NASKAH PUBLIKASI ANALISA KOMPOSIT ARANG KAYU DAN ARANG SEKAM PADI PADA REKAYASA FILTER AIR Tugas Akhir ini disusun Guna Memenuhi Sebagian Syarat Memperoleh Derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : CATUR WINATA NIM : D 200 05 0144 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012
ANALISA KOMPOSIT ARANG KAYU DAN ARANG SEKAM PADI PADA REKAYASA FILTER AIR Catur Winata, Bibit Sugito, M. Alfatih Hendrawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura email: catur_winata@yahoo.com ABSTRAKSI Proses untuk meningkatkan kualitas air perlu dilakukan dengan cara penjernihan menggunakan filter. Tujuan dari penelitian ini adalah merekayasa alat untuk penjernihan air menggunakan media komposit arang sehingga menghasilkan solusi dalam permasalahan mahalnya biaya dalam proses penjernihan air. Dalam melakukan penelitian ini diawali dengan perakitan alat yang terbuat dari pipa air yang disambung satu dengan yang lain, kemudian diisi dengan bahan filter berupa kapas filter, batu zeolit, pasir silika dan komposit arang kayu dicampur serbuk. Untuk komposit sendiri dibuat dari bahan arang kayu dicampur dengan perekat atau matriksnya dari lem Fox. Sampel air yang diuji diambil dari air sungai Bengawan Solo, kemudian pengujian kualitas air dilakukan di Laboratorium PDAM Surakarta dengan menggunakan alat Turbidmeter, Spectrophotometer, Hellige Comperator. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengujian alat filter penjernih air mampu menurunkan nilai kandungan Besi 0.58 mg/l menjadi 0.10 mg/l, Mangan1.09 mg/l menjadi 0.36 mg/l, Zat Organik 26.38 mg/l menjadi 17.53 mg/l, Kekeruhan 18.02 NTU menjadi 14.16 NTU. Alat filter penjernih air mampu menyerap dan mengendapkan sehingga dapat meminimalisasi nilai kandungan logam dan zat-zat seperti besi, mangan, zat organik, kekeruhan yang terdapat didalam air. Kata kunci: air, arang, kayu,, komposit, filter
Pendahuluan Penggunaan dan pemanfaatan material komposit sekarang ini semakin berkembang, seiring dengan meningkatnya penggunaan bahan tersebut yang semakin meluas mulai dari yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga sampai sektor industri baik industri skala kecil maupun industri skala besar. Komposit mempunyai keunggulan tersendiri dibandingkan dengan bahan teknik alternatif lain seperti kuat, ringan, rapat, tahan korosi ekonomis dan sebagainya. Arang merupakan salah satu material partikel alternatif dalam pembuatan komposit secara ilmiah pemanfaatannya pun terus dikembangkan. Arang mulai dilirik penggunaanya karena selain mudah didapat, murah, dan mempunyai sifat penyerap (adsorben) yang dapat mengurangi polusi lingkungan, sehingga komposit ini mampu mengatasi permasalahan lingkungan. Arang merupakan sejenis penyerap berwarna hitam, berbentuk granula, dan bubuk. Arang dipakai dalam proses pemurnian udara, gas, larutan atau cairan. Arang juga dipakai sebagai penyerap rasa dan bau dari air serta penghilang senyawa-senyawa organik dalam air (Kusnaedi, 2010). Dari pertimbangan-pertimbangan diatas maka penelitian ini dilakukan untuk mendapat data kemampuan filter atau absorben (penyerap) pada komposit arang yang dapat membantu mengatasi pencemaran lingkungan dengan bahan baku arang kayu dan arang.
Tujuan Penelitian Pembuatan komposit arang kayu dicampur arang pada rekayasa alat filter penjernih air untuk mengetahui kemampuan dalam mengurangi nilai zat-zat dan logam yang terkandung pada air sungai Bengawan Solo. Dasar Teori 1. Komposit Kata komposit (Composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Composite ini berasal dari kata kerja to compose berarti menyusun atau menggabung. Jadi, menurut Jones (1975) pengertian komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dan komposisi kimia dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Keunggulan dari material komposit adalah penggabungan unsur-unsur yang unggul dari masing-masing unsur pembentuknya tersebut. Sifat material hasil penggabungan ini diharapkan dapat saling melengkapi kekurangan-kekurangan yang ada pada material penyusunnya. Sifat sifat yang dapat diperbaiki antara lain : a. Kekuatan b. Pengaruh terhadap temperatur c. Kekakuan
d. Ketahanan korosi e. Meningkatkan konduktifitas panas f. Umur lelah (fatique life) g. Insulasi akustik h. Ketahanan gesek i. Berat 2. Arang Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon(c), 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 (Meilia, 2003) 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 pemanasan pada temperatur tinggi. Luas permukaan arang berkisar antara 300-3500 m 2 /gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang mempunyai sifat sebagai adsorben. 3. Kemampuan Filter Untuk mengetahui kemampuan filter dalam air yang diteliti adalah (Hendra, 2010):
1. Turbid (kekeruhan) Turbid (kekeruhan) adalah kekeruhan di dalam air disebabkan oleh zat tersuspensi, seperti lempung, Lumpur, zat organik, plankton dan zat halus lainnya. 2. PH (derajat asam-basa) PH adalah derajat keasaman yang menunjukkan keadaan asam atau basa suatu cairan dan mewakili konsentrasi ion hidrogen. 3. Besi (Fe) dan Mangan (Mn) Kandungan besi dan mangan pada air berupa ion-ion yang berupa kation. 4. Zat Organik Adanya zat organik dalam air menunjukan bahwa air tersebut telah tercemar oleh kotoran manusia, hewan atau sumber zat lain. Tinjauan Pustaka Endang Setyowati (2008) berjudul meningkatkan kualitas air sungai dengan katalisator batuan dan arang menyimpulkan bahwa bahan batuan dan arang mampu meningkatkan kualitas air menjadi air yang layak dikonsumsi untuk mandi dan mencuci. Kandungan material yang masih tinggi didalam air, dimungkinkan perbandingan komposisi bahan yang digunakan belum memenuhi kebutuhan.
METODOLOGI PENELITIAN Mulai Studi Pustaka Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan filter Komposit Perakitan alat dan uji coba Pengambilan sampel air Sungai Bengawan Solo Pengujian filter komposit 25% arang kayu+75% arang Pengujian filter komposit 50% arang kayu+50% arang Pengujian filter komposit 75% arang kayu+25% arang Pengujian di Lab.PDAM Data hasil pengujian Analisa data hasil pengujian dan pembahasan Kesimpulan Selesai Gambar diagram alir penelitian
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1. Histogram Hasil Pengujian Parameter Kekeruhan NTU 20 15 10 5 0 18,02 air sebelum difilter 15,45 14,72 14,16 25% arang kayu + 75% 50% arang kayu + 50% 75% arang kayu + 25% Pada Kekeruhan menunjukan hasil penurunan nilai Kekeruhan air sebelum dan setelah di filter yaitu dari nilai 18,02 NTU pada pengujian sebelum di filter menjadi 14,16 NTU pada pengujian filter komposit 75% arang kayu 25% arang, batu zeolit dan pasir silica. 2. Histogram Hasil Pengujian Parameter ph 7,525 7,52 7,515 7,51 7,505 7,5 7,495 7,49 7,5 air sebelum difilter 7,51 7,52 7,52 25% arang kayu + 75% 50% arang kayu + 50% 75% arang kayu + 25% Pada ph menunjukan hasil kenaikan nilai ph air sebelum dan setelah di filter yaitu dari nilai 7,5 pada pengujian sebelum di filter menjadi 7,52 pada pengujian komposit 50% arang kayu 50% arang dan 25% arang kayu 75% arang, batu zeolit dan pasir silika. Hasil ini
menunjukan adanya pengaruh kenaikan dari nilai ph pada saat sesudah di filter. 3. Histogram Hasil Pengujian Parameter Besi mg/l 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,58 air sebelum difilter 0,48 0,46 0,41 25% arang kayu + 75% 50% arang kayu + 50% 75% arang kayu + 25% Pada Besi terjadi penurunan nilai kandungan dalam air. Besi menunjukan nilai 0,58 mg/l dan mengalami penurunan setelah di filter dengan komposit 75% arang kayu 25% arang, batu zeolit, dan pasir silika yaitu 0,41 mg/l. 4. Histogram Hasil Penggujian Parameter Mangan mg/l 1,15 1,1 1,05 0,95 1 0,9 0,85 0,8 1,09 1,02 air sebelum difilter 25% arang kayu + 75% 0,98 50% arang kayu + 50% 0,91 75% arang kayu + 25% Pada mangan menunjukan nilai 1,09 mg/l dan mengalami penurunan setelah di filter dengan komposit arang kayu 75% arang 25%, batu zeolit, dan pasir silika yaitu 0,91 mg/l.
5. Histogram Hasil Pengujian Parameter Zat organik mg/l 30 25 20 15 10 5 0 26,38 23,43 23,33 air sebelum difilter 25% arang kayu + 75% 50% arang kayu + 50% 20,34 75% arang kayu + 25% Pada zat organik menunjukkan hasil penurunan nilai zat organik pada air sebelum dan setelah di filter yaitu dari nilai 26,38 NTU pada pengujian sebelum di filter menjadi 20,34 NTU pada penambahan filter komposit, batu zeolit dan pasir silika. Hasil ini menunjukan adanya pengaruh penurunan nilai zat organik pada pengujian filter dengan komposit.
Kesimpulan dan Saran 1. Kesimpulan Hasil pengujian dari alat filter penjernih air dengan komposit arang kayu dan mampu menyerap dan mengendapkan kandungan logam dan zat-zat air sungai Bengawan Solo sehingga dapat menurunkan nilai kandungan dari : Kekeruhan 18.02 NTU menjadi 14.16 NTU Besi 0.58 mg/l menjadi 0.41 mg/l Mangan 1.09 mg/l menjadi 0.91 mg/l Zat organik 26.38 mg/l menjadi 20.34 mg/l. 2. Saran 1. Perlu adanya penambahan tahapan pemfilteran sehingga pemfilteran dilakukan beberapa tahapan untuk menghasilkan kualitas air yang lebih baik. 2. Untuk pembuatan komposit dicoba tanpa lem fox dengan variasi ukuran serbuk yang berbeda 3. Dicoba untuk arang, batu zeolit dan pasir silika langsung dicampur untuk dijadikan komposit 4. Dicoba pembuatan alat filter pakai kaca, agar terlihat aliran air pada saat proses penjernihan.
DAFTAR PUSTAKA Endang, S., 2008, Meningkatkan Kualitas Air Sungai dengan Katalisator Batuan dan Arang Kasus Pemukiman Pinggir Kota di Dusun Grobogan Vol 32 (September 2008). Jones, M. R., 1975, Mechanics of Composite Material, Scripta book Company, Washington.D.C. Kusnaedi, MM. 2010, Mengolah Air Kotor Untuk Air Minum, Cetakan Pertama, Penebar Swadaya, Jakarta. Meilita, T.S., 2009, Arang, Pengenalan dan Proses Pembuatanya, Google.com, Agustus, Fakultas Teknik Industri USU. Hendra, A., 2010, Analisis Biaya Uji Kualitas Air Sumur, Tugas Akhir S-1, Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta, Surakarta.