gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)
-
Upload
yunita-amri -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
description
Transcript of gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 28
PENGOLAHAN AIR BERBASIS ION EXCHANGE TERPADUKANDENGAN MEMBRAN PERMIABEL PADA MEDAN
ELECTRODEIONIZATION (EDI)
OlehSugito*) dan Budi Prijo Sembodo**)
*) Prodi Teknik Lingkungan Universitas PGRI Adi Buana Surabaya,[email protected]
**) Prodi Teknik Elektro Universitas PGRI Adi Buana Surabaya
AbstrakProses penghilangan kation dan anion di dalam air dapat dilakukan
dengan menggunakan resin penukar ion (ion exchange), deionisasi, destilasitransfer membran, flash evaporation, maupun reverse osmosis. Metodeyang dilakukan secara terpisah masing masing memiliki kelemahan. Aplikasikombinasi metode secara berganda dapat secara simultan meningkatkanproses removal kation dan anion yang terlarut di dalam air.
Rangkaian reaktor dalam penelitian ini terdiri dari 3 (tiga) tabungsilindris yang disusun secara seri dengan sistem aliran up-flow. Pada tabungpertama dilakukan treatment ion exchange menggunakan resin sintetis anion,tabung kedua menggunakan resin sintetis kation, dan tabung ketigamenggunakan perlakuan Elektro deionisasi (EDI) pada membranepermiabel secara kontinu. Membrane permiabel kation dan membranepermeable anion dirangkai secara bersilang, dan elektroda anoda dipasangbersebelahan dengan membrane permiabel kation, begitu pula sebaliknya.Parameter terukur adalah kualitas air bersih sesuai dengan Permenkes.
Reaktor pengolahan air berbasis Ion Exchange terpadukan denganMembran Permiabel Elektrodeionisasi (EDI) mengunakan arus DC / 24 V/ 5 A secara komulatif dengan treatment lengkap menunjukan kinerjaremoval parameter : Warna 50 Unit PtCo, Kekeruhan 16.20 Skala NTU,Kesadahan Total 264.29 mg/L CaCO3, Sulfat 59.40 mg/L SO4, Nitrat 1.63mg/L NO3-N, Nitrit 0.05 mg/L NO2-N, Amonia 1.75 mg/L NH3-N, Besi0.02 mg/L Fe, Mangan 5.15 mg/L Mn, Seng 0.10 mg/L Zn, Flourida 0.10mg/L F, dan Deterjen 0.08 mg/L. Hasil penelitian menghasilkan air yangmemenuhi kualitas baku mutu air bersih sesuai Permenkes No.416/IX/tahun 1990.
Kata Kunci : elektrodeionisasi; ion exchange; membran permiabel; up-flow; resin
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 29
PENDAHULUANDeionisasi air merupakan proses penghilangan kation anion yang
terkandung di dalamnya. Kandungan mineral sebagai bentuk kation anion
dalam air secara makro diantaranya adalah : Na+, Ca+2, Mg+2, K+, Fe+3, Cl-,
SO4-2, dan CO3
-2, (Lee, C.C. , 2005). Menurut Montgomery (2005),
demineralisasi dapat dilakukan dengan menggunakan resin penukar ion
(ion exchange), deionisasi, destilasi transfer membran, flash evaporation,
maupun reverse osmosis. Aplikasi teknologi yang dilakukan secara terpisah
masing masing memiliki kelemahan.
Proses desalinasi dengan perlakuan tunggal menggunakan resin
penukar ion pada sampel air mengandung salinitas antara 2500 – 6500 ppm
hanya mampu menurunkan sekitar 500 ppm, (Purwoto, 2007). Pemisahan
kation-anion dengan resin penukar ion secara tunggal tersedia pada paten
P-981038. Untuk penggunaan membran permeabel, ditemukan pada paten
P-962159, akan tetapi tidak menggunakan potensial elektroda. Penggunaan
secara mixed antara resin asam dan resin basa yang dicampur dalam sebuah
kolom, terdapat pada invensi dalam US-3716481. Penggunaan membran
dalam ion exchange dengan sistem kontinyu dikenali pada US-4685909.
Kemudian dikembangkan pada US-5066375, dimana dalam invensi tersebut
selain penggunaan membran ditambahkan pula treatment konduktivitas,
akan tetapi pada invensi tersebut menggunakan sistem aliran horizon-flow.
Untuk mengatasi kelemahant tersebut perlu dilakukan penelitian dengan
menggunakan perpaduan beberapa treatment yang kontributif.
Proses deionisasi menggunakan treatment resin penukar ion,
elektrodeionisasi (EDI), reverse osmosis, atau membran permiabel secara
tunggal masing masing memiliki kelemahan sebagai berikut :
1) Resin penukar ion menggunakan prinsip gaya elektrostatik di mana
kation anion yang terdapat pada resin ditukar oleh anion kation yang
ada pada air atau limbah cair, memiliki kerugian tidak
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 30
sebandingnya biaya yang dikeluarkan dengan hasil ion exchanger,
karena rendahnya kapasitas ion exchange resin sintetis.
2) Reverse osmosis yang membutuhkan tekanan khusus dalam
penerapannya, memiliki kelemahan dalam hal pengaturan tekanan.
3) Elektrodeionisasi murni tidak mampu mengikat ion ion yang bukan
logam
4) Penggunanan membran tunggal tidak maksimal dalam hal adsorbsi
ion ion jika tidak dibantu dengan konduktifitas, apalagi jika
membran yang digunakan bukan membran permeabel.
5) Teknik elektrodeionisasi menggunakan membran ion selektif
permeabel yang tidak dilakukan secara overlaping antara membran
kation dan membran anion, juga menimbulkan kerugian yakni
terbentuknya senyawa logam-hidroksi yang menutupi membran,
sehingga membran menjadi cepat jenuh.
Untuk mengatasi kelemahan kelemahan tersebut, maka perlu dilakukan
perpaduan treatment secara seri menggunakan reaktor silindris sistem aliran
up-flow dengan cara :
1) Penggunaan resin kation dan resin anion secara berseri sebelum
dilakukan elektrodeionisasi dengan tujuan proses pertukaran ion
berlangsung secara optimal.
2) Treatment elektrodeionisasi menggunakan membran permeabel
kation dan membran permeabel anion dipasang secara crossing,
dengan tujuan adsorbsi kation dan anion berlangsung secara lengkap
menurut kapasitas masing masing.
3) Pemasangan katoda anoda bersekat sebagai konduktifitas (potensial
elektron) guna memacu transport absorbsi ion ion yang melewati
membran permeabel, sehingga kation dan anion pasca absorbsi
membran dapat terakumulasi dalam satu ruang, dan tidak menempel
pada dinding membran.
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 31
Permasalahan dalam penelitian ini , yaitu : ”Apakah air hasil perlakuan ion
exchange setelah dilakukan deionisasi dengan treatment membran permeabel
pada medan arus DC dapat meningkatkan kapasitas penukar ion ?”. Tujuan
yang ingin dicapai adalah mengukur kapasitas penukar ion oleh Reaktor
Elektro Deionisasi (EDI) terhadap air hasil perlakuan Ion Exchange pada
membrane permiabel dalam reaktor dengan sistem aliran up-flow.
Hasil yang diinginkan dari penelitian ini adalah air bersih yang
memenuhi kualitas kesehatan seperti yang disyaratkan oleh Permenkes No
419/IX tahun 1990. Pengembangan selanjutnya adalah mendesain prototipe
reaktor berupa reaktor elektro deionisasi (EDI), dimana perlakuan EDI
dilakukan pada sampel air yang telah mengalami ion exchange. Perlakuan
EDI dilakukan bersamaan dengan membran permeabel dan diperkuat
dengan konduktifitas elektroda bersekat.
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan air yang
layak dikonsumsi bagi masyarakat dan pengusaha karena : 1) Fenomena air
alami saat ini telah banyak terkontaminasi dengan ion ion polutan yang
menjadikan air tidak aman lagi untuk dikonsumsi, 2) Air payau di daerah
pesisir nyaris tidak dapat dikonsumsi karena sulitnya untuk meremoval
salinitas yang tinggi,dan 3) Banyak industri pengemisi limbah cair yang
berpotensi mengandung ion ion logam tidak melakukan demineralisasi
karena ketersediaan alat pemisah ion logam banyak mempunyai kelemahan
akibat treatment yang terpisah.
KAJIAN PUSTAKA
Ion Exchange
Sistem pertukaran ion (ion exchange) dapat dilakukan dengan
menggunakan resin sintetis, yaitu resin anion dan resin kation (Mc Garvey,
1986). Prinsip dari pengolahan air secara pertukaran ion dengan treatment
resin sintetis yaitu terjadinya pertukaran ion antara kation-anion yang ada
dalam air dengan kation anion yang terdapat pada ion exchange media dari
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 32
resin (Lee & Lin,2005). Menurut Montgomery (2005), kekuatan pengusiran
kation preferensinya tersusun sebagai berikut : Ba2+ Pb2+ Sr2+ Ca2+
Ni2+ Cd2+ Cu2+ Co2+ Zn2+ Mg2+ Ag+ Cs+ K+ NH4+ Na+
H+ , sedangkan untuk urutan preferensi adalah adalah sebagai berikut :
SO42- NO3
- CrO42- Br- Cl- OH- .
Kandungan kation dan anion pada sampel air di daerah pesisir
Lamongan-Jatim menunjukan konsentrasi Na + = 3500 ppm, Mg ++ =
278 ppm, Ca ++ = 407 ppm, Fe (tot) = 0,088 ppm, Cl- = 3000 ppm, SO4-2 =
350 ppm, CO3-2 = 235 ppm, sedangkan salinitas sampel air di daerah
pesisir Sidoarjo-Jatim berkisar antara antara 2500 – 6500 ppm,
(Purwoto, 2007). Penggunaan resin tunggal dapat menurunkan
konsentrasi klorida sekitar 500 ppm. Penelitian dengan menggunakan
resin anion-kation yang disusun secara seri mampu menurunkan
kandungan Klorida sebesar 25%, sedangkan penggunaan campuran
(mixed)resin kation anion hanya menurunkan kandungan Klorida
sebesar 16%.
Removal salinitas semakin tinggi jika kedalaman penggunaan resin
makin besar. Terdapat korelasi antara removal salinitas terhadap
kenaikan volume resin atau kedalaman resin (resin bed-depth). Terjadi
peningkatan persentase removal salinitas seiring dengan
bertambahnya kedalaman resin bed-depth. Hal ini memberikan indikasi
bahwa treatment penggunaan media resin secara tunggal masih
belum mencapai hasil yang diharapkan.
Elektro deionisasi (EDI)Karakteristik kation anion dalam air sangat bervariasi, sedangkan
tidak seluruh komponen dan sediaan konsentrasi yang ada di alam sesuai
dengan kebutuhan manusia. Untuk itu perlu adanya deionisasi yang
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 33
bertujuan untuk menurunkan konsentarsi ion yang terkandung dalam air.
Deionisasi dapat dilakukan dengan arus listrik DC untuk kuat arus tertentu
agar transport elektron dapat berlangsung dengan tepat dalam proses
penarikan kation dan anion. Kandungan mineral sebagai bentuk kation anion
dalam air secara makro diantaranya adalah : Na+, Ca+2, Mg+2, K+, Fe+3, Cl-,
SO4-2, dan CO3
-2 (Lee & Lin,2005).
MembranSalah satu metoda pemisahan yang sedang berkembang saat ini
adalah teknologi membran. Teknologi pemisahan dengan menggunakan
membran disamping untuk demineralisasi air, dapat juga digunakan untuk
meningkatkan efisiensi pengurangan limbah dan memisahkan impurities
dalam mineral.
Membran PermeabelMembran permeabel kation hanya bisa ditembus oleh
ion positif (kation), dan tidak bisa ditembus oleh ion negatif (anion).
Sedangkan membran permeabel anion, hanya bisa ditembus oleh ion negatif
(anion), dan tidak bisa ditembus oleh ion positif (kation).Dengan adanya
kinerja arus DC pada pengaruh elektroda, maka oleh pengaruh potensial
elektroda, kation akan menuju ke katoda (kutub negatip) dengan
menembus membran permeabel kation. Sebaliknya anion menuju ke anoda
(kutub positip) dengan menembus membran permeabel anion. Hasil
penelitian terdahulu tentang penggunaan membran untuk mereduksi ion
dalam air seperti pada tabel 1 sebagai berikut : (Hidayat,2007).
Tabel 1. Reduksi ion menggunakan Membran
No Parameter Perlakuan Sebelum sesudah
1. Cl- Membran mineral dng
reaksi kimia
2300 ppm 240 ppm
2. Cr3+ Membran Filmtec-USA 20 ppm Rejeksi 98%
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 34
3. fouling Membran selulosa asetat 100 menit mulai
penyumbatan
4. Cu+2 Membran semipermiabel % recovery 95
5. Au Membran semipermiabel % recovery 85
Sumber : (Hidayat,2007)
Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi
menjadi 3 kategori:
1) Porous membrane. 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 (<2nm). Porous
membrane digunakan pada microfiltration dan ultrafiltration.
2) Non-porous membrane. Membrane ini digunakan untuk memisahkan
molekul dengan ukuran yang sama, baik gas maupun cairan. Pada non-
porous membrane, tidak terdapat pori seperti halnya porous membrane.
Perpindahan molekul terjadi melalui mekanisme difusi. Molekul terlarut
di dalam membran kemudian berdifusi melewati membran tersebut.
3) Carrier membrane. Pada carriers membrane, perpindahan terjadi
dengan bantuan carrier molecule 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, (Hidayat, 2007).
METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan tiga reaktor berupa tabung fiberglass
silindris dan paralon berkuran 10 inch yang tersusun secara seri. Pada
tabung pertama dilakukan treatment ion exchange menggunakan resin
sintetis anion, tabung kedua menggunakan resin sintetis kation (Dowex,
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 35
2006), dan tabung ketiga merupakan perlakuan elektro deionisasi (EDI) pada
treatment membrane permiabel kation dan anion yang terpasang bersekat.
Membrane permiabel kation dan membrane permeable anion dirangkai
secara bersilang, dan elektroda anoda dipasang bersebalahan dengan
membrane permiabel kation, begitu sebaliknya. Aliran air dipilih tipe upflow
dimana untuk mengalirkan influen pertama dilakukan dengan pompa
submersibel. Kriteria prototipe reaktor dalam penelitian ini seperti pada tabel
1 sebagai berikut :
Tabel 2. Kriteria Prototipe Reaktor Penelitian
No. Bahan/Kondi
si
Kriteria
1. Bahan reaktor 1) Tabung cetak fiberglass/Fiberglass
Reinforced Plastic (FRP)
2) Pipa PVC
2. Media Filter Kasa elektroda, Resin sintesis Kation, Resin
sintetis Anion, Zeolit
3. Membrane Membrane Permeabel Kation dan Membrane
Permiabel Anion
4. Model aliran Up-flow dengan model aliran by pass masuk
pada nozle
5. Ukuran tabung FRP dan PVC 10 inch
6. Jalur inlet Untuk memudahkan setting dan efisiensi aliran
maka pipa PVC yang digunakan disambung
dengan sistem water-mur
7. Jalur pipa Jalur pipa dari samping dan bawah
8. Pompa supplay Menggunakan submersible-pump dari bahan
plastik untuk menghindari korosi
9. Suhu treatment Suhu lingkungan
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 36
10. Setting tabung Seri
11. Time detention
flow
15 menit
12. Sumber arus EDI DC
13. Debit aliran 3 Liter/mnt
14. Sampel air Air sumur dan air sampel buatan
Reaktor penelitian ini terangkai seperti pada gambar 1, sebagai berikut :
Keterangan Gambar 1 :1 = tabung treatment resin anion2 = tabung treatment resin kation3 = tabung treatment EDI pada membranpermiabel
Gambar 1. Desain Treatment Pada Reaktor EDI AirHasil Ion Exchange
pada Treatment Membrane Permiabel
1
23
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 37
Adapun gambar tampak atas desain reaktor tabung ke-3, seperti pada
gambar 2 sebagai berikut ;
Gambar 2. Tabung Treatment Electrodeionization (EDI) Pada Membran
Permiabel
10
Keterangan Gambar 2 :1 = Inlet2 = Air hasil ion exchange3 = Katoda4 = Anoda5 = Membran permeabel kation6 = Membran permeabel anion7 = Ruang antara dua membran8,9 = Ruang antara membran dan
elektroda10 = Isolator
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 38
Tahap tahap dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merangkai reaktor dan perlengkapan media filter serta membrane
permiabel seperti pada gambar 1
2. Menganalisis air baku dengan menggunakan sampel air sumur di UNIPA
Surabaya Kampus Menanggal
3. Running percobaan reaktor pengolah air menggunakan sampel air baku
dan besarnya arus yaitu DC / 24 V / 5 A
5. Menganalisis air olahan dengan menggunakan metode standar
pengukuran kualitas air bersih sesuai parameter yang ditetapkan oleh
Permenkes No 416/IX/1990.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Parameter air bersih hasil olahan dengan menggunakan reaktor
filtrasi dengan media resin terpadukan deionisasi pada membrane permiabel
seperti pada tabel 2 sebagai berikut :
Tabel 3. Hasil Analisis Parameter Air Bersih mengacu Permenkes No
416/IX/1990
No Parameter Satuan
Hasil Analisa
RemovalAir Baku HasilTreatment
I. FISIKA1 Warna Unit PtCo 50 0 50.002 Rasa - - -
3 Bau -tak
berbau tak berbau4 Kekeruhan Skala NTU 16.80 0.60 16.205 TDS mg/L 628 636 -8.00
6 Suhu o C 26 26 0.007 DHL mmhos/cm 1048 1062 -14.00
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 39
II. KIMIAa. Anorganik
1 pH - 7.95 7.00 0.95
2KesadahanTotal mg/L CaCO3 300.00 35.71 264.29
3 Khlorida mg/L Cl- 156.00 304.00 -148.004 Sulfat mg/L SO4 59.40 0.00 59.405 Nitrat mg/L NO3-N 2.20 0.57 1.636 Nitrit mg/L NO2-N 0.05 0.00 0.05
7 Amonia mg/L NH3-N 1.94 0.19 1.758 Besi mg/L Fe 0.14 0.12 0.029 Mangan mg/L Mn 5.15 0.00 5.15
10 Timbal mg/L Pb 0.00 0.00 0.0011 Seng mg/L Zn 0.16 0.06 0.10
12 Kromium mg/L Cr6+ 0.00 0.00 0.0013 Flourida mg/L F 0.40 0.30 0.1014 Arsen mg/L As 0.00 0.00 0.0015 Raksa mg/L Hg 0.00 0.00 0.0016 Kadmium mg/L Cd 0.00 0.00 0.0017 Selenium mg/L Se 0.00 0.00 0.0018 Sianida mg/L CN 0.00 0.00 0.00
b. KimiaOrganik 0.00
1BilanganKMnO4 mg/L KMnO4 7.90 3.79 4.11
2 Deterjen mg/L 0.10 0.02 0.08
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 40
Gambar 3. Grafik perbandingan kualitas air untuk parameter fisika
Berdasarkan data pada tabel 3 terdapat temuan adanya penurunan
(removal) pada parameter air baik parameter fisik, kimia anorganik (logam)
maupun senyawa organik. Removal warna dalam air dapat diturunkan secara
maksimal. Parameter kekeruhan dapat diturunkan sangat optimal dengan
efisiensi 95%. Hal ini menunjukan bahwa perlakuan awal dengan
menggunakan media resin dapat mereduksi parameter ini dengan sangat
baik. Terjadi peningkatan konsentrasi parameter TDS sebesar 1,3% , hal ini
disebabkan karena perlakuan analisis sampel di laboratorium. Parameter
kualitas air secara fisis masih berada di bawah baku mutu atau memenuhi
syarat kualitas air bersih. Meningkatnya parameter daya hantar listrik
sebesar 1,3 % disebabkan perlakuan adanya suplai arus sehingga
menyebabkan terjadinya ionisasi dari senyawa terlarut yang terurai, namun
masih berada pada kualitas yang disyaratkan, (Gambar 3).
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Warna Kekeruhan TDS Suhu DHL
Syarat Air Bersih
Air Baku
EDI DC/24V/5A
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 41
Gambar 4. Grafik perbandingan kualitas air untuk Parameter Kation
Gambar 5. Grafik perbandingan kualitas air untuk Parameter Anion
Reduksi kation terjadi secara signifikan terutama untuk kation besi
(Fe), Mangan (Mn), dan Seng (Zn), (Gambar 4). Reduksi kesadahan terjadi
sangat optimal dengan efisiensi 88 %. Hal ini terjadi karena fungsi ion
exchange dari resin yang sangat efektif mereduksi kation kalsium (Ca 2+).
Sedangkan reduksi anion secara signifikan terjadi untuk anion Sulfat (SO42-),
Nitrat (NO3-), dan Nitrit (NO2
-), (Gambar 5). Hal ini sejalan dengan
0
100
200
300
400
500
600
KesadahanTotal
Besi Mangan Timbal
Syarat AirBersihAir Baku
0
100
200
300
400
500
600
700
Syarat AirBersihAir Baku
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 42
Montgomery (2005), bahwa preferensi pengusiran anion sulfat (SO42-),
adalah paling besar selanjutnya diikuti anion nitrat (NO3-). Kualitas
parameter kimiawi berupa logam/kation dan anion berada pada kondisi aman
di bawah baku mutu sehingga dapat dipergunakan untuk kebutuhan air
bersih.
Penukaran ion yang terjadi dalam resin kation menjadi efektif
jika sebelumnya dilakukan treatment melalui resin anion terlebih dahulu
guna menurunan anion untuk mendekati ke bentuk seperti OH-. Membrane
permiabel kation dan membrane permeable anion berfungsi sebagai penahan
ion (+) (kation), dan ion (-) (anion) sehingga dapat meremoval kation
anion. Deionisasi dilakukan dengan arus listrik DC untuk kuat arus tertentu
sehingga transport elektron dapat berlangsung dengan tepat pada kinerja
membran permeabel dalam proses penarikan kation anionnya.
Proses removal ion ion akibat pengaruh potensial elektroda dapat
dijelaskan sebagai berikut : Kation (ion +) akan menuju ke Katoda (kutup
negatif) dengan menembus membrane permiabel kation. Setelah sampai
pada membrane permiabel anion maka kation akan terhambat dan tidak bisa
menembus, sehingga terjadi akumulasi kation pada ruangan antara
membrane permiabel kation dengan membrane permeabel anion. Pada
membrane permeabel anion yang dipasang bersekat silang terjadi transpor
anion dari bagian luar menuju ke ruangan antara membrane permeabel
kation dengan membrane permeabel anion sehingga terakumulasi bersama
kation. Akumulasi kation dan anion selanjutnya dialirkan melalui kran outlet
pada bagian bawah tabung reaktor dan terpisah dengan efluen air olahan.
Deionisasi menggunakan arus listrik DC dengan kuat arus tertentu dapat
mendorong transport elektron dalam proses penarikan kation dan anion.
KESIMPULANPengolah Air Berbasis Ion Exchange dan Membran Permiabel
elektrodeionisasi (EDI) mengunakan arus DC / 24 V / 5 A menghasilkan
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 43
air bersih yang memenuhi standar kualitas Permenkes No 416/IX/1990.
Hasil removal parameter air bersih adalah sebagai berikut : Warna 50 Unit
PtCo, Kekeruhan 16.20 Skala NTU, Kesadahan Total 264.29 mg/L CaCO3,
Sulfat 59.40 mg/L SO4, Nitrat 1.63 mg/L NO3-N, Nitrit 0.05 mg/L NO2-N,
Amonia 1.75 mg/L NH3-N, Besi 0.02 mg/L Fe, Mangan 5.15 mg/L Mn,
Seng 0.10 mg/L Zn, Flourida 0.10 mg/L F, Deterjen 0.08 mg/L.
UCAPAN TERIMA KASIHUcapan terima kasih disampaikan kepada Ditlitabmas Direktorat
Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Republik Indonesia yang telah mendanai penelitian Hibah Bersaing melalui
KOPERTIS Wilayah VII JATIM sesuai dengan Surat Perjanjian
Pelaksanaan Penelitian Nomor SP2H : 0048/SP2H/PP/K7/KL/II/2012,
tanggal 9 Pebruari 2012, berdasarkan DIPA KOPERTIS Wilatah 7 No:
0614/023-04.2.01/15/2012 tanggal 9 Desember 2011.
DAFTAR PUSTAKADOWEX, 2006. Recommended Product
Hidayat, Wahyu, 2007. Teknologi Membran
Lee, C.C.,Lin, S.D., (2005). Handbook Of Environmental Engineering.
McGraw-Hill Publishing, Tokyo.
Mc Garvey, F.X., & Fisher, S.A. (1986, August). Chapter 2.8
Measurements and kontrol in ion exchange installations.Desalination Volume 59, Pages 403-424 online 17 September 2002.
Dipungut 27 Juli 2008.
Montgomery, J.M., (2005). Water Treatment Principles and Design. Johan
Weley Inc. USA
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”
Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 44
Paten ; P-981038
Paten ; P- 962159. Metode Pengolahan Air dan Peralatan Pengolah Air
Limbah Menggunakan Resin Penukar ion
Permenkes No 416/IX/Tahun 1990. Parameter Kualitas Air Bersih
Purwoto, S., (2007). Desalinasi Air Payau Secara Ion Exchange Dengan
Treatment Resin Sintetis
Prodi Teknik Lingkungan FTSP UNIPA Surabaya
US-Patent ; US-3716481.
US-Patent ; US-4685909
US-Patent ; US-5066375