Air merupakan kebutuhan dasar yang sangat penting bagi kehidupan
manusia dan makhluk hidup lainnya. Tidak semua daerah memiliki sumber
air yang baik. Wilayah pesisir pantai dan pulau-pulau kecil di muara
sungai atau di tengah lautan lepas merupakan daerah yang sangat miskin
dengan air bersih sehingga timbul masalah pemenuhan kebutuhan air bersih
terutama pada musim kemarau panjang. Untuk mengatasi masalah pemenuhan
kebutuhan air bersih tersebut diperlukan penerapan teknologi pengolahan
air yang sesuai dengan kondisi sumber air baku, kondisi sosial budaya,
ekonomi, dan SDM masyarakat setempat. Berikut beberapa prinsip
pengolahan air meliputi:
1. Teknologi Membran
2. Pertukaran Ion
3. Adsorpsi Karbón Aktif
4. Destilasi
Teknologi Membran
Teknik pemisahan dengan membran umumnya berdasarkan
ukuran partikel dan berat molekul. Teknologi membran memiliki beberapa
keunggulan dibandingkan dengan proses lain yaitu, pemisahan dapat
dilakukan secara kontinu, konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah,
proses membran dapat digabungkan dengan proses pemisahan lainnya (hybrid processing), pemisahan dapat dilakukan dalam kondisi yang mudah diciptakan. Berikut jenis-jenis proses pemisahan dengan membran:
A. Mikrofiltrasi (MF)
Mikrofiltrasi merupakan pemisahan partikel berukuran
mikron atau semimikron. Membran mikrofiltrasi berukuran 0.1-1.0 mikron.
Bentuknya lazim berupa cartridge gunanya untuk menghilangkan partikel
dari air yang berukuran 0.04-100 mikron, asalkan kandungan total padatan
terlarut tidak melebihi 100 ppm. Filtrasi cartridge merupakan filtrasi
mutlak, artinya partikel padat akan tertahan, terkadang cartridge yang
berbentuk silinder itu dapat dibersihkan. Cartridge tersebut diletakkan
dalam wadah tertentu (housing). Bahan cartridge beragam
diantaranya berasal dari katun, wool, rayon, selulosa, fiberglass,
polipropilena, akrilik, nilon, asbes, ester-ester selulosa, serta
polimer hidrokarbon terfluorinasi. Gambar 1 menunjukkan proses filtrasi
pada membran mikrofiltrasi.
Gambar 1 Proses Filtrasi pada Membran Mikrofiltrasi
Keuntungan mikrofiltrasi diantaranya mampu
menghilangkan semua partikel dan mikroorganisme yang lebih besar dari
ukuran pori, dan perawatan yang dibutuhkan minimal. Sementara
kerugiannya tidak mampu menghilangkan senyawa anorganik terlarut,
senyawa kimia, pirogen, dan semua koloid. Selain itu mikrofiltrasi tidak
dapat diregenerasi. Mikrofiltrasi tidak berbeda secara fundamental
dengan reverse osmosis, ultrafiltrasi ataupun nanofiltrasi kecuali dalam
hal ukuran partikel yang dihilangkannya.
B. Ultrafiltrasi (UF)
Membran ultrafiltrasi adalah teknik pemisahan dengan
menggunakan membran untuk menghilangkan zat terlarut dengan bobot
molekul (BM) tinggi, aneka koloid, mikroba sampai padatan tersuspensi
dari air lautan. Membran semipermeabel dipakai untuk memisahkan
makromolekul dari larutan. Proses pemisahan menggunakan membran
ultrafiltrasi biasanya digunakan di bidang industri dan penelitian untuk
penjernihan air karena ukuran yang dapat diolah adalah air pekat yang
mengandung makromolekul yang memiliki berat atom sekitar 103-106 Da (1
Da = 0,000714 gram). Pengolahan menggunakan ultrafiltrasi pada umumnya
menggunakan membran berukuran 0.001 mikron – 0.01 mikron. Dalam
teknologi pemurnian air, membran ultrafiltrasi dengan BM membran
1000-20000 lazim untuk penghilangan pirogen, sedangkan BM membran
80000-100000 untuk penghilangan koloid. Pirogen dengan BM 10000-20000
terkadang dapat dipisahkan dengan membran 80000 karena adanya membran
dinamis. Tekanan sistem ultrafiltrasi biasanya rendah 10-100 psi (70-700
kPa) maka dapat menggunakan pompa sentrifugal biasa. Membran UF
sehubungan dengan pemurnian air dipergunakan untuk menghilangkan koloid
(penyebab fouling), mikroba, pirogen, dan partikel modul higienis.
Membran ultrafiltrasi dibuat dengan mencetak membran
selulosa asetat (SA) sebagai lembaran tipis. Membran selulosa asetat
mempunyai sifat pemisahan namun sayangnya dapat dirusak oleh bakteri dan
zat kimia serta rentan terhadap pH. Adapula membran dari polimer
polisulfon, akrilik, polikarbonat, PVC, poliamida, poliviniliden
fluorida, kopolimer AN-VC, poliasetal, poliakrilat, kompleks
polielektrolit, dan PVA ikat silang. Selain itu, membran dapat dibuat
dari keramik, aluminium oksida, zirkonium oksida, dsb.
Membran ultrafiltrasi berfungsi sebagai saringan
molekul. Ultrafiltrasi memisahkan molekul terlarut berdasarkan ukuran
dengan melewatkan larutan tersebut pada filter. Ultrafiltrasi merupakan
membran permeabel kasar, tipis, dan selektif yang mampu menahan
makromolekul seperti koloid, mikroorganisme, dan pirogen. Molekul yang
lebih kecil seperti pelarut dan kontaminan terionisasi dapat melewati
membran UF sebagai filtrat. Keuntungan ultrafiltrasi secara efektif
mampu menghilangkan sebagian besar partikel, pirogen, mikroorganisme,
dan koloid dengan ukuran tertentu. Selain itu, mampu menghasilkan air
kualitas tinggi dengan hanya sedikit energi. Berikut proses filtrasi
pada proses ultrafiltrasi.
![ultrafiltrasi2 ultrafiltrasi2](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s0YDLskHeFHuwcWViRMcpb6Loqw_j5CVklLvJ7irByZcoIdbiU1STflvu2eOhRhHtVW0JTbY5fMSdjZo11ggwM2gBNBx6wgG08H3MHUXgkcoVUV_-xmbhAGbAHCvcu_hN-g_HeP-7T=s0-d)
Gambar 2 Proses Filtrasi pada Membran Ultrafiltrasi
C. Nanofiltrasi (NF)
Nanofiltrasi adalah proses pemisahan jika
ultrafiltrasi dan mikrofiltrasi tidak dapat mengolah air seperti yang
diharapkan. Nanofiltrasi dapat menghasilkan proses pemisahan yang sangat
terjangkau secara ekonomis namun belum dapat mengolah mineral terlarut,
warna dan salinasi air sehingga air hasil olahan (permeate) masih
mungkin mengandung ion monovalen dan larutan dengan pencemar yang
memiliki berat molekul rendah seperti alkohol. Pengolahan menggunakan
nanofiltrasi umumnya menggunakan membran berukuran 0.0001–0.001 mikron.
Proses nanofiltrasi merejeksi kesadahan,
menghilangkan bakteri dan virus, menghilangkan warna yang disebabkan
oleh senyawa organik tanpa menghasilkan zat kimia berbahaya seperti
hidrokarbon terklorinasi. Nanofiltrasi cocok bagi air dengan total
padatan terlarut yang rendah, dilunakkan dan dihilangkan senyawa
organiknya. Formulasi dasarnya mirip reverse osmosis tetapi mekanisme
operasionalnya mirip ultrafiltrasi. Jadi, nanofiltrasi merupakan
gabungan antara reverse osmosis dan ultrafiltrasi.
D. Reverse Osmosis (RO)
Reverse osmosis adalah proses pengolahan yang
membutuhkan tekanan relatif tinggi, walaupun pada beberapa kasus dapat
digunakan dalam tekanan rendah, hemat energi, menghasilkan air olahan
yang dapat menyaring zat dengan molekul terkecil sekalipun yang tidak
dapat diolah oleh proses mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan nanofiltrasi.
Reverse osmosis didasarkan pada prinsip osmosis. Dalam osmosis, membran
semipermeabel memisahkan dua larutan dengan jumlah kandungan zat
terlarut yang berbeda, dengan kata lain kedua larutan tersebut memiliki
konsentrasi yang berbeda. Membran semipermeabel melewatkan air dan
senyawa lain berbobot molekul rendah dan menahan senyawa dengan bobot
molekul tinggi seperti senyawa-senyawa organik dan kompleks logam.
Adanya tekanan menyebabkan air melewati membran dari larutan konsentrasi
rendah (encer) ke larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi (pekat)
seperti terlihat pada Gambar 3, tekanan tersebut dinamakan tekanan
osmosis.
![proses osmosis proses osmosis](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tHiMeWMzC-8ODfWs0tVGj5qrOXDa4vNtmabbwxcfG8KeSTaE84Enc_Pg8KjSbkU0W6bagl8RVDKTIH0M8lc5o8m6bPGU_wJjW2F6HYcAV279MXLfxThk-vlB7OxmmiB60_HUz0Kj8y=s0-d)
Gambar 3 Peristiwa Osmosis
Air memiliki kecenderungan untuk bergerak dari
konsentrasi rendah ke tinggi sampai diperoleh konsentrasi yang sama, hal
ini diilustrasikan pada Gambar 4.
![akhir osmosis akhir osmosis](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v30ngKQeye14qfsqX4I5E3EwPX5pemvBn7W0jPhD8LhVZi7YB1TJb76IeJgfJ4ldD6vj-NSFl1B0gV0UyQVSzXYNWWyoMlV_rRXWJvlafupRLPn2elz_ExeAJKr8Ayz6UmEwItb3A=s0-d)
Gambar 4 Hasil Akhir Peristiwa Osmosis
Dalam reverse osmosis (RO), tekanan diberikan pada
larutan yang lebih pekat, besarnya tekanan tergantung perbedaan
konsentrasi antara kedua larutan, tekanan tersebut harus dapat melampaui
tekanan osmosis (Gambar 5).
![RO RO](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_snRvMw6y3hNyvwVH8L0AaTwiXLof41oWlzL_5fXu5APGCW1IoC313KUtIS3skaZD4bZpWw7w3HfX62qZx5HdVqBJI46s0b7BIhG8ssumfAdkG6SPsMZIdgKc0=s0-d)
Gambar 5 Peristiwa Reverse Osmosis
Air yang telah ditreatment dengan RO mampu
menghasilkan 10-35 galon per hari. Jumlah tersebut tergantung pada
beberapa faktor, diantaranya tipe dan kondisi membran, kondisi operasi
(seperti laju alir dan tekanan) dan kualitas air baku (seperti
konsentrasi kontaminan, suhu, dan pH). Hasil pengukuran RO dapat
dinyatakan sebagai % Recovery dan % Rejeksi. Persen recovery menunjukkan
bagian air yang melewati RO dan keluar sebagai air bersih (air yang
telah ditreatment), sedangkan persen rejeksi menunjukkan bagian air yang
melewati RO dan keluar sebagai air buangan (wastewater).
% Recovery = (Volume air setelah treatment/Volume total air baku) x 100
Sistem RO dalam rumah tangga didesain dengan
menghasilkan % Recovery 20-30%, hal ini berarti 100 galon/hari air baku
dapat menghasilkan 20-30 galon/hari air yang telah ditreatment dan 80
galon/hari air buangan (wastewater). Apabila laju alir wastewater
lambat, kemungkinan % Recovery tinggi, demikian pula sebaliknya. Persen
rejeksi menyatakan persentase kontaminan yang tidak melewati membran.
Persen rejeksi dapat menunjukkan kualitas air yang dihasilkan, misalnya
air baku mengandung nitrat 40 mg/l dengan % Rejeksi 85%, hal ini berarti
terdapat 0.85 x 40 = 34 mg/l nitrat dalam wastewater dan meninggalkan
hanya 6 mg/l nitrat dalam air hasil treatment.
Komponen unit RO (Gambar 6) terdiri atas strainer,
pompa booster, filter cartridge, dan membran RO. Strainer berfungsi
untuk menghilangkan padatan terlarut berukuran besar dari air baku, hal
ini bertujuan untuk melindungi pompa booster. Pompa booster berfungsi
untuk meningkatkan tekanan dari air baku, tekanannya berkisar antara
150-800 psi. filter Cartridge digunakan untuk menghilangkan
partikel-partikel dari air baku yang dapat mengotori unit RO, ukuran
pori filter berkisar antara 1-5 mikron. Material membran yang umum
digunakan adalah poliamida aromatik, selulosa asetat (SA),
polieteramida, polieteramina, polieterurea, polifelilena oksida,
polifenilena bibenzimidazol. Membran PA digunakan pada tipe bentuk
spiral membentuk komposit film tipis atau poliamida thin-film composit
(TFC). TFC lebih mahal, serta memiliki kekuatan dan durabilitas (daya
tahan) yang lebih baik dibandingkan SA. Selain itu, TFC memiliki %
Rejeksi yang tinggi terhadap TDS, tahan terhadap serangan mikroba, dan
toleran terhadap pH tinggi. TFC dapat digunakan pada kisaran pH 2-11
dengan toleransi suhu 160°F dibandingkan dengan membran material tunggal
(single-material membrane). Sementara itu, SA lebih murah dan toleran
terhadap klorin, biasanya digunakan sebagai desinfektan dalam air minum.
Membran SA memiliki kisaran pH 2.5-7 dengan toleransi suhu yang lebih
rendah 85°F, membran tersebut bersifat biodegradabel Setiap membran
terdiri atas membran film tipis yang terikat pada lapisan
material-material pori yang mendukung dan menguatkan membran. Membran
tipe lain adalah polisulfon sulfonat (SPS), SPS toleran terhadap klorin
dan pH tinggi, lebih mahal dibandingkan SA tetapi kurang efektif jika
dibandingkan dengan TFC. SPS dapat digunakan ketika air baku licin dan
memiliki pH tinggi. Tipe membran RO bergantung pada karakteristik air
baku.
Sebelum mesuk unit RO, air baku melewati pretreatment, diantaranya:
• Pengaturan pH: Apabila pH air baku berada di luar kisaran pH membran
• Pemisahan minyak dan lemak: Digunakan untuk air baku yang mengandung minyak atau lemak.
• Desinfektan: Air baku sebaiknya ditambahkan desinfektan untuk mencegah
bakteri dari kerusakan dan pengotoran membran. UV biasanya digunakan
untuk menghilangkan klorin.
• Pengaturan suhu: Apabila suhu air baku lebih besar dibandingkan suhu
membran, heat exchanger atau alat lain dapat digunakan untuk
mendinginkan air baku dan mencegah kerusakan membran.
![komponen RO komponen RO](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vXq7Z7EcsYIXJQO5cwrVEfjBRxAJhMGYii4ARZnjgWFkUw82T4JeE57TV-fma6wOBPB7XEC-G2FujXJo3bRr9kWBOFsHkTBEyD0wji66bYRHn0Crn8b7JwN2AOhIuau3YIoF0W=s0-d)
Gambar 6 Komponen Unit RO
Sistem RO sangat baik digunakan untuk air yang
memiliki kontaminan anorganik terlarut, terutama air yang mengandung
nitrat yang berasal dari limbah pertanian. Beberapa kontaminan yang
dapat dihilangkan oleh filter membran RO terdapat pada Tabel 1.
Tabel 1 Jenis kontaminan yang dapat dihilangkan dengan unit RO
Ion dan LogamArsen, Aluminium, Barium, Kadmium, Kalsium, Klorida,
Kromium, Tembaga, Fluorida, Besi, Timbal, Magnesium, Mangan, Merkuri,
Nitrat, Kalium, Radium, Selenium, Perak, Natrium, Sulfat,
Besi.Partikel-partikelAsbestos, Protozoa,
CryptosporidiumPestisidaEndrin, Heptaklor, Lindan, Pentaklorofenol
Beberapa kontaminan yang tidak dapat dihilangkan
dengan filter RO yaitu, gas terlarut seperti hidrogen sulfida, beberapa
pestisida tertentu, pelarut, dan senyawa organik volatil (VOCs).
Efisiensi membran RO dalam menghilangkan kontaminan tergantung
konsentrasi kontaminan, sifat-sifat kimia kontaminan, tipe dan kondisi
membran, serta kondisi operasi. Setiap metode memiliki keterbatasan
dalam menghilangkan kontaminan, tidak ada metode yang dapat
menghilangkan semua kontaminan, dibutuhkan kombinasi antara dua metode
treatment air sehingga diperoleh air yang bersih bebas segala
kontaminan. Biasanya unit RO dikombinasikan dengan karbon aktif.
Berdasarkan uraian diatas, sistem RO memiliki
keuntungan diantaranya mampu menghilangkan senyawa-senyawa anorganik
maupun senyawa-senyawa organik yang terdapat dalam air, mampu
menghilangkan parasit dan mikroorganisme seperti virus, mampu
menghasilkan air lebih murni dibandingkan dengan sistem destilasi dengan
harga yang lebih murah. Selain itu, sistem RO tidak membutuhkan aliran
listrik hanya membutuhkan tekanan tinggi untuk dapat beroperasi.
Sistem RO juga memiliki beberapa kerugian diantaranya output air yang
dihasilkan setelah treatment lebih sedikit, tidak mampu menghilangkan
beberapa pestisida tertentu, pelarut, dan senyawa-senyawa organik
volatil (VOCs) sehingga harus dilengkapi dengan filter post karbon untuk
menghilangkan kontaminan tersebut, pada saat tidak diberikan tekanan,
sistem RO tidak dapat beroperasi, RO memerlukan perawatan yang intensif
untuk membran prefilter dan postfilter serta tanki penyimpanan harus
dikontrol secara periodik Selain itu, pada sistem RO kerusakan membran
sulit dideteksi.
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).
A. Softening
Air tanah melarutkan bebatuan dan melepaskan
mineral-mineral salah satunya ion kalsium dan magnesium. Keberadaan
kalsium dan magnesium ini dapat menyebabkan air bersifat sadah atau
lebih dikenal dengan istilah hardwater. Mineral-mineral tersebut
dapat menurunkan kualitas air, terlihat dari sifat fisiknya yang nampak
keruh dan berbau. Kalsium dan magnesium terdapat dalam bentuk CaCO3 dan
MgCO3, kedua garam tersebut dapat dihilangkan dengan pemanasan namun
membutuhkan energi yang besar. Agen pembersih yang biasa digunakan untuk
mencuci pakaian pun tidak mampu menghilangkan kotoran dan kuman apabila
menggunakan air sadah, bahkan membuat pakaian menjadi kusam. Selain
itu, mineral-mineral tersebut dapat meninggalkan kerak putih pada kamar
mandi.
Kesadahan air atau water hardness dapat dihilangkan
dengan metode pertukaran ion.. Water hardness dapat dinyatakan dalam
grain per gallon (gpg) dan part per million (ppm) atau miligram per
liter (mg/L). 1 gpg sama dengan 17 ppm(mg/L). Tabel 2 menunjukkan
tingkat kesadahan air.
Tabel 2 Klasifikasi kesadahan air (sebagai CaCO3)
Tingkat Kesadahan |
ppm atau mg/L |
grain/galon (gpg) |
Tidak sadah |
0-17 |
0-1 |
Sedikit sadah |
17-60 |
1-3.5 |
Cukup sadah |
60-120 |
3.5-7 |
Sadah |
120-180 |
7-10.5 |
Sangat sadah |
>180 |
>10.5 |
Pertukaran ion mampu menghilangkan ion Ca dan Mg
penyebab kesadahan air dan menggantinya dengan ion yang tidak
menyebabkan kesadahan seperti ion Na. Na dapat diperoleh dari garam
NaCl. Untuk mengatasi kesadahan (hardness) dapat digunakan suatu
softener yang mengandung resin pertukaran mikropori, biasanya berupa
polistirena sulfonat yang sangat jenuh dengan Na, menutupi seluruh
permukaan resin. Resin menukar dua ion Na+ untuk setiap ion Ca2+ atau
Mg2+ yang akan dihilangkan. Air akan melewati resin ini, ion Ca dan Mg
yang berasal dari air sadah menyerang resin dan menggantikan posisi ion
Na dalam resin sehingga resin melepaskan ion Na ke dalam air. Proses
tersebut merupakan proses softening air sadah seperti terlihat pada
Gambar 7. Setelah proses softening dalam jumlah besar, resin
menjadi jenuh dengan ion Ca dan Mg sehingga resin harus diregenerasi
(Gambar 7). Resin yang telah jenuh ditambahkan larutan pencuci yang
mengandung ion Na (brine solution) sehingga ion Na akan
menggantikan kembali posisi ion Ca dan Mg dalam resin, ion Ca dan Mg
keluar sebagai wastewater. Secara garis besar dalam proses softening
maupun regenerasi terjadi reaksi sebagai berikut:
Proses softening: Na-Resin + Ca2+/Mg2+ Ca-Resin/Mg-Resin + Na+
Proses regenerasi: NaCl + Ca-Resin/Mg-Resin Na-Resin + Ca2=/Mg2+
![softening softening](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tb1dyKn-qGPsIZWywQoUkf6HnnfwmF7nmk42Nk2RODFIGgfMmcmu242nAJgeTgyYRagHByryYDj_0lBRTGO51tm2OukWeTopzoxJj3nJzV5NWyaASTCUqzfFH8fdOwTx9HzA=s0-d)
Gambar 7 Proses Softening dan Regenerasi (
Recharge)
Frekuensi untuk regenerasi resin tergantung tingkat
kesadahan air, jumlah air yang digunakan, ukuran softener, serta
kapasitas resin. Waktu regenerasi sekitar 60-120 menit. Pada proses
softening, Na yang ditambahkan ke dalam setiap galon air sadah 8 ppm.
Setelah treatment, air dengan kesadahan 10 gpg akan memiliki kandungan
Na sebesar 80 ppm. Hal ini berarti untuk setiap liter air (0.26 galon)
yang masuk mengandung 80 mg Na.
Water softener diklasifikasikan ke dalam lima kategori, yaitu:
-
Manual: Operator menutup dan membuka kran untuk mengontrol frekuensi, tingkat dan waktu regenerasi.
-
Semi-automatic: Operator hanya mengawali siklus regeneasi, tombol
ditekan saat softener perlu untuk diregenerasi, kemudian unit akan
mengontrol dan melengkapi proses regenerasi.
-
Automatic: Softener dilengkapi pengatur waktu yang secara otomatis akan mengawali siklus
regenerasi dan setiap tahapan dalam proses tersebut.
Operator hanya perlu mengatur waktu dan menambahkan garam sesuai
kebutuhan. Regenerasi umumnya dilakukan saat penggunaan air sedikit,
yaitu sekitar jam 4 pagi atau tengah malam. Tipe softener ini paling
polular digunakan.
-
Demand Initiated Regeneration (DIR): Semua operasi diawali secara otomatis tergantung respon
penggunaan air dan permintaan akan proses softening.
Sistem DIR secara umum mempunyai dua tanki softening dan satu tanki
larutan pencuci (brine solution). Pada saat sedang berlangsung proses
softening pada satu tanki, akan berlangsung proses regenerasi pada tanki
lainnya.
-
Off-site regeneration: Penggunaan tanki softening secara fisik diganti dengan tanki regenerasi.
Setelah proses softening kemudian diregenerasi di lokasi pusat.
Semua tipe softener harus diinstal secara tepat dan dimonitor untuk
pengoperasian yang sesuai. Softener tipe automatic dan DIR membutuhkan
lebih banyak garam. Jumlah garam yang ditambahkan tergantung jumlah
individu setiap rumah, penggunaan air sehari-hari, kapasitas softener,
dan tingkat kesadahan. Sementara ukuran softener tergantung tingkat
kesadahan, penggunaan air sehari-hari, dan laju alir air. Berikut adalah
tipe instalasi softener air (Gambar 8).
![instalasi softener instalasi softener](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_u9ax2VHUa85LnigO0fk2EeAwRUozSKgJqcK046s2wm14JzC9WofJIxA8kOeUybTuzJtlTuzTP7eWJNbwJJsOSRTm59PWL-ZpdjPSCvL1QZKJ5Zb9Ta5Wsk8nwt5qW6eUk4w9uxScRwmPopUQ=s0-d)
Gambar 8 Instalasi Softener Air
Selama proses softening natrium dilepaskan dari resin
ke air yang akan digunakan sehingga kandungan natrium dalam air tinggi,
penggunaan garam natrium dapat diganti dengan KCl untuk alasan
kesehatan maupun kelestarian lingkungan. KCl memang lebih mahal namun
aman bagi tubuh dibandingkan dengan NaCl. KCl relatif mahal karena KCl
terikat lebih kuat pada resin sehingga mereduksi efisiensi proses
softening dan KCl yang dibutuhkan lebih banyak.
Perawatan untuk softener tergantung tipe softener
yang digunakan. Tanki larutan pencuci harus selalu diperiksa dan
dibersihkan secara teratur. Frekuensi pembersihan bergantung pada tipe
dan kemurnian garam yang digunakan dalam proses softening serta
karakteristik air yang akan ditreatment. Proses backwash resin sangat
penting untuk efisiensi regenerasi. Apabila proses backwash dilakukan
semi-otomatis, backwash sebaiknya tetap dilanjutkan sampai diperoleh air
yang benar-benar bersih. Apabila proses backwash dilakukan secara
otomatis, atur waktu backwash cukup lama sehingga diperoleh air bersih.
Kandungan besi > 5 ppm, mangan atau hidrogen sulfida yang cukup
tinggi dalam air akan mereduksi efektivitas softener, apabila ini
terjadi resin harus dibersihkan terlebih dahulu atau bahkan diganti.
Keuntungan purifikasi air dengan metode pertukaran ion melalui proses
softening diantaranya dapat menghilangkan ion Ca2+ dan Mg2+ sehingga air
lebih bersih dan lembut untuk pakaian, membuat mesin cuci dan alat
rumah tangga lainnya tahan lama, deterjen ataupun sabun yang digunakan
pun lebih sedikit. Adapun kerugian metode ini diantaranya air hasil
softening tidak direkomendasikan untuk menyiram tanaman dan kebun karena
kandungan natriumnya, dapat mereduksi efektivitas sistem septik dan
selokan, beresiko terhadap kesehatan akibat pemasukan natrium yang
tinggi ke dalam tubuh.
Masalah kesadahan air untuk keperluan mencuci dapat
direduksi dengan menggunakan deterjen yang telah ditambahkan formula
kimia softening. Beberapa senyawa kimia yang ditambahkan untuk mereduksi
efek negatif dari air sadah meliputi Sal soda dan Calgon. Sal soda
dikombinasikan dengan kalsium dan magnesium membentuk partikel padat,
merupakan zat aditif pengendap, tidak bersih secara sempurna karena
partikel padat kemungkinan melekat pada serat pakaian. Calgon
dikombinasikan dengan kalsium dan magnesium membentuk senyawa dalam
larutan, merupakan zat aditif bukan pengendap namun berakibat negatif
pada lingkungan karena kandungan fosfat yang sangat tinggi.
B. Deionisasi
Deionisasi merupakan suatu metode dimana aliran air
akan melewati 2 material pertukaran ion dalam hal ini resin sehingga
dapat menghilangkan semua kandungan garam. Deionisasi menukar baik ion
H+ (kation) maupun ion OH- (anion). Resin penukar kation terbuat dari
stirena dan divinil benzena yang mengandung gugus asam sulfonat yang
akan menukarkan setiap ion H+ untuk berbagai kation seperti Na+ Ca2+ dan
Al3+. Demikian halnya dengan resin penukar anion, terbuat dari stirena
dan mengandung gugus ammonium kuarterner yang akan menukar setiap ion
OH- dengan berbagai anion seperti Cl-. Ion hidrogen dari unit penukar
kation dan ion hidroksil dari unit penukar anion akan membentuk air
murni.
Aliran air pertama melewati resin penukar kation
hanya menghilangkan ion Ca2+ dan Mg2+ sebagaimana proses softening
normal. Deionisasi juga dapat menghilangkan ion-ion logam positif lain
selama proses dan menggantinya dengan ion H+. Ion logam mampu
menempatkan dirinya pada resin pertukaran kation. Pertukaran ion H+ dan
ion positif lainnya harus ekuivalen secara kimia untuk menjaga
keseimbangan muatan listrik. Ion Na+ menggantikan 1 ion H+ dari resin,
ion Ca2+ menggantikan 2 ion H+ dari resin, ion Fe3+ menggantikan 3 ion
H+ dari resin. Hasil akhir setelah melewati penukar kation diperoleh ion
H+ dengan konsentrasi relatif tinggi sehingga larutan bersifat asam.
Dalam hal ini proses deionisasi terjadi secara parsial. Selanjutnya air
akan mengalir melalui penukar anion, pertukaran terjadi antara ion OH-
dengan ion negatif lain seperti Cl-. Dari semua proses tersebut, sistem
akan menghasilkan air bebas ion seperti pada Gambar 9.
![deionisasi deionisasi](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vI2P65MDvt-kuQIy7fRYAhEn_r84d0DgWSVOer9miZJEtkuCSDWhHUi4H10WCZPs7MGxoh5byqh2J3b-lZelG0v6866cn26RBnafr4rAbekYKLETY-O13CB4aXvy0mOZM8irk=s0-d)
Gambar 9 Proses Deionisasi
Ada beberapa tipe untuk proses deionisasi yaitu,
untuk unit multiple dan unit single. Unit multiple mempunyai sepasang
tangki untuk penukar kation dan penukar anion. Sementara unit single
hanya memiliki satu tangki, penukar anion dan kation dicampurkan dalam
satu tempat. Material penukar ion (resin penukar ion) tersebut harus
diregenerasi sehingga dapat digunakan kembali untuk proses purifikasi
air.
Deionisasi dapat menjadi komponen penting dalam sistem purifikasi air
secara total ketika dikombinasikan dengan metode lain seperti RO dan
adsorpsi karbon. Deionisasi mampu menghilangkan kontaminan berupa
ion-ion secara efektif tetapi tidak mampu menghilangkan senyawa-senyawa
organik maupun mikroorganisme. Mikroorganisme dapat menyerang resin
karena resin dapat menyediakan media untuk pertumbuhan bakteri dan
generasi pirogen. Secara garis besar, keuntungan deionisasi
menghilangkan senyawa anorganik secara efektif, mampu diregenerasi,
modal awal relatif murah. Namun terdapat beberapa kerugian dari
deionisasi yaitu, tidak dapat menghilangkan partikel-partikel kecil,
pirogen atau bakteri dan biaya operasionalnya relatif mahal.
Adsorpsi Karbon
Adsorpsi (penyerapan) adalah suatu proses pemisahan
dimana komponen dari suatu fase fluida/cairan berpindah ke permukaan zat
padat yang menjerap (adsorban). Biasanya partikel-partikel kecil zat
penjerap dilepaskan pada adsorpsi kimia, terbentuk ikatan kuat antara
penjerap dan zat yang dijerap sehingga tidak mungkin terjadi proses yang
bolak-balik (Tinsley 1979). Pada adsorpsi digunakan istilah adsorbat
dan adsorban, dimana adsorbat adalah substansi yang terjerap atau
substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorban
adalah merupakan suatu media penjerap yang dalam hal ini biasanya
berbentuk padatan (Webar 1972). Pada proses ini adsorbat menempel
dipermukaan adsorban membentuk suatu lapisan tipis (film). Dalam proses
purifikasi air adsorban yang digunakan biasanya berupa karbon sehingga
dikenal istilah proses adsorpsi karbon.
Produksi karbon aktif dunia diperkirakan
300000-400000 ton. Sekitar 80% karbon aktif diaplikasikan pada fase
cair. karbon aktif dapat berasal dari arang hasil pembakaran, batu bara,
lignit, produk-produk kayu, batok kelapa, dan lainnya. Karbon tersebut
kemudian diaktivasi dengan memberikan uap pada suhu tinggi (2300°F)
tanpa pemberian oksigen. Pada beberapa kasus, karbon juga diproses
dengan asam pencuci atau dilapisi oleh suatu senyawa yang dapat menambah
kemampuan karbon dalam menghilangkan kontaminan tertentu. Karbon yang
telah diaktivasi memiliki ukuran partikel yang kecil dan luas permukaan
yang besar sehingga memungkinkan kontaminan lebih banyak terjerap ke
dalam karbon. PAC (Powdered Activated Carbon) diperoleh dengan
menghaluskan karbon sehingga diperoleh karbon berupa serbuk yang sangat
halus. Luas permukaan karbon aktif berkisar 500-1400 m2/g (Hassler
1974).
Karbon aktif mempunyai ukuran pori yang sangat
banyak. Pori-pori ini dapat menangkap partikel-partikel yang sangat
halus maupun molekul organik yang besar seperti rasa, warna, maupun bau
dan menjebaknya disana. Karbon aktif memiliki jaringan pori yang sangat
luas dan berubah-ubah bentuknya untuk menerima molekul kontaminan baik
besar maupun kecil. Pori karbon aktif diklasifikasikan berdasarkan
ukuran dan diameter pori. Variasi pori meliputi mikropori (2 nm),
mesopori (2-50 nm), dan makropori (>50 nm).
Adsorpsi karbon aktif merupakan proses adsorpsi
dimana kontaminan ditarik atau dijerap oleh permukaan partikel karbon
(Gambar 10). Efisiensi proses adsorpsi dipengaruhi oleh karakteristik
karbon (ukuran partikel, ukuran pori, luas permukaan, densitas,
kekerasan) dan karakteristik kontaminan (konsentrasi, kelarutan
kontaminan, penarikan kontaminan ke permukaan karbon. Adsorpsi karbon
merupakan metode yang sering digunakan dalam treatment air karena
kemampuannya dalam menghilangkan rasa dan bau termasuk klorin. Karbon
aktif dapat menghilangkan banyak senyawa kimia dan gas, bahkan senyawa
mikroorganisme. Karbon aktif sangat baik digunakan untuk menghilangkan
kontaminan kelas 1 yang merupakan senyawa organik penyebab rasa dan bau
menurut Enviroment Protect Agency(EPA).
![proses adsorpsi proses adsorpsi](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tuZhkVBB9T7rfFg_Qz9oMKOFtEqQAdxIatIJxq_tFlOeQSwQs39ir8_ZrZTMjTJmfLw8fJUosHA8qUkjQHPf42SS2unOGExlXSrmi5VC2_yZi3fk_8fNYauSIspHQ3WgCqKN7zM0m1DQ=s0-d)
Gambar 10 Proses Adsorpsi Karbon Aktif
Pada proses adsorpsi, kontaminan mematahkan ikatannya
dengan molekul air untuk berikatan kimia dengan media filter.
Kontaminan yang dapat dihilangkan dengan karbon aktif terdapat pada
Tabel 3.
Tabel 3 Jenis kontaminan yang dapat dihilangkan dengan karbon aktif
Kontaminan |
Jenis Kontaminan |
Ion dan Logam |
Klorin, Radon |
Senyawa Kimia Organik |
Benzena, Karbon Tetraklorida, Dikloro Benzena, Toluena, Trikloroetilena, Trihalometana (THMs) |
Pestisida |
1,2,4-Triklorobenzena, 2,4-D, Atrazine |
Kontaminan tidak semua dapat diatasi dengan satu
metode karena semua metode memiliki keterbatasan, dan terkadang harus
dikombinasikan untuk mentreatment air sehingga diperoleh air bersih.
Setiap tipe karbon memiliki kemampuan yang berbeda dalam menghilangkan
kontaminan, tidak ada satupun karbon yang dapat menghilangkan semua
kontaminan secara maksimal. Adsorpsi karbon aktif tidak dapat
menghilangkan virus, bakteri, kalsium dan magnesium, fluorida, nitrat
dan senyawa lainnya. Efektivitas penghilangan kontaminan yang spesifik
tergantung pada sumber atau tipe karbon dan metode aktivasi. Contohnya,
karbon yang paling efektif untuk menghilangkan Timbal berbeda tipe dan
metode aktivasinya dengan karbon yang digunakan untuk menghilangkan
klorin. Berikut adalah faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kapasitas
adsorpsi.
Tabel 4 Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas adsorpsi
>
Faktor yang mempengaruhi |
Efek |
Luas Permukaan |
Luas permukaan sebanding dengan kapasitas adsorpsi (luas permukaan ditentukan oleh derajat aktivasi) |
Ukuran Pori |
Ukuran pori sangat penting untuk proses distribusi karena menyediakan sisi adsorpsi dan jalan untuk transport adsorbat |
Kelarutan |
Senyawa dengan kelarutan rendah dalam pelarut dijerap lebih mudah dibandingkan dengan senyawa dengan kelarutan tinggi |
Struktur Molekul |
Senyawa organik rantai bercabang lebih mudah dijerap dibandingkan dengan rantai lurus |
Ukuran Partikel |
Partikel yang lebih kecil memiliki tingkat adsorpsi yang lebih besar |
Polaritas |
Senyawa nonpolar lebih mudah dijerap dibandingkan dengan senyawa polar |
Sifat Hidrokarbon |
Senyawa hidrokarbon tak jenuh (ikatan ganda atau rangkap tiga) akan
dijerap lebih mudah dibandingkan hidrokarbon jenuh (ikatan tunggal) |
Suhu |
Suhu yang rendah dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi kecuali untuk l;arutan yang kental |
Nilai pH |
Kapasitas adsorpsi meningkat pada kondisi pH rendah |
Konsentrasi Adsorbat |
Kapasitas adsorpsi sebanding dengan konsentrasi adsorbat |
Waktu Kontak |
Waktu kontak yang cukup dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi |
Waktu kontak antara air dan karbon ditentukan oleh laju alir dan
proses adsorpsi kontaminan. Semakin lama waktu kontak semakin besar pula
jumlah kontaminan yang teradsorpsi. Jumlah karbon dalam filter juga
mempengaruhi proses penghilangan kontaminan, contohnya karbon dalam
jumlah sedikit secara umum hanya mampu menghilangkan rasa dan senyawa
penyebab bau, sementara untuk menghilangkan THMs diperlukan jumlah
karbon yang lebih banyak. Jumlah karbon juga mempengaruhi kecepatan
penjenuhan media.
Pada saat semua sisi aktif karbon terisi oleh kontaminan, media menjadi
jenuh dan telah mencapai kapasitasnya. Pada saat seperti itu kontaminan
tidak dapat lagi dijerap atau mungkin beberapa kontaminan terlepas
kembali ke dalam air. Apabila ini terjadi, kemungkinan kontaminan dalam
air setelah treatment lebih tinggi dibandingkan dengan sebelum
treatment, untuk mencegahnya kita harus mengetahui kapasitas media yang
digunakan. Media yang telah jenuh dapat diregenerasi kembali artinya
setelah proses aktivasi karbon mencapai batas maksimum dan semua sisi
aktif terisi, regenerasi dapat dilakukan dengan mencuci dan memanaskan
kembali karbon aktif pada suhu 820-930° C. Persen recovery dari proses
regenerasi berkisar 90-95%.
Rangkaian unit sistem adsorpsi karbon aktif terdiri atas tipe point of use(POU) dan point of entry
(POE). POE mentreatment semua air yang masuk ke rumah. Tipe ini
direkomendasikan untuk mentreatment senyawa-senyawa berbahaya dalam air
seperti radon dan VOCs. VOCs mudah menguap tetapi tetap menempel pada
shower, mesin cuci, maupun dishwasher sehingga kemungkinan tetap kontak
dengan kulit. POE dapat mereduksi kontaminan saat masuk dalam berbagai
situasi. POE harus memperhatikan waktu kontak, tipe dan jumlah karbon
yang digunakan untuk membuang air buangan (wastewater).
POU mentreatment air pada saat akan digunakan, biasanya sistem ini
hanya digunakan untuk minum dan keperluan memasak. Pada tipe ini air
yang akan digunakan saja yang ditreatment, air yang bukan untuk konsumsi
tidak ditreatment dan dikeluarkan melalui suatu kran. Filter karbon
pada tipe ini tidak dihubungkan dengan sumber air/air baku, harganya
lebih murah dan susunan alatnya sederhana, namun air yang ditreatment
jumlahnya terbatas karena waktu kontak terbatas dan jumlah karbon pun
sedikit.
Berdasarkan uraian diatas, keuntungan adsorpsi karbon adalah
menghilangkan senyawa organik volatil (VOCs) terlarut dan klorin secara
efektif dan memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi (
long life)
untuk menghilangkan lebih banyak kontaminan, sementara kerugiannya
karbon aktif relatif mahal, aktivasi karbon dapat mengembangbiakan
mikroorganisme, hal ini dapat menjadi keuntungan pula sejak mikroba
mampu mendegradasi senyawa organik terlarut. Solusinya adalah air harus
didesinfeksi sebelum melalui media karbon, post desinfeksi juga
sebaiknya digunakan karena reaksi dengan karbon aktif dapat
menghilangkan zat pengoksidasi yang digunakan pada saat awal proses
desinfeksi. Perlu diketahui, kondisi yang paling baik untuk pertumbuhan
bakteri yaitu saat filter jenuh dengan kontaminan organik karena dapat
menyediakan sumber makanan untuk bakteri, dan pada saat filter tidak
digunakan lagi dalam jangka waktu lama. Kondisi seperti itu dapat
membuat air tidak jernih, untuk mengatasinya karbon aktif harus
dilengkapi dengan logam perak yang dapat mencegah pertumbuhan bakteri.
Namun, efektivitas prosedur ini tidak valid karena perak juga dapat
mengkontaminasi air. Hal terbaik adalah kita harus sering mengganti
karbon aktif lebih sering lagi daripada yang dianjurkan dalam petunjuk
pemakaian. Kerugian lain, karbon aktif menghasilkan emisi tinggi berupa
sulfur oksida (SO2), emisi tersebut dapat diperoleh dari proses
pemanasan pembuatan karbon aktif dari batu bara.
Destilasi
Destilasi merupakan metode tertua untuk treatment
air, metode ini efektif untuk mereduksi berbagai kontaminan. Destilasi
dapat menghilangkan lebih banyak kontaminan dalam air, senyawa yang
dapat dihilangkan meliputi natrium, senyawa penyebab kesadahan seperti
kalsium dan magnesium, senyawa padatan terlarut lain seperti besi,
mangan, fluorida, dan nitrat. Destilasi dapat menonaktifkan
mikroorganisme seperti bakteri, virus, dan protozoa. Selain itu,
destilasi juga dapat menghilangkan berbagai senyawa organik dan logam
berat seperti timbal, klorin, kloramin, dan radionukleotida. Kendala
yang dihadapi, destilasi dapat menghilangkan kandungan oksigen sehingga
apabila terdapat logam-logam kelumit akan menyebabkan air berasa. Alat
destilasi pun memiliki keterbatasan yaitu, tidak mampu menghilangkan
secara sempurna kontaminan berupa pestisida, pelarut volatil, serta
senyawa organik volatil (VOCs) seperti benzena dan toluene.
Destilasi bekerja dengan prinsip penguapan dan
kondensasi. Elemen pemanas listrik (1000-1500 watt) memanaskan air yang
belum ditreatment sehingga dihasilkan uap. Uap akan memasuki bagian
pendingin dan dikondensasikan menjadi air destilat dalam kondensor,
kemudian dialirkan ke kontainer penyimpanan. Beberapa alat destilasi
menggunakan udara untuk mendinginkan uap, bahkan ada pula yang
menggunakan aliran air untuk mendinginkan uap. Air yang terkumpul dalam
kontainer telah bebas dari kontaminan, lebih dari 99.5% kontaminan dapat
dihilangkan dengan destilasi. Sementara air yang berada dalam chamber
pemanasan yang masih mengandung kontaminan dengan konsentrasi tinggi
dikeluarkan melalui suatu saluran dalam chamber (drain).
Kontaminan seperti senyawa anorganik dan senyawa organik nonvolatil
tidak diuapkan tetapi meninggalkan unit chamber melalui saluran
belakang. Gambar 11 merupakan tipe alat destilasi.
![alat des alat des](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vVxY0F6YVLoG-Wvvv6qjiDc0So3vEXEkQ5UNJGexeOrron62eSOsa1496V1Iq0-MnJ0b_r-igO0Fvo2fp78sakL7FozWMLujmguTX13Iea3QEqpPsQ76S7zO-XSEVgsCs=s0-d)
Gambar 11 Tipe alat destilasi
Pemanasan dapat menonaktifkan bakteri, virus, dan
protozoa. Senyawa organik volatil (VOCs) diketahui dapat teruapkan
seperti air bahkan lebih cepat, hal ini dapat mengganggu proses
penghilangan kontaminan, untuk menghilangkan kontaminan-kontaminan
tersebut, metode destilasi sebaiknya dikombinasikan dengan metode lain.
Alat destilasi dapat dilengkapi dengan lubang gas (gas vent), lubang ini
dapat melewatkan VOCs keluar dari unit destilasi sebelum memasuki
kondensor. Opsi lain dapat menggunakan destilasi kolom bertingkat
(fraksional). Dalam destilasi tipe ini, VOCs dikondensasikan terpisah
dari kondensasi air. Opsi ketiga menggunakan filter karbon aktif untuk
menghilangkan VOCs dari air kondensat sebelum air memasuki tanki
penyimpanan. Alternatif lain, karbon aktif ditempatkan di air baku
sehingga VOCs telah dihilangkan sebelum memasuki unit destilasi.
Pada umumnya, VOCs dalam air akan menguap lebih dulu
dibandingkan dengan air baku selama proses destilasi. Jika tidak
dihilangkan, VOCs akan terkondensasi kembali ke cairan bersama dengan
air destilat. Berdasarkan hal tersebut, untuk alat destilasi yang tidak
disertai gas vent sebaiknya dilakukan pretreatment dengan karbon aktif
untuk menghilangkan VOCs atau menggunakan destilasi bertingkat.
Biaya operasional untuk destilasi harus diperhatikan, yang paling
signifikan adalah biaya operasional listrik yang dibutuhkan untuk
memanaskan air hingga terbentuk uap. Biaya operasional secara langsung
dipengaruhi oleh jumlah air destilat yang digunakan sehari-hari. Biaya
operasional ini paling mahal dibandingkan dengan metode treatment air
lainnya. Biaya untuk mendestilasi 1 galon air ditentukan oleh besarnya
daya listrik dalam setiap unit. Contohnya, 1 unit alat destilasi
membutuhkan daya 1100 watt untuk mendestilasi 1 galon air dalam waktu 3
jam dengan biaya $0.10/kWh, maka dapat diperkirakan biaya operasional
yang dibutuhkan yaitu,
Biaya listrik = 1100watt/1000 watt per kWatt x 3 jam x $0.10/kWh = $0.33/gallon
Model alat destilasi didesain untuk kemudahan
pembersihan dan direkomendasikan pula untuk sistem aliran otomatis.
Secara umum, alat destilasi terbuat dari stainless steel, aluminium, dan
material plastik. Material-material ini tidak memiliki kecenderungan
untuk menyerap kontaminan dari air dan mudah untuk dibersihkan. Alat
destilasi sebaiknya disimpan dalam kondisi sanitary untuk mencegah
kontaminan datang kembali. Kontainer juga sebaiknya terbuat dari gelas
atau stainless steel.
Ada 2 tipe dasar alat destilasi: Batch distiller,
dilakukan secara manual, air dituang langsung ke chamber pemanas. Unit
mulai dinyalakan dan air dipanaskan sampai mendidih. Pada saat air dalam
chamber pemanas semua menguap, unit akan dimatikan. Air destilat
disimpan dalam kontainer untuk kebutuhan rumah tangga. Unit batch
distiller mampu menghasilkan 3-10 galon per hari. Batch distiller
seperti terlihat pada Gambar 9.
![alat destilasi alat destilasi](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sizkA6N6tVwjSH-jcWRgEq5bYGJsQQmaEzMhX4wCu8pcgJ8aHLD03wVCw--7vLYJvat_v3reMY6bCwcP3Qn_PQOMSOwNqxnFl0CHg4faR6cwLf3FTbX4r72uC1GWrHqoVHsYRL2KQ=s0-d)
Gambar 9 Alat Destilasi Tipe Batch Distiller
Apabila terdapat 2 campuran dengan volatilitas yang
berbeda, dengan A lebih volatil dibandingkan dengan B, campuran A dan B
dimasukan ke batch destiller dan dipanaskan sampai mendidih sehingga
diperoleh campuran dalam fase uap. Komposisi A dan B dalam fase cair
akan berbeda dengan fase uap. Dalam fase uap, A lebih dominan
dibandingkan dengan B karena A lebih mudah menguap. Uap akan masuk ke
bagian pendingin dan dikondensasi kembali menjadi air destilat seperti
terlihat pada gambar 9.
Continuous flow distiller, dilakukan secara otomatis, dihubungkan
dengan sumber air baku. Tingkat air atau banyaknya air dalam chamber
pemanas diatur oleh kran yang dihubungkan langsung ke sumber air. Air
destilat akan dipindahkan ke kontainer penyimpanan dan secara otomatis
proses destilasi akan berlangsung kembali memproduksi air destilat lebih
banyak lagi. Air dalam chamber pemanas sisa proses destilasi yang masih
mengandung kontaminan dibuang melalui suatu saluran. Peralatan tambahan
yang terdapat dalam continuous flow distiller diantaranya kontainer penyimpanan suplemen, pompa transfer, dan kran khusus instalasi.
Air yang dipanaskan dalam alat destilasi menyebabkan
mineral-mineral dan padatan lain terakumulasi dalam chamber pemanas.
Apabila chamber tidak dibersihkan secara rutin, alat destilasi akan
berkurang efisiensinya karena membutuhkan lebih banyak listrik untuk
proses destilasi air. Biasanya digunakan asam organik untuk membersihkan
chamber pemanas. Asam mineral kuat seperti asam hidroklorida, asam
sulfat, atau asam nitrat sebaiknya tidak digunakan karena akan merusak
stainless steel dan peralatan yang berlapis aluminium. Air sadah dapat
menyebabkan kerak putih pada chamber pemanas, pembersihan chamber
pemanas dapat menggunakan larutan cuka. Larutan cuka 50% juga mengandung
asam organik lemah yang dapat digunakan sebagai agen pembersih. Tangki
pemanas diisi dengan larutan cuka:air (1:1) kemudian dipanaskan selama 1
jam. Larutan dibiarkan berada dalam tangki pemanas. Lamanya waktu yang
dibutuhkan tergantung jumlah kerak yang terbentuk dalam chamber pemanas.
Apabila terbentuk banyak kerak akan diperlukan waktu yang lebih lama
untuk proses pembersihan chamber. Alat destilasi biasanya dilengkapi
sistem aliran otomatis yang dapat mengatur waktu proses pembersihan.
Aliran manual juga dapat dilakukan sekali dalam 1 minggu. Air yang
sangat sadah sebaiknya dilakukan pretreatment terlebih dahulu dengan
menggunakan softener untuk mereduksi frekuensi pembersihan dan untuk
menjaga efisiensi operasi.
Untuk air baku yang mengandung senyawa organik volatil (VOCs) dapat
digunakan filter karbon aktif dan perawatannya mengganti filter karbon
aktif tersebut setiap 3 bulan atau setiap 150-200 galon air destilat
yang dihasilkan. Perawatan lain yaitu, menjaga kebersihan gas vent untuk
membuang VOCs, mengganti elemen pemanas karena apabila pemanas tidak
dapat bekerja misalnya karena terdapat banyak gelembung udara udara
kontaminan dapat masuk ke alat destilasi, atau bisa juga mengganti
kondensor. Tangki atau kontainer penyimpanan air destilasi sebaiknya
juga didesinfeksi dan dibilas dengan air bersih secara teratur.
Ketahanan alat destilasi bergantung pada beberapa faktor diantaranya
persediaan air baku, frekuensi alat beroperasi, serta perawatan alat
destilasi secara layak. Alat destilasi dengan kualitas yang baik mampu
bertahan sekitar 10-15 tahun.
Berdasarkan uraian diatas, keuntungan alat destilasi
dapat menghilangkan 99.5% kontaminan yang meliputi bakteri, berbagai
jenis logam, mineral, dan padatan terlarut lainnya. Sementara itu
kerugian dari penggunaan alat destilasi biaya operasionalnya paling
mahal dibandingkan sistem treatment air lainnya.