Ion Exchange dalam Skala Industri

Ion exchange, alat ini merupakan alat pemisah dalam industri khususnya dalam memisahkan ion yang terdapat di air dan ditukarkan dengan ion yang berada pada resin-resin yang terdapat pada ion exchange, hal ini bertujuan untuk mengurangi jumlah mineral pada air, jadi kesimpulannya adalah ion exchange merupakan suatu proses yang dimana terjadi pertukaran timbal balik antara ion yang terdapat dalam air dengan ion yang terdapat di resin dengan tujuan untuk mengurangi mineral pada air agar lebih jernih. Terdapat dua jenis resin pada alat ini, yaitu anion exchange dan kation exchange, sesuai dengan namanya anion exchange merupakan resin yang bertugas untuk memisahkan anion-anion yang terdapat di air dengan anion-anion yang terdapat di resin ini, dan sebaliknya dengan kation exchange yaitu yang menukarkan kation-kation. Dalam memilih resin harus mempertimbangkan hal-hal berikut agar proses baik yang diharapkan akan terwujud yaitu kapasitas penukarannya, selektivitas, ukuran partikel dan distribusi ukuran, stabilitas kimia dan fisika, dan regenerasi. Regenerasi merupakan proses dimana apabila resin-resin sudah mengalami kejenuhan akan ion-ion yang diikatnya baik anion dan kation maka ion-ion tersebut akan dihilangkan atau dibuang dari resin-resin tersebut, pada anion dengan cara menghilangkan dengan NaOH, kemudian pada kation dengan cara menambahkan dengan HCL, umunya regenerasi beroperasi selama 30 menit, setelah regenerasi kemudian dilanjutkan dengan tahap pembilasan (awal dan akhir), berikut contoh aplikasi pada Ion Exchange : Desalinasi, Demineralisasi, Dekolorisasi.A. Desalinasi

Desalinasi, desalination atau desalinization adalah proses yang menghilangkan kadar garam berlebih dalam air untuk mendapatkan air yang dapat dikonsumsi binatang, tanaman dan manusia. Proses desalinasi ini juga dilakukan menggunakan penukar-anion. Secara aplikatif dari proses ini biasanya dilakukan oleh industri yang berlokasi di sekitar laut atau di peisir pantai, sehingga untuk pemenuhan kebutuhan air industri baik untuk air proses, maupun air untuk semua keperluan di industri dapat dipenuhi dengan melakukan pemurnian air laut secara desalinasi.Salah satu jenis alat ion exchange yang bernama resin penukar-anion Relite MG 1/P mampu memisahkan sulfat dalam air laut guna mencegah pembentukan kerak kalsium sulfat pada heat exchanger. Resin tersebut menunjukkan selektivitas sulfat yang tinggi dalam air laut sintetis. Resin yang telah dipakai dapat diregenerasi menggunakan air asin yang dipekatkan dengan asam hingga mencapai pH 4. Untuk waktu pemakaian dan regenerasi yang sama, faktor konsentrasi desalinasi (misalnya 2 hingga 4) menaikkan konsentrasi klorida dalam air asin yang diblowdown. Dengan faktor konsentrasi yang tetap, kenaikan laju alir (pengurangan waktu pemakaian dan regenerasi) memperendah efisiensi regenerasi dan menaikkan pemisahan sulfat. Akibat kelarutan kalsium sulfat yang bersifat terbalik tersebut, temperatur air asin yang tinggi memerlukan pemisahan sulfat yang lebih banyak, yang dapat dicapai dengan mengurangi laju alir air laut. Pengurangan laju alir tersebut membutuhkan peralatan yang lebih besar dan resin yang lebih banyak, sehingga biaya modal bertambah. Untuk pabrik desalinasi dengan kapasitas produksi 1 juta gallon per hari dan faktor konsentrasi sebesar 2, biaya pemisahan sulfat meliputi biaya resin dan biaya peralatan. Biaya tersebut bervariasi dari $0.246 hingga $0.356/kgalon (per-ribu galon air yang diproduksi) karena temperatur maksimum air asin berubah dari 140C menjadi 180C.B. DemineralisasiDemineralisasi atau deionisasi adalah suatu sistem pengolahan air dengan pertukaran ion (ion exchange) melalui media ion exhange resin. Sistem ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi (Ultra Pure Water) dengan jumlah kandungan zat-ionic dan an-ionic mendekati nol sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi. Demineralisasi ini hampir serupa dengan desalinasi, karena sama-sama menukar ion garam, namun pada proses demineralisasi ini ion yang ditukar bukan hanya ion garam saja, tapi juga berbagai macam ion logam yang hendak dihilangkan dari suatu senyawa yang dilewatkan ke dalam resin. Air hasil proses demineralisasi digunakan untuk berbagai macam kebutuhan, terutama untuk industri. Industri yang menggunakan air demin diantaranya yakni pembangkit listrik tenaga uap, industri semikonduktor, dan juga industri farmasi.

Skema Kolom Resin Ion Exchange Pada Proses DemineralisasiC. Dekolorisasi

Dekolorisasi atau deodoriasi adalah suatu proses untuk menghilangkan warna pada suatu senyawa. Contoh aplikatifnya adalah dekolorisasi gula cair dengan resin penukar ion basa kuat dan karbon aktif. Untuk dekolorisasi ini biasanya digunakan pula karbon aktif, sehingga produktivitasnya lebih besar karena karbon aktif juga memiliki sifat yang mampu menghilangkan warna dari suatu senyawa. Dan gabungan penukar ion dan karbon aktif ini digunakan pada proses dokolorisiasi gula cair.

Penukar ion basa kuat dan karbon aktif dilakukan proses dekolorisasi terhadap gula cair hasil fraksinasi dengan perlakuan 2 jenis resin masing-masing dengan kapasitas 1,4 meq per mL (IRA 400) dan 1,0 meq per mL (IRA 900). Kedua jenis resin tersebut memiliki ion aktif dalam bentuk Cl-. Proses dekolorisasi dilakukan dengan memasukkan resin kedalam kolom gelas stinggi 60 cm dengan diameter 1,128 cm. Volume resin sebanyak 50 ml. Laju alir yang digunakan sebesar 6 BV (Bed Volume) per jam dan jumlah umpan sebesar 6 BV. Proses dekolorisasi dilakukkan pada suhu 65oC. Larutan gula cair hasil dekolorisasi resin ini selanjutnya akan digunakan sebagai bahan perlakuan karbon aktif.Pemilihan jenis resin akan menentukan fungsi ion exchange pada pabrik yang menggunakannya sebagai water softening, sebagai media filtrasi logam berat fluida tertentu maupun sebagai penyaring mineral pada air baku.

1. Pengolahan air Pelembutan

Dealkalisation Demineralisasi Campuran tidur polishing

2. Pergulaan

Pelunakan air yang digunakan untuk ekstraksi gula Pelunakan jus gula sebelum penguapan NRS pelunakan proses

Proses pelunakan Gryllus Demineralisasi jus gula sebelum penguapan Warna penghapusan dari sirup gula setelah penguapan

The Quentin Proses

Gula pemulihan dari molase Sukrosa inversi Kromatografi pemisahan Glukosa pengobatan

3. Aplikasi lain dalam industri makanan Produk susu Minuman Jus buah Pemulihan polifenol Asam sitrun Aminoacids Sorbitol demineralisasi

Gelatin demineralisasi

4. Aplikasi dalam industri kimia Pemulihan atau penghilangan logam

Caustic soda dan klorin produksi Fenol Hidrogen peroksida pemurnian Selektif penghapusan berbagai elemen

5. Katalisis Alkilasi

Kondensasi Esterifikasi

Dehidrasi Hidrogenasi

6. Industri farmasi Ekstraksi dan pemurnian antibiotik Lambat-release formulasi Resin yang digunakan sebagai obat Taste-masking

Produksi kromatografi

7. Miscellaneous aplikasi Industri pertambangan Enzim imobilisasi Hydroculture