BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan sumber alam yang sangat penting di dunia, karena tanpa

air kehidupan tidak dapat berlangsung. Air juga banyak mendapat

pencemaran. Adapun berbagai jenis pencemar air berasal dari:

1. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan, dan

sebagainya.

2. Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan,

serta sumber-sumber lainnya.

Semua bahan pencemar di atas secara langsung ataupun tidak langsung

akan mempengaruhi kualitas air. Berbagai usaha telah banyak dilakukan agar

kehadiran pencemaran khususnya terhadap air dapat dihindari atau setidaknya

diminimalkan.

Masalah pencemaran serta efisiensi penggunaan sumber air merupakan

masalah pokok, mengingat keadaan perairan alami di banyak negara

cenderung menurun, baik kualitas maupun kuantitasnya.

Manusia berupaya mencari ragam solusi baik teknologi tinggi untuk

penyediaan air bersih dalam skala besar maupun teknologi sederhana yang

bersifat individual treatment, yang secara teknis tidak membutuhkan biaya

yang tinggi, bahan bakunya mudah di peroleh dan setiap orang bisa

mengaplikasikannya.

1

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan pengolahan air?

2. Apakah yang dimaksud dengan adsorpsi?

3. Apa sajakah faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi?

4. Bagaimanakah prinsip pengolahan air secara adsorpsi?

5. Apakah perbedaan absorpsi dan adsorpsi?

1.3 Tujuan

1. Pembaca bisa mengatahui pengertian pengolahan air.

2. Pembaca bisa mengatahui pengertian adsorpsi.

3. Pembaca bisa mengatahui faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi.

4. Pembaca bisa mengatahui prinsip pengolahan air secara adsorpsi.

5. Pembaca bisa mengatahui perbedaan absorpsi dan adsorpsi.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Deskripsi Pengolahan Air

Proses penyediaan air bersih merupakan proses perubahan sifat fisik,

kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air

minum. Tujuan dari kegiatan pengolahan air minum adalah sebagai berikut:

1. Menurunkan kekeruhan

2. Mengurangi bau, rasa dan warna

3. Menurunkan dan mematikan mikroorganisme

4. Mengurangi kadar bahan-bahan yang terlarut dalam air

5. Menurunkan kesadahan

6. Memperbaiki derajat keasaman (pH)

Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif dengan

berkembangnya penduduk dan teknologi di perkotaan. Pengolahan air khusus

dilakukan oleh Perusahaan Air Minum (PAM). Proses kimia pada pengolahan

air minum diantaranya meliputi koagulasi, aerasi, reduksi dan oksidasi.

Semua proses kimia tersebut dapat dilakukan secara sederhana ataupun

dengan menggunakan teknik modern.

Pada dasarnya penjernihan air dilakukan dengan salah satu dari 3 metode

atau kombinasi dari 3 metode tersebut. Ketiga metode yang dimaksud adalah

sebagai berikut:

1. Penjernihan air dengan metode fisika

2. Penjernihan air dengan metode kimia

3

3. Penjernihan air dengan metode biologis

2.2 Definisi Adsorbsi

Adsorpsi adalah salah satu dari sifat koloid yang merupakan proses

penyerapan suatu partikel zat baik berupa ion, atom, atau molekul pada

permukaan zat lain. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik yang tidak

seimbang pada partikel zat yang berada pada permukaan absorben.

Gambar ilustrasi proses terjadinya adsorpsi dengan menggunakan karbon

aktif.

Dalam sistem koloid, partikel-partikel fase terdispersi tersebar merata

dalam medium pendispersinya sebagai molekul-molekul yang sangat halus.

Setiap partikel-pertikel koloid mempunyei permukaan yang berbatasan

dengan mediumnya. Permukaan partikel ini mempunyai kemampuan adsorpsi

sangat besar.

Apabila partikel koloid mengadsorpsi ion-ion yang ada di dalam medium

pendispersi, maka partikel-partikel koloid menjadi bermuatan listrik.

Adsorpsi mengakibatkan partikel-partikel koloid menjadi bermuatan sejenis.

4

Oleh karena itu, partikel-partikel koloid saling berjauhan sehingga tidak

terjadi penggumpalan. Hal inilah yang membuat kolid stabil.

Atas dasar fenomena kejadiannya, adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga

macam. Yang pertama disebut chemisorption, terjadi karena ikatan kimia

(chemical bonding) antara molekul zat terlarut (solute) dengan molekul

adsorban. Adsorpsi ini bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik

(irreversible). Yang kedua, adsorpsi fisika (physical adsorption, terjadi karena

gaya tarik molekul oleh gaya van der Waals dan yang ketiga disebut ion

exchange (pertukaran ion), terjadi karena gaya elektrostatis.

Sifat adsorpsi koloid dimanfaatkan untuk proses-proses berikut :

1. Proses pewarnaan pada industri tekstil dengan larutan basa.

2. Proses pemisahan mineral logam dari bijihnya pada industri logam.

3. Penjernihan air tebu pada proses pembuatan gula pasir, menggunakan

tanah diatome atau arang tulang.

4. Proses penyembuhan sakit perut karena bakteri patogen, menggunakan

norit atau serbuk karbon.

5. Penjernihan air dengan karbon aktif pada proses pengolahan air minum

yang dapat mengadsorpsi warna, rasa dan warna.

6. Adsorpsi racun-racun berwujud gas dengan arang halus pada penggunaan

masker gas.

2.3 Faktor yang Mempengaruhi Adsorbsi

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi (Prawira, 2008)

adalah sebagai berikut:

5

1. Agitation (Pengadukan)

Tingkat adsorbsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori,

tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

2. Karakteristik Adsorban (Karbon Aktif)

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting

karbon aktif sesuai dengan fungsinya sebagai adsorban. Ukuran partikel

karbon mempengaruhi tingkat adsorbsi; tingkat adsorbsi naik dengan

adanya penurunan ukuran partikel. Oleh karena itu adsorbsi

menggunakan karbon PAC (Powdered Acivated Carbon) lebih cepat

dibandingkan dengan menggunakan karbon GAC (Granular Acivated

Carbon). Kapasitas total adsorbsi karbon tergantung pada luas

permukaannya. Ukuran partikel karbon tidak mempengaruhi luas

permukaanya. Oleh sebab itu GAC atau PAC dengan berat yang sama

memiliki kapasitas adsorbsi yang sama.

3. Kelarutan Adsorbat

Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap

pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorbsi dibandingkan senyawa tidak

larut. 

4. Ukuran Molekul Adsorbat

Tingkat adsorbsi pada aliphatic, aldehyde, atau alkohol biasanya

naik diikuti dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan

dengan kenyataan bahwa gaya tarik antara karbon dan molekul akan

semakin besar ketika ukuran molekul semakin mendekati ukuran pori

6

karbon. Tingkat adsorbsi tertinggi terjadi jika pori karbon cukup besar

untuk dilewati oleh molekul.

5. pH (Derajat Keasaman)

Asam organik lebih mudah teradsorbsi pada pH rendah, sedangkan

adsorbsi basa organik efektif pada pH tinggi. 

6. Temperatur

Tingkat adsorbsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun

diikuti dengan penurunan temperatur.

Berdasarkan jenis adsorbatnya, tingkat adsorpsi digolongkan menjadi

tiga, yaitu lemah (weak), terjadi pada zat anorganik kecuali golongan halogen

(salah satunya adalah klor). Adsorpsi menengah (medium), terjadi pada zat

organik alifatik dan adsorpsi kuat (strong) terjadi pada senyawa aromatik (zat

organik yang berbau (aroma) dengan struktur benzene (C6H6).

2.4 Prinsip Penjernihan Air Secara Adsorpsi

Pengolahan air secara adsorpsi merupakan proses pemisahan air dari

pengotornya dengan cara penyerapan pengotor seperti partikel-partikel halus,

kation-kation terlarut atau bau yang terkandung dalam air. Media adsorpsi

yang umum digunakan dalam pengolahan air adalah karbon aktif atau mineral

zeolit. Karbon aktif ataupun zeolit memiliki sifat sebagai adsorben sehingga

mampu menyerap partikel atau kation-kation dan bau yang terlarut atau

tercampur dalam air.

Skematika pengolahan air dengan mekanisme penyerapan atau adsorpsi

dapat dilihat pada gambar di bawah. Instalasi pengolahan terdiri dari dua

7

tangki dengan ukuran yang disesuaikan dengan kebutuhan. Tangki pertama

merupakan tangki utama pengolahan. Tangki ini diisi oleh adsorben sebagai

media pengolah air. Tangki kedua merupakan tangki untuk tempat

menyimpan air hasil pengolahan, tempat air bersih.

1. Mekanisme Adsorpsi

Adsorpsi ialah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan

merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau zat cair yang

kontak dengan zat lainnya. Proses ini menghasilkan akumulasi

konsentrasi zat tertentu di permukaan media setelah terjadi kontak

antarmuka atau bidang batas (paras, interface) cairan dengan cairan,

cairan dengan gas atau cairan dengan padatan dalam waktu tertentu.

Contohnya antara lain dehumidifikasi, yaitu pengeringan udara dengan

desiccant (penyerap), pemisahan zat yang tidak diinginkan dari udara

atau air menggunakan karbon aktif, ion exchanger untuk zat terlarut di

8

dalam larutan dengan ion dari media exchanger. Artinya, pengolahan air

minum dengan karbon aktif hanyalah salah satu dari terapan adsorpsi.

Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu

(1)makrotransport: perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat

yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban;

(2)mikrotransport: perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam

adsorban; (3)sorpsi: pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau

jaringan pembuluh kapiler mikroskopis.

2. Karbon Aktif

Salah satu adsorban yang biasa diterapkan dalam pengolahan air

minum (juga air limbah) adalah karbon aktif atau arang aktif. Arang ini

digunakan untuk menghilangkan bau, warna, dan rasa air termasuk ion-

ion logam berat. Karena merupakan fenomena permukaan maka semakin

luas permukaan kontaknya makin tinggilah efisiensi pengolahannya.

Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang sudah diaktifkan sehingga

menjadi porus dan kaya saluran kapiler. Yang belum aktif, ruang

kapilernya masih ditutupi oleh pengotor berupa zat organik dan

anorganik.

Proses pembuatan karbon aktif adalah tahap pertama, buatlah arang

misalnya dari tempurung kelapa (arang batok, Cocos nucifera), kayu,

batubara, merang, sekam, atau serbuk gergaji. Arang ini kemudian

diaktifkan dengan cara pemanasan pada kondisi sedikit oksigen agar

hidrokarbonnya lepas. Hasilnya berupa arang yang sangat porus sehingga

luas permukaannya besar. Setelah itu barulah digunakan untuk mengolah

9

air minum atau air buangan, misalnya memisahkan pencemar organik

dan inorganik seperti air raksa, krom, atau untuk deklorinasi

(pengurangan klor di dalam air).

Relatif mudah membuat filter arang aktif ini. Penjual filter skala

rumah tangga di kota dan desa sudah biasa membuatnya bahkan tanpa

berlatar pendidikan teknik. Hanya perlu keterampilan dan tahu sedikit

tentang fungsi arang aktif dan kapan harus diganti. Bahkan penjual filter

ini bisa memiliki pelanggan setia untuk reparasi dan perawatan filter

yang dibeli oleh warga. Selain menggunakan arang butir (granular)

berdiameter 0,3 - 0,5 mm atau 1 – 2 mm, arang bubuk, serbuk atau

tepung (powder) pun dapat diterapkan.

3. Variasi Teknologi

Teknologi sederhana dalam penerapan arang aktif dengan cara

pembubuhan. Arang bubuk dimasukkan ke dalam air yang diolah setelah

dibuatkan suspensinya. Proses adsorpsi terjadi cepat apabila zat yang

diadsorpsi berada di dekat arang aktif. Hal ini dapat dilakukan dengan

cara memperkecil diameter karbon, menjadi 50 mikron lalu diaduk.

Apabila pengolahan airnya menggunakan slow sand filter (SSF),

pembubuhan arang dilakukan sebelum unit filter. Menurut Nur

Muhammad et.all, SSF efektif untuk menghilangkan logam berat (heavy

metal) (International Conference on Water Supply and Sanitation,

Durban, South Africa, 1997). Jika ada proses koagulasi – flokulasi,

pembubuhan dilakukan sesudah koagulator agar serbuk arangnya bersatu

dengan flok di dalam flokulator kemudian diendapkan di sedimentor.

10

Lain halnya pada unit filter arang butir (granular activated carbon).

Unit ini berupa filter berbentuk kolom dengan variannya (1)media statis

tunggal (single fixed bed); media arang dipasang dalam bentuk satu

tabung saja. Cara ini rendah efisiensinya. (2)media statis seri (fixed bed

in series); efisiensinya sudah meningkat. Makin banyak unit yang

dipasang makin besarlah efisiensinya. (3)media dinamis (moving, pulse,

fluidized, dispersed bed); arang bergerak dinamis di seluruh bagian

kolomnya sehingga adsorpsinya besar. (4)media statis paralel (fixed bed

in parallel); cara ini ditempuh untuk menghasilkan debit yang besar

dalam tempo singkat. Kualitas air olahannya tak jauh beda dengan media

statis tunggal. (5)media ekspansi (upflow expanded bed); disusun secara

seri dengan aliran ke atas dan waktu operasinya lebih lama.

Masalah utama yang muncul pada varian filter karbon aktif statis

tersebut ialah sumbatan (clogging) akibat suspensi yang ada di dalam air.

Untuk menanggulanginya biasanya unit ini dilengkapi dengan pencuci

permukaan media (surface washer) dengan air dan udara. Namun tipe

expanded dan fluidized bed, yaitu aliran dari bawah ke atas bisa

mencegah potensi penyumbatan dengan pengaturan kecepatan aliran

airnya. Variasi lainnya dengan mode operasi yang berbeda dapat saja

bermunculan seiring dengan penelitian terbaru di bidang teknologi

adsorpsi ini.

11

2.5 Perbedaan Absorpsi dan Adsorpsi

NO PEMBEDA ABSORPSI ADSORPSI1 Pengertian

dasarBerjalannya suatu substansi tertentu ke dalam atau melalui sebagian besar dari bagian media lain.

Peristiwa adhesi atau melekatnya molekul-molekul gas, cair, atau padatan terlarut, pada permukaan benda padat atau terkadang cair

2 Sifat Substansi atau zat terserap merata hingga ke dalam media penyerap

Molekul hanya akan terikat atau menempel pada permukaan media pengikat

3 Ketahanan Tahan lama, sulit dibalik (irreversible) dengan cara biasa

Tidak tahan lama, mudah dibalik (reversible) dengan perubahan suhu dan pengadukan atau penggoyangan.

4 Kejadian sehari-hari

Parfum terserap oleh kulit

Kelembaban diserap oleh kentang goring, sehingga menjadi lembek.

Tumpahan teh terserap oleh tissue.

pengikatan molekul gula yang terlarut oleh karbon aktif.

pengikatan molekul gas dalam kulkas oleh karbon aktif.

pengikatan molekul HCl yang berlebih pada lambung oleh obat antasida.

12

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Proses penyediaan air bersih merupakan proses perubahan sifat fisik,

kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air

minum, dengan tujuan yaitu menurunkan kekeruhan, mengurangi bau, rasa

dan warna, menurunkan dan mematikan mikroorganisme, mengurangi kadar

bahan-bahan yang terlarut dalam air, menurunkan kesadahan, dan

memperbaiki derajat keasaman (pH).

Adsorpsi adalah salah satu dari sifat koloid yang merupakan proses

penyerapan suatu partikel zat baik berupa ion, atom, atau molekul pada

permukaan zat lain. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik yang tidak

seimbang pada partikel zat yang berada pada permukaan absorben. Gaya tarik

menarik ini disebabkan karena molekul-molekul terdispersi dalam larutan

menyerap ion-ion terdispersi sehingga bermuatan sejenis, dan apabila sebuah

bahan adsorban ditambahkan maka molekul-molekul yang bermuatan tersebut

akan tertarik oleh bahan adsorban tersebut.

Atas dasar fenomena kejadiannya, adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga

macam, yaitu adsorpsi kimia (chemisorptions), adsorpsi fisika (physical

adsorption), dan pertukaran ion (ion exchange).

Sifat adsorpsi koloid dimanfaatkan untuk proses-proses seperti proses

pewarnaan tekstil, proses pemisahan mineral logam dari bijihnya, penjernihan

air tebu pada proses pembuatan gula pasir, proses penyembuhan sakit perut

13

karena bakteri patogen, penjernihan air dengan karbon aktif pada proses

pengolahan air minum, adsorpsi racun-racun berwujud gas dengan arang

halus pada penggunaan masker gas.

Beberapa faktor yang mempengaruhi adsorpsi antara lain yaitu frekuensi

pengadukan, karakteristik adsorban (bahan penyerap), karakteristik adsorbat

(partikel terserap), ukuran molekul adsorbat, derajat keasaman larutan, dan

temperatur larutan itu sendiri.

Instalasi pengolahan terdiri dari dua tangki dengan ukuran yang

disesuaikan dengan kebutuhan. Tangki pertama merupakan tangki utama

pengolahan. Tangki ini diisi oleh adsorben sebagai media pengolah air.

Tangki kedua merupakan tangki untuk tempat menyimpan air hasil

pengolahan, tempat air bersih.

Perbedaan antara proses absorpsi dan adsorpsi adalah dilihat dari

pengertian, sifat, ketahanan dan kejadian atau aplikasinya dalam kehidupan

sehari-hari.

B. Saran

Saran yang bisa kami berikan kepada pembaca adalah:

1. Menerapkan proses penjernihan air sederhana di rumah masing-masing

karena proses penjernihan secara adsorpsi ini yang cukup mudah untuk

diterapkan dan bahan-bahan yang mudah di dapatkan di pasar secara

bebas.

14

2. Pemodifikasian proses penjernihan air secara adsorpsi sehingga lebih

efisien dengan pemodelan ulang maupun penggabungan dengan metode

lain.

3. Mencari alternatif bahan lain yang lebih baik daya ikatnya dari pada

karbon aktif, sehingga meningkatkan kualitas air.

15

DAFTAR PUSTAKA

Alamsjah (2006), Alat Penjernih Air, Kawan Pustaka, Cetakan I Jakarta.

Kusnaedi (2010), Mengolah Air Kotor untuk Air Minum, Penebar Swadaya, Cetakan I, Jakarta.

Suprihatin (2002), Mengamankan Air Minum Isi Ulang, Institut Pertanian Bogor.

http://drcleanpipe.blogspot.com/2012/04/pengolahan-air-secara-fisik-filtrasi.html

http://alipanca5.blogspot.com/2012/07/penjernihan-air-dengan-menggunakan-alat.html

http://bapelkescikarang.or.id/bapelkescikarang/images/stories/KurmodTTG/Pengolahanairbersih/md-1a%20modul%20prinsip-prinsip%20penjernihan%20air.pdf

http://ardra.biz/sain-teknologi/ilmu-dan-teknologi-terapan/pengolahan-air-secara-adsorpsi

http://www.airlimbahku.com/2009/03/adsorpsi-karbon-aktif.html

http://sriactivity.blogspot.com/2012/06/adsorpsi.html

16