Pengaruh Waktu dan Tegangan Listrik terhadap Kadar COD dan Fosfat pada Limbah Cair Nata De Coco Dengan Metode Hibridisasi Pipe Filter Layer -Elektrolisis (HPFLE)
Diky Ihsan Pratama* 1 , Ryan Bima Aditya 2 , Siti Fatimah 3
1,2,3 Program Studi Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta Email: *1 dikyihsan@yahoo.com, Bimaadityaryan@gmail.com, Sf120@ums.ac.id
Submitted
:22-01-2020
Accepted :18-04-2020 Available online  :14-05-2020

## ABSTRAK
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  megetahui  efek  dari  metode HPFLE  (hibridisasi pipe  filter  layer - elektrolisis)  terhadap  limbah  hasil  pengolahan nata  de  coco karena  limbah  cair  dari  hasil pengolahan nata  de  coco belum  terlalu  menjadi  perhatian  dari  pemilik  industri  sehingga mencemari ekosistem air. Dalam penelitian ini digunakan 2 variabel bebas yaitu variasi absorben pada pipe  filter  layer serta  variasi  tegangan  dan  waktu  perlakuan  untuk  tahapan  elektrolisis. Absorban  yang  digunakan  berupa  sabut  kelapa, zeolit,  pasir,  kain,  dan  spon.  Variasi tegangan yang digunakan adalah 5 volt, 10 volt, dan 15 volt sedangkan variasi waktunya adalah 10 menit, 30  menit,  45  menit,  60  menit,  dan  75  menit. Dari  variabel-variabel  yang  ada  diketahui  bahwa pada tahapan pipe filter layer memberikan efek terhadap kadar COD sebesar 13, 14% sedangkan untuk fosfat 9,7%. Untuk tegangan elektrolisis pada kadar COD yang memiliki efektifitas terbaik pada  5  volt  dengan  waktu  perlakuan  75  menit.  Sedangkan  untuk  fosfat  tegangan  yang  efektif yaitu  pada  5  volt  dengan  waktu  10  menit.  Dari  penelitian  ini  diketahui  metode  HPFLE memberikan pengaruh hingga kadar COD menjadi 4000 mg/L sedangkan untuk  fosfat menjadi 179,01 mg/L.
Kata Kunci: elektrolisis, pipe filter layer , COD, fosfat

## ABSTRACT
This research is conducting to determine effect of HPFLE (hibridisasi pipe filter layer-elektrolisis ) method  on  the  waste  produced  by  nata  de  coco  because  the  waste  hs  not  been  too  much  of  a concern of the industrial owner, so that it pollutes the water ecosystem. In this research used two independent  variables that  is  variations  in  absorbance  in  the  pipe  filter  layer  and variations  in voltage and treatment time for the electrolysis stage. Absorbants used in the form of kelaa coir, zeolite, sand, cloth, and sponges. The voltage variations used are 5 volts, 10 volts, and 15 volts while  the  time  variations  are  10 minutes,  30  minutes,  45  minutes,  60 minutes,  and  75  minutes. From the existing variables, it is known that at the pipe filter layer stage the content of COD gives an effect of 13, 14% while for 9.7% of phosphate. For electrolysis voltage at the COD level which has  the  best  effectiveness  at  5  volts  with  75  minutes  treatment  time.  As  for  phosphate,  the effective stress is at 5 volts within 10 minutes. From this research, it’s known that HPFLE method gives effect to COD level to 4000 mg/L while for phosphate to 179,01 mg/L
Keywords : electrolysis, pipe filter layer, COD, phosphate

## TECHNO: JURNAL PENELITIAN
Journal homepage : http://ejournal.unkhair.ac.id/index.php/Techno Issue 09 Number 01 May 2020 DOI: http://dx.doi.org/10.33387/tjp.v9i1.1551

## PENDAHULUAN
Industri nata  de  coco merupakan  salah  satu  agroindustri  yang  dalam  proses  produksinya menghasilkan  limbah  baik  berupa  limbah  cair,  maupun  limbah  padat.  Limbah  yang dihasilkan dari aktivitas industri nata de coco sulit dihindari, terutama untuk limbah air yang digunakan  dalam  proses  perendaman.  Pembuangan  air  limbah  dari  proses  perendaman mengakibatkan pencemaran bahan organik ke perairan  yang tentunya menurunkan  kualitas air sedangkan bau yang tidak sedap dari limbah cair sisa fermentasi nata de coco terjadi akibat adanya kondisi anaerobik yang menghasilkan karbondioksida dan hidrogen sulfida (Fitriana dkk, 2017).
Menurut Azzahrani et al ., (2018) karakteristik limbah nata de coco yang dihasilkan dari proses pemotongan adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Karakteristik limbah Nata de Coco Parameter Jumlah COD (mg/L) 12,170 BOD (mg/L) 10,440 TSS (mg/L) 640 pH 4.17 Sumber: Pusat Informasi Agro-Teknologi (PIAT) UGM
Tabel 2. Persentase kandungan bahan organik dalam Nata de Coco No Parameter Uji Hasil Satuan Metode 1 Protein 1,61 % b/v Kjeldahl 2 Lemak Total 0,04 % Gravimetri 3 Kadar Air 97,50 % Gravimetri 4 Kadar Abu 0,74 % Gravimetri 5 Karbohidrat 0,11 % Gravimetri
Sumber: Analisis data primer (LPPT UGM)
Ada berbagai metode dalam pengolahan limbah cair salah satunya yaitu pengolahan limbah secara  elektrokimia  (elektrolisis).  Pengolahan  limbah  secara  elektrolisis  dipilih  karena  pada proses  elektrokimia  tidak  menggunakan  bahan  kimia,  sehingga  tidak  perlu  dilakukan penetralan  terhadap  pemakaian  bahan  kimia  berlebih  ( excess  chemical )  (Hamid  dkk.,  2017). Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Sel elektrolisis  adalah  sel  elektrokimia  yang  menimbulkan  terjadinya  reaksi  redoks  yang  tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar (Afandi dkk., 2017). Untuk menghasilkan hasil yang lebih baik sesuai standar maka digabungkan dengan pipe filter layer .
Teknik pipe  filter  layer merupakan  teknik  berjenjang  atau  berlapis  dalam  menggunakan adsorben sebagai penyerap limbah organik. Secara umum adsorben adalah proses pemisahan komponen tertentu dari satu fasa fluida (larutan) ke permukaan zat padat yang mengadsorbsi (adsorben). Adapun syarat-syarat untuk berjalannya suatu proses adsorbsi, yaitu adanya zat yang  mengadsorbsi  (adsorben),  zat  yang  teradsorbsi  (adsorbat),  waktu  pengocokan  sampai adsorbsi berjalan seimbang (Fatimah dkk., 2016).
Beberapa  kandungan  pencemar  yang  terdapat  dalam  limbah nata  de  coco yaitu  COD  dan fosfat. COD atau Chemical Oxygen Demand merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air (Nuraini dkk, 2019). Kandungan COD  yang  tinggi  tentunya  akan  mengurangi  kemampuan  badan  air  dalam  menjaga ekosistem.  Sedangkan  untuk  kadar  fosfat  sendiri  dalam  buangan  limbah  domestik  masih dalam kadar yang tinggi (Satmoko, 2010). Kandungan fosfat yang tinggi dapat menyebabkan terjadinya pertumbuhan tanaman air yang tidak terkendali (Rohman Taufiqur dkk, 2018).

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  hibridisasi pipe  filter  layer -elektrolisis  dimana metode ini merupakan gabungan dari dua metode yaitu pipe filter layer dan elektrolisis dengan dua variasi perlakuan. Variasi  pertama yaitu waktu yang terdiri dari lima variasi (10, 30, 45, 60 dan 75 menit) dan variasi kedua yaitu tengangan yang terdiri dari tiga variasi (5, 10, dan 15 volt).
Penelitian ini dilakukan pada bulan Oktober-Desember 2019 di Laboratorium Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sampel limbah cair nata de coco diambil dari salah satu industri rumah tangga yang berada di daerah Kelurahan Baki, Kecamatan Grogol Kabupaten Sukoharjo.
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  meliputi;  Adaptor,  botol  timbang,  buret, Erlenmeyer 250 ml, gelas beker 500 ml, gelas ukur, hotplate, labu ukur, karet hisap, kaca arloji, magnetic  stirrer,  pengaduk  kaca,  pipet  ukur,  pipet  volume, power  supply ,  stopwatch, spektofotometerr UV-Vis.
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  meliputi;  Ag 2 SO 4, (NH 4 ) 2 MoO 4 ,  C 6 H 8 O 6 ,  HgSO 4, H 2 O, H 2 C 2 O 4 , H 2 SO 4 , HCl, NaOH, KMnO 4 , K 2 S 2 O 8 , K 2 Cr 2 O 7 ,  C 20 H 14 O 4, SnCl 2 .2H 2 O, indikator C 20 H 14 O 4 .
Prosedur Kerja
1. Pengujian Kadar Limbah Awal
Limbah nata de coco yang telah diambil dilakukan uji kadar parameter COD dan fosfat sebagai pembanding kadar setelah perlakuan.

## 2. Pipe Filter Layer
Setelah melakukan pengujian awal, Limbah dialirkan melewati media pipe filter layer . Sususan dari media pipe filter layer adalah serabut kelapa, kain, kerikil, zeolit, dan spon.
Pratama, D.I., R.B. Aditya, S. Fatimah. 2020. elektrolisis, pipe filter layer , COD, fosfat
Gambar 1. Susunan pipe filter layer

## 3. Elektrolisis
Sebanyak  1000  mL  dimasukkan  kedalam  gelas  beker.  Kemudian  dipasang  elektroda Aluminium  sebagai  anoda  pada  kutub  (-)  dan  elektroda  tembaga  sebagai  katoda  dipasang pada kutub (+). Kedua elektroda dimasukkan dalam gelas beker yang berisi sempel dengan jarak  5  cm,  power  supply  dinyalakan  dengan  tegangan  listrik  5,  10,  15  volt.  Kemudian  air limbah  diolah  dengan  waktu  operasi  10,  30,  45, 60,  dan  75 menit.  Lalu sampel  diambil  dan disaring serta dilakukan proses analisa COD dan Fosfat

## 4. Analisis COD

## a. Pembuatan larutan digestion solution
Campurkan  1,022  g  K 2 Cr 2 O 7 yang  telah  dikeringkan  pada  suhu  150 ℃ selama  2  jam kemudian ditambahkan 500 mL air suling. Kemudian tambahkan 167 mL  H 2 SO 4 pekat dan 33,3 g HgSO 4 . dan dinginkan pada suhu ruang dan encerkan sampai 1000 mL.
b. Pembuatan larutan pereaksi asam sulfat
Larutkan 10,12 g kristal Ag 2 SO 4 ke dalam 1000 mL H 2 SO 4 pekat kemudian aduk hingga larut.
c. Analisis kadar COD
Pengukuran  kadar  COD  menggunakan  metode  refluks  tertutup,  dimana  sampel ditambahkan  larutan digestion  solution dan  larutan  pereaksi  asam  sulfat  direfluks terlebih dahulu pada suhu 150 ℃ selama 2 jam. Setelah itu sampel yang sudah direfluks didinginkan perlahan-lahan sampai mencapai suhu ruang. Biarkan suspensi mengendap dan pastikan bagian yang akan diukur benar-benar jernih. Ukur serapan contoh uji atau sampel pada panjang gelombang 600 nm.

## 5. Analisis Fosfat
a. Persiapan pengujian
Sebelum melakukan pengujian ada beberapa bahan yang mesti disiapkan terlebih dahulu antara lain; pembuatan larutan Indikator C 20 H 14 O 4 , pembuatan larutan H 2 SO 4 , pembuatan larutan  K 2 S 2 O 8 , pembuatan larutan  NaOH, pembuatan larutan (NH 4 ) 2 MoO 4 , pembuatan larutan , SnCl 2 .2H 2 O .
b. Analisis kadar fosfat
Penentuan kadar fosfat di lakukan dengan metode APHA-2005, metode ini menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 690 nm. Persiapan contoh uji, kedalam 100  mL  contoh  uji  tambahkan  0,05  mL  indikator  PP,  jika  contoh  uji  berwarna  merah jambu  tambahkan  larutan  asam  kuat  tetes  demi  tetes  sampai  warna  hilang.  Kemudian
tambahkan 4 mL ammonium molibdat dan 0,5 mL pereaksi SnCl 2 dan diukur serapannya pada panjang gelombang 690 nm.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini dilakukan perlakuan pada limbah nata de  coco yaitu hibridisasi pipe  filter layer -elektrolisis  (PFLE).  Untuk  mengetahui  efek  dari  perlakuan  tersebut  digunakan  dua parameter limbah yaitu COD dan fosfat. Berikut tabel hasil pengujian kadar awal dari limbah cair nata de coco :
Tabel 3. Hasil analisis pengaruh HPFLE
Sampel satuan COD fosfat original mg/L 9037,5 50,246 PFLE mg/L 10225 55,134
Pada keadaan mula-mula kadar COD sebesar 9037,5 mg/L. Setelah dialirkan pada pipe filter layer kadar COD limbah menjadi 10225 mg/L, sehingga efek yang diberikan dari perlakuan ini sebesar 13,14%. Untuk perbandingan awal, kadar fosfat dari limbah cair nata de coco adalah sebesar  50,246  mg/L.  Setelah  dialirkan  melalui pipe  filter  layer kadar  tersebut  mengalami perubahan menjadi 55,134 mg/L, artinya efek yang diberikan dari tahapan ini terhadap kadar fosfat  sebesar  9,728%.  Dari  analisis  yang  dilakukan  sebagaimana  terlihat  pada  Tabel  3, mengalami  kenaikan  kadar  karena  waktu  pengambilan  dan  pengujian  sampel  tidak  dalam satu  hari  pengujian,  sehingga  pertumbuhan  mikroorganisme  mengalami  penurunan  yang berakibat meningkatnya kadar COD maupun fosfat (Utami, 2013).
Tabel 4. Hasil analisis pengaruh variasi tegangan dengan waktu 10 menit
Parameter Satuan Tegangan (volt) 5 10 15 COD mg/L 5740 6037,5 8725 Fosfat mg/L 54,538 55,749 57,737
Tabel 4. merupakan hasil dari perlakuan elektrolisis dengan variasi tegangan dengan waktu pengujian 10 menit. Pada parameter COD dan fosat terjadi kenaikan dari kadar awalnya. Dari sini diketahui tegangan memberikan efek yang cukup signifikan pada COD. Diantara variasi tersebut (5 volt, 10 volt, 15 volt) tegangan 5 volt memberikan efek yang sigifikan hingga kadar dari  COD  menjadi  5740  mg/L.  Sedangkan  untuk  kadar  fosfat,  efek  terbesar  terjadi  pada tegangan  15  volt  hingga  kadar  fosfat  menjadi  57,737  mg/L.  Namun  jika  dilihat  dari  efek keamanan, maka tegangan 5 volt merupakan tegangan yang optimal karena dari kadar awal tegangan  5  volt  tidak  terlampau  jauh  sehingga  cukup  aman  dibanding  dengan  tegangan lainnya.

## Tabel 5. Hasil pengaruh variasi waktu
Parameter Satuan Waktu (menit) 10 30 45 60 75 COD mg/L 5740 8000 6666,67 46666,67 4000 Fosfat mg/L 54,538 104,714 101,188 115,139 179,01
Tabel  5.  merupakan  hasil  dari  perlakuan  elektrolisis  dengan  variasi  waktu.  Variasi  waktu yang  diberikan  memberikan  pengaruh  terhadap  kadar  COD  dan  fosfat.  Pada  kadar  COD,
Pratama, D.I., R.B. Aditya, S. Fatimah. 2020. elektrolisis, pipe filter layer , COD, fosfat
waktu yang memberikan efektivitas terbesar terjadi pada menit ke-75 hingga mencapai kadar 4000 mg/L. Hal ini terjadi karena semakin lama waktu perlakuan, memberikan waktu untuk kontaminan  dalam  limbah  terurai.  Sedangkan  untuk  fosfat,  waktu  yang  memberikan  efek terbesar  terjadi  pada  menit  ke-75.  Namun  untuk  efektivitas  keamanan  kadar  fosfat,  justru perlakuan 10 menit adalah waktu terbaik karena dibandingkan kadar awal kenaikan menit ke 10 merupakan peningkatan terendah.
Pada perlakuan variasi waktu antara menit 10 dengan menit selanjutnya (30, 45, 60, dan  75 menit) terjadi kenaikan setelah dianalisis. Hal ini terjadi karena pengambilan sampel menit 10 dan  sampel  untuk  variasi  lain  (30,  45,  60,  dan  75  menit)  terjadi  pada  rentang  waktu  yang berbeda, sehingga konsentrasi dari limbah tidak dapat dikontrol karena proses produksi dari industri belum tentu sama setiap harinya.
Jika dibandingkan dengan hasil pengujian Juherah dan M. Ansar (2018) hasil yang diperoleh pada penelitian ini berbeda. Dalam penelitian tersebut limbah yang digunakan adalah limbah laundry dalam pengukuran kadar COD dan fosfat dengan hasil bahwa peningkatan variabel tegangan dan waktu justru menurunkan kadar fosfat dan COD. Untuk penelitian ini limbah yang digunakan adalah limbah nata de coco namun peningkatan tegangan listrik dan  waktu justru  meningkatkan  kadar  fosfat  sedangkan  untuk  COD  mengalami  penurunan.  Hal  ini dikarenakan  jenis  limbah nata  de  coco merupakan  jenis  limbah  organik  sedangkan  limbah laundry merupakan jenis limbah yang mengandung surfaktan.

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian pengaruh tegangan dan waktu dengan metode HPFLE ( Hibridisasi Pipe Filter  Layer -Elektrolisis)  pada  limbah  cair nata  de  coco dapat  diketahui  metode  HPLFE memberikan pengaruh yang cukup besar pada  kadar COD. Namun metode ini tidak efektif dalam menurunkan kadar fosfat karena terjadi kenaikan pada kadar fosfat.

## 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 .
Azzahrani,  I.  N.,  Davanti,  F.  A.,  Millati,  R.,  &  Cahyanto,  M.  N.  (2018).  Effect  of  Hydraulic  Retention Time (HRT) And Organic Loading Rate (OLR) to the Nata De Coco Anaerobic Treatment Eficiency and its Wastewater Characteristics. Agritech , 38 (2), 160. https://doi.org/10.22146/agritech.24226 Badan Standardisasi Nasional. (2005). Air dan Air Limbah – Bagian 31: Cara Uji Kadar Fosfat dengan Spektrofotometer  Secara  Asam  Askorbat. Sni  06-6989.31 ,  1–10.  https://doi.org/SNI  06-6989.31- 2005
Bondra, M., Setiawan, A. P., dan Nilasari, P. F. (2018). Penelitian Serabut Kelapa Sebagai Material Lantai Ecofriendly dan Biodegradable. Jurnal Intra . 6 (2), 431–436.
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.
Hamid,  R.  A.,  Purwono,  &  Oktiawan,  W.  (2017).  Penggunaan  Metode  Elektrolisis  Menggunakan Elektroda  Karbon  dengan  Variasi  Tegangan  Listrik  dan  Waktu  Elektrolisis  dalam  Penurunan Konsentrasi TSS dan COD Pada Pengolahan Air Limbah Domestik. Teknik Lingkungan , 6 (1).
TECHNO: Vol. 09 (01) Mei 2020
Juherah,  J., dan  Muhammad  Ansar.  (2018).  Pengolahan  Limbah  Cair  Dengan Elektrokoagulasi  dalam Menurunkan Kadar Fosfat (Po4) pada Limbah Laundry. Jurnal Sulolipu: Media Komunikasi Sivitas Akademika Dan Masyarakat , 18 (2).
Nuraini,  E.,  Fauziah,  T.,  &  Lestari,  F.  (2019).  Penentuan  Nilai  BOD  dan  COD  Limbah  Cair  Inlet Laboratorium  Pengujian  Fisis  Politeknik  ATK  Yogyakarta. Integrated  Lab  Journal , 07 (02),  10–15. https://doi.org/10.5281/zenodo.3490306
Rohman  Taufiqur,  Irwan  Azidi,  &  Rahmi  Zakiyatir.  (1997).  Penurunan  Kadar  Amoniak  dan  Fosfat Limbah  Cair  Tahu  Secara  Foto  Katalitik  Menggunakan  TiO 2 dan  H 2 O 2 . Jurnal  Sains  Natural Universitas Nusa Bangsa , 8 (2), 87–93.
Satmoko,  Y.  (2010).  Kondisi  Kualitas  Air  Sungai  Ciliwung  di  Wilayah  DKI  Jakarta  ditinjau  dari Parameter Organik, Amoniak, Fosfat, Deterjen,  dan Bakteri Coli. Jurnal Air Indonesia , 6 (1), 34–42. Retrieved from http://ejurnal.bppt.go.id/index.php/JAI/article/view/2452/2063
U.S., E. P. A. (1992). APHA Method 4500-P: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater . 552 , 107–1117.
Utami,  A.  R.  (2013).  Pengolahan  Limbah  Cair  Laundry  Dengan  Menggunakan  Biosand  Filter  dan Activated Carbon. Jurnal Teknik Sipil UNTAN , 13 (1).
Yustinah., Zuliani., & Hartini. (2015). Pengaruh Konsentrasi Aktivator NaOH Pada Proses Pembuatan Arang  Aktif  Terhadap  Kualitas  Minyak  Bekas  Setelah  Proses  Pemurnian. Jurnal  Teknik  Kimia , (November 2015), 1–7. Retrieved from jurnal.ftumj.ac.id/index.php/semnastek
Pratama, D.I., R.B. Aditya, S. Fatimah. 2020. elektrolisis, pipe filter layer , COD, fosfat