OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG
KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK
PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG
DENGAN ELEKTROKOAGULASI
T E S I S
Oleh
WITRI MIRZA YUHANAN
117026005/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG
KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK
PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG
DENGAN ELEKTROKOAGULASI
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
WITRI MIRZA YUHANAN
117026005/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER
ARANG TEMPURUNG KELAPA, ZEOLIT DAN PASIR KUARSA DALAM
PENJERNIHAN AIR SUNGAI
TAMIANG DENGAN ELEKTROKOAGULASI
Nama Mahasiswa : WITRI MIRZA YUHANAN
Nomor Induk Mahasiswa : 117026005
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Dr. Susilawati, M.Si Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
Drs. Nasruddin MN, M. Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc
PERNYATAAN ORISINALITAS
OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG
KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK
PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG
DENGAN ELEKTROKOAGULASI
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 23 Juli 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Witri Mirza Yuhanan
NIM : 117026005
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Dengan pengembangan ilmu pengetahuan menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ( Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG KELAPA, ZEOLIT DAN PASIR KUARSA UNTUK
PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG DENGAN ELEKTROKOAGULASI
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 27 Juli 2013
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Susilawati, M.Si
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut gelar : Witri Mirza Yuhanan S.Pd Tempat dan Tanggal Lahir : Tanjung Tiram, 21 Juni 1981
Alamat Rumah : Labuhan Ruku Lk. V Kecamatan Talawi Batu Bara
Telepon/ HP : 081370870107
E-mail : mr.yoehanan@yahoo.com
Instansi Tempat Kerja : SMA Negeri 1 Sei Suka
Alamat Kantor : Jl. Beringin Tanjung Gading Kecamatan Sei Suka,
Kabupaten Batu Bara.
DATA PENDIDIKAN
KATA PENGANTAR
Pertama-tama kami ucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini diselesaikan.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Provinsi Sumatera Utara c.q Kepala Bappeda Pemprovsu yang telah memberikan bantuan belajar sehingga penulis dapat menyelesaikan Program Magister Ilmu Fisika pada program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr Syahrial Pasaribu, DTH&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
Dekan Fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc, Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S beserta seluruh staf Pengajar pada program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Utama dan Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku Pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya tesisi ini.
Ucapan terima kasih kepada Ayahanda Yuhanan Bahar dan Ibunda Fatimah Anwar, yang telah bersusah payah membesarkan dan mendidik penulis dengan penuh kasih sayang. Ayahanda dan Ibunda yang senantiasa tiada henti berdoa dengan ikhlas untuk keselamatan dan keberhasilan penulis. Serta Ayahanda dan Ibunda Mertua, Zainal Alwi dan Rosidah terima kasih atas segala dorongan dan dukungan nya yang dengan tulus ikhlas senantiasa menyayangi kami sekeluarga.
Yang paling istimewa Isteri terkasih Maria Ulfah, SE serta anak-anak ku tercinta Wildan Fadhlurrahman Mirza, Naura Fathyara Mirza dan Nayra Fathyara Mirza, atas segala doa, kesabaran dan curahan kasih sayang sepenuh jiwa, dan terima kasih selama ini telah menjadi motivator dalam mencapai keberhasilan ini. Semoga tetap dalam bingkai keluarga yang sakinah mawaddah warrahmah.
Terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan mahasiswa-mahasiswi Program Studi Magister Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Angkatan 2011 atas kebersamaan dan persahabatan yang telah terjalin selama ini.
Sekali lagi penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada mereka yang telah penulis sebutkan satu persatu. Semoga kebaikkan mereka dibalas dengan limpahan pahala yang berlipat ganda, terjaga kesehatannya, tetap dalam rahmat dan hidayah serta perlindungan Tuhan Yang Maha Esa.
Penulis menyadari bahwa Tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan. Oleh sebab itu dengan senang hati penulis menerima kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaannya.
Medan, 24 Juli 2013
OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG
KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK
PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG
DENGAN ELEKTROKOAGULASI
ABSTRAK
Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa merupakan material yang sering digunakan sebagai media adsorpsi terutama dalam penjernihan air. Pada umumnya arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa masih mengandung pengotor-pengotor organik dan anorganik yang menutupi porinya, sehingga untuk meningkatkan kemampuan daya serap harus dilakukan aktivasi terlebih dahulu. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh suhu aktivasi, terhadap daya serap, kadar air dan porositas. Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dengan suhu aktivasi optimum akan di modifikasi menjadi gabungan filter dalam penjernihan air. Hasil penelitian menunjukkan suhu aktivasi optimum untuk arang tempurung kelapa 9000C dengan daya serap 74,8%, kadar air 3,92% dan porositas sebesar 71,13%. Untuk zeolit pada suhu 8000C dengan daya serap 65,8%, kadar air 5,36% dan porositas 57,53%. Sedangkan untuk pasir kuarsa pada suhu 10000C dengan daya serap 45,5%, kadar air 4,86% dan porositas 45,46%. Gabungan filter material yang optimum adalah modifikasi gabungan filter F2 ( susunan sekat arang
tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa) dengan daya serap 65,73%, kadar air 5,35% dan porositas 70,43%. Gabungan filter F2 ini selanjutnya akan digunakan
dalam proses penjernihan air. Penjernihan air sungai selain dilakukan dengan gabungan filter F2 juga dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang kemudian
di filter dengan gabungan filter F2. Hasil Pengujian beberapa parameter fisika
fisika ( suhu, TDS, kekeruhan, warna, bau dan rasa), parameter kimia ( pH, logam Fe dan Al) dan parameter mikrobiologi ( bakteri E. Coli dan Colifrom ) menunjukkan bahwa penjernihan air denga proses elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan filter F2 telah memenuhi standar air bersih berdasarkan
Permenkes RI No. 416 Tahun 1990 dan memenuhi standar air minum berdasarkan Permenkes RI No. 492 Tahun 2010.
OPTIMIZATION COMBINATION OF A COCONUT SHELL
CHARCOAL FILTER, ZEOLITE AND QUARTZ SAND
FOR WATER PURIFICATION TAMIANG RIVER
WITH ELEKTROCOAGULATION
ABSTRACT
Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand is a material that is often used as an adsorption media, especially in water purification. In general, coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand still contain organic impurities and inorganic pore cover, so as to increase the absorption capacity must be done prior activation. This study aims to determine the effect of the activation temperature, the absorption, moisture content and porosity. Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand with optimum activation temperature will be design as the water purification filters. The results showed optimum activation temperature to 9000 C with coconut shell charcoal absorption 74.8%, water content 3.92% and amounted to 71.13% porosity. For zeolite at a temperature of 8000C with absorption 65.8%, water content 5.36% and 57.53% porosity. As for the quartz sand at a temperature of 10000 C with absorption 45.5%, water content 4.86% and 45.46% porosity. Filter combined that optimum is the combined of the filter F2 (bulkhead arrangement of coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand) with absorption 65.73%, water content 5.35% and 70.43% porosity. Filter combined F2 will then be used in the water purification process. Purification of river water than is done with the combined of the filter F2 is also done with the electrocoagulation process later in the filter combined with filter F2. Testing results of physics parameters (temperature, TDS, turbidity, color, odor and taste), chemical parameters (pH, Fe and Al) and microbiological parameters (bacteria E. Coli and Colifrom) showed that the water purification with electrocoagulation process which is then filter using F2 filter have fulfilled clean water standards based Permenkes No.. 416 of 1990 and the drinking water standards based Permenkes No.. 492 in 2010.
Keywords: coconut shell charcoal, zeolite, quartz sand, activation, filter design, Purification of water
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Perumusan Masalah 3
1.3. Batasan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1. Kondisi Umum Sungai Tamiang 6
2.2. Pencemaran Air Sungai 6
2.3. Gabungan Filter 7
2.4. Proses Filtrasi 8
2.4.1. Karbon Aktif 9
2.4.2. Zeolit 11
2.4.3. Pasir Kuarsa 12
2.4.4. Keramik 13
2.5. Pembuatan Karbon Aktif 13
2.5.1. Metode Tradisional 13
2.5.2. Metode Yang Di Perbaharui 14
2.5.3. Analisi material 15
2.6. Faktor Fisika dan Kimia yang Mempengaruhi Air 17
2.7. Proses Pengolahan Air 20
2.7.1. Metode Elektrokoagulasi 20
2.7.2. Proses Khlorosi 23
2.5.3. Proses Ozonisasi 23
2.5.2. Proses Filtrasi 24
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 25
3.1. Waktu dan lokasi penelitian 25
3.2. Alat dan Bahan 25
3.2.1. Alat 25
3.2.2. Bahan 26
3.3. Pengambilan Sampel 27
3.4. Diagram Alir 28
3.4.1. Diagram Alir Pengaktivasian Material 28 3.4.2. Diagram alir proses penjernihan air 29
3.5. Desain filter 30
3.6. Prosedur Penelitian 30
3.7. Skema Pengolahan Air Sungai 32
4.1. Proses Pengaktivasian 33
4.1.1. Daya Serap air 33
4.1.1.1. Daya Serap Air Arang Tempurung Kelapa 34
4.1.1.2. Daya Serap Zeolit 36
4.1.1.3 Daya Serap Pasir Kuarsa 38
4.1.2. Kadar Air Menguap 40
4.1.2.1. Kadar Air Arang Tempurung Kelapa 40
4.1.2.2. Kadar Air Zeolit 42
4.1.2.3. Kadar Air Pasir Kuarsa 44
4.1.3. Porositas 46
4.1.3.1. Porositas Arang Tempurung Kelapa 46
4.1.3.2. Porositas Zeolit 48 4.1.3.3. Porositas Pasir Kuarsa 50
4.1.4. Analisis SEM 52 4.1.4.1. Morfologi Permukaan Arang Tempurung
Kelapa 52 4.1.4.2. Morfologi Permukaan Zeolit 54
4.1.4.3 Morfologi Permukaan Pasir Kuarsa 55 4.2. Modifikasi Gabungan filter 57
4.2.1. Daya Serap Filter 57
4.2.2. Kadar Air Filter 59
4.2.3. Porositas Filter 60
4.3. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang 62 4.3.1. Karakteristik Air Sungai Tamiang 62 4.3.2. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang
dengan Filter F1 63
4.3.3. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan Metode EC dan di filter dengan
Filter F1 65
4.3.4. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan
4.3.5. Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang dengan
Metode EC dan di filter dengan Filter F2 69
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 73
5.1. Kesimpulan 73
5.2. Saran 74
DAFTAR PUSTAKA 75
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel J u d u l Halaman
2.1 2.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14
Syarat Mutu Arang Aktif SII-0258-79 Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI
no 06-3730-1995 Hasil Pengujian Daya Serap Air Tanpa Aktivasi
Arang Tempurung Kelapa Hasil Pengujian Daya Serap Air Setelah
Aktivasi Arang Tempurung
Hasil Pengujian Daya Serap Air Tanpa Aktivasi Zeolit
Hasil Pengujian Daya Serap Air Setelah Aktivasi zeolit
Hasil Pengujian Daya Serap Air tanpa Aktivasi Pasir Kuarsa
Hasil Pengujian Daya Serap Air setelah Aktivasi Pasir Kuarsa
Hasil Kadar Air Tanpa Aktivasi Arang Tempurung Kelapa
Hasil Kadar Air Setelah Aktivasi Arang Tempurung Kelapa
Hasil Kadar Air Tanpa Aktivasi Zeolit Hasil Kadar Air Setelah Aktivasi Zeolit Hasil Kadar Air Tanpa Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Kadar Air Setelah Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Porositas Tanpa Aktivasi Arang Tempurung Kelapa
Hasil Porositas Setelah Aktivasi Arang
[image:16.595.112.546.149.741.2]4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 Tempurung Kelapa
Hasil Porositas Tanpa Aktivasi Zeolit Hasil Porositas Setelah Aktivasi Zeolit Hasil Porositas Tanpa Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Porositas Setelah Aktivasi Pasir Kuarsa Hasil Pengujian Daya Serap Gabungan Filter Hasil Pengujian Kadar Air Gabungan Filter Hasil Pengujian Porositas Gabungan Filter Pengujian Air Sungai Sebelum Diolah
Karakteristik Air Sungai Tamiang Sebelum dan Sesudah difilter dengan Filter Campuran Arang Tempurung Kelapa, zeolit dan Pasir Kuarsa Karakteristik Air Sungai Tamiang Sesudah diolah dengan Elektrokoagulasi kemudian di Filter dengan Filter Campuran Arang Tempurung Kelapa, zeolit dan Pasir Kuarsa Karakteristik Air Sungai Tamiang Sesudah di Filter F2
( susunan karbon aktif, zeolit dan pasir kuarsa yang disekat)
Karakteristik Air Sungai Tamiang Sesudah di Olah dengan Elektrokoagulasi kemudian di Filter F2 (susunan karbon aktif, zeolit dan pasir
kuarsa yang disekat)
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar J u d u l Halaman
2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15
Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi Bagan Alir Penelitian Tahap I Bagan Alir Penelitian Tahap II
Proses penjernihan air dengan gabungan filter optimum
Proses penjernihan air dengan gabungan filter optimum melalui proses elektrokoagulasi Grafik Daya Serap Arang Tempurung Kelapa Grafik Daya Serap Zeolit
Grafik Daya Serap Pasir Kuarsa
Grafik Kadar Air Arang Tempurung Kelapa Grafik Kadar Air Zeolit
Grafik Kadar Air Pasir Kuarsa
Grafik Porositas Arang Tempurung Kelapa Grafik Porositas Zeolit
Grafik Porositas Pasir Kuarsa
Mikrograf SEM Permukaan Arang Tempurung Kelapa
Mikrograf SEM Permukaan Zeolit Mikrograf SEM Permukaan Pasir Kuarsa Grafik Daya Serap Gabungan Filter Grafik Kadar Air Gabungan Filter Grafik Porositas Gabungan Filter
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
A B C
D E
F
[image:19.595.111.517.168.406.2]Data Hasil Perhitungan Gambar Alat Dan Bahan
Surat Keterangan Dari Kepala Laboratorium Fisika Unimed Dan Hasil SEM
Hasil Uji Air Sungai Tamiang
Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih
Peraturan Menteri Kesehatan RI No.492 Tahun 2010 Tentang Air Minum
L-1 L-2
L-3 L-4
L-5
OPTIMALISASI GABUNGAN FILTER ARANG TEMPURUNG
KELAPA, ZEOLIT, DAN PASIR KUARSA UNTUK
PENJERNIHAN AIR SUNGAI TAMIANG
DENGAN ELEKTROKOAGULASI
ABSTRAK
Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa merupakan material yang sering digunakan sebagai media adsorpsi terutama dalam penjernihan air. Pada umumnya arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa masih mengandung pengotor-pengotor organik dan anorganik yang menutupi porinya, sehingga untuk meningkatkan kemampuan daya serap harus dilakukan aktivasi terlebih dahulu. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh suhu aktivasi, terhadap daya serap, kadar air dan porositas. Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dengan suhu aktivasi optimum akan di modifikasi menjadi gabungan filter dalam penjernihan air. Hasil penelitian menunjukkan suhu aktivasi optimum untuk arang tempurung kelapa 9000C dengan daya serap 74,8%, kadar air 3,92% dan porositas sebesar 71,13%. Untuk zeolit pada suhu 8000C dengan daya serap 65,8%, kadar air 5,36% dan porositas 57,53%. Sedangkan untuk pasir kuarsa pada suhu 10000C dengan daya serap 45,5%, kadar air 4,86% dan porositas 45,46%. Gabungan filter material yang optimum adalah modifikasi gabungan filter F2 ( susunan sekat arang
tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa) dengan daya serap 65,73%, kadar air 5,35% dan porositas 70,43%. Gabungan filter F2 ini selanjutnya akan digunakan
dalam proses penjernihan air. Penjernihan air sungai selain dilakukan dengan gabungan filter F2 juga dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang kemudian
di filter dengan gabungan filter F2. Hasil Pengujian beberapa parameter fisika
fisika ( suhu, TDS, kekeruhan, warna, bau dan rasa), parameter kimia ( pH, logam Fe dan Al) dan parameter mikrobiologi ( bakteri E. Coli dan Colifrom ) menunjukkan bahwa penjernihan air denga proses elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan filter F2 telah memenuhi standar air bersih berdasarkan
Permenkes RI No. 416 Tahun 1990 dan memenuhi standar air minum berdasarkan Permenkes RI No. 492 Tahun 2010.
OPTIMIZATION COMBINATION OF A COCONUT SHELL
CHARCOAL FILTER, ZEOLITE AND QUARTZ SAND
FOR WATER PURIFICATION TAMIANG RIVER
WITH ELEKTROCOAGULATION
ABSTRACT
Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand is a material that is often used as an adsorption media, especially in water purification. In general, coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand still contain organic impurities and inorganic pore cover, so as to increase the absorption capacity must be done prior activation. This study aims to determine the effect of the activation temperature, the absorption, moisture content and porosity. Coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand with optimum activation temperature will be design as the water purification filters. The results showed optimum activation temperature to 9000 C with coconut shell charcoal absorption 74.8%, water content 3.92% and amounted to 71.13% porosity. For zeolite at a temperature of 8000C with absorption 65.8%, water content 5.36% and 57.53% porosity. As for the quartz sand at a temperature of 10000 C with absorption 45.5%, water content 4.86% and 45.46% porosity. Filter combined that optimum is the combined of the filter F2 (bulkhead arrangement of coconut shell charcoal, zeolite and quartz sand) with absorption 65.73%, water content 5.35% and 70.43% porosity. Filter combined F2 will then be used in the water purification process. Purification of river water than is done with the combined of the filter F2 is also done with the electrocoagulation process later in the filter combined with filter F2. Testing results of physics parameters (temperature, TDS, turbidity, color, odor and taste), chemical parameters (pH, Fe and Al) and microbiological parameters (bacteria E. Coli and Colifrom) showed that the water purification with electrocoagulation process which is then filter using F2 filter have fulfilled clean water standards based Permenkes No.. 416 of 1990 and the drinking water standards based Permenkes No.. 492 in 2010.
Keywords: coconut shell charcoal, zeolite, quartz sand, activation, filter design, Purification of water
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air bersih tentunya sangat berkaitan erat dengan kehidupan manusia. Permasalahan air bersih memang permasalahan yang sangat kompleks untuk saat ini, dengan padatnya daerah perkotaan, dan merambahnya perindustrian membuat air menjadi tercemar. Dimana sumber pencemaran air terjadi pada daerah industri dan daerah yang padat penduduknya. Beberapa sumber pencemaran air antara lain : limbah pertanian, limbah industri dan limbah rumah tangga. Solusi yang dapat menyelesaikan tentulah tidak bisa secara pragmatis. Perlu keseriusan dari semua pihak untuk melakukan perbaikan dalam hal air bersih. Namun, bukan berarti tidak bisa melakukan apa-apa, setidaknya bisa mengatasi disekitar tempat tinggal dari hal yang kecil dan sederhana (Fety Kumalasari & Yogi S : 2011)
Karena tingginya tingkat kekeruhan air sungai Tamiang, sehingga diduga air sungai tersebut tidak layak digunakan dilihat dari kekeruhan, warna, rasa dan bau, temperature, kadar pH, kandungan logam seperti Fe, Al dan mikro organisme yang terkandung dalam air sungai yang sesuai dengan persyaratan air bersih berdasarkan Permenkes RI Nomor 416 Tahun 1990 dan air minum berdasarkan Permenkes RI Nomor 492 Tahun 2010. Mengingat pentingnya kualitas air sungai Tamiang, maka sangat perlu dilakukan penelitian terhadap kualitas air tersebut mengingat tidak sedikitnya penduduk sekitar sungai memakai air sungai tersebut sebagai air bersih dan air minum. Ada berbagai metode dalam pengolahan/penjernihan air, mulai dari yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal (contohnya : Reverse Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan lainnya ) dan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia ( contohnya : metode tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan batu kerikil, metode elektrokoagulasi/elektrolisa, dan karbon aktif).
Salah satu cara penjernihan air adalah dengan cara adsorpsi, yaitu peristiwa penyerapan cairan pada permukaan zat penyerap. Substansi yang terserap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya disebut dengan adsorbat, sedang kan media penyerap dalam disebut dengan adsorben. Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai bahan penjernihan air adalah arang aktif atau sering disebut karbon aktif. Selain arang aktif, bahan yang sering digunakan sebagai bahan penjernihan air adalah zeolit, pasir maupun ijuk. Arang aktif memiliki daya serap yang tinggi, secara umum kemampuan adsorpsinya arang aktif terhadap iodium adalah 500-1200 mg/gr, yaitu tiap gram arang aktif mampu menyerap iodium sebesar 500-1200 mg. Sedangkan sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul, dimungkinkan karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya.
586,318 mg/g dan menunjukkan hasil yang maksimal terhadap perubahan parameter fisik air. Penelitian Dian Kusuma Rini (2011) tentang optimasi aktivasi zeolit alam untuk dehumidifikasi menunjukkan daya adsorpsi terbesar pada suhu temperature 400 0C sebesar 9,05 % . Penelitian oleh Hardini (2010), tentang media filter mangan zeolit dan karbon aktif dalam peningkatan kualitas air sumur menjadi air bersih dapat menurunkan kadar logam Fe mencapai 93,52%, Mn 97,14% dan zat organik 36%. Penelitian Anis R (2009), tentang efesiensi filter pasir-zeolit dan filter pasir-arang tempurung kelapa dalam rangkaian pengolahan air untuk mengurangi kandungan logam dan bakteri didalam air sebesar 97,47% dan 79,60%. Penelitian Yani.M (2010) mengenai karakteristik kimia air sungai Tamiang dan pengolahan dengan zeolit-PAC sebagai sumber bersih dapat menurunkan TDS sebesar 88,8% dan Fe 94,9 %.
Dari hasil penelitian diatas dapat disimpulkan bahwa arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa optimum dalam mereduksi kontaminan. Maka pada penelitian ini menggabungkan tiga jenis material yaitu arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa yang diaktivasi secara fisika dan di gabungan untuk dijadikan filter dalam penjernihan air sungai. Arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dipilih karena dapat menurunkan warna, kekeruhan, kadar logam, pH, bahan organik dan bakteri sehingga dapat menjadi suatu alternatif untuk mengabungan filter dalam menghasilkan air bersih yang parameternya memenuhi standar yang telah ditetapkan sehingga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari - hari dan sesuai dengan standar air berish dan air minum.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1. Apakah dengan penggabungan tiga material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa akan menjadi media filter yang lebih baik.
3. Pada susunan/ gabungan yang bagaimana diperoleh filter yang menghasilkan air bersih yang optimum sesuai persyaratan air bersih berdasarkan Permenkes RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum dan Permenkes RI No.416/MENKES/PER/IX/1990 tentang persyaratan kualitas air bersih.
1.3. Batasan Masalah
1. Material yang digabungkan adalah arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa
2. Model filter campuran dengan disusun dengan kombinasi arang tempurung kelapa – zeolit – pasir kuarsa, zeolit- arang tempurung kelapa- pasir kuarsa, pasir kuarsa- zeolit- arang tempurung kelapa dan yang dicampur arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa menjadi satu.
3. Variasi Suhu aktivasi untuk material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir aktif pada suhu 600, 700, 800, 900 dan 1000 0C
4. Parameter yang diuji untuk material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa adalah daya serap, kadar air, porositas dan luas permukaan. 5. Media filter gabungan yang sudah digabungan diaplikasikan untuk
penjernihan air sungai.
6. Ada dua perlakuan dalam proses penjernihan air sungai yaitu : penjernihan air sungai dengan media filter optimum dan penjernihan air sungai dengan metode elektrokoagulasi yang kemudian di filter dengan media filter optimum.
7. Parameter yang diuji pada penjernihan air adalah Suhu, TDS, warna kekeruhan, bau, rasa, pH, Fe, Al, E.coli dan Colifrom.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
2. Mendapatkan gabungan gabungan tiga material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa yang mempunyai daya serap, kadar air dan porositas yang optimum.
3. Mengaplikasikan media filter gabungan untuk penjernihan air sungai Tamiang didaerah Kabupaten Aceh Tamiang.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Tersedianya filter air dengan modifikasi yang baru yang lebih murah, simpel dalam penggunaan dan portable yang dihasilkan dari gabungan arang tempurung kelapa , zeolit dan pasir kuarsa dapat digunakan sebagai media filter pada proses penjernihan air sungai.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kondisi Umum Sungai Tamiang
Sungai Tamiang yang bersimpang dua yakni sungai simpang kanan dan sungai simpang kiri terletak di Kabupaten Aceh Tamiang dengan panjang 324.50 km, selain sebagai sarana transportasi masyarakat yang bermukim disepanjang pinggiran sungai Tamiang juga menggunakan air sungai untuk keperluan sehari – hari. Penggunaan air sungai secara langsung oleh penduduk pinggiran sungai adalah dampak dari belum terjangkaunya suplai air PDAM Tirta Peusada. Berdasarkan hasil pemantauan Badan Lingkungan Hidup Tamiang sejak tanggal 5-8 Mei 2009 di delapan lokasi, ternyata kualitas air sungai Tamiang menunjukkan kekeruhan yang sangat tinggi yaitu 124-176 Nephelometric Turbility Units (NTU). Bahkan pada Juni 2012 kekeruhan air sungai Tamiang mencapai 307 -672 NTU Sementara pada kondisi hujan kekeruhannya mencapai 450 NTU.(http://www.suara-tamiang.com/2012/07).
Berdasarkan keputusan Menkes Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 bahwa standar kekeruhan air yang layak untuk digunakan adalah 5 NTU. Namun demikian walaupun air sungai Tamiang belum layak untuk digunakan, masyarakat disepanjang sungai tetap menggunakan air sungai untuk keperluan sehari – hari. Untuk mengatasi permasalahan diatas perlu adanya swadaya kepada masyarakat pengguna air sungai Tamiang tentang alternatif pengolahan air sungai secara sederhana sehingga layak untuk digunakan.
2.2 Pencemaran Air Sungai
Defenisi pencemaran air mengacu pada definisi lingkungan hidup yang ditetapkan dalam UU tentang Lingkungan Hidup yaitu UU No. 23/1997. Dalam PP No. 20/1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air. Pencemaran air
didefenisikan sebagai: “ Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya
manusia sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya” (Pasal 1, angka 1).
2.2.1 Pencemaran Air Sungai Tamiang
Sejumlah sungai di wilayah Tamiang tercemar, terutama karena limbah pabrik kelapa sawit (PKS) yang berada di daerah tersebut. Sebagian besar masyarakat yang bermukim disepanjang sungai itu, masih mengkonsumsi air sungai (http://www.rakyataceh.com). Badan Pengendalian Dampak Lingkungan (Bapedal) Aceh mengklaim sungai Tamiang sangat tinggi pencemarannya dibanding sungai lainnya di Aceh akibat banyaknya limbah industri dibuang ke sungai tersebut. Kepala Bapedal Aceh Husaini Syamaun menyatakan sungai Tamiang tercemar bakteri e-coli karena aktivitas masyarakat yang tidak sehat, disepanjang sungai terdapat jamban tempat membuang kotoran manusia. Bakteri e-coli ini berkembang biak dari kotoran manusia ( http://www.suara-tamiang.com/2011).
2.2.2 Indikator Pencemaran Air
Indikator bahwa air sudah tercemar adalah adanya beberapa perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui : (Fety Kumalasari & Yogi Satoto, 2011): 1. Adanya perubahan suhu. Dimana suhu air yang baik adalah suhu kamar
.
2. Adanya perubahan Ph
3. Adanya perubahan warna, bau dan rasa asin.
4. Adanya indikator alami seperti banyak ditemukannya ikan dan tumbuhan air yang mati.
5. Meningkatnya radioaktivitas air lingkungan dan lain sebagainya.
2.3 Disain Filter
1. Ukuran dan kedalaman media penyaring
Media penyaring yang digunakan adalah bak filter. Bak ini merupakan tempat proses filtrasi berlangsung. Jumlah dan ukuran bak tergantung debit pengolahan (minimum menggunakan dua bak).
2. Media filter.
Media filter adalah bahan berbutir/granular yang mempunyai pori-pori. Air mengalir diantara pori-pori dan butiran maka terjadilah proses penyaringan disini. Media dapat tersusun oleh satu macam bahan(single media), dua macam (dual media), atau banyak media (multi media).
Susunan media berdasarkan ukurannya dibedakan menjadi : a. Seragam (uniform)
b. Gradasi (stratified) c. Tercampur (mixed) 3. Under Drain
Under dain merupakan bahan sistem pengaliran air yang telah melewati proses filtrasi yang terletak di bawah media filter. Fungsi under drain : a. Untuk mengalirkan air hasil penyaringan (air bersih) dan dialirkan ke
clear well.
b. Untuk mendistribusikan air keperluan back wash merata keseluruh media pasir.
2.4 Proses Filtrasi
Filtrasi dalam sistem pengolahan air bersih/ minum adalah proses penghilangan partikel-partikel/ flok-flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel-partikel/ flok-flok tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. Filtrasi diperlukan untuk menyempurnakan penurunan kadar kontaminan seperti bakteri, warna, rasa, bau dan logam yang terkandung didalam air, sehingga diperoleh air bersih yang memenuhi standar kualitas air minum (Asmadi,2011).
penggunaan. Adsorbsi merupakan fenomena fisika di mana molekul-molekul bahan yang diadsorbsi tertarik pada permukaan bidang padat yang bertindak sebagai adsorban (Schnitzer , 1992) . Dengan demikian jelas bahwa adsorbsi merupakan fenomena bidang batas, yang efisiensinya makin tinggi apabila luas bidang permukaan adsorban makin besar. Pada proses filtrasi material-material yang dapat digunakan sebagai filter dalam penjernihan air antara lain : karbon aktif, zeolit, ijuk, pasir silica, dan keramik.
2.4.1 Karbon Aktif
Salah satu media penyaringan adalah Karbon aktif. Karbon aktif adalah material yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa. Dengan pengolahan tertentu dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki luas permukaan yang besar. Untuk proses pengolahan air bersih/ air
minum sering dipakai karbon aktif dalam bentuk biasa dikenal dengan “GAC (granular activated carbon) filter “, atau bubuk yang berperan sebagai penyerap (adsorben), dimana karbon aktif mempunyai daya adsorpsi yang tinggi. Selain itu karbon aktif dimanfaatkan sebagai media filter pada filter media tunggal atau filter media ganda (Asmadi,2011)
Permukaan dalam partikel karbon aktif yang luas sering dimanfaatkan sebagai media penahan mikroorganisme didalam filter yang bekerja secara biologi. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif (melakukan pemilihan), tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif. Dalam hal ini, kita menggunakan arang aktif sebagai bahan penghilang warna keruh, bau tak sedap, dan resin pada air dalam rumah tangga (Fety Kumalasari, 2011)
Berdasarkan bentuknya, karbon aktif dapat dibedakan dalam empat golongan yaitu (Mifbakhuddin, 2010) :
2. Karbon aktif granular (granular activated carbon), memiliki partikel – partikel yang tidak rata dengan ukuran 0,2 – 0,5 mm.
3. Karbon aktif pelet (pelleted activated carbon), berbentuk silinder dengan ukuran diameter 0,8 – 5,0 mm. Karbon aktif ini umumnya digunakan untuk aplikasi dalam fasa gas karena memiliki kandungan debu yang rendah, tetesan bertekanan rendah tapi memiliki kekuatan mekanis yang tinggi. 4. Karbon aktif terlapisi polimer (polimers coated carbon), merupakan pori –
pori karbon yang dapat dilapisi dengan biopolimer yang mungkin untuk menghasilkan suatu karbon yang berguna untuk hemoperfusi yaitu suatu teknik treatmen di mana ke dalam darah pasien ditekan dengan senyawa adsorben untuk mengeluarkan senyawa toksik dari dalam darah.
Berdasarkan pori – porinya, karbon aktif dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu Micro-pores (diameter kurang dari 2 nm), Meso-pores (diameter antara 2 – 25 nm) dan Macro-pores (diameter diatas 25 nm). Karbon tempurung kelapa umumnya terdiri dari micro-pores dan meso-pores dan karena distribusi pori tersebut, karbon tempurung kelapa banyak digunakan di pembersihan fase gas dan pemurnian air.(Ario AB, 2008).
Berbagai versi standar kualitas karbon aktif telah dibuat oleh negara maju seperti Amerika, Inggris, Korea, Jepang dan Jerman. Indonesia telah membuat pula standar mutu karbon aktif menurut Standar Industri Indonesia yaitu SII 0258
– 79 yang kemudian direvisi menjadi SNI 06 - 3730 – 1995. Meskipun demikian, beberapa industri atau instansi membuat persyaratan sendiri dalam menerima
kualitas karbon aktif yang ditawarkan, misalnya persyaratan kualitas menurut
Kementerian Kesehatan, persyaratan kualitas bagi pengolahan minyak bekas,
untuk industri gula, monosodium glutamat, dan lain-lain. Berikut ini disajikan
Tabel 2.1 Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII – 0258 – 79
Uraian Persyaratan Kualitas
Bagian yang hilang pada pemanasan 950oC Air
Abu
Bagian yang tidak diperarang Daya serap terhadap larutan I2
Maks. 15% Maks. 10% Maks. 2,5% Tidak ternyata
Min. 20%
Sumber :Standar Kualitas Arang Aktif Menurut SII. 0258-79. Departemen
Perindustrian. Jakarta, 1979.
Tabel 2.2 Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI no. 06 -3730 -1995
No Uraian Satuan Pesyaratan
Butiran Serbuk
Bagian yang hilang pada pemanasan 950o C Air
Abu
Bagian tidak mengarang Daya serap terhadap I2
Karbon aktif murni
Daya serap terhadap benzena Daya serap terhadap biru metilen Berat jenis curah
Lolos mesh 325 Jarak mesh Kekerasan % % % - mg/g % % mg/g g/ml % % % Maks. 15 Maks. 4,5 Maks. 25 0 Min. 750 Min. 80 Min. 25 Min. 60 0,45 – 0,55
- 90 90 Maks. 25 Maks. 15 Maks. 10 0 Min. 750 Min. 65 - Min. 120 0,3 – 0,35
Min. 90 - - Sumber : Arang Aktif Teknis SNI 06-3730-1995. Badan Standardisasi Nasional.
Jakarta, 1995
2.4.2 Zeolit
Nama zeolit berasal dari kata “zein” yang berarti mendidih dan “lithos”
relatif teratur dengan rongga yang didalamnya terisi oleh logam alkali atau alkali tanah sebagai penyeimbang muatannya. Rongga-rongga tersebut merupakan suatu sistem saluran yang didalamnya terisi oleh molekul air ( Ismaryata, 1999).
Zeolit alam mempunyai beberapa sifat diantaranya dehidrasi, adsorbsi, penukaran ion, katalisator dan separator ( adamson, 1990). Proses dehidrasi menyebabkan zeolit mempunyai struktur pori yang sangat terbuka, dan mempunyai luas permukaan internal yang luas sehingga mampu mengadsorpsi sejumlah besar substansi selain air dan mampu memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan kepolarannya. Sebelum digunakan sebagai adsorben, zeolit harus diaktifkan terlebih dahulu agar jumlah pori-pori yang terbuka lebih banyak sehingga luas permukaan pori-pori bertambah. Proses aktivasi zeolit dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu secara fisis dan kimiawi ( John Henry, 1998). Aktivasi fisik dengan pemanasan memiliki temperature maksimal, tetapi temperature tersebut masih tergantung dari tipe zeolit itu sendiri. Untuk tipe zeolit yang paling rendah yang memiliki rasio Si/Al-nya, dan biasa termasuk zeolit alam, rata-rata memiliki temperature maksimal > 6000C. Bila dipanaskan lebih dari temperature maksimalnya maka akan merusak struktur zeolit itu sendiri. Dengan rusaknya struktur di dalam Kristal zeolit akan mengakibatkan berkurangnya ruang-ruang hampa udara di dalam zeolit dan akhirnya akan mengurangi daya adsorpsi zeolit ( Arnelli, 1999 ).
2.4.3 Pasir Kuarsa
Pasir Kuarsa dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2,CaO, MgO,dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya.
Fungsi pasir kuarsa atau biasa disebut pasir silica adalah untuk menghilangkan kandungan lumpur atau tanah, kandungan Fe dan bakteri pada air minum atau air tanah atau air PDAM.
2.4.4 Keramik
Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan ensiklopedi tahun 1950-an mendefenisikan keramaik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat.
Keramik merupakan salah satu bagian dari membran padat yang memiliki pori-pori yang kecil, ukuran diameter lubang penyaring (pori-pori) dari membran keramik yaitu bekisar dari 0,01 µm sampai 10 µm. Namun, ukuran pori ini masih terlalu besar untuk ukuran asam humat yang terdapat dalam air ( Alif, 2010).
2.5. Pembuatan Karbon Aktif
2.5.1 Metode Tradisional
Pembuatan karbon aktif dengan metode tradisional sangat sederhana yaitu dengan menggunakan drum atau lubang bawah tanah dengan cara pengolahan sebagai berikut. Bahan yang hendak dibakar dimasukkan ke dalam drum yang terbuat dari pelat besi atau lubang yang yang telah disiapkan, kemudian dinyalakan sehingga terbakar. Pada saat pembakaran drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka, untuk sebagai jalan keluarnya asap, ketika asap yang keluar sudah berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 12 jam. Setelah itu dengan hati-hati tutup drum dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala jika masih ada tutup derum ditutup kembali, tidak dibenarkan menggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala karena dapat menurunkan kualitas karbon yang dihasilkan (Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994).
Indonesia (SII), hal ini disebabkan proses pembentukan karbon aktif tidak memungkinkan terbentuknya pori-pori dengan baik. Pada saat pembakaran, residu-residu yang ada pada bahan dasar berupa senyawa-senyawa hidrokarbon ikut terbakar tetapi masih ada tersisa dan tetap masih melekat pada karbon tersebut, residu yang terbakar ini menutupi pori-pori karbon sehingga menurunkan kualitasnya (Sudrajat, 1993).
2.5.2 Metode yang diperbaharui
Metode pembuatan karbon aktif yang diperbaharui dilakukan dengan dua tahap yaitu tahap pengarangan (karbonisasi) dan tahap pengaktifan (aktivasi), dalam metode ini bahan baku dipanaskan dengan jumlah udara seminimal mungkin agar rendemen yang dihasilkan cukup besar. Hasil yang diperoleh dengan metode ini berupa karbon yang memberi keaktifan dan rendemen yang cukup besar. Pada proses pengaktifan terjadi pemecahan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul pada permukaan karbon sehingga pori-pori atau 1uas permukaan menjadi lebih besar.Metode pengaktifan yang umum digunakan dalam pembuatan karbon aktif ada dua cara, yaitu pengaktifan secara kimia dan pengaktifan secara fisika (Sembiring, 2003).
Cheremisinoff dan A. C. Moressi (1978) mengemukakan secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap, yaitu :
1. Dehidrasi yaitu proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 ºC.
2. Karbonisasi yaitu pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu di atas 170 ºC akan menghasilkan CO, CO2
3. Aktivasi yaitu dekomposisi ter dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO dan asam asetat. Pada suhu 275 ºC, dekomposisi menghasilkan ter, methanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600 ºC sebagai aktivator.
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 adsorbsi.
Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah :
1. Aktivasi kimia
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl
2, asam-asam
anorganik seperti H
2SO4 dan H3PO4.
2. Aktivasi Fisika
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO
2. Umumnya arang dipanaskan di dalam
tanur pada temperatur 800-900 ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO
2 pada temperatur tinggi
merupakan reaksi endoterm sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan.
2.5.3 Analisis Material
Analisis material dilakukan terhadap daya serap, kadar air dan porositas 1. Daya Serap
direndam diukur. Untuk mendapatan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Dimana :
Mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr) Mk = Massa sampel dalam keadaan kering (gr)
2. Kadar Air
Banyaknya air yang terkandung dalam filter campuran dan serat disebut Kadar Air (KA). Kadar air bahan ditentukan dengan cara pengeringan di dalam oven, sebanyak 5 gram contoh yang telah dihaluskan ditimbang dengan teliti dan
ditempatkan dalam cawan aluminium yang telah diketahui massanya, kemudian
dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama 3 jam (sampai bobot konstan),
selanjutnya contoh didinginkan dalam eksikator selama 15 menit sebelum
ditimbang massanya. Kadar air dihitung berdasarkan persamaan:
(2.2)
a = sampel awal (gram)
b = sampel hasil penyusutan (gram)
3. Porositas
Pengujian porositas, dilakukan berdasarkan standar ASTM 20-80a sebagai berikut :
Untuk pengujian porositas, sampel ditimbang dengan neraca dan menghasilkan massa kering, lalu direndam dalam air selama 24 jam, kemudian diangkat dari dalam air untuk memperoleh massa basah. Kemudian dikeringkan dan dihitung volume totalnya. Perhitungan porositas dilakukan dengan persamaan
ms = massa sampel basah diudara ( massa cawan dan sampel basah) dikurangi dengan massa cawan kosong.
md = massa sampel kering diudara
mi = massa didalam zat cair yaitu massa cawan dan sampel penuh air dikurangi massa cawan dan air.
4. Analisis SEM
Untuk pengamatan struktur mikro dengan SEM sebagai berikut, sampel arang tempurung kelapa, zeolit maupun pasir kuarsa yang tanpa aktivasi maupun diaktivasi yang telah dibersihkan dan kering masing-masing ditempelkan pada pemegang sampel (sampel holder) dengan perekat dua muka dilanjutkan dengan pelapisan tipis dalam mesin pelapis tipis (sputter). Kemudian dilakukan pengamtan struktur mikro dengan SEM pada 20 kV dan perbesaran 10.000 X.
2.6 Faktor-faktor Fisika dan Kimia yang Mempengaruhi Air.
Beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas air diantara lain :
1. Temperatur
Temperatur air merupakan pembatas utama pada suatu perairan karena organism akuatik seringkali mempunyai toleransi yang sempit terhadap perubahan-perubahan temperature. Menurut hokum Vant’s Hoffs, kenaikan tempertaur sebesar 10 0C akan menaikkan metabolisme 2-3 kali lipat. Akibat meningkatnya laju respirasi akan menyebabkan konsumsi oksigen meningkat. Dengan naiknya temperature akan menyebabkan kelarutan oksigen dalam air menjadi berkurang (Barus, 1996).
2. pH
Salah satu pengukuran yang sangat penting dalam berbagai cairan proses (industri, farmasi, manufaktur, produksi makanan dan sebagainya) adalah pH, yaitu pengukuran ion hidrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan
harga pH rendah dinamakan ”asam” sedangkan yang harga pH-nya tinggi
kuat) dengan 7 adalah harga tengah mewakili air murni (netral) (Barus, 1996).
3. Warna
Secara estetika warna dalam air minum dapat mengganggu. Penyebab air berwarna ini biasanya disebabkan oleh kandungan zat organik sehingga membuat air menjadi berwarna. Selain itu kemungkinan zat organik atau kekeruhan penyebab air berwarna dapat berupa senyawa yang dapat membahayakan kesehatan para pemakainya. Air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain berbahaya bagi kesehatan, misalnya pada air rawa berwarna kuning, air buangan dari pabrik, selokan, air sumur yang tercemar dan lain-lain .
4. Kekeruhan
Kekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (Nephelo Metrix Turbidity Unit) atau JTU (Jackson Turbidity Unit) atau FTU (Formazin Turbidity Unit), kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Hal ini membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi kualitas air itu sendiri ( Barus, 1996). Kekeruhan pada air biasanya disebabkan oleh adanya butir-butir tanah liat yang sangat halus. Semakin keruh menunjukkan semakin banyak butir-butir tanah dan kotoran yang terkandung di dalamnya.
5. Rasa dan Bau
Air minum biasanya tidak memberi rasa/tawar. Air yang tidak tawar dapat menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa logam/amis, rasa pahit, asin, dan sebagainya. Efeknya tergantung pula pada penyebab timbulnya rasa tersebut (Sastrawijaya, 2000).
6. Padatan Terlarut Total (TDS)
Penentuan padatan terlarut dapat cepat menetukan kualitas air, caranya dengan mengukur derajat konduktifitas air (Sastrawijaya, 2000).
7. Logam
Beberapa jenis logam yang biasanya terdapat didalam air antara lain Al, Fe, Mn, Zn, dan Cu. Untuk Indonesia berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 menetapkan kadar zat besi di dalam air minum yang diperbolehkan maksimum 0,3 mg/l, sedangkan Aluminium 0,2 mg/l, Mangan 0,4 mg/l, Seng 3 mg/l dan Tembaga 2 mg/l. Zat besi di dalam air minum pada tingkat konsentrasi mg/l tidak memberikan pengaruh yang buruk pada kesehatan, tetapi dalam kadar yang besar dapat meneyebabkan air menjadi coklat kemerahan yang tidak diharapkan. Oleh karena itu didalam proses pengolahan air minum, garam besi valensi dua (ferro) yang larut di dalam air perlu dirubah menjadi garam besi valensi tiga (ferri) yang tidak larut di dalam air sehingga mudah dipisahkan (Tatsunami,1971). Air yang mengandung banyak aluminium menyebabkan rasa yang tidak enak apabila dikonsumsi, dan bila Zink dalam kadar yang besar didalam air akan menimbulkan rasa pahit, sepet, dan rasa mual. Dalam jumlah kecil, Zink merupakan unsur yang penting untuk metabolisme, karena kekurangan Seng dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak.
8. Persyaratan Mikrobiologis
Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut :
1. Tidak mengandung bakteri patogen, misalnya: bakteri golongan coli, Salmonella typhi, Vibrio cholera dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air.
2. Tidak mengandung bakteri non patogen seperti : Actinomycetes, Phytoplankton colifprom, Cladocera dan lain-lain.
golongan coli ini berasal dari usus besar dan tanah. Air yang mengandung golongan coli dengan kadar yang melebihi batas yang telah ditentukan, dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia. Dengan demikian dalam pemeriksaan bakteriologi, tidak langsung diperiksa apakah air itu mengandung bakteri patogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri golongan coli (Sutrisno,2006).
2.7 Proses Pengolahan Air Sungai
Teknologi-teknologi untuk mengolah air sungai menjadi air bersih diantaranya adalah yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal Reverse Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan lainnya sampai dengan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia diantaranya : metode tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan batu kerikil, metode elektrokoagulasi/elektrolisa, dan karbon aktif.
2.7.1 Metode Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air secara elektrokimia dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion logam (biasanya alumunium atau besi) ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas Hidrogen (Holt et al., 2004). Menurut Mollah (2004), elektrokoagulasi adalah proses kompleks yang melibatkan fenomena kimia dan fisika dengan menggunakan elektroda untuk menghasilkan ion yang digunakan untuk mengolah air limbah. Sedangkan elektrokoagulasi menurut
Ni’am (2007), adalah proses penggumpalan dan pengendapan partikel-partikel halus dalam air menggunakan energi listrik. Proses elektrokoagulasi dilakukan pada bejana elektrolisis yang didalamnya terdapat dua penghantar arus listrik searah yang disebut elektroda, yang tercelup dalam larutan elektrolit.
Mekanime Dalam Elektrokoagulasi
logam yang terlepas berfungsi sebagai agen koagulan. Dan secara simultan terjadi gelembung gas hidrogen di kutub katoda.
Elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk mengolah berbagai macam polutan termasuk padatan tersuspensi, logam berat, tinta, bahan organik, minyak dan lemak, ion dan radionuklida. Karakteristik fisika kimia dari polutan mempengaruhi mekanisme pengolahan misalnya polutan berbentuk ion akan diturunkan melalui proses presipitasi sedangkan padatan tersuspensi yang bermuatan akan diabsorbsi ke koagulan yang bermuatan. Kemampuan elektrokoagulasi untuk mengolah berbagai macam polutan menarik minat industri untuk menggunakannya.
[image:42.595.194.434.397.572.2]Gambar 2.1 memperlihatkan proses elektrokoagulasi yang sangat kompleks. Dimana koagulan dan produk hidrolisis saling berinteraksi dengan polutan atau dengan ion yang lain atau dengan gas hidrogen.
Gambar 2.1 Mekanisme dalam elektrokoagulasi (Holt, 2006)
Menurut Mollah (2004) mekanisme penyisihan yang umum terjadi di dalam elektrokoagulasi terbagi dalam tiga faktor utama yaitu : (a) terbentuknya koagulan akibat proses oksidasi elektrolisis pada elektroda, (b) destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi, dan pemecahan emulsi, dan (c) agregatisasi dari hasil destabilisasi untuk membentuk flok.
Kompresi dari lapisan ganda (double layer) difusi yang terjadi di sekelilingspesies bermuatan yang disebabkan interaksi dengan ion yang terbentuk darioksidasi di elektroda.
Netralisasi ion kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan ionberlawananyang dihasilkan dari elektroda. Dengan adanya ion tersebut menyebabkanberkurangnya gaya tolak menolak antar partikel dalam air limbah (gaya Vander Waals) sehingga proses koagulasi bisa berlangsung.
Terbentuknya flok, dimana flok ini terbentuk akibat proses koagulasi sehinggaterbentuk sludge blanket yang mampu menjebak dan menjembatani partikelkoloid yang masih ada di air limbah.
Proses elektrokoagulasi memiliki kelebihan dan kekurangan dalam mengolah air (Holt, 2006).
a. Kelebihan Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi dalam pengolahan limbah sudah dilakukan sejak ratusan tahun yang lalu, tetapi nanti abad 20 ini telah ditemukan berbagai pengembangan teknologi tentang elektrokoagulasi, berikut ini kelebihan dari elektrokoagulasi : 1. Elektrokoagulasi memerlukan peralatan sederhana dan mudah untuk
dioperasikan.
2. Flok yang dihasilkan elektrokoagulasi ini sama dengan flok yang dihasilkan koagulasi biasa. Perbedaannya adalah flok yang dihasilkan dari elektrokoagulasi lebih besar dengan kandungan air yang sedikit, lebih stabil dan mudah dipisahkan secara cepat dengan filtrasi.
3. Keuntungan dari elektrokoagulasi ini lebih cepat mereduksi kandungan koloid/partikel yang paling kecil, hal ini disebabkan pengaplikasian listrik ke dalam air akan mempercepat pergerakan mereka didalam air dengan demikian akan memudahkan proses.
5. Gelembung-gelembung gas yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi ini dapat membawa polutan ke atas air sehingga dapat dengan mudah dihilangkan.
6. Dapat memberikan efisiensi proses yang cukup tinggi untuk berbagai kondisi, dikarenakan tidak dipengaruhi temperatur.
7. Tidak diperlukan pengaturan pH.
8. Tanpa menggunakan bahan kimia tambahan.
b. Kelemahan Elektrokoagulasi
Ada beberapa kekurangan elektrokoagulasi ini, berikut ini kekurangan dari proses elektrokoagulasi :
Tidak dapat digunakan untuk mengolah limbah cair yang mempunyai sifat elektrolit cukup tinggi dikarenakan akan terjadi hubungan singkat antar elektroda. 1. Besarnya reduksi logam berat dalam air dipengaruhi oleh besar kecilnya
arus voltase listrik searah pada elektroda, luas sempitnya bidang kontak elektroda dan jarak antar elektroda.
2. Penggunaan listrik yang mungkin mahal.
3. Batangan anoda yang mudah mengalami korosi sehingga harus selalu diganti.
2.7.2 Proses Khlorosi
Teknik khlorosi ini dipakai untuk mematikan kuman yang ada didalam air yaitu dengan cara memasukan pasir halus ke dalam wadah setinggi 10-15 cm dengan tujuan menahan lumpur pada dasar wadah. Setelah air sumur naik setinggi semula misalnya 3 meter dari dasar wadah pemberian khlor sebanyak 3 sendok makan. Keesokan harinya diberi tawas, tujuan pemberian tawas agar kuman lumpur koloidal akan mengendap kedasar sumur (Gabriel, 2001).
2.7.2 Ozonisasi
H2O + O3 H2O + O2 + O.
Cara pembuatan ozon yaitu alat Rumkorff dialiri listrik 220 volt, akan timbul loncatan potensial sebesar 3000-6000 volt. Dengan pemberian O2, oksigen ini
akan berubah menjadi ozon. Sifat air setelah ozonisasi yaitu akan member rasa sejuk dan rasanya enak serta agak sedikit pahit. Hal ini terjadi oleh karena ada tambahan O2, sama halnya air diberi aerosol akan terasa sejuk dan enak (Gabriel,
2001).
2.7.3 Proses Filtrasi
Filtrasi merupakan pemisahan koloid atau partikel padat dari fluida dengan menggunakan media penyaringan atau saringan. Air yang mengandung suatu padatan atau koloid dilewatkan pada media saring dengan ukuran pori-pori yang lebih kecil dari ukuran suatu padatan tersebut. Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal (Gabriel, 2001).
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama dilakukan pengaktivasian (pemanasan) material yang digunakan yaitu arang tempurung kelapa, ziolit dan pasir kuarsa untuk meningkatkan daya adsorpsinya dilakukan uji untuk setiap suhu aktivasi untuk memperoleh daya serap, kadar air dan porositas yang optimum dari masing-masing material. Kemudian digabungan menjadi filter Tahap kedua adalah pengaplikasian gabungan filter yang mempunyai daya serap, kadar air dan porositas optimum hasil pengujian tahap I untuk penjernihan air sungai Tamiang.
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian
Waktu penelitian dilakukan mulai dari bulan Februari 2013 – April 2013. Lokasi penelitian dilakukan dibeberapa tempat yaitu :
1. Pengaktivasian suhu material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa di Laboratorium Kimia Dasar, FMIPA USU.
2. Eksperimen penjernihan air di Laboratorium Fisika LIDA USU . 3. Pengujian Sampel Air sebelum dan sesudah diolah di Laboratorium
Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan.
4. Pengujian struktur mikro di Laboratorium Fisika Material Unimed.
3.2 ALAT dan BAHAN 3.2.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pengaktivasian
1. Furnance
2. Neraca Elektrik
Fungsi : untuk menimbang massa material yang digunakan. 3. Oven
Fungsi : untuk mengeringkan sampel 4. Cawan Porselen
Fungsi : sebagai wadah sampel uji pada saat pembakaran dan pengeringan
5. Ayakan 60 mesh 6. Ayakan 30 mesh
Peralatan yang digunakan dalam proses penjernihan air
1. Power Supplay Adaptor Simetri ( 0 – 12 Volt) Fungsi : sebagai sumber tegangan DC
2. Kabel Penghubung dan penjepit buaya Fungsi : untuk menghubungkan peralatan 3. Bak sampel 38,5 cm x 24,5 cm x 22,5 cm
Fungsi : Sebagai wadah air yang akan diolah 4. Stopwatch
Fungsi : untuk menghitung waktu yang digunakan 5. Penyangga Elektroda
Fungsi : sebagai tempat untuk meletakkan atau menggantungkan elektroda
6. Tabung Plastik
Fungsi : sebagai tempat filter
7. Scanning Elektron Microscope ( SEM ) EVO MA 10
Fungsi : untuk melihat mikrostruktur arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa
3.2.2 Bahan
Bahan dalam proses aktivasi
3. Material Pasir kuarsa 4. Aquadest
Bahan dalam proses penjernihan air
1. Elektroda Aluminium
Jumlah 8 ( 4 anoda & 4 Katoda )
Tebal 1 mm
Ukuran Plat (25 x 18,5 ) cm
Jarak antara plat 1,5 cm 2. Sampel air Sungai Tamiang
3. Kertas saring kasar
3.3Pengambilan Sampel Air
Pengambilan sampel dalam penelitian ini dilakukan di lima titik daerah sepanjang aliran sungai Tamiang yaitu :
1. Didaerah Kampung Kebun sungai Liput kecamatan Kejuruan Muda Kabupaten Aceh Tamiang pada 4o 11,156’ LU dan 980 2,275’ BT.
2. Daerah Kampung Pekan Sungai Liput Kecamatan Kejuruan Muda Kabupaten Aceh Tamiang pada 4o 13,636’ LU dan 98o3,391’ BT.
3. Didaerah Kampung Simpang Kanan kecamatan Kejuruan Muda Kabupaten Aceh Tamiang pada 4o 14,08’ LU dan 980 3,167’ BT.
4. Didaerah Kampung Kota Kecamatan Kota Kuala Simpang Kabupaten Aceh Tamiang pada 4o 16,773’ LU dan 980 4,173’ BT.
3.4. Diagram Alir
[image:49.595.61.573.117.687.2]3.4.1 Diagram Alir Untuk Pengaktivasian Material Filter ( Tahap I )
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Tahap 1
Pengadaan Bahan/ Material (arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa)
Aktivasi Material mulai
Arang Tempurung Kelapa
( 600 – 1000oC ) selama 60 menit
Pengujian material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa terhadap daya serap, kadar air dan porositas
Pengujian Material setelah diativasi, pengujian daya serap, kadar air , porositas dan SEM
Selesai
Hasil Pengujian Daya Serap, Kadar Air, Porositas dan SEM Zeolit
( 600 – 1000oC ) selama 60 menit
Pasir Kuarsa
( 600 – 1000oC ) selama 60 menit
Suhu optimum material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa
Material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa yang memiliki suhu optimum digabungan untuk dijadikan filter
Susunan arang tempurung kelapa,zeolit
dan pasir kuarsa
Susunan zeolit, arang tempurung kelapa dan
pasir kuarsa
Susunan pasir kuarsa, zeolit dan arang tempurung kelapa
Campuran arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa
Pengujian daya serap, kadar air dan porositas (diperoleh gabungan filter yang optimum)
Pengadaan Bahan/ Material (arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa)
Aktivasi Material mulai
Arang Tempurung Kelapa
( 600 – 1000oC ) selama 60 menit
3.4.2. Diagram alir proses penjernihan air ( Tahap II )
[image:50.595.140.500.166.701.2]Berikut adalah diagram alir untuk proses penjernihan air
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian Tahap 2
Aplikasi gabungan filter optimum hasil tahap I pada proses penjernihan air
Tanpa proses EC hanya menggunakan
filter
mulai
PENGUJIAN PARAMETER AIR
(Kekeruhan, Warna, Rasa & bau, Endapan, Temperatur, Kadar Ph, Kandungan logam Al, Fe dan bakteri E. Coli dan Coliform )
Selesai
AIR BERSIH HASIL PENGOLAHAN
Sesuai dengan Kepmenkes RI N0. 492/MENKES/PER/IV/2010 Kepmenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990
Dengan proses EC
kemudian di filter
PENGUJIAN PARAMETER AIR SEBELUM DIPROSES
3.5 Susunan Filter Gabungan
Pada penelitian ini digabungan filter dengan mengkombinasikan material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa yang mempunyai daya serap, kadar air dan porositas optimum yang terdiri dari :
a. Filter dengan pencampuran arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa menjadi satu. ( kode : F1)
b. Filter dengan susunan arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa ( kode : F2 )
c. Filter dengan susunan zeolit, arang tempurung kelapa dan pasir kuarsa ( kode : F3 )
d. Filter dengan susunan pasir kuarsa, zeolit dan arang tempurung kelapa ( kode : F4 )
3.6 Prosedur Penelitian
A. Pengaktivasian arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa
1. Sebelum diaktivasi material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa dilakukan pengujian terhadap daya serap, kadar air dan porositas.
2. Untuk aktivasi dilakukan secara fisika untuk masing-masing material yaitu arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa secara terpisah dengan pemanasan pada variasi suhu 600oC, 700oC, 800oC, 900oC dan 1000 oC dengan waktu penahan 60 menit.
3. Selanjutnya material yang telah diaktivasi dibersihkan dari abu dengan dicuci menggunakan air aquadest dan dikeringkan.
4. Kemudian dilakukan pengujian untuk material arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa terhadap daya serapnya, kadar air porositas dan pengamtan struktur mikro dengan SEM
5. Diperoleh suhu aktivasi optimum untuk arang tempurung kelapa, zeolit dan pasir kuarsa.
B. Proses Pengolahan Air dengan menggunakan metode EC dan di filter
1. Pemeriksaan parameter-parameter sampel ( air sungai Tamiang), yaitu : temperature, TDS, kekeruhan, warna, bau, pH, besi, aluminium, E. Coli dan Coliform sebelum di olah.
2. Pengaturan alat yang akan digunakan
3. Pengaturan jumlah dan jarak elektroda (plat Aluminium) yang diletakkan dalam bak elektrokoagulasi.
4. Memasukkan air sungai Tamiang kedalam bak sampel elektrokoagulasi ( volume 15 liter ).
5. Sumber arus searah ( power supply ) dihidupkan dengan mengaktifkan saklar pada tegangan 1 volt. Proses elekrokoagulasi berlangsung selama 15 menit, setelah jernih dialirkan ke bak penampungan.
6. Setelah didiamkan 15 menit, air yang sudah jernih dialirkan ke dalam botol filtrasi yang digabungan .
7. Setelah di filtrasi kemudian dialirkan ke dalam bak air bersih dan didiamkan selama 15 menit.
8. Proses selesai, kemudian dilakukan pemeriksaan parameter-parameter air bersih sesudah proses yaitu