BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. berasal dari limbah limbah kayu dan bambu. Bahan baku lainnya yang dapat

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Arang Aktif Arang aktif adalah suatu bahan hasil proses pirolisis arang pada suhu o C (Harsanti,et.al. 2011). Selama ini bahan baku arang aktif yang digunakan berasal dari limbah limbah kayu dan bambu. Bahan baku lainnya yang dapat digunakan adalah dari limbah pertanian antara lain sekam padi, jerami padi, tongkol jagung, batang jagung, serabut kelapa, tempurung kelapa, tandan kosong dan cangkang kelapa sawit, dan sebagainya. Pada tahap awal limbah pertanian dibuat arang melalui proses karbonisasi 5000 o C dan tahap selanjutnya dilakukan aktivasi pada suhu 8000 o C o C. Perbedaan mendasar arang dengan arang aktif adalah bentuk pori-porinya. Pori-pori arang aktif lebih besar dan bercabang serta berbentuk zig-zag. Gambar 2.1 Struktur Pori Arang (a) dan Arang Aktif (b)

2 Arang aktif bersifat multifungsi, selain media meningkatkan kualitas lingkungan juga pori-porinya sebagai tempat tinggal ideal bagi mikroba termasuk mikroba pendegradasi sumber pencemar seperti residu pestisida dan logam berat tertentu (Harsanti,et.al. 2011). Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan bahanbahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang terbentuk ini disebut sebagai arang aktif. Mengolah arang menjadi arang aktif pada prinsipnya adalah membuka poripori arang agar menjadi luas 2 m 2 /g pada arang menjadi m 2 /g pada arang aktif. Arang aktif disusun oleh atom karbon yang terikat secara kovalen dalam kisi heksagonal dimana molekulnya berbentuk amorf yaitu merupakan pelat-pelat datar. Ada 2 cara mengaktifkan arang yaitu dengan cara menggunakan reaksi oksidasi lemah menggunakan uap air pada suhu o C atau dengan cara dehidrasi menggunakan bahan kimia atau garam-garam CaCl 2, ZnCl 2, H 3 PO 4, NaOH, Na 2 SO 4 dan lain-lain (Forda, 2010).

3 Menurut Kusnaedi (2010) ada tiga jenis arang aktif yang terbuat dari tempurung kelapa yang dijual di pasaran, yaitu : 1) Serbuk yaitu arang aktif berbentuk serbuk mempunyai ukuran lebih kecil dari 0,18 mm. Arang aktif jenis ini dimanfaatkan pada industri pengolahan air minum, industri farmasi, terutama untuk pemurnian monosodium glutamaet, bahan tambahan makanan, penghilang warna asam furan, pengolahan pemurnian jus buah, penghalus gula, pemurnian asam sitrat, asam tartarat, pemurnian glukosa, dan pengolahan zat warna kadar tinggi. 2) Granula yaitu arang aktif berbentuk granula atau tidak beraturan yang berukuran 0,2-5 mm. Arang aktif jenis ini digunakan dalam pemurnian emas, pengolahan air, air limbah dan air tanah, pemurnian pelarut dan penghilang bau busuk. 3) Pelet merupakan arang aktif berbentuk pelet dengan ukuran 0,8-5 mm. Digunakan untuk pemurnian udara, kontrol emisi, tromol otomotif, penghilang bau kotoran, dan pengontrol emisi pada gas buang Cara Pembuatan Arang Aktif Ada 2 macam cara pembuatan arang aktif yaitu dengan bahan baku arang dan bahan baku aslinya seperti kayu, tempurung kelapa, serbuk gergaji dan lain-lain. Kedua cara tersebut tidak banyak berbeda hanya pada bahan baku arang langsung dilakukan proses pengaktifan menggunakan uap panas setelah terlebih dahulu arang tersebut direndam dalam bahan kimia. Pada cara kedua, perendaman bahan baku dalam bahan kimia dilakukan sebelum proses karbonisasi atau pengarangan dengan

4 mengikuti cara pengarangan kemudian dilanjutkan dengan pengaktifan. Berikut adalah tahap kerja pengaktifan arang aktif 1. Pembuatan Arang Aktif Granular Arang yang dihasilkan dari proses pengarangan atau karbonisasi, lalu dipecahpecah dalam bentuk granular kira-kira sebesar kerikil (diameter 2-3 cm) dengan menggunakan alat pemukul (hammer mill). Apabila bahan baku berupa kayu atau tempurung kelapa maka digunakan alat pencacah (crusher) sebagai alat pemecah. Tujuan kegiatan ini adalah memperbesar kontak antara bahan baku dengan bahan pengaktif. 2. Perendaman dalam Bahan Kimia Arang atau bahan baku dimasukkan kedalam wadah yang telah terisi dengan cairan ZnCl 2, CaCl 2, MgCl 2, NaOH, dan H 3 PO 4 dalam konsentrasi yang berbedabeda tergantung jenis bahan karbon tersebut. Hasil penelitian menunjukan bahwa ZnCl 2 dan NaOH dan H 3 PO 4 merupakan bahan yang cukup baik untuk digunakan sebagai bahan pengaktivasi. Konsentrasi garam-garam klorida dan asam fosfat umumnya digunakan 10-15%, sedangkan NaOH 1-2% tergantung kekerasan bahan. Lama perendaman jam yang kemudian ditiriskan dengan cara diletakkan ditempat terbuka sambil sesekali dibalik, sampai air di bagian permukaan hilang. Cara meniriskannya juga dapat dilakukan dengan cara meletakkan bahan diatas saringan yang bagian atasnya diletakkan kasa nyamuk.

5 3. Pengaktifan dengan Uap Panas Butiran panas yang telah ditiriskan dimasukkan kedalam ruang pengaktif. Setelah terisi penuh, pintu ditutup dengan bata tahan api dibagian dalam dan bata merah dibagian luar. Pada waktu memasukkan bahan pada umumnya ruang pengaktif telah panas oleh proses sebelumnya. Suhu ruang ditingkatkan terus sampai mencapai o C, setelah mencapai o C keran uap mulai dibuka dan dialirkan selama 36 jam sampai suhu mencapai titik maksimum. Apabila suhu ruang telah turun, penyemprotan uap di hentikan sampai suhu meningkat kembali. Pemberian uap dilakukan secara periodik selama menit. Setelah penyemprotan selesai pemanasan masih terus dilanjutkan selama 12 jam untuk mengeringkan bahan dan kemudian dikeluarkan dari tanur dan terus disemprot air agar tidak terbakar. Penyemprotan air tidak mempengaruhi kadar arang aktif karena langsung menguap. Waktu yang dibutuhkan untuk pengaktifan adalah jam (Forda, 2010) Standar Kualitas Arang Aktif Kualitas arang aktif tergantung dari jenis bahan baku, teknologi pengolahan, cara pengerjaan dan ketepatan penggunaannya. Berbagai versi kualitas arang aktif telah dibuat oleh negara maju seperti Amerika Serikat, Jerman, Inggris, Korea dan Jepang. Indonesia telah membuat pula standar mutu arang aktif menurut Standar Industri Indonesia yaitu SII yang kemudian direvisi menjadi SNI Beberapa industri dan instansi membuat persyaratan tersendiri dalam penerimaan arang aktif yang ditawarkan, misalnya kualitas arang aktif menurut kementerian kesehatan, persyaratan bagi industri pengolahan minyak bekas, industri

6 gula, monosodium glutamat dan lain-lain. Salah satu syarat standar kualitas untuk arang aktif adalah kandungan kadar air arang aktif tersebut dalam satuan %. Standar mutu arang aktif di Indonesia dapat dilihat pada tabel di lampiran Kegunaan Arang Aktif Beberapa kegunaan arang aktif : a. Untuk Gas 1. Pemurnian Gas Desulfurisasi, menghilangkan gas racun, bau busuk, asap, menyerap racun. 2. Pengolahan LNG Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan mentah dan reaksi gas. 3. Katalisator Reaksi katalisator atau pengangkut vinil klorida dan vinil acetat. 4. Lain-lain Menghilangkan bau dalam kamar pendingin dan mobil. b. Untuk Zat Cair 1. Industri Obat dan Makanan Menyaring dan menghilangkan warna, bau dan rasa yang tidak enak pada makanan. 2. Minuman Ringan dan Minuman Keras Menghilangkan warna dan bau pada arak/minuman keras dan minuman ringan. 3. Kimia Perminyakan Penyulingan bahan mentah, zat perantara.

7 4. Pembersih Air Menyaring atau menghilangkan bau,warna dan zat pencemar dalam air sebagai pelindung atau penukar resin dalam penyulingan air. 5. Pembersih Air Buangan Mengatur dan membersihkan air buangan dan pencemaran. 6. Penambakan Udang dan Benur Pemurnian, menghilangkan bau dan warna. 7. Pelarut yang Digunakan Kembali Penarikan kembali berbagai pelarut, sisa methanol, etil acetat dan lainlain.(lipi,1999). 2.2 Besi (Fe) Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada umumnya, besi yang ada di dalam air dapat bersifat antara lain : a. Fe terlarut sebagai Fe 2+ (fero) atau Fe 3+ (feri). b. Fe tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 μm) atau lebih besar, seperti Fe 3, FeO, FeOOH, Fe(OH) 3 dan sebagainya. c. Tergabung dengan zat organis atau zat padat yang inorganis (seperti tanah liat). Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/l, tetapi di dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi Fe yang tinggi ini dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur. Besi masuk kedalam kedalam

8 air karena reaksi biologis pada kondisi reduksi dan anerobik (tanpa oksigen). Jika air yang mengandung besi terkena udara atau oksigen maka reaksi oksidasi besi akan timbul dan membentuk endapan atau gumpalan koloid dari oksida besi. Endapan koloid ini akan tinggal dan menempel dalam sistem perpipaan, menyebabkan noda pada cucian pakaian, serta dapat menyebabkan masalah pada sistem pipa distribusi disebabkan tumbuhnya mikroorganisme seperti Crenothrix dan Clonothrix yang dapat menyumbat perpipaan serta dapat menimbulkan warna serta bau yang tidak enak. Pada konsentrasi rendah zat besi dapat menimbulkan rasa atau bau logam pada air minum, oleh karena itu untuk air minum kadar zat besi yang diperbolehkan yakni 0,3 (Standar US.EPA) Senyawa Besi (Fe) dalam Air Besi termasuk kedalam logam golongan VII, dengan berat atom 58,85, berat jenis 7,86 dan mempunyai titik lebur 2450 o C. Di alam biasanya banyak terdapat dalam bijih besi hematite, magnetite,limonite dan pyrite (FeS), sedangkan dalam air umumnya dalam bentuk senyawa ferri atau garam ferro (valensi 2). Senyawa ferro dalam air sering kita jumpai adalah FeO, FeSO 4, FeSO 4. 7H 2 O, FeCO 3, Fe(OH) 2, FeCl 2 dan lainnya, sedangkan senyawa ferri yang sering dijumpai yakni FePO 4, Fe 3 O 3, FeCl 3 Fe(OH) 3 dan lainnya. Pada air yang tidak mengandung oksigen O2, seperti air tanah, besi berada sebagai Fe 2+ yang cukup dapat terlarut, sedangkan pada air sungai yang mengalir dan terjadi aerasi, Fe 2+ teroksidasi menjadi Fe 3+. Fe 3+ ini sulit larut pada ph 6 sampai 8 (kelarutan hanya di bawah beberapa μg/l), bahkan dapat menjadi ferihidroksida

9 Fe(OH) 3, atau salah satu jenis oksida yang merupakan zat padat dan bisa mengendap. Demikian juga dalam air sungai, besi berada sebagai Fe 2+, Fe 3+ terlarut dan Fe 3+ dalam bentuk senyawa organis berupa koloidal. Untuk air minum konsentrasi zat besi dibatasi maksimum 0,3 mg/l. Hal ini ditetapkan bukan berdasarkan alasan kesehatan semata, tetapi berdasarkan alasan warna, rasa, dan timbulnya kerak yang menempel pada perpipaan atau alasan estetika lainnya. Manusia dan mahluk hidup lainnya dalam kadar tertentu memerlukan zat besi sebagai nutrient tetapi untuk kadar berlebih perlu dihindari. Untuk garam ferro misalnya ferrosulfat (FeSO 4 ) dengan konsentrasi 0,1-0,2 mg/l dapat menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum. Dengan dasar ini standar air minum WHO untuk Eropa ditetapkan 0,1 mg/l sebagai kadar maksimum didalam air minum.` Air tanah yang mengandung CO tinggi dan O 2 2 yang terlarut sedikit, dapat mempercepat proses pelarutan besi (dari bentuk tidak terlarut menjadi terlarut). Sedangkan pada air tanah yang alkalinitasnya tinggi, biasanya memiliki konsentrasi besi yang rendah, karena besi teroksidasi dan mengendap pada ph tinggi. Air tanah yang mengandung besi dan organik yang tinggi akan membentuk ikatan kompleks yang sulit mengendap dengan aerasi. Kandungan besi yang tinggi ini sangat merugikan, karena dapat menyebabkan air minum menjadi hitam, sayuran yang direbus berwarna gelap, menimbulkan rasa besi/logam, astringent atau obat dan sangat merugikan jika dipakai. Tubuh memerlukan besi sebesar 14 mg/hr, kekurangan besi dapat menyebabkan anemia, namun pemenuhan besi dalam air

10 minum sedikit sekali karena kandungan besi dalam air tanah yang melebihi 0,3 mg/l dapat menyebabkan gangguan kesehatan. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416/MENKES/PER/IX/1990 tentang syarat-syarat dan kualitas air bersih maka telah diatur batas kadar Fe yang diperbolehkan pada air bersih yaitu maksimal 1.0 mg/l Proses Penghilangan Besi (Fe) pada Air Untuk menghilangkan zat besi didalam air ada beberapa cara yang paling sering digunakan. Cara yang paling sering adalah dengan cara oksidasi yang diikuti dengan proses pemisahan padatan (Suspended Solid). Cara yang paling sering digunakan adalah proses aerasi-filtrasi, proses khlorinasi-filtrasi dan proses oksidasi kalium permanganat, filtrasi dengan mangan zeolit (manganese greensand), dan proses adsorpsi. a. Proses Aerasi-Filtrasi Proses aerasi-filtrasi biasanya terdiri dari aerator, bak pengendap serta filter atau penyaring. Aerator adalah alat untuk mengontakkan oksigen dari udara dengan zat besi atau zat lainnya yang ada didalam air agar bereaksi membentuk senya ferri (Fe valensi 3) yang relative tidak larut dalam air. Kecepatan reaksi oksidasi besi dipengaruhi oleh ph air. Umumnya makin tinggi ph air maka kecepatan reaksi oksidasinya makin cepat. Jika konsentrasi zat besi didalam air baku cukup tinggi maka perlu bak pengendap yang dilengkapi dengan pengumpul lumpur (sludge collection). Pada unit filtrasi disarankan menggunakan filter bertekanan dengan dua media yakni pasir dan anthrasite. Kelemahan yang utama dari proses aerasi dan

11 filtrasi ini adalah besarnya biaya awal untuk pembuatan unit peralatan. Disamping itu jika konsentrasi zat besi lebih besar 1 mg/l maka reaksi oksidasi cukup lama sehingga waktu tinggal lebih lama atau kadang memerlukan tambahan bahan kimia untuk mempercepat proses oksidasi tersebut sampai tingkat konsentrasi yang diharapkan. Didalam proses penghilangan besi dengan cara aerasi, adanya kandungan alkalinity (HCO 3 ) -, yang cukup besar dalam air akan menyebabkan senyawa besi berada dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat Fe(HCO 3 ) 2, oleh karena bentuk CO 2 bebas lebih stabil dari pada HCO 3 - maka senyawa bikarbonat cenderung berubah menjadi senyawa karbonat. Reaksi yang berlangsung: Fe(HCO 3 ) 2 FeCO 3 + CO 2 + H 2 O Dari reaksi diatas dapat dilihat jika CO 2 berkurang maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan dan selanjutnya reaksi akan menjadi sebagai berikut : FeCO3 + CO 2 Fe(OH) 2 + CO 2 Hidroksida besi (valensi 2) masih mempunyai kelarutan yang cukup besar, sehingga jika terus dilakukan oksidasi dengan udara atau aerasi maka akan terjadi reaksi sebagai berikut : 4 Fe 2+ + O H 2 O 4 Fe(OH) H Sesuai dengan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,14 mg/l oksigen. Pada ph rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan oksigen realatif lambat, sehingga untuk mempercepat reaksi dilakukan dengan cara menaikkan ph air yang akan diolah. +

12 Berikut ini adalah grafik pengaruh ph terhadap oksidasi besi dengan udara. Gambar 2.2 Grafik Pengaruh ph terhadap Oksidasi Besi dengan Udara Catatan : Air baku yang digunakan adalah air tanah. Konsentrasi Fe setelah diaerasi dan disaring dengan kertas saring. (Tatsumi, 1971)

13 Gambar 2.3 Proses Penghilangan Zat Besi dengan Metode Aerasi dan Filtrasi b. Proses Khlorinasi Filtrasi Didalam Proses Khlorinasi-Filtrasi unit peralatan yang digunakan relatif sederhana. Umumnya terdiri dari sistem pembubuhan (injeksi) bahan kimia dan beberapa unit filter. Unit filter yang digunakan sama dengan yang digunakan di dalam proses aerasi-filtrasi, diperlukan tangki resistensi kecil serta pengaturan ph dengan penambahan soda ash, soda api atau kaput tohor (Ca(OH) 2 ). Bahan kimia yang digunakan adalah gas chlorine atau hipokhlorit. Gas chlorine (Cl 2 ) dan ion hipokhlorit (OCl) - merupakaan oksidator kuat sehingga walaupun pada kondisi ph

14 rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat mengoksidasi dengan cepat. Reaksi antara besi dan chlorine adalah sebagai berikut : 2 Fe 2+ + Cl H 2 O 2 Fe (OH) 3 (s) + 2 Cl H + Berdasarkan reaksi diatas, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,64 mg/l chlorine. Tetapi pada prakteknya pemakaian chlorine ini lebih besar dari kebutuhan teoritis karena adanya reaksi-reaksi samping yang mengikutinya. Disamping itu apabila kandungan besi dalam air baku jumlahnya besar, maka jumlah chlorine yang dibutuhkan dan endapan yang terjadi juga besar sehingga beban flokulator, bak pengendap dan filter juga besar Berdasarkan sifatnya, pada tekanan atmosfer chlorine berbentuk gas, oleh karena itu untuk mengefisienkannya chlorine disimpan dalam bentuk cairan dalam suatu tabung silinder bertekanan 5-10 atmosfir. Untuk melakukan khlorinasi, chlorine dilarutkan dalam air yang jumlahnya diatur melalui orifice flowmeter atau dosimeter yang disebut khlorinator. Pemakaian kaporit atau kalsium hipokhlorit untuk mengoksidasi atau menghilangkan besi relatif sangat mudah karena kaporit berupa serbuk atau tablet yang mudah larut dalam air. Oksidasi Fe dengan chlorine dapat dilakukan dengan efektif walaupun pada kondisi ph rendah. Salah satu hasil penelitian oksidasi Fe dengan chlorine pada ph rendah ditunjukkan pada tabel 2.1.

15 Tabel. 2.1 Oksidasi Senyawa Fe 2+ dengan Chlorine pada ph Rendah Air Baku Konsentrasi Fe setelah oksidasi dengan Cl 2 ph air Fe (ppm) 15 Menit 30 Menit 60 menit 4 10, ,8 4,55 10, ,5 5,0 10,0 < 0,1 < 0,1 < 0,1 Catatan : air baku yang digunakan adalah air tanah. Konsentrasi Fe setelah di aerasi dan di saring dengan kertas saring (Tatsumi, 1971). Gambar 2.4 Diagram Proses Penghilangan Besi di dalam Air dengan Proses Khlorinasi-Filtrasi

16 c. Proses Kalium Permanganat - Filtrasi dengan Manganese Greensand (Mangan Zeolit) Untuk menghilangkan besi dalam air, dapat pula dilakukan dengan cara mengoksidasinya memakai oksidator kalium dengan persamaan reaksi sebagai berikut : 3 Fe + + KMnO H 2 O 3 Fe(OH) 3 + MnO 2 + K H Secara stokhiometri, untuk mengoksidasi 1 mg/l besi diperlukan 0,94 mg/l kalium permanganat. Dalam prakteknya, kebutuhan kalium permanganat ternyata lebih sedikit dari kebutuhan yang dihitung berdasarkan stokhiometri. Hal ini disebabkan karena terbentuknya mangan oksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi berlanjut sebagai berikut : 2 Fe MnO H 2 O 2 Fe(OH) 3 + Mn 2 O H Peralatan yang digunakan didalam proses ini sama dengan peralatan pada prose khlorinasi filtrasi, yang berbeda adalah bahan kimia oksidator yang digunakan yakni kalium permanganat dan media filter yang digunakan yakni manganese greensand (mangan zeolit). Larutan kalium permanganat 1-4% secara kontinu diinjeksikan kedalam air baku sebelum proses filtrasi. Injeksi larutan kalium permanganat tersebut biasanya dilakukan dengan menggunakan pompa dosing yang dapat diatur laju pembubuhannya. Biasanya reaksi oksidasi dapat berjalan pada ph 7,5-9,0. Mangan zeaolit (Manganese treated greensand) adalah mineral yang dapat menukar electron sehingga dapat mengoksidasi besi yang larut dalam air menjadi bentuk yang tidak larut agar dapat dipisahkan melalui proses filtrasi. Mangan + +

17 Zeolit (K 2 Z.MnO.Mn 2 O 7 ) dapat berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan besi yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan mangandioksida yang tidak larut dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut : K 2 Z.MnO.Mn 2 O Fe(HCO 3 ) 2 K 2 Z + 3 MnO Fe 2 O CO H 2 O Reaksi penghilangan besi dengan mangan zeolit tidak sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari Fe 2+ dan Mn 2+ dengan oksida mangan tinggi (higher mangan oxide). Filtrat yang dihasilkan mengandung ferri-oksida dan mangandioksida yang tidak larut dalam air dan dapat dipisahkan dengan pengendapan serta penyaringan. Selama proses berlangsung kemampuan reaksinya semakin lama semakin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapat dilakukan dengan menambahkan larutan kalium permanganat kedalam zeolit yang telah jenuh tersebut sehingga terbentuk lagi mangan zeolit (K 2 Z.MnO.Mn 2 O 7 ). d. Proses adsorpsi Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan benda-benda terlarut yang terdapat di dalam larutan dengan melakukan kontak antara dua permukaan yaitu antara cairan dengan gas, zat padat dengan cairan serta permukaan zat padat dan zat yang kental. Adsorpsi terjadi pada permukaan akibat gaya-gaya atom dan molekul-molekul pada permukaan tersebut. Proses reaksi ini dapat terjadi pada seluruh permukaan benda, maka yang sering terjadi adalah bahan padat yang menyerap partikel yang berada dalam air yang akan diolah. Bahan yang akan diserap disebut adsorbate atau solute

18 sedangkan bahan penyerapannya dikenal sebagai adsorbent. Pada proses adsorpsi ini berlangsung 3 tahap yaitu : 1. Pergerakan Molekul-Molekul Adsorbat Menuju Permukaan Adsorben. 2. Penyebaran Molekul-Molekul Adsorbat ke dalam rongga-rongga Adsorben. 3. Penarikan Molekul-Molekul Adsorbat oleh Permukaan Aktif Membentuk Ikatan yang Berlangsung Sangat Cepat. Proses ini sering digunakan didalam menghilangkan unsur besi pada air. Proses dengan menggunakan mangananese greensand ( mangan zeolit) termasuk kedalam proses adsopsi. Bahan bahan yang sering digunakan sebagai adsorbent adalah bahan-bahan yang berpori, selain itu harus memenuhi beberapa syarat, yaitu tidak larut dalam zat cair yang akan diolah dan harus dapat di regenerasi. Bahan-bahan yang sering digunakan sebagai adsorben pada proses penghilangan besi, antara lain zeolit, karbon aktif dan molekuler sieve Dampak Besi (Fe) bagi Kesehatan Menurut Almatsier (2004), besi merupakan mineral mikro yang paling banyak terdapat di dalam tubuh manusia dan hewan. Besi mempunyai beberapa fungsi esensial di dalam tubuh : sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru ke jaringan tubuh, sebagai alat angkut elektron di dalam sel, dan sebagai bagian terpadu berbagai reaksi enzim di dalam jaringan tubuh. Akan tetapi dosis Fe yang berlebihan atau besar dapat merusak dinding usus (Soemirat, 2007).

19 Fe yang berlebihan dalam tubuh akan terakumulasi di hati, limpa, tulang sumsum, jantung dan jaringan lain sehingga merusak kerja jaringan tersebut. Kerusakan jaringan karena akumulasi Fe disebut hemokromatosis. Dapat juga merusak sel alat pencernaan secara langsung, menyebabkan karies gigi, merusak kerja pankreas, otot jantung, ginjal dan beresiko terserang kanker hati dan penyakit jantung (Widowati,2008). 2.3 Landasan Teori Menurut Reynold dan Paul (1995) Adsorpsi adalah pengumpulan substansi pada permukaan adsorban berbentuk padatan, sedangkan absorpsi adalah perembesan dari pengumpulan substansi ke dalam padatan. Adsorpsi diklasifikasikan menjadi dua yaitu adsorpsi fisik dan kimia. Adsorpsi fisik terutama dikarenakan oleh gaya van der waals dan terjadi bolak balik (reversibel). Ketika gaya antar molekul dari interaksi antara solute (zat yang dilarutkan) dan adsorban lebih besar daripada gaya atraksi antara solute dan solvent maka solute akan diserap pada permukaan adsorban. Contoh dari adsorpsi fisik adalah adsorpsi oleh karbon aktif. Berdasarkan Landasan teori tersebut maka dibuat suatu penelitian tentang proses adsorpsi fisik pada air yang mengandung Fe yang tinggi dimana pada penelitian tersebut yang menjadi adsorban adalah karbon aktif sisa dari proses pembakaran pada boiler

20 Air yang mengandung Fe tinggi Mengalami Proses Adsorbsi dengan Media adsorban Karbon Aktif Air yang mengandung Fe rendah Gambar 2.5 Kerangka Teori 2.4 Kerangka Konsep Air sumur yang mengandung Fe Proses adsorpsi (penyerapan) besi dengan menggunakan arang aktif dari cangkang sawit dan cangkang kelapa. Dengan Perbedaan : - Ukuran Partikel Karbon Aktif : 1 mm dan 3 mm - Ketebalan Karbon Aktif : 5 Cm dan 10 Cm Penurunan kadar Fe Pada air sumur Gambar 2.6 Kerangka Konsep