## PENGARUH WAKTU DAN TEGANGAN LISTRIK TERHADAP PENURUNAN KADAR TSS DAN AMONIA PADA LIMBAH CAIR NATA DE COCO DENGAN METODE HIBRIDISASI PIPE FILTER
LAYER ELEKTROLISIS (HPFLE)

## Ryan Bima Aditya dan  Siti Fatimah
Program Studi Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta Jawa Tengah Email: bimaadityaryan@gmail.com

## ABSTRAK
Industri  nata  de  coco  diIndonesia  masih  banyak  menghasilkan  limbah  cair, pemilik  industri  nata  de  coco  banyak  yang  belum  mengetahui  kandungan  TSS dan  amonia  dalam  limbah  nata  de  coco.  Metode  yang  dipilih  ialah  Hibridisasi Pipe  Filter  Layer  Elektrolisis  yaitu  penggabungan  metode  pipe  filter  layer  dan metode elektrolisis.  Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh variasi waktu dan tegangan listrik terhadap penurunan TSS dan amonia pada limbah cair nata de  coco  dan  mengetahui  efektivitas  penggunaan  metode  Hibridisasi  Pipe  Filter Layer  Elektrolisis.  Didapatkan  hasil  tegangan  dan  waktu  yang  efektif  untuk kadar  TSS  adalah  15  volt  pada  waktu  30  menit  sebesar  3000  mg/L  dan  kadar amonia  adalah  5  volt  pada  waktu  10  menit  dengan  efektifitas  14,86%.  Dari penelitian  ini  dapat  disimpulkan  Hibridisasi  Pipe  Filter  Layer  Elektrolisis memiliki  pengaruh  terhadap  kadar  TSS  dan  amonia  pada  limbah  cair  nata  de coco.
Kata kunci: TSS, elektrolisis, amonia, pipe filter layer

## ABSTRACT
The nata de coco industry in Indonesia still produces a lot of liquid waste, many nata  de coco  industry  owners do  not  yet know the  TSS  and  ammonia  content  in nata  de  coco  waste.  The  method  chosen  is  the  Electrolysis  Pipe  Filter Hybridization  which  is  a  combination  of  the  pipe  filter  layer  method  and  the electrolysis  method.  This  study  aims  to  determine  the  effect  of  time  and  voltage variations on the reduction of TSS and ammonia in nata de coco liquid waste and determine  the  effectiveness  of  using  the  Electrolysis  Pipe  Filter  Layer Hybridization method. The results obtained the effective voltage and time for TSS levels are 15 volts at 30 minutes time of 3000 mg / L and ammonia levels are 5 volts  at  10  minutes  with  an  effectiveness  of  14.86%.  From  this  study  it  can  be concluded that the Electrolysis Pipe Filter Layer Hybridization has an influence on TSS and ammonia levels in nata de coco liquid waste
Keywords: TSS , electrolysys ,ammonia, pipe filter layer

## PENDAHULUAN
Nata  de  coco  adalah  produk  air  kelapa  yang sangat  populer  dari  industri  pengolahan makanan dan minuman. Produksi nata de coco, komponen  utamanya  adalah  selulosa  bakteri (Zhang et al., 2017). Nata de coco atau selulosa bakteria  yang  dihasilkan  oleh  Acetobacter xylinum  merupakan  bioselulosa  yang  unik (Kaedah  et  al.,  2014).  Di  negara-negara  Asia produksi Nata De Coco sebagian besar masih di lakukan  dengan  cara  tradisional  dilingkungan rumah.  Akibatnya  fermentasi  tidak  meningkat secara substansial lebih dari industri rumahan.
Limbah dari aktivitas industri Nata de Coco ini sulit  dihilangkan,  terutama  untuk  limbah  air yang  digunakan  saat  proses  perendaman. Limbah air ini bersifat asam karena mengandung  asam  asetat  dalam  konsentrasi tinggi.  Limbah  cair  sisa  fermentasi  memiliki bau tidak sedap akan  meyebabkan pencemaran air  karena  masih  mengandung  banyak  bahan organik didalamnya. Limbah cair organik yang ada  pada  Nata  de  Coco  biasanya  banyak mengandung kadar TSS dan amoniak (Fitriana, Sukiya,  Harjana,  &  Nurcahyo,  2017).  Masih ada  industri  yang  belum  menangani  limbah tersebut  dengan  baik  sehingga  banyak  pemilik industri  yang  hanya  membuang  limbahnya  ke aliran sungai begitu saja.
Tabel 1 . Karakteristik  Limbah Cair Nata  De Coco Pada Penelitian Waktu Retensi Hidraulik (HRT)
Parameter Hasil TSS (mg/l) 640 COD (mg/l) 12.170 pH 4.17 BOD (mg/l) 10.440 Tabel  2 . Kadar  Bahan  Organik  pada  Limbah  Cair Nata De Coco (%)
No Parameter uji Hasil  Satuan Metode 1 Protein 1,61 % b/v Kjeldahl 2 Karbohidrat 0,11 % By difference 3 Lemak total 0,04 % Gravimetri
Total  Suspended  Solid  (TSS)  yaitu  residu padatan  total  yang  tertahan  oleh  saringan, adapun yang termasuk TSS ialah lumpur, tanah liat,  logam  oksida,  sulfida,  ganggang,  bakteri
dan jamur. Baku mutu air limbah TSS 100 mg/l (Afandi,  Rijal,  &  Aziz,  2017).  Seringnya  TSS dihilangkan menggunakan flokulasi dan penyaringan.  TSS  memberi  kontribusi  untuk kekeruhan (turbidity) dengan membatasi penetrasi  cahaya  untuk  fotosintesis  dan visibilitas di perairan. Sehingga nilai kekeruhan tidak  dapat  dikonversi  ke  nilai  TSS  (Fatimah, Mumtaz, & Hidayati, 2016). Tegangan minimal yang  diperlukan  untuk  menurunkan  TSS  pada waktu  operasi  1  jam  yaitu  12  volt.  Untuk penurunan  TSS  tertinggi  pada  waktu  operasi  1 jam  yaitu  55  mg/l  pada  tegangan  15  volt (Afandi et al., 2017).
Amonia  (NH 3 )  diketahui  sebagai  gas  alkalin yang tidak berwarna, lebih ringan dibandingkan udara  dan  memiliki  aroma  khas  yang menyengat.  Biasanya  amonia  didapati  berupa gas  yang  khas  berbau  tajam.  Amonia  adalah salah  satu  senyawa  kaustik  dan  dapat  merusak kesehatan. Kontak langsung dengan gas amonia berkonsentrasi  tinggi  bisa  mengakibatkan kerusakan paru-paru hingga kematian (Satmoko, 2010). Amoniak pada air permukaan  dihasilkan  dari  air  seni  dan  tinja, juga berasal dari oksidasi zat organis (H a O b C c N d ) secara mikrobiologis, yang didapat dari air alam  atau  air  buangan  industri  dan  penduduk. Kandungan  amonia  harus  rendah,  dalam  air minum  kandungan  harus  nol  dan  dalam  air sungai  harus  dibawah  0,5 mg/l  N  (syarat  mutu air  sungai  di  Indonesia).  Dapat  disimpulkan senyawa  amonia  berada  dimana-mana,  dari kadar  beberapa  mg/l  pada  air  permukaan  dan air tanah, hingga kira-kira 30 mg/l lebih dalam air  buangan.  Air  tanah  hanya  mengandung sedikit amonia , karena amonia dapat menempel pada  butir-butir  tanah  liat  selama  infiltrasi  air kedalam  tanah,  sehingga  sulit  terlepas  dari butir-butir  tanah  liat  tersebut  (Alaerts  & Santika, 1987).
Melihat kadar limbah cair organik cukup tinggi pada  pembuangan  kegiatan  industri,  maka penelitian  ini  dilakukan  untuk  menurunkan kadar  TSS  dan  amoniak  yang  terjadi  pada limbah cair Nata de Coco dengan menggunakan  metode  Hibridisasi Pipe  Filter
Layer Elektrolisis.  Teknik  Hibridisasi Pipe
Filter Layer Elektrolisis adalah teknik bertingkat  atau  berlapis  dalam  penggunaan adsorben  untuk  menyerap  limbah  organik. Umumnya adsorbsi merupakan proses memisahkan  komponen  tertentu  dari  satu  fasa
fluida  (larutan)  ke  permukaan  zat  padat  yang menyerap  (adsorben).  Pemisahan  bisa  terjadi disebabkan  berbedanya  bobot  molekul  atau porositas,  sehingga  menyebabkan  sebagian molekul  terikat  lebih  kuat  pada  permukaan dibandingkan  molekul  lainnya  (Fatimah  et  al., 2016).  Adsorben  yang  akan  digunakan  berupa kerikil, sepet (sabut kelapa), kain, spons, zeolit.
Setelah limbah cair melalui instalasi Pipe Filter Layer maka  dilakukan  proses  elektrolisis. Elektrolisis  adalah  proses  kimia  dengan diubahnya  energi  listrik  menjadi  energi  kimia. Bagian  yang  paling  penting  dari  proses elektrolisis  ini  ialah  elektroda  dan  larutan elektrolit.  Sel  elektrolisis  merupakan  sel elektrokimia  yang  menyebabkan  terjadinya reaksi  redoks  yang  tidak  spontan  dengan adanya  energi  listrik  dari  luar.  Sel  elektrolisis menggunakan  energi listrik  untuk  menjalankan reaksi  non  spontan  (ΔG>0)  lingkungan melakukan  kerja  terhadap  sistem.  Pada  tangki elektrolisis terjadi penggumpalan bahan pencemar  yang  terkandung  pada  air  limbah yang dilakukan dengan mengalirkan arus listrik searah  (DC)  dari  katoda  ke  anoda  (Afandi  et al., 2017).

## METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang dipilih adalah Hibridisasi Pipe  Filter  Layer Elektrolisis (PFLE)  yaitu  metode  penggabungan  dari  dua cara  yaitu  cara Pipe  Filter  Layer dan Elektrolisis  yang  dibuat  dua  faktor  perlakuan. Faktor  pertama  adalah  variasi  waktu  yang terdiri dari lima variasi (10, 30, 45, 60, dan 75 menit)  dan  faktor  kedua  adalah  variasi tegangan yang terdiri dari tiga variasi (5, 10, 15 volt).  Waktu  penelitian  dimulai  pada  bulan Oktober s/d Desember 2019.
Rancangan metode pipe filter layer Rangkaian  alat pipe  filter  layer tebuat  dari botol  air  mineral  dengan  ukuran  1,5  L  yang dipotong  bagian  atasnya  untuk  diisikan adsorben  didalam  botol  tersebut.  Susunan adsorben  yang  digunakan  ialah  serabut  kelapa, kain,  krikil,  zeolit  dan  dibawah  sendiri  adalah spon. Diberikan lubang kecil yang dipasangkan pipa  untuk  saluran  keluanya  limbah  cair  yang disaring.
Gambar 1 . Rangkaian alat pipe filter layer
Sampel  limbah  cair  nata  de  coco  yang  sudah disiapkan  langsung  dituangkan  dalam  botol yang berisi adsorben. Selanjutnya sampel yang keluar dari pipa dilakukan pengujian kadar TSS dan amonia.
Rangkaian metode elektrolisis Pada gelas beker elektrolisis terjadi penggumpalan bahan pencemar pada air limbah nata  de  coco  dengan  cara  mengalirkan  arus listrik  searah  (DC)  dari  katoda  ke  anoda. Elektroda  yang  dipilih  pada  penelitian  ini adalah  batang  aluminium  sebagai  anoda  pada kutub positif dengan panjang 10 cm dan batang kuningan  sebagai  katoda  pada  kutub  negatif dengan  panjang  10  cm.  Jarak  antar  elektroda adalah 5 cm.

## Gambar 2 . Rangkaian alat elektrolisis
Sampel  limbah  cair  nata  de  coco  yang  sudah disiapkan dalam gelas beker ukuran 1 liter lalu masukkan  kabel  buaya  yang  sudah  menjepit elektroda  kedalam  gelas  beker  yang  berisi limbah cair, lalu nyalakan power supply dengan variasi  tegangan  (5,  10,  15)  volt  dan  variasi waktu selama (10, 30, 45, 60, 75) menit. Ulangi langkah-langkah tersebut sesuai variasi tegangan  dan  waktu  yang  sudah  ditentukan, setelah itu  dilakukan  pengujian  kadar TSS  dan amonia pada sampel limbah cair.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian yang telah dilakukan mendapatkan  hasil  bahwa  metode  hibridisasi pipe  filter layer elektrolisis  memiliki  pengaruh terhadap  perubahan  kadar  TSS  dan  amonia dalam  limbah  cair  nata  de  coco.  Didapatkan kadar  TSS  pada  limbah  cair  nata  de  coco sebesar  2200  mg/L  setelah  dilakukan  PFL, yang  sebelumnya  kadar  TSS  pada  sampel sebesar  2800  mg/L.  Efektifitas  penurunan kadar  TSS  pada  sampel  setelah  dilakukan metode PFL yaitu 21,43%. Perubahan kadar ini dikarenakan  pada  proses  penyaringan  banyak padatan  pada  limbah  cair  yang  tertahan  oleh adsorben  yang  disusun.  Padatan  terlarut  pada faktor  TSS  ini  adalah  padatan  suspensi  dan koloid.
Tabel  3 . Hasil  Analisis  Variasi  Tegangang Terhadap Kadar TSS
Tegangan (volt) Waktu (menit) Kadar (mg/L) 5 10 5200 10 10 6000 15 10 3400
Tabel  4 . Hasil  Analisis  Variasi  Waktu  Terhadap
Kadar TSS Tegangan (volt) Waktu (menit) Kadar (mg/L) 15 10 3400 15 30 3000 15 45 5600 15 60 8200 15 75 8000
Gambar 3 . Pengaruh Tegangan Terhadap Kadar TSS

## Gambar 4 . Pengaruh Waktu Terhadap Kadar TSS
Selanjutnya  sampel  limbah  cair  diberikan perlakuan  menggunakan  metode  elektrolisis dengan  variasi  tegangan  (  5,  10,  15  )  volt  dan variasi  waktu  (  10,  30,  45,  60,  75  )  menit. Dilihat dari gambar 3 dan gambar 4 merupakan grafik hasil tegangan dan waktu yang diberikan sampel, yang paling efektif adalah tegangan 15 volt  selama  30  menit  meiliki  pengaruh perubahan kadar TSS sebesar 3000 mg/L.
Cara menghitung kadar TSS :
mg TSS per liter = (A − B) × 1000mg volume sampel ml 1000L (1)
Keterangan : A = berat kertas saring + residu, mg B = berat kertas saring, mg
Kadar  TSS  ini  justru  mengalami  kenaikan setelah diberikan perlakuan, hal ini dikarenakan kemungkinan  saat  proses  penyaringan  hasil elektrolisis  terdapat  flok-flok  yang  terikut  dan juga  adanya  faktor  pengadukan  sehingga gumpalan flok tercampur kembali.
Setelah  melakukan  pengujian  kadar  TSS, parameter  yang  diuji  selanjutnya  adalah  kadar amonia.  Untuk  kadar  amonia  yang  ada  dalam limbah  cair  nata  de  coco  adalah  1.548  mg/L dan setelah diberi perlakuan metode PFL kadar amonia  limbah  cair  nata  de  coco  adalah  1.428 mg/L sehingga efektifitasnya 7,75%.
Penurunan  ini  dikarenakan  ada  tahapan penyaringan  yang  oleh  adsorben  yang  disusun sehingga  dapat  dengan  intensif  mengurangi konsentrasi  amonia.  Salah  satu  adsorben  yang digunakan  adalah  zeolit  yang  digunakan sebagai  bahan  penukar  ion  alami  yang  dapat menyarap amonia dari dalam air limbah.
Tabel  5 . Hasil  Analisis  Variasi  Tegangang
Terhadap Kadar Amonia Tegangan (volt) Waktu (menit) Efektifitas (%) 5 10 14,86 10 10 7,75 15 10 10,47
Tabel  6. Hasil  Analisis  Variasi  Waktu  Terhadap Kadar Amonia Tegangan (volt) Waktu (menit) Efektifitas (%) 5 10 14,86 5 30 47,67 5 45 75,58 5 60 63,44 5 75 52,71
Gambar 5 . Pengaruh Tegangan Terhadap Kadar Amonia
Gambar 6 . Pengaruh Waktu Terhadap Kadar Amonia
Selanjutnya  limbah  cair  diberikan  perlakuan menggunakan  metode  elektrolisis  dengan variasi tegangan ( 5, 10, 15 ) dan variasi waktu ( 10, 30, 45, 60, 75 ) menit. Dilihat dari gambar 5  dan  gambar  6  adalah  grafik  hasil  tegangan dan  waktu  yang  diberikan sampel,  yang  paling efektif adalah tegangan 5 volt selama 10 menit memiliki  pengaruh  perubahan  kadar  TSS
sebesar 1.318 mg/L dengan efektifitas menurunkan  14,86%.  Penurunan  kadar  amonia ini  dikarenakan  penggunaan  tegangan  dalam elektrolisis,  umumnya  semakin  besar  tegangan maka  semakin  kecil  konsentrasi  amonia  yang berarti semakin besar konversi amonia.

## Cara menghitung kadar amonia :
Kadar amonia = C × fp                                    (2)
Keterangan :
C =  kadar yang didapat dari hasil pengukuran, (mg/l) Fp = faktor pengenceran
Dilihat  dari  gambar  5  dan  gambar  6 menggunakan tegangan dan waktu paling besar yaitu 15 volt dan 75 menit. Pada penelitian ini untuk  dekomposisi  kandungan  amonia  yang paling  efektif  diketahui  pada  tegangan  5  volt selama  10  menit,  hal  ini  dikarenakan  apabila lebih  dari  itu  dekomposisi  dapat  menurun. Penyebabnya  adalah  elektroda  yang  terhalang oleh ion hidroksil akan menyebabkan berkurangnya adsorbsi amonia pada permukaan elektroda.  Dengan  semakin  besarnya  tegangan maka  semakin  mempercepat  tidak  hanya oksidasi amonia, tetapi juga reaksi lainnya yang ada karena overpotential yang jauh terlampaui. Oleh  karena  itu  disimpulkan  bahwa  kenaikan tegangan  dapat  mempercepat  reaksi  tetapi memperkecil selektivitas.

## KESIMPULAN
Kesimpulan  dari  penelitian  pengaruh  tegangan dan  waktu  terhadap  kadar  TSS  dan  amonia dalam  limbah  cair  nata  de  coco  menggunakan metode  hibridisasi pipe  filter  layer elektrolisis sebagai berikut:
1.  Metode pipe  filter  layer efektif  untuk menurunkan  kadar  TSS  dan  amonia  dalam limbah cair nata de coco .
2. Setelah diberikan perlakuan metode elektrolisis,  kadar  TSS  justru  mengalami kenaikan  hal  ini  dikarenakan  adanya  beberapa faktor  sehingga  flok-flok  yang  sudah  terendap kembali tercampur.
3.  Penurunan  kadar  amonia  menggunakan metode  elektrolisis  terbilang  cukup  efektif selama  tegangan  dan  waktu  yang  diberikan pada sampel masih dibawah batas.

## DAFTAR PUSTAKA
Afandi,  A.  M.,  Rijal,  I.,  &  Aziz,  T.  (2017). Pengaruh  Waktu  Dan  Tegangan  Listrik Terhadap  Limbah  Cair  Rumah  Tangga Dengan  Metode  Elektrolisis. Jurnal Teknik Kimia .
Alaerts,  G.,  &  Santika,  S.  S.  (1987).  Metoda penelitian air. Surabaya .
Fatimah,  S.,  Mumtaz,  N.  A.,  &  Hidayati,  N. (2016).  Penurunan  Kadar  COD  dan  TSS dengan  Menggunakan  Teknik  Pipe  Filter Layer  pada  Limbah  Industri  Keripik Singkong. Politeknosains , 15 (2), 36–43.
Fitriana,  D.  A.,  Sukiya,  Harjana,  T.,  & Nurcahyo,  H.  (2017).  Toksisitas  limbah cair  nata  de  coco  terhadap  kelangsungan hidup
dan struktur
histologik hepatopankreas
pada ikan
nila (Oreochromis  niloticus). Jurnal  Prodi
Biologi , 6 (5), 271–280.
Kaedah,  K.,  Berbeza,  P.,  Nata,  T.,  Pa’E,  N., Hamid,  N.  I.  A.,  Khairuddin,  N.,  … Muhamad, I. I. (2014). Effect of Different Drying  Methods  on  the  Morphology  , Crystallinity  ,  Swelling  Ability  and Tensile Properties of Nata De Coco. Sains Malaysiana , 43 (5),  767–773.  Retrieved from http://journalarticle.ukm.my/7159/1/16_N orhayati_PaÔÇÖe.pdf Satmoko,  Y.  (2010).  Kondisi  Kualitas  Air Sungai  Ciliwung  di  Wilayah  DKI  Jakarta Ditinjau dari Paramter Organik, Amoniak, Fosfat, Deterjen, dan Bakteri Coli. Jurnal Air Indonesia .
Zhang,  J.,  Yang,  Y.,  Deng,  J.,  Wang,  Y.,  Hu, Q.,  Li,  C.,  &  Liu,  S.  (2017).  Dynamic profile  of  the  microbiota  during  coconut water  pre-fermentation  for  nata  de  coco production. LWT  -  Food  Science  and
Technology , 81 , 87–93.
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.03.036