Nama
: Bambang Restu S
NIM
: 03031381720019 03031381720019
Shift
: Rabu, 08.00-10.00 WIB
Kelompok
:2
DEMIN WATER
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) tahun 2006 yang dimaksud air demin atau air demineral atau demin water ((demineralized demineralized water ) adalah air minum dalam kemasan yang diperoleh melalui proses pemurnian seperti destilasi, destilasi, deionisasi, deionisasi, reverse osmosis dan osmosis dan proses setara. Air demin juga dapat didefinisikan sebagai air yang telah dihilangkan kandungan mineralnya, baik berupa anion ataupun kation, dimana mineral-mineral yang terkandung dalam air tersebut sudah melalui proses pemurnian, sehingga air bebas dari kontaminan berbahaya dan aman diminum. Air ini juga populer disebut sebagai air murni atau air kosong. 1.
Kegunaan Air Demin
Sebelumnya perlu diketahui, air secara alami mempunyai kandungan mineral tinggi. Seperti kandungan magnesium, kalsium, dan mineral yang lain termasuk mineral berbahaya. Dimana kebanyakan mineral dalam air berisiko bahaya bagi kesehatan manusia dan juga hewan. Padahal kandungan mineral tersebut cukup mudah ditemukan dalam air tanah, air tawar, atau air asin sekalipun. Adapun guna menghindari risiko penyakit akibat mengonsumsi mineral berbahaya, maka diperlukan untuk memurnikan air. Air hasil proses pemurnian tidak hanya aman dikonsumsi manusia, tetapi juga bisa diaplikasikan pada bidang industri. Kegunaan air demin lebih jelasnya diberikan sebagai berikut: 1.1. Kegunaan Air Demin pada bidang kesehatan Tubuh manusia membutuhkan mineral organik. Oleh karena mineral dapat diperoleh dari makanan, maka mineral dalam air masih dapat di kesampingkan, bahkan beberapa penderita gagal ginjal di anjurkan untuk meminum air yang sedikit atau bahkan tidak mengandung mineral sama sekali agar Ginjal dapat bekerja lebih ringan atau yang biasa disebut air demin. Air bebas kandungan mineral atau minim kandungan mineral jauh lebih bermanfaat dan sehat bagi tubuh. Hal ini mengingat kebutuhan manusia yang utama yaitu untuk mengonsumsi air minum jernih, bersih, murni, dan terbebas dari berbagai macam polutan, baik polutan dari bahan organik, kimia, atau logam berat. Air yang dikonsumsi juga harus bebas dari kandungan kuman, bakteri, dan virus.
1.2. Kegunaan Air Demin pada bidang Industri Kebutuhan akan air mutlak diperlukan, dalam skala industri air memiliki peranan penting, yakni sebagai bahan utilitas. Air dibutuhkan mulai dari air proses, air pendingin, air sanitasi, dan air boiler. Air sebagai umpan boiler pada umumnya diambil dari air sumur, air sungai, air hujan, atau air laut yang sudah melalui pemrosesan lebih lanjut. Untuk kebutuhan industri, adanya kontaminan atau pencemar dalam air memang menjadi faktor yang perlu diperhatikan, keberadaaan kontaminan bisa menimbulkan masalah serius. Pengaruh mineral pada proses industri kimia cukup komplek yaitu dari menyebabkan kerak pada proses pemanasan seperti boiler dan heat exchanger, sampai turunnya yield dan selektivitas pada proses reaksi, dan masih banyak lagi pengaruh lainnya. Air demin atau air bebas mineral sangat diperlukan untuk kebutuhan di laboratorium dan industri proses kimia. Suatu air dapat dikatakan air bebas mineral apabila memenuhi standar mutu. Standar mutu air demin yang digunakan pada industri secara umum dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini. Tabel 1. Standar Baku Mutu Air Demin
Parameter
Nilai
Satuan
pH
5-7
-
Conductivity
<4,3
µs/cm at 20oC
TOC
≤0,5
mg/l (Sumber: Reni, 2017)
Oleh karena itu, air yang digunakan wajib merupakan air yang sesuai spesifikasi yang telah ditentukan. Berikut ini beberapa kegunaan air demin pada industri. 1)
Di pabrik hidrogen peroksida yang menggunakan proses produksi Auto
oxidation ( AO process), air demin digunakan sebagai cairan pengekstrak di unit ekstraksi dan untuk mengekstraksi hidrogen peroksida dari larutan kerja. 2)
Untuk memproduksi steam, maka diperlukan air demin atau air bebas mineral
sebagai umpan untuk boiler atau biasa disebut sebagai boiler feed water . 3)
Di dalam industri minuman, air demin digunakan sebagai larutan pencuci
mesin produksi setelah digunakan. Biasanya, kerak yang tertinggal di dalam mesin produksi (aseptic packaging machine) harus dibersihkan dengan air demin.
4)
Chilled cooling water adalah salah satu media pendingin yang banyak
digunakan di dalam beragam industri dengan sistem tertutup, artinya tidak ada blow down maupun make up air pendingin ke dalam sistem. Chilled cooling water adalah air demin yang telah ditambahkan bahan kimia anti korosi ke dalamnya. 5)
Air demin digunakan untuk membuat larutan elektrolit pada industri batere.
6)
Dalam proses pembuatan peracetic acid , air demin merupakan salah satu
bahan baku pembuatannya, selain hidrogen peroksida dan asam asetat. 7)
Laboratorium analisa memerlukan air demin untuk berbagai macam
keperluan analisa. Diantaranya adalah untuk mencuci peralatan analisa terutama glassware, untuk keperluan pengenceran, dan media pembilas. 8)
Untuk keperluan pengenceran produk-produk kimia tertentu (contohnya
etanol dan hidrogen peroksida), maka dimanfaatkan pula air demin. 9) Printed Circuit Board adalah komponen dasar dari peralatan elektronika. PCB dicuci terlebih dahulu dengan air demin untuk membersihkannya dari sisa asam dan hidrogen peroksida yang digunakan pada saat proses produksi. 2.
Proses Pembuatan Air Demin
Demineralisasi adalah proses pembuatan air demin dengan penghilangan kadar garam dan mineral dalam air melalui proses pertukaran ion (ion exchange process) dengan menggunakan media resin/ softener anion dan kation. Proses ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi (ultrapure water) dengan jumlah kandungan kandungan Ionik dan An-ionik nya mendekati angka nol sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi. Demineralisasi umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion. Caranya untuk menghilangkan kandungan ion – ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni. Kandungan mineral sebagai bentuk kation anion dalam air secara makro diantaranya adalah Natrium (Na+), Kalsium (Ca2+), Magnesium (Mg2+), Kalium (K +), Besi (Fe3+), Klorin (Cl-), Sulfat (SO42-), dan Karbonat (CO 32-). Proses demineralisasi dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu : resin penukar ion, elektrodialisis, destilasi (multistage flash,multiple effect distillation), maupun reverse osmosis.
2.1. Resin Penukar Ion Garam dari air dapat juga dihilangkan dengan memakai ion. Unit penukar ion dilengkapi dengan penyaring pasir. Penukar ion terdiri dari penukar kation dan penukar anion. Penukar kation yang mengambil ion positif dari air dan penukar anion mengambil ion negatif dari air. Bahan penukar ini adalah resin yang apabila telah jenuh dapat diaktifkan kembali setelah diregenerasi. Penukar kation di regenerasi dengan asam sulfat (H2SO4) sedang penukar anion diregenerasi dengan menggunakan natrium hidroksida (NaOH). Reaksi di ion exchanger yaitu 1) Reaksi pengikatan cation pada resin H-Z : Cation(aq) + Anion(aq) + H-Z
Cation-Z + 2H+ + Anion(aq)
2) Reaksi regenerasi cation : Cation-Z(S) + H2SO4(aq)
H-Z + Cation-SO4(aq)
3) Reaksi pengikatan Anion pada resin R-OH : 2H+(aq) + Anion(aq) + R-OH(S)
R-Anion(S) + H2O(l)
4) Reaksi regenerasi anion : R-Anion(S) + NaOH(aq)
R-OH(S) + Na-Anion(aq)
Secara ringkas proses pembuatan air demin dengan resin penukar ion adalah 1) Pengaliran air ke kolam treatment awal dengan pompa, menggunakan saringan kasar di ujung pipa intake. 2) Pengambilan sampel untuk analisa air. 3) Pengolahan di kolam treatment awal. Di kolam treatment awal dilakukan penghilangan senyawa berbahaya/ racun dan penghilangan kesadahan. Langkah pertama pengolahan adalah aerasi. Aerasi akan mengoksidasi racun dan senyawa yang dapat mengendap setelah oksidasi. Langkah berikutnya adalah pemberian senyawa untuk netralisasi racun dan penghilangan kesadahan. 4) Pengolahan dalam clarifier mungkin dimasukkan desinfectant , selain bahan kimia untuk proses koagulasi dan flokulasi, yakni larutan pengatur pH serta senyawa koagulan dan flokulan 5) Penyaringan di anthracite filter , selanjutnya air dialirkan ke ion exchanger untuk dihilangkan ion-ionnya selain ion H + dan OH6. Adsorpsi (terhadap bau dan rasa) dengan bone-char
7. Penampungan produk air dan pemberian desinfectant 8. Distribusi produk. Hal-hal penting yang harus diperhatikan pada saat melakukan pendistribusian dan penyimpanan Air Demin adalah a) Air demin tidak boleh terkontaminasi oleh korosi bahan konstruksi alat, oleh sebab itu bahan konstruksi alat untuk air demin harus bahan yang tahan korosi. b) Dahulu orang menggunakan timah putih coran untuk pipa transportasi dan untuk tangki penyimpan air murni/aquades, tatapi sekarang orang menggunakan bahan aluminium atau plastik PVC untuk menyimpan air demin. d) Tidak digunakan Stainless steel untuk aquades, karena stainless steel tidak tahan stress dan korosif bersama-sama, serta lingkungan yang diam. 2.2. Elektrodialisis Elektrodialisis merupakan proses pemisahan ion-ion yang larut dalam air (garam) melalui pemakaian dua kutub listrik yang berlawanan dari arus listrik searah. Elektrodialisis hanya dapat digunakan untuk memisahkan partikel-partikel zat terlarut elektrolit karena elektrodialisis melibatkan arus listrik. Proses elektrodialisis dilakukan dengan menggunakan membran elektrodialisis. Membran yang digunakan pada sistem elektrodialisis merupakan membran selektif dan semipermeabel yang mampu melewatkan ion-ion terlarut. Dibanding teknologi pemisahan
lainnya,
teknologi
membran
menawarkan
keunggulan
seperti
pemakaian energi yang rendah, sederhana dan ramah lingkungan. Prinsip pemisahan pada elektrodialisis bedasarkan pada gaya tarik-menarik antar muatan bukan berdasarkan ukuran (Wang, 2010). Larutan yang mengandung garam dipompakan pada sel antar membran, dan tegangan listrik dialirkan pada kedua elektroda di ujung sistem elektrodialisis. Kation yang terlarut dalam umpan akan berpindah menuju katoda dan anion akan berpindah menuju anoda. Kation akan dengan mudah menembus membran penukar kation namun akan tertahan oleh membran penukar anion. Begitu juga dengan anion yang mampu menembus membran penukar anion namun tertahan oleh membran penukar kation (Wenten, 2014). Oleh karena itu ion-ion akan terkumpul pada konsentrat, sedangkan produk akan memiliki konsentrasi ion yang rendah. Proses ini mampu menghilangkan garam hingga 95% pada air permukaan dan 99% pada larutan NaCl.
2.2. Destilasi Destilasi adalah cara desalinasi paling kuno. Destilasi dilakukan dengan memanaskan air laut sampai menguap, kemudian uapnya diembunkan sehingga diperoleh kondensat air tawar. Cara destilasi yang dapat ditempuh ialah multistage flash dan multiple effect distillation. Vapor tekanan rendah akan terkompresi secara efektif sehingga temperaturnya pun akan naik. Untuk menghemat bahan bakar, maka destilasi dilakukan dengan menurunkan tekanan uap air (destilasi vakum) sehingga air dapat mendidih pada suhu yang rendah. 2.2.1. Multistage Flash Sistem ini merupakan pengembangan dari sistem distilasi biasa, yaitu air laut dipanaskan untuk menguapkan air laut dan kemudian uap air yang dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh air tawar yang ditampung di tempat terpisah sebagai
hasil
dari
proses
distilasi
dan
dikenal
sebagai
air
distilasi.
Pada sistem distilasi bertingkat ( Multistage Flash Distillation System), air laut dipanaskan berulang-ulang pada setiap tingkat distilasi dimana tekanan pada tingkat
sebelumnya
dibuat
lebih
rendah
dari
tingkat
berikutnya.
2.2.2. Multiple Effect Distilation Multi effect distillation adalah proses distilasi yang sering digunakan untuk desalinasi air laut. Ini terdiri dari beberapa tahapan atau “efek”. Dalam setiap tahap, air umpan dipanaskan oleh uap di tabung, sebagian air akan menguap dan uap ini mengalir ke
dalam
tabung
tahap
berikutnya,
pemanasan
dan
penguapan air lebih banyak. Setiap tahap pada dasarnya menggunakan kembali energi dari tahap sebelumnya. Tabung dapat tenggelam dalam air umpan, tetapi biasanya air umpan disemprotkan diatas bank tabung horizontal, dan kemudian menetes dari tabung ketabung sampai dikumpulkan dibagian bawah tabung. Air garam yang dikumpulkan di bagian bawah setiap tahap bisa disemprotkan pada tabung di tahap berikutnya, karena air ini memiliki suhu yang sesuai dan tekanan di dekat atau sedikit di atas suhu operasi dan tekanan pada tahap berikutnya. Beberapa air ini akan berkedip menjadi uap seperti yang dilepaskan ke tahap berikutnya pada tekanan rendah daripada tahap asalnya.
Tahapan pertama dan terakhir perlu eksternal pemanasan dan pendinginan masing-masing. Jumlah panas yang dikeluarkan dari tahap terakhir hampir harus sama dengan jumlah panas yang disuplai ke tahap pertama. Untuk desalinasi air laut, bahkan tahap pertama dan paling hangat biasanya dioperasikan pada suhu di bawah 70 ° C. Selama ini pemanfaatan teknologi desalinasi ini banyak digunakan di kapal-kapal tanker, untuk mensuplai air bersih bagi ABK-nya. 2.3. Reverse Osmosis Membran reverse osmosis dibuat dari berbagai bahan seperti selulosa asetat (CA), poliamida (PA), poliamida aromatis, polieteramida, polieteramina, polieterurea, polifenilene oksida, polifenilen bibenzimidazol , dsb. Membran komposit terdiri dari substrat film tipis terbuat dari berbagai bahan polimer ditambah polimer lapisan fungsional di atasnya. Membran mengalami perubahan karena mampat dan fouling (sumbat). Pemampatan itu serupa dengan creep pada plastik/logam bila terbebani tegangan kompresi. Semakin besar tekanan dan suhu, biasanya proses tidak reversible dan membran makin mampat. Normalnya, membran bekerja pada suhu 21-35 oC. Fouling pada membran disebabkan oleh zat-zat dalam air baku misalnya kerak, pengendapan koloid, oksida logam, bahan organik dan silika. Prinsip kerja reverse osmosis yaitu air dipaksa mengalir dari konsentrasi solut yang lebih tinggi ke konsentrasi solut yang lebih rendah. Pemaksaan arah aliran ini dilakukan dengan pemberian tekanan ke pada air umpan. Tekanan yang diberikan harus melebihi tekanan osmosis. Membran semipermeabel adalah membran yang dapat melewatkan atom atom atau molekul-molekul tertentu tetapi tidak melewatkan atom-atom/molekul yang lain. Dalam kasus filter reverse osmosis, yang dapat dilewatkan adalah molekul air saja, sedangkan garam-garaman tidak. Jika larutan berkonsentrasi tinggi diberi tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotik, maka air akan terdorong keluar melalui membran semi permeabel tersebut, sedangkan garam tetap tertinggal di bagian larutan berkonsentrasi tinggi. Hal ini tergantung dari tekanan yang diberikan dan karakter membran. Oleh sebab itu, dalam filter reverse osmosis akan dihasilkan air limbah (reject ) yang mengandung garam-garaman berkonsentrasi tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional. 2006. SNI 01-3553-2006 Air Minum Dalam Kemasan. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. Desmiarti, Reni. 2017. Kombinasi Proses Filtrasi dan Ion Exchange Secara Kontinu pada Pembuatan Aquadm (Demineralized Water).
Jurnal
Chemica. Vol. 4(1) : 27-32. Duncan, T. 2013. (online). https://www.scribd.com/doc/137233677/Air-Demin
Utilitas. pdf. (Diakses pada tanggal 24 Februari 2018).
Idaman, Said. Teknologi Reverse Osmosis. BAB10.pdf. Sata, Toshikatsu. 1996.
Trends in Ion Exchange Membrane Research.
International Congress on Membranes and Membrane Processes. The Membrane Society of Japan. Wang, L.K. Membrane and desalination technologies. 2010: Springer. Wardani, Anita Kusuma. 2015. Teknologi Deionisasi untuk Produksi Air Murni. Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung. Wenten, I.G. 2014. Elektrodialisis. Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.
