PENGOLAHAN AIR LAUT/ASIN (DESALINASI)

by Waryati, ST,MT,MSc

pendahuluan • Air asin : Air yang salinitasnya melebihi 40%.

• Air laut : Air di laut yang biasanya mempunyai kadar garam antara 30-35%.

• Tdk ada dampak tingkat salinitas thd kesehatan masyarakat di pemukiman pantai, hanya kadarnya yg melebihi 250 mg/L (chlorida) dpt menimbulkan rasa yg dpt dideteksi dlm air & mungkin tdk dpt diterima oleh masyarakat (terutama penduduk pendatang).

• utk sulfat yg kadarnya dlm air minum melebihi 500 mg/L dpt menimbulkan efek gastro-intestinal.

• Tingkat salinitas maksimum air minum yg diperbolehkan adl 250 mg/L (chlorida) & 400 mg/L (sulfat).

Lanjutan . . . Pemilihan teknologinya didasarkan pd aspek-aspek :

• Cara pembuatannya relatif mudah

• Biayanya relatif murah

• Kemampuan penghilangan zat kimia berlebih dlm air efektif

• Mudah mendptkan bahan kimia sebagai media filtrasinya

• Pengoperasian & pemeliharaannya mudah

• Sesuai dg kebutuhan & keinginan masyarakat.

TEKNOLOGI MENURUNKAN SALINITAS

• Osmosis balik (reverse osmosis)

• Penyulingan (destillation)

• Elektodialisis (electrodialysis)

• Penguapan langsung (evaporation).

Osmosis balik /Reverse Osmosis • Proses osmosis terjadi apabila terdapat dua macam

larutan dengan konsentrasi yang berbeda dipisahkan satu sama lain oleh suatu membran permeable. Sehingga akan terjadi aliran dari larutan yang mempunyai konsentrasi lebih rendah melalui membrane menuju larutan yang konsentrasinya lebih tinggi sampai kedua larutan tersebut mencapai ekuilibrium (kesetimbangan) dimana konsentrsi kedua larutan menjadi sama.

• Osmosis balik → suatu cara desalinasi yg mengubah arah aliran osmosis alamiah yaitu dg cara memberikan tekanan pada larutan garam yg lebih besar daripada tekanan osmotik shg cairan dpt dg mudah melalui membran semipermeabel.

Lanjutan . . . • Membrannya diletakkan di dalm beberapa modul yg

membantu utk menahan tekanan besar yg diberikan.

• Terdpt beberapa macam membran, yg umum dipakai adl selulosa asetat & derivat2 poliamida. Membran tsb menahan 90-99% dari semua garam organik, 95-99% dari hampir senyawa organik & 100% bahan koloidal.

• Air bakunya hrs bebas dari kekeruhan, shg filter mikro (cartridge filter) hrs dipasang sblm modul penekan.

• Kerugian cara ini yaitu mahalnya biaya dari sistem & operasionalnya, membutuhkan operator yg terlatih dg baik & produksi efluent yg berkonsentrasi tinggi.

Lanjutan . . .

• Membrane separation yaitu suatu teknik pemisahan campuran 2 atau lebih komponen tanpa menggunakan panas. Komponen-komponen akan terpisah berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semi-permeable. Hasil pemisahan berupa retentate (bagian dari campuran yang tidak melewati membran) dan permeate (bagian dari campuran yang melewati membran).

Lanjutan . . . Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi menjadi 3 kategori:

• 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.

Lanjutan . . . • Non-porous membrane Dapat 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. Jadi, molekul terlarut di dalam membran, baru kemudian berdifusi melewati membran tersebut.

• 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.

Lanjutan . . .

Lanjutan . . .

Lanjutan . . . Peralatan yang diperlukan untuk melakukan proses reverse osmosis adalah :

• Membrane dengan pori-pori yang lebih kecil dari ukuran molekul larutan ions yang akan di pisahkan, yaitu 0,001 - 0,0001 micron ( 50 - 1000 MWCO).

• Tabung untuk rumah membrane dengan 1 titik masukan air yang akan direverse osmosis, 1 titik keluaran air yang telah bebas larutan dan 1 titik keluaran air yang mengandung larutan lebih kental dari air masukan. kekuatan tabung rumah membrane haruslah yang mampu menerima tekanan yang diberikan melalui pompa bertekanan.

Lanjutan . . . • Pompa bertekanan untuk memberikan tekanan pada

air masukan.

• Penyeimbang tekanan pada tabung rumah membrane berguna untuk memelihara

• tekanan air baku yang akan menembus membrane tidak kurang dari tekanan osmonic yang diperlukan untuk memisahkan larutan dalam air baku.

• Proses prefilter minimal yang perlu dilakukan pada air yang akan melalui proses reverse osmosis adalah sendimen filter dan karbon aktif untuk mengfilter sendimen dan menyerap polutan yang tidak terlarut dalam air seperti bau, rasa, warna.

Lanjutan . . . • Proses prefilter diperlukan untuk melindungi unjuk kerja pori-

pori membrane yang berukuran sangat kecil. Karena kecilnya ukuran pori-pori membrane, menjadikan membrane mudah koyak dan atau tersumbat dan atau rusak oleh berbagai materi / zat, shg air yang akan disalinasi haruslah air baku / air payau / air laut yang telah bebas dari materi / zat yang mudah menyumbat dan atau mengkoyakan dan atau merusak membrane.

• Keunggulan RO yang paling superior dibandingkan metode-metode pemisahan lainnya yaitu kemampuan dalam memisahkan zat-zat dengan berat molekul rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa. Keunggulan lain dari RO ini yaitu tidak membutuhkan zat kimia, dapat dioperasikan pada suhu kamar, dan adanya penghalang absolut terhadap aliran kontaminan, yaitu membran itu sendiri. Selain itu, ukuran penyaringannya yang mendekati pikometer, juga mampu memisahkan virus dan bakteri.

Lanjutan . . . Teknologi RO ini cocok digunakan dalam pemurnian air minum dan air buangan. Di bidang industri, teknologi RO dapat digunakan untuk memurnikan air umpan boiler. Pengolahan air laut menjadi air tawar (Desalinasi) dengan proses reverse osmosis ini terdiri dari beberapa tahap:

• Pre-treatment untuk memisahkan padatan-padatan yang terbawa oleh umpan. Padatan-padatan tersebut jika terakumulasi pada permukaan membran dapat menimbulkan fouling. Pada tahap ini pH dijaga antara 5,5-5,8.

Lanjutan . . . • High pressure pump digunakan untuk memberi tekanan

kepada umpan. Tekanan ini berfungsi sebagai driving force untuk melawan gradien konsentrasi. Umpan dipompa untuk melewati membran. Keluaran dari membran masih sangat korosif sehingga perlu diremineralisasi dengan cara ditambahkan kapur atau CO2. Penambahan kapur ini juga bertujuan menjaga pH pada kisaran 6,8-8,1 untuk memenuhi spesifikasi air minum.

• Disinfection dilakukan dengan menggunakan radiasi sinar UV ataupun dengan cara klorinasi. Sebenarnya, penggunaan RO untuk desalinasi sudah cukup jitu untuk memisahkan virus dan bakteri yang terdapat dalam air. Namun, untuk memastikan air benar-benar aman (bebas virus dan bakteri), disinfection tetap dilakukan.

Lanjutan . . .

Lanjutan . . . Proses osmosis balik • Utk menghilangkan kadar salinitas yg tinggi dari air

baku berupa air payau or asin dg use suatu membran polimer.

• Dlm proses desalinasi air laut/payau dg sistem osmosis balik tdk memungkinkan utk memisahkan seluruh garam dari air laut/payaunya, krn akan membutuhkan tekanan yg sangat tinggi sekali.

• Pd prakteknya : utk menghasilkan air tawar, air asin/air laut dipompa dg tekanan tinggi ke dlm suatu modul membran osmosis balik yg punya 2 buah pipa keluaran (pipa keluaran utk air tawar yg dihasilkan & pipa keluaran utk air garam yg telah dipekatkan.

Lanjutan . . . • Air laut terutama yg dekat dg pantai masih

mengandung partikel padatan tersuspensi, mineral, plankton dll, maka air baku tsb perlu dilakukan pengolahan awal sblm diproses menggunakan unit osmosis balik.

• Dlm membran osmosis balik tjd proses penyaringan dg ukuran molekul, yaitu partikel yg molekulnya lebih besar daripada molekul air (mis : molekul garam), akan terpisah & akan ikut ke dlm air buangan. Oleh krn itu air yg akan masuk ke dlm membran osmosis balik hrs mempunyai persyaratan ttt, misal kekeruhan harus nol, kadar besi harus <0,1 mg/L, pH harus dikontrol agar tdk tjd pergerakan kalsium karbonat dll.

• Pengolahan air minum dg osmosis balik terdoro dari 2 bagian : unit pengolahan awal & unit osmosis balik.

Lanjutan . . .

• Unit pengolahan pendahuluan terdiri dari beberapa peralatan utama (pompa air baku, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit & filter utk menghilangkan warna (color removal) serta filter catridge ukuran 0,5 mikron.

• Unit osmosis balik terdiri dari pompa tekanan tinggi & membran osmosis balik serta pompa dosing chlorine & stterilisator ultra violet (UV).

Penyulingan / destillation • Destilasi / penyulingan melibatkan pemanasan air melalui

tahapan perebusan (pendidihan), pengumpulan & kondensasi uapnya dg memakai koil logam atau suatu cara pemisahan larutan dengan menggunakan panas sebagai separating agent

• Hampir 100% dari zat2 yg terdpt dlm air baku dpt dihilangkan.

• Pemanfaatan teknologi destilasi diharapkan dpt memenuhi kebutuhan air bersih khususnya di daerah pemukiman pantai yg punya sumber air terbatas, maka air payau/air asin merupakan alternatif lain bahan baku air bersih.

• Pd destilasi, proses yg tjd adl bersifat fisika yaitu kepada air baku dipajankan scr langsung kpd sinar surya sampai menguap lalu uapnya dikumpulkan, dikondensasikan & selanjutnya air hasil (destilat) ditampung pd bak.

Menara destilasi

Elektodialisis / Electrodialysis • Untuk menghilangkan garam garam organik yang terdapat

dalam air dapat dilakukan dengan cara elektrolisis. Proses ini dengan menggunakan dua elektoda yang dailiri listrik dan membran.

• Kedua elektroda tersebut dipisahkan satu sama lain oleh membran. Garam anorganik yang mengandung ion positif dan ion negative masing masing akan tertarik oleh elektroda yang berlawanan dan menembus membrane. Ion positif akan tertarik pada elektode negative danbegitu sebaliknya dengan ion negative. Dari proses tersebut akan tertinggal air yang sudah berkurang kandungan garamnya.

• Proses elektrodialisis satu tahap terhadap air dapat mengurangi kandungan garam terlarut sebanyak 35% dan menghasilkan recovery air sebanyak 92%.

thank you ☻☻☻