LAPORAN PRAKTIKUM PENGANTAR ILMU LINGKUNGAN
BOD ( Biochemical Oxygen Demand )
Pembimbing : Ibu Endang. K Kelompok 8 Suci Yasinta
091431029
Yayu Mulya
091431031
Yuliani Sartika
091431032
Tang Tangga gall Per Perco coba baan an
: 07 07 Jan Janua uari ri 2011 2011
Tangga Tanggall Peny Penyerah erahan an : 18 18 Janu Januari ari 2011 2011
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Jurusan Teknik Kimia Program Studi Kimia Analis Tahun Ajaran 2010 / 2011
A. TUJUAN •
Mengukur banyaknya oksigen dalam sejumlah sampel tertentu, sebelum maupun sesudah diinkubasi pada temperatur 20 oC selama 7 hari dengan menggunakan metoda Winkler.
B. DASAR TEORI
BOD ( Biochemical Oxygen Demand ) merupakan sejumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme (bakteri) untuk menguraikan zat organik yang terkandung dalam satu liter contoh air limbah secara biokimia pada keadaan aerobik dan pada kondisi tertentu. Oksigen terlarut ( Dissolved Oxygen = DO) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan pembiakan. Untuk menjaga keseimbangan air terhadap lingkungannya diperlukan standar parameter yang perlu mendapat perhatian, yaitu : •
BOD < 75 ppm
•
COD < 100 ppm
•
DO > 3 ppm
•
SS (Suspended solid) < 100 ppm
•
pH 6 – 9 (idealnya 6,5 – 7,5) Kecepatan difusi oksigen dari udara, tergantung sari beberapa faktor, seperti
kekeruhan air, suhu, salinitas, pergerakan massa air dan udara seperti arus, gelombang dan pasang surut. Kadar oksigen dalam air laut akan bertambah dengan semakin rendahnya suhu dan berkurang dengan semakin tingginya salinitas. Kandungan oksigen terlarut (DO) minimum adalah 2 ppm dalam keadaan nornal dan tidak tercemar oleh senyawa beracun (toksik ). Kandungan oksigen terlarut minimum ini sudah cukup mendukung kehidupan organisme . Idealnya, kandungan oksigen terlarut tidakboleh kurang dari 1,7 ppm selama waktu 8 jam dengan sedikitnya pada tingkat kejenuhan sebesar 70 %. KLH menetapkan bahwa kandungan oksigen terlarut adalah 5 ppm untuk kepentingan wisata bahari dan biota laut.
Analisis oksigen terlarut
Oksigen terlarut dapat dianalisis atau ditentukan dengan 2 macam cara, yaitu : a) Metoda titrasi dengan cara WINKLER Prinsipnya dengan menggunakan titrasi iodometri. Sampel yang akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan larutan MnCl2 dan NaOH - KI, sehingga akan terjadi endapan MnO2. Dengan menambahkan H 2SO4 atau HCl maka endapan yang terjadi akan larut kembali dan juga akan membebaskan molekul iodium (I 2) yang ekivalen dengan oksigen terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium tiosulfat (Na2S203) danmenggunakan indikator larutan amilum (kanji). Reaksi kimia yang terjadi dapat dirumuskan : à
•
MnCI2 + NaOH
Mn(OH)2 + 2 NaCI
•
2 Mn(OH)2 + O2 à 2 MnO2 + 2 H2O
•
MnO2 + 2 KI + 2 H 2O à
•
I2 + 2 Na2S2C3 à Na2S4O6 + 2 NaI
Mn(OH)2 + I2 + 2 KOH
b) Metoda elektrokimia
Cara penentuan oksigen terlarut dengan metoda elektrokimia adalah cara langsung untuk menentukan oksigen terlarut dengan alat DOmeter. Prinsip kerjanya adalah menggunakan probe oksigen yang terdiri dari katoda dananoda yang direndam dalam larutan elektrolit. Untuk menentukan BOD, terlebih dahulu diukur DO nya (DO 0 hari), sementara sampel yang lainnya diinkubasi selama 5 hari pada suhu 20°C, selanjutnya setelah 5 hari diukur DO nya (DO 5 hari). Kadar BOD ditentukan dengan rumus : 5 X [ kadar { DO(0 hari) - DO (5 hari) }] ppm
Selama penentuan oksigen terlarut, baik untuk DO maupun BOD, diusahakan seminimal mungkin larutan sampai yang akan diperiksa tidak berkontak dengan udara bebas. Khusus untuk penentuan BOD, sebaiknya digunakan botol sampel BOD dengan volume 250 ml dan semua isinya dititrasi secara langsung. Perhitungan kadar DO nya : DO ml/L = B/B -2 x 5,6 x 10 x N x V Dimana : N = normalitas tiosulfat. V = volume tiosulfat yang dibutuhkan untuk titrasi. B = volume botol sampel BOD = 250 ml. B - 2 = volume air dalam botol sampel setelah ditambah 1 ml larutan MnCl2 dan 1 ml NaOH - KI. 5,6 = konstanta yang sama dengan ml oksigen ~ 1 mgrek tiosulfat. 10 = volume K2Cr2O7 0,01 N yang ditambahkan.
C. DATA PENGAMATAN
a. Penetapan Angka KMnO4 Diketahui : Volume KMnO4 (a mL ) = 2,8 mL Volume KMnO4 untuk f mL = 9,3 mL Faktor ketelitian ( f ) = = 1,07 mL Ditanya : mg/L KMnO4 ? Jawab : Mg/L KMnO4
=
=
x { ( 10,0 + a ) f – 10,0 } 0,01 x 31,6
x { ( 10,0 + 2,8 ) 1,07 – 10,0 } 0,01 x 31,6
= 100 x {13,696 – 10,0 } 0,01 x 31,6 = 100 x 3,70 x 0,01 x 31,6 = 116,92 mg/L KMnO 4 b. Pengenceran o
P2 = 116,92/5 = 23,38
≈
23
Artinya bahwa 1 bagian sampel + 22 bagian pengencer o
Volume sampel yang diambil =
=
x kapasitas volume botol BOD
x 331 mL
= 14,4 mL o
Volume pengencer yang diambil
= kapasitas vol. botol BOD – Volume sampel = 331 mL – 14,4 mL = 316,6 mL
c. Penetapan Oksigen Terlarut Metoda Winkler Data :
sampel blanko
0 hari 12,5 mL 12,1 mL
setelah 7 hari 13,1 mL 10,8 mL
PERHITUNGAN
a. DO Diketahui :
Kosentrasi Na2S2O3.5H2O = 0,0125 N 2 mL = 1 mL MgSO 4 + 1 mL larutan pereaksi O 2
Rumus : •
DO = 1000 x mL tiosulfat x N tiosulfat x
Untuk hari ke-0 o
Sampel Mg/L sampel
= 1000 x mL tio x N x
= 1000 x 12,5 mL x 0,0125 N x = 1,8997 ppm ( A ) o
Blanko mg/L blanko
= 1000 x mL tio x N x
= 1000 x 12,1 mL x 0,0125 N x
= 1,8168 ppm ( C ) •
Untuk hari ke-7 o
Sampel Mg/L sampel
= 1000 x mL tio x N x
= 1000 x 13,1 mL x 0,0125 N x = 1,9670 ppm ( B ) o
Blanko mg/L blanko
= 1000 x mL tio x N x
= 1000 x 10,8 mL x 0,0125 N x = 1,6718 ppm ( D ) b. BOD BOD7 = P (A-B) - (C-D)
BOD7 = 23,38 ( 1,8997 ppm – 1,9670 ppm ) – ( 1,8168 ppm – 1,6718 ppm ) = 23,38 ( -0,0673 ppm ) – ( 0,145 ) = - 1,5735 – 0,145 = -1,7185 Nama : Suci Yasinta NIM : 091431029 PEMBAHASAN
Praktikum penentuan BOD ( Biochemical Oxygen Demand) atau Kebutuhan Oksigen Biokimia dalam suatu sampel air merupakan praktikum yang menentukan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh organisme untuk mengoksidasi bahan-bahan buangan dalam
air. Pada praktikum BOD ini merupakan suatu parameter untuk menentukan zat polutan/tingkat pencemaran dalam sampel air tersebut dengan prinsip penetapan BOD adalah mengukur banyaknya oksigen dalam sejumlah air tertentu baik sebelum maupun sesudah diinkubasi pada temperatur 20 0C pada hari ke nol dan hari ke x. Praktikum dilakukan pada hari ke-0 dan hari ke-7. Tingkat BOD ditentukan dengan membandingkan tingkat DO dari sampel air yang diambil langsung dengan tingkat DO dari sampel air yang telah diinkubasi selama 7 hari. Langkah pertama, yaitu dilakukan pembebasan reduktor pada labu erlenmeyer yang bertujuan untuk menghilangkan zat-zat pereduksi yang dapat berpengaruh pengukuran pada percobaannya. Labu ini akan digunakan dalam penetapan angka KMnO 4 terhadap sampel. Dalam pembebasan reduktor pada labu erlenmeyer menggunkan air kran yang bertujuan sebagai pelarut yang sangat mungkin masih mengandung zat pengotor lain yang dapat mereduksi permanganat menjadi mangan dioksida, jadi dengan timbulnya mangan dioksida ini akan mempercepat reaksi reduksi permanganate. Lalu ditambahkan larutan H 2SO4 6 N yang bertujuan untuk membuat suasana asam karena dalam suasana tersebut ion permanganat mengalami reduksi menjadi ion mangan (II), ion mangan (II) ini dalam larutan akan mempercepat reduksi permanganat menjadi mangan dioksida, dan dititrasi dengan larutan KMnO4 0,01 N yang merupakan oksidator kuat sehingga mampu bereaksi dengan reduktor pada labu erelenmeyer sehingga labu dapat terbebas dari reduktor. Pada proses ini mengalami reaksi yang berlangsung cepat dalam suasana asam dan panas. Reaksi yang terjadi : MnO4- + 8H+ + 5e ↔ Mn2+ + 4H2O Setelah pembebasan reduktor pada labu erlenmeyer, lalu dilakukan penetapan angka KMnO 4 yang bertujuan sebagai perkiraan kebutuhan oksigen untuk mendapatkan pengenceran yang mendekati. Dan dalam prinsipnya yaitu zat organik yang terkandung dalam sampel dioksidasi oleh KMnO4 berlebihan dalam suasana asam dan panas. Kelebihan KMnO 4 direduksi oleh asam oksalat berlebihan, lalu kelebihan asam oksalat dititrasi kembali oleh larutan KMnO4. Sehingga reaksi yang terjadi adalah : Zat organik + KMnO4 → CO2 + H2O 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3 H2SO4 → 2MnSO4 + 10 CO2 + K 2SO4 Lalu dilakukan penetapan faktor ketelitian KMnO4 0,01 N yang menggunakan cairan bekas pemeriksaan yang ditambah 10 mL larutan asam oksalat 0,01 N dan dititrasi dengan KMnO 4 0,01 N sampai cairan berwarna merah muda. Dalam titrasi ini volume KMnO4 yang
digunakan sebanyak 9,3 mL dan memperoleh faktor ketelitian sebesar 1,07. Sehingga memperoleh angka KMnO4 sebesar 116,92 mg/L dari data yang diperoleh. Pembuatan larutan pengencer ini terdiri dari 3 L aqudest, larutan buffer fosfat 3 mL, larutan CaCl2 3 mL, larutan FeCl3 3 mL, larutan MgSO 4 3 mL, dan cairan bibit seed/mikroba sebanyak 3 mL. bahan semua itu dicampurkan lalu dilakukan aerasi selama 30 menit, hal ini dilakukan untuk mengaktifkan kembali mikroba atau untuk memberikan asupan oksigen terhadap mikroba sehingga dapat aktif atau hidup kembali sampai hari ke-7. Dilakukan Kelarutan oksigen di dalam air limbah diencerkan terlebih dahulu, ini bertujuan untuk menjamin agar kebutuhan oksigen mencukupi selama proses penetapan berlangsung. Lalu pengenceran dilakukan pada P2 (angka KMnO 4/5). Angka KMnO 4 yang diperoleh sebesar 116,92 mg/L KMnO 4, maka nilai P2 sebesar 23 mL, artinya 1 bagian sampel + 22 bagian pengencer. Kemudian dilakukan penetapan oksigen terlarut dalam metode Winkler, dalam hal ini menggunakan empat botol BOD dimana digunakan untuk sampel maupun blanko hari ke-0 dan untuk sampel maupun blanko hari ke-7. Prinsip penetapan oksigen terlarut dengan Metoda Winkler yaitu dengan menggunakan titrasi iodometri. Dalam penentuannya, sampel dan blanko diperlakukan yang sama yaitu sebelum di titrasi sampel maupun blanko yang terdapat dibotol ditambahkan larutan MnSO 4 dan pereaksi O 2 (KI + Na3 N), sehingga terjadi endapan MnO2. Setelah itu botol ditutup, dikocok dan dibiarkan selama 10 menit untuk pengendapan dan penyempurnaan reaksi. Setelah didiamkan 10 menit sampel dan blanko dibagi 2 agar lebih mudah dalam menentukan nilai DO, baik nilai DO hari ke-0 dan DO hari ke-7. Lalu ditambahkan H2SO4 akan melarutkan endapan dan juga akan membebaskan iodin (I2) yang ekivalen dengan oksigen terlarut (hasil oksidasi I - oleh MnO2 dalam suasana asam). Iodin yang dibebaskan ini akan dititrasi dengan larutan standar natrium tiosulfat (Na 2S203) hingga warna cairan berwarna kuning jerami, kemudian ditetesi dengan indikator larutan amilum (kanji), dan titrasi dilanjutkan kembali hingga warna larutan menjadi biru hilang. Itulah titik akhir titrasinya. Sehingga reaksi yang terjadi sebagai berikut : 3 MnSO4 + 2 Na3 N → Mn3 N2 + 3 Na2SO4 Mn3 N2 + 7/2 O2 → 3 MnO2 + N2O MnO2 + 2 KI + 2 H 2O → Mn(OH)2 + I2 + 2 KOH I2 + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI
Blanko digunakan sebagai pembanding dengan menggunakan larutan pengencer sebagai pengganti sampel. Selain itu sampel dan blanko yang hari ke-7 tersebut dilakukan inkubasi pada suhu 20 0C selama 7 hari. Suhu inkubasi tersebut merupakan suhu standar mikroorganisme tetap hidup, jika suhunya lebih rendah maka aktivitas bakteri pengurai juga lebih rendah dan tidak optimal sebagaimana yang diharapkan. Berdasarkan hasil pengukuran, telah diperoleh nilai DO baik pada hari ke-0 maupun hari ke-7. Pada hari ke-0 nilai DO yang terkadung dalam larutan sampel sebesar …… ppm dan blanko sebesar …… ppm. Sedangkan pada hari ke-7 nilai DO yang terkadung dalam larutan sampel sebesar …… ppm dan untuk blanko sebesar …… ppm. Berdasarkan nilainilai DO tersebut, dapat dihitung nilai BOD 7 yang terkandung dalam larutan sampel sebesar …… ppm. Sedangkan berdasarkan parameter limbah cair, nilai BOD yang terkandung harus kurang dari 75 ppm. Dari hasil yang didapat berarti bahwa nilai BOD 7 larutan sampel masih normal atau memenuhi baku mutu, tapi sebaliknya, bila nilai BOD telah cukup tinggi dan
melebihi baku mutu, maka sudah dapat diduga ada indikasi pencemaran bahan organik.
KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum diperoleh nilai BOD yang terkandung dalam larutan sampel sebesar ….. ppm, hal ini membuktikan bahwa……………..
DAFTAR PUSTAKA
Tim pengajar pengolahan limbah industri. 2001. petunjuk praktikum pengolahan limbah
industri,Jurusan Teknik Kimia . POLBAN : Bandung. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/instrumen_analisis/titrasi-volumetri/penetapanangka-permanganat/ (13 Januari 2011) http://www.scribd.com/doc/28700514/24944178-Laporan-Praktikum-LaboraturiumLingkungan-6-Zat-Organik. (13 Januari 2011) http://www.scribd.com/doc/39511106/BOD-COD. (13 Januari 2011)
