17
SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya “Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup” Makalah Sub Tema-2: TEKNIK Teknologi Ramah Lingkungan _ 28 PENGOLAHAN AIR BERBASIS ION EXCHANGE TERPADUKAN DENGAN MEMBRAN PERMIABEL PADA MEDAN ELECTRODEIONIZATION (EDI) Oleh Sugito*) dan Budi Prijo Sembodo**) *) Prodi Teknik Lingkungan Universitas PGRI Adi Buana Surabaya, [email protected] **) Prodi Teknik Elektro Universitas PGRI Adi Buana Surabaya Abstrak Proses penghilangan kation dan anion di dalam air dapat dilakukan dengan menggunakan resin penukar ion (ion exchange), deionisasi, destilasi transfer membran, flash evaporation, maupun reverse osmosis. Metode yang dilakukan secara terpisah masing masing memiliki kelemahan. Aplikasi kombinasi metode secara berganda dapat secara simultan meningkatkan proses removal kation dan anion yang terlarut di dalam air. Rangkaian reaktor dalam penelitian ini terdiri dari 3 (tiga) tabung silindris yang disusun secara seri dengan sistem aliran up-flow. Pada tabung pertama dilakukan treatment ion exchange menggunakan resin sintetis anion, tabung kedua menggunakan resin sintetis kation, dan tabung ketiga menggunakan perlakuan Elektro deionisasi (EDI) pada membrane permiabel secara kontinu. Membrane permiabel kation dan membrane permeable anion dirangkai secara bersilang, dan elektroda anoda dipasang bersebelahan dengan membrane permiabel kation, begitu pula sebaliknya. Parameter terukur adalah kualitas air bersih sesuai dengan Permenkes. Reaktor pengolahan air berbasis Ion Exchange terpadukan dengan Membran Permiabel Elektrodeionisasi (EDI) mengunakan arus DC / 24 V / 5 A secara komulatif dengan treatment lengkap menunjukan kinerja removal parameter : Warna 50 Unit PtCo, Kekeruhan 16.20 Skala NTU, Kesadahan Total 264.29 mg/L CaCO3, Sulfat 59.40 mg/L SO4, Nitrat 1.63 mg/L NO3-N, Nitrit 0.05 mg/L NO2-N, Amonia 1.75 mg/L NH 3 -N, Besi 0.02 mg/L Fe, Mangan 5.15 mg/L Mn, Seng 0.10 mg/L Zn, Flourida 0.10 mg/L F, dan Deterjen 0.08 mg/L. Hasil penelitian menghasilkan air yang memenuhi kualitas baku mutu air bersih sesuai Permenkes No.416/IX/ tahun 1990. Kata Kunci : elektrodeionisasi; ion exchange; membran permiabel; up- flow; resin

gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

Embed Size (px)

DESCRIPTION

DISTILASI MULTIKOMPONEN KEL.5

Citation preview

Page 1: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 28

PENGOLAHAN AIR BERBASIS ION EXCHANGE TERPADUKANDENGAN MEMBRAN PERMIABEL PADA MEDAN

ELECTRODEIONIZATION (EDI)

OlehSugito*) dan Budi Prijo Sembodo**)

*) Prodi Teknik Lingkungan Universitas PGRI Adi Buana Surabaya,[email protected]

**) Prodi Teknik Elektro Universitas PGRI Adi Buana Surabaya

AbstrakProses penghilangan kation dan anion di dalam air dapat dilakukan

dengan menggunakan resin penukar ion (ion exchange), deionisasi, destilasitransfer membran, flash evaporation, maupun reverse osmosis. Metodeyang dilakukan secara terpisah masing masing memiliki kelemahan. Aplikasikombinasi metode secara berganda dapat secara simultan meningkatkanproses removal kation dan anion yang terlarut di dalam air.

Rangkaian reaktor dalam penelitian ini terdiri dari 3 (tiga) tabungsilindris yang disusun secara seri dengan sistem aliran up-flow. Pada tabungpertama dilakukan treatment ion exchange menggunakan resin sintetis anion,tabung kedua menggunakan resin sintetis kation, dan tabung ketigamenggunakan perlakuan Elektro deionisasi (EDI) pada membranepermiabel secara kontinu. Membrane permiabel kation dan membranepermeable anion dirangkai secara bersilang, dan elektroda anoda dipasangbersebelahan dengan membrane permiabel kation, begitu pula sebaliknya.Parameter terukur adalah kualitas air bersih sesuai dengan Permenkes.

Reaktor pengolahan air berbasis Ion Exchange terpadukan denganMembran Permiabel Elektrodeionisasi (EDI) mengunakan arus DC / 24 V/ 5 A secara komulatif dengan treatment lengkap menunjukan kinerjaremoval parameter : Warna 50 Unit PtCo, Kekeruhan 16.20 Skala NTU,Kesadahan Total 264.29 mg/L CaCO3, Sulfat 59.40 mg/L SO4, Nitrat 1.63mg/L NO3-N, Nitrit 0.05 mg/L NO2-N, Amonia 1.75 mg/L NH3-N, Besi0.02 mg/L Fe, Mangan 5.15 mg/L Mn, Seng 0.10 mg/L Zn, Flourida 0.10mg/L F, dan Deterjen 0.08 mg/L. Hasil penelitian menghasilkan air yangmemenuhi kualitas baku mutu air bersih sesuai Permenkes No.416/IX/tahun 1990.

Kata Kunci : elektrodeionisasi; ion exchange; membran permiabel; up-flow; resin

Page 2: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 29

PENDAHULUANDeionisasi air merupakan proses penghilangan kation anion yang

terkandung di dalamnya. Kandungan mineral sebagai bentuk kation anion

dalam air secara makro diantaranya adalah : Na+, Ca+2, Mg+2, K+, Fe+3, Cl-,

SO4-2, dan CO3

-2, (Lee, C.C. , 2005). Menurut Montgomery (2005),

demineralisasi dapat dilakukan dengan menggunakan resin penukar ion

(ion exchange), deionisasi, destilasi transfer membran, flash evaporation,

maupun reverse osmosis. Aplikasi teknologi yang dilakukan secara terpisah

masing masing memiliki kelemahan.

Proses desalinasi dengan perlakuan tunggal menggunakan resin

penukar ion pada sampel air mengandung salinitas antara 2500 – 6500 ppm

hanya mampu menurunkan sekitar 500 ppm, (Purwoto, 2007). Pemisahan

kation-anion dengan resin penukar ion secara tunggal tersedia pada paten

P-981038. Untuk penggunaan membran permeabel, ditemukan pada paten

P-962159, akan tetapi tidak menggunakan potensial elektroda. Penggunaan

secara mixed antara resin asam dan resin basa yang dicampur dalam sebuah

kolom, terdapat pada invensi dalam US-3716481. Penggunaan membran

dalam ion exchange dengan sistem kontinyu dikenali pada US-4685909.

Kemudian dikembangkan pada US-5066375, dimana dalam invensi tersebut

selain penggunaan membran ditambahkan pula treatment konduktivitas,

akan tetapi pada invensi tersebut menggunakan sistem aliran horizon-flow.

Untuk mengatasi kelemahant tersebut perlu dilakukan penelitian dengan

menggunakan perpaduan beberapa treatment yang kontributif.

Proses deionisasi menggunakan treatment resin penukar ion,

elektrodeionisasi (EDI), reverse osmosis, atau membran permiabel secara

tunggal masing masing memiliki kelemahan sebagai berikut :

1) Resin penukar ion menggunakan prinsip gaya elektrostatik di mana

kation anion yang terdapat pada resin ditukar oleh anion kation yang

ada pada air atau limbah cair, memiliki kerugian tidak

Page 3: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 30

sebandingnya biaya yang dikeluarkan dengan hasil ion exchanger,

karena rendahnya kapasitas ion exchange resin sintetis.

2) Reverse osmosis yang membutuhkan tekanan khusus dalam

penerapannya, memiliki kelemahan dalam hal pengaturan tekanan.

3) Elektrodeionisasi murni tidak mampu mengikat ion ion yang bukan

logam

4) Penggunanan membran tunggal tidak maksimal dalam hal adsorbsi

ion ion jika tidak dibantu dengan konduktifitas, apalagi jika

membran yang digunakan bukan membran permeabel.

5) Teknik elektrodeionisasi menggunakan membran ion selektif

permeabel yang tidak dilakukan secara overlaping antara membran

kation dan membran anion, juga menimbulkan kerugian yakni

terbentuknya senyawa logam-hidroksi yang menutupi membran,

sehingga membran menjadi cepat jenuh.

Untuk mengatasi kelemahan kelemahan tersebut, maka perlu dilakukan

perpaduan treatment secara seri menggunakan reaktor silindris sistem aliran

up-flow dengan cara :

1) Penggunaan resin kation dan resin anion secara berseri sebelum

dilakukan elektrodeionisasi dengan tujuan proses pertukaran ion

berlangsung secara optimal.

2) Treatment elektrodeionisasi menggunakan membran permeabel

kation dan membran permeabel anion dipasang secara crossing,

dengan tujuan adsorbsi kation dan anion berlangsung secara lengkap

menurut kapasitas masing masing.

3) Pemasangan katoda anoda bersekat sebagai konduktifitas (potensial

elektron) guna memacu transport absorbsi ion ion yang melewati

membran permeabel, sehingga kation dan anion pasca absorbsi

membran dapat terakumulasi dalam satu ruang, dan tidak menempel

pada dinding membran.

Page 4: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 31

Permasalahan dalam penelitian ini , yaitu : ”Apakah air hasil perlakuan ion

exchange setelah dilakukan deionisasi dengan treatment membran permeabel

pada medan arus DC dapat meningkatkan kapasitas penukar ion ?”. Tujuan

yang ingin dicapai adalah mengukur kapasitas penukar ion oleh Reaktor

Elektro Deionisasi (EDI) terhadap air hasil perlakuan Ion Exchange pada

membrane permiabel dalam reaktor dengan sistem aliran up-flow.

Hasil yang diinginkan dari penelitian ini adalah air bersih yang

memenuhi kualitas kesehatan seperti yang disyaratkan oleh Permenkes No

419/IX tahun 1990. Pengembangan selanjutnya adalah mendesain prototipe

reaktor berupa reaktor elektro deionisasi (EDI), dimana perlakuan EDI

dilakukan pada sampel air yang telah mengalami ion exchange. Perlakuan

EDI dilakukan bersamaan dengan membran permeabel dan diperkuat

dengan konduktifitas elektroda bersekat.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan air yang

layak dikonsumsi bagi masyarakat dan pengusaha karena : 1) Fenomena air

alami saat ini telah banyak terkontaminasi dengan ion ion polutan yang

menjadikan air tidak aman lagi untuk dikonsumsi, 2) Air payau di daerah

pesisir nyaris tidak dapat dikonsumsi karena sulitnya untuk meremoval

salinitas yang tinggi,dan 3) Banyak industri pengemisi limbah cair yang

berpotensi mengandung ion ion logam tidak melakukan demineralisasi

karena ketersediaan alat pemisah ion logam banyak mempunyai kelemahan

akibat treatment yang terpisah.

KAJIAN PUSTAKA

Ion Exchange

Sistem pertukaran ion (ion exchange) dapat dilakukan dengan

menggunakan resin sintetis, yaitu resin anion dan resin kation (Mc Garvey,

1986). Prinsip dari pengolahan air secara pertukaran ion dengan treatment

resin sintetis yaitu terjadinya pertukaran ion antara kation-anion yang ada

dalam air dengan kation anion yang terdapat pada ion exchange media dari

Page 5: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 32

resin (Lee & Lin,2005). Menurut Montgomery (2005), kekuatan pengusiran

kation preferensinya tersusun sebagai berikut : Ba2+ Pb2+ Sr2+ Ca2+

Ni2+ Cd2+ Cu2+ Co2+ Zn2+ Mg2+ Ag+ Cs+ K+ NH4+ Na+

H+ , sedangkan untuk urutan preferensi adalah adalah sebagai berikut :

SO42- NO3

- CrO42- Br- Cl- OH- .

Kandungan kation dan anion pada sampel air di daerah pesisir

Lamongan-Jatim menunjukan konsentrasi Na + = 3500 ppm, Mg ++ =

278 ppm, Ca ++ = 407 ppm, Fe (tot) = 0,088 ppm, Cl- = 3000 ppm, SO4-2 =

350 ppm, CO3-2 = 235 ppm, sedangkan salinitas sampel air di daerah

pesisir Sidoarjo-Jatim berkisar antara antara 2500 – 6500 ppm,

(Purwoto, 2007). Penggunaan resin tunggal dapat menurunkan

konsentrasi klorida sekitar 500 ppm. Penelitian dengan menggunakan

resin anion-kation yang disusun secara seri mampu menurunkan

kandungan Klorida sebesar 25%, sedangkan penggunaan campuran

(mixed)resin kation anion hanya menurunkan kandungan Klorida

sebesar 16%.

Removal salinitas semakin tinggi jika kedalaman penggunaan resin

makin besar. Terdapat korelasi antara removal salinitas terhadap

kenaikan volume resin atau kedalaman resin (resin bed-depth). Terjadi

peningkatan persentase removal salinitas seiring dengan

bertambahnya kedalaman resin bed-depth. Hal ini memberikan indikasi

bahwa treatment penggunaan media resin secara tunggal masih

belum mencapai hasil yang diharapkan.

Elektro deionisasi (EDI)Karakteristik kation anion dalam air sangat bervariasi, sedangkan

tidak seluruh komponen dan sediaan konsentrasi yang ada di alam sesuai

dengan kebutuhan manusia. Untuk itu perlu adanya deionisasi yang

Page 6: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 33

bertujuan untuk menurunkan konsentarsi ion yang terkandung dalam air.

Deionisasi dapat dilakukan dengan arus listrik DC untuk kuat arus tertentu

agar transport elektron dapat berlangsung dengan tepat dalam proses

penarikan kation dan anion. Kandungan mineral sebagai bentuk kation anion

dalam air secara makro diantaranya adalah : Na+, Ca+2, Mg+2, K+, Fe+3, Cl-,

SO4-2, dan CO3

-2 (Lee & Lin,2005).

MembranSalah satu metoda pemisahan yang sedang berkembang saat ini

adalah teknologi membran. Teknologi pemisahan dengan menggunakan

membran disamping untuk demineralisasi air, dapat juga digunakan untuk

meningkatkan efisiensi pengurangan limbah dan memisahkan impurities

dalam mineral.

Membran PermeabelMembran permeabel kation hanya bisa ditembus oleh

ion positif (kation), dan tidak bisa ditembus oleh ion negatif (anion).

Sedangkan membran permeabel anion, hanya bisa ditembus oleh ion negatif

(anion), dan tidak bisa ditembus oleh ion positif (kation).Dengan adanya

kinerja arus DC pada pengaruh elektroda, maka oleh pengaruh potensial

elektroda, kation akan menuju ke katoda (kutub negatip) dengan

menembus membran permeabel kation. Sebaliknya anion menuju ke anoda

(kutub positip) dengan menembus membran permeabel anion. Hasil

penelitian terdahulu tentang penggunaan membran untuk mereduksi ion

dalam air seperti pada tabel 1 sebagai berikut : (Hidayat,2007).

Tabel 1. Reduksi ion menggunakan Membran

No Parameter Perlakuan Sebelum sesudah

1. Cl- Membran mineral dng

reaksi kimia

2300 ppm 240 ppm

2. Cr3+ Membran Filmtec-USA 20 ppm Rejeksi 98%

Page 7: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 34

3. fouling Membran selulosa asetat 100 menit mulai

penyumbatan

4. Cu+2 Membran semipermiabel % recovery 95

5. Au Membran semipermiabel % recovery 85

Sumber : (Hidayat,2007)

Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi

menjadi 3 kategori:

1) Porous membrane. Pemisahan berdasarkan atas ukuran partikel dari zat-

zat yang akan dipisahkan. Hanya partikel dengan ukuran tertentu yang

dapat melewati membran sedangkan sisanya akan tertahan. Berdasarkan

klasifikasi dari IUPAC, pori dapat dikelompokkan menjadi macropores

(>50nm), mesopores (2-50nm), dan micropores (<2nm). Porous

membrane digunakan pada microfiltration dan ultrafiltration.

2) Non-porous membrane. Membrane ini digunakan untuk memisahkan

molekul dengan ukuran yang sama, baik gas maupun cairan. Pada non-

porous membrane, tidak terdapat pori seperti halnya porous membrane.

Perpindahan molekul terjadi melalui mekanisme difusi. Molekul terlarut

di dalam membran kemudian berdifusi melewati membran tersebut.

3) Carrier membrane. Pada carriers membrane, perpindahan terjadi

dengan bantuan carrier molecule yang mentransportasikan komponen

yang diinginkan untuk melewati membran. Carrier molecule memiliki

afinitas yang spesifik terhadap salah satu komponen sehingga pemisahan

dengan selektifitas yang tinggi dapat dicapai, (Hidayat, 2007).

METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan tiga reaktor berupa tabung fiberglass

silindris dan paralon berkuran 10 inch yang tersusun secara seri. Pada

tabung pertama dilakukan treatment ion exchange menggunakan resin

sintetis anion, tabung kedua menggunakan resin sintetis kation (Dowex,

Page 8: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 35

2006), dan tabung ketiga merupakan perlakuan elektro deionisasi (EDI) pada

treatment membrane permiabel kation dan anion yang terpasang bersekat.

Membrane permiabel kation dan membrane permeable anion dirangkai

secara bersilang, dan elektroda anoda dipasang bersebalahan dengan

membrane permiabel kation, begitu sebaliknya. Aliran air dipilih tipe upflow

dimana untuk mengalirkan influen pertama dilakukan dengan pompa

submersibel. Kriteria prototipe reaktor dalam penelitian ini seperti pada tabel

1 sebagai berikut :

Tabel 2. Kriteria Prototipe Reaktor Penelitian

No. Bahan/Kondi

si

Kriteria

1. Bahan reaktor 1) Tabung cetak fiberglass/Fiberglass

Reinforced Plastic (FRP)

2) Pipa PVC

2. Media Filter Kasa elektroda, Resin sintesis Kation, Resin

sintetis Anion, Zeolit

3. Membrane Membrane Permeabel Kation dan Membrane

Permiabel Anion

4. Model aliran Up-flow dengan model aliran by pass masuk

pada nozle

5. Ukuran tabung FRP dan PVC 10 inch

6. Jalur inlet Untuk memudahkan setting dan efisiensi aliran

maka pipa PVC yang digunakan disambung

dengan sistem water-mur

7. Jalur pipa Jalur pipa dari samping dan bawah

8. Pompa supplay Menggunakan submersible-pump dari bahan

plastik untuk menghindari korosi

9. Suhu treatment Suhu lingkungan

Page 9: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 36

10. Setting tabung Seri

11. Time detention

flow

15 menit

12. Sumber arus EDI DC

13. Debit aliran 3 Liter/mnt

14. Sampel air Air sumur dan air sampel buatan

Reaktor penelitian ini terangkai seperti pada gambar 1, sebagai berikut :

Keterangan Gambar 1 :1 = tabung treatment resin anion2 = tabung treatment resin kation3 = tabung treatment EDI pada membranpermiabel

Gambar 1. Desain Treatment Pada Reaktor EDI AirHasil Ion Exchange

pada Treatment Membrane Permiabel

1

23

Page 10: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 37

Adapun gambar tampak atas desain reaktor tabung ke-3, seperti pada

gambar 2 sebagai berikut ;

Gambar 2. Tabung Treatment Electrodeionization (EDI) Pada Membran

Permiabel

10

Keterangan Gambar 2 :1 = Inlet2 = Air hasil ion exchange3 = Katoda4 = Anoda5 = Membran permeabel kation6 = Membran permeabel anion7 = Ruang antara dua membran8,9 = Ruang antara membran dan

elektroda10 = Isolator

Page 11: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 38

Tahap tahap dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Merangkai reaktor dan perlengkapan media filter serta membrane

permiabel seperti pada gambar 1

2. Menganalisis air baku dengan menggunakan sampel air sumur di UNIPA

Surabaya Kampus Menanggal

3. Running percobaan reaktor pengolah air menggunakan sampel air baku

dan besarnya arus yaitu DC / 24 V / 5 A

5. Menganalisis air olahan dengan menggunakan metode standar

pengukuran kualitas air bersih sesuai parameter yang ditetapkan oleh

Permenkes No 416/IX/1990.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Parameter air bersih hasil olahan dengan menggunakan reaktor

filtrasi dengan media resin terpadukan deionisasi pada membrane permiabel

seperti pada tabel 2 sebagai berikut :

Tabel 3. Hasil Analisis Parameter Air Bersih mengacu Permenkes No

416/IX/1990

No Parameter Satuan

Hasil Analisa

RemovalAir Baku HasilTreatment

I. FISIKA1 Warna Unit PtCo 50 0 50.002 Rasa - - -

3 Bau -tak

berbau tak berbau4 Kekeruhan Skala NTU 16.80 0.60 16.205 TDS mg/L 628 636 -8.00

6 Suhu o C 26 26 0.007 DHL mmhos/cm 1048 1062 -14.00

Page 12: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 39

II. KIMIAa. Anorganik

1 pH - 7.95 7.00 0.95

2KesadahanTotal mg/L CaCO3 300.00 35.71 264.29

3 Khlorida mg/L Cl- 156.00 304.00 -148.004 Sulfat mg/L SO4 59.40 0.00 59.405 Nitrat mg/L NO3-N 2.20 0.57 1.636 Nitrit mg/L NO2-N 0.05 0.00 0.05

7 Amonia mg/L NH3-N 1.94 0.19 1.758 Besi mg/L Fe 0.14 0.12 0.029 Mangan mg/L Mn 5.15 0.00 5.15

10 Timbal mg/L Pb 0.00 0.00 0.0011 Seng mg/L Zn 0.16 0.06 0.10

12 Kromium mg/L Cr6+ 0.00 0.00 0.0013 Flourida mg/L F 0.40 0.30 0.1014 Arsen mg/L As 0.00 0.00 0.0015 Raksa mg/L Hg 0.00 0.00 0.0016 Kadmium mg/L Cd 0.00 0.00 0.0017 Selenium mg/L Se 0.00 0.00 0.0018 Sianida mg/L CN 0.00 0.00 0.00

b. KimiaOrganik 0.00

1BilanganKMnO4 mg/L KMnO4 7.90 3.79 4.11

2 Deterjen mg/L 0.10 0.02 0.08

Page 13: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 40

Gambar 3. Grafik perbandingan kualitas air untuk parameter fisika

Berdasarkan data pada tabel 3 terdapat temuan adanya penurunan

(removal) pada parameter air baik parameter fisik, kimia anorganik (logam)

maupun senyawa organik. Removal warna dalam air dapat diturunkan secara

maksimal. Parameter kekeruhan dapat diturunkan sangat optimal dengan

efisiensi 95%. Hal ini menunjukan bahwa perlakuan awal dengan

menggunakan media resin dapat mereduksi parameter ini dengan sangat

baik. Terjadi peningkatan konsentrasi parameter TDS sebesar 1,3% , hal ini

disebabkan karena perlakuan analisis sampel di laboratorium. Parameter

kualitas air secara fisis masih berada di bawah baku mutu atau memenuhi

syarat kualitas air bersih. Meningkatnya parameter daya hantar listrik

sebesar 1,3 % disebabkan perlakuan adanya suplai arus sehingga

menyebabkan terjadinya ionisasi dari senyawa terlarut yang terurai, namun

masih berada pada kualitas yang disyaratkan, (Gambar 3).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Warna Kekeruhan TDS Suhu DHL

Syarat Air Bersih

Air Baku

EDI DC/24V/5A

Page 14: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 41

Gambar 4. Grafik perbandingan kualitas air untuk Parameter Kation

Gambar 5. Grafik perbandingan kualitas air untuk Parameter Anion

Reduksi kation terjadi secara signifikan terutama untuk kation besi

(Fe), Mangan (Mn), dan Seng (Zn), (Gambar 4). Reduksi kesadahan terjadi

sangat optimal dengan efisiensi 88 %. Hal ini terjadi karena fungsi ion

exchange dari resin yang sangat efektif mereduksi kation kalsium (Ca 2+).

Sedangkan reduksi anion secara signifikan terjadi untuk anion Sulfat (SO42-),

Nitrat (NO3-), dan Nitrit (NO2

-), (Gambar 5). Hal ini sejalan dengan

0

100

200

300

400

500

600

KesadahanTotal

Besi Mangan Timbal

Syarat AirBersihAir Baku

0

100

200

300

400

500

600

700

Syarat AirBersihAir Baku

Page 15: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 42

Montgomery (2005), bahwa preferensi pengusiran anion sulfat (SO42-),

adalah paling besar selanjutnya diikuti anion nitrat (NO3-). Kualitas

parameter kimiawi berupa logam/kation dan anion berada pada kondisi aman

di bawah baku mutu sehingga dapat dipergunakan untuk kebutuhan air

bersih.

Penukaran ion yang terjadi dalam resin kation menjadi efektif

jika sebelumnya dilakukan treatment melalui resin anion terlebih dahulu

guna menurunan anion untuk mendekati ke bentuk seperti OH-. Membrane

permiabel kation dan membrane permeable anion berfungsi sebagai penahan

ion (+) (kation), dan ion (-) (anion) sehingga dapat meremoval kation

anion. Deionisasi dilakukan dengan arus listrik DC untuk kuat arus tertentu

sehingga transport elektron dapat berlangsung dengan tepat pada kinerja

membran permeabel dalam proses penarikan kation anionnya.

Proses removal ion ion akibat pengaruh potensial elektroda dapat

dijelaskan sebagai berikut : Kation (ion +) akan menuju ke Katoda (kutup

negatif) dengan menembus membrane permiabel kation. Setelah sampai

pada membrane permiabel anion maka kation akan terhambat dan tidak bisa

menembus, sehingga terjadi akumulasi kation pada ruangan antara

membrane permiabel kation dengan membrane permeabel anion. Pada

membrane permeabel anion yang dipasang bersekat silang terjadi transpor

anion dari bagian luar menuju ke ruangan antara membrane permeabel

kation dengan membrane permeabel anion sehingga terakumulasi bersama

kation. Akumulasi kation dan anion selanjutnya dialirkan melalui kran outlet

pada bagian bawah tabung reaktor dan terpisah dengan efluen air olahan.

Deionisasi menggunakan arus listrik DC dengan kuat arus tertentu dapat

mendorong transport elektron dalam proses penarikan kation dan anion.

KESIMPULANPengolah Air Berbasis Ion Exchange dan Membran Permiabel

elektrodeionisasi (EDI) mengunakan arus DC / 24 V / 5 A menghasilkan

Page 16: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 43

air bersih yang memenuhi standar kualitas Permenkes No 416/IX/1990.

Hasil removal parameter air bersih adalah sebagai berikut : Warna 50 Unit

PtCo, Kekeruhan 16.20 Skala NTU, Kesadahan Total 264.29 mg/L CaCO3,

Sulfat 59.40 mg/L SO4, Nitrat 1.63 mg/L NO3-N, Nitrit 0.05 mg/L NO2-N,

Amonia 1.75 mg/L NH3-N, Besi 0.02 mg/L Fe, Mangan 5.15 mg/L Mn,

Seng 0.10 mg/L Zn, Flourida 0.10 mg/L F, Deterjen 0.08 mg/L.

UCAPAN TERIMA KASIHUcapan terima kasih disampaikan kepada Ditlitabmas Direktorat

Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan

Republik Indonesia yang telah mendanai penelitian Hibah Bersaing melalui

KOPERTIS Wilayah VII JATIM sesuai dengan Surat Perjanjian

Pelaksanaan Penelitian Nomor SP2H : 0048/SP2H/PP/K7/KL/II/2012,

tanggal 9 Pebruari 2012, berdasarkan DIPA KOPERTIS Wilatah 7 No:

0614/023-04.2.01/15/2012 tanggal 9 Desember 2011.

DAFTAR PUSTAKADOWEX, 2006. Recommended Product

Hidayat, Wahyu, 2007. Teknologi Membran

Lee, C.C.,Lin, S.D., (2005). Handbook Of Environmental Engineering.

McGraw-Hill Publishing, Tokyo.

Mc Garvey, F.X., & Fisher, S.A. (1986, August). Chapter 2.8

Measurements and kontrol in ion exchange installations.Desalination Volume 59, Pages 403-424 online 17 September 2002.

Dipungut 27 Juli 2008.

Montgomery, J.M., (2005). Water Treatment Principles and Design. Johan

Weley Inc. USA

Page 17: gdlhub--sugito-553-1-pengolah-)

SEMINAR NASIONAL - Universitas PGRI Adi Buana Surabaya“Pengembangan Teknologi Ramah Lingkungan Menuju Keberlanjutan Lingkungan Hidup”

Makalah Sub Tema-2: TEKNIKTeknologi Ramah Lingkungan _ 44

Paten ; P-981038

Paten ; P- 962159. Metode Pengolahan Air dan Peralatan Pengolah Air

Limbah Menggunakan Resin Penukar ion

Permenkes No 416/IX/Tahun 1990. Parameter Kualitas Air Bersih

Purwoto, S., (2007). Desalinasi Air Payau Secara Ion Exchange Dengan

Treatment Resin Sintetis

Prodi Teknik Lingkungan FTSP UNIPA Surabaya

US-Patent ; US-3716481.

US-Patent ; US-4685909

US-Patent ; US-5066375