## Efek Karbon Nano Pada Efisiensi Distilasi Air Energi Matahari
I Gusti Ketut Puja dan FA. Rusdi Sambada*
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Kampus III Paingan Maguwoharjo Depok Sleman Yogyakarta 55282 , Indonesia *Email : sambada@usd.ac.id
Diajukan: 29-11-2021; Diterima: 05-08-2022; Diterbitkan: 22-08-2022

## Abstrak
Karbon aktif mempunyai sifat dapat menyerap panas energi matahari dengan baik. Pada ukuran yang sangat kecil karbon aktif akan mengambang dalam air (tidak tenggelam). Karena posisi mengambang, maka energi matahari dapat diterima karbon aktif tanpa terhalang air kotor. Ukuran karbon aktif yang sangat kecil juga menyebabkan jumlah luasan kontak antara karbon aktif dan air menjadi besar. Gaya elektrostatik yang ada pada karbon nano menyebabkan meningkatnya koefisien konveksi antara permukaan karbon aktif dengan air. Luasan kontak yang besar dan meningkatnya koefisien konveksi  menyebabkan  perpindahan  panas  dari  karbon  aktif  kedalam  air  yang  terjadi  secara  konveksi  menjadi meningkat. Hal tersebut dapat meningkatkan proses penguapan sehingga efisiensi distilasi juga meningkat. Dengan kata lain karbon nano dapat meningkatkan/ menghasilkan uap atau berfungsi sabagai vapor generator . Karakteristik karbon nano sebagai vapor generator belum pernah diteliti. Selain itu pada kondisi bagaimana (ukuran dan konsentrasi) dari karbon  nano  yang  akan  memberikan  efek  terbaik  sebagai vapor  generator pada  proses  distilasi  air  dengan  energi matahari  belum  diketahui.  Penelitian  ini  bertujuan  melakukan  analisis  sifat-  sifat  karbon  nano  sebagai  nano vapor generator pada  proses  distilasi  air  energi  matahari.  Penelitian  dilakukan  secara  eksperimen  di  dalam  laboratorium menggunakan model distilasi jenis bak dan lampu pemanas sebagai simulator radiasi matahari. Eksperimen dilakukan dengan mevariasikan ukuran partikel karbon nano yakni besar (S1), sedang (S2) dan kecil (S3) dan konsentrasi karbon nano (50, 100 dan 300 ppm ) pada proses distilasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karbon nano pada konsentrasi sebesar 50 ppm dengan ukuran karbon nano terkecil yakni S3 (karbon nano dengan proses 3 juta siklus) menghasilkan peningkatan efisiensi dan air distilasi terbesar yakni 41% dibandingkan distilasi tanpa karbon nano.
Kata kunci: distilasi; efisiensi; karakterisasi; karbon nano

## Abstract
Activated carbon has the property to absorb heat from solar energy well. At a minimal size activated carbon will float in water (not sink). Due to its floating position, activated carbon can receive solar energy without being obstructed by dirty water. The minimal size of activated carbon also causes the total area of contact between activated carbon and water to be large. The electrostatic force that exists on the nanocarbon causes an increase in the convection coefficient between the surface of the activated carbon and water. The large contact area and the increasing convection coefficient cause heat transfer from activated carbon into the water, which occurs by convection to increase. This can increase the evaporation  process  so  that  the  distillation  efficiency  is  also  increased.  In  other  words,  nano  carbon  can increase/produce steam or function as a vapour generator. The characteristics of carbon nano as a vapour generator have never been studied. Also, the conditions (size and concentration) of carbon nano, which will give the best effect as a vapour generator in the process of water distillation with solar energy are not yet known. This study aims to analyze the properties of nanocarbon as a nano vapour generator in the distillation process of solar energy water. The research was conducted experimentally in the laboratory using a basin type distillation model and the heating lamps as a solar radiation simulator. Experiments were carried out by varying the size of the nanocarbon particles namely large (S1), medium (S2) and small (S3) and the concentration of nanocarbon (50, 100 and 300 ppm) in the distillation process. The results showed that nanocarbon at a concentration of 50 ppm with the smallest nano carbon size, namely S3 (nanocarbon with a 3 million cycle process) resulted in an increase in efficiency and the largest distilled water, namely 41% compared to distillation without nanocarbon.

## Keywords: distillation; efficiency; characterization; carbon nano
1. Pendahuluan
Salah satu cara penjernihan air yang terkontaminasi tanah, garam, bakteri, logam berat atau bahan lain menjadi air yang layak  diminum  adalah  dengan  distilasi  air  menggunakan  energi  matahari.  Dua  proses  pada  destilasi  air  energi  matahari
adalah  penguapan  air  terkontaminasi  dan  pengembunan  uap  air  yang  akan  menghasilkan  air  bersih  yang  layak  untuk diminum. Proses penguapan terjadi karena air terkontaminasi menerima panas energi matahari melalui absorber. Absorber adalah bagian alat distilasi yang menerima panas energi matahari dan terletak di dasar bak air yang terkontaminasi. Letak absorber di dasar bak menyebabkan energi matahari yang akan diterima absorber terhalang air terkontaminasi itu sendiri, terlebih  jika  ketebalan  air  cukup  besar.  Hal  tersebut  menyebabkan  proses  penguapan  tidak  optimal  sehingga  efisiensi distilasi menjadi rendah.
Berdasarkan  penelitian  yang  pernah  dilakukan,  faktor-faktor  yang  mempengaruhi  efisiensi  alat  distilasi  air  enegi matahari  diantaranya  adalah  pengaruh  temperatur  udara  sekitar,  jumlah  energi  matahari  yang  diterima  alat  distilasi  [1], pengaruh bahan dan bentuk absorber [2], pengaruh tebal dan kemiringan kaca penutup [3,4], pengaruh ketinggian air di bak air [5], pengaruh beda temperatur air dalam bak distilasi dengan temperatur kaca [6], pengaruh temperatur air masuk ke alat  distilasi  [7],  pengaruh  jenis  dan  konsentrasi  zat  kontaminasi,  warna  air  yang  akan  didistilasi  [8]  dan  pengaruh penggunaan kondensor pasif eksternal maupun internal pada alat distilasi [9]. Penelitian pendinginan kaca pada alat distilasi air energi matahari jenis absorber kain dengan kaca tunggal diperoleh adanya laju alir massa air pendingin optimum sebesar 1,5  m/s.  Laju  alir  di  bawah  atau  di  atas  nilai  optimum  tersebut  akan  menyebabkan  turunnya  efisiensi  [10].  Penelitian pendinginan kaca pada jenis konvensional menggunakan kaca penutup tunggal menunjukkan efek pendinginan kaca dapat menaikkan efisiensi sebesar 6%. Pada penelitian ini, diperoleh adanya laju alir massa air pendingin optimum. Penelitian pendinginan kaca pada jenis konvensional dengan cara penyemprotan air dapat menaikkan efisiensi 15,7% sampai 31,8% dengan  interval  penyemprotan  20  dan  10  menit  [11].  Penelitian  jenis  bak  kaca  tunggal  dan  atap  ganda  menghasilkan kenaikkan hasil distilasi sebesar 17% [12].
Karbon aktif mempunyai sifat dapat menyerap panas energi matahari dengan baik. Pada ukuran yang sangat kecil karbon aktif akan mengambang dalam air (tidak tenggelam). Hal tersebut disebabkan gaya apung yang dihasilkan gaya elektrostatik pada karbon aktif mampu mempertahankannya tetap mengambang [13]. Karena posisi mengambang, maka energi matahari dapat  diterima karbon aktif tanpa terhalang air kotor. Ukuran karbon aktif yang sangat  kecil juga menyebabkan jumlah luasan  kontak  antara  karbon  aktif  dan  air  menjadi  besar.  Selain itu  gaya  elektrostatik  juga  menyebabkan  meningkatnya koefisien  konveksi  antara  permukaan  karbon  aktif  dengan  air.  Luasan  kontak  yang  besar  dan  meningkatnya  koefisien konveksi menyebabkan perpindahan panas dari karbon aktif kedalam air yang terjadi secara konveksi menjadi meningkat. Hal tersebut dapat meningkatkan proses penguapan sehingga efisiensi distilasi juga meningkat. Dengan kata lain karbon nano dapat meningkatkan/ menghasilkan uap atau berfungsi sabagai vapor generator karena dapat mengambang dalam air, menghasilkan luasan kontak yang lebih besar dan meningkatkan koefisien konveksi antara permukaan karbon nano dan air. Beberapa material nano belum pernah diteliti karakteristiknya pada proses penguapan/ distilasi diantaranya adalah partikel karbon nano dari tempurung kelapa yang akan diteliti pada penelitian ini. Penelitian ini bertujuan melakukan analisis sifat- sifat  karbon  nano  sebagai  nano vapor  generator pada  proses  distilasi  air  energi  matahari.  Analisis  dilakukan  dengan mevariasikan ukuran partikel dan konsentrasi karbon nano.

## 2. Material dan metodologi
Struktur permukaan karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 1. Karbon dalam ukuran kecil selalu mengikat oksigen di permukaannya [14]. Gusus-gugus molekul tersebut sebagian bermuatan positif dan sebagian lain bermuatan negatif. Akibat muatan-muatan  tersebut  karbon  menjadi  aktif  karena  momen  dipol  dari  muatan-muatan  tersebut.  Momen  dipol  akan menghasilkan gaya elektrostatik. Gaya elektrostatik tersebut menyebabkan partikel-partikel karbon mengalami gaya apung. Ukuran yang sangat kecil (nano) dari tiap partikel karbon menyebabkan gaya apung memiliki besaran yang setara dengan
gaya  berat  tiap  partikel  karbon.  Hal  tersebut  menyebabkan  partikel-partikel  karbon  dapat  tetap  mengambang  (tidak tenggelam) dalam air yang akan didistilasi. Pada penelitian sebelumnya oleh peneliti lain ukuran partikel  karbon masih besar sehingga partikel karbon yang digunakan dalam penelitian lain tersebut tidak mengambang tetapi tenggelam dalam air yang akan didistilasi
Gambar 1. Struktur permukaan karbon aktif
Gambar 2 . Skema "pembangkit uap matahari" nano partikel
Partikel  karbon  mempunyai  nilai  absorbtivitas  matahari  yang  baik  terutama  karena  warnanya  yang  hitam.  Partikel karbon juga memiliki nilai koefisien konveksi yang baik. Dua sifat termal tersebut membuat karbon dapat berfungsi sebagai absorber yang akan meningkatkan penguapan air distilasi sehingga partikel karbon tersebut dapat berfungsi sebagai vapor generator .  Posisi  partikel  karbon  yang  mengambang  dapat  meningkatkan  energi  matahari  yang  dapat  diterima  partikel karbon  tanpa  banyak  terhalang  air  distilasi  yang  kotor.  Hal  tersebut  meningkatkan  jumlah  energi  matahari  yang  dapat dianfaatkan untuk penguapan. Ukuran partikel karbon yang sangat kecil menghasilkan jumlah luas permukaan kontak yang besar dengan air yang akan didistilasi. Hal tersebut dapat meningkatkan efektifitas perpindahan panas dari karbon ke air yang akan didistilasi. Beberapa upaya peningkatan efisiensi distilasi dengan partikel nano telah dilakukan antara lain dengan memberikan partikel logam emas dalam ukuran nano untuk membangkitkan uap air lebih banyak [15,16]. Namun demikian penggunaan  partikel  emas  nano  terlalu  mahal  dalam  aplikasi  distilasi  air  energi  matahari.  Penelitian  ini  menggunakan partikel karbon nano yang lebih murah dan ramah lingkungan sebagai pembangkit uap nano ( nano vapour generation ).
Partikel karbon nano yang digunakan berasal dari arang tempurung kelapa yang disintesis dengan metode high energy milling (HEM) [13]. Proses pembentukan uap air oleh partikel karbon nano dapat dijelaskan dengan Gambar 2. Awalnya, cahaya diserap oleh nanopartikel, meningkatkan suhu permukaannya. Permukaan nanopartikel berfungsi sebagai titik pusat pembentukan uap. Uap terbentuk di sekitar permukaan nanopartikel, dan selanjutnya bergerak ke permukaan di mana uap
dilepaskan.  Air  secara  konstan  diumpankan  ke  permukaan  nanopartikel  panas,  dan  proses  penguapan  terjadi  secara berulang.
Distilasi air menggunakan distilasi matahari merupakan proses untuk memurnikan air yang terkontaminasi menjadi air minum  dengan memanfaatkan energi panas matahari  untuk menguapkan air yang terkontaminsi. Alat  distilasi  air energi matahari ini merupakan salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan masyarakat terhadap air minum terutama untuk daerah- daerah terpencil. Alat distilasi matahari terdiri dari dua komponen utama yakni kaca penutup dan bak air (Gambar 3). Kaca penutup digunakan untuk menerima energi matahari yang datang serta untuk proses pengembunan, sementara bak air selain digunakan untuk menampung air juga digunakan sebagai absorber untuk menyerap energi matahari yang datang. Supaya bak dapat menyerap panas dengan baik maka pada umumnya bak dicat warna hitam. Bagian lain yang umum terdapat pada alat  distilasi  adalah  saluran  keluar  air  bersih  dan  talang.  Talang  disini  merupakan  tempat  penampungan  air  distilasi sementara sebelum mengalir keluar dan masuk ke dalam penampung air distilasi.
Air dapat menguap karena mendapat energi panas dari energi matahari. Panas yang berasal dari absorber yang berpindah secara konveksi ke air. Proses penguapan ini menyebabkan terjadinya pemisahan molekul air dengan partikel pencemar. Molekul air akan berubah fase dari fase cair menjadi fase uap. Uap air yang terbentuk merupakan air bersih, karena tidak lagi mengandung partikel-partikel pencemar. Uap air naik, dan bersentuhan dengan kaca, karena temperatur kaca bagian luar lebih rendah dari  temperatur bagian dalam distilasi, maka uap air akan terkondensasi  pada permukaan kaca bagian dalam. Akibat kemiringan kaca, embun tersebut akan mengalir menuju tempat penampung sebagai air bersih hasil distilasi.
Gambar 3 . Skema alat distilasi air energi matahari jenis bak yang digunakan
Efisiensi alat distilasi (η) merupakan perbandingan antara jumlah energi panas yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi panas yang datang selama waktu pemanasan [17]:
η = 𝑚 .ℎ𝑓𝑔 𝐴𝑐 .𝐺 𝑇 .𝑑𝑡 (1)
dengan m  adalah hasil air distilasi  (kg), h fg adalah panas laten air (J/kg), A C adalah luasan alat distilasi  (m 2 ), G T adalah energi matahari (W/m 2 ) dan dt adalah waktu selama pemanasan (detik). Keseimbangan energi pada air menghasilkan [17]
q total = q uap + q konv + q rad (𝑊) (2)
Perpindahan secara konveksi dapat dihitung dengan persamaan [17]:
𝑞 𝑘𝑜𝑛𝑣 = 88,84 .  10 −3 .  (𝑇 𝑎 − 𝑇 𝑘 + 𝑃 𝑎 − 𝑃 𝑘 268,9 . 10 −3 − 𝑃 𝑎 . 𝑇 𝑎 ) 1 3 (𝑊) (3)
dengan  q konv merupakan  energi  yang  terbuang  dari  kaca  ke  lingkungan  (W),  T a adalah  temperatur  air  (K),  T k adalah temperatur kaca (K), P a , dan P k adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air, dan kaca (N/m 2 ). Sementara itu, energi radiasi kaca ke lingkungan dihitung dengan [17]
𝑞 𝑟𝑎𝑑 = 𝜎 .  𝜀 𝑎 .  (𝑇 𝑤 4 −  𝑇 𝑐 4 )   (𝑊) (4)
dengan  q rad adalah  besar  radiasi  ke  lingkungan  (W), 𝜎 adalah  konstanta  Stefan  Boltzmann  (5,67  x 10 -8 W/(m 2 .K 4 )), 𝜀 𝑎 adalah nilai emisivitas air. Energi untuk penguapan (q uap ) dapat dihitung dengan [17]:
𝑞 𝑢𝑎𝑝 = 16,27 .  10 −3 .  𝑞 𝑘𝑜𝑛𝑣 (𝑃 𝑎 − 𝑃 𝑘 ) (𝑇 𝑎 − 𝑇 𝑘 ) (𝑊) (5)
Penelitian diawali dengan preparasi material karbon nano meliputi proses pembuatan arang, pembentukan serbuk dan proses HEM. Variasi jumlah siklus adalah 1, 2 dan 3 juta siklus. Variasi jumlah siklus pembuatan akan menghasilkan 3 variasi ukuran partikel karbon nano yang berbeda (S1, S2 dan S3). Bahan arang adalah arang tempurung kelapa Variasi holding time bioaktivator meliputi 3, 6 dan 12 jam dengan temperatur holding 60ºC. Arang pasca proses HEM selanjutnya dilarutkan dalam alkohol. Bagian tidak mengendap dipisahkan dan selanjutnya dilakukan proses aglomerasi. Partikel hasil aglomerasi ini selanjutnya dikeringkan sehingga diperoleh partikel karbon ukuran nano. Analisis efek karbon nano pada proses  distilasi  air  energi  matahari  dilakukan  dengan  pengujian  unjuk  kerja  distilasi.  Pengujian  unjuk  kerja  distilasi  air dilakukan  di  dalam  laboratorium  menggunakan  pemanas  lampu  sebagai  simulator  energi  matahari.  Pengujian  di  dalam laboratorium memungkinkan pengaturan dan analisis yang baik. Pengujian unjuk kerja dilakukan menggunakan model alat distilasi (Gambar 4) sedangkan analisis dilakukan dengan Persamaan 1 sampai 6. Distilasi pada penelitian ini terbuat dari multipleks, dengan ukuran 32 cm x 32 cm dan ketebalan 1,2 cm. Bak distilasi yang juga berfungsi sebagai absorber terbuat dari alumunium dengan ukuran 30 cm x 30 cm. Kemiringan kaca distilasi 15 O dengan ketebalan 3 mm.
Gambar 4 . Skema alat distilasi air energi matahari jenis bak pada penelitian
Gambar 5 . Skema alat distilasi air energi matahari jenis bak dan lampu pemanas
Pengambilan data dilakukan di dalam ruangan, lampu pemanas terdiri dari 3 buah lampu pemanas dengan radiasi total setara dengan radiasi matahari sebesar 712,6 W/m 2 . Lampu dipasang dalam rangka besi yang diposisikan sejajar dengan kemiringan kaca. Secara rinci, skema alat pada Gambar 5 terdiri  dari: (1) kaca penutup, (2) alat distilasi jenis bak, (3) bak absorber, (4) dudukan alat distilasi, (5) saluran keluar air distilasi, (6) penampung  air bersih, (7) rangka pendukung, (8) lampu.
Air kotor yang akan didistilasi dicampur dengan karbon nano dengan variasi ukuran dan konsentrasi karbon nano. Pada pengujian  unjuk  kerja  karbon  nano  akan  dibandingkan  banyak  air  distilasi  dan  efisiensi  yang  dihasilkan  dari  air
terkontaminasi yang dicampur dengan karbon nano. Pada pengujian unjuk kerja akan divariasikan ukuran dan konsentrasi campuran  bahan  karbon  nano  pada  air  yang  terkontaminasi  Ukuran  karbon  nano  divariasikan  sebanyak  3  (tiga)  variasi yakni ukuran karbon nano terbesar dengan proses 1 juta siklus (S1), ukuran karbon nano sedang dengan proses 2 juta siklus (S2) dan ukuran karbon nano terkecil dengan proses 3 juta siklus (S3). Konsentrasi karbon nano divariasikan sebanyak 3 (tiga) variasi yakni 50 ppm , 100 ppm dan 300 ppm .

## 3. Hasil dan pembahasan
Dari Gambar 6 menunjukkan hasil air distilasi pada semua variasi konsentrasi karbon nano. Tampak pada  Gambar 6 bahwa air distilasi mulai dihasilkan setelah 50 sampai 60 menit. Terlihat distilasi dengan konsentrasi karbon nano 50 ppm menghasilkan air distilasi paling cepat dan paling banyak.
Gambar 6 . Hasil air distilasi pada semua variasi konsentrasi karbon tiap 10 menit
Gambar  7  menunjukkan  rerata  hasil  air  distilasi  dan  kenaikan  hasil  terhadap  konsentrasi  0%  pada  semua  variasi konsentrasi  karbon.  Terlihat  hasil  air  distilasi  dan  kenaikan  hasil  terhadap  konsentrasi  0% (tanpa  karbon  nano)  distilasi dengan konsentrasi karbon nano 50 ppm adalah yang tertinggi yakni sebesar 31%. Pada konsentrasi karbon nano yang lebih besar dari 50 ppm kenaikan hasil terhadap konsentrasi 0% menjadi semakin menurun. Pada konsentrasi karbon nano 100 ppm kenaikan hasil terhadap konsentrasi 0% adalah sebesar 23% dan pada konsentrasi karbon nano 300 ppm kenaikan hasil terhadap konsentrasi  0% adalah sebesar 21%. Konsentrasi  karbon nano yang semakin besar menyebabkan radiasi  panas menjadi terhalang sehingga semakin sulit mencapai lapisan air yang berada di posisi yang jauh dari permukaan air.
0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Has il Dis til as i (m l) (Waktu (menit) 0 ppm 300 ppm
100 ppm 50 ppm
75.0 98.0 92.0 91.0 0% 31% 23% 21% 0% 10% 20% 30% 40% 0 20 40 60 80 100 120 0 ppm 50 ppm 100 ppm 300 ppm
Ken a ik a n Ha si l A ir D is ti la si (% ) Ha si l A ir D is ti la si (m l) Variasi Konsentrasi Karbon
Gambar 8 . Rerata beda temperatur absorber-kaca pada semua variasi konsentrasi karbon
Gambar 9 . Hasil air distilasi pada semua variasi ukuran karbon nano tiap 10 menit
Gambar  8  menunjukkan  rerata  beda  temperatur  absorber-kaca  pada  semua  variasi  konsentrasi  karbon.  Terlihat perbedaan  beda  temperatur  absorber-kaca  pada  semua  variasi  konsentrasi  karbon  dengan  distilasi  tanpa  karbon  nano  (0 ppm ) hanya sekitar 4%. Dengan kata lain peningkatan hasil pada distilasi dengan variasi konsentrasi karbon nano bukan disebabkan  karena  meningkatnya  beda  temperatur  absorber  dengan  kaca  atau  meningkatnya  temperatur  absorber  tetapi lebih disebabkan oleh luasan kontak antara air dengan karbon nano yang lebih besar dibandingkan kontak antara air dengan absorber
Gambar  9  menunjukkan  hasil  air  distilasi  pada  semua  variasi  ukuran  karbon  nano.  Tampak  pada  Gambar  9  bahwa distilasi dengan ukuran karbon nano terkecil (S3) menghasilkan air distilasi paling cepat dan paling banyak. Gambar 10 menunjukkan  rerata  hasil  air  distilasi  dan  kenaikan  hasil  terhadap  distilasi  tanpa  karbon  nano  (S0)  pada  semua  variasi ukuran karbon nano. Terlihat hasil air distilasi dan kenaikan hasil terhadap distilasi S0 pada distilasi dengan ukuran karbon nano  terkecil  (S3)  adalah  yang  tertinggi  yakni  sebesar  41%.  Pada  ukuran  karbon  nano  yang  lebih  besar  dari  S3  maka kenaikan hasil terhadap S0 menjadi  semakin  menurun. Pada ukuran karbon nano S2 kenaikan hasil terhadap S0 adalah sebesar 36% dan pada ukuran karbon nano terbesar (S1), kenaikan hasil terhadap S0 adalah sebesar 31%. Ukuran karbon nano yang semakin besar menyebabkan total luasan kontak antara air dengan partikel karbon nano menjadi semakin kecil. Luasan kontak yang semakin kecil disebabkan jumlah partikel karbon nano yang semakin sedikit pada konsentrasi yang sama.
0 2 4 6 8 10 12 14 0 ppm 50 ppm 100 ppm 300 ppm 12.8 13.4 12.3 13.4 B ed a T em p er at u r Abs or b er -
K ac a (OC) Variasi Konsentrasi Karbon 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Has il Air Dis til as i (m l) Waktu (menit) S0 S1 S2 S3
Gambar 10 . Rerata hasil air distilasi dan kenaikan hasil terhadap konsentrasi 0% variasi ukuran karbon nano
Gambar 11 . Rerata beda temperatur absorber-kaca pada semua variasi ukuran karbon nano
Gambar 11 menunjukkan rerata beda temperatur absorber-kaca pada semua variasi ukuran karbon. Terlihat perbedaan beda temperatur absorber-kaca pada semua variasi ukuran karbon dengan distilasi tanpa karbon nano (S0) adalah sekitar 4%  sampai  11%.  Dari  hasil  tersebut  terlihat  bahwa  peningkatan  hasil  pada  distilasi  dengan  variasi  ukuran  karbon  nano disebabkan karena meningkatnya beda temperatur absorber dengan kaca atau meningkatnya temperatur absorber. Dalam hal  ini  ukuran  karbon  nano  berefek  pada  meningkatnya  beda  temperatur  absorber  dengan  kaca  dan  meningkatnya temperatur absorber.
Gambar 12 menunjukkan rerata panas penguapan pada semua variasi konsentrasi karbon. Terlihat peningkatan rerata panas penguapan pada semua variasi konsentrasi karbon terhadap distilasi tanpa karbon nano (0 ppm ) adalah sekitar 21,2% sampai 30,3%. Peningkatan tertinggi diperoleh pada konsentrasi karbon nano sebesar 50 ppm .
75.0
98.0 102.4 106.0 0% 31% 36% 41% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 20 40 60 80 100 120 S0 S1 S2 S3 Ken a ik a n Ha si l A ir D is ti la si (% ) Ha si l A ir D is ti la si (m l) Variasi Ukuran Karbon nano 0 2 4 6 8 10 12 14 S0 S1 S2 S3 12.8 13.4 14.2 13.7 Beda Tem pera tu r A bs o rber -
Ka ca (º C ) Variasi Ukuran Karbon nano 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 ppm 50 ppm 100 ppm 300 ppm
292.06
380.43
357.64 353.90 q u a p (W/ m 2 ) Variasi Konsentrasi Karbon
Gambar 13 menunjukkan rerata panas penguapan pada semua variasi ukuran karbon nano. Terlihat peningkatan panas penguapan pada semua variasi ukuran karbon nano terhadap distilasi tanpa karbon nano (S0) adalah sekitar 30,3% sampai 40,6%. Peningkatan tertinggi diperoleh pada ukuran karbon nano S3.
Gambar 13 . Rerata panas penguapan pada semua variasi ukuran karbon nano
Dari uraian sebelumnya dapat dikatakan bahwa ukuran karbon nano memberikan efek terhadap kenaikan temperatur air di  absorber yang lebih berarti dibandingkan efek yang dihasilkan variasi  konsentrasi  karbon aktif. Temperatur absorber akan berpengaruh pada parameter q uap sehingga ukuran karbon aktif memberikan efek terhadap kenaikan hasil dan efisiensi yang  lebih  berarti  dibandingkan  konsentrasi  karbon  nano.  Selain  temperatur  absorber  q uap juga  dipengaruhi  koefisien konveksi  (h konveksi )  dan  luasan  kontak.  Peningkatan  koefisien  konveksi  pada  variasi  ukuran  karbon  nano  dan  variasi konsentrasi karbon nano terhadap distilasi tanpa karbon nano dapat dikatakan sama. Dengan kata lain peningkatan q uap lebih disebabkan karena faktor luasan kontak. Ukuran karbon nano yang semakin kecil akan memperbesar total luasan kontak antara air dengan karbon nano. Total luasan adalah hasil kali jumlah partikel karbon nano dikalikan luasan tiap partikel karbon nano. Ukuran karbon nano yang lebih kecil memang menghasilkan luasan yang lebih kecil untuk tiap partikelnya dibandingkan luas partikel karbon nano yang lebih besar. Namun karena jumlah partikel karbon nano yang lebih kecil pada konsentrasi  yang  sama  lebih  banyak  menyebabkan  luasan  total  karbon  nano  yang  lebih  kecil  menjadi  lebih  besar Dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya [11,12] maka penggunaan karbon nano dapat menghasilkan peningkatan efisiensi yang lebih baik pada distilasi air energi surya jenis bak.

## 4. Kesimpulan
Konsentrasi karbon nano sebesar 50 ppm dengan ukuran karbon nano S1 menghasilkan peningkatan efisiensi terbaik sebesar 31% dibandingkan variasi konsentrasi karbon nano 100 dan 300 ppm. Selain itu, penelitian ini menunjukkan bahwa semakin  kecil  ukuran  karbon  nano,  semakin  besar  peningkatan  efisiensi  distilasi.  Ukuran  karbon  nano  terkecil  (S3) menghasilkan peningkatan efisiensi terbaik sebesar 41% dibandingkan variasi ukuran karbon nano S1 dan S2 yang lebih besar (pada variasi konsentrasi karbon nano sebesar 50 ppm).
0 100 200 300 400 500 S0 S1 S2 S3 292.06 380.43 396.85 410.57 q u a p (W/ m 2 ) Variasi Ukuran Karbon nano

## Daftar Pustaka
[1]    Arunkumar, T. Study of thermo physical properties and an improvement in production of distillate yield in pyramid solar still with boosting mirror. Indian Journal of Science and Technology. 2010 Agustus; 3(8): pp. 879-884.
[2]    Mona  M.  Naim,  M.  A.  A.  E.  K.  Non-conventional  solar  stills  Part  1.  Non-conventional  solar  stills  with  charcoal particles as absorber medium. Desalination. 2002; 153: pp. 55-64.
[3]    Ahmed Z Al-Garni, A. H. K. F. S. a. F. A.  Effect of glass slope angle and water depth on productivity of double slope solar still. Journal of Scientific & Industrial Research. 2011.October; 70: pp. 884-890.
[4]    Hitesh  N  Panchal,  D.  P.  K.  S.  Effect  of  Varying  glass  cover  thickness  on  performance  of  Solar  still:  in  a  Winter Climate Conditions. International Journal Of Renewable Energy Research. 2011; 1(4): pp. 212-223.
[5]   Anil Kr. Tiwari, G. T. Effect of water depths on heat and mass transfer in a passive solar still: in summer climatic condition. Desalination. 2006; 195: p. 78–94.
[6]   Pr. Kaabi Abdenacer, S. N. Impact of temperature difference (water- solar collector) on solar-still global efficiency. Desalination. 2007; 209: p. 298–305.
[7]   Ali A. Badran, A. A. A.-H. I. A. E. S. M. Z. O. A solar still augmented with a flat-plate collector. Desalination. 2005; 172: p. 227–234.
[8]   Mitesh I. Patel, P. M. M. S. I., n.d. Effect of dye on distillation of a single slope active solar still coupled with evacuated glass tube solar collector. International Journal of Engineering Research and Applications. 1(3): pp. 456- 460.
[9]   Hassan E.S. Fath, S. M. E. Effect of adding a passive condenser on solar still performance. Energy Conversion and Management. 1993 Januari; 34(1): pp. 63-72.
[10]  Janarthanan, B., Chandrasekaran, J. &  Kumar, S.  Performance of floating  cum tilted-wick type solar still with  the effect of water flowing over the glass cover. Desalination. 2006; 190: pp. 51-62.
[11]  Ahmed, H. M. & Alfaylakawi, K. A. Productivity enhancement of conventional solar still using water sprinklers and cooling fan. Journal of Advanced Science and Engineering Research. 2012; 2(3): pp. 168-177.
[12]  Rai, A. K., Singh, N. & Sachan, V. Experimental study of a single basin solar still with water cooling of the glass cover. International Journal of Mechanical Engineering and Technologies. 2013; 4(6): pp. 01-07.
[13]  Puja, I. G. K., Wardana, I. N. G., & Irawan, Y. S. The role of Carica papaya latex and aluminum oxide on the formation of carbon nanofibre made of coconut shell. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. 2018; 9(3): 035021 (6pp). https://doi.org/10.1088/2043-6254/aad1a9.
[14]    Figueiredo, J. &. P. M. The role of surface chemistry in catalysis with carbons. Catalysis Today. 2010; 2-7: p. 150.
[15]  Fang, Z., Zhen, Y., Neumann, O., Polman, A., de Abajo, F. J. G., Nordlander, P., & Halas, N. J. Vapor Generation at a Liquid-Immersed Metallic Nanoparticle. Nano Lett. 2013; 13: 1736–1742. https://doi.org/10.1021/nl4003238.
[16]  Neumann,  O.,  Urban,  A.,  Day,  J.,  Lal,  S.,  Nordlander,  P.,  &  Halas,  N.  Solar  Vapor  Generation  Enabled  by Nanoparticles. ACS Nano. 2012; 7(1): p. 42–49. https://doi.org/doi: 10.1021/nn304948h.
[17] Arismunandar, W. Teknologi Rekayasa Surya. XII. Indonesia : Pradnya Paramita; 1995. p 238.