Pemanfaatan Limbah Kulit Kakao Dan Tanah Lempung Sebagai Material Filter Dalam Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Bersih
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan sumber daya alam
yang sangat penting untuk kehidupan
setiap mahluk hidup di bumi ini. Oleh sebab itu diperlukan sumber air yang
mampu menyediakan air yang baik dari segi kualitas dan kuantitas.
Pertumbuhan penduduk yang begitu pesat, mengakibatkan sumber daya air di
dunia menjadi salah satu kekayaan yang sangat penting. Air merupakan hal pokok
bagi konsumsi dan sanitasi umat manusia, untuk produksi barang industri serta
untuk produksi makanan, kain dan sebagainya.Namun air banyak mendapat
pencemaran. Menurut Asmadi (2011), ada 2 jenis pencemar air yang berasal dari :
1. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan dan
sebagainya
2. Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan serta
sumber – sumber lainnya.
Menurut waktu dan tempat air dapat berubah kedalam tiga bentuk/sifat yakni
air sebagai bahan padat, air sebagai cairan, dan air sebagai uap seperti gas. Berikut
ini sifat-sifat fisik air antara lain:
-
Massa jenis es (0oC) 0,92 gr/cm3
-
Massa jenis air (0oC ) 1,00gr/cm3
-
Konduktivitas listrik spesifik (25oC)1x10-17 µΩ/cm
Air merupakan senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. Sebuah
molekul air terdiri dari satu atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H.
Molekul air yang satu dengan molekul air lainnya bergabung dengan satu ikatan
hidrogen antara atom H dengan atom O dari molekul air yang lain. Adanya ikatan
hidrogen inilah yang menyebabkan air mempunyai sifat-sifat yang khas seperti
terlihat pada Tabel 2.1 (Masthura, 2013).
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Khas Dari Air Bagi Kehidupan Manusia
-
Sifat Penting Dari Air
Pelarut yang sangat baik
-
-
Konstanta dielektrik paling tinggi
di antara cairan murni lainnya
-
Tegangan permukaan lebih tinggi daripada cairan lainnya
-
Transparan terhadap cahaya
tampak
dan
sinar
yang mempunyai panjang gelombang
lebih besar dari ultraviolet
-
-
Bobot jenis tertinggi dalam bentuk cairan (fasa cair) pada
1oC
Panas penguapan lebih tinggi
daripada yang lainnya
-
Kapasitas kalor lebih tinggi
dibandingkan dengan cairan lain
kecuali amonia
-
Panas laten dan peleburan lebih
tinggi daripada cairan lain
kecuali ammonia
Efek dan kegunaan
Tidak
berwarna
mengakibatkan
cahaya yang dibutuhkan untuk
fotosintesis mencapai kedalaman
tertentu
Air beku (es) mengapung, sirkulasi
vertikal menghambat stratifikasi
badan air
Menentukan transfer panas dan
molekul air antara atmosfer dan
badan air
Stabilitas dari temperatur organisme
dan wilayah geografis
Temperatur stabil pada titik beku
2.2 Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah didalam zona
jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan
atmosfernya. Air tanah terbagi atas : (Mifbakhuddin, 2010)
a. Air tanah dangkal
Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air permukaantanah.
Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah
akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam- garam terlarut)
karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk
masing- masing lapisan tanah. Lapisan tanah berfungsi sebagai sariangan. Air
tanah dangkal ini terdapat pada kedalaman 15 m2
b. Air tanah dalam
Terdapat setelah lapisan rapat air pertama. Pengambilan air tanah dalam,tidak
semudah pada air tanah dangkal. Pada umumnya kualitas air tanah dalam lebih
baik dari air dangkal, Karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas bakteri.
Pengambilan air tanah dalam tidak semudah air tanah dangkal karena harus
digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamannya sehingga dalam suatu
kedalaman biasanya antara 100 – 300 m2
c. Mata air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaantanah.
Mata air yang beraasal dari tanah dalam, hamper tidak terpengaruh oleh musim
dan kualitasnya sama dengaan keadaan air dalam.
Air tanah terutama berasal dari air hujan yang jatuh di permukaan tanah/bumi
dan sebagian besar meresap kedalam tanah dan mengisi rongga – rongga atau pori
– pori di dalam tanah. Kandungan air tanah di dalam tanah tergantung dari
struktur tanahnya, apakah tanah yang rembes air atau mempunyai lapisan air yang
kedap air. Karakteristik air tanah antara lain :
a. Kualitas air tergantung pada lapisan tanah yang dilaluinya
b. Umumnya jernih dan tidak mengandung padatan tersuspensi atau tumbuhan –
tumbuhan mati, karena air tanah melalui proses penyaringan alami.
c. Kualitas air tanah dangkal rata – rata kurang baik dan kadang – kadang
terkontaminasi air permukaan yang berada disekitarnya. Umumnya kandungan
besi dan mangan tinggi
d. Pada air tanah dalam mengandung mineral dalam jumlah yang sangat tinggi
dan tergantung pada tanah resapannya
e. Semakin dalam air tanah semakin rendah kandungan oksigen terlarutnya.
Air yang mengandung banyak besi akan berwarna kuning dan menyebabkan
rasa logam besi dalam air, serta menimbulkan korosi pada bahan yang terbuat dari
metal. Besi merupakan salah satu unsur yang merupakan hasil pelapukan batuan
induk yang banyak ditemukan diperairan umum. Logam Fe ini dalam kadar yang
tinggi akan merusak dinding usus dan menyebabkan kematian. Disamping itu Fe
yang tertimbun di dalam alveoli akan menyebabkan berkurangnya fungsi paruparu. Kandungan Fe yang tinggi menyebabkan air berwarna kuning kecoklatan.
Ada berbagai macam cara sederhana yang dapat kita gunakan untuk
mendapatkan air bersih, dan cara yang paling mudah dan paling umum digunakan
adalah dengan membuat saringan air, dan bagi kita mungkin yang paling tepat
adalah membuat penjernih air atau saringan air sederhana. Perlu diperhatikan,
bahwa air bersih yang dihasilkan dari proses penyaringan air secara sederhana
tersebut tidak dapat menghilangkan sepenuhnya kontaminan di dalam airberikut
beberapa alternatif cara sederhana untuk mendapatkan air bersih dengan cara
penyaringan air.
2.3 Metode Penyaringan Air
Berikut ini ada beberapa proses penyaringan air kotor menjadi air bersih
sebagai berikut :
1. Saringan Kain Katun.
Pembuatan saringan air dengan menggunakan kain katun merupakan teknik
penyaringan yang paling sederhana/mudah. Air keruh disaring dengan
menggunakan kain katun yang bersih. Saringan ini dapat membersihkan air dari
kotoran dan organisme kecil yang ada dalam air keruh. Air hasil saringan
tergantung pada ketebalan dan kerapatan kain yang digunakan.
2. Saringan Kapas
Teknik saringan air ini dapat memberikan hasil yang lebih baik dari teknik
sebelumnya. Seperti halnya penyaringan dengan kain katun, penyaringan dengan
kapas juga dapat membersihkan air dari kotoran dan organisme kecil yang ada
dalam air keruh. Hasil saringan juga tergantung pada kerapatan dan ketebalan
kapas yang akan digunakan.
3. Saringan Pasir Lambat (SPL)
Saringan pasir lambat merupakan saringan air yang dibuat dengan
menggunakan lapisan pasir pada bagian atas dan kerikil pada bagian bawah. Air
bersih didapatkan dengan jalan menyaring air baku melewati lapisan pasir terlebih
dahulu baru kemudian melewati lapisan kerikil.
4. Saringan Pasir Cepat (SPC)
Saringan pasr cepat seperti halnya saringan pasir lambat, terdiri atas lapisan
pasir pada bagian atas dan kerikil pada bagian bawah. Tetapi arah penyaringan air
terbalik bila dibandingkan dengan Saringan Pasir Lambat, yakni dari bawah ke
atas (up flow). Air bersih didapatkan dengan jalan menyaring air baku melewati
lapisan kerikil terlebih dahulu baru kemudian melewati lapisan pasir.
5. Gravity-Fed Filtering System
Gravity-Fed Filtering System merupakan gabungan dari Saringan Pasir
Cepat(SPC) dan Saringan Pasir Lambat(SPL). Air bersih dihasilkan melalui dua
tahap. Pertama-tama air disaring menggunakan Saringan Pasir Cepat(SPC). Air
hasil penyaringan tersebut dan kemudian hasilnya disaring kembali menggunakan
Saringan Pasir Lambat. Dengan dua kali penyaringan tersebut diharapkan kualitas
air bersih yang dihasilkan tersebut dapat lebih baik. Untuk mengantisipasi debit
air hasil penyaringan yang keluar dari Saringan Pasir Cepat, dapat digunakan
beberapa/multi Saringan Pasir Lambat.
Gambar 2.1 Skema Prinsip Kerja Gravity-fed Water Filtering System)
6. Saringan Arang
Saringan arang dapat dikatakan sebagai saringan pasir arang dengan tambahan
satu buah lapisan arang. Lapisan arang ini sangat efektif dalam menghilangkan
bau dan rasa yang ada pada air baku. Arang yang digunakan dapat berupa arang
kayu atau arang batok kelapa. Untuk hasil yang lebih baik dapat digunakan arang
aktif. Untuk
lebih
jelasnya
dapat
lihat
bentuk
saringan
arang
yang
direkomendasikan UNICEF pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.2Prinsip Kerja Filter Air Menggunakan Saringan Karbon Aktif
7. Saringan Air Sederhana / Tradisional
Saringan air sederhana/tradisional merupakan modifikasi dari saringan pasir
arang dan saringan pasir lambat. Pada saringan tradisional ini selain menggunakan
pasir, kerikil, batu dan arang juga ditambah satu buah lapisan injuk / ijuk yang
berasal dari sabut kelapa.
8. Saringan Cadas / Jempeng / Lumpang Batu
Saringan cadas atau jempeng ini mirip dengan saringan keramik. Air disaring
dengan menggunakan pori-pori dari batu cadas. Saringan ini umum digunakan
oleh masyarakat desa Kerobokan, Bali. Saringan tersebut digunakan untuk
menyaring air yang berasal dari sumur gali ataupun dari saluran irigasi
sawah.Seperti halnya saringan keramik, kecepatan air hasil saringan dari jempeng
relatif rendah bila dibandingkan dengan SPL terlebih lagi SPC (Ashabani, 2013).
2.4 Material Penyusun Filter
Ada 2 material penyusun filter yaitu tanah lempung dan arang aktif dari kulit
buah kakao.
2.4.1
Tanah Lempung (Clay)
Mineral-mineral lempung terutama terdiri dari silikat aluminium dan/atau besi
magnesium. Beberapa diantaranya juga mengandung alkali dan/atau tanah alkalin
sebagai komponen dasarnya. Sebagian besar mineral lempung mempunyai
struktur berlapis. Beberapa diantaranya berbentuk silinder memanjang atau
struktur yang berserat. Mineral lempung berukuran sangat kecil (kurang dari 2
μm) dan merupakan partikel yang aktif secara elektrokimiawi yang hanya dapat
dilihat dengan mikroskop elektron. Secara umum, tanah lempung kering memiliki
nilai kerapatan sebesar 1,7 gram/cm3Sumber utama dari mineral lempung adalah
pelapukan kimiawi dari batuan yang mengandung :
a. Felspar ortoklas
b. Felspar plagioklas
c. Mika (muskovit)
Dimana semuanya dapat disebut silikat aluminium kompleks. Mineral
lempung dapat terbentuk dari hampir setiap batuan selama terdapat cukup banyak
alkali dan tanah alkalin untuk dapat membuat terjadinya reaksi kimia. Kalionit,
Illit, dan monmorilonit merupakan beberapa contoh mineral lempung. Di antara
ketiganya, kaolinit merupakan mineral lempung paling tidak aktif yang pernah
diamati. Mineral lempung memiliki karakteristik yang sama. Beberapa sifat
umum mineral lempung antara lain : (Sebayang, 2010)
a. Hidrasi
Partikel lempung hampir selalu terhidrasi, yaitu dikelilingi oleh lapisanlapisan molekul air yang disebut “air teradsorbsi” (adsorbsed water). Lapisan ini
umumnya mempunyai tebal dua molekul dan disebut lapisan difusi (diffuse layer),
lapisan difusi ganda atau lapisan ganda. Difusi “kation teradsorbsi” dari mineral
lempung meluas keluar dari permukaan lempung sampai ke lapisan air. Lapisan
air ini dapat hilang pada temperatur yang lebih tinggi dari 60 sampai 100oC dan
akan mengurangi plastisitas alamiah dari tanah. Sebagian air ini juga dapat hilang
cukup dengan pengeringan udara saja. Apabila lapisan ganda mengalami dehidrasi
pada temperatur rendah, sifat plastisitasnya dapat dikembalikan lagi dengan
mencampurnya dengan air yang cukup dan dikeringkan selama 24 sampai 48 jam.
Apabila dehidrasi terjadi pada temperatur yang lebih tinggi, sifat plastisitasnya
akanturun atau berkurang untuk selamanya.
b. Aktivitas
Aktivitas lempung dapat didefinisikan sebagai :
�������� =
������ ����������� (��)
���������� �������
Dimana persentase lempung diambil sebagai fraksi tanah yang < 2 μm. Nilainilai khas aktivitas dari persamaan diatas adalah sebagai berikut :
a. Kaolinit 0,4 – 0,5
b. Illit 0,5 – 1,0
c. Montmorilonit 1,0 – 1,7
Indikator aktivitas yang praktis lebih baik adalah batas susut yaitu batas kadar
air sebelum terjadi perubahan volume. Aktivitas dalam kaitannya dengan
perubahan volume merupakan pertimbangan utama dalam mengevaluasi tanah
yang akan dipakai dalam pekerjaan tanah dan pondasi. Kapasitas penggantian
beberapa mineral lempung adalah sebagai berikut :
Tabel 2.2. Kapasitas Penggantian Mineral Lempung
Lempung
Kaolinit
Haloisit (4H2O)
Illit
Vermikulit
Montmorilonit
meq = milliekivalen
Kapasitas penggantian (meq/100 gr)
3-15
10-40
10-40
100-150
80-150
Dalam pemakaian praktis, aktivitas lempung dapat ditentukan dalam
karakteristik plastisitasnya yang berubah oleh substitusi ion-ion logam dari tingkat
yang lebih tinggi, seperti terlihat pada skala substitusi berikut :Li < Na < NH4 < K
< Mg < Rb < Ca < Co < Al.
Sesuai dengan skala ini, Ca akan lebih mudah menggantikan Na atau Mg
daripada Mg atau Na menggantikan Ca. Selain itu, dari sudut pandang praktis,
makin tinggi kapasitas penggantian, makin banyak kation (dalam bentuk
pencampuran) yangdibutuhkan untuk dapat mengubah suatu aktivitas.
a. Flokulasi dan Dispersi
Mineral lempung hampir selalu menghasilkan larutan tanah – air yang bersifat
alkalin (Ph > 7) sebagai akibat dari muatan negatif netto pada satuan mineral.
Akibat adanya muatan ini, ion-ion H+ didalam air, gaya Van der Waals, dan
partikel berukuran kecil akan bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau
bertabrakan di dalam larutan itu.
Beberapa partikel yang tertarik akan membentuk “flok” (floc) yang
berorientasi secara acak atau struktur yang berukuran lebih besar yang akan
mengendap didalam larutan itu dengan cepatnya dan membentuk sedimen yang
sangat lepas. Di dalam laboratorium, contoh lempung seberat 50 atau 60 g akan
mengendap di dalam larutan 1000 ml dalam waktu 30 menit, kecuali apabila
formasi flok dapat dikontrol. Untuk menghindarkan flokulasi suatu larutan tanah –
air yang terdispersi dapat dinetralisasikan dengan menambahkan ion- ion H+ yang
dapat diperoleh dari bahan-bahan yang mengandung asam, misal sodium
heksametafosfat.
Lempung yang baru saja terflokulasi dapat dengan mudah didispersikan
kembali ke dalam larutan dengan menggoncangnya, yang menandakan bahwa
tarikan antar partikel ternyata jauh lebih kecil dari gaya goncangan. Tetapi apabila
lempung tersebut telah didiamkan selama beberapa waktu dispersi tidak dapat
tercapai dengan mudah, yang menunjukkan adanya gejala tiksotropik, di mana
kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.
Selain itu, lempung yang memenuhi persyaratan itu adalah ballclay.
Kemudian apa yang dinamakan ballclay, pertanyaan tersebut sangat sukar dijawab
secara kuantitatip karena apa yang dinamakanballclay mempunyai kisaran
komposisi dan sifat-sifat yang lebar yaitu dari lempung tahan api pada satu sisi–
sisinya
dan
pada
sisi
lain
adalah
kaolin.Suatu
definisi
umum
dari
pada ballclay adalah suatu lempung sediment air yang mempunyai butiran-butiran
sangat halus biasanya mengandung bahan organik dan ballclay mempunyai
keplastisan yang tinggi.
Ballclay atau clay merupakan sejenis tanah liat dengan kadar silika dan
alumina tinggi. Ballclay biasanya berwarna abu-abu tua karena adanya karbon.
Makin banyak karbon yang dikandung ballclay makin bersifat plastis. Sifat plastis
ini akan memberikan pertolongan selama pembentukan, karena kuarsa
dan feldspar tidak plastis.
2.4.2
Kulit Kakao(Theobroma cacao L)
Tanaman
kakao
(Theobroma
cacao
L)
merupakan
salah
satu
tanamanperkebunan yang dikembangluaskan. Kakao sebagai salah satu komoditas
hasil perkebunan yang bernilai ekonomis cukup tinggi memiliki potensi untuk
terus dikembangkan di Negara kita ini, khususnya daerah
Provinsi Acehdi
Kabupaten Aceh Tenggara merupakan salah satu sentra produksi kakaonasional .
Luas tanaman kakao di Provinsi Aceh pada tahun 2012 adalah 102,137 Ha,
dengan produksi kakao 37.120 ton. Di daerah Kabupaten
Aceh Tenggara
memiliki luas tanaman kakao 19.454 Ha. Pada umumnyaa masyarakat hanya
mengambil biji buah kakao dan membuang kulit buah kakao begitu
saja.(regionalinvestmen.bkm.go.id, 15 Januari 2013, Komoditas Tanaman Di
Aceh).
Tanaman kakao merupakan satu-satunya di antara 22 jenis marga Theobroma,
suku Sterculiaceae yang diusahakan secara komersial sistematika tanaman ini
sebagai berikut :
Divisio
: Spermatophyta
Kelas
: Docutyledone
Ordo
: Malvaies
Familia
: Sterculiceae
Genus
: Theobroma
Spesies
: Theobroma cacao
Menurut Ashadi (1998) selain ketersediaan kulit kakao yang melimpah di
Indonesia dan pemanfaatannya masih sangat terbatas, kakao juga mengandung
memiliki kandungan kimia yang tersusun dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin
yang tinggi serta mengandung karbon yang cukup banyak sehingga kulit kakao
berpotensi sebagai arang aktif.Dalam buah kulit buah kakao sekitar 75% dari satu
buah kakao utuh adalah berupa kulit buah, sedangkan biji kakao sebanyak 23%
dan plasenta 2%. Selain itu, struktur buah kakao secara garis besar terdiri dari
empat bagian yaitu kulit, plasenta, pulp, dan biji. Buah kakao masak berisi 30-40
biji yang masing-masing diselimuti oleh pulp, sedangkan biji kakao terdiri dari
dua bagian yaitu kulit biji dan keping biji. Keping biji meliputi 86% sampai 90%
dari berat kering biji sedangkan kulit biji sekitar 10-14%.
Hubungan antara kadar air, dimensi, dan berat biji kakao Forastero dan
barisan biji dari pangkal buah ke ujung buah menunjukkan pola kuadratik. Kadar
air cenderung menurun dari pangkal buah (baris ke-1), hingga pertengahan buah
(baris ke-6 atau ke-7), untuk selanjutnya meningkat hingga ujung buah (baris ke-
10). Panjang dan lebar biji mengalami peningkatan dari pangkal buah (baris ke-1)
hingga pertengahan buah (baris ke-6), kemudian menurun hingga ujung buah
(baris ke-10). Sedangkan tebal biji mengalami penurunan dari pangkal buah (beris
ke-1) hingga pertengahan buah (baris ke 6), untuk selanjutnya meningkat hingga
ujung buah (baris ke-10). Berat biji mengalami peningkatan dari pangkal buah
(baris ke-1) hingga pertengahan buah (baris ke-4 atau ke-6). Selanjutnya terjadi
penurunan hingga ujung buah.
Kulit buah kakao dapat dijadikan arang aktif dimana arang aktif merupakan
senyawa karbon yang telah diproses dengan cara aktivasi sehingga senyawa
karbon tersebut berpori dan memiliki luas permukaan yang sangat besar dengan
tujuan meningkatkan gaya adsorpsinya
2.5 Arang Aktif
Arang
aktif
merupakan
material
amorf
berkarbon
yang
memiliki
luaspermukaan yang besar yang dibangun oleh struktur pori internalnya melalui
proseskarbonisasi dan aktivasi. Karbon aktif memiliki luas permukaan yang besar
sekitar 500m2/gram bahkan bisa mencapai 1500 m2/gram. Karbon aktif memiliki
densitas yangberbeda – beda yaitu sekitar 0,43 gram/cm3- 0,55 gram/cm3. Karbon
aktif juga memiliki tingkat kekerasan yang berbeda – bedaterhadap tekanan atau
geseran tertentu. Perbedaan densitas dan kekerasan karbon aktifsangat bergantung
dari bahan baku dan cara pengaktivasinya. Selain itu, karbon aktif memiliki
pori/celah/rongga yang berukuran nanometer dimana pori tersebut memiliki gaya
Van Der Wals yang kuat (Anton, 2011).
Gambar 2.3. Struktur Morfologi Arang Aktiff dengan SEM
Arang aktif bersifat hidrofobik, yaitu molekul pada arang aktif cenderung
tidak bisa berinteraksi dengan molekul air. Arang aktif memiliki luas permukaan
1,95 x 106 m2/kg dengan total volume pori-porinya 10,28 x 10-4 m3/kg dan
diameter pori rata-rata 21,6 Å, sehingga sangat memungkinkan untuk dapat
menyerap adsorbat dalam jumlah yang banyak. Berdasarkan bentuknya karbon
aktif dibagi menjadi 4 bagian yaitu : (Gunawan, 2012)
a. Powdered Activated Carbon (PAC) memiliki ukuran < 0,18 mm dan
digunakan pada fasa gas.
b. Granular Activated Carbon (GAC) memiliki ukuran < 0,2 - 5 mm dan
digunakan pada fasa cair dan gas.
c. Extruded Activated Carbon (EAC) memiliki ukuran < 0,8 - 5 mm dan
digunakan pada fasa gas.
Pada prinsipnya karbon aktif terdiri dari 3 proses sebagai berikut (Martin,
2008) :
1. Pemilihan bahan dasar
Karbon aktif dapat dibuat dari beberapa bahan yang mengandung unsur
karbon seperti sekam padi, tulang binatang, kulit biji kopi, kayu, tempurung
kelapa dan lain-lain. Pemilihan bahan dasar untuk karbon aktif harus
memenuhi kriteria yaitu unsur inorganik yang rendah, ketersediaan bahan
(tidak mahal dan mudah didapat), memiliki durability yang baik dan mudah di
aktivasi.
2. Karbonisasi
Karbonisasi merupakan suatu proses pirolisis pada suhu 250o C. Pirolisis
merupakan suatu proses untuk merubah komposisi kandungan kimia dari
bahan organik dengan cara dipanaskan dalam kondisi tidak ada kandungan
udara disekitarnya. Tujuan karbonisasi untuk menghilangkan zat-zat yang
mudah menguap (volatile matter) yang terkandung pada bahan dasar dimana
bahan tersebut sudah memiliki pori-pori setelah melalui proses karbonisasi.
3. Aktivasi
Aktivasi merupakan bagian dari proses pembuatan karbon aktif dimana
bertujuan untuk membuka atau menciptakan pori yang dapat dilalui adsorbat,
memperbesar distribusi dan ukuran pori serta memperbesar luas permukaan
karbon aktif dengan proses heat treatment pada temperatur 200o C. Ada dua
metode aktivasi : Aktivasi fisika dan kimia
Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah
sebagai berikut :
a. Aktivasi Kimia
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik
dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktivator yang digunakan adalah
bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat,
klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam
anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4.
b. Aktivasi Fisika
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik
dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan di dalam
tanur pada temperatur 200ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah
merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya.
2.6 Karakterisasi Filter Arang Aktif Kulit Kakao dan Tanah Lempung
2.6.1
Karakterisasi Sifat Fisis
a. Daya Serap Air(Water Absorbtion)
Daya serap air merupakan kemampuan suatu sampel untuk menyerap air.
Besar kecilnya penyerapan air pada sampel sangat dipengaruhi oleh pori atau
rongga yang terdapat pada sampel. Semakin banyak pori-pori yang terkandung
dalam sampel maka akan semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanannya
akan berkurang. Pada saat terbentuk sampel kemungkinan ada terjadinya udara
yang terjebak dalam lapisan agregat atau terjadi karena dekomposisi mineral yang
terbentuk akibat perubahan cuaca, maka terbentuklah lubang di dalam butiran
agregat (pori) (Haniffuddin. 2013).
Pengujian daya serap air (water absorbtion) dilakukan pada masing-masing
sampel. Pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005 tentang
prosedur pengujian, dimana bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air
yang diserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam pada
suhu kamar. Massa awal sebelum dan sesudah perendaman diukur. Untuk
mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung menggunakan persamaan
sebagai berikut:
dengan:
���� ����� ��� =
�� −��
��
� 100 % (2.1)
Mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr)
Mk = Massa sampel dalam keadaan kering (gr)
b. Densitas
Massa jenis atau disebut juga dengan istilah rapat massa adalah perbandingan
antara massa suatu zat dengan volumenya. Massa jenis merupakan ciri khas setiap
zat. Oleh karena itu zat yang berbeda jenisnya pasti memiliki massa jenis yang
berbeda pula. Secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
dengan :
ρ=
�
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . (2.2)
�
ρ = Massa jenis zat (kg/m3 atau g/cm3 )
m = Massa benda (kg atau g)
V = Volume benda (m3 atau cm3 )
Densitas komposit secara teori dapat diukur dengan hukum pencampuran
(Rule Of Mixture) yaitu :
� ������ = ��� ��� + ��� ���
(2.3)
Untuk fraksi volume dirumuskan sebagai berikut :
��� =
� �� /���
(2.4)
(� �� /��� ) + (��� /��� )
Keterangan :
��� =
��� /���
(2.5)
(��� /��� ) + (� �� /��� )
mAK
: Massa arang aktif (gram)
mTL
: Massa tanah lempung (gram)
ρAK
: Densitas arang aktif secara teori (gram/cm3)
ρTL
: Densitas tanah lempungsecara teori (gram/cm3)
VAK
: Fraksi volume arang aktif (%)
VTL
: Fraksi volume tanah lempung (%)
c. Porositas
Porositas adalah pori-pori yang terdapat dalam sampel. Porositas merupakan
satuan-satuan yang menyatakan keporositasan material yang dihitung dengan cara
mencari (%). Porositas juga berhubungan langsung dengan kerapatan. Porositas
dinyatakan dalam % yang menghubungkan antar volume benda keseluruhan.
Berdasarkan ASTM C 373-88, porositas sampel dapat dihitung menggunakan
persamaan berikut:
���������(%) =
dengan:
�� − ��
1
�
� 100 % … … … … … … … … … … … … . . (2.5)
��
�
P = Porositas (%)
Mb = Massa basah (kg)
Mk = Massa kering (kg)
Vb = Volume benda (m3)
2.6.2
Karakterisasi Sifat Mekanik
a. Kuat Tekan
Kekuatan tekan suatu material didefenisikan sebagai kemampuan material
dalam menahan beban/gaya mekanis sampai terjadinya kegagalan (failure). Kuat
tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya beban maksimum yang
dapat ditahan beban. Pengaruh kuat tekan menggunakan alat Ultimate Testing
Machine (UTM)
dengan kecepatan penekanan sebesar 4 mm/menit.Untuk
pengukuran kuat tekan beton polmer mengacu pada standard ASTM C – 133 – 97
dan dihitung dengan persamaan berikut :
� =
dimana :
����
�
P
= Kuat Tekan (N/m2)
Fmaks
= Gaya Maksimum (N)
A
= Luas permukaan benda (m2)
2.6.3
(2.6)
Karakterisasi Morfologi
a. SEM (Scanning Electron Microscope)
Struktur mikroskopik diamati dengan menggunakan SEM, prinsip kerjanya
yakni dengan memindai permukaan dari material. Sebuah gambar dihasilakn oleh
SEM dengan memfokuskan berkas electron yang memindai permukaan sebuah
spesiemn; tidak dihasilkan ilmuniasi sekejap dari semua area seperti yang terjadi
pada TEM. Perbedaan SEM dengan mikroskop optic terletak pada resolusi yang
lebih tinggi dan kedalaman area yang lebih besar (depth of field). Topografi dan
morfologi dapat diamati menggunakan instrumen ini karena kedalaman area yang
bisa mencapai orde puluhan micrometer pada perbesaran 1000X dan orde
micrometer pada perbesaran 10000 x (Sembiring, 2003).
2.6.4
Debit Alir
Debit alir merupakan jumlah air yang mengalir dari suatu penampang tertentu
atau suatu ukuran banyaknya volume air yang dapat dilewatkan per satuan waktu.
Secara matematis, debit alir dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
� =
dengan :
�
�
(2.7)
Q = Debit Aliran Air (m3/s )
V = volume air yang dilewatkan (m3)
t = lamanya air yang mengalir (s)
2.6.5
Karakteristik Air Bersih Hasil Pengolahan
Pengolahan air sumur dengan menggunakan filter arang aktif kulit kakao dan
tanah lempung dengan parameter – parameter yang dianalisa adalah parameter
warna
dengan
spektrofotometri,
kekeruhan
dengan
menggunakan
spektrofotometri, suhu dengan menggunakan IKM/BTKL-MDN/K3, pH dengan
menggunakan alat pH meter, konduktivitas listrik dengan menggunakan metode
elektroda dan logam Fe dengan menggunakanspektrofotometri. Beberapa dibawah
ini merupakan parameter hasil uji air yang dilakukan antara lain :
2.6.6
Karakteristik Fisika
a. Suhu
Secara umum, kenaikan suhu perairan akan mengakibatkan kenaikan aktifitas
biologi sehingga akan membentuk O2lebih banyak lagi.Kenaikan suhu perairan
secara alamiah biasanya disebabkan oleh aktifitas penebangan vegetasi disekitar
sumber air tersebut, sehingga menyebabkanbanyaknya cahaya matahari yang
masuk tersebut mempengaruhi akuifer yang adasecara langsung atau tidak
langsung. Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang (latitude),
ketinggian dari permukaan laut waktu dalam hari, sirkulasi udara, penutupan
awan, dan aliran serta kedalaman badan air. Perubahan suhu berpengaruh terhadap
proses fisika, kimia, dan biologi badan air.
Peningkatan suhu mengakibatkan penurunan kelarutan gas dalam air. Selain
itu peningkatan suhu juga menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme dan
selanjutnya mengakibatkan peningkatan konsumsi oksigen. Cahaya matahari yang
masuk ke perairan akan mengalami penyerapan dan perubahan menjadi energi
panas. Proses penyerapan cahaya ini berlangsung secara lebih intensif pada
lapisan atas sehingga lapisan atas perairan memiliki suhu yang lebih tinggi dan
densitas yang lebih kecil dibandingkan dengan lapisan bawah.
b. Daya Hantar Listrik (DHL)
Konduktivitas air bergantung pada jumlah ion- ion terlarut pervolumenya dan
mobilitas ion-ion tersebut. Satuannya adalah (µS/cm, 25oC). Konduktivitas
bertambah dengan jumlah yang sama dengan bertambahnya salinitas. Secara
umum, faktor yang lebih dominan dalam perubahan konduktivitas air adalah
temperatur. Berdasarkan nilai DHL, jenis air juga dapat dibedakan melalui nilai
pengukurandaya hantar listrik sebagai berikut : (Yulianto, 2013)
Tabel 2.3 Klasifikasi Air Berdasarkan Daya Hantar Listrik (DHL)
No
1
2
3
4
5
DHL (µS/cm, 25oC)
0,0055
0,5 - 5
5 – 30
20 -200
45000 - 55000
Klasifikasi
Air Murni
Air Suling
Air Hujan
Air Tanah
Air Laut
c. Warna
Warna merupakan suatu sifat fisika yang ada pada air yang dapat diamati
secara langsung. Dimana air yang layak digunakan memiliki sifat tidak berwarna
(bening). Warna timbul akibat suatu bahan terlarut atau tersuspensi dalam air, di
samping adanya bahan pewarna tertentu yang kemungkinan mengandung logam
berat. Warna perairanbiasanya dikelompokkan menjadi dua, yaitu warna
sesungguhnya (true color) dan warna yang tampak (apparent color). Warna
sesungguhnya adalah warna yang hanya disebabkan oleh bahan – bahan kimia
terlarut. Pada penentuan warna sesungguhnya, bahan – bahan tersuspensi yang
dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih dahulu.
Warna dapat diamati secara visual (langsung) ataupun diukur berdasarkan
platinum kobalt (Pt Co) dengan membandingkan warna air sampel dan warna
standar. Intensitas warna cenderung meningkat dengan meningkatnya nilai pH.
Satuan warna yang diukur dengan metode spektofotometri yaitu true color unit
(TCU). Warna perairan pada umumnya disebabkan oleh partikel koloid bermuatan
negatif sehingga penghilangan warna diperairan dapat dilakukan dengan
penambahan koagulan yang bernilai positif misalnya aluminium dan besi. Warna
dapat
menghambat
penetrasi
cahaya
kedalam
air
dan
mengakibatkan
terganggunya proses fotosintesis.
d. Kekeruhan
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan organik
dananorganik, kekeruhan juga dapat mewakili warna. Sedang dari segi estetika
kekeruhan
air dihubungkan
dengan
kemungkinan
hadirnya pencemaran
melaluibuangan dan warna air tergantung pada warna air yang memasuki badan
air.
Kekeruhan air tergantung pada warna. Kekeruhan merupakan ukuran transpari
perairan yang ditentukan secara visual. Kekeruhan menggambarkan sifat optic air
yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan
oleh bahan –bahan yang terdapat dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh adanya
bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan
pasir halus) maupun bahan organic dan anorganik yang berupa plankton dan
mikroorganisme lain.
Kekeruhan dinyatakan dalam satuan unit turbiditas yang setara dengan 1mg/L
SiO2. Kekeruhan sering diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini
sumber cahaya dilewatkan pada sampel dan intensitas cahaya yang dipantulkan
oleh bahan – bahan penyebab kekeruhan yang diukur dengan menggunakan
suspense polimer formazin sebagai larutan standar. Satuan kekeruhan yang diukur
dengan metode nephelometric adalah nephelometric turbidity unit (NTU).
Semakin tinggi nilai padatan tarsuspensi, nilai kekeruhan juga akan menjadi
semakin tinggi.
2.6.7
Karakteristik Kimia
a. Derajat Keasaman (pH)
pH (Power of Hydrogen), adalah derajat keasaman yang digunakan untuk
menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan (alkalis), yang dimiliki oleh suatu
larutan. Derajat keasaman ini didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion
hidrogen yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara
eksperimental, sehingganilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH
bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar
yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.
Selain itu, pH adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas
keadaan basa atau asam suatu larutan dan juga merupakan satu cara untuk
menyatakan konsentrasi ion H+ . untuk pH yang lebih kecil dari 7 bersifat basa
dan pH lebih besar dari 7 bersifat asam. Penting dalam proses penjernihan air
karena keasaman air pada umumnya disebabkan gas oksida yang larut dalam air
terutama karbondioksida. Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dari pada
penyimpangan standar kualitas air minum dalam hal pH yang lebih kecil 6,5 dan
lebih besar dari 9,2 akan tetapi dapat menyebabkan beberapa senyawa kimia
berubah menjadi racun yang sangat menggangu kesehatan (Nasir, 2011).
b. Logam Besi (Fe)
Air yang mengandung banyak besi akan berwarna kuning dan menyebabkan
rasa logam besi dalam air, serta menimbulkan korosi pada bahan yang terbuat dari
metal. Besi merupakan salah satu unsur yang merupakan hasil pelapukan batuan
induk yang banyak ditemukan diperairan umum. Logam Fe ini dalam kadar yang
tinggi akan merusak dinding usus dan menyebabkan kematian. Disamping itu Fe
yang tertimbun di dalam alveoli akan menyebabkan berkurangnya fungsi
paruparu. Kandungan Fe yang tinggi menyebabkan air berwarna kuning
kecoklatan. Menurut Permenkes RI kandungan Fe maksimum di dalam air minum
adalah 0,03 mg/L (Ririn, 2013)
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan sumber daya alam
yang sangat penting untuk kehidupan
setiap mahluk hidup di bumi ini. Oleh sebab itu diperlukan sumber air yang
mampu menyediakan air yang baik dari segi kualitas dan kuantitas.
Pertumbuhan penduduk yang begitu pesat, mengakibatkan sumber daya air di
dunia menjadi salah satu kekayaan yang sangat penting. Air merupakan hal pokok
bagi konsumsi dan sanitasi umat manusia, untuk produksi barang industri serta
untuk produksi makanan, kain dan sebagainya.Namun air banyak mendapat
pencemaran. Menurut Asmadi (2011), ada 2 jenis pencemar air yang berasal dari :
1. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan dan
sebagainya
2. Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan serta
sumber – sumber lainnya.
Menurut waktu dan tempat air dapat berubah kedalam tiga bentuk/sifat yakni
air sebagai bahan padat, air sebagai cairan, dan air sebagai uap seperti gas. Berikut
ini sifat-sifat fisik air antara lain:
-
Massa jenis es (0oC) 0,92 gr/cm3
-
Massa jenis air (0oC ) 1,00gr/cm3
-
Konduktivitas listrik spesifik (25oC)1x10-17 µΩ/cm
Air merupakan senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. Sebuah
molekul air terdiri dari satu atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H.
Molekul air yang satu dengan molekul air lainnya bergabung dengan satu ikatan
hidrogen antara atom H dengan atom O dari molekul air yang lain. Adanya ikatan
hidrogen inilah yang menyebabkan air mempunyai sifat-sifat yang khas seperti
terlihat pada Tabel 2.1 (Masthura, 2013).
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Khas Dari Air Bagi Kehidupan Manusia
-
Sifat Penting Dari Air
Pelarut yang sangat baik
-
-
Konstanta dielektrik paling tinggi
di antara cairan murni lainnya
-
Tegangan permukaan lebih tinggi daripada cairan lainnya
-
Transparan terhadap cahaya
tampak
dan
sinar
yang mempunyai panjang gelombang
lebih besar dari ultraviolet
-
-
Bobot jenis tertinggi dalam bentuk cairan (fasa cair) pada
1oC
Panas penguapan lebih tinggi
daripada yang lainnya
-
Kapasitas kalor lebih tinggi
dibandingkan dengan cairan lain
kecuali amonia
-
Panas laten dan peleburan lebih
tinggi daripada cairan lain
kecuali ammonia
Efek dan kegunaan
Tidak
berwarna
mengakibatkan
cahaya yang dibutuhkan untuk
fotosintesis mencapai kedalaman
tertentu
Air beku (es) mengapung, sirkulasi
vertikal menghambat stratifikasi
badan air
Menentukan transfer panas dan
molekul air antara atmosfer dan
badan air
Stabilitas dari temperatur organisme
dan wilayah geografis
Temperatur stabil pada titik beku
2.2 Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah didalam zona
jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan
atmosfernya. Air tanah terbagi atas : (Mifbakhuddin, 2010)
a. Air tanah dangkal
Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air permukaantanah.
Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah
akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam- garam terlarut)
karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk
masing- masing lapisan tanah. Lapisan tanah berfungsi sebagai sariangan. Air
tanah dangkal ini terdapat pada kedalaman 15 m2
b. Air tanah dalam
Terdapat setelah lapisan rapat air pertama. Pengambilan air tanah dalam,tidak
semudah pada air tanah dangkal. Pada umumnya kualitas air tanah dalam lebih
baik dari air dangkal, Karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas bakteri.
Pengambilan air tanah dalam tidak semudah air tanah dangkal karena harus
digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamannya sehingga dalam suatu
kedalaman biasanya antara 100 – 300 m2
c. Mata air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaantanah.
Mata air yang beraasal dari tanah dalam, hamper tidak terpengaruh oleh musim
dan kualitasnya sama dengaan keadaan air dalam.
Air tanah terutama berasal dari air hujan yang jatuh di permukaan tanah/bumi
dan sebagian besar meresap kedalam tanah dan mengisi rongga – rongga atau pori
– pori di dalam tanah. Kandungan air tanah di dalam tanah tergantung dari
struktur tanahnya, apakah tanah yang rembes air atau mempunyai lapisan air yang
kedap air. Karakteristik air tanah antara lain :
a. Kualitas air tergantung pada lapisan tanah yang dilaluinya
b. Umumnya jernih dan tidak mengandung padatan tersuspensi atau tumbuhan –
tumbuhan mati, karena air tanah melalui proses penyaringan alami.
c. Kualitas air tanah dangkal rata – rata kurang baik dan kadang – kadang
terkontaminasi air permukaan yang berada disekitarnya. Umumnya kandungan
besi dan mangan tinggi
d. Pada air tanah dalam mengandung mineral dalam jumlah yang sangat tinggi
dan tergantung pada tanah resapannya
e. Semakin dalam air tanah semakin rendah kandungan oksigen terlarutnya.
Air yang mengandung banyak besi akan berwarna kuning dan menyebabkan
rasa logam besi dalam air, serta menimbulkan korosi pada bahan yang terbuat dari
metal. Besi merupakan salah satu unsur yang merupakan hasil pelapukan batuan
induk yang banyak ditemukan diperairan umum. Logam Fe ini dalam kadar yang
tinggi akan merusak dinding usus dan menyebabkan kematian. Disamping itu Fe
yang tertimbun di dalam alveoli akan menyebabkan berkurangnya fungsi paruparu. Kandungan Fe yang tinggi menyebabkan air berwarna kuning kecoklatan.
Ada berbagai macam cara sederhana yang dapat kita gunakan untuk
mendapatkan air bersih, dan cara yang paling mudah dan paling umum digunakan
adalah dengan membuat saringan air, dan bagi kita mungkin yang paling tepat
adalah membuat penjernih air atau saringan air sederhana. Perlu diperhatikan,
bahwa air bersih yang dihasilkan dari proses penyaringan air secara sederhana
tersebut tidak dapat menghilangkan sepenuhnya kontaminan di dalam airberikut
beberapa alternatif cara sederhana untuk mendapatkan air bersih dengan cara
penyaringan air.
2.3 Metode Penyaringan Air
Berikut ini ada beberapa proses penyaringan air kotor menjadi air bersih
sebagai berikut :
1. Saringan Kain Katun.
Pembuatan saringan air dengan menggunakan kain katun merupakan teknik
penyaringan yang paling sederhana/mudah. Air keruh disaring dengan
menggunakan kain katun yang bersih. Saringan ini dapat membersihkan air dari
kotoran dan organisme kecil yang ada dalam air keruh. Air hasil saringan
tergantung pada ketebalan dan kerapatan kain yang digunakan.
2. Saringan Kapas
Teknik saringan air ini dapat memberikan hasil yang lebih baik dari teknik
sebelumnya. Seperti halnya penyaringan dengan kain katun, penyaringan dengan
kapas juga dapat membersihkan air dari kotoran dan organisme kecil yang ada
dalam air keruh. Hasil saringan juga tergantung pada kerapatan dan ketebalan
kapas yang akan digunakan.
3. Saringan Pasir Lambat (SPL)
Saringan pasir lambat merupakan saringan air yang dibuat dengan
menggunakan lapisan pasir pada bagian atas dan kerikil pada bagian bawah. Air
bersih didapatkan dengan jalan menyaring air baku melewati lapisan pasir terlebih
dahulu baru kemudian melewati lapisan kerikil.
4. Saringan Pasir Cepat (SPC)
Saringan pasr cepat seperti halnya saringan pasir lambat, terdiri atas lapisan
pasir pada bagian atas dan kerikil pada bagian bawah. Tetapi arah penyaringan air
terbalik bila dibandingkan dengan Saringan Pasir Lambat, yakni dari bawah ke
atas (up flow). Air bersih didapatkan dengan jalan menyaring air baku melewati
lapisan kerikil terlebih dahulu baru kemudian melewati lapisan pasir.
5. Gravity-Fed Filtering System
Gravity-Fed Filtering System merupakan gabungan dari Saringan Pasir
Cepat(SPC) dan Saringan Pasir Lambat(SPL). Air bersih dihasilkan melalui dua
tahap. Pertama-tama air disaring menggunakan Saringan Pasir Cepat(SPC). Air
hasil penyaringan tersebut dan kemudian hasilnya disaring kembali menggunakan
Saringan Pasir Lambat. Dengan dua kali penyaringan tersebut diharapkan kualitas
air bersih yang dihasilkan tersebut dapat lebih baik. Untuk mengantisipasi debit
air hasil penyaringan yang keluar dari Saringan Pasir Cepat, dapat digunakan
beberapa/multi Saringan Pasir Lambat.
Gambar 2.1 Skema Prinsip Kerja Gravity-fed Water Filtering System)
6. Saringan Arang
Saringan arang dapat dikatakan sebagai saringan pasir arang dengan tambahan
satu buah lapisan arang. Lapisan arang ini sangat efektif dalam menghilangkan
bau dan rasa yang ada pada air baku. Arang yang digunakan dapat berupa arang
kayu atau arang batok kelapa. Untuk hasil yang lebih baik dapat digunakan arang
aktif. Untuk
lebih
jelasnya
dapat
lihat
bentuk
saringan
arang
yang
direkomendasikan UNICEF pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.2Prinsip Kerja Filter Air Menggunakan Saringan Karbon Aktif
7. Saringan Air Sederhana / Tradisional
Saringan air sederhana/tradisional merupakan modifikasi dari saringan pasir
arang dan saringan pasir lambat. Pada saringan tradisional ini selain menggunakan
pasir, kerikil, batu dan arang juga ditambah satu buah lapisan injuk / ijuk yang
berasal dari sabut kelapa.
8. Saringan Cadas / Jempeng / Lumpang Batu
Saringan cadas atau jempeng ini mirip dengan saringan keramik. Air disaring
dengan menggunakan pori-pori dari batu cadas. Saringan ini umum digunakan
oleh masyarakat desa Kerobokan, Bali. Saringan tersebut digunakan untuk
menyaring air yang berasal dari sumur gali ataupun dari saluran irigasi
sawah.Seperti halnya saringan keramik, kecepatan air hasil saringan dari jempeng
relatif rendah bila dibandingkan dengan SPL terlebih lagi SPC (Ashabani, 2013).
2.4 Material Penyusun Filter
Ada 2 material penyusun filter yaitu tanah lempung dan arang aktif dari kulit
buah kakao.
2.4.1
Tanah Lempung (Clay)
Mineral-mineral lempung terutama terdiri dari silikat aluminium dan/atau besi
magnesium. Beberapa diantaranya juga mengandung alkali dan/atau tanah alkalin
sebagai komponen dasarnya. Sebagian besar mineral lempung mempunyai
struktur berlapis. Beberapa diantaranya berbentuk silinder memanjang atau
struktur yang berserat. Mineral lempung berukuran sangat kecil (kurang dari 2
μm) dan merupakan partikel yang aktif secara elektrokimiawi yang hanya dapat
dilihat dengan mikroskop elektron. Secara umum, tanah lempung kering memiliki
nilai kerapatan sebesar 1,7 gram/cm3Sumber utama dari mineral lempung adalah
pelapukan kimiawi dari batuan yang mengandung :
a. Felspar ortoklas
b. Felspar plagioklas
c. Mika (muskovit)
Dimana semuanya dapat disebut silikat aluminium kompleks. Mineral
lempung dapat terbentuk dari hampir setiap batuan selama terdapat cukup banyak
alkali dan tanah alkalin untuk dapat membuat terjadinya reaksi kimia. Kalionit,
Illit, dan monmorilonit merupakan beberapa contoh mineral lempung. Di antara
ketiganya, kaolinit merupakan mineral lempung paling tidak aktif yang pernah
diamati. Mineral lempung memiliki karakteristik yang sama. Beberapa sifat
umum mineral lempung antara lain : (Sebayang, 2010)
a. Hidrasi
Partikel lempung hampir selalu terhidrasi, yaitu dikelilingi oleh lapisanlapisan molekul air yang disebut “air teradsorbsi” (adsorbsed water). Lapisan ini
umumnya mempunyai tebal dua molekul dan disebut lapisan difusi (diffuse layer),
lapisan difusi ganda atau lapisan ganda. Difusi “kation teradsorbsi” dari mineral
lempung meluas keluar dari permukaan lempung sampai ke lapisan air. Lapisan
air ini dapat hilang pada temperatur yang lebih tinggi dari 60 sampai 100oC dan
akan mengurangi plastisitas alamiah dari tanah. Sebagian air ini juga dapat hilang
cukup dengan pengeringan udara saja. Apabila lapisan ganda mengalami dehidrasi
pada temperatur rendah, sifat plastisitasnya dapat dikembalikan lagi dengan
mencampurnya dengan air yang cukup dan dikeringkan selama 24 sampai 48 jam.
Apabila dehidrasi terjadi pada temperatur yang lebih tinggi, sifat plastisitasnya
akanturun atau berkurang untuk selamanya.
b. Aktivitas
Aktivitas lempung dapat didefinisikan sebagai :
�������� =
������ ����������� (��)
���������� �������
Dimana persentase lempung diambil sebagai fraksi tanah yang < 2 μm. Nilainilai khas aktivitas dari persamaan diatas adalah sebagai berikut :
a. Kaolinit 0,4 – 0,5
b. Illit 0,5 – 1,0
c. Montmorilonit 1,0 – 1,7
Indikator aktivitas yang praktis lebih baik adalah batas susut yaitu batas kadar
air sebelum terjadi perubahan volume. Aktivitas dalam kaitannya dengan
perubahan volume merupakan pertimbangan utama dalam mengevaluasi tanah
yang akan dipakai dalam pekerjaan tanah dan pondasi. Kapasitas penggantian
beberapa mineral lempung adalah sebagai berikut :
Tabel 2.2. Kapasitas Penggantian Mineral Lempung
Lempung
Kaolinit
Haloisit (4H2O)
Illit
Vermikulit
Montmorilonit
meq = milliekivalen
Kapasitas penggantian (meq/100 gr)
3-15
10-40
10-40
100-150
80-150
Dalam pemakaian praktis, aktivitas lempung dapat ditentukan dalam
karakteristik plastisitasnya yang berubah oleh substitusi ion-ion logam dari tingkat
yang lebih tinggi, seperti terlihat pada skala substitusi berikut :Li < Na < NH4 < K
< Mg < Rb < Ca < Co < Al.
Sesuai dengan skala ini, Ca akan lebih mudah menggantikan Na atau Mg
daripada Mg atau Na menggantikan Ca. Selain itu, dari sudut pandang praktis,
makin tinggi kapasitas penggantian, makin banyak kation (dalam bentuk
pencampuran) yangdibutuhkan untuk dapat mengubah suatu aktivitas.
a. Flokulasi dan Dispersi
Mineral lempung hampir selalu menghasilkan larutan tanah – air yang bersifat
alkalin (Ph > 7) sebagai akibat dari muatan negatif netto pada satuan mineral.
Akibat adanya muatan ini, ion-ion H+ didalam air, gaya Van der Waals, dan
partikel berukuran kecil akan bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau
bertabrakan di dalam larutan itu.
Beberapa partikel yang tertarik akan membentuk “flok” (floc) yang
berorientasi secara acak atau struktur yang berukuran lebih besar yang akan
mengendap didalam larutan itu dengan cepatnya dan membentuk sedimen yang
sangat lepas. Di dalam laboratorium, contoh lempung seberat 50 atau 60 g akan
mengendap di dalam larutan 1000 ml dalam waktu 30 menit, kecuali apabila
formasi flok dapat dikontrol. Untuk menghindarkan flokulasi suatu larutan tanah –
air yang terdispersi dapat dinetralisasikan dengan menambahkan ion- ion H+ yang
dapat diperoleh dari bahan-bahan yang mengandung asam, misal sodium
heksametafosfat.
Lempung yang baru saja terflokulasi dapat dengan mudah didispersikan
kembali ke dalam larutan dengan menggoncangnya, yang menandakan bahwa
tarikan antar partikel ternyata jauh lebih kecil dari gaya goncangan. Tetapi apabila
lempung tersebut telah didiamkan selama beberapa waktu dispersi tidak dapat
tercapai dengan mudah, yang menunjukkan adanya gejala tiksotropik, di mana
kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.
Selain itu, lempung yang memenuhi persyaratan itu adalah ballclay.
Kemudian apa yang dinamakan ballclay, pertanyaan tersebut sangat sukar dijawab
secara kuantitatip karena apa yang dinamakanballclay mempunyai kisaran
komposisi dan sifat-sifat yang lebar yaitu dari lempung tahan api pada satu sisi–
sisinya
dan
pada
sisi
lain
adalah
kaolin.Suatu
definisi
umum
dari
pada ballclay adalah suatu lempung sediment air yang mempunyai butiran-butiran
sangat halus biasanya mengandung bahan organik dan ballclay mempunyai
keplastisan yang tinggi.
Ballclay atau clay merupakan sejenis tanah liat dengan kadar silika dan
alumina tinggi. Ballclay biasanya berwarna abu-abu tua karena adanya karbon.
Makin banyak karbon yang dikandung ballclay makin bersifat plastis. Sifat plastis
ini akan memberikan pertolongan selama pembentukan, karena kuarsa
dan feldspar tidak plastis.
2.4.2
Kulit Kakao(Theobroma cacao L)
Tanaman
kakao
(Theobroma
cacao
L)
merupakan
salah
satu
tanamanperkebunan yang dikembangluaskan. Kakao sebagai salah satu komoditas
hasil perkebunan yang bernilai ekonomis cukup tinggi memiliki potensi untuk
terus dikembangkan di Negara kita ini, khususnya daerah
Provinsi Acehdi
Kabupaten Aceh Tenggara merupakan salah satu sentra produksi kakaonasional .
Luas tanaman kakao di Provinsi Aceh pada tahun 2012 adalah 102,137 Ha,
dengan produksi kakao 37.120 ton. Di daerah Kabupaten
Aceh Tenggara
memiliki luas tanaman kakao 19.454 Ha. Pada umumnyaa masyarakat hanya
mengambil biji buah kakao dan membuang kulit buah kakao begitu
saja.(regionalinvestmen.bkm.go.id, 15 Januari 2013, Komoditas Tanaman Di
Aceh).
Tanaman kakao merupakan satu-satunya di antara 22 jenis marga Theobroma,
suku Sterculiaceae yang diusahakan secara komersial sistematika tanaman ini
sebagai berikut :
Divisio
: Spermatophyta
Kelas
: Docutyledone
Ordo
: Malvaies
Familia
: Sterculiceae
Genus
: Theobroma
Spesies
: Theobroma cacao
Menurut Ashadi (1998) selain ketersediaan kulit kakao yang melimpah di
Indonesia dan pemanfaatannya masih sangat terbatas, kakao juga mengandung
memiliki kandungan kimia yang tersusun dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin
yang tinggi serta mengandung karbon yang cukup banyak sehingga kulit kakao
berpotensi sebagai arang aktif.Dalam buah kulit buah kakao sekitar 75% dari satu
buah kakao utuh adalah berupa kulit buah, sedangkan biji kakao sebanyak 23%
dan plasenta 2%. Selain itu, struktur buah kakao secara garis besar terdiri dari
empat bagian yaitu kulit, plasenta, pulp, dan biji. Buah kakao masak berisi 30-40
biji yang masing-masing diselimuti oleh pulp, sedangkan biji kakao terdiri dari
dua bagian yaitu kulit biji dan keping biji. Keping biji meliputi 86% sampai 90%
dari berat kering biji sedangkan kulit biji sekitar 10-14%.
Hubungan antara kadar air, dimensi, dan berat biji kakao Forastero dan
barisan biji dari pangkal buah ke ujung buah menunjukkan pola kuadratik. Kadar
air cenderung menurun dari pangkal buah (baris ke-1), hingga pertengahan buah
(baris ke-6 atau ke-7), untuk selanjutnya meningkat hingga ujung buah (baris ke-
10). Panjang dan lebar biji mengalami peningkatan dari pangkal buah (baris ke-1)
hingga pertengahan buah (baris ke-6), kemudian menurun hingga ujung buah
(baris ke-10). Sedangkan tebal biji mengalami penurunan dari pangkal buah (beris
ke-1) hingga pertengahan buah (baris ke 6), untuk selanjutnya meningkat hingga
ujung buah (baris ke-10). Berat biji mengalami peningkatan dari pangkal buah
(baris ke-1) hingga pertengahan buah (baris ke-4 atau ke-6). Selanjutnya terjadi
penurunan hingga ujung buah.
Kulit buah kakao dapat dijadikan arang aktif dimana arang aktif merupakan
senyawa karbon yang telah diproses dengan cara aktivasi sehingga senyawa
karbon tersebut berpori dan memiliki luas permukaan yang sangat besar dengan
tujuan meningkatkan gaya adsorpsinya
2.5 Arang Aktif
Arang
aktif
merupakan
material
amorf
berkarbon
yang
memiliki
luaspermukaan yang besar yang dibangun oleh struktur pori internalnya melalui
proseskarbonisasi dan aktivasi. Karbon aktif memiliki luas permukaan yang besar
sekitar 500m2/gram bahkan bisa mencapai 1500 m2/gram. Karbon aktif memiliki
densitas yangberbeda – beda yaitu sekitar 0,43 gram/cm3- 0,55 gram/cm3. Karbon
aktif juga memiliki tingkat kekerasan yang berbeda – bedaterhadap tekanan atau
geseran tertentu. Perbedaan densitas dan kekerasan karbon aktifsangat bergantung
dari bahan baku dan cara pengaktivasinya. Selain itu, karbon aktif memiliki
pori/celah/rongga yang berukuran nanometer dimana pori tersebut memiliki gaya
Van Der Wals yang kuat (Anton, 2011).
Gambar 2.3. Struktur Morfologi Arang Aktiff dengan SEM
Arang aktif bersifat hidrofobik, yaitu molekul pada arang aktif cenderung
tidak bisa berinteraksi dengan molekul air. Arang aktif memiliki luas permukaan
1,95 x 106 m2/kg dengan total volume pori-porinya 10,28 x 10-4 m3/kg dan
diameter pori rata-rata 21,6 Å, sehingga sangat memungkinkan untuk dapat
menyerap adsorbat dalam jumlah yang banyak. Berdasarkan bentuknya karbon
aktif dibagi menjadi 4 bagian yaitu : (Gunawan, 2012)
a. Powdered Activated Carbon (PAC) memiliki ukuran < 0,18 mm dan
digunakan pada fasa gas.
b. Granular Activated Carbon (GAC) memiliki ukuran < 0,2 - 5 mm dan
digunakan pada fasa cair dan gas.
c. Extruded Activated Carbon (EAC) memiliki ukuran < 0,8 - 5 mm dan
digunakan pada fasa gas.
Pada prinsipnya karbon aktif terdiri dari 3 proses sebagai berikut (Martin,
2008) :
1. Pemilihan bahan dasar
Karbon aktif dapat dibuat dari beberapa bahan yang mengandung unsur
karbon seperti sekam padi, tulang binatang, kulit biji kopi, kayu, tempurung
kelapa dan lain-lain. Pemilihan bahan dasar untuk karbon aktif harus
memenuhi kriteria yaitu unsur inorganik yang rendah, ketersediaan bahan
(tidak mahal dan mudah didapat), memiliki durability yang baik dan mudah di
aktivasi.
2. Karbonisasi
Karbonisasi merupakan suatu proses pirolisis pada suhu 250o C. Pirolisis
merupakan suatu proses untuk merubah komposisi kandungan kimia dari
bahan organik dengan cara dipanaskan dalam kondisi tidak ada kandungan
udara disekitarnya. Tujuan karbonisasi untuk menghilangkan zat-zat yang
mudah menguap (volatile matter) yang terkandung pada bahan dasar dimana
bahan tersebut sudah memiliki pori-pori setelah melalui proses karbonisasi.
3. Aktivasi
Aktivasi merupakan bagian dari proses pembuatan karbon aktif dimana
bertujuan untuk membuka atau menciptakan pori yang dapat dilalui adsorbat,
memperbesar distribusi dan ukuran pori serta memperbesar luas permukaan
karbon aktif dengan proses heat treatment pada temperatur 200o C. Ada dua
metode aktivasi : Aktivasi fisika dan kimia
Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah
sebagai berikut :
a. Aktivasi Kimia
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik
dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktivator yang digunakan adalah
bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat,
klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam
anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4.
b. Aktivasi Fisika
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik
dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan di dalam
tanur pada temperatur 200ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah
merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya.
2.6 Karakterisasi Filter Arang Aktif Kulit Kakao dan Tanah Lempung
2.6.1
Karakterisasi Sifat Fisis
a. Daya Serap Air(Water Absorbtion)
Daya serap air merupakan kemampuan suatu sampel untuk menyerap air.
Besar kecilnya penyerapan air pada sampel sangat dipengaruhi oleh pori atau
rongga yang terdapat pada sampel. Semakin banyak pori-pori yang terkandung
dalam sampel maka akan semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanannya
akan berkurang. Pada saat terbentuk sampel kemungkinan ada terjadinya udara
yang terjebak dalam lapisan agregat atau terjadi karena dekomposisi mineral yang
terbentuk akibat perubahan cuaca, maka terbentuklah lubang di dalam butiran
agregat (pori) (Haniffuddin. 2013).
Pengujian daya serap air (water absorbtion) dilakukan pada masing-masing
sampel. Pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005 tentang
prosedur pengujian, dimana bertujuan untuk menentukan besarnya persentase air
yang diserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam pada
suhu kamar. Massa awal sebelum dan sesudah perendaman diukur. Untuk
mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung menggunakan persamaan
sebagai berikut:
dengan:
���� ����� ��� =
�� −��
��
� 100 % (2.1)
Mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr)
Mk = Massa sampel dalam keadaan kering (gr)
b. Densitas
Massa jenis atau disebut juga dengan istilah rapat massa adalah perbandingan
antara massa suatu zat dengan volumenya. Massa jenis merupakan ciri khas setiap
zat. Oleh karena itu zat yang berbeda jenisnya pasti memiliki massa jenis yang
berbeda pula. Secara matematis dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
dengan :
ρ=
�
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . (2.2)
�
ρ = Massa jenis zat (kg/m3 atau g/cm3 )
m = Massa benda (kg atau g)
V = Volume benda (m3 atau cm3 )
Densitas komposit secara teori dapat diukur dengan hukum pencampuran
(Rule Of Mixture) yaitu :
� ������ = ��� ��� + ��� ���
(2.3)
Untuk fraksi volume dirumuskan sebagai berikut :
��� =
� �� /���
(2.4)
(� �� /��� ) + (��� /��� )
Keterangan :
��� =
��� /���
(2.5)
(��� /��� ) + (� �� /��� )
mAK
: Massa arang aktif (gram)
mTL
: Massa tanah lempung (gram)
ρAK
: Densitas arang aktif secara teori (gram/cm3)
ρTL
: Densitas tanah lempungsecara teori (gram/cm3)
VAK
: Fraksi volume arang aktif (%)
VTL
: Fraksi volume tanah lempung (%)
c. Porositas
Porositas adalah pori-pori yang terdapat dalam sampel. Porositas merupakan
satuan-satuan yang menyatakan keporositasan material yang dihitung dengan cara
mencari (%). Porositas juga berhubungan langsung dengan kerapatan. Porositas
dinyatakan dalam % yang menghubungkan antar volume benda keseluruhan.
Berdasarkan ASTM C 373-88, porositas sampel dapat dihitung menggunakan
persamaan berikut:
���������(%) =
dengan:
�� − ��
1
�
� 100 % … … … … … … … … … … … … . . (2.5)
��
�
P = Porositas (%)
Mb = Massa basah (kg)
Mk = Massa kering (kg)
Vb = Volume benda (m3)
2.6.2
Karakterisasi Sifat Mekanik
a. Kuat Tekan
Kekuatan tekan suatu material didefenisikan sebagai kemampuan material
dalam menahan beban/gaya mekanis sampai terjadinya kegagalan (failure). Kuat
tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya beban maksimum yang
dapat ditahan beban. Pengaruh kuat tekan menggunakan alat Ultimate Testing
Machine (UTM)
dengan kecepatan penekanan sebesar 4 mm/menit.Untuk
pengukuran kuat tekan beton polmer mengacu pada standard ASTM C – 133 – 97
dan dihitung dengan persamaan berikut :
� =
dimana :
����
�
P
= Kuat Tekan (N/m2)
Fmaks
= Gaya Maksimum (N)
A
= Luas permukaan benda (m2)
2.6.3
(2.6)
Karakterisasi Morfologi
a. SEM (Scanning Electron Microscope)
Struktur mikroskopik diamati dengan menggunakan SEM, prinsip kerjanya
yakni dengan memindai permukaan dari material. Sebuah gambar dihasilakn oleh
SEM dengan memfokuskan berkas electron yang memindai permukaan sebuah
spesiemn; tidak dihasilkan ilmuniasi sekejap dari semua area seperti yang terjadi
pada TEM. Perbedaan SEM dengan mikroskop optic terletak pada resolusi yang
lebih tinggi dan kedalaman area yang lebih besar (depth of field). Topografi dan
morfologi dapat diamati menggunakan instrumen ini karena kedalaman area yang
bisa mencapai orde puluhan micrometer pada perbesaran 1000X dan orde
micrometer pada perbesaran 10000 x (Sembiring, 2003).
2.6.4
Debit Alir
Debit alir merupakan jumlah air yang mengalir dari suatu penampang tertentu
atau suatu ukuran banyaknya volume air yang dapat dilewatkan per satuan waktu.
Secara matematis, debit alir dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
� =
dengan :
�
�
(2.7)
Q = Debit Aliran Air (m3/s )
V = volume air yang dilewatkan (m3)
t = lamanya air yang mengalir (s)
2.6.5
Karakteristik Air Bersih Hasil Pengolahan
Pengolahan air sumur dengan menggunakan filter arang aktif kulit kakao dan
tanah lempung dengan parameter – parameter yang dianalisa adalah parameter
warna
dengan
spektrofotometri,
kekeruhan
dengan
menggunakan
spektrofotometri, suhu dengan menggunakan IKM/BTKL-MDN/K3, pH dengan
menggunakan alat pH meter, konduktivitas listrik dengan menggunakan metode
elektroda dan logam Fe dengan menggunakanspektrofotometri. Beberapa dibawah
ini merupakan parameter hasil uji air yang dilakukan antara lain :
2.6.6
Karakteristik Fisika
a. Suhu
Secara umum, kenaikan suhu perairan akan mengakibatkan kenaikan aktifitas
biologi sehingga akan membentuk O2lebih banyak lagi.Kenaikan suhu perairan
secara alamiah biasanya disebabkan oleh aktifitas penebangan vegetasi disekitar
sumber air tersebut, sehingga menyebabkanbanyaknya cahaya matahari yang
masuk tersebut mempengaruhi akuifer yang adasecara langsung atau tidak
langsung. Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang (latitude),
ketinggian dari permukaan laut waktu dalam hari, sirkulasi udara, penutupan
awan, dan aliran serta kedalaman badan air. Perubahan suhu berpengaruh terhadap
proses fisika, kimia, dan biologi badan air.
Peningkatan suhu mengakibatkan penurunan kelarutan gas dalam air. Selain
itu peningkatan suhu juga menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme dan
selanjutnya mengakibatkan peningkatan konsumsi oksigen. Cahaya matahari yang
masuk ke perairan akan mengalami penyerapan dan perubahan menjadi energi
panas. Proses penyerapan cahaya ini berlangsung secara lebih intensif pada
lapisan atas sehingga lapisan atas perairan memiliki suhu yang lebih tinggi dan
densitas yang lebih kecil dibandingkan dengan lapisan bawah.
b. Daya Hantar Listrik (DHL)
Konduktivitas air bergantung pada jumlah ion- ion terlarut pervolumenya dan
mobilitas ion-ion tersebut. Satuannya adalah (µS/cm, 25oC). Konduktivitas
bertambah dengan jumlah yang sama dengan bertambahnya salinitas. Secara
umum, faktor yang lebih dominan dalam perubahan konduktivitas air adalah
temperatur. Berdasarkan nilai DHL, jenis air juga dapat dibedakan melalui nilai
pengukurandaya hantar listrik sebagai berikut : (Yulianto, 2013)
Tabel 2.3 Klasifikasi Air Berdasarkan Daya Hantar Listrik (DHL)
No
1
2
3
4
5
DHL (µS/cm, 25oC)
0,0055
0,5 - 5
5 – 30
20 -200
45000 - 55000
Klasifikasi
Air Murni
Air Suling
Air Hujan
Air Tanah
Air Laut
c. Warna
Warna merupakan suatu sifat fisika yang ada pada air yang dapat diamati
secara langsung. Dimana air yang layak digunakan memiliki sifat tidak berwarna
(bening). Warna timbul akibat suatu bahan terlarut atau tersuspensi dalam air, di
samping adanya bahan pewarna tertentu yang kemungkinan mengandung logam
berat. Warna perairanbiasanya dikelompokkan menjadi dua, yaitu warna
sesungguhnya (true color) dan warna yang tampak (apparent color). Warna
sesungguhnya adalah warna yang hanya disebabkan oleh bahan – bahan kimia
terlarut. Pada penentuan warna sesungguhnya, bahan – bahan tersuspensi yang
dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih dahulu.
Warna dapat diamati secara visual (langsung) ataupun diukur berdasarkan
platinum kobalt (Pt Co) dengan membandingkan warna air sampel dan warna
standar. Intensitas warna cenderung meningkat dengan meningkatnya nilai pH.
Satuan warna yang diukur dengan metode spektofotometri yaitu true color unit
(TCU). Warna perairan pada umumnya disebabkan oleh partikel koloid bermuatan
negatif sehingga penghilangan warna diperairan dapat dilakukan dengan
penambahan koagulan yang bernilai positif misalnya aluminium dan besi. Warna
dapat
menghambat
penetrasi
cahaya
kedalam
air
dan
mengakibatkan
terganggunya proses fotosintesis.
d. Kekeruhan
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan organik
dananorganik, kekeruhan juga dapat mewakili warna. Sedang dari segi estetika
kekeruhan
air dihubungkan
dengan
kemungkinan
hadirnya pencemaran
melaluibuangan dan warna air tergantung pada warna air yang memasuki badan
air.
Kekeruhan air tergantung pada warna. Kekeruhan merupakan ukuran transpari
perairan yang ditentukan secara visual. Kekeruhan menggambarkan sifat optic air
yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan
oleh bahan –bahan yang terdapat dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh adanya
bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan
pasir halus) maupun bahan organic dan anorganik yang berupa plankton dan
mikroorganisme lain.
Kekeruhan dinyatakan dalam satuan unit turbiditas yang setara dengan 1mg/L
SiO2. Kekeruhan sering diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini
sumber cahaya dilewatkan pada sampel dan intensitas cahaya yang dipantulkan
oleh bahan – bahan penyebab kekeruhan yang diukur dengan menggunakan
suspense polimer formazin sebagai larutan standar. Satuan kekeruhan yang diukur
dengan metode nephelometric adalah nephelometric turbidity unit (NTU).
Semakin tinggi nilai padatan tarsuspensi, nilai kekeruhan juga akan menjadi
semakin tinggi.
2.6.7
Karakteristik Kimia
a. Derajat Keasaman (pH)
pH (Power of Hydrogen), adalah derajat keasaman yang digunakan untuk
menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan (alkalis), yang dimiliki oleh suatu
larutan. Derajat keasaman ini didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion
hidrogen yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara
eksperimental, sehingganilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH
bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar
yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.
Selain itu, pH adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas
keadaan basa atau asam suatu larutan dan juga merupakan satu cara untuk
menyatakan konsentrasi ion H+ . untuk pH yang lebih kecil dari 7 bersifat basa
dan pH lebih besar dari 7 bersifat asam. Penting dalam proses penjernihan air
karena keasaman air pada umumnya disebabkan gas oksida yang larut dalam air
terutama karbondioksida. Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dari pada
penyimpangan standar kualitas air minum dalam hal pH yang lebih kecil 6,5 dan
lebih besar dari 9,2 akan tetapi dapat menyebabkan beberapa senyawa kimia
berubah menjadi racun yang sangat menggangu kesehatan (Nasir, 2011).
b. Logam Besi (Fe)
Air yang mengandung banyak besi akan berwarna kuning dan menyebabkan
rasa logam besi dalam air, serta menimbulkan korosi pada bahan yang terbuat dari
metal. Besi merupakan salah satu unsur yang merupakan hasil pelapukan batuan
induk yang banyak ditemukan diperairan umum. Logam Fe ini dalam kadar yang
tinggi akan merusak dinding usus dan menyebabkan kematian. Disamping itu Fe
yang tertimbun di dalam alveoli akan menyebabkan berkurangnya fungsi
paruparu. Kandungan Fe yang tinggi menyebabkan air berwarna kuning
kecoklatan. Menurut Permenkes RI kandungan Fe maksimum di dalam air minum
adalah 0,03 mg/L (Ririn, 2013)