BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air adalah zat kimia yang penting bagi semua bentuk kehidupan di bumi. Air menutupi hampir 71% permukaan bumi. Menurut Mangkoediharjo (1985), pengaruh iklim dan beban kerja mempengaruhi penggunaan air oleh manusia. Air bersih penting bagi kehidupan manusia. Di banyak tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Secara normal manusia memerlukan sekitar 3–10 l/org/hari, yang sebagian besar dari kebutuhannya diperoleh dari makanan. Sedangkan untuk keperluan sehari-hari seperti memasak, mencuci, dibutuhkan 2030 l/org/hari (Al-Layla, 1977). Air layak minum mempunyai persyaratan fisik, kimia dan biologis yang sesuai dengan standar. Menurut Keputusan Menteri Kesehatan Nomor 907 (2002), syaratsyarat air minum adalah tidak berasa, tidak berbau, tidak berwarna, tidak mengandung mikroorganisme yang berbahaya, dan tidak mengandung logam berat. Jika salah satu syarat tersebut tidak terpenuhi, maka air tersebut tidak layak untuk dikonsumsi langsung sebagai air minum. 2.1.1 Karakteristik Air 1. Karakteristik fisik air: a. Kekeruhan; dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan industri. b. Temperatur; kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut. Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak sedap akibat degradasi anaerobik yang mungkin saja terjadi. c. Warna air; dapat ditimbulkan oleh kehadiran mikoorganisme, bahan-bahan tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta tumbuh-tumbuhan. d. Solid (zat padat); kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar matahari kedalam air. 4
e. Bau dan rasa; dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti alga serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu. 2. Karakteristik kimia air: a. pH; pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosivitas air dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksik dalam bentuk molekul, Disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh pH. Tingkat keasaman suatu larutan yang diukur dengan skala 0 s/d 14 . Tinggi rendahnya pH air sangat dipengaruhi oleh kandungan mineral lain yang terdapat dalam air. pH air standar adalah 6,5 s/d 8,5. Air di bawah 6,5 disebut asam, sedangkan di atas 8,5 disebut basa. b. DO (dissolved oxygen); jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesis dan absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah DO maka kualitas air semakin baik. Satuan DO biasanya dinyatakan dalam persentase saturasi (Kristianto, 2014). c. BOD (biological oxygen demand); banyaknya oksigen dalam ppm atau miligram/liter (mg/l) yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memantau kapasitas self purification badan air penerima (Kristianto, 2014). d. COD (chemical oxygen demand); banyaknya oksigen dalam ppm atau miligram/liter (mg/l) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik secara kimia (Kristianto, 2014). Reaksi: + 95% terurai Zat Organik + O2 → CO2 + H2O e. Kesadahan; kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektivitas pemakaian sabun, tetapi sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di dalam pemakaian untuk industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas) adanya kesadahan dalam air tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh adanya kadar residu terlarut yang tinggi dalam air.
5
f. Senyawa-senyawa kimia yang beracun; kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah sudah merupakan racun terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang agak ketat (± 0,05 mg/l). Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan menyebabkan timbulnya rasa dan bau logam, menimbulkan warna koloid merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen terlarut yang dapat menjadi racun bagi manusia. 2.1.2 Air Bersih Air bersih dan air layak minum atau air minum sehat adalah dua hal yang tidak sama tetapi sering dipertukarkan. Tidak semua air bersih layak minum, tetapi air layak minum biasanya berasal dari air bersih. Pengertian air bersih menurut Permenkes RI No 416/Menkes/PER/IX/1990 adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan dapat diminum setelah dimasak. 2.1.3 Air Minum Menurut
Peraturan
Menteri
Kesehatan
RI
No.
492/MENKES/PER/IV/2010, air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Jenis air minum menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002, meliputi: 1.
Air yang didistribusikan melalui pipa untuk keperluan rumah tangga
2.
Air yang didistribusikan melalui tangki air
3.
Air Kemasan
4. Air yang digunakan untuk produksi bahan makanan dan minuman yang disajikan kepada masyarakat. Peraturan Gubernur Bali No. 8
Tahun 2007 mengelompokkan
kualitas air menjadi beberapa kelas menurut peruntukannya dan nilai dari masing-masing paramater dapat dilihat pada Tabel 2.1, antara lain: 1. Kelas I, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu. 2. Kelas II, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau peruntukkan lain yang mensyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. 6
3. Kelas III,
yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk
pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertamanan, dan atau peruntukkan lainnya yang mensyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. 4. Kelas IV, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi
pertamanan
dan
atau
peruntukkan
lainnya
yang
mensyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Tabel 2.1 Peraturan Gubernur Bali Nomor 8 Tahun 2007 PARAMETER SATUAN
I
KELAS II III
IV
FISIKA Temperatur
ºC
Residu terlarut mg/l Residu mg/l tersuspensi KIMIA ANORGANIK pH BOD mg/l COD mg/l DO mg/l Total fosfat sbg mg/l P NO3 sebagai N mg/l NH3 – N mg/l Arsen mg/l Kobalt mg/l Barium mg/l Boron mg/l Selenium mg/l Kadmium mg/l Kroom (VI) mg/l Tembaga mg/l Besi mg/l Timbal mg/l Mangan mg/l Air Raksa mg/l Seng mg/l Khlorida mg/l Sianida mg/l Fluorida mg/l Nitrit sebagai N mg/l
Deviasi 3 1000
Deviasi Deviasi Deviasi 3 3 5 1000 1000 2000
50
50
400
400
6-9 2 10 6
6-9 3 25 4
6-9 6 50 3
5-9 12 100 1
0,2
0,2
1
5
10 0,5 0,05 0,2 1 1 0,01 0,01 0,05 0,02 0,3 0,03 0,1 0,001 0,05 600 0,02 0,5 0,06
10 (-) 1 0,2 (-) 1 0,05 0,01 0,05 0,02 (-) 0,03 (-) 0,002 0,05 (-) 0,02 1,5 0,06
20 (-) 1 0,2 (-) 1 0,05 0,01 0,05 0,02 (-) 0,03 (-) 0,002 0,05 (-) 0,02 1,5 0,06
20 (-) 1 0,2 (-) 1 0,05 0,01 1 0,02 (-) 1 (-) 0,005 2 (-) (-) (-) (-) 7
Tabel 2.1 Peraturan Gubernur Bali Nomor 8 Tahun 2007 lanjutan PARAMETER SATUAN Sulfat mg/l Khlorin bebas mg/l Belerang mg/l sebagai H2S MIKROBIOLOGI - Fecal Jml/100 Coliform ml Jml/100 - Total coliform ml RADIOAKTIVITAS - Gross - A bq/l - Gross - B bq/l KIMIA ORGANIK Minyak dan µg/l lemak Detergen µg/l sebagai MBAS Senyawa fenol µg/l sebagai fenol BHC µg/l Aldrin/Dieldrin µg/l Chlordane µg/l DDT µg/l
I 400 0,03
KELAS II III (-) (-) 0,03 0,03
IV (-) (-)
0,002
0,002
(-)
0,002
100
1000
2000
2000
1000
5000
10000
10000
0,1 1
0,1 1
0,1 1
0,1 1
1000
1000
1000
(-)
200
200
200
(-)
1
1
1
(-)
210 17 3 2
210 (-) (-) 2
210 (-) (-) 2
(-) (-) (-) 2
Syarat–syarat air minum adalah, tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Air minum juga seharusnya tidak mengandung kuman patogen yang dapat membahayakan kesehatan manusia. Tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, tidak dapat diterima secara estetis, dan dapat merugikan secara ekonomis. Pada hakekatnya, tujuan ini dibuat untuk mencegah terjadinya serta meluasnya penyakit bawaan air (Slamet, 2004). 2.2 Penyaringan Penyaringan adalah proses di mana partikel-partikel dipisahkan dari cairan dengan melewatkan cairan melalui bahan yang permeable. Medium saringan yang berpori adalah bahan permeabel yang memisahkan partikel-pertikel dari cairan yang melaluinya, dan dikenal sebagai penyaring. Berikut beberapa alternatif cara sederhana untuk mendapatkan air bersih dengan cara penyaringan air: 8
1. Saringan katun Pembuatan saringan air dengan menggunakan kain katun merupakan teknik penyaringan yang paling sederhana/mudah. Air keruh disaring dengan menggunakan kain katun yang bersih. Saringan ini dapat membersihkan air dari kotoran dan organisme kecil yang ada dalam air keruh. Air hasil saringan tergantung pada ketebalan dan kerapatan kain. 2. Saringan kapas Teknik saringan air ini dapat memberikan hasil yang lebih baik dari teknik sebelumnya. Seperti halnya penyaringan dengan kain katun, penyaringan dengan kapas juga dapat membersihkan air dari kotoran dan organisme kecil yang ada dalam air keruh. Hasil saringan juga tergantung pada ketebalan dan kerapatan kapas yang digunakan. 3. Aerasi Aerasi merupakan proses penjernihan dengan cara mengisikan oksigen ke dalam air. Dengan diisikannya oksigen ke dalam air maka zat-zat seperti karbon dioksida serta hidrogen sulfida dan metana yang mempengaruhi rasa dan bau dari air dapat dikurangi atau dihilangkan. Selain itu partikel mineral yang terlarut dalam air seperti besi dan mangan akan teroksidasi dan secara cepat akan membentuk lapisan endapan yang nantinya dapat dihilangkan melalui proses sedimentasi atau filtrasi. 4. Saringan pasir lambat (SPL) Saringan pasir lambat merupakan saringan air yang dibuat dengan menggunakan lapisan pasir pada bagian atas dan kerikil pada bagian bawah. Air bersih didapatkan dengan jalan menyaring air baku melewati lapisan pasir terlebih dahulu baru kemudian melewati lapisan kerikil. Untuk keterangan lebih lanjut dapat temukan pada artikel saringan pasir lambat (SPL). 5. Saringan pasir cepat (SPC) Saringan pasir cepat seperti halnya saringan pasir lambat, terdiri atas lapisan pasir pada bagian atas dan kerikil pada bagian bawah. Tetapi arah penyaringan air terbalik bila dibandingkan dengan saringan pasir lambat, yakni dari bawah ke atas (upflow). Air bersih didapatkan dengan jalan menyaring air baku 9
melewati lapisan kerikil terlebih dahulu baru kemudian melewati lapisan pasir. Untuk keterangan lebih lanjut dapat temukan pada artikel saringan pasir cepat (SPC). 6. Gravity-Fed Filtering System Gravity-Fed Filtering System merupakan gabungan dari saringan pasir cepat (SPC) dan saringan pasir lambat (SPL). Air bersih dihasilkan melalui dua tahap. Pertama-tama air disaring menggunakan saringan pasir cepat (SPC). Air hasil penyaringan tersebut dan kemudian hasilnya disaring kembali menggunakan saringan pasir lambat. Dengan dua kali penyaringan tersebut diharapkan kualitas air bersih yang dihasilkan tersebut dapat lebih baik. Untuk mengantisipasi debit air hasil penyaringan yang keluar dari saringan pasir cepat, dapat digunakan beberapa/multi saringan pasir lambat. 7. Saringan arang Saringan arang dapat dikatakan sebagai saringan pasir arang dengan tambahan satu buah lapisan arang. Lapisan arang ini sangat efektif dalam menghilangkan bau dan rasa yang ada pada air baku. Arang yang digunakan dapat berupa arang kayu atau arang batok kelapa. Untuk hasil yang lebih baik dapat digunakan arang aktif. Untuk lebih jelasnya dapat lihat bentuk saringan arang yang direkomendasikan. 8. Saringan air sederhana/tradisional Saringan air sederhana/tradisional merupakan modifikasi dari saringan pasir arang dan saringan pasir lambat. Pada saringan tradisional ini selain menggunakan pasir, kerikil, batu dan arang juga ditambah satu buah lapisan injuk/ijuk yang berasal dari sabut kelapa. Untuk bahasan lebih jauh dapat dilihat pada artikel saringan air sederhana. 9. Saringan keramik Saringan keramik dapat disimpan dalam jangka waktu yang lama sehingga dapat dipersiapkan dan digunakan untuk keadaan darurat. Air bersih didapatkan dengan jalan penyaringan melalui elemen filter keramik. Beberapa filter kramik menggunakan campuran perak yang berfungsi sebagai disinfektan dan membunuh bakteri. Ketika proses penyaringan, kotoran yang ada dalam air baku akan tertahan dan lama kelamaan akan menumpuk dan menyumbat permukaan 10
filter. Sehingga untuk mencegah penyumbatan yang terlalu sering maka air baku yang dimasukkan jangan terlalu keruh atau kotor. Untuk perawatan saringn keramik ini dapat dilakukan dengan cara menyikat filter keramik tersebut pada air yang mengalir. 10. Saringan cadas/jempeng/lumpang batu Saringan cadas atau jempeng ini mirip dengan saringan keramik. Air disaring dengan menggunakan pori-pori dari batu cadas. Saringan ini umum digunakan oleh masyarakat Desa Kerobokan, Bali. Saringan tersebut digunakan untuk menyaring air yang berasal dari sumur gali ataupun dari saluran irigasi sawah. Seperti halnya saringan keramik, kecepatan air hasil saringan dari jempeng relatif rendah bila dibandingkan dengan SPL terlebih lagi SPC. 11. Saringan tanah liat. Kendi atau belanga dari tanah liat yang dibakar terlebih dahulu dibentuk khusus pada bagian bawahnya agar air bersih dapat keluar dari pori-pori pada bagian dasarnya. 2.3 Keramik 2.3.1 Pengertian Keramik Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan ensiklopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar seperti gerabah, genteng, tembikar, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat (Budiyanto, 2008). Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia keramik memiliki arti barangbarang yang terbuat dari tanah liat, dicampur dengan bahan-bahan lain dan kemudian dibakar barang tembikar (porselen). Pada umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya. Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah feldpar, ballclay, kuarsa, kaolin, dan air. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia, dan mineral bawaannya.
11
Oleh karena itu, sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi tempat bahan diperoleh. Secara umum strukturnya sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas. Kurangnya beberapa elektron bebas keramik membuat sebagian besar bahan keramik secara kelistrikan bukan merupakan konduktor dan
juga
menjadi konduktor panas yang jelek. selain itu
keramik mempunyai sifat rapuh, keras, dan kaku. A. Klasifikasi Keramik Pada prinsipnya keramik terbagi atas: 1. Keramik tradisional Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, tanah liat dan lain sebagainya. Yang termasuk keramik adalah barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory). 2. Keramik halus Keramik halus adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida- oksida atau logam seperti oksida logam Al2O3, ZrO2, MgO, dan lainlain. Keramik halus disebut juga dengan fine ceramics yakni keramik modern atau biasa disebut dengan keramik teknik, keramik ini juga sering dibuat dengan menggunakan teknologi mesin. B. Sifat Keramik Sifat yang paling umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh, hal ini dapat kita lihat pada keramik jenis tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah, tembikar dan sebagainya. Sifat lainnya adalah keramik tahan terhadap suhu yang tinggi, sebagai contoh keramik tradisional yang terdiri dari clay, flint, dan feldfar tahan sampai dengan suhu 1200°C, keramik engineering seperti keramik oksida mampu tahan terhadap suhu tinggi hingga mencapai 2000°C. Barang tanah liat Jepang dikatakan memperlihatkan variasi teknik dan gaya terbanyak di dunia, dan peralatan makan masa kini yang kebanyakan adalah tembikar atau porselen mempunyai bentuk dan warna hiasan yang banyak. Barang tanah liat dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok:
12
1. Gerabah Gerabah adalah perkakas yang terbuat dari tanah liat yang dibentuk kemudian dibakar untuk kemudian dijadikan alat-alat yang berguna untuk membantu kehidupan. Gerabah memiliki tekstur yang unik seperti tanah. 2. Tembikar Tembikar adalah alat keramik yang dibuat oleh pengrajin. Tembikar dibuat dengan membentuk tanah liat menjadi suatu objek. Alat tembikar yang paling dasar adalah tangan. Tembikar memiliki tekstur yang dilapisi dengan glasir yang beragam dan memiliki kesan yang alami dan hangat. Jika tanah liat yang digali dari tanah dipanaskan, maka bahan lumpur basah itu berubah menjadi kuat, keras, dan kedap air. Itulah tembikar. Tembikar memiliki banyak kegunaan karena sifatnya sudah begitu berbeda dari tanah liat. Pengrajin tembikar dapat membentuk tanah liat yang lunak menjadi berbagai macam barang, mulai dari piring ceper sampai gentong jeluk. Setelah tembikar dipanaskan atau dibakar maka bentuknya menjadi tetap. 3. Porselen Porselen memiliki tekstur yang halus dan dilapisi dengan berbagai warna yang mengagumkan. Sejak pertengahan abad ke-19, porselen telah mendapatkkan tempat yang penting di meja makan karena kemudahannya. Pada saat sekarang ini piring keramik sudah menjadi sangat umum, kecuali untuk mangkuk dari barang berpernis yang halus untuk sup miso, diminum dengan bibir mengenai mangkuk. 2.3.2 Pembuatan Keramik Membuat keramik memerlukan teknik-teknik yang khusus dan unik. Hal ini berkaitan dengan sifat tanah liat yang plastis dimana diperlukan ketrampilan tertentu dalam pengolahan maupun penanganannya. Membuat keramik berbeda dengan membuat kerajinan kayu, logam, maupun yang lainnya. Proses membuat keramik adalah rangkaian proses yang panjang yang di dalamnya terdapat tahapantahapan kritis. Kritis, karena tahapan ini paling beresiko terhadap kegagalan. Tahapan proses dalam membuat keramik saling berkaitan antara satu dengan lainnya. Proses awal yang dikerjakan dengan baik, akan menghasilkan produk yang
13
baik juga. Demikian sebaliknya, kesalahan di tahapan awal proses akan mengasilkan produk yang kurang baik juga. Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk keramik, yaitu: 1. Pengolahan bahan Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun kering, dengan cara manual ataupun dengan mesin. Di dalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan atau penggilingan dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60–100 mesh. Pencampuran dan pengadukan bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen/seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual maupun maksimal dengan blunger maupun mixer. Pengurangan kadar air dilakukan pada proses basah, dimana hasil campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan di atas meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress. Tahap
terakhir
adalah
pengulian.
Pengulian
dimaksudkan
untuk
menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembunggelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal. 2. Pembentukan Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada tiga teknik utama dalam
14
membentuk benda keramik: pembentukan tangan langsung (hand building), teknik putar (throwing), dan teknik cetak (casting). Dalam membuat keramik dengan teknik pembentukan tangan langsung, ada beberapa metode yang dikenal selama ini: teknik pijit (pinching), teknik pilin (coiling), dan teknik lempeng (slabbing). a. Pembentukan dengan teknik putar Pembentukan dengan teknik putar adalah teknik yang paling dasar dan khas dalam kerajinan keramik. Karena kekhasannya tersebut, teknik ini menjadi semacam icon dalam bidang keramik. Dibandingkan dengan teknik yang lain, teknik ini mempunyai tingkat kesulitan yang paling tinggi. Seseorang tidak begitu saja langsung bisa membuat benda keramik begitu mencobanya. Diperlukan waktu yang tidak sebentar untuk melatih jari-jari agar terbentuk ’feeling’ dalam membentuk sebuah benda keramik. Keramik dibentuk di atas sebuah meja dengan kepala putaran yang berputar. Benda yang dapat dibuat dengan teknik ini adalah benda-benda yang berbentuk dasar silinder: misalnya piring, mangkok, vas, guci, dan lain-lain. Alat utama yang digunakan adalah alat putar (meja putar). Meja putar dapat berupa alat putar manual maupun alat putar mesin yang digerakkan dengan listrik. Secara singkat, tahap-tahap pembentukan dalam teknik putar adalah: centering (pemusatan), coning (pengerucutan), forming (pembentukan), rising (membuat ketinggian benda), refining the contour (merapikan). b. Pembentukan dengan teknik cetak Dalam teknik ini, produk keramik tidak dibentuk secara langsung dengan tangan; tetapi menggunakan bantuan cetakan/mold yang dibuat dari gipsum. Teknik cetak dapat dilakukan dengan 2 cara: cetak padat dan cetak tuang (slip). Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah badan tanah liat plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan tanah liat slip/lumpur. Keunggulan dari teknik cetak ini adalah benda yang diproduksi mempunyai bentuk dan ukuran yang sama persis. Berbeda dengan teknik putar atau pembentukan langsung.
15
3. Pengeringan Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi 3 proses penting: (1) Air pada lapisan antar partikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti; (2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan (3) air yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahaptahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak/cracking terlebih pada tahap 1. Proses yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakan karena hilangnya air secara tibatiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan penyusutan mendadak. Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda keramik diangin-anginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan, pengeringan dengan sinar matahari langsung atau mesin pengering dapat dilakukan. 4. Pembakaran Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik. Proses ini mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku/furnace suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering/matang, atmosfer tungku dan tentu saja mineral yang terlibat. Selama pembakaran, badan keramik mengalami beberapa reaksi-reaksi penting, hilang/muncul fase-fase mineral, dan hilang berat (weight loss). - Pembakaran biskuit Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque) merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada kisaran suhu 700–1000oC. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu benda menjadi kuat, keras, kedap air. Untuk
16
benda-benda keramik berglasir, pembakaran biskuit merupakan tahap awal agar benda yang akan diglasir cukup kuat dan mampu menyerap glasir secara optimal. Berdasarkan suhu bakarnya gerabah/keramik digolongkan menjadi tiga macam, yaitu: 1. Earthenware, yaitu jenis keramik yang memiliki suhu matang antara 900–1100 oC. Jenis ini memiliki daya serap 10–5%. 2. Stoneware, yaitu keramik yang memiliki suhu matang sekitar 1200oC. Jenis ini memiliki daya serap antara 2–5% dan memiliki kekerasan seperti halnya batu. 3. Porselen, yaitu keramik yang mamiliki suhu matang sekitar 1260oC dan memiliki daya serap 0% hingga 1%. Bahan ini banyak digunakan untuk
bahan
industri
bangunan
mengingat
kekerasan
dan
kestabilannya. 5. Pengglasiran Pengglasiran merupakan tahap yang dilakukan sebelum dilakukan pembakaran glasir. Benda keramik biskuit dilapisi glasir dengan cara dicelup, dituang, disemprot, atau dikuas. Untuk benda-benda kecil-sedang pelapisan glasir dilakukan dengan cara dicelup dan dituang; untuk benda-benda yang besar pelapisan dilakukan dengan penyemprotan. Fungsi glasir pada produk keramik adalah untuk menambah keindahan, supaya lebih kedap air, dan menambahkan efek-efek tertentu sesuai keinginan. Semua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan sangat diperlukan untuk menghasilkan produk yang memuaskan. 2.4 Tanah Liat Tanah merupakan komponen penting dalam struktur suatu konstruksi khususnya yang berhubungan dengan pondasi. Secara umum, tanah dapat diklasifikasikan menjadi 3 bagian, yaitu klasifikasi tanah lempung, tanah lanau, dan tanah pasir. Masing–masing klasifikasi tanah tersebut memiliki karakteristik sendiri. Tanah lempung memiliki nilai kohesi (c) yang tinggi, sedangkan tanah pasir
17
memiliki sudut geser (Ø) yang besar. Sementara itu, untuk keadaan lanau, tanah berada pada kondisi antara lempung dan pasir. Berdasarkan kondisi tersebut, maka di dalam perancangan suatu konstruksi faktor tanah sangat perlu diperhatikan. Oleh karena itu perlu dilaksanakan suatu proses penyelidikan tanah untuk mengetahui keadaan dari tanah sebagai berikut: 1. Kadar air tanah, yaitu percobaan untuk mengetahui perbandingan antara berat air yang dikandung tanah dan berat kering tanah (dalam %). 2. Berat jenis tanah, yaitu perbandingan antara berat butir-butir dengan air destilasi di udara dengan volume yang sama dan pada temperatur tertentu. 3. Batas plastis, yaitu keadaan air minimum bagi tanah tersebut yang masih dalam keadaan plastis. 4. Batas cair tanah, yaitu kadar air tanah pada keadaan batas peralihan antara cair dan keadaan plastis. Hasil tersebut dicocokkan pada tabel batas Atterberg dan indeks plastisitas untuk mengetahui hasil yang diperoleh. Tabel batas Atterberg dan indeks plastisitas ditampilkan pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2. Tabel 2.2 Harga-harga batas Atterberg untuk lempung No. 1 2 3 4 5 6 7 8
Mineral Montmorillonite Nontronite Illite Kaolinite Halloysite terhidrasi Hallosyte Attapulgite Chrolite
Batas Cair 100-900 37-72 60-120 30-110 50-70 35-55 160-230 44-47
Batas Plastis 50-100 19-27 35-60 25-40 47-60 30-45 100-120 36-40
9
Allophane
200-250
130-140
Sumber: Das (1995)
Tabel 2.3 Nilai Indeks Plastisitas, macam tanah, dan kohesi No. 1 2 3 4
Indeks Plastisitas 0 <7 7 – 17 >17
Sifat
Macam Tanah
Kohesi
Nonplastis Plastisitas rendah Plastisitas sedang Plastisitas tinggi
Pasir Lanau Lempung berlanau Lempung
Nonkohesif Kohesif sebagian Kohesif Kohesif
Sumber: Hardiyatmo (2002)
18
Tanah liat sebagai bahan utama pembuatan benda keramik terdapat hampir di seluruh belahan dunia, namun demikian tanah liat tersebut satu sama lain memiliki sifat yang berbeda-beda. Akan tetapi tanah liat yang dapat digunakan untuk pembuatan benda keramik harus memenuhi persyaratan tertentu. Salah satu sifat tanah liat yang dibutuhkan untuk dapat dibuat benda keramik adalah memiliki daya kerja yang memungkinkan tanah liat tersebut untuk
dibentuk
dan dapat mempertahankan bentuknya hingga menjadi benda keramik melalui proses pemanasan (pembakaran). Tanah liat (clay) merupakan bahan plastis yang dapat berubah menjadi keras
dan tahan terhadap air setelah mengalami proses pengeringan dan
pembakaran. Ada beberapa jenis tanah liat yang dapat langsung digunakan untuk pembuatan benda keramik, sedangkan lainnya harus dimurnikan terlebih dahulu atau harus dicampur dengan bahan lain agar dapat digunakan untuk membuat benda keramik (Budiyanto, 2008). 2.5 Serbuk Gergaji Serbuk gergaji merupakan limbah industri penggergajian kayu yang menghasilkan potongan atau pecahan kayu berukuran kecil dari hasil cacahan atau hancuran kayu dengan menggunakan pencacah, penyerut, bilah penghancur dan lain-lain (Kurniaty, 2011). Selama ini limbah serbuk kayu banyak menimbulkan masalah dalam penanganannya yang selama ini dibiarkan membusuk, ditumpuk dan dibakar yang kesemuanya berdampak negatif terhadap lingkungan sehingga penanggulangannya perlu dipikirkan. Untuk itu banyak pemanfaatan dari limbah serbuk kayu, seperti sebagai bahan campuran pembuatan meubel, bahan pembuatan batako, media tanam, briket serbuk gergaji, dan mengolah pembuatan kertas. Selain itu pemanfaatan serbuk gergaji juga digunakan untuk sebagai bahan pencampur dalam saringan keramik. Serbuk
gergaji
kayu
mengandung
komponen
utama
selulosa,
hemiselulosa, lignin, dan zat ekstaktif kayu. Serbuk gergaji merupakan bahan perpori, sehingga air mudah terserap dan mengisi pori tersebut. Dimana sifat serbuk gergaji yang higroskopik atau mudah meyerap air.
19
2.6 Karbon Aktif Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kirakira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri. Karbon aktif adalah karbon padat yang memiliki luas permukaan yang cukup tinggi berkisar antara 100 sampai dengan 2000 m2/g. Bahkan ada peneliti yang mengklaim luas permukaan karbon aktif yang dikembangkan memiliki luas permukaan melebihi 3000 m2/g. Bisa dibayangkan dalam setiap gram zat ini mengandung luas permukaan puluhan kali luasan lapangan sepak bola. Hal ini dikarenakan zat ini memiliki pori–pori yang sangat kompleks yang berkisar dari ukuran mikro di bawah 20 A (Angstrom), ukuran meso antara 20 sampai 50 Angstrom dan ukuran makro yang melebihi 500 A (pembagian ukuran pori berdasarkan IUPAC). Sehingga luas permukaan disini lebih dimaksudkan luas permukaan internal yang diakibatkan dari adanya pori–pori yang berukuran sangat kecil. Karena memiliki luas permukaan yang sangat besar, maka karbon aktif sangat cocok digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan luas kontak yang besar seperti pada bidang adsorpsi (penjerapan), dan pada bidang reaksi dan katalisis. Contoh yang mudah dari karbon aktif adalah yang banyak dikenal dengan sebutan norit yang digunakan untuk mengatasi gangguan pencernaan. Prinsip kerja norit adalah ketika masuk ke dalam perut dia akan mampu menjerap bahan–bahan racun dan berbahaya yang menyebabkan gangguan pencernaan. Kemudian menyimpannya di dalam permukaan porinya sehingga nantinya keluar nantinya bersama tinja. Secara umum karbon aktif ini dibuat dari bahan dasar batu bara dan biomasa. Intinya bahan dasar pembuat karbon aktif haruslah mengandung unsur karbon yang besar. Dewasa ini karbon aktif yang berasal dari biomasa banyak dikembangkan para peneliti karena bersumber dari bahan yang terbarukan dan lebih murah. Bahkan karbon aktif dapat dibuat dari 20
limbah biomasa seperti kulit kacang-kacangan, limbah padat pengepresan bijibijian, ampas, kulit buah, dan sebagainya. Proses pembuatan arang aktif dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu pengaktifan secara fisika dan secara kimia. Pengaktifan secara fisika pada dasarnya dilakukan dengan cara memanaskan bahan baku pada suhu yang cukup tinggi (600–900oC) pada kondisi miskin udara (oksigen), kemudian pada suhu tinggi tersebut dialirkan media pengaktif seperti uap air dan CO2. Sedangkan pada pengaktifan kimiawi, bahan baku sebelum dipanaskan dicampur dengan bahan kimia tertentu seperti KOH, NaOH, K2CO3 dan lain sebagainya. Biasanya pengaktifan secara kimiawi tidak membutuhkan suhu tinggi seperti pada pengaktifan secara fisis, namun diperlukan tahap pencucian setelah diaktifkan untuk membuang sisa–sisa bahan kimia yang dipakai. Sekarang ini telah dikembangkan pengabungan antara metode fisika dan kimia untuk mendapatkan sekaligus kelebihan dari kedua tipe pengaktifan tersebut (Soetomo, 2012). 2.7 Kuat Tekan Kuat tekan didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap beban yang dilakukan sampai bahan tersebut pecah. Secara umum dapat diketahui hubungan antara kekuatan terhadap tekanan (pembebanan yang diberikan) adalah sebagai berikut:
Dimana : P A
=
= Kuat tekan benda uji setiap perlakuan (MPa) = Beban maksimum yang diberikan hingga benda uji hancur (N) = Luas penampang benda uji (mm2)
2.8 Penelitian Yang Sudah Dilakukan Terkait dengan penelitian mengenai saringan keramik, sebelumnya telah dilakukan beberapa penelitian serupa. Penelitian dilakukan oleh Sunaryo (2010) berjudul “Pengembangan Bahan Membran Keramik Untuk Peningkatan Kualitas Air Minum”. Salah satu simpulan yang diperoleh adalah semakin banyak persentase batubara (pencampur) terhadap
21
massa lempung maka debit dan permeabilitas semakin besar. Penelitian selanjutnya dilakukan oleh Kusumah (2011), yaitu “Penggunaan Kaolin, Lempung Sukabumi dan Grog dari Limbah Pecahan Bata Tahan Api serta Batubara sebagai Zat Tambahan Organik dalam Pembuatan Membran Keramik untuk Filter Air”. Penelitian menemukan fakta, yaitu kuat tekan tertinggi dimiliki oleh membran keramik dengan komposisi 0% (dalam % berat terhadap berat lempung) dan terendah dimiliki membran keramik 50% (dalam % berat terhadap berat lempung). Selain itu penelitian juga dilakukan oleh Slamet (2013) dengan judul “Uji Coba Filter Keramik dengan Campuran Sekam, Bekatul, Serbuk Gergaji dan Koloid Perak dalam Pengolahan Air”. Dari penelitian tersebut salah satu simpulan yang didapatkan, yaitu semakin banyak penambahan bahan pencampur, semakin besar juga pori yang dihasilkan sehingga turut memperbesar kelolosan air terhadap media filter. Selanjutnya, Situmorang (2013) melakukan penelitian berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi Membran Keramik Berbahan Dasar Lempung Singkawang dengan Aditif Abu Sisa Pembakaran Bambu untuk Filtrasi Air”. Dari penelitian tersebut didapatkan simpulan, yaitu perbedaan jumlah penambahan bahan pencampur pada bahan baku pembuatan membran keramik berpengaruh terhadap tingkat porositas. Semakin banyak penambahan bahan pencampur maka porositasnya semakin bertambah pula. Semakin
besar
penambahan
bahan
pencampur maka debit dan permeabilitas membran keramik semakin besar pula.
22
