Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 3. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.S pH Warna Kekeruhan Rasa dan Bau

6 Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Susilawati, M.Si Anggota : 1. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc

2. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 3. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.S

4. Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc

Universitas Sumatera Utara 7 DAFTAR RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut gelar : Witri Mirza Yuhanan S.Pd Tempat dan Tanggal Lahir : Tanjung Tiram, 21 Juni 1981 Alamat Rumah : Labuhan Ruku Lk. V Kecamatan Talawi Batu Bara Telepon HP : 081370870107 E-mail : mr.yoehananyahoo.com Instansi Tempat Kerja : SMA Negeri 1 Sei Suka Alamat Kantor : Jl. Beringin Tanjung Gading Kecamatan Sei Suka, Kabupaten Batu Bara. DATA PENDIDIKAN SD : Negeri 010166 Tanjung Tiram Tamat : 1991 SMP : SMP Negeri 1 Tanjung Tiram Tamat : 1994 SMU : SMA Negeri 1 Tanjung Tiram Tamat : 1997 Strata- 1 : FMIPA UNIMED Tamat : 2006 Strata- 2 : FMIPA USU Tamat : 2013 Universitas Sumatera Utara 8 KATA PENGANTAR Pertama-tama kami ucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini diselesaikan. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Provinsi Sumatera Utara c.q Kepala Bappeda Pemprovsu yang telah memberikan bantuan belajar sehingga penulis dapat menyelesaikan Program Magister Ilmu Fisika pada program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr Syahrial Pasaribu, DTHH, M.Sc CTM, Sp. AK atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan Fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc, Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S beserta seluruh staf Pengajar pada program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Utama dan Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya tesisi ini. Ucapan terima kasih kepada Ayahanda Yuhanan Bahar dan Ibunda Fatimah Anwar, yang telah bersusah payah membesarkan dan mendidik penulis dengan penuh kasih sayang. Ayahanda dan Ibunda yang senantiasa tiada henti berdoa dengan ikhlas untuk keselamatan dan keberhasilan penulis. Serta Ayahanda dan Ibunda Mertua, Zainal Alwi dan Rosidah terima kasih atas segala dorongan dan dukungan nya yang dengan tulus ikhlas senantiasa menyayangi kami sekeluarga. Yang paling istimewa Isteri terkasih Maria Ulfah, SE serta anak-anak ku tercinta Wildan Fadhlurrahman Mirza, Naura Fathyara Mirza dan Nayra Fathyara Mirza, atas segala doa, kesabaran dan curahan kasih sayang sepenuh jiwa, dan terima kasih selama ini telah menjadi motivator dalam mencapai keberhasilan ini. Semoga tetap dalam bingkai keluarga yang sakinah mawaddah warrahmah. Keluarga besar Tasbi Blok LL12, khususnya Abangda Zulkarnain Putra, Winsyahputra Ritonga, Ucok Oka Rakasiwi, Warkum, Mulyadi dan adinda Mhd. Ficky Afrianto, Masthura, Ikhsan Parindu terima kasih atas dukungan moral dan perhatian yang besar dalam menyelesaikan pendidikan dan tesis ini, yang selalu seiring jalan dalam suka maupun duka, semoga persaudaraan ini tetap terjaga serta menjadi kenangan terindah sampai akhir hayat. Universitas Sumatera Utara 9 Terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan mahasiswa-mahasiswi Program Studi Magister Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Angkatan 2011 atas kebersamaan dan persahabatan yang telah terjalin selama ini. Sekali lagi penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada mereka yang telah penulis sebutkan satu persatu. Semoga kebaikkan mereka dibalas dengan limpahan pahala yang berlipat ganda, terjaga kesehatannya, tetap dalam rahmat dan hidayah serta perlindungan Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari bahwa Tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan. Oleh sebab itu dengan senang hati penulis menerima kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaannya. Medan, 24 Juli 2013 WITRI MIRZA YUHANAN Universitas Sumatera Utara 10 OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG DENGAN ELEKTROKOAGULASI ABSTRAK Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa merupakan material yang sering digunakan sebagai media adsorpsi terutama dalam penjernihan air. Pada umumnya arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa masih mengandung pengotor-pengotor organik dan anorganik yang menutupi porinya, sehingga untuk meningkatkan kemampuan daya serap harus dilakukan aktivasi terlebih dahulu. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh suhu aktivasi, terhadap daya serap, kadar air dan porositas. Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dengan suhu aktivasi optimum akan di modifikasi menjadi gabungan filter dalam penjernihan air. Hasil penelitian menunjukkan suhu aktivasi optimum untuk arang tempurung kelapa 900 C dengan daya serap 74,8, kadar air 3,92 dan porositas sebesar 71,13. Untuk zeolit pada suhu 800 C dengan daya serap 65,8, kadar air 5,36 dan porositas 57,53. Sedangkan untuk pasir kuarsa pada suhu 1000 C dengan daya serap 45,5, kadar air 4,86 dan porositas 45,46. Gabungan filter material yang optimum adalah modifikasi gabungan filter F 2 susunan sekat arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dengan daya serap 65,73, kadar air 5,35 dan porositas 70,43. Gabungan filter F 2 ini selanjutnya akan digunakan dalam proses penjernihan air. Penjernihan air sungai selain dilakukan dengan gabungan filter F 2 juga dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan gabungan filter F 2 . Hasil Pengujian beberapa parameter fisika fisika suhu, TDS, kekeruhan, warna, bau dan rasa, parameter kimia pH, logam Fe dan Al dan parameter mikrobiologi bakteri E. Coli dan Colifrom menunjukkan bahwa penjernihan air denga proses elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan filter F 2 telah memenuhi standar air bersih berdasarkan Permenkes RI No. 416 Tahun 1990 dan memenuhi standar air minum berdasarkan Permenkes RI No. 492 Tahun 2010. Kata Kunci : arang tempurung kelapa, zeolit, pasir kuarsa, aktivasi, gabungan filter , penjernihan air Universitas Sumatera Utara 11 OPTIMIZATION COMBINATION OF A COCONUT SHELL CHARCOAL FILTER, ZEOLITE AND QUARTZ SAND FOR WATER PURIFICATION TAMIANG RIVER WITH ELEKTROCOAGULATION ABSTRACT Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand is a material that is often used as an adsorption media, especially in water purification. In general, coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand still contain organic impurities and inorganic pore cover, so as to increase the absorption capacity must be done prior activation. This study aims to determine the effect of the activation temperature, the absorption, moisture content and porosity. Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand with optimum activation temperature will be design as the water purification filters. The results showed optimum activation temperature to 900 C with coconut shell charcoal absorption 74.8, water content 3.92 and amounted to 71.13 porosity. For zeolite at a temperature of 800 C with absorption 65.8, water content 5.36 and 57.53 porosity. As for the quartz sand at a temperature of 1000 C with absorption 45.5, water content 4.86 and 45.46 porosity. Filter combined that optimum is the combined of the filter F 2 bulkhead arrangement of coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand with absorption 65.73, water content 5.35 and 70.43 porosity. Filter combined F 2 will then be used in the water purification process. Purification of river water than is done with the combined of the filter F 2 is also done with the electrocoagulation process later in the filter combined with filter F 2 . Testing results of physics parameters temperature, TDS, turbidity, color, odor and taste, chemical parameters pH, Fe and Al and microbiological parameters bacteria E. Coli and Colifrom showed that the water purification with electrocoagulation process which is then filter using F2 filter have fulfilled clean water standards based Permenkes No.. 416 of 1990 and the drinking water standards based Permenkes No.. 492 in 2010. Keywords : coconut shell charcoal, zeolite, quartz sand, activation, filter design, Purification of water Universitas Sumatera Utara 12 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN xi

BAB I. PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1 1.2. Perumusan Masalah 3 1.3. Batasan Masalah 4 1.4. Tujuan Penelitian 4 1.5. Manfaat Penelitian 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1. Kondisi Umum Sungai Tamiang 6 2.2. Pencemaran Air Sungai 6 2.2.1. Pencemaran Air Sungai Tamiang 7 2.2.2. Indikator Pencemaran Air 7 Universitas Sumatera Utara 13 2.3. Gabungan Filter 7 2.4. Proses Filtrasi 8 2.4.1. Karbon Aktif 9 2.4.2. Zeolit 11 2.4.3. Pasir Kuarsa 12 2.4.4. Keramik 13 2.5. Pembuatan Karbon Aktif 13 2.5.1. Metode Tradisional 13 2.5.2. Metode Yang Di Perbaharui 14 2.5.3. Analisi material 15 2.6. Faktor Fisika dan Kimia yang Mempengaruhi Air 17 2.7. Proses Pengolahan Air 20 2.7.1. Metode Elektrokoagulasi 20 2.7.2. Proses Khlorosi 23 2.5.3. Proses Ozonisasi 23 2.5.2. Proses Filtrasi 24

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 25

3.1. Waktu dan lokasi penelitian 25 3.2. Alat dan Bahan 25 3.2.1. Alat 25 3.2.2. Bahan 26 3.3. Pengambilan Sampel 27 3.4. Diagram Alir 28 3.4.1. Diagram Alir Pengaktivasian Material 28 3.4.2. Diagram alir proses penjernihan air 29 3.5. Desain filter 30 3.6. Prosedur Penelitian 30 3.7. Skema Pengolahan Air Sungai 32

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

33 Universitas Sumatera Utara 14 4.1. Proses Pengaktivasian 33 4.1.1. Daya Serap air 33 4.1.1.1. Daya Serap Air Arang Tempurung Kelapa 34 4.1.1.2. Daya Serap Zeolit 36 4.1.1.3 Daya Serap Pasir Kuarsa 38 4.1.2. Kadar Air Menguap 40 4.1.2.1. Kadar Air Arang Tempurung Kelapa 40 4.1.2.2. Kadar Air Zeolit 42 4.1.2.3. Kadar Air Pasir Kuarsa 44 4.1.3. Porositas 46 4.1.3.1. Porositas Arang Tempurung Kelapa 46 4.1.3.2. Porositas Zeolit 48 4.1.3.3. Porositas Pasir Kuarsa 50 4.1.4. Analisis SEM 52 4.1.4.1. Morfologi Permukaan Arang Tempurung Kelapa 52 4.1.4.2. Morfologi Permukaan Zeolit 54 4.1.4.3 Morfologi Permukaan Pasir Kuarsa 55 4.2. Modifikasi Gabungan filter 57 4.2.1. Daya Serap Filter 57 4.2.2. Kadar Air Filter 59 4.2.3. Porositas Filter 60 4.3. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang 62 4.3.1. Karakteristik Air Sungai Tamiang 62 4.3.2. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan Filter F 1 63 4.3.3. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan Metode EC dan di filter dengan Filter F 1 65 4.3.4. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan Filter F 2 68 Universitas Sumatera Utara 15 4.3.5. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan Metode EC dan di filter dengan Filter F 2 69

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

73 5.1. Kesimpulan 73 5.2. Saran 74 DAFTAR PUSTAKA 75 LAMPIRAN L-1 Universitas Sumatera Utara 16 DAFTAR TABEL Nomor Tabel J u d u l Halaman 2.1 2.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 Syarat Mutu Arang Aktif SII-0258-79 Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI no 06-3730-1995 Hasil Pengujian Daya Serap Air Tanpa Aktivasi Arang Tempurung Kelapa Hasil Pengujian Daya Serap Air Setelah Aktivasi Arang Tempurung Hasil Pengujian Daya Serap Air Tanpa Aktivasi Zeolit Hasil Pengujian Daya Serap Air Setelah Aktivasi zeolit Hasil Pengujian Daya Serap Air tanpa Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Pengujian Daya Serap Air setelah Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Kadar Air Tanpa Aktivasi Arang Tempurung Kelapa Hasil Kadar Air Setelah Aktivasi Arang Tempurung Kelapa Hasil Kadar Air Tanpa Aktivasi Zeolit Hasil Kadar Air Setelah Aktivasi Zeolit Hasil Kadar Air Tanpa Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Kadar Air Setelah Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Porositas Tanpa Aktivasi Arang Tempurung Kelapa Hasil Porositas Setelah Aktivasi Arang 11 11 34 34 36 36 38 39 40 41 42 43 44 45 46 Universitas Sumatera Utara 17 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 Tempurung Kelapa Hasil Porositas Tanpa Aktivasi Zeolit Hasil Porositas Setelah Aktivasi Zeolit Hasil Porositas Tanpa Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Porositas Setelah Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Pengujian Daya Serap Gabungan Filter Hasil Pengujian Kadar Air Gabungan Filter Hasil Pengujian Porositas Gabungan Filter Pengujian Air Sungai Sebelum Diolah Karakteristik Air Sungai Tamiang Sebelum dan Sesudah difilter dengan Filter Campuran Arang Tempurung Kelapa, zeolit dan Pasir Kuarsa Karakteristik Air Sungai Tamiang Sesudah diolah dengan Elektrokoagulasi kemudian di Filter dengan Filter Campuran Arang Tempurung Kelapa, zeolit dan Pasir Kuarsa Karakteristik Air Sungai Tamiang Sesudah di Filter F 2 susunan karbon aktif, zeolit dan pasir kuarsa yang disekat Karakteristik Air Sungai Tamiang Sesudah di Olah dengan Elektrokoagulasi kemudian di Filter F 2 susunan karbon aktif, zeolit dan pasir kuarsa yang disekat 47 48 49 50 51 57 59 60 63 64 66 68 70 Universitas Sumatera Utara 18 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar J u d u l Halaman 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi Bagan Alir Penelitian Tahap I Bagan Alir Penelitian Tahap II Proses penjernihan air dengan gabungan filter optimum Proses penjernihan air dengan gabungan filter optimum melalui proses elektrokoagulasi Grafik Daya Serap Arang Tempurung Kelapa Grafik Daya Serap Zeolit Grafik Daya Serap Pasir Kuarsa Grafik Kadar Air Arang Tempurung Kelapa Grafik Kadar Air Zeolit Grafik Kadar Air Pasir Kuarsa Grafik Porositas Arang Tempurung Kelapa Grafik Porositas Zeolit Grafik Porositas Pasir Kuarsa Mikrograf SEM Permukaan Arang Tempurung Kelapa Mikrograf SEM Permukaan Zeolit Mikrograf SEM Permukaan Pasir Kuarsa Grafik Daya Serap Gabungan Filter Grafik Kadar Air Gabungan Filter Grafik Porositas Gabungan Filter 21 28 29 32 32 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 54 56 58 59 61 Universitas Sumatera Utara 19 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran J u d u l Halaman A B C D E F Data Hasil Perhitungan Gambar Alat Dan Bahan Surat Keterangan Dari Kepala Laboratorium Fisika Unimed Dan Hasil SEM Hasil Uji Air Sungai Tamiang Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih Peraturan Menteri Kesehatan RI No.492 Tahun 2010 Tentang Air Minum L-1 L-2 L-3 L-4 L-5 L-6 Universitas Sumatera Utara 10 OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG DENGAN ELEKTROKOAGULASI ABSTRAK Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa merupakan material yang sering digunakan sebagai media adsorpsi terutama dalam penjernihan air. Pada umumnya arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa masih mengandung pengotor-pengotor organik dan anorganik yang menutupi porinya, sehingga untuk meningkatkan kemampuan daya serap harus dilakukan aktivasi terlebih dahulu. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh suhu aktivasi, terhadap daya serap, kadar air dan porositas. Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dengan suhu aktivasi optimum akan di modifikasi menjadi gabungan filter dalam penjernihan air. Hasil penelitian menunjukkan suhu aktivasi optimum untuk arang tempurung kelapa 900 C dengan daya serap 74,8, kadar air 3,92 dan porositas sebesar 71,13. Untuk zeolit pada suhu 800 C dengan daya serap 65,8, kadar air 5,36 dan porositas 57,53. Sedangkan untuk pasir kuarsa pada suhu 1000 C dengan daya serap 45,5, kadar air 4,86 dan porositas 45,46. Gabungan filter material yang optimum adalah modifikasi gabungan filter F 2 susunan sekat arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dengan daya serap 65,73, kadar air 5,35 dan porositas 70,43. Gabungan filter F 2 ini selanjutnya akan digunakan dalam proses penjernihan air. Penjernihan air sungai selain dilakukan dengan gabungan filter F 2 juga dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan gabungan filter F 2 . Hasil Pengujian beberapa parameter fisika fisika suhu, TDS, kekeruhan, warna, bau dan rasa, parameter kimia pH, logam Fe dan Al dan parameter mikrobiologi bakteri E. Coli dan Colifrom menunjukkan bahwa penjernihan air denga proses elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan filter F 2 telah memenuhi standar air bersih berdasarkan Permenkes RI No. 416 Tahun 1990 dan memenuhi standar air minum berdasarkan Permenkes RI No. 492 Tahun 2010. Kata Kunci : arang tempurung kelapa, zeolit, pasir kuarsa, aktivasi, gabungan filter , penjernihan air Universitas Sumatera Utara 11 OPTIMIZATION COMBINATION OF A COCONUT SHELL CHARCOAL FILTER, ZEOLITE AND QUARTZ SAND FOR WATER PURIFICATION TAMIANG RIVER WITH ELEKTROCOAGULATION ABSTRACT Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand is a material that is often used as an adsorption media, especially in water purification. In general, coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand still contain organic impurities and inorganic pore cover, so as to increase the absorption capacity must be done prior activation. This study aims to determine the effect of the activation temperature, the absorption, moisture content and porosity. Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand with optimum activation temperature will be design as the water purification filters. The results showed optimum activation temperature to 900 C with coconut shell charcoal absorption 74.8, water content 3.92 and amounted to 71.13 porosity. For zeolite at a temperature of 800 C with absorption 65.8, water content 5.36 and 57.53 porosity. As for the quartz sand at a temperature of 1000 C with absorption 45.5, water content 4.86 and 45.46 porosity. Filter combined that optimum is the combined of the filter F 2 bulkhead arrangement of coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand with absorption 65.73, water content 5.35 and 70.43 porosity. Filter combined F 2 will then be used in the water purification process. Purification of river water than is done with the combined of the filter F 2 is also done with the electrocoagulation process later in the filter combined with filter F 2 . Testing results of physics parameters temperature, TDS, turbidity, color, odor and taste, chemical parameters pH, Fe and Al and microbiological parameters bacteria E. Coli and Colifrom showed that the water purification with electrocoagulation process which is then filter using F2 filter have fulfilled clean water standards based Permenkes No.. 416 of 1990 and the drinking water standards based Permenkes No.. 492 in 2010. Keywords : coconut shell charcoal, zeolite, quartz sand, activation, filter design, Purification of water Universitas Sumatera Utara 20

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air bersih tentunya sangat berkaitan erat dengan kehidupan manusia. Permasalahan air bersih memang permasalahan yang sangat kompleks untuk saat ini, dengan padatnya daerah perkotaan, dan merambahnya perindustrian membuat air menjadi tercemar. Dimana sumber pencemaran air terjadi pada daerah industri dan daerah yang padat penduduknya. Beberapa sumber pencemaran air antara lain : limbah pertanian, limbah industri dan limbah rumah tangga. Solusi yang dapat menyelesaikan tentulah tidak bisa secara pragmatis. Perlu keseriusan dari semua pihak untuk melakukan perbaikan dalam hal air bersih. Namun, bukan berarti tidak bisa melakukan apa-apa, setidaknya bisa mengatasi disekitar tempat tinggal dari hal yang kecil dan sederhana Fety Kumalasari Yogi S : 2011 Permasalahan yang dihadapi masyarakat di daerah pinggiran sungai Tamiang yang Terletak di Kabupaten Aceh Tamiang adalah ketersediaan air bersih. Kendala itu terjadi karena pembagian air bersih oleh PDAM Tirta Peusada belum menjangkau keseluruh masyarakat yang bermukim dipinggiran sungai. Akibatnya masyarakat daerah pinggiran sungai secara langsung menggunakan air sungai Tamiang yang telah berubah warna dan berbau untuk memenuhi kebutuhan sehari – hari. Berdasarkan hasil pemantauan Badan Lingkungan Hidup Tamiang sejak tanggal 5-8 Mei 2009 di delapan lokasi, ternyata kualitas air Sungai Tamiang menunjukkan kekeruhan yang sangat tinggi yaitu 124-176 Nephelometric Turbility Units NTU. Bahkan pada juni 2012 kekeruhan air sungai Tamiang mencapai 307 -672 NTU Sementara pada kondisi hujan kekeruhannya mencapai 450 NTU, akibat pH atau kadar asam air yang tinggi, tercemar juga berbau busuk akibat proses fermentasi limbah pabrik tersebut, http:www.suara-tamiang.com201207. Universitas Sumatera Utara 21 Karena tingginya tingkat kekeruhan air sungai Tamiang, sehingga diduga air sungai tersebut tidak layak digunakan dilihat dari kekeruhan, warna, rasa dan bau, temperature, kadar pH, kandungan logam seperti Fe, Al dan mikro organisme yang terkandung dalam air sungai yang sesuai dengan persyaratan air bersih berdasarkan Permenkes RI Nomor 416 Tahun 1990 dan air minum berdasarkan Permenkes RI Nomor 492 Tahun 2010. Mengingat pentingnya kualitas air sungai Tamiang, maka sangat perlu dilakukan penelitian terhadap kualitas air tersebut mengingat tidak sedikitnya penduduk sekitar sungai memakai air sungai tersebut sebagai air bersih dan air minum. Ada berbagai metode dalam pengolahanpenjernihan air, mulai dari yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal contohnya : Reverse Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan lainnya dan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia contohnya : metode tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan batu kerikil, metode elektrokoagulasielektrolisa, dan karbon aktif. Salah satu cara penjernihan air adalah dengan cara adsorpsi, yaitu peristiwa penyerapan cairan pada permukaan zat penyerap. Substansi yang terserap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya disebut dengan adsorbat, sedang kan media penyerap dalam disebut dengan adsorben. Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai bahan penjernihan air adalah arang aktif atau sering disebut karbon aktif. Selain arang aktif, bahan yang sering digunakan sebagai bahan penjernihan air adalah zeolit, pasir maupun ijuk. Arang aktif memiliki daya serap yang tinggi, secara umum kemampuan adsorpsinya arang aktif terhadap iodium adalah 500-1200 mggr, yaitu tiap gram arang aktif mampu menyerap iodium sebesar 500-1200 mg. Sedangkan sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul, dimungkinkan karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. Penelitian Rosita Idrus 2013, tentang pengaruh aktivasi terhadap kualitas karbon aktif berbahan dasar tempurung kelapa menunjukkan bahwa karbon aktif yang mempunyai karakteristik terbaik adalah tempurung kelapa yang diaktivasi pada suhu 1000 C dengan kadar air 7,7 dan daya serap terhadap iod Universitas Sumatera Utara 22 586,318 mgg dan menunjukkan hasil yang maksimal terhadap perubahan parameter fisik air. Penelitian Dian Kusuma Rini 2011 tentang optimasi aktivasi zeolit alam untuk dehumidifikasi menunjukkan daya adsorpsi terbesar pada suhu temperature 400 C sebesar 9,05 . Penelitian oleh Hardini 2010, tentang media filter mangan zeolit dan karbon aktif dalam peningkatan kualitas air sumur menjadi air bersih dapat menurunkan kadar logam Fe mencapai 93,52, Mn 97,14 dan zat organik 36. Penelitian Anis R 2009, tentang efesiensi filter pasir-zeolit dan filter pasir-arang tempurung kelapa dalam rangkaian pengolahan air untuk mengurangi kandungan logam dan bakteri didalam air sebesar 97,47 dan 79,60. Penelitian Yani.M 2010 mengenai karakteristik kimia air sungai Tamiang dan pengolahan dengan zeolit-PAC sebagai sumber bersih dapat menurunkan TDS sebesar 88,8 dan Fe 94,9 . Dari hasil penelitian diatas dapat disimpulkan bahwa arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa optimum dalam mereduksi kontaminan. Maka pada penelitian ini menggabungkan tiga jenis material yaitu arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa yang diaktivasi secara fisika dan di gabungan untuk dijadikan filter dalam penjernihan air sungai. Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dipilih karena dapat menurunkan warna, kekeruhan, kadar logam, pH, bahan organik dan bakteri sehingga dapat menjadi suatu alternatif untuk mengabungan filter dalam menghasilkan air bersih yang parameternya memenuhi standar yang telah ditetapkan sehingga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari - hari dan sesuai dengan standar air berish dan air minum.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Apakah dengan penggabungan tiga material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa akan menjadi media filter yang lebih baik. 2. Pada suhu aktivasi berapa akan diperoleh media filter yang optimum. Universitas Sumatera Utara 23 3. Pada susunan gabungan yang bagaimana diperoleh filter yang menghasilkan air bersih yang optimum sesuai persyaratan air bersih berdasarkan Permenkes RI No. 492MENKESPERIV2010 tentang persyaratan kualitas air minum dan Permenkes RI No.416MENKESPERIX1990 tentang persyaratan kualitas air bersih.

1.3. Batasan Masalah

1. Material yang digabungkan adalah arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa 2. Model filter campuran dengan disusun dengan kombinasi arang tempurung kelapa – zeolit – pasir kuarsa, zeolit- arang tempurung kelapa- pasir kuarsa, pasir kuarsa- zeolit- arang tempurung kelapa dan yang dicampur arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa menjadi satu. 3. Variasi Suhu aktivasi untuk material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir aktif pada suhu 600, 700, 800, 900 dan 1000 C 4. Parameter yang diuji untuk material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa adalah daya serap, kadar air, porositas dan luas permukaan. 5. Media filter gabungan yang sudah digabungan diaplikasikan untuk penjernihan air sungai. 6. Ada dua perlakuan dalam proses penjernihan air sungai yaitu : penjernihan air sungai dengan media filter optimum dan penjernihan air sungai dengan metode elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan media filter optimum. 7. Parameter yang diuji pada penjernihan air adalah Suhu, TDS, warna kekeruhan, bau, rasa, pH, Fe, Al, E.coli dan Colifrom.

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui suhu aktivasi optimum dari material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa. Universitas Sumatera Utara 24 2. Mendapatkan gabungan gabungan tiga material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa yang mempunyai daya serap, kadar air dan porositas yang optimum. 3. Mengaplikasikan media filter gabungan untuk penjernihan air sungai Tamiang didaerah Kabupaten Aceh Tamiang.

1.5. Manfaat Penelitian

1. Tersedianya filter air dengan modifikasi yang baru yang lebih murah, simpel dalam penggunaan dan portable yang dihasilkan dari gabungan arang tempurung kelapa , zeolit dan pasir kuarsa dapat digunakan sebagai media filter pada proses penjernihan air sungai. 2. Memberi pengetahuan terhadap masyarakat tentang proses penjernihan air sungai Tamiang sehingga layak untuk dikonsumsi dengan menggunakan teknologi tepat guna yang sederhana. Universitas Sumatera Utara 25

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kondisi Umum Sungai Tamiang

Sungai Tamiang yang bersimpang dua yakni sungai simpang kanan dan sungai simpang kiri terletak di Kabupaten Aceh Tamiang dengan panjang 324.50 km, selain sebagai sarana transportasi masyarakat yang bermukim disepanjang pinggiran sungai Tamiang juga menggunakan air sungai untuk keperluan sehari – hari. Penggunaan air sungai secara langsung oleh penduduk pinggiran sungai adalah dampak dari belum terjangkaunya suplai air PDAM Tirta Peusada. Berdasarkan hasil pemantauan Badan Lingkungan Hidup Tamiang sejak tanggal 5-8 Mei 2009 di delapan lokasi, ternyata kualitas air sungai Tamiang menunjukkan kekeruhan yang sangat tinggi yaitu 124-176 Nephelometric Turbility Units NTU. Bahkan pada Juni 2012 kekeruhan air sungai Tamiang mencapai 307 -672 NTU Sementara pada kondisi hujan kekeruhannya mencapai 450 NTU. http:www.suara-tamiang.com201207. Berdasarkan keputusan Menkes Nomor 492MENKESPERIV2010 bahwa standar kekeruhan air yang layak untuk digunakan adalah 5 NTU. Namun demikian walaupun air sungai Tamiang belum layak untuk digunakan, masyarakat disepanjang sungai tetap menggunakan air sungai untuk keperluan sehari – hari. Untuk mengatasi permasalahan diatas perlu adanya swadaya kepada masyarakat pengguna air sungai Tamiang tentang alternatif pengolahan air sungai secara sederhana sehingga layak untuk digunakan.

2.2 Pencemaran Air Sungai

Defenisi pencemaran air mengacu pada definisi lingkungan hidup yang ditetapkan dalam UU tentang Lingkungan Hidup yaitu UU No. 231997. Dalam PP No. 201990 tentang Pengendalian Pencemaran Air. Pencemaran air didefenisikan sebagai: “ Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan Universitas Sumatera Utara 26 manusia sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya” Pasal 1, angka 1.

2.2.1 Pencemaran Air Sungai Tamiang

Sejumlah sungai di wilayah Tamiang tercemar, terutama karena limbah pabrik kelapa sawit PKS yang berada di daerah tersebut. Sebagian besar masyarakat yang bermukim disepanjang sungai itu, masih mengkonsumsi air sungai http:www.rakyataceh.com . Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Bapedal Aceh mengklaim sungai Tamiang sangat tinggi pencemarannya dibanding sungai lainnya di Aceh akibat banyaknya limbah industri dibuang ke sungai tersebut. Kepala Bapedal Aceh Husaini Syamaun menyatakan sungai Tamiang tercemar bakteri e-coli karena aktivitas masyarakat yang tidak sehat, disepanjang sungai terdapat jamban tempat membuang kotoran manusia. Bakteri e-coli ini berkembang biak dari kotoran manusia http:www.suara- tamiang.com2011 .

2.2.2 Indikator Pencemaran Air

Indikator bahwa air sudah tercemar adalah adanya beberapa perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui : Fety Kumalasari Yogi Satoto, 2011: 1. Adanya perubahan suhu. Dimana suhu air yang baik adalah suhu kamar . 2. Adanya perubahan Ph 3. Adanya perubahan warna, bau dan rasa asin. 4. Adanya indikator alami seperti banyak ditemukannya ikan dan tumbuhan air yang mati. 5. Meningkatnya radioaktivitas air lingkungan dan lain sebagainya.

2.3 Disain Filter

Pokok-pokok bagian yang perlu dikakukan dalam perencanaan proses filtrasi yaitu : Jannati, Deby dan Shona Mazia. 2009 Universitas Sumatera Utara 27 1. Ukuran dan kedalaman media penyaring Media penyaring yang digunakan adalah bak filter. Bak ini merupakan tempat proses filtrasi berlangsung. Jumlah dan ukuran bak tergantung debit pengolahan minimum menggunakan dua bak. 2. Media filter. Media filter adalah bahan berbutirgranular yang mempunyai pori-pori. Air mengalir diantara pori-pori dan butiran maka terjadilah proses penyaringan disini. Media dapat tersusun oleh satu macam bahansingle media, dua macam dual media, atau banyak media multi media. Susunan media berdasarkan ukurannya dibedakan menjadi : a. Seragam uniform b. Gradasi stratified c. Tercampur mixed 3. Under Drain Under dain merupakan bahan sistem pengaliran air yang telah melewati proses filtrasi yang terletak di bawah media filter. Fungsi under drain : a. Untuk mengalirkan air hasil penyaringan air bersih dan dialirkan ke clear well. b. Untuk mendistribusikan air keperluan back wash merata keseluruh media pasir.

2.4 Proses Filtrasi

Filtrasi dalam sistem pengolahan air bersih minum adalah proses penghilangan partikel-partikel flok-flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel-partikel flok-flok tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. Filtrasi diperlukan untuk menyempurnakan penurunan kadar kontaminan seperti bakteri, warna, rasa, bau dan logam yang terkandung didalam air, sehingga diperoleh air bersih yang memenuhi standar kualitas air minum Asmadi,2011. Proses adsorbsi dipadukan dengan proses elektrokuagulasi merupakan proses pengolahan air secara fisika untuk mendapatkan air yang memenuhi syarat Universitas Sumatera Utara 28 penggunaan. Adsorbsi merupakan fenomena fisika di mana molekul-molekul bahan yang diadsorbsi tertarik pada permukaan bidang padat yang bertindak sebagai adsorban Schnitzer , 1992 . Dengan demikian jelas bahwa adsorbsi merupakan fenomena bidang batas, yang efisiensinya makin tinggi apabila luas bidang permukaan adsorban makin besar. Pada proses filtrasi material- material yang dapat digunakan sebagai filter dalam penjernihan air antara lain : karbon aktif, zeolit, ijuk, pasir silica, dan keramik.

2.4.1 Karbon Aktif

Salah satu media penyaringan adalah Karbon aktif. Karbon aktif adalah material yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa. Dengan pengolahan tertentu dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki luas permukaan yang besar. Untuk proses pengolahan air bersih air minum sering dipakai karbon aktif dalam bentuk biasa dikenal dengan “GAC granular activated carbon filter “, atau bubuk yang berperan sebagai penyerap adsorben, dimana karbon aktif mempunyai daya adsorpsi yang tinggi. Selain itu karbon aktif dimanfaatkan sebagai media filter pada filter media tunggal atau filter media ganda Asmadi,2011 Permukaan dalam partikel karbon aktif yang luas sering dimanfaatkan sebagai media penahan mikroorganisme didalam filter yang bekerja secara biologi. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif melakukan pemilihan, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000 terhadap berat arang aktif. Dalam hal ini, kita menggunakan arang aktif sebagai bahan penghilang warna keruh, bau tak sedap, dan resin pada air dalam rumah tangga Fety Kumalasari, 2011 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. Universitas Sumatera Utara 29 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 – 25 nm dan Macro-pores diameter diatas 25 nm. Karbon tempurung kelapa umumnya terdiri dari micro-pores dan meso-pores dan karena distribusi pori tersebut, karbon tempurung kelapa banyak digunakan di pembersihan fase gas dan pemurnian air.Ario AB, 2008. Berbagai versi standar kualitas karbon aktif telah dibuat oleh negara maju seperti Amerika, Inggris, Korea, Jepang dan Jerman. Indonesia telah membuat pula standar mutu karbon aktif menurut Standar Industri Indonesia yaitu SII 0258 – 79 yang kemudian direvisi menjadi SNI 06 - 3730 – 1995. Meskipun demikian, beberapa industri atau instansi membuat persyaratan sendiri dalam menerima kualitas karbon aktif yang ditawarkan, misalnya persyaratan kualitas menurut Kementerian Kesehatan, persyaratan kualitas bagi pengolahan minyak bekas, untuk industri gula, monosodium glutamat, dan lain-lain. Berikut ini disajikan beberapa persyaratan kualitas yang dikemukakan tadi. Universitas Sumatera Utara 30 Tabel 2.1 Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII – 0258 – 79 Uraian Persyaratan Kualitas Bagian yang hilang pada pemanasan 950 o C Air Abu Bagian yang tidak diperarang Daya serap terhadap larutan I 2 Maks. 15 Maks. 10 Maks. 2,5 Tidak ternyata Min. 20 Sumber :Standar Kualitas Arang Aktif Menurut SII. 0258-79. Departemen Perindustrian. Jakarta, 1979. Tabel 2.2 Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI no. 06 -3730 -1995 No Uraian Satuan Pesyaratan Butiran Serbuk Bagian yang hilang pada pemanasan 950 o C Air Abu Bagian tidak mengarang Daya serap terhadap I 2 Karbon aktif murni Daya serap terhadap benzena Daya serap terhadap biru metilen Berat jenis curah Lolos mesh 325 Jarak mesh Kekerasan - mgg mgg gml Maks. 15 Maks. 4,5 Maks. 25 Min. 750 Min. 80 Min. 25 Min. 60 0,45 – 0,55 - 90 90 Maks. 25 Maks. 15 Maks. 10 Min. 750 Min. 65 - Min. 120 0,3 – 0,35 Min. 90 - - Sumber : Arang Aktif Teknis SNI 06-3730-1995. Badan Standardisasi Nasional. Jakarta, 1995

2.4.2 Zeolit

Nama zeolit berasal dari kata “zein” yang berarti mendidih dan “lithos” yang artinya batuan, disebut demikian karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang apabila dipanaskan. Hal ini menggambarkan perilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga kelihatan seolah-olah mendidih. Zeolit merupakan kristal berongga yang terbentuk oleh jaringan silica alumina tetrahedral tiga dimensi dan mempunyai struktur yang Universitas Sumatera Utara 31 relatif teratur dengan rongga yang didalamnya terisi oleh logam alkali atau alkali tanah sebagai penyeimbang muatannya. Rongga-rongga tersebut merupakan suatu sistem saluran yang didalamnya terisi oleh molekul air Ismaryata, 1999. Zeolit alam mempunyai beberapa sifat diantaranya dehidrasi, adsorbsi, penukaran ion, katalisator dan separator adamson, 1990. Proses dehidrasi menyebabkan zeolit mempunyai struktur pori yang sangat terbuka, dan mempunyai luas permukaan internal yang luas sehingga mampu mengadsorpsi sejumlah besar substansi selain air dan mampu memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan kepolarannya. Sebelum digunakan sebagai adsorben, zeolit harus diaktifkan terlebih dahulu agar jumlah pori-pori yang terbuka lebih banyak sehingga luas permukaan pori-pori bertambah. Proses aktivasi zeolit dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu secara fisis dan kimiawi John Henry, 1998. Aktivasi fisik dengan pemanasan memiliki temperature maksimal, tetapi temperature tersebut masih tergantung dari tipe zeolit itu sendiri. Untuk tipe zeolit yang paling rendah yang memiliki rasio SiAl-nya, dan biasa termasuk zeolit alam, rata-rata memiliki temperature maksimal 600 C. Bila dipanaskan lebih dari temperature maksimalnya maka akan merusak struktur zeolit itu sendiri. Dengan rusaknya struktur di dalam Kristal zeolit akan mengakibatkan berkurangnya ruang-ruang hampa udara di dalam zeolit dan akhirnya akan mengurangi daya adsorpsi zeolit Arnelli, 1999 .

2.4.3 Pasir Kuarsa

Pasir Kuarsa dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 , TiO 2 ,CaO, MgO,dan K 2 O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya. Fungsi pasir kuarsa atau biasa disebut pasir silica adalah untuk menghilangkan kandungan lumpur atau tanah, kandungan Fe dan bakteri pada air minum atau air tanah atau air PDAM. Universitas Sumatera Utara 32

2.4.4 Keramik

Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan ensiklopedi tahun 1950-an mendefenisikan keramaik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat. Keramik merupakan salah satu bagian dari membran padat yang memiliki pori-pori yang kecil, ukuran diameter lubang penyaring pori-pori dari membran keramik yaitu bekisar dari 0,01 µm sampai 10 µm. Namun, ukuran pori ini masih terlalu besar untuk ukuran asam humat yang terdapat dalam air Alif, 2010. 2.5. Pembuatan Karbon Aktif 2.5.1 Metode Tradisional Pembuatan karbon aktif dengan metode tradisional sangat sederhana yaitu dengan menggunakan drum atau lubang bawah tanah dengan cara pengolahan sebagai berikut. Bahan yang hendak dibakar dimasukkan ke dalam drum yang terbuat dari pelat besi atau lubang yang yang telah disiapkan, kemudian dinyalakan sehingga terbakar. Pada saat pembakaran drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka, untuk sebagai jalan keluarnya asap, ketika asap yang keluar sudah berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 12 jam. Setelah itu dengan hati-hati tutup drum dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala jika masih ada tutup derum ditutup kembali, tidak dibenarkan menggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala karena dapat menurunkan kualitas karbon yang dihasilkan Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994. Pembuatan karbon aktif dengan metode ini biasanya menghasilkan keaktifan yang rendah bahkan dibawah keaktifan menurut standar industri Universitas Sumatera Utara 33 Indonesia SII, hal ini disebabkan proses pembentukan karbon aktif tidak memungkinkan terbentuknya pori-pori dengan baik. Pada saat pembakaran, residu-residu yang ada pada bahan dasar berupa senyawa-senyawa hidrokarbon ikut terbakar tetapi masih ada tersisa dan tetap masih melekat pada karbon tersebut, residu yang terbakar ini menutupi pori-pori karbon sehingga menurunkan kualitasnya Sudrajat, 1993.

2.5.2 Metode yang diperbaharui

Metode pembuatan karbon aktif yang diperbaharui dilakukan dengan dua tahap yaitu tahap pengarangan karbonisasi dan tahap pengaktifan aktivasi, dalam metode ini bahan baku dipanaskan dengan jumlah udara seminimal mungkin agar rendemen yang dihasilkan cukup besar. Hasil yang diperoleh dengan metode ini berupa karbon yang memberi keaktifan dan rendemen yang cukup besar. Pada proses pengaktifan terjadi pemecahan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul pada permukaan karbon sehingga pori-pori atau 1uas permukaan menjadi lebih besar.Metode pengaktifan yang umum digunakan dalam pembuatan karbon aktif ada dua cara, yaitu pengaktifan secara kimia dan pengaktifan secara fisika Sembiring, 2003. Cheremisinoff dan A. C. Moressi 1978 mengemukakan secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap, yaitu : 1. Dehidrasi yaitu proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 ºC. 2. Karbonisasi yaitu pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu di atas 170 ºC akan menghasilkan CO, CO2 3. Aktivasi yaitu dekomposisi ter dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO dan asam asetat. Pada suhu 275 ºC, dekomposisi menghasilkan ter, methanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600 ºC sebagai aktivator. Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara Universitas Sumatera Utara 34 memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi. Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah : 1. Aktivasi kimia Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl 2 , asam-asam anorganik seperti H 2 SO 4 dan H 3 PO 4 . 2. Aktivasi Fisika Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO 2 . Umumnya arang dipanaskan di dalam tanur pada temperatur 800-900 ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO 2 pada temperatur tinggi merupakan reaksi endoterm sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan.

2.5.3 Analisis Material

Analisis material dilakukan terhadap daya serap, kadar air dan porositas 1. Daya Serap Persentase berat air yang mampu diserap filter campuran dan serat di dalam air disebut daya serapan air. Pengujian daya serap ini telah dilakukan terhadap semua jenis variasi sampel yang ada. Pengujian daya serap ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005. Pengujian daya serap air Water absorbtion dilakukan pada masing-masing sampel pengeringan. Lama perendaman dalam air adalah selama 24 jam dalam suhu kamar. Massa awal sebelum dan sesudah Universitas Sumatera Utara 35 direndam diukur. Untuk mendapatan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Dimana : M b = Massa sampel dalam keadaan basah gr M k = Massa sampel dalam keadaan kering gr

2. Kadar Air

Banyaknya air yang terkandung dalam filter campuran dan serat disebut Kadar Air KA. Kadar air bahan ditentukan dengan cara pengeringan di dalam oven, sebanyak 5 gram contoh yang telah dihaluskan ditimbang dengan teliti dan ditempatkan dalam cawan aluminium yang telah diketahui massanya, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C selama 3 jam sampai bobot konstan, selanjutnya contoh didinginkan dalam eksikator selama 15 menit sebelum ditimbang massanya. Kadar air dihitung berdasarkan persamaan: 2.2 a = sampel awal gram b = sampel hasil penyusutan gram

3. Porositas

Pengujian porositas, dilakukan berdasarkan standar ASTM 20-80a sebagai berikut : Untuk pengujian porositas, sampel ditimbang dengan neraca dan menghasilkan massa kering, lalu direndam dalam air selama 24 jam, kemudian diangkat dari dalam air untuk memperoleh massa basah. Kemudian dikeringkan dan dihitung volume totalnya. Perhitungan porositas dilakukan dengan persamaan Universitas Sumatera Utara 36 m s = massa sampel basah diudara massa cawan dan sampel basah dikurangi dengan massa cawan kosong. m d = massa sampel kering diudara m i = massa didalam zat cair yaitu massa cawan dan sampel penuh air dikurangi massa cawan dan air. 4. Analisis SEM Untuk pengamatan struktur mikro dengan SEM sebagai berikut, sampel arang tempurung kelapa, zeolit maupun pasir kuarsa yang tanpa aktivasi maupun diaktivasi yang telah dibersihkan dan kering masing-masing ditempelkan pada pemegang sampel sampel holder dengan perekat dua muka dilanjutkan dengan pelapisan tipis dalam mesin pelapis tipis sputter. Kemudian dilakukan pengamtan struktur mikro dengan SEM pada 20 kV dan perbesaran 10.000 X.

2.6 Faktor-faktor Fisika dan Kimia yang Mempengaruhi Air.

Beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas air diantara lain : 1. Temperatur Temperatur air merupakan pembatas utama pada suatu perairan karena organism akuatik seringkali mempunyai toleransi yang sempit terhadap perubahan- perubahan temperature. Menurut hokum Vant’s Hoffs, kenaikan tempertaur sebesar 10 C akan menaikkan metabolisme 2-3 kali lipat. Akibat meningkatnya laju respirasi akan menyebabkan konsumsi oksigen meningkat. Dengan naiknya temperature akan menyebabkan kelarutan oksigen dalam air menjadi berkurang Barus, 1996.

2. pH

Salah satu pengukuran yang sangat penting dalam berbagai cairan proses industri, farmasi, manufaktur, produksi makanan dan sebagainya adalah pH, yaitu pengukuran ion hidrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan harga pH rendah dinamakan ”asam” sedangkan yang harga pH-nya tinggi dinamakan ”basa”. Skala pH terentang dari 0 asam kuat sampai 14 basa Universitas Sumatera Utara 37 kuat dengan 7 adalah harga tengah mewakili air murni netral Barus, 1996.

3. Warna

Secara estetika warna dalam air minum dapat mengganggu. Penyebab air berwarna ini biasanya disebabkan oleh kandungan zat organik sehingga membuat air menjadi berwarna. Selain itu kemungkinan zat organik atau kekeruhan penyebab air berwarna dapat berupa senyawa yang dapat membahayakan kesehatan para pemakainya. Air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain berbahaya bagi kesehatan, misalnya pada air rawa berwarna kuning, air buangan dari pabrik, selokan, air sumur yang tercemar dan lain-lain .

4. Kekeruhan

Kekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU Nephelo Metrix Turbidity Unit atau JTU Jackson Turbidity Unit atau FTU Formazin Turbidity Unit, kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Hal ini membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi kualitas air itu sendiri Barus, 1996. Kekeruhan pada air biasanya disebabkan oleh adanya butir-butir tanah liat yang sangat halus. Semakin keruh menunjukkan semakin banyak butir-butir tanah dan kotoran yang terkandung di dalamnya.

5. Rasa dan Bau

Air minum biasanya tidak memberi rasatawar. Air yang tidak tawar dapat menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa logamamis, rasa pahit, asin, dan sebagainya. Efeknya tergantung pula pada penyebab timbulnya rasa tersebut Sastrawijaya, 2000.

6. Padatan Terlarut Total TDS