FIS

PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU PEMANASAN

TESIS

Oleh MASTHURA 117026007/FIS

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

Universitas Sumatera Utara


TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh MASTHURA 117026007/FIS

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013


PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

: Peningkatan Daya Serap Filter Air Dari Karbon Aktif Tempurung Kelapa Dengan Memvariasikan Suhu Pemanasan

Nama Mahasiswa Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Fakultas

: : : :

MASTHURA 117026007 Magister Ilmu Fisika Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Ketua

Dr. Susilawati, M.Si Anggota

Ketua Program Studi,

Dekan FMIPA USU,

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Nip. 195507061981021002

Dr. Sutarman, M.Sc Nip. 196310261991031001


PERNYATAAN ORISINALITAS

PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU PEMANASAN TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumber dengan benar

Medan,

Juni 2013

( MASTHURA ) NIM. 117026007


PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama NIM Program Studi Jenis Karya Ilmiah

: Masthura : 117026007 : Magister Ilmu Fisika : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-xlusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul: PENINGKATAN DAYA SERAP FILTER AIR DARI KARBON AKTIF TEMPURUNG KELAPA DENGAN MEMVARIASIKAN SUHU PEMANASAN Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Noneksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantukan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan,

Juni 2013

Masthura


Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013

PANITIA PENGUJIAN TESIS Ketua

: Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc

Anggota : 1. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 2. Dr. Susilawati, M.Si 3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 4. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc 5. Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc


DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama Lengkap Berikut Gelar

: Masthura, S.Si

Tempat Dan Tanggal Lahir

: Medan, 19 Juni 1987

Alamat Rumah

: Jln. Alfalah V No. 17 Glugur-Darat I

Telepon/Fax/Hp

: 085275850262

E-Mail

: [email protected] [email protected]

Instansi Tmpat Bekerja

: --

Alamat Kantor

: --

Telepon/Fax/Hp

: --

DATA PENDIDIKAN SD

: Muhammadiyah 02 Medan

Tamat : 1999

SMP

: Pertiwi Medan

Tamat : 2002

SMA

: SMAN 7 Medan

Tamat : 2005

Strata-1 : FMIPA Universitas Sumatera Utara

Tamat : 2010


KATA PENGANTAR Pertama – tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Program Studi Ilmu Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Ketua

Program

Studi

Magister

Ilmu

Fisika,

Bapak

Dr.

Nasruddin

MN,M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi – tingginya penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Nasruddin MN,M.Eng,Sc selaku Pembimbing Utama dan Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran meluangkan waktu untuk menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini. Terimakasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji dan Penilai Tesis : Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS, Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc dan Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc atas kesediaan mereka untuk menguji dan menilai isi tesis penulis. Kepada Ayahanda Jonius, Kakak tercinta Amalia Rafiqa dan Adik tersayang Nurul Huda, terimakasih atas segala dukungan, motivasi dan pengorbanan kalian baik berupa moril maupun materil.


Secara khusus penulis juga ini menyampaikan terimakasih yang tak terhingga kepada Kekasih tersayang Abdullah, S.Si, Asisten Lab.Fisika Dasar LIDA USU (Moraida, Melly, Zailani Ray, Zikri dan masih banyak lagi) atas segala bantuan, dorongan, dukungan dan pengorbanan baik berupa moril dan materil. Penulis menyadari bahwa tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan yang ada di luar kemampuan penulis. Oleh sebab itu penulis dengan senang hati akan menerima kritis dan saran yang membangun demi kesempurnaannya.

Medan,

Juli 2013

Penulis



ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan karbon aktif tempurung kelapa dengan aktivasi fisika (pemanasan pada suhu 500oC sampai dengan 900oC) dengan waktu penahanan selama 1 jam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi optimum karbon aktif tempurung kelapa yang diaktivasi dengan pemanasan dan pengaruh suhu aktivasi karbon aktif tempurung kelapa yang optimum pada penjernihan air sumur. Hasil pengujian karbon aktif tempurung kelapa optimum untuk aktivasi fisika (kadar air 4,86%, kadar ZMM 10,84%, kadar abu 2,04% dan kadar karbon 87,12%) berdasarkan SNI No. 06-3730-1995 adalah pada suhu 700oC, sedangkan daya serap air optimum diperoleh pada suhu 900oC dengan persentase 75,20%. Karbon aktif tempurung kelapa dengan daya serap optimum yang diaktivasi secara fisika digunakan sebagai filter untuk menjernihkan air sumur. Parameter air yang diuji antara lain ; suhu, TDS, kekeruhan, warna, bau, rasa, pH, logam Fe, logam Al, bakteri E.Coli dan bakteri Coliform. Hasil pengujian kualitas air bersih dan air minum menunjukkan bahwa bakteri E.Coli dan bakteri Coliform belum memenuhi standar. Optimalisasi proses penjernihan air untuk mereduksi kontaminan - kontaminan dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang kemudian difilter dengan karbon aktif tempurung kelapa. Hasil pengujian menunjukkan bahwa semua parameter air yang diuji sudah memenuhi standar air bersih (Permenkes No. 416 Tahun 1990) dan air minum (Permenkes No. 492 Tahun 1990) kecuali bakteri Coliform yang belum memenuhi standar air minum.

Kata kunci : Karbon aktif tempurung kelapa, aktivasi, penjernihan air sumur, elektrokoagulasi


INCREASING WATER FILTER ABSORPTION OF ACTIVATED CARBON FROM COCONUT SHELL WITH VARY HEATING TEMPERATURE

ABSTRACT

The study has been conducted to manufacture of coconut shell activated carbon with activation (heating at a temperature of 500oC to 900oC) with 1 hour detention time. This study aims to determine the optimum temperature activation of coconut shell activated carbon and determine the effect of the activation temperature of optimum coconut shell activated carbon to purify well water. The testing results of coconut shell activated carbon for optimum physical activation (water content 4.86%, ZMM levels of 10.84%, ash content 2.04% and 87.12% carbon content) based SNI No. 06-3730-1995 is at a temperature of 700oC, while the optimum water absorption is obtained at a temperature of 900oC with presentation 75.20%. Coconut shell activated carbon with optimum absorption, which is activated in physics is used as a filter to purify well water. Water parameters were tested, among others: temperature, TDS, turbidity, color, odor, taste, pH, Fe, Al metals, bacteria E. coli and Coliform bacteria. The test results of water quality and drinking water showed that the bacteria E. coli and Coliform bacteria not yet fulfilled the the standard. Optimization of the water purification process to reduce contaminants carried by electrocoagulation process which is then filtered with activated carbon coconut shell. The test results showed that all tested parameters fulfilled freshwater standard (Minister Regulation. 416 of 1990) and drinking water (Minister Regulation. 492 of 1990) except for coliform bacteria that not yet fulfilled drinking water standard.

Keywords: Activated carbon, coconut shell, activation, well water purification, electrocoagulation


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................

i

ABSTRAK ..................................................................................................... ii ABSTRACT................................................................................................... iii DAFTAR ISI.................................................................................................. iv DAFTAR TABEL.......................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. vii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 4 1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 4 1.4 Hipotesis .......................................................................................... 5 1.5 Tujuan Penelitian .............................................................................. 5 1.6 Manfaat Penelitian ............................................................................ 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 7 2.1 Air .................................................................................................... 7 2.1.1 Pengertian Air ............................................................................... 7 2.1.2 Air Tanah ....................................................................................... 8 2.1.3 Persyaratan Kualitas Air ................................................................ 9 2.2 Karbon Aktif .................................................................................... 14 2.2.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa .................................................. 17 2.2.2 Pembuatan Karbon Aktif .............................................................. 19 2.2.3 Standar Kualitas Karbon Aktif ..................................................... 23 2.2.4 Pengujian Kualitas Karbon Aktif .................................................. 25 2.2.5 Analisis SEM ................................................................................. 27


2.3 Filtrasi ................................................................................................... 27 2.4 Elektrokoagulasi .................................................................................... 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 34 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................ 34 3.2 Bahan dan Peralatan ........................................................................ 35 3.2.1 Bahan .................................................................................... 35 3.2.2 Peralatan ................................................................................ 35 3.3 Pengambilan Sampel Air .................................................................. 37 3.4 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 38 3.5 Prosedur Penelitian ......................................................................... 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 43 4.1 Karbon Aktif Tempurung Kelapa Optimum .................................... 43 4.1.1 Karbonisasi ........................................................................... 43 4.1.2 Aktivasi Fisika ...................................................................... 43 4.1.3 Karakteristik Karbon Aktif .................................................... 44 4.1.4 Karakteristik Mikrostruktur Karbon Aktif ............................. 51 4.2 Penjernihan Air Sumur .................................................................... 54 4.2.1 Penjernihan Air Menggunakan Karbon Aktif TK ................ 55 4.2.2 Penjernihan Air Menggunakan EC + Karbon Aktif TK ........ 57 4.2.3 Perbandingan Penjernihan Air Dengan.................................. 58 Filter Karbon Aktif TK dan Elektrokoagulasi

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 60 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... 61 LAMPIRAN ......................................................................................... 66


DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Halaman

Tabel 2.1

Sifat Penting Dari Air

7

2.2

Penggunaan Karbon Aktif

15

2.3

Karakteristik Kelapa Dalam, Genjah dan

18

Hibrida 2.4

Komponen Penyusun Kimiawi Karbon Aktif

19

Tempurung Kelapa 2.5

Karakteristik Secara Umum Tempurung Kelapa

19

2.6

Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII-0258-79

24

2.7

Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI No. 06-

24

3730-1995 2.8

Standar Kualitas Arang Aktif Menurut Departemen

24

Kesehatan 4.1

Data Hasil Proses Aktivasi Fisika

44

4.2

Data Hasil Pengujian Kadar Air Aktivasi Fisika

45

4.3

Data Hasil Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap

46

Aktivasi Fisika 4.4

Data Hasil Pengujian Kadar Abu Aktivasi Fisika

47

4.5

Data Hasil Pengujian Kadar Karbon Aktivasi Fisika

49

4.6

Data Hasil Pengujian Daya Serap Air Aktivasi

50

Fisika 4.7

Hasil Pengujian Air Sumur Sebelum Diolah

54

4.8

Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Difilter Dengan

53

Karbon Aktif Tempurung Kelapa

55

Hasil Pengujian Air Sumur Setelah Proses EC &

57

4.9

Difilter Dengan Karbon Aktif Tempurung Kelapa


DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Halaman

Gambar 2.1

Mekanisme Dalam Elektrokoagulasi

33

3.1

Bagan Alir Penelitian Tahap I

38

3.2

Bagan Alir Penelitian Tahap II

39

3.3

Penjernihan

air

elektrokoagulasi dan

dengan

metode

41

difilter karbon aktif

tempurung kelapa 3.4

Penjernihan air dengan filter karbon aktif

42

tempurung kelapa 4.1

Grafik Kadar Air Terhadap Suhu Aktivasi

45

Fisika 4.2

Grafik Kadar Zat Mudah Menguap Terhadap

46

Suhu Aktivasi Fisika 4.3

Grafik Kadar Abu Terhadap Suhu Aktivasi

48

Fisika 4.4

Grafik Kadar Karbon Terhadap Suhu Aktivasi

49

Fisika 4.5

Grafik Daya Serap Air Terhadap Suhu

50

Aktivasi Fisika 4.6

Mikrograf SEM Permukaan Karbon Aktif TK

52

Aktivasi Fisika


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

Halaman

Lampiran A

Data Hasil Pengujian Karbon Aktif Tempurung

66

Kelapa B

Data Hasil Pengujian Air Sumur

71

C

Data Hasil Pengujian Mikrostruktur

75

D

Gambar Alat Dan Bahan

79

E

Prosedur Pengujian Karbon Aktif Tempurung

84

Kelapa F

Peraturan Menteri Kesehatan No. 416/ Menkes

86

/PER/IX/1990 G

Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/ Menkes

91

/PER/IV2010


FIS

Recommend Documents