BAB I PENDAHULUANLatar Belakang Air merupakan kebutuhan paling hakiki bagi kehidupan manusia, sehingga air yang berkualitas merupakan syarat mutlak yang harus dipenuhi agar manusia dapat hidup nyaman. Air yang memiliki kesadahan tinggi dapat menimbulkan beberapa kerugian diantaranya menimbulkan kerak pada alat-alat dapur (Sastrawijaya 1991 dan Jasman, 1999) juga dapat menyebabkan hilangnya sifat detergen dari sabun (Alaert dan Santika,1987).

Air di Kota Medan selain dipakai untuk kegiatan rumah tangga sehari-hari, juga dimanfatkan untuk kebutuhan industri. Salah satunya adalah industri pembuatan tahu paling besar di Kota Medan dan paling diminati konsumen karena rasa tahunya yang enak dan tidak asam. Walau memiliki beberapa keunggulan, industri tersebut memiliki masalah pada air sumur yang digunakan memroses pembuatan tahu. Angka kesadahan airnya tinggi dan dapat menimbulkan kerak-kerak pada alat pemasak tahu. Akibatnya proses pemanasan memerlukan waktu lama. Disamping itu air yang sadah ini semakin lama dapat merusak tangki uap. Permasalahan yang lain industri tersebut belum memiliki alat pengolahan air (filter), sehingga air sumur digunakan secara langsung sebagai air proses pembuatan tahu.

Batasan Masalah uji efektivitas kerja alat filtrasi dengan menggunakan arang tempurung lontar sebagai absorben, meliputi penurunan angka kesadahan air sumur, Total Disolve Solid (TDS) dan pH. Disamping itu pula dilakukan penentuan laju alir yang melewati alat filtrasi.

Tujuan Penelitian Mernbangun alat filtrasi dan menggunakan adsorben arang tempurung lontar sehingga akan diperoleh air yang memiliki kandungan kesadahan yang rendah. Tujuan penelitian ini mencakup perancangan dan uji coba alat filtrasi. Untuk mengatasi permasalahan diatas dengan mengamati parameter angka kesadahan, nilai TDS, dan pH dari air sebelum dan setelah diolah. Karakteristik arang tempurung lontar sebagai adsorben juga diamati diantaranya kadar air, kadar abu, dan ukuran arang. Disamping itu dilakukan penentuan laju alir yang melewati alat filtrasi. Langkah terakhir adalah uji coba alat filtrasi air.

Manfaat Penelitian Disain alat filtrasi dengan sistem adsorpsi ini untuk mengatasi masalah di industri tahu, yaitu timbulnya kerak pada alat pemanas air, sehingga pemanasan menjadi kurang efektif dan alat pemanas air cepat rusak

BAB II TINJAUAN PUSTAKAProses penyerapan oleh arang dapat terjadi secara fisika maupun kimia. Adsorpsi fisika dapat terjadi karena adanya gaya Vander Wall's yang lemah antara molekul yang diadsorpsi (adsorbat) dengan pengadsorpsi (adsorbent). Sedangkan adsorpsi kimia terjadi karena adanya pertukaran atau penggabungan elektron antara adsorbat dengan adsorben (Syaputra,1996).

Beberapa faktor penyebab arang tempurung kelapa dan abu sekam padi mengadsorpsi ionion penyebab kesadahan: 1. Arang tempurung kelapa dan abu sekam padi memiliki pori, 2. Arang tempurung kelapa dan abu sekam padi memiliki luas permukaan yang besar sehingga penyerapan adsorbat menjadi lebih efektif, dan 3. Arang tempurung kelapa dan arang tempurung lontar memiliki pusat-pusat aktif sehingga dapat mengikat adsorbat.

Langmuir memperkirakan adsorpsi isotherm merupakan adsorpsi yang bergantung pada fraksi permukaan yang tertutup pada kesetimbangan (). Persamaan adsorpsi isotherm dapat dituliskan sebagai berikut : A AS A = Atom atau molekul adsorbat (penyebab kesadahan) S = Situs permukaan padatan adsorben (arang dan abu sekam padi) AS = Atom atau molekul yang terisi adsorbat AS ~ = Situs adsorben yang sudah terisi adsorbat S ~ 0 = Situs adsorben yang belum tensi adsorbat

Dalam hubungannya dengan fraksi mol fraksi situs yang terisi adsorbat () ditambah dengan fraksi situs yang belum terisi adsorbat sama dengan satu (, + , 0 = 1). Pada kesetimbangan laju adsorpsi sama denagan laju desorpsi : K1[AIS]= K1[AS] (2) K1 [A], 0 = K1, atau K1 [A] (1-,) = K1, (3)

Dengan menguraikan persamaan (3), maka diperoleh persamaan isotherm adsorpsi Langmuir sebagai berikut :

A 1 K A M bK

K = konstanta kesetimbangan adsorpsi, b = kapasitas adsorpsi A = konsentrasi adsorbat M = massa adsorbat yang teradsorpsi/ gram adsorben

Apabila nilai A/M diplot terhadap A maka akan diperoleh konstanta kesetimbangan dan kapasitas adsorpsi dari intersep dan slope. Nilai K yang diperoleh dari persamaan dimasukkan kedalam persamaan energi bebas, AG = -nRT In K. Dari kurva antara A/M dengan A akan dapat ditentukan jenis adsorpsi yang terjadi, apakah adsorpsi kimia atau fisika. Adsorpsi fisika ditandai oleh semakin tingginya penyerapan apabila konsentrasi zat yang diserap meningkat, namun pada suatu titik tertentu kurva mendatar walaupun konsentrasi ditingkatkan. Adsorpsi kimia ditandai oleh semakin tingginya penyerapan apabila konsentrasi zat yang diserap meningkat, tanpa adanya kurva yang mendatar. Demikian pula dari nilai AG, jika nilai &G lebih kecil dari 40 kj/mol maka adsorpsinya adalah adsorpsi fisika.

BAB III METODOLOGI PENELITIANWaktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di laboratorium jurusan Fisika Fakultas Matematika dan ilmu pengetahuan Alam, Universitas Negri Medan,Kabupaten Deli Serdang,Propinsa Sumatera Utara pada bulan November 2009.

Alat - alat Alat untuk membuat alat filtrasi air terdiri dari las listrik dan pemotong kaca. Untuk pengujian efektivitas alat filtrasi dibutuhkan Erlenmeyer pipet volumetrik, buret, labu ukur, gelas beker dan pipet tetes, pH meter.

Sedangkan alat untuk menentukan karakteristik arang dan jenis penyerapan diperlukan : oven, tanur, dan spektrofotometer serapan atom.

Bahan Komponen-komponen alat filtrasi air terdiri dari bak kaca tempat menampung air sumur dan sistem adsorpsi dan penyangga bak. Sedangkan bahan untuk pembuatan alat filtrasi air terdiri dari kaca dengan ketebalan 4 mm, plat besi, plastik, kran air, ijuk, arang tempurung lontar, pasir dan lem kaca. Untuk uji efektivitas alat diperlukan bahan EDTA, EBT, CaCO3, HCI, Buffer pH =10 dan NaOH-

1. 2.

3. 4.

Cakupan kegiatan meliputi; penentuan nilai kesadahan awal air sumur yang berada di lokasi pabrik tahu, nilai TDS dan pH, penentuan karakteristik arang tempurung lontar yang digunakan sebagai adsorben atau penyerap, meliputi;, kadar air, kadar abu dan ukuran arang, pembuatan alat filtrasi air, uji efektivitas kerja alat filtrasi, meliputi penurunan angka kesadahan air sumur, Total Disolve Solid (TDS) dan pH.Disamping itu pula dilakukan penentuan laju alir yang melewati alat filtrasi. dan langkah terakhir adalah uji coba alat filtrasi air.

Penentuan kesadahan air sumur yang digunakan oleh industri tahu ini dilakukan menggunakan metoda titrasi kompleksometri. Analisis kesadahan dilakukan triplo (tiga kali ulangan) sesuai prosedur berikut: kedalam Erlenmeyer ukuran 250 ml dituangkan sample air sumur sebanyak 30 ml, kemudian ditambahkan beberapa tetes HCI pekat sampai pH kurang lebih mencapai 3. Campuran selanjutnya dikocok selama beberapa menit agar CO2 terbebas ke udara. Dari sampel ini diambil sebanyak 25 ml kemudian diencerkan menjadi 50 ml dalam labu ukur. Larutan tersebut kemudian ditambahkan 1-2 ml larutan pH 10 dan 0,15 g indicator campuran NaCl dan EBT. Larutan Selanjutnya dititrasi menggunakan EDTA 0,01 M. Titrasi dilakukan perlahanlahan dan dihentikan ketika warns merah larutan sama sekali berubah menjadi biru. Kesadahan (mg CaCO3/L) =A x 1,0009 x f B

A = ml EDTA B = ml sampel f = faktor perbedaan antara kadar larutan EDTA 0,01 M menurut hasil standarisasi menurut CaCO3

Penentuan TDS dilakukan dengan prosedur sebagai berikut: cawan penguap kosong yang telah dibersihkan dimasukkan ke dalam oven selama 1 jam pada suhu 105oC. Sampel air dikocok merata dan dituang dalam cawan. Volume sampel diatur sehingga berat residu adalah antara 25 sampai 250 mg. Cawan Selanjutnya dimasukkan ke dalam oven dan diatur suhunya pada 98oC, kemudian dilanjutkan dengan pengeringan dalam oven pada suhu 103-105oC selama 1 jam. Cawan dikeluarkan dari oven, dimasukkan dalam desikator dan ditimbang sampai beratnya konstan. Penentuan nilai TDS mengikuti persamaan (8). mg / L (TDS) =(a b) x 100% c

a = Berat cawan dan resudu setelah pema nasan pada suhu 105C b = Berat cawan kosong sesudah pemanasan pada suhu 105C c = volume sampel Penentuan TDS dihitung berdasarkan persamaan Penentuan TDS =

TDS awal - TDS akhir x100 % TDS awal

Hasil penentuan kesadahan awal serta persentase penurunan kesadahan ditampilkan seperti pada Tabel 1. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa kesadahan air sumur yang digunakan untuk membuat tabu cukup tinggi yaitu 306,273 bpj. Angka kesadahan seperti ini sudah digolongkan sebagai kesadahan air keras, sehingga harus diturunkan. Tabel tersebut juga memberikan informasi terjadi penurunan kesadahan yang cukup signifikan yaitu sebesar 86,48 % setelah melalui proses filtrasi.

N NilaiKesadahan Awal (mg CaCO3/L) Mai kesadahan akhir (mg CaCO3/L) Persentase penurunan (0/0)

1

Ulangan ke 1

304,270

40,036

86,841

2

Ulangan ke 2

304,270

41,037

85,510

3

Ulangan ke 3

310,280

40,039

87,090

Rata - rata

306,273

40,371

86,480%

Tabel 1. Hasil uji kesadahan awal dan akhir air sumur yang dipakai oleh industri tabu

Penentuan karakteristik adsorben seperti terlihat pada Tabel 2 memberikan gambaran bahwa arang yang digunakan sebagai penyerap.No. Parameter Hasil Penentuan Persyaratan Menurut SII

1 2

Kadar Air Kadar Abu

0,0698% 2,2950%

Maksimum 10% Maksimum 2,5%

Tabel 2. Hasil penentuan karakteristik arang

Hasil uji coba alat di pabrik tahu menunjukkan bahwa alat filtrasi air yang dibuat pada kegiatan ini, berfungsi dengan baik. Hal ini dapat dilihat dari tidak timbulnya kerak-kerak pada tangkitangki pemanas air.Air Sumur

Bak penyaring (pengadsorpsi)

Bak penampung

Gambar 1. Rancangan alat filtrasi air sistem adsorpsi