigen terlarut dalam air,

dengan oksigen sebagai oksidator.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

4 Fe2+

+ O2 + 10 H2O 4 Fe(OH)3 + 8 H+

Untuk reaksi penghilangan besi tersebut di atas adalah

merupakan reaksi katalitik dengan MnO2 sebagai katalis. Jika

kandungan mangan dalam air baku besar maka hidrat

mangandioksida yang ada dalam media filter akan habis dan

terbentuk senyawa MnO2.MnO.nH2O sehingga kemampuan

penghilangan Fe makin lama makin berkurang.

Untuk memperbaharui daya reaksi dari media fiternya

dapat dilakukan dengan memberikan khlorine kedalam filter

yang telah jenuh tersebut.



13

Reaksinya adalah sebagai berikut:

MnO2.MnO.nH2O + 2 H2O + Cl2 2 MnO2.nH2O + 2

H+

+ 2Cl-

b. Dengan Mangan Zeolite

Air baku yamg mengandung besi dialirkan melalui

suatu filter bed yang media filternya terdiri dari mangan-zeolite

(K2Z.MnO.Mn2O7). Mangan Zeolit berfungsi sebagai katalis dan

pada waktu yang bersamaan besi yang ada dalam air teroksidasi

menjadi bentuk ferri-oksida yang tak larut dalam air.

Reaksinya adalah sebagai berikut :

K2Z.MnO.Mn2O7 + 4 Fe(HCO3)2 K2Z + 3 MnO2 + 2

Fe2O3 + 8 CO2 + 4 H2O

Reaksi penghilangan besi dengan mangan zeoite tidak

sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari

Fe2+

dengan oksida mangan tinggi (higher mangan oxide).

Filtrat yang terjadi mengandung mengandung ferri-

oksida dan mangan-dioksida yang tak larut dalam air dan dapat

dipisahkan dengan pengendapan dan penyaringan. Selama

proses berlangsung kemampunan reaksinya makin lama makin

berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya

dapat dilakukan dengan menambahkan larutan Kalium

Permanganat ke dalam zeolite yang telah jenuh tersebut

sehingga akan terbentuk lagi mangan zeolite

(K2Z.MnO.Mn2O7).

5.

Proses Soda LimeProses ini adalah merupakan gabungan antara proses

pemberian zat alkali untuk menaikkan pH dengan proses aerasi.

Dengan menaikkan pH air baku sampai harga tertentu maka reaksi

oksidasi besi dengan cara aerasi dapat berjalan lebih cepat. Zat alkali

yang sering dipakai yaitu kapur (CaO) atau larutan kapur [Ca(OH)2]

dan soda api [Na(OH)] atau campuran antara keduanya. Cara

penambahan zat alkali yakni sebelum proses aerasi. Untuk oksidasi



14

besi, sangat efektif pada pH 8-9. Oleh karena pH air baku menjadi

tinggi, maka setelah Fe nya dipisahkan, air olahan harus dinetralkan

kembali.

6. Penghilangan Fe dengan Cara Bakteri Besi

Pada saringan pasir lambat, pada saat operasi dengan

kecepatan 10-30 meter/hari, setelah operasi berjalan 7-10 hari, maka

pada permukaan atau dalam media filternya akan tumbuh dan

berkembang biak bakteri besi yang dapat mengoksidasi besi yang ada

dalam air. Bakteri besi mendapatkan energi aktivasi yang dihasilkan

oleh reaksi oksida besi, untuk proses perkembangbiakannya. Dengan

didapatkannya energi tersebut maka jumlah sel bakteri juga akan

bertambah. Dengan bertambahnya jumlah sel bakteri besi tersebut,

maka kemampuan mengoksidasinyapun menjadi bertambah pula.

Sedangkan besi yang telah teroksidasi akan tersaring atau tertinggal

dalam filter. Yang termasuk dalam grup bakteri besi yang banyak

dijumpai yaitu: Crenothrix yang dapat menghilangkan besi.

7. Penghilangan Fe dengan Cara Filtrasi DuaTahap

Cara ini sebetulnya untuk menghilangkan atau meniadakan

proses koagulasi dan sedimentasi yaitu dengan cara melakukan

penyaringan 2 (dua) tahap dengan saringan pasir cepat. Setelah proses

aerasi, maka senyawa besi dalam bentuk Fe(OH)3 larut dalam air

dialirkan ke dalam saringan pasir cepat secara bertahap. Cara ini dapat

menghemat biaya operasi untuk koagulasi dan pengendapan tetapi

beban saringan pertama akan cukup besar.

8.

Cara LainKhususnya untuk menghilangkan besi yang ada dalam air ada

cara lain yang dapat digunakan yaitu dengan Oksidasi Kontak

(Contact Oxydation). Air baku dialirkan melalui saringan pasir atau

media lainnya yang permukaannya terlapisi oleh zat

oksiferrihidroksida (FeOOH). Pada saat melalui media tersebut Fe2+

dengan waktu yang sangat singkat akan teroksidasi menjadi Fe3+

dengan zat oksigen yang terlarut (DO) sebagai oksidator.



15

Tetapi jika kandungan oksigen yang terlarut dalam air baku

kecil misalnya air tanah, maka air bakunya harus dikontakkan dengan

udara dengan cara kontak biasa atau menggunakan peralatan tertentu

untuk suplai oksigen. Mekanisme reaksi penghilangan besi dengan

oksidasi kontak adalah merupakan reaksi auto-katalitik dengan

oksiferrihidroksida (FeOOH) sebagai katalis, yang banyak terdapat

pada bijih limonite. Jika dibandingkan dengan cara-cara yang lain,

penghilangan besi dengan cara ini mempunyai karakteristik yang

sangat berbeda. Cara oksidasi kontak ini mempunyai keuntungan:

1) Tanpa proses Koagulasi dan Pengendapan.

2) Kecepatan filtrasi besar.

3) Waktu pakai media filter (penyaringan) atau katalis lama.

4) Tanpa proses regenerasi

2.5 Teknik Pengolahan Air dengan Filter Mangan Zeolit dan Filter Karbon

Akif

1. Proses Pengolahan Air

Proses dimulai dengan air baku dipompa ke bak penampung,

kemudian dari tangki penampung, air dialirkan ke filter mangan zeolit

untuk menyaring atau menghilangkan zat besi atau mangan yang ada

dalam air serta menghilangkan padatan tersuspensi. Dari filter ini air

dialirkan ke filter karbon aktif untuk menghilangkan kandungan zat

organik, bau, rasa serta polutan mikro lainnya. Kemudian, air

dialirkan ke filter cartridge. Filter cartridge ini dapat menghilangkanpadatan terlarut dengan ukuran lebih besar 5 (lima) mikron.

Dari filter cartridge air olahan sudah sangat jernih, dan

apabila diinginkan dapat langsung diminum, air dari filter cartridge

dialirkan ke sterilisator ultra violet untuk mematikan atau membunuh

mikroorganisme patogen yang ada dalam air. Proses ini tanpa

memerlukan energi yang besar karena bekerja dengan sistem gravitasi

dan hanya memerlukan energi listrik sekitar 30 watt untuk lampu



16

disinfeksi ultravioletnya. Air yang keluar dari sterilisator UV sudah

dapat diminum langsung. Skema proses pengolahan ditunjukkan pada

Gambar 1.

Sumber: Said, Nusa Idaman, dkk. Pembuatan Filter untuk

Menghilangkan Zat Besi dan Mangan di dalam Air. Jakarta:

Kelompok Teknologi Pengelolaan Air Bersih dan Limbah Cair

Direktorat Teknologi Lingkungan Kedeputian Bidang Teknologi

Informasi, Energi dan Material Badan Pengkajian dan Penerapan

Teknologi

Pada saat air dipompa ke bak penampung, terjadi prosesoksidasi antara zat besi yang ada dalam air dengan oksigen yang ada

di udara. Reaksi kimianya dapat diterangkan sebagai berikut :

4 Fe2+ + O2 + 10 H2O 4 Fe(OH)3 + 8 H+

Reaksi oksidasi tersebut menghasilkan senyawa

ferrihidroksida yang berupa gumpalan sangat halus (micro flock ) yang

tidak larut dalam air, sehinggga dapat tersaring pada filter mangan



17

zeolit. Berdasarkan reaksi tersebut di atas, untuk mengoksidasi setiap

1 mg/l zat besi memerlukan 0,14 mg/l oksigen.

Dengan memompa air baku ke bak penampung, maka akan

terjadi kontak antara zat besi yang ada dalam air dengan oksigen yang

ada di udara, sehingga besi dapat dioksidasi, yang mana hal tersebut

dapat meringankan beban filter mangan zeolitnya. Dengan demikian

maka masa pakai (life time) dari filter mangan zeolitnya menjadi lebih

lama.

Zat besi yang belum teroksidasi selanjutnya akan dihilangkan

di dalam filter mangan zeolit, yang reaksinya merupakan reaksi antara

Fe2+ dengan mangan oksida tinggi (higher manganoxide). Mangan

zeolit adalah zeolit alami (green sand ) atau zeolit sintetis yang

permukaannya dilapisi oleh mangan oksida tinggi yang secara umum

rumus molekulnya adalah K2Z.MnO.Mn2O7. Mangan zeolit berfungsi

sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan dapat mengoksidasi

besi yang larut dalam air menjadi bentuk senyawa ferrihidroksida

yang tak larut dalam air dan menempel pada permukaan mangan

zeolitnya. Proses reaksinya dapat diterangkan sebagai berikut:

K2Z.MnO.Mn2O7 + 4 Fe(HCO3)2 K2Z + 3 MnO2 + 2

Fe2O3 + 8 CO2 + 4 H2O

Selama proses berlangsung kemampuan reaksi mangan zeolit

tersebut makin lama makin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh,

dan jika sudah jenuh harus diganti dengan mangan zeolit yang baru.

Lama pakai dari mangan zeolit tersebut tergantung dari kualitas air

baku dan jumlah air yang disaring. Dalam keadaan normal,penggantian biasanya satu kali dalam satu tahun.

Dari filter mangan zeolit, air selanjutnya dialirkan ke filter

karbon aktif. Filter karbon aktif ini berfungsi untuk menghilangkan

polutan organik, bau, rasa yang kurang sedap, dan polutan organik

mikro lainnya. Proses reaksinya adalah berdasarkan adsorpsi secara

fisika-kimia. Setelah penyaringan dengan filter karbon aktif ini air

menjadi sangat jernih dan tidak berbau dan tidak berasa. Selain itu,



18

filter karbon aktif ini juga berfungsi untuk menyaring partikel kotoran

yang belum tersaring pada filter mangan zeolit. Dari filter karbon

aktif, air dialirkan ke filter cartride. Filter cartridge ini terbuat dari

rajutan serat poliester atau dari jenis polimer, yang dapat menyaring

partikel kotoran dengan ukuran antara 5 sampai 10 mikron. Dengan

demikian air yang keluar dari filter cartridge ini sudah sangat jernih

sekali.

Setelah penyaringan dengan filter cartridge, air selanjutnya

dilairkan ke alat srterilisator ultra violet (UV). Alat UV ini terdiri dari

tabung kaca buntuk huruf U dan sebuah lampu UV 30 watt. Air

dialirkan melalui tabung kaca, kemudian disinari dengan sinar ultra

violet. Sterilisator dengan UV ini mempunyai keuntungan antara lain

yakni sinar ultra violet dapat langsung mengenai sistem genetik dari

bakteri sehingga proses pembunuhan bakteri dapat berlangsung dalam

waktu yang singkat. Selain itu disinfeksi dengan UV tidak

menghasilkan hasil samping sebagaimana disinfeksi dengan

menggunakan khlorine. Air yang keluar dari sterilisator UV ini sudah

dapat langsung diminum.

2. Hasil Pengolahan

Pengolahan air tanah dengan menggunakan filter mangan

zeolit dan filter karbon aktif, serta dilengkapi dengan filter cartridge 5

mikron dan sterilizer ultra violet telah dicoba dan menghasilkan air

lahan dengan kualitas yang baik.

Berdasarkan analisa laboratorium terhadap hasil air olahan

untuk parameter yang penting antara lain: kekeruhan, zat besi,mangan, zat organik (angka permanganat), total kesadahan,

ammonium (NH4+), dan bakteri Coli telah memenuhi stadar baku

mutu untuk air minum. Hasil analisa air olahan tersebut dapat dilihat

pada Tabel 2 di bawah ini.

Dari hasil analisa terhadap air olahan tersebut di atas, jumlah

total bakteri Coli nol, sedangkan total plate count masih di atas

standar air kemasan. Hal ini air hasil olahan tersebut sudah layak



19

langsung diminum, tetapi tidak disarankan untuk disimpan dalam

waktu yang lama.

Tabel 2 Analisa Kualitas Air Olahan

3. Keuntungan dan Kerugian

a. Keuntungan

1) Pembuatan filter mangan zeolit atau filter karbon aktif

dapat menggunakan bahan sesuai dengan material yang

ada.

2) Mangan zeolit berfungsi sebagai katalis sehingga

membantu mempercepat reaksi dengan Fe.

3) Proses di sterilisator ultraviolet untuk membunuh

mikroorganisme patogen tanpa memerlukan energi yang

besar karena bekerja dengan sistem gravitasi dan hanya

memerlukan energi listrik sekitar 30 watt untuk lampu

disinfeksi ultraviolet.

4) Sterilisator dengan UV mempunyai keuntungan yakni

sinar ultarviolet dapat langsung mengenai sistem genetik

dari bakteri sehingga proses pembunuhan bakteri dapat

berlangsung dalam waktu yang singkat.

5) Disinfeksi dengan UV tidak menghasilkan hasil samping

sebagaimana disinfeksi dengan menggunakan khlorin.



20

6) Hasil dari pengolahan air tanah berdasarkan parameter

tingkat kekeruhan, zat besi, mangan, zat organik (angka

permanganat), total kesadahan, ammonium (NH4)+, dan

bakteri Coli telah memenuhi standar baku mutu untuk air

minum.

7) Tanpa proses koagulasi dan bahan kimia

8) Kecepatan filtrasi cukup besar waktu pakai media filternya

lama.

9) Tanpa regenerasi dan dapat dibuatsendiri dengan harga

yang relatif murah

b. Kerugian

Kemampuan reaksi mangan zeolit makin lama makin

berkurang dan akhirnya menjadi jenuh sehingga perlu diganti

tiap tahun.



21

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Persyaratan standar kualitas air tentunya harus dipenuhi termasuk

persyaratan kimia yang salah satunya ditentukan oleh konsentrasi zat besi

(Fe) nya. Air tanah sering mengandung zat besi (Fe) cukup besar. Adanya

kandungan Fe dalam air menyebabkan warna air tersebut berubah menjadi

kuning-coklat setelah beberapa saat kontak dengan udara. Di samping dapat

mengganggu kesehatan juga menimbulkan bau yang kurang enak serta

menyebabkan warna kuning pada diding bak serta bercak kuning pada

pakaian.

Cara untuk menghilangkan zat besi dalam air salah satu di

antarannya yakni dengan cara oksidasi, dengan cara koagulasi, cara

elektrolitik, cara pertukaran ion, cara filtrasi kontak, proses soda lime,

pengolahan dengan bakteri besi dan cara lainnya.

Selain dengan cara oksidasi, penghilangan senyawa besi dalam air

yang umum digunakan khususnya untuk skala rumah tangga yakni dengan

mengalirkan ke suatu filter dengan media mangan zeolit dan karbon aktif.

Teknik penghilangan Fe ini dapat menghasilkan air sesuai dengan standar

air minum dan dapat langsung diminum tanpa dimasak terlebih dahulu.

3.2 Saran

Air minum merukan kebutuhan primer bagi kehidupan manusia.

Sumber air minum yang digunakan manusia memungkinkan untuk tidak bebas dari konsentrasi zat besi (Fe) nya. Oleh karena itu perlu pengolahan

lebih lanjut terlebih dahulu. Untuk skala rumah tangga lebih baik digunakan

teknik pengolahan air dengan menggunakan mangan zeolit dan karbon aktif

karena selain dapat menghilangkan senyawa Fe, juga mempunyai

keuntungan yang banyak di antaranya harga relatif murah dan tanpa proses

koagulasi dan bahan kimia.



22

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2009. “Mengatasi Zat Besi (Fe) Tinggi dalam Air”.

http://advancebpp.wordpress.com/2009/04/16/mengatasi-zat-besi-fe-

tinggi-dalam-air/ (sitasi 16 Oktober 2011)

Said, Nusa Idaman, dkk. 1999. “Pembuatan Filter untuk Menghilangkan Zat Besi

dan Mangan di dalam Air”.

http://bimakab.go.id/index.php?pilih=news&mod=yes&aksi=lihat&id=1

43 (sitasi 16 Oktober 2011)

Said, Nusa Idaman, dkk. 1999. “Cara Pengolahan Air Sumur Untuk Kebutuhan

Air Minum”.

http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/Buku10Patek/01AKUA.pdf (sitasi

16 Oktober 2011)

http://advancebpp.wordpress.com/2009/04/16/mengatasi-zat-besi-fe-tinggi-dalam-air/


http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/Buku10Patek/01AKUA.pdf

http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/Buku10Patek/01AKUA.pdf



MAKALAH PENGHILANGAN FE

Documents

Transcript of MAKALAH PENGHILANGAN FE