Peningkatan Daya Serap Filter Air Dari Karbon Aktif Tempurung Kelapa Dengan Memvariasikan Suhu Pemanasan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tingginya pencemaran air sumur saat ini sangat mempengaruhi kehidupan
manusia dan lingkungan terutama dalam penggunaan air bersih yang semakin
lama semakin menurun kuantitasnya. Air dalam sumur yang dibuat oleh warga
digunakan untuk minum, mencuci dan lainnya. Berdasarkan hasil pengamatan
yang dilakukan selama lima tahun terakhir, tercemarnya air sumur disebabkan
dekatnya lokasi sumur dengan septic tank, dibuat terlalu dangkal dan adanya
sampah. Sistem septic tank berpotensi mencemari air sumur, karena rembesan
atau kebocoran tangki akibat buruknya perawatan atau kwalitas pembuatannya.
Pencemaran air sumur ini juga diperparah dengan adanya warga yang masih
Buang Air Besar (BAB) di parit atau di sekitar rumah. Sehingga akibat
pencemaran tersebut warna air berubah mejadi kekuningan, keruh, adanya
polutan seperti mineral yang menjadikan air
berasa, bau dan banyak
mengandung bakteri yang apabila digunakan untuk mandi atau pun mencuci
peralatan
memasak,
sangat
berisiko
menimbulkan
penyakit.(http://www.analisadaily.com/news/read/
2012/10/16/81435/pengelolaan_sanitasi_medan_masih_mengkhawatirkan/)
Pencemaran air tanah ini juga dialami oleh salah satu sumur didaerah Kelurahan
Pahlawan Kecamatan Medan Perjuangan, Sumatera Utara. Walaupun kondisi
seperti tersebut air tanah tetap digunakan karena sudah menjadi salah satu
kebutuhan pokok yang dipergunakan untuk keperluan sehari – hari.
Hal inilah yang melatar belakangi penulis melakukan penelitian tentang
penjernihan air menggunakan media filter berupa karbon aktif tempurung
kelapa dengan memvariasikan suhu pemanasan. Berbagai metode dalam
pengolahan/penjernihan air, mulai dari yang berteknologi canggih dan berbiaya
tinggi (contohnya : Reverse Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan
lainnya ) dan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia (
Universitas Sumatera Utara
contohnya : metode tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan
batu kerikil, metode elektrokoagulasi/elektrolisa, dan karbon aktif). (Endang S,
2008)
Karbon aktif bisa dibuat dari tongkol jagung, ampas penggilingan tebu, ampas
pembuatan kertas, tempurung kelapa, sabut kelapa, sekam padi, serbuk gergaji, kayu
keras dan batubara. Kemampuan daya serap karbon tergantung kepada luas permukaan
partikel dan kemampuan tersebut dapat menjadi lebih tinggi jika karbon diaktivasi
dengan menggunakan bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi.
Menurut Sembiring dan Sinaga (2003), karbon aktif yang dibuat secara kimia dapat
digunakan untuk menarik logam Zn, Fe, Mn, Cl, PO4 dan SO4 yang terdapat dalam air
sumur yang terkontaminasi dan juga dapat digunakan untuk menjernihkan air limbah
industri pulp kertas.
Sedangkan karbon aktif yang dibuat secara fisika biasanya digunakan untuk
mengembangkan struktur rongga yang ada pada arang sehingga memperluas
pemukaannya dan menghilangkan konstituen yang mudah menguap serta membuang
produksi tar atau hidrokarbon – hidrokarbon pengotor pada arang.(Swiatkowski 1998
dalam Anton P 2011).
Beberapa penelitian terdahulu, diantaranya oleh Suhartana (2006), membuat
karbon aktif tempurung kelapa dengan metode pengaktifan menggunakan larutan NaOH
dan H2SO4 yang dapat digunakan untuk menjernihkan air sumur dari Desa Belor
Kecamatan Ngaringan Kabupaten Grobongan. Hasil yang diperoleh terjadi penurunan
pH sebesar 7,4 dari 8,5, angka kesadahan sebesar 504,15 mg/l dari 581,86 mg/l, dan
kekeruhan air (skala NTU) sebesar 3,2 NTU dari 5,2 NTU.
Christina dan Noorce (2006), telah mencoba penggunaan karbon aktif
tempurung kelapa yang dijual dipasaran sebagai media saring dapat menurunkan tingkat
kekeruhan limbah cair industri tahu dengan rata – rata penurunan menjadi sebesar 76,4
mg/l.
Endang Setyowati (2008), melakukan penelitian dengan menggunakan arang
sekam dan arang tempurung kelapa yang sudah ada, di dalam meningkatkan kualitas air
sungai di pemukiman pinggir kota Dusun Grobongan. Hasil penelitian menyimpulkan
Universitas Sumatera Utara
terjadi penurunan kandungan bakteri E.Coli dari 2400MPN/100ml menjadi 800
MPN/100ml.
Suparno (2012), mengkaji karbon aktif tempurung kelapa sebagai bahan
sedimentasi. Hasil yang diperoleh kecepatan sedimentasi kotoran di dalam air dengan
bantuan karbon aktif tempurung kelapa (4,41 ± 0,24) x 10-3 m/s jauh lebih besar
dibandingkan menggunakan tawas (2,62 ± 0,14) x 10-3 m/s.
Rosita Idrus, dkk (2013), menentukan kualitas karbon aktif tempurung kelapa
yang dipengaruhi suhu aktivasi terhadap penjernihan air dengan metode pengendapan.
Hasil yang diperoleh untuk karakteristik terbaik karbon aktif tempurung kelapa yang
diaktivasi pada suhu 1000oC dengan kadar air sebesar 7,7%, kadar abu 0,84% dan daya
serap terhadap iod 568,318 mg/g. Dan Pengujian karbon aktif pada suhu 1000oC untuk
penjernihan air menunjukkan hasil yang maksimal dengan parameter fisik air yaitu
warna air menjadi jernih, tidak berbau dan memenuhi pH standar air (7,0 – 7,5)
Berdasarkan beberapa penelitian sebelumnya tentang karbon aktif tempurung
kelapa kebanyakan diaktivasi dengan bahan kimia. Karbon aktif tempurung kelapa yang
diaktivasi dengan pemanasan pada temperatur tinggi (fisika) belum banyak
dikembangkan sehingga dalam penelitian ini penulis tertarik untuk mengembangkan
penggunaan karbon aktif dari tempurung kelapa yang diaktivasi dengan pemanasan
(fisika). Karbon aktif tempurung kelapa yang optimum tersebut selanjutnya digunakan
sebagai media filter pada penjernihan air sumur gali masyarakat di Kelurahan Pahlawan
Kecamatan Medan Perjuangan Sumatera Utara.
Proses penjernihan air dilakukan dengan metode elektrokoagulasi yang
kemudian difiltrasi dengan media filter karbon aktif tempurung kelapa tersebut. Metode
elektrokoagulasi digunakan pada proses penjernihan air karena dapat mereduksi kadar
logam yang terkandung di dalam air (Susilawati, 2010). Sedangkan karbon aktif
tempurung kelapa dipilih karena mampu menyerap kadar organik dan bakteri – bakteri
yang terkadung di dalam air. Proses elektrokoagulasi dengan media filter karbon aktif
diharapkan dapat menjadi suatu alternatif dalam menghasilkan air bersih sampai dengan
air minum yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari - hari sesuai
Universitas Sumatera Utara
dengan standar air bersih/air minum menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum.
1.2
Perumusan Masalah
1.
Bagaimana mengaktivasikan karbon dari tempurung kelapa secara
pemanasan (fisika) agar memenuhi syarat mutu arang aktif teknis (SNI No.
06-3730-1995).
2.
Apakah
metode aktivasi dengan pemanasan (fisika) lebih baik jika
dibandingkan dengan metode aktivasi menggunakan bahan kimia
3.
Apakah air hasil penjernihan dengan metode elektrokoagulasi dengan
karbon aktif tempurung kelapa sebagai filter dapat memenuhi standar
kualitas air bersih berdasarkan peraturan Keputusan Menteri Kesehatan RI
No. 416/MENKES/PER/IX/1990 dan air minum berdasarkan peraturan
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010
1.3
Batasan Masalah
1.
Sampel yang digunakan adalah sampel air sumur galian yang berasal dari
pemukiman masyarakat di Kelurahan Pahlawan Kecamatan Medan
Perjuangan, Sumatera Utara.
2.
Suhu untuk proses karbonisasi 250oC selama 5 jam
3.
Karbon aktif dibuat dari tempurung kelapa dengan suhu aktivasi pemanasan
divariasikan dari 500, 600, 700, 800 dan 900oC
4.
Ukuran dan bentuk karbon aktif tempurung kelapa yang dibuat adalah 0,1 –
10 mm dengan bentuk butiran(granullar )
5.
Elektroda yang digunakan untuk proses elektrokoagulasi adalah Aluminium.
6.
Analisis parameter untuk karbon aktif dari tempurung kelapa yaitu : kadar
air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon dan daya adsorpsi.
Analisis untuk air yaitu: pH (derajat keasaman), suhu (Temperatur), warna,
kekeruhan, bau/rasa, bakteri E.Coli, Coliform dan logam Al, dan Fe di
dalam air sumur galian.
Universitas Sumatera Utara
7.
Analisis kwalitas sampel air dilakukan sebelum dan sesudah proses
elektrokoagulasi dan filter.
1.4 Hipotesis
Karbon aktif yang dibuat dari bahan tempurung kelapa dengan aktivasi
pemanasan (fisika) dapat memenuhi syarat mutu arang aktif teknis (SNI) No.
06-3730-1995 dan hasilnya lebih baik dibandingkan dengan karbon aktif
tempurung kelapa dengan metode aktivasi menggunakan bahan kimia.
Penggunaan karbon aktif dari bahan tempurung kelapa yang digunakan
sebagai filter dalam penjernihan air dengan metode elektrokoagulasi dapat
mengurangi bakteri E. Coli, logam Al, dan Fe dan dapat memenuhi standar
kualitas air bersih berdasarkan peraturan Keputusan Menteri Kesehatan RI No.
416/MENKES/PER/IX/1990 dan air minum berdasarkan peraturan Keputusan
Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010
1.5 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui suhu aktivasi optimum karbon aktif tempurung kelapa
yang diaktifkan dengan pemanasan (fisika)
2. Untuk
mengetahui
apakah
air
hasil
penjernihan
dengan
metode
elektrokoagulasi dan karbon aktif tempurung kelapa sebagai filter sudah
memenuhi standar kualitas air bersih berdasarkan peraturan Keputusan
Menteri Kesehatan RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 dan air minum
berdasarkan
peraturan
Keputusan
Menteri
Kesehatan
RI
No.
492/MENKES/PER/IV/2010
1.6 Manfaat Penelitian
Dari Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
1.
Memberikan informasi bahwa air sumur gali masyarakat di Kelurahan
Pahlawan Kecamatan Medan Perjuangan, Sumetra Utara dapat diolah
menjadi air bersih dan layak untuk dikonsumsi.
2.
Tersedianya filter air baru yang lebih murah, simpel dalam penggunaan dan
portable yang dihasilkan dari karbon aktif tempurung kelapa.
3.
Sebagai bahan masukan bagi pemerintah dalam mencanangkan program
penyediaan dan penyehatan air bersih
4.
Memberikan ilmu pengetahuan baru dan teknologi baru tentang pengolahan
air
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tingginya pencemaran air sumur saat ini sangat mempengaruhi kehidupan
manusia dan lingkungan terutama dalam penggunaan air bersih yang semakin
lama semakin menurun kuantitasnya. Air dalam sumur yang dibuat oleh warga
digunakan untuk minum, mencuci dan lainnya. Berdasarkan hasil pengamatan
yang dilakukan selama lima tahun terakhir, tercemarnya air sumur disebabkan
dekatnya lokasi sumur dengan septic tank, dibuat terlalu dangkal dan adanya
sampah. Sistem septic tank berpotensi mencemari air sumur, karena rembesan
atau kebocoran tangki akibat buruknya perawatan atau kwalitas pembuatannya.
Pencemaran air sumur ini juga diperparah dengan adanya warga yang masih
Buang Air Besar (BAB) di parit atau di sekitar rumah. Sehingga akibat
pencemaran tersebut warna air berubah mejadi kekuningan, keruh, adanya
polutan seperti mineral yang menjadikan air
berasa, bau dan banyak
mengandung bakteri yang apabila digunakan untuk mandi atau pun mencuci
peralatan
memasak,
sangat
berisiko
menimbulkan
penyakit.(http://www.analisadaily.com/news/read/
2012/10/16/81435/pengelolaan_sanitasi_medan_masih_mengkhawatirkan/)
Pencemaran air tanah ini juga dialami oleh salah satu sumur didaerah Kelurahan
Pahlawan Kecamatan Medan Perjuangan, Sumatera Utara. Walaupun kondisi
seperti tersebut air tanah tetap digunakan karena sudah menjadi salah satu
kebutuhan pokok yang dipergunakan untuk keperluan sehari – hari.
Hal inilah yang melatar belakangi penulis melakukan penelitian tentang
penjernihan air menggunakan media filter berupa karbon aktif tempurung
kelapa dengan memvariasikan suhu pemanasan. Berbagai metode dalam
pengolahan/penjernihan air, mulai dari yang berteknologi canggih dan berbiaya
tinggi (contohnya : Reverse Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan
lainnya ) dan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia (
Universitas Sumatera Utara
contohnya : metode tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan
batu kerikil, metode elektrokoagulasi/elektrolisa, dan karbon aktif). (Endang S,
2008)
Karbon aktif bisa dibuat dari tongkol jagung, ampas penggilingan tebu, ampas
pembuatan kertas, tempurung kelapa, sabut kelapa, sekam padi, serbuk gergaji, kayu
keras dan batubara. Kemampuan daya serap karbon tergantung kepada luas permukaan
partikel dan kemampuan tersebut dapat menjadi lebih tinggi jika karbon diaktivasi
dengan menggunakan bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi.
Menurut Sembiring dan Sinaga (2003), karbon aktif yang dibuat secara kimia dapat
digunakan untuk menarik logam Zn, Fe, Mn, Cl, PO4 dan SO4 yang terdapat dalam air
sumur yang terkontaminasi dan juga dapat digunakan untuk menjernihkan air limbah
industri pulp kertas.
Sedangkan karbon aktif yang dibuat secara fisika biasanya digunakan untuk
mengembangkan struktur rongga yang ada pada arang sehingga memperluas
pemukaannya dan menghilangkan konstituen yang mudah menguap serta membuang
produksi tar atau hidrokarbon – hidrokarbon pengotor pada arang.(Swiatkowski 1998
dalam Anton P 2011).
Beberapa penelitian terdahulu, diantaranya oleh Suhartana (2006), membuat
karbon aktif tempurung kelapa dengan metode pengaktifan menggunakan larutan NaOH
dan H2SO4 yang dapat digunakan untuk menjernihkan air sumur dari Desa Belor
Kecamatan Ngaringan Kabupaten Grobongan. Hasil yang diperoleh terjadi penurunan
pH sebesar 7,4 dari 8,5, angka kesadahan sebesar 504,15 mg/l dari 581,86 mg/l, dan
kekeruhan air (skala NTU) sebesar 3,2 NTU dari 5,2 NTU.
Christina dan Noorce (2006), telah mencoba penggunaan karbon aktif
tempurung kelapa yang dijual dipasaran sebagai media saring dapat menurunkan tingkat
kekeruhan limbah cair industri tahu dengan rata – rata penurunan menjadi sebesar 76,4
mg/l.
Endang Setyowati (2008), melakukan penelitian dengan menggunakan arang
sekam dan arang tempurung kelapa yang sudah ada, di dalam meningkatkan kualitas air
sungai di pemukiman pinggir kota Dusun Grobongan. Hasil penelitian menyimpulkan
Universitas Sumatera Utara
terjadi penurunan kandungan bakteri E.Coli dari 2400MPN/100ml menjadi 800
MPN/100ml.
Suparno (2012), mengkaji karbon aktif tempurung kelapa sebagai bahan
sedimentasi. Hasil yang diperoleh kecepatan sedimentasi kotoran di dalam air dengan
bantuan karbon aktif tempurung kelapa (4,41 ± 0,24) x 10-3 m/s jauh lebih besar
dibandingkan menggunakan tawas (2,62 ± 0,14) x 10-3 m/s.
Rosita Idrus, dkk (2013), menentukan kualitas karbon aktif tempurung kelapa
yang dipengaruhi suhu aktivasi terhadap penjernihan air dengan metode pengendapan.
Hasil yang diperoleh untuk karakteristik terbaik karbon aktif tempurung kelapa yang
diaktivasi pada suhu 1000oC dengan kadar air sebesar 7,7%, kadar abu 0,84% dan daya
serap terhadap iod 568,318 mg/g. Dan Pengujian karbon aktif pada suhu 1000oC untuk
penjernihan air menunjukkan hasil yang maksimal dengan parameter fisik air yaitu
warna air menjadi jernih, tidak berbau dan memenuhi pH standar air (7,0 – 7,5)
Berdasarkan beberapa penelitian sebelumnya tentang karbon aktif tempurung
kelapa kebanyakan diaktivasi dengan bahan kimia. Karbon aktif tempurung kelapa yang
diaktivasi dengan pemanasan pada temperatur tinggi (fisika) belum banyak
dikembangkan sehingga dalam penelitian ini penulis tertarik untuk mengembangkan
penggunaan karbon aktif dari tempurung kelapa yang diaktivasi dengan pemanasan
(fisika). Karbon aktif tempurung kelapa yang optimum tersebut selanjutnya digunakan
sebagai media filter pada penjernihan air sumur gali masyarakat di Kelurahan Pahlawan
Kecamatan Medan Perjuangan Sumatera Utara.
Proses penjernihan air dilakukan dengan metode elektrokoagulasi yang
kemudian difiltrasi dengan media filter karbon aktif tempurung kelapa tersebut. Metode
elektrokoagulasi digunakan pada proses penjernihan air karena dapat mereduksi kadar
logam yang terkandung di dalam air (Susilawati, 2010). Sedangkan karbon aktif
tempurung kelapa dipilih karena mampu menyerap kadar organik dan bakteri – bakteri
yang terkadung di dalam air. Proses elektrokoagulasi dengan media filter karbon aktif
diharapkan dapat menjadi suatu alternatif dalam menghasilkan air bersih sampai dengan
air minum yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari - hari sesuai
Universitas Sumatera Utara
dengan standar air bersih/air minum menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum.
1.2
Perumusan Masalah
1.
Bagaimana mengaktivasikan karbon dari tempurung kelapa secara
pemanasan (fisika) agar memenuhi syarat mutu arang aktif teknis (SNI No.
06-3730-1995).
2.
Apakah
metode aktivasi dengan pemanasan (fisika) lebih baik jika
dibandingkan dengan metode aktivasi menggunakan bahan kimia
3.
Apakah air hasil penjernihan dengan metode elektrokoagulasi dengan
karbon aktif tempurung kelapa sebagai filter dapat memenuhi standar
kualitas air bersih berdasarkan peraturan Keputusan Menteri Kesehatan RI
No. 416/MENKES/PER/IX/1990 dan air minum berdasarkan peraturan
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010
1.3
Batasan Masalah
1.
Sampel yang digunakan adalah sampel air sumur galian yang berasal dari
pemukiman masyarakat di Kelurahan Pahlawan Kecamatan Medan
Perjuangan, Sumatera Utara.
2.
Suhu untuk proses karbonisasi 250oC selama 5 jam
3.
Karbon aktif dibuat dari tempurung kelapa dengan suhu aktivasi pemanasan
divariasikan dari 500, 600, 700, 800 dan 900oC
4.
Ukuran dan bentuk karbon aktif tempurung kelapa yang dibuat adalah 0,1 –
10 mm dengan bentuk butiran(granullar )
5.
Elektroda yang digunakan untuk proses elektrokoagulasi adalah Aluminium.
6.
Analisis parameter untuk karbon aktif dari tempurung kelapa yaitu : kadar
air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon dan daya adsorpsi.
Analisis untuk air yaitu: pH (derajat keasaman), suhu (Temperatur), warna,
kekeruhan, bau/rasa, bakteri E.Coli, Coliform dan logam Al, dan Fe di
dalam air sumur galian.
Universitas Sumatera Utara
7.
Analisis kwalitas sampel air dilakukan sebelum dan sesudah proses
elektrokoagulasi dan filter.
1.4 Hipotesis
Karbon aktif yang dibuat dari bahan tempurung kelapa dengan aktivasi
pemanasan (fisika) dapat memenuhi syarat mutu arang aktif teknis (SNI) No.
06-3730-1995 dan hasilnya lebih baik dibandingkan dengan karbon aktif
tempurung kelapa dengan metode aktivasi menggunakan bahan kimia.
Penggunaan karbon aktif dari bahan tempurung kelapa yang digunakan
sebagai filter dalam penjernihan air dengan metode elektrokoagulasi dapat
mengurangi bakteri E. Coli, logam Al, dan Fe dan dapat memenuhi standar
kualitas air bersih berdasarkan peraturan Keputusan Menteri Kesehatan RI No.
416/MENKES/PER/IX/1990 dan air minum berdasarkan peraturan Keputusan
Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010
1.5 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui suhu aktivasi optimum karbon aktif tempurung kelapa
yang diaktifkan dengan pemanasan (fisika)
2. Untuk
mengetahui
apakah
air
hasil
penjernihan
dengan
metode
elektrokoagulasi dan karbon aktif tempurung kelapa sebagai filter sudah
memenuhi standar kualitas air bersih berdasarkan peraturan Keputusan
Menteri Kesehatan RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 dan air minum
berdasarkan
peraturan
Keputusan
Menteri
Kesehatan
RI
No.
492/MENKES/PER/IV/2010
1.6 Manfaat Penelitian
Dari Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
1.
Memberikan informasi bahwa air sumur gali masyarakat di Kelurahan
Pahlawan Kecamatan Medan Perjuangan, Sumetra Utara dapat diolah
menjadi air bersih dan layak untuk dikonsumsi.
2.
Tersedianya filter air baru yang lebih murah, simpel dalam penggunaan dan
portable yang dihasilkan dari karbon aktif tempurung kelapa.
3.
Sebagai bahan masukan bagi pemerintah dalam mencanangkan program
penyediaan dan penyehatan air bersih
4.
Memberikan ilmu pengetahuan baru dan teknologi baru tentang pengolahan
air
Universitas Sumatera Utara