PENGARUH ABSORBSI KARBON AKTIF KAYU AKASIA DAN PASIR KALI

PROGO TERHADAP EFISIENSI TRANSMISI CAHAYA PADA PROSES

PENJERNIHAN AIR SELOKAN MATARAM

Widyagusta Pujantoko, Suparno, Yuli Astono

Prodi Fisika, Jurusan Pendidikan Fisika, FMIPA, Universitas Negeri Yogyakarta

Jl. Colombo 1, Karangmalang, Sleman, Yogyakarta

Email: widyagusta@gmail.com

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh massa karbon aktif

dan pasir aktif terhadap efisiensi transmisi

cahaya yang dilewatkan pada sampel pada

proses penjernihan air selokan Mataram.

Proses penjernihan dilakukan dengan

filtrasi dalam kolom penukar ion dengan

menggunakan karbon aktif dari kayu

Akasia dan pasir aktif Kali Progo. Air

yang telah disaring diuji kejernihannya

dengan mengamati transmisi cahaya

dengan menggunakan luxmeter. Variabel

bebas dalam penelitian ini adalah volume

air dan massa karbon dan pasir aktif,

dengan variabel terikatnya adalah efisiensi

transmisi cahaya. Variabel terkontrolnya

adalah suhu aktivasi, waktu aktivasi, dan

jenis pasir dan karbon yang digunakan.

Efisiensi transmisi terbesar diperoleh pada

karbon aktif kayu Akasia pada volume air

Selokan Mataram sebesar 0.5 l dengan

massa karbon aktif sebesar 10 g dengan

efisiensi transmisi sebesar 91%. Hasil

penelitian juga menunjukkan bahwa

peningkatan absorbent (karbon atau pasir)

cenderung meningkatkan efisiensi

transmisi cahaya yang berhubungan

dengan penyiasatan efisiensi penyerapan

kotoran.

Kata Kunci: karbon aktif, pasir

aktif, absorbsi, intensitas cahaya,

transmisi cahaya.

ABSTRACT

This research is aimed to determine

the influence of the mass of activated

carbon and activated sand absorption

toward light transmission efficiency

thought the sample in Selokan Mataram

water purification process. Purification

process was done by filtrating selokan

Mataram water in the ion exchange

column using Akasia wood activated

carbon and Kali Progo activated sand.

Water that have been treated is measured

using luxmeter and the light transmission

is measured. The independent variable in

this research are the volume of water and

mass of activated carbon and sand, and the

dependent variable is the light

transmission efficiency. The controlled

variable are the activation temperature,

activation time, and type of sand and

carbon which was used. The greatest

transmission efficiency is Akasia wood

activated carbon on the 0.5 l volume of

Selokan Mataram water with 10 g mass of

activated carbon and 91% of transmision

efficiency. The result of observation was

indicated that the increase of absorbent

(carbon or sand) tends to increase the light

transmission efficiency which is related to

the increase of absorption efficiency.

Key Words: carbon, activated sand,

absorbtion, light intencity, light

transmision.

A. PENDAHULUAN

Selokan Mataram merupakan aliran

sungai yang berada di bagian utara

Yogyakarta dan memanjang dari barat ke

timur menghubungkan Sungai Progo dan

Sungai Opak. Manfaat selokan Mataram

antara lain sebagai irigasi dan sarana

pariwisata. Akan tetapi kondisi Selokan

Mataram sekarang sangat memprihatinkan

selain banyaknya sampah airnya juga

keruh.

Perawatan air untuk menjadi lebih

jernih belum diupayakan oleh pihak

manapun. Sehingga kami berinisiatif

mengembangkan suatu sistem untuk

menjernihkan air yaitu dengan

menggunakan filtrasi dengan karbon aktif

dan pasir aktif yang keduanya merupakan

bahan alami yang murah dan mudah

didapat.

Penelitian ini merupakan penelitian

payung yang melibatkan empat orang

mahasiswa dengan dibimbing oleh

Suparno, Ph.D. Beberapa jenis karbon dan

pasir diteliti kemampuan absorbsinya

terhadap kotoran yang larut di dalam air

selokan Mataram. Sebagian hasilnya telah

dipublikasikan dalam International Journal

of Basic and Applied Sciences [1]. Pada

penelitian ini menggunakan karbon dari

kayu Akasia dan Pasir dari Kali Progo.

B. KAJIAN TEORI

1. Karbon Aktif

Karbon aktif adalah suatu bentuk

karbon atau karbon yang mempunyai daya

absorbsi sangat baik terhadap limbah,

khususnya limbah cair. Hal itu disebabkan

dalam suatu karbon atau karbon terdapat

pori-pori atau rongga yang terdapat pada

struktur molekulnya [2]. Karbon aktif juga

dikatakan sebagai bahan berupa karbon

yang telah mengalami perlakuan khusus

berupa proses aktivasi baik secara fisik

maupun secara kimia. Proses aktivasi

mengakibatkan pori-pori yang terdapat

pada struktur molekulnya menjadi semakin

besar, sehingga daya serap karbon aktif

akan semakin besar baik untuk fase cair

maupun pada fase gas [3].

Gambar 1. Struktur Pori karbon a).Struktur

Pori Karbon Tanpa Aktivasi b). Struktur

Pori Karbon dengan Aktivasi [4]

2. Proses Aktivasi

Proses aktivasi pada karbon berguna

untuk meningkatkan daya serap karbon

tersebut, dengan pengaktifan tersebut akan

menambah lebar lubang pori pada karbon

tersebut sehingga bahan yang terserap juga

akan semakin banyak. Dekomposisi dan

perluasan pori-pori, dapat dilakukan

dengan uap panas kering (steaming) dan

CO2 sebagai aktifator. Proses aktivasi

dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

aktivasi kimia dan aktivasi fisika [5].

C. METODE PENELITIAN

1. Alat dan Bahan

a. Alat-alat yang diperlukan

1) Kolom penukar ion

2) Unit penguji intensitas cahaya

3) Luxmeter

4) Meja kayu

5) Bohlam 60 Watt merk Dopp

6) Akuarium ukuran 7 cm x 10

cm x 10 cm

7) Statif

b. Bahan-bahan yang diperlukan

1. Karbon aktif kayu Akasia

2. Pasir aktif Kali Progo

3. Glasswool

2. Aktivasi

Pasir aktif dan karbon aktif diperoleh dari

pasir Kali Progo dan karbon kayu Akasia yang

telah diaktivasi yang dalam percobaan ini

menggunakan aktivasi fisika. Karbon Akasia

ini ditumbuk sampai halus sebanyak satu

kilogram. Dengan wadah loyang, karbon

Akasia dan pasir Kali Progo ini

dipanaskan di oven selama dua jam dengan

suhu 200° C. Setelah itu karbon Akasia

dan pasir Kali Progo ini divariasi dengan

massa 2 g, 4 g, 6 g, 8 g dan 10 g. Masing-

masing lima kali karena dalam percobaan

menggunakan air selokan Mataram dengan

variasi lima volume yaitu 500 ml, 1000 ml,

1500 ml, 2000 ml dan 2500 ml.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

3. Filtrasi

Proses filtrasi atau penyaringan

menggunakan alat kolom penukar ion yang

pada bagian dalamnya terdapat karbon aktif

atau pasir aktif yang dipergunakan sebagai

absorben. Susunannya yaitu pasir atau

arangnya ditahan oleh glasswool atas dan

bawahnya agar tidak menyebar.

1. Pengukuran Intensitas Cahaya

1) Kolom Penukar Ion

2) Susunan glasswool dan arang aktif

atau pasir aktif

3) Botol

4) dudukan statif

5) statif

4. Pengukuran intensitas cahaya

Pengukuran intensitas cahaya

menggunakan alat transmisi cahaya yang

disusun secara mandiri di laboratorium.

Gambar 3. Kolom penukar ion

2

1

4 3

5

Gambar 2. Tahapan proses aktivasi fisika

Gambar 4. Skema Alat Transmisi Cahaya

1) Sumber cahaya (lampu pijar 60 watt)

2) Tempat air sampel

3) Detektor intensitas cahaya (lux meter)

4) Hole (tempat berjalanya cahaya)

5) Hole (tempat berjalanya cahaya)

6) Sumber tegangan PLN

5. HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah didapatkan air hasil

penyaringan dan diukur intensitas

cahayanya, lalu dikonversi menjadi

efisiensi transmisi cahaya. Transmisi

cahaya yang diamati pada semua sampel

dibandingkan dengan transmisi cahaya

pada air bersih yang diambil pada kran

laboratorium Fisika untuk mendapatka

efisiensi transmisi cahaya. Efisiensi cahaya

disajikan dalam satuan persen dengan

menggunakan persamaan

Ep = 𝐼𝑡

𝐼0 × 100%

Keterangan : Ep = efisiensi transmisi cahaya (%)

𝐼𝑡 = Intensitas Air penyaringan (lux)

𝐼0 = Intensitas awal (lux)

2 4 6 8 10

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Gambar 5. Grafik Pengaruh Massa Karbon Aktif terhadap Efisiensi Transmisi Cahaya

0.5 L Air Selokan 2 L Air Selokan

1 L Air Selokan 2.5 L Air Selokan

1.5 L Air Selokan

Efis

ien

si T

ran

smis

i Ca

ha

ya (

%)

Massa Karbon Aktif (g)

Gambar 5 menunjukkan pengaruh

massa karbon aktif terhadap efisiensi

transmisi cahaya. Dari Gambar tersebut

terlihat bahwa efisiensi tertinggi terdapat

pada karbon aktif yang dilewatkan dalam

0.5 l air Selokan Mataram dan yang

terendah ada pada karbon aktif yang

dilewatkan dalam 2.5 l air Selokan

Mataram. Pola yang terbentuk keseluruhan

cenderung berpola meningkat dengan

massa yang relatif besar maka kekuatan

bahan penyerap akan lebih besar boleh jadi

karena tersedia rongga yang lebih banyak

pula.

2 4 6 8 10

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Gambar 6. Grafik Pengaruh Massa Pasir Aktif terhadap Efisiensi Transmisi Cahaya

0.5 L Air Selokan 2 L Air Selokan

1 L Air Selokan 2.5 L Air Selokan

1.5 L Air Selokan

Efisie

nsi T

ran

sm

isi C

ahaya (

%)

Massa Pasir Aktif (g)

Gambar 6 menunjukkan pengaruh

massa pasir aktif terhadap efisiensi

transmisi cahaya. Dari Gambar tersebut

terlihat bahwa efisiensi tertinggi terdapat

pada pasir aktif yang dilewatkan dalam 0.5

2

2

3

3

1

6

5 4

l air Selokan Mataram dan yang terendah

ada pada pasir aktif yang dilewatkan dalam

2.5 l air Selokan Mataram. Pola yang

terbentuk cenderung naik. Anomali yang

terjadi boleh jadi disebabkan oleh berbagai

hal, misalnya karena terlalu banyaknya

persiapan sehingga terjadi kesalahan.

6. KESIMPULAN

1. Massa karbon aktif kayu Akasia

mempengaruhi efisiensi transmisi

cahaya pada proses penjernihan air

Selokan Mataram. Semakin besar

massa karbon aktif kayu Akasia yang

digunakan sebagai bahan absorber

maka efisiensi transmisi cahayanya

cenderung semakin besar.

2. Massa pasir aktif Kali Progo

berpengaruh terhadap efisiensi

transmisi cahaya pada proses

penjernihan air Selokan Mataram.

Semakin besar massa pasir aktif Kali

Progo yang digunakan sebagai bahan

absorber maka efisiensi transmisi

cahayanya cenderung semakin besar.

3. Bahan yang menghasilkan efisiensi

transmisi cahaya terbesar adalah

karbon aktif kayu Akasia pada volume

air Selokan Mataram sebesar 0.5 l

dengan massa karbon aktif sebesar 10

g dengan efisiensi transmisi sebesar

91%.

7. DAFTAR PUSTAKA

[1] Suparno, Subuhul F.R.N., Unangalim

A., Widyagusta P., and Lien P. (2012).

The use of Indrayanti Beach Sand and

Coconut Shell Carbon as Absorbents

in Selokan Mataram Canal Water

Filtration System. International

Journal of Basic and Applied Sciences

Vol:12 No:06

[2] Sunarto. (2000). Pembuatan dan

Karakterisasi arbon Aktif Tempurung

Kelapa Dengan Aktifator Dan

Temperatur Pemanasan Terhadap

Daya Absorbsi. Jurnal IPTEK dan

Humaniora UNY Tahun V Desember

2000

[3] Sembiring, Meilita Triana dan Tuti

Sarma Sinaga. (2003). Arang Aktif

(Pengenalan dan Proses Pembuatan).

www.library.ac.id. diakses pada

tanggal 28 Juli 2012

[4] Harsanti dan N.A Asep. (2011). Arang

Aktif Meningkatkan Kualitas

Lingkungan. Sinar Tani Edisi 6-12

April 2011 No.3400 Tahun XLI.

Badan Litbang Pertanian

[5] Hidayat, Roman. (2010). Analisis gas

buang kendaraan bermotor dengan

media Absorbsi karbon aktif jenis gac

dan pac. Jakarta. Universitas

Gunadarma

Dosen Pembimbing I

Suparno, Ph.D

NIP. 19600814 198803 1 003

Dosen Penguji I

Yusman Wiyatmo, M.Si

NIP. 19680712 199303 1 004