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
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
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : Peningkatan Daya Serap Filter Air Dari Karbon Aktif Tempurung Kelapa Dengan Memvariasikan Suhu Pemanasan
Nama Mahasiswa : MASTHURA
Nomor Induk Mahasiswa : 117026007
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Susilawati, M.Si
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan FMIPA USU,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc
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
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Masthura
NIM : 117026007
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : 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 Non-eksklusif 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
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
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 : imastmaniez@yahoo.com
thura1906@gmail.com 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
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.
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
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
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
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
2.3 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
DAFTAR TABEL Nomor Tabel J u d u l Halaman 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9
Sifat Penting Dari Air Penggunaan Karbon Aktif
Karakteristik Kelapa Dalam, Genjah dan Hibrida
Komponen Penyusun Kimiawi Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Karakteristik Secara Umum Tempurung Kelapa Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII-0258-79 Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI No. 06-3730-1995
Standar Kualitas Arang Aktif Menurut Departemen Kesehatan
Data Hasil Proses Aktivasi Fisika
Data Hasil Pengujian Kadar Air Aktivasi Fisika Data Hasil Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap Aktivasi Fisika
Data Hasil Pengujian Kadar Abu Aktivasi Fisika Data Hasil Pengujian Kadar Karbon Aktivasi Fisika Data Hasil Pengujian Daya Serap Air Aktivasi Fisika
Hasil Pengujian Air Sumur Sebelum Diolah
Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Difilter Dengan Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Proses EC & Difilter Dengan Karbon Aktif Tempurung Kelapa
7 15 18 19 19 24 24 24 44 45 46 47 49 50 54 53 55 57
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
Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi Bagan Alir Penelitian Tahap I Bagan Alir Penelitian Tahap II
Penjernihan air dengan metode elektrokoagulasi dan difilter karbon aktif tempurung kelapa
Penjernihan air dengan filter karbon aktif tempurung kelapa
Grafik Kadar Air Terhadap Suhu Aktivasi Fisika
Grafik Kadar Zat Mudah Menguap Terhadap Suhu Aktivasi Fisika
Grafik Kadar Abu Terhadap Suhu Aktivasi Fisika
Grafik Kadar Karbon Terhadap Suhu Aktivasi Fisika
Grafik Daya Serap Air Terhadap Suhu Aktivasi Fisika
Mikrograf SEM Permukaan Karbon Aktif TK Aktivasi Fisika 33 38 39 41 42 45 46 48 49 50 52
DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran J u d u l Halaman A B C D E F G
Data Hasil Pengujian Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Data Hasil Pengujian Air Sumur Data Hasil Pengujian Mikrostruktur Gambar Alat Dan Bahan
Prosedur Pengujian Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Peraturan Menteri Kesehatan No. 416/ Menkes /PER/IX/1990
Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/ Menkes /PER/IV2010 66 71 75 79 84 86 91
