Pembuatan Dan Karakterisasi Karbon Aktif Kayu Bakau Dengan Aktivasi Fisika Sebagai Filter Penjernih Air Sungai Tamiang Melalui Proses Elektrokoagulasi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan yang dihadapi oleh sebagian masyarakat di sepanjang daerah
aliran sungai (DAS) Tamiang adalah ketidaktersediaannya air bersih. Kendala itu
terjadi karena distribusi air bersih yang diproduksi oleh Perusahaan Daerah Air
Minum (PDAM) Tirta Peusada Kabupaten Aceh Tamiang belum dapat menjangkau
seluruh masyarakat, terutama yang bermukim di hulu dan hilir sungai Tamiang.
Akibatnya, sebagian besar masyarakat masih menggunakan air sungai Tamiang untuk
memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari tanpa melalui proses pengolahan.
Asmadi (2011), air sungai yang digunakan sebagai air minum hendaknya
melewati pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya
mempunyai derajat pengotoran yang tinggi. Awaluddin (2007), air yang digunakan
untuk konsumsi sehari-hari harus memenuhi standar kualitas air bersih. Kualitas air
bersih dapat ditinjau dari segi fisik, kimia, mikrobiologi dan radioaktif. Namun
kualitas air yang baik ini tidak selamanya tersedia di alam sehingga diperlukan upaya
perbaikan, baik itu secara sederhana maupun modern.
Sistem penjernihan air untuk skala rumahan yang sangat mudah dan
sederhana adalah dengan menggunakan filter karbon aktif. Penelitian tentang
pembuatan karbon aktif sebagai filter penjernihan air maupun pengolahan limbah
sudah banyak dikembangkan. Bahan baku untuk membuat karbon aktif juga sudah
banyak dikembangkan menjadi lebih beragam. Penelitian Wibowo, S (2009),
karakteristik arang aktif tempurung biji nyamplung (Calophyllum inophyllum linn)
menyimpulkan bahwa kualitas arang aktif tempurung biji nyamplung yang terbai
Universitas Sumatera Utara
sebagai bahan adsorben diperoleh dari perlakuan perendaman asam fosfat 10 % dan
diaktivasi pada suhu 700 oC selama 120 menit. Pada kondisi tersebut diperoleh
rendemen sebesar 52 % , kadar air 8,25 %, kadar zat terbang 7,41 %, kadar abu 4,27
%, kadar karbon terikat 88,32 %, daya serap iod 839,1 mg/g dan daya serap benzena
13,65 %. Parameter tersebut memenuhi persyaratan SNI-06-3730-1995.
Hartanto, S, dan Ratnawati (2010), pembuatan karbon aktif dari tempurung
kelapa melalui proses karbonisasi dan aktivasi secara kimia. Hasil yang diperoleh
melalui proses karbonisasi menunjukkan hasil terbaik pada suhu 500 oC dan waktu 3
jam dengan kadar air 18 %, rendemen 23 %, zat yang mudah menguap 3 % dan kadar
karbon terikat 61 %. Aktivasi dengan NaOH selama 4 jam menunjukkan hasil terbaik
dengan kadar air arang aktif sebesar 3,6 % dan daya serap I2 sebesar 851,8797 mg/g.
Purwanto (2011), pembuatan arang dari limbah tempurung kelapa sawit.
Kadar karbon dan nilai kalor arang tempurung kelapa sawit terbesar diperoleh pada
pengarangan suhu 600 oC selama 2-3 jam, sebaliknya arang tempurung kelapa sawit
yang mempunyai kadar air rendah adalah pada pengarangan suhu 600 oC selama 4
jam.
Penelitian Widodo (2012), pembuatan karbon aktif dari limbah serbuk gergaji
kayu diaktivasi secara kimia dan digunakan di dalam penyerapan kadar polutan
limbah cair dari industri batik di Tamansari Yogyakarta, dimana limbah cair batik
setelah diadsorbsikan terhadap arang aktif kadar Pb kurang dari 0,0093 mg/L, kadar
Cd kurang dari 0,0015 mg/L, kadar Cr 0,175-0,0617 mg/L dan kepekaan warna
antara 369-14 TCU.
Satriyani, dkk (2013), penentuan kondisi optimum suhu dan waktu
karbonisasi pada pembuatan arang dari sekam padi. Variasi temperatur yang
digunakan 400 o C, 500 o C, dan 600 o C dengan variasi waktu 30, 60, 90, 120 menit.
Universitas Sumatera Utara
Kesimpulan yang diperoleh, suhu dan waktu karbonisasi optimum untuk sekam padi
yaitu 400 o C selama 120 menit dengan kadar karbon terikat 41,3 %, kadar air 6,1 %,
kadar abu 32,6 % dan kadar zat mudah menguap 20,5 %.
Rosita, dkk (2013), pengaruh suhu aktivasi terhadap kualitas karbon aktif
berbahan dasar tempurung kelapa. Variasi suhu yang digunakan 500
o
C , 600
o
C,
700 o C , 800 o C , 900 o C , 1000 o C. Dari uji kualitas, karbon aktif dengan hasil
terbaik digunakan untuk penjernihan air dengan metode pengendapan. Karbon aktif
tempurung kelapa terbaik diperoleh pada suhu aktivasi 1000 oC, dengan kadar air
sebesar 7,7%, kadar abu 0,84% dan daya serap terhadap iod 568,318 mg/g. Dan
Pengujian penjernihan air menunjukkan hasil yang maksimal dengan parameter fisik
air yaitu warna air menjadi jernih, tidak berbau, pH (7,0-7,5) telah memenuhi pH
standar air.
Dari beberapa penelitian di atas, maka penulis tertarik untuk melakukan
penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi karbon aktif dari kayu bakau
(Rizhopora Mucronata) dengan aktivasi fisika. Karbon aktif kayu bakau yang
optimum selanjutnya digunakan sebagai media filter pada penjernihan air sungai
Tamiang Kabupaten Aceh Tamiang Propinsi Aceh. Anton P. (2011), 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 hidrokarbonhidrokarbon pengotor pada arang.
Pemilihan kayu bakau (Rizhopora Mucronata) sebagai bahan baku pembuatan
karbon aktif karena masyarakat menggunakan kayu bakau sebagai kayu bakar.
Sebagian masyarakat telah mengolah kayu bakau menjadi arang kayu secara
tradisional. Dari arang kayu untuk dijadikan karbon aktif hanya memerlukan satu
proses lagi, yaitu proses aktivasi. Kayu bakau termasuk jenis kayu keras yang cocok
Universitas Sumatera Utara
untuk dijadikan bahan baku pembuatan karbon aktif. Sembiring (2003), 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.
Proses penjernihan air dilakukan dengan filter karbon aktif kayu bakau
melalui proses elektrokoagulasi. Metode elektrokoagulasi digunakan pada proses
penjernihan air karena dapat mereduksi kadar logam yang terkandung di dalam air,
(Susilawati, 2010). Karbon aktif kayu bakau akan menyerap kontaminan-kontaminan
yang terkandung di dalam air. Diharapkan proses penjernihan air sederhana ini dapat
menjadi alternatif untuk menghasilkan air bersih sesuai Peraturan Menteri Kesehatan
Republik Indonesia Nomor 416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih serta Peraturan
Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Air Minum.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :
1.
Apakah kayu bakau dapat diolah menjadi karbon aktif yang memenuhi syarat
mutu arang aktif teknis (SNI) No. 06-3730-1995.
2.
Pada suhu aktivasi berapakah diperoleh karbon aktif kayu bakau yang optimal.
3.
Apakah air sungai Tamiang yang dijernihkan menggunakan filter karbon aktif
kayu bakau melalui proses elektrokoagulasi dapat memenuhi standar air bersih
berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Tahun
1990 Tentang Air Bersih dan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia
Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Air Minum.
Universitas Sumatera Utara
1.3 Batasan Masalah
Pada penelitian ini masalah dibatasi pada :
1. Karbon aktif dibuat dari kayu bakau jenis Rizhopora Mucronata yang berasal
dari Kampung Lubuk Damar Kecamatan Seruway Kabupaten Aceh Tamiang
Provinsi Aceh.
2. Suhu aktivasi karbon aktif 500 oC, 600 oC, 700 oC, 800 oC dan 900 oC.
3. Sampel air adalah air dari sungai Tamiang Kabupaten Aceh Tamiang Provinsi
Aceh.
4. Karakterisasi karbon aktif kayu bakau sebagai filter dengan parameter, kadar air,
kadar zat mudah menguap (ZMM), kadar abu, kadar karbon dan daya serap air.
5. Pengujian hasil pengolahan air akan diuji berdasarkan parameter fisik yaitu suhu,
TDS, kekeruhan, warna, bau, dan rasa, dan parameter kimia yaitu pH, kandungan
Besi (Fe) dan Aluminium (Al).
6. Elektroda yang digunakan pada proses elektrokoagulasi adalah plat Aluminium.
1.4 Tujuan Penelitian
1.
Tujuan dari penelitian ini adalah :
Membuat dan mengkarakterisasi karbon aktif dari kayu bakau.
2.
Mengetahui suhu aktivasi fisika terbaik yang memenuhi syarat mutu arang aktif
teknis (SNI) Nomor 06-3730-1995.
3.
Untuk mengetahui apakah air hasil proses penjernihan menggunakan
filter
karbon aktif kayu bakau melalui proses elektrokoagulasi dapat memenuhi standar
kualitas Air Bersih dan Air Minum.
Universitas Sumatera Utara
1.5 Manfaat Penelitian
Penilitian ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut :
1.
Tersedianya karbon aktif dari bahan kayu bakau yang dapat digunakan sebagai
filter pada proses penjernihan air.
2.
Memberikan informasi bahwa air sungai Tamiang dapat diproses menjadi air
bersih dengan menggunakan filter karbon aktif kayu bakau melalaui proses
elektrokoagulasi.
3.
Membantu masyarakat dalam mengolah air sungai Tamiang menjadi air bersih
yang memenuhi persyaratan sesuai Peraturan Menteri Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih dan Peraturan Menteri
Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Air Minum.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan yang dihadapi oleh sebagian masyarakat di sepanjang daerah
aliran sungai (DAS) Tamiang adalah ketidaktersediaannya air bersih. Kendala itu
terjadi karena distribusi air bersih yang diproduksi oleh Perusahaan Daerah Air
Minum (PDAM) Tirta Peusada Kabupaten Aceh Tamiang belum dapat menjangkau
seluruh masyarakat, terutama yang bermukim di hulu dan hilir sungai Tamiang.
Akibatnya, sebagian besar masyarakat masih menggunakan air sungai Tamiang untuk
memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari tanpa melalui proses pengolahan.
Asmadi (2011), air sungai yang digunakan sebagai air minum hendaknya
melewati pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya
mempunyai derajat pengotoran yang tinggi. Awaluddin (2007), air yang digunakan
untuk konsumsi sehari-hari harus memenuhi standar kualitas air bersih. Kualitas air
bersih dapat ditinjau dari segi fisik, kimia, mikrobiologi dan radioaktif. Namun
kualitas air yang baik ini tidak selamanya tersedia di alam sehingga diperlukan upaya
perbaikan, baik itu secara sederhana maupun modern.
Sistem penjernihan air untuk skala rumahan yang sangat mudah dan
sederhana adalah dengan menggunakan filter karbon aktif. Penelitian tentang
pembuatan karbon aktif sebagai filter penjernihan air maupun pengolahan limbah
sudah banyak dikembangkan. Bahan baku untuk membuat karbon aktif juga sudah
banyak dikembangkan menjadi lebih beragam. Penelitian Wibowo, S (2009),
karakteristik arang aktif tempurung biji nyamplung (Calophyllum inophyllum linn)
menyimpulkan bahwa kualitas arang aktif tempurung biji nyamplung yang terbai
Universitas Sumatera Utara
sebagai bahan adsorben diperoleh dari perlakuan perendaman asam fosfat 10 % dan
diaktivasi pada suhu 700 oC selama 120 menit. Pada kondisi tersebut diperoleh
rendemen sebesar 52 % , kadar air 8,25 %, kadar zat terbang 7,41 %, kadar abu 4,27
%, kadar karbon terikat 88,32 %, daya serap iod 839,1 mg/g dan daya serap benzena
13,65 %. Parameter tersebut memenuhi persyaratan SNI-06-3730-1995.
Hartanto, S, dan Ratnawati (2010), pembuatan karbon aktif dari tempurung
kelapa melalui proses karbonisasi dan aktivasi secara kimia. Hasil yang diperoleh
melalui proses karbonisasi menunjukkan hasil terbaik pada suhu 500 oC dan waktu 3
jam dengan kadar air 18 %, rendemen 23 %, zat yang mudah menguap 3 % dan kadar
karbon terikat 61 %. Aktivasi dengan NaOH selama 4 jam menunjukkan hasil terbaik
dengan kadar air arang aktif sebesar 3,6 % dan daya serap I2 sebesar 851,8797 mg/g.
Purwanto (2011), pembuatan arang dari limbah tempurung kelapa sawit.
Kadar karbon dan nilai kalor arang tempurung kelapa sawit terbesar diperoleh pada
pengarangan suhu 600 oC selama 2-3 jam, sebaliknya arang tempurung kelapa sawit
yang mempunyai kadar air rendah adalah pada pengarangan suhu 600 oC selama 4
jam.
Penelitian Widodo (2012), pembuatan karbon aktif dari limbah serbuk gergaji
kayu diaktivasi secara kimia dan digunakan di dalam penyerapan kadar polutan
limbah cair dari industri batik di Tamansari Yogyakarta, dimana limbah cair batik
setelah diadsorbsikan terhadap arang aktif kadar Pb kurang dari 0,0093 mg/L, kadar
Cd kurang dari 0,0015 mg/L, kadar Cr 0,175-0,0617 mg/L dan kepekaan warna
antara 369-14 TCU.
Satriyani, dkk (2013), penentuan kondisi optimum suhu dan waktu
karbonisasi pada pembuatan arang dari sekam padi. Variasi temperatur yang
digunakan 400 o C, 500 o C, dan 600 o C dengan variasi waktu 30, 60, 90, 120 menit.
Universitas Sumatera Utara
Kesimpulan yang diperoleh, suhu dan waktu karbonisasi optimum untuk sekam padi
yaitu 400 o C selama 120 menit dengan kadar karbon terikat 41,3 %, kadar air 6,1 %,
kadar abu 32,6 % dan kadar zat mudah menguap 20,5 %.
Rosita, dkk (2013), pengaruh suhu aktivasi terhadap kualitas karbon aktif
berbahan dasar tempurung kelapa. Variasi suhu yang digunakan 500
o
C , 600
o
C,
700 o C , 800 o C , 900 o C , 1000 o C. Dari uji kualitas, karbon aktif dengan hasil
terbaik digunakan untuk penjernihan air dengan metode pengendapan. Karbon aktif
tempurung kelapa terbaik diperoleh pada suhu aktivasi 1000 oC, dengan kadar air
sebesar 7,7%, kadar abu 0,84% dan daya serap terhadap iod 568,318 mg/g. Dan
Pengujian penjernihan air menunjukkan hasil yang maksimal dengan parameter fisik
air yaitu warna air menjadi jernih, tidak berbau, pH (7,0-7,5) telah memenuhi pH
standar air.
Dari beberapa penelitian di atas, maka penulis tertarik untuk melakukan
penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi karbon aktif dari kayu bakau
(Rizhopora Mucronata) dengan aktivasi fisika. Karbon aktif kayu bakau yang
optimum selanjutnya digunakan sebagai media filter pada penjernihan air sungai
Tamiang Kabupaten Aceh Tamiang Propinsi Aceh. Anton P. (2011), 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 hidrokarbonhidrokarbon pengotor pada arang.
Pemilihan kayu bakau (Rizhopora Mucronata) sebagai bahan baku pembuatan
karbon aktif karena masyarakat menggunakan kayu bakau sebagai kayu bakar.
Sebagian masyarakat telah mengolah kayu bakau menjadi arang kayu secara
tradisional. Dari arang kayu untuk dijadikan karbon aktif hanya memerlukan satu
proses lagi, yaitu proses aktivasi. Kayu bakau termasuk jenis kayu keras yang cocok
Universitas Sumatera Utara
untuk dijadikan bahan baku pembuatan karbon aktif. Sembiring (2003), 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.
Proses penjernihan air dilakukan dengan filter karbon aktif kayu bakau
melalui proses elektrokoagulasi. Metode elektrokoagulasi digunakan pada proses
penjernihan air karena dapat mereduksi kadar logam yang terkandung di dalam air,
(Susilawati, 2010). Karbon aktif kayu bakau akan menyerap kontaminan-kontaminan
yang terkandung di dalam air. Diharapkan proses penjernihan air sederhana ini dapat
menjadi alternatif untuk menghasilkan air bersih sesuai Peraturan Menteri Kesehatan
Republik Indonesia Nomor 416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih serta Peraturan
Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Air Minum.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :
1.
Apakah kayu bakau dapat diolah menjadi karbon aktif yang memenuhi syarat
mutu arang aktif teknis (SNI) No. 06-3730-1995.
2.
Pada suhu aktivasi berapakah diperoleh karbon aktif kayu bakau yang optimal.
3.
Apakah air sungai Tamiang yang dijernihkan menggunakan filter karbon aktif
kayu bakau melalui proses elektrokoagulasi dapat memenuhi standar air bersih
berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Tahun
1990 Tentang Air Bersih dan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia
Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Air Minum.
Universitas Sumatera Utara
1.3 Batasan Masalah
Pada penelitian ini masalah dibatasi pada :
1. Karbon aktif dibuat dari kayu bakau jenis Rizhopora Mucronata yang berasal
dari Kampung Lubuk Damar Kecamatan Seruway Kabupaten Aceh Tamiang
Provinsi Aceh.
2. Suhu aktivasi karbon aktif 500 oC, 600 oC, 700 oC, 800 oC dan 900 oC.
3. Sampel air adalah air dari sungai Tamiang Kabupaten Aceh Tamiang Provinsi
Aceh.
4. Karakterisasi karbon aktif kayu bakau sebagai filter dengan parameter, kadar air,
kadar zat mudah menguap (ZMM), kadar abu, kadar karbon dan daya serap air.
5. Pengujian hasil pengolahan air akan diuji berdasarkan parameter fisik yaitu suhu,
TDS, kekeruhan, warna, bau, dan rasa, dan parameter kimia yaitu pH, kandungan
Besi (Fe) dan Aluminium (Al).
6. Elektroda yang digunakan pada proses elektrokoagulasi adalah plat Aluminium.
1.4 Tujuan Penelitian
1.
Tujuan dari penelitian ini adalah :
Membuat dan mengkarakterisasi karbon aktif dari kayu bakau.
2.
Mengetahui suhu aktivasi fisika terbaik yang memenuhi syarat mutu arang aktif
teknis (SNI) Nomor 06-3730-1995.
3.
Untuk mengetahui apakah air hasil proses penjernihan menggunakan
filter
karbon aktif kayu bakau melalui proses elektrokoagulasi dapat memenuhi standar
kualitas Air Bersih dan Air Minum.
Universitas Sumatera Utara
1.5 Manfaat Penelitian
Penilitian ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut :
1.
Tersedianya karbon aktif dari bahan kayu bakau yang dapat digunakan sebagai
filter pada proses penjernihan air.
2.
Memberikan informasi bahwa air sungai Tamiang dapat diproses menjadi air
bersih dengan menggunakan filter karbon aktif kayu bakau melalaui proses
elektrokoagulasi.
3.
Membantu masyarakat dalam mengolah air sungai Tamiang menjadi air bersih
yang memenuhi persyaratan sesuai Peraturan Menteri Kesehatan Republik
Indonesia Nomor 416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih dan Peraturan Menteri
Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Air Minum.
Universitas Sumatera Utara