Adsorben Singkong Pada Logam Fe Dan Mn

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air

2.1.1. Pengertian Air

Air merupakan senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. Sebuah

molekul air terdiri dari satu atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H.

Molekul air yang satu dengan molekul air lainnya bergabung dengan satu ikatan

hidrogen antara atom H dengan atom O dari molekul air yang lain. Adanya ikatan

hidrogen inilah yang menyebabkan air mempunyai sifat-sifat yang khas seperti

terlihat pada tabel berikut :

Tabel 2.1. Sifat-sifat Penting dari Air Sifat Efek dan kegunaan

Pelarut yang sangat baik. Konstanta dielektrik paling tinggi di antara cairan murni lainnya. Tegangan permukaan lebih tinggi daripada cairan lainnya. Transparan terhadap cahaya tampak dan sinar yang mempunyai panjang gelombang lebih besar dari ultraviolet. Bobot jenis tertinggi dalam bentuk cairan (fasa cair) pada 4 ºC Panas penguapan lebih tinggi daripada yang lainnya. Kapasitas kalor lebih tinggi dibandingkan dengan cairan lain kecuali ammonia. Panas laten dan peleburan lebih tinggi daripada cairan lain kecuali ammonia.

Transport zat-zat makanan dan bahan buangan yang dihasilkan proses biologi. Kelarutan dan ionisasi dari senyawa ini tinggi dalam larutannya. Faktor pengendali dalam fisiologi; membentuk fenomena tetes dan permukaan. Tidak berwarna, mengakibatkan cahaya yang dibutuhkan untuk fotosintesis mencapai kedalaman tertentu. Air beku (es) mengapung, sirkulasi vertikal menghambat stratifikasi badan air. Menentukan transfer panas dan molekul air antara atmosfer dan badan air. Stabilitas dari temperature organisme dan wilayah geografis. Temperatur stabil pada titik beku.

Sumber : Achmad, 2004

Universitas Sumatera Utara

Air adalah zat yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup termasuk

manusia, hewan serta tumbuh-tumbuhan. Manfaat air bermacam-macam misalnya

untuk diminum, untuk pembawa zat makanan pada tumbuh-tumbuhan, zat pelarut,

pembersih dan sebagainya. Oleh karena itu penyediaan air merupakan salah satu

kebutuhan utama bagi manusia untuk kelangsungan hidupnya dan menjadi faktor

penentu dalam kesehatan dan kesejahteraan manusia. (Pandia,dkk, 1995).

2.1.2. Siklus Air di Bumi

Kuantitas air yang cukup dimungkinkan karena adanya siklus hidrologi, yaitu

siklus (daur) alami yang mengatur tersedianya air permukaan dan air tanah. Siklus ini

dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.1. Siklus Hidrologi

Dengan adanya penyinaran matahari, maka air yang terdapat dipermukaan

bumi akan menguap dan membentuk uap air. Karena adanya angin, maka uap air

akan bersatu dan berada di tempat yang tinggi dan dikenal sebagai awan. Oleh angin,


awan terbawa makin lama makin tinggi, sedangkan suhu di atas semakin rendah.

Akibatnya awan menjadi titik-titik air dan kemudian jatuh ke bumi sebagai hujan. Air

hujan meresap ke dalam tanah dan sebagian lagi mengalir di atas permukaan tanah.

Jika air tersebut menjumpai lapisan yang rapat sehingga peresapan akan berkurang.

Jika air keluar ke permukaan bumi, maka sumber air ini disebut mata air. Air

permukaan yang mengalir di permukaan bumi umumnya berbentuk sungai. Jika air

mengalir melalui suatu tempat yang rendah dan cekung, maka air akan berkumpul

membentuk suatu danau atau telaga. Tetapi banyak diantara air tadi akan mengalir ke

laut kembali untuk kemudian mengikuti siklus hidrologi.

2.1.3. Sumber-sumber Air

Sumber-sumber air yang terdapat di alam ini terdiri dari (Pandia,dkk, 1995) :

1. Air laut

Air laut mempunyai rasa asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam

NaCl dalam air laut adalah lebih kurang 3%. Dengan keadaan ini maka air laut

tidak memenuhi syarat untuk kebutuhan domestik maupun industri.

2. Air atmosfir, air meteorologik atau air hujan

Dalam keadaan murni air ini sangat sangat bersih, tetapi sering pula

terkontaminasi oleh kotoran industri dan sebagainya sehingga air ini mempunyai

sifat yang agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir

yang dapat mempercepat terjadinya korosi. Air atmosfir mempunyai sifat sadah

karena mengandung ion bikarbonat sehingga boros dalam pemakaian sabun.


3. Air permukaan

Air permukaan merupakan air hujan yang mengalir pada permukaan bumi.

Umumnya kualitas air permukaan ini akan berubah akibat adanya pengotoran

selama alirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran

industri dan sebagainya.

Keadaan pengotoran untuk masing-masing permukaan akan berbeda-beda,

tergantung pada keadaan daerah aliran air permukaan tersebut. Jenis pengotoran

yang sering dijumpai berupa kotoran fisik, kimia dan bakteriologis.

Air permukaan dapat dibedakan atas :

a. Air sungai

Air sungai mempunyai derajat pengotoran yang cukup tinggi. Debit yang

tersedia untuk memenuhi kebutuhan domestik pada umumnya dapat

mencukupi.

b. Air rawa dan danau

Kebanyakan air rawa dan danau mempunyai warna, yang disebabkan oleh

adanya zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya asam humat yang larut

dalam air.

Dengan adanya pembusukan maka kadar zat organis dalam air rawa akan

tinggi, dan umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula. Pada permukaan air

rawa juga tumbuh algae, karena adanya sinar matahari dan O2 sehingga Fe

dan Mn mengendap. Karena itu, untuk pengambilan air sebaiknya dilakukan

pada kedalaman tertentu di tengah-tengah agar endapan-endapan Fe dan Mn


tidak terbawa, demikian pula dengan algae yang ada pada permukaan rawa

dan danau.

4. Air tanah

Berdasarkan lokasinya dapat dibedakan atas :

a. Air tanah dangkal

Terjadi karena daya peresapan air pada permukaan tanah. Akibatnya

lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri. Air tanah yang

jernih dapat mengandung lebih banyak zat kimia (garam-garam yang terlarut),

karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu

yang berfungsi sebagai saringan. Selain penyaringan, pengotoran juga dapat

terus berlangsung, terutama pada bagian air yang dekat dengan permukaan

tanah. Setelah menemukan lapisan rapat air, air yang terkumpul merupakan

air tanah dangkal. Air tanah ini dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan domestik

melalui sumur-sumur dangkal.

Air tanah dangkal dapat diperoleh pada kedalaman sekitar 15 meter.

Kualitas air tanah dangkal sebagai sumur-sumur air minum cukup baik, tetapi

kuantitasnya kurang dan tergantung kepada musim.

Air tanah secara normal akan bebas dari kekeruhan dan organisme

pathogen. Apabila air yang berasal dari aquifer (air tanah dangkal) yang

mengandung zat organik, kandungan oksigen akan terurai dan kandungan

karbon dioksida akan menjadi tinggi, air akan menjadi korosif. Pada

kandungan zat organik dalam aquifer tinggi, kandungan oksigen akan habis


terurai. Air yang tidak mengandung oksigen (anaerobik) akan melarutkan

besi, mangan dan logam berat dalam air tanah. (Sanropie, dkk, 1984).

b. Air tanah dalam

Terdapat setelah lapisan rapat air yang pertama. Untuk pengambilan

sampel air tanah dalam memerlukan bor dan memasukkan pipa hingga

kedalaman 100-300 meter.

Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur keluar dan

dalam keadaan ini sumur yang terbentuk disebut sumur artesis. Jika air tidak

dapat keluar dengan sendirinya, maka digunakan pompa untuk membantu

pengeluaran air tanah dalam.

Kualitas air tanah dalam pada umumnya lebih baik dari air tanah dangkal,

karena penyaringan air lebih sempurna. Kandungan kimianya tergantung pada

lapisan tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air akan menjadi

sadah karena mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2. Jika melalui batuan

granit, maka air akan lunak dan agresif karena mengandung gas CO2 dan

Mn(HCO3)2.

Air yang bersifat sadah tidak ekonomis dalam penggunaannya karena :

1) terlalu boros dalam pemakaian sabun. Hal ini desebabkan air yang

mengandung ion Ca2+ bereaksi dengan senyawa sodium stearat

C17H35COONa dalam sabun membentuk endapan kalsium stearat

C17H35(COO2)Ca yang menyebabkan tidak terbentuknya busa sabun.

Setelah ion Ca2+

habis, baru busa akan terbentuk.


2) mengganggu pada ketel-ketel air karena terjadi reaksi :

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Dengan terbentuknya kerak CaCO

3

Kuantitas air tanah dalam umumnya mencukupi dan sedikit dipengaruhi

oleh perubahan musim.

sebagai batu ketel, maka akan

mengganggu perpindahan panas sehingga sering terjadi ledakan pada ketel-

ketel air atau sumbatan pada pipa-pipa.

c. Mata air

Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan

tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam hampir tidak berpengaruh oleh

musim dan kualitasnya sama dengan air tanah dalam.

Berdasarkan cara munculnya ke permukaan tanah, mata air dibedakan

atas:

1) air yang keluar dari lereng-lereng atau rembesan.

2) air yang keluar ke permukaan pada suatu dataran atau air artesis.

2.2. Air Bersih

2.2.1. Pengertian Air Bersih

Air yang bersih mutlak diperlukan, karena air merupakan salah satu media

dari berbagai macam penularan penyakit. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI

Nomor 416 Tahun 1990, air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-

hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah

dimasak.


2.2.2. Persyaratan Biologi

Menurut Slamet (2000), sumber-sumber air di alam pada umumnya

mengandung bakteri, baik air hujan (air angkasa), air permukaan maupun air tanah.

Jumlah dan jenis bakteri berbeda sesuai dengan tempat dan kondisi yang

mempengaruhinya. Bakteri yang bersifat patogen berbahaya bagi kesehatan manusia.

Penyakit yang ditransmisikan melalui fecal material dapat disebabkan virus, bakteri,

protozoa dan metazoan. Oleh karena itu air yang digunakan untuk keperluan sehari-

hari harus bebas dari bakteri patogen. Bakteri golongan Coli (Coliform bakteri)

merupakan bakteri flora normal di usus manusia yang membantu proses pembusukan

sisa-sisa makanan dan memadatkannya menjadi feses, namun bakteri ini juga

merupakan indikator dari pencemaran air oleh bakteri patogen seperti Salmonella

typhi, dan lain-lain.

Selain bakteri patogen, bakteri non-patogen juga sebaiknya tidak terdapat di

dalam air khususnya air minum. Bakteri non-patogen merupakan jenis bakteri yang

tidak berbahaya bagi kesehatan tubuh. Namun, dapat menimbulkan bau dan rasa yang

tidak enak, lendir dan kerak pada pipa. Beberapa bakteri non-patogen yang berada di

dalam air antara lain Actinomycetes (Moldlikose bacteria), Fecal streptococci, dan

Bakteri Besi (Iron Bacteria).

Menurut Permenkes RI No. 416 Tahun 1990, total coliform yang

diperbolehkan dalam air perpipaan adalah 10 per 100 ml air sedangkan untuk non

perpipaan adalah 50 per 100 ml air.


2.2.3. Persyaratan Fisik

Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor : 416/Menkes/per/IX/1990,

menyatakan bahwa air yang layak pakai sebagai sumber air bersih antara lain harus

memenuhi persyaratan secara fisik yaitu tidak berbau, tidak berasa, tidak keruh dan

tidak bewarna.

Adapun sifat-sifat air secara fisik dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor

diantaranya sebagai berikut:

1. Suhu

Air yang baik mempunyai temperatur normal, 8º dari suhu kamar (27ºC).

Suhu air yang melebihi batas normal menunjukkan indikasi terdapat bahan kimia

yang terlarut dalam jumlah yang cukup besar (misalnya, fenol atau belerang) atau

sedang terjadi proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme.

Menurut Permenkes No. 416 tahun 1990, suhu air yang memenuhi syarat

kesehatan adalah sebesar suhu udara ± 3 ºC.

2. Bau dan Rasa

Bau dan rasa air merupakan dua hal yang mempengaruhi kualitas air secara

bersamaan. Bau dan rasa dapat dirasakan langsung oleh indra penciuman dan

pengecap. Biasanya, bau dan rasa saling berhubungan. Air yang berbau busuk

memiliki rasa kurang (tidak) enak. Bau dan rasa biasanya disebabkan oleh adanya

bahan-bahan organik yang membusuk, tipe-tipe tertentu organisme mikroskopik,

serta persenyawaan-persenyawaan kimia seperti fenol. Bahan-bahan yang

menyebabkan bau dan rasa ini berasal dari berbagai sumber. Intensitas bau dan rasa

dapat meningkat bila di dalam air dilakukan klorinasi. Karena pengukuran bau dan


rasa itu tergantung pada reaksi individual, maka hasil yang dilaporkan tidak mutlak.

Untuk standard air bersih dan air minum ditetapkan oleh Permenkes RI No. 416

Tahun 1990, yaitu tidak berbau dan tidak berasa (Depkes RI, 1997).

3. Warna

Banyaknya air permukaan khususnya yang berasal dari rawa-rawa dan daerah

pasang surut, seringkali bewarna. Warna pada air terjadi karena adanya zat-zat

substansi yang terlarut dalam air, dimana zat-zat tersebut dapat terjadinya karena

proses dekomposisi dalam berbagai tingkat, asam humus dan bahan yang berasal dari

bahan humus serta dekomposisi lignin dianggap sebagai bahan yang memberi warna

yang paling utama, demikian juga unsur besi yang berkaitan dengan zat organik dapat

menghasilkan warna sedemikian tinggi, warna yang disebabkan oleh bahan-bahan

kimia yang tersuspensi dikatakan sebagai apparent colour yang berbahaya bagi tubuh

manusia, sedangkan yang disebabkan oleh mikroorganisme atau kekentalan organis

atau tumbuh-tumbuhan yang merupakan kolodial disebut sebagai true colour.

Untuk mengukur tingkat warna digunakan satuan TCU (True colour Unit).

Berdasarkan Permenkes RI No. 416 tahun 1990 tingkat warna untuk air bersih

dianjurkan 15 TCU dan yang diperbolehkan 50 TCU (Depkes RI, 1997).

4. Zat Padat Terlarut

Bahan padat adalah bahan yang tertinggal sebagai residu pada penguapan dan

pengeringan pada suhu 103ºC-105ºC. Kebanyakan bahan padat terdapat dalam bentuk

terlarut (dissolved) dalam air yang berupa bahan-bahan kimia anorganik dan gas-gas

yang terlarut. Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan daripada penyimpangan

standart dari total solit (padatan terlarut) yakni akan mengakibatkan air tidak enak


pada lidah, rasa mual terutama yang disebabkan oleh natrium sulfat dan magnesium

sulfat, penyebab serangan jantung (cardiacdisease) serta dapat menyebabkan toxemia

pada wanita hamil. Standar untuk zat padat terlarut ditetapkan oleh Permenkes No.

416 Tahun 1990, yaitu dianjurkan 500 mg/l dan diperbolehkan 1500 mg/l (Depkes

RI, 1997).

5. Kekeruhan

Kualitas air yang baik adalah jernih (bening) dan tidak keruh. Kekeruhan air

disebabkan oleh partikel-partikel yang tersuspensi di dalam air yang menyebabkan air

terlihat keruh, kotor, bahkan berlumpur. Bahan-bahan yang menyebabkan air keruh

antara lain tanah liat, pasir dan lumpur. Air keruh bukan berarti tidak dapat diminum

atau berbahaya bagi kesehatan. Namun, dari segi estetika, air keruh tidak layak atau

tidak wajar untuk diminum.

Kekeruhan pada air merupakan satu hal yang harus dipertimbangkan dalam

penyediaan air bagi umum, mengingat bahwa kekeruhan tersebut akan mengurangi

segi estetika, menyulitkan dalam usaha penyaringan dan akan mengurangi efektivitas

usaha desinfeksi (Sutrisno, 1991).

Tingkat kekeruhan air dapat diketahui melalui pemeriksaan laboratorium

dengan metode Turbidimeter. Untuk standar air bersih ditetapkan oleh Permenkes RI

No. 416 Tahun 1990, yakni kekeruhan yang dianjurkan 5 NTU (Nephelometric

Turbidy Unit) dan yang diperbolehkan hanya 25 NTU (Depkes RI, 1997).

2.2.4. Persyaratan Kimia

Menurut Slamet (2000), air yang baik adalah air yang tidak tercemar secara

berlebihan oleh zat-zat kimia yang berbahaya bagi kesehatan antara lain Air raksa


(Hg), Aluminium (Al), Arsen (As), Barium (Ba), Besi (Fe), Flourida (F), Kalsium

(Ca), Derajat keasaman (pH) dan zat-zat kimia lainnya. Kandungan zat kimia dalam

air bersih yang digunakan sehari-hari hendaknya tidak melebihi kadar maksimum

yang diperbolehkan seperti tercantum dalam Permenkes RI No. 416 Tahun 1990.

Penggunaan air yang mengandung bahan kimia beracun dan zat-zat kimia yang

melebihi kadar maksimum yang diperbolehkan berakibat tidak baik lagi bagi

kesehatan dan material yang digunakan manusia, contohnya pH. Air yang baik

sebaiknya bersifat netral yaitu tidak asam dan tidak basa untuk mencegah terjadinya

pelarutan logam berat dan korosi jaringan distribusi air. Menurut Permenkes RI No.

416 tahun 1990, batas pH minimum dan maksimum untuk air bersih adalah 6,5-8,5.

Khusus untuk air hujan, pH minimumnya adalah 5,5. Air merupakan pelarut yang

baik sekali maka dengan dibantu dengan pH yang tidak netral dapat melarutkan

berbagai elemen kimia yang dilaluinya.

2.2.5. Persyaratan Radioaktif

Warlina (2004) menyatakan bahwa tidak tertutup kemungkanan adanya

pembuangan sisa zat radioaktif ke air lingkungan secara langsung. Ini dimungkinkan

karena aplikasi teknologi nuklir yang menggunakan zat radioaktif pada berbagai

bidang sudah banyak dikembangkan, sebagai contoh adalah aplikasi teknologi nuklir

pada bidang pertanian, kedokteran, farmasi dan lain-lain. Adanya zat radioaktif dalam

air lingkungan jelas sangat membahayakan bagi lingkungan dan manusia. Zat

radioaktif dapat menimbulkan kerusakan biologis baik melalui efek langsung atau

efek tertunda. Dari segi radioaktivitas, apapun bentuk radioaktivitas efeknya adalah

sama, yakni menimbulkan kerusakan pada sel yang terpapar. Kerusakan dapat berupa


kematian, dan perubahan komposisi genetik. Kematian sel dapat diganti kembali

apabila sel dapat beregenerasi dan apabila tidak seluruh sel mati. Perubahan genetis

dapat menimbulkan berbagai penyakit seperti kanker dan mutasi.

2.3. Logam pada Air

Banyak logam berat baik yang bersifat toksik maupun esensial terlarut dalam

air dan mencemari air tawar maupun air laut. Sumber pencemaran ini banyak berasal

dari pertambangan, peleburan logam, dan jenis industri lainnya, dan dapat juga

berasal dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau antihama yang

mengandung logam. (Darmono, 2001).

Pada dasarnya air tanah merupakan air hujan yang bersentuhan dengan tanah

di daerah peresapan. Tanah dan bebatuan terdiri dari berbagai jenis mineral yang

tersusun oleh unsur-unsur kimia (anorganik) yang kompleks. Unsur-unsur kimia

organik dalam mineral tersebut, ada yang berguna bagi kehidupan manusia juga ada

yang bersifat racun bagi tubuh manusia. Umumnya tingkat keasaman (pH) air hujan

pada saat mencapai permukaan bumi berkisar 6,5 (masih relatif netral) sehingga akan

melarutkan berbagai jenis mineral menjadi unsur-unsur kimia yang kompleks.

Semakin lama air tersebut bersentuhan dengan tanah atau bebatuan maka semakin

banyak pula mineral-mineral yang larut sehingga konsentrasi unsur-unsur tertentu

akan semakin tinggi dalam air.

Pada air sumur gali yang merupakan sumber air yang berasal dari air tanah,

masalah logam yang kerap kali muncul adalah adanya logam besi (Fe) dan mangan

(Mn) pada air tersebut. Pada awalnya air yang disedot dari dalam tanah dan keluar

dari kran berwarna bening, namun setelah beberapa saat akan tampak berwarna


kuning, bahkan dalam jangka waktu lama akan membentuk endapan kuning dan

menempel didasar bak penampungan air. Pada kebanyakan sumur dangkal sampai

dalam, dimana oksigen terlarut rendah dan kandungan didalam tanah terdapat mineral

besi (Fe) dan mangan (Mn), maka sewaktu air disedot ke permukaan dan mulai

terkena udara, air yang mengandung besi (Fe) dan mangan (Mn) tersebut teroksidasi

dan mulai mengakibatkan perubahan air yang awalnya tampak bening menjadi

berwarna kuning sampai coklat kemerahan.

2.4. Besi (Fe)

Perubahan warna tersebut tergantung

berapa besar kandungan besi (Fe) dan mangan (Mn) dalam air, semakin tinggi

kandungan besi (Fe) dan mangan (Mn) maka semakin tinggi warna air tersebut

(Anonymous, 2010).

2.4.1. Defenisi Besi

Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap

tempat tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada

umumnya, besi yang ada di dalam air dapat bersifat :

a. terlarut sebagai Fe2+ (fero) atau Fe3+

b. tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 µm) atau lebih besar, seperti

Fe

(feri);

2O3, FeO, FeOOH, Fe(OH)3

c. tergabung dengan zat organis atau zat padat yang inorganis (seperti tanah liat).

dan sebagainya;

Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/l, tetapi di

dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi Fe yang tinggi ini dapat

dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur.


Pada air yang tidak mengandung oksigen O2, seperti seringkali air tanah, besi

berada sebagai Fe2+ yang cukup dapat terlarut, sedangkan pada air sungai yang

mengalir dan terjadi aerasi, Fe2+ teroksidasi menjadi Fe3+; Fe3+ ini sulit larut pada pH

6 sampai 8 (kelarutan hanya di bawah beberapa µg/l), bahkan dapat menjadi

ferihidroksida Fe(OH)3, atau salah satu jenis oksida yang merupakan zat padat dan

bias mengendap. Demikian dalam air sungai, besi berada sebagai Fe2+, Fe3+ terlarut

dan Fe3+

2.4.2. Kandungan Besi (Fe) dalam Air

dalam bentuk senyawa organis berupa koloidal.

Fe berada dalam tanah dan batuan sebagai ferioksida (Fe2O3) dan

ferihidroksida (Fe(OH)3). Dalam air, besi berbentuk ferobikarbonat (Fe(HCO3)2),

ferohidroksida (Fe(OH)2), ferosulfat (FeSO4) dan besi organik kompleks. Air tanah

mengandung besi terlarut berbentuk ferro (Fe2+). Jika air tanah dipompakan keluar

dan kontak dengan udara (oksigen) maka besi (Fe2+) akan teroksidasi menjadi

ferihidroksida (Fe(OH)3). Ferihidroksida dapat mengendap dan berwarna kuning

kecoklatan. Hal ini dapat menodai peralatan porselen dan cucian. Bakteri besi

(Crenothrix dan Gallionella) memanfaatkan besi fero (Fe2+

Air tanah yang mengandung CO

) sebagai sumber energi

untuk pertumbuhannya dan mengendapkan ferrihidroksida. Pertumbuhan bakteri besi

yang terlalu cepat (karena adanya besi ferro) menyebabkan diameter pipa berkurang

dan lama kelamaan pipa akan tersumbat.

2 tinggi dan O2 yang terlarut sedikit, dapat

mempercepat proses pelarutan besi (dari bentuk tidak terlarut menjadi terlarut).

Sedangkan air tanah yang alkalinitasnya tinggi, biasanya memiliki konsentrasi besi

yang rendah, karena besi teroksidasi dan mengendap pada pH tinggi. Air tanah yang


mengandung besi dan organik yang tinggi akan membentuk ikatan kompleks yang

sulit mengendap dengan aerasi. Kandungan besi yang tinggi merugikan, karena dapat

menyebabkan air teh menjadi hitam, sayuran yang direbus berwarna gelap,

menimbulkan rasa besi/logam, astringent atau obat dan merugikan jika dipakai dalam

produksi. Tubuh memerlukan besi sebesar 14 mg/hr, kekurangan besi dapat

menyebabkan anemia, namun pemenuhan besi dalam air minum sedikit sekali karena

kandungan besi dalam air tanah yang melebihi 0,3 mg/l dapat menyebabkan

gangguan kesehatan. (Anonymous, 2010).

2.4.3. Dampak Besi (Fe) terhadap Kesehatan

Unsur besi merupakan unsur yang penting dan berguna untuk metabolisme

tubuh. Setiap hari tubuh memerlukan unsur besi 7-35 mg/hari yang sebagian

diperoleh dari air. Tetapi zat besi (Fe) yang melebihi dosis yang diperlukan oleh

tubuh dapat menimbulkan masalah kesehatan. Depkes RI menetapkan kadar

maksimum unsur besi terdapat dalam air minum adalah 0,3 mg/l (Sutrisno dan

Suciastuti, 1987).

Besi (Fe) dibutuhkan tubuh dalam pembentukan hemoglobin. Banyaknya besi

dalam tubuh dikendalikan oleh fase adsorpsi. Tubuh manusia tidak dapat

mengekskresikan besi (Fe), karenanya mereka yang sering mendapat transfusi darah,

warna kulitnya menjadi hitam karena akumulasi Fe. Air minum yang mengandung

besi cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Sekalipun Fe diperlukan

oleh tubuh, tetapi dalam dosis yang besar dapat merusak dinding usus. Kematian

sering disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini. Kadar Fe yang lebih dari 1 mg/l

akan menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit. Apabila kelarutan besi


dalam air melebihi 10 mg/l akan menyebabkan air berbau seperti telur busuk. Debu

Fe juga dapat diakumulasi dalam alveoli dan menyebabkan berkurangnya fungsi

paru-paru (Slamet, 2004)

Hemokromatis merupakan penyakit akibat kelebihan zat besi. Biasanya

penyakit ini memiliki tanda-tanda diantaranya kulit berwarna merah, kanker hati,

diabetes, impotensi, kelelahan dan gangguan jantung. Seseorang yang telah mendapat

penyakit tersebut akan lebih rentan terhadap serangan jantung, stroke, dan gangguan

pembuluh darah (Widowati, 2008).

Pada Hemokromatis primer besi yang diserap, disimpan dalam jumlah yang

berlebihan dalam tubuh. Feritrin berada dalam keadaan jenuh akan besi sehingga

kelebihan mineral ini akan disimpan dalam bentuk kompleks dengan mineral lain

yaitu hemosiderin. Akibatnya terjadilah sirosis hati dan kerusakan pancreas sehingga

menimbulkan diabetes. Hemokromatis sekunder terjadi karena transfusi yang

berulang-ulang. Dalam keadaan ini besi masuk kedalam tubuh sebagai hemoglobin

dari darah yang ditransfusikan dan kelebihan besi ini tidak disekresikan.

2.5. Mangan (Mn)

2.5.1. Defenisi Mangan (Mn)

Mangan merupakan unsur logam yang termasuk golongan VII, dengan berat

atom 54,93, titik lebur 12470C, dan titik didihnya 20320C (BPPT, 2004). Menurut

Slamet (2007) mangan (Mn) adalah metal kelabu-kemerahan. Di alam jarang sekali

dalam keadaan unsur. Umumnya berada dalam keadaan senyawa dengan berbagai

macam valensi. Di dalam hubungannya dengan kualitas air yang sering dijumpai


adalah senyawa mangan dengan valensi 2, valensi 4, dan valensi 6.

2.5.2. Kandungan Mangan (Mn) dalam Air

Di dalam air

minum mangan (Mn) menimbulkan rasa, warna (coklat/ungu/hitam), dan kekeruhan

(Fauziah, 2010).

Toksisitas mangan relatif sudah tampak pada konsentrasi rendah. Dengan

demikian tingkat kandungan mangan yang diizinkan dalam air yang digunakan untuk

keperluan domestik sangat rendah, yaitu dibawah 0,05 mg/l. Dalam kondisi aerob

mangan dalam perairan terdapat dalam bentuk MnO2 dan pada dasar perairan

tereduksi menjadi Mn2+

Air yang berasal dari sumber tambang asam dapat mengandung mangan

terlarut, pada konsentrasi ± 1 mg/l dapat ditemukan pada perairan dengan aliran yang

berasal dari tambang asam. Pada pH yang agak tinggi dan kondisi aerob terbentuk

mangan yang tidak larut seperti MnO

atau dalam air yang kekurangan oksigen (DO rendah). Oleh

karena itu, pemakaian air yang berasal dari suatu sumber air, sering ditemukan

mangan dalam konsentrasi tinggi.

2, Mn3O4 atau MnCO3 meskipun oksidasi dari

Mn2+

2.5.3. Dampak Mangan (Mn) terhadap Kesehatan

itu berjalan relative lambat (Achmad, 2004).

Dalam jumlah yang kecil (< 0,5 mg/l) , mangan (Mn) dalam air tidak

menimbulkan gangguan kesehatan, melainkan bermanfaat dalam menjaga kesehatan

otak dan tulang, berperan dalam pertumbuhan rambut dan kuku, serta membantu

menghasilkan enzim untuk metabolisme tubuh untuk mengubah karbohidrat dan

protein membentuk energi yang akan digunakan. Mangan tersebar di seluruh jaringan

tubuh. Konsentrasi mangan tertinggi terdapat di hati, kelenjar tiroid, pituitari,


pankreas, ginjal, dan tulang. Jumlah total mangan pada laki-laki yang memiliki berat

70 kg sekitar 12-20 mg. Jumlah pemasukan harian sampai saat ini belum dapat

ditentukan secara pasti, meskipun demikian, beberapa penelitian menunjukkan bahwa

jumlah minimal sekitar 2,5

Tetapi dalam jumlah yang besar (> 0,5 mg/l) , mangan (Mn) dalam air minum

bersifat neurotoksik. Gejala yang timbul berupa gejala susunan syaraf : insomnia,

kemudian lemah pada kaki dan otot muka sehingga ekspresi muka menjadi beku dan

muka tampak seperti topeng/mask (Slamet, 2007).

hingga 7 mg mangan per hari dapat mencukupi kebutuhan

manusia (Anonymous, 2010).

2.6. Teknologi Penurunan Kandungan Besi (Fe) dan Mangan (Mn) dalam Air

Penurunan kandungan besi dan mangan dapat dilakukan dengan beberapa

cara, antara lain :

1. Oksidasi

Oksidasi dapat dilakukan dengan menggunakan oksigen (aerasi), klorin,

klordioksida, pottasium permanganat, atau ozon.

a. Aerasi

Aerasi bertujuan menghilangkan rasa dan bau (yang disebabkan hidrogen

sulfide dan komponen organik) dengan oksidasi/valatilisasi, mengoksidasi Fe

dan Mn, transfer oksigen ke dalam air dan membebaskan volatil gas dari

dalam air.

Tipe aerator ada 4, yaitu gravity aerator (cascade aerator, packing tower,

tray aerator), spray aerator, diffuser dan mechanical aerator. Oksidasi Fe


dapat berjalan dengan baik pada pH 7,5-8 dalam waktu 15 menit. Endapan

besi yang terbentuk dapat dihilangkan dengan koagulasi dan filtrasi. Aerasi

mampu mengendapkan besi jika tidak ada zat organik jenis humic dan fulvic

acid (jika ada zat tersebut akan membentuk senyawa kompleks dengan besi

yang tidak dapat mengendap secara sempurna setelah aerasi dan biasanya

ikatan kompleks ini berwarna, selain itu memperlambat proses oksidasi).

b. Klorinasi

Klorin digunakan karena memiliki kecepatan oksidasi lebih besar daripada

aerasi dan mampu mengoksidasi besi yang berikatan dengan zat organik, tapi

kecepatan oksidasi berkurang. pH yang baik pada 8-8,3 oksidasi besi

membutuhkan waktu 15-30 menit. Jika dalam air baku mengandung ammonia

menyebabkan terbentuknya kloramin sehingga laju oksidasi berkurang.

Keefektifan oksidasi dipengaruhi kehadiran bahan organik seperti asam humic

dan asam fulvic). Pada oksidasi besi, bahan organik menggunakan kebutuhan

sebagian klorin dan dapat juga membentuk besi organik kompleks sehingga

memberi efek yang kurang baik pada proses oksidasi. Klorin mengoksidasi

bahan organik humic dan fulvic acid membentuk trihalomethan yang bersifat

karsinogenik. Selama proses oksidasi klorin, sisa klorin seharusnya dijaga

sampai pada proses berikutnya untuk mencegah penurunan kondisi yang dapat

menyebabkan terlarutnya kembali endapan. Pada umumnya proses standard

penurunan Fe dan Mn menggunakan koagulasi dengan alum, flokulasi,

pengendapan dan filtrasi dengan didahului proses preklorinasi. Dosis sisa klor

yang dianjurkan minimum 0,5 mg/l.


c. Klordioksida

Klordioksida adalah oksidan kuat yang secara efektif mengoksidasi Fe dan

Mn yang berikatan dengan zat organik. Klordioksida merupakan gas yang

tidak stabil dan mudah meledak. pH yang diperlukan untuk reaksi oksidasi

besi minimum 7. Secara teoritis 1 mg/l klordioksida mampu mengoksidasi

0,83 mg/l besi dan 0,41 mg/l mangan. Penggunaan klordioksida lebih mahal

sekitar 5x lipat dibandingkan dengan klorin.

d. Pottasium Permanganat

Merupakan oksidan kuat, waktu oksidasi 5-10 menit pada pH 7,0. Secara

teoritis 1 mg/l KMnO4

e. Ozonisasi

mengoksidasi 1,06 mg/l besi dan 0,52 mg/l mangan.

Proses oksidasi akan lebih efektif jika ada penambahan klorin sebelumnya.

Penggunaan oksidan ini lebih mahal, namun tidak menghasilkan

trihalomethan jika digunakan untuk mengoksidasi bahan organik.

Ozon dapat digunakan untuk mengoksidasi Fe dan Mn dengan kecepatan

oksidasi yang tinggi. Secara teoritis untuk mengoksidasi 2,3 mg/l Fe dan 1,15

mg/l diperlukan 1 mg/l ozon. Dosis ozon yang berlebih di reservoir akan

membentuk pottasium permanganat yang menyebabkan air berwarna merah

muda.

2. Ion Exchange

Air baku yang mengandung besi dan mangan < 0,5 mg/l dapat diturunkan

menggunakan ion exchange, selain itu unit ini juga mampu menghilangkan

kesadahan. Proses ini sebaiknya pada kondisi anaerobik untuk menjaga elemen-


elemen agar tidak teroksidasi. Proses ini biasanya digunakan dalam industri.

Kekurangannya adalah bahan kimia untuk regenerasi mahal, korosif, bahaya dan

buangan regeran sulit diolah, unit yang otomatis memerlukan perawatan ali dan unit

yang tidak otomatis memerlukan operator yang terlatih dan perhatian yang serius.

3. Mangan Zeolite Filtration

Zeolit adalah pasir hijau dilapisi mangan. Setiap butir pasir dilapisi dengan

asam-asam besi dan mangan. Tipe media filter ini adalah bentuk dari ion exchange

yang biasa digunakan di industri. Proses ini membutuhkan penambahan potasium

permanganat pada influen filter secara kontinu, yang berfungsi untuk mengoksidasi

besi dan mangan serta berfungsi untuk regenerasi media filter. Dosis pottasium

permanganat harus benar-benar tepat karena sisa pottasium permanganat

menyebabkan air berwarna merah muda. Disisi lain, dosis yang tidak tepat akan

memungkinkan lolosnya mangan di effluen filter. Pada kasus pengolahan air tanah,

zeolit lebih baik ditempatkan pada filter bertekanan daripada filter gravitasi karena

untuk menjaga tekanan discharge dari pompa sumur. Perencananan seperti ini

menghemat biaya pemompaan dan backwash menggunakan air dari effluen filter lain.

4. Sequestering Process

Proses ini biasanya digunakan untuk air baku dengan kandungan Fe dan Mn <

2 mg/l, termasuk kandungan sodium silica. trisodium phosphate, hexametaphosphat

dan zinc orthophosphat. Proses ini jarang digunakan untuk pengolahan air ukuran

menengah sampai sistem penyediaan air domestik karena biaya yang besar.


5. Lime Softening

Besi dan mangan lebih efektif dihilangkan dengan proses pelunakan karena

dapat membuat pH menjadi 9,5 yang merupakan kondisi yang baik untuk oksidasi Fe

dan Mn. Berdasarkan hubungan pH dengan kelarutan 83% besi mengendap pada pH

8,4 dan pada pH 8,8 - 9,6 besi akan mengendap 92%-100%. Mn akan mengendap

maksimum pada pH 9,4 - 9,8 sebanyak 98-100%. Lime softening akan lebih efisien

jika didahului dengan proses aerasi.

6. Filtrasi (Penyaringan)

Secara umum filtrasi adalah proses yang digunakan pada pengolahan air

bersih untuk memisahkan bahan pengotor (partikulat) yang terdapat dalam air. Pada

prosesnya air merembes dan melewati media filter sehingga akan terakumulasi pada

permukaan filter dan terkumpul sepanjang kedalaman media yang dilewatinya. Filter

juga mempunyai kemampuan untuk memisahkan partikulat semua ukuran termasuk

di dalamnya algae, virus, asbestos, dan koloid-koloid tanah. Media filter yang sering

digunakan yaitu berupa pasir. Secara garis besar kemampuan filtrasi dapat dibedakan

atas saringan pasir lambat, saringan pasir cepat, saringan berkecepatan tinggi dan

saringan bertekanan.

7. Adsorpsi (Penjerapan)

Adsorpsi adalah proses pengumpulan subtansi terlarut (soluble) yang ada

dalam larutan oleh permukaan benda penyerap di mana terjadi suatu ikatan kimia

fisika antara subtansi dan penyerapnya (Sembiring, 2003). Adsorpsi terjadi pada

permukaan akibat gaya-gaya atom dan molekul-molekul pada permukaan tersebut.

Zat yang menjerap disebut adsorben, sedangkan zat yang terjerap disebut adsorbat.


Adsorben dapat berupa zat padat maupun zat cair. Adsorben padat diantaranya adalah

silika gel, alumina, platina halus, selulosa, dan arang aktif. Adsorbat dapat berupa zat

padat, zat cair, dan gas.

Zat pengadsorpsi (adsorbent) adalah material yang sangat berpori. Lokasi

proses adsorpsi terjadi pada dinding-dinding pori-pori atau letak-letak tertentu dalam

partikel adsorbent. Karena pori-pori itu biasanya sangat kecil, luas permukaan dalam

menjadi beberapa orde lebih besar daripada permukaan luar. Pemisahan terjadi karena

perbedaan berat molekul atau karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian

molekul melekat pada permukaan itu lebih erat daripada molekul-molekul lainnya

(McCabe dalam Setiati, 2004).

Adapun bahan yang dapat digunakan sebagai adsorben diantaranya yaitu :

a. Zeolit

Zeolit termasuk dalam kelompok mineral yang terjadi dari perubahan

batuan gunung api termasuk batuan gunung api berbulir halus yang

berkomposisi riolitik atau banyak mengandung massa gelas. Sifat-sifat fisik

dari mineral ini adalah berbentuk kristal yang indah dan menarik, namun agak

lunak dengan warna yang bermacam-macam yaitu warna hijau, kebiru-biruan,

putih dan coklat. Zeolit dapat berasal dari alam yaitu dari batuan gunung api

dan dapat berupa zeolit buatan yang terbuat dari gel aluminium, natrium

aluminat, natrium hidroksida. Zeolit ini dapat digunakan sebagai bahan

penyerap warna, penyerap amoniak, dll.


b. Moleculer Sieves (Bahan-bahan berpori)

Bahan-bahan sebagai moleculer sieves adalah bahan yang memiliki

rongga-rongga sehingga dapat berfungsi sebagai penyaring molekul.

c. Karbon Aktif

Karbon aktif atau arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang

mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung

karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi.

Arang aktif dapat dibuat dari semua bahan yang mengandung karbon, baik

organik maupun anorganik asal bahan tersebut memiliki struktur berpori

(Sudrajat dan Salim, 1994). Arang aktif dapat dibuat dari arang biasa yang

berasal dari tumbuhan ataupun barang tambang. Bahan-bahan tersebut adalah

berbagai jenis kayu, serbuk gergaji, sekam padi, dan batu bara (Pari, 1995).

Karbon aktif paling sering digunakan sebagai bahan penyerap (adsorbent).

Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat

menjadi lebih tinggi jika dilakukan aktivasi terhadap arang atau bahan karbon

aktif tersebut dengan menggunakan bahan-bahan kimia ataupun dengan

pemanasan pada temperatur tinggi.

Beberapa faktor yang mempengaruhi laju adsorpsi :

a. Pengadukan

Makin cepat pengadukan, makin cepat pula penyerapan dan sebaliknya.


b. Karakteristik zat penyerap

Ukuran partikel dan luas permukaan zat penyerap mempengaruhi laju

penyerapan. Makin kecil diameter partikel, makin luas permukaan zat

penyerap dan laju adsorpsi makin cepat. Untuk meningkatkan kecepatan

adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan absorben yang telah dihaluskan.

c. Daya larut dari zat yang diserap

d. Ukuran molekul adsorbat

Makin besar ukuran molekul dan ukuran pori maka gaya tarik menarik

antara molekul adsorben akan makin besar.

e. pH

f. Temperatur

Laju penyerapan bertambah dengan naiknya temperatur dan begitu pula

sebaliknya.

Sistem adsorbsi dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu :

a. Cara Batch

Cara ini adalah dengan menggunakan bejana, air sumur yang akan

dianalisis diaduk bersama adsorben dengan kecepatan dan waktu tertentu.

Selanjutnya proses adsorbsi dibiarkan sampai mencapai kesetimbangan.

Sistem batch sering digunakan apabila air sumur yang akan diolah volumenya

relatif tidak terlalu besar, oleh karena air bersih dalam volume besar tentunya

membutuhkan bejana yang besar pula. Sistem ini sering digunakan untuk

proses penjernihan air.


b. Cara Kolom

Cara kolom adalah menggunakan silinder vertikal atau horizontal. Air

bersih yang akan diolah dialirkan secara terus-menerus ke dalam suatu kolom

adsorbsi. Pemakaian sistem kolom ini sangat cocok untuk pengolahan air

bersih dalam volume besar.

2.7. Karbon Aktif

Karbon atau arang aktif

Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon,

dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu

tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara

didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut

hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan

bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh

luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap

arang tersebut dilakukan aktifasi dengan bahan-bahan kimia ataupun dengan

pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami

perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang

aktif.

adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk

yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit

singkong, sabut kelapa, dan sebagainya. Dengan pengolahan tertentu yaitu proses

aktivasi seperti perlakuan dengan tekanan dan suhu tinggi, dapat diperoleh karbon

aktif yang memiliki permukaan dalam yang luas.


Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan

seluas 500-1500 m2

Berdasarkan penelitian Snell dan Hilton dalam Rahayu (2002) diketahui

bahwa arang aktif mempunyai muatan positif. Arang aktif merupakan mikrokristalin

(amorphous) yang tersusun oleh cincin 6-karbon (yang membentuk kisi-kisi

heksagon) dengan susunan karbon yang tidak teratur dan membentuk paket-paket.

, 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. 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. Sampai tahap

tertentu beberapa jenis arang aktif dapat di reaktifasi kembali, meskipun demikian

tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi karbon aktif sangat

tergantung dari metode aktivasi sebelumnya.

Menurut Arifin dan Ramli dalam Rahayu (2002), adsorpsi merupakan

peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan bahan penyerap, dan yang menjadi

dasar untuk proses adsorpsi adalah daya tarik-menarik Van Der Waals dan daya tarik-

menarik elektrostatis Coulomb. Fenomena adsorpsi ini disebabkan oleh :

1. Adanya interaksi antara molekul-molekul komponen dengan permukaan bahan

penyerap dimana gaya-gaya Van Der Waals bekerja

2. Adanya gaya tarik-menarik Coulomb, yang prinsip kerjanya karena adanya

perbedaan muatan positif dan negatif (Haliday, 1990).


2.7.1. Pembuatan Karbon Aktif

1. Metode Tradisional

Pembuatan karbon aktif dengan metode tradisional sangat sederhana yaitu

dengan menggunakan drum atau lubang bawah tanah dengan cara pengolahan sebagai

berikut. Bahan yang hendak dibakar dimasukkan ke dalam drum yang terbuat dari

pelat besi atau lubang yang yang telah disiapkan, kemudian dinyalakan sehingga

terbakar.

Pada saat pembakaran drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi

yang dibiarkan terbuka, untuk sebagai jalan keluarnya asap, ketika asap yang keluar

sudah berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 12

jam.

Setelah itu dengan hati-hati tutup drum dibuka dan dicek apakah masih ada

bara yang menyala jika masih ada tutup derum ditutup kembali, tidak dibenarkan

menggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala karena dapat

menurunkan kualitas karbon yang dihasilkan (Badan Penelitian dan Pengembangan

Kehutanan, 1994).

Pembuatan karbon aktif dengan metode ini biasanya menghasilkan keaktifan

yang rendah bahkan dibawah keaktifan menurut standar industri Indonesia (SII), hal

ini disebabkan proses pembentukan karbon aktif tidak memungkinkan terbentuknya

pori-pori dengan baik.

Pada saat pembakaran, residu-residu yang ada pada bahan dasar berupa

senyawa-senyawa hidrokarbon ikut terbakar tetapi masih ada tersisa dan tetap masih


melekat pada karbon tersebut, residu yang terbakar ini menutupi pori-pori karbon

sehingga menurunkan kualitasnya (Sudrajat, 1993)

2. Metode yang diperbaharui

Metode pembuatan karbon aktif yang diperbaharui dilakukan dengan dua

tahap yaitu tahap pengarangan (karbonisasi) dan tahap pengaktifan (aktivasi), dalam

metode ini bahan baku dipanaskan dengan jumlah udara seminimal mungkin agar

rendemen yang dihasilkan cukup besar. Hasil yang diperoleh dengan metode ini

berupa karbon yang memberi keaktifan dan rendemen yang cukup besar (Supeno,

1990).

Pada proses pengaktifan terjadi pemecahan ikatan hidrokarbon atau

mengoksidasi molekul-molekul pada permukaan karbon sehingga pori-pori atau 1uas

permukaan menjadi lebih besar.Metode pengaktifan yang umum digunakan dalam

pembuatan karbon aktif ada dua cara, yaitu pengaktifan secara kimia dan pengaktifan

secara fisika (Sembiring, 2003).

2.7.2. Proses Aktivasi Karbon Aktif

1. Proses Kimia

Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu, kemudian dibuat

padat. Selanjutnya padatan tersebut dibentuk menjadi batangan yang dikeringkan

serta dipotong-potong. Aktivasi dilakukan pada temperatur 100 ºC. Arang aktif yang

dihasilkan, dicuci dengan air selanjutnya dikeringkan pada temperatur 300 ºC. dengan

proses kimia, bahan baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur

dengan bahan-bahan kimia.


2. Proses Fisika

Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut digiling,

diayak untuk selanjutnya diaktivasi dengan cara pemanasan pada temperatur 1000 ºC

yang disertai dengan pengaliran uap. Proses fisika banyak digunakan dalam aktivasi

arang antara lain :

a. Proses Briket yaitu bahan baku atau arang terlebih dahulu dibuat briket,

dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang halus dengan ter.

Kemudian, briket yang dihasilkan dikeringkan pada 550 ºC untuk selanjutnya

diaktivasi dengan uap.

b. Destilasi kering yaitu merupakan suatu proses penguraian suatu bahan akibat

adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit maupun

tanpa udara. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang

terdiri dari campuran methanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan

merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan ter. Hasil yang

diperoleh seperti methanol, asam asetat dan arang tergantung pada bahan baku

yang digunakan dan metoda destilasi (Sembiring, 2003).

Diharapkan daya serap arang aktif yang dihasilkan dapat menyerupai atau

lebih baik dari pada daya serap arang aktif yang diaktifkan dengan menyertakan

bahan-bahan kimia. Dengan cara ini, pencemaran lingkungan sebagai akibat adanya

penguraian senyawa-senyawa kimia dari bahan-bahan pada saat proses pengarangan

dapat dihindari. Selain itu, dapat dihasilkan asap cair sebagai hasil pengembunan uap

hasil penguraian senyawa-senyawa organik dari bahan baku.


Menurut Hawley dalam Sembiring (2003), ada empat hal yang dapat

dijadikan batasan dari penguraian komponen kayu yang terjadi karena pemanasan

pada proses destilasi kering, yaitu :

1. Batasan A adalah suhu pemanasan sampai 200 ºC. Air yang terkandung dalam

bahan baku keluar menjadi uap, sehingga kayu menjadi kering, retak-retak

dan bengkok. Kandungan karbon lebih kurang 60 %.

2. Batasan B adalah suhu pemanasan antara 200-280 ºC. Kayu secara perlahan-

lahan menjadi arang dan destilat mulai dihasilkan. Warna arang menjadi

coklat gelap serta kandungan karbonnya lebih kurang 70 %.

3. Batasan C adalah suhu pemanasan antara 280-500 ºC. Pada suhu ini akan

terjadi karbonisasi selulosa, penguraian lignin dan menghasilkan ter. Arang

yang terbentuk berwarna hitam serta kandungan karbonnya meningkat

menjadi 80 %. Proses pengarangan secara praktis berhenti pada suhu 400 ºC.

4. Batasan D adalah suhu pemanasan 500 ºC, terjadi proses pemurnian arang,

dimana pembentukan ter masih terus berlangsung. Kadar karbon akan

meningkat mencapai 90 %. Pemanasan di atas 700 ºC, hanya menghasilkan

gas hidrogen.

Namun Cheremisinoff dan A. C. Moressi (1978) dalam Sembiring (2003)

mengemukakan secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari

tiga tahap, yaitu :

1. Dehidrasi yaitu proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan

sampai temperatur 170 ºC.


2. Karbonisasi yaitu pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu di

atas 170 ºC akan menghasilkan CO, CO2

3. Aktivasi yaitu dekomposisi ter dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan

dengan uap atau CO

dan asam asetat. Pada suhu 275 ºC,

dekomposisi menghasilkan ter, methanol dan hasil samping lainnya.

Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600 ºC.

2

Proses aktifasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan

baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan

terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara

memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan

sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas

permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi.

sebagai aktivator.

Metode aktifasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah

(Rajagukguk, 2011) :

1. Aktifasi Kimia

Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik

dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah

bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat,

klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-

asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4

.


2. Aktifasi Fisika

Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik

dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan di dalam

tanur pada temperatur 800-900 ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur

rendah merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya.

Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO2

Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada

beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu :

pada temperatur tinggi

merupakan reaksi endoterm sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum

digunakan.

1. Sifat Adsorben

Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang

sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berkaitan

secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar.

Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang

penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan,

semakin kecil pori-pori arang aktif mengakibatkan semakin luas besar.

Dengan demikian kecepatan adsorbsi bertambah. Untuk meningkatkan

kecepatan adsorbsi, dianjurkan agar menggunakan arang aktif yang telah

dihaluskan. Jumlah atau dosis arang aktif yang digunakan juga harus

diperhatikan.


2. Sifat Serapan

Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi

kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa.

Adsorbsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul

serapan dari struktur yang sama, seperti deret homolog. Adsorbsi juga

dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur

rantai dari senyawa serapan.

3. Temperatur

Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada

saat berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses

adsorbsi adalah viskositas dan stabilitas termal senyawa serapan. Jika

pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi

perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik

didihnya. Untuk senyawa volatile, adsorbsi dilakukan pada temperatur kamar

atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah.

4. pH (Derajat Keasaman)

Untuk asam-asam organik, adsorbsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu

dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan

asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya

bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorbsi

akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.


5. Waktu Kontak

Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk

mencapai kesetimbangan. Pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung.

Pengadukan dimaksudkan untuk memberikan kesempatan pada partikel arang

aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang

mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama

(Sembiring, 2003).

Semakin lama waktu kontak dapat memungkinkan proses difusi dan

penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat

organik dan logam dalam air akan turun apabila kontaknya cukup. Waktu

kontak biasanya sekitar 10-15 menit.

2.7.3. Penggunaan Karbon Aktif

Saat ini arang aktif telah digunakan secara luas dalam industri kimia,

makanan/minuman dan farmasi. Pada umumnya arang aktif digunakan sebagai bahan

penyerap dan penjernih. Dalam jumlah kecil digunakan juga sebagai katalisator.


Tabel 2.2. Berbagai Pemanfaatan Karbon Aktif Maksud/Tujuan Pemakaian

I. Untuk Gas

1. Pemurnian gas Desulfurisasi, menghilangkan gas beracun, bau busuk, asap, menyerap racun

2. Pengolahan LNG Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan mentah dan reaksi gas

3. Katalisator Reaksi katalisator atau pengangkut vinil kiorida, dan vinil acetat

4. Lain-lain Menghilangkan bau dalam kamar pendingin dan mobil

II. Untuk Zat Cair 1. Industri obat dan makanan Menyaring dan menghilangkan warna, bau, rasa yang

tidak enak pada makanan 2. Minuman ringan, minuman keras

Menghilangkan warna, bau pada arak/ minuman keras dan minuman ringan

3. Kimia perminyakan Penyulingan bahan mentah, zat perantara 4. Pembersih air Menyaring/menghilangkan bau, warna, zat pencemar

dalam air, sebagai pelindung dan penukaran resin dalam alat/penyulingan air

5. Pembersih air buangan Mengatur dan membersihkan air buangan dan pencemar, warna, bau, logam berat.

6. Penambakan udang dan benur

Pemurnian, menghilangkan ban, dan warna

7. Pelarut yang digunakan kembali

Penarikan kembali berbagai pelarut, sisa metanol, etil acetat dan lain-lain

III. Lain-lain 1. Pengolahan pulp Pemumian, menghilangkan bau 2. Pengolahan pupuk Pemurnian 3. Pengolahan emas Pemurnian 4. Penyaringan minyak makan dan glukosa

Menghilangkan bau, warna, dan rasa tidak enak

Sumber : Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, 2004


2.7.4. Kulit Singkong sebagai Karbon Aktif

Kulit singkong yang biasanya kurang dimanfaatkan ternyata memiliki manfaat

lain sebagai karbon aktif. Berdasarkan penelitian Deby Jannati dan Shona Mazia

(2009), kulit singkong dapat diolah menjadi karbon aktif karena mengandung 59,31

% karbon. Setelah diuji laboratorium, karbon aktif dari kulit singkong ternyata

mampu menyerap 99,98 % kandungan tembaga air limbah. Dengan pori-pori banyak

dan besar, karbon aktif kulit singkong sangat potensial menangkap logam berat dalam

air. Karbon aktif yang akan digunakan berbentuk bubuk dan diaplikasikan dengan

cara ditambahkan ke air dalam suatu wadah.

Untuk mendapatkan karbon aktif kulit singkong dapat dilakukan melalui

empat tahapan yakni (Rajagukguk, 2011) :

1. Langkah pertama, mengupas kulit singkong dari dagingnya. Setelah itu

dikeringkan dengan durasi yang bervariasi, bergantung kondisi cuaca dan

suhu ruangan.

2. Setelah kulit singkong kering, tahapan selanjutnya adalah membakar bahan

baku di dalam oven agar menghilangkan senyawa hidrokarbon pada kulit

singkong. Temperatur yang digunakan harus tinggi, dibakar pada suhu 800 ºC

dan proses pembakarannya berlangsung selama tiga jam. Agar proses

pembakarannya sempurna, selain suhu temperaturnya juga diatur pada suhu

yang sangat tinggi, pembakaran kulit singkong dilakukan pada ruang tertutup

supaya tidak ada udara atau oksigen (O2) di dalam oven. Tujuannya supaya

bahan baku kering secara total dan menguapkan senyawa hidrokarbon dalam

bahan baku.


3. Arang yang berasal dari kulit singkong tersebut dihaluskan sehingga

berbentuk bubuk.

4. Kemudian dilakukan proses aktifasi karbon dengan menggunakan larutan

NaOH atau soda kimia. Proses aktifasi ini bertujuan untuk meningkatkan

volume dan memperbesar diameter pori-pori karbon. Dengan demikian, daya

absorpsi (serap) karbon aktif menjadi tinggi terhadap logam berat dalam air.

Karbon aktif yang sekarang banyak digunakan berbentuk butiran (granular)

atau berbentuk tepung (bubuk). Karbon yang berbentuk bubuk memerlukan waktu

kontak lebih sebentar dibandingkan karbon dibandingkan karbon berbentuk butiran.

Jika digunakan karbon berbentuk bubuk, bubuk tersebut dapat dimasukkan

langsung kedalam air. Komponen-komponen organik dan anorganik akan teradsorpsi

pada karbon, kemudian dapat dipisahkan dengan menggumpalkan menggunakan

bahan kimia tertentu (Fardiaz, 2008).


2.8. Kerangka Konsep

2.9. Hipotesis Penelitian

Hipotesis sementara :

Ho1 : Tidak ada perbedaan kadar Besi (Fe) pada air sumur gali sebelum dan sesudah

penambahan berbagai kadar karbon aktif kulit singkong.

Ho2 : Tidak ada perbedaan kadar Mangan (Mn) pada air sumur gali sebelum dan

sesudah penambahan berbagai kadar karbon aktif kulit singkong.

Ha1 : Ada perbedaan kadar Besi (Fe) pada air sumur gali sebelum dan sesudah


Ha2 : Ada perbedaan kadar Mangan (Mn) pada air sumur gali sebelum dan sesudah


Sesuai Baku Mutu (Permenkes RI No. 416 tahun 1990)

Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) dalam Air Sumur Gali sebelum perlakuan - Karakteristik

Karbon Aktif

- Waktu Kontak

Tidak Sesuai Baku Mutu (Permenkes RI No. 416 tahun 1990)

Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) setelah perlakuan

Penambahan Karbon Aktif per 500 ml air sumur gali dengan kadar :

- 1 gr - 2 gr - 3 gr - 0 gr (kontrol)


Adsorben Singkong Pada Logam Fe Dan Mn

Documents

Transcript of Adsorben Singkong Pada Logam Fe Dan Mn