Analisis Oksigen Dalam Analisis Oksigen Dalam AirAir

Dissolved Oxygen (DO) Dissolved Oxygen (DO) Oksigen Terlarut (OT) Oksigen Terlarut (OT) Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) Kebutuhan Kebutuhan

Oksigen secara Kimia (KOK)Oksigen secara Kimia (KOK) Biological Oxygen Demand (BOD) Biological Oxygen Demand (BOD) Kebutuhan Kebutuhan

Oksigen secara Biologi (KOB)Oksigen secara Biologi (KOB)

Keberadaan Oksigen Dalam Keberadaan Oksigen Dalam AirAir

Oksigen dalam air berasal dari udara dan hasil Oksigen dalam air berasal dari udara dan hasil fotosintesis tumbuhan airfotosintesis tumbuhan air

Manfaat oksigen dalam air :Manfaat oksigen dalam air :

- respirasi berbagai biota air- respirasi berbagai biota air

- oksidator untuk zat organik dan anorganik- oksidator untuk zat organik dan anorganik

secara kimia atau mikrobiologisecara kimia atau mikrobiologi Konsentrasi oksigen yang tinggi dalam air sangat Konsentrasi oksigen yang tinggi dalam air sangat

bermanfaat bagi kehidupan biota air dan manusia bermanfaat bagi kehidupan biota air dan manusia tapi sangat merugikan bagi kegiatan industritapi sangat merugikan bagi kegiatan industri

Dissolved Oxygen (DO)Dissolved Oxygen (DO)

DO didefinisikan sebagai mg Oksigen yang DO didefinisikan sebagai mg Oksigen yang terlarut dalam 1 liter airterlarut dalam 1 liter air

Kelarutan Oksigen dalam air 8-9 mg/L (T=20Kelarutan Oksigen dalam air 8-9 mg/L (T=20ooC)C) Kelarutan Oksigen dalam air dipengaruhi oleh :Kelarutan Oksigen dalam air dipengaruhi oleh :

- Suhu- Suhu- Tekanan- Tekanan- Turbulensi air- Turbulensi air- Tingkat pencemaran- Tingkat pencemaran

DO semakin tinggi DO semakin tinggi kualitas air semakin baik kualitas air semakin baik DO rendah DO rendah kualitas air jelek kualitas air jelek kandungan kandungan

pencemar tinggipencemar tinggi

Penetapan DOPenetapan DO

Metode yang dapat digunakan untuk Metode yang dapat digunakan untuk penetapan DO dalam air :penetapan DO dalam air :

1. Metode elektrokimia, dengan DO-meter, 1. Metode elektrokimia, dengan DO-meter, menggunakan elektroda membran menggunakan elektroda membran keperluan lapangan/ laboratoriumkeperluan lapangan/ laboratorium

2. Metode titrasi, dengan cara Winkler 2. Metode titrasi, dengan cara Winkler untuk pengerjaan di laboratoriumuntuk pengerjaan di laboratorium

Penetapan DO metode Penetapan DO metode elektokimiaelektokimia

Prinsip Analisis :

Pengukuran arus listrik yang dihasilkan jika sistem elektroda, yang terdiri dari katoda dan anoda

direndam dalam larutan elektrolit (larutan garam)

Pada DO meter :Pada DO meter : Elektoda terdiri dari, katoda Ag dan anoda Pb atau Au Elektoda terdiri dari, katoda Ag dan anoda Pb atau Au

Sistem elektoda dilindungi membran plastik semi-permeable Sistem elektoda dilindungi membran plastik semi-permeable terhadap Oterhadap O22 hanya O hanya O22 yang lewat yang lewat

ReaksiReaksi

Katoda : OKatoda : O22 + 2H + 2H22O + 4e O + 4e 4 OH 4 OH--

Anoda : Pb + 2OHAnoda : Pb + 2OH-- PbO + H PbO + H22O + 2eO + 2e

arus listrik tergantung jumlah O2 di katodaarus listrik tergantung jumlah O2 di katoda

Alat DO meterAlat DO meter

Penetapan DO metode WinklerPenetapan DO metode Winkler

Prinsip Analisis :

Oksigen dalam sampel akan mengoksidasi Mn2+ yang ditambahkan pada kondisi basa, sehingga terbentuk endapan MnO2. Dengan penambahan H2SO4 dan KI, maka akan dibebaskan I2 yang ekivalen dengan O2 terlarut. I2 yang dibebaskan dititrasi oleh larutan

standar Na2S2O3Reaksi :Reaksi :

(1)(1) MnSOMnSO44 + 2 KOH + 2 KOH Mn(OH) Mn(OH)22 + K + K22SOSO44

(2)(2) Mn(OH)Mn(OH)22 + ½ O + ½ O22 MnO MnO22 + H + H22OO

(3)(3) MnOMnO22 + 2I + 2I-- + 4H + 4H++ Mn Mn2+2+ + I + I22 + 2H + 2H22O O

(4)(4) II22 + 2S + 2S22OO332-2- 2I 2I-- + S + S44OO66

2-2-

Tahapan AnalisisTahapan AnalisisPenetapan DO metode WinklerPenetapan DO metode Winkler

Masukkan sampel kedalam botol Winkler (Jika tidak ada gunakan botol bersumbat yang diketahui

volumenya)Tambahkan 2 mL lar. MnSO4 dan 2 mL alkali-iodida-

azida (penambahan dimulai dari dasar botol)

Tutup botol dengan hati-hati, kocok selama 1 menit biarkan endapan turun

Tuangkan larutan jernihnya kedalam endapan tambahkan 12 mL H2SO4 6N melalui dinding botol,

kocokTitrasi dengan larutan standar Na2S2O3 0,025 N,

menjelang TA tambahkan larutan kanji, TA saat warna biru tepat menghilang

PerhitunganPerhitungan

1000

DO (mg/L) = x a x 0,2 mg/L

(Vbotol – 4)

1000

DO (mg/L) = x a x [Na2S2O3] x 8

(Vbotol – 4)

a : Volume pamakaian thio

Chemical Oxygen Demand Chemical Oxygen Demand (COD)(COD)

COD didefinisikan sebagai mg Oksigen yang diperlukan COD didefinisikan sebagai mg Oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi semua zat organik secara kimia untuk mengoksidasi semua zat organik secara kimia dalam 1 liter airdalam 1 liter air

COD, sering dijadikan sebagai parameter penentu kualitas COD, sering dijadikan sebagai parameter penentu kualitas limbah/ air buanganlimbah/ air buangan

Parameter COD dipengaruhi oleh tingkat pencemaran, Parameter COD dipengaruhi oleh tingkat pencemaran, khususnya zat organikkhususnya zat organik

COD tinggi COD tinggi zat organik tinggi zat organik tinggi pertumbuhan pertumbuhan mikroorganisme tinggi mikroorganisme tinggi kualitas air semakin jelek kualitas air semakin jelek

Berpengaruh terhadap DO levelBerpengaruh terhadap DO level

Penetapan CODPenetapan CODCOD dapat ditetapkan dengan metode :COD dapat ditetapkan dengan metode : Titrimetri, Titrimetri, Spektrofotometri, pengukuran di Spektrofotometri, pengukuran di 420 atau 600 nm 420 atau 600 nm Proses oksidasi zat organik oleh OProses oksidasi zat organik oleh O22 secara kimia secara kimia

berlangsung sangat lambat (perlu waktu yang sangat lama)berlangsung sangat lambat (perlu waktu yang sangat lama) Pada proses pengerjaannya fungsi OPada proses pengerjaannya fungsi O22 digantikan dengan digantikan dengan

larutan Klarutan K22CrCr22OO7 7 atau KMnOatau KMnO44

Penggantian ini memunculkan berbagai pendapat, diantara : Penggantian ini memunculkan berbagai pendapat, diantara : pada saat penetapan COD bukan hanya zat organik yang pada saat penetapan COD bukan hanya zat organik yang teroksidasi tetapi termasuk juga zat anorganik. Jadi COD teroksidasi tetapi termasuk juga zat anorganik. Jadi COD menjadi penunjuk tingkat pencemaran akibat adanya zat menjadi penunjuk tingkat pencemaran akibat adanya zat organik dan anorganik.organik dan anorganik. Ini didasari oleh sifat KIni didasari oleh sifat K22CrCr22OO77 sebagai pengganti O2, sebagai pengganti O2, yang merupakan oksidator kuatyang merupakan oksidator kuat

Penetapan CODPenetapan COD

Gangguan pada analisis COD :Gangguan pada analisis COD : Klorida ( Klorida ( ≥ 2000 ppm) dapat mengganggu fungsi ≥ 2000 ppm) dapat mengganggu fungsi

katalisator dari Agkatalisator dari Ag22SOSO44, pada keadaan tertentu turut , pada keadaan tertentu turut teroksidasi oleh dikromatteroksidasi oleh dikromat

dihilangkan dengan menambahkan HgSOdihilangkan dengan menambahkan HgSO44

Nitrit, teroksidasi oleh dikromatNitrit, teroksidasi oleh dikromat menjadi nitrat menjadi nitrat dihilangkan dengan penambahan asam sulfamat dihilangkan dengan penambahan asam sulfamat

Sulfit, teroksidasi oleh dikromat menjadi sulfatSulfit, teroksidasi oleh dikromat menjadi sulfat dihilangkan dengan penambahan asam sulfamat dihilangkan dengan penambahan asam sulfamat

Penetapan COD metode Penetapan COD metode titrimetrititrimetri

Reaksi :Reaksi :

CCxxHHyyOOzz + Cr + Cr22OO772-2-

(berlebih)(berlebih) CO CO22 + H + H22O + CrO + Cr3+3+

CrCr22OO772-2-

(sisa)(sisa) + 6Fe + 6Fe2+2+ + 14H + 14H++ 6Fe 6Fe3+3+ + 2Cr + 2Cr3+3+ + 7H + 7H22OO

Prinsip :

Zat Organik dalam sampel air dioksidasi oleh K2Cr2O7 berlebih dalam suasana asam dan panas. Kelebihan K2Cr2O7 dititrasi kembali oleh larutan

standar FAS dengan indikator feroin.

TA : hijau-biru ke coklat-merah

Ag2SO4

Tahapan AnalisisTahapan AnalisisPenetapan COD metode titrimetriPenetapan COD metode titrimetri

50 mL sampel air masukkan dalam erlenmeyer + batu didih

Tambahkan 1 g HgSO4 + 5 mL pereaksi asam sulfat (H2SO4+Ag2SO4), kocok hingga HgSO4 larut

Tambahkan 25 mL larutan K2Cr2O7, diaduk (jika COD<50 ppm [dikro] = 0,025 N, jika >50 ppm [dikro]=0,250 N)

Lakukan refluks selama 2 jam, lalu dinginkan dan bilas kondensor dengan aquadest ± 25-50 mL

Encerkan sampel sampai 2x volume semula + indikator feroin

Titrasi dengan larutan standar FAS sampai TA

Lakukan titrasi blanko, dengan preparasi sama, sampel diganti dengan air bebas zat organik

Perhitungan COD cara WinklerPerhitungan COD cara Winkler

(a-b) x N x 8000(a-b) x N x 8000

COD =COD =

mL sampelmL sampel

Ket. :Ket. :

a = mL FAS untuk titrasi blankoa = mL FAS untuk titrasi blanko

b = mL FAS untuk titrasi sampelb = mL FAS untuk titrasi sampel

N = Normalitas FASN = Normalitas FAS

Penetapan COD metode Penetapan COD metode SpektrofotometriSpektrofotometri

Reaksi :Reaksi :CCxxHHyyOOzz + Cr + Cr22OO77

2-2- CO CO22 + H + H22O + CrO + Cr3+3+

420nm = mengukur A dari sisa K2Cr2O7 (kuning) 600nm = mengukur A dari Cr3+ (hijau)

Prinsip :

Zat Organik dalam sampel air dioksidasi oleh sejumlah tertentu K2Cr2O7 dalam suasana asam dan panas dengan katalis Ag2SO4. Warna yang

terbentuk kemudian diukur absorbansinya pada 420/600 nm. COD sampel ditentukan dengan

mengintrapolasikan absorbansi sampel ke dalam kurva standar

Ag2SO4

Tahapan AnalisisTahapan AnalisisPenetapan COD metode Penetapan COD metode

SpektrofotometriSpektrofotometri

Pembuatan larutan induk COD 500 ppm (KH-Ptalat 425 mg dilarutkan dalam 1 L aquadest

Pipet 10 mL + 6 mL lar. pencerna (K2Cr2O7+H2SO4+HgSO4) + 14 mL pereaksi H2SO4 (H2SO4+Ag2SO4)

Lakukan refluks selama 2 jam pada suhu 150oC

Dinginkan, biarkan endapan yang terbentuk turun

Baca absorbansi standar dan sampel pada 420/600 nm

Pembuatan larutan pengukuran 100 - 500 ppm Sampel Air

Biological Oxygen Demand Biological Oxygen Demand (BOD)(BOD)

BOD didefinisikan sebagai mg Oksigen yang diperlukan untuk BOD didefinisikan sebagai mg Oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi seluruh zat organik secara biokimia dalam 1 liter mengoksidasi seluruh zat organik secara biokimia dalam 1 liter airair

BOD, dianggap pula sebagai prosedur oksidasi basah, dimana BOD, dianggap pula sebagai prosedur oksidasi basah, dimana mikroorganisme dalam air digunakan sebagai pengoksidasi zat mikroorganisme dalam air digunakan sebagai pengoksidasi zat organik menjadi COorganik menjadi CO22, H, H22O dan NHO dan NH33

BOD, sering dijadikan sebagai parameter penentu kualitas BOD, sering dijadikan sebagai parameter penentu kualitas limbah domestik/industrilimbah domestik/industri

BOD, menunjukkan tingkat pencemaran zat organik yang BOD, menunjukkan tingkat pencemaran zat organik yang bersifat biodegradablebersifat biodegradable

Parameter BOD dipengaruhi oleh : tingkat pencemaran, Parameter BOD dipengaruhi oleh : tingkat pencemaran, khususnya zat organik (BOD tinggi khususnya zat organik (BOD tinggi kualitas air semakin kualitas air semakin jelek)jelek)

Berpengaruh terhadap DO levelBerpengaruh terhadap DO level

Penetapan BOD metode Penetapan BOD metode TitrimetriTitrimetri

Prinsip Analisis :

Pengukuran banyaknya oksigen terlarut dalam sejumlah tertentu sampel air sebelum, maupun

setelah inkubasi pada temperatur 20oC selama 5 hari. Banyaknya oksigen terlarut (DO) ditentukan melalui

titrasi Winkler

Prinsip Winkler : Oksigen dalam sampel akan mengoksidasi Mn2+ yang ditambahkan pada kondisi basa, sehingga terbentuk endapan MnO2. Dengan penambahan H2SO4 dan KI, maka akan dibebaskan I2 yang ekivalen dengan O2 terlarut. I2 yang dibebaskan dititrasi oleh larutan standar Na2S2O3

ReaksiReaksi

Reaksi pengoksidasian zat organik :Reaksi pengoksidasian zat organik :

CCxxHHyyOOzzNNcc + O + O22 CO CO22 + H + H22O + NHO + NH33

Reaksi Titrasi Winkler :Reaksi Titrasi Winkler :

(1)(1) MnSOMnSO44 + 2 KOH + 2 KOH Mn(OH) Mn(OH)22 + K + K22SOSO44

(2)(2) Mn(OH)Mn(OH)22 + ½ O + ½ O22 MnO MnO22 + H + H22OO

(3)(3) MnOMnO22 + 2I + 2I-- + 4H + 4H++ Mn Mn2+2+ + I + I22 + 2H + 2H22O O

(4)(4) II22 + 2S + 2S22OO332-2- 2I 2I-- + S + S44OO66

2-2-

Mikroorganisme

Tahapan AnalisisTahapan AnalisisPenetapan BOD metode titrimetriPenetapan BOD metode titrimetri

Pengenceran sampel : Berdasarkan data COD. Misal COD sampel 1000 ppm. Untuk BOD5, pengenceran = COD/5

pengenceran = 1000/5 = 200

Total volume pengenceran misal 800 mL. 800/Vsampel = 200 Volume sampel = 800/200 = 4 mL, diencerkan sampai 800 mL

dengan larutan pengencer

Masukkan sampel yang telah diencerkan kedalam 2 botol BOD (kapasitas 300 mL) Botol I simpan dalam inkubator 20oC

Botol II + 2 mL MnCl2 20% dan 2 mL pereaksi O2. Kocok dan biarkan endapan turun

Tampung sentrat dan endapan dilarutkan dengan penambahan H2SO4 6 N aduk dan gabungkan dengan sentrat

Titrasi dengan larutan standat thio 0,025 N