BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Air adalah materi esensial didalam kehidupan dan merupakan substansi kimia

dengan rumus kimia H2O. Air bersifat tidak berwarna dan tidak berasa dan tidak

berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1bar) dan temperature

273,15 K (0oC). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki

kemempuan untuk melarutkan bahan zat kimia lainnya, seperti garam, gula asam dan

banyak macam molekul bahan organik.

Sumber-sumber air yang ada di bumi ini antara lain adalah air laut, air atmosfer, air

permukaan dan air tanah. Manusia dan makhluk hidup lainnya yang tidak hidup

didalam air, senantiasa mencari tempat tinggal yang berdekatan dengan air agar mudah

untuk memperoleh air demi kebutuhan hidupnya. Selain itu pemenuhuan kebutuhan air

bersih dapat tercukupi sehingga mereka hidup dengan sehat dan tidak terkena berbagai

penyakit.

Untuk memenuhi kebutuhannya tersebut banyak masyarakat diantaranya membuat

sumur artesis (sumur bor) yang letaknya kurang lebih 100-300 meter didalam tanah.

Dalam proses pengambilannya harus menggunakan bor dan memasukan pipa

kedalammya, sehigga dalam suatu kedalaman 100-300 meter akan didapatkan suatu

lapisan air.

Masalah yang sering dihadapi dalam pengolahan air artesis adalah kesadahan. Hal

ini dapat terjadi dikarenakan air artesis dalam proses pengambilannya melewati

berbagai lapisan tanah diantaranya adalah tanah kapur yang mengandung Ca dan Mg.

Air sadah yang telah melewati batas maksimum (<500 mg/l), dapat menyebabkan

beberapa masalah kesehatan. Untuk mengurangi kesadahan tersebut dapat digunakan

suatu cara atau metode pengolahannya yaitu dengan filtrasi (penyaringan).

Salah satu metode penyaringan ialah Active Carbon Filter, dengan filter ini maka

bahan-bahan organik seperti bau, warna, rasa bahan pencuci klorin, bahan kimia dan

triklorometana akan terabsorb oleh carbon aktif ini sehingga kualitas air akan lebih

baik dengan catatan masih dalam ambang batas air bersih. Karbon yang berongga

menyebabkan partikel-partikel masuk dalam celah-celahnya sehingga hanya air dan

1

ion-ion yang sangat renik yang melewati filter. Bahan media karbon biasanya berasal

dari arang batok kelapa atau batu bara.

Zat organik yang dapat diserap karbon disebut juga sebagai KMnO4 dalam analisa

air. KMnO4 ini berasal dari aktivitas mikroorganisme seperti algae, dan jasad renik

lainnya. Aktivitas organik yang melibatkan oksigen bersifat korosif sehingga merusak

peralatan-peralatan dari logam. Karbon aktif adalah merupakan salah satu cara untuk

menanggulangi keadaan ini selain koagulasi dengan Al2(SO4), sidementasi dan

khlorinasi.

B. Tujuan Penelitian

Mendeskripsikan prosentase penurunan kesadahan air setelah diberi filter karbon

aktif.

C. Manfaat Penelitian

Sebagai masukan informasi tentang karbon aktif sebagai media filtrasi untuk

menurunkan tingkat kesadahan.

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. Karbon Aktif

Karbon aktif adalah material yang berbentuk butiran (granular) atau bubuk yang

berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa.

Dengan pengolahan tertentu (tekanan tinggi), dapat diperoleh karbon aktif yang

memiliki permukaan dalam yang luas (Proses aktivasi). Untuk proses air minum sering

dipakai karbon aktif dalam bentuk butir atau bubuk dalam filter adsorpsi (filter

“conditioning”).

Gambar 2.1. Karbon Aktif

Sifat adsorpsi yang tinggi dari karbon aktif bisa dimanfaatkan untuk proses filter

“conditioning”, atau filter dengan media pembantu. Selain itu karbon aktif juga

dimanfaatkan sebagai media filter pada filter media tunggal atau filter media ganda.

Permukaan dalam partikel karbon aktif yang luas sering dimanfaatkan sebagai media

pelekat/penahan mikroorganisme di dalam filter yang bekerja secara biologis.

Secara umum karbon/arang aktif biasanya dibuat dari arang tempurung dengan

pemanasan pada suhu 600-2000°C pada tekanan tinggi. Pada kondisi ini akan terbentuk

rekahan-rekahan (rongga) sangat halus dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga

luas permukaan arang tersebut menjadi besar. 1gram karbon aktif, pada umumnya

memiliki luas permukaan seluas 500-1500m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap

partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat

sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut, baik di

3

air maupun di udara. Apabila dibiarkan di udara terbuka, maka dengan segera akan

menyerap debu halus yang terkandung diudara (polusi). Dalam waktu 60 jam biasanya

karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang

aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara.

Jerapan adalah suatu proses dimana suatu partikel “menempel” pada suatu

permukaan akibat dari adanya “perbedaan” muatan lemah diantara kedua benda (gaya

Van der Waals), sehingga akhirnya akan terbentuk suatu lapisan tipis partikel-pertikel

halus pada permukaan tersebut. Permukaan karbon yang mampu menarik molekul

organik misalnya merupakan salah satu contoh mekanisme jerapan, begitu juga yang

terjadi  pada antar muka air-udara, yaitu mekanisme yang terjadi pada suatu protein

skimmer.  Molekul organik bersifat polar sehingga salah satu ujungnya akan cenderung

tertarik pada air (disebut sebagai hidrofilik/suka air) sedangkan ujung yang lain bersifat

hidrofobik (benci air).  Permukaan molekul aktif seperti ini akan tertarik pada

antarmuka air-gas pada permukaan gelembung udara, sehingga molekul-molekul

tersebut akan membentuk suatu lapisan tipis disana dan membentuk buih/busa. Dalam

suatu protein skimmer; ketika gelembung udara meninggalkan air menuju tampungan

busa, gelembung udara tersebut akan kolaps sehingga pada akhirnya bahan-bahan

organik akan tertinggal pada tampungan busa.

Absorpsi merupakan suatu proses dimana suatu partikel terperangkap kedalam

struktur suatu media dan seolah-olah menjadi bagian dari keseluruhan media tersebut. 

Proses ini dijumpai terutama dalam media karbon aktif.  Karbon aktif memiliki ruang

pori sangat banyak dengan ukuran tertentu.  Pori-pori ini dapat menangkap partikel-

partikel sangat halus (molekul)  dan menjebaknya disana. Dengan berjalannya waktu

pori-pori ini pada akhirnya akan jenuh dengan partikel-partikel sangat halus sehingga

tidak akan berfungsi lagi.  Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif  dapat di

reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali

pakai.  Reaktifasi karbon aktif sangat tergantung dari metode aktifasi sebelumnya, oleh

karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut. 

Besi dan mangan akan benar-benar tertahan pada karbon aktif dengan syarat telah

mengalami oksidasi secara sempurna (oleh ozon atau permanganat), sebelum air masuk

ke dalam filter karbon aktif. Selain itu bau dan rasa yang tidak enak pada air dapat

dihilangkan pula. Proses ini mahal.

4

Penyerapan menggunakan karbon aktif adalah efektif untuk menghilangkan zat

organik yang menyebabkan perubahan warna. Pencemar organik ditarik oleh karbon

aktif dan melekat pada permukaannya dengan kombinasi dari daya fisik kompeks dan

reaksi kimia. Karbon aktif memiliki jaringan pouros (berlubang) yang sangat luas yang

berubah-ubah bentuknya untuk menerima molekul pengotor baik besar maupun kecil.

Karbon aktif tersedia dalam bentuk bubuk dan butiran-butiran kecil. Tapi, karbon

aktif bubuk (PAC) lebih mudah digunakan dalam pengolahan air dengan sistem

pembubuhan yang sederhana.

B. Titik Pembubuhan Karbon Aktif

Penyerapan karbon aktif bubuk ( Powder activated carbon, PAC ) dapat digunakan

pada instalasi pengolahan di hampir seluruh tempat / titik pembubuhan, sebelum

penyaringan. Tapi pokok-pokok berikut harus dipertimbangkan untuk memilih tempat

pembubuhan:

1. Waktu kontak karbon aktif dengan zat organik sangat penting dan

tergantung pada kekampuan karbon aktif untuk berada dalam larutan,

paling tidak waktu kontak selama 15 menit harus dilakukan.

2. Permukaan partikel karbon aktif akan kehilangan kapasitas penyerapan bila

terlapisi dengan koagulan atau bahan kimia lainnya untuk pengolahan air.

3. Karbon aktif akan menyerap klor (1 mg/l karbon aktif bubuk dapat

menyerap klor sebesar 0,2 – 0,25 mg/l Cl2).

C. Serbuk Silika

Serbuk Silika diperoleh dari proses penggilingan pasir silika sampai mencapai

kehalusan tertentu (ukuran partikel rata-rata 70 .m). Pasir silika tersebut mengandung

silika dioksida dalam silica fume (lebihi dari 90%). Oleh karena itu dilakukan

serangkaian penelitian untuk mengetahui sampai sejauh mana serbuk silika dapat

menggantikan semen. Selain itu juga untuk mengetahui sampai sejauh mana manfaat

penambahan serbuk silika dalam campuran beton.

Dari hasil-hasil penelitian yang telah diperoleh ternyata serbuk silika dapat dipakai

sebagai bahan tambahan dalam campuran beton untuk meningkatkan kekuatan.

Penambahan serbuk silika sebanyak 30% dapat meningkatkan kekuatan tekan sampai

40%,kekuatan tarik 20% dan kekuatan lentur 4%. Disamping itu beton dengan

5

tambahan serbuk silika 10-40% yang dipanaskan pada temperatur 100 derajat Celcius

dan 150 derajat celcius masih menunjukkan kekuatan tekan yang cenderung

meningkat.

Gambar 2.2. Serbuk Silika

6

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan

1. Karbon aktif

2. Serbuk silika

3. Tepung sagu (secukupnya)

4. Timbangan

5. Alat milling

6. Alat kompaksi

7. Oven

B. Prosedur Kerja

1. Proses Milling

a. Untuk perbandingan massa 70:30, sebanyak 35 gram karbon aktif dicampur

dengan 15 gram serbuk silika. Sedangkan untuk perbandingan massa 60:40,

sebanyak 30 gram karbon aktif dicampur dengan 20 gram serbuk silika

b. Milling selama 90 menit.

2. Proses Kompaksi dan Pemanasan

a. Bahan yang sudah di-milling dicampur dengan tepung sagu secukupnya

agar mudah untuk dikompaksi.

b. Cetak bahan menggunakan alat kompaksi.

c. Bahan yang telah melalui proses kompaksi di-oven selama 10 menit dengan

suhu 100OC.

3. Proses Pemurnian Air

a. Briket karbon-silika yang telah jadi digunakan untuk melakukan proses

pemurnian air. Air kotor sebanyak 240 mL dimasukkan bersamaan dengan

briket dan didiamkan selama satu minggu.

b. Sampel dibuat menjadi tiga, yaitu dengan menggunakan briket tanpa

campuran silika, briket karbon-silika 70:30, dan briket 60:40.

c. Membuat satu sampel tanpa briket sebagai pembanding.

7

BAB IV

HASIL PENELITIAN

A. Sampel Pemurnian Air dengan Briket Tanpa Silika

(a) (b)

Gambar 4.1. (a) air kotor sebelum dimasukkan briket, (b) air kotor setelah dimasukkan

briket.

Setelah pengamatan selama 1 minggu:

Gambar 4.2. Sampel air kotor setelah 1 minggu

8

B. Sampel Pemurnian Air dengan Briket Karbon-Silika 70:30

(a) (b)

Gambar 4.3. (a) air kotor sebelum dimasukkan briket, (b) air kotor setelah dimasukkan

briket.

Setelah pengamatan selama 1 minggu:

Gambar 4.4. Sampel air kotor setelah 1 minggu

C. Sampel Pemurnian Air dengan Briket Karbon-Silika 60:40

(a) (b)

Gambar 4.4. (a) air kotor sebelum dimasukkan briket, (b) air kotor setelah dimasukkan briket.

9

Setelah pengamatan selama 1 minggu:

(a)

(b)

Gambar 4.4. Sampel air kotor setelah 1 minggu

D. Sampel Pembanding

(a)

(b) (c)

Gambar 4.5. (a) sampel pembanding awal, (b) dan (c) sampel pembanding setelah 1 minggu.

10

Apabila diamati dengan seksama, sampel dengan briket karbon-silika 60:40 terlihat

paling jernih. Komposisi silika pada briket tersebut memang paling banyak

dibandingkan dengan briket yang lain. Kotoran yang ada pada air terlihat menempel

pada briket. Terbukti briket-briket ini mampu melakukan pemurnian air, walaupun

belum maksimal.

11

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Masalah yang sering dihadapi dalam pengolahan air artesis adalah kesadahan. Hal

ini dapat terjadi dikarenakan air artesis dalam proses pengambilannya melewati

berbagai lapisan tanah diantaranya adalah tanah kapur yang mengandung Ca dan Mg.

Salah satu metode penyaringan ialah Active Carbon Filter, dengan filter ini maka

bahan-bahan organik seperti bau, warna, rasa bahan pencuci klorin, bahan kimia dan

triklorometana akan terabsorb oleh carbon aktif ini sehingga kualitas air akan lebih

baik dengan catatan masih dalam ambang batas air bersih.

Penambahan serbuk silika terbukti dapat meningkatkan performa briket dalam

pemurnian air. Terbukti dari hasil penelitian yang telah kami lakukan. Briket dengan

komposisi silika yang paling banyak, nyatanya mampu menghasilkan air yang paling

jernih diantara briket-briket lainnya.

B. Saran

Penelitian yang telah kami lakukan mungkin belum maksimal sehingga hasil air

yang telah dijernihkan belum terlihat bening. Namun bau yang ada pada air ternyata

telah hilang. Semoga penelitian yang telah kami lakukan dapat menjadi lebih baik lagi

dengan saran pembaca.

12