Demineralisasi merupakan sebuah proses penghilangan mineral, setidaknyamenurunkan Total Disolved Solid ( TDS ) dalam air.

Salah satu hal yang banyak orang tidak menyadari adalah bahwa air secara alamimemiliki banyak mineral di dalamnya. Ini termasuk air hujan, air asin, dan airtawar. Banyak dari mineral dalam air yang berbahaya bagi manusia dan hewan.Untuk menghindari cedera dari mengkonsumsi mineral berbahaya, banyak orangmenggunakan sebuah demineralizer.

Dan fungsi demineralizer itu sendiri adalah kemampuan untuk membuat air murniultra, setidaknya TDS rendah yang dirancang tidak hanya untuk air yang akandikonsumsi oleh manusia, tetapi juga untuk air yang akan digunakan dalam mesin-mesin industri. Kadar mineral dalam air yang berlebih bergerak melalui pipa,semakin lama semakin banyak mineral cenderung menempel pada pipa, mengakibatkan korosi. Demineralizer membantu menghindari masalah seperti inipada pipa.

Jadi dengan kata lain ini merupakan alat untuk menghilangkan mineral tertentudari air, seperti kalsium dan magnesium. Mereka melakukan fungsi ini denganmengganti atom kalsium dan magnesium dengan ion natrium dengan bantuan katalis.Hal ini tidak sepenuhnya menggunakan sistem demineralisasi, meskipun kadang-kadangdisebut seperti itu. Proses lain yang melibatkan penggunaan ion untukmenghilangkan mineral dari air dapat menghasilkan air hampir murni tanpamineral terlarut. Pabrik pengolahan air sering menggunakan proses ini untukmenghilangkan mineral berbahaya dari air.

Demineralization Process of Water SofteningDemineralization process is the modern industrial water softening process. By this process the, It can be passible remove of hardnessas well as remove of alldissolve salts i.e;. FeCO3, CaCl2 . We can also say that demineralization or deionization is the process of removing the dissolved ionized solids from waterby ion exchange. The major portions of total dissolved solids (TDS) are mineralsalts, such as calcium bicarbonate, magnesium sulfate, and sodium chloride. Mineral salts are composed of cations and anions. Since deionization requires the removal of all ions, both the negatively charged anions and the positively charged cations, then materials capable of attracting both are required. These materials are known as cation and anion exchange resins.  

Demineralization Process of Water Softening

Demineralization process of water softening can be brought about in two ways:

1. Hydrogen Cation exchange 2. Anion exchange

1. Hydrogen Cation Exchange:  

Cation resin can be in Hydrogen (R-SO3H) or Sodium form (R-SO3Na). Sulphonated resin (Cation acid resin) in Hydrogen form is used as cation exchanger for water softening.

CaCl2 + H2R --> CaR↓ + 2HCl

Ca(HCO3) + H2R --> CaR↓ + 2H2O + 2CO2

2. Anion Exchange:  

Amino resin (anion base resin) is used and produced HCl is removed.

HCl + HOR1 --> ClR1↓ + H2O (soft water)

Regeneration: 

We know, regeneration is done to get back the resins which are used to softening water are exhausted and we have to apply some acid & alkali to regenerate them again.

For step1, regeneration is performed by using acid. Less than 2% H2SO4 is used.

CaR + H2SO4 --> CaSO4 + H2R (regenerated resin)

For step2, regeneration is done by using 1% solution of NaOH.

ClR1 + NaOH --> NaCl + HOR1 (regenerated resin)

Demineralization ( DM ) Water Treatment Plants 

 Demineralization is the process of removing mineral salts from water by using the ion exchange process. Demineralised water is water completely free (or almost) of dissolved minerals as a result of one of the following processes :   • Distillation • Deionization • Membrane filtration (reverse osmosis or nanofiltration) • Electrodyalisis • Or other technologies. Demineralized water also known as Deionized water, water that has had its mineral ions removed. Mineral ions such as cations of sodium, calcium, iron, copper, etc and anions such as chloride, sulphate, nitrate, etc are common ions present in water. Deionization is a physical process which uses specially-manufactured ion exchange resins which provides ion exchange site for the replacement of the mineral salts in water with water forming H+ and OH- ions. Because the majority of water impurities aredissolved salts, deionization produces a high purity water that is generally similar to distilled water, and this process is quick and without scale buildup.De-mineralization technology is the proven process for treatment of water. A DM Water System produces mineral free water by operating on the principles of ion exchange,Degasification, and polishing. DemineralizedWater System finds wide application in the field of steam, power, process, and cooling. Principle :  Raw water is passed via two small polystyrene bead filled (ion exchange resins) beds. While the cations get exchanged with hydrogen ions in first bed, the anions are exchanged with hydroxyl ions, in the second one. Process :  In the context of water purification, ion-exchange is a rapid and reversible process inwhich impurity ions present in the water are replaced by ions released by an ion-exchange resin. The impurity ions are taken up by the resin, which must be periodicallyregenerated to restore it to the original ionic form. (An ion is an atom or group of atoms with an electric charge. Positively-charged ions are called cations and are usually metals; negatively-charged ions are called anions and are usually non-metals).

 The following ions are widely found in raw waters :  Cations AnionsCalcium (Ca2+) Chloride ( Cl-)Magnesium (Mg2+) Bicarbonate (HCO3-)Sodium (Na+) Nitrate (NO3-)Potassium (K+) Carbonate (CO32-)

 Ion Exchange Resins : There are two basic types of resin - cation-exchange and anion-exchange resins. Cation exchange resins will release Hydrogen (H+) ions or other positively charged ions in exchange for impurity cations present in the water. Anion exchange resins will release hydroxyl (OH-) ions or other negatively charged ions in exchange for impurity anions present in the water.

The application of ion-exchange to water treatment and purification. There are three ways in which ion-exchange technology can be used in water treatment and purification :

first, cation-exchange resins alone can be employed to soften water by base exchange; secondly, anion-exchange resins alone can be used for organic scavenging or nitrate removal; and thirdly, combinations of cation-exchange and anion-exchange resins can be used to remove virtually all the ionic impurities present in the feedwater, a process known as deionization. Water deionizers purification process results in water of exceptionally high quality Deionization : For many laboratory and industrial applications, high-purity water which is essentiallyfree from ionic contaminants is required. Water of this quality can be produced by deionization.The two most common types of deionization are :  • Two-bed deionization• Mixed-bed deionization Two-bed deionization :  The two-bed deionizer consists of two vessels - one containing a cation-exchange resin in the hydrogen (H+) form and the other containing an anion resin in the hydroxyl (OH-)form. Water flows through the cation column, whereupon all the cations are exchanged for hydrogen ions. To keep the water electrically balanced, for every monovalent cation, e.g. Na+, one hydrogen ion is exchanged and for every divalent cation, e.g. Ca2+, or Mg2+, two hydrogen ions are exchanged. The same principle applies when considering anion-exchange. The decationised water then flows through the anion column.This time, all the negatively charged ions are exchanged for hydroxide ions which then combine with the hydrogen ions to form water (H2O).

Mixed-bed deionization : In mixed-bed deionizers the cation-exchange and anion-exchange resins are intimately mixed and contained in a single pressure vessel. The thorough mixture of cation-exchangers and anion-exchangers in a single column makes a mixed-bed deionizer equivalent to a lengthy series of two-bed plants. As a result, the water quality obtained from a mixed-bed deionizer is appreciably higher than that produced by a two-bed plant.

Although more efficient in purifying the incoming feedwater, mixed-bed plants are more sensitive to impurities in the water supply and involve a more complicated regeneration

process. Mixed-bed deionizers are normally used to ‘polish' the water to higher levels of purity after it has been initially treated by either a two-bed deionizer or a reverse osmosis unit.

Demineralisasi Dimuat di MAM edisi 152, Mei 2008.

Variasi zat padat terlarut seperti ditulis pada MAM edisi 150, Maret2008 dimulai dari molekul, atom dan ion dengan diameter 10 nm, 1 nm,dan 1 Angstrom. Salah satu cara untuk menghilangkannya ialahteknologi demineralisasi atau desalinasi. Demineralisasi yangbersinonim dengan desalinasi ini dilaksanakan dengan ion exchangedan/atau membran semipermeabel. Hanya saja, kedua unit tersebutperlu air yang bebas koloid, bebas suspended solid, apalagi coarse solid.

Seperti tersurat pada namanya, demineralisasi dengan ion exchanger(resin) ini bertujuan menghilangkan zat padat terlarut (ionic) didalam air (dan zat cair lainnya) sehingga banyak diterapkan untukmemurnikan air (purification), tidak sekadar penjernihan(clarification). Purifikasi hanya diterapkan untuk kalangan industridemi memperoleh air bebas mineral sebagai air proses, boiler, atauyang lainnya. Bisa dikatakan, aplikasi utama demineralisasi ialahmenyiapkan air berkualitas tinggi untuk umpan (feed water) boiler.Guna lainnya ialah dalam pabrik serat sintetis seperti nylon, rayon,dan kain pada umumnya. Begitu pula pabrik komponen elektronikaseperti televisi, komputer, dan farmasi perlu air ultramurni. Bahkanpembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) dan yang berbahan bakarbatubara pun perlu proses demineralisasi atas air umpannya.

Khusus untuk air boiler, demineralisasinya dilaksanakan dengan ionexchanger yang terdiri atas cation exchanger (catex, penukar kation)dan anion exchanger (anex, penukar anion). Dua jenis atau dua tahappenukar ion inilah yang biasanya dipasang seri dalam dua kolomterpisah. Air bakunya melewati penukar kation dulu, baru kemudiandilalukan di penukar anion. Tetapi urutan ini bisa saja dibalik,bahkan bisa juga dicampur dalam satu kolom yang disebut mixed bedatau monobed. Artinya, semua susunan resin tersebut memiliki

kelebihan sekaligus kekurangan, bergantung pada tahap prosesnya,kualitas media resinnya dan kualitas air baku yang diolahnya.

Ion exchanger tersebut serupa prinsipnya dengan pelunakan air diPDAM. Ion natrium ditukar oleh ion kalsium dan magnesium dalamjumlah yang ekivalen (setara) sehingga hakikatnya tidak terjadipengurangan jumlah zat padat terlarut (dissolved solid) di dalam airolahan. Oleh sebab itu, kalau air hendak digunakan untuk keperluanboiler atau farmasi, dll maka ion natrium itu tidak boleh lolos kekompartemen air olahannya. Sebab, baik ion kalsium, magnesium maupunion natrium memberikan kontribusi yang sama pada pembentukan zatpadat terlarut (dissolved solid). Untuk maksud ini, kationnya lantasdiganti dengan ion hidrogen dan ion hidroksida sebagai penggantianionnya. Ion hidrogen dan hidroksida ini akan bergabung menjadi air(H2O) sehingga tidak ada tambahan padatan terlarut dan tidakmempengaruhi pH.

Satu hal penting, kalau menggunakan air permukaan, maka tahappengolahan air seperti yang biasa diterapkan di PDAM wajibdisertakan untuk melindungi unit ion exchanger dari sumbatan koloid,SS, coarse solid, dan zat organik. Baru selanjutnya dipasang sistemdemineralisasi. Sistem ini bisa bermacam-macam urutannya. Opsi yangbisa dan biasa dipasang ialah strong dan weak acid cation exchanger, strongdan weak base anion exchanger, mixed bed, decarbonator atau vacuum deaerator.Sebagai contoh, (1) strong acid catex, decarbonator, strong baseanex; (2) strong acid catex, weak base anex, decarbonator, strongbase anex. Variasi sistem ini dapat dilanjutkan hingga mencapaiminimal sepuluh sistem. Kalau digabung dengan jenis unit pengolahlainnya untuk meningkatkan kualitas air olahannya maka jumlahnyaakan terus bertambah. Beda urutan dan beda unit yang dipasang akanmempengaruhi kualitas air olahan.

Pengolahan dengan ion exchanger ini minimal dilaksanakan dalam duatahap. Biasanya kation disisihkan dulu lalu diikuti penyisihananion. Ion exchange yang mempertukarkan ion di dalam air (larutan)dengan ion lain di dalam media resin banyak diterapkan untukmenurunkan kesadahan dan penyiapan air umpan ketel. Di dalam

teknologi pengolahan air limbah, pertukaran ion digunakan untukmenyisihkan logam-logam toksik atau untuk recovery metal.

Bahan resin bisa berupa media alami, bisa juga media sintetis. Yangpaling banyak diterapkan ialah resin sintetis karena baguskinerjanya. Resin ialah senyawa hidrokarbon tiga dimensi yang berisigugus fungsional (contoh gugus fungsi: alkohol, karboksilat,karbonil).Gugus fungsi ini mempengaruhi karakteristik senyawa(campuran) organik dan di sinilah tertambat ion yang dapat ditukarserta larut di dalam air. Sebagai media porus, resin mudah tersumbat(fouling). Ion besi dan mangan, juga koloid, suspended solid dapatmenyumbat resin. Apalagi resin dapat dimasukkan sebagai koagulanyang baik bagi zat padat. Oleh sebab itu, konsentrasi padatansebaiknya kurang dari 2 NTU. Mengacu pada angka ini, maka air yangmasuk ke resin akan tampak sangat jernih.

Umpan Ketel

Air umpan ketel yang tidak memenuhi syarat dapat menimbulkan masalahseperti terjadinya kerak (scale), korosi, dan busa. Kerak dapatterjadi akibat presipitasi padatan dalam air lalu melekat dipermukaan dinding ketel. Ini berakibat pada pemanasan lanjut lokal(local overheating) sehingga fungsi logam ketel sebagai konduktorberkurang atau bahkan gagal. Beberapa kerak yang sering terbentukantara lain: kalsium karbonat (kalsit), kalsium sulfat, magnesiumhidroksida, besi oksida, kalsium silikat, magnesium silikat.

Berkenaan dengan korosi, fenomena ini disebabkan oleh pH airnyaterlampau rendah, ada gas oksigen di dalam air, karbondioksida,klor, hidrogen sulfida, dll. Juga adanya garam-garam dan zat padattersuspensi. Oksigen di dalam air, apalagi didukung oleh pH yangrendah justru dapat menambah proses korosi sehingga logam berubahmenjadi bentuk bijih logam dalam proses elektrokimia yang kompleks.Secara umum reaksi korosi bisa ditulis sebagai berikut: Fe + 2H2O ↔Fe(OH)2 + H2. Jika diperhatikan dengan seksama, tampak tandapanahnya bermata dua sehingga reaksi ini dinamai reaksikesetimbangan. Pada suatu saat reaksi tersebut akan “berhenti”

karena mencapai titik setimbang sehingga proses korosi pun berhenti.(Sesungguhnya reaksinya tidak pernah berhenti, tetapi terusberlanjut. Hanya saja, konsentrasi ekivalennya tidak berubah, ataukonsentrasi yang bereaksi setara dengan yang terbentuk).

Namun demikian, kehadiran gas oksigen di dalam air dan rendah pH-nyamenyebabkan gangguan pada reaksi kesetimbangan lalu bergeser kekanan. Pergeseran ini lantas terus melanjutkan proses korosi padapermukaan ketel. Akibat oksigen dan pH air yang rendah ialah:

Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → Fe(OH)3

2H2 + O2 ↔ 2H2O

Fe(OH)2 + 2H+ ↔ Fe2+ + 2H2O

Berkaitan dengan penyisihan gas, banyak ragam caranya.Karbondioksida misalnya, bisa dihilangkan dengan cara aerasi (openaerator, degasifier). Adapun oksigen biasanya dihilangkan denganvacuum deaerator, heater deaerator untuk umpan ketel, penambahansodium sulfit atau hydrazine. Gas lainnya seperti H2S, NH3, CH4 bisadihilangkan dengan aerasi seperti banyak diterapkan di IPAM milikPDAM.

Tahap Operasi

Dalam paparan ringkas di bawah ini disampaikan empat tahap prosesdemineralisasi.

1. Tahap operasi (service, layanan)

Pada tahap ini terjadi reaksi-reaksi seperti ditulis pada SuratPembaca MAM edisi 150, Maret 2008. Pada artikel ini reaksi tersebuttidak ditulis kembali. Pembaca dipersilakan merujuk ke MAM edisiMaret 2008. Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow).Pada artikel ini disisipkan juga sebuah unit tipikal demineralisasidengan dua media (two bed demineralizer).

2. Tahap cuci (backwash)

Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahappencucian perlu dilaksanakan. Air bersih dialirkan dari bawah keatas (upflow) agar memecah sumbatan pada resin, melepaskan padatanhalus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas didalam resin dan pelapisan ulang resin.

3. Tahap regenerasi

Tujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ionyang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitastukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan. Operasiregenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dariatas resin. Ada empat tahap dalam regenerasi, yaitu backwahing untukmembersihkan media resin (tahap dua di atas), memasukkan regeneran,slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin, fast rinse untukmenghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion yang tak diinginkanke saluran pembuangan (disposal point).

4. Tahap bilas (fast rinse).

Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin,juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk menghilangkansisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di dalam resin.Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke bawah. Setelahtahap ini, proses kembali ke awal (tahap service).

Sesungguhnya konfigurasi instalasi dan proses demineralisasi sangatkompleks, tidak sesederhana seperti yang ditulis di atas dan jauhlebih rumit daripada IPAM yang dimiliki PDAM. Pada kesempatan lainakan diupayakan untuk menghadirkan artikel yang mengupas variasiunit demineralisasi ini dari sudut pandang satu proses saja secaralebih lengkap. Demikian

DEMINERALISASI

Tujuan dari percobaan demineralisasi adalah untuk mengukurkualitas air demin dengan cara menentukan besarnya pH, Total DissolvedSolid (TDS), Ca-Hardness, Total Hardness, dan Alkalinitas dari sampelair demin hasil proses pengolahan kation anion exchanger sertamembandingkan hasil sebelum dan sesudah demineralisasi dengan standar.PERTUKARAN ION

Pertukaran ion ini bertujuan untuk menghilangkan ion yang tidakdiinginkan dari air baku dengan memindahkan ion-ion tersebut  keresin. Penukar ion memiliki kapasitas yang terbatas dalam kemampuanmenukar ion yang disebut kapasitas tukar. Karena ini, penukar ion atauresin akhirnya menjadi jenuh. Untuk membuat agar resin yang akandigunakan tidak lagi jenuh maka resin tersebut dibackwash  denganlarutan regenerasi yang kuat dan berisi senyawa yang diinginkan ion,dan ini digunakan untuk menggantikan akumulasi ion yang tidakdiinginkan. Operasi ini adalah proses kimia siklik, dan siklus lengkapbiasanya meliputi sistem operasi, backwashing, regenerasi, pencucian.

Penukar ion natrium yang paling sering digunakan adalah aluminoanorganik, beberapa diproduksi secara sintetis dan ada yang dibuat olehproses alam greensand, yang merupakan mineral disebut zeolit, menjadilebih stabil, kapasitas lebih tinggi. Zeolit ini sekarang digunakanuntuk pengolahan air (Frank N dan Kemmer 1998).

Dalam pertukaran ion, ion terlarut dalam air baku dihilangkanatau ditukar dengan menggunakan resin penukar ion untuk memperolehkualitas yang tepat untuk setiap system boiler.Penghilangan semua ionterlarut disebut demineralisasi. Pertukaran ion kalsium dan magnesiumdengan ion natrium disebut softening (Takahide Santo 1999).

Komponen kesadahan (Ca2 + dan Mg2 +) Menurut Takahide Santo dapatmenyebabkan masalah kerak dalam boiler tekanan rendah dengan pertukaranion natrium (Na +) dengan menggunakan resin kation. resin pertukaran ionyang digunakan untuk proses softening adalah Na-bentuk resin kationasam kuat. Ketika air baku  melewati bad yang mengandung resin ini,komponen kesadahan (Ca2 + dan Mg2+) dalam air baku ditukar dengan ion Na +

dari resin penukar ion sehingga diperoleh air softening  sepertiditunjukkan pada reaksi (2.4), (2.5) dan pada Gambar II.1(Reaksi softening)

R(-SO3Na)2 + Ca2+           R(-SO3)2Ca + 2Na+. (2.4)R(-SO3Na)2 + Mg2+ ........                               R(-

SO3)2Mg + 2Na+      (2.5)

Resin penukar ion kehilangan kemampuan tukarnya diregenerasidengan menggunakan sekitar 10 persen natrium klorida dan dapatdigunakan kembali. Reaksi berikut menunjukkan reaksi regenerasi dariresin

R(-SO3)2Ca + 2Na+ R(-SO3Na)2+            Ca2+... (2.6)R(-SO3)2Mg + 2Na+         R(-SO3Na)2 + Mg2+.. (2.7)

Masalah kerak pada boiler yang disebabkan komponen kesadahan dapatdicegah menggunakan treatment pelunakan air. Tapi sebenarnya, masalahkerak masih terjadi karena kebocoran kesadahan  dari softener seringterjadi dari hasil kontrol operasional yang cukup.Tahap Operasi

Dalam paparan ringkas di bawah ini disampaikan empat tahap proses demineralisasi. 1. Tahap operasi (service, layanan)Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow). Pada artikel ini disisipkan juga sebuah unit tipikal demineralisasi dengan dua media (two bed demineralizer).2. Tahap cuci (backwash)Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahap pencucian perlu dilaksanakan. Air bersih dialirkan dari bawah ke atas (upflow) agar memecah sumbatan pada resin, melepaskan padatan halus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di dalam resin dan pelapisan ulang resin. 3. Tahap regenerasiTujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ionyang semula ada di dalam media resin dan mengembalikan kapasitas tukar resin ke tingkat awal atau ke tingkat yang diinginkan. Operasiregenerasi dilaksanakan dengan mengalirkan larutan regeneran dari atas resin. Ada empat tahap dalam regenerasi, yaitu backwahing untukmembersihkan media resin (tahap dua di atas), memasukkan regeneran, slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin, fast rinse untuk menghilangkan sisa regeneran dari resin dan ion yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point). 4. Tahap bilas (fast rinse)          Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam mediaresin, juga ion kalsium dan magnesium ke pembuangan dan untuk menghilangkan sisa-sisa larutan regenerasi yang terperangkap di dalam resin. Pembilasan dilakukan dengan air bersih aliran ke bawah.Setelah tahap ini, proses kembali ke awal (tahap service) (www.Google.com/Gede on Writing Water Waste/demineralisasi).Macam DemineralisasiBerdasarkan pada tipe bed (unggun) dari resin penukar ion :

-          Tipe bed campuran-          Tipe dua bed satu degasifikasi-          Tipe empat bed satu degasifikasi

Berdasarkan cara regenerasinya :-          Regenerasi aliran searah-          Regenerasi aliran berlawanan arah-          Regenerasi berkesinambungan-          Air Mineral : adalah air yang diambil langsung dari sumber mata

air alam tanpa melalui pemompaan atau tekanan. Sangat penting untukdiketahui jenis mineral yang terkandung di dalam air yang kita minum.

Jika tubuh kita kekurangan beberapa jenis mineral, jenis air inimungkin yang kita butuhkan. Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan danterus menerus juga dapat membahayakan kesehatan.

-          Air Demineralisasi: adalah jenis air tanpa kandungan logam beratseperti nitrat, kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimanaelectron dalam air dinetrlisir. Terdapat beberapa jenis prosesdemineralisasi antara lain :

-          *Proses destilasi*Deinonisasi*Filtrasi membran(nano filtration)*Elektrodialisis

Resin KationFungsi Resin Kation adalah untuk menghilangkan kandungan kapur (CaCO3),Magnesium (Mg), Calsium (Ca) di air minum atau air tanah atau air PDAM atauair gunungResin kation biasa digunakan untuk softener (pelembut) terhadap air dengantingkat kesadahan tinggi (total hardness). Air dengan kesadahan tinggi akanmenyebabkan fungsi air untuk proses pencucian atau pembersihan menjaditerganggu. Sebagai contoh jika digunakan untuk mencuci baju dengan detergenatau rinso maka sabun atau deterjen tidak dapat menghasilkan busa yangbanyak dengan kata lain busanya sedikit. Demikian juga jika digunakan untukmandi menggunakan sabun mandi maka busanya pun sedikit dan terasa licin.Hal yang sama terjadi bila digunakan untuk mencuci rambut menggunakanshampo pembersih rambut. Oleh karena itu air dengan kesadahan tinggiseperti ini perlu diperbaiki dahulu (=softener/pelembut) dengan menggunakanresin kation. Air dengan kesadahan tinggi ini juga tidak dapat disaringdengan menggunakan membran RO, oleh karenanya perlu menggunakan softenerresin kation sebelum diproses melalui mesin RO (Reverse Osmosis). Hal inidilakukan dengan tujuan supaya kerja membran RO (reverse Osmosis) tidakcepat mampet.

Bersama- sama dengan resin anion maka resin kation digunakan untukkeperluan demin (demineralisasi) yaitu untuk menghasilkan air dengantingkat mineral sangat minim. Biasanya proses demin dilakukan sebelum airmasuk ke mesin RO (Reverse Osmosis) sehingga kerja membran RO tidak terlaluberat. Proses ini dilakukan dengan tujuan menghasilkan air murni dengantingkat TDS mendekati 0, dimana air murni ini sering dibutuhkan untukkeperluan kesehatan seperti air oxy dan lain-lain. Air murni ini juga biasadigunakan didalam mesin industri ketel uap maupun industri mesin-pengolahanair susu dan lain-lain. Resin kation dibungkus dalam kemasan originalpacking 1 sak = +/- 25 Liter, Merk Lewatit dari LANXESS Jerman. Tersedia 2jenis dan tipe spesifikasi resin sehingga untuk pemesanan mohon untukkonfirmasi terhadap tipe atau jenis resin yang dibutuhkan.Untuk penggunaan resin kation maupun resin anion harus mengikuti formulakhusus yang dipakai dalam menentukan jumlah resin, banyaknya air yang akan

di filter, masa jenuhnya maupun aliran air (flow rate) dari air tersebut.Untuk lebih jelasnya dapat dipelajari formula dan contoh perhitungan dalammenentukan resin sbb:

Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan resin adalah tingkat kejenuhannya.Karakter utama dari resin adalah cepat sekali terjadi kejenuhan dalamhitungan hari atau minggu tergantung dari tingkat kesadahan air bakunya.Nah jika resin tersebut sudah jenuh maka perlu dilakukan regenerasimenggunakan larutan HCl encer (33%) untuk resin kation yang difungsikansebagai kation exchanger (menukar semua kation dengan ion H+) ataumenggunakan larutan NaCl encer jika resin kation difungsikan sebagaisoftener yang hanya menukar ion Ca dan Mg dengan ion Na+. Jika resin yangdigunakan jenis resin anion maka dapat diregenerasi dengan larutan NaOHencer (40%). Sebagai gambaran berikut ini kami terangkan proses regenerasiresin kation dan resin anion sbb:

RANGKAIAN DAN PROSES REGENERASI RESIN KATION DAN ANION DENGAN 2 TABUNGPada proses regenerasi 2 tabung, air mentahmula-mula masuk ke dalam tabung penukarkation. Di sini semua kation yangterkandung dalam air (terutama ion kalsium,magnesium dan natrium) ditukar dengan ionhidrogen. Dalam tabung berikutnya yangberisi penukar anion, maka anion (terutamaion khlorida, sulfat dan bikarbonat)ditukar dengan ion hidroksil. Ion hidrogen

yang berasal dari penukar kation dan ion hidroksil dari penukar anion akanmembentuk ikatan dan menghasilkan air. Setelah air terbentuk maka resinpenukar ion harus diregenerasi. Pelaksanaan regenerasi pada proses tabungganda sangat sederhana. Ke dalam tabung penukar kation dialirkan asamkhlorida encer dan ke dalam tabung penukar anion dialirkan larutan natriumhidroksida encer. Regeneran selanjutnya dibilas dengan air. Pada prosestabung campuran (mixbed) – tabung tunggal, resin penukar kation dan penukaranion dicampur menjadi satu dalam sebuah tabung tunggal. Dengan prosestabung campuran (mixbed) dapat dicapai tingkat kemurnian air yang jauhlebih tinggi daripada dengan proses 2 tabung. Sebaliknya, pada prosestabung campuran (mixbed) regenerasi resin penukar lebih kompleks.

Langkah-langkah kerja pada regenerasi tabung campuran(mixbed) :Sebelum melakukan regenerasi tabung mixbed terlebihdahulu harus dilakukan pemisahan resin penukar kationdan penukar anion dengan cara pemisahan menggunakan air(backwash dari bawah ke atas). Dalam hal ini resinpenukar anion yang lebih ringan (kebanyakan berwarnalebih terang) akan berada di atas resin penukar kationyang lebih berat (kebanyakan berwarna lebih gelap).Pencucian kembali harus dilangsungkan terus sampai diantara kedua resin terlihat suatu lapisan pemisah yang

tajam.1. Untuk regenerasi, regeneran bersama dengan air dialirkan melewati kedua

lapisan resin Asam khlorida encer dialirkan dari bawah ke atas melewatiresin penukar kation, dan dikeluarkan dari tabung pada ketinggian lapisanpemisah. Larutan natrium hidroksida encer dialirkan dari atas ke bawahmelewati resin penukar anion, juga dikeluarkan pada ketinggian lapisanpemisah.2. Kelebihan kedua regeneran kemudian dicuci dengan air3. Ketinggian permukaan air dalam tabung diturunkan dan kedua resin penukardicampur dengan cara memasukkan udara tekan dari ujung bawah tabung.4. Pencucian ulang tabung campuran (mixbed) dengan air dari atas ke bawah,sampai alat ukur konduktivitas menunjukkan kondisi kemurnian air yangdiinginkan.

RANGKAIAN LENGKAP PROSES REGENERASI RESIN KATION DAN ANION DENGAN 3 TABUNGUntukRegenerasiTabungMixbed sbb:Untukmelakukanregenerasitabungmixbedsebelumnyaharusdilakukanpemisahanresin kationdan anionyangterdapat di

dalam tabung mixbed dengan cara melakukan backwash untuk menghilangkansuspended solid yang mengendap selama proses service demineralized, jugamemisahkan kedua resin kation dan anion. Karena pada dasarnya resin kationdan anion memiliki densitas yang berbeda. setelah kedua resin terpisahberdasarkan densitasnya maka regeneran di injeksikan berdasarkan layerresin. pada tabung mixedbed terdapat dua titik injeksi regeneran dan satutitik drain ambil contoh resin kation berada di layer bawah sedangkan resinanion berada di layer atas. Untuk regenerasi resin kation: Larutan HCl encer diinjeksikan dari bawah untuk membasahi resin dandikeluarkan melalui drain (letaknya pada pertengahan layer resin kation dananion). HCl tidak akan mungkin membasahi resin Anion karena sebelum naikkeatas, HCl tersebut sudah keluar melalui drain.Untuk regenerasi resin anion:Larutan NaOH encer diinjeksikan dari atas tabung kemudian turun kebawahmembasahi seluruh resin anion, namun agar NaOH tersebut tidak sampai keresin kation maka dari bawah tabung diinjeksikan air dengan debit tertentudan dikeluarkan bersama dengan regeneran NaOH melalui drain (letaknya padapertengahan layer resin kation dan anion), dengan cara ini NaOH tidaksampai mengenai resin kation.

Sekarang instalasi siap untuk dioperasikan lagi. Baik pada instalasipelunakan maupun pada instalasi demineralisasi air, maka pengalihan darikondisi operasi ke proses regenerasi, pelaksanaan regenerasinya sendiri,dan pengalihan kembali ke kondisi operasi dapat dilakukan baik secaramanual maupun secara otomatis.Untuk mencapai kualitas air atau performansi yang optimal dan untukmencegah terjadinya kerusakan pada resin penukar, maka petunjuk kerja yangdiberikan oleh pabrik pembuat instalasi (misalnya mengenai urutanpelaksanaan operasi, kuantitas dan konsentrasi regeneran, waktu regenerasidan waktu pencucian) harus diikuti dengan seksama. Perhatian: Pada saatbekerja dengan asam dan basa yang diperlukan untuk regenerasi, perlengkapankeselamatan perorangan yang sesuai harus digunakan. Air buangan yang keluarpada regenerasi dapat bersifat asam, basa atau mengandung garam dan karenaitu dalam hubungannya dengan pelestarian lingkungan harus ditangani sepertiair limbah kimia.

Ukuran performansi sebuah instalasi penukar ion adalah kuantitas cairanyang diproduksi per jam (atau selang waktu di antara dua regenerasi).Performansi tergantung pada besarnya alat atau kuantitas penukar, padakuantitas ion yang akan dipisahkan (dengan syarat kemurnian air yangdiinginkan telah tertentu) dan pada tingkat kemurnian yang diminta. Untukoperasi yang semi kontinu (bila pengolahan air tidak boleh berhenti ditengah-tengah) diperlukan dua buah unit yang dihubungkan secara paralel.Karena proses pertukaran dan proses regenerasi tidak dapat berlangsung padasaat yang bersamaan, kedua unit tersebut bekerja secara bergantian, yangsatu sebagai penukar ketika yang lain sedang regenerasi.Beberapa jenis proses pertukaran sering juga digabungkan bersama. Misalnyauntuk meringankan beban tabung utama dari instalasi tabung campuran(mixbed) (untuk meningkatkan performansinya) dapat dipasang sebuah tabungpelunak air di depannya.

De Mineralization water Treatment

Demineralization water treatment or de ionization water treatment process  is the removal ofessentially all inorganic salts by ion exchange. In this water treatment process, strong acid cationresin in the hydrogen form converts dissolved salts into their corresponding acids, and strong baseanion resin in the hydroxide form removes these acids. Demineralization water treatment plant produces water similar in quality to distillation at a lower cost for most fresh waters. Ademineralizer water treatment system consists of one or more ion exchange resin columns, whichinclude a strong acid cation unit and a strong base anion unit. The cation resin exchanges hydrogenfor the raw water cations as shown by the following reactions.

Cation Resin Exchanges Hydrogen for the Raw Water Cations

Advantages of De mineralization water treatment  are:

Demineralizers can produce high-purity water comparable to distilled water for nearly every

use.

Demineralized water is widely used for high-pressure boiler feed water and for many process

waters.

They come in a wide variety of sizes. Systems range from laboratory columns that produce

only a few liters per hour to systems that produce thousands of liters per minute.

Limitations of De mineralization water treatment are:

Like other ion exchange systems, de mineralization require filtered water in order to

function efficiently.

Resin foulants and degrading agents, such as iron and chlorine, should be avoided or removed

prior to de mineralization.

Anion resins are very susceptible to fouling and attack from the organic materials present

in many surface water supplies.

Some forms of silica, known as colloidal, or non-reactive, are not removed by a

mineralization.

Hot,alkaline boiler water dissolves the colloidal material, forming simple silicates that

are similar to those that enter the boiler in a soluble form. As such, they can form

deposits on tube surfaces and volatilize into the steam.