Pemanfaatan Limbah Kulit Kakao Dan Tanah Lempung Sebagai Material Filter Dalam Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Bersih
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH
LEMPUNG SEBAGAI MATERIAL FILTER
DALAM PENGOLAHAN AIR SUMUR
MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Oleh
ABD SANI
127026009/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH
LEMPUNG SEBAGAI MATERIAL FILTER
DALAM PENGOLAHAN AIR SUMUR
MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Oleh
ABD SANI
127026009/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH
LEMPUNG SEBAGAI MATERIAL FILTER
DALAM PENGOLAHAN AIR SUMUR
MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika Pada
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
ABD SANI
127026009/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO
DAN TANAH LEMPUNG SEBAGAI
MATERIAL FILTER DALAM PENGOLAHAN
AIR SUMUR MENJADI AIR BERSIH
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
: ABDSANI
: 127026009
: Magister Ilmu Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Susilawati, M.Si.
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS.
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Nip.195507061981021002
Dr. Sutarman, M. Sc
Nip.196310261991031001
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH LEMPUNG
SEBAGAI MATERIAL FILTERDALAM PENGOLAHAN
AIR SUMUR MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya
telah dijelaskan sumber dengan benar
Medan, Januari 2015
ABD SANI
NIM. 127026009
Telah diuji pada
Tanggal :
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Susilawati, M.Si
Anggota
: 1. Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
3. Dr. Marhaposan Situmorang
4. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar : AbdSani, S.Pd
Tempat Dan Tanggal Lahir
: Lawe Kongkir, 01 Pebruari 1976
AlamatRumah
: Jln.Kutacane – Medan Km.3.5
Terutung Seperai Aceh Tenggara
Telepon/Fax/Hp
: 085275850262
E-Mail
: Abdulsani884@yahoo.co.id
Instansi Tempat Bekerja
: SMPN 3 Bambel Kab.Aceh Tenggara
Alamat Kantor
: Jl.KelapaGadingLaweSumur
Telepon/Fax/Hp
: --
DATA PENDIDIKAN
SD
: SDN Ngkeran Aceh Tenggara
Tamat : 1986
SMP
: SMPN 1 Lawe Alas Aceh Tenggara
Tamat : 1992
SMA
: SMAN AL-Washliyah 1 Medan
Tamat : 1998
Strata-1
: FKIP Universitas Muslim Nusantara
Tamat : 2002
KATA PENGANTAR
. Alhamdulilahirabil’alamin segala puji milik Allah SWT Tuhan Yang Maha
Yang Mahakuasa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini
dapat diselesaikan.Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Program Studi
Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara Medan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. RektorUniversitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, M.Sc
(CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk
mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
2. DekanFakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman,
M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
Pasca sarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Bapak Dr. NasruddinMN,
M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma
Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister
IlmuFisika Program Pasca sarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera
Utara.
4. Terima kasih yang takterhingga dan penghargaan setinggi – tingginya penulis
ucapkan kepada Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku PembimbingUtama dan
Bapak Dr.Perdinansinuhaji,MS selaku pembimbing dua yang dengan penuh
kesabaran meluangkan waktu untuk menuntun dan membimbing penulis
hingga selesainya penelitian ini.
5. Terima kasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji
dan Penilai Tesis : Bapak Dr. NasruddinMN,M.Eng,Sc, Bapak Dr.
Marhaposan Situmorang, dan Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc atas
kesediaan mereka untuk menguji dan menilai isi tesis penulis.
6. Kepada Ayahanda Usman, Ibunda Nursimah, Isteri Tercinta Darmawati,S.Pd
tercinta dan Ananda tersayang Salwa sanida Selian,Rihha Datul Ais Sanida
Selian, Muhammad Hilmiy Sanida Selian,Muhammad Hafizh Sanida Selian
terimakasih atas segala dukungan, motivasi dan do,a yang dipanjatkan.
Penulis menyadari bahwa tesis ini tidaklah sempurna tidak mungkin terlepas
dari kesalahan yang ada di luar kemampuan penulis. Oleh sebab itu penulis
dengan hati yang terbukaakan menerima kritisi,saran dan pendapat yang
membangun demi kesempurnaannya.
Medan,
Penulis,
Januari 2015
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH LEMPUNG
SEBAGAI MATERIAL FILTER DALAM PENGOLAHAN
AIR SUMUR MENJADI AIR BERSIH
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah kulit kakao dan tanah
lempung sebagai material filter dalam pengolahan air sumur menjadi air bersih.
Penelitian dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama pembuatan filter dan tahap
kedua aplikasi filter untuk pengolahan air sumur. Limbah kulit kakao yang telah
dijadikan arang aktif dicampur dengan tanah lempung dengan variasi komposisi
arang aktif : tanah lempung 85%:15%, 80%:20%, 75%:25%, 70%:30% dan
65%:35%. Selanjutnya filter dibakar dengan suhu pembakaran 200oC, 230oC,
260oC, 290oC dan 320oC serta ditahan selama 30 menit. Sampel filter yang telah
dibakar dikarakterisasi sifat fisis (daya serap air, densitas, porositas), sifat
mekanik (kuat tekan) dan mikrostruktur. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa
komposisi arang aktif kulit kakao dan tanah lempung yang optimum yaitu
65%:35% dengan suhu pembakaran 320oC memiliki nilai daya serap air sebesar
86%, nilai densitas sebesar 0,264 gram/cm3, nilai porositas sebesar 52,38%.
Sedangkan nilai kuat tekan optimum sebesar 0,0504 MPa diperoleh pada suhu
200oC. Filter dengan komposisi dan suhuoptimum diaplikasikan untuk
pengolahan air sumur menjadi air bersih. Hasil pengujian air sumur setelah difilter
menunjukan untuk parameter fisika diperoleh suhu 26,9o C, kekeruhan sebesar 3,2
NTU, warnasebesar 7 TCU, daya hantar listrik (DHL) sebesar 338 µS/cm dan
untuk parameter kimia meliputi : pH sebesar 6,7 dan kandungan logam besi (Fe)
sebesar 1,0 mg/L sehingga hasil air yang telah difilter sudah memenuhi
standarkualitas air bersih No.416/Menkes/Per/IX/1990.
Kata Kunci : Arang Aktif Kulit kakao, Tanah Lempung, Filter Dan Pengolahan
Air Sumur
UTILIZATION OF COCOA RIND WASTE AND CLAY AS FILTER
MATERIAL IN THE PROCESSING OF DEEP WELL
INTO CLEAN WATER
ABSTRACT
The research has been conducted about utilization of cocoa rind waste and clay as
filter material in the processing of deep well into clean water. Research conducted
in two step. The first step was manufacture of filter and the second step was
application of filter for deep well processing. The cocoa rind waste used as
activated carbon mixed with clay in variation of composition activated carbon
from cocoa rind : clay 85%:15%, 80%:20%, 75%:25%, 70%:30% and 65%:35%.
Futhermore, the filter is burned in temperature 200oC, 230oC, 260oC, 290oC and
320oC with holding time about 30 minute. The sample filter have been burned,
characterized the physical properties (water absorption, density, porosity), the
mechanical properties (compressive strength) and microstructure. The result
showed that composition activated carbon from cocoa rind : clay optimum
65%:35% with temperature 320oC have the highest water absorption 86%, density
0,264 gram/cm3, porosity 52,38%. While compressive strength optimum 0,0504
MPa was obtained at temperature 200oC. Filter with composition and temperatur
optimum was applied for the processing deep well into clean water. The result
showed deep well after filtered for the physical parameter obtained temperature
26,9o C, turbidity3,2 NTU, color 7 TCU,conductivity 338 µS/m and thenfor
chemical of parameterobtainedpH6,7content of iron metal 1,0 mg/L. So that, the
result of water has been filtered already meet water of quality standar
No.416/Menkes/Per/IX/1990.
Keywords: Activated Carbon From Cocoa Rind, Clay, Filter And Deep Well
Processing
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
i
ii
iii
iv
vi
vii
viii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Hipotesis
1.5 Tujuan Penelitian
1.6 Manfaat Penelitian
1
1
5
6
7
7
8
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
2.2 Air Tanah
2.3 Metode Penyaringan Air
2.4 Material Penyusun Filter
2.4.1 Tanah Lempung (Clay)
2.4.2 kulit Kakao (Theobroma cacaoL)
2.5 Arang Aktif
2.6 Karakterisasi Filter Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
2.6.1 Karakterisasi Sifat Fisis
2.6.2 Karakterisasi Sifat Mekanik
2.6.3 Karakterisasi Morfologi
2.6.4 Debit Alir
2.6.5 Karakterisasi Air Bersih Hasil Pengolahan
2.6.6 Karakterisasi Sifat Fisika
2.6.7 Karakterisasi Sifat Kimia
9
9
11
13
16
16
20
22
25
25
28
28
29
29
30
33
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian
35
35
3.1.1 Waktu Penelitian
3.1.2 Tempat Penelitian
3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian
3.2.1 Peralatan
3.2.2 Bahan
3.3 Variabel Penelitian
3.4 Pengambilan Sampel
3.5 Diagram Alir Penelitian
3.6 Prosedur Penelitian
35
35
36
36
37
38
39
40
42
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Daya Serap Air (Water Absorption)
4.2 Densitas
4.3 Porositas
4.4 Kuat Tekan
4.5 Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscopy)
4.6 Debit Alir Sumur Yang Difilter
4.6.Penjernihan Air Sumur
45
46
48
50
52
53
56
57
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
61
61
62
DAFTAR PUSTAKA
63
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Judul
Halaman
2.1 Sifat-Sifat Khas Dari Air Bagi Kehidupan Manusia
2.2 Kapasitas Penggantian Mineral Lempung
2.3 Klasifikasi Air Berdasarkan Daya Hantar Listrik (DHL)
3.1 Presentase Material Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
4.1 Hasil Pengujian Air Sumur Sebelum Difilter
4.2 HasilPengujian Air SumurSetelah Difilter
A.1 Hasil Perhitungan Daya Serap Air Dari Ukuran Partikel
A.2 Hasil Perhitungan Daya Serap Air Dari Komposisi Dan Suhu
A.3 Hasil Perhitungan Densitas Secara Teori Material Filter
A.4 Hasil Perhitungan Densitas Secara Praktek Material Filter
A.5 Hasil Perhitungan Porositas Material Filter
B.1 Hasil Perhitungan Kuat Tekan Material Filter
C.1 Hasil Perhitungan Debit Alir Air Yang Dilewatkan
10
18
31
38
58
59
65
66
67
68
69
75
76
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Judul
Skema Prinsip Kerja Gravity-Fed Water Filtering System
Prinsip Kerja Filter Air Menggunakan Saringan Karbon Aktif
Gambar Pembesaran Permukaan Karbon
Diagram Alir Pembuatan Dan Karakteristik Material Filter
Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
Diagram Alir Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Bersih
Dengan Filter Air Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
Skematik Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Bersih
Menggunakan Material Filter Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah
Lempung
Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dengan Variasi
Ukuran Partikel Lolos Ayakan Pada Bahan Baku Pembuatan
Material Filter
Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dengan Komposisi
Arang Aktif : Tanah Lempung Dari Berbagai Perlakuan Suhu
Sintering
Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Komposisi Arang
Aktif : Tanah Lempung Dari Berbagai Perlakuan Suhu
Sintering
Grafik Hubungan Antara Porositas Dengan Komposisi Arang
Aktif : Tanah Lempung Dari Berbagai Perlakuan Suhu
Sintering
Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Dengan Suhu Sintering
Pada Variasi Komposisi Arang Aktif : Tanah Lempung
65%:35%
Bentuk Morfologi Material Filter 85%:15% Pada Suhu
Sintering 200oC
Bentuk Morfologi Material Filter 80%:20% Pada Suhu
Sintering 260oC
Bentuk Morfologi Material Filter 65%:35% Pada Suhu
Sintering 320oC
Grafik Hubungan Debit Alir Dengan Jumlah Proses Air Yang
Difilter Pada Volume 1500 mL
Halaman
14
15
23
40
41
44
46
47
49
51
52
54
54
55
56
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
Judul
Lampiran A Perhitungan Hasil Uji Sifat Fisis
Lampiran B Perhitungan Hasil Uji Sifat Mekanik
Lampiran C Hasil Uji Air
Lampiran D DokumentasiPenelitian
Lampiran E Permenkes RI No 46 Kualitas Air Bersih
Halaman
65
70
76
78
85
LEMPUNG SEBAGAI MATERIAL FILTER
DALAM PENGOLAHAN AIR SUMUR
MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Oleh
ABD SANI
127026009/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH
LEMPUNG SEBAGAI MATERIAL FILTER
DALAM PENGOLAHAN AIR SUMUR
MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Oleh
ABD SANI
127026009/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH
LEMPUNG SEBAGAI MATERIAL FILTER
DALAM PENGOLAHAN AIR SUMUR
MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika Pada
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
ABD SANI
127026009/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO
DAN TANAH LEMPUNG SEBAGAI
MATERIAL FILTER DALAM PENGOLAHAN
AIR SUMUR MENJADI AIR BERSIH
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
: ABDSANI
: 127026009
: Magister Ilmu Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Susilawati, M.Si.
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS.
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Nip.195507061981021002
Dr. Sutarman, M. Sc
Nip.196310261991031001
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH LEMPUNG
SEBAGAI MATERIAL FILTERDALAM PENGOLAHAN
AIR SUMUR MENJADI AIR BERSIH
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya
telah dijelaskan sumber dengan benar
Medan, Januari 2015
ABD SANI
NIM. 127026009
Telah diuji pada
Tanggal :
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Susilawati, M.Si
Anggota
: 1. Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
3. Dr. Marhaposan Situmorang
4. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar : AbdSani, S.Pd
Tempat Dan Tanggal Lahir
: Lawe Kongkir, 01 Pebruari 1976
AlamatRumah
: Jln.Kutacane – Medan Km.3.5
Terutung Seperai Aceh Tenggara
Telepon/Fax/Hp
: 085275850262
: Abdulsani884@yahoo.co.id
Instansi Tempat Bekerja
: SMPN 3 Bambel Kab.Aceh Tenggara
Alamat Kantor
: Jl.KelapaGadingLaweSumur
Telepon/Fax/Hp
: --
DATA PENDIDIKAN
SD
: SDN Ngkeran Aceh Tenggara
Tamat : 1986
SMP
: SMPN 1 Lawe Alas Aceh Tenggara
Tamat : 1992
SMA
: SMAN AL-Washliyah 1 Medan
Tamat : 1998
Strata-1
: FKIP Universitas Muslim Nusantara
Tamat : 2002
KATA PENGANTAR
. Alhamdulilahirabil’alamin segala puji milik Allah SWT Tuhan Yang Maha
Yang Mahakuasa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini
dapat diselesaikan.Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Program Studi
Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara Medan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. RektorUniversitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, M.Sc
(CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk
mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
2. DekanFakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman,
M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
Pasca sarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Bapak Dr. NasruddinMN,
M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma
Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister
IlmuFisika Program Pasca sarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera
Utara.
4. Terima kasih yang takterhingga dan penghargaan setinggi – tingginya penulis
ucapkan kepada Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku PembimbingUtama dan
Bapak Dr.Perdinansinuhaji,MS selaku pembimbing dua yang dengan penuh
kesabaran meluangkan waktu untuk menuntun dan membimbing penulis
hingga selesainya penelitian ini.
5. Terima kasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji
dan Penilai Tesis : Bapak Dr. NasruddinMN,M.Eng,Sc, Bapak Dr.
Marhaposan Situmorang, dan Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc atas
kesediaan mereka untuk menguji dan menilai isi tesis penulis.
6. Kepada Ayahanda Usman, Ibunda Nursimah, Isteri Tercinta Darmawati,S.Pd
tercinta dan Ananda tersayang Salwa sanida Selian,Rihha Datul Ais Sanida
Selian, Muhammad Hilmiy Sanida Selian,Muhammad Hafizh Sanida Selian
terimakasih atas segala dukungan, motivasi dan do,a yang dipanjatkan.
Penulis menyadari bahwa tesis ini tidaklah sempurna tidak mungkin terlepas
dari kesalahan yang ada di luar kemampuan penulis. Oleh sebab itu penulis
dengan hati yang terbukaakan menerima kritisi,saran dan pendapat yang
membangun demi kesempurnaannya.
Medan,
Penulis,
Januari 2015
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KAKAO DAN TANAH LEMPUNG
SEBAGAI MATERIAL FILTER DALAM PENGOLAHAN
AIR SUMUR MENJADI AIR BERSIH
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah kulit kakao dan tanah
lempung sebagai material filter dalam pengolahan air sumur menjadi air bersih.
Penelitian dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama pembuatan filter dan tahap
kedua aplikasi filter untuk pengolahan air sumur. Limbah kulit kakao yang telah
dijadikan arang aktif dicampur dengan tanah lempung dengan variasi komposisi
arang aktif : tanah lempung 85%:15%, 80%:20%, 75%:25%, 70%:30% dan
65%:35%. Selanjutnya filter dibakar dengan suhu pembakaran 200oC, 230oC,
260oC, 290oC dan 320oC serta ditahan selama 30 menit. Sampel filter yang telah
dibakar dikarakterisasi sifat fisis (daya serap air, densitas, porositas), sifat
mekanik (kuat tekan) dan mikrostruktur. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa
komposisi arang aktif kulit kakao dan tanah lempung yang optimum yaitu
65%:35% dengan suhu pembakaran 320oC memiliki nilai daya serap air sebesar
86%, nilai densitas sebesar 0,264 gram/cm3, nilai porositas sebesar 52,38%.
Sedangkan nilai kuat tekan optimum sebesar 0,0504 MPa diperoleh pada suhu
200oC. Filter dengan komposisi dan suhuoptimum diaplikasikan untuk
pengolahan air sumur menjadi air bersih. Hasil pengujian air sumur setelah difilter
menunjukan untuk parameter fisika diperoleh suhu 26,9o C, kekeruhan sebesar 3,2
NTU, warnasebesar 7 TCU, daya hantar listrik (DHL) sebesar 338 µS/cm dan
untuk parameter kimia meliputi : pH sebesar 6,7 dan kandungan logam besi (Fe)
sebesar 1,0 mg/L sehingga hasil air yang telah difilter sudah memenuhi
standarkualitas air bersih No.416/Menkes/Per/IX/1990.
Kata Kunci : Arang Aktif Kulit kakao, Tanah Lempung, Filter Dan Pengolahan
Air Sumur
UTILIZATION OF COCOA RIND WASTE AND CLAY AS FILTER
MATERIAL IN THE PROCESSING OF DEEP WELL
INTO CLEAN WATER
ABSTRACT
The research has been conducted about utilization of cocoa rind waste and clay as
filter material in the processing of deep well into clean water. Research conducted
in two step. The first step was manufacture of filter and the second step was
application of filter for deep well processing. The cocoa rind waste used as
activated carbon mixed with clay in variation of composition activated carbon
from cocoa rind : clay 85%:15%, 80%:20%, 75%:25%, 70%:30% and 65%:35%.
Futhermore, the filter is burned in temperature 200oC, 230oC, 260oC, 290oC and
320oC with holding time about 30 minute. The sample filter have been burned,
characterized the physical properties (water absorption, density, porosity), the
mechanical properties (compressive strength) and microstructure. The result
showed that composition activated carbon from cocoa rind : clay optimum
65%:35% with temperature 320oC have the highest water absorption 86%, density
0,264 gram/cm3, porosity 52,38%. While compressive strength optimum 0,0504
MPa was obtained at temperature 200oC. Filter with composition and temperatur
optimum was applied for the processing deep well into clean water. The result
showed deep well after filtered for the physical parameter obtained temperature
26,9o C, turbidity3,2 NTU, color 7 TCU,conductivity 338 µS/m and thenfor
chemical of parameterobtainedpH6,7content of iron metal 1,0 mg/L. So that, the
result of water has been filtered already meet water of quality standar
No.416/Menkes/Per/IX/1990.
Keywords: Activated Carbon From Cocoa Rind, Clay, Filter And Deep Well
Processing
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
i
ii
iii
iv
vi
vii
viii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Hipotesis
1.5 Tujuan Penelitian
1.6 Manfaat Penelitian
1
1
5
6
7
7
8
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
2.2 Air Tanah
2.3 Metode Penyaringan Air
2.4 Material Penyusun Filter
2.4.1 Tanah Lempung (Clay)
2.4.2 kulit Kakao (Theobroma cacaoL)
2.5 Arang Aktif
2.6 Karakterisasi Filter Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
2.6.1 Karakterisasi Sifat Fisis
2.6.2 Karakterisasi Sifat Mekanik
2.6.3 Karakterisasi Morfologi
2.6.4 Debit Alir
2.6.5 Karakterisasi Air Bersih Hasil Pengolahan
2.6.6 Karakterisasi Sifat Fisika
2.6.7 Karakterisasi Sifat Kimia
9
9
11
13
16
16
20
22
25
25
28
28
29
29
30
33
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian
35
35
3.1.1 Waktu Penelitian
3.1.2 Tempat Penelitian
3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian
3.2.1 Peralatan
3.2.2 Bahan
3.3 Variabel Penelitian
3.4 Pengambilan Sampel
3.5 Diagram Alir Penelitian
3.6 Prosedur Penelitian
35
35
36
36
37
38
39
40
42
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Daya Serap Air (Water Absorption)
4.2 Densitas
4.3 Porositas
4.4 Kuat Tekan
4.5 Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscopy)
4.6 Debit Alir Sumur Yang Difilter
4.6.Penjernihan Air Sumur
45
46
48
50
52
53
56
57
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
61
61
62
DAFTAR PUSTAKA
63
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Tabel
Judul
Halaman
2.1 Sifat-Sifat Khas Dari Air Bagi Kehidupan Manusia
2.2 Kapasitas Penggantian Mineral Lempung
2.3 Klasifikasi Air Berdasarkan Daya Hantar Listrik (DHL)
3.1 Presentase Material Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
4.1 Hasil Pengujian Air Sumur Sebelum Difilter
4.2 HasilPengujian Air SumurSetelah Difilter
A.1 Hasil Perhitungan Daya Serap Air Dari Ukuran Partikel
A.2 Hasil Perhitungan Daya Serap Air Dari Komposisi Dan Suhu
A.3 Hasil Perhitungan Densitas Secara Teori Material Filter
A.4 Hasil Perhitungan Densitas Secara Praktek Material Filter
A.5 Hasil Perhitungan Porositas Material Filter
B.1 Hasil Perhitungan Kuat Tekan Material Filter
C.1 Hasil Perhitungan Debit Alir Air Yang Dilewatkan
10
18
31
38
58
59
65
66
67
68
69
75
76
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Judul
Skema Prinsip Kerja Gravity-Fed Water Filtering System
Prinsip Kerja Filter Air Menggunakan Saringan Karbon Aktif
Gambar Pembesaran Permukaan Karbon
Diagram Alir Pembuatan Dan Karakteristik Material Filter
Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
Diagram Alir Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Bersih
Dengan Filter Air Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah Lempung
Skematik Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Bersih
Menggunakan Material Filter Arang Aktif Kulit Kakao-Tanah
Lempung
Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dengan Variasi
Ukuran Partikel Lolos Ayakan Pada Bahan Baku Pembuatan
Material Filter
Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dengan Komposisi
Arang Aktif : Tanah Lempung Dari Berbagai Perlakuan Suhu
Sintering
Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Komposisi Arang
Aktif : Tanah Lempung Dari Berbagai Perlakuan Suhu
Sintering
Grafik Hubungan Antara Porositas Dengan Komposisi Arang
Aktif : Tanah Lempung Dari Berbagai Perlakuan Suhu
Sintering
Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Dengan Suhu Sintering
Pada Variasi Komposisi Arang Aktif : Tanah Lempung
65%:35%
Bentuk Morfologi Material Filter 85%:15% Pada Suhu
Sintering 200oC
Bentuk Morfologi Material Filter 80%:20% Pada Suhu
Sintering 260oC
Bentuk Morfologi Material Filter 65%:35% Pada Suhu
Sintering 320oC
Grafik Hubungan Debit Alir Dengan Jumlah Proses Air Yang
Difilter Pada Volume 1500 mL
Halaman
14
15
23
40
41
44
46
47
49
51
52
54
54
55
56
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
Judul
Lampiran A Perhitungan Hasil Uji Sifat Fisis
Lampiran B Perhitungan Hasil Uji Sifat Mekanik
Lampiran C Hasil Uji Air
Lampiran D DokumentasiPenelitian
Lampiran E Permenkes RI No 46 Kualitas Air Bersih
Halaman
65
70
76
78
85