RANCANG BANGUN ALAT PENJERNIH AIR DENGAN

MENGGUNAKAN MEMBRAN KERAMIK

Laporan ini di susun untuk memenuhi persyaratan

Mata Kuliah Kerja Praktek

Jurusan Teknik KImia

OLEH:

FAUZIAH AGUSTINA

060630401000

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2009

MOTTO :

Keluarga merupakan sumber inspirasiku yang

terbesar..

Aku bukanlah yang terbaik, tapi aku akan selalu berusaha

menjadikan segala sesuatu itu menjadi lebih baik.

Kegagalan merupakan kunci kesuksesan yang tertunda.

(Fauziah Agustina)

Jika manusia mati, terputuslah amalnya kecuali

tiga : Shadaqah jariyah, ilmu yang bermanfaat

dan doa anak soleh untuk kedua orangtuanya

(HR. Muslim)

Dengan segala kerendahan hatiKarya ini kupersembahkan untuk:ALLAH SWT dan RosulNYaBapak dan Ibu tercinta.....Saudara2x qu aisok, aicik, addikku. Love u allKeponakan ku tercinta Adeline aurellia SSeseorang yag selalu berada didalam hatikuSahabat sahabat terbaikkuAlmamater yang kubanggakan.

ABSTRASK

RANCANG BANGUN MEMBRAN KERAMIK DALAM PENGOLAHAN AIR SUNGAI MENJADI AIR BERSIH

Fauziah Agustina,2009,99 hal, 25 Tabel, 43 gambar, 4 Lampiran

Tujuan utama dari rancang bangun ini adalah untuk mengetahui nilai Fluks

dan Rejeksi dari membran keramik yang akan digunakan dalam proses

pengolahan air sungai menjadi air bersih. Membran keramik yang digunakan

dalam penelitian ini dibuat dengan menggunakan bantonit dan lempung .

Metedologi yang digunakan dalam penelitian ini meliputi pembuatan membran,

perancangan alat, analisa awal sample, percobaan dengan alat untuk menentukan

nilai fluks dan rejeksi, serta analisa akhir produk yang meliputi pH, Kekeruhan,

TDS, Kesadahan, Ca, Cl, Fe dan COD. Pengambilan data dilakukan dengan

metode pengamatan, untuk selanjutnya dilakukan perhitungan nilai fluks dan

rejeksi. Dari percobaan yang dilakukan diperoleh nilai fluks tertinggi sebesar

0,198 ml/cm2.detik. Berdasarkan hasil percobaan nilai fluks yang dihasilkan

membran keramik cukup tinggi dan telah memenuhi standar. Penulis

menyarankan agar dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan

kecepatan pengaduk agar diperoleh nilai fluks dan rejeksi yang optimum.

ABSTRACT

DESIGN TO DEVELOP BUILD THE CERAMIC MEMBRANE IN

PROCESSING IRRIGATE THE RIVER BECOME THE CLEAN WATER

The main purpose of this building is designed to find out the value Fluks and

Rejeksi of ceramic membrane to be used in processing the river water into clean

water. Membrane ceramics used in this research are made by using clay and

bantonit. Metedologi used in this research include the creation membrane, design

tools, analysis of initial sample, experiment with the tools to determine the value

fluks and rejeksi, and analysis of end products that include pH, Turbidity, TDS,

Kesadahan, Ca, Cl, Fe and COD. The data is done with the method of

observation, the calculation is done for further value fluks and rejeksi. From the

experiment conducted fluks highest value obtained was 0.198 ml/cm2.detik.

Based on the results of the experiment value fluks produced ceramic membrane is

high enough and has met the standard. The author suggests that further research

be done by using the mixer speed to obtain the value of Agr fluks and rejeksi

optimum.

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

SWT. Karena atas berkat dan karunia-Nya jualah penulisan Laporan Akhir yang

berjudul Rancang Bangun Alat Pemurnian Air Dengan Menggunakan Membran

Keramik dapat selesai tepat waktunya.

Laporan Akhir ini dibuat sebagai persyaratan untuk menyelesaikan

pendidikan Diploma III di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya

Palembang. Untuk memenuhi maksud tersebut, penulis telah melakukan

penelitian di Laboratorium Politeknik negeri Sriwijaya dan Dinas Pertambangan

Sumatera Selatan.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan baik materil

maupun spritual dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini terutama kepada :

1. Bapak RD. Kusmanto, ST., M.M, Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya

2. Bapak H. Firdaus, ST., M.T, Pembantu Direktur I Politeknik Negeri

Sriwijaya

3. Bapak H. Yohandri Bow, S.T., MS, Pembantu Direktur IV Politeknik

Negeri Sriwijaya

4. Bapak Ir. Irawan Rusnadi, M.T, Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Sriwijaya.

5. Bapak Ir. Robert Junaidi, M.T, Wakil Ketua Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Sriwijaya.

6. Bapak Ir. A..Husaini, M.T, Sebagai Dosen Pembimbing I dengan penuh

cinta kasih dan kesabaran yang tinggi membimbing penulis..

7. Ibu Ir. Fatria, M.T, Sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

arahan dan bimbingan kepada penulis.

8. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Kimia beserta staff Jurusan Teknik Kimia.

9. Teknisi-teknisi di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri

Sriwijaya ( K Yoelis, KDaus, Pak Widodo, Pak Adi, Pak Agus,

Buk Erni, Buk Yeni DLL ) terima kasih atas semua bantuannya

selama penulis kuliah di Politeknik Negeri Sriwijaya.

10. Bapak dan Ibu yang telah memberikan kasih sayangnya selama ini dan

juga telah memberikan dorongan semangat baik dalam bentuk moril,

materil dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir

ini.

11. Saudara-Saudara ku(aisok, aicik, addikku dan ksoni) yang telah

memberikan dorongan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan

Laporan Akhir ini.

12. Keponakan Q yang tercinta , Adeline Aurellia Syaira, LOVE u all.

13. Sahabat-sahabat Terbaikku(wiwin dan Ocin) makasih banyak atas bantuan

dan pengertiannya selama ini.

14. Rekan-Rekan Petrokimia ( jeng skesil, jeng fau , Bang Beni

, Mas aol Deelel )15. Rekan-rekan Mahasiswa yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang

telah banyak membantu baik materi maupun spiritual.

16. Best always to KIB & Petrokimia NR

17. Rekan-rekan mahasiswa se Almamater

Penulis menyadari masih banyak terdapat kesalahan maupun kekurangan

dalam penulisan Laporan akhir ini, untuk itu kritik dan sran yang membangun

penulis harapkan.

Akhir kata penulis mengharapkan semoga Laporan Akhir (LA) ini dapat

bermanfaat bagi kita semua, Amien Yarobbalallamin

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... ii

MOTTO ............................................................................................................. iii

ABSTRAK ......................................................................................................... iv

ABSTRACT ........................................................................................................v

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vi

DAFTAR ISI..................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................x

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................11.2 Tujuan Penelitian ..................................................................................41.3 Manfaat Penelitian ................................................................................41.4 Permasalahan.........................................................................................4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5

2.1. Membran keramik .................................................................................2.1.1 Membran ................................................................................. 52.1.2 Keramik................................................................................... 142.1.3 Membran Keramik ................................................................. 17

2.2 Filtrasi ................................................................................................ 182.3 Bahan-Bahan Untuk Membran Keramik ............................................ 19

2.1.1 Lempung ................................................................................ 192.1.2 Bentonit ................................................................................... 21

2.4. Metode Pengolahan Air....................................................................... 262.5. Sistem Pengolahan Air....................................................................... 332.6. Air Sungai ........................................................................................... 36

BAB III Kerangka Pemecahan Masalah ....................................................... 43

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................. 433.2. Pembuatan Membran .......................................................................... 43

3.2.1 Alat danBahan Yang digunakan ............................................... 433.2.2 Metode Pembuatan Membran .................................................... 43

3.3. Perancangan ........................................................................................ 463.4. Uji Kelayakan Membran..................................................................... 49

3.5. Prosedur pengolahan..............................................................................50BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 53

4.1 Hasil .....................................................................................................534.2 Pembahasan......................................................................................... 55

4.2.1 Pembuatan Membran Keramik .................................................. 554.2.2 Penentuan Fluks Air Murni........................................................ 564.2.3 Pengaruh Koagulan dan Tekanan Terhadap Volume

Dan Kandungan Zat Padat............................................................57BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................72

5.1 Kesimpulan ...................................................................................72

5.2 Saran...............................................................................................72

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1 . Spesifikasi Membran Untuk Ultrafiltrasi..................................................92. Perbandingan sifat Ca Bentonit dengan Na Bentonit ..............................233. Status Mutu Air Sungai di Indonesia ......................................................404. Hasil Karakteristik Membran Keramik ...................................................785. Harga Fluks Air Murni ............................................................................796. Hasil Volume yang Didapatkan Tanpa Menggunakan Koagulan............787. Data Volume Yang Didapatkan Dengan Menggunakan Koagulan .........808. Data Rejeksi Air Sungai Tanpa Koagulan Untuk TDS............................819. Data Rejeksi Air Sungai Tanpa Koagulan Untuk COD...8210. Data Rejeksi Air Sungai Dengan Koagulan Untuk TDS 8211. Data Rejeksi Air Sungai Dengan Koagulan Untuk COD ...8212. Hasil Analisis Komposisi Air Sungai Sebelum dan Sesudah Tanpa

Menggunakan Membran .8413. Hasil Analisis Komposisi Air Sungai Sebelum dan Sesudah Menggu

nakan Koagulan ..8414. Penentuan Kesadahan Total Tanpa Menggunakan Koagulan Sebelum

dan Sesudah ............................................................................................8515. Penentuan Kesadahan Total Menggunakan Koagulan Sebelum dan

Sesudah Pengolahan ...............................................................................8516. Data Hasil Rejeksi Air Sungai Tanpa Koagulan Untuk Turbidity .........8517. Data Hasil Rejeksi Air Sungai Dengan Koagulan Untuk Kekeruhan.8618. Data penentuan Fe Tanpa Menggunakan Koagulan Sebelumdan Sesu

dah Pengolahan ......................................................................................8519. Data penentuan Fe Menggunakan Koagulan sebelum dan Sesudah

Pengolahan .............................................................................................8720. Data Penentuan Cl Tanpa Menggunakan Koagulan Sebelum dan Ses

dah pengolahan ......................................................................................8721. Data Penentuan Cl Menggunakan Koagulan Sebelum dan Sesudah

Pengolahan .............................................................................................8722. Data Penentuan Ca Tanpa Menggunakan Koagulan Sebelum dan Ses

udah Pengolahan ....................................................................................8723. Data Penentuan Ca Menggunakan Koagulan Sebelum dan Sesudah

Pengolahan .............................................................................................8824. Data Penentuan pH Tanpa Menggunakan Koagulan Sebelum dan Se

sudah Pengolahan ...................................................................................8825. Data Penentuan pH menggunakan Koagulan Sebelum dan Sesudah

Pengolahan .............................................................................................88

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Diagram Alir Prosees Pembuatan Membran Keramik.............................. 45

2. Modul Membran ...................................................................................... 39

3. Kurva Waktu Tempuh Vs Permeat ........................................................... 57

4. Kurva Hubungan Tekanan Vs Kekeruhan Tanpa Menggunakan Koagulan ........................................................................... 58

5. Kurva Hubungan Tekanan Vs Kekeruhan Dengan Menggunakan Koagulan ........................................................................... 58

6. Kurva Hubungan Konsentrasi Koagulan Vs TDS Dengan Menggunakan Koagulan.............................................................. 59

7. Kurva Hubungan Konsentrasi Koagulan Vs TDS Dengan Menggunakan Koagulan ........................................................................... 59

9. Kurva Waktu Vs Volume Permeat (20 ppm)............................................ 60

10. Kurva Waktu Vs Volume Permeat (40 ppm)............................................ 61

11. Kurva Waktu Vs Volume Permeat (60 ppm).............................................61

12. Kurva Waktu Vs Volume Permeat (80 ppm).............................................62

13. Kurva Waktu Vs Volume Permeat (100 ppm)........................................... 62

14. Kurva Waktu Vs Volume Permeat Tanpa Koagulan .................................63

15. Kurva Tekanan Vs COD Tanpa Menggunakan Koagulan.........................64

16. Kurva Konsentrasi (ppm) Vs COD (ppm) Dengan MenggunakanKoagulan ....................................................................................................64

17. Kurva Tekanan Vs pH Tanpa Menggunakan Koagulan ............................65

18. Kurva Tekanan Vs pH Menggunakan Koagulan .......................................65

19. Kurva Tekanan Vs % Rejeksi COD Tanpa Menggunakan Koagulan ....................................................................................................67

20. Kurva Konsentrasi Vs % Rejeksi COD Menggunakan Koagulan .............67

21. Kurva Tekanan Vs % Rejeksi Kekeruhan Tanpa Menggunakan Koagulan ............................................................................68

22. Kurva Konsentrasi Vs % Rejeksi KekeruhanMenggunakan Koagulan ............................................................................67

23. Kurva Tekanan Vs % Rejeksi TDS Tanpa Menggunakan Koagulan ....................................................................................................69

24. Kurva Konsentrasi Vs % Rejeksi TDS Menggunakan Koagulan.............69

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Prosedur Kerja ................. ....................................742. Data .................................................783. Perhitungan..........................................894. Gambar.............................................92

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air sangat penting dalam kehidupan manusia, senyawa ionik ini sangat vital

eksistensinya dalam berbagai kegunaan termasuk dunia industri. Di Indonesia

banyak sekali sumber air yang dapat digunakan terutama air yang berasal dari

sungai. Sumatera Selatan merupakan daerah yang banyak dikelilingi oleh sungai

sungai seperti: Sungai Bulurangtiding, Sungai Komring, Sungai Lakitan, Sungai

Lematang, Sungai Mesuji, Sungai Ogan, Sungai Rambang, Sungai Rawas, Sungai

Saleh dan Sungai Musi (------, 2006, nama sungai di Indonesia).

Air sungai digolongkan sebagai contoh kedalam air permukaan. Air sungai

merupakan perairan darat karena air permukaannya berada diatas daratan (------

,2006,Nama Sungai di Indonesia). Unsur unsur yang terkandung didalam air

sungai tersebut meliputi : warna, pH, Ca, Barium dan Sulfat (Mariana Raini,Max

J.Herman,Melia Utama: Pusat Penelitian dan Pengembangan Farmasi). Banyak

teknologi yang sudah digunakan dalam pengolahan air sungai yang dapat

dimanfaatkan untuk masyarakat luas terutama di PDAM menggunakan

pengolahan secara fisik dan kimia. Pengolahan secara fisik meliputi bau dan

warna (pemeriksaan organoleptik) dan kekeruhan (turbidimetri) sedangkan

pemeriksaan kimia dilakukan untuk kandungan barium dan sulfat dengan cara

turbidimetri, besi, mangan, nitrit dan sulfit dengan cara kolorimetri menggunakan

tabung Nessler, kesadahan, klorida dan zat organic dengan cara titrasi serta

pengukuran pH dengan pH meter. PDAM menggunakan air sungai sebagai

sumber utamanya. Air sungai terutama yang berasal dari sungai musi memerlukan

pengolahan sebelum dikonsumsi manusia. Kebutuhan akan air yang berkualitas

sangat penting akan tetapi kuantitasnya yang memadaipun juga tidak kalah

pentingnya, ini menuntut sinergi teknologi yang compatible untuk menangani

permasalahan air yang kian hari kualitas dan kuantitasnya menurun. Teknologi

yang digunakan sekarang ini memiliki kekurangan atau kelemahan seperti masih

memerlukan bahan bahan kimia yang masih berbahaya, selain itu membutuhkan

tempat yang cukup luas serta membutuhkan biaya relatif mahal sehingga untuk

memperoleh air bersih yang layak dikonsumsi diperlukan suatu cara yang baik.

Salah satu metode alternatif lain yang digunakan adalah filtrasi(penyaringan)

dengan memanfaatkan teknologi membran, khususnya membran keramik dengan

media filtrasi menggunakan Bentonit. Hal ini dapat membantu persediaan air

bersih yang dapat dikonsumsi. Metode ini juga dapat diterapkan di daerah

pedesaan yang berada ditepi sungai ataupun sumber air lainnya.

Teknologi membran telah menjadi topik hangat dalam beberapa tahun

terakhir ini. Hal ini mungkin dipicu fakta bahwa pemisahan dengan membran

memiliki banyak keunggulan yang tidak dimiliki metode-metode pemisahan

lainnya. Keunggulan tersebut yaitu pemisahan dengan membran tidak

membutuhkan zat kimia tambahan dan juga kebutuhan energinya minimum.

Membran dapat bertindak sebagai filter yang sangat spesifik

Membran didefinisikan sebagai suatu media berpori berbentuk seperti tabung

atau film tipis, bersifat semifermiabel yang berfungsi untuk memisahkan partikel

dengan ukuran molekular (spesi) dalam suatu sistem larutan. Spesi yang memiliki

ukuran yang lebih besar dari pori membran akan tertahan sedangkan spesi dengan

ukuran yang lebih kecil dari pori membran akan lolos melalui pori membran.

Filtrasi membran dapat menyaring polutan / kontaminan yang tidak diinginkan

berdasarkan ukuran partikelnya. Sederhananya jika ukuran pori pori membran

harus lebih kecil dari itu (Mulder:1996).

Membran terdiri dari 2 jenis yaitu porous membran dan non-porous membran.

Aplikasi dari non-porous membran sudah banyak digunakan di Indonesia, salah

satunya membran yang terbuat dari plastik polikarbonat untuk memproduksi air

bersih yang dibuat oleh seorang Wenten, ia membuat sendiri membran filter yang

telah diaplikasikan di NTT untuk mengkonversi air limbah dan air hujan menjadi

air minum, lainya yaitu mengubah air sungai menjadi air minum tanpa zat kimia

aplikasi PT. PERTAMINA UP II. Porous membran jenis membran inorganik

seperti membran keramik menggunakan media filter dalam pengolahannya. Media

filter yang digunakan adalah pasir, kerikil, ijuk, lempung, arang dan zeolit (alam

atau sintetik). Sejauh ini membran keramik telah digunakan oleh WAHYONO,

HADI yang membuat membran keramik dengan tujuan menyediakan air bersih

dan menyediakan konsentrat logam berat dari suatu limbah pelapisan logam agar

mudah diproses kembali untuk bahan baku proses. WAHYONO, HADI memilih

bahan dasar keramik yaitu lempung, dan melakukan pengujian filter dengan

berbagai tekanan kerja sehingga dapat diketahui gambaran daya tahan filter serta

kualitas air terolah.

Alternatif membran inorganik yaitu memodifikasi membran dengan bahan

keramik dan mediafilter bentonit untuk pengolahan air sungai yang ada di

Sumatera Selatan sehingga dapat menghasilkan air bersih yang dibutuhkan

masyarakat. Untuk mengetahui kinerja membran dapat dilakukan pervaporasi

untuk mengetahui permeabilitas dan selaktivitas membran. Permeabilitas dapat

diwakili dengan fluks sedangkan selektivitas dapat diketahui dari derajat

pemisahan. Efektivitas membran dilihat dari selektifitas dan fluks. Dengan

meningkatnya selektivitas maka akan memberikan fluks yang lebih lama, maka

diperlukan sebuah strategi agar kedua hal ini dapat dicapai dalam proses

pengolahan air sungai menjadi air bersih sesuai kebutuhan (Hartomo dan

Widiatmoko:1994).

Memanfaatkan teknologi membran, khususnya membran keramik dengan

media filtrasi yaitu bentonit diharapkan dapat membantu persediaan air bersih

yang layak konsumsi. Metode ini juga dapat diterapkan di daerah pedesaan yang

berada di tepi sungai ataupun sumber air lainnya.

Teknologi membran akhir-akhir ini menjadi populer dikarenakan

perkembangan yang begitu pesat baik dalam skala industri maupun dalam

penggunaan di laboratorium karena proses pemisahan dengan membran

mempunyai beberapa keunggulan diantaranya :

1. Memberikan hasil dengan kemurnian tinggi,

2. Konsumsi energi relatif murah,

3. Pemisahan dapat dilakukan secara kontinyu,

1.2 Tujuan

Penelitian ini bertujuan:

1. Mengetahui parameter fisika dan kimia yang ada di dalam air sungai.

2. Dapat mengelola air sungai menjadi air bersih sesuai dengan standar air besih

menurut DEPKES.

3. Dapat membuat seperangkat/rangkaian alat pengolahan air dengan proses

filtrasi menggunakan membran keramik.

4. Menentukan kinerja membran keramik yang didapatkan dan diaplikasikan

pada pemurnian air.

1.3 Manfaat

1. Memberikan informasi atau bahan masukan sebagai alternatif proses

pengolahan air yang dapat digunakan di masyarakat kampus, industri dan

masyarakat umum.

2. Sebagai masukan bagi mahasiswa tentang teknologi membran untuk

pengolahan air.

3. Memberikan pengetahuan tentang pengolahan air tanpa menggunakan bahan

kimia.

1.4 Permasalahan

Permasalahan yang ditemukan adalah dilihat dari kinerja membran hasil

modifikasi saat ini dengan menggunakan variasi tekanan yang digunakan

sehingga dapat ditemukan membran yang baik untuk pengolahan air dan juga

bagaimana kinerja alat bila ditinjau dari persen kemurnian produk (fluks dan

rejeksi) bila mencapai 100% sehingga didapatkan efisiensi penyaringan cukup

tinggi dan dapat memperoleh air bersih memenuhi standar baku mutu air yang

diizinkan oleh MENKES RI.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Membran Keramik

2.1.1 Membran

Membran sudah sangat familiar digunakan untuk pengolahan air bersih,

minum dan air buangan dinegara negara maju, seperti Amerika, Jepang,

Singapura, Jerman dll. Hal ini dikarenakan penggunaan membran sangat ramah

lingkungan. Membran merupakan sekat yang bersifat selektif permeabel yang bisa

memisahkan dua fasa. Pada dasarnya pemisahan membran adalah berdasarkan

ukuran partikelnya. Selain itu membran juga dapat didefinisikan sebagai suatu

media berfori berbentuk seperti tabung atau film tipis, bersifat

semifermiabel(Widianto, Tri. Teknologi Membran dan Filtrasi).

Membran memiliki ketebalan yang berbeda beda, ada yang tebal dan ada

juga yang tipis serta ada yang homogen dan ada juga yang heterogen. Ditinjau

dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan alami

adalah bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan kertas, sedangkan bahan

sintetis dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer.

Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk

molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar

dari pori pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran

yang lebih kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan disebut

konsentrat dan larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi yang menggunakan

membran selain berfungsi sebagai sarana pemisahan juga berfungsi sebagai sarana

pemekatan dan pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran

tersebut.

Teknik pemisahan dengan membran umumnya berdasarkan ukuran partikel

dan berat molekul dengan gaya dorong berupa beda tekan, medan listrik dan beda

konsentrasi. Proses pemisahan dengan membran yang memakai gaya dorong

berupa beda tekan umumnya dikelompokkan menjadi empat jenis diantaranya

mikromembran, ultramembran, nanomembran, dan reverse osmosis(Teknologi

Membran dalam Penggunaan Air).

Teknologi membran memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan

proses lain, antara lain :

a. Pemisahan dapat dilakukan secara kontinyu,

b. Konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah,

c. Proses membran dapat mudah digabungkan dengan proses pemisahan lainnya

(hybrid processing),

d. Pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan,

e. Mudah dalam scale up,

f. Tidak perlu adanya bahan tambahan,

g. Material membran bervariasi sehingga mudah diadaptasikan pemakaiannya.

Kekurangan teknologi membran antara lain : fluks dan selektifitas karena pada

proses membran umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan

selektifitas. Semakin tinggi fluks seringkali berakibat menurunnya selektifitas dan

sebaliknya. Sedangkan hal yang diinginkan dalam proses berbasiskan membran

adalah mempertinggi fluks dan selektifitas.

2.1.1.1 Faktor Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Membran

Pembuatan membran mempunyai spesifikasi khusus tergantung untuk apa

membran tersebut digunakan dan spesifikasi apa produk yang diharapkan.

Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran diantaranya

sebagai berikut :( A.J Hartomo)

1. Ukuran Molekul

Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran. Pada

pembuatan mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi mempunyai spesifikasi khusus.

Sebagai contoh untuk membran protein kedele yang dihidrolisis menggunakan

membran 5000 MWCO, 10.000 MWCO dan 50.000 MWCO.

2. Bentuk Molekul

Bentuk dan konfigurasi macromolekul mempunyai efek pada kekuatan ion,

temperatur dan interaksi antar komponen. Perbedaan bentuk ini khusus pada

kondisi dibawah permukaan membran. Hal ini dapat terlihat dalam

penggunaan membran pada protein dan dextrin.

3. Bahan Membran

Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejeksi dan distribusi

ukuran pori. Sebagai contoh membran dari polisulfon dan membran dari

selulosa asetat, kedua membran ini menunjukkan rendahnya deviasi antara

kedua membran dan ini mempunyai efek pada takanan membran. Selain itu

mempunyai efek pada tingkat penyumbatan(fouling) pada membran.

4. Karakteristik Larutan

Pada umumnya berat molekul larutan garam dan gula mempunyai berat

molekul yang kecil dari ukuran pori membran. Karakteristik larutan ini

mempunyai efek pada permeabilitas membran.

5. Parameter Operasional

Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari

tekanan membran, permukaan membran, temperatur dan konsentrasi.

Parameter tambahan adalah : pH, ion strenght dan polarisasi.

2.1.1.2 Jenis Jenis Membran

1. Mikrofiltrasi

Mikrofiltrasi merupakan pemisahan partikel berukuran micron dan

submicron. Bentuknya lazim berupa cartridge, gunanya untuk menghilangkan

partikel dari air yang berukuran 0,04 sampai 100 mikron. Asalkan kandungan

padatan total terlarut tidak melebihi 100 ppm. Filtrasi carridge merupakan filtrasi

mutlak, artinya partikel padat akan tertahan, terkadang cartridge yang berbentuk

silinder itu dapat dibersihkan. Catridge tersebut diletakkan didalam wadah

tertentu(housing). Bahan cartridge beraneka: katun, wool, rayon, selulosa,

fiberglass polyproplen, akrilik, nilon, asbes, ester ester selulosa, polimer

hidrokarbon terfluorinasi.

Untuk memperpanjang umur membran dan meningkatkan kinerja pemisahan

membran mikrofiltrasi dalam pengolahan air bersih, perlu dilakukan perlakuan

koagulasi flokulasi pada umpan membran. Salah satu faktor yang mempengaruhi

keberhasilan proses koagulasi flokulasi dan akhirnya juga berpengaruh terhadap

kinerja membran adalah waku pengadukan pelan koagulan.(Eva Fathul Karamah)

Membran makrofiltrasi ini adalah membran yang biasa digunakan dalam proses

pengolahan air bersih, yang cocok menahan suspensi dan emulsi, juga untuk

memisahkan partikel (bakteri dan ragi). Selain itu harga membran mikrofiltrasi

lebih murah, juga membutuhkan tekanan operasi yang lebih kecil, yaitu kurang

dari 2 bar, sehingga membutuhkan alat pendukung/utiltas yang lebih sedikit.

(Mulder,1991)

Janis jenis cartridge dikelompokkan :

a. Cartridge leletan

b. Cartridge rajut-lekatan-terjurai

c. Cartridge lembar berpori ( kertas saring khusus, media nirpintal, membran,

berkarbon)

2. Osmosis Balik (RO)

Membran RO dibuat dari bebagai bahan seperti selulosa asetat (CA),

Poliamida(PA), Poliamida Aromatis, polieteramida, polieterurea, polifelilene

oksida, polifenilen bibenzimidazol, dsb. Membran komposit film tipis terbuat dari

berbagai bahan polimer untuk substratnya ditambah polimer lapisan fungsional

diatasnya.

Membran mengalami perubahan karena mamfat dan fouling(sumbat).

Pemampatan atau fluks merosot itu serupa dengan penyerapan plastic/logam bila

terkena beban tegangan kompresi. Makin besar tekanan dan suhu, biasanya

takreversibel dan membran makin mampat. Normalnya, membran bekerja pada

suhu 21- 35 oC. Fouling membran itu diakibatkan zat zat dalam air baku

misalnya kerak, pengendapan koloid, oksida logam, organic dan silica.

Berdasarkan kajian ekonomi menunjukkan osmosis balik mempunyai

keuntungan sebagai berikut:

1. Untuk umpan padatan total terlarut dibawah 400 ppm, osmosisi balik

merupakan perlakuan yang murah

2. Untuk umpan padatan total terlarut diatas 400 ppm, dengan penurunan padatan

total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkan dibanding

dengan deionisasi.

3. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan

organik lebih dari pada 15g/liter, osmosis balik sangat baik untuk pra

perlakuan deionisasi.

4. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih

praktis.

3. Ultrafiltrasi

Membran ultrafiltrasi adalah teknik proses pemisahan (menggunakan)

membran untuk menghilangkan berbagai zat terlarut BM (berat molekul) tinggi,

aneka koloid, mikroba sampai padatan tersuspnsi dari air larutan. Membran

semipermiabel dipakai untuk memisahkan makromolekul dari larutan. Ukuran dan

bentuk molekul terlarut merupakan faktor penting.

Dalam teknologi pemurnian air, membran ultrafiltrasi dengan berat molekul

membran (MWC) 1000 - 2000 lazim untuk penghilangan pirogen, sedangkan

berat molekul membrane (MWC) 80.000 - 100.000 untuk pemakaian

penghilangan koloid. Terkadang pirogen (BM 10.000 - 20.000) dapat dihilangkan

oleh membran 80.000 karena adanya membran dinamis.

Tekanan sistem ultrafiltrasi biasanya rendah, 10 100 psi (70 - 700kPa), maka

dapat menggunakan pompa sentrifugal biasa. Membran ultrafiltrasi sehubungan

dengan pemurnian air dipergunakan untuk menghilangkan koloid (penyebab

fouling) dan penghilangan mikroba, pirogen dan partikel dengan modul higeinis.

Tabel 1. spesifikasi membran untuk ultrafiltrasi

Bahan PVDF (Spiral )Ukuran Diameter, mm Panjang , mm Luasan, mmSuhu desain, oCMWCO, DaltonLama pengoperasian, jam

1008253,695

30.000 50.000980

Sumber : Aplikasi Teknologi Filtrasi

4. Nanofiltrasi

Proses nanofiltrasi merejeksi kesadahan, menghlangkan bakteri dan virus,

menghilangkan warna karena zat organik tanpa menghasilkan zat kimia berbahaya

seperti hidrokarbon terklorinasi. Nanofiltrasi cocok bagi air padatan total terlarut

rendah, dilumakan dan dihilangkan organiknya.

Sifat rejeksinya khas terhadap tipe ion : ion dwipalen lebih cepat dihilangkan dari

pada yang ekivalen, sesuai saat membran itu diproses, formulasi bak pembuat,

suhu, waktu annealing, dan lain lain. Formulasi dasarnya mirip osmosis balik

tetapi mekanisme operasionalnya mirip ultrafiltasi. Jadi nanofiltrasi itu gabungan

antara osmosisi balik dan ultrafiltrasi (Workshop Teknologi Industri Kimia dan

Kemasan).

Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi menjadi 3

kategori:(Wahyu Hidayat, 2007)

Membran. Sweep (berupa cairan atau gas) digunakan untuk membawa permeat

hasil pemisahan.

a. Porous membran. Pemisahan berdasarkan atas ukuran partikel dari zat-zat

yang akan dipisahkan. Hanya partikel dengan ukuran tertentu yang dapat

melewati membran sedangkan sisanya akan tertahan. Berdasarkan klasifikasi

dari IUPAC, pori dapat dikelompokkan menjadi macropores (>50nm),

mesopores (2-50nm), dan micropores (

b. Non-porous membran. Dapat digunakan untuk memisahkan molekul dengan

ukuran yang sama, baik gas maupun cairan. Pada non-porous membran, tidak

terdapat pori seperti halnya porous membran. Perpindahan molekul terjadi

melalui mekanisme difusi. Jadi, molekul terlarut di dalam membran, baru

kemudian berdifusi melewati membran tersebut.

c. Carrier membran. Pada carriers membran, perpindahan terjadi dengan

bantuan carrier molecul yang mentransportasikan komponen yang diinginkan

untuk melewati membran. Carrier molecule memiliki afinitas yang spesifik

terhadap salah satu komponen sehingga pemisahan dengan selektifitas yang

tinggi dapat dicapai.

2.1.1.3 Proses Pemisahan dengan Membran

Proses pemisahan dengan membran dapat tercapai karena membran

mempunyai kemampuan untuk memindahkan atau memisahkan suatu komponen

dari suatu campuran umpan dengan lebih mudah dari komponen lain. Hal ini

disebabkan perbedaan sifat fisika dan kimia antara membran dengan komponen

yang dapat dilewatkan.

Upstream merupakan sisi umpan yang terdiri dari bermacam macam molekul

(komponen) yang akan dipisahkan, sedangkan down stream adalah sisi permeat

yang merupakan hasil pemisahan. Pemisahan ini terjadi karena adanya gaya

pendorong (driving force) yang berupa perbedaan gaya gerak listrik, perbedaan

temperatur, perbedaan konsentrasi, dan perbedaan tekanan.

2.1.1.4 Karakteristik Membran

Untuk mengetahui proses pemisahan dengan membran, akan ditentukan

karakteristik membran yang dalam hubungannya dengan sifat dan struktur

membran seperti hidrifilisitas, muatan serta ukuran dan distribusi pori. Bagian

yang terpenting yang berkaitan dengan fungsi membran yaitu permeabilitas dan

perselektifitas.

a. Kandungan air

Kandungan air merupakan tingkat kemampuan membran untuk menyerap air.

Rumus yang dipakai untuk mencari kandungan air adalah :

%100xWmb

WmkWmbH

Dimana : Wmb : berat membran basah (gram)

Wmk : berat membran setelah pemanasan (gram)

H : kandungan air (%)

b. Ukuran dan Jumlah Pori

Pada proses menggunakan membran, ukuran dan jumlah pori merupakan

fakor yang harus dipertimbangkan. Ukuran pori akan menentukan sifat selektifitas

membran yaitu kemampuan dari membran untuk menahan molekul - molekul zat

terlarut, sehingga tidak ada yang lolos menembus pori membran. Sedangkan

jumlah pori menentukan sifat permeabilitas membran yaitu kemudahan membran

untuk melewatkan molekul molekul air, dimana jika permeabilitas membran

yang dhasilkan tinggi, maka membran layak digunakan (Mulder,1995).

c. Ketebalan Membran

Ketebalan merupakan salah satu karakteristik membran yang diukur untuk

mengetahui laju permeasi membran.

d. Luas Membran

Luas membran yang dibuat disesuaikan dengan alat yang akan dirancang ,

dimana pengukuran panjang dan lebar membran ini secara manual dengan

menggunakan membran.

2.1.1.5 Kinerja Membran

Kinerja membran atau efisiensi membran ditentukan oleh dua parameter yaitu

fluks dan rejeksi (penolakan): (Mulder, 1996)

a. Fluks Volum (Jv)

Fluks didefinisikan sebagai zat yang dapat menembus membran tiap satuan

luas membrane per satuan waktu . Fluks demikian dapat dinyatakan sebagai fluks

volum (Jv) yang dinyatakan sebagai berikut :

tA

vJv

.

Dimana :

Jv = Fluks Volum

A = Luas permukaan

V = Volume permeat

T = Waktu tumpuhan

Fluks volume dihitung berdasarkan garafik volume permeat vs waktu dari

tiap-tiap tumpuhan .

b. Rejeksi

Rejeksi menunjukan besarnya kandungan garam yang tertahan pada

permukaan membran yang tidak menembus membran dinyatakan sebagai berikut :

%1001 xCf

CpR

Dimana :

R = Rejeksi (%)

Cp = Konsentrasi solute dalam permeat (ppm)

Cf = Konsentrasi solute dalam umpan (ppm)

Jika koefisien rejeksi yang diperoleh cukup besar (100%) air bersih yang

diperoleh cukup murni (hampir tidak mengandung kadar garam)

2.1.1.6 Metode Pembuatan Membran

Proses pembuatan membran pada laporan akhir ini mengikuti proses

pembuatan keramik. Secara garis besar langkah-langkah yang dilakukan dalam

pembuatan keramik antara lain :

1. Pemilihan bahan dasar (raw material selection)

Pada tahapan ini, bahan dasar dipilih berdasarkan kebutuhan. Beberapa hal

yang dipertimbangkan adalah karakteristik dari material yang ingin dihasilkan,

biaya dan kemudahan dalam memperoleh bahan tersebut. Bahan dasar kemudian

diolah lebih lanjut hingga siap untuk diproses menjadi powder.

2. Pembuatan powder (powder preparation)

Umumnya, bahan dasar pembuatan keramik selalu dalam bentuk powder.

Terdapat beberapa keuntungan dari dibuatnya powder, diantaranya untuk

memperkecil ukuran partikel dan memodifikasi distribusi ukurannya. Powder

harus dibuat dengan ukuran sekecil mungkin karena kekuatan mekanik dari

keramik berbanding terbalik dengan ukuran powder. Pembuatan powder dapat

dilakukan antara lain dengan menggunakan penggerus manual seperti mortar atau

dapat juga menggunakan ball mill.

3. Pencetakan (forming)

Terdapat beberapa macam metoda pencetakan keramik. Secara umum

metoda-metoda tersebut dapat dkelompokkan menjadi tiga, yaitu pressing,

casting, dan plastic forming. Sebagaimana disebutkan pada sub bab dibawah ini,

dry pressing dan slip castng merupakan teknik pencetakan yang dapat digunakan

untuk membuat keramik berpori.

4. Pengeringan (drying)

Drying merupakan proses densifikasi partikel pada temperatur tinggi

dibawah temperatur lelehnya , untuk meningkatkan rapat massa dan kekuatan dari

material . Pada proses drying, terjadi perubahan microstructur.

2.1.2 Keramik

Keramik adalah suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses

pembakaran. Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkan dapat

digunakan dalam berbagai aplikasi yang meliputi kapasitas panas yang baik,

konduktivitas panas rendah, tahan korosi, keras, kuat namun agak rapuh.

Disamping karakteristik tersebut, keramik juga memiliki sifat kelistrikan yang

meliputi insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor, sifatnya

dapat magnetik dan non magnetik. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam

lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya. Bahan baku keramik yang

umum dipakai adalah felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air.

Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan

mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada

lingkungan geologi dimana bahan diperoleh. Secara umum strukturnya sangat

rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas. Fine ceramics (keramik modern

atau biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic,

techical ceramic) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-

oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll).

Penggunaannya: elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada

bidang medis. Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan

jenis keramik adalah britle atau rapuh, hal ini dapat kita lihat pada keramik jenis

tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya

(http://www.Proses _keramik slip casting .org).

2.1.2.1 Sifat Keramik

Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis

keramik adalah britle atau rapuh, hal ini dapat kita lihat pada jenis keramik

tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya. Sifat

keramik yang lain adalah tahan suhu tinggi, sebagai contoh keramik tradisional

yang terdiri dari clay, flint dan feldfar tahan sampai dengan suhu 1200oC, keramik

engineering seperti keramik oksida maupun tahan sampai dengan suhu 2000oC.

Kekuatan tekanan tinggi, sifat ini merupakan salah satu faktor yang membuat

penelitian tentang keramik terus berkembang.

2.1.2.2 Keramik berpori (Keramik Porous)

Dalam pembuatan keramik berpori dapat dilakukan dengan menggunakan

beberapa metode. Metode yang sering digunakan dalam menghasilkan pori pori

adalah menggunakan media sponge (metode polymeric sponge ) atau dengan

penambahan media tepung yang pernah dilakukan peneliti dari Swedis Ceramic

Institute (Lyckfeldt dan Ferreira, 1997 ). Dalam penggunaan kedua media tersebut

terdapat perbedaan dalam prosedur pembuatan keramik berpori.

Dengan metode polymeric sponge, tahap awal yang dilakukan adalah

membuat slip dari serbuk alumina. Setelah slip terbentuk, kemudian menyiapkan

media sponge dengan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan. Slip yang telah siap

dipenetrasikan masuk kedalam sponge. Setelah slip mengisi melalui pori - pori

sponge kemudian ditunggu hingga kering. Sponge yang kering dilakukan proses

pemanasan ( pembakaran). Pada proses pemanasan, sponge akan terbakar dan

meninggalkan pori - pori sesuai dengan karakteristik pori - pori media sponge

yang digunakan. Pada metode ini media sponge menentukan bentuk dan jumlah

distribusi pori - pori keramik yang dihasilkan.

Pembuatan keramik berpori dengan media tepung (starch) merupakan metode

yang banyak digunakan dalam menghasilkan keramik berpori. Pori - pori pada

keramik dihasilkan karena penambahan strach dalam slip. Proses pencampuran

zat aditif sebagai dispersif agent digunakan agar strach dapat bercampur dengan

serbuk alumina, disamping itu juga digunakan agar menjaga kestabilan alumina.

Setelah dilakukan proses penambahan strach pada slip, dilakukan penuangan

kedalam cetakan yang sudah disiapkan. Seperti pada metode yang lain proses

pembentukan keramik berpori harus dilakukan pemanasan. Pada proses sinter

sekitar temperatur yang tinggi 1000oC, strach tersebut akan terbakar dan

meninggalkan pori pori. Jadi pada metode strach yang digunaka akan

menghasilkan porositas pada keramik. Porositas yang terbentuk bergantung pada

disribusi ukuran bahan yang dicampur (Wikipedia Bahasa Indonesi).

2.1.2.3 Aplikasi Keramik Berpori

Pembuatan keramik berpori dapat dimanfatkan sebagai filter dalam

penuangan logam cair, sebagai katalisator yang ditempatkan dalam sistem gas

buang kendaraan bermotor, dan membran (Van Vlack, 1985). Penggunaan

keramik alumina berpori sebagai filter penuangan logam cair, karena titik lebur

keramik sangat tinggi (2040oC) tidak mudah terdeformasi pada suhu yang tinggi,

dan tidak mudah terjadi kontaminasi dengan unsur lainnya (Ilmu dan Teknologi

Bahan).

Monolithic filter dapat dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi antara yang

sama dengan membran filter tetapi memiliki bentuk yang berbeda.

2.1.3 Membran Keramik

Membran keramik dibentuk dari kombinasi logam (aluminium, titanium,

zirkonium) dengan non logam dalam bentuk oksida, nitrida atau karbida.

Contohnya adalah membran alumina atau zirkonia. Membran gelas juga bisa

digologkan kedalam membran keramik. Namun tampilan fisiknya yang berbeda

membuatnya dimasukkan kedalam golongan tersendiri, selain itu ada perbedaan

pada teknik pembuatannya. Membran gelas biasnya dibuat dari silika. Sedangkan

membran berbasis zeolit berasal dari lempung zeolit memiliki struktur rangka

berpori mirip sangkar.

Aplikasi membran keramik dapat diketahui dari namanya bahwa membran

digunakan untuk memisahkan suatu zat dari kumpulannya berdasarkan perbedaan

ukuran partkel. Untuk lebih sederhana mungkin bisa dibayangkan proses

penyaringan air. Proses ini menjadi demikian penting saat ini karena beberapa

solusi untuk masalah pemisahan biasanya menghasilkan masalah baru. Salah satu

contoh dari masalah yang paling populer mungkin adalah proses pengolahan

limbah. Dalam proses konvensional, kedalam limba industri ditambahkan zat

kimia tertentu yang berfungsi sebagai koagulan dan flokulan. Namun, proses

tersebut bukan tidak mungkin menghasilkan limbah baru yang sama atau bahkan

lebih besar dampaknya terhadap keseimbangan lingkungan. Dengan teknologi

membran, MF bisa diterapkan dalam proses pengolahan limbah ini. Dengan

memberikan tekanan pada suatu media, larutan umpan ( dalam hal ini limbah)

dilewatkan melalui membran dan menghasilkan larutan permeat (hasil

pemisahan). Dengan pengolahan semacam ini maka kita bisa menahan partikel

yang kita inginkan sesuai dengan ukuran partikelnya. Permeat yang dihasilkan

sudah merupakan zat yang aman bagi lingkungan.

Selain pengolahan limbah, yang paling berprospek pada teknologi membran

keramik ini adalah pemurnian air. Didunia terdapat 12.500 industri pemurnian air

dari air laut (Ettouney,2002). Untuk aplikasi ini membran NF dan RO yang

berpotensi sangat besar, dengan ukuran pori yang sangat kecil maka kedua jenis

membran ini hampir bisa menahan apa saja.

Teknologi membran keramik memiliki prospek cerah di Indonesia. Terlebih

dengan kesulita air bersih dan penemaran lingkungan akibat limbah yang begitu

marak (teknologi membran keramik).

2.2 Filtrasi

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan

melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, yang di atasnya padatan

akan terendapkan. Range filtrasi pada industri mulai dari penyaringan sederhana

hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau

gas, aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya.

Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair

sebelum dibuang. Di dalam industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai

range dari hanya sekedar jejak sampai persentase yang besar. Seringkali umpan

dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi,

misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada

penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena varietas dari material

yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda, banyak jenis

penyaring telah dikembangkan, beberapa jenis akan dijelaskan di bawah ini.

Sedimentasi adalah terbawanya material hasil dari pengikisan dan pelapukan

oleh Air, angin atau gletser ke suatu wilayah yang kemudian diendapkan.

Semua batuan hasil pelapukan dan pengikisan yang diendapkan lama kelamaan

akan menjadi batuan sedimen. Hasil proses sedimentasi di suatu tempat dengan

tempat lain akan berbeda. Berikut ini akan dijelaskan ciri bentang lahan akibat

proses pengendapan berdasarkan tenaga pengangkutnya.

Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid akibat kerusakan stabilitas

sistem koloid atau karena penggabungan partikel koloid yang bermuatan sehingga

membentuk patikel yang lebih besar. Koagulasi suatu koloid dapat ditinjau dari

peristiwa mekanis dan peristiwa kimiawi. Peristiwa mekanis seperti pemanasan

atau pendinginan, contoh pada perebusan telur dan agar-agar yang didinginkan.

Peristiwa kimiawi yang dapat menyebabkan koagulasi misalnya pencampuran

koloid.

Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum,

atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau

diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau

sebentar-sebentar. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran

fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik

untuk membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat

atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

Penyaring dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu penyaring kue (cake),

penyaring penjernihan (clarifying), dan penyaring aliran silang (crossflow).

Penyaring kue memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue

kristal atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk

membersihkan kue dan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum

dibuang. Penyaring penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu

gas atau percikan cairan jernih semisal minuman. Partikel padat terperangkap

didalam medium penyaring atau di atas permukaan luarnya. Penyaring

penjernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium

penyaring lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Di dalam penyaring

aliran silang, umpan suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di atas medium

penyaring. Lapisan tipis dari padatan dapat terbentuk di atas medium permukaan,

tetapi kecepatan cairan yang tinggi mencegah terbentuknya lapisan. Medium

penyaring adalah membran keramik, logam, atau polimer dengan pori yang cukup

kecil untuk menahan sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan

mengalir melalui medium sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi

pekatnya. Pembahasan selanjutnya, suatu penyaring ultra, unit aliran silang berisi

membran dengan pori yang sangat kecil, digunakan untuk memisahkan dan

memekatkan partikel koloid dan molekul besar.

2.3 Bahan Bahan untuk Membran Keramik

2.3.1 Lempung

Lempung adalah material yang memiliki ukuran diameter partikel. Mineral

lempung merupakan penyusun batuan sedimen dan penyusun utama dari tanah

(Nelson, 2001). Batu lempung adalah merupakan kumpulan dari mineral lempung

yang termasuk jenis batuan sedimen yang mempunyai ukuran butir (wentworth).

Lempung atau tanah liat juga merupakan kata umum untuk partikel mineral

berkerangka dasar silikat yang berdiameter kurang dari 4 mikrometer. Lempung

mengandung leburan silika dan/atau aluminium yang halus. Unsur-unsur ini,

silikon, oksigen, dan aluminum adalah unsur yang paling banyak menyusun kerak

bumi. Lempung terbentuk dari proses pelapukan batuan silika oleh asam karbonat

dan sebagian dihasilkan dari aktivitas panas bumi. Lempung membentuk

gumpalan keras saat kering dan lengket apabila basah terkena air (Wikipedia

Bahasa Indonesia).

Batu lempung menurut Pettijohn (1975) adalah batuan yang pada umumnya

bersifat plastis, berkomposisi hidrous alumunium silikat (2H2OAL2O3. 2SiO2)

atau mineral lempung yang mempunyai ukuran butir halus (batulempung adalah

batuan sedimen yang mempunyai ukuran butir kurang dari 0,002 atau 1/256 mm).

Ingram (1953), (Vide Pettijohn, 1975) mendefinisikan batu lempung sebagai

batuan yang berstrutur masif yang komposisinya lebih banyak dari lanau.

Sedangkan menurut William dkk, 1954, batu lempung adalah batuan sedimen

klastik yang mempunyai ukuran butir lempung, termasuk di dalamnya butiran

yang mempunyai diameter kurang dari 1 atau 2 mikron dan secara dominan

disusun oleh silika.

Karena ukuran butirnya yang sangat halus maka sulit untuk mendeskripsi

batu lempung secara megaskopis maupun mikroskopis, sehingga analisis kimia

merupakan informasi yang penting untuk mengetahui komposisi batu lempng.

Komposisi dominan pada batu lempung adalah silika (Pettijohn, 1975), yang

merupakan bagian kelompok mineral lempung, yang pada umumnya berasal dari

feldspar. Unsur besi pada batu lempung hadir sebagai oksida, berupa pirit atau

markasit dan siderit. Jumlah oksida besi pada batu lempung biasanya tercermin

pada warna dari batuan tersebut. Selain mineral mineral tersebut di atas karbonat

juga sering dijumpai pada batulempung. Mineral karbonat pada batu lempung

dapat berupa bahan-bahan organik, anorganik atau kombinasi dari keduanya

antara lain: (Ehlers dan Blatt, 1980)

a. Residual Clay

Merupakan hasil pelapukan yang masih insitu atau belum mengalami

transportasi. Ciri-ciri fisik dari batuan ini tergantung pada iklim, pengairan dan

batu induknya. Batu lempung jenis ini dijumpai disekitar batu induknya dan pada

umumnya mempunyai mutu yang lebih baik dibandingkan dengan transported

clays (Sukandarrumidi, 1999)

b. Transported Clays

Batu lempung yang sudah tertransportasi dapat berasal dari tiga sumber yaitu:

1) Produk dari abrasi

2) Produk dari pelapukan yang tertransportasi

3) Pencampuran unsur kimia dan bio kimia

Batu lempung ini selama proses pengendapan atau pengangkutan sangat

mungkin dikotori oleh mineral yang berukuran halus antara lain kuarsa, oksida

besi dan bahan organisme (Sukandarrumidi, 1999).

Karena ukurannya yang halus batu lempung pada umumnya terbentuk pada

daerah yang mempunyai arus lemah. Batu lempung ini terbentuk pada lingkungan

darat maupun laut, contoh di daerah dataran banjir, delta, danau, lagun dan laut

(Ehlers dan Blatt, 1980). Batu lempung yang terbentuk pada daerah yang berbeda

mempunyai kenampakan fisik yang berbeda pula (Dixon, 1992). Batu lempung

yang terbentuk di laut pada umumnya mempunyai perlapisan yang tebal,

mengandung fosil laut dalam, atau binatang yang hidup di laut dangkal yang

kemudian tenggelam setelah mati.

Terdapat tiga kelompok mineral lempung (alumina silikat anhidrat):

a. Kaolinit atau lempung untuk memperoduksi keramik putih.

b. Illit sebagai bahan dasar keramik untuk bangunan ( batu bata, genting)

c. Montmorilonit yang merupakan lempung dengan plastisitas tinggi

2.3.2 Bentonit

Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorillonit dalam

dunia perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Bentonit dengan rumus

Si8(AlMg)4O20(OH)4 (Henry D Foth,1988:321) merupakan mineral aluminosilikat

(Al silikat) yang banyak digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan

berbagai produk diberbagai industri, salah satunya adalah katalis. Monmorillonit

memiliki sifat liat yang sangat tinggi, berkerut jika dipanaskan, dan butirannya

berkeping halus. Berat jenisnya bekisar antara 2,4 2,8 (www.distampropu.go.id).

Bentonit dapat dibagi menjadi dua golongan berdasarkan kandungan

aluminium silikat hydrous, yaitu ativated clay dan fullers Earth. Aktivated clay

adalah lempung yang kurang memiliki daya pemucat, tetapi daya pemucatnya

dapat ditingkatkan melalui pengolahan tertentu. Sementara itu, fullers earth

digunakan didalam fulling atau pembersih bahan wool dari lemak. Sedangkan

bedasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua yaitu:

a. Tipe Wyouming (Na Bentonit Swelling bentonite )

Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali dari semula

apabila dicelupkan kedalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu didalam air,

dan tetap terdispersi beberapa waktu didalam air. Dalam keadaan kering berwarna

putih atau krim, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna

mengkilap. Perbandingan soda dan kapur tinggi, suspensi koloidal mempunyai pH

: 8,5 - 9,8 , tidak dapat diaktifkan, posisi pertukaran diduduki oleh ion - ion

sodium (Na+). Na Bentonit dimanfaatkan sebagai pengisi (filler), lumpur bor,

penyumbat kebocoran bendungan pada Teknik Sipil, bahan pencampur pembuat

cat, bahan baku farmasi, dan perekat pasir cetak pada industri pengecoran logam,

sesuai sifatnya mampu membentuk suspensi kental setelah bercampur dengan air.

b. Mg (Ca - Bentonit - non sweeling bentonit)

Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan kedalam air, dan

tetap terdispersi didalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan memiliki

sifat menghisap yang baik. Perbandingan kandungan Na dan Ca rendah, suspensi

koloidal memiliki pH : 4 - 7. Posisi pertukaran ion lebih banyak diduduki oleh ion

ion kalsium dan magnesium. Karena sifat daya tukar ion yang tinggi dan bersifat

menyerap inilah, montmorillonit dapat dipergunakan sebagai bahan perekat pasir

cetak (www.distam-propu.go.id), dalam keadaan kering bersifat rapit slaking,

berwarna abu abu, biru, kuning, merah dan coklat. Ca - Bentonit banyak dipakai

sebagai bahan penyerap. Ca - bentonit dapat dimanfaatkan sebagai bahan lumpur

bor setelah melalui perukaran ion, sehingga terjadi perubahan menjadi Na -

Bentonit.

Tabel 2. perbandingan sifat - sifat Ca - bentonit dengan Na -bentonit.

Sifat fisik Ca bentonit Na bentonit

Kekuatan dalam keadaan basah

Perkembangan daya ikat

Kekuatan tekan

Panas

Kering

Keawetan

Daya tahan terhadap penyusun

Daya mengembang

Kemantapan terhadap panas dan suhu cetak

Daya mengalirkan pasir

Sifat bentang

Tinggi

Cepat

Sedang

Rendah

Rendah

Rendah

Tidak baik

Tidak baik

Sangat baik

Mudah

Sedang

Sedang

Tinggi

Tinggi

Tinggi

Tinggi

Sangat baik

Sangat baik

Sedang

Sukar

Sumber : (Herlin,1999:10)

Ca bentonit memiliki kekuatan yang lebih tinggi dari Na bentonit dalam

keadaan basah. Perkembangan daya ikat Ca bentonit lebih cepat dari Na

bentonit, hal ini disebabkan karena jarak antar molekul pada Ca bentonit lebih

dekat sehingga daya ikatnya lebih kuat. Kekuatan tekan Na bentonit lebih tinggi

dari Ca bentonit karena disebabkan oleh daya mengembang Na bentonit lebih

besar, yaitu delapan kali lipat da Ca bentonit. Hal ini juga berkaitan dengan daya

tahan terhadap penyusutan Na bentonit lebih tinggi. Sedangkan sifat bentang Ca

bentonit lebih mudah karena memiliki lapisan yang lebih sedikit. Bentonit dapat

dimanfaatkan dalam bidang industri, seperti industri sabun, barang barang dari

semen, kimia, minyak sawit, kosmetika dan mesin (-----, Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Mineral Batubara, 2005).

Bentonit mempunyai sifat mengadsorpsi karena ukuran partikel pori porinya

sangat kecil dan memiliki kapasitas permukaan ion yang tinggi. Pengembangan

bentonit disebabkan oleh adanya penggantian isomorphous pada lapisan

oktohedral (Mg oleh Al) dalam menghadapi kelebihan muatan diujung kisi

kisinya. Adanya daya elektrostatis yang mengikat kristal pada jarak 4,5 cukup

kuat untuk mempertahankan unit unitnya, dan akan tetap terjaga unit itu untuk

tidak saling merapat. Pada pencampuran dengan air, adanya pengembangan

membuat jarak antara stiap unit makin meleber dan lapisannya menjadi bentuk

serpihan, serta mempunyai permukaan luas jika dalam zat pengsuspensi (------,

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Batubara, 2005).

Proses pembentukan bentonit dapat diklasifikasikan menjadi empat, yaitu :

1) Endapan Hasil Pelapukan

Faktor utama dalam pembentukan endapan bentonit sebagai hasil pelapukan

adalah komposisi kimia dan daya larut air terhadap batuan asalnya. Mineral

mineral utama dalam pembentukan bentonit antara lain : plagioklas, kalium

feldspar (KAlSi3O8), biotit (2(MgFe)2Al2(SiO4)3), muskovit, serta sedikit

kandungan senyawa alumina dan ferromagnesia. Pembentukan bentonit dari

proses pelapukan diakibatkan oleh adanya reaksi antara ion - ion hidrogen yang

terdapat dalam air tanah dengan senyawa silikat.

2) Proses Hidrotermal

Proses ini berlangsung karena adanya injeksi larutan hidrotermal yang

bersifat asam merebes melalui celah celah rekahan pada batuan yang dilaluinya,

sehingga mengakibatkan terjadinya reaksi antar larutan tersebut dengan batuan

itu. Pada saat reaksi berlangsung, komposisi larutan hidrotermal tersebut menjadi

berubah. Unsur alkali akan dibawa kearah luar, sehingga selama proses itu

berlangsung akan terjadi daerah atau zona yang berkembang dari asam ke basa

dan pada umumnya berbentuk melingkar sepanjang rekahan dimana larutan itu

menginjeksinya. Terjadinya monmorillonit sebagai mineral penyusun utama

bentonit terjadi karena adanya perubahan dari felspar plagioklas, mineral mika

dan feromagnesia. Hal ini dapat terjadi dikarenakan adanya megnesium (Mg) dan

Kalium (K) yang berasal dari mika atau felsfar. Peristiwa ini terjadi pada alterasi

hidrotermal tingkat rendah.

3) Proses Devitrifikasi

Pada proses ini bentonit dapat terbentuk dari hasil mekanisme pengendapan

dabu vulkanik yang kaya akan gelas mengalami devitrifikasi (perubahan gelas

vulkanik menjadi mineral lempung), setelah diendapkan pada lingkungan danau

atau laut.

4) Proses Sedimentasi

Menurut Millot (1970), monmorillonit dapat terbentuk tidak saja dari tufa

melainkan juga dari endapan sedimen dalam suasana basa (alkali) yang banyak

mengandung silika (authigenic neoformation) atau yang biasa disebut endapan

kimia. Mineral mineral yang terbentuk secara sedimen yang tidak berasosiasi

dengan tuffa adalah attapulgit, sepeolit dan monmorillonit.

Peningkatan efktivitas penyerapan pada bentonit dapat dilakukan dengan

aktivasi. Proses aktivasi dibedakan menjadi dua cara, yaitu:

1. Aktivasi secara fisis

Aktivasi secara fisis adalah pemakaian panas hampir disemua reaksi yang

ada, tanpa pemberian zat aditif. Biasanya pemanasan menggunakan temperatur

200 400oC, baik secara langsung maupun tidak langsung. Pemanasan ini

berfungsi untuk menguapkan air yang terperangkap dalam pori pori bentonit

sehingga jumlah pori pori yang kosong dan luas permukaan internal kristal akan

bertambah, yang akan mengaktifkan interaksi antara adsorbat dan adsorben lebih

efektif. Pada bentonit akan terjadi proses aktivasi secara fisis atau kalsinasi.

Kalsinasi biasanya dilakukan pada tempeatur 400oC dan disertai dengan aliran gas

nitrogen. Penggunaan gas nitrogen dimaksudkan agar kalsinasi lebih sempurna

dan tidak terjadi reaksi lain yang tidak diinginkan selama kalsinasi. Sedangkan

proses oksidasi pada bentonit dimaksudkan untuk menghilangkan sisa sisa karbon

(carbon deposit) yang terbentuk karena adanya penyeapan senyawa - senyawa

organik selama proses pembentukan bentoni di alam.

2. Aktivasi secara kimia

Aktivasi secara kimia dilakukan dengna cara membersihkan pori - pori dan

kristal bentonit dan membuang senyawa pengotor, serta mengatur kembali letak

atom yang dipertukarkan (Is Fatimah,1997). Pada proses aktivasi ini terjadi tiga

reaksi, yaitu;

a. Asam mineral yang dapat melarutkan komponen pengotor Fe2O3, Al2O3,CaO,

dan MgO yang mengisi pori pori adsorben. Hal ini mengakibatkan

terbentuknya pori pori yang tertutup sehingga dapat menambah luas

permukaan adsorben.

b. Ion ion Ca2+ dan Mg2+ yang berada pada permukaan kristal adsorben secara

bengangsur angsur diganti oleh ion H+ dari asam mineral.

c. Sebagian ion H+ yang telah menggantikan ion Ca2+ dan Mg2+ akan ditukar

oleh ion Al3+ yang telah larut dalam asam mineral (Ketaren, 1986 :206).

2.4 Metode Pengolahan Air

Air sangat penting dalam kehidupan manusia, senyawa ionik ini sangat vital

eksistensinya dalam berbagai kegunanaan termasuk dunia industri. Kebutuhan

akan air yang berkualitas sangat penting akan tetapi kuantitasnya yang

memadaipun juga tidak kalah pentingnya. Ini menuntut sinergi teknologi yang

compatible untuk menangani permasalahan air yang kian hari kualitas dan

kuantitasnya menurun.

Air tidak bisa dilepaskan fungsinya dari dinamika industri karena hampir di

semua industri pasti menggunakan air dalam proses produksinya. Di dalam

industri air sangat banyak fungsinya tergantung dari jenis industri dan produk

yang dihasilkan. Pada umumnya industri industri menggunakan air untuk

berbagai keperluan seperti pelarut bahan kimia, mengencerkan bahan, umpan

boiler, Colling Tower/ Chiller water, pembersihan area produksi, campuran

produk, sebagai penunjang dalam fungsi kerja alat alat produksi dan keperluan uji

kualitas hasil produk olahan, untuk pemadam kebakaran dan sebagainya.

Pemilihan kualitas air yang layak dalam setiap kegunaan sangatlah penting

untuk diperhatikan agar efektifitas dan pemeliharaan fungsi kerja dapat berjalan

lancar sehingga kegagalan kegagalan ataupun kerusakan alat yang ditimbulkan

oleh air dapat dihilangkan. Air dalam industri haruslah memenuhi standar industri

yang telah ditetapkan.

Hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi gangguan gangguan produksi,

misalnya untuk air umpan Boiller tidak boleh mengandung kesadahan tetap yang

terlalu tinggi, ini akan menyebabkan kerak dalam ketel yang dapat mengisolasi

kalor sehingga energi uap yang dihasilkan berkurang secara otomatis bahan bakar

tungkupun bertambah, ini akan mempengaruhi efisiensi energi dan akhirnya biaya

variabel meningkat. Ini berlaku juga kegunaan air pada proses proses produksi

lainnya yang perlu pengawasan mutu dan kuantitasnya.

Cara pemenuhan kebutuhan akan air bisa diperoleh dari vendor seperti PAM,

atau air tanah dengan penanganan sendiri atau dari air sungai yang harus membuat

insfrastruktur dalam proses pengolahannya, tergantung kondisi geologis tempat

industri itu berada dan kapasitas produksi yang dihubungkan dengan kegunaan

dalam proses yang menyangkut produk.

Berbagai macam pengotor utama yang ada dalam air yang akan diolah

sebelum digunakan dalam industri dapat diuraikan sebagai berikut :

a. Kekeruhan dan Warna

Kekeruhan adalah Ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar

untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (nephelo metrix turbidity

unit) atau JTU (jackson turbidity unit) atau FTU (formazin turbidity unit),

kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di

dalam air. Hal ini membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi

kualitas air itu sendiri. Partikel partikel koloid umumya berasal dari kwarsa

(pasir), tanah liat, sisa tanaman, ganggang, zat organik dan lain-lain

Zat organik adalah zat yang pada umumnya merupakan bagian dari binatang

atau tumbuh - tumbuhan dengan komponen utamanya adalah karbon, protein, dan

lemak lipid. Zat organik ini mudah sekali mengalami pembusukan oleh bakteri

dengan menggunakan oksigen terlarut.

Warna didalam air terbagi menjadi dua (2) yaitu :

1. Warna sejati (true color)

Warna yang yang berasal dari penguraian zat organik alami yaitu zat humus

(asam humus dan asam flufik), lignin, dimana merupakan sekelompok senyawa

yang mempunyai sifat-sifat yang mirip. Senyawa ini menyebabkan warna didalam

air yang sukar dihilangkan terutama jika konsentrasinya tinggi dan memerlukan

pengolahan dengan kondisi operasional yang khusus/berbeda dengan

penghilangan warna semu.

Karakteristik warna sejati pada air adalah:

1. Air berwarna kuning terang sampai coklat-merah

2. Air relatif jernih.

3. pH air relatif rendah, dibawah 6 (rata-rata 3 5) oleh karena itu air dengan

pH< 4,5 tidak mengandung alkalinitas.

Sifat-sifat zat humus yang terutama dan penting dalam pegolahan air dapat

dilihat sebagai berikut:

1. Berat molekul adalah 800 50.000

2. Ukuran partikel 90% kurang dari 10 nm, partikel koloid.

3. Partikel warna terdiri dari zat humus yang secara dominan berukuran negatif

4.Sifat-sifat seperti ukuran partikel yang kecil dan mengandung muatan negatif

yang kuat menentukan mekanisme penghilangan warna yang secara keseluruhan

berbeda dari penghilangan kekeruhan. Karakteristik air berwarna dan sifat-sifat

zat humus menyebabkan air berwarna jenis ini sukar untuk diolah.

2. Warna semu

Warna semu adalah warna yang disebabkan oleh :

1. Partikel - partikel penyebab kekeruhan (tanah, pasir dll.)

Zat ini lebih mudah dihilangkan dibandingkan dengan penyebab warna

lainnya, biasanya didalam air jika zat ini berbentuk koloid biasanya dihilangkan

dengan proses koagulasi flokulasi.

2. Partikel/dispersi halus besi dan mangan

Zat-zat ini pada konsentrasi yang sangat rendah, tidak dapat diterima didalam

penyediaan air untuk perumahan maupun industri. Sedikit besi dan mangan dapat

menyebabkan warna kecoklatan dalam air yang diproduksi.

3. Partikel-partikel mikroorganisme (algae/lumut)

Warna didalam air yang disebabkan oleh mikroorganisme seperti algae

pembentuk warna (seperti blue green algae), biasanya agak sukar dihilangkan

oleh proses koagulasi flokulasi tanpa proses pendahuluan seperti menggunakan

klor/senyawa klor ( Preklorinasi).

4. Warna yang berasal dari pemakaian zat warna oleh industri (tekstil, pengrajin

batik, pabrik kertas, dll.), seperti bahan pencelup, cat, pewarna makanan dll.

Hampir semua zat warna bersifat racun karena zat warna tersusun dari

unsur/senyawa kimia yang berbahaya bagi tubuh manusia. Zat warna tersusun dari

Chromogen dan Auxocrome.

b. Mikroba

Dalam air baik yang kita anggap jernih, sampai terhadap air yang keadaannya

sudah kotor atau tercemar, di dalamnya akan terkandung sejumlah kehidupan,

yaitu :

a) Pada air yang kita anggap jernih misal yang berasal dari sumur biasa, sumur

pompa, sumber mata-air dan sebagai-nya, di dalamnya terdiri dari bakteri, yaitu :

Kelompok bakteri besi ( misal Crenothrix dan Sphaerotilus ) yang mampu

mengoksidasi senyawa ferro menjadi ferri. Akibat kehadirannya, air sering

berubah warna kalau disimpan lama yaitu warna kehitam-hitaman, kecoklat-

coklatan, dan sebagainya.

2. Kelompok bakteri belerang ( antara lain Chromatium dan Thiobacillus ) yang

mampu mereduksi senyawa sulfat menjadi H2S. Akibatnya kalau air disimpan

lama akan tercium bau busuk seperti bau telur busuk.

2. Kelompok mikroalge (misal yang termasuk mikroalge hijau, biru dan kersik),

sehingga kalau air disimpan lama di dalamnya akan nampak jasad-jasad yang

berwarna hijau, biru atau pun kekuning-kuningan, tergantung kepada dominasi

jasad-jasad tersebut serta lingkungan yang mempengaruhinya.

Kehadiran kelompok bakteri dan mikroalge tersebut di dalam air, dapat

menyebabkan terjadinya penurunan turbiditas dan hambatan aliran, karena

kelompok bakteri besi dan bele-rang dapat membentuk serat atau lendir. Akibat

lainnya adalah terjadinya proses korosi (pengkaratan) terhadap benda-benda

logam yang berada di dalamnya, men-jadi bau, berubah warna, dan sebagainya.

b) Pada air yang kotor atau sudah tercemar, misal air selokan, air sungai atau air

buangan, di dalamnya akan di dapati kelompok bakteri seperti pada air yang

masih jernih, ditambah dengan kelompok lainnya, antara lain :

1. Kelompok patogen (penyebab penyakit) misal penyebab penyakit tifus,

paratifus, kolera, disentri dan sebagainya.

2. Kelompok penghasil racun, misal yang sering terjadi pada kasus keracunan

bahan makanan (daging, ikan, sayuran, dan sebagainya), ataupun jenis-jenis

keracunan lainnya yang sering terjadi di daerah pemukiman yang kurang/tidak

sehat.

3. Kelompok bakteri pencemar, misal bakteri golongan Coli, yang kehadirannya

di dalam badan air dikategorikan bahwa air tersebut terkena pencemar fekal

(kotoran manusia), karena bakteri Coli berasal dari tinja/kotoran, khususnya

manusia. Coli termasuk golongan Enterobactericeae. Enterobactericeae

merupakan kelompok bakteri yang bersifat gram negative, aerob dan fakultatif

anaerob, tidak berspora dan berbentuk batang, memfermentasi glukosa,

mereduksi nitrat, oksidase negative serta tahan dalam garam empedu, yang

termasuk dalam kelompok ini adalah genus Salmonella, Shigella, Yersinia,

Proteus, Erwinia, Serratia dan Escherichia. Escherichia Coli adalah Spesies

bakteri penghuni normal dalam saluran pencernaan manusia dan hewan.

Bakteri ini berbentuk batang, garam negative, bersifat anaerobik fakultatif dan

mempunyai flagella peritrikat. Bakteri ini dibedakan atas sifat serologinya

berdasar antigen O (somatik), K (kapsul), dan H (flagella).

4. Kelompok bakteri pengguna, yaitu kelompok lain dari bakteri yang mampu

untuk mengurai senyawa-senyawa tertentu di dalam badan air. Dikenal

kemudian adanya kelompok bakteri pengguna residu pestisida, pengguna

residu minyak bumi, pengguna residu deterjen, dan sebagainya.

Pengaruh kehadiran jasad hidup terhadap kualitas air akan menyebabkan:

1. Rasa dan bau yang tidak sedap, disebabkan oleh bakteri dan mikroalge.

2. Air menjadi berlendir dan berwarna merah disebabkan oleh bakteri besi.

3. Bau yang tidak sedap sehingga dari segi estetika air tidak diterima untuk

diminum disebabkan antara lain oleh cacing.

c. BOD dan COD

Biological Oxygen Demand (BOD) atau Kebutuhan Oksigen Biologis (KOB)

adalah suatu analisa empiris yang mencoba mendekati secara global proses-proses

mikrobiologis yang benar-benar terjadi di dalam air. Angka BOD ada-lah jumlah

oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan)

hampir semua zat organis yang terlarut dan sebagian zat-zat organis yang

tersuspensi dalam air.

Chemical Oxygen Demand (COD) atau Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK)

adalah jumlah oksigen ( MgO2 ) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat zat

organis yang ada dalam 1 L sampel air.

Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat zat organis

yang secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis, dan

mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. Oksigen terlarut

adalah banyaknya oksigen yang terkandung didalam air dan diukur dalam satuan

ppm. Oksigen yang terlarut ini dipergunakan sebagai tanda derajat pengotor air

baku. Semakin besar oksigen yang terlarut, maka menunjukkan derajat pengotoran

yang relatif kecil.

d. Logam berat dan metalloid

Sedikitnya terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi ini yang telah

teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut pandang toksikologi,

logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat

esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh

organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek

racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya.

Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, di mana

keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat

bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.

USEPA (U.S. Environmental Agency) mendata ada 13 unsur logam berat

yang merupakan unsur utama polusi yang berbahaya. Seperti halnya sumber-

sumber polusi lingkungan lainnya, logam berat tersebut dapat ditransfer dalam

jangkauan yang sangat jauh di lingkungan, selanjutnya berpotensi mengganggu

kehidupan biota lingkungan dan akhirnya berpengaruh terhadap kesehatan

manusia walaupun dalam jangka waktu yang lama dan jauh dari sumber polusi

utamanya.

Secara umum diketahui bahwa logam berat merupakan elemen yang

berbahaya di permukaan bumi. Masuknya logam berat ke lingkungan berasal dari

sumber-sumber lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, dan batubara,

pembangkit tenaga listrik, peptisida, keramik, peleburan logam, pabrik-pabrik

pupuk dan kegiatan-kegiatan industri lainnya. Kontaminasi ini akan terus

meningkat sejalan dengan meningkatnya usaha eksploitasi berbagai sumber alam

di mana logam berat terkandung di dalamnya. Unsur - unsur yang terdapat pada

garis batas antara logam dan bukan logam yaitu metalloid, misalnya Arsen (As).

e. Pengotor lainnya.

Kesadahan merupakan petunjuk kemampuan air untuk membentuk busa

apabila dicampur dengan sabun. Pada air berkesadahan rendah, air akan dapat

membentuk busa apabila dicampur dengan sabun, sedangkan pada air

berkesadahan tinggi tidak akan terbentuk busa. Disamping itu, kesadahan juga

merupakan petunjuk yang penting dalam hubungannya dengan usaha untuk

memanipulasi nilai pH.

Alkaliniti adalah kapasitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa

penurunan nilai pH larutan. Sama halnya dengan larutan buffer, alkaliniti

merupakan pertahanan air terhadap pengasaman. Alkaliniti adalah hasil reaksi-

reaksi terpisah dalam larutan hingga merupakan sebuah analisa makro yang

menggabungkan beberapa reaksi. Alkaliniti dalam air disebabkan oleh ion-ion

karbonat (CO32- ), bikarbonat (HCO3- ), hidroksida (OH-) dan juga borat (BO3

3-),

fosfat (PO43-), silikat dan sebagainya.

Dalam air alam alkaliniti sebagian besar disebabkan oleh adanya bikarbonat,

dan sisanya oleh karbonat dan hidroksida. Pada keadaan tertentu (siang hari)

adanya ganggang dan lumut dalam air menyebabkan turunnya kadar karbon

dioksida dan bikarbonat. Dalam keadaan seperti ini kadar karbonat dan hidrok-

sida naik, dan menyebabkan pH larutan naik.

Surfaktan (zat aktif permukaan/Surface Active Agent) atau Tensides adalah

porsi hidrokarbon dari suatu molekul yang mengandung 12 atom karbon atau

lebih yang mempunyai gugus hidrofobik (satu rantai hidrokarbon atau lebih) dan

suatu ujung gugus hidrofilik (umumnya ionik) yang menyebabkan turunnya

tegangan permukaan fluida (spec Air) dengan mematahkan ikatan ikatan hidrogen

pada permukaan yaitu dengan menaruh ujung kepala kepala hidrofiliknya pada

permukaan air dengan ekor ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air

Sabun adalah suatu gliserida (umumnya C16 dan C18 atau karboksilat suku

rendah) yang merupakan hasil reaksi antara ester (suatu derivat asam alkanoat

yaitu reaksi antara asam karboksilat dengan alkanol yang merupakan senyawa

aromatik dan bermuatan netral) dengan hidroksil dengan residu gliserol (1.2.3

propanatriol). Apabila gliserol bereaksi dengan asam asam yang jenuh (suatu

olefin atau polyunsaturat) maka akan terbentuk lipida (trigliserida atau

triasilgliserol).

Detergen adalah Surfaktant anionik dengan gugus alkil (umumnya C9 - C15)

atau garam dari sulfonat atau sulfat berantai panjang dari Natrium (RSO3- Na+ dan

ROSO3- Na+) yang berasal dari derivat minyak nabati atau minyak bumi (fraksi

parafin dan olefin).

Lemak/minyak merupakan asam karboksilat/asam alkanoat jenuh alifatis

(tidak terdapat ikatan rangkap C=C dalam rantai alkilnya, rantai lurus, panjang tak

bercabang) dengan gugus utama -COOH dalam bentuk ester/ gliserida yaitu

sesuatu jenis asam lemak atau beberapa jenis asam lemak dengan gliserol suku

tinggi.

2.5 Sistem Pengolahan Air

Pengolahan air sangat tergantung dari karakteristik atau kualitas air baku yang

digunakan, metode pengolahan air yang digunakan berkaitan dengan pencemaran-

pencemaran yang ada dalam air. Pencemaran-pencemaran yang harus diperhatikan

pada kebanyakan persediaan air adalah :

1. Bakteri pathogen,

2. Kekeruhan dan bahan-bahan terapung,

3. Warna,

4. Rasa dan bau,

5. Senyawa-senyawa organic,

6. Kesadahan.

Faktor-faktor ini terutama berhubungan dengan kesehatan dan estetiks (Ray.K

dan Joseph. B, 1991)

Tujuan pengolahan air baku menjadi air bersih pada prinsipnya menurut

Geyer dan Okun (1968) meliputi :

1. Penjernihan, proses ini diperlukan karena dalam air yang berasal dari badan

air banyak membawa kotoran yang berupa butiran-butiran baik kasar maupun

halus, ada yang tersuspensi berupa koloid dan harus diendapkan terlebih

dahulu.

2. Desinfeksi, pemberian desinfektan dengan dosis tertentu untuk mematikan

virus dan bakteri pembawa penyakit, juga menekan pertumbuhan lumut

(algae) untuk menjaga nilai estetika. Pengolahan air yang akan digunakan

dapat digolongkan menurut sifatnya yang akan menghasilkan perubahan yang

diamati.

Pengolahan air menurut Reynolds (1982), dapat digolongksn menjadi :

1. Pengolahan Fisik

Pengolahan air yang bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan

kotoran-kotoran yang kasar, penyisihan lumpur dan pasir serta mengurangi zat-zat

organik dalam air yang akan diolah.

2. Pengolahan Kimia

Proses pengolahan dengan penambahan bahan kimia tertentu dengan tujuan

untuk memperbaiki kualitas air. Penambahan bahan kimia tersebut berupa :

a. Koagulan

Koagulan yang dibutuhkan pada proses pengolahan air minum bertujuan untuk

membentuk flok-flok dari partikel-partikel tersuspensi dan koloid yang tidak

terendap. Koagulan yang ditambahkan biasanya berupa Al2SO4, FeCl3, atau Poly

Aluminium Chloride (PAC), dan lain-lain.

b. Bahan netralisir

Pembubuhan alkali dimaksudkan untuk menetralkan pH, karena pada

umumnya pH akan turun setelah pembubuhan koagulan yang bersifat asam.

Pembubuhan alkali diperlukan bila air baku yang diolah memiliki kadar

alkalinitas rendah.

c. Desinfektan

Bertujuan untuk membunuh bakteri pathogen yang masih terdapat dalam air yang

sudah melalui tahap filter. Desinfektan yang digunakan adalah substansi kimia

yang merupakan oksidator kuat seperti khlor dan kaporit.

Teknik koagulasi dapat diterapkan dengan bantuan koagulan kimia seperti

Polyelektrolit (misalnya : PAC atau Poly Aluminium Chloride, PAS atau Poly

Aluminium Sulfat), garam Aluminat (misalnya : Alum, Tawas), garam Fe, khitin,

dan sebagainya. Untuk Flokulasi dapat digunakan polimer kationik, anionik, atau

nonionik (misalnya : poliakrilik, poliakrilamida). Sedangkan untuk pengendapan

dapat digunakan teknologi baffle, settler, lumpur aktif, aerasi, dan lain - lain.

Untuk lakuan yang optimal teknik tersebut dapat digabung.

Teknik filtrasi dapat diterapkan dengan bantuan media filter sepe