FIS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF KAYU BAKAU DENGAN AKTIVASI FISIKA SEBAGAI FILTER PENJERNIH AIR SUNGAI TAMIANG MELALUI PROSES ELEKTROKOAGULASI

TESIS

Oleh

ZULKARNAIN PUTRA 117026010/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA 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 ZULKARNAIN PUTRA 117026010/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013


PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

: PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KARBON AKTIF KAYU BAKAU DENGAN AKTIVASI FISIKA SEBAGAI FILTER PENJERNIH AIR SUNGAI TAMIANG MELALUI PROSES ELEKTROKOAGULASI

Nama Mahasiswa : Nomor Induk Mahasiswa: Program Studi : Fakultas :

ZULKARNAIN PUTRA 117026010 Magister Ilmu Fisika Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Dr. Susilawati, M. Si Ketua

Ketua Program Studi,

Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc NIP. 19550706 198102 1 002

Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M. Sc Anggota

Dekan,

Dr. Sutarman, M. Sc NIP. 19631026 199103 1 001


PERNYATAAN ORISINILITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KARBON AKTIF KAYU BAKAU DENGAN AKTIVASI FISIKA SEBAGAI FILTER PENJERNIH AIR SUNGAI TAMIANG MELALUI PROSES ELEKTROKOAGULASI

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 sumbernya dengan benar.

Medan, 24 Juli 2013

ZULKARNAIN PUTRA NIM. 117026010


PERNYATAAN PERSETUJAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

: : : :

ZULKARNAIN PUTRA 117026010 Magister Ilmu Fisika Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (NonExclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KARBON AKTIF KAYU BAKAU DENGAN AKTIVASI FISIKA SEBAGAI FILTER PENJERNIH AIR SUNGAI TAMIANG MELALUI PROSES ELEKTROKOAGULASI Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEkslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 24 Juli 2013

ZULKARNAIN PUTRA NIM. 117026010


Telah diuji pada Tanggal : 24 Juli 2013

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Susilawati, M. Si Anggota

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


RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar

: Drs. ZULKARNAIN PUTRA

Tempat dan Tanggal Lahir

: Tebing Tinggi, 17 Maret 1966

Alamat Rumah

: Dusun Karya Kampung Payabedi Kecamatan Rantau Kabupaten Aceh Tamiang Provinsi Aceh

Telepon /Fax/HP

: +6281361350098/+6285277395398

e-mail

: [email protected]

Instansi Tempat Bekerja

: SMA Negeri 2 Kejuruan Muda Kabupaten Aceh Tamiang Provinsi Aceh

Alamat Kantor

: Jalan Medan-Banda Aceh Desa Bukit Rata Kecamatan Kejuruan Muda Kabupaten Aceh Tamiang Provinsi Aceh : 0641-332343

Telepon

DATA PENDIDIKAN SD

: SD Negeri 1 Kualasimpang

Tamat : 1980

SMP

: SMP Negeri Kualasimpang

Tamat : 1983

SMA

: SMA Negeri Kualasimpang

Tamat : 1986

Strata-1

: Unsyiah Banda Aceh

Tamat : 1992

Strata-2

: FMIPA USU Medan

Tamat : 2013


KATA PENGANTAR

Segala puja dan puji hanya kepada Allah SWT, shalawat serta salam semoga terus-menerus dilimpahkan oleh Allah SWT kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW, keluarga dan sahabat sekalian. Dengan selesainya Tesis ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. dr. Syahrial Pasaribu, DTH&H., M. Sc., (CTM)., Sp. A(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis dalam mengikuti dan menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara. Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc., atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc., serta Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika, Bapak Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S., beserta seluruh staf pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Terima kasih yang tak terhingga serta penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Ibu Dr. Susilawati, M.Si., selaku Pembimbing Utama serta Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc., selaku Pembimbing I, atas semua sumbangan pikiran dan saran serta bimbingan dengan penuh kesabaran, dorongan, motivasi serta arahan-arahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis ini tepat pada waktunya. Terima kasih yang tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Dewan Penguji dan Penilai Tesis, yaitu Bapak Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S., Bapak Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc., serta Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc., atas kesediaannya untuk menguji dan menilai penulis. Ucapan terima kasih khusus disertai tetesan air mata, penulis sampaikan kepada yang mulia Ayahanda dan Ibunda tersayang, Bapak Almarhum Makrufdin Madjid dan Ibu Almarhumah Lailiah yang telah bersusah payah membesarkan, menyekolahkan, membiayai serta mendidik penulis dengan penuh kasih sayang. Ayahanda dan Ibunda yang selama hayatnya senantiasa membelai penulis dengan penuh kelembutan dan tiada pernah berhenti berdoa untuk keselamatan serta keberhasilan penulis. Demikian juga kepada Ayahanda dan Ibunda Mertua, Bapak Ngatiman Sebi dan Ibu Tumirah, yang dengan tulus ikhlas senantiasa menyayangi kami sekeluarga. Paling istimewa ucapan terima kasih diiringi dengan cinta yang paling dalam kepada Isteri tercinta Eni Mariani S. Pd.I., atas semua kepercayaan dan kerelaan yang


telah diberikan kepada penulis. Penghargaan yang setinggi-tingginya juga penulis haturkan kepada Isteri terkasih atas kesetiaan dan kesabarannya dalam mendampingi penulis menyelesaikan studi Magister ini. Kepada putera-puteriku yang kusayangi Athaillah Haykal Thaha, Salsabila Hayuma Al Mumthahanah dan Nabila Haifa An Nisa, jadilah anak yang pintar dan cerdas, anak yang berakhlakul karimah, wahai ketiga buah hatiku, kalian adalah nafas kehidupanku. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan mahasiswa-mahasiswi Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pasca Sarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Angkatan 2011 atas kebersamaan dan persahabatan yang telah terjalin selama ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sangat istimewa kepada adikadikku Witri Mirza Yuhanan, Muhammad Ficky Afrianto, Masthura, Muliyadi, Winsyah Putra Ritonga, Warkum, Ucok Oka Rakasiwi Harahap, Ikhsan Parinduri yang selama ini tetap seiring jalan dalam suka maupun duka, semoga persahabatan dan persaudaraan ini tetap terjaga serta menjadi kenangan terindah hingga akhir hayat. Sekali lagi penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada mereka yang telah penulis sebutkan satu persatu. Semoga kebaikkan mereka dibalas dengan limpahan pahala yang berlipat ganda, terjaga kesehatannya, tetap dalam rahmat dan hidayah serta perlindungan Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari bahwa Tesis ini tidak mungkin terlepas dari kesalahan. Oleh sebab itu dengan senang hati penulis menerima kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaannya. Medan, 24 Juli 2013 Penulis,

ZULKARNAIN PUTRA



ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan karbon aktif kayu bakau dengan aktivasi fisika dengan variasi suhu aktivasi 500 oC, 600 oC, 700 oC, 800 oC, dan 900 oC, waktu penahanan selama 1 jam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi terbaik karbon aktif kayu bakau untuk digunakan sebagai filter pada penjernihan air sungai. Berdasarkan SNI No. 06-3730-1995 hasil pengujian karbon aktif kayu bakau yang terbaik (optimum) dengan kadar air 4,25 %, kadar ZMM 9,88 %, kadar abu 2,44 % dan kadar karbon 87,68 %, diperoleh pada suhu aktivasi 500 oC. Karbon aktif kayu bakau optimum digunakan sebagai filter dalam penjernihan air sungai. Penjernihan air sungai selain dilakukan dengan filter karbon aktif kayu bakau optimum juga dilakukan dengan proses elektrokoagulasi yang kemudian difilter dengan filter karbon aktif kayu bakau optimum. Hasil pengujian beberapa parameter, parameter fisika (suhu, TDS, kekeruhan, warna, bau, rasa), parameter kimia (pH, logam Fe, logam Al) menunjukkan bahwa semua parameter air yang diuji sudah memenuhi standar Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Tahun 1990 Tentang Air Bersih dan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesi Nomor 410 Tahun 2010 Tentang Air Minum. Kata kunci : Karbon aktif kayu bakau, aktivasi fisika, penjernihan air sungai, elektrokoagulasi.


PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF MANGROVE WOOD ACTIVATED CARBON WITH PHYSICS ACTIVATION AS WATER PURIFICATIONFILTER OF TAMIANG RIVER WITH ELECTROCOAGULATION PROCESS

ABSTRACT

The manufacture of Mangrove wood activated carbon with physical activation with temperature variation in 500 oC, 600 oC, 700 oC, 800 oC, and 900 oC for 1 hour detention time. This study aims to determine the best activation temperature of mangrove wood activated carbon used as a filter for the purification of river water. Based on SNI No. 06-3730-1995 thetesting results of mangrove wood activated carbon is best (optimum) with a water content of 4.25%, 9.88% volatile matter, ash content 2.44% and 87.68% carbon content, obtained at the activation temperature of 500 oC. Optimum mangrove wood activated carbon used as a filter in the purification of river water. Purification of river water than is done with mangrove wood activated carbon filters are also made with optimum electrocoagulation process which is then filtered with activated carbon filters optimum mangrove wood. Testing result of some parameter, physical parameters (temperature, TDS, turbidity, color, odor, taste), chemical parameters (pH, Fe metal, metal Al) suggests that all water parameters are test fulfilled the standard Regulation of the Minister of Health of the Republic of Indonesia No. 416 Years 1990 about freshwater and the Minister of Health of the Republic of Indonesia No. 410 of 2010 Concerning Drinking Water. Key words : Mangrove wood activated carbon, physics activation, river water purification, electrocoagulation.


DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR

i

ABSTRAK

iii

ABSTRACT

iv

DAFTAR ISI

v

DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

BAB I

xi

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

1

1.2 Perumusan Masalah

4

1.3 Batasan Masalah

5

1.4 Tujuan Penelitian

5

1.5 Manfaat Penelitian

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air 2.2 Sungai Tamiang

7 10

2.2.1 Karakteristik Air Sungai Tamiang

10

2.2.2 Pencemaran Air Sungai Tamiang

11

2.2.3 Pengolahan Air Sungai Tamiang

12

2.3 Hutan Bakau (Mangrove)

13

2.4 Karbon Aktif

15

2.4.1 Pembuatan Karbon Aktif

16

2.4.2 Standar Kualitas Karbon Aktif

22

2.4.3 Prosedur Analisis Karbon Aktif

23


2.4.4 Analisis dengan SEM

26

2.5 Proses Elektrokoagulasi

BAB III

26

2.5.1 Kelebihan Elektrokoagulasi

27

2.5.2 Kelemahan Elektrokoagulasi

28

2.5.3 Mekanisme Elektrokoagulasi

29

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian

31

3.2 Bahan dan Peralatan

32

3.2.1 Bahan

32

3.2.2 Peralatan

32

3.3 Pengambilan Sampel Air

34

3.4 Diagram Alir Penelitian

35

3.5 Prosedur Penelitian

37

3.6 Skema Pengolahan Air Sungai Tamiang

38

BAB IV


4.1 Karakteristik Karbon Aktif Kayu Bakau Aktivasi Fisika

40

4.2 Pengujian Karbon Aktif

41

4.2.1 Kadar air

41

4.2.2 Kadar Zat Mudah Menguap

43

4.2.3 Kadar Abu

45

4.2.4 Kadar Karbon

46

4.2.5 Daya Serap Air

48

4.3 Hasil Analisis SEM

50

4.4 Proses Penjernihan Air Sungai Tamiang

53

4.5 Proses Penjernihan air Sungai Tamiang dengan Menggunakan Filter Karbon Aktif Kayu Bakau

54

4.6 Proses Penjernihan air Sungai Tamiang dengan Filter Karbon Aktif Kayu Bakau Melalui Proses Elektrokoagulasi

56


BAB V


5.1 Kesimpulan

58

5.2 Saran

59

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Tabel

2.1

Halaman

Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI No. 06-3730-

23

1995 4.1

Data Hasil Proses Aktivasi Fisika

40

4.2

Data Hasil Pengujian Kadar Air

41

4.3

Data Hasil Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap

43

4.4

Data Hasil Pengujian Kadar Abu

45

4.5

Data Hasil Pengujian Kadar Karbon

47

4.6

Data Hasil Pengujian Daya Serap Air

48

4.7

Hasil

Pengujian

Air

Sungai

Tamiang

Sebelum

Dijernihkan 4.8

Hasil

Pengujian

54 Air

Sungai

Tamiang

Setelah

Dijernihkan Dengan Filter Karbon Aktif Kayu Bakau 4.9

Hasil

Pengujian

Air

Sungai

Setelah

55

Proses

Elektrokoagulasi dan Filter Karbon Aktif Kayu Bakau.

56


DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Gambar

Halaman

2.1

Mekanisme dalam Elektrokoagulasi

29

3.1

Bagan Alir Penelitian Tahap I

35

3.2

Bagan Alir Penelitian Tahap II

36

3.3

Proses penjernihan air dengan filter karbon aktif kayu bakau

3.4

39

Proses penjernihan air dengan filter karbon aktif kayu bakau melalui proses elektrokoagulasi

39

4.1

Grafik Kadar Air Terhadap Suhu Aktivasi

42

4.2

Grafik Kadar Zat Mudah Menguap

Terhadap Suhu

Aktivasi

44

4.3

Grafik kadar abu terhadap suhu aktivasi

45

4.4

Grafik kadar karbon terhadap suhu aktivasi

47

4.5

Grafik daya serap terhadap suhu aktivasi

49

4.6

Hasil pengujian SEM arang kayu bakau

51

4.7

Hasil

pengujian

SEM

karbon

aktif

kayu

bakau

suhu aktivasi 500 oC 4.8

Hasil

pengujian

SEM

51 karbon

aktif

kayu

bakau

suhu aktivasi 700 oC 4.9

Hasil

pengujian

SEM o

suhu aktivasi 900 C

52 karbon

aktif

kayu

bakau 52


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran

Judul

Halaman

A

Data Hasil Pengujian Karbon Aktif Kayu Bakau

L-1

B

Dokumentasi Alat dan Bahan Penelitian

L-6

C

Prosedur Pengujian Karbon Aktif Kayu Bakau

L-10

D

Surat Keterangan Pengujian SEM dari Kepala Laboratorium Fisika Universitas Negeri Medan

L-12

E

Data Hasil Pengujian Air Sungai Tamiang

L-18

F

Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Tahun 1990.

G

L-20

Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 Tahun 2010.

L-22


FIS

Recommend Documents