Peningkatan Daya Serap Filter Air Dari Karbon Aktif Tempurung Kelapa Dengan Memvariasikan Suhu Pemanasan
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON
AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN
SUHU PEMANASAN
TESIS
Oleh
MASTHURA
117026007/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON
AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN
SUHU PEMANASAN
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Sains dalam Program Studi
Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
MASTHURA
117026007/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: Peningkatan Daya Serap Filter Air Dari Karbon
Aktif Tempurung Kelapa Dengan Memvariasikan
Suhu Pemanasan
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
:
:
:
:
MASTHURA
117026007
Magister Ilmu Fisika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Ketua
Dr. Susilawati, M.Si
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan FMIPA USU,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Nip. 195507061981021002
Dr. Sutarman, M.Sc
Nip. 196310261991031001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF
TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU
PEMANASAN
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumber dengan benar
Medan,
Juni 2013
( MASTHURA )
NIM. 117026007
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Masthura
: 117026007
: Magister Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-xlusive Royalty
Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF
TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU
PEMANASAN
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Noneksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantukan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan,
Juni 2013
Masthura
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJIAN TESIS
Ketua
: Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Anggota : 1. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
2. Dr. Susilawati, M.Si
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
4. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc
5. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Masthura, S.Si
Tempat Dan Tanggal Lahir
: Medan, 19 Juni 1987
Alamat Rumah
: Jln. Alfalah V No. 17 Glugur-Darat I
Telepon/Fax/Hp
: 085275850262
E-Mail
: [email protected]
[email protected]
Instansi Tmpat Bekerja
: --
Alamat Kantor
: --
Telepon/Fax/Hp
: --
DATA PENDIDIKAN
SD
: Muhammadiyah 02 Medan
Tamat : 1999
SMP
: Pertiwi Medan
Tamat : 2002
SMA
: SMAN 7 Medan
Tamat : 2005
Strata-1 : FMIPA Universitas Sumatera Utara
Tamat : 2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Pertama – tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan
Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini
dapat diselesaikan. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Program Studi
Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara Medan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar – besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, M.Sc
(CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk
mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc,
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua
Program
Studi
Magister
Ilmu
Fisika,
Bapak
Dr.
Nasruddin
MN,M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma
Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu
Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi – tingginya penulis
ucapkan kepada Bapak Dr. Nasruddin MN,M.Eng,Sc selaku Pembimbing
Utama dan Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang dengan
penuh kesabaran meluangkan waktu untuk menuntun dan membimbing penulis
hingga selesainya penelitian ini.
Terimakasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji
dan Penilai Tesis : Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS, Bapak Dr.
Hamonangan Nainggolan, M.Sc dan Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
atas kesediaan mereka untuk menguji dan menilai isi tesis penulis.
Kepada Ayahanda Jonius, Kakak tercinta Amalia Rafiqa dan Adik tersayang
Nurul Huda, terimakasih atas segala dukungan, motivasi dan pengorbanan
kalian baik berupa moril maupun materil.
Universitas Sumatera Utara
Secara khusus penulis juga ini menyampaikan terimakasih yang tak terhingga
kepada Kekasih tersayang Abdullah, S.Si, Asisten Lab.Fisika Dasar LIDA USU
(Moraida, Melly, Zailani Ray, Zikri dan masih banyak lagi) atas segala bantuan,
dorongan, dukungan dan pengorbanan baik berupa moril dan materil.
Penulis menyadari bahwa tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan yang
ada di luar kemampuan penulis. Oleh sebab itu penulis dengan senang hati akan
menerima kritis dan saran yang membangun demi kesempurnaannya.
Medan,
Juli 2013
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF
TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU
PEMANASAN
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan karbon aktif tempurung kelapa dengan aktivasi
fisika (pemanasan pada suhu 500oC sampai dengan 900oC) dengan waktu penahanan
selama 1 jam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi optimum karbon
aktif tempurung kelapa yang diaktivasi dengan pemanasan dan pengaruh suhu aktivasi
karbon aktif tempurung kelapa yang optimum pada penjernihan air sumur. Hasil
pengujian karbon aktif tempurung kelapa optimum untuk aktivasi fisika (kadar air
4,86%, kadar ZMM 10,84%, kadar abu 2,04% dan kadar karbon 87,12%) berdasarkan
SNI No. 06-3730-1995 adalah pada suhu 700oC, sedangkan daya serap air optimum
diperoleh pada suhu 900oC dengan persentase 75,20%. Karbon aktif tempurung kelapa
dengan daya serap optimum yang diaktivasi secara fisika digunakan sebagai filter untuk
menjernihkan air sumur. Parameter air yang diuji antara lain ; suhu, TDS, kekeruhan,
warna, bau, rasa, pH, logam Fe, logam Al, bakteri E.Coli dan bakteri Coliform. Hasil
pengujian kualitas air bersih dan air minum menunjukkan bahwa bakteri E.Coli dan
bakteri Coliform belum memenuhi standar. Optimalisasi proses penjernihan air untuk
mereduksi kontaminan - kontaminan dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang
kemudian difilter dengan karbon aktif tempurung kelapa. Hasil pengujian menunjukkan
bahwa semua parameter air yang diuji sudah memenuhi standar air bersih (Permenkes
No. 416 Tahun 1990) dan air minum (Permenkes No. 492 Tahun 1990) kecuali bakteri
Coliform yang belum memenuhi standar air minum.
Kata kunci : Karbon aktif tempurung kelapa, aktivasi, penjernihan air sumur,
elektrokoagulasi
Universitas Sumatera Utara
INCREASING WATER FILTER ABSORPTION OF ACTIVATED CARBON
FROM COCONUT SHELL WITH VARY HEATING TEMPERATURE
ABSTRACT
The study has been conducted to manufacture of coconut shell activated carbon with
activation (heating at a temperature of 500oC to 900oC) with 1 hour detention time. This
study aims to determine the optimum temperature activation of coconut shell activated
carbon and determine the effect of the activation temperature of optimum coconut shell
activated carbon to purify well water. The testing results of coconut shell activated
carbon for optimum physical activation (water content 4.86%, ZMM levels of 10.84%,
ash content 2.04% and 87.12% carbon content) based SNI No. 06-3730-1995 is at a
temperature of 700oC, while the optimum water absorption is obtained at a temperature
of 900oC with presentation 75.20%. Coconut shell activated carbon with optimum
absorption, which is activated in physics is used as a filter to purify well water. Water
parameters were tested, among others: temperature, TDS, turbidity, color, odor, taste,
pH, Fe, Al metals, bacteria E. coli and Coliform bacteria. The test results of water
quality and drinking water showed that the bacteria E. coli and Coliform bacteria not yet
fulfilled the the standard. Optimization of the water purification process to reduce
contaminants carried by electrocoagulation process which is then filtered with activated
carbon coconut shell. The test results showed that all tested parameters fulfilled
freshwater standard (Minister Regulation. 416 of 1990) and drinking water (Minister
Regulation. 492 of 1990) except for coliform bacteria that not yet fulfilled drinking
water standard.
Keywords: Activated carbon, coconut shell, activation, well water purification,
electrocoagulation
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................
i
ABSTRAK ..................................................................................................... ii
ABSTRACT................................................................................................... iii
DAFTAR ISI.................................................................................................. iv
DAFTAR TABEL.......................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. vii
BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 4
1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 4
1.4 Hipotesis .......................................................................................... 5
1.5 Tujuan Penelitian .............................................................................. 5
1.6 Manfaat Penelitian ............................................................................ 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 7
2.1 Air .................................................................................................... 7
2.1.1 Pengertian Air ............................................................................... 7
2.1.2 Air Tanah ....................................................................................... 8
2.1.3 Persyaratan Kualitas Air ................................................................ 9
2.2 Karbon Aktif .................................................................................... 14
2.2.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa .................................................. 17
2.2.2 Pembuatan Karbon Aktif .............................................................. 19
2.2.3 Standar Kualitas Karbon Aktif ..................................................... 23
2.2.4 Pengujian Kualitas Karbon Aktif .................................................. 25
2.2.5 Analisis SEM ................................................................................. 27
Universitas Sumatera Utara
2.3 Filtrasi ................................................................................................... 27
2.4 Elektrokoagulasi .................................................................................... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 34
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................ 34
3.2 Bahan dan Peralatan ........................................................................ 35
3.2.1 Bahan .................................................................................... 35
3.2.2 Peralatan ................................................................................ 35
3.3 Pengambilan Sampel Air .................................................................. 37
3.4 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 38
3.5 Prosedur Penelitian ......................................................................... 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 43
4.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa Optimum .................................... 43
4.1.1 Karbonisasi ........................................................................... 43
4.1.2 Aktivasi Fisika ...................................................................... 43
4.1.3 Karakteristik Karbon Aktif .................................................... 44
4.1.4 Karakteristik Mikrostruktur Karbon Aktif ............................. 51
4.2 Penjernihan Air Sumur .................................................................... 54
4.2.1 Penjernihan Air Menggunakan Karbon Aktif TK ................ 55
4.2.2 Penjernihan Air Menggunakan EC + Karbon Aktif TK ........ 57
4.2.3 Perbandingan Penjernihan Air Dengan.................................. 58
Filter Karbon Aktif TK dan Elektrokoagulasi
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... 61
LAMPIRAN ......................................................................................... 66
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
2.1
Sifat Penting Dari Air
7
2.2
Penggunaan Karbon Aktif
15
2.3
Karakteristik Kelapa Dalam, Genjah dan
18
Hibrida
2.4
Komponen Penyusun Kimiawi Karbon Aktif
19
Tempurung Kelapa
2.5
Karakteristik Secara Umum Tempurung Kelapa
19
2.6
Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII-0258-79
24
2.7
Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI No. 06-
24
3730-1995
2.8
Standar Kualitas Arang Aktif Menurut Departemen
24
Kesehatan
4.1
Data Hasil Proses Aktivasi Fisika
44
4.2
Data Hasil Pengujian Kadar Air Aktivasi Fisika
45
4.3
Data Hasil Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap
46
Aktivasi Fisika
4.4
Data Hasil Pengujian Kadar Abu Aktivasi Fisika
47
4.5
Data Hasil Pengujian Kadar Karbon Aktivasi Fisika
49
4.6
Data Hasil Pengujian Daya Serap Air Aktivasi
50
Fisika
4.7
Hasil Pengujian Air Sumur Sebelum Diolah
54
4.8
Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Difilter Dengan
53
Karbon Aktif Tempurung Kelapa
55
Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Proses EC &
57
4.9
Difilter Dengan Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar
2.1
Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi
33
3.1
Bagan Alir Penelitian Tahap I
38
3.2
Bagan Alir Penelitian Tahap II
39
3.3
Penjernihan
air
elektrokoagulasi dan
dengan
metode
41
difilter karbon aktif
tempurung kelapa
3.4
Penjernihan air dengan filter karbon aktif
42
tempurung kelapa
4.1
Grafik Kadar Air Terhadap Suhu Aktivasi
45
Fisika
4.2
Grafik Kadar Zat Mudah Menguap Terhadap
46
Suhu Aktivasi Fisika
4.3
Grafik Kadar Abu Terhadap Suhu Aktivasi
48
Fisika
4.4
Grafik Kadar Karbon Terhadap Suhu Aktivasi
49
Fisika
4.5
Grafik Daya Serap Air Terhadap Suhu
50
Aktivasi Fisika
4.6
Mikrograf SEM Permukaan Karbon Aktif TK
52
Aktivasi Fisika
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lampiran
A
Data Hasil Pengujian Karbon Aktif Tempurung
66
Kelapa
B
Data Hasil Pengujian Air Sumur
71
C
Data Hasil Pengujian Mikrostruktur
75
D
Gambar Alat Dan Bahan
79
E
Prosedur Pengujian Karbon Aktif Tempurung
84
Kelapa
F
Peraturan Menteri Kesehatan No. 416/ Menkes
86
/PER/IX/1990
G
Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/ Menkes
91
/PER/IV2010
Universitas Sumatera Utara
AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN
SUHU PEMANASAN
TESIS
Oleh
MASTHURA
117026007/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON
AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN
SUHU PEMANASAN
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Sains dalam Program Studi
Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
MASTHURA
117026007/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: Peningkatan Daya Serap Filter Air Dari Karbon
Aktif Tempurung Kelapa Dengan Memvariasikan
Suhu Pemanasan
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
:
:
:
:
MASTHURA
117026007
Magister Ilmu Fisika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Ketua
Dr. Susilawati, M.Si
Anggota
Ketua Program Studi,
Dekan FMIPA USU,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Nip. 195507061981021002
Dr. Sutarman, M.Sc
Nip. 196310261991031001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF
TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU
PEMANASAN
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumber dengan benar
Medan,
Juni 2013
( MASTHURA )
NIM. 117026007
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Masthura
: 117026007
: Magister Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-xlusive Royalty
Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF
TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU
PEMANASAN
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Noneksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantukan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan,
Juni 2013
Masthura
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJIAN TESIS
Ketua
: Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Anggota : 1. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
2. Dr. Susilawati, M.Si
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
4. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc
5. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Masthura, S.Si
Tempat Dan Tanggal Lahir
: Medan, 19 Juni 1987
Alamat Rumah
: Jln. Alfalah V No. 17 Glugur-Darat I
Telepon/Fax/Hp
: 085275850262
: [email protected]
[email protected]
Instansi Tmpat Bekerja
: --
Alamat Kantor
: --
Telepon/Fax/Hp
: --
DATA PENDIDIKAN
SD
: Muhammadiyah 02 Medan
Tamat : 1999
SMP
: Pertiwi Medan
Tamat : 2002
SMA
: SMAN 7 Medan
Tamat : 2005
Strata-1 : FMIPA Universitas Sumatera Utara
Tamat : 2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Pertama – tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan
Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini
dapat diselesaikan. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Program Studi
Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara Medan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar – besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, M.Sc
(CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk
mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc,
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua
Program
Studi
Magister
Ilmu
Fisika,
Bapak
Dr.
Nasruddin
MN,M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma
Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu
Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi – tingginya penulis
ucapkan kepada Bapak Dr. Nasruddin MN,M.Eng,Sc selaku Pembimbing
Utama dan Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang dengan
penuh kesabaran meluangkan waktu untuk menuntun dan membimbing penulis
hingga selesainya penelitian ini.
Terimakasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji
dan Penilai Tesis : Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS, Bapak Dr.
Hamonangan Nainggolan, M.Sc dan Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc
atas kesediaan mereka untuk menguji dan menilai isi tesis penulis.
Kepada Ayahanda Jonius, Kakak tercinta Amalia Rafiqa dan Adik tersayang
Nurul Huda, terimakasih atas segala dukungan, motivasi dan pengorbanan
kalian baik berupa moril maupun materil.
Universitas Sumatera Utara
Secara khusus penulis juga ini menyampaikan terimakasih yang tak terhingga
kepada Kekasih tersayang Abdullah, S.Si, Asisten Lab.Fisika Dasar LIDA USU
(Moraida, Melly, Zailani Ray, Zikri dan masih banyak lagi) atas segala bantuan,
dorongan, dukungan dan pengorbanan baik berupa moril dan materil.
Penulis menyadari bahwa tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan yang
ada di luar kemampuan penulis. Oleh sebab itu penulis dengan senang hati akan
menerima kritis dan saran yang membangun demi kesempurnaannya.
Medan,
Juli 2013
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF
TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU
PEMANASAN
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan karbon aktif tempurung kelapa dengan aktivasi
fisika (pemanasan pada suhu 500oC sampai dengan 900oC) dengan waktu penahanan
selama 1 jam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi optimum karbon
aktif tempurung kelapa yang diaktivasi dengan pemanasan dan pengaruh suhu aktivasi
karbon aktif tempurung kelapa yang optimum pada penjernihan air sumur. Hasil
pengujian karbon aktif tempurung kelapa optimum untuk aktivasi fisika (kadar air
4,86%, kadar ZMM 10,84%, kadar abu 2,04% dan kadar karbon 87,12%) berdasarkan
SNI No. 06-3730-1995 adalah pada suhu 700oC, sedangkan daya serap air optimum
diperoleh pada suhu 900oC dengan persentase 75,20%. Karbon aktif tempurung kelapa
dengan daya serap optimum yang diaktivasi secara fisika digunakan sebagai filter untuk
menjernihkan air sumur. Parameter air yang diuji antara lain ; suhu, TDS, kekeruhan,
warna, bau, rasa, pH, logam Fe, logam Al, bakteri E.Coli dan bakteri Coliform. Hasil
pengujian kualitas air bersih dan air minum menunjukkan bahwa bakteri E.Coli dan
bakteri Coliform belum memenuhi standar. Optimalisasi proses penjernihan air untuk
mereduksi kontaminan - kontaminan dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang
kemudian difilter dengan karbon aktif tempurung kelapa. Hasil pengujian menunjukkan
bahwa semua parameter air yang diuji sudah memenuhi standar air bersih (Permenkes
No. 416 Tahun 1990) dan air minum (Permenkes No. 492 Tahun 1990) kecuali bakteri
Coliform yang belum memenuhi standar air minum.
Kata kunci : Karbon aktif tempurung kelapa, aktivasi, penjernihan air sumur,
elektrokoagulasi
Universitas Sumatera Utara
INCREASING WATER FILTER ABSORPTION OF ACTIVATED CARBON
FROM COCONUT SHELL WITH VARY HEATING TEMPERATURE
ABSTRACT
The study has been conducted to manufacture of coconut shell activated carbon with
activation (heating at a temperature of 500oC to 900oC) with 1 hour detention time. This
study aims to determine the optimum temperature activation of coconut shell activated
carbon and determine the effect of the activation temperature of optimum coconut shell
activated carbon to purify well water. The testing results of coconut shell activated
carbon for optimum physical activation (water content 4.86%, ZMM levels of 10.84%,
ash content 2.04% and 87.12% carbon content) based SNI No. 06-3730-1995 is at a
temperature of 700oC, while the optimum water absorption is obtained at a temperature
of 900oC with presentation 75.20%. Coconut shell activated carbon with optimum
absorption, which is activated in physics is used as a filter to purify well water. Water
parameters were tested, among others: temperature, TDS, turbidity, color, odor, taste,
pH, Fe, Al metals, bacteria E. coli and Coliform bacteria. The test results of water
quality and drinking water showed that the bacteria E. coli and Coliform bacteria not yet
fulfilled the the standard. Optimization of the water purification process to reduce
contaminants carried by electrocoagulation process which is then filtered with activated
carbon coconut shell. The test results showed that all tested parameters fulfilled
freshwater standard (Minister Regulation. 416 of 1990) and drinking water (Minister
Regulation. 492 of 1990) except for coliform bacteria that not yet fulfilled drinking
water standard.
Keywords: Activated carbon, coconut shell, activation, well water purification,
electrocoagulation
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................
i
ABSTRAK ..................................................................................................... ii
ABSTRACT................................................................................................... iii
DAFTAR ISI.................................................................................................. iv
DAFTAR TABEL.......................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. vii
BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 4
1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 4
1.4 Hipotesis .......................................................................................... 5
1.5 Tujuan Penelitian .............................................................................. 5
1.6 Manfaat Penelitian ............................................................................ 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 7
2.1 Air .................................................................................................... 7
2.1.1 Pengertian Air ............................................................................... 7
2.1.2 Air Tanah ....................................................................................... 8
2.1.3 Persyaratan Kualitas Air ................................................................ 9
2.2 Karbon Aktif .................................................................................... 14
2.2.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa .................................................. 17
2.2.2 Pembuatan Karbon Aktif .............................................................. 19
2.2.3 Standar Kualitas Karbon Aktif ..................................................... 23
2.2.4 Pengujian Kualitas Karbon Aktif .................................................. 25
2.2.5 Analisis SEM ................................................................................. 27
Universitas Sumatera Utara
2.3 Filtrasi ................................................................................................... 27
2.4 Elektrokoagulasi .................................................................................... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 34
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................ 34
3.2 Bahan dan Peralatan ........................................................................ 35
3.2.1 Bahan .................................................................................... 35
3.2.2 Peralatan ................................................................................ 35
3.3 Pengambilan Sampel Air .................................................................. 37
3.4 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 38
3.5 Prosedur Penelitian ......................................................................... 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 43
4.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa Optimum .................................... 43
4.1.1 Karbonisasi ........................................................................... 43
4.1.2 Aktivasi Fisika ...................................................................... 43
4.1.3 Karakteristik Karbon Aktif .................................................... 44
4.1.4 Karakteristik Mikrostruktur Karbon Aktif ............................. 51
4.2 Penjernihan Air Sumur .................................................................... 54
4.2.1 Penjernihan Air Menggunakan Karbon Aktif TK ................ 55
4.2.2 Penjernihan Air Menggunakan EC + Karbon Aktif TK ........ 57
4.2.3 Perbandingan Penjernihan Air Dengan.................................. 58
Filter Karbon Aktif TK dan Elektrokoagulasi
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... 61
LAMPIRAN ......................................................................................... 66
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
2.1
Sifat Penting Dari Air
7
2.2
Penggunaan Karbon Aktif
15
2.3
Karakteristik Kelapa Dalam, Genjah dan
18
Hibrida
2.4
Komponen Penyusun Kimiawi Karbon Aktif
19
Tempurung Kelapa
2.5
Karakteristik Secara Umum Tempurung Kelapa
19
2.6
Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII-0258-79
24
2.7
Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI No. 06-
24
3730-1995
2.8
Standar Kualitas Arang Aktif Menurut Departemen
24
Kesehatan
4.1
Data Hasil Proses Aktivasi Fisika
44
4.2
Data Hasil Pengujian Kadar Air Aktivasi Fisika
45
4.3
Data Hasil Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap
46
Aktivasi Fisika
4.4
Data Hasil Pengujian Kadar Abu Aktivasi Fisika
47
4.5
Data Hasil Pengujian Kadar Karbon Aktivasi Fisika
49
4.6
Data Hasil Pengujian Daya Serap Air Aktivasi
50
Fisika
4.7
Hasil Pengujian Air Sumur Sebelum Diolah
54
4.8
Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Difilter Dengan
53
Karbon Aktif Tempurung Kelapa
55
Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Proses EC &
57
4.9
Difilter Dengan Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar
2.1
Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi
33
3.1
Bagan Alir Penelitian Tahap I
38
3.2
Bagan Alir Penelitian Tahap II
39
3.3
Penjernihan
air
elektrokoagulasi dan
dengan
metode
41
difilter karbon aktif
tempurung kelapa
3.4
Penjernihan air dengan filter karbon aktif
42
tempurung kelapa
4.1
Grafik Kadar Air Terhadap Suhu Aktivasi
45
Fisika
4.2
Grafik Kadar Zat Mudah Menguap Terhadap
46
Suhu Aktivasi Fisika
4.3
Grafik Kadar Abu Terhadap Suhu Aktivasi
48
Fisika
4.4
Grafik Kadar Karbon Terhadap Suhu Aktivasi
49
Fisika
4.5
Grafik Daya Serap Air Terhadap Suhu
50
Aktivasi Fisika
4.6
Mikrograf SEM Permukaan Karbon Aktif TK
52
Aktivasi Fisika
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lampiran
A
Data Hasil Pengujian Karbon Aktif Tempurung
66
Kelapa
B
Data Hasil Pengujian Air Sumur
71
C
Data Hasil Pengujian Mikrostruktur
75
D
Gambar Alat Dan Bahan
79
E
Prosedur Pengujian Karbon Aktif Tempurung
84
Kelapa
F
Peraturan Menteri Kesehatan No. 416/ Menkes
86
/PER/IX/1990
G
Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/ Menkes
91
/PER/IV2010
Universitas Sumatera Utara