Air Tanah Karbon Aktif Tempurung Kelapa

Transparan terhadap cahaya tampak dan sinar yang mempunyai panjang gelombang lebih besar dari ultraviolet Bobot jenis tertinggi dalam bentuk cairan fasa cair pada 1 o C Panas penguapan lebih tinggi daripa yang lainnya Kapasitas kalor lebih tinggi dibandingkan dengan cairan lain kecuali amonia Panas laten dan peleburan lebih tinggi daripada cairan lain kecuali amonia Tidak berwarna mengakibatkan cahaya yang dibutuhkan untuk fotosintesis mencapai kedalaman tertentu Air beku es mengapung, sirkulasi vertikal menghambat stratifikasi badan air Menentukan transfer panas dan molekul air antara atmosfer dan badan air Stabilitas dari temperatur organisme dan wilayah geografis Temperatur stabil pada titik beku Sumber : Achmad, 2004

2.1.2 Air Tanah

Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah didalam zone jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan atmosfernya. Air tanah terbagi atas air tanah dangkal dan air tanah dalam. Air tanah dangkal, terjadi karena adanya daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Air tanah dangkal ini pada kedalaman 15 m 2 sebagai sumur air minum, air dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agar baik, segi kuantitas kurang cukup dan tergantung pada musim. Air tanah dalam, terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam tidak semudah air tanah dangkal karena harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamannya sehingga dalam suatu kedalaman biasanya antara 100 – 300 m 2 . Fety dan Yogi, 2011 Air tanah terutama berasal dari air hujan yang jatuh di permukaan tanahbumi dan sebagian besar meresap kedalam tanah dan mengisi rongga – rongga atau pori – pori di dalam tanah. Kandungan air tanah di dalam tanah tergantung dari struktur tanahnya, apakah tanah yang rembes air atau mempunyai lapisan air yang kedap air. Asmadi, 2011 Karakteristik air tanah antara lain, Asmadi, 2011 : a. Kualitas air tergantung pada lapisan tanah yang dilaluinya Universitas Sumatera Utara b. Umumnya jernih dan tidak mengandung padatan tersuspensi atau tumbuhan – tumbuhan mati, karena air tanah melalui proses penyaringan alami. c. Kualitas air tanah dangkal rata – rata kurang baik dan kadang – kadang terkontaminasi air permukaan yang berada disekitarnya. Umumnya kandungan besi dan mangan tinggi d. Pada air tanah dalam mengandung mineral dalam jumlah yang sangat tinggi dan tergantung pada tanah resapannya e. Semakin dalam air tanah semakin rendah kandungan oksigen terlarutnya.

2.1.3 Persyaratan Kualitas Air

Parameter Kualitas Air yang digunakan untuk kebutuhan manusia haruslah air yang tidak tercemar atau memenuhi persyaratan fisika, kimia, dan biologis.

1. Persyaratan Fisika Asmadi, 2011

Air yang berkualitas harus memenuhi persyaratan fisika sebagai berikut: a. Jernih atau tidak keruh Air yang keruh disebabkan oleh adanya butiran-butiran koloid dari tanah liat. Semakin banyak kandungan koloid maka air semakin keruh. Kekeruhan pada air mengindikasikan adanya kandungan tertentu pada air. kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Partikel – partikel koloid umumya berasal dari kwarsa pasir, tanah liat, sisa tanaman, ganggang, zat organik dan lain – lain. Sehingga kekeruhan menjadi salah satu parameter kualitas air. b. Tidak berwarna Warna pada air terjadi karena adanya suatu proses dekomposisi pada berbagai tingkat. Tanin, asam humus dan bahan yang berasal dari humus serta dekomposisi pigmen yang dianggap sebagai bahan yang memberi warna yang paling utama, kehadiran unsur besi yang berkaitan dengan zar organik akan membuat warna semakin tinggi. Warna yang disebabkan bahan tersuspensi disebut apparet colour, sedangkan yang disebabkan karena kekentalan organisme atau tumbuh-tumbuhan yang merupakan koloidal disebut true colour. Universitas Sumatera Utara Untuk mengukur tingkat warna digunakan satuan PICO. Berdasarkan Permenkes No.416MenkesPerIX1990, tingkat warna air yang diperbolehkan untuk air bersih adalah 50 TCU dan untuk air minum 15 TCU. c. Tidak berasa dan berbau Bau dan rasa biasanya terjadi bersama-sama dan biasanya disebabkan oleh adanya bahan-bahan organik yang membusuk, tipe-tipe tertentu organisme mikroskopik, serta persenyawaan kimia. Bahan-bahan yang menyebabkan bau dari rasa ini berasal dari berbagai sumber. Karena pengukuran rasa dan bau itu tergantung pada reaksi individual, maka hasil yang dilaporkan juga tidak mutlak. Intensitas bau dilaporkan sebagai berbanding terbalik dengan rasio pencemaran bau sampai keadaan yang nyata tidak berba u d. Temperaturnya normal Suhu air sebaiknya sejuk atau tidak panas terutama agar tidak terjadi pelarutan zat kimia yang ada pada saluranpipa, yang dapat membahayakan kesehatan dan menghambat pertumbuhan mikro organisme. e. Tidak mengandung zat padatan Air minum tidak boleh mengandung zat padat lebih dari 1000 mgliter, sedangkan untuk air bersih tidak lebih dari 1500 mgliter. Jika angka tersebut melewati maka akan mengakibatkan air tidak enak rasanya, menimbulkan rasa mual dan Toxaemia pada wanita hamil.

2. Persyaratan Kimia Asmadi, 2011

Kandungan zat atau mineral yang bermanfaat dan tidak mengandung zat beracun. Sehinga persyaratan kimia terdiri dari : a. pH derajat keasaman pH adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan basa atau asam suatu larutan dan juga merupakan satu cara untuk menyatakan konsentrasi ion H+ . untuk pH yang lebih kecil dari 7 bersifat basa dan pH lebih besar dari 7 bersifat asam. b. Kesadahan Universitas Sumatera Utara Kesadahan ada dua macam yaitu kesadahan sementara dan kesadahan nonkarbonat permanen. Kesadahan sementara akibat keberadaan Kalsium dan Magnesium bikarbonat yang dihilangkan dengan memanaskan air hingga mendidih atau menambahkan kapur dalam air. Kesadahan nonkarbonat permanen disebabkan oleh sulfat dan karbonat, Chlorida dan Nitrat dari Magnesium dan Kalsium disamping Besi dan Alumunium. Konsentrasi kalsium dalam air minum yang lebih rendah dari 75 mgl dapat menyebabkan penyakit tulang rapuh, sedangkan konsentrasi yang lebih tinggi dari 200 mgl dapat menyebabkan korosifitas pada pipa-pipa air. Dalam jumlah yang lebih kecil magnesium dibutuhkan oleh tubuh untuk pertumbuhan tulang, akan tetapi dalam jumlah yang lebih besar 150 mgl dapat menyebabkan rasa mual. c. Besi Air yang mengandung banyak besi akan berwarna kuning dan menyebabkan rasa logam besi dalam air, serta menimbulkan korosi pada bahan yang terbuat dari metal. Besi merupakan salah satu unsur yang merupakan hasil pelapukan batuan induk yang banyak ditemukan diperairan umum. Logam Fe ini dalam kadar yang tinggi akan merusak dinding usus dan menyebabkan kematian. Disamping itu Fe yang tertimbun di dalam alveoli akan menyebabkan berkurangnya fungsi paru- paru. Kandungan Fe yang tinggi menyebabkan air berwarna kuning kecoklatan. Menurut Permenkes RI kandungan Fe maksimum di dalam air minum adalah 0,03 mgL Suparno, 2012 d. Aluminium logam Aluminium Al tidak termasuk logam berat, tetapi kandungan Al dengan konsentrasi yang tinggi dapat bersifat toxic, beracun. Kadar Al yang tinggi di dalam darah akan menyebabkan berbagai masalah seperti anemia, disfungsi ginjal dan disfungsi hati. Di sisi lain bila unsur Al tertimbun dalam jumlah banyak di otak akan menyebabkan orang kehilangan memori, mudah pusing, gangguan keseimbangan badan, Alzheimer, dan mudah gugup. Bahkan kadar Al yang tinggi dalam tubuh manusia dalam waktu yang lama bisa menyebabkan kerusakan DNA. Kadar Aluminium Mximum di dalam air minum yang Universitas Sumatera Utara diijinkan oleh Permenkes RI nomor 416 adalah 0,2 mgL.Air yang mengandung banyak aluminium menyebabkan rasa yang tidak enak apabila dikonsumsi Suparno, 2012. e. Zat organic Larutan zat organik yang bersifat kompleks ini dapat berupa unsur hara makanan maupun sumber energi lainnya bagi flora dan fauna yang hidup di perairan f. Sulfat Kandungan sulfat yang berlebihan dalam air dapat mengakibatkan kerak air yang keras pada alat merebus air panci ketelselain mengakibatkan bau dan korosi pada pipa. Sering dihubungkan dengan penanganan dan pengolahan air bekas. g. Nitrat dan nitrit Pencemaran air dari nitrat dan nitrit bersumber dari tanah dan tanaman. Nitrat dapat terjadi baik dari NO2 atmosfer maupun dari pupuk-pupuk yang digunakan dan dari oksidasi NO2 oleh bakteri dari kelompok Nitrobacter. Jumlah Nitrat yang lebih besar dalam usus cenderung untuk berubah menjadi Nitrit yang dapat bereaksi langsung dengan hemoglobine dalam daerah membentuk methaemoglobine yang dapat menghalang perjalanan oksigen didalam tubuh. h. Chlorida Dalam konsentrasi yang layak, tidak berbahaya bagi manusia. Chlorida dalam jumlah kecil dibutuhkan untuk desinfektan namun apabila berlebihan dan berinteraksi dengan ion Na+ dapat menyebabkan rasa asin dan korosi pada pipa air. i. Zink atau Zn Batas maksimal Zink yang terkandung dalam air adalah 15 mgl. penyimpangan terhadap standar kualitas ini menimbulkan rasa pahit, sepet, dan rasa mual. Dalam jumlah kecil, Zink merupakan unsur yang penting untuk metabolisme, karena kekurangan Zink dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak. Universitas Sumatera Utara

3. Persyatan mikrobiologis Asmadi, 2011

Mikrobiologis dapat dibagi dalam empat group, yakni parasit, bakteri, virus dan jamur.Persyaratan mikrobiologis untuk bakteri yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut: a. Tidak mengandung bakteri patogen, yaitu: bakteri golongan E. coli Bakteri Eschericia coli adalah bakteri yang sangat identik dengan pencemaran tinja. Escherichia coli merupakan bakteri yang berasal dari kotoran hewan atau manusia baik sehat maupun sakit.. Oleh karena itu, dikenal juga dengan istilah koli tinja Sutrisno,2006. Air minum tidak boleh mengandung bakteri golongan coli melebihi batas-batas yang telah ditetukan yaitu 1 coloni100 ml air. Bakteri golongan coli ini berasal dari usus besar dan tanah. Air yang mengandung golongan coli dengan kadar yang melebihi batas yang telah ditentukan, dianggap telah terkontaminasi dengan kototan manusia. Dengan demikian dalam pemeriksaan bakteriologi, tidak langsung diperiksa apakah air itu mengandung bakteri pathogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri golongan coli Sutrisno,2006. b. Tidak mengandung bakteri non patogen yaitu :Phytoplankton coliform Bakteri Coliform adalah jenis bakteri yang umum digunakan sebagai indikator penetuan kualitas sanitasi makanan dan air. Coliform sendiri sebenarnya bukan penyebab dari penyakit-penyakit bawaan air, namun bakteri jenis ini mudah untuk dikultur dan keberadaannya dapat digunakan sebagai indikator keberadaan organisme patogen seperti bakteri lain, virus atau protozoa yang banyak merupakan parasit yang hidup dalam sistem pencernaan manusia serta terkandung dalam faeses. Organisme indikator digunakan karena ketika seseorang terinfeksi oleh bakteri patogen, orang tersebut akan mengekskresi organisme indikator jutaan kali lebih banyak dari pada organisme patogen. Hal inilah yang menjadi alasan untuk menyimpulkan bila tingkat keberadaan organisme indikator rendah maka organisme patogen akan jauh lebih rendah atau bahkan tidak ada sama sekali Servais, 2007. Universitas Sumatera Utara Bakteri coliform terdapat sangat banyak pada faeses organisme berdarah panas, dapat juga ditemukan di lingkungan perairan, di tanah dan pada vegetasi. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa apabila terdapat bakteri coliform pada badan air maka badan air tersebut sudah tercemar oleh faeses. Bakteri coliform dijadikan sebagai bakteri indikator karena tidak pathogen, mudah serta cepat dikenal dalam tes laboratorium serta dapat dikuantifikasikan, tidak berkembang biak saat bakteri pathogen tidak berkembang biak, jumlahnya dapat dikorelasikan dengan probabilitas adanya bakteri pathogen, serta dapat bertahan lebih lama daripada bakteri pathogen dalam lingkungan yang tidak menguntungkan Garneta RB dan Barti SM, 2010

2.2 Karbon Aktif

Karbon aktif merupakan material amorf berkarbon yang memiliki luas permukaan yang besar yang dibangun oleh struktur pori internalnya melalui proses karbonisasi dan aktivasi. Karbon aktif memiliki luas permukaan yang besar sekitar 500 m 2 gram bahkan bisa mencapai 1500 m 2 gram. Karbon aktif memiliki densitas yang berbeda - beda. Karbon aktif juga memiliki tingkat kekerasan yang berbeda – beda terhadap tekanan atau geseran tertentu. Perbedaan densitas dan kekerasan karbon aktif sangat bergantung dari bahan baku dan cara pengaktivannya.Meilita.T. Sembiring, ST dan Tuti. S. Sinaga, ST,2003 Berdasarkan bahan bakunya, jenis – jenis karbon aktif dibedakan atas : H.Marsh, 2002 1. Serbuk Kayu Gergaji dan Potongan-potongan Kayu Bahan baku jenis ini masuk dalam kriteria batasan-batasan layak, dan fleksible yaitu a. Mudah untuk diakses dan berkesinambungan, terdapat banyak di Indonesia sebagai negara yang kaya akan kayu hutan. b. Bahan ini didapatkan sebagai limbah dari industri pengolahan kayu, baik industri hulu seperti industri penggergajian kayu, industri kayu lapis maupun industri hilir seperti industri pembuatan lantai kayu dan industri furniture serta industri barang-barang lain yang terbuat dari kayu. Universitas Sumatera Utara c. Kualitas baik, karena kayu yang masuk indusri hulu maupun hilir adalah kayu yang berkualitas sehingga serbuk yang didapatpun berkualitas. 2. Limbah Kayu Limbah kayu didapat dari hutan yang sedang direhab dan dihijaukan kembali, pangkal pohon dan batang-batang kayu yang tersisa, hutan yang terkena proyek dan sebagainya. 3. Kayu Tanaman Industri Dalam jangka panjang dapat direncanakan penanaman tanaman kayu khusus untuk bahan baku industri arang aktif. Dengan cara ini bisa fleksibel, kayu yang ditanam disesuaikan jenisnya sesuai dengan permintaan pasar karbon aktif type apa yang pasar inginkan. Bahan baku ini mempunyai sifat dapat di perbaharui renewable . 4. Tempurung Kelapa Bahan baku ini juga banyak tersedia hampir diseluruh wilayah Republik Indonesia, walaupun harganya lebih mahal sedikit dari serbuk gergaji tetapi mempunyai spesifikasi dan density yang bagus. Bahan baku ini juga masuk dalam 3 kriteria yaitu : Kualitas, biaya, dan akses untuk mendapatkan bahan baku, semua terpenuhi. 5. Bahan baku dari Minyak bumi Yaitu Residu petrolium, minyak bakar, minyak solar, bitumin dan lain-lain. 6. Arang Sisa dari Industri Arang Briket Dibandingkan dengan bahan baku yang diatas sisa arang briket adalah tidak memerlukan proses karbonisasi, tapi ketersediaan bahan baku sangat tergantung dari industri arang briket terutama kuantitas dan harganya. Tabel 2.2 Penggunaan Karbon Aktif No Pemakai Kegunaan Jenis Mesh 1 Industri obat dan makanan Menyaring penghilangan bau dan rasa 8x30, 325 2 Minuman keras dan ringan Pengilangan warna, bau pada minuman 4x8, 4x12 3 Kimia perminyakan Penyulingan bahan mentah 4x8, 4x12, 8x30 Universitas Sumatera Utara 4 Pembersih air Penghilangan warna, bau, penghilangan resin 5 Budi daya udang Permurnian, penghilangan ammonia, netrine phenol dan logam berat 4x8, 4x12 6 Industri gula Penghilangan zat – zat warna, menyerap proses penyaringan menjadi lebih sempurna 4x8, 4x12 7 Pelarut yang digunakan kembali Penarikan kembali berbagai pelarut 4x8, 4x12, 8x30 8 Permurnian gas Menghilangkan sulfur, gas beracun, bau busuk asap 4x8, 4x12 9 Katalisator Reaksi katalisator pengangkut vinil chloride, vinil acetat 4x8, 4x30 10 Pengolahan pupuk Permurnian penghilangan bau 8x30 Sumber: Meilita.T. Sembiring, ST dan Tuti. S. Sinaga, ST 2003 Berdasarkan bentuknya, karbon aktif dapat dibedakan dalam empat golongan yaitu Mifbakhuddin, 2010 : 1. Karbon aktif serbuk powdered activated carbon berbentuk serbuk dengan ukuran partikel kurang dari 0,8 mm 2. Karbon aktif granular granular activated carbon, memiliki partikel – partikel yang tidak rata dengan ukuran 0,2 – 0,5 mm 3. Karbon aktif pelet pelleted activated carbon, berbentuk silinder dengan ukuran diameter 0,8 – 5,0 mm. Karbon aktif ini umumnya digunakan untuk aplikasi dalam fasa gas karena memiliki kandungan debu yang rendah, tetesan bertekanan rendah tapi memiliki kekuatan mekanis yang tinggi 4. Karbon aktif terlapisi polimer polimers coated carbon, merupakan pori – pori karbon yang dapat dilapisi dengan biopolimer yang mungkin untuk menghasilkan suatu karbon yang berguna untuk hemoperfusi yaitu suatu teknik treatmen di mana ke dalam darah pasien ditekan dengan senyawa adsorben untuk mengeluarkan senyawa toksik dari dalam darah. Berdasarkan pori – porinya, karbon aktif dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu Micro-pores diameter kurang dari 2 nm, Meso-pores diameter antara 2 Universitas Sumatera Utara – 25 nm dan Macro-pores diameter diatas 25 nm. Karbon tempurung kelapa umumnya terdiri dari micro-pores dan meso-pores dank arena distribusi pori tersebut, karbon temurung kelapa banyak digunakan di pembersihan fase gas dan pemurnian air.Ario Ardianto, 2008.

2.2.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa

Indonesia sebagai negara tropis memiliki sumber daya alam yang sangat berlimpah seperti buah kelapa cocos nucifera yang pemanfaatannya masih sangat terbuka untuk dikaji dan dikembangkan lebih lanjut untuk dapat dimanfaatkan secara optimal. Hal ini juga mengingat bahwa meskipun hampir semua bagian dari buah kelapa telah diambil manfaatnya namun banyak pula yang terbuang menjadi sampah seperti bagian serabut dan tempurungnya. Salah satu pemanfaatan tempurung kelapa yang paling banyak digunakan adalah sebagai bahan bakar arang dan filter air. Arang tempurung kelapa biasanya diolah lebih lanjut menjadi briket dan karbon aktif hingga saat ini digunakan oleh masyarakat untuk keperluan rumah tangga, usaha maupun industri. Dibandingkan dengan bahan arang, karbon aktif lebih praktis, menarik dan bersih. Pembentukan dan pemanfaatan karbon aktif dari arang tempurung kelapa memiliki dua keuntungan, yaitu yang pertama dapat menjernikan dan menyerap bakteri pada air dan keuntungan yang kedua adalah bisa menjadi salah satu penyelesaian masalah sampah lingkungan karena sumber utama bahan bakunya merupakan sampah tempurung kelapa Panwara, 2011 dan Esmar Budi, 2011 Jenis tanaman kelapa di Indonesia terdiri dari dua varietas utama, yaitu varietas genjah nana variety dan varietas dalam typical variety. Dengan semakin berkembangnya ilmu pemuliaan pohon maka dikenal golongan ketiga yaitu golongan kelapa hibrida. Kelapa hibrida merupakan hasil persilangan antara varietas genjah dan varietas dalam sehingga dihasilkan sifat-sifat yang baik dari kedua jenis kelapa asal, seperti terlihat pada Tabel 2.3. Kelapa varietas dalam mempunyai batang yang tinggi dan besar, dapat tumbuh mencapai tinggi 30 meter lebih dan dapat mencapai umur 100 Universitas Sumatera Utara tahun lebih. Kelapa varietas genjah bentuk batangnya ramping dari pangkal sampai ke ujung, tinggi batangnya 5 meter atau lebih dan dapat berumur 50 tahun atau lebih Menristek, 2005. Tabel 2.3 Karakteristik Kelapa Dalam, Genjah dan Hibrida Karakteristik Jenis kelapa Dalam Genjah Hibrida Produksi kopra pada umur tahun tonhatahun 1,0 0,5 6,0 ~ 7,0 Produksi buah butirpohontahun 90 140 140 Kadar minyak daging buah Tinggi Rendah Tinggi Ketahanan terhadap penyakit Kurang Peka Kurang Umur berbuah tahun 6 ~ 7 3 ~ 4 3 ~ 4 Habitus Pohon Tinggi Pendek Sedang Sumber : Menristek, 2005 Buah kelapa terdiri dari sabut kelapa, tempurung kelapa, daging kelapa dan air kelapa. Sabut kelapa merupakan bahan berserat dengan ketebalan sekitar 5 cm, dan merupakan bagian terluar dari buah kelapa. Tempurung kelapa terletak di sebelah dalam sabut, ketebalannya berkisar 35 mm. Ukuran buah kelapa dipengaruhi oleh ukuran tempurung kelapa yang sangat dipengaruhi oleh usia dan perkembangan tumbuhan kelapa. Tempurung kelapa beratnya antara 15 – 19 berat kelapa. Suhartana, 2006 Tempurung kelapa selain dapat digunakan sebagai bahan bakar langsung maupun dalam bentuk arang, dapat juga ditingkatkan kegunaannya di dalam industri yaitu sebagai bahan abdorbsi setelah diubah menjadi arang aktif atau karbon aktif. Jadi yang dimaksud dengan arang aktif adalah arang yang mempunyai kemampuan daya absorbsi lebih tinggi dari arang pada umumnya. Perlakuan tersebut dapat dilakukan karena arang yang digunakan dalam pembuatan arang aktif mempunyai komposisi yang tercantum dalam Tabel 2.4. Christina Rony N, 2006 Universitas Sumatera Utara Tabel 2.4 Komponen Penyusun Kimiawi Karbon Aktif Tempurung Kelapa Komponen Persentase C 74,3 O 21,9 Si 0,2 K 1,4 S 0,5 P 1,7 Sumber : Bledzki,A.K.,dkk 2010 Secara umum arang aktif dibuat dari arang tempurung dengan pemanasan pada suhu 600-2000 o C pada tekanan tinggi. Pada kondisi ini akan terbentuk rekahan – rekahan rongga halus dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga luas permukaan arang tersebut menjadi besar. Karakteristik secara umum dari tempurung kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.5.Herling D.T, 2009. Tabel 2.5 Karakteristik secara umum tempurung kelapa Parameter Persentase Kadar air moisture content Kadar abu ash content Kadar material mudah menguap volatile matter Karbon fixed carbon 7,8 0,4 18,8 80,8 Sumber:httpwww.pdii.lipi.go.id

2.2.2 Pembuatan Karbon Aktif