OZONISASI AIR :)


I. Pendahuluan

Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia, baik untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari maupun untuk kepentingan lainnya seperti pertanian dan indutri. Oleh karena itu keberadaan air dalam masyarakat perlu dipelihara dan dilestarikan bagi kelangsungan kehidupan. Air tidak dapat dipisahkan dengan kehidupan, tanpa air tidaklah mungkin ada kehidupan.

Air bersih merupakan salah satu kebutuhan yang sangat mendasar bagi manusia karena diperlukan terus-menerus dalam kegiatan sehari-harinya untuk bertahan hidup. Oleh karena itu, manusia memerlukan sumber air bersih yang diperoleh dari air tanah dan air permukaan. Namun tidak semua air baku dapat digunakan manusia untuk memenuhi kebutuhan air minum, hanya air baku yang memenuhi persyaratan kualitas air minum yang dapat digunakan untuk air minum (Meidhitasari, 2007). Pemantauan terhadap kualitas air minum merupakan salah satu hal penting yang menjadi sasaran untuk memenuhi kesehatan di suatu negara.

Air yang tercemar dapat membawa dampak yang berbahaya bagi manusia.  Bahaya atau resiko kesehatan yang berhubungan dengan pencemaran air secara umum dapat diklasifikasikan menjadi dua yakni bahaya langsung dan bahaya tak langsung. Bahaya langsung terhadap kesehatan manusia/masyarakat dapat terjadi akibat mengkonsumsi air yang tercemar atau air dengan kualitas yang buruk, baik secara langsung diminum atau melalui makanan, dan akibat penggunaan air yang tercemar untuk berbagai kegiatan sehari-hari untuk misalnya mencuci peralatan makan dll, atau akibat penggunaan air untuk rekreasi. Bahaya terhadap kesehatan masyarakat dapat juga diakibatkan oleh berbagai dampak kegiatan industri dan pertanian. Sedangkan bahaya tak langsung dapat terjadi misalnya akibat mengkonsumsi hasil perikanan dimana produk-produk tersebut dapat mengakumulasi zat-zat polutan berbahaya.

Pencemaran air khususnya air minum oleh virus, bakteri patogen, dan parasit lainnya, atau oleh zat kimia, dapat terjadi pada sumber air bakunya, ataupun terjadi pada saat pengaliran air olahan dari pusat pengolahan ke konsumen. Untuk memusnahkan  mikroorganisme yang dapat menimbulkan penyakit,diperlukan suatu proses yg disebut disinfeksi. Disinfeksi merupakan benteng manusia terhadap paparan mikro-organisme patogen penyebab penyakit, termasuk di dalamnya virus, bakteri dan protozoa parasit (Biton, 1994). Salah satu metode disinfeksi adalah dengan teknik ozonisasi.

II. Definisi Ozon

Ozon pertama kali ditemukan oleh C F Schonbein pada tahun 1840. Penamaan ozon diambil dari bahasa yunani OZEIN yang berarti smell atau bau. Ozon dikenal sebagai gas yang tidak memiliki warna. Soret pada tahun 1867 mengumunkan bahwa ozon adalah sebuah molekul gas yang terdiri tiga buah atom oksigen.

O3 merupakan gas tidak stabil, akan lenyap dalam beberapa menit, tidak meninggalkan sisa desinfektan selama air berada dalam sistem, hal ini merupakan kesulitan untuk mengontrol dosis ozon yang digunakan. Hal ini diatasi dengan pemeriksaan bakteriologis yaitu terhadap sampel sebelum dan sesudah pembubuhan Ozon.

Beberapa sifat dari ozon dilaporkan oleh Parkes (1903) di antaranya adalah berbau tidak enak (seperti bau belerang dan ada yang bilang seperti bau klorin). Apabila kita menghirup udara yang mengandung ozon terlalu lama, akan mengakibatkan sakit kepala, tapi kalau hanya sebentar dapat menyegarkan. Disebutkan juga bahwa ozon mengan­dung gugus oksidasi yang sangat kuat, bahkan dapat merusak karet dan gabus.

Ozon juga bersifat bakterisida, virusida, algisida, fungisida, serta mengubah senyawa organik kompleks minyak senyawa yang lebih sederhana. Sedangkan sifat-sifat fisika ozon se­perti yang dilaporkan antara lain :

-          berat molekul, M                                              :  48

-          titik leleh, °K                                                   :  80,5

-          titik didih, °K                                                   :  161,3

-          volume, ml/mol                                                                    :  147,1

-          tegangan permukaan pada 90° K, dyne / c m        : 38,4

Pada lapisan atmosfir bumi, ozon dapat terjadi karena pengaruh sinar ultra violet terhadap oksigen di udara. Di laut, percikan air garam ke udara dan pada waktu penguapan air laut ke udara, juga menghasilkan ozon. Ozon dapat terjadi dari gas oksigen yang menyerap energi sebesar 68 kkal dengan reaksi :

3O2                                            2O3

Dalam keadaan padat, ozon berwarna biru-hitam. Bila dicairkan akan berwarna biru tua, dan menjadi hitam pada waktu dididihkan dan akhirnya berbentuk gas yang tidak stabil.

 

III. Aplikasi Ozon

Proses ozonisasi telah dikenal lebih dari seratus tahun yang lalu. Proses ozonisasi atau proses dengan menggunakan ozon pertama kali diperkenalkan Nies dari Prancis sebagai metode sterilisasi pada air minum pada tahun 1906. Penggunaan proses ozonisasi kemudian berkembang sangat pesat. Dalam kurun waktu kurang dari 20 tahun terdapat kurang lebih 300 lokasi pengolahan air minum menggunakan ozonisasi untuk proses sterilisasinya di Amerika.

Untuk pertama kali penggunaan ozon dalam proses pengolahan air dalam skala besar, diperkenalkan oleh Marius Paul Otto pada tahun 1907 di Nice Perancis. Pada pengolahan pertama berhasil memproduksi air olahan 22500 m3 per hari dengan dosis  pemakaian ozon 0,9 g per meter kubik. Proses pengolahan ini berhasil menghilangkan warna dan bakteri pathogen tanpa meninggalkan bau dan rasa.

Dewasa ini, metode ozonisasi mulai banyak dipergunakan untuk sterilisasi bahan makanan, pencucian peralatan kedokteran, hingga sterilisasi udara pada ruangan kerja di perkantoran. Luasnya penggunaan ozon ini tidak terlepas dari sifat ozon yang dikenal memiliki sifat radikal (mudah bereaksi dengan senyawa disekitarnya) serta memiliki oksidasi potential 2.07 V. Selain itu, ozon telah dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan plasma seperti corona discharge.

 

  1. 1.    Mekanisme Ozon Membunuh Mikroorganisme

Ozon dengan kemampuan oksidasinya dapat membunuh berbagai macam microorganisma seperti bakteri Escherichia coli, Salmonella enteriditis, serta berbagai bakteri pathogen lainnya. Selain itu, ozon juga dapat menguraikan berbagai macam senyawa organik beracun yang terkandung dalam air, seperti benzen, atrazin, dioxin dan berbagai zat pewarna organik. Melalui proses oksidasi, ozon akan merusak dinding bagian luar sel mikroorganisma (cell lysis) sekaligus membunuhnya. Juga melalui proses oksidasi oleh radikal bebas seperti hydrogen peroxida (H2O2) dan hydroxyl radikal (OH) yang terbentuk ketika ozon terurai dalam air. Seiring dengan perkembangan teknologi, dewasa ini ozon mulai banyak diaplikasikan dalam mengolah limbah cair domestik dan industri.

 

 

  1. 2.    Mekanisme Ozon Menguraikan Komponen Organik

Ozon mampu menguraikan komponen organik termasuk asam humus. Dengan ozon, asam humus akan terurai menjadi senyawa yang lebih sederhana dan bersifat biodegradable dan lebih polar karena terbentuk gugus karboksil dan gugus karboksilat. Asam humus dengan ozon akan menghasilkan : aldehid, keton, asam format, asam glioksilat, asam polikarboksilat, dan asam oksalat. Ozon akan larut dalam air untuk menghasilkan hidroksil radikal (-OH), sebuah radikal bebas yang memiliki potential oksidasi yang sangat tinggi (2.8 V), jauh melebihi ozon (1.7 V) dan chlorine (1.36 V). Hidroksil radikal adalah bahan oksidator yang dapat mengoksidasi berbagai senyawa organik (fenol, pestisida, atrazine, TNT, dan sebagainya). Sebagai contoh, fenol yang teroksidasi oleh hidroksil radikal akan berubah menjadi hydroquinone, resorcinol, cathecol untuk kemudian teroksidasi kembali menjadi asam oxalic dan asam formic, senyawa organik asam yang lebih kecil yang mudah teroksidasi dengan kandungan oksigen yang di sekitarnya. Sebagai hasil akhir dari proses oksidasi hanya akan didapatkan karbon dioksida dan air.Hidroksil radikal berkekuatan untuk mengoksidasi senyawa organik juga dapat dipergunakan dalam proses sterilisasi berbagai jenis mikroorganisma, menghilangkan bau, dan menghilangkan warna, mengoksidasi senyawa organik serta membunuh bakteri patogen yang banyak.

 

IV. TEKNIK GENERASI OZON

IV.1 Pembentukan Ozon     

a)      Secara alamiah

Ozon dapat terbentuk melalui radiasi sinar ultraviolet pancaran sinar Matahari. Chapman menjelaskan pembentukan ozon secara alamiah pada tahun 1930. Di mana ia menjelaskan bahwa sinar ultraviolet dari pancaran sinar matahari mampu menguraikan gas oksigen di udara bebas. Molekul oksigen tadi terurai menjadi dua buah atom oksigen, proses ini kemudian dikenal dengan nama fotolisis. Lalu atom oksigen tadi secara alamiah bertumbukan dengan molekul gas oksigen yang ada disekitarnya, lalu terbentuklah ozon. Ozon yang terdapat pada lapisan stratosfer yang kita kenal dengan nama ozone layer (lapisan ozon) adalah ozon yang terjadi dari hasil proses alamiah fotolisis ini.

 

b)      Secara buatan

Metode electrical discharge dan sinar radioaktif. Pembentukan ozon dengan electrical discharge ini secara prinsip sangat mudah. Prinsip ini dijelaskan oleh Devins pada tahun 1956. Ia menjelaskan bahwa tumbukan dari electron yang dihasilkan oleh electrical discharge dengan molekul oksigen menghasilkan dua buah atom oksigen.Selanjutnya atom oksigen ini secara alamiah bertumbukan kembali dengan molekul oksigen di sekitarnya, lalu terbentuklah ozon. Dewasa ini, metode electrical discharge merupakan metode yang paling banyak dipergunakan dalam pembuatan ozon diberbagai kegiatan industri.

 

Tabel 1. Berbagai teknik generasi ozon

 

Untuk skala besar, cara dengan electrical discharge inilah yang saat ini banyak digunakan secara komersial.  Prinsip electrical discharge adalah dengan melewatkan udara kering atau oksigen ke sebuah ruang di antara elektoda-elektroda yang dialiri listrik bolak-balik tegangan tinggi, yaitu sekitar 8.000 sampai 20.000 volt. Peluahan terputus-putus (intermittent discharge) yang berlangsung di antara dua elektroda akan menyebabkan elektron-elektron bertabrakan dengan molekul oksigen sehingga terbentuklah senyawa ozon (O3). Secara sederhana prinsip pembangkit ozon dengan cara peluahan listrik serta mekanisme pembentukan ozon dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.

 

Gambar 1. Prinsip alat pembangkit ozon dengan cara peluahan listrik

 

 

Gambar 2. Ilustrasi pembentukan ozon dengan peluahan listrik secara parsial

 

Reaksi pembentukan ozon secara sederhana dapat diuraikan sebagai berikut :

O2 + e ——> 2 O + e (1)
O + O2 + M ——> O3 + (M) (2)
O3 + O ——> 2 O2 (3)
O3 + e ——-> O + O2 + e (4)

Persamaan reaksi (1) dan (2) adalah reaksi pembentukan ozon, tetapi agar reaksi (2) berlanjut diperlukan material ketiga M. Material M tersebut dapat berupa oksigen, nitrogen atau dinding tabung. Di lain pihak jika reaksi terlus berlanjut maka ozon yang telah terbentuk akan terurai kembali melalui reaksi (3) dan (4). Dengan kata lain reaksi pembentukan dan peruraian ozon terjadi bersamaan di antara kedua kutub elektroda. Pada saat reaksi terjadi pada kesetimbangan terbentuk ozon pada konsentrasi dengan tertentu. Jika electrical discharge diperbesar atau voltase dinaikan, dan ruang peluahan yang dilaliri udara atau oksigen diperbesar sehingga waktu tinggal udara atau oksigen di dalam ruang peluahan menjadi lebih lama maka ozon yang terbentuk menjadi lebih besar. Tetapi pada saat mencapai konsentrasi yang tertinggi maka ozon yang terbentuk akan terurai kembali. Pada prakteknya konsentrasi ozon yang terbentuk berkisar antara 3 -4 % apabila menggunakan udara sebagai bahan baku. Jika menggunakan bahan baku oksigen murni konsentrasi ozon yang terbentuk berkisar 6 – 8 %.

 

IV.2 Peralatan Pembuat Ozon

Di dalam prakteknya peralatan pembuat atau pembangkit ozon dapat dibagi menjadi dua macam berdasarkan bentuknya yaitu tipe plat dan tipe tabung. Dari kedua tipe tersebut, tipe tabung yang paling banyak digunakan secara luas. Alat ini mempunyai ruang-ruang peluahan berupa tabung-tabung dengan dua lapis dinding. Dinding bagian luar dibuat dari baja tahan karat, sedangkan dinding dalam dibuat dari gelas (kaca) yang berfungsi sebagai konduktor. Seperti diterangkan di atas, di dalam pembuatan ozon diperlukan ruang-ruang peluahan listrik. Ruang-Ruang tersebut berfungsi menerima aliran udara kering atau oksigen murni untuk diubah menjadi ozon.

Untuk keperluan tersebut dibutuhkan tenaga listrik sebesar 17 – 20 kWh untuk setiap kg ozon yang terbentuk. Selama berlangsungnya proses pembentukan ozon, akan dihsilkan panas sehingga diperlukan air pendingin untuk menjaga agar suhunya tetap atau konstan. Jumlah air pendingin yang diperlukan sekitar 2 – 5 m3 untuk 1 kg ozon dan suhu air pendingin harus lebih kecil 30°C. Ada beberapa faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pembuatan ozon yaitu : tekanan parsial oksigen, temperatur operasi, tegangan listrik yang digunakan, konsentrasi uap air (jika menggunakan bahan baku udara). Untuk skala besar, Jika udara digunakan sebagai bahan baku pembuatan ozon, udara tersebut harus diolah lebih dahulu sehingga menjadi benar-benar kering sebelum dialirkan ke unit pembangkit ozon.

 

V. Kelebihan dan Kelemahan Penggunaan Ozon

V.1 Kelebihan

  1. Dapat menghilangkan besi dan mangan sehingga air yang diolah tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau.
  2. Cepat larut dalam air karena berbentuk gas
  3. Membantu proses koagulasi
  4. Dapat bekerja pada range pH dan suhu yang luas. Selain itu ozoz juga tidak mengubah nilai pH..
  5. Tidak meninggalkan residu dalam produk seperti trihalometana.
  6. Oksidan kuat khususnya digunakan untuk menghilangkan Fe dan Mn, biasanya digunakan untuk pengolahan air minum dengan misi komersial dan air dalam kemasan botol (Aqua, dll).
  7. dapat membunuh mikroorganisme yang terdapat di dalam air (bersifat bakterisida, algasida, fungisida dan virusida)
  8. dapat menghilangkan bau dan rasa yang umumnya disebabkan oleh komponen organik dan anorganik yang terdapat di dalam air
  9. tidak menimbulkan bau ataupun rasa yang umumnya terjadi dengan penggunaan bahan kimia lain sebagai bahan pengolahan
  10. penggunaan ozon pada pipa, peralatan, dan kemasan akan ikut disanitasi sehingga produk yang dihasilkan akan lebih terjamin selama tidak ada kebocoran di kemasan. Ozon merupakan bahan sanitasi air yang efektif disamping sangat aman.

 

V.2 Kelemahan

  1. Terjadi kemungkinan tumbuhnya bakteri karena tidak adanya residu yang tertinggal dalam produk. Tidak semua bakteri akan terbunuh. Beberapa bakteri yang mempunyai daya resistensi tinggi, ketika proses ozonasi akan terhambat proses pertumbuhannya. Ketika kadar ozon dalam produk sudah habis, maka bakteri tersebut akan tumbuh kembali. Oleh karena itu ozon tidak dianjurkan dalam proses distribusi yang sangat panjang. Ozon cenderung digunakan sebagai proses akhir pengolahan air.
  2. Oksidasi dengan senyawa organik akan menghasilkan nitrit oksida dan asam nitrit yang dapat menyebabkan korosi pada pipa.
  3. Ozon dapat meracuni manusia bahkan bisa sampai membawa pada kematian apabila terhirup dengan konsentrasi 50 ppm selama kurang lebih 1 jam. Batas kadar konsentrasi penggunaan gas ozon dalam berbagai kegiatan industri adalah 0.1 ppm, sedangkan kadar ozon dalam air hingga 0.05 ppm tidak membahayakan tubuh manusia.
  4. Ozon yang mempunyai sifat radikal ini, memerlukan perhatian khusus dalam penyimpanannya. Kadar 100 persen ozon pada suhu kamar mudah sekali meledak. Ozon akan aman disimpan pada suhu di bawah -1830C dengan kadar ozon dalam campuran ozon dan oksigen dibawah 30 persen. Sekarang ozon kebanyakan disimpan dalam bentuk ozonized-water atau ozonized ice.
  5. Pembuatan ozon memerlukan pesawat khusus (ozonisator) yang memerlukan energi yang besar, sehingga biaya investasi dan operasi relatif besar, sehingga Ozonisasi menjadi lebih mahal untuk digunakan.

 

DAFTAR PUSTAKA

Humas dan Protokol PDAM Kota Bandung. (2007). Instalasi Pengolahan Air Limbah Bojongsoang PDAM Kota Bandung. Bandung: PDAM Kota Bandung

 

Kertawidjaya, Iyon dan Sholihin. (1993). Kimia Lingkungan. Bandung: Jurusan Kimia FPMIPA IKIP Bandung

 

Said, Nusa Idaman. 2008. Teknologi Pengelolaan Air Minum, Teori dan Pengalaman Praktis. Pusat Teknologi di Lingkungan Deputi Bidang Teknologi Pengembangan Sumber Daya Alam. BPPT: Jakarta

 

Gottschalk, Christiane, Judy ann libra, Adrian supe. 2009. Ozonation of Water and Waste Water. Wiley: Germany

 

 

About these ads

9 thoughts on “OZONISASI AIR :)

  1. Sarbini says:

    Good Articel
    keep it

  2. bagus banget nih artikelnya dalam konsep redoks. i like this article.

  3. Suhardi Dharmawan says:

    1. Tergerak oleh teori artikel ini, saya bermaksud terapkan praktek dengan beli Ozone Processor, Output: 2.80 gram/ jam.
    2. Dengan kapasitas ini:
    A.berapa menit utk sterilkan 1 M3 air ?
    B.dalam satu jam, berapa konsentrasi ozone dlm air?
    C.jika dijalan terus menerus, berapa konsentrasi maksimal ozone terlarut dlm air ?
    D.berapa konsentrasi ozone terlarut dalam air sehingga dapat bertindak sebagai desinfektans ?

    Salam damai dalam putih, sebagai putri istri dan pembelajar, mohon mbak bantu carikan jawaban pertanyaan2 di atas.

    Wassalam.

    • sirossiris says:

      Dear Pak Suhardi,

      Kebetulan baca pertanyaan bapak, perkenankan saya bantu menjawab.
      -Dalam beberapa kali trial ozonator pada kadar terendah yang pernah saya coba adalah o.1-0,2 ppm dalam air minum, kemudian saya ujikan dengan sampel air minum kaya m.o (sampling awal TPC=TBUD) secara total plate count didapatkan hasil negatif selama beberapa kali percobaan. saya asumsikan dan simpulkan pada kadar tersebut sebenarnya cukup untuk pengolahan air minum. Perlu diperhatikan pula bahwa ozon dengan konsentrasi tinggi pada air minum juga kurang baik pada kesehatan, salah satu indikatornya adalah air minum memiliki taste air kelapa muda, hindari diatas 0.6 ppm.
      -Biasanya dalam operasional mesin ozon generator memiliki step operational untuk meningkatkan tegangan listrik yang berfungsi meningkatkan produktivitas ozon yang akan diinjeksikan dan hal tersebut membutuhkan trial and error karena kapabilitas step operational performa mesin tidak berjalan secara linier dengan kuantitas ozon yang dihasilkan

      Best Regards,
      Rizky

  4. sirossiris says:

    Dear Rizka,

    Pas cari referensi, pas nemu artikel makalah ni :) baru tahu saya kalo THP juga bahas water treatment,,by the way, saya ikut cuplik beberapa point artikel nih yah buat materi power point.

    Best Regards,
    Rizky Kurnia

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 1,326 other followers

%d bloggers like this: