web viewbab i. pendahuluan. latar belakang. air merupakan sumber alam yang sangat penting di dunia,...
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan sumber alam yang sangat penting di dunia, karena tanpa
air kehidupan tidak dapat berlangsung. Air juga banyak mendapat
pencemaran. Adapun berbagai jenis pencemar air berasal dari:
1. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan, dan
sebagainya.
2. Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan,
serta sumber-sumber lainnya.
Semua bahan pencemar di atas secara langsung ataupun tidak langsung
akan mempengaruhi kualitas air. Berbagai usaha telah banyak dilakukan agar
kehadiran pencemaran khususnya terhadap air dapat dihindari atau setidaknya
diminimalkan.
Masalah pencemaran serta efisiensi penggunaan sumber air merupakan
masalah pokok, mengingat keadaan perairan alami di banyak negara
cenderung menurun, baik kualitas maupun kuantitasnya.
Manusia berupaya mencari ragam solusi baik teknologi tinggi untuk
penyediaan air bersih dalam skala besar maupun teknologi sederhana yang
bersifat individual treatment, yang secara teknis tidak membutuhkan biaya
yang tinggi, bahan bakunya mudah di peroleh dan setiap orang bisa
mengaplikasikannya.
1
1.2 Rumusan Masalah
1. Apakah yang dimaksud dengan pengolahan air?
2. Apakah yang dimaksud dengan adsorpsi?
3. Apa sajakah faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi?
4. Bagaimanakah prinsip pengolahan air secara adsorpsi?
5. Apakah perbedaan absorpsi dan adsorpsi?
1.3 Tujuan
1. Pembaca bisa mengatahui pengertian pengolahan air.
2. Pembaca bisa mengatahui pengertian adsorpsi.
3. Pembaca bisa mengatahui faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi.
4. Pembaca bisa mengatahui prinsip pengolahan air secara adsorpsi.
5. Pembaca bisa mengatahui perbedaan absorpsi dan adsorpsi.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Deskripsi Pengolahan Air
Proses penyediaan air bersih merupakan proses perubahan sifat fisik,
kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air
minum. Tujuan dari kegiatan pengolahan air minum adalah sebagai berikut:
1. Menurunkan kekeruhan
2. Mengurangi bau, rasa dan warna
3. Menurunkan dan mematikan mikroorganisme
4. Mengurangi kadar bahan-bahan yang terlarut dalam air
5. Menurunkan kesadahan
6. Memperbaiki derajat keasaman (pH)
Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif dengan
berkembangnya penduduk dan teknologi di perkotaan. Pengolahan air khusus
dilakukan oleh Perusahaan Air Minum (PAM). Proses kimia pada pengolahan
air minum diantaranya meliputi koagulasi, aerasi, reduksi dan oksidasi.
Semua proses kimia tersebut dapat dilakukan secara sederhana ataupun
dengan menggunakan teknik modern.
Pada dasarnya penjernihan air dilakukan dengan salah satu dari 3 metode
atau kombinasi dari 3 metode tersebut. Ketiga metode yang dimaksud adalah
sebagai berikut:
1. Penjernihan air dengan metode fisika
2. Penjernihan air dengan metode kimia
3
3. Penjernihan air dengan metode biologis
2.2 Definisi Adsorbsi
Adsorpsi adalah salah satu dari sifat koloid yang merupakan proses
penyerapan suatu partikel zat baik berupa ion, atom, atau molekul pada
permukaan zat lain. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik yang tidak
seimbang pada partikel zat yang berada pada permukaan absorben.
Gambar ilustrasi proses terjadinya adsorpsi dengan menggunakan karbon
aktif.
Dalam sistem koloid, partikel-partikel fase terdispersi tersebar merata
dalam medium pendispersinya sebagai molekul-molekul yang sangat halus.
Setiap partikel-pertikel koloid mempunyei permukaan yang berbatasan
dengan mediumnya. Permukaan partikel ini mempunyai kemampuan adsorpsi
sangat besar.
Apabila partikel koloid mengadsorpsi ion-ion yang ada di dalam medium
pendispersi, maka partikel-partikel koloid menjadi bermuatan listrik.
Adsorpsi mengakibatkan partikel-partikel koloid menjadi bermuatan sejenis.
4
Oleh karena itu, partikel-partikel koloid saling berjauhan sehingga tidak
terjadi penggumpalan. Hal inilah yang membuat kolid stabil.
Atas dasar fenomena kejadiannya, adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga
macam. Yang pertama disebut chemisorption, terjadi karena ikatan kimia
(chemical bonding) antara molekul zat terlarut (solute) dengan molekul
adsorban. Adsorpsi ini bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik
(irreversible). Yang kedua, adsorpsi fisika (physical adsorption, terjadi karena
gaya tarik molekul oleh gaya van der Waals dan yang ketiga disebut ion
exchange (pertukaran ion), terjadi karena gaya elektrostatis.
Sifat adsorpsi koloid dimanfaatkan untuk proses-proses berikut :
1. Proses pewarnaan pada industri tekstil dengan larutan basa.
2. Proses pemisahan mineral logam dari bijihnya pada industri logam.
3. Penjernihan air tebu pada proses pembuatan gula pasir, menggunakan
tanah diatome atau arang tulang.
4. Proses penyembuhan sakit perut karena bakteri patogen, menggunakan
norit atau serbuk karbon.
5. Penjernihan air dengan karbon aktif pada proses pengolahan air minum
yang dapat mengadsorpsi warna, rasa dan warna.
6. Adsorpsi racun-racun berwujud gas dengan arang halus pada penggunaan
masker gas.
2.3 Faktor yang Mempengaruhi Adsorbsi
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi (Prawira, 2008)
adalah sebagai berikut:
5
1. Agitation (Pengadukan)
Tingkat adsorbsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori,
tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.
2. Karakteristik Adsorban (Karbon Aktif)
Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting
karbon aktif sesuai dengan fungsinya sebagai adsorban. Ukuran partikel
karbon mempengaruhi tingkat adsorbsi; tingkat adsorbsi naik dengan
adanya penurunan ukuran partikel. Oleh karena itu adsorbsi
menggunakan karbon PAC (Powdered Acivated Carbon) lebih cepat
dibandingkan dengan menggunakan karbon GAC (Granular Acivated
Carbon). Kapasitas total adsorbsi karbon tergantung pada luas
permukaannya. Ukuran partikel karbon tidak mempengaruhi luas
permukaanya. Oleh sebab itu GAC atau PAC dengan berat yang sama
memiliki kapasitas adsorbsi yang sama.
3. Kelarutan Adsorbat
Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap
pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorbsi dibandingkan senyawa tidak
larut.
4. Ukuran Molekul Adsorbat
Tingkat adsorbsi pada aliphatic, aldehyde, atau alkohol biasanya
naik diikuti dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan
dengan kenyataan bahwa gaya tarik antara karbon dan molekul akan
semakin besar ketika ukuran molekul semakin mendekati ukuran pori
6
karbon. Tingkat adsorbsi tertinggi terjadi jika pori karbon cukup besar
untuk dilewati oleh molekul.
5. pH (Derajat Keasaman)
Asam organik lebih mudah teradsorbsi pada pH rendah, sedangkan
adsorbsi basa organik efektif pada pH tinggi.
6. Temperatur
Tingkat adsorbsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun
diikuti dengan penurunan temperatur.
Berdasarkan jenis adsorbatnya, tingkat adsorpsi digolongkan menjadi
tiga, yaitu lemah (weak), terjadi pada zat anorganik kecuali golongan halogen
(salah satunya adalah klor). Adsorpsi menengah (medium), terjadi pada zat
organik alifatik dan adsorpsi kuat (strong) terjadi pada senyawa aromatik (zat
organik yang berbau (aroma) dengan struktur benzene (C6H6).
2.4 Prinsip Penjernihan Air Secara Adsorpsi
Pengolahan air secara adsorpsi merupakan proses pemisahan air dari
pengotornya dengan cara penyerapan pengotor seperti partikel-partikel halus,
kation-kation terlarut atau bau yang terkandung dalam air. Media adsorpsi
yang umum digunakan dalam pengolahan air adalah karbon aktif atau mineral
zeolit. Karbon aktif ataupun zeolit memiliki sifat sebagai adsorben sehingga
mampu menyerap partikel atau kation-kation dan bau yang terlarut atau
tercampur dalam air.
Skematika pengolahan air dengan mekanisme penyerapan atau adsorpsi
dapat dilihat pada gambar di bawah. Instalasi pengolahan terdiri dari dua
7
tangki dengan ukuran yang disesuaikan dengan kebutuhan. Tangki pertama
merupakan tangki utama pengolahan. Tangki ini diisi oleh adsorben sebagai
media pengolah air. Tangki kedua merupakan tangki untuk tempat
menyimpan air hasil pengolahan, tempat air bersih.
1. Mekanisme Adsorpsi
Adsorpsi ialah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan
merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau zat cair yang
kontak dengan zat lainnya. Proses ini menghasilkan akumulasi
konsentrasi zat tertentu di permukaan media setelah terjadi kontak
antarmuka atau bidang batas (paras, interface) cairan dengan cairan,
cairan dengan gas atau cairan dengan padatan dalam waktu tertentu.
Contohnya antara lain dehumidifikasi, yaitu pengeringan udara dengan
desiccant (penyerap), pemisahan zat yang tidak diinginkan dari udara
atau air menggunakan karbon aktif, ion exchanger untuk zat terlarut di
8
dalam larutan dengan ion dari media exchanger. Artinya, pengolahan air
minum dengan karbon aktif hanyalah salah satu dari terapan adsorpsi.
Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu
(1)makrotransport: perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat
yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban;
(2)mikrotransport: perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam
adsorban; (3)sorpsi: pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau
jaringan pembuluh kapiler mikroskopis.
2. Karbon Aktif
Salah satu adsorban yang biasa diterapkan dalam pengolahan air
minum (juga air limbah) adalah karbon aktif atau arang aktif. Arang ini
digunakan untuk menghilangkan bau, warna, dan rasa air termasuk ion-
ion logam berat. Karena merupakan fenomena permukaan maka semakin
luas permukaan kontaknya makin tinggilah efisiensi pengolahannya.
Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang sudah diaktifkan sehingga
menjadi porus dan kaya saluran kapiler. Yang belum aktif, ruang
kapilernya masih ditutupi oleh pengotor berupa zat organik dan
anorganik.
Proses pembuatan karbon aktif adalah tahap pertama, buatlah arang
misalnya dari tempurung kelapa (arang batok, Cocos nucifera), kayu,
batubara, merang, sekam, atau serbuk gergaji. Arang ini kemudian
diaktifkan dengan cara pemanasan pada kondisi sedikit oksigen agar
hidrokarbonnya lepas. Hasilnya berupa arang yang sangat porus sehingga
luas permukaannya besar. Setelah itu barulah digunakan untuk mengolah
9
air minum atau air buangan, misalnya memisahkan pencemar organik
dan inorganik seperti air raksa, krom, atau untuk deklorinasi
(pengurangan klor di dalam air).
Relatif mudah membuat filter arang aktif ini. Penjual filter skala
rumah tangga di kota dan desa sudah biasa membuatnya bahkan tanpa
berlatar pendidikan teknik. Hanya perlu keterampilan dan tahu sedikit
tentang fungsi arang aktif dan kapan harus diganti. Bahkan penjual filter
ini bisa memiliki pelanggan setia untuk reparasi dan perawatan filter
yang dibeli oleh warga. Selain menggunakan arang butir (granular)
berdiameter 0,3 - 0,5 mm atau 1 – 2 mm, arang bubuk, serbuk atau
tepung (powder) pun dapat diterapkan.
3. Variasi Teknologi
Teknologi sederhana dalam penerapan arang aktif dengan cara
pembubuhan. Arang bubuk dimasukkan ke dalam air yang diolah setelah
dibuatkan suspensinya. Proses adsorpsi terjadi cepat apabila zat yang
diadsorpsi berada di dekat arang aktif. Hal ini dapat dilakukan dengan
cara memperkecil diameter karbon, menjadi 50 mikron lalu diaduk.
Apabila pengolahan airnya menggunakan slow sand filter (SSF),
pembubuhan arang dilakukan sebelum unit filter. Menurut Nur
Muhammad et.all, SSF efektif untuk menghilangkan logam berat (heavy
metal) (International Conference on Water Supply and Sanitation,
Durban, South Africa, 1997). Jika ada proses koagulasi – flokulasi,
pembubuhan dilakukan sesudah koagulator agar serbuk arangnya bersatu
dengan flok di dalam flokulator kemudian diendapkan di sedimentor.
10
Lain halnya pada unit filter arang butir (granular activated carbon).
Unit ini berupa filter berbentuk kolom dengan variannya (1)media statis
tunggal (single fixed bed); media arang dipasang dalam bentuk satu
tabung saja. Cara ini rendah efisiensinya. (2)media statis seri (fixed bed
in series); efisiensinya sudah meningkat. Makin banyak unit yang
dipasang makin besarlah efisiensinya. (3)media dinamis (moving, pulse,
fluidized, dispersed bed); arang bergerak dinamis di seluruh bagian
kolomnya sehingga adsorpsinya besar. (4)media statis paralel (fixed bed
in parallel); cara ini ditempuh untuk menghasilkan debit yang besar
dalam tempo singkat. Kualitas air olahannya tak jauh beda dengan media
statis tunggal. (5)media ekspansi (upflow expanded bed); disusun secara
seri dengan aliran ke atas dan waktu operasinya lebih lama.
Masalah utama yang muncul pada varian filter karbon aktif statis
tersebut ialah sumbatan (clogging) akibat suspensi yang ada di dalam air.
Untuk menanggulanginya biasanya unit ini dilengkapi dengan pencuci
permukaan media (surface washer) dengan air dan udara. Namun tipe
expanded dan fluidized bed, yaitu aliran dari bawah ke atas bisa
mencegah potensi penyumbatan dengan pengaturan kecepatan aliran
airnya. Variasi lainnya dengan mode operasi yang berbeda dapat saja
bermunculan seiring dengan penelitian terbaru di bidang teknologi
adsorpsi ini.
11
2.5 Perbedaan Absorpsi dan Adsorpsi
NO PEMBEDA ABSORPSI ADSORPSI1 Pengertian
dasarBerjalannya suatu substansi tertentu ke dalam atau melalui sebagian besar dari bagian media lain.
Peristiwa adhesi atau melekatnya molekul-molekul gas, cair, atau padatan terlarut, pada permukaan benda padat atau terkadang cair
2 Sifat Substansi atau zat terserap merata hingga ke dalam media penyerap
Molekul hanya akan terikat atau menempel pada permukaan media pengikat
3 Ketahanan Tahan lama, sulit dibalik (irreversible) dengan cara biasa
Tidak tahan lama, mudah dibalik (reversible) dengan perubahan suhu dan pengadukan atau penggoyangan.
4 Kejadian sehari-hari
Parfum terserap oleh kulit
Kelembaban diserap oleh kentang goring, sehingga menjadi lembek.
Tumpahan teh terserap oleh tissue.
pengikatan molekul gula yang terlarut oleh karbon aktif.
pengikatan molekul gas dalam kulkas oleh karbon aktif.
pengikatan molekul HCl yang berlebih pada lambung oleh obat antasida.
12
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Proses penyediaan air bersih merupakan proses perubahan sifat fisik,
kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air
minum, dengan tujuan yaitu menurunkan kekeruhan, mengurangi bau, rasa
dan warna, menurunkan dan mematikan mikroorganisme, mengurangi kadar
bahan-bahan yang terlarut dalam air, menurunkan kesadahan, dan
memperbaiki derajat keasaman (pH).
Adsorpsi adalah salah satu dari sifat koloid yang merupakan proses
penyerapan suatu partikel zat baik berupa ion, atom, atau molekul pada
permukaan zat lain. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik yang tidak
seimbang pada partikel zat yang berada pada permukaan absorben. Gaya tarik
menarik ini disebabkan karena molekul-molekul terdispersi dalam larutan
menyerap ion-ion terdispersi sehingga bermuatan sejenis, dan apabila sebuah
bahan adsorban ditambahkan maka molekul-molekul yang bermuatan tersebut
akan tertarik oleh bahan adsorban tersebut.
Atas dasar fenomena kejadiannya, adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga
macam, yaitu adsorpsi kimia (chemisorptions), adsorpsi fisika (physical
adsorption), dan pertukaran ion (ion exchange).
Sifat adsorpsi koloid dimanfaatkan untuk proses-proses seperti proses
pewarnaan tekstil, proses pemisahan mineral logam dari bijihnya, penjernihan
air tebu pada proses pembuatan gula pasir, proses penyembuhan sakit perut
13
karena bakteri patogen, penjernihan air dengan karbon aktif pada proses
pengolahan air minum, adsorpsi racun-racun berwujud gas dengan arang
halus pada penggunaan masker gas.
Beberapa faktor yang mempengaruhi adsorpsi antara lain yaitu frekuensi
pengadukan, karakteristik adsorban (bahan penyerap), karakteristik adsorbat
(partikel terserap), ukuran molekul adsorbat, derajat keasaman larutan, dan
temperatur larutan itu sendiri.
Instalasi pengolahan terdiri dari dua tangki dengan ukuran yang
disesuaikan dengan kebutuhan. Tangki pertama merupakan tangki utama
pengolahan. Tangki ini diisi oleh adsorben sebagai media pengolah air.
Tangki kedua merupakan tangki untuk tempat menyimpan air hasil
pengolahan, tempat air bersih.
Perbedaan antara proses absorpsi dan adsorpsi adalah dilihat dari
pengertian, sifat, ketahanan dan kejadian atau aplikasinya dalam kehidupan
sehari-hari.
B. Saran
Saran yang bisa kami berikan kepada pembaca adalah:
1. Menerapkan proses penjernihan air sederhana di rumah masing-masing
karena proses penjernihan secara adsorpsi ini yang cukup mudah untuk
diterapkan dan bahan-bahan yang mudah di dapatkan di pasar secara
bebas.
14
2. Pemodifikasian proses penjernihan air secara adsorpsi sehingga lebih
efisien dengan pemodelan ulang maupun penggabungan dengan metode
lain.
3. Mencari alternatif bahan lain yang lebih baik daya ikatnya dari pada
karbon aktif, sehingga meningkatkan kualitas air.
15
DAFTAR PUSTAKA
Alamsjah (2006), Alat Penjernih Air, Kawan Pustaka, Cetakan I Jakarta.
Kusnaedi (2010), Mengolah Air Kotor untuk Air Minum, Penebar Swadaya, Cetakan I, Jakarta.
Suprihatin (2002), Mengamankan Air Minum Isi Ulang, Institut Pertanian Bogor.
http://drcleanpipe.blogspot.com/2012/04/pengolahan-air-secara-fisik-filtrasi.html
http://alipanca5.blogspot.com/2012/07/penjernihan-air-dengan-menggunakan-alat.html
http://bapelkescikarang.or.id/bapelkescikarang/images/stories/KurmodTTG/Pengolahanairbersih/md-1a%20modul%20prinsip-prinsip%20penjernihan%20air.pdf
http://ardra.biz/sain-teknologi/ilmu-dan-teknologi-terapan/pengolahan-air-secara-adsorpsi
http://www.airlimbahku.com/2009/03/adsorpsi-karbon-aktif.html
http://sriactivity.blogspot.com/2012/06/adsorpsi.html
16