Laporan Penentuan BOD

A.     Tujuan Praktikum

Dapat menentukan nilai BOD dari suatu sampel limbah.

B.     Teori Dasar

Kebutuhan oksigen biologi (BOD) didefinisikan sebagai banyaknya oksigen yang diperlukan oleh organisme pada saat pemecahan bahan organik, pada kondisi aerobik. Pemecahan bahan organik diartikan bahwabahan organik ini digunakan oleh organisme sebagai bahan makanan dan energinya diperoleh dari proses oksidasi (PESCOD,1973). Parameter BOD, secara umum banyak dipakai untuk menentukan tingkat pencemaran air buangan. Penentuan BOD sangat penting untuk menelusuri aliran pencemaran dari tingkat hulu ke muara. Sesungguhnya penentuan BOD merupakan suatu prosedur bioassay yang menyangkut pengukuran banyaknya oksigen yang digunakan oleh organisme selama organisme tersebut menguraikan bahan organik yang ada dalam suatu perairan, pada kondisi yang harnpir sama dengan kondisi yang ada di alam. Selama pemeriksaan BOD, contoh yang diperiksa harus bebas dari udara luar untuk rnencegah kontaminasi dari oksigen yang ada di udara bebas. Konsentrasi air buangan/sampel tersebut juga harus berada pada suatu tingkat pencemaran tertentu, hal ini untuk menjaga supaya oksigen terlarut selalu ada selama pemeriksaan. Hal ini penting diperhatikan mengingat kelarutan oksigen dalam air terbatas dan hanya berkisar ± 9 ppm pads suhu 20°C (SAWYER & MC CARTY, 1978).

Penguraian bahan organik secara biologis di alam, melibatkan bermacam-macam organisme dan menyangkut reaksi oksidasi dengan hasil akhir karbon dioksida (CO₂) dan air (H₂O). Pemeriksaan BOD tersebut dianggap sebagai suatu prosedur oksidasi dimana organisme hidup bertindak sebagai medium untuk menguraikan bahan organik menjadi CO₂ dan H2O. Reaksi oksidasi selama pemeriksaan BOD merupakan hasil dari aktifitas biologis dengan kecepatan reaksi yang berlangsung sangat dipengaruhi oleh jumlah populasi dan suhu. Karenanya selama pemeriksaan BOD, suhu harus diusahakan konstan pada 20°C yang merupakan suhu yang umum di alam. Secara teoritis, waktu yang diperlukan untuk proses oksidasi yang sempurna sehingga bahan organik terurai menjadi CO₂ dan H₂O adalah tidak terbatas. Dalam prakteknya dilaboratoriurn, biasanya berlangsung selama 5 hari dengan anggapan bahwa selama waktu itu persentase reaksi cukup besar dari total BOD. Nilai BOD 5 hari merupakan bagian dari total BOD dan nilai BOD 5 hari merupakan 70 - 80% dari nilai BOD total (SAWYER & MC CARTY, 1978). Metoda penentuan yang dilakukan adalah dengan metoda titrasi dengan cara WINKLER. Metoda titrasi dengan cara WINKLER secara umum banyak digunakan untuk menentukan kadar oksigen terlarut. Prinsipnya dengan menggunakan titrasi iodometri. Sampel yang akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan larutan MnCl₂ den Na0H - KI, sehingga akan terjadi endapan MnO₂. Dengan menambahkan H₂SO₄ atan HCl maka endapan yang terjadi akan larut kembali dan juga akan membebaskan molekul iodium (I₂) yang ekivalen dengan oksigen terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium tiosulfat (Na₂S₂0₃) dan menggunakan indikator larutan amilum (kanji).

Ditegaskan lagi oleh Boyd (1990), bahwa bahan organik yang terdekomposisi dalam BOD adalah bahan organik yang siap terdekomposisi (readily decomposable organic matter). Mays (1996) mengartikan BOD sebagai suatu ukuran jumlah oksigen yang digunakan oleh populasi mikroba yang terkandung dalam perairan sebagai respon terhadap masuknya bahan organik yang dapat diurai. Dari pengertianpengertian ini dapat dikatakan bahwa walaupun nilai BOD menyatakan jumlah oksigen, tetapi untuk mudahnya dapat juga diartikan sebagai gambaran jumlah bahan organik mudah urai (biodegradable organics) yang ada di perairan. Faktor yang mempengaruhi hasil BOD adalah :

·         Bibit biological yang dipakai

·         pH jika tidak dekat dengan aslinya (netral)

·         Temperatur jika selain 20 ⁰C (68 ⁰F)

·         Keracunan sampel

·         Waktu inkubasi

Selama pemeriksaan BOD, contoh yang diperiksa harus bebas dari udara luar mencegah kontaminasi dari oksigen yang ada di udara bebas. Konsentrasi air buangan/ sampel tersebut yang harus berada pada suatu tingkat pencemaran tertentu. Hal ini untuk menjaga supaya oksigen terlarut selalu ada selama pemeriksaan. Hal ini penting diperhatikan mengingat kelarutan oksigen salam air terbatas dan hanya berkisar 9 ppm pada suhu 20⁰C (Salmin. 2005). Faktor-faktor yang mempengaruhi BOD adalah jumlah senyawa organik yang diuraikan, tersedianya mirkoorganisme aerob dan tersedianya sejumlah oksigen yang dibutuhkan dalam proses penguraian tersebut (barus, 1990 dalamSembiring, 2008). Oksidasi biokimia adalah proses yang lambat. Dalam waktu 20 hari, oksidasi bahan organik karbon mencapai 95 – 99 %, dan dalam waktu 5 hari sekitar 60 – 70 % bahan organik telah terdekomposisi (Metcalf & Eddy, 1991). Lima hari inkubasi adalah kesepakatan umum dalam penentuan BOD. Jika sampel air BOD pada 20 ⁰C diukur berdasarkan fungsi waktu, maka akan diperoleh kurva seperti gambar 7.8.10.untuk 10 sd 15 hari, kurva mendekati eksponensial, tapi sekitar 15 hari, kurva meningkat tajam yang menurunkankan kestabilan laju BOD. Karena panjangnya waktu dan kurvanya tidak datar, maka para engineer lingkungan mengambil secara universal untuk test standar pada 5 hari untuk prosedur BOD.

C.     Alat dan Bahan

Alat	Bahan
Batang pengaduk	Aquadest
Bola isap	Indikator Amilum
Botol BOD	Kertas isap
Buret	Lar. Buffer phosfat
Erlenmeyer	Lar. CaCl2
Gelas kimia	Lar. FeCl3
Hot plate	Lar. H2SO4
Inkubator	Lar. KMnO4
Pipet seukuran	Lar. MgSO4
	Lar. Na2S­2O3
	Lar. NaOH
	Sampel
	Tissue
	Bibit mikroba

D.     Prosedur Kerja       

-         

100 mL Air Kran                 3 butir batu didih              5 mL H2SO4 6 N                  KMnO4 0,01 N

Pembebasan Reduktor dari Labu Erlenmeyer

Erlenmeyer 250 mL

Pemanasan 10 menit

Warna KMnO4 tidak hilang dengan pendidihan

Cairan dibuang

 

-         

10 mL Sampel                    90 mL Aquadest                                10 mL H2SO4 6 N

Penetapan Angka KMnO₄

Erlenmeyer 250 mL

Pemanasan Sampai terjadi gelembung

Terjadi gelembung di dasar cairan

10 mL KMnO4 0,01 N

Mendidihkan 10 menit

10 mL H2­C2O4  0,01 N

Titrasi dengan KMnO4 0,01 N

 

-         

10 mL H2­C2O4  0,01 N

Penetapan Faktor Ketelitian KMnO_4­ 0,01 N

Erlenmeyer 250 mL

Titrasi dengan KMnO4 0,01 N

Larutan berwarna merah muda

 

-          Pembuatan Pengencer

1 Liter aquadest

                         1 mL buffer posfat                                                            1 mL FeCl₃

                          1 mL CaCl                                                                                             1 mL MgSO₄

Pemindahan kedalam botol BOD (blanko)

Penambahan 1 mL bibit mikroba

Pengaerasian pada kompresor selama 30 menit

Pengambilan larutan pengencer sebanyak 1839,36 mL (diambil P5)

 

DO5

DO0

Inkubasi pada suhu 20oC 5 hari

Titrasi winkler

DO5

DO0

Pemindahan kedalam botol BOD (sebagai DO sampel)

                             160,64 mL sampel

Titrasi winkler

Inkubasi pada suhu 20oC 5 hari

 

-         

1 mL lar. MgSO4                           1 mL Pereaksi Oksigen

Penetapan Oksigen Terlarut dengan Metoda Winkler

Larutan berwarna biru hilang

Botol BOD berisi sampel

Pengocokan

Membiarkan 10 menit

Menuangkan cairan dalam botol ±  sampai ½ isi botol

Cairan dalam botol & erlenmeyer

Titrasi dengan Na2S2O3 1/80 N

Larutan berwarna kuning jerami

Titrasi dengan Na2S2O3 1/80 N

1 mL H2­SO4  pekat

Beberapa tetes lar. kanji

 

E. Data Pengamatan    

Prosedur	Pengamatan
Pembebasan reduktor	Setelah asam sulfat, batu didih, KMnO4, air kran dimasukan dan setelah dipanaskan larutan tetap berwarna ungu dan tidak menghilang
Angka KMnO4	Letika ditambahkan KMnO4 10 mL larutan menjadi berwarna merah ungu, kemudian ketika ditambahkan 10 mL larutan H2C2O4 larutan menjadi bening. Kemudian dilakukan titrasi dimana larutan berubah menjadi warna merah muda (TA)
Faktor ketelitian KMnO4	Larutan yang telah ditirasi berwarna merah muda, kemudian ketika ditambah 10 mL asam oksalat larutan menjadi bening kembali dan ditirasi lagi dengan KMnO4 dimana warna berubah menjadi warna merah muda.
Pembuatan pengencer	Larutan sedikit keruh setelah CaCl2, FeCl3, MgSO4, Buffer phosfat, bibit mikroba.
Penetapan DO metode winkler	Ketika ditambahkan MgSO4 larutan tetap bening, ketika ditambahkan pereaksi oksigen terdapat endapan halus berwarna coklat. Ketika ditambahkan H2­SO4  pekat endapan coklat menjadi menghilang dan larutan menjadi warna kuning. Ketika ditambahkan Na2S2O3 larutan menjadi warna kuning jerami kemudian ditambahkan indikator kanji sehingga warna hitam kebiruan,kemudian warna biru dari larutan menjadi hilang (TA)

F.  Perhitungan

Penetapan angka KMnO₄

-          Standarisasi KMnO₄

N_H2C2O4           : 0,01 N

V_H2C2O4           : 10 mL

V _KMnO4           : 9,70 mL

-          Penetapan Faktor Ketelitian KMnO₄

1.      N _H2C2O4                              = 0,01 N

2.      V _H2C2O4                                = 10 mL

3.      V _KMnO4 rata-rata                = 9,15 mL

I	II	Rata-Rata
9,1 mL	9,2 mL	9,15 mL

-          Angka KMnO₄

                               

-          Pengenceran

                                        

Artinya, 1 bagian sampel + 11,45 bagian pengencer

-          DO Metoda Winkler

Titrasi	Volume Na2S2O3	Volume botol
Sampel DO0	13 mL	327 mL
	13 mL	338 mL
Blanko DO0	10,1 mL	335 mL
Sampel DO5	24,45 mL	334 mL
	22,30 mL	340 mL
Blanko DO5	21,30 mL	305 mL
	21,15 mL	335  mL

1.      Blanko hari ke-0

Mg O₂/L  =

2.      DO hari ke-0

1)     

2)     

3.      Blanko hari ke-5

1)     

2)     

4.      DO hari ke-5

1)     

2)     

Selisih pengurangan DO₅ dengan DO₀

% Selisih pengurangan =

% Selisih pengurangan =

% Selisih pengurangan = 45,16 %

Nilai BOD

BOD = P (DO₀ sampel – DO₅ sampel ) – (DO₀ blanko – DO₅ blanko)

BOD =  (0,0186 mg/L - 0,0102 mg/L) – (0,0238 mg/L - 0,0119 mg/L)

BOD = 12,45  = 0,0927 mg/L

Nilai BOD sebenarnya = nilai BOD x pengenceran

Nilai BOD sebenarnya = 0,0927 x 100 = 9,27 ppm

Pembahasan

                Pada percobaan ini dilakukan pengolahan limbah untuk mengetahui oksigen yang diperlukan untuk mikroba dalam mengoksidasi bahan organik. Semakin banyak bahan organik yang ada dalam sampel air limbah maka semakin banyak juga oksigen yang diperlukan oleh mikroba. Untuk mengetahui oksigen yang diperlukan oleh mikroba maka ditentukan DO awal dan DO setelah diinkubasi selama 5 hari, dimana selisih yang dihasilkan adalah oksigen yang diperlukan oleh mikroba.

            Sebelum dilakukan analisa BOD, agar hasil yang didapatkan sangat teliti maka terlebih dahulu dilakukan pembebasan reduktor dari erlenmeyer. Hal ini dilakukan karena apabila masih ada zat atau partikel yang tertinggal atau menempel pada dinding erlenmeyer yang digunakan, maka kemungkinan zat tersebut mengganggu dan akan mempengaruhi hasil analisa karena partikel yang bersifat reduktor akan ikut bereaksi dengan KMnO₄ pada titrasi permanganimetri untuk penetapan angka KMnO₄ sehingga volume KMnO₄ lebih banyak dari yang seharusnya. Sehingga Untuk pembebasan reduktor digunakan KMnO4 dalam keadaan asam karena penambahan H₂SO₄ dan panas, sehingga dalam keadaan asam dan panas ini KMnO₄ akan mengoksidasi secara optimal zat/partikel reduktor  yang menempel pada erlenmeyer, sehingga zat reduktor yang mungkin menempel pada erlenmeyer akan teroksidasi. Adanya zat reduktor pada erlenmeyer akan membuat warna KMnO₄ menjadi merah muda hingga bening. Apabila ditambahkan KMnO₄           berlebih hingga warna KMnO₄ tidak hilang maka dapat dipastikan semua zat/pertikel reduktor yang menempel pada erlenmeyer telah habis berekasi dengan KMnO₄ sehingga erlenmeyer telah bebas reduktor.

            Setelah erlenmeyer bebas reduktor, kemudian dilakukan penetapan angka KMnO₄. Penetapan angka KMnO₄ ini digunakan untuk menentukan jumlah pengencer dan jumlah sampel yang akan ditambahkan. Dimana angka KMnO₄ ini untuk mengetahui zat organik yang terkandung dalam sampel air limbah, dimana dengan mengetahui jumlah zat organik dalam sampel maka kebutuhan oksigen yang diperlukan dapat ditentukan sehingga didapatkan pengenceran yang mendekati. Sampel yang telah diasamkan dengan H₂SO₄ ditambahkan KMnO₄ berlebih, sehingga bahan organik akan mengalami rekasi redoks dengan KMnO₄. KMnO₄ sisa ini kemudian ditambahkan asam oksalat berlebih, dimana sisa asam oksalat akan bereaksi dengan KMnO₄ pada titrasi.

Agar hasil analisa yang didapat didapatkan ketelitian maka dilakukan faktor ketelitian KMnO₄, dimana hasil titrasi KMnO₄ sebelumnya ditambahkan kembali dengan asam oksalat dan dititrasi dengan KMnO₄ dimana jumlah KMnO₄ seharusnya 10 mL sesuai dengan penambahan KMnO₄ sebelumnya. Dari percobaan didapat angka KMnO4 yang dihasilkan dari sampel adalah sebesar 62,25 mg/L. Dari angka ini maka didapat sebesar 62,25 mg KMnO₄ untuk mengoksidasi zat organik dalam tiap 1 Liter sampel. Sedangkan berdasarkan literatur zat organik (KMnO₄) tidak boleh lebih dari 10 mg/L (PP No. 20 tahun 1990), sehingga air sampel limbah ini dapat dikatakan tercemar zat organik karena mengandung angka KMnO₄ yang melebihi seharusnya. Angka KMnO₄ yang didapat ini digunakan untuk perhitungan jumlah sampel dan pengencer yang ditambahkan.

            Pengenceran yang digunakan adalah P2 dikarenakan sampel BOD akan diinkubasikan selama 5 hari, sedangkan angka KMnO₄ yang didapat ialah sebesar 62,25 mg/L ini dihasilkan nilai P2 sebesar 12,45 artinya 1 bagian sampel dan 11,45 bagian pengencer. Dari data percobaan didapat  sebanyak 160, 64 mL sampel yang ditambahkan dan 1839,36 mL pengencer yang ditambahkan. Fungsi dari larutan pengencer adalah sebagai bahan makanan/nutrien mikroba sehingga makanan mikroba ini sebagai sumber energi untuk mikroba untuk mengoksidasi bahan organik yang ada dalam sampel. Pada larutan pengencer ini terlebih dahulu dilakukan aerasi, fungsi dari aerasi adalah sebagai pengadukan serta untuk menambahkan oksigen kedalam larutan pengencer dimana oksigen ini akan digunakan untuk mikroba dalam mengoksidasi bahan organik karena dimungkinkan oksigen dalam sampel saja tidak akan cukup untuk memenuhi kebutuhan mikroba untuk mengoksidasi organik. Aerasi dilakukan 30 menit agar mikroba mendapatkan oksigen yang cukup. Makanan mikroba serta oksigen yang cukup untuk mikroba kemudian dicampurkan dengan sampel sebagai sumber bahan organik, maka diharapkan akan didapatkan hasil kerja mikroba yang optimum dalam mengoksidasi bahan organik sehingga diketahui berapa oksigen yang dibutuhkan. Dari sampel yang telah tercampur, langsung ditetapkan DO serta blankonya (berisi pengencer saja) dengan  metode winkler, sedangkan untuk sampel yang telah dicampur pengencer serta blankonya yang lainnya diinkubasi selama 5 hari pada suhu 20^oC.

Untuk DO hari 0, larutan sampel yang telah dicampur dengan pengencer serta blanko ditambahkan MnSO₄ dan pereaksi oksigen(KI+NaOH) dimana MnSO₄ dalam keadaan basa ini akan membentuk endapan MnO₂, kemudian ditambahkan H₂SO₄ sehingga endapan larut dan akan melepas I₂ yang ekivalen dengan oksigen terlarut. I₂ yang terbentuk ditirasi dengan Na₂S₂O₃ dengan metode iodometri. Dari data percobaan yang didapat, DO pada hari nol adalah sebesar 0,0186 mg/L dimana DO pada nol hari sangat sedikit. Serta DO pada blanko sebesar 0,0238 mg/L. Pada hari ke-0 ini dapat dilihat nilai DO pada sampel lebih kecil dibanding nilai DO pada blanko. Hal ini dikarenakan nilai DO pada blanko oksigen yang ditambahkan tidak banyak digunakan untuk mikroba, sedangkan pada sampel dikarenakan didalamnya mengandung bahan organik sehingga memungkinkan mikroba melakukan aktivitasnya yaitu mengoksidasi bahan organik dalam sampel walaupun masih dalam jumlah yang sedikit sehingga oksigen yang digunakan oleh mikroba pada sampel lebih banyak dibanding pada blanko.

            Sedangkan untuk DO pada hari kelima didapat nilai DO sampel sebesar 0,0102 mg/L serta blanko sebesar 0,0119 mg/L dimana nilai DO pada sampel ini lebih kecil dibanding dengan nilai DO pada hari ke 0 hal ini dikarenakan oksigen terlarut berkurang karena digunakan oleh mikroba untuk mengoksidasi bahan organik. Apabila dihitung, maka selisih DO hari ke-0  dengan DO pada hari ke 5 adalah sebesar 45,16% serta DO hari ke 5 memiliki nilai kurang dari 0,5 mg/L. Apabila kedua nilai tersebut (nilai DO pada hari ke 5 dan persentase selisih DO₀ dan DO₅ ) dibandingkan dengan literatur dimana selisih DO₀ dengan DO₅ harus 40%-70% serta nilai DO akhir harus >0,5 mg/L. Dari persyaratan penetapan BOD tersebut salah satu persyaratan penetapan tidak terpenuhi dimana nilai DO akhir masih kurang dari 0,5 mg/L. Walaupun selisih pengurangan DO₀ dengan DO₅ telah lebih dari 40%-70% sehingga dapat dikatakan kinerja mikroba untuk mengoksidasi zat organik ini sudah optimal sehingga selisih DO₀ dan DO₅ begitu besar akan tetapi nilai DO₅ masih kurang dari 0,5 mg/L. Telah optimalnya kinerja mikroba untuk mengoksidasi zat organik, kondisi proses yang telah optimal seperti temperatur yang digunakan dimana temperatur yang digunakan adalah sebesar 20^oC, adanya mikroba didalamnya denganwaktu inkubasi yang digunakan adalah selama 5 hari dengan ketersediaan oksigen yang cukup (Salmin, 2005). Selain itu tepatnya kondisi pH dimana pH harus netral, serta tidak terdapatnya senyawa toksik maka mikroba tidak akan teracuni/optimal dalam mengoksidasi bahan organik (Sembiring, 2008). Akan tetapi nilai BOD akhir kurang dari  0,5 mg/L hal ini dikarenakan pada saat DO awal nilai DO telah kurang dari 0,5 mg/L sehingga untuk DO lima dapat dipastikan nilai yang dihasilkannya pasti akan lebih kecil sehingga nilai DO lima pasti akan kurang dari 0,5 mg/L.  Sehingga percobaan BOD ini selisih DO nol dengan DO lima telah masuk range persyaratan penetapan yaitu 45,16%,  walaupun nilai akhir DO lima kurang dari 0,5 mg/L akan tetapi percobaan ini  memenuhi persyaratan penetapan.

            Dari hasil analisa BOD ini dihasilkan nilai BOD sebesar 9,27 ppm, artinya 9,27 mgram oksigen akan dihabiskan oleh mikroorganisme dalam satu liter contoh air selama waktu lima hari pada suhu 20^oC. Sedangkan menurut literatur BOD pada air bersih tidak boleh lebih dari 10 ppm (Jobsheet modul BOD, program studi D3-analis kimia). Sehingga dapat dikatakan bahwa sampel air limbah ini tidak tercemar.

Kesimpulan

Dari percobaan yang didapat, dapat disimpulkan bahwa nilai BOD pada sampel air limbah adalah sebesar 9,27 ppm, sedangkan menurut literatur (Jobsheet modul BOD, program studi D3-analis kimia) nilai BOD yang diperbolehkan untuk air bersih tidak boleh lebih dari 10 ppm, sehingga sampel air limbah dapat dikatakan tidak tercemar.

DAFTAR PUSTAKA

ANONIMOUS. 2004. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup. No. 5 1 Tahun 2004. Tentang : Baku Mutu Air Laut. 2004. 11 hal.

PESCOD, M. D. 1973. Investigation of Rational Effluen and Stream Standards for Tropical Countries. A.I.T. Bangkok, 59 pp

Salmin, 2005.” Oksigen Terlarut (Do) Dan Kebutuhan Oksigen Biologi (Bod) Sebagai Salah Satu Indikator Untuk Menentukan Kualitas Perairan, (online), (http://oseanografi.lipi.go.id diunduh 16 April 2013 pkl. 14.17)

SAWYER, C.N and P.L., MC CARTY, 1978. Chemistry for Environmental Engineering. 3rd ed. Mc Graw Hill Kogakusha Ltd.: 405 - 486 pp.