ELEKTROOSMOSIS
Makalah
ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Dasar yang diampu oleh Nur Khomariah, S. T. M. Si.
Oleh:
Sulfika Ningsih
Nim: 1211.057
PRODI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN
UNIVERSITAS SAIN AL-QUR’AN JAWA TENGAH
WONOSOBO
2012
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Air merupakan suatu
senyawa yang sangat penting bagi mahluk hidup dan ter dapat dimana-mana. Air
mempunyai senyawa kimia Hidrogen (H) dan Oksigen (O) dengan rumus kimia H2O,
yang berarti 1 molekul air terdiri dari 2 atom hydrogen yang berikatan dengan 1
atom oksigen.
Setiap bagian tubuh
manusia terbuat dari sel-sel. Protoplasma sebagai materi dasar dari sel terbuat
dari lemak, karbohidrat, protein, garam dan elemen serupa yang dikombinasikan
dengan air. Air sendiri berfungsi sebagai zat pelarut dan pembawa. Sebuah sel
akan bertukar komponen dengan organ tubuh lain melalui proses elektrolisis,
dimana pada kondisi normal mineral dan elemen mikro lainnya akan menembus
membran sel menuju nucleus melalui proses elektro osmosis. Tubuh memerlukan
elektrolit untuk menjalankan fungsi dasarnya. Ketika tubuh kekurangan cairan,
maka proses elektrolisis tidak dapat terjadi sehingga sel tubuh akan menjadi
kering dan mati. Sehingga untuk menjaga supaya sl tubuh tetap terjaga
hidrasinya serta keseimbangan elektrokomia tubuh juga tetap terjaga, maka tubuh
memerlukan air.
B. Rumusan masalah
Berdasarkan latar belakang
masalah, maka kami menyusun rumusan masalah sebagai berikut:
1.
Apa pengertian elektroosmosis?
2.
Bagaimana metode yang ada dalam elektroosmosis?
3.
Gejala-gejala apa saja yang terdapat dalam
elektroosmosis?
4.
Apa manfaat elektroosmosis?
BAB
II
PEMBAHASAN
ELEKTROOSMOSIS
A. Pengertian elektroosmosis
Pengertian
elektroosmosis atau- osmotic aliranelektro,
sering disingkat EOF, identik dengan gerakan cairan yang disebabkan oleh
potensi diterapkan dibahan berpori, kapiler,membran, microchannel, atau sauran
cairan lain. tabung Karena kecepatan saluran elektroosmosis independen ukuran
saluran, selama lapisan ganda jauh lebih kecil dari skala panjang karakteristik
saluran, aliran elektroosmosis paling
signifikan ketika disaluran kecil. Aliran elektroosmosis merupakan komponen
penting dalam teknik pemisahan kimia, terutama elektroforesis kapiler solution,
aliran elektroosmosis dapat terjadi di dalam air di saring alam, serta buffered
solusion.
Elektroosmosis
merupakan salah Satu metode alternative untuk mengurangi kadar air pada tanah
liat lunak, sehingga dapat mengurangi besarnya penurunan yang terjadi bila
dilakukan pembebanan. Selain itu elektroosmosis juga dapat digunakan untuk meningkatkan
kekuatan geser tanah .[1]
B. Metode elektroosmosis
Pada
metode ini digunakan batang anoda serta katoda. Bilamana elemen-elemen dialiri
listrik maka air akan terurai, H+ pada katoda (disumur besar )
dinetralisir menjadi air dan terkumpul pada sumur lalu dihisab dengan pompa.
Gambar 1,
metode elektoosmosis
C. Gejala elektroosmosis
Metode
elektroosmosis terdiri dari menanam seperangkat elektroda ke dalam tanah lalu melewatkan suatu arus
searah (DC) di antara mereka. Arus listrik akan menyebabkan timbulnya aliran
air dari anode (yang bermuatan positif) menuju katode (yang bermuatan negatif).[2]
Hal ini terjadi karena tarikan kation dan gerakan partikel lempung bermuatan negatif
kearah anode. Bersamaan dengan itu, air tertarik menjauhi anode dan dengan
kandungan kation bebasnya bergerak mendekati katode, proses mana dikenal dengan
penukaran kation (‘cathion exchange’).
Elemen
katode biasanya berupa pipa logam berpori yang sekaligus di gunakan sebagai
titik sumur (well point). Untuk memompa air dari lapisan tanah (dewatering).
Sementara itu elemen anode dapat berupa batang logam. Secara umum, baik katode maupun anode harus ditempatkan sampai
sedalam sekitar 12-15 cm di bawah elevasi terendah yang akan di stabilisasikan.
Jarak antara katode biasanya berkisar diantara 50-70 cm, dengan anode di
tempatkan di antara setiap 2 buah katode.
Gejala
adanya aliran air dalam tanah sebagai akibat arus listrik searah yang dialirkan
melewatinya pertama kali diamati oleh Reuss pada tahun 1809, yang kemudian
diasosiasikan dengan peristiwa aliran air melalui pipa kapiler dan membrane
(karena itu proses tersebut dikenal sebagai sifat elektroosmosis tanah).
Penjelasan teoretis pertama mengenai gejala tersebut diberikan oleh Helmholtz
pada tahun 1879 dengan konsep lapisan elektrik ganda (electric double layer).
Akan tetapi baru casagrande yang mematerikan teknik tersebut untuk keperluan
perbaikan sifat-sifat teknis tanah pada tahun 1935. Teknik elektrokinetik[3]
membutuhkan tanah yang mengandung mineral lempung, baik yang bersifat
plastisitas rendah maupun tinggi dan biasanya dalam kondisi jenuh air (sehingga
memerlukan perlakuan khusus).
Nilai
kekuatan geser tanah antara lain di perlukan untuk menghitung daya dukung tanah
untuk menghitung tekanan tanah bekerja pada tembok penahan tanah. Menurut Mohr-Coulomb nilai geser tanah
dinyatakan dalam
τ = C+ σ tan φ
dimana:
τ
= kekuatan geser
tanah /tegangan geser pada keruntuhan (Kn/m2)
C
= kohesi (Kn/m2)
σ
=
tegangan normal rata – rata (Kn/m2)
φ
= sudut geser
tanah
Dimana C
adalah nilai kohesi tanah yang juga ditentukan oleh kadar air di dalam tanah.
Metode untuk meningkatkan kekuatan geser tanah yang banyak digunakan terutama
di Indonesia adalah cara-cara mekanis. Penelitian tentang elektroosmosis untuk
meningkatkan kekuatan geser tanah belum banyak dikembangkan di Indonesia.
Metode
elektroosmosis dapat bekerja pada tanah yang mengandung mineral lempung. Baik
yang bersifat plastisitas rendah maupun tinggi dan biasanya dalam kondisi jenuh
air[4]
Tanah
lempung mudah menyerap air sehingga mudah mengalami konsolidasi atau penurunan
dan tentunya inilah perilaku yang merugikan bila ingin mendirikan bangunan di
atasnya.
Terdapat banyak jenis tanah
lempung tetapi yang di kenal ada tiga yaitu :
1.
Kaolinit , formula : Al4 (Si4O10)
(OH)8
Kualitasnya
lumayan bagus dengan Wp = 32, Wl = 53,dan Pl = 21
2.
Ilite , formula : Al4(Si2Al2)O20.
K2(OH)4
Kualitasnya
sedang dengan Wp = 53, Wl = 120, Pl = 67
3.
Monmorilonite, formula : Al4(Si6O20).(OH)4.NH2O
Kuaitasnya jelek dengan Wp = 54, Wl = 710 dan Pl = 656
D. Manfaat Elektroosmosis
Sering
dengan perkembangan yang terjadi saat ini, kebutuhan akan lahan untuk
infrastruktur semakin meningkat. Sementara itu kita dihadapkan pada kenyataan akan
terbatasnya lahan yang tersedia, sehingga lahan – lahan dengan kondisi tanah
yang kurang baik seperti berupa tanah liat lunak terpaksaa ikut dimanfaatkan.
Namun untuk dapat menggunakan lahan yang kurang baik itu (tanah liat lunak),
harus dilakukuan perbaikan terhadap kondisi tanah terlebih dahulu, untuk
meningkatkan kekuatan tanah tersebut serta untuk mencegah terjadinya penurunan
yang besar.
Lempung
atau tanah liat adalah partikel mineral berkerangka dasar silikat yang
berdiameter kurang dari micrometer. Lempung mengandung leburan silika dan atau
aluminium yang halus. Unsur – unsur silikon, oksigen, dan alumunium adalah
unsur yang paling banyak menyusun kerak bumi. Lempung cenderung bersifat semi
konduktor sebagai sifat dari material penyusunnya.
Elemen
katode biasanya berupa pipa logam berpori yang sekaligus digunakan sebagai
titik sumur (weil point) untuk memompa air dari lapisan tanah (dewatering).
Sementara itu elemen anode dapat berupa batang logam.
Teknik
elektroosmosis digunakan untuk stabilisasi tanah, meningkatkan geser tanah,
atau meningkatkan faktor keamanan lereng melalui tiga proses.[5]
1.
Drainase air dari dalam massa tanah, yang berarti
meningkatkan kuat gesernya
2.
Injeksi bahan anode (material grouting lain yang
sengaja dipasang pada anode) ke dalam massa tanah yang memperbaiki sifat –
sifat gaoteknis massa tanah
3.
Pemasangan batang logam anode dan pipa katode
sekaligus telah berfungsi sebagai penulangan tanah.
Drainase
elektroosmosis mengubah arah rembesan alami sehingga aliran air yang dihasilkan
oleh arus listrik akan melawan gradient hidrolis alami (arah rembesan alami)
sehingga akan menetralisir gaya rembesan yang cenderung menurunkan stabilitas
massa tanah. Metode elektroosmosis dapat sangat efektif jika digunakan paada
tanah dan kondisi yang sesuai, meskipun jumlah air yang dipompa tidak begitu
besar.[6]
Rangkaian
elektroosmosis dibuat dengan menyiapkan alumunium batangan yang digunakan
sebagai anode dan katode. Pada anode dihubungkan dengan genset sebagai sumber
energi listrik, sedangkan pada bagian katode terangkai dengan pipa logam
berpori yang digunakan sebagai well point.
Usaha
untuk memperbaiki kondisi tanah antara lain dengan memanfaatkan teknik
Elektroosmosis yaitu dilakukan dengan memberikan suatu beban merata kepada
tanah kemudian ditambahkan dengan memasukkan elektroda kedalam tanah tersebut
dan mengalirkan arus tegangan DC yang lemah ke elektroda tersebut.
Metode
ini tidak membutuhkan biaya yang besar dan waktu yang lama, sehingga diharapkan
metode ini dapat mengatasi masalah – masalah yang timbul.
Beberapa
alasan pemilihan dengan metode Elektroosmosis :
1.
Mempertimbangkan biaya peralatan yang murah, mudah
didapat sehingga dalam segi ekonomis akan lebih menguntungkan.
2.
Elektroosmosis dapat mempercepat proses konsolidasi
dan meningkatkan kekuatan kekuatan tanah.
3.
Tidak membutuhkan waktu yang lama.
E. Beberapa masalah tentang Elektroosmosis
Di
samping aspek-aspek yang menarik dari proses elektroosmosis, beberapa masalah
telah dijumpai, di antaranya adalah efisiensi proses tersebut berkurang seiring
dengan berjalannya waktu dan jarak radial terhadap electrode. Hal ini
dikarenakan karena partikel lempung disekeliling anode semakin lama semakin kering,
sehingga efektivitas anode dan proses secara keseluruhan semakin berkurang.
Selain
itu, masalah lain adalah kebutuhan tenaga yang cukup besar (berkisar antara 1
sampai 10 kW/m3 tanah).
Sebagaimana
diketahui, partikel lempung umumnya banyak mengandung unsur silikat (yang
diketahui cenderung bersifat semi-konduktor), karena itu tampaknya ada cukup
alasan untuk menganggap material lempung lebih bersifat sebagai semi-konduktor
daripada sebagai konduktor. Hanya saja, sampai saat ini tampaknya belum banyak
kajian/publikasi yang diketahui penulis kearah kemungkinan tersebut.
Pembentukan
gas, pengeringan, dan pembentukan retak-retak (fissures) pada electrode juga dapat mengurangi efisiensi metode
elektroosmosis dan membatasi besarnya tekanan konsolidasi.[7]
F. Solusi masalah tentang Elektroosmosis
1)
Mengganti alat elektroosmosis atau cukup dengan mengganti
Anoda saja untuk memaksimalkan efektivitas anoda.
2)
Mengunakan sumber tenaga tambahan agar sumber tenaga
mencukupi (berkisar antara 1 sampai 10 kW/m3 tanah).
3)
Memperkecil kemungkinan pembentukan gas dan retak-retak
(fissure) pada electrode,agar metode elektroosmosis dapat maksimal.
BAB
III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Elektrosmosis
merupakan salah satu metode alternative untuk mengurangi kadar air yang ada
pada tanah liat lunak, sehingga dapat mengurangi besarnya penurunan yang
terjadi bias dilakukan pembebanan. Selain itu elektrosmosis juga dapat
digunakan untuk meningkatkan kekuatan geser tanah.[8]
Metode
elektrosmosis terdiri dari menanam seperangkat elektroda ke dalam tanah lalu
melewatkan suatu arus searah (DC) di antara mereka. Arus listrik akan menyebabkan
timbulnya aliran air dari anode (yang bermuatan positif) menuju ke katode (yang
bermuatan negatif).
Lempung
atau tanah liat adalah pertikel mineral berkerangka dasar silikat yang
berdiameter kurang dari 4 mikrometer. Lempung mengandung leburan silica
dan/atau alumunium yang halus. Unsure-unsur silicon, oksigen dan alumunium
adalah unsure yang paling banyak menyusun kerak bumi. Lempung cenderung
bersifat semi-konduktor sebagai sifat dari material penyusunnya.
B. Saran
Untuk
meningkatkan kekuatan tanah misal pada tanah lempung yang banyak mengandung air
dapat dilakukan dengan metode elektroosmosis.
[1]
Cassagrenade,1935
[2]
Istilah ‘anode’ dan ‘katode’ diusulkan pertama kali oleh William Whewell kepada
Michael Faraday sekitar pertengahan abad 19.
[3]
Elektrokinetik adalah suatu metode
perbaikan tanah dengan cara memberikan tegangan pada elektroda yang ditanam di
tanah untuk memperbaiki karakteristik geoteknik dari tanah lunak
[4]
Agarwal,1993
plastisitas rendah (tanah liat yang mengandung sedikit
air)
plastisitas
tinggi (tanah liat yang mengandung banyak air)
[5]
Barnes,1991
[7] konsolidasi
adalah peristiwa mampatnya tanah karena menderita tambahan tekanan efektif
[8]
Cassagrenade,1935
Tidak ada komentar:
Posting Komentar