Silika Sebagai Material Penukar Ion pada Elektroda CDI: Efek Ketebalan Terhadap Kapasitansi dan Kemampuan Desalinasi

Arninda Anawai; Rahmi; Muhammad Anas; Erniwati

Authors

Arninda Anawai Universitas Halu Oleo, Indonesia
Rahmi
Muhammad Anas Universitas Halu Oleo, Indonesia
Erniwati Universitas Halu Oleo, Indonesia

Keywords:

Capacitive Deionization, Desalinasi, Kapasitansi, Ketebalan Penukar Ion, Silika

Abstract

Salah satu metode desalinasi adalah capacitive deionization (CDI). CDI terdiri dari elektroda arang aktif, dan untuk meningkatkan kinerjanya perlu adanya lapisan penukar ion pada permukaan elektroda. Salah satu bahan alam yang dapat digunakan sebagai adsorben penukar ion adalah silika. Penelitian ini untuk mengetahui efek ketebalan silika sebagai material penukar ion pada elektroda CDI terhadap kapasitansi dan kemampuan desalinasi air laut. Elektroda arang aktif terbuat dari cangkang kemiri kemudian penukar ion dibuat dengan mencampur 9 gr silika, 1 gr Polyvinyl Alcohol (PVA) lalu dilarutkan dalam 15 ml alkohol dan diaduk menggunakan magnetic stirrer sampai membentuk bubur, lalu dicetak dengan ukuran 30 mm × 30 mm ketebalan 1 mm, 2 mm, dan 3 mm di atas elektroda arang aktif ketebalan 10 mm lalu dikeringkan dengan oven pada temperatur 70°C selama ± 1 jam. Proses Kapasitansi ditentukan dengan rangkaian RC (Resistor Capasitor) yang dihubungkan dengan osiloskop serta proses desalinasi menggunakan metode CDI yang tersusun dari sepasang elektroda, dua buah kolektor, dan satu buah separator yang diberi beda potensial sebesar 1,5 V. Pengukuran salinitas menggunakan Handrefractometer dan konduktivitas menggunakan Conductivity meter. Ketebalan penukar ion 1 mm, 2 mm, dan 3 mm memiliki hasil nilai kapasitansi masing-masing diperoleh sebesar 6,928 10-10 F, 6,318  10-10 F, dan 5,417  10-10 F. Untuk hasil salinitas diperoleh sebesar 6 ‰, 6 ‰, dan 10 ‰ dan untuk hasil konduktivitas diperoleh sebesar 2,49 mS/cm, 2,58 mS/cm, dan 6, 32 mS/cm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan penukar ion yang lebih tipis mengalami kenaikkan nilai kapasitansi, penurunan salinitas dan konduktivitas tertinggi dibandingkan dengan ketebalan penukar ion yang lain. Efek variasi ketebalan mempengaruhi tinggi rendahnya nilai kapasitansi kemudian hasil salinitas mencapai 6 ‰ untuk ketebalan 1 mm dan 2 mm dan nilai konduktivitas 2,49 mS/cm untuk ketebalan 1 mm. Hal ini menunjukkan bahwa air yang dihasilkan masih dalam kategori air payau.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Anderson, M.A., Cudero A.L and Palma Y. (2010). Capacitive deionization as an electrochemical means of saving energy and delivering clean water. Comparison to present desalination practices: Will it compete. Electrochimica Acta. Vol 55 3845-3856.

Apriyanto, A., Handayani, PI dan Rosi M. (2017). Rancang Bangun Sistem Pengukuran Koefisien Difusi NaCl pada Material Karbon Nanipori. e-Proceeding of Engineering. Vol 4. No 1. Hal 597- 604, ISSN: 2355-9365.

Astuti dan Effendi. (2016). Pengaruh Suhu Sistem Desalinasi Air Laut Menggunakan Multi Sel Elektroda Capacitive Deionization (CDI) Berbasis Karbon Aktif Tempurung Kemiri. POSITRON. Vol 10. No 1. Hal 51-56. DOI: 10.26418/positron.Vol 10.37526.

Astuti dan Taspika. (2015). Pembuatan Elektroda Karbon Berpori dari Tempurung Kemiri dan Perancangan Prototipe Sistem Capacitive Deionozation (CDI) untuk Desalinasi Air Payau. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia 11 (1) (2015) 100-107. p-ISSN: 1693-1246 e-ISSN: 2355-3812.

Barcelos, Kamilla M., Kaique S.G.C., Oliveira., Luis A.M dan Ruotolo. (2020). Insight on the role of interparticle Porosity and Electrode Thickness on Capacitive Deionization Performance for Desalination. Desalination.

Burke, A. (2000). Ultrapacitors: Why, How and Where is the Technology. Journal of Power Sources. 91(1), Hal 37-50.

Fatimah, L dan Endarko. (2016). Analisis Pengaruh Struktur Sel Elektroda pada Proses Desalinasi Larutan NaCl dalam Sistem Capacitive Deionization. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika. Vol 4. No 1.

Himmaty, I dan Endarko. (2013). Pembuatan Elektroda dan Perancangan Sistem Capacitive Deionization untuk Mengurangi Kadar Garam pada Larutan Sodium Clorida (NaCl). Berkala Fisika. Vol 16. No 3. Hal 67-74. ISSN: 1410-9662.

Kadang, M.R.A.M., Anas M dan Vivi H.R.M. (2020). Efek Variasi Konsentrasi Zat Aktivator H3PO4 terhadap Daya Serap Karbon Aktif Cangkang Kemiri. Jurnal Pendidikan Fisika. Vol 5 No 4.

Krismatuti, H.S.F., Harry, B dan Achmad, H.S. (2008). Adsorpsi Ion Logam Cadmium dengan Silika Modifikasi. Pusat Penelitian Kimia-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia. Tanggerang.

Lee, J.K., Kim Y.E., Kim J., Chung S., Ji D dan Lee J. (2012). Comprable mono and bipolar connection of capacitive deionization stack in NaCl treatment. J Ind. Eng. Chem. Vol 18 No 2. pp 763-766.

Misbah, M.N dan Nova S.M.K. (2010). Analisis Pengaruh Salinitas dan Suhu Air Laut terhadap Laju Korosi Baja A36 pada Pengelasan SMA W. Jurnal Teknik ITS. Vol 1. Hal 75-77.

Mulyasuryani, M., Rumhayati B., Cahyani dan Soebintaro. (2013). Adsorpsi Pb2+ dan Cu2+ Menggunakan Kitosan-Silika dari Abu Sekam Padi. Valensi. Vol 3. No 2. ISSN: 1978-8193.

Munasti. (2019). Efek Variasi Konsentrasi HCl terhadap Kandungan Unsur Silika yang Diekstrak dari Lumpur Teluk Kendari Menggunakan XRF (X-Ray Fluorescence). Kendari: Universitas Halu Oleo.

Permatasari, M.L., Rosi M dan Andiani L. (2022). Pembuatan Sel Capacitive Deionization Berbasis Karbon Aktif dan Membran untuk Desalinasi Air Garam. TELKATIKA. Vol 1. No 2.

Putra, A.N.H.E., Rachmat, T.T., dan Mohammad, M.K. (2013). Optimasi Ekstraksi Silika dan Alumina dari Lumpur Sidoardjo. Malang: Universitas Brawijaya.

Sapri, W. (2016). Pelapisan Nanofiber Selulosa Asetat dan Polivinylydane Fluoride Kopolimer Menggunakan Nanopartikel Karbon Aktif-Kolagen dan Nanopartikel Karbon-Aktif Gelatin. Skripsi Program Sarjana. Universitas Jendral Achmad Yani. Bandung,7.

Swasta, Ida Bagus Jelantik. (2018). Bioekologi Ekosistem Laut dan Estauria, Depok: PT Raja Grafindo Persada.

Yauar, Iwantono, Taer E dan Andriani R. (2010). Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap Nilai Kapasitansi Spesifik dan “Retained Ratio” Serbuk Gergaji Kayu Karet untuk Pembuatan Superkapasitor, Proseding Seminar Nasional Fisika II. Surabaya. 17 Juli 2010. C72-C78.

Zhang, X and Reible D. (2020). Exploring the Function of Ion-Exchange Membrane in Membrane Capacitive Deionization Via a Fully Coupled Two-Dimensional Process Model. Doi:10.3390/pr8101312.