Abstrak —Telah  diketahui  air  laut  memiliki  range  total dissolved  solid  (TDS)  yang  cukup  tinggi.  Salah  satunya  pada  air limbah  RO  dari  PT  PLN  Pembangkit  Jepara.  Penelitian  ini menganalisis  variasi  tegangan  dan  jenis  elektroda  yang mempunyai  volume  gas  O 2 dan  H 2 yang  dihasilkan  pada  proses elektrolisis  air    limbah  dari  RO  serta  menganalisis  kondisi optimum  proses  elektrolisis  air  limbah  dari  RO  dalam menghasilkan  gas  O 2 dan  H 2 .  Pada  penelitian  ini  digunakan  2 variabel  yaitu  variasi  tegangan  dan  jenis  elektroda.  Tegangan yang  dipakai  yaitu  9,  12  dan  13,8  V,  sedangkan  untuk  jenis elektroda yaitu grafit dan platina. Dimana platina berbentuk tak beraturan  yang  berukuran  diameter  0,5  cm  dan  tinggi  4  cm  . Sedangkan  grafit  yang  berasal  dari    pencil  8B.  Grafit  ini berbentuk  silinder  yang  berdiameter  0,4  cm  dan  tinggi  4  cm. Dalam  penelitian  ini  akan  dianalisis  volume  optimum  gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan. Pengaruh variasi tegangan dan  jenis  elektroda  yakni  untuk  produksi  gas  oksigen  dan hidrogen  menggunakan  elektroda  grafit  didapatkan  semakin besar  tegangan  maka  semakin  besar  pula  produksi  gas  nya. Kemudian untuk produksi gas oksigen dan hidrogen menggunakan  elektroda  platina  memperhatikan  titik  optimum dalam  produksi  gas  nya.  Dalam  penelitian  ini  belum  bisa mencapai  kondisi  optimum.  Hal  ini  dikarenakan  dalam memproduksi  gas  oksigen  dan  hidrogen  didapatkan  kondisi variasi  yang  berbeda  –  beda,  yakni  gas  oksigen  ialah  pada elektroda  platina  dengan  tegangan  11  V  pada  menit  ke  116  dan gas hidrogen ialah elektroda platina dengan tegangan 12 V pada menit ke 97.
Kata Kunci — Air limbah RO, Elektrolisis, Hidrogen, Oksigen.

## I. PENDAHULUAN
ir laut alami memiliki range Total Dissolved Solid (TDS) yang  cukup  tinggi  yaitu  10.000  –  35.000  mg/L  [1].  Saat ini  banyak  industri  di  sekitar  pesisir  pantai  mengolah  air  laut menjadi  air  tawar  yang  menggunakan  teknologi  membran yakni  reverse  osmosis  (RO).  Salah  satunya  PT  PLN Pembangkit  Kabupaten  Jepara  yang  menggunakan  teknologi ini.  Dari  PT  PLN  Pembangkit  Kabupaten  Jepara  data  yang didapat    hasil  olahan  RO  ini  hanya  30%  yang  menjadi  air tawar  sedangkan  sisa  nya  70%  air  limbah  yang  di  buang  ke laut. RO membutuhkan energi yang tinggi, biaya investasi dan operasional yang cukup besar [2].
Salah  satu  kekurangan  di  dalam  membran  RO  terjadi  saat
penyaringan  dengan  ukuran  molekul  seperti  molekul  garam dan  lainnya  akan  terpisah  serta  akan  terikut  ke  dalam  air limbah (reject water). TDS setelah proses RO ditemukan lebih dari  4%  mengandung  klorida  yang  terdiri  dari  hampir  1,65% mg/L  dari  aliran  limbah.  Dan  menyatakan  bahwa  rata-rata COD  dan  BOD  pada  nilai  limbah    RO  ditemukan  masing- masing sekitar 6700 dan 2500 mg/L. Karakteristik lain adalah pH  8,8,  konduktivitas  62.6  mS/cm,  TDS  47.000  mg/L,  Cl- 16500 mg/L, Ca2 + 1195 mg/L, Mg2+ 1.650 mg/L, K+ 1.085 mg/L, Na+ 1.070 mg/L [3].
Berdasarkan  kenyataan  tersebut,  dalam  penelitian  ini dipelajari  metode  elektrolisis  yang  diharapkan  akan  dapat dikembangkan  menjadi  metode  yang  sesuai  untuk pengolahan limbah  cair  dari  sistem  RO,  ditinjau  dari  skala  industri  dan jenis  polutan  yang  terdapat  dalam  limbah.  Penelitian  tugas akhir  ini  akan  melakukan  analisis  mengenai  kemampuan elektrolisis dalam mengolah air limbah dari proses RO dengan variabel  tegangan  dan  jenis  elektroda.  Pada  penelitian  ini melakukan analisis terhadap parameter volume gas O 2 dan H 2 yang dihasilkan pada elektrolisis air limbah dari proses RO.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Tahap Telaah
Penelitian  ini  dilakukan  pada  skala  laboratorium  untuk mengolah air limbah dari proses reverse osmosis. Metode yang digunakan adalah elektrolisis. Dalam penelitian ini menggunakan  2  variabel  yaitu  tegangan  dan  jenis  elektroda (terlihat pada tabel 1), dengan parameter yaitu volume gas H 2 dan  O 2 yang  dihasilkan.  Penelitian  ini  perlu  dilakukan  untuk menganalisis  pengolahan  air  limbah  dari  proses  reverse osmosis menggunakan metode elektrolisis. Reaktor elektrolisis berbentuk  seperti  trisula  agar  gas  yang  terbentuk  pada  tiap  – tiap  elektroda  tidak  tercampur  sehingga  dapat  diukur volumenya.  Kemudian  reaktor  pengukuran  gas  oksigen terdiri atas  selang,  beaker  glass  1000  mL  dan  gelas  ukur  50  mL. Reaktor  ini  digunakan  untuk  memisahkan  gas  oksigen  dan klorin  yang  tercampur  pada  reaktor  elektrolisis  bagian  anoda. gas  klorin  dengan  larutan  KI.  Elektroda yang digunakan pada penelitian  ini  adalah  platina  dan  grafit.  Dimana  platina

## Alternatif Pemanfaatan Air Limbah dari Reverse Osmosis dengan Metode Elektrolisis untuk Menghasilkan Gas Hidrogen dan Oksigen
Vien Inggit Diaratih, Wahyono Hadi
Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : wahyono@enviro.its.ac.id
A
berukuran diameter 0,5 cm dan tinggi 4 cm. Sedangkan grafit yang berasal dari  pencil 8B. Grafit ini berbentuk silinder yang berdiameter  0,4  cm  dan  tinggi  4  cm.  Kedua  variasi  elektroda ini  dipasang  pada  bagian  bawah  reaktor  yang  telah  dirancang untuk  melakukan  elektrolisis  air.  Penelitian  ini  dilakukan selama 180 menit dengan dilakukan sampling dan pengukuran gas selama setiap 30 menit.

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## A. Pengaruh Tegangan Dan Jenis Elektroda Terhadap Volume Gas Oksigen
Reaksi  oksidasi  air  menjadi  gas  oksigen  membutuhkan tegangan/energi potensial yang lebih kecil dari reaksi oksidasi ion  klor  menjadi  gas  chlor  (Skoog  dkk.,  2004.,  Suharman, 1995  dan  Jeffery  dkk.,  1989).  Menurut  Svehla  (1985),  bila terdapat  dua  ion  dalam  larutan,  ion  yang  membutuhkan tegangan  yang  lebih  kecil  akan  teroksidasi  lebih  dahulu. Dengan  demikian,  dalam  air  limbah  RO  ion  oksigen  akan teroksidasi  lebih  dahulu  dan  lebih  banyak  dibandingkan dengan  ion  klor.  Hasil  grafik  menggunakan  metode  statistika dengan  response  surface  methodology  (RSM)  dapat  dilihat pada gambar 1.
Sehingga  didapatkan  titik  optimum  dari  produksi  oksigen ialah pada elektroda platina dengan tegangan 11 V dan pada
menit ke 116. Sedangkan untuk grafit tidak bisa diketahui titik optimum  dari  grafiknya.  Dikarenakan  adanya  saddle  point (kondisi  peningkatan  atau  penurunan  secara  terus-menerus) sehingga tidak dapat ditentukan optimum.

## B. Pengaruh Tegangan Dan Jenis Elektroda Terdapat Volume Gas Hidrogen
Didapatkan titik optimum dari produksi hidrogen ialah pada elektroda platina dengan tegangan 12 V dan pada menit ke 97. Sedangkan untuk grafit tidak bisa diketahui titik optimum dari grafiknya.  Dikarenakan  adanya  saddle  point  (kondisi peningkatan  atau  penurunan  secara  terus-menerus)  sehingga tidak  dapat  ditentukan  optimum.  Hasil  grafik  menggunakan metode statistika dengan response surface methodology (RSM) dapat dilihat pada gambar 2.

## C. Analisa Penelitian
Sel elektrolisis adalah adalah sel elektrokimia yang bereaksi secara  tidak  spontan  (E°  sel  (-)  atau  ∆G>0),  karena  energi listrik  disuplai  dari  sumber  luar  dan  dialirkan  melalui  sebuah sel. Elektrolisis diartikan juga sebagai peristiwa penguraian zat elektrolit  oleh  arus  listrik  searah,melainkan  juga  mengalami perubahan-perubahan  kimia.  Perubahan  kimia  yang  terjadi selama  elektrolisis  dapat  dilihat  sekitar  elektroda.  Elektroda positif  (+)  disebut  anoda  sedangkan  elektroda  negatif  (-) adalah  katoda  [4].  Reaksi  kimia  yang  terjadi  pada  elektroda selama  terjadinya  konduksi  listrik disebut elektrolisis dan alat yang  digunakan  untuk  reaksi  ini  disebut  sel  elektrolisis.  Sel elektrolisis  memerlukan  energi  untuk  memompa  elektron. Ketika  sumber  tegangan  digunakan  pada  elektrolit,  ion  yang bermuatan  positif  akan  menyerap  elektron  dan  mengalami reaksi  reduksi  di  katoda.  Ion  yang  bermuatan  negatif  akan melepas elektron dan mengalami reaksi oksidasi di anoda [5].
Gambar 1. Kondisi optimum produksi gas oksigen pada platina
Gambar 2. Kondisi optimum produksi gas hidrogen
Tabel 1. Pelakuan Untuk Setiap Variasi Variabel
Jenis
Elektroda Tegangan 9 V 12 V 13,8 V Platina Platina ;9V Platina ;12 V Platina ;13,8 V Grafit Grafit ;9 V Grafit ;12 V Grafit ;13,8 V
Berikut merupakan proses reaksi kimia elektrolisis terhadap NaCl [6]:
2NaCl(aq) + 2H2O(1) → 2Na+ + 2OH‾(aq) + H2(g) + Cl2(g)
Pada anoda (+) : 2H2O(l) ↔ O2(g) + 4H+(aq) + 4eˉ 2NaCl ↔ Cl2(g)  + 2eˉ +2Na+(aq) Cl2(g)  + H2O(l)  ↔ HCL + HOCL
Pada katoda (-) : 2H2O(l) + 2eˉ ↔ 2OHˉ(aq) + H2(g) 2NaCl + 2OHˉ(aq) ↔ 2NaOH + Cl2(l)ˉ Selama  reaksi  sel  berlangsung  terjadi  perpindahan  elektron dari  anoda  ke  katoda  menunjukkan  bahwa  antara  anoda  dan katoda  ada  selisih  tegangan  listrik  yang  disebut  tegangan  sel E°,  sel  yang  berkaitan  dengan  perbedaan  antara  kemampuan oksidasi reduksi pada anoda dan katoda.
Pada  elektrolisis  yang  berlangsung  tidak  spontan  agar proses dapat berjalan harus diberi sumber daya dari luar maka
dengan pemberian beda tegangan luar yang kecil sudah cukup mengawali aliran arus listrik [7].
Dari  penelitian  ini  dihitung  total  gas  O2  dan  H2  yang dihasilkan  dari  proses  elektrolisis  ini  selama  3  jam  yang  di lakukan secara duplo ialah sebagai berikut pada tabel 2.

## IV. KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  diperoleh  dalam  penelitian  ini  yaitu adanya  pengaruh  variasi  tegangan  dan  jenis  elektroda.  Pada elektroda grafit didapatkan hasil semakin besar tegangan maka semakin  besar  pula  produksi  gas  nya.  Sedangkan  pada elektroda platina dalam memproduksi gas memperhatikan titik variasi tertentu.
Dalam penelitian ini belum bisa mencapai kondisi optimum. Hal  ini  dikarenakan  dalam  memproduksi  gas  oksigen  dan hidrogen  didapatkan  kondisi  variasi  yang  berbeda  –  beda, yakni  pada  gas  oksigen  ialah  pada  elektroda  platina  dengan tegangan 11 V pada menit ke 116.Dan pada gas hidrogen ialah
elektroda platina dengan tegangan 12 V pada menit ke 97.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis V.I.D mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pendidikan  Tinggi,  Departemen  Pendidikan  dan  Kebudayaan Republik Indonesia yang telah memberikan dukungan finansial melalui Beasiswa Bidik Misi tahun 2011-2015.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Greenlee,  L.  F.,  Lawler,  D.  F.,  Freeman,  B. D., dan Moulin, P. 2009.  “Reverse  Osmosis  Desalination”:  Water  Sources, Technology  and  Today's  Challenges.  Water  Research  (43), 2317B.  Smith,  “An  approach  to  graphs  of  linear  forms (Unpublished work style),” belum dipublikasikan.
[2] Eltawil,  M.  A.  Zhao  Z.,  Liqiang  Y.  2009.  “A  Review  of Renewable  Energi  Technologies  Integrated  with  Desalination Sistem”.  Elsevier  :  Renewable  and  Sustainable  Energi  Review 13 (2009) 2245-2262..
[3] Praneeth K.,Manjunath D.,Suresh K.Bhargava, James Tardio,Sridhar  S.  2013  .”Economical  treatment  of  reverse osmosis  reject  of  textile  industry  effluent  by  electrodialysis- evaporation integrated process”. Desalination 333(2004) 82-91.
[4] Svehla,    G.,    1985.    Vogel    Buku    Teks    Analisis    Anorganik Kualitatif    Makro    dan    Semimakro.  Diterjemahkan    oleh    L. Setiono  dan  A.  Hadyana  Pudjaatmaka.  Jakarta:  PT  Kalman Media Pustaka.
[5] Brady, J.E., 1999. General Chemistry Principles And Structure. Jakarta:
Binarupa Aksara.
[6] Huang,  Yu-R.,  Hung,  Yen-C.,  Hsu,  Shun-Y.,  Huang,  Yao- W.,    and    Hwang,    Deng-F.,    2008.  “Application    of Electrolyzed  Water  in  the  Food Industry”.  Journal of  Food Control.  19.  Hal  329-345C.  J.  Kaufman,  Rocky  Mountain Research Lab., Boulder, CO, komunikasi pribadi, (1995, May).
[7] Hartomo,  A.J.,  dan  Kaneko,  T.  1995.  Mengenai  Pelapisan Logam (Electroplating). Yogyakarta : Andi Offset.
Tabel 2. Hasil pengukuran produksi gas pada proses elektrolisis
Penelitian 1 (ml) No. Perlakuan Gas Oksigen Gas Hidrogen 1 Platina ;9V 0.6 155 2 Platina ;12 V 0.6 228.5 3 Platina ; 13.8 V 0.3 198 4 Grafit ;9 V 6 68 5 Grafit ;12 V 8 84.5 6 Grafit ; 13.8 V 23 162.5 Penelitian 2 (ml) No. Perlakuan Gas Oksigen Gas Hidrogen 1 Platina ;9V 0.3 158 2 Platina ;12 V 0.6 208.5 3 Platina ; 13.8 V 0.6 192.5 4 Grafit ;9 V 8.5 84 5 Grafit ;12 V 9 90 6 Grafit ; 13.8 V 17.3 108