Bab I Pendahuluan
BAB I PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG Air merupakan senyawa yang menyelimuti hingga 70% permukaan bumi, dengan 3%-nya berupa air-tawar yang sebagian besar membeku dikutub Antartika dan Greenland. Air yang dipergunakan oleh manusia umumnya berasal dari sungai, danau, air-tanah, dan air hujan yang hanya mencapai 1% dari seluruh air yang ada didunia[1,2]. Dengan kondisi yang demikian, tercatat bahwa pada tahun 2002, satu dari enam miliar penduduk bumi mengalami kekurangan air bersih. Hal ini terjadi terutama di negara-negara dunia-ketiga di kawasan Asia dan Afrika. Data pada tahun yang sama menyatakan pula bahwa 75% sumber penyakit yang melanda negara-negara berkembang berasal dari air yang tercemar, yang menyebabkan 20.000 anak meninggal dunia setiap harinya[1]. Air dipergunakan oleh manusia untuk berbagai keperluan, seperti: memasak, mencuci, mandi, dan untuk diminum. Sekitar 80% bobot tubuh manusia terdiri atas cairan yang sebagiannya akan dikeluarkan melalui keringat, hembusan nafas, dan saluran pembuangan. Untuk menjaga keseimbangan kadar air yang ada di dalam tubuh, manusia mengkonsumsi air-minum sebanyak satu sampai dua liter perhari. Seiring dengan bertambahnya populasi penduduk, kebutuhan air bersih pun semakin meningkat. Permasalahan semakin bertambah ketika jumlah air bersih yang tersedia semakin berkurang karena mengalami pencemaran[2]. Para ahli dari the Third World Academy of Sciences (TWAS) mengusulkan empat cara untuk menyelesaikan permasalahan air bersih tersebut, yaitu[1]: 1. Memperbaiki mekanisme penyimpanan dan sistem distribusi, 2. Meningkatkan efisiensi penggunaan air, 3. Mencari sumber air bersih yang baru, dan 4. Melakukan daur-ulang. Cara pertama dan kedua lebih bersifat sistemik, yang pemecahannya dapat dilakukan melalui pembuatan ketetapan atau regulasi yang benar, sesuai dengan Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung
Ibnu Maulana Yusuf 137 02 051
1
Bab I Pendahuluan
kebutuhan. Cara ketiga dan keempat dapat dilakukan dengan melakukan pemurnian air; air laut dapat dijadikan sumber air baru melalui proses desalinisasi, dan air kotor dapat didaur-ulang secara fisika, kimia, maupun biologi. Pemurnian air yang paling banyak dilakukan adalah proses penyaringan menggunakan media filter. Media yang umumnya dipergunakan sebagai bahan untuk membuat filter adalah silika-aktif dan karbon-aktif. Silika-aktif digunakan untuk menangkap partikel yang terlarut dalam air seperti mangan, besi, klorida, unsur-unsur halogen (F, Cl, Br, dan I)[3], sedangkan karbon-aktif berfungsi untuk menghilangkan zat-zat organik, bau, rasa, dan warna pada air[4].
I.2. PERMASALAHAN Pada proses pemurnian air, performansi filter sangat dipengaruhi oleh keaktifan permukaan dan luas permukaan yang dimilikinya. Keaktifan permukaan bergantung pada jenis media yang dipergunakan dan akan menentukan jenis kontaminan yang dapat diadsorpsi[11, 14]. Sedangkan luas permukaan bergantung pada ukuran partikel yang dipergunakan (semakin kecil ukuran partikel maka luas permukaan akan semakin besar)[16] sehingga dapat meningkatkan jumlah kontaminan yang dapat difilterisasi. Pada penelitian sebelumnya, telah dilakukan proses pembuatan filter dengan media yang dipilih adalah karbon-aktif[4] dan silika-aktif[3]. Kedua jenis bahan dipilih karena mudah diperoleh dan memiliki luas permukaan spesifik yang sangat besar[11]. Untuk meningkatkan luas permukaan media, ukuran partikel yang dipilih adalah ≤106 μm dan proses pembentukan dilakukan dengan metode pressing. Dari kedua jenis filter tersebut, diketahui bahwa filter yang dihasilkan masih bersifat rapuh (hanya mencapai 0,1 MPa pada komposisi aditif 20%)[4] dan waktu filterisasi berlangsung cukup lama (~0,52 L/jam)[3]. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, pada percobaan ini dilakukan proses granulasi partikel sebelum proses pembentukan dengan pressing. Melalui proses granulasi, diharapkan dapat menambah packing-density produk pressing[18] sehingga akan meningkatkan kekuatan filter yang dihasilkan. Selain itu, juga Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung
Ibnu Maulana Yusuf 137 02 051
2
Bab I Pendahuluan
diharapkan akan terbentuk dua tipe pori-pori, yaitu transgranular (pori-pori antarpartikel dalam granul) dan intergranular (pori-pori antar-granul) sehingga air yang mengalir menjadi lebih cepat, namun proses filterisasi masih dapat berlangsung secara optimal. Pada gambar 1.1., diperlihatkan kondisi filterisasi yang diharapkan akan berlangsung. Contoh produk filter yang dihasilkan, ditunjukkan pada gambar 1.2. (a)
(b)
Gambar 1.1. Aliran air melalui pori-pori pada granul (trans-granular) dan antar-granul (inter-granular).
Gambar 1.2. Contoh filter silika-aktif (tampak atas).
I.3. TUJUAN PENELITIAN Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung
Ibnu Maulana Yusuf 137 02 051
3
Bab I Pendahuluan
Tujuan dari penelitian ini antara lain: 1. Sebagai studi-lanjut dari penelitian tentang proses pembuatan filter air, 2. Mengetahui pengaruh komposisi terhadap kekuatan filter air yang dibuat, baik dari karbon-aktif maupun silika-aktif, 3. Mencari komposisi yang optimal untuk membuat filter air dari karbon-aktif dan silika-aktif, 4. Mengetahui kualitas air hasil proses filterisasi menggunakan filter karbonaktif dan silika-aktif, sebagai bahan pertimbangan dalam penerapannya pada saluran air rumah-tangga, 5. Mengetahui kualitas filter air yang dibuat.
I.4. BATASAN MASALAH Dalam pengerjaan tugas akhir ini, dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut: 1. Dalam penelitian ini tidak dipergunakan binder sodium silikat, 2. Larutan aditif yang dipergunakan merupakan campuran PVA (Poly-Vinyl Alcohol), PEG (Poly-Ethylene Glycol) 400, dan aquades dengan perbandingan berat masing-masing 1:1:2, 3. Ukuran karbon serbuk dan pasir kuarsa yang digunakan adalah ≤ 106 μm, 4. Proses pembentukan (forming) dilakukan dengan menggunakan metode pressing, 5. Pembakaran (firing) hanya dilakukan sampai dengan temperature ~200oC selama 5 jam.
I.5. METODOLOGI PENELITIAN Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung
Ibnu Maulana Yusuf 137 02 051
4
Bab I Pendahuluan
Proses penelitian tugas akhir ini diawali dengan melakukan studi literatur terhadap berbagai sumber yang ada, baik dari buku, internet, catatan perkuliahan, dan terutama dari laporan hasil penelitian sebelumnya. Kemudian dilakukan percobaan pembuatan media filter sesuai dengan yang telah dilakukan peneliti terdahulu, juga dilakukan pembuatan media filter dengan metode coba-coba (trial and error). Setelah dilakukan perbandingan awal antara sampel yang dihasilkan dari metode penelitian sebelumnya terhadap sampel yang dihasilkan dari metode trial and error, diputuskan untuk melakukan penelitian dengan metode baru yang dihasilkan dari proses trial and error tersebut. Selanjutnya sampel dibuat dengan menerapkan beberapa variasi komposisi antara karbon-aktif atau silika-aktif terhadap aditif. Sampel dibuat melalui tahap granulasi, pembentukan, dan pembakaran. Kemudian dilanjutkan dengan pengujian dan karakterisasi. Data yang diperoleh kemudian dianalisis untuk selanjutnya ditarik kesimpulan.
I.6. SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan tugas akhir ini disusun mengikuti sistematika sebagai berikut : 1. Bab I Pendahuluan, menguraikan latar belakang, permasalahan, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan tugas akhir. 2. Bab II Dasar Teori, membahas tentang filter, proses yang terjadi saat penyaringan air dan tahapan dalam proses pembuatan membran. 3. Bab III Percobaan, menjelaskan tentang tahapan-tahapan pemrosesan yang dilakukan, beserta keterangan peralatan dan bahan yang dipergunakan, 4.
Bab IV Data dan Analisis, memaparkan data-data hasil pengujian dan memberikan analisis terhadap data tersebut
5. Bab V Kesimpulan dan Saran, menyimpulkan hasil penelitian dan memberikan saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut.
Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung
Ibnu Maulana Yusuf 137 02 051
5
