Senin, 28 April 2014
Pembahasan
Sistem RO tidak bisa menyaring garam sampai 100 % sehingga air produksi masih sedikit mengandung garam. Untuk mendapatkan air dengan kadar garam yang kecil maka diterapkan sistem dengan dua sampai tiga saluran. Jika ingin membuat air minum yang mengandung kira-kira 300 sampai 600 ppm TDS cukup menggunakan saluran tunggal. Jika air olahan yang dihasilkan menjadi semakin banyak maka jumlah air baku akan menjadi lebih besar dan sebagai akibatnya tekanan yang dibutuhkan akan menjadi semakin besar. Tekanan buatan (tekanan kerja) tersebut harus lebih besar dari tekanan osmosis pada air baku. Tekanan kerja yang dibutuhkan jika memakai air laut adalah antara 55 sampai 70 kg/cm2.
Sistem pengolahan air sangat bergantung pada kualitas air baku yang akan diolah. Kualitas air baku yang buruk akan membutuhkan sistem pengolahan yang lebih rumit. Apabila kualitas air baku mempunyai kandungan parameter fisik yang buruk (seperti warna dan kekeruhan), maka yang membutuhkan pengolahan secara lebih khusus adalah penghilangan warna, sedangkan proses untuk kekeruhan cukup dengan penjernihan melalui pengendapan dan penyaringan biasa. Tetapi apabila kualitas air baku mempunyai kandungan parameter kimia yang buruk, maka pengolahan yang dibutuhkan akan lebih kompleks lagi.
Untuk daerah pesisir pantai dan kepulauan kecil, air baku utama yang digunakan pada umumnya adalah air tanah (dangkal atau dalam). Kualitas air tanah ini sangat bergantung dari curah hujan. Jadi bila pada musim kemarau panjang, air tawar yang berasal dari air hujan sudah tidak tersedia lagi, sehingga air tanah tersebut dengan mudah akan terkontaminasi oleh air laut. Ciri adanya intrusi air laut adalah air yang terasa payau atau mengandung kadar garam klorida dan TDS yang tinggi.
Air baku yang buruk, seperti adanya kandungan klorida dan TDS yang tinggi, membutuhkan pengolahan dengan sistem Osmosis terbalik (RO). Sistem RO menggunakan penyaringan skala mikro, yaitu yang dilakukan melalui suatu elemen yang disebut membran. Dengan sistem RO ini, klorida dan TDS yang tinggi dapat diturunkan atau dihilangkan sama sekali. Syarat penting yang harus diperhatikan adalah kualitas air yang masuk ke dalam elemen membran harus bebas dari besi, mangan dan zat organik (warna organik). Dengan demikian sistem RO pada umumnya selalu dilengkapi dengan pretreatment yang memadai untuk menghilangkan unsur-unsur pengotor, seperti besi, mangan dan zat warna organik.
Air baku yang mengandung Fe dan Mn dialirkan ke suatu filter yang medianya mengandung MnO2.nH2O. Selama mengalir melalui mediatersebut Fe dan Mn yang terdapat dalam air baku akan teroksidasi menjadi bentuk Fe (OH)3 dan Mn2O3 oksigen terlarut dalam air, dengan oksigen sebagai oksidator.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
4 Fe2+ + O2 + 10 H2O 4 Fe(OH)3 + 8 H+
Mn2+ + MnO2.nH2O MnO2.MnO.nH2O + H+
Untuk reaksi penghilangan besi tersebut diatas adalah merupakan reaksi katalitik dengan MnO2 sebagai katalis, sedangkan untuk reaksi penghilangan Mn adalah merupakan reaksi antara Mn2+ dengan hidrat mangandioksida. Jika kandungan mangan dalam air baku besar maka hidrat mangandioksida yang ada dalam media filter akan habis dan terbentuk senyawa MnO2.MnO.nH2O sehingga kemampuan penghilangan Fe dan Mn nya makin lama makin berkurang.
Untuk memperbaharui daya reaksi dari media fiternya dapat dilakukan dengan memberikan klorin kedalam filter yang telah jenuh tersebut.
Reaksinya adalah sebagai berikut :
MnO2.MnO.nH2O + 2 H2O + Cl2 2 MnO2.nH2O + 2 H+ + 2Cl-
Air baku yamg mengandung besi dan mangan dialirkan melalui suatu filter bed yang media filternya terdiri dari mangan-zeolite (K2Z.MnO.Mn2O7). Mangan Zeolit berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan besi dan mangan yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan mangandioksida yang tak larut dalam air.
Reaksinya adalah sebagai berikut :
K2Z.MnO.Mn2O7 + 4 Fe(HCO3)2 K2Z + 3 MnO2 + 2 Fe2O3 + 8 CO2 + 4 H2O
K2Z.MnO.Mn2O7 + 2 Mn(HCO3) K2Z + 5 MnO2 + 4 CO2 + 2 H2O
Reaksi penghilangan besi dan mangan dengan mangan zeoite tidak sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari Fe2+ dan Mn2+ dengan oksida mangan tinggi (higher mangan oxide).
Filtrat yang terjadi mengandung mengandung ferri-oksida dan mangan-dioksida yang tak larut dalam air dan dapat dipisahkan dengan pengendapan dan penyaringan. Selama proses berlangsung kemampunan reaksinya makin lama makin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapat dilakukan dengan menambahkan larutan Kalium permanganat kedalam zeolite yang telah jenuh tersebut sehingga akan terbentuk lagi mangan zeolite (K2Z.MnO.Mn2O7).
Pada pengolahan air minum, membran RO didesain untuk dapat melewatkan molekul-molekul air dan menahan solid, seperti ion-ion garam. Membran RO dapat memisahkan dan menyisihkan zat terlarut, zat organik, pirogen, koloid, virus, dan bakteri dari air baku. Efisiensi penyisihan membran RO untuk zat terlarut total (TDS) dan bakteri masing-masing adalah 95-99% dan 99%. Sehingga pada akhir proses akan dihasilkan air yang murni. Efisiensi penyisihan membran RO yang tinggi menyebabkan terjadinya penyisihan mineral-mineral alami pada air baku. Mineral-mineral alami ini tidak hanya memberikan rasa yang enak pada air tetapi juga membantu fungsi vital sistem tubuh. Air minum akan kurang sehat bagi tubuh apabila kurang mengandung mineral-mineral ini.
Dengan kata lain, air murni yang dihasilkan oleh membran RO tidak sehat bagi tubuh. Selain itu, membran RO memiliki keterbatasan dalam pengoperasiannya, di antaranya:
§ Tekanan air baku adalah antara 40 – 70 psig (800 – 1.000 psi).
§ Kekeruhan air baku tidak boleh lebih dari 1 NTU.
§ pH operasi berkisar antara 4 – 11.
§ TDS air baku tidak boleh lebih dari 35.000 ppm. Nilai TDS yang lebih tinggi akan menurunkan kecepatan produksi.
§ Suspended Solid air baku; (dinyatakan dengan SDI, Salt Density Index), harus kurang dari 5.
§ Sisa klor air baku harus nol (0).
Masalah lain yang sering terjadi pada aplikasi membran RO adalah terjadinya membrane fouling. Membrane fouling adalah peristiwa menumpuknya zat terlarut pada permukaan membran atau di dalam pori membran, sehingga kinerja membran akan menurun. Apabila membran mengalami fouling, perlu dilakukan pencucian dengan larutan kimia atau penggantian membran.
