Deionized Water

Saat ini banyak industri, perusahaan, maupun instansi menggunakan air deionisasi untuk kebutuhan produksi atau sehari-hari. Air deionisasi atau deionized water disingkat DI Water (dalam tulisan ini disebut air DI) adalah air yang sudah dihilangkan ion-ion anorganik didalamnya. Jumlah ion anorganik dalam air biasanya diukur dengan nilai konduktivitas atau resistivitas. Air DI umumnya memiliki konduktivitas antara 1 µS/cm sampai 10 µS/cm (lihat tabel).

Jenis air

Istilah deionization sering juga disebut sebagai demineralization, sehingga air DI sering disebut air demin. Demineralization adalah proses menghilangkan mineral yang terdapat di air. Air demin biasanya digunakan untuk proses kimia, karena mineral dalam air dapat mengganggu senyawa kimia pada produksi.Nilai konduktivitas pada tabel diatas tidaklah mutlak, karena perkembangan teknologi saat ini sudah banyak yang mampu menghasilkan lebih baik lagi seperti teknologi DI yang dapat menghasilkan konduktivitas hingga 0.5 µS/cm. Mengenai kategori jenis air murni bisa dibaca di artikel berikut “Pemurnian Air dan Jenisnya“.

Kandungan air baku (raw water) biasanya mengandung banyak ion anorganik yang terdiri dari kation dan anion, kation yang terkandung dalam air seperti Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, dan Cu2+, sedangkan anionnya seperti Cl- dan SO42-. Untuk menghilangkan ion-ion tersebut dapat menggunakan proses ion exchanger dengan resin anion dan resin kation yang membutuhkan kimia regenerasi seperti HCl dan NaOH (regenerant) atau dapat dihilangkan juga dengan membran RO yang dikombinasikan dengan CDI (Capacitive Deionization).

Ion Exchanger

Ion exchanger (alat penukar ion) menggunakan resin untuk menangkap kation dan anion yang terkandung didalam air. Perlu diketahui bahwa proses deionisasi dengan ion exchanger hanya menghilangkan ion dan molekul bermuatan, akan tetapi tidak mampu menghilangkan secara efektif molekul organik yang tidak bermuatan, virus, dan bakteri, kecuali memang tanpa sengaja terperangkap diatas permukaan resin. Sehingga pretreatment sering digunakan sebelum air baku masuk ke ion exchanger seperti pemasangan karbon aktif yang berfungsi untuk memfilter senyawa-senyawa organik, bisa dilihat ditulisan “Activated Carbon”. Adapun untuk informasi resin dilihat dari bentuk dan struktur kimianya bisa dibaca ditulisan “Water Softening = Air Pelunakan

Terdapat 3 tipe untuk proses deionisasi dengan ion exchanger yang saat ini banyak digunakan berdasarkan penggunaan regenerant saat regenerasi:

  1. Co-current deionization

Pada proses ini aliran air dan regenerant masuk melewati atas kolom ion exchange dan keluar bersamaan melalui bawah, sesuai dengan namanya “co-current” bearti aliran searah. Proses ini memiliki biaya operasional yang jauh lebih tinggi dibandingkan counter-current deionization karena pemakaian yang lebih banyak regenerant, hal ini disebabkan regenerant mengalami pengenceran saat dialiri bersamaan dengan air setelah sampai dibawah kolom, selain itu kualitas produk juga akan jauh lebih rendah dibandingkan counter-current deionization.

  1. Counter-current deionization

Pada proses ini terjadi berlawanan arah antara aliran air dan regenerant, sesuai dengan arti “counter-current” yaitu berlawanan arah, terdapat 2 jenis aliran:

  • Upflow colomns, air mengalir lewat bawah kolom dan regenerant dialirkan lewat atas secara bersamaan.
  • Upflow regenerant, regenerant mengalir lewat bawah kolom dan air dialirkan lewat atas secara bersamaan.

Pada kedua proses tersebut, proses distribusi untuk air masuk, regenerant masuk, air keluar, dan regenerant keluar harus diperhatikan seperti kualitas air yang masuk dan alirannya, waktu operasional antar proses regenerasi, dan analisis air produk yang diinginkan. Untuk proses ini membutuhkan waktu lebih cepat dibandingkan co-current deionization dan kualitas air produk dapat mencapai nilai konduktivitas lebih kecil dari 0.5 µS/cm. Salah satu keunggulannya adalah rendah biaya operasional, disebabkan sedikitnya pemakaian regenerant saat proses regenerasi.

290

  1. Mixed bed deionization

Pada proses ini digunakan perbandingan jumlah resin kation dan anion secara proporsional dalam satu kolom ion exchanger. Umumnya sistem ini memiliki distribusi regenerant yang dikontrol oleh sistem operasi pompa dan kran secara otomatis dengan pengaturan proses regenerasi secara bertahap. Sekalipun cukup sulit dalam proses regenerasi akan tetapi proses ini menghasilkan kualitas air yang murni (pure water) hingga mencapai nilai konduktifitas 0,1 µS/cm, air DI ini banyak digunakan untuk aplikasi boiler.

mixed-bed-deionizer_2.gif

Berikut beberapa contoh ion exchanger yang dimiliki oleh Kurita untuk menghasilkan air DI dan pure water:
1. Kurita Deionizer-DA-DX, -DA-KB Series
010404-01-img.jpg
2. Kurita Automatic Mixed-Bed De-Ionizer-AE
010303-02-img.jpg

3. Kurita Ion-Exchange Tower-SK, -SK-R, -SK-RW Series
010303-01-img.jpg

Capacitive Deionization

Capacitive Deionization (CDI) adalah sebuah teknologi yang menggunakan perbedaan potensial listrik pada dua buah elektroda karbon untuk menghasilkan air DI. Istilah “Capacitive” sendiri berarti penggunaan tegangan kapasitas. Anion yang bermuatan negatif seperti Cl- dan SO42- akan terpolarisasi di eleketroda bermuatan positif, sedangkan kation yang bermuatan positif seperti Na+ dan Ca2+ akan terpolarisasi di elektroda bermuatan negatif. Teknologi ini banyak digunakan untuk desalinasi dan air brackish yang memiliki kandungan garam dibawah 10,000 mg/L karena lebih efisien pemakaian energinya dibandingkan dengan RO dan destilasi, hal ini disebabkan CDI dapat menghilangkan ion garam didalam air (misal NaCl menjadi Na+ dan Cl-) sedangkan RO dan destilasi hanya memisahkan ion garam dalam air (misal NaCl tetap NaCl).

Penggunaan membran pada CDI mulai dipatentkan oleh Andelman pada tahun 2004. Pada teknologi ini memiliki 2 kelebihan dibandingkan tanpa membran, pertama: membran mampu menahan co-ion untuk lepas meninggalkan elektroda sehingga meningkatkan efisiensi penghilangan ion dalam proses, dan kedua: pada saat regenerasi dimana tegangan diatur berlawanan (muatan sama dengan ion) maka proses pembersihan untuk melepaskan ion dari elektroda akan lebih baik, hal ini meningkatkan kemampuan elektroda untuk mengikat ion pada siklus selanjutnya.

Cara kerja membran CDI dengan mengalirkan air umpan melewati elektroda, kation akan tertarik ke elektroda negatif dan anion akan tertarik ke elektroda positif yang dipisahkan oleh membran sehingga dihasilkan air DI atau air murni. Pada saat proses regenerasi maka air dialirkan melewati elektroda yang sudah diubah muatannya secara berlawanan, kation dan anion yang sebelumnya tertangkap dan tertarik pada elektroda akan mengalir keluar melewati membran.

purification and regeneration step membran CDI.jpg
Pengembangan membran CDI menggunakan resin mulai banyak dikembangkan untuk mengoptimalkan proses pemisahan kation dan anion, dimana resin kation akan menangkap kation yang mengarah pada elektroda bermuatan negatif dan dipisahkan oleh membran kation, sedangkan resin anion akan menangkap anion yang mengarah pada elektroda bermuatan positif dan dipisahkan oleh membran anion. Proses ini dapat menghasilkan air murni dengan konduktivitas lebih kecil dari 1 µS/cm.

Kurita memiliki beberapa produk CDI dengan nama Kurita-CDI (KCDI) menggunakan teknologi terbaru dengan menggunakan resin dan membran, berikut beberapa produknya:

1. Kurita Pure Water Treatment Equipment-PA-RW
010101-02-img.jpg
2. Kurita Pure Water Treatment Equipment-VR-L-Series
010101-01-img.jpg
3. Kurita Pure Water Treatment Equpiment-KT-SH-Series
010101-04-img.jpg

Untuk informasi lebih lanjut, jika anda membutuhkan informasi lebih detil untuk kebutuhan air DI atau pure water bagi perusahaan atau instansi anda terkait produk Kurita diatas bisa menghubungi saya langsung.

Terima kasih
Cikarang, 2016.

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s