KEEFEKTIFAN KOMBINASI MEDIA FILTER ZEOLIT DAN KARBON AKTIF DALAM MENURUNKAN KADAR BESI (Fe)
DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR
ARTIKEL PUBLIKASI ILMIAH
Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Ijazah S1 Kesehatan Masyarakat
Disusun Oleh :
NASRUDIN PURWONUGROHO J 410 090 041
PROGRAM STUDI KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS ILMU KESEHATAN
1 KEEFEKTIFAN KOMBINASI MEDIA FILTER ZEOLIT DAN KARBON
AKTIF DALAM MENURUNKAN KADAR BESI (Fe) DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR
Nasrudin Purwonugroho J 410 090 041 Fakultas Ilmu Kesehatan
Abstract
The degree of Fe and Mn substances in water which are higher than quality standard can create technical, physical, and health disruption. The degree of Fe and Mn substances in Griya Fajar Regency in Gentan, Baki, Sukoharjo is higher than the standards accepted (2.910 mg/l and 0.900 mg/l). The decrease of the degree of Fe and Mn can be conducted by filtration using combination of zeolite filter and active carbon media. The purpose of this research was to find the effectiveness of the combination of zeolite filter and active carbon media in decreasing the degree of Fe and Mn. The research used experiment method applying the research design of pretest and posttest with control group. The population in this research was all wells in Griya Fajar Regency 09/XII. Total sample used in the research was 60 liters. Each treatment needs 5 liters with three times repetition. The statistics test used one-way anova. The result of the statistics test shows that there was effectiveness of the combination of zeolite filter and active carbon media in decreasing the degree of Fe and Mn. The measurement result of the average degree in control of Fe and Mn was 2.897 mg/l and 0.877 mg/l. the treatment used zeolite filter media show the average degree of fe and Mn was 0.160 mg/l and 0.137 mg/l, while the treatment used active carbon media show the average degree of Fe and Mn was 0.217 mg/l and 0.247 mg/l. using both media, the average degree of Fe and Mn was 0.183 mg/l and 0.247 mg/l. the most effective combination in decreasing the degree of Fe and Mn was Zeolite with effectiveness of 94.50% and 84.78%.
2 PENDAHULUAN
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan mahkluk hidup di bumi. Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa lain. Penggunaan air yang utama dan sangat vital bagi kehidupan adalah sebagai air minum. Hal ini terutama untuk mencukupi kebutuhan air di dalam tubuh manusia itu sendiri. Mengingat pentingnya peran air, sangat diperlukan adanya sumber air yang dapat menyediakan air yang baik dari segi kuantitas dan kualitasnya (Mulia, 2005).
Kualitas air yang digunakan sebagai air minum sebaiknya memenuhi persyaratan secara fisik, kimia, dan mikrobiologi. Syarat fisik air tidak berwarna, temperatur normal, rasanya tawar, tidak berbau, jernih dan tidak mengandung zat padatan. Syarat kimia air dalam pH netral, tidak mengandung bahan kimia beracun, tidak mengandung garam atau ion-ion logam, kesadahan rendah dan tidak mengandung bahan organik. Syarat mikrobiologi tidak mengandung bakteri patogen dan nonpatogen (Kusnaedi, 2010).
Standar mutu air minum ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Air Minum. Baku mutu Fe dan Mn yang diperbolehkan dalam air minum maksimal 0,3 mg/l dan 0,4 mg/l.
3 menyebabkan kegemukan, glucose intolerance, penggumpalan darah, gangguan kulit, gangguan skeleton, menurunnya kadar kolesterol, mengakibatkan cacat lahir, perubahan warna rambut, gangguan sistem saraf, gangguan jantung, hati, dan pembuluh vaskuler, menurunnya tekanan darah, mengakibatkan cacat pada fetus, kerusakan otak, serta iritasi alat pencernaan.
Berdasarkan hasil uji pendahuluan yang telah dilakukan di Laboratorium Kimia Fakultas Ilmu Kesehatan Universitas Muhammadiyah Surakarta, diketahui bahwa sampel air yang berasal dari salah satu sumur yang berada di Perum Griya Fajar Gentan Kecamatan Baki Kabupaten Sukoharjo memiliki kandungan besi (Fe) dan mangan (Mn) yang cukup tinggi, yaitu 2,77 mg/l dan 0,8 mg/l di mana kadar tersebut telah melampaui batas aman yang telah ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Air Minum.
4 yang digunakan dalam penyaringan yaitu menggunakan kombinasi media filter zeolit (60 cm), karbon aktif (60 cm) dan zeolit (30 cm) dengan karbon aktif (30 cm).
METODE PENELITIAN
Penelitian ini merupakan penelitian dengan jenis eksperimen sungguhan (true experiment) dengan rancangan penelitian pretes-postes dengan kelompok kontrol (pretest-postest with control group) di mana dalam rancangan ini dilakukan randomisasi, artinya pengelompokkan anggota-anggota kelompok kontrol dan kelompok eksperimen dilakukan berdasarkan acak atau random. Kemudian dilakukan pretest (01) pada kedua kelompok tersebut dan diikuti intervensi (X) pada kelompok eksperimen. Setelah beberapa waktu dilakukan postest (02) pada kedua kelompok tersebut.
Dengan randomisasi (R), maka kedua kelompok mempunyai sifat yang sama sebelum dilakukan intervensi (perlakuan). Karena kedua kelompok sama pada awalnya, maka perbedaan hasil postest (02) pada kedua kelompok tersebut dapat disebut sebagai pengaruh dari intervensi atau perlakuan. Rancangan ini adalah salah satu rancangan yang terkuat di dalam mengontrol ancaman-ancaman terhadap validitas (Notoatmodjo, 2005).
5 pertimbangannya, sebagian dari anggota populasi menjadi sampel penelitian, seperti sifat air yang universal (Notoatmodjo, 2005). Sampel pada penelitian ini diambil dari salah satu sumur, yaitu sumur Bapak Restu. Jumlah sampel yang diperlukan pada penelitian ini sebanyak 100 liter. Setiap perlakuan membutuhkan 5 liter air, di mana hasil perlakuan diambil sebanyak 1 liter dengan ditampung di botol aqua untuk pemeriksaan kadar Fe dan Mn yang dilakukan di tempat penelitian.
6 HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Hasil
a. Gambaran Umum
Perum Griya Fajar RT 09/ RW XII Gentan Kecamatan Baki Kabupaten Sukoharjo merupakan perumahan yang dibangun di lahan yang dahulunya digunakan sebagai lahan persawahan. Perum Griya Fajar terdiri dari 25 rumah dan 25 sumur. Masyarakat di sana masih memanfaatkan air sumur untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Bila dilihat dari segi fisik air yang ada berbau amis, keruh, serta menimbulkan warna kuning dan coklat pada dinding kamar mandi sehingga tidak layak untuk dikonsumsi.
b. Pengukuran pH
Hasil pengukuran pH sebelum dan setelah mendapat perlakuan dengan menggunakan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dilakukan di tempat penelitian. Hasil pemeriksaan pH dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengukuran pH
Dari Tabel 1 terlihat jelas hasil pengukuran pH tidak ada perubahan baik sebelum atau setelah mendapatkan perlakuan dengan media filter zeolit, karbon aktif dan zeolit dengan karbon aktif dengan pengulangan 3 kali yaitu pH 6,98.
Replikasi pH Kepmenkes
No.492/MENKES /PER/IV/2010
Sebelum Setelah
Perlakuan Kontrol Zeolit Karbon
Aktif
Zeolit & Karbon
Aktif
pH
1 6,98 6,98 6,98 6,98 6,98 6,5-8,5
2 6,98 6,98 6,98 6,98 6,98
7 c. Pengukuran Suhu
Hasil pengukuran suhu sebelum dan setelah mendapat perlakuan dengan menggunakan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dilakukan di tempat penelitian. Hasil pemeriksaan suhu dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Suhu
Dari Tabel 2 terlihat jelas hasil pengukuran suhu tidak ada perubahan baik sebelum atau setelah mendapatkan perlakuan dengan media filter zeolit, karbon aktif dan zeolit dengan karbon aktif dengan pengulangan 3 kali yaitu suhu 27oC.
d. Pengukuran Fe
Pengukuran kadar Fe sebelum dan setelah mendapat perlakuan dengan menggunakan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dilakukan di tempat penelitian. Hasil pemeriksaan kadar Fe dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengukuran Kadar Fe
Replikasi Suhu (oC) Kepmenkes
No.492/MENKES /PER/IV/2010
Sebelum Setelah
Perlakuan Kontrol Zeolit Karbon
Aktif
Zeolit & Karbon
Aktif
Suhu
1 27 27 27 27 27 Suhu Udara
25 ± 3oC
2 27 27 27 27 27
3 27 27 27 27 27
Replikasi Kadar Fe Rata-rata (mg/l) Kepmenkes No.492/MENKES
/PER/IV/2010
Sebelum Setelah
Perlakuan Kontrol Zeolit Karbon
Aktif
Zeolit & Karbon Aktif
Fe
1 2,910 2,900 0,170 0,210 0,180 0,3 mg/l
2 2,910 2,890 0,150 0,220 0,190
3 2,910 2,900 0,160 0,220 0,180
8 Tabel 3 menunjukkan adanya penurunan kadar Fe sebelum dan setelah mendapatkan perlakuan. Media filter zeolit paling efektif dalam menurunkan kadar Fe yaitu rata-rata menjadi 0,160 mg/l.
Tabel 4. Keefektifan Kombinasi Media Filter Zeolit dan Karbon Aktif dalam Menurunkan Kadar Fe
Tabel 4 menunjukkan adanya keefektifan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dalam menurunkan kadar Fe. Adapun kombinasi media filter yang paling efektif dalam menurunkan kadar Fe adalah zeolit dengan keefektifan sebesar 94,50%.
e. Pengukuran Mn
Hasil pengukuran kadar Mn sebelum dan setelah mendapat perlakuan dengan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil Pengukuran Kadar Mn Kombinasi
Media Filter
Kadar Fe (mg/l) Keefektifan Pengolahan
(%) Sebelum Setelah
Pengolahan
Penurunan
Zeolit 2,910 0,160 2,750 94,50
Karbon Aktif 2,910 0,217 2,693 92,54
Zeolit & Karbon Aktif
2,910 0,183 2,727 93,71
Replikasi Kadar Mn Rata-rata (mg/l) Kepmenkes No.492/MENKES
/PER/IV/2010
Sebelum Setelah
Perlakuan Kontrol Zeolit Karbon
Aktif
Zeolit & Karbon Aktif
Mn
1 0,900 0,890 0,130 0,230 0,220 0,4 mg/l
2 0,900 0,870 0,150 0,260 0,200
3 0,900 0,870 0,130 0,250 0,190
9 Tabel 5 menunjukkan adanya penurunan kadar Mn sebelum dan setelah mendapatkan perlakuan. Media filter zeolit paling efektif dalam menurunkan kadar Mn yaitu rata-rata menjadi 0,137 mg/l.
Tabel 6. Keefektifan Kombinasi Media Filter Zeolit dan Karbon Aktif dalam Menurunkan Kadar Mn
Tabel 6 menunjukkan adanya keefektifan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dalam menurunkan kadar Mn. Adapun kombinasi media filter yang paling efektif menurunkan kadar Mn adalah zeolit dengan keefektifan sebesar 84,78%.
Hasil analisis anova mengenai keefektifan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dalam menurunkan kadar Fe dan Mn dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Analisis Anova Sum of
Squares
Df Means Squares
F Sig.
Fe Between Groups 16,529 3 5,510 110193,944 ,000
Within Groups ,000 8 ,000
Total 16,529 11
Mn Between Groups 1,062 3 ,354 1931,318 ,000
Within Groups ,001 8 ,000
Total 1,064 11
Berdasarkan Tabel 7 diketahui nilai signifikan 0,000 dimana sig ≤ 0,01 sehingga Ho ditolak yang artinya ada pengaruh yang signifikan berbagai kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dalam menurunkan kadar Fe.
Kombinasi Media Filter
Kadar Mn (mg/l) Keefektifan
Pengolahan (%) Sebelum Setelah
Pengolahan
Penurunan
Zeolit 0,900 0,137 0,763 84,78
Karbon Aktif 0,900 0,247 0,653 72,56
Zeolit & Karbon Aktif
10
Dari hasil uji anova nilai signifikan Mn 0,000 dimana sig ≤ 0,01 sehingga
Ho ditolak yang artinya ada pengaruh yang signifikan berbagai kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dalam menurunkan kadar Mn.
2. Pembahasan
Upaya untuk meningkatkan kualitas air, salah satu alternatif yang dapat dilakukan yaitu dengan melakukan filtrasi. Dalam penelitian ini menggunakan kombinasi media filter yaitu zeolit, karbon aktif dan zeolit dengan karbon aktif dengan ketebalan 60 cm. Sehingga hal ini dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif dalam pengolahan air minum. Penilaian air didasarkan pada beberapa persyaratan diantaranya tingkat keasaman (pH), suhu air, dan kandungan logam (misal Fe dan Mn).
a. Pengukuran pH
Pada penelitian ini pengukuran pH air dilakukan sebelum dan setelah mendapat perlakuan dengan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dengan 3 kali pengulangan hasilnya sama yaitu 6,9. Dengan demikian pH tidak mempengaruhi filtrasi dan penurunan kadar Fe dan Mn murni karena adanya perlakuan menggunakan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif. Dampak
yang dapat ditimbulkan jika pH ≤ 7 yaitu dapat melarutkan logam seperti Fe dan
11 b. Pengukuran Suhu
Dari hasil pengukuran suhu diperoleh 27oC baik sebelum dan setelah perlakuan dengan pengulangan 3 kali tidak mengalami perubahan. Sehingga suhu tidak mempengaruhi filtrasi dan penurunan kadar Fe dan Mn murni karena perlakuan filtrasi menggunakan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif. Berdasarkan Kepmenkes No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan air minum, suhu yang diperbolehkan adalah ± 3oC suhu udara. Dengan demikian suhu 27oC masih dalam standar yang diperbolehkan. Air yang secara mencolok mempunyai temperatur di atas atau di bawah temperatur udara, berarti air tersebut mengandung zat-zat tertentu (misalnya, fenol yang terlarut di dalam air cukup banyak) atau sedang terjadi suatu proses tertentu (proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan energi) yang mengeluarkan atau menyerap energi dalam air (Kusnaedi, 2010).
c. Pengukuran Kadar Fe
Berdasarkan hasil pengukuran kadar Fe sebelum mendapat perlakuan diperoleh hasil kadar Fe rata-rata 2,910 mg/l. Kadar Fe tersebut sudah melebihi standar kualitas air minum yaitu 0,3 mg/l berdasarkan Kepmenkes No. 492/MENKES/PER/IV/2010. Kadar Fe yang melebihi standar dapat menimbulkan berbagai masalah diantaranya dapat menimbulkan korosif pada pipa, mengotori bak, wastafel, kloset, timbulnya warna, bau dan rasa serta menyebabkan iritasi pada mata, kulit dan merusak dinding usus (Joko, 2010).
12 bersih dan sehat sesuai standar. Salah satu alternatif pengolahan air yang dapat dilakukan yaitu dengan filtrasi. Filtrasi merupakan suatu proses pemisahan antara pedatan dengan cairan (Kusnaedi, 2010). Dari hasil yang diperoleh kadar Fe yang melebihi standar setelah dilakukan perlakuan dengan filtrasi menggunakan media filter zeolit dan karbon aktif dengan ketebalan 60 cm, waktu kontak 5 menit dan laju aliran 1 lt/menit, kadar Fe mengalami penurunan. Rata-rata kadar Fe setelah difiltrasi dengan media filter zeolit sebesar 0,160 mg/l dengan keefektifan 94,50%, dengan media filter karbon aktif rata-rata kadar Fe sebesar 0,217 mg/l dengan keefektifan 92,54%, dan rata-rata kadar Fe setelah difiltrasi dengan media filter zeolit dengan karbon aktif sebesar 0,183 mg/l dengan keefektifan 93,71%.
13 kemampuan media dalam menurunkan kandungan Fe yang terdapat di dalam air. Hal ini dikarenakan semakin banyak media yang ditambahkan, maka semkin luas permukaan pori - pori yang dapat mengikat kation di dalam air sehingga kadar Fe di dalam air semakin berkurang.
Dari hasil analisis anova diperoleh nilai signifikansi 0,000 (p ≤ 0,01),
sehingga Ho ditolak yang artinya ada keefektifan yang signifikan penggunaan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif terhadap penurunan kadar Fe. Kadar Fe pada kontrol atau tanpa dilewatkan media filter dengan menggunakan media filter zeolit, karbon aktif dan zeolit dengan karbon aktif ada beda
signifikan (sig=0,000) karena sig ≤ 0,01. Namun kadar Fe setelah mendapat
pelakuan dengan zeolit dengan mean difference 2,737 ini menunjukkan penurunan kadar Fe lebih tinggi dari pada setelah perlakuan dengan karbon aktif dan zeolit dengan karbon aktif yaitu dengan mean difference 2,680 dan 2,713. Tetapi penurunan kadar Fe dengan menggunakan media filter zeolit dengan karbon aktif ada beda signifikan (sig=0,000) karena sig < 0,01 dengan mean difference 2,713 ini menunjukkan penurunan kadar Fe lebih tinggi dari pada setelah perlakuan dengan karbon aktif yaitu dengan mean difference 2,680. Sehingga dapat disimpulkan bahwa media filter zeolit paling efektif dalam menurunkan kadar Fe pada air sumur.
14 digunakan untuk mengikat kation-kation pada air, seperti Fe, Al atau Mg. Dengan mengalirkan air baku pada filter zeolit, kation akan diikat oleh zeolit yang memiliki muatan negatif. Dengan demikian, zeolit berfungsi sebagai penukar ion dan adsorben dalam pengolahan air (Kusnaedi, 2010).
d. Pengukuran Kadar Mn
Berdasarkan hasil pengukuran kadar Mn sebelum mendapat perlakuan diperoleh hasil kadar Mn rata-rata 0,900 mg/l. Kadar Mn tersebut sudah melebihi standar berdasarkan Kepmenkes No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan air minum yaitu 0,4 mg/l. Kadar Mn dalam air dengan dosis tinggi dapat menyebabkan kegemukan, glucose intolerance, penggumpalan darah, gangguan kulit, gangguan skeleton, menurunnya kadar kolesterol, mengakibatkan cacat lahir, perubahan warna rambut, gangguan sistem saraf, gangguan jantung, hati, dan pembuluh kapiler, menurunnya tekanan darah, mengakibatkan cacat fetus, kerusakan otak, serta iritasi alat pencernaan (Widowati, dkk, 2008).
15 mengalami penurunan. Rata-rata kadar Mn setelah difiltrasi dengan media filter zeolit sebesar 0,137 mg/l dengan keefektifan 84,78%, dengan media filter karbon aktif rata-rata kadar Mn sebesar 0,247 mg/l dengan keefektifan 72,56%, dan rata-rata kadar Mn setelah difiltrasi dengan media filter zeolit dengan karbon aktif sebesar 0,203 mg/l dengan keefektifan 77,44%. Sehingga zeolit dengan ketebalan 60 cm paling efektif dalam menurunkan kadar Mn.
16 Berdasarkan hasil analisis anova diperoleh nilai signifikansi 0,000 (p ≤ 0,01), sehingga Ho ditolak yang artinya ada keefektifan yang signifikan penggunaan kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif dalam menurunkan kadar Mn. Kadar Mn pada kontrol atau tanpa dilewatkan media filter dengan menggunakan media filter zeolit ada beda signifikan (sig=0,000) karena sig ≤ 0,01. Namun kadar Mn setelah mendapat pelakuan dengan zeolit dengan mean difference 0,740 ini menunjukkan penurunan kadar Mn lebih tinggi dari pada setelah mendapat perlakuan dengan media filter karbon aktif dan zeolit dengan karbon aktif yaitu dengan mean difference 0,630 dan 0,673. Tetapi penurunan kadar Mn dengan menggunakan media filter zeolit dengan karbon aktif ada
beda signifikan (sig=0,000) karena sig ≤ 0,01 dengan mean difference 0,673 ini
menunjukkan penurunan kadar Mn lebih tinggi dari pada setelah perlakuan dengan karbon aktif yaitu dengan mean difference 0,630. Sehingga dapat disimpulkan bahwa media filter zeolit paling efektif dalam menurunkan kadar Mn pada air sumur.
17 KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Kombinasi media filter zeolit dan karbon aktif efektif dalam menurunkan kadar Fe dan Mn pada air sumur.
b. Kadar Fe dan Mn sebelum dilakukan perlakuan yaitu 2,910 mg/l dan 0,900 mg/l. c. Kadar Fe dan Mn setelah dilakukan perlakuan dengan media filter zeolit
rata sebesar 0,160 mg/l dan 0,137 mg/l, dengan media filter karbon aktif rata-rata kadar Fe 0,217 mg/l dan kadar Mn rata-rata-rata-rata 0,247 mg/l, dan menggunakan media filter zeolit dengan karbon aktif rata-rata kadar Fe 0,183 mg/l dan kadar Mn rata-rata 0,203 mg/l.
d. Kombinasi media filter yang paling efektif menurunkan kadar Fe dan Mn adalah kombinasi media filter zeolit dengan keefektifan sebesar 94,50% dan 84,78%.
2. Saran
19 DAFTAR PUSTAKA
Hardini I dan Karnaningroem H. 2011. Peningkatan Kualitas Air Sumur Gali Menjadi Air Bersih Menggunakan Filter Mangan Zeolit dan Karbon Aktif: Studi Kasus Air Sumur Gali Permukiman Desa Banjar Po Sidoarjo. [Skripsi]. Surabaya: Jurusan Teknik Lingkungan ITS.
Joko T. 2010. Unit Produksi dalam Sistem Penyediaan Air Minum Yogyakarta: Graha Ilmu.
Kusnaedi. 2010. Mengolah Air Kotor untuk Air Minum. Bekasi: Penebar Swadaya. Mulia RM. 2005. Kesehatan Lingkungan. Jakarta: Graha Ilmu.
Notoatmodjo S. 2005. Metodologi Penelitian Kesehatan. Jakarta: Rineka Cipta.
Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum.
Rahman A dan Hartono B. Penyaringan Air Tanah dengan Zeolit Alami untuk Menurunkan Kadar Besi dan Mangan. Makara, Kesehatan, Vol. 8, No. 1, Juni 2004: 1-6.
