Assalamu’alaikum…Welcome…歡迎光臨

Welcome to my blog, here I want to share about my activities and all of my interest in the Islamic studies, educations, cultures & languages, sciences, and engineering. I hope you can get the benefit from my blog.

Selamat datang di blog saya, disini saya ingin berbagi informasi tentang kejadian-kejadian yang saya alami dan semoga bisa diambil manfaat bagi teman-teman semua. Selain itu, blog ini merupakan wadah untuk menumpahkan seluruh minat saya baik itu dibidang ilmu-ilmu Islam, pendidikan, budaya & bahasa, science, dan engineering.

ENHANCE YOUR SKILL BY THE BEST METHODS

ありがとうございます [謝謝]

Advertisements

Kimia Air Reverse Osmosis

Pada sistem RO, perlu diperhatikan kualitas air baku (RO feed) agar dapat mendesign secara tepat sehingga kualitas air RO permeate sesuai dengan yang diharapkan. Beberapa parameter kualitas air perlu difahami sehingga mampu memahami komponen apa saja yang menyebabkan fouling (oleh foulant) yang dapat menurunkan kemampuan atau mengganggu sistem RO, jika tidak didesign secara tepat. Berikut beberapa parameter pengukuran kualitas air pada sistem RO yang biasa dianalisis:

1. pH 

Nilai pH pada air baku akan menunjukan sifat asam atau basa. Nilai pH 7.0 mengindikasikan netral, sedangkan pH antara 0.0 sampai 7.0 bersifat asam dan pH antara 7.0 sampai 14.0 bersifat basa. Pada kimia analitik, pH merupakan nilai logaritmik yang menunjukan kandungan ion hidrogen dalam suatu larutan. Sedangkan pada kimia air, pH merupakan hal yang sangat penting dalam menunjukan kadar keseimbangan alkalinitas dari karbon dioksida, bikarbonat, karbonat, dan ion hidroksida. pH pada RO concentrate biasanya lebih tinggi dari RO feed karena tingginya kadar ion bikarbonat/karbonat relativ terhadap kadar karbon dioksida. Beberapa teknologi terintegrasi saat ini dapat mengatur nilai pH di RO feed dengan penambahan HCl atau asam sulfat secara otomatis. Dengan turunnya nilai pH pada RO feed karena penambahan asam menyebabkan rendahnya nilai LSI (Langlier Saturation Index), sehingga berakibat menurunnya potensi scaling yang disebabkan oleh kalsium karbonat. Nilai pH pada RO feed dan concentrate juga mempengaruhi kelarutan silica, alumunium, senyawa organik, dan minyak yang berpotensi terjadinya fouling. Selain itu perubahan pH pada RO feed mempengaruhi rejection ion juga seperti halnya ion fluorida, boron, dan silica akan memiliki rejection yang rendah ketika pH RO feed menjadi asam.

2. Temperatur (Suhu)

Temperatur merupakan parameter yang sangat penting dalam design sistem RO. Temperatur mempunyai efek secara signifikan pada tekanan pompa RO feed, hidraulik flux antar RO stage, kualitas permeate, dan nilai kelarutan untuk garam-garam terlarut. Secara kasar, setiap penurunan 5 derajat celcius (10 derajat fahrenheit) pada RO feed maka tekanan pompa RO feed yang disyaratkan akan naik 15%. Selain itu, ketika temperatur air naik, maka RO element yang berlokasi didepan aliran (stage pertama) akan menghasilkan lebih banyak permeate dan mengakibatkan penurunan aliran permeate pada element yang jauh dari aliran (stage terakhir), maka keseimbangan hidraulik flux yang terbaik antara RO stage akan didapat saat temperatur rendah. Pada saat temperatur lebih tinggi, ‘salt passage’ akan naik disebabkan meningkatnya pergerakan ion-ion melewati membran. Temperatur yang lebih hangat dapat menurunkan kelarutan kalsium karbonat, dan temperatur yang lebih dingin akan menurunkan kelarutan kalsium sulfat, barium sulfat, strontium sulfat, dan silika.

3. Konduktivitas (Conductivity)

Konduktivitas merupakan alat ukur yang berdasarkan pada kemampuan air dalam mentransmisi listrik disebabkan karena adanya ion-ion terlarut. Air murni absolut yang tidak mengandung ion tidak akan mengalirkan arus listrik. Konduktivitas diukur menggunakan konduktiviti-meter dengan satuan “micromhos/cm” atau “microSiemens/cm”. konduktivitas adalah metode yang sangat mudah untuk menentukan keberadaan jumlah ion dalam air akan tetapi sifatnya non-spesifik dimana tidak diketahui ion apa saja yang terdalam dalam air. Daya hantar listrik oleh ion sifatnya bervariasi dimana akan terjadi penurunan seiring dengan meningkatnya konsentrasi ion. TDS (Total Dissolved Salts) meter dapat juga digunakan untuk mengukur konduktivitas dengan menggunakan nilai konversi. Konduktivitas CO2 dapat diperkirakan nilainya dengan mengkuadratkan nilai konsentrasi CO2 dalam ppm dan dikalikan dengan 0.6, karena pada sistem RO dimana CO2 akan lewat begitu saja dan mempengaruhi nilai konduktivitas. Adapun ion silika tidak berkontribusi terhadap nilai konduktifitas. Nilai pembacaan konduktivitas dapat diukur secara akurat jika kandungan CO2 yang sebelum unit RO dibuang terlebih dahulu menggunakan degasifier, ketidakakuratan nilai konduktivitas biasanya disebabkan oleh adanya CO2 di permeate yang bervariasi sebab sebagian akan terlepas ke atmosfer.

4. TDS (Total Dissolved Solids)

TDS adalah jumlah residu anorganik setelah dilakukan filtrasi koloid dan padatan tersuspensi (Suspended Solids, SS) yang kemudian dievaporasi. Satuan yang digunakan adalah ppm atau mg/L. TDS pada design RO ditentukan berdasarkan perhitungan jumlah seluruh kation, anion, dan ion silika. Estimasi nilai TDS pada RO feed dan permeate dapat juga didapat dengan mengkalikan faktor konversi dengan konduktivitas. TDS dapat juga diukur menggunakan TDS meter, dimana alat ini akan mengukur nilai konduktivitas dan mengkoversi ke nilai TDS dengan menggunakan faktor konversi berdasarkan larutan standar NaCl atau KCl. Nilai TDS yang didapat dari jumlah seluruh total ion kadang berbeda dengan yang didapat dari hasil pengalian faktor konversi, sehingga beberapa user lebih memilih berdasarkan pengukuran jumlah seluruh ion.

5. Alkalinity 

Alkalinity terdiri atas ion bikarbonat, ion karbonat, dan ion hidroksida. Secara alamiah, fungsi alkalinity merupakan sistem bufer pada air yang terdapat di bumi, contohnya jika terdapat asam kuat (misal hujan asam) bercampur dengan air di bumi, maka dengan adanya alkalinity di air, asam akan dikonversi menjadi bikarbonat, selanjutnya bikarbonat dikonversi menjadi gas karbon dioksida. Dengan demikian, dari kedua reaksi tersebut perubahan pH di air tidak akan berubah secara drastis. Perlu menjadi catatan bahwa sekalipun gas karbon dioksida terlarut akan beraksi dengan air untuk membentuk asam karbonik, tetapi tidak termasuk bagian dari total alkalinity karena sifat keasamannya yang sangat lemah sehingga tidak memiliki sifat buffer. Pada saat terjadi keseimbangan jumlah karbon dioksida dan bikarbonate, maka kisaran pH dalam air terendah sekitar 4.2 – 4.5 dan tertinggi 8.2 – 8.4, pada pH dibawah 4.2 semua alkalinity berupa karbon dioksida dan pada saat pH 8.2 – 8.4 maka semua karbon dioksida sudah dikonversi seluruhnya menjadi bikarbonat, sehingga didalam air sudah tidak ditemukan lagi karbon dioksida. Pada saat terjadi keseimbangan jumlah bikarbonate dan karbonat, maka kisaran pH dalam air terendah sekitar 8.2 – 8.4 dan tertinggi 9.6, pada pH ini semua bikarbonat sudah dikonversi seluruhnya menjadi karbonat, sehingga didalam air sudah tidak ditemukan lagi karbon dioksida dan bikarbonat. Pada pH 9.6 ini semua alkalinity berupa karbonat. Disaaat pH naik hingga diatas 9.6, maka alkalinity dipengaruhi oleh ion hidroksil, hal ini disebabkan keberadaan ion hidroksil sudah mulai terjadi. Air di alam biasanya memiliki nilai pH diantara 6 – 8.4, sehingga keberadaan ion hikdroksida dipastikan hasil dari aktivitas manusia. Adapun pada air yang digunakan di boiler, alkalinity biasanya dilaporkan sebagai M-Alkalinity dan P-Alkalinity. Nilai M-Alkalinity biasanya ditulis sebagai total alkalinity karena pengukuran ini menunjukan jumlah total dari keberadaan ion karbonat, ion bikarbonat, dan ion hidroksida, dimana satuan ukurannya berupa ‘ppm as calcium carbonate’. Nilai pengukuran M-Alkalinity dilakukan pada pH kisaran 4.2 – 4.5, sedangkan pengukuran P-Alkanility pada pH kisaran 8.2 – 8.5.

6. Karbon Dioksida (CO2)

Karbon dioksida adalah gas yang saat larut didalam air akan bereaksi dengan air membentuk asam karbonik yang lemah (H2CO3). Ketika gas karbon dioksida dilarutkan dalam air murni, maka titik jenuh tercapai saat konsentrasi mencapai 1600 ppm dan nilai pH sekitar 4. Sumber karbon dioksida dalam air di alam biasanya berasal dari hasil keseimbangan dengan alkalinitas bikarbonat yang dipengaruhi oleh nilai pH. Karbon dioksida dan ion bikarbonate akan tercapat dalam kesetimbangan pada kisaran pH dari 4.4 sampai 8.2. Saat pH 4.4 maka nilai alkalinity semua disebabkan kandungan karbon dioksida dan jika saat pH 8.2 maka nilai alkalinity semua disebabkan kandungan bikarbonat. Design sistem RO akan mempertimbangkan nilai karbon dioksida, dan parameter kandungan karbon dioksida mengacu pada nilai kandungan bikarbonat dan pH didalam air. Karbon dioksida yang berbentuk gas tidak akan tertahan dan akan melewati pori-pori membran RO, sehingga konsentrasi karbon dioksida biasanya akan sama baik didalam feed, permeate, dan consentrate. Pengasaman air di RO feed akan menurunkan nilai pH sehingga bikarbonat akan terkonversi menjadi karbon dioksida.

7. Bikarbonate (HCO3)

Bikarbonate merupakan anion monovalen dimana didalam air memiliki kelarutan yang rendah dalam bentuk kalsium karbonat, hal ini menyebabkan masalah scaling di membran RO. Kelarutan kalsium bikarbonat diukur menggunakan LSI (Langlier Saturation Index) pada air payau dan menggunakan SDI (Stiff-Davis Index) pada air laut, dan nilainya akan lebih rendah saat meningkatnya temperatur dan pH. Bikarbonat adalah salah satu komponen alkalinity dimana terjadi keseimbangan konsentrasi dengan karbon dioksida pada pH antara 4.4 – 8.2 dan terjadi keseimbangan konsentrasi dengan karbonat pada pH antara 8.2 – 9.6.

8. Karbonat (CO3)

Ion karbonat merupakan anion divalen. Kelarutan kalsium karbonat dalam air rendah dan dapat menyebabkan masalah scaling pada membran RO. Kelarutan kalsium karbonat dapat diukur menggunakan LSI (Langlier Saturation Index) pada air payau (brackish water) atau SDSI (Stiff-Davis Index) pada air laut. Kelarutan kalsium karbonat akan lebih rendah saat terjadi kenaikan temperatur dan kenaikan pH. Karbonat merupakan salah satu bagian dari alkalinity dan konsentrasi dalam air akan mengalami keseimbangan pada pH diantara 8,2 dan 9,6. Pada pH diatas 9.6 maka tidak akan terdapat karbon dioksida atau bikarbonat, maka seluruh alkalinity merupakan karbonat saja.

9. Silika (SiO2)

Bentuk struktur kimia silika atau silikon dioksida sangatlah komplek karena dalam beberapa kasus dapat berbentuk ion atau tidak sehingga sulit diprediksi. Biasanya, seringkali diukur jumlah ‘Total Silica’ sebagai representatif jumlah ‘reactive silica’ dan ‘unreactive silica’. Yang disebut ‘reactive silica’ (misal silicates, SiO4) adalah silika terlarut yang terionisasi dan tidak membentuk polimer silika. Untuk menghindari fouling, biasanya diupayakan agar silika dalam bentuk ‘reactive silica’. Sekalipun ‘reactive silica’ berbentuk anion, akan tetapi nilainya tidak terukur sebagai anion pada saat analisa air, tetapi terukur sebagai bagian dari TDS. Sedangkan ‘unreactive silica’ adalah silika koloid yang membentuk polimer dan bersifat seperti padatan bukan ion terlarut. ‘unreactive silica’ dapat menyebabkan fouling pada membran RO dan perlu dihilangkan di RO feed. Ukuran koloid silika sekitar 0.008 sampai 0.45 mikron dapat diukur menggunakan test SDI (Silt Density Index). Senyawa partikel silika seperti tanah lempung, lumpur, dan pasir yang berukur lebih dari 1 mikron juga dapat diukur menggunakan test SDI. Silika terpolimerisasi banyak ditemukan dialam (seperti quart dan agate) yang membentuk blok dari silika oksida. Silika dalam bentuk terpolimerisasi dapat bersifat reaktif saat kondisi jenuh, dimana kelarutan nya mencapai 200-300% saat menggunakan silika dispersant, dengan kenaikan temperatur dan pH dibawah 7 atau diatas 7.8 maka jumlahnya akan meningkat, akan tetapi dengan keberadaan besi maka jumlahnya akan menurun sebab besi bersifat katalis pada proses polimerisasi silika. Rejection silika pada membrane RO sangat sensitif terhadap nilai pH di RO feed, dimana rejection akan meningkat pada pH basa dibandingkan pH asam karena ‘reactive silika’ akan membentuk garam silika.

10. Kalsium (Ca)

Kalsium merupakan kation divalen bersama dengan magnesium termasuk pada komponen utama penyebab kesadahan (hardness) didalam air. Umumnya penggunaan anti-scalant mencapai 230% berdasarkan kelarutan kalsium sulfat atau gipsum (CaSO4) didalam air. Kelarutan kalsium karbonat berdasarnya nilai LSI (Langlier Saturation Index) yaitu 1.8 – 2.5.

11. Magnesium (Mg)

Magnesium merupakan kation divalen sebagai penyumbang utama sepertiga dari kesadahan air, akan tetapi pada air laut konsentrasinya dapat 5 kali lebih banyak dibandingkan ion kalsium. Kelarutan garam magnesium sangatlah tinggi dan merupakan penyebab masalah scaling pada sistem RO.

12. Sulfat (SO4)

Ion sulfat merupakan anion divalen yang dapat bereaksi dengan ion kalsium, ion barium dan ion strontium membentuk kalsium sulfat, barium sulfat, dan strontium sulfat dan ketiganya memiliki kelarutan yang rendah dalam air sehingga menyebabkan masalah scaling pada RO sistem. Semakin rendah temperatur, maka kelarutan ketiganya semakin rendah. Adapun batas maksimal konsentrasi sulfat pada air minum adalah 250 ppm karena masalah rasa.

13. Ammonium (NH4) 

Ammonium merupakan kation monovalen, bentuk garamnya sangatlah larut dalam air dan tidak menyebabkan masalah scaling. Ion ammonium adalah hasil dari gas amonia (NH3) yang terlarut dalam air. Gas ammonia akan terionisasi didalam air membentuk ion ammonium dan ion hidroksida. Derajat ionisasi ammonia menjadi ammonium tergantung dari pH, temperature, dan kekuatan ion dalam larutan. Pada pH tinggi, ammonia akan berbentuk gas tidak ada perubahan seperti semula, dimana gas amonia akan lolos saat melewati membrane RO (seperti halnya gas karbon dioksida). Pada saat pH rendah, semua gas ammonia akan berubah menjadi ion ammonium dan akan tertahan pada membran RO. Ammonia dan ammonium dalam konsentrasi yang seimbang terdapat di kisaran pH 7.2 sampai 11.5. Ammonium umumnya tidak ditemukan didalam air sumur, hal ini disebabkan adanya bakteri tanah yang dapat mengkonversi ammonium menjadi ion nitrit (NO2) yang selanjutnya dioksidasi menjadi ion nitrat (NO3). Ammonium ditemukan di air permukaan pada kadar yang rendah (sekitar 1 ppm dalam bentuk ion), akibat dari hasil aktivitas biologi dan penguraian senyawa organik nitrogen. Ammonium dalam air permukaan juga bisa ditemukan dari akibat kontaminasi sistem septik, buangan limbah peternakan, atau limbah pertanian dari pupuk yang mengandung ammonia atau urea. Ammonium ditemukan pada keluaran (effluent) limbah perkotaan dengan kadar hingga 20 ppm, berasal dari senyawa organik nitrogen dan aktivitas biologi. Sumber lain ammonium dapat berasal dari penambahan ammonia pada klorin untuk membentuk biocidal chloramines berupa desinfektan yang biasa digunakan di kolam renang atau pengolahan air bersih.

14. Nitrat (NO3)

Nitrat merupakan anion monovalen yang bentuk garamnya memiliki kelarutan yang sangat tinggi dalam air akan tetapi tidak menyebabkan masalah scaling pada membran RO. Nitrat dengan gas amoniak dan ion ammonium keberadaan ketiganya merupakan siklus nitrogen di alam. Sumber utama nitrogen pada air baku biasanya berasal dari dekomposisi tumbuhan atau hewan, limbah rumah tangga, limbah pakan ternak, atau limbah pertanian berasal dari amoniak pupuk. Pada air sumur, amoniak dan ammonium tidak akan ditemukan karena telah dikonversi menjadi ion nitrit oleh bakteri dan kemudian nitrit akan teroksidasi menjadi ion nitrat. Satuan untuk kadar nitrat pada pengolahan air biasanya dalam bentuk ‘ppm as nitrogen’ bukan ‘ppm as nitrate’ untuk melihat kontribusi nitrat pada total nitrogen secara keseluruhan. Konversi ‘ppm as nitrogen’ ke ‘ppm as nitrate’ menggunakan faktor pengali 4.43. Standard kadar nitrat oleh US EPA dibatasi hingga 10 ppm as nitrogen (44.3 ppm as nitrate) dalam air minum, hal ini disebabkan nitrat akan berkompetisi dengan oksigen saat terikat dengan hemoglobin dalam darah, khususnya pada bayi dan wanita hamil jika sampai terjadi kekurangan asupan oksigen akibat tingginya kadar nitrat dalam air dapat menyebabkan ‘blue-baby syndrome’.

15. Aluminum (Al)

Berdasarkan tingkat kelarutannya yang rendah, konsentrasi Aluminum secara signifikan biasanya tidak ditemukan didalam air sumur atau air permukaan di alam. Keberadaan aluminum pada air feed RO umumnya berupa koloid (bukan bentuk ion), sehingga keberadaanya akibat dari bawaan senyawa koloid aluminum berasal dari pengolahan air. Alum (dalam Aluminum sulfate) merupakan koagulan yang banyak dipakai karena efektif dalam mengabsopsi dan memudahkan terjadinya presipitasi (pengendapan) material koloid yang bermuatan negatif (seperti tanah liat dan lumpur) yang banyak ditemukan di air permukaan. Alum saat bercampur dengan air, akan terjadi proses disosiasi menjadi trivalen aluminum dan sulftat. Ion aluminum yang terhidrasi akan bereaksi dengan air membentuk aluminum hidroksida yang terhidrasi, selanjutnya terjadi polimeriasi dan proses absorpsi dengan koloid bermuatan negatif yang terdalam didalam air. Fouling pada RO membran dapat terjadi akibat terbawanya Aluminum terikat koloid, sehingga nilai batas toleransi kadar aluminum pada RO feed saat mendesign RO di kisaran 0.1 – 1.0 ppm. Kimia aluminum sangatlah kompleks karena sifatnya amfoter. Pada pH rendah, aluminum akan bermuatan positif dalam bentuk kation trivalen atau sebagai senyawa aluminum hidroksida. Pada pH tinggi, aluminum dapat berupa senyawa anionik bermuatan negatif. Umumnya, kelarutan senyawa aluminum terdapat pada kisaran pH 5.5 – 7.5.

16. Barium (Ba)

Barium merupakan kation divalen dimana kelarutan dalam air rendah dan dapat menyebabkan masalah scaling diatas permukaan membran RO. Kelarutan barium sulfat akan semakin rendah dengan meningkatnya kandungan sulfat dan menurunnya temperatur dalam air. Biasanya barium dapat ditemukan di beberapa sumber air sumur, dengan konsentrasi sekitar 0.05 – 0.2 ppm. Hal ini perlu diperhatikan bahwa pada pengukuruan kadar barium diperlukan alat yang memiliki sensitivitas yang tinggi dengan minimum deteksi limit hingga 0.01 ppm (10 ppb). Penggunaan anti-scalant dibutuhkan tingkat penjenuhan hingga 100%, dan tingkat super-penjenuhan hingga 6000%.

17. Boron (B)

Boron dapat ditemukan didalam air laut pada kadar hingga 5 ppm dan dapat juga terdapat pada air payau yang tercampuri dengan air laut karena lokasinya dekat dengan laut. Boron bukanlah penyebab fouling (foulant). Penghilangan boron hingga kadar ppb merupakan hal yang sangat penting bagi industri elektronik karena memeliki efek yang tidak bagus pada proses beberapa aplikasi. Penghilangan boron juga penting pada produksi air irigasi atau air minum dalam desalinasi air laut, dengan maksimum kadar 0.5 ppm. Unsur boron dalam konsentrasi yang seimbang terdapat dalam bentuk anion borat monovalen (B(OH)4) pada pH tinggi dan asam borat (B(OH)3) pada pH rendah. Konsentrasi ion borat dan asam borat tergantung pada pH, temperatur, dan salinitas. Ion borat akan banyak ditemukan pada pH tinggi, salinitas tinggi, dan temperatur tinggi. Kemampun penolakan (rejection) di RO membran untuk ion borat jauh lebih baik dibandingkan asam borat karena bermuatan, sedangkan asam borat sendiri tidak bermuatan dan ukurannya jauh lebih kecil menyebabkan mudah lolos melewati membran.

18. Besi (Fe)

Besi merupakan kontaminan air yang dapat ditemukan dalam dua bentuk ion. Bentuk pertama yaitu besi bervalensi +2 bersifat larut air disebut ion ferrous. Pada  air sumur yang tidak teraerasi maka besi ferrous bersifat seperti kalsium atau magnesium yang dapat dihilangkan menggunakan softener atau proses presipitasi dengan dispersant chemical sebelum masuk RO unit. Bentuk kedua yaitu besi bervalensi +3 yang tidak larut air disebut ion ferric. Umumnya, perusahaan membran RO akan merekomendasikan total besi harus lebih kecil dari 0.05 ppm pada RO feed. Akan tetapi jika total besi terdiri atas semua besi berbentuk ferrous maka maksimal konsentrasi total besi di feed dapat ditoleransi hingga 0.5 ppm dengan syarat pH harus dibawah 7.0 (direkomendasikan harus ada penambahan dispersant chemical). Besi ferrous yang teraerasi karena ada kontak udara maka akan mudah teroksidasi menjadi besi ferric, hal ini biasanya terjadi saat kandungan besi ferrous terlarut air yang terjadi didalam sumur akan berubah menjadi besi ferric yang tidak larut air saat ditampung didalam tank karena adanya proses oksidasi setelah terpapar udara. Besi ferrous dapat dihilangkan menggunakan dispersant chemical, filter besi, softener, atau proses softening batu kapur. Besi ferric yang tidak larut air atau ferric hidroksida dapat membentuk koloid di alam dan menyebabkan koloidal foulant pada membran RO. Besi ferric biasanya berasal dari proses aerasi air sumur, air permukaan, dan pengkaratan besi dalam pipa dan tank. Besi ferric dapat dihilangkan menggunakan filter besi, proses softening batu kapur, softener (dalam batas tertentu), ultrafiltration (dalam batas tertentu), dan filtrasi multimedia dengan polielektroda (dalam batas tertentu). Penghilangan besi dapat juga menggunakan filter besi mangan greensand yang menggunakan KMnO4, akan tetapi perlu ada perhatian khusus karena KMnO4 dapat mengoksidasi membran poliamida RO yang menyebabkan kerusakan. Penggunaan pipa anti korosi (seperti FRP, PVC, atau SS) sangat direkomendasikan pada semua sistem RO, pretreatment RO, dan pipa distribusi permeate RO. Besi sebagai foulant dapat secara cepat meningkatkan tekanan feed RO dan meningkatkan TDS permeate. Pada beberapa kasus, keberadaan besi juga dapat menyebabkan masalah bio-fouling karena berasal dari bakteri pengurai besi yang menjadikan besi sebagai sumber energi. Bakteri pengurai besi dapat menyebabkan pembentukan biofilm dan menyumbat aliran feed RO.

19. Mangan (Mn)

Mangan merupakan kontaminan air yang terdapat baik di air tanah (sumur) maupun air permukaan, dengan kadar dapat mencapai lebih dari 3 ppm. Seperti halnya besi, mangan dapat juga ditemukan dalam bentuk senyawa komplek organik pada air permukaan, sedangkan pada air tanah yang tidak terpapar oksigen, mangan memiliki kelarutan yang tinggi sedangkan jika air tersebut mengandung oksigen maka akan terbentuk mangan dioksida (MnO2) yang tidak larut air dan terbentuk endapan. Batas maksimal konsentrasi mangan pada sistem RO agar tidak terbentuk fouling yaitu 0.05 ppm, jika lebih maka akan mudah terbentuk fouling. Peraturan kandungan mangan air minum biasanya tidak boleh melebihi 0.05 ppm karena dapat menyebabkan terbentuk noda hitam pada gigi. Dispersant chemical yang digunakan untuk mengurangi terjadinya fouling yang disebabkan oleh besi dapat juga digunakan pada mangan.

20. Strontium (Sr)

Strontium merupakan kation divalen yang dalam bentuk strontium sulfat memiliki kelarutan yang rendah dalam air dan dapat menyebabkan masalah scaling pada sistem RO. Semakin tinggi konsentrasi sulfat dan semakin rendah temperatur maka kelarutan strontium sulfate semakin rendah. Biasanya strontium dapat ditemukan pada beberapa sumber air tanah denga konsentrasi kurang dari 15 ppm. Dengan kelarutan 100%, hingga super-kelarutan mencapai 800% jika menggunakan antiscalant.

21. Kalium atau Potasium (K)

Kalium merupakan kation monovalen yang biasanya ditemukan dalan konsentrasi yang lebih rendah dibandingkan natrium pada air. Garam kalium memiliki kelarutan dalam air yang tinggi akan tetapi tidak menyebabkan masalah scaling pada membran RO.

22. Natrium atau Sodium (Na)

Ion natrium merupakan kation monovalen yang memiliki kelarutan dalam air yang sangat tinggi dan tidak menyebabkan masalah scaling pada membran RO. Natrium disebut juga sodium, dimana pada air laut jumlahnya mendominasi dibandingkan kation lainnya. Natrium secara tidak langsung digunakan sebagai kesetimbangan ion pada analisa air RO feed. Konsumsi natrium dalam makanan sekitar 2000 mg/L sampai 3500 mg/L. Peraturan batas kandungan natrium sesuai US EPA pada DWEL (Drinking Water Equivalent Limit) untuk air minum minimal 20 mg/L. Nilai relative untuk setiap penggunaan 171.2 mg/L calcium carbonat pada air sadah (hardness) setara dengan 79 mg/L natrium pada air softening.

23. Klorida (Cl)

Ion klorida merupakan ion anion monovalen yang sifat kelarutan dalam air sangatlah tinggi dan tidak menyebabkan masalah scaling pada membrane RO. Ion klorida biasa digunakan sebagai bentuk keseimbangan ion pada analisis air RO feed. Rekomendasi ambang atas ion klorida pada air minum sesuai standard US EPA dan WHO adalah 250 ppm atas dasar rasa-nya.

24. Fluoride (F)

Ion flourida berbentuk monovalen yang biasanya ditemukan di alam dalam konsentrasi yang sangat rendah dibeberapa sumber air tanah (sumur), akan tetapi keberadaan pada sumber air juga bisa disebabkan karena proses injeksi di air perkotaan yang bertujuan sebagai pencegagan gigi keropos, dan biasanya kandungan fluoride dalam air terdeteksi lebih dari 2.5 ppm. Kandungan fluoride pada air minum diatas 5 ppm dapat menyebabkan fluorosis pada gigi. Kemampuan rejection fluoride pada membran RO sangat tergantung nilai pH, adapun rejection dengan membran poliamida di kisaran pH basa sampai 99% karena ion fluorida akan berbentuk garam fluorida, sedangkan pada pH asam akan turun nilainya hingga dibawah 50% karena ion fluorida akan berbentuk asam fluorida.

25. Hidrogen Sulfida (H2S)

Biasanya berbentuk gas yang terdeteksi dari baunya seperti telur busuk dalam air baku, dengan ambang batas konsentrasi maksimal 0.1 ppm dan akan tercium jika konsentrasi dalam air mencapai 3 – 5 ppm. Hidrogen sulfida sangat mudah teroksidasi membentuk senyawa sulfur oleh oksidan seperti udara, chlorine, atau potasium permanganat. Sulfur merupakan koloidal foulant dan tidak mudah dihilangkan menggunakan teknik filtrati multimedia konvensional. Pada design RO system biasanya dilakukan proses treatment agar H2S dirubah terlebih dahulu menjadi bentuk gas sehingga mampu melewati membran RO dengan mudah, selanjutnya dilakukan treatment penghilangan gas H2S di permeate.

26. BOD (Biological Oxygen Demand)

BOD adalah test non-spesifik yang bertujuan mengukur jumlah ‘aktivitas biologi yang terurai’ dari senyara organik didalam air, menggunakan satuan ‘ppm as oxygen’. Pengukuran dilakukan dengan menghitung jumlah penurunan kadar oksigen yang menunjukan kemampuan bakteri didalam air untuk mengurai senyawa organik selama proses inkubasi 5 hari pada temperatur 20 C.

27. COD (Chemical Oxygen Demand)

COD adalah pengukuran non-spesifik yang menghitung jumlah organik yang dapat terurai dan jumlah organik yang tidak dapat terurai oleh mikroorganisme dan biasanya dalam satuan “ppm as Oxygen”. Pengukuran berdasarkan kemampuan asam kromat panas untuk mengoksidasi senyawa organik dalam air.

28. TOC (Total Organic Carbon)

Singkatan TOC dapat juga berarti Total Organic Carbon atau Total Oxidizable Carbon, yaitu test non-spesific yang mengukur jumlah karbon yang terikat pada material organik. Satuan yang digunakan adalah ‘ppm as carbon’. Sekalipun TOC merupakan jumlah karbon dalam material organik, akan tetapi aktual berat massa organik dapat 3 kali lipat lebih tinggi dari TOC pada air permukaan di alam. Organik berarti senyawa yang mengandung karbon (tidak termasuk CO2, bikarbonat, dan karbonat). Pada pengolahan air, senyawa organik dapat berasal dari alam atau dari produk buatan manusia. Senyawa organik di alam biasanya berupa koloid bermuatan negatif atau padatan tersuspensi, yang terdiri atas tannin, lignin, senyawa asam humic terlarut dan asam fulvic yang berasal dari dekomposisi tanaman. Senyawa organik di alam ini dapat sebagai foulant (organic fouling) pada membran RO, terutama sekali pada membran RO komposit poliamida yang bermuatan negatif. Berbeda halnya dengan membran yang bermuatan netral akan lebih resistan pada organic fouling. RO membran sendiri akan mereject senyawa organik, bahkan hingga 99% untuk senyawa organik yang bobot molekulnya lebih dari 200, adapun jika bobot molekulnya kurang dari 200 maka rejection tergantung pada bentuk dan muatan ionnya. Biasanya, nilai standar yang digunakan untuk batas maksimum potensi terjadinya organik fouling yaitu TOC maksimal 3 ppm, BOD maksimal 5 ppm, dan COD maksimal 8 ppm.

29. Warna

Pengukuran warna merupakan non-spesifik berdasarkan jumlah senyawa organik yang berkontribusi pada munculnya warna di dalam air, nilai nya menggunakan satuan APHA berdasarkan standard platinum.

30. Kekeruhan (Turbidity)

Kekeruhan diartikan sebagai suspensi partikal koloid kecil yang belum siap mengendap dalam larutan sehingga menyebabkan air keruh secara visual. Kekeruhan diukur menggunakan ‘Nepholometer’ dengan cara mengukur jumlah cahaya relative yang dapat melewati larutan. Satuan yang digunakan adalah NTU (Nepholometric Turbidity Units). Untuk nilai kekeruahan pada RO feed maksimum adalah 1.0 NTU.

Salinitas Air

02_water_salinity_diagram.png

Penggolongan jenis air di alam dapat dibedakan berdasarkan salinitas (kadar garam) -nya. Hal ini sangatlah penting bagi seseorang yang akan mendesign sistem pengolahan air yang tepat berdasarkan kualitas sumber airnya. Salinitas diartikan sebagai jumlah garam terlarut dalam air. Garam dapat berasal dari sodium klorida (NaCl), magnesium sulfat (MgSO4), potassium nitrat (KNO3), dan sodium bikarbonat (NaHCO3) yang terlarut dalam bentuk ion jika didalam air.

Unit yang digunakan untuk pengukuran salinitas berdasarkan aplikasi dan prosedur laporannya. Standard yang biasa digunakan yaitu ppt (part pert thousand) atau g/kg (gram per kilogram) atau PSU (Practical Salinity Unit), kadang juga menggunakan unit mg/L atau ppm. Terdapat 4 kategori jenis air berdasarkan salinitas-nya:

  1. Air Tawar (Fresh Water), jenis air ini memiliki salinitas kurang dari 500 ppm atau 0.5 ppt. Beberapa air permukaan seperti sungai dan danau masuk dalam kategori air tawar. Sistem pengolahan air yang sederhana seperti Sand Filter dan Carbon Filter saja biasanya cukup untuk menghasilkan air bersih. Jika ingin menurunkan nilai konduktivitas hingga dibawah 10, dapat digunakan sistem RO yang sederhana (one pass RO).
  2. Air Payau (Brackish Water), salinitas dalam air payau diantara 500 ppm sampai 30,000 ppm (0.5 ppt – 30 ppt). Air hutan bakau atau air rawa biasanya termasuk pada jenis air payau. Perlu dibuat sistem pengolahan yang lebih kompleks dibandingkan dengan sistem pada sumber air tawar, agar dapat menghasilkan air bersih. Jika ingin memiliki nilai konduktivitas yang rendah (< 20), dapat menggunakan 2 pass RO setelah pretreatment (Sand Filter dan Carbon Filter). Jenis RO membran pun biasanya disesuaikan, karena jika menggunakan RO membrane seperti di fresh water, efisiensinya akan buruk.
  3. Air Garam (Saline Water), kategori jenis air ini memiliki salinitas dari 30,000 ppm sampai 50,000 ppm (30 – 50 ppt). Tingginya salinitas pada jenis air ini biasa ditemukan pada air laut atau air danau tertentu. Butuh sistem pengolahan yang spesifik karena tinggi salinitasnya agar dihasilkan air sesuai yang dibutuhkan.
  4. Air Asin (Brine Water). Jika salinitas air diatas 50,000 ppm (50 ppt), maka termasuk pada kategori air asin. Semakin tinggi salinitas-nya, maka dibutuhkan sistem pengolahan yang jauh lebih mahal disebabkan membutuhkan energi yang jauh lebih besar.

Berikut tabel konversi untuk ke-empat golongan tersebut berdasarkan nilai konduktivitasnya:

No.

Tipe Air Salinitas

Konduktivitas

1

Air Tawar 0 – 500 ppm 0 – 1,000 microS/cm

2

Air Payau 500 – 30,000 ppm 1,000 – 46,200 microS/cm

3

Air Garam 30,000 – 50,000 ppm 46,200 – 72,500 microS/cm

4

Air Asin > 50,000 ppm > 72,500 microS/cm

Untuk melakukan konversi konduktivitas ke salinitas berdasarkan perhitungan pada link berikut “Salinity Calculator