2. Saringan Pasir Cepat (rapid sand filter) a Pengertian
2.10.3 Karbon Aktif
Karbon aktif (arang aktif) merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon. Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras, batubara dan sebagainya (Alamsyah, 2007).
Karbon berpori atau lebih dikenal dengan nama karbon aktif, digunakan sebagai adsorben untuk menghilangkan warna, pengolahan limbah, pemurnian air. Karbon aktif akan membentuk amorf yang sebagian besar terdiri dari karbon bebas dan memiliki permukaan dalam yang berongga, warna hitam, tidak berbau, tidak berasa, dan mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan karbon yang belum menjalani proses aktivasi. Karbon aktif merupakan
senyawa karbon, yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas.
Dalam pembuatan karbon aktif perlu dilakukan proses aktivasi. Aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul- molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Metoda aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah:
1. Aktivasi Kimia : proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia.
2. Aktivasi Fisika : proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2.
Untuk aktivasi 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(Kusnaedi, 2004).
Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2 sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 10-2-10-7 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Adapun faktor yang memengaruhi daya serap karbon aktif, yaitu :
1. Sifat Serapan
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.
2. Temperatur
Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah.
3. pH (Derajat Keasaman).
Keberadaan pH dipengaruhi oleh asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.
4. Waktu Kontak
Waktu kontak semakin lama dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu lama yang lebih lama ( Sembiring, 2003).
2.10.4 Zeolit
Nama zeolit berasal dari kata “zein” yang berarti mendidih dan “lithos” yang artinya batuan, disebut demikian karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang apabila dipanaskan. Zeolit merupakan batuan atau mineral alam yang secara kimiawi termasuk golongan mineral silika dan dinyatakan sebagai alumina silikat terhidrasi, berbentuk halus, dan merupakan hasil produk sekunder yang stabil pada kondisi permukaan karena berasal dari proses sedimentasi, pelapukan maupun aktivitas hidrotermal.
Zeolit digunakan untuk mengurangi kadar/konsentrasi bahan-bahan metal terlarut seperti Na, Mg, Ca dan Fe. Zeolit biasanya ditulis dengan reaksi kimia oksida atau berdasarkan sel kristal M2OAl2O3SiO2. Sifat umum zeolit antara lain
mempunyai susunan kristal yang agak lunak, berat jenis 2 - 2,4, berstruktur tiga dimensi serta mempunyai pori-pori yang dapat diisi oleh molekul air. Zeolit ini biasanya berwarna kebiruan-kehijauan, putih dan coklat (Sugiharto, 1987).
Mineral zeolit dikenal sebagai bahan alam dan umumnya dalam bentuk batuan clinoptilolite, mordenite, barrerite, chabazite, stilbite, analcime dan
laumonlite, sedangkan offerite, paulingite, dan mazzite hanya sedikit dan jarang
dan luas permukaan yang relatif besar, sehingga mempunyai sifat adsorpsi yang tinggi.
Zeolit dengan kandungan Si yang tinggi seperti clinoptilolite, mordenite,
dan ferrierite dikelompokkan sebagai batuan acidic (Tsitsishvili et al dalam
Setyowati, 2002). Zeolit merupakan kristal berongga yang terbentuk oleh jaringan silika alumina tetrahedral tiga dimensi dan mempunyai struktur yang relatif teratur dengan rongga yang di dalamnya terisi oleh logam alkali atau alkali tanah sebagai penyeimbang muatannya. Rongga tersebut merupakan suatu sistem saluran yang didalamnya terisi oleh molekul air (Ismaryata, 1999).
Ada banyak cara aktivasi zeolit antara lain dengan perlakuan asam, perlakuan garam dan proses hidrotermal. Dengan perlakuan asam menghasilkan rasio Si/Al lebih tinggi dibandingkan dengan dealuminasi melalui proses hidrotermal. Perlakuan asam menyebabkan kemampuan adsorpsi zeolit menjadi lebih tinggi karena banyaknya pori-pori zeolit yang membuka dan permukaan zeolit yang lebih luas. Aktivasi zeolit dengan perlakuan asam dan garam, karena perlakuan garam akan membantu menghilangkan pengotor-pengotor pada pori zeolit yang masih tertinggal setelah perlakuan asam.
Melalui modifikasi tertentu zeolit dapat diubah menjadi suatu padatan yang mempunyai manfaat lebih, antara lain sebagai katalis, adsorben, penukar ion, dan sebagai padatan pendukung lainnya. Menurut Amelia tahun 2003, sifat zeolit meliputi :
1. Dehidrasi 2. Penukar ion
3. Adsorpsi 4. Katalis
5. Penyaringan/pemisahan
Proses adsorbsi dalam penggunaan zeolit terjadi akibat tumbukan antara partikel-partikel tersuspensi dengan butiran zeolit. Proses adsorbsi yang lebih penting terjadi sebagai hasil daya tarik-menarik elektrostatis. Zeolit yang bersih mempunyai muatan listrik negatif, dengan demikian dapat mengadsorbsi partikel- partikel yang bermuatan positif dalam bentuk koloid (Hardjono, dkk, 2001).
Menurut Tjokrokusumo tahun 1995, pada pengolahan air baku dimana proses koagulasi tidak perlu dilakukan, maka air baku langsung dapat disaring dengan saringan jenis apa saja termasuk pasir kasar. Metoda dengan menggunakan zeolit digunakan dikarenakan banyak diperoleh keuntungannya antara lain :
1. Bebas lumpur dan endapan. 2. Biaya cukup murah.
3. Bebas dari bahan kimia berbahaya pada efluennya. 4. Dapat menghasilkan air dengan kesadahan nol. 5. Sederhana dalam pengoperasian.
6. Dapat membuat air yang berada dalam kondisi pH asam menjadi lebih netral berdasarkan kapasitas perubahan kationnya yang besar.
Gambar 2.4 Kerangka Konsep
Penyaringan dengan pasir dan kerikil
Penyaringan dengan pasir, kerikil, dan
karbon aktif
Penyaringan dengan pasir, kerikil, dan
zeolit Cd dalam air sumur gali Kadar Cd Penyaringan dengan pasir, kerikil, karbon
aktif, dan zeolit
Pemeriksaan Laboratorium Pemeriksaan Laboratorium Permenkes RI 416/MENKES/PER/IX/1990