Makalah KMT Dien Ridhayani - Filter Keramik Clay PDF

Preview

Summary

MAKALAH KMT (Kuliah Mandiri Terpantau) STUDI PENGGUNAAN FILTER KERAMIK BERBASIS CLAY SEBAGAI MEDIA PENGOLAHAN AIR DISUSUN OLEH DIEN RIDAYANI H12112037 PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2016 DAFTAR ISI DAFTAR ISI.........................

Description

Accelerat ing t he world's research.

Makalah KMT Dien Ridhayani - Filter Keramik Clay Dien Ridhayani

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Filt er Keramik Sebagai Mat erial Pengolahan Limbah Cair Radioakt if Tri Joko P Sudarmo PREPART ION OF CERAMIC MEMBRANE BY CLAY BASE AND A MIXT URE OF ZEOLIT, SILICA SAND Sil, IRO… Husaini Hag PENYUSUNAN MODEL NUMERIK PERGERAKAN BAHAN T OKSIK DI SALURAN REKLAMASI UNIT T ERANTA… rony riduan

MAKALAH KMT (Kuliah Mandiri Terpantau) STUDI PENGGUNAAN FILTER KERAMIK BERBASIS CLAY SEBAGAI MEDIA PENGOLAHAN AIR

DISUSUN OLEH DIEN RIDAYANI H12112037

PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2016

DAFTAR ISI DAFTAR ISI............................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ...............................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................................... 1 1.Latar Belakang .................................................................................................................... 1 2.Rumusan Masalah ............................................................................................................... 2 3.Tujuan.................................................................................................................................. 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................. 3 1.Air........................................................................................................................................ 3 1.1.Karakteristik Air ........................................................................................................... 3 1.2.Air Bersih ..................................................................................................................... 4 1.3.Air Minum .................................................................................................................... 4 1.4.Kontaminan Air ............................................................................................................ 5 2.Keramik ............................................................................................................................... 5 2.1.Klasifikasi ..................................................................................................................... 5 2.2.Sifat Keramik ................................................................................................................ 6 3.Tanah Liat (Clay) ................................................................................................................ 6 4.Aditif ................................................................................................................................... 6 4.1.Sekam Padi ................................................................................................................... 7 4.2.Karbon Aktif ................................................................................................................. 7 4.3.Zeolit ............................................................................................................................. 7 4.4.Serbuk Besi ................................................................................................................... 8 4.5.Koloid Perak ................................................................................................................. 8 5.Pembuatan Filter Keramik .................................................................................................. 8 5.1.Filter Keramik Berbentuk Pot (Clay-Pot Ceramic Filter) ............................................ 8 5.2.Membran Keramik ........................................................................................................ 9 6.Teknik Filtrasi (Penyaringan)............................................................................................ 10 6.1.Clay-Pot Ceramic Filter.............................................................................................. 11 6.2.Membran Keramik ...................................................................................................... 11 7.Penelitian Sebelumnya ...................................................................................................... 12 BAB III PENUTUP ................................................................................................................. 17 1.Kesimpulan........................................................................................................................ 17 2.Saran .................................................................................................................................. 17 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 18

i

KATA PENGANTAR

Rasa syukur yang dalam saya sampaikan ke hadirat Tuhan Yang Maha Pemurah, karena berkat kemurahan-Nya makalah ini dapat diselesaikan sesuai yang diharapkan. Dalam makalah ini saya membahas “Studi Penggunaan Filter Keramik Berbasis Clay Sebagai Media Pengolahan Air”, yang mana masalah air bersih memang tetap menjadi permasalahan yang perlu untuk diperhatikan dikarenakan kebutuhan akan air bersih untuk daerah industri dan permukiman padat penduduk merupakan hal yang penting terkait masalah kesehatan dan kebersihannya. Makalah ini dibuat dalam rangka memperdalam pemahaman mengenai efisiensi dari material low-cost clay dan ketersediannya yang melimpah juga dapat dijadikan pilihan selain menggunakan bahan yang mahal dan teknologi yang dapat menghilangkan kontaminan berbahaya pada sumber air dimana secara global banyak diaplikasikan pada pengolahan air minum saat ini. Diharapkan dari studi literatur yang telah dilakukan dan dirangkum dalam bentuk makalah dapat menjadi referensi untuk melanjutkan penelitian mengenai penggunaan clay alam sebagai media pengolahan air dengan memberikan inovasi dalam peningkatan mutu dan kualitas filter keramik yang akan diaplikasikan.

Demikian makalah ini saya buat semoga bermanfaat,

Pontianak, 18 Januari 2016 Penyusun,

Dien Ridhayani H12112037

ii

BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Air merupakan kebutuhan pokok bagi seluruh makhluk hidup. Kebutuhan akan air bersih menjadi salah satu faktor penting bagi kesehatan manusia. Akan tetapi, perkembangan industri dan penggunaan bahan kimia dalam berbagai tujuan, telah meningkatkan pencemaran pada air terutama pada negara berkembang. Permasalahan mengenai kualitas air yang mengandung senyawa berbahaya, logam berat dan berbagai jenis pathogen menjadi penyebab utama timbulnya berbagai penyakit. Dikarenakan sangat kecil kemungkinan untuk mencegah bahan kimia mencemari air, maka langkah satu-satunya untuk memelihara kebersihan air yaitu dengan mengembangkan teknologi penjernihan air yang efisien. Salah satu cara yang banyak dikembangkan yaitu penjernihan air yaitu penggunaan adsorben alami dan yang termodifikasi. Beberapa jenis adsorben alami telah digunakan dalam pengolahan air minum yang terkontaminasi. Jika dilihat dari jenis-jenis adsorban yang murah (low-cost), clay (lempung/tanah liat) yang dimodifikasi dalam bentuk komposit telah diketahui memiliki performa yang lebih baik dalam menyerap kontaminan di air. Mineral clay secara umum dikategorikan dalam beberapa jenis: montmorillonite, smectite, kaolinite, illite, dan chlorite. Montmorillonite, kaolinite dan illite adalah jenis yang paling luas digunakan dikarenakan memiliki area permukaan yang luas, sifat kimia dan mekanik yang stabil, struktur dan permukaan yang bervariasi, murah dan mudah didapatkan. Clay merupakan alumina silikat basah (hydrous aluminosilicate) yang mana secara luas dikenal sebagai mineral yang membentuk koloid pada tanah, endapan, batuan dan air, selain itu juga dapat tersusun dari campuran butiran halus mineral clay dan yang berbentuk kristal dari mineral lainnya seperti kuarsa, karbon, dan oksida logam. Clay memegang peran yang penting bagi lingkungan yaitu sebagai pembasmi alami polutan dengan mengikat kation dan anion melalui pertukaran ion maupun adsorpsi atau secara bersamaan. Jadi, di permukaan clay selalu terjadi pertukaran kation dan anion. Jenis kation dan anion yang sering ditemukan pada permukaan clay yaitu Ca2+, Mg2+, H+ ,K+ ,NH4+, Na+, SO42−, Cl−, PO43−,dan NO3−. Ionion ini dengan mudah melakukan pertukaran dengan ion lain tanpa mempengaruhi struktur mineral dari clay. Area permukaan yang luas, sifat kimia dan mekanik yang stabil, struktur berlapis, kapasitas pertukaran kation yang tinggi (Cation Exchange Capacity/CEC), dan lain sebagainya telah menjadikan clay sebagai bahan adsorban yang baik. Clay alam dan clay yang termodifikasi juga memiliki kemampuan dalam mengadsorpsi berbagai logam berat. Clay telah menarik perhatian sebagai adsorban untuk As, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Ni, dan Zn dalam bentuk ionik pada madium cair. Kapasitas adsorpsi berbeda dari logam ke logam dan juga bergantung dari jenis clay yang digunakan (Bhattacharyya, 2008). Komposit dapat diartikan sebagai material alami maupun hasil sintesis yang terdiri dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dimana sifat masing-masing bahan berbeda baik itu sifat kimia maupun fisisnya yang berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Komposit disintesis dengan maksud mengkombinasikan sifat-sifat yang diinginkan dari berbagai jenis material pada suatu komposit. Dalam nanokomposit, nanopartikel (clay, logam, carbon nanotube, dsb) berperan sebagai filler dalam matriks. 1

Nanopartikel adalah partikel yang berdiameter kurang dari 100 nm. Komposit clay maupun nanokomposit merupakan komposit yang material dasarnya adalah clay yang dikombinasikan dengan material lain seperti logam, polimer, dan lainnya. Dewasa ini, pengembangan dan karakterisasi dari nanokomposit clay-polimer telah menarik banyak perhatian dikarenakan lebih unggul dibandingkan komposit polimer konvensional. Dengan sedikit penambahan dari nanoclay maka dapat meningkatkan sifat mekanik, termal, dan dimensinya dikarenakan area kontak yang luas diantara polimer dan clay dalam ukuran nano (Pandey,2011). Untuk negara berkembang, teknologi nanokomposit belum banyak diaplikasikan sebagai water filter. Namun, penerapan membran dari bahan keramik seperti clay tetap dapat dilakukan, sehingga diperlukan berbagai penelitian-penelitian yang berkaitan dengan teknologi water tratment yang murah dan sederhana namun tetap memiliki efisiensi yang tinggi terutama dalam hal penyerapan kontaminan berbahaya pada air. Dalam makalah ini, akan dibahas berbagai penelitian mengenai pemanfaatan clay alam dan kompositnya sebagai bahan dasar filter keramik dan sebagai adsorban yang efisien menghilangkan kontaminan organik, anorganik, dan patogen pada sumber air. 2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka dapat dirumuskan beberapa masalah yang akan dikaji: 1) Bagaimana karakteristik dan sifat fisis yang dimiliki membran keramik berbahan dasar clay dan berbagai kompositnya. 2) Bagaimana teknik fabrikasi yang sederhana namun dapat menghasilkan filter yang unggul, serta variasi komposisi terbaik dan optimal dalam komposisi campuran bahan dalam menurunkan kadar kontaminan dan turbiditas air. 3. Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini yaitu: 1) mendapatkan informasi luas dari berbagai literatur mengenai penggunaan clay untuk menghasilkan adsorban yang ramah lingkungan dan aplikasinya dalam penghilangan kontaminan air. 2) Mengetahui berbagai teknik fabrikasi dan modifikasi clay (komposisi material) untuk menghasilkan filter keramik clay yang memiliki keunggulan dalam menyerap kontaminan berbahaya di air serta mekanisme filtrasi yang efisien dan sederhana. 3) Mengetahui tingkat efektifitas filter keramik clay dalam menurunkan turbiditas dan kontaminan di air serta mempelajari pengaruh dari berbagai variabel seperti pH, temperatur, dan kondisi lainnya yang mana dapat membatasi atau bahkan meningkatkan efisiensi adsorban yang terbuat dari material clay.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 1. Air Air merupakan salah satu materi penting yang ada di bumi dan terdapat dalam fasa cair, uap air maupun es. Kebutuhan manusia dan makhluk hidup lainnya untuk bisa terus bertahan hidup tentu saja sangat tergantung pada ada atau tidak adanya ketersediaan air. Kebutuhan akan air ini bahkan dapat dikatakan yang utama setelah kebutuhan akan oksigen, mengalahkan kebutuhan penting lainnya seperti pakaian, tempat tinggal, energi, dan juga makanan sekalipun. Beberapa sumber data menyebutkan bahwa tubuh kita sendiri tersusun dari ± 70% cairan dan juga setiap harinya paling tidak memerlukan 2 hingga 3 liter air minum (Institute of Medicine, 2005). Begitu pentingnya peran air bagi kehidupan inilah juga yang menyebabkan mengapa beberapa peradaban kuno terdapat di sekitar sungai-sungai besar seperti Sungai Nil di Mesir dan juga Sungai Kuning (Hwang Ho) di Cina. Namun tidak semua air yang tersedia tersebut dapat digunakan begitu saja terutama oleh manusia, melainkan hanya yang telah memenuhi kriteria tertentu dan air bersihlah yang benar-benar dapat langsung dimanfaatkan oleh manusia. Sesuai dengan Permenkes No.416 Tahun 1990 tentang air bersih, air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari adalah yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Sedangkan air minum sendiri yaitu air yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Syarat kesehatan dari kualitas air tersebut meliputi persyaratan mikrobiologi, fisika kimia, dan radioaktif. Hal ini menjadikan air bersih terutama air minum sesuatu yang penting untuk selalu ada bagi manusia. Sejalan dengan peningkatan jumlah populasi manusia ditambah beberapa faktor seperti rusaknya daerah tangkapan air dan pencemaran lingkungan telah mengakibatkan terjadinya krisis air bersih baik secara global maupun di Indonesia sendiri. Potensi sebagai negara yang kaya air, ternyata tidak mampu menghindarkan Indonesia dari krisis air bersih. Setiap kali musim kemarau tiba berbagai daerah mengalami kekeringan air. Bahkan ketika musim penghujan pun krisis air bersih tetap mengintai lantaran surplus air yang kerap mengakibatkan banjir sehingga sumber air tidak dapat termanfaatkan. Krisis air bersih membuat sebagian besar penduduk Indonesia terutama di daerah-daerah sulit air mengkonsumsi air yang seharusnya tidak layak minum. 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.

3

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 senyawasenyawa 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. 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. 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. 1.3.Air Minum 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

4

dapat diterima secara estetis, dan dapat merugikan secara ekonomis. Pada hakekatnya, tujuan ini dibuat untuk mencegah terjadinya serta meluasnya penyakit bawaan air (Slamet, 2004). 1.4.Kontaminan Air Terdapat empat tipe kontaminan pada air yang dapat dihilangkan dengan filter keramik berbahan dasar clay, antara lain: 1. Logam berat, meliputi Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Sn, Mn, Ni, Zn, Ar, Se, tungsten dan merkuri. Adapun efisiensi penyaringan sebagian besar dipengaruhi oleh pH, temperatur, dan dosis adsorban. 2. Kontaminan anorganik, meliputi fluoride dan nitrat. Efisiensi penyaringan dipengaruhi oleh faktor pH dan waktu pengadukan (stirring time). 3. Kontaminan organik, meliputi thrichloroacetic acid (TCAA), dicholoroacetic acid (DCAA), monocholoroacetic acid (MCAA), fenol, penghilangan alga (algae removal), alga biru hijau (blue green algae), salicylic acid, dan lain sebagainya. 4. Pathogen, yaitu microcystins (Srinivasan, 2011) 2. 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 barang- barang 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 fe...