BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Air
Derajat kesehatan masyarakat merupakan salah satu indikator kemajuan suatu masyarakat. Faktor yang mempengaruhi derajat kesehatan masyarakat di antaranya tingkat ekonomi, pendidikan, keadaan lingkungan, dan kehidupan sosial budaya. Faktor yang penting dan dominan dalam penentuan derajat kesehatan masyarakat adalah keadaan lingkungan. Salah satu komponen lingkungan yang mempunyai peranan cukup besar dalam kehidupan adalah air . Manusia dan makhluk hidup lainnya yang tidak hidup dalam air, senantiasa mencari tempat tinggal dekat air supaya mudah untuk mengambil air untuk keperluan hidupnya. [6] Selain itu pemenuhan kebutuhan air bersih dapat tercukupi sehingga mereka dapat hidup sehat dan tidak mudah terkena penyakit. Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan penyakit. [1] Air bersih adalah air yang jernih, tidak berwarna, tawar dan tidak berbau. [7]
B. Siklus Air
Air jumlahnya relatif konstan, tetapi air tidak diam, melainkan bersirkulasi akibat pengaruh cuaca, sehingga terjadi suatu siklus yang disebut siklus hidrologis. Siklus ini penting, karena ialah yang mensuplai daerah daratan dengan air. Air menguap akibat panasnya matahari. Penguapan terjadi pada air permukaan, air yang berada di dalam lapisan tanah bagian atas (wevaporasi), air yang ada di dalam tumbuhan (transpirasi), hewan dan manusia (transpirasi, respirasi). Uap air memasuki atmosfir, di dalam atmosfer uap ini akan menjadi awan, dan dalam kondisi cuaca tertentu dapat mendingin dan berubah bentuk menjadi tetesan-tetesan air dan jatuh kembali ke permukaan bumi sebagai hujan. Air hujan ini ada yang mengalir langsung masuk ke dalam air
permukaan (runoff), ada yang meresap ke dalam tanah (perkolasi) dan menjadi air tanah, baik yang dangkal maupun yang dalam, ada yang diserap oleh tumbuhan. Air tanah dalam akan timbul ke permukaan sebagai mata air dan menjadi air permukaan. Air permukaan bersama-sama dengan air tanah dangkal, dan air yang berada di dalam tubuh akan menguap kembali untuk menjadi awan. Maka siklus hidrologis ini kembali terulang. [1]
C. Peranan Air bagi Kehidupan
Air sangat besar pengaruhnya terhadap kehidupan, baik itu kehidupan manusia maupun kehidupan binatang dan tumbuh-tumbuhan. Air adalah merupakan bahan yang sangat vital bagi kehidupan dan juga merupakan sumber dasar untuk kelangsungan kehidupan di atas bumi. Selain itu air merupakan kebutuhan dasar bagi kehidupan, juga manusia selama hidupnya selalu memerlukan air. Dengan demikian semakin naik jumlah penduduk serta laju pertumbuhanya semakin naik pula laju pemanfatan air. Air adalah bagian dari lingkungan fisik yang sangat ensensial, tidak hanya dalam proses-proses hidup, tetapi juga dalam proses-proses yang lain, seperti untuk industri, pertanian, pemadam kebakaran dan Iain-lain. [1]
Tubuh manusia sebagian terdiri dari air, kira-kira 60-70% dari berat badannya. Untuk kelangsungan hidupnya, tubuh manusia membutuhkan air yang jumlahnya antara lain tergantung berat badan. Untuk orang dewasa kira- kira memerlukan air 2.200 gram setiap harinya. [3]
D. Kebutuhan Air
Kebutuhan manusia akan sumber daya air menjadi sangat nyata, diketahui bahwa jumlah air di bumi ini tetap. Perubahannya pada bentuk dalam mengikuti siklus hidrologi yang berputar sepanjang masa (air di daratan - air laut - uap air - hujan). Untuk dapat bertahan hidup, kebutuhan air minimal yang harus diterima tubuh (dapat melalui makanan atau minuman) 2.5 - 3 liter per hari, kebutuhan untuk kepentingan kesehatan minimal 2 - 6 liter per hari, kebutuhan untuk memasak minimal 3 - 6 liter per hari. Jumlah kebutuhan air
mimimal 7.5 - 15 liter per hari (variasi kebutuhan tergantung dari berat badan dan iklim). Saat ini penduduk dunia selalu bertambah dan kehidupannya semakin maju pula, sehingga pemakaian air semakin bertambah banyak.
Penduduk yang berkembang cepat, cepat pula merosotkan persediaan air per kapita per tahun, lebih-lebih perkembangan itu terjadi di tempat yang sumber airnya kecil. distribusi air yang secara geografis tidak merata ditambah distribusi kepadatan penduduk yang tidak merata pula jelas menimbulkan ketidak seimbangan persediaan dan permintaan (supply dan demand) akan air yang sukar untuk diatasi. [8]
E. Persyaratan Air
a. Pengertian Air Bersih
Dalam program kesehatan lingkungan dikenal adanya 2 (dua) jenis air yang dari aspek kesehatan layak digunakan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari, yaitu air minum dan air bersih. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990 tentang pengawasan dan syarat-syarat kualitas air yang disebut sebagai air minum adalah air yang memenuhi syarat kesehatan yang dapat langsung diminum, sedangkan yang disebut sebagai air bersih adalah air yang memenuhi syarat kesehatan, yang harus dimasak terlebih dahulu sebelum diminum. Syarat kesehatan dimaksud meliputi syarat-syarat fisika, kimia, mikrobiologi.
b. Persyaratan Kualitas air bersih
Kualitas adalah kadar, mutu, tingkat baik buruknya sesuatu (tentang barang dan sebagainya). [5] Menurut peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990, Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum setelah dimasak. [9]
Air bersih didapat dari sumber mata air yaitu air tanah, sumur, air tanah dangkal, sumur artetis atau air tanah dalam. Air bersih ini termasuk golongan B yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
Kualitas air bersih apabila ditinjau berdasarkan kandungan bakterinya menurut SK. Dirjen PPM dan PLP No. 1/PO.03.04.PA.91 dan SK JUKLAK PKA Tahun 2000/2001, dapat dibedakan ke dalam 5 kategori sebagai berikut :1) Air bersih kelas A ketegori baik mengandung total koliform kurang dari 50. 2) Air bersih kelas B kategori kurang baik mengandung koliform 51-100mg/l. 3) Air bersih kelas C kategori jelek mengandung koliform 101-1000mg/l. 4) Air bersih kelas D kategori amat jelek mengandung koliform 1001-2400mg/l. 5) Air bersih kelas E kategori sangat amat jelek mengandung koliform lebih 2400mg/l. [9]
c. Persyaratan fisik air
Air yang berkualitas baik harus memenuhi persyaratan fisik seperti berikut:
1. Jernih atau tidak keruh (kekeruhan).
Air yang keruh disebabkan oleh adanya butiran-butiran koloid dari bahan tanah liat. Semakin banyak kandungan koloid maka air semakin keruh.
2. Tidak berwarna (warna)
Air untuk keperluan rumah tangga harus jernih. Air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain yang berbahaya bagi kesehatan.
3. Rasa
Secara fisika, air bisa dirasakan oleh lidah. Air yang terasa asam, manis, pahit, atau asin menunjukkan bahwa kualitas air tersebut tidak baik. Rasa asin disebabkan adanya garam-garam tertentu yang larut dalam air, sedangkan rasa asam diakibatkan adanya asam organik maupun asam anorganik .
4. Tidak berbau
Air yang baik memiliki ciri tidak berbau bila dicium dari jauh maupun dari dekat. Air yang berbau busuk mengandung bahan-bahan organik yang sedang mengalami dekomposisi (penguraian) oleh mikro organisme air.
5. Temperatur Normal (suhu)
Air yang baik harus memiliki temperatur sama dengan temperatur udara (20°C sampai dengan 60°C). Air yang secara mencolok mempunyai
temperatur di atas atau di bawah temperatur udara berarti mengandung zat-zat tertentu (misalnya fenol yang terlarut di dalam air cukup banyak) atau sedang terjadi proses tertentu (proses dekomposisi bahan organik oleh mikro organisme yang menghasilkan energi) yang mengeluarkan atau menyerap energi dalam air.
6. Jumlah Zat Padat Terlarut (TDS)
TDS biasanya terdiri atas zat organik, garam anorganik dan gas terlarut, bila TDS bertambah maka kesadahan akan naik. Efek TDS ataupun kesadahan terhadap kesehatan tergantung pada spesies kimia penyebab masalah tersebut. [1]
d. Persyaratan Kimia Air
Kualitas air tergolong baik bila memenuhi persyaratan kimia berikut ini : pH netral derajat keasaman air harus netral, tidak boleh bersifat asam maupun basa. Air yang mempunyai pH rendah akan bersifat asam, sedangkan pH tinggi akan bersifat basa. Air yang murni mempunyai pH = 7, pH di bawah 7 akan bersifat asam sedangkan pH di atas 7 akan bersifat basa, syarat yang lain adalah 1) Tidak mengandung bahan kimia beracun, Air yang berkualitas baik tidak mengandung bahan kimia beracun seperti sianida, sulfida, fenolik. 2) Tidak Mengandung ion-ion logam, air yang berkualitas baik tidak mengandung garam atau ion logam seperti Fe, Mg, Ca, K, Hg, Zn, Mn, CI, Cr, dan lain-lain. 3) Kesadahan, rendah tingginya kesadahan berhubungan dengan garam-garam yang terlarut dalam air terutama garam Ca dan Mg. 4) Tidak Mengandung bahan organik.
Kandungan bahan organik dalam air dapat terurai menjadi zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan, bahan-bahan organik tersebut seperti NH4, H2S, So2_4 dan N03. [4]
e. Persayaratan Mikrobiologis
Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut: 1) Tidak mengandung bakteri patogen, misalnya bakteri golongan coli, salmonellatyphi, vibrio cholera, dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air (transmitted by water). 2) Tidak mengandung
bakteri nonpatogen, seperti actinomycetes, phytoplankton coliform, ciadocera, dan lain-lain.
F . Penilaian Kualitas Air
Penilaian fisik air dapat dianalisis secara visual dengan panca indra.
Misalnya keruh atau berwarna dapat langsung dilihat, bau dapat dicium menggunakan hidung. Penilaian tersebut tentu saja bersifat kualitatif.
Misalnya, bila tercium bau yang berbeda maka rasa air pun berbeda. [4] Faktor yang dijadikan sebagai pertimbangan dalam penetapan standar kualitas air, yaitu : 1) Kesehatan : Faktor kesehatan dipertimbangkan dalam penetapan standar guna menghindarkan dampak merugikan kesehatan. 2) Estetika : faktor estetika diprhatikan guna memperoleh kondisi yang nyaman. 3) Teknis : Faktor tekhnis ditinjau dengan mengingat bahwa kemampuan teknologi dalam pengolahan air sangat terbatas, atau untuk tujuan menghindarkan efek-efek kerusakan dan gangguan instalasi atau peralatan yang berkaitan dengan pemakaian air yang dimaksud. 4) Toksisitas : faktor toksisitas ditinjau guna menghindarkan terjadinya efek racun bagi manusia. 5) Populasi: Faktor populasi dimaksudkan dalam kaitannya dengan kemungkinan terjadinya pencemaran air oleh suatu polutan. 6) Proteksi : faktor proteksi dimaksudkan untuk menghindarkan atau melindungi kemungkinan terjadinya kontaminasi. 7) Ekonomi : faktor ekonomi dipertimbangkan dalam rangka menghindarkan kerugian-kerugian ekonomi.
G. Air Sadah
Air sadah adalah air yang mengandung ion Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg). Ion-ion ini terdapat dalam air dalam bentuk sulfat, kionda, dan hidrogenkarbonat. Kesadahan air alam biasanya disebabkan garam karbonat atau garam asamnya. [4] Kesadahan merupakan petunjuk kemampuan air untuk membentuk busa apabila dicampur dengan sabun. Pada air berkesadahan rendah, air akan dapat membentuk busa apabila dicampur dengan sabun, sedangkan air yang berkesadahan tinggi tidak akan berbentuk busa. Secara
lebih rinci kesadahan dibagi dalam dua tipe, yaitu: (1> kesadahan umum (general hardness atau GH) dan (2) kesadahan karbonat (carbonate hardness atau KH). Disamping dua tipe kesadahan tersebut, dikenal pula tipe kesadahan yang lain yaitu yang disebut sebagai kesadahan total atau total hardness.
Kesadahan total merupakan penjumlahan dari GH dan KH. Kesadahan umum atau "General Hardness" merupakan ukuran yang menunjukkan kandungan ion Ca2+ atau Mg2+. Air sadah bukan merupakan air yang berbahaya karena memang ion-ion tersebut dapat larut dalam air. Akan tetapi dengan kadar Ca2+
yang tinggi akan menyebabkan air menjadi keruh. [18] Air sadah juga tidak baik untuk mencuci, karena ion-ion Ca 2- dan Mgt+ akan berikatan dengan sisa asam karbohidrat pada sabun dan membentuk endapan sehingga sabun tidak berbuih. [6] Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca 2+ atau Mg2+), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap.
a. Air sadah sementara
Air sadah sementara adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat (HC03-), atau boleh jadi air tersebut mengandung senyawa kalsium bikarbonat (Ca(HCO3)2) dan atau magnesium bikarbonat (Mg(HCO3)2).
Air yang mengandung ion atau senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah sementara karena kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan air, sehingga air tersebut terbebas dari ion Cat+ dan atau Mgt+. Dengan jalan pemanasan senyawa-senyawa tersebut akan mengendap pada dasar ketel. Reaksi yang terjadi adalah : Ca(HCO3)2 (aq) -> CaCO3 (s) + H2O (1) + CO2 (g).
b. Air sadah tetap
Air sadah tetap adalah air sadah yang mengadung anion selain ion bikarbonat, misalnya dapat berupa ion C1-, NO3- dan SO42-. Berarti senyawa yang terlarut boleh jadi berupa kalsium klorida (CaC12), kalsium nitrat (Ca(NO3)2), kalsium sulfat (CaSO4), magnesium klorida (MgC12), magnesium nitrat (Mg(NO3)2), dan magnesium sulfat (MgSO4). Air yang mengandung senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah tetap, karena
kesadahannva tidak bisa dihilangkan hanya dengan cara pemanasan. Untuk membebaskan air tersebut dari kesadahan, harus dilakukan dengan cara kimia, yaitu dengan mereaksikan air tersebut dengan zat-zat kimia tertentu.
Pereaksi yang digunakan adalah larutan karbonat, yaitu Na 2CO3 (aq) atau K2CO3 (aq). Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion Ca2+ dan Mg2+.
CaC12 (aq) + Na2CO3 (aq) -> CaCO3(s) + 2NaCl(aq) Mg(NO3)2 (aq) + K2CO3 (aq) -> MgCO3 (s) +KNO(aq)
Dengan terbentuknya endapan CaC03 atau MgC03 berarti air tersebut telah terbebas dari ion Ca2+ atau Mg2+ atau dengan kata lain air tersebut telah terbebas dari kesadahan. [6]
Kesadahan atau Hardness adalah salah satu sifat kimia yang dimiliki oleh air. Penyebab air menjadi sadah adalah karena adanya ion-ion Cat+, Mgt+. Atau dapat juga disebabkan karena adanya ion-ion lain dari polyvalent metal (logam bervalensi banyak) seperti Al, Fe, Mn, Sr dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah kecil.
c. Dampak yang ditimbulkan akibat air sadah
Menurut WHO air yang bersifat sadah akan menimbulkan dampak : [5]
1. Terhadap kesehatan dapat menyebabkan cardiovascular (penyumbatan darah jantung) dan urolithiasis (batu ginjal).
2. Menyebabkan pengerakan pada peralatan logam untuk memasak sehingga penggunaan energi menjadi boros.
3. Penyumbatan pada pipa logam karena endapan CaCO3
4. Pemakaian sabun menjadi lebih boros karena buih yang dihasilkan sedikit.
d. Penanggulangan Kesadahan
Upaya penanggulangan kesadahan dapat dilakukan dengan cara:
1. Pemanasan
Pemanasan dilakukan untuk mengatasi kesadahan yang bersifat sementara (kesadahan bikarbonat).
2. Proses pengendapan senyawa Cat+ dan Mgt+
Ion Ca2+ dan Mg2+ akan mengendap sebagai CaCO3 dan Mg(OH)2, Ion CO32- berasal dari karbon dioksida (CO2) dan bikarbonat (HC03).
Reaksinya sebagai berikut:
CO2 + OH -
HCO3- HCO3- + OH- C032-
+H2O Ca2++ CO32- CaCO3
Mg 2+ + 2 OH- Mg(OH)
Sifat proses pengendapan senyawa Ca2+ dan MG 2+ yaitu reaksi cepat (1-1 jam), dapat bersamaan dengan flokulasi (penggumpalan), cara sederhana dan mudah, efesiensi cukup tinggi dan harga relatif murah.
3. Proses pertukaran Ion Ca2+, Mg2+ dengan ion Na+, K+ atau H+.
Proses ini sangat cepat (20-30 menit), tidak dapat berlangsung dengan reaksi lain dan air baku tidak boleh keruh, instalasi dan operasi rumit, efisiensi tinggi, harga relatif cukup mahal (cocok untuk industri). Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan kesadahan tetap dan sementara dengan cara pemisahan ion-ion yang tidak dikehendaki yang terdapat di dalam air sadah. Bahan yang digunakan dalam proses ini berupa karbon aktif dan resin sintentik yang dimasukkan ke dalam kolam di mana air sudah dapat dialirkan melalui senyawa-senyawa tersebut. Proses kontak air dengan pasir, batu, atau kapur. Sifat proses ini adalah reaksi lambat (lebih dari 1 jam), tidak bisa bersamaan dengan proses lain, cara sederhana, efisiensi dan harga tidak terlalu mahal.
H. Pengaruh pH dan Suhu Dalam Penurunan Ksadahan
Kesadahan air disebabkan adanya kation (ion positif) logam dengan valensi dua, seperti Ca2+, Mn2+ , Sr 2+ , Fe2+ , dan Mg2+. Secara umum, kation yang sering menyebabkan air sadah adalah kation Ca2+ dan Mg2+ . Kation ini dapat membentuk kerak apabila bereaksi dengan air sabun.
Sebenarnya, tidak ada pengaruh derajat kesadahan bagi kesehatan tubuh.
Namun, kesadahan air dapat menyebabkan sabun atau deterjen tidak bekerja dengan baik (tidak berbusa). Berdasarkan PERMENKES RI Nomor 416 Tahun
1990, derajat kesadahan (CaCO3) maksimum air yang layak minum adalah 500 mg per liter.
a. Derajat Keasaman (pH)
Menurut Sri Sumestri dan G. Alaerts, bahwa pH yang tinggi dapat menyebabkan ion-ion kesadahan menjadi mengendap, sebagai Mg(OH)2 dan CaCO3. (21) pengendapan CaCO3 maupun Mg(OH)2 sangat tergantung pada pH air. pH optimum untuk pengendapan CaCO3 berkisar antara 9,0 sampai 9,5 sedangkan untuk pengendapan Mg(OH)2 memerlukan pH sekitar 11,0, oleh karena itu hampir kebanyakan air secara alami mempunyai pH dibawah angka tersebut. Maka untk proses pengendapan CaCO3 maupun Mg(OH)2
pH air perlu dinaikan, misal dengan cara menambahkan kapur berlebih.(27) b. Suhu Normal
CaCO3 amorf yang bersifat tidak setabil bertransformasi membentuk kristal vaterit yang berbentuk bola dan kalsit yang berbentuk kotak. Kristal vaterit bersifat setabil dan akan bertranformasi lebih lanjut menjadi kalsit, terutama pada suhu 20oC sampai 30oC. Untuk suhu diatas 60oC akan berbentuk kristal aroganit yang berdifat mudah lepas dari dinding pipa.
Kristal karsit merupakan jenis kerak yang setabil menempel di pipa.(28)
I. Karbon Aktif
Karbon aktif adalah karbon yang diproses sedemikian rupa sehingga pori - porinya terbuka, dan dengan demikian akan mempunyai daya serap yang tinggi. Karbon aktif merupakkan karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam (internal surfece), sehingga mempunyai serap yang baik. [5] Karbon aktif yang berwarna hitam, tidak berbau, tidak terasa dan mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kabon aktif yang belum menjalani proses aktivasi, serta mempunyai permukaan yang luas, yaitu memiliki luas antara 300 sampai 2000 mg/grm. Karbon aktif ini mempunyai dua bentuk sesuai ukuran butirannya, yaitu karbon aktif bubuk dan karbon aktif granular (butiran). Karbon aktif bubuk ukuran diameter butirannya kurang dari atau sama dengan 325 mesh. Karbon aktif granular ukuran diameter butirannya
lebih besar dari 325 mesh. Luas permukaan yang luas disebabkan karbon aktif mempunyai kemampuan menyerap gas dan uap atau zat yang berada di dalam suatu larutan. Sifat karbon aktif yang dihasilkan tergantung dari bahan yang digunakan, misalnya tempurung kelapa menghasilkan arang yang lunak dan cocok untuk menjernihkan air. [5]
Adapun keuntungan dari pemakaian karbon aktif ialah. [10,11]
a. Pengoperasian mudah karena air mengalir dalam media karbon.
b. Proses berjalan cepat karena ukuran butiran karbonnya lebih besar.
c. Karbon tidak tercampur dengan lumpur sehingga dapat diregenerasi.
Kerugian dari pemakaian karbon aktif ialah : 1. Perlu tambahan unit pengolah lagi, yaitu filter.
2. Luas permukaan kontak persatuan berat lebih kecil karena ukuran butiran karbon besar.
Ukuran partikel tidak terlalu mempengaruhi luas permukaan total sebagian besar meliputi pori-pori partikel karbon. Jadi berat yang sama dari karbon aktif serbuk dengan butiran mempunyai kapasitas yang sama. Struktur pori- pori karbon aktif mempengaruhi perbandingan antara luas permukaan dan ukuran partikel.
J. Prosedur Mengaktifkan Karbon aktif
Karbon aktif atau karbon aktif adalah arang yang dapat menyerap anion, kation dan molekul dalam bentuk senyawa organik maupun anorganik, larutan ataupun gas. Karbon aktif terdiri dari berbagai mineral yang dibedakan berdasarkan kemampuan adsorpsi (daya serap) dan karakteristiknya. Sumber bahan baku dan proses yang berbeda akan menghasilkan kualitas karbon aktif yang berbeda. Sumber bahan baku karbon aktif terdiri dari kayu, ampas tebu, kulit buah, batok kelapa, batubara muda dan sisa bahan bakar minyak.
Kemampuan karbon aktif untuk menyerap di antaranya disebabkan karena karbon tersebut selain berpori juga permukaannya terbebas dari deposit senyawa hidro karbon. Rongga atau pori karbon aktif dibersihkan dari senyawa lain atau kotoran sehingga permukaannya dan pusat karbon aktif menjadi luas
atau daya adsorbsinya akan meningkat. [20] Untuk membentuk karbon aktif maka membutuhkan suhu pemanasan dalam suatu uap panas (kukus) pada temperatur 600-700°C dilanjutkan dengan mengalirkan uap panas (steam) pada temperatur konstan 800-900°C dengan suplai udara sedikit, sehingga terbentuk karbon aktif yang mempunyai struktur pori mikro yang maksimum dengan luas permukaan yang maksimum juga . [15]
Ada dua metode dalam pengaktifan karbon aktif yaitu :
1. Dengan menggunakan gas untuk mengoksidasi karbon pada suhu tinggi, gas yang digunakan biasanya adalah CO2 dan udara/gabungan antara keduanya, pengaktifan gas ini selalu berjalan dalam kecepatan reaksi orde pertama dengan temperatur 1000 - 10000 oC. Pengaktifan dengan gas ini ditujukan untuk memperluas struktur pori karbon melalui proses oksidasi.
2. Dengan pengaktifan secara kimia, zat kimia yang digunakan adalah ZnCl2, asam phosphor, Na2SO4 dan KOH. pengaktifan secara kimia berjalan pada temperatur 400-6500 oC. Proses ini ditujukan untuk memperluas permukaan pori bagian dalam karbon. [19]
K. Daya Serap Karbon Aktif
Pada proses adsorbsi ada dua yaitu proses adsorpsi secara fisika dan adsorpsi secara kimia. Adsorpsi secara fisika yaitu proses berlangsung cepat, dan dapat baik dengan panas adsorpsi kecil (±5-6 kkal mol) sehingga diduga gaya yang bekerja di dalamnya sama dengan seperti cairan (gaya Van Deer Wals). Unsur yang terserap tidak terikat secara kuat pada bagian permukaan penyerap. Adsorpsi fisika dapat baik (reversibel), tergantung pada kekuatan daya tarik antar molekul penyerap dan bahan terserap, maka terjadi proses adsorpsi, yaitu pembebasan molekul bahan penyerap. Adsorpsi kimia adalah merupakan hasil interaksi kimia antara penyerap dengan zat-zat terserap, kekuatan ikatan kimia sangat bervariasi dan ikatan kimia sebenarnya tidak benar-benar terbentuk tetapi kekuatan adhesi yang terbentuk lebih kuat dibanding dengan daya ikat penyerap fisika. Panas adsorpsi kimia lebih besar dibanding dengan adsorpsi fisika (±10-100 kkal/mol). Pada proses kimia tidak
dapat baik (inreversibel) dikarenakan memerlukan energi untuk membentuk senyawa kimia baru pada permukaan adsorben sehingga proses baik juga diperlukan energi yang tinggi. [10, 11]
L. Proses Pembuatan Karbon Aktif
Secara umum dalam pembuatan karbon aktif terdapat dua tingkatan proses yaitu :
a. Proses pengarangan (karbonisasi)
Proses ini merupakan proses pembentukan arang dari bahan baku. Secara umum, karbonisasi sempurna adalah pemanasan bahan baku tanpa adanya udara, sampai temperatur yang cukup tinggi untuk mengeringkan sampai menguapkan senyawa dalarn karbon. Hasil yang diperoleh biasanya kurang aktif dan hanya mempunyai luas permukaan beberapa meter persegi pergram.
Selama proses karbonisasi dengan adanya dekomposisi pirolitik bahan baku, sebagian elemen - elemen bukan karbon, yaitu hydrogen dan oksigen dikeluarkan dalam bentuk gas dan atom-atom yang terbebaskan dari karbon elementer membentuk kristal yang tidak teratur, yang disebut sebagai kristal grafit elementer. Struktur kristalnya tidak teratur dan celah-celah kristal ditempati oleh zat dekomposisi tar. Senyawa ini menutupi pori-pori karbon, sehingga hasil proses karbonisasi hanya mempunyai kemampuan adsorpsi yang kecil. Oleh karena itu karbon aktif dapat juga dibuat dengan cara lain, yaitu dengan mengkarbonisasi bahan baku yang telah dicampur dengan garam dehidrasi atau zat yang dapat mencegah terbentuknya tar, misalnya Zn, Cl, Mg, Cl, dan CaCl. Perbandingan garam dengan bahan baku adalah penting untuk menaikkan sifat - sifat tertentu dari karbon. [10]
b. Proses aktivasi
Secara umum, aktivasi adalah pengubahan karbon dengan daya serap rendah menjadi karbon yang mempunyai daya serap tinggi. Untuk menaikkan luas permukaan dan memperoleh karbon yang berpori, karbon diaktivasi, misalnya dengan menggunakan uap panas, gas karbondioksida dengan temperatur antara 700-1100°C, atau penambahan bahan-bahan
mineral sebagai aktivator. Selain itu aktivasi juga berfungsi untuk mengusir tar yang melekat pada permukaan dan pori-pori karbon. Aktivasi menaikan luas permukaan dalam (internal area), menghasilkan volume yang besar, berasal dari kapiler-kapiler yang sangat kecil, dan mengubah permukaan dalam dari stuktur pori .[10]
M. Kegunaan Karbon Aktif dalam Menurunkan Kesadahan
Karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat, penyerap gas, penyerap logam, menghilangkan polutan mikro misalnya zat organik, detergen, bau, senyawa phenol dan lain sebagainya. Dalam reaksinya munurunkan kesadahan dengan mekanismenya yaitu air baku yang banyak mengandung zat CaCO3 dialirkan ke filter karbon aktif . Selama mengalir melalui media tersebut, zat CaCO3 yang terdapat dalam air baku akan diserap oleh karbon aktif. Pada saringan karbon aktif ini terjadi proses adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat - zat yang akan dihilangkan oleh permukaan karbon aktif, termasuk CaCO3 yang menyebabkan kesadahan. Apabila seluruh permukaan karbon aktif sudah jenuh, atau sudah tidak mampu lagi menyerap maka kualitas air yang disaring sudah tidak baik lagi, sehingga karbon aktif harus diganti dengan karbon aktif yang baru. Banyak penelitian yang mempelajari tentang manfaat/kegunaan dari kegunaan karbon aktif yang dapat menyerap senyawa organik maupun anorganik, penyerap gas, penyerap logam, menghilangkan polutan mikro misalnya detergen, bau, senyawa phenol dan lain sebagainya. [10]
N. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kemampuan Karbon Aktif Sebagai Media Filter
1. Temperatur
Efisiensi penyaringan juga dipengaruhi oleh temperatur, karena temperatur mempengaruhi kecepatan reaksi-reaksi kimia serta metabolisme bakteri dan mikroorganisme lainnya selama penyaringan. Temperatur yang normal adalah 20°C sampai dengan 60°C. Temperatur yang baik apabila aktivitas
bakteri tinggi, dengan tingginya aktivitas maka terbentuklah lapisan lendir pada media filter sehingga partikel-partikel yang lebih kecil dari porositas media penyaring dapat bertahan lama. [16]
2. Potensial hidrogen (pH)
Kondisi pH lebih kecil dari 6,5 atau lebih besar dari 9,2 maka akan menyebabkan korosifitas pada pipa-pipa air yang terbuat dari logam dan dapat mengakibatkan beberapa senyawa kimia berubah menjadi racun yang dapat mengganggu kesehatan manusia. [17]
3. Kualitas air
Kualitas air yang diolah semakin baik, maka akan baik pula hasil penyaringan yang diperoleh, Jika kadar pencemar air tinggi maka masa operasi filter akan pendek. [16]
4. Diameter media
Menurut Huisman. [16] semakin halus butiran yang digunakan sebagai media penyaring, semakin baik air yang dihasilkan. Jika diameter butiran kecil, akan meningkatkan penyaringan.
5. Waktu Kontak
Waktu kontak merupakan hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Gaya adsorpsi molekul dari suatu zat terlarut akan meningkat apabila waktu kontaknya dengan karbon aktif makin lama. Waktu kontak yang lama memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul zat terlarut yang teradsorpsi berlangsung lebih baik. [15
O. Kerangka Teori
Berdasarkan Tinjauan Pustaka Yang dipaparkan, dapat disusun kerangka teori sebagai berikut :
Air Baku
a. Kekeruhan b. Warna c. Rasa d. Bau e. Suhu
a. Bakteri Pathogen
(salmonellatyphi, vibrio cholera, dan lain-lain ) b. Bakteri Non Pathogen
(actinomycetes,phytopla nkton coliform,
ciadocera, dan lain-lain) a. pH
b. Ion Logam (Fe,Mg,Cr,K,Hg, Zn,Mn,Cl) c. Kesadahan (Ca dan Mg) d. Bahan Organik
(NH4,H2S,SO2-4 dan NO3)
Kesadahan CaCO3 dan Mg (OH)2 Penanggulangan
Kesadahan
a. Pemanasan
b. Proses Pengendapan senyawa Ca t+ dan Mg t+
c. Proses Pertukaran Ion Ca t+,Mg t+ dengan Ion Na+,K atau H+
Faktor yang Mempengaruhi
kemampuan Karbon Aktif a. Temperatur
b.Potensial hidrogen (pH)
c. Kualitas air d. Diameter media e. Lama Kontak Karbon Aktif
Pengurangan / Penurunan kesadahan
Kualitas Fisik Kualitas Kimia Kualitas Mikrobiologi
Gambar 2.1 Kerangka Teori
P. Kerangka Konsep
Kerangka konsep penelitian adalah sebagai berikut :
Variabel Terikat : Penurunan kesadahan air
sumur artetis Variabel bebas :
Lama kontak karbon aktif (10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit)
Variabel pengganggu : a. pH * b. Suhu **
Gambar 2.2 Kerangka Konsep
Keterangan :
* = Diukur dengan pH meter ** = Diukur dengan thermometer
M. Hipotesis
Sesuai dengan tujuan penelitian di atas maka dapat dirumuskan suatu hipotesis yaitu : Ada pengaruh lama kontak karbon aktif sebagai media filter terhadap penurunan kesadahan air sumur artetis.
