TUGAS UTILITAS

“DEIONISASI”

Disusun oleh :

1. Rizka Amalia L2C0090172. Yufidani L2C0090183. Rini Kusumawati L2C0090194. Ika Permatasari L2C0090205. Yudha Duta Utama L2C0090236. Fadila Dwi Ratmanigsih L2C0090247. Giovanni Anward L2C0090258. Ary Nurhayati L2C0090269. Gita Khaerunisa L2C00902710. M. Fatih Askarillah L2C00902811. Verona Amelia L2C00902912.13.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

I. PENDAHULUAN

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

- Mikrofiltrasi

- Ultrafiltrasi

- Nanofiltrasi

Reverse Osmosis

2. Pertukaran Ion

- Softening

- Deionisasi

3. Adsorpsi Karbón Aktif

4. Destilasi

Salah satu sistem pengolahan air yang tergolong mudah adalah dengan

menggunakan konsep pertukaran ion atau ion exchange yaitu diantaranya

softening dan deionisasi. Dan yang akan kita bahas dalam makalah ini adalah

deionisasi.

II. DEFINISI

Deionisasi adalah sebuah metode yang sering digunakan dalam

laboratorium untuk memproduksi air yang telah dimurnikan. Dan proses ini dapat

memurnikan air mencapai tahanan maximum 18,2 megohm/cm pada suhu 25o.

system deionisasi biasanya terbentuk dari satu sampai empat cartridge silinder

yang didalamnya terdapat resin penukar ion. Walaupun alat ini belum tentu

menghasilkan air yang benar-benar murni, alat ini cukup tepat dan cepat, selain itu

teknologi ini cukup sesuai untuk berbagai aplikasi. Deionisasi merupakan system

terbaik untuk mengurangi padatan dan gas yang terlarut, walaupun biasanya tidak

bisa diterapkan dengan baik pada impuritas yang lain.

Metode ini bekerja dengan penukaran ion hydrogen untuk kation dan ion

hidroksil untuk kontaminan anion dalam air umpan. Resin deionisasi adalah

plastik tipis yang melingkar dan dilalui oleh air umpan. Kemudian kontaminan

akan digantikan oleh group hydrogen dan hidroksil dari resin, dan resin akan

ditukar atau diregenerasi.

III. RESIN PENUKAR ION

Resin penukar ion dapat didefinisi sebagai senyawa hidrokarbon

terpolimerisasi, yang mengandung ikatan hubung silang (crosslinking) serta

gugusan-gugusan fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan.

Sebagai zat penukar ion, resin mempunyai karakteristik yang berguna dalam

analisis kimia, antara lain kemampuan menggelembung (swelling), kapasitas

penukaran dan selektivitas penukaran. Penggunaannya dalam analisis kimia

misalnya untuk menghilangkan ion-ion pengganggu, memperbesar konsentrasi

jumlah ion-ion renik, proses deionisasi air atau demineralisasi air, memisahkan

ion-ion logam dalam campuran dengan kromatografi penukar ion.

Ada 2 jenis resin penukar ion yaitu :

1. Resin kation ( mengandung ion positif ) resin ini melepaskan ion hydrogen

H+ untuk kemudian ditukarkan dengan unsur kation yang terdapat dalam air.

2. Resin anion ( mengandung ion negative ) resin ini melepaskan ion hidroksil

OH- untuk kemudian ditukarkan dengan unsur anion yang terdapat dalam air.

IV. TIPE DEIONISASI

Ada dua tipe proses deionisasi, antara lain two-bed deionization dan mixed-bed

deionization.

1. Two-bed deionization

System two-bed deionizer terdiri dari dua reactor, yang pertama berisi

resin penukar kation yang melepaskan ion hydrogen H+ dan yang satunya

lagi berisi resin anion yang melepaskan ion hidroksil OH-. Air mengalir

melalui kolom kation, disini seluruh kation ditukar dengan ion hydrogen.

Untuk menjaga keseimbangan elektris, untuk setiap kation monvalent seperti

Na+ ditukar dengan satu ion hydrogen, sedangkan untuk kation yang divalent

seperti Ca2+ atau Mg2+ ditukar dengan dua ion hydrogen. Prinsip yang sama

juga berlaku pada proses pertukaran anion. Air yang telah di desilinasi

mengalir ke dalam anion kolom. pada proses ini seluruh ion bermuatan

negative ditukar dengan ion hidroksil yang kemudian berkombinasi dengan

ion hydrogen membentuk air (H2O)

2. Mixed-bed deionization

Dalam mixed-bed deionisasi resin penukar kation dan penukar anion

tercampur dalam satu reactor yang sama. Campuran yang tepat dari penukar

kation dan penukar anion dalam satu kolom menjadikan mixed-bed deionizer

ekuivalen dengan rancangan two-bed deionizer. Sehingga air yang dihasilkan

dari mixed-bed deionizers kualitasnya lebih baik daripada air yang

diproduksi dari rancangan two-bed deionizer.

Walaupun lebih efisien dalam pemurnian air, mixed-bed deionizer

lebih sensitive terhadap pengotor (impurities) dalam air yang masuk dalam

deionizer dan membutuhkan proses regenerasi yang kompleks. Mixed-bed

deionizer biasanya digunakan untuk meningkatkan tingkat kemurnian air

setelah air diolah dari two-bed deionizer dan reverse osmosis unit.

Gb. Skema mixed-bed deionizer

V. MEKANISME 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.

Gambar 9 Proses Deionisasi

VI. APLIKASI PROSES DEIONISASI

Deionization adalah proses menghilangkan mineral dari air untuk

menghasilkan air murni, yang memiliki kandungan mineral nominal sangat rendah

atau air murni ultra yang hampir bebas mineral. Proses ini biasanya melewatkan

air melalui dua separator yang terpisah, kation dan anion, diikuti dengan mixed

bed. Proses deionization dapat ditemukan pada aplikasi berikut

1. Laboratorium: Digunakan untuk pembersihan dan pengolahan sampel dan

membersihkan gelas dan instrumen lainnya. Penggunaan air murni

mengurangi kemungkinan kontaminasi; percobaan dan pengujian dengan

kotoran dalam air dapat berinteraksi dengan sampel uji dan menyebabkan

hasil yang salah.

2. Elektronika Manufaktur: Digunakan untuk mencuci papan sirkuit cetak

dan membersihkan papan sirkuit elektronik dan rakitan. Penggunaan air

murni mengurangi kemungkinan mineral bereaksi dengan mengarahkan

logam yang dapat menyebabkan korosi dan menciptakan kegagalan

prematur.

3. Makanan dan Minuman: Digunakan dalam proses manufaktur dan sebagai

bahan dalam beberapa minuman botol. Juga digunakan untuk persiapan

makanan, serta air bilas untuk membersihkan. Juga digunakan untuk

proses sterilisasi dan sebagai tempat air gratis untuk wadah mencuci dan

udara kering.

4. Botol Air: Digunakan untuk menghilangkan mineral sebelum proses

pembotolan untuk mencicipi air bersih.

5. Metal Finishing: Digunakan untuk membersihkan bagian dan air bilasan

akhir. Juga digunakan untuk membilas spot gratis dan cairan kimia

6. Kedokteran: air deionisasi biasanya digunakan sebagai kembali ke sistem

RO. Air murni digunakan untuk mesin cuci darah yang membutuhkan

pencampuran air bebas mineral dengan solusi dialisis. Persyaratan medis

untuk garam dan air langsung diperkenalkan ke dalam tubuh mendikte

senyawa mineral gratis karena tubuh manusia sistem filter alam yang

dilewati.

7. Boiler: Digunakan untuk air rendah mineral untuk membantu korosi dan

scaling

VII. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PROSES DEIONISASI

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.

Terdapat beberapa kerugian dari deionisasi yaitu, tidak dapat

menghilangkan partikel-partikel kecil, pirogen atau bakteri dan biaya

operasionalnya relatif mahal. System ini memerlukan bantuan system lain untuk

menghasilkan air yang benar-benar murni. Kemudian resin penukar ion juga tidak

dapat dicuci selama proses berlangsung sehingga air yang stagnan dalam cartride

menjadikan kondisi yang mendorong pertumbuha bakteri. System ini juga tidak

dapat mengurangi seluruh mineral organik terlarut yang terdapat dalam air umpan.