Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Page 59
PENINGKATAN KUALITAS AIR RAWA
MENGGUNAKAN MEMBRAN KERAMIK BERBAHAN
TANAH LIAT ALAM DAN ABU TERBANG BATUBARA
Shinta Agmalini, Narke Nola Lingga, Subriyer Nasir*
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662
Email: subriyer@yahoo.com
Abstrak
Air rawa merupakan air permukaan yang mengandung kandungan logam berat, kandungan zat organik, mikroorganisme berbahaya serta bakteri yang terdapat di dalam air yang dapat menganggu kesehatan. Air rawa tidak memenuhi syarat-syarat kesehatan untuk air minum karena derajat keasamannya. Oleh karena itu, diperlukan pengelolaan dan perlindungan sumber daya air rawa secara seksama. Salah satu cara untuk menetralkan kandungan logam berat dan kandungan zat organik yang bersifat merusak tubuh yaitu dengan menggunakan teknologi membran. Penelitian dilakukan dengan menggunakan membran keramik dengan perbandingan komposisi dari tanah liat, abu batubara dan serbuk besi yaitu 67,5%:25%:7,5%. Hasil analisa yang didapat memperlihatkan adanya peningkatan kualitas air rawa yang memenuhi persyaratan menjadi air minum. Penurunan TDS, kandungan ion logam besi (Fe) dan kandungan zat organik (Angka KMNO4) cenderung cukup tinggi yaitu TDS menjadi sebesar 84 ppm, kandungan ion
logam besi (Fe) menjadi sebesar 0,042 mg/l dan kandungan zat organik (Angka KMNO4) menjadi sebesar
0,77 mg/l dan pH sekitar 6,7. Hasil analisa terdapat produk permeat sesuai dengan 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum.
Kata kunci: membran keramik, air rawa, air minum
Abstract
Swamp water is kind of surface water that containing heavy metal content, organic substances, harmful microorganisms and bacteria found in water that can disturb health. Swamp water does not meet health requirements for drinking water because of the degree of acidity. Therefore, the management and protection of swamp water resources required with carefully. The neutralized the content of heavy metals and organic substances are harmful to the body by using membrane technology. The study was conducted by using ceramic membranes with a ratio of the composition of clay, coal ash and iron powder is 67.5%: 25%: 7.5%. Analysis results obtained showed an increased of swamp water quality improvement requirements into drinking water. Reduction in TDS, the metal ion content of iron (Fe) and organic matter content (KMnO4 Number) tend to be high enough that the TDS of 84 ppm, the metal ion content of
iron (Fe) was decreased to 0.042 mg/ l and organic matter content (KMnO4 Number) to of 0.77 mg / l and
the pH around 6.7. Analysis results are permeating product of drinking water quality requirements in accordance with 492/MENKES/PER/IV/2010.
Keywords:ceramic membranes, swamp water, drinking water
1. PENDAHULUAN
Air adalah sumber daya alam yang dapat diperbarui. Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi kehidupan manusia karena jumlahnya yang sangat melimpah di muka bumi
Page 60 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 meningkat dan kualitas air untuk keperluan
domestik yang terus menurun. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu, diperlukan pengelolaan dan perlindungan sumber daya air secara seksama.
Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Mempelajari proses pengolahan air rawa dengan menggunakan proses filtrasi dengan filter keramik.
2. Untuk mengetahui pengaruh variabel operasi (tekanan dan waktu) pada kinerja filter keramik yang digunakan.
Dalam penelitian ini permasalahan yang akan diangkat adalah bagaimana meningkatkan kualitas air rawa. Air rawa yang digunakan selama ini ternyata tidak dapat digunakan sebagai air minum karena kualitasnya yang tidak begitu baik. Dalam pemanfaatannya air rawa digunakan untuk mencuci, minum, mandi dan keperluan lainya. Air rawa ternyata belum masuk kategori aman untuk langsung diminum, Karena air rawa ini bersifat asam ,memiliki kadar besi yang cukup tinggi, berwarna kuning dan bau tentu tidak sesuai dengan standarisasi air. Proses perebusan air untuk menjadi air minum hanya membunuh kuman dan bakteri, namun tidak membuang kandungan logam yang terkandung di dalam air. Karena itu diperlukan pengolahan lanjutan misalnya dengan menggunakan membran.
Adapun manfaat yang didapat dalam melakukan penelitian ini adalah
1. Mengetahui pengolahan air rawa yang masih mengandung logam-logam berat dengan penggunaan filter keramik.
2. Mendapatkan suatu teknologi yang murah dan sederhana dalam pengolahan air domestik.
Ruang lingkup penelitian meliputi analisa sampel air rawa. Analisa yang dilakukan antara lain kadar pH, TDS, kandungan ion logam besi (Fe) dan Kandungan zat organik (angka KMNO4) dalam air rawa tersebut dengan
variabel proses yang akan diteliti adalah tekanan dan waktu operasi.
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium.
Membran dapat didefinisikan sebagai suatu media ukuran dan bentuk molekul, menahan komponen dari umpan yang memiliki ukuran lebih besar dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran yang lebih kecil. Membran selain sebagai pemisah juga sebagai sarana pemekat dan
pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran tersebut.
Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses lain, antara lain pemisahan dilakukan secara terus – menerus, konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah, proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses pemisahan lainnya
(hybrid processing), dan material membran bervariasi sehingga mudah diadaptasikan pemakaiannya.
Kekurangan teknologi membran antara lain fluks dan selektifitas karena pada proses membran pada umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan selektifitas
Klasifikasi Membran
Berdasarkan ukuran partikel yang dipisahkan, membran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut : 1. Membran mikrofiltrasi
2. Membran ultrafiltrasi 3. Membran osmosa balik (OR) 4. Nanofiltrasi
5. Membran dialisa 6. Membran elektrodialisa
Berdasarkan bentuknya membran dibagi menjadi:
1. Membran datar
•Membran datar yang memiliki satu lembar saja.
•Membran datar yang tersusun bertingkat-tingkat.
•Membran spiral bergulung. 2. Membran tubular
• Membran serat berongga(diameter <0,5mm)
• Membran kapiler (diameter 0,5-5,0 mm)
• Membran tubular (diameter > 5 mm)
Prinsip Proses Pemisahan Membran
Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Page 61 ketebalan lapisan fouling yang terbentuk pada
permukaan membran.
Kinerja Membran
Kinerja atau efisiensi perpindahan didalam membran ditentukan oleh dua parameter yaitu : a. Permeabilitas
Permeabilitas sering disebut juga sebagai kecepatan permeat atau fluks adalah jumlah volume permeat yang melewati satu satuan permukaan luas membran dengan waktu tertentu dengan adannya gaya dorong dalam hal ini berupa tekanan. Pada proses filtrasi, nilai fluks yang umum dipakai adalah fluks volume yang dinyatakan sebagai volume larutan umpan yang dapat melewati membran per satuan waktu per satuan luas membran. Faktor yang mempengaruhi permeabilitas adalah jumlah dan ukuran pori, interaksi antara membran dan larutan umpan, viskositas larutan serta tekanan dari luar
b. Selektifitas
Selektifitas suatu membran merupakan ukuran kemampuan suatu alat membran keramik menahan suatu suspensi atau melewati suatu suspensi tertentu lainnya. Faktor yang mempengaruhi selektifitas adalah besarnya ukuran partikel yang akan melewatinya, interaksi antara membran, larutan umpan dan ukuran pori.
Parameter yang digunakan untuk menggambarkan selektivitas membran adalah koefisien rejeksi (R), yaitu fraksi konsentrasi zat terlarut yang tidak menembus membran.
Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran diantaranya :
1. Ukuran Molekul
Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran.
2. Bentuk Membran
Membran dapat dibuat dalam berbagai macam bentuk, seperti bentuk datar, bentuk tabung, dan bentuk serat berongga.
3. Bahan Membran
Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejeksi dan distribusi ukuran pori.
4. Karakteristik Larutan
Karakteristik larutan ini mempunyai akan memberi pengaruh terhadap permeabilitas membran.
5. Parameter operasional
Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari tekanan membran, permukaan membran, temperatur dan konsentrasi.
Keunggulan yang dimiliki teknologi membran antara lain :
1. Pemisahannya berdasarkan molekul sehingga pemisahan dapat beroperasi pada temperatur rendah (temperature ambient).
2. Pemakaianan energi yang relatif rendah karena biasanya pemisahan menggunakan membran tidak melibatkan perubahan fasa. 3. Tidak menggunakan zat bantu kimia dan
tidak ada tambahan produk buangan. 4. Bersifat modular, artinya di scale-up dengan
memperbanyak unitnya.
5. Dapat digabungkan dengan jenis operasi lainnya.
Membran keramik
Membran keramik terbentuk dari kombinasi logam (aluminium, titanium, zirkonium) dengan non logam dalam bentuk oksida, nitrida atau karbida. Contohnya adalah membran alumina atau zirkonia. Adanya oksida logam pada membran keramik menghasilkan muatan listrik sehingga performance permukaan material keramik lebih kuat. Secara fisik, membran keramik dapat berbentuk tube atau disk, bersifat porous.
Tanah Liat (Lempung)
Tanah liat memiliki sifat paling stabil dan paling tahan tererosi. Agar tanah liat dapat digunakan untuk membentuk benda keramik maka harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Sifat plastis
Sifat plastis berfungsi sebagai pengikat dalam proses pembentukan sehingga benda yang dibentuk tidak akan mengalami keretakan, pecah atau berubah bentuk.
2. Memiliki kemampuan bentuk
Tanah liat juga harus mempunyai kemampuan bentuk yaitu kualitas penopang bentuk selama proses pembentukan berlangsung yang berfungsi sebagai penyangga.
3. Susut kering dan susut bakar
Tanah liat yang terlalu plastis biasanya memiliki persentase penyusutan lebih dari 15 %, sehingga apabila tanah liat tersebut dibentuk akan memiliki resiko retak atau pecah yang tinggi.
4. Suhu kematangan (vitrifikasi)
Suhu bakar keramik berkaitan langsung dengan suhu kematangan, yaitu keadaan benda keramik yang telah mencapai kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk. 5. Porousitas
Page 62 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Abu Terbang Batubara (Fly Ash)
Abu terbang batubara terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Secara kimia abu batubara merupakan mineral alumino silikat yang banyak mengandung unsur-unsur Ca, K, dan Na di samping juga mengandung sejumlah kecil unsur C dan N. Sifat kimia dari abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya.
Kualitas Air Baku
Kualitas air minum sangat erat berkaitan dengan kualitas air bakunya. Umumnya air baku dari air tanah kualitasnya sudah cukup baik sehingga tidak sulit menjadikannya air minum yang memenuhi persyaratan kesehatan.
Beberapa persyaratan air minum yang layak minum baik dari segi fisika, kimia, maupun biologinya antara lain sebagai berikut :
A. Persyaratan Fisika
Syarat fisik air yang layak minum sebagai berikut :
1. Kekeruhan
Kualitas air yang baik adalah jernih (bening) dan tidak keruh. Batas maksimal kekeruhan air layak minum menurut PERMENKES RI Nomor 492 Tahun 2010 adalah 5 skala NTU.
2. Tidak Berbau dan Rasanya Tawar
3. Jumlah batas maksimal jumlah padatan terapung yang diperbolehkan adalah 500 mg/l.
4. Suhu Normal yaitu 35oC. 5. Warna
Air yang layak dikonsumsi harus jernih dan tidak berwarna. PERMENKES RI Nomor 492 Tahun 2010 menyatakan bahwa batas maksimal warna air yang layak minum adalah 15 skala TCU.
B. Persyaratan Kimia
Persyaratan kimia sebgai batasan air layak minum sebagai berikut:
1. Derajat Keasaman (pH)
Menurut PERMENKES RI Nomor 492 Tahun 2010, batas pH minimum dan maksimum air layak minum berkisar 6,5-8,5.
2. Kandungan Bahan Kimia Organik
Bahan kimia organik seperti NH4, H2S,
SO42,dan NO3 tidak boleh melebihi batas yang
ditetapkan.
3. Kandungan Bahan Kimia Anorganik
Kandungan bahan kimia anorganik seperti garam dan ion-ion logam (Fe, Al, Cr, Mg, Ca, Cl, K, Pb, Hg, Zn) pada air layak minum tidak melebihi jumlah yang telah ditentukan.
4. Tingkat Kesadahan
Berdasarkan PERMENKES RI Nomor 492 Tahun 2010, derajat kesadahan (CaCO3) maksimum air yang layak minum adalah 500 mg per liter.
Kandungan Logam dalam Air
Indikator yang digunakan untuk mendeteksi pencemaran air adalah cemaran logam berat didalamnya. Di antara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, kemudian diikuti oleh logam berat antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Fe dan Zn.
Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi maupun dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air minum, atau udara. Logam berat seperti tembaga, selenium, atau seng dibutuhkan tubuh manusia untuk membantu kinerja metabolisme tubuh. Akan tetapi, dapat berpotensi menjadi racun jika konsentrasi dalam tubuh berlebih. Logam berat menjadi berbahaya disebabkan sistem bioakumulasi, yaitu peningkatan konsentrasi unsur kimia didalam tubuh mahluk hidup.
Kelebihan Total Dissolved Solid (TDS)
Semakin tinggi TDS maka dalam jangka panjang akan memberikan dampak negatif pada tubuh manusia karena tidak sanggup diuraikan dan akan mengendap sebagai sumber berbagai penyakit degenerative.
Kelebihan Zat organik (Angka KMnO4)
Zat organik merupakan makanan mikroorganisme yang menyebabkan pesatnya pertumbuhan mikroorganisme air, sehingga membahayakan masyarakat yang menggunakannya untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Dapat menyebabkan kerusakan pada organ ginjal, hati, kulit, sistem saraf pusat.
Dampak Kelebihan Zat Besi (Fe)
Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Page 63 Pencampuran tanah liat, abu
batubara dan serbukbesi
Filter keramik Air Rawa
Air rawa merupakan limbah, sebab air rawa memiliki kandungan logam Fe, Mn dan mikroorganisme berbahaya. pH air rawa cenderung bersifat asam.Turbidity atau kekeruhan dari air disebabkan oleh adanya partikel-partikel dalam air atau suspended yang larut tetapi berwarna atau juga dapat dikelompokkan kedalam zat organik dan nonorganik, plankton serta mikroorganisme lainnya. Jadi turbidity adalah tingkat atau ukuran kekeruhan suatu fluida atau cairan yang digunakan untuk standar dibolehkannya atau ukuran kekeruhan suatu produk untuk kebutuhan manusia dan lingkungan. Kekeruhan itu tidak bisa dikorelasikan dengan persentase berat dari suspended-suspended dalam air itu karena ia mempunyai hubungan erat dengan cahaya (sifat-sifat optiknya), ukuran dan bentuk partikel itu sendiri. Rawa, berdasarkan Peraturan pemerintah Republik Indonesia Nomor 27 tahun 1991, adalah lahan genangan air secara alamiah yang terjadi terus-menerus atau musiman akibat drainase alamiah yang terhambat serta mempunyai ciri-ciri khusus terutama keadaan tanahnya cekung; ciri kimiawi, terutama derajat keasaman airnya rendah; dan ciri biologis, terutama terdapat ikan-ikan rawa, tumbuhan rawa dan hutan rawa. Kualitas air menyatakan tingkat kesesuaian air untuk dipergunakan bagi pemenuhan kehidupan manusia seperti untuk kebutuhan langsung, air minum, mandi dan sebagainya. Untuk keperluan air bersih faktor yang harus diperhatikan adalah kandungan besi, kesadahan CaCO3, klorida, mangan, nitrat, nitrit, pH dan kandungan sulfat. Air rawa tidak memenuhi syarat-syarat kesehatan untuk air minum karena derajat keasamannya rendah.
2. METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di dua tempat. Persiapan bahan baku membran keramik berupa serbuk besi dan fly ash di Laboratorium Kesetimbangan Kimia Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. Pengolahan air rawa di Laboratorium Teknik Pemisahan Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Waktu penelitian adalah bulan agustus-november 2011.
Alat Dan Bahan
Alat yang digunakan antara lain : 1. Filter Membran keramik 2. Selang plastik
3. Pressure gauge 4. Pipa PVC 5. Pompa air 6. Flowmeter 7. pHmeter 8. TDS meter 9. Oven 10. Erlenmeyer 11. Gelas ukur 12. Ember plastik
Bahan yang digunakan, yaitu : 1. Tanah liat
2. Abu batubara 3. Serbuk besi 4. Air rawa
Prosedur Penelitian
1. Pembuatan Filter Keramik
Gambar 3.1.Diagram Alir Proses Pembuatan Filter Keramik
2. Proses Pembuatan Filter Keramik
Berikut ini adalah langkah-langkah dalam pembuatan filter keramik :
1. Pencampuran tanah liat, abu batubara dan serbuk besi : dengan perbandingan tanah liat :abu batubara : serbuk besi yaitu 67,5% : 25% : 7,5%. Ukuran Serbuk besi dan abu batubara 500µm. Kemudian ditambah air 30% kemudian diaduk rata.
2. Bahan dicetak dengan cetakan gips.
3. Dikeluarkan dari cetakan kemudian ditempatkan diatas lembaran pohon pisang. 4. Dikeringkan pada suhu kamar selama 7 hari. 5. Dibakar pada suhu 900 – 1000oC.
6. Lama pembakaran 12 jam, yaitu 4 jam dilakukan pengasapan dan pembakaran 8 jam.
3. Skema rancangan filter keramik
Membran keramik dibuat dari tanah liat dan abu batubara yang mempunyai:
Dicetak bentuk silinder Pengeringan Disusun dalam Tungku
pembakaran,
Page 64 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Diameter dalam = 4 cm
Diameter luar = 5 cm Ketebalan = 1 cm Panjang = 25 cm
Gambar 1.Skema rancangan membran keramik
4. Rangkaian Alat Penelitian
Gambar 2. Skema Rangkaian Alat Penelitian
Air rawa dialirkan dari tangki penampungan melalui pipa PVC dengan bantuan pompa berturut-turut melewati housing yang berisi pasir silika, zeolit, dan karbon aktif sebelum menuju filter keramik. Air yang mengalir ke dalam filter keramik tersebut akan merembes melewati pori-pori dinding. Kondisi operasi untuk masing-masing filter divariasikan antara tekanan 20 lb/in2 dan 25 lb/in2 dengan waktu operasi berturut-turut selama 15, 30, 45 dan 60 menit.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sampel air awal yang diteliti adalah air rawa dengan kandungan air awal seperti pada tabel dibawah ini.
Tabel 1. Kandungan Sampel Air Awal No Jenis Parameter Satuan Kadar
maksimum yang diperbolehk an
Hasil Pemeriksaan
A. Parameter Fisik
1. Bau - Tidak Berbau Tidak Berbau 2. Total zat terlarut
(TDS)
mg/l 1500 219 3. Kekeruhan Skala
NTU
25 15,200 4. Rasa - Tidak Berasa Tidak Berasa 5. Warna Skala
PtCo
50 25,000 B. Parameter Kimia
1. Arsen mg/l 0,05 Negative/ < 0,01
2. Besi Mg/l 1,0 1,117 3. Fluorida mg/l 1,5 <1,000 4. Kadmium mg/l 0,005 <0,002 5. Kesadahan
(CaCO3)
mg/l 500 11,880 6. Klorida mg/l 600 3,643 7. Total Kromium mg/l 0,05 <0,050 8. Mangan mg/l 0,5 <0,030 9 Nitrit, (sebagai
NO2-)
mg/l 1 0,006 10. Nitrat (sebagai
(NO3
-)
mg/l 10 3,057 11. pH mg/l 6,5 – 8,5 6,86 12. Seng mg/l 15 <0,03 13. Sianida mg/l 0,1 Negative /<
0,07 14. Sulfat mg/l 400 1.477 15. Timbal mg/l 0,05 <0,02 17. Zat Organik mg/l 10 14,364
Dari tabel 4.1 terlihat bahwa TDS, Kekeruhan, kadar ion Besi dan Angka KMnO4 melebihi
batas maksimum yang diperbolehkan.
Hubungan Antara Fluks Terhadap Waktu Operasi
Gambar 3. Hubungan fluks terhadap waktu
Dari Gambar 3 terlihat bahwa untuk membran dengan dengan tekanan 20 lb/in2, fluks permeat ketika proses pengolahan berlangsung pada waktu 15 menit sebesar 12,43 L/m2 jam, 30 menit sebesar 12,33 L/m2 jam; dan semakin kecil ketika operasi berlangsung 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 12,19 L/m2 jam, dan 12,03 L/m2 jam. Hal yang sama untuk membran dengan tekanan 25 lb/in2, Fluks ketika proses pengolahan berlangsung pada waktu 15 menit sebesar 13,45 L/m2 jam, 30 menit sebesar 13,25 L/m2 jam; dan semakin kecil ketika operasi berjalan, 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 13,15 L/m2 jam, dan 12,99 L/m2 jam.
Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Page 65 kelamaan akan terakumulasi atau menumpuk
pada permukaan membran dan mengakibatkan terbentuknya gel atau lapisan fouling pada permukaan membran, sehingga terjadinya pemampatan dan meningkatnya resistan (hambatan) pada permukaan membran.
Selain itu adanya serbuk besi di dalam komposisi filter mengakibatkan meningkatnya kekuatan mekanis filter, namun hal ini juga dapat mengakibatkan kekompakan filter yang berakibat pada makin sukarnya cairan melakukan difusi pada pori-pori filter.
Persentase rejeksi TDS dan PH
Berikut ini adalah tabel persentase rejeksi TDS dan pH
Tabel 2 a. Persentase Rejeksi TDS dan pH
Tekanan (Lb/in2)
Waktu (menit)
Pasir Karbon Aktif
TDS
(ppm) pH
TDS
(ppm) pH
20
15 112 6,86 107 6,86
30 110 6,86 104 6,82
45 107 6,85 97 6,86
60 105 6,83 97 6,85
Rata-rata 108,5 6,85 101,25 6,848
%
Rejeksi 50,457 0,146 53,767 0,182
25
15 124 6,85 122 6,84
30 119 6,84 117 6,83
45 118 6,83 113 6,81
60 115 6,82 111 6,82
Rata-rata 119 6,835 115,75 6,825
%
Rejeksi 45,662 0,364 47,146 0,510
Tabel 2 b. Persentase Rejeksi TDS dan pH
Tekanan (Lb/in2)
Waktu (menit)
Zeolit Membran
Keramik TDS
(ppm) pH
TDS
(ppm) pH
20
15 97 6,82 91 6,69
30 96 6,86 88 6,70
45 91 6,85 85 6,72
60 89 6,83 84 6,68
Rata-rata 93,25 6,84 87 6,6975
%
Rejeksi 57,420 0,292 60,274 2,369
25
15 121 6,83 120 6,74
30 114 6,83 111 6,73
45 110 6,84 107 6,71
60 107 6,82 104 6,70
Rata-rata 113 6,83 110,5 6,72
%
Rejeksi 48,402 0,437 49,543 2,041
Hubungan Antara TDS terhadap Waktu Setelah Melewati Filter Pasir Silika
Gambar 4. Hubungan TDS terhadap waktu setelah melewati filter pasir silika
Hubungan Antara TDS terhadap Waktu Setelah Melewati Filter Zeolit
Gambar 5. Hubungan TDS terhadap waktu setelah melewati filter zeolit
Hubungan Antara TDS terhadap Waktu Setelah Melewati Filter Karbon Aktif
Page 66 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Hubungan Antara TDS terhadap Waktu
Setelah Melewati Filter Keramik
Gambar 7. Hubungan TDS terhadap waktu setelah melewati filter keramik
Persentase Penurunan TDS pada Setiap Elemen Filter
Gambar 8. Persentase Penurunan TDS pada Setiap Elemen Filter
Dari Gambar 8 dapat terlihat bahwa Gambar penurunan TDS sangat fluktuatif pada tekanan 20 lb/in2 tekanan 25 lb/in2. Terjadi penurunan TDS dari tiap outlet titik pasir,karbon aktif,zeolit dan membran keramik. Seperti pada tekanan 20 ln/in2 pada waktu operasi 15 menit, persentase rejeksi TDS setelah melewati filter pasir silica, dimana persentase rejeksi TDS nya 50,46% menjadi 53,77% setelah melewati filter zeolit. TDS juga menurun pada outlet housing karbon aktif, sehingga persentase rejeksi TDS nya menurun menjadi 57,42%. Hal ini dikarenakan kandungan zat terlarut yang terbawa oleh air sudah tertahan pada pasir dan filter zeolit yang mengakibatkan sedikit kandungan zat terlarut yang terbawa untuk filter selanjutnya. Jumlah TDS kembali turun setelah melewati filter keramik dengan persentase rejeksi TDS sebesar 60,27%. Begitu pula pada laju alir 12,5 ,
fluktuasi penurunan jumlah TDS tidak jauh berbeda.
Data Analisa Ion Kandungan Logam Fe dan Kandungan zat organik (KMnO4)
Tabel 3. Data Analisa ion logam Fe & Zat Organik (angka KMnO4)
Komposisi Membran (Sampel)
Ion-ion logam Fe
(mg/l)
KMnO4 (mg/l) Sampel Awal 0,497 4,9573 P1, T1 (20 lb/in2,
15 menit) 0,045 1,3140
P1, T2 (20 lb/in2,
30 menit) 0,042 1,2512
P1, T3 (20 lb/in2,
45 menit) 0,045 0,9336
P1, T4 (20 lb/in2,
60 menit) 0,049 0,7765
P2, T1 (25 lb/in2,
15 menit) 0,048 1,6272
P2, T2 (25 lb/in2,
30 menit) 0,047 1,4230
P2, T3 (25 lb/in2,
45 menit) 0,043 1,2450
P2, T4 (25 lb/in2,
60 menit) 0,043 1,0561
Persentase Rejeksi Kandungan Ion Logam Fe dan Kandungan Zat Organik (KMnO4) Tabel 4. Persentase Rejeksi Kandungan Ion Logam Fe
dan Kandungan zat organik (angka KMnO4)
Komposisi Membran (Sampel)
Persentase Rejeksi (%) Fe KMnO4 P1, T1 (20
lb/in2, 15 menit) 90,945674 73,493636 P1, T2 (20
lb/in2, 30 menit) 91,549296 74,760454 P1, T3 (20
lb/in2, 45 menit) 90,945674 81,167168 P1, T4 (20
lb/in2, 60 menit) 90,140845 84,336231 P2, T1 (25
lb/in2, 15 menit) 90,342052 67,17568 P2, T2 (25
lb/in2, 30 menit) 90,543260 71,294858 P2, T3 (25
lb/in2, 45 menit) 91,348089 74,885522 P2, T4 (25
Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Page 67 Berikut adalah Gambar hasil analisa logam.
Gambar 9. Penurunan Kandungan Ion Logam Fe dan KmnO4
Dari tabel 3 di atas terlihat bahwa ion logam dan kandungan zat organik (angka KMnO4) untuk membran dengan komposisi tanah
liat, abu batubara dan serbuk besi 67,5% : 22% : 7,5% ukuran 500 µm mengalami penurunan yang sangat signifikan bila dibandingkan dengan kandungan ion logam dan kandungan zat organik (angka KMNO4) pada sampel awal. Pada
kandungan besi (Fe) yang mengalami penurunan, dimana kandungan besi pada sampel awal yaitu 1,117 mg/l yang melebihi kadar maksimum yang diperbolehkan terkandung di dalam air yaitu 1,1 mg/l pada tekanan 20 lb/in2 menjadi 0,045 mg/l pada 15 menit, 0,042 mg/l pada 30 menit, 0,045 mg/l pada 45 menit dan 0,049 mg/l pada 60 menit. Sedangkan pada tekanan 25 lb/in2 menjadi 0,048 mg/l pada 15 menit, 0,047 mg/l pada 30 menit, 0,043 mg/l pada 45 menit dan 0,043 mg/l pada 60 menit.
Sama halnya dengan kandungan zat organik (angka KMnO4) yang juga mengalami
penurunan yang signifikan dari kandungan zat organik (angka KMnO4) pada sampel awal.
Dimana kandungan zat organik (angka KMnO4)
pada sampel awal yaitu 14,364 mg/l yang melebihi kadar maksimum yang diperbolehkan terkandung di dalam air yaitu 10 mg/l pada tekanan 20 lb/in2 menjadi 1,3140 mg/l pada 15 menit, 1,2512 mg/l pada 30 menit, 0,9336 mg/l pada 45 menit dan 0,7765 mg/l pada 60 menit. Sedangkan pada tekanan 25 lb/in2 menjadi 1,6272 mg/l pada 15 menit, 1,4230 mg/l pada 30 menit, 1,2450 mg/l pada 45 menit dan 1,0461 mg/l pada 60 menit.
Filter membran keramik dengan komposisi tanah liat, fly ash dan serbuk besi 67,5% : 25% : 7,5% ukuran 500 µm mampu menurunkan konsentrasi parameter yang melebihi kadar maksimum yang diperbolehkan dari air rawal. Hal ini terlihat dari turunnya
kandungan ion logam besi (Fe), kandungan KMNO4, TDS dan juga menetralkan pH.
Penurunan kandungan ion logam besi (Fe), KMNO4, TDS dan juga pH dikarenakan
adanya proses filtrasi yang terjadi pada filter keramik. Proses filtrasi yang dimaksud adalah partikel-partikel dengan diameter yang lebih besar dari ukuran pori membran akan tertahan pada permukaaan membran. Selain proses filtrasi terjadi juga proses adsorpsi yang disebabkan karena adanya tumbukan partikel-partikel dengan
fly-ash. Semakin banyak pori-pori yang ada pada filter keramik maka semakin luas permukaan, sehingga semakin efektif untuk digunakan menyerap zat pencemar, karena adsorpsi merupakan fenomena struktur berpori yang memiliki permukaan cukup luas.
Dari tabel 2 yang menunjukkan persentase rejeksi TDS dan pH, dapat diambil kesimpulan bahwa pada tekanan 20 lb/in2 dan tekanan 25 lb/in2 membran keramik memiliki perentase rejeksi pH dengan rata-rata sebesar 2,369% dan 2,041%. Hal ini berbeda pada housing yang berisi pasir silica, zeolit dan karbon aktif, yang memiliki persentase rejeksi pH berkisar antara 0,14 – 0,51%. Persentase rejeksi pH membran keramik yang diperoleh memenuhi syarat baku mutu air minum yang ditetapkan pada Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 tertanggal 19 April 2010 yang berisi tentang persyaratan kualitas air minum.
Nilai TDS yang dihasilkan juga mengalami penurunan yang sangat signifikan baik pada Tekanan 20 lb/in2 dan tekanan 25 lb/in2. Permeat dari membran keramik yang dihasilkan pada tekanan 20 lb/in2 dan tekanan 25 lb/in2 mengalami persentase rejeksi rata-rata sebesar 60,27% dan 49,54%, sedangkan persentase rejeksi pada housing yang berisi pasir silika, zeolit dan karbon aktif dapat menurunkan TDS berkisar antara 45,66 - 57,42%.
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa filter keramik dapat digunakan untuk mengolah air rawa menjadi air yang memenuhi persyaratan kualitas air minum. Hal ini dikarenakan hasil yang diperoleh dari penelitian menunjukkan persentase rejeksi kandungan ion logam berat Besi (Fe), kandungan zat organik (angka KMnO4), pH dan TDS yang
cukup tinggi dan sesuai standar air minum.
4. KESIMPULAN
Page 68 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 1) Kinerja filter keramik yang dibuat dari
campuran tanah liat, abu terbang batu bara dan serbuk besi cukup efektif dalam menghasilkan permeat dengan kualitas yang baik. Hal ini tercermin dalam penurunan kandungan ion logam berat besi (Fe) dalam air rawa mencapai 91,54% serta kandungan zat organik (angka KMnO4) mencapai
84,33% diikuti penurunan TDS sekitar 60,2%.
2) Volume permeat, laju alir dan waktu operasi mempengaruhi dalam penentuan nilai pH, TDS, kandungan logam besi (Fe), logam Seng (Zn) dan fluks.
3) Filter keramik dapat digunakan sebagai solusi alternatif dalam pengolahan air menjadi air yang memenuhi persyaratan air minum.
DAFTAR PUSTAKA
Amsyari, 1996. Membangun Lingkungan Sehat, Air Langga Press, Surabaya.
Ambarrini, Septa dan Reni, A. (2010), ”Kinerja Filter Keramik Dalam Pengolahan Limbah Cair Industri Pupuk Urea”, Laporan Penelitian. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya. Bhave, R.R. (1991), “Inorganic Membrane:
Synthesis. Characteristic and Applications”, Van-Nostrand-Reinhold. France.
Dickenson, Christopher. (1992), “Filters and Filtration Handbook”, Elsevier Science Publishers LTD. United States of America.
Effendi, Hefni. (2003), “ Telaah Kualitas Air”, Penerbit Kanisius. Yogyakarta.
Edy B., 2007. Fly Ash - Bottom Ash dan Pemanfaatannya.
George, Austin dan E. Jasjfi (1996), “Industri Proses Kimia”, Edisi Kelima. Erlangga. Jakarta.
Kementerian Kesehatan Republik Indonesia. (2010), “Persyaratan Kualitas Air Minum”.
Noble, R. D and S. A. Stern. (1995), “Membrane Separations Technology, Principles and Applications”, Elsevier Science B. V.
Pontius, Frederick W. (1990), “Water Quality and Treatment”, McGraw-Hill, Inc. United States of America.
Sinugroho, G., Hartono, J.M.V. 1979. Teknologi Bahan Bangunan Bata dan Genteng, Balai Penelitian Keramik, Bandung.
Soemirati, Slamet. (1994) Kesehatan Lingkungan, Jurusan Teknik Lingkungan-ITB-Bandung.
