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
TDS mempengaruhi ketransparanan dan warna air. Padatan terlarut total mencerminkan jumlah kepekatan padatan dalam suatu contoh air.
Universitas Sumatera Utara
38
Penentuan padatan terlarut dapat cepat menetukan kualitas air, caranya dengan mengukur derajat konduktifitas air Sastrawijaya, 2000.
7. Logam
Beberapa jenis logam yang biasanya terdapat didalam air antara lain Al, Fe, Mn, Zn, dan Cu. Untuk Indonesia berdasarkan Keputusan Menteri
Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492MENKESPERIV2010 menetapkan kadar zat besi di dalam air minum yang diperbolehkan
maksimum 0,3 mgl, sedangkan Aluminium 0,2 mgl, Mangan 0,4 mgl, Seng 3 mgl dan Tembaga 2 mgl. Zat besi di dalam air minum pada
tingkat konsentrasi mgl tidak memberikan pengaruh yang buruk pada kesehatan, tetapi dalam kadar yang besar dapat meneyebabkan air menjadi
coklat kemerahan yang tidak diharapkan. Oleh karena itu didalam proses pengolahan air minum, garam besi valensi dua ferro yang larut di dalam
air perlu dirubah menjadi garam besi valensi tiga ferri yang tidak larut di dalam air sehingga mudah dipisahkan Tatsunami,1971. Air yang
mengandung banyak aluminium menyebabkan rasa yang tidak enak apabila dikonsumsi, dan bila Zink dalam kadar yang besar didalam air
akan menimbulkan rasa pahit, sepet, dan rasa mual. Dalam jumlah kecil, Zink merupakan unsur yang penting untuk metabolisme, karena
kekurangan Seng dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak.
8. Persyaratan Mikrobiologis
Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut :
1. Tidak mengandung bakteri patogen, misalnya: bakteri golongan coli,
Salmonella typhi, Vibrio cholera dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air.
2. Tidak mengandung bakteri non patogen seperti : Actinomycetes,
Phytoplankton colifprom, Cladocera dan lain-lain. Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit patogen
sama sekali tidak boleh mengandung bakteri golongan coli melebihi batas-batas yang telah ditetukan yaitu 1 coloni100 ml air. Bakteri
Universitas Sumatera Utara
39
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 kotoran manusia. Dengan demikian dalam pemeriksaan bakteriologi, tidak langsung diperiksa apakah air itu
mengandung bakteri patogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri golongan coli Sutrisno,2006.
2.7 Proses Pengolahan Air Sungai
Teknologi-teknologi untuk mengolah air sungai menjadi air bersih diantaranya adalah yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal Reverse
Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan lainnya sampai dengan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia diantaranya : metode
tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan batu kerikil, metode elektrokoagulasielektrolisa, dan karbon aktif.
2.7.1 Metode Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air secara elektrokimia dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion logam biasanya
alumunium atau besi ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas Hidrogen Holt et al., 2004. Menurut Mollah
2004, elektrokoagulasi adalah proses kompleks yang melibatkan fenomena kimia dan fisika dengan menggunakan elektroda untuk menghasilkan ion yang
digunakan untuk mengolah air limbah. Sedangkan elektrokoagulasi menurut Ni’am 2007, adalah proses penggumpalan dan pengendapan partikel-partikel
halus dalam air menggunakan energi listrik. Proses elektrokoagulasi dilakukan pada bejana elektrolisis yang didalamnya terdapat dua penghantar arus listrik
searah yang disebut elektroda, yang tercelup dalam larutan elektrolit.
Mekanime Dalam Elektrokoagulasi
Reaktor elektrokimia merupakan sebuah sel elektrokimia dimana kutub anoda yang berupa logam biasanya alumunium atau terkadang besi dimana ion
Universitas Sumatera Utara
40
logam yang terlepas berfungsi sebagai agen koagulan. Dan secara simultan terjadi gelembung gas hidrogen di kutub katoda.
Elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk mengolah berbagai macam polutan termasuk padatan tersuspensi, logam berat, tinta, bahan organik,
minyak dan lemak, ion dan radionuklida. Karakteristik fisika kimia dari polutan mempengaruhi mekanisme pengolahan misalnya polutan berbentuk ion akan
diturunkan melalui proses presipitasi sedangkan padatan tersuspensi yang bermuatan akan diabsorbsi ke koagulan yang bermuatan. Kemampuan
elektrokoagulasi untuk mengolah berbagai macam polutan menarik minat industri untuk menggunakannya.
Gambar 2.1 memperlihatkan proses elektrokoagulasi yang sangat kompleks. Dimana koagulan dan produk hidrolisis saling berinteraksi dengan
polutan atau dengan ion yang lain atau dengan gas hidrogen.
Gambar 2.1 Mekanisme dalam elektrokoagulasi Holt, 2006
Menurut Mollah 2004 mekanisme penyisihan yang umum terjadi di dalam elektrokoagulasi terbagi dalam tiga faktor utama yaitu : a terbentuknya
koagulan akibat proses oksidasi elektrolisis pada elektroda, b destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi, dan pemecahan emulsi, dan c agregatisasi dari
hasil destabilisasi untuk membentuk flok. Sedangkan proses destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi, dan
pemecahan emulsi terjadi dalam tahapan sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
41
Kompresi dari lapisan ganda double layer difusi yang terjadi di sekelilingspesies bermuatan yang disebabkan interaksi dengan ion yang
terbentuk darioksidasi di elektroda. Netralisasi ion kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan
ionberlawananyang dihasilkan dari elektroda. Dengan adanya ion tersebut menyebabkanberkurangnya gaya tolak menolak antar partikel dalam air
limbah gaya Vander Waals sehingga proses koagulasi bisa berlangsung. Terbentuknya flok, dimana flok ini terbentuk akibat proses koagulasi
sehinggaterbentuk sludge blanket yang mampu menjebak dan
menjembatani partikelkoloid yang masih ada di air limbah. Proses elektrokoagulasi memiliki kelebihan dan kekurangan dalam
mengolah air Holt, 2006. a.
Kelebihan Elektrokoagulasi Elektrokoagulasi dalam pengolahan limbah sudah dilakukan sejak ratusan
tahun yang lalu, tetapi nanti abad 20 ini telah ditemukan berbagai pengembangan teknologi tentang elektrokoagulasi, berikut ini kelebihan dari elektrokoagulasi :
1. Elektrokoagulasi memerlukan peralatan sederhana dan mudah untuk
dioperasikan. 2.
Flok yang dihasilkan elektrokoagulasi ini sama dengan flok yang dihasilkan koagulasi biasa. Perbedaannya adalah flok yang dihasilkan dari
elektrokoagulasi lebih besar dengan kandungan air yang sedikit, lebih stabil dan mudah dipisahkan secara cepat dengan filtrasi.
3. Keuntungan dari elektrokoagulasi ini lebih cepat mereduksi kandungan
koloidpartikel yang paling kecil, hal ini disebabkan pengaplikasian listrik ke dalam air akan mempercepat pergerakan mereka didalam air dengan
demikian akan memudahkan proses. 4.
Lumpur yang dihasilkan dari proses elektrokoagulasi relatif stabil dan mudah dipisahkan karena terutama berasal dari oksida logam. Selain itu
jumlah lumpur yang dihasilkan sedikit.
Universitas Sumatera Utara
42
5. Gelembung-gelembung gas yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi ini
dapat membawa polutan ke atas air sehingga dapat dengan mudah dihilangkan.
6. Dapat memberikan efisiensi proses yang cukup tinggi untuk berbagai
kondisi, dikarenakan tidak dipengaruhi temperatur. 7.
Tidak diperlukan pengaturan pH. 8.
Tanpa menggunakan bahan kimia tambahan.
b. Kelemahan Elektrokoagulasi
Ada beberapa kekurangan elektrokoagulasi ini, berikut ini kekurangan dari proses elektrokoagulasi :
Tidak dapat digunakan untuk mengolah limbah cair yang mempunyai sifat elektrolit cukup tinggi dikarenakan akan terjadi hubungan singkat antar elektroda.
1. Besarnya reduksi logam berat dalam air dipengaruhi oleh besar kecilnya
arus voltase listrik searah pada elektroda, luas sempitnya bidang kontak elektroda dan jarak antar elektroda.
2. Penggunaan listrik yang mungkin mahal.
3. Batangan anoda yang mudah mengalami korosi sehingga harus selalu
diganti.
2.7.2 Proses Khlorosi
Teknik khlorosi ini dipakai untuk mematikan kuman yang ada didalam air yaitu dengan cara memasukan pasir halus ke dalam wadah setinggi 10-15 cm
dengan tujuan menahan lumpur pada dasar wadah. Setelah air sumur naik setinggi semula misalnya 3 meter dari dasar wadah pemberian khlor sebanyak 3 sendok
makan. Keesokan harinya diberi tawas, tujuan pemberian tawas agar kuman lumpur koloidal akan mengendap kedasar sumur Gabriel, 2001.
2.7.2 Ozonisasi
Air yang mengendap ozon ozonisasi, kuman-kuman yang terkandung didalamnya akan mati. Cara ozonasi yaitu : air mengalir dan melalui sutau
penekanan, ozon O
3
akan larut dalam air :
Universitas Sumatera Utara
43
H
2
O + O
3
H
2
O + O
2
+ O. Cara pembuatan ozon yaitu alat Rumkorff dialiri listrik 220 volt, akan timbul
loncatan potensial sebesar 3000-6000 volt. Dengan pemberian O
2
, oksigen ini akan berubah menjadi ozon. Sifat air setelah ozonisasi yaitu akan member rasa
sejuk dan rasanya enak serta agak sedikit pahit. Hal ini terjadi oleh karena ada tambahan O
2
, sama halnya air diberi aerosol akan terasa sejuk dan enak Gabriel, 2001.
2.7.3 Proses Filtrasi
Filtrasi merupakan pemisahan koloid atau partikel padat dari fluida dengan menggunakan media penyaringan atau saringan. Air yang mengandung
suatu padatan atau koloid dilewatkan pada media saring dengan ukuran pori-pori yang lebih kecil dari ukuran suatu padatan tersebut. Hal yang paling utama dalam
filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal
Gabriel, 2001.
Universitas Sumatera Utara
44
BAB III METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama dilakukan pengaktivasian pemanasan material yang digunakan yaitu arang tempurung
kelapa, ziolit dan pasir kuarsa untuk meningkatkan daya adsorpsinya dilakukan uji untuk setiap suhu aktivasi untuk memperoleh daya serap, kadar air dan porositas
yang optimum dari masing-masing material. Kemudian digabungan menjadi filter Tahap kedua adalah pengaplikasian gabungan filter yang mempunyai
daya serap, kadar air dan porositas optimum hasil pengujian tahap I untuk penjernihan air sungai Tamiang.
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian
Waktu penelitian dilakukan mulai dari bulan Februari 2013 – April 2013.
Lokasi penelitian dilakukan dibeberapa tempat yaitu : 1.
Pengaktivasian suhu material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa di Laboratorium Kimia Dasar, FMIPA USU.
2. Eksperimen penjernihan air di Laboratorium Fisika LIDA USU .
3. Pengujian Sampel Air sebelum dan sesudah diolah di Laboratorium
Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan. 4.
Pengujian struktur mikro di Laboratorium Fisika Material Unimed.
3.2 ALAT dan BAHAN 3.2.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pengaktivasian
1. Furnance
Fungsi : untuk karbonisasi
Universitas Sumatera Utara
