Proses Demineralisasi Air [PDF]

Citation preview

Proses Demineralisasi Air



By: Onny



Demineralisasi air adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange. 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.



20140304-033606 AM.jpg



Skema Kolom Resin Ion Exchange Pada Proses Demineralisasi (Sumber)



Ada dua tipe kolom resin yang umum digunakan pada proses demineralisasi air. Keduanya adalah Single Bed dan Mixed Bed Ion Exchange Resin. Single Bed berarti di dalam satu kolom hanya terdapat satu jenis resin saja yakni kation resin saja atau anion resin saja. Sedangkan kolom Mixed Bed berisi campuran resin kation dan anion.



Kedua tipe kolom resin di atas bekerja pada dua tipe sistem demineralisasi yang berbeda:



Multi-Stage Demineralisasi Pada awal proses demineralisasi multi-stage, air akan melewati resin kation untuk mengikat ion-ion mineral positif. Proses ini diikuti dengan pelepasan ion H+ ke dalam air. Jika R dan K2+ berturut-turut adalah molekul ion resin dan ion mineral positif, maka reaksi ion exchange yang terjadi pada kolom resin yakni sebagai berikut: 2 R-H + K2+ → R2K + 2 H+



Ion kalsium yang terlarut di dalam air biasanya berbentuk kalsium bikarbonat. Pada saat ion kalsium diikat molekul resin, kalsium bikarbonat akan terpecah membentuk molekul air dan karbondioksida. 2 R-H + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2 H2 + 2 CO2



Molekul karbondioksida hasil reaksi di atas dikeluarkan melalui sistem CO2 removal.



20140305-120127 AM.jpg



Kombinasi Kolom Resin Kation, Anion, serta Sistem Pembuang CO2 (Sumber)



Ion H+ yang lepas ke dalam air akan berikatan dengan anion terlarut di dalam air. Sehingga reaksi ion hidrogen tersebut akan menghasilkan asam kuat seperti asam sulfurik, hidroklorik, dan asam nitrit. Untuk menghilangkan keasaman ini, air dialirkan lebih lanjut ke resin anion. Saat melewati resin anion, ion-ion negatif yang larut di dalam air akan terikat oleh molekul resin diikuti dengab terlepasnya ion OH-. Jika A adalah ion negatif yang terlarut di dalam air, maka reaksi yang terjadi pada resin anion adalah sebagai berikut: 2 R-OH + A2- → R2A + 2 OH-



Pada akhirnya ion H+ dan OH- akan bereaksi membentuk molekul air baru: H+ + OH- → H2O



20140304-094033 AM.jpg



Proses Demineralisasi Air Multi-stage (Sumber)



Bentuk variasi sistem demineralisasi lain yakni dengan menggunakan kolom resin anion kuat dan lemah. Sistem ini menghasilkan kualitas output yang sama dengan hanya menggunakan satu resin anion. Keuntungan sistem ini yaitu lebih ekonomis saat harus mengikat anion-anion kuat seperti sulfat dan klorit, karena pada saat proses regenerasi resin, larutan NaOH pekat yang keluar dari kolom resin kuat sudah cukup untuk meregenerasi anion resin lemah. Untuk menghadapi anion kuat terlarut dalam air dengan jumlah yang sama, jumlah larutan NaOH yang dibutuhkan untuk meregenerasi dua anion resin tersebut, lebih sedikit dibandingkan NaOH yang meregenerasi sistem dengan satu anion resin.



20140304-040213 PM.jpg



Proses Demineralisasi Air Menggunakan Resin Anion Kuat dan Lemah (Sumber) Mixed Bed Demineralisasi Pada beberapa kebutuhan industri, terkadang dibutuhkan tidak satu tahap proses pertukaran kation dan anion. Pada beberapa proses, bahan baku air dilewatkan sampai dua atau tiga kation dan anion kolom resin. Untuk meringkas proses, maka setiap stage pertukaran ion dapat digunakan satu kolom resin yang berisi resin kation dan anion sekaligus. Pada akhir proses demineralisasi, akan didapatkan air dengan kualitas sangat murni. Sistem ini sangat cocok digunakan pada pabrik-pabrik pengguna boiler bertekanan tinggi, serta industri elektronik untuk kebutuhan mencuci transistor dan komponen-komponen elektronika lainnya.



20140304-110309 PM.jpg



Kolom Resin Mixed Bed (Sumber)



Proses Regenerasi Jika keseluruhan molekul resin telah mengikat ion sasaran mereka, maka resin dikatakan telah mencapai titik jenuhnya. Untuk dapat menggunakan kembali resin tersebut perlu dilakukan proses regenerasi. Berikut adalah tahapan umum proses regenerasi resin single-bed kation atau anion:



Lakukan pencucian resin backwash dengan mengalirkan air berlawanan arah dengan aliran normal treatment. Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan kotoran yang mungkin mengendap di dalam kolom. Injeksi regenerant (H2SO4 atau NaOH) yang telah dilarutkan dengan air berkualitas, ke dalam kolom resin. Regenerant harus mengalir pada kecepatan yang cukup sehingga waktu kontak dengan resin adalah 20 hinga 40 menit. Alirkan air murni ke dalam kolom dengan kecepatan yang sama dengan tahap sebelumnya. Terakhir, bilas resin dengan mengalirkan air demin dengan kecepatan sama dengan proses treatment, sampai air output dari resin ini sesuai dengan kualitas yang diinginkan.



Untuk proses regenerasi resin mixed-bed, membutuhkan tahapan yang lebih banyak. Berikut adalah tahapan-tahapan tersebut:



Lakukan backwash untuk memisahkan resin kation dengan resin anion. Hentikan backwash dan tunggu hingga butiran-butiran resin mengendap. Jika diperlukan, buang air di dalam kolom hingga level mencapai setara dengan ketinggian resin. Injeksikan NaOH pekat yang telah dilarutkan ke dalam air demin. Keluarkan NaOH dari dalam kolom dengan mengalirkan air pelarut ke dalam kolom. Injeksikan larutan asam pekat (seperti hidroklorik atau asam sulfat) ke dalam kolom resin. Keluarkan larutan asam dari dalam kolom dengan mengalirkan air pelarut ke dalam kolom. Buang air hingga mencapai level setara dengan butiran resin. Aduk resin dengab menghembuskan udara terkompresi bersih atau nitrogen bertekanan. Isi kembali kolom dengan air demineralisasi. Lakukan pembilasan terakhir hingga didapatkan kualitas output yang sesuai dengan spesifikasi.



Demineralisasi System – Proses Konvensional Penghilangan Mineral dan Garam Dalam Air !!! Juni 20, 2011 Tinggalkan komentar



Demineralisasi System



A.Defenisi & Penjelasan :



Demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan mineral dalam air melalui proses pertukaran ion ( ion exchange process ) dengan menggunakan media resin/softener anion dan kation. Proses ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi ( ultrapure water ) dengan jumlah kandungan kandungan Ionik dan An-ionik nya mendekati angka nol sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi.



B. Proses Demineralisasi :



Proses Demineralisasi terjadi didalam 2 tabung penukar ion ( ion exchanger tank ) yang berisikan resin penukar ion positif ( kation resin ) dan resin penukar ion negative ( anion resin ).



Pada tabung yang berisikan resin kation terjadi proses pertukaran ion-ion positif seperti magnesium (mg), calcium (ca) dan natrium (na) dengan ion H+ dari resin kation, sedangkan pada tabung anion terjadi pertukaran ion-ion negatif seperti Cl, SO4, SiO2 dengan ion OH- dari resin anion.



C. Kelebihan & Kekurangan Demineralisasi Sytstem :



·Investasi awal yang dibutuhkan untuk proses ini lebih murah jika dibandingkan dengan



aplikasi water treatment system lainnya seperti reverse osmosis.



· Aplikasi ini tidak membutuhkan terlu banyak tempat untuk instalasinya.



·Biaya yang ditimbulkan untuk proses regenerasi ataupun pergantian media resin jika



dikalkulasikan untuk jangka waktu satu tahun cukup besar sehingga membutuhkan anggaran



yang bersifat rutin atau regular.



Ion Exchange Systems - Demineralisasi Demineralized



Apa itu Demineralisasi?



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



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



Dan fungsi demineralizer itu sendiri adalah kemampuan untuk membuat air murni ultra, setidaknya TDS rendah yang dirancang tidak hanya untuk air yang akan dikonsumsi 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 ini pada pipa.



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



Tujuan dari demineralisasi adalah untuk mengukur kualitas air demin dengan caramenentukan besarnya pH, Total Dissolved Solid (TDS), Ca-Hardness, Total Hardness, dan Alkalinitas darisampel air demin hasil proses pengolahan kation anion exchanger serta membandingkan hasil sebelumdan sesudah demineralisasi dengan standar.Demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan mineral dalam air melalui prosespertukaran ion ( ion exchange process ) dengan menggunakan media resin/softener anion dan kation.Proses ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi ( ultrapure water )dengan jumlah kandungan kandungan Ionik dan An-ionik nya mendekati angka nol sehingga mencapaibatas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi.1. Tahap operasi (service, layanan)Umumnya air baku mengalir dari atas ke bawah (downflow). Pada artikel ini disisipkan juga sebuah unittipikal demineralisasi dengan dua media (two bed demineralizer).2. Tahap cuci (backwash)Kalau kemampuan resin berkurang banyak atau habis maka tahap pencucian perlu dilaksanakan. Airbersih dialirkan dari bawah ke atas (upflow) agar memecah sumbatan pada resin, melepaskan padatanhalus yang terperangkap di dalamnya lalu melepaskan jebakan gas di dalam resin dan pelapisan ulangresin.3. Tahap regenerasiTujuan tahap ini adalah mengganti ion yang terjerat resin dengan ion yang semula ada di dalam mediaresin 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 dalamregenerasi, yaitu backwahing untuk membersihkan media resin (tahap dua di atas), memasukkanregeneran, slow rinse untuk mendorong regeneran ke media resin, fast rinse untuk menghilangkan sisaregeneran dari resin dan ion yang tak diinginkan ke saluran pembuangan (disposal point).4. Tahap bilas (fast rinse)Air berkecepatan tinggi membilas partikulat di dalam media resin, juga ion kalsium dan magnesiumke 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)Cara kerja demin plant adalah sebagai berikut :Cation menukar ion-ion positif dalam air seperti Ca, Mg, Na dengan ion H+Air yang keluar dari cation bersifat asamAnion menukar ion-ion negatif dalam air seperti Cl, SO4, SiO2 dengan ion OH-



Pertukaran Ion Ion merupakan atom atau molekul yang bermuatan, dapat bermuatan positif maupun negatif. Secara umum metode pertukaran ion terdiri atas softening dan deionisasi. Softening utamanya digunakan sebagai metode pretreatment untuk mereduksi air sadah sebelum memasuki proses reverse osmosis (RO)