PENINGKATAN KUALITAS AIR DOMESTIK DI KAMPUS UNSRI INDRALAYA MENGGUNAKAN FILTER KERAMIK BERBAHAN TANAH LIAT ALAM DAN ABU TERBANG BATUBARA
PENINGKATAN KUALITAS AIR DOMESTIK DI
KAMPUS UNSRI INDRALAYA MENGGUNAKAN FILTER
KERAMIK BERBAHAN TANAH LIAT ALAM DAN ABU
TERBANG BATUBARA
Subriyer Nasir*, Rizka Wulandari Putri, Jelita Intan
- Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662
Abstrak
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia, salah satu fungsinya digunakan untuk keperluan air minum. Masalah kualitas air baku untuk air minum menjadi sangat penting karena berpengaruh pada kesehatan mayarakat yang mengkonsumsinya. Air dapat dicemari oleh logam- logam berat yang bersifat racun atau karena kandungan ion besi dan seng yang tinggi serta zat-zat terlarut lainnya yang dapat berakibat langsung pada kesehatan. Salah satu cara untuk meminimalisasikan masalah tersebut adalah dengan menggunakan teknologi membran. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan membran keramik dengan perbandingan komposisi dari tanah liat, abu batubara dan serbuk besi yaitu 77,5%:20%:2,5%. Hasil analisa yang didapat memperlihatkan adanya peningkatan kualitas air baku yang memenuhi persyaratan menjadi air minum. Penurunan TDS, kandungan ion logam besi (Fe) dan ion logam seng (Zn) cenderung cukup tinggi yaitu TDS menjadi sebesar 23 ppm, kandungan ion logam besi (Fe) menjadi sebesar 0,006 mg/l dan ion logam seng (Zn) menjadi sebesar 0,039 mg/l dan pH cenderung netral yaitu sekitar 6,9. Hasil analisa terhadap produk permeat sesuai dengan 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum.
Kata kunci : Membran keramik, Air domestik, Air minum
Abstract
Water is an important chemical compound of human life, especially for drinking water. The quality of raw drinking water is very important to be considered, because it can influenced the human health. Water quality can be deacreased due to heavy metal contents such as iron (Fe) and zink (Zn) which can be a toxic for human body. Furthermore, water also containing other solute compound which directly make an impact for human health. One method to minimize the heavy metal content in water is using membrane technology. This research was carried out using ceramic filter made from natural clay, fly ash, and iron powder with the compositions of clay, fly ash and iron powder is 77,5%:20%:2,5% . The results showed an increase in the quality of raw water that accordance with the requirement of drinking water standard. Rejection percentage of TDS, Iron (Fe) and Zinc (Zn) content tends to be fairly high and in accordance with the 492/MENKES/PER/IV/2010 about quality standards of drinking water in Indonesia.
Keywords : Membran Ceramics, Domestic Water, Drinking Water 1.
bakteri patogen atau zat-zat terlarut lainnya.
PENDAHULUAN
Salah satu cara untuk meminimalisasikan Air merupakan sumber daya alam yang kandungan logam-logam berat yang bersifat diperlukan oleh semua makhluk hidup. Salah racun, kandungan ion besi, seng dan mangan satu masalah utama yang dihadapi oleh sumber yang tinggi, serta kandungan bakteri patogen daya air adalah kualitas air untuk keperluan pada pengolahan air baku yaitu dengan domestik yang terus menurun. Air dapat menggunakan teknologi membran keramik. dicemari oleh logam-logam berat yang bersifat Sistem filtrasi menggunakan membran pada racun atau karena kandungan ion besi, seng dan dasarnya telah lama dikenal dalam pengolahan mangan yang tinggi. Air juga mengandung air, baik untuk kebutuhan air minum atau air untuk keperluan industri.
Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Mempelajari proses pengolahan air domestik dengan menggunakan proses filtrasi dengan filter keramik.
2. Untuk mengetahui pengaruh variabel operasi
Dalam penelitian ini permasalahan yang akan diangkat adalah bagaimana sistem pengolahan untuk meningkatkan kualitas air domestik di Kampus UNSRI Indralaya. Air yang digunakan di kampus Unsri selama ini ternyata tidak dapat digunakan sebagai air minum karena kualitasnya yang tidak begitu baik. Dalam pemanfaatannya air di kampus Unsri hanya digunakan untuk bilas, mencuci atau untuk keperluaan wudhu. Air domestik ternyata belum masuk kategori aman untuk langsung diminum, Karena dalam proses distribusi melalui pipa-pipa, tidak bisa dihindari terjadi juga pencemaran yang menyebabkan kualitas air menurun. Proses perebusan air untuk menjadi air minum hanya membunuh kuman dan bakteri, namun tidak membuang kandungan logam yang terkandung di dalam air. Karena itu diperlukan pengolahan lanjutan misalnya dengan menggunakan membran.
Berdasarkan ukuran partikel yang dipisahkan, membran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut : 1.
a. Permeabilitas Permeabilitas sering disebut juga sebagai kecepatan permeat atau fluks adalah ukuran kecepatan suatu spesi melewati membran persatuan luas dan waktu dengan gradien tekanan sebagai gaya pendorong. Pada proses filtrasi, nilai fluks yang umum dipakai adalah fluks volume yang
Kinerja atau efisiensi perpindahan didalam membran ditentukan oleh dua parameter yaitu :
Kinerja Membran
Kecepatan aliran komponen yang akan dipisahkan bergantung kepada jenis gaya pendorong (driving force) dan karakteristik membran. Jenis gaya pendorong yang ada pada proses pemisahan dengan menggunakan membran yaitu perbedaan tekanan, perbedaan konsentrasi, dan perbedaan temperatur.
Pada prinsipnya proses pemisahan dengan menggunakan membran adalah proses pemisahan antara pelarut dengan zat terlarut. Pelarut dipisahkan dengan zat terlarut yang akan tertahan pada membran atau yang disebut dengan konsentrat, sedangkan pelarut akan lolos melalui membran yang dinamakan permeate.
Prinsip Proses Pemisahan Membran
Membran mikrofiltrasi 2. Membran ultrafiltrasi 3. Membran osmosa balik (OR) 4. Nanofiltrasi 5. Membran dialisa 6. Membran elektrodialisa
Klasifikasi Membran
Adapun manfaat yang didapat dalam melakukan penelitian ini adalah
bervariasi sehingga mudah diadaptasikan pemakaiannya.
(laju alir dan waktu) pada kinerja filter keramik yang digunakan.
Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses lain, antara lain pemisahan dilakukan secara terus – menerus, konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah, proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses pemisahan lainnya
Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran yang lebih kecil. Filtrasi dengan menggunakan membran selain berfungsi sebagai sarana pemisahan juga berfungsi sebagai sarana pemekatan dan pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran tersebut.
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Membran dapat didefinisikan sebagai suatu media yang berpori dengan ketebalan tertentu serta mempunyai sifat semi-permiabel yang hanya dapat melewatkan partikel dengan ukuran molekuler tertentu atau spesi dalam suatu larutan, spesi dengan ukuran yang lebih besar dari pori akan tertahan sedangkan yang ukuran lebih kecil akan melewati membran.
Ruang lingkup penelitian meliputi analisa sampel air domestik di kampus UNSRI Indralaya. Analisa yang dilakukan antara lain kadar pH, TDS, kandungan ion logam besi (Fe) dan Seng (Zn) dalam air domestik tersebut dengan variabel proses yang akan diteliti adalah laju alir umpan dan waktu operasi.
2. Mendapatkan suatu teknologi yang murah dan sederhana dalam pengolahan air domestik.
1. Mengetahui pengolahan air domestik yang masih mengandung logam-logam berat dengan penggunaan filter keramik.
(hybrid processing) , dan material membran dinyatakan sebagai volume larutan umpan yang dapat melewati membran per satuan waktu per satuan luas membran. Faktor yang mempengaruhi permeabilitas adalah jumlah dan ukuran pori, interaksi antara membran dan larutan umpan, viskositas larutan serta tekanan dari luar.
b. Selektifitas Selektifitas yang parameternya dinyatakan sebagai koefisian penolakan atau koefisien rejeksi adalah ukuran kemampuan membran menahan suatu spesi. Faktor yang mempengaruhi selektifitas adalah besarnya ukuran partikel yang akan melewatinya, interaksi antara membran, larutan umpan dan ukuran pori.
3. Susut kering dan susut bakar Tanah liat yang terlalu plastis biasanya memiliki persentase penyusutan lebih dari
Persyaratan Fisika
Beberapa persyaratan air minum yang layak minum baik dari segi fisika, kimia, maupun biologinya antara lain sebagai berikut : A.
Kualitas air minum sangat erat berkaitan dengan kualitas air bakunya. Umumnya air baku dari air tanah kualitasnya sudah cukup baik sehingga tidak sulit menjadikannya air minum yang memenuhi persyaratan kesehatan.
Kualitas Air Baku
Abu terbang batubara terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Secara kimia abu batubara merupakan mineral alumino silikat yang banyak mengandung unsur-unsur Ca, K, dan Na di samping juga mengandung sejumlah kecil unsur C dan N. Sifat kimia dari abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya.
Abu Terbang Batubara (Fly Ash)
5. Porousitas Fluks membran keramik secara langsung berhubungan dengan porositas, dimana membran keramik yang bagus adalah membran dengan porositas tinggi, tetapi tidak menurunkan kekuatan mekanik membran tersebut.
4. Suhu kematangan (vitrifikasi) Suhu bakar keramik berkaitan langsung dengan suhu kematangan, yaitu keadaan benda keramik yang telah mencapai kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk.
15 %, sehingga apabila tanah liat tersebut dibentuk akan memiliki resiko retak atau pecah yang tinggi.
2. Memiliki kemampuan bentuk Tanah liat juga harus mempunyai kemampuan bentuk yaitu kualitas penopang bentuk selama proses pembentukan berlangsung yang berfungsi sebagai penyangga.
Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran diantaranya sebagai berikut : 1.
Sifat plastis Sifat plastis berfungsi sebagai pengikat dalam proses pembentukan sehingga benda yang dibentuk tidak akan mengalami keretakan, pecah atau berubah bentuk.
Tanah liat memiliki sifat paling stabil dan paling tahan tererosi. Agar tanah liat dapat digunakan untuk membentuk benda keramik maka harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1.
Tanah Liat (Lempung)
Membran keramik terbentuk dari kombinasi logam (aluminium, titanium, zirkonium) dengan non logam dalam bentuk oksida, nitrida atau karbida. Contohnya adalah membran alumina atau zirkonia. Adanya oksida logam pada membran keramik menghasilkan muatan listrik sehingga performance permukaan material keramik lebih kuat. Secara fisik, membran keramik dapat berbentuk tube atau disk, bersifat porous.
Membran keramik
5. Parameter operasional Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari tekanan membran, permukaan membran, temperatur dan konsentrasi.
4. Karakteristik Larutan Karakteristik larutan ini mempunyai akan memberi pengaruh terhadap permeabilitas membran.
3. Bahan Membran Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejeksi dan distribusi ukuran pori.
2. Bentuk Membran Membran dapat dibuat dalam berbagai macam bentuk, seperti bentuk datar, bentuk tabung, dan bentuk serat berongga.
Ukuran Molekul Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran.
Syarat fisik air yang layak minum sebagai berikut :
1. Kekeruhan Kualitas air yang baik adalah jernih
(bening) dan tidak keruh. Batas maksimal kekeruhan air layak minum menurut PERMENKES RI Nomor 492 Tahun 2010 adalah 5 skala NTU.
2. Tidak Berbau dan Rasanya Tawar 3.
Jumlah Padatan Terapung Batas maksimal jumlah padatan terapung yang diperbolehkan adalah 500 mg/l.
4. Suhu Normal Air yang baik mempunyai temperatur normal, yaitu 35 o C.
5. Warna Air yang layak dikonsumsi harus jernih dan tidak berwarna. PERMENKES RI
Nomor 492 Tahun 2010 menyatakan bahwa batas maksimal warna air yang layak minum adalah 15 skala TCU.
Semakin tinggi TDS maka dalam jangka panjang akan memberikan dampak negatif pada tubuh manusia karena tidak sanggup diuraikan dan akan mengendap sebagai sumber berbagai penyakit degenerative.
Kelebihan Total Dissolved Solid (TDS)
Kandungan besi dalam air yang diperbolehkan < 0,3 ppm apabila melebihi 0,3 ppm, mengakibatkan Warna air menjadi kemerah merahan, memberi rasa tidak enak pada minuman dan pembentukan endapan pada pipa logam. Kelebihan zat besi (Fe) pada tubuh manusia bisa menyebabkan keracunan, dimana terjadi muntah, diare dan kerusakan usus serta gangguan pada ginjal.
Dalam tanah besi (Fe) terdapat sebagai Fe 2 O 3 atau sebagai FeS 2 yang sifatnya sukar larut. Adakalanya terdapat sebagai FeCO 3 yang sukar larut.
B. Persyaratan Kimia
3. Kandungan Bahan Kimia Anorganik Kandungan bahan kimia anorganik seperti garam dan ion-ion logam (Fe, Al, Cr,
1. Derajat Keasaman (pH) Menurut PERMENKES RI Nomor 492
Persiapan bahan baku membran keramik berupa serbuk besi dan fly ash di Laboratorium Kesetimbangan Kimia Jurusan Teknik Kimia
2. METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di dua tempat.
Air domestik dikampus UNSRI diambil melalui pipa pengambilan (intake) yang terletak di daerah perbatasan antara desa Muara Penimbung Indralaya dengan desa Tanjung Seteko. Air baku akan ditampung di dalam bak air baku dengan volume 150 m 3 , dimana pada bak tersebut diinjeksikan tawas untuk menjernihkan air baku. Kemudian air dari bak air baku masuk ke bak flokulasi, dengan tujuan untuk pembentukan dan pemisahan flok-flok dengan pengadukan cepat. Setelah flok terpisah, lalu air masuk ke bak sedimentasi dimana terjadi pengendapan flok-flok yang terikut. Kemudian difiltrasi di bak filter dengan filter pasir kuarsa dan ijuk. Sebelum masuk ke bak penampung, air yang sudah diolah diinjeksikan kaporit untuk mengontrol pH dan setelah itu akan disimpan di 10 (sepuluh) bak penampung sebelum dialirkan ke tiap-tiap fakultas.
Unit Pengolahan Air (water treatment) Kampus UNSRI Indralaya memiliki kapasitas 20 liter per detik, dengan memanfaatkan Sungai Klekar sebagai sumber air baku. Pemilihan Sungai Klekar sebagai sumber air baku dikarenakan oleh kuantitas air sungai yang memadai untuk memenuhi kebutuhan Kampus UNSRI dan jarak pendistribusian yang tidak terlalu jauh dari kampus.
Air Domestik di Kampus UNSRI
Persyaratan kimia sebgai batasan air layak minum sebagai berikut:
Tahun 2010, batas pH minimum dan maksimum air layak minum berkisar 6,5-8,5.
Mg, Ca, Cl, K, Pb, Hg, Zn) pada air layak minum tidak melebihi jumlah yang telah ditentukan.
2. Kandungan Bahan Kimia Organik Bahan kimia organik seperti NH 4 , H 2 S,
Kelebihan seng (Zn) dalam tubuh sebanyak 2 gram atau lebih dapat menyebabkan muntah, diare, kelelahan yang sangat, anemia, gangguan reproduksi serta gangguan ginjal.
Indikator yang digunakan untuk mendeteksi pencemaran air adalah cemaran logam berat didalamnya. Di antara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, kemudian diikuti oleh logam berat antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Fe dan Zn.
Kandungan Logam dalam Air
(CaCO3) maksimum air yang layak minum adalah 500 mg per liter.
SO 4 2- , dan NO 3 tidak boleh melebihi batas yang ditetapkan.
4. Tingkat Kesadahan Berdasarkan PERMENKES RI Nomor 492 Tahun 2010, derajat kesadahan
Universitas Sriwijaya. Pengolahan air domestik 3.
Dikeluarkan dari cetakan kemudian di Laboratorium Teknik Pemisahan Jurusan ditempatkan diatas lembaran pohon pisang. Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas 4.
Dikeringkan pada suhu kamar selama 7 hari. o Sriwijaya. Waktu penelitian adalah bulan 5.
C. Dibakar pada suhu 900 – 1000 Januari-Mei 2011.
6. Lama pembakaran 12 jam, yaitu 4 jam dilakukan pengasapan dan pembakaran 8
ALAT DAN BAHAN jam. Alat yang digunakan antara lain :
3. Skema rancangan filter keramik
1. Filter Membran keramik Membran keramik dibuat dari tanah liat 2. Selang plastik dan abu batubara yang mempunyai:
3. Pressure gauge Diameter dalam = 4 cm 4. Pipa PVC
Diameter luar = 5 cm 5. Pompa air
Ketebalan = 1 cm 6. Flowmeter
Panjang = 25 cm 7. pHmeter 8.
TDS meter 9. Oven 10.
Erlenmeyer 11. Kertas saring 12. Timbangan elektrik 13. Gelas ukur 14. Ember plastik
Bahan yang digunakan, yaitu : 1.
Tanah liat
Gambar 2. Skema rancangan membran 2.
Abu batubara keramik
3. Serbuk besi 4.
Air domestik UNSRI
4. Rangkaian Alat Penelitian PROSEDUR PENELITIAN
1. Pembuatan Filter Keramik
Pencampuran tanah liat, abu batubara dan serbuk besi, 77,5% : 20% : 2,5%
Air 30% Dicetak bentuk silinder Domestik Air
Pengeringan Gambar 3.
Skema Rangkaian Alat Penelitian Suhu 900 – 1000oC ditampung pada tangki berkapasitas 250 liter, untuk proses pengaliran digunakan pompa
Filter keramik sentrifugal. Air domestik dialirkan dari tangki penampungan melalui pipa PVC dengan Gambar 1. Diagram Alir Proses Pembuatan bantuan pompa berturut-turut melewati housing
Filter Keramik yang berisi pasir silika, zeolit, dan karbon aktif sebelum menuju filter keramik. Air yang
2. Proses Pembuatan Filter Keramik
mengalir ke dalam filter keramik tersebut akan Berikut ini adalah langkah-langkah merembes melewati pori-pori dinding. Kondisi dalam pembuatan filter keramik : operasi untuk masing-masing filter divariasikan
1. Pencampuran tanah liat, abu batubara dan antara laju alir inlet 10 liter/menit dan 12.5 serbuk besi; dengan perbandingan tanah liat liter/menit dengan waktu operasi berturut-turut : abu batubara : serbuk besi yaitu 77,5% : selama 15, 30, 45 dan 60 menit. 20% : 2,5% ditambah air 30% kemudian diaduk rata.
2. Bahan dicetak dengan cetakan gips.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Persentase rejeksi TDS dan PH
Amonia mg/l 1,5 0,060
17 .
Tembaga mg/l 2 0,033
Dari tabel 1 terlihat bahwa kekeruhan, kadar ion Besi dan Seng melebihi batas maksimum yang diperbolehkan. Namun jumlah TDS masih tinggi.
Hubungan Antara Fluks Terhadap Waktu Operasi Gambar 4.
Hubungan fluks terhadap waktu Dari Gambar 4 terlihat bahwa untuk membran dengan laju alir 10 LPM, fluks permeat ketika proses pengolahan berjalan pada waktu 15 menit sebesar 19,87261 L/m 2 jam, 30 menit sebesar 19,26115 L/m 2 jam; dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 18,59873 L/m 2 jam, dan
18,34395 L/m 2 jam. Hal yang sama untuk membran dengan laju alir 12,5 LPM, Fluks ketika proses pengolahan berjalan pada waktu 15 menit sebesar 19,46497 L/m 2 jam, 30 menit sebesar 18,3949 L/m 2 jam; dan semakin kecil ketika operasi berjalan, 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 18,24204 L/m 2 jam, dan 16,30573
L/m 2 jam.
Penurunan nilai fluks ini disebabkan karena zat terlarut yang tertahan oleh membran lama kelamaan akan terakumulasi atau menumpuk pada permukaan membran dan mengakibatkan terbentuknya gel atau lapisan
fouling pada permukaan membran, sehingga
terjadinya pemampatan dan meningkatnya resistan (hambatan) pada permukaan membran.
Berikut ini adalah tabel mengenai persentase rejeksi TDS dan pH : Persentase Rejeksi TDS dan pH
Alumunium mg/l 0,2 0,021
5
10
15
20
25
15
30
45
60 F
lu k s (L /m 2 j a m ) Waktu (menit)
10 LPM 12,5 LPM Laju Alir (LPM) Waktu (menit) A B C D TDS (PPM) PH TDS (PPM) pH TDS (PPM) pH TDS (PPM) pH 10 15 35 6,54 32 6,54 52 6,37 25 6,96 30 33 6,55 33 6,52 50 6,56 23 6,93 45 34 6,54 31 6,56 51 6,57 22 6,92 60 37 6,54 32 6,55 54 6,57 25 6,91 Rata-rata 34,75 6,54 % rejeksi 99,65 0,114 99,68 0,114 99,48 0,496 99,76 5,801 32 6,54 51,75 6,51 23,75 6,93 12,5 15 30 6,55 27 6,54 44 6,56 20 6,94 30 31 6,54 25 6,53 42 6,53 21 6,93 45 31 6,55 26 6,51 44 6,57 23 6,93 Rata-rata 60 32 6,53 28 6,56 45 6,59 22 6,90 31 6,54 26,5 6,53 43,75 6,56 21,5 6,92 % rejeksi 99,69 0,114 99,73 0,229 99,56 0,190 99,78 5,725
Laju Alir
16 .
Sampel air awal yang diteliti adalah air domestik di kampus UNSRI Indralaya dimana berasal dari sungai klekar muara penimbung Indralaya yang diolah pada unit water treatment UNSRI dengan kandungan air awal seperti pada tabel dibawah ini
Tabel 1. Kandungan Sampel Air Awal N o Jenis Parameter Satu an Kadar maksimum yang diperbolehk an Hasil Pemeriksa an A.Parameter Fisik
16
1. Bau - Tidak Berbau Tidak Berbau
2. Total zat terlarut (TDS) mg/l 500 133
3. Kekeruhan Skal a NTU 5 79800
4. Rasa - Tidak Berasa Tidak Berasa
5. Warna Skal a PtCo
15
13 B.Parameter Kimia
1. Arsen mg/l 0,01 Negative/ < 0,01
2. Besi Mg/l 0,3 6,149
3. Fluorida mg/l 1,5 0,011
4. Kadmium mg/l 0,003 <0,002
5. Kesadahan (CaCO 3 ) mg/l 500
6. Klorida mg/l 250 3,450
Sulfat mg/l 250 7,232
7. Total Kromium mg/l 0,05 <0,050
8. Mangan mg/l 0,4 <0,030
9 Nitrit, (sebagai NO 2 - ) mg/l 3 <1,000
10 .
Nitrat (sebagai (NO 3 - ) mg/l
50 0,002
11 .
Ph mg/l 6,5 – 8,5 6,55
12 .
Seng mg/l 3 12,325
13 .
Sianida mg/l 0,07 Negative /< 0,07 14 .
15 .
Hubungan Antara TDS terhadap Waktu Hubungan Antara TDS terhadap Waktu
Setelah Melewati Filter Pasir Silika Setelah Melewati Filter Keramik40
30 Laju Alir
)
25
)
Laju Alir
30
m m p
20
p
10 LPM
(l S (l
15
20
10 LPM
S D
12,5 LPM
D T
10 T
5
10 12,5 LPM
15
30
45
60
15
30
45
60 Waktu (menit)
Waktu (menit) Gambar 5. Hubungan TDS terhadap waktu Gambar 8.
Hubungan TDS terhadap waktu setelah melewati filter pasir silika setelah melewati filter keramik
Hubungan Antara TDS terhadap Waktu Persentase Penurunan TDS pada Setiap Setelah Melewati Filter Zeolit Elemen Filter
40 100
)
Laju Alir
80
30 S
(% )
m p TD
60
20
(l si
10 LPM
S k
10 LPM D je
40
e T
10 12,5 LPM R
se
20
ta n se r
15
30
45
60
e P
A B C D
Waktu (menit) Elemen-Elemen Filter Gambar 6. Hubungan TDS terhadap waktu Gambar 9.
Persentase Penurunan TDS pada setelah melewati filter zeolit Setiap Elemen Filter
Hubungan Antara TDS terhadap Waktu
Dari Gambar 9 dapat terlihat bahwa
Setelah Melewati Filter Karbon Aktif
Gambar penurunan TDS sangat fluktuatif pada laju alir 10 liter/menit maupun laju alir 12,5
60 liter/menit. Terjadi penurunan TDS dari tiap
50 Laju Alir outlet titik A,B,C dan D. Seperti pada laju alir
) m
10 liter/menit pada waktu operasi 15 menit,
40
p
persentase rejeksi TDS dari titik A yaitu setelah
(l
10 LPM
30 S melewati filter pasir silika, dimana persentase
20 TD rejeksi TDS nya 73,87% menjadi 75,93% pada
12,5 LPM titik B yaitu setelah melewati filter zeolit.
10 Namun TDS kembali meningkat sedikit pada outlet housing karbon aktif, sehingga persentase
15
30
45
60 rejeksi TDS nya menurun menjadi 61,09%. Hal
Waktu (menit)
ini dikarenakan pori-pori karbon aktif yang tidak rapat. Jumlah TDS kembali turun pada
Gambar 7. Hubungan TDS terhadap waktu
titik D yaitu setelah melewati filter keramik
setelah melewati filter karbon aktif dengan persentase rejeksi TDS sebesar 82,14%.
Begitu pula pada laju alir 12,5 ,fluktuasi penurunan jumlah TDS tidak jauh berbeda.
Data Analisa Ion Logam kandungan seng pada sampel awal yaitu 12,352
mg/l yang melebihi kadar maksimum yang Berikut adalah tabel data analisa ion logam. diperbolehkan terkandung di dalam air yaitu 3,0 mg/l menjadi 0,039 mg/l pada sampel I, 0,073
Tabel 3.
Data Analisa ion-ion logam mg/l pada sampel II, 0,028 mg/l pada sampel III
Sampel Ion-ion logam dan 0,020 mg/l pada sampel IV.
Sama halnya dengan kandungan besi
Fe Zn (mg/l) (mg/l) (Fe) yang juga mengalami penurunan yang
signifikan dari kandungan ion logam pada
l Sampel Awal 6,149 12,352
sampel awal. Dimana kandungan besi (Fe) pada sampel awal yaitu 6,149 mg/l yang melebihi I = T 1,
V 1 (15 menit, 10 lpm) 0,006 0,039 kadar maksimum yang diperbolehkan
II = T 3 ,V 1 (45 menit, 10 lpm) 0,005 0,073 terkandung di dalam air yaitu 0,3 mg/l menjadi 0,006 mg/l pada sampel I, 0,005 pada sampel II,
III = T 1 ,V 2 (15 menit, 12,5 lpm) 0,006 0,028 0,006 pada sampel III, dan 0,01 pada sampel IV.
IV = T ,V (45 menit, 12,5 lpm) 0,010 0,020 3 2 Pembahasan Tabel 4.
Persentase Rejeksi Kandungan Ion Filter membran keramik dengan komposisi tanah liat, fly ash dan serbuk besi
Logam Fe dan Zn 77,5% : 20% : 2,5% ukuran 500 µm mampu
Sampel Persentase
menurunkan konsentrasi parameter yang melebihi kadar maksimum yang diperbolehkan
Rejeksi (%)
dari air domesrik awal. Hal ini terlihat dari
Fe Zn
turunnya kandungan ion logam besi (Fe), seng (Zn), TDS dan juga menetralkan pH. I = T 1,
V 1 (15 menit, 10 lpm) 99,90 99,68
Penurunan kandungan ion logam besi
II = T 3 ,V 1 (45 menit, 10 lpm) (Fe), seng (Zn), TDS dan juga pH dikarenakan
99,92 99,41 adanya proses filtrasi yang terjadi pada filter
III = T 1 ,V 2 (15 menit, 12,5 lpm) 99,90 99,77 keramik. Proses filtrasi yang dimaksud adalah
IV = T 3 ,V 2 (45 menit, 12,5 lpm) partikel partikel dengan diameter yang lebih 99,84 99,84 besar dari ukuran pori membran akan tertahan pada permukaaan membran. Selain proses Berikut adalah Gambar hasil analisa logam. filtrasi terjadi juga proses adsorpsi yang disebabkan karena adanya tumbukan partikel-
)
partikel dengan fly-ash. Semakin banyak pori- 15.000
g/l
pori yang ada pada filter keramik maka semakin
(m
luas permukaan, sehingga semakin efektif untuk
m
10.000 digunakan menyerap zat pencemar, karena
ga
adsorpsi merupakan fenomena fisik yang
lo
fe
n
menyangkut permukaan suatu material maka 5.000
io n
adsorban yang baik harus berupa struktur zn
ga berpori yang memiliki permukaan cukup luas. n u Sampel I II III IV Dari tabel persentase rejeksi TDS dan pH d n Awal
diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa pada
Ka Sampel laju alir 10 liter/menit dan 12,5 liter/menit
membran keramik memiliki perentase rejeksi pH dengan rata-rata sebesar 5,80 % dan
Gambar 10. Penurunan Kandungan Ion Logam
5,725%. Hal ini berbeda pada housing yang Fe dan Zn berisi pasir silica, zeolit dan karbon aktif, yang memiliki persentase rejeksi pH berkisar antara
Dari tabel 3 diatas terlihat bahwa ion-ion 0,11 – 0,49 %. Persentase rejeksi pH membran logam untuk membran dengan komposisi tanah keramik yang diperoleh memenuhi syarat baku liat, abu batubara dan serbuk besi 77,5% : 20% : mutu air minum yang ditetapkan pada Peraturan
2,5% ukuran 500 µm mengalami penurunan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor yang sangat signifikan bila dibandingkan 492/Menkes/Per/IV/2010 tertanggal 19 April dengan kandungan ion logam pada sampel awal.
2010 yang berisi tentang persyaratan kualitas air Khususnya pada kandungan seng (Zn) yang minum. mengalami penurunan yang tinggi, dimana Nilai TDS yang dihasilkan juga mengalami penurunan yang sangat signifikan baik pada laju alir 10 liter/menit maupun 12,5 liter/menit. Permeat dari membran keramik yang dihasilkan pada laju alir 10 liter/menit maupun 12,5 liter/menit mengalami persentase rejeksi rata-rata sebesar 82,14% dan 83,83%, sedangkan persentase rejeksi pada housing yang berisi pasir silika, zeolit dan karbon aktif dapat menurunkan TDS berkisar antara 61,090 - 80,075 %.
DAFTAR PUSTAKA
Effendi, Hefni. (2003), “ Telaah Kualitas Air”, Penerbit Kanisius. Yogyakarta. George, Austin dan E. Jasjfi (1996), “Industri Proses Kimia”, Edisi Kelima. Erlangga.
. Diakses pada 21 Juni 2011 da
United States of America.
Pontius, Frederick W. (1990), “Water Quality and Treatment”, McGraw-Hill, Inc.
“Membrane Separations Technology, Principles and Applications ”, Elsevier Science B. V.
(2010), “Persyaratan Kualitas Air Minum ”. Noble, R. D and S. A. Stern. (1995),
Kementerian Kesehatan Republik Indonesia.
Filter Keramik Dalam Pengolahan Limbah Cair Industri Pupuk Urea ”,Laporan Penelitian. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya.
Jakarta. Ambarrini,Septa dan Reni, A. (2010), ”Kinerja
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa filter keramik dapat digunakan untuk mengolah air domestik menjadi air yang memenuhi persyaratan kualitas air minum. Hal ini dikarenakan hasil yang diperoleh dari penelitian menunjukkan persentase rejeksi kandungan ion logam berat Besi (Fe), Seng (Zn), pH dan TDS yang cukup tinggi dan sesuai standar air minum.
1) Kinerja filter keramik yang dibuat dari campuran tanah liat, abu terbang batu bara dan serbuk besi cukup efektif dalam menghasilkan permeat dengan kualitas yang baik. Hal ini tercermin dalam penurunan kandungan ion logam berat besi (Fe) dalam air domestik mencapai 99,89% serta kandungan ion logam seng (Zn) mencapai 99,67% diikuti penurunan TDS sekitar 99% dari TDS air domestik sebelum diolah.
France. Dickenson, Christopher. (1992), “Filters and
Bhave, R.R. (1991), “Inorganic Membrane: Synthesis. Characteristic and Applications”, Van-Nostrand-Reinhold.
4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
3) Perlu ditambahkan unit sterilisasi dengan sinar ultraviolet untuk tahap selanjutnya agar air yang dihasilkan dapat langsung siap minum.
2) Perlu dilakukan analisia uji porositas untuk melihat struktrur filter keramik dan uji kuat tekan untuk mengetahui kekuatan filter keramik.
1) Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mencari kondisi operasi optimum pengolahan air menggunakan membran, antara lain tekanan dan life time (umur pakai) membran.
Saran
Filter keramik dapat digunakan sebagai solusi alternatif dalam pengolahan air menjadi air yang memenuhi persyaratan air minum.
TDS, kandungan logam besi (Fe), logam Seng (Zn) dan fluks. 3)
2) Volume permeat, laju alir dan waktu operasi mempengaruhi dalam penentuan nilai pH,
Filtration Handbook”, Elsevier Science Publishers LTD. United States of America. Jurnal Teknik Kimia No. 5, Vol. 17, Januari 2011 Page | 18