Pembuatan dan Pengujian Membrane Capacitive Deionization Menggunakan Material Karbon Aktif Tempurung Kelapa sebagai Pemurni Kesadahan

Abstract

Coconut shell activated carbon can be used as materials for the electrodes to be applied in water treatment especially for the reduction of hardness. One method of water treatment using electrode is Membrane Capacitive Deionization (MCDI) system. Manufacture of electrodes requires a binder to be a electrode sheet. In this research, the process of making an activated carbon electrode using 25 g of coconut shell activated carbon powder and a PVA binder in the form of hydrogel with a variation of volume of 50 ml, 75 ml, 100 ml, 125 ml and 150 ml. PVA hydrogels are made with process freezing thawing for 4 cycles, where for one cycle takes 24 hours to freezing process and 24 hours for the thawing process. Carbon electrodes were applied for the processing of feed water with hardness levels of 910 mg/l (CaCO3). The testing of carbon electrodes in MCDI system was done by varying the flow rate of 60 ml/min and 120 ml/min and a variation of the power supply voltage of 0.8 V and 1 V. The result showed that the coconut shell activated carbon electrodes with 50 ml of PVA binder has specific capacitance of 0.401422 F/g and it is an optimum volume for the reduction of hardness. Activated carbon electrode with 50 ml PVA binder work optimally at 60 ml/min flow rate with a hardness reduction reached 61.54%. At application electrical voltage 1 V, the reduction of hardness optimum reached 57.14%. Reduction of obtained hardness meet the requirements of water quality according to Regulation of Health Ministry of the Republic of The Indonesia No: 416/Menkes/Per/IX/1990.

Karbon aktif tempurung kelapa dapat digunakan sebagai bahan pembuatan elektroda untuk diaplikasikan pada pengolahan air khususnya pada pengurangan kesadahan. Salah satu metode pengolahan air yang menggunakan elektroda adalah sistem Membrane Capacitive Deionization (MCDI). Pembuatan elektroda membutuhkan pengikat sehingga dapat membentuk lembaran elektroda siap pakai. Pada penelitian ini dilakukan proses pembuatan elektroda karbon aktif menggunakan 25 g serbuk karbon aktif tempurung kelapa dan pengikat PVA dalam bentuk hidrogel dengan variasi volume 50 ml, 75 ml, 100 ml, 125 ml, dan 150 ml. Hidrogel PVA yang dibuat melalui proses beku leleh (freezing thawing) selama 4 siklus, dimana untuk 1 siklus memerlukan waktu 24 jam untuk proses beku dan 24 jam untuk proses leleh. Elektroda karbon diaplikasikan pada pengolahan air umpan dengan tingkat kesadahan 910 mg/l (CaCO3). Pengujian elektroda karbon pada sistem MCDI dilakukan dengan variasi laju alir 60 ml/menit dan 120 ml/menit dan variasi pemberian tegangan listrik 0,8 V dan 1 V. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa elektroda karbon aktif tempurung kelapa dengan pengikat PVA sebanyak 50 ml memiliki kapasitansi spesifik 0,401422 F/g dan merupakan elektroda karbon aktif dengan volume yang optimum dalam pengurangan tingkat kesadahan. Elektroda karbon aktif dengan pengikat PVA 50 ml bekerja optimum pada laju alir 60 ml/menit dengan pengurangan tingkat kesadahan 61,54%. Pada pemberian tegangan listrik 1 V, pengurangan tingkat kesadahan optimum 57,14%. Pengurangan tingkat kesadahan yang diperoleh memenuhi persyaratan kualitas air bersih menurut Peraturan Menteri Kesehatan R.I No:416/MENKES/PER/IX/1990.