ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (3) (2008): 90 – 95
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa

## Pemanfaatan Carbon Nanotube dan Karbon Aktif sebagai Elektroda Model Desalinasi
Eko Agung Widagdo a , Pardoyo a* , Agus Subagio b
a Inorganic Chemistry Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University,
Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
b Material Laboratory, Physics Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto,
Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: pardoyoku@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t Keywords: Desalination,  Flow Through  Capacitor, carbon nanotube, electrode A  research  on  the  use  of  carbon  nanotube  and  activated  carbon  as  desalination  model electrode  has  been  conducted.  Electrodes  were  made  from  carbon  nanotubes/active carbon (CNT/AC) composites. The electrode plate was made using a pressing method with a  temperature  setting  of  180°C.  Electrode  characterization  is  conducted  by  Scanning Electron  Microscopy  (SEM).  The  electrodes  formed  were  used  on  the  prototype  Flow Through  Capacitor  (FTC)  system  with  NaCl  and  MgCl 2 .6H 2 O  as  test  solutions.  Giving voltage  to  the  prototype  by  varying  the  voltage at 1, 1.5,  2, and 3  volts.  The absorption capacity of the ions was determined by permeating time of the solution at 20, 30, 40, 50, and 60 min. The resultant concentration reduction was known from the measurement of the concentration of the metal ions with the AAS instrument. The result of this research was a desalination model electrode with length, width, and thickness of 115, 75 and 1,5 mm respectively. The electrode resistance value was 32.5 ohms, the optimum composition of the  carbon  and  the  binder  was  80:20,  and  the  optimum  voltage  was  at  1.5  volts.  The number  of  desalination  model  electrodes  were  7  pairs  and  the  absorption  capacity  of composite  ion  electrode  to  Na + and  Mg 2+ ions  for  60  min  were  58.51  and  53.68% respectively.

## A b s t r a k
Kata kunci:
Desalinasi, Aliran Melalui Capasitor, carbon nanotube, elektroda
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  pemanfaatan carbon  nanotube dan  karbon  aktif sebagai  elektroda  model  desalinasi. Elektroda  dibuat  dari  komposit carbon nanotube s/ active  carbon (CNT/AC).  Lempeng  elektroda  dibuat  menggunakan  metode pressing dengan  pengaturan  suhu  180°C.  Karakterisasi  elektroda  dilakukan  dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). Elektroda yang terbentuk digunakan pada prototipe sistem Flow Through Capasitor ( FTC) dengan larutan NaCl dan MgCl 2 .6H 2 O sebagai larutan uji. Pemberian tegangan pada prototipe dengan melakukan variasi tegangan pada 1, 1,5, 2, dan 3  volt. Kapasitas  serapan ion-ion ditentukan dengan  melakukan  waktu  pengaliran larutan pada 20, 30, 40, 50, dan 60 menit. Hasil penurunan konsentrasi diketahui dari pengukuran konsentrasi ion-ion logamnya dengan instrumen AAS. Hasil penelitian yang diperoleh  berupa  elektroda  model  desalinasi  dengan  ukuran  panjang,  lebar,  dan  tebal masing-masing  115,  75,  dan  1,5  mm.  Nilai  hambatan  elektroda  adalah  32,5  ohm, komposisi optimum karbon dan binder yaitu 80:20, dan tegangan optimum pada 1,5 volt. Jumlah elektroda model desalinasi adalah 7 pasang dan kapasitas serapan ion komposit elektroda terhadap ion Na + dan Mg 2+ selama 60 menit, masing-masing sebesar 58,51 dan 53,68%.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (3) (2008): 90 – 95

## 1. Pendahuluan
Krisis  sumber  air  merupakan  salah  satu permasalahan  terbesar  di  dunia  abad  ini.  Salah  satu sumber terbesar di antara lahan perairan adalah air laut. Berbagai  permasalahan  timbul  termasuk  di  dalamnya adalah penurunan muka air tanah sehingga berpengaruh terhadap  penurunan  kualitas  air.  Penurunan  muka  air tanah ini dikarenakan penggunaan berlebihan air bawah tanah di daerah sekitar pantai dan terjadi kecenderungan air  laut  masuk  ke  daratan  (kandungan  garam meningkat).  Pemurnian  air  laut  adalah  salah  satu  hal penting dalam mengatasi permasalahan ini. Pemurnian air  laut  dapat  dilakukan  dengan  menerapkan pengembangan  nanoteknologi  saat  ini  yang  terus dilakukan  oleh  para  peneliti  dari  dunia  akademik  dan industri.  Karbon  aktif  mendapat  perhatian  yang  lebih untuk  aplikasi  sebagai  materi  elektroda  dalam  sistem elektrokimia  karena  luas  permukaan  yang  besar  dan densitas  massa  rendah.  Akan  tetapi,  masih  banyak kekurangan  dalam  penggunaan  karbon  aktif,  seperti resistensi tinggi, membutuhkan energi tinggi, dan sifat tak  menguntungkan  lainnya. Carbon  nanotubes cukup menjanjikan  sebagai  materi  ukuran  nano  yang  cocok untuk  berbagai  aplikasi  karena  sifat-sifat  elektriknya, kekuatan mekanik yang baik, dan resistensi yang rendah [1]. Carbon  nanotubes merupakan  material  anorganik yang  memiliki  pori-pori,  luas  permukaan  yang  besar, rapat energi tinggi, dan waktu hidup yang lama. Dengan sifat-sifat  tersebut, carbon  nanotubes akan  bermanfaat apabila  digunakan  untuk  sistem  desalinasi  karena mampu menurunkan kadar NaCl maupun garam-garam lain  dengan  menyimpan  ion-ion  senyawa  garam tersebut. Karena merupakan fenomena permukaan maka semakin  luas  permukaan  kontak  makin  tinggilah efisiensi pengolahan.

## 2. Metode Penelitian

## Elektroda
Pembuatan  lempeng  elektroda  dilakukan  dengan mencampurkan  karbon  aktif yang  sudah  diaktivasi  dan carbon nanotubes (CNT) pada perbandingan 100:0, 90:10, 85:15, 80:20, dan 0:100 serta dengan menambahkan 20% pengikat  (Phenolic  resin  dan  urotropin)  dan  dicetak menggunakan  alat pressing dengan  temperatur  180 0 C selama  30  menit.  Selanjutnya  elektroda  dikarakterisasi menggunakan SEM dan diuji penurunan kadar garamnya.

## Pengujian Prototipe Desalinasi
Pengujian  prototipe  desalinasi  dilakukan  dengan mengalirkan  larutan  yang  mengandung  garam  Na + dan Mg 2+ melewati elektroda pada prototipe yang deberi beda potensial.  Kemudian  mencatat  hasil  penurunan konsentrasi  larutan  garam  sebelum  dan  sesudah melewati elektroda.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Pembuatan Material Elektroda
Karbon  aktif  yang  diperoleh  dari  BRATACHEM dikarbonasi  dengan  memanaskan  pada  temperatur
900°C selama 2 jam dangan dialiri gas nitrogen. Proses karbonisasi  dilakukan  hingga  mencapai  temperatur 900°C untuk memperluas jaringan pori yang terbentuk. Hasilnya  berupa  karbon  yang  berpori  sehingga  luas permukaannya besar. Dari pengukuran PSA ( Particle Size Analyzer ) diameter  rata-rata  butiran  karbon  aktif sebelum  diaktivasi  adalah  15.646,2  nm,  dan  setelah diaktivasi diameter rata-rata menjadi 4.776,4 nm. Selain memecah  karbon  aktif  yang  berukuran  besar,  proses aktivasi juga dapat membuka pori-pori karbon aktif yang tertutup senyawa organik. Aktivasi juga mengakibatkan nilai  resistensi  akan  menurun  dibandingkan  tanpa aktivasi.  Dengan  ukuran  butir  dan  pori-pori  yang  kecil maka  jarak  antarbutir  menjadi  lebih  dekat,  akibatnya konduktivitas akan meningkat.
Karbon aktif bersifat konduktif, porositas tinggi, dan memiliki sifat penyerapan yang baik, tetapi karbon aktif sebagai  elektroda  memiliki  beberapa  kelemahan  yakni sifat  resistensi  dan  konsumsi  energi  yang  tinggi. Penambahan carbon  nanotube (CNT)  bertujuan  untuk mengurangi  resistensi  pada  karbon  aktif  karena  sifat kelistrikan  dan  kekuatan  mekanik  yang  baik,  dan resistensi rendah [2]. Tabung-tabung CNT yang kecil dan memanjang akan menyusup dan menjadi jembatan pada struktur  makroporos  dan  mesoporos  karbon  aktif, sehingga  akan  meningkatkan  konduktivitas  komposit elektroda dan mengakibatkan resistensi berkurang.
Sintesis CNT memakai metode spray-pyrolyisis . Pada sintesis  CNT,  bahan  dasar  yang  digunakan  adalah benzena dan ferrocene sebagai katalisator. Pencampuran benzena  (C 6 H 6 )  dengan ferrocene dilakukan  sebelum penginjeksian ke dalam tabung quartz di dalam furnace . Benzena  berperan  sebagai  sumber  hidrokarbon, sedangkan ferrocene sebagai  katalis  yang  membantu dalam  proses  penumbuhan  karbon  hasil  pemanasan. Penginjeksian  dalam  tabung  quartz  disertai  dengan aliran  gas  argon  5  liter/menit  dengan  maksud  untuk mendorong  keluar  gas  pengganggu  yang  berasal  dari lingkungan, terutama gas oksigen dan gas-gas lain yang berada di dalam tabung tersebut. Sintesis dilakukan pada suhu 900°C.

## Pengaruh Komposisi Binder
Pembuatan  lempeng  elektroda  dilakukan  dengan mencampurkan karbon aktif dan carbon nanotubes (CNT) dengan  berbagai  perbandingan  komposisi.  Untuk memperkuat hasil cetakan elektroda ditambahkan bahan pengikat phenolic  resin dan urotropin. Campuran  karbon dan  binder  dicetak  pada  alat pressing dan  dipanaskan selama 30 menit pada temperatur 180°C. Bahan pengikat ( binder )  merupakan  material  yang  akan  memperkuat elektroda  antara  karbon  aktif dan carbon  nanotubes . Phenoloc resin dan urotropin sebagai pengeras yang dapat meningkatkan  sifat  mekanik  (memperbaiki  kekuatan dan  kekerasan  material)  yang  akan  dibuat.  Pada temperatur  hampir  180°C  merupakan  temperatur optimum  binder  bekerja  sebagai  pengeras  [3]. Penyempurnaan ikatan akan terjadi pada suhu 180°C atau lebih  sehingga  pengaruh  binder  terhadap  pori  material elektroda (karbon aktif dan CNT) bisa teratasi dan tidak akan berpengaruh pada luas permukaan materi.
Tabel 1 Pengaruh komposisi karbon dan binder terhadap nilai resistansi Sampel Hasil Cetakan R(Ω) 10% pengikat tidak terbentuk - 20% pengikat terbentuk 32,5 25% pengikat terbentuk 45,2 30% pengikat terbentuk 57,5 40% pengikat menempel pada cetakan 352
Tabel  1  menunjukkan  parameter  elektroda  pada berbagai  komposisi  karbon  dan  binder.  Dari  tabel, komposisi karbon dan binder 90:10 sangat tidak mungkin dilakukan  karena  elektroda  yang  dihasilkan  rapuh.  Ini bisa dikarenakan oleh bahan pengikat berjumlah sedikit sehingga  belum mampu  untuk  menjangkau  keterikatan dengan  karbon.  Sebaliknya,  komposisi  binder  sebanyak 40%  elektroda  yang  dihasilkan  kurang  baik  karena sebagian menempel pada cetakan pressing . Perbandingan karbon  dan  binder  terbaik  dihasilkan  pada  jumlah komposisi  80:20.  Ini  dibuktikan  dengan  pengukuran hambatan  (R)  yang  menunjukkan  angka  paling  rendah (32,5 ohm) . Hambatan ini akan berpengaruh pada sifat elektroda,  hambatan  semakin  kecil  maka  kualitas elektroda  untuk  desalinasi  akan  semakin  baik. Penghantar yang mempunyai tahanan kecil amat mudah dialiri  arus  listrik  sehingga  mempunyai  daya  hantar listrik yang besar. Elektroda yang mempunyai hambatan besar, sulit dialiri arus listrik, dan dikatakan mempunyai daya  hantar  listrik  yang  kecil  sehingga  pada  elektroda yang  digunakan  kali  ini  adalah  elektroda  dengan  nilai hambatan  sekecil  mungkin  karena  lebih  mudah  dialiri listrik  dan  mengurangi  konsumsi  energi  yang dibutuhkan.  Selanjutnya  akan  dilakukan  variasi penambahan carbon  nanotube untuk  mengetahui komposisi  terbaik  yang  perlu  ditambahkan  untuk menghasilkan  elektroda  yang  memiliki  nilai  resistensi yang rendah.
Pengaruh Penambahan Carbon Nanotubes pada Karbon Aktif
Pengaruh  penambahan  CNT  pada  karbon  aktif terhadap  nilai  resistensi  dapat  dilihat  pada  tabel  2, dengan penambahan carbon nanotubes dapat menurunkan  resistansi  secara  signifikan  karena carbon nanotubes memiliki jari-jari yang kecil sehingga tabung- tabung CNT mampu memasuki celah-celah karbon aktif untuk  kemudian  menjadi  satu  material  yang  utuh  dan mampu  menunjukkan  nilai  resistensi  yang  rendah.  Ini membuktikan  bahwa  CNT  memiliki  konduktifitas  yang baik. Juga terlihat dari nilai resistansi CNT 100% (4 ohm) yang menunjukkan angka paling kecil di antara komposit lain.  Akan  tetapi,  hal  ini  dirasa  kurang  efektif dikarenakan  akan  memakan  biaya  produksi  yang  besar dan  permukaan  serap  elektroda  secara  makro  akan berkurang.
Tabel 2 Pengaruh komposisi karbon dan CNT terhadap nilai resistansi Komposit (%) R(Ω) 0% CNT 3125 10% CNT 35,4 20% CNT 25,1 100% CNT 4,0
Pada komposit elektroda dengan 100% karbon aktif, memiliki resistansi yang sangat besar (3125 ohm) bahkan mencapai orde kilo ohm hal ini dikarenakan banyaknya makroporos  dan  mesoporos  pada  rongga-rongga karbon.  Ini  tidak  memungkinkan  jika  elektroda diaplikasikan  sebagai  sistem  desalinasi  karena energi/tegangan  yang  dibutuhkan  untuk  menguraikan ion-ion larutan garam lebih besar. Dengan penambahan CNT  dengan  komposisi  semakin  besar,  maka  akan menurunkan  konsumsi  energi  yang  dibutuhkan. Konsumsi  energi  ini  tergantung  pada  luas  permukaan (pori) elektroda yang berhubungan dengan kemampuan adsorpsi  dan  tergantung  juga  pada  resistensi  (R) elektroda.  Dengan  kata  lain,  resistensi  yang  tinggi, konsumsi  tegangan  (energi)  akan  ikut  meningkat  [1]. Dari tabel juga dapat disimpulkan hasilnya bahwa pada komposit  elektroda  dengan  komposisi  CNT  10% merupakan komposisi cukup efektif karena mempunyai nilai resistensi yang tidak terlalu besar (35,4 ohm). Jika elektroda  mempunyai  resistensi  yang  kecil,  maka tegangan  yang  digunakan  untuk  menetralkan  atau menguraikan ion-ion larutan garam akan semakin kecil dan energi yang dikonsumsi juga sangat kecil.
Gambar 1 menunjukkan citra SEM yag menggambarkan distribusi carbon nanotubes (CNT) pada elektroda dan menunjukkan bahwa elektroda merupakan material  berpori.  Ini  bisa  dilihat  dengan  adanya  serat- serat CNT yang bercampur dengan karbon. Penambahan CNT akan mengurangi mesoporos dan makroporos pada karbon  aktif.  Tabung-tabung  CNT  yang  kecil  dan memanjang akan menyusup dan menjadi jembatan pada struktur  makroporos  dan  mesoporos  karbon  aktif. Penggunaan elektroda karbon aktif dirasa kurang efektif karena  akan  menunjukkan  nilai  hambatan  yang  besar. Begitu  juga  dengan  penambahan  CNT  yang  terlalu berlebihan  akan  mengurangi  luas  permukaan  serap elektroda,  di  samping  biaya  produksi  yang  lebih  tinggi [4]. Penambahan CNT sebesar 10% dianggap merupakan kondisi  optimum  pemakaian  elektroda  karena  nilai hambatan/resistansi  yang  kecil  dan  daya  serap  yang cukup baik.
Gambar 1 Citra SEM elektroda (a) Karbon aktif tanpa CNT, (b) CNT, (c) Penambahan CNT 10%
Citra  SEM  menunjukkan  bahwa  elektroda  yang dicetak  termasuk  material  berpori  sehingga  dapat digunakan  sebagai  elektroda  pada  sistem  desalinasi dengan  metode Flow  Through  Capasitor karena  ion-ion logam  dapat  menempel  dan  terjerap  pada  permukaan elektroda.

## Pengujian Elektroda
Metode flow-through  capasitor (FTC)  merupakan salah  satu  metode  desalinasi  yang  dilakukan  dengan mengalirkan  air  garam  melewati  celah  di  antara elektroda.  Desalinasi  adalah  proses  pemisahan  yang digunakan  untuk  mengurangi  kandungan  garam sehingga  menjadi  air  bersih  dan  dapat  digunakan. Penggunaan  FTC  juga  memiliki  beberapa  keuntungan
seperti  tidak  membutuhkan  biaya  tinggi,  ramah lingkungan,  dan  hal-hal  yang  bersifat energy-saving . Selain itu, penggunaan elektroda pada FTC juga mampu menyimpan logam dalam bentuk ion jika dibandingkan dengan serbuk ( powder ). FTC bekerja dengan penyerapan elektrostatik  ion  dari  permukaan  elektroda  [1]. Prinsipnya  yaitu  dengan  memanfaatkan  elektroda  yang berukuran panjang, lebar, dan tebal 115, 75, dan 1,5 mm, dari bahan karbon aktif dan CNT yang dipasang paralel. Prototipe  desalinasi  terdiri  dari  7  pasang  komposit elektroda CNT 10% yang disusun secara paralel. Larutan dielektrik  yang  biasanya  digunakan  di  antara  kedua keping  elektroda  diganti  dengan  air  garam,  dengan asumsi  bahwa  air  garam  juga  merupakan  larutan dielektrik  yang  bila  ditempatkan  pada  beda  potensial (tegangan)  tertentu maka  senyawa garam  akan  terurai. Proses ini menghasilkan akumulasi konsentrasi garam di permukaan  elektroda  setelah  terjadi  kontak  antarmuka cairan  dengan  elektroda,  dalam  waktu  dan  tegangan tertentu.  Kemampuan  elektroda  menurunkan  tingkat salinitas  dapat  dibuktikan  dengan  penurunan  tingkat salinitas  yang  terjadi  ketika  prototipe  dicoba  dengan mengalirkan  larutan  garam  1785  mg/L  di  antara elektroda kapasitor dengan laju aliran 50 mL/menit dan tegangan  1,5  volt.  Grafik  penurunan  kadar  garam ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2 Grafik penurunan kadar garam terhadap waktu alir dan pemberian tegangan pada prototipe desalinasi
Gambar  2  menunjukkan  bahwa  terjadi  penurunan kadar  garam  setelah  larutan  dilewatkan  pada  prototipe secara  kontinyu  seiring  dengan  penambahan  waktu pengaliran.  Elektroda  bekerja  sebagai  kapasitor  yang memiliki  lapisan  ganda  dengan  kedua  sisinya  dapat menyerap  ion-ion  garam  sehingga  dapat  menyimpan akumulasi  ion-ion  dengan  lebih  efektif.  Fenomena adsorpsi  terjadi  di  sini  yakni  terjadi  pengumpulan  ion- ion  di  permukaan  elektroda.  Proses  ini  menghasilkan akumulasi  konsentrasi  ion-ion  senyawa  garam  di permukaan  elektroda  setelah  terjadi  kontak  antarmuka dengan cairan sehingga bisa mengurangi kadar salinitas dalam larutan uji. Kemampuan yang dihasilkan sebesar 52% senyawa garam terpisah setelah pengujian prototipe berdasarkan tingkat salinitasnya.
Pengujian terhadap ion Na + dan Mg 2+ dengan Variasi Tegangan
Proses removal logam  dipengaruhi  oleh  tegangan sebagai  sumber  energi.  Pemberian  tegangan  akan menimbulkan medan  listrik  di  sekitar  larutan  sehingga akan  menggerakkan  ion-ion,  dan  terakumulasi  pada material elektroda. Gambar 3 menjelaskan bahwa terjadi kecenderungan penurunan kadar Na + meningkat dengan kenaikan tegangan. Penurunan kadar Na + paling sedikit didapat pada pemberian tegangan 1 volt dan konsentrasi yang tertinggal pada elektroda akan bertambah dengan peningkatan tegangan hingga 3 volt. Kenaikan tegangan akan  mengakibatkan  terjadi  medan  listrik  di  sekitar larutan  semakin  besar.  Kuantitas  gerakan  ion-ion larutan garam, dalam hal ini NaCl, akan meningkat pula sehingga  senyawa  garam  ikut  terurai  menjadi  ion- ionnya dan terserap pada elektroda.
Gambar 3 Grafik penurunan kadar Na + pada berbagai variasi tegangan
Pada  tegangan  di  atas  3  volt  kemungkinan  terjadi penguraian NaCl yang semakin besar, tetapi mulai timbul gelembung-gelembung  di  sekitar  elektroda  dan  berbau sedikit  menyengat.  Ini  dimungkinkan  karena  mulai terjadi  reaksi  elektrolisis  yang  bisa  menghasilkan senyawa  yang  kurang  diharapkan.  Senyawa  air  terurai menjadi  ion  H + dan  OH - ,  terjadi  reaksi  antara  senyawa garam  dengan  air  membentuk  natrium  hidroksida (NaOH) dan gas klorin (Cl2) yang berbau menyengat
Gambar 4 Grafik penurunan kadar Mg 2+ pada berbagai variasi tegangan
Proses  pemisahan  (r emoval )  Mg 2+ cenderung meningkat  dengan  bertambahnya  tegangan.  Hal  ini
karena daya serap yang tinggi akibat medan listrik yang semakin  besar  dari  pemberian  tegangan  hingga mencapai 3 volt. Akan tetapi, pemberian tegangan yang terlalu  besar  (2-3  volt)  bisa  menghasilkan  senyawa maupun gas yang kurang diharapkan. Ini dimungkinkan karena  mulai  terjadinya  elektrolisis  yang  dapat menghasilkan  Mg(OH) 2 dan  gas  klorin  (Cl 2 ).  Deionisasi kapasitor terjadi pada 1,2 – 1,7 volt . Rentang tegangan ini memberikan  batas  terbesar  pemberian  potensial  pada tahap  perlakuan  selanjutnya.  Hal  tersebut  bertujuan supaya  proses removal Na + dan  Mg 2+ tidak  diganggu dengan komplikasi reaksi yang bisa terjadi pada daerah tegangan  yang  lebih  besar.  Untuk  pengujian  prototipe selanjutnya ditetapkan tegangan adalah 1,5 volt.
Pengujian terhadap Ion Na + dan Mg 2+ dengan Variasi Waktu
Pengujian  dilakukan  dengan  melewatkan  larutan garam  dengan  diberi  tegangan  1,5  volt  pada  masing- masing  elektroda  yang  berjumlah  7  pasang.  Hasil penurunan  kadar  ion  logam  Na + dan  Mg 2+ semakin meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  waktu  alir. Medan  listrik  yang  diberikan  pada  larutan  akan mendorong  ion-ion  dalam  larutan  terserap  pada elektroda  yang  berlawanan  muatan,  yakni  ion  positif akan  terserap  pada  elektroda negatif  begitu  sebaliknya. Penarikan  ion-ion  pada  elektroda  terjadi  karena molekul-molekul pada larutan yang juga memiliki gaya tarik  dalam  keadaan  tidak  setimbang  yang  cenderung tertarik  ke  arah  dalam.  Ketidakseimbangan  gaya  tarik tersebut  mengakibatkan  elektroda  cenderung  menarik ion-ion  dalam  larutan  yang  bersentuhan  dengan permukaan  elektroda.  Proses  ini  termasuk  peristiwa kesetimbangan kimia. Dikarenakan berkurangnya kadar zat  yang  tertarik  dan  terjebak  dalam  pori  elektroda terjadi  secara  kesetimbangan,  sehingga  secara  teoritis, tidak dapat terjadi penyerapan sempurna adsorbat oleh adsorben. Dari gambar 5 dan 6, pada menit-menit awal terjadi  penurunan  kation  logam  yang  cepat  dan  terus melambat seiring berjalannya waktu.
Gambar 5 Grafik penurunan kadar Na + terhadap waktu alir pada prototipe desalinasi
Gambar  5  menunjukkan  peningkatan  kuantitas kandungan  Na + yang  terserap  pada  elektroda  juga sebanding  dengan  penambahan  waktu  alir.  Rongga tempat  terjadinya  kontak  antarmuka  larutan  dan elektroda tercapai karena memiliki ukuran yang sesuai.
Ion-ion yang bisa diserap adalah ion-ion yang berukuran sama atau lebih kecil dari ukuran pori elektroda. Ion Na + memiliki  jari-jari  ion  0,95  Å  [5].  Karbon  aktif memiliki diameter  pori  rata-rata  21,6  Å  sehingga  ion  Na + lebih mudah  masuk  ke  dalam  pori-pori  dan  terjebak  di dalamnya.  Selain  itu,  karbon  aktif  mempunyai  ukuran diameter  pori  sekitar  0,4  sampai  2  nm  dengan  luas permukaan  spesifik  sekitar  800  sampai  1500  m 2 /gram (Zhonghua dkk., 2001). Hasil untuk pengujian prototipe terhadap kadar Na + dengan 7 pasang elektroda selama 60 menit, dapat menurunkan kadar sebesar 58,51%.
Penurunan  kadar  ion  Mg 2+ cenderung  meningkat dengan  pernambahan  waktu  pengaliran.  Hal  ini  karena dengan  penambahan  waktu  berarti  bertambah  pula kemungkinan  ion  Mg 2+ berinteraksi  dengan  elektroda dan  menempati  rongga-rongga  elektroda.  Ion  Mg 2+ memiliki jari-jari ion sebesar 0,65 Å [5] sehingga mudah memasuki pori-pori pada elektroda.
Gambar 6 Grafik penurunan kadar Mg 2+ terhadap waktu alir pada prototipe desalinasi
Penurunan  konsentrasi  Mg 2+ terhadap  waktu  akan cenderung  melambat  sampai  batas  maksimum kemampuan serap elektroda untuk memisahkan ion-ion. Hasil pada pengujian prototipe terhadap Mg 2+ dengan 7 pasang  elektroda  selama  60  menit  dapat  menurunkan kadarnya sebesar 53,68%.

## Proses Regenerasi
Regenerasi  bertujuan untuk mengembalikan kemampuan  elektroda  agar  bisa  digunakan  kembali sebagai  penyerap  kation  logam.  Pemakaian  prototipe akan  membuat  ion-ion  terakumulasi  pada  pori-pori elektroda,  yang  akan  mengurangi  kemampuannya  jika digunakan  kembali.  Perlakuan  yang  dilakukan  dengan prinsip  reaksi  balik  ( reversible )  pada  elektroda  dengan menggunakan  larutan  air  tawar  (akuades).  Pada prinsipnya  ion-ion  garam akan  terlepas dan akumulasi ion-ion  tersebut  akan  ikut  terbawa  larut  bersama  air tawar.  Gambar  7  menjelaskan  bahwa  terjadi  kenaikan kadar garamnya dengan bertambahnya waktu regenerasi.  Medan  listrik  yang  diberikan  pada  lapisan permukaan  elektroda  mengakibatkan  perpindahan  ion dalam  larutan  menuju  permukaan  elektroda  dan menempel pada pori-porinya.
Gambar 7 Grafik laju konsentrasi larutan selama proses regenerasi
Ini  terjadi  karena  gaya  Van  der  Walls  ketika  gaya tarik  molekul  antara  larutan  dan  permukaan  elektroda lebih  besar  daripada  gaya  tarik  substansi  terlarut  dan larutan,  maka  ion  terlarut  akan  diadsorp.  Proses  ini memiliki gaya tarik yang kekuatannya relatif kecil. Dari grafik  terjadi  kenaikan  laju  konsentrasi  garam dikarenakan gaya tarik menarik yang relatif lemah antara ion-ion  garam  dengan  permukaan  elektroda,  sehingga ion-ion tersebut mudah terlepas larut bersama air tawar.

## 4. Kesimpulan
Dari  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa komposit  elektroda  paling  baik  dibuat  dengan penambahan  20%  pengikat.  Kombinasi  elektroda  yang paling  efektif  dalam  memisahkan  garam  dari  larutan garam adalah  pada  elektroda dengan  penambahan  10% CNT. Kapasitas penurunan kadar Na + dan Mg 2+ dengan 7 pasang  elektroda  selama  60  menit,  dapat  menurunkan kadar masing-masing sebesar 58,51 dan 53,68 %.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Dengsong  Zhang,  Liyi  Shi,  Jianhui  Fang,  Kai  Dai, Removal  of  NaCl  from  saltwater  solution  using carbon  nanotubes/activated  carbon  composite electrode, Materials  Letters ,  60,  3,  (2006)  360-363 http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2005.08.052
[2]  Kai  Dai,  Liyi  Shi,  Dengsong  Zhang,  Jianhui  Fang, NaCl adsorption in multi-walled carbon nanotube/active  carbon  combination  electrode, Chemical Engineering Science , 61, 2, (2006) 428-433 http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2005.07.030
[3]  S Sulaiman, R Yunus, NA Ibrahim, F Rezaei, Effect of hardener  on  mechanical  properties  of  carbon  fibre reinforced  phenolic  resin  composites, Journal  of Engineering Science and Technology , 3, 1, (2008) 79- 86
[4]  Dengsong  Zhang,  Liyi  Shi,  Jianhui  Fang,  Kai  Dai, Jiquan  Liu,  Influence  of  carbonization  of  hot- pressed  carbon  nanotube  electrodes  on  removal  of NaCl from saltwater solution, Materials Chemistry and
Physics , 96, 1, (2006) 140-144 http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2005.06.0
56
[5]  Ralph H Petrucci, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1985.