Cara memproses Air Sumur Sadah, Banyak Mengandung Kapur, Keruh, dan Tidak Berbusa Saat Digunakan Mencuci Dengan Sabun

Air sadah, adalah air yang mengandung banyak mineral karbonat didalamnya. Karbonat (CO3) bisa terbentuk sebagai Natrium Karbonat (Na2CO3) Kalium karbonat(K2CO3) Magnesium karbonat (Mg2CO3)dan Calsium Karbonat (CaCO3), yang memang karena Natrium, Kalsium, Magnesium, dan Kalium termasuk golongan pembentuk tanah, jadi wajar saja jika ada air sumur gali/ air sumur bor yang mengandung banyak senyawaan ini. Dampak dari tingginya kadar karbonat dalam air, pastinya cukup berbahaya jika masuk kedalam tubuh terlalu banyak dan terus menerus, sehingga dibutuhkan sebuah cara pengolahan memproses air sumur sadah yang mengandung kapur dengan ciri keruh dan tidak berbusa saat digunakan untuk mencuci dengan sabun
Air sadah umumnya tidak menimbulkan busa saat mencuci menggunakan sabun karena ion karbonat yang bereaksi terhadap sabun membuat sabun kehilangan efektifitasnya dalam membersihkan. Selain itu, air sumur yang "sadah" akan meninggalkan jejak berupa "kerak" jika kita mendidihkan air didalam panci, karena terbentuknya senyawaan bikarbonat (HCO3) yang bersifat sukar laurt didalam air.

presepsi singkat air sadah

Cara pengolahan sederhana untuk mengatasi air sadah ini adalah dengan menggunakan resin penukar ion (ion exchange). Mekanisme kerja resin penukar ion adalah sbb :

Pada resin penukar ion (jenis kation), air sumur yang sadah dialirkan kedalam sebuah bejana bertekanan rendah melewati sekumpulan resin kation ini, yangmana ion Na+, Mg+, Ca+, K+ pada bentuk senyawaan karbonat, akan tergantikan dengan ion H+ dari resin kation tersebut, dan senyawaan logam tadi, akan menyangkut (terikat) didalam resin menggantikan ion H+ yang terlepas dan larut didalam air.
Pada resin penukar ion (jenis anion), air sumur yang telah dilewatkan bejana tahap awal dialirkan kedalam sebuah bejana kembali bertekanan rendah melewati sekumpulan resin anion ini, yangmana ion CO2-, CO3-, HCO3-, pada bentuk senyawaan karbonat dan turunannya, akan tergantikan dengan ion OH+ dari resin anion tersebut, dan senyawaan bermuatan negatif tadi, akan menyangkut (terikat) didalam resin menggantikan ion OH+ yang terlepas dan larut didalam air.

Proses penukaran ion ini sering disebut demineralisasi air / Penghilangan mineral dalam air. Demineralisasi adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange. Air hasil proses demineralisasi biasanya digunakan untuk berbagai macam kebutuhan, mulai dari skala rumah tangga sampai industri. Industri yang menggunakan air demin (sebutan air yang sudah diproses dengan resin penukar ion) diantaranya adalah pembangkit listrik tenaga uap,laundry industri semikonduktor, dan juga industri farmasi.

Skema Kolom Resin Ion Exchange Pada Proses Demineralisasi

(Sumber)

Ada dua tipe kolom resin yang umum digunakan pada proses demineralisasi air. Keduanya adalah Single Bed dan Mixed Bed Ion Exchange Resin. Single Bed berarti di dalam satu kolom hanya terdapat satu jenis resin saja yakni kation resin saja atau anion resin saja. Sedangkan kolom Mixed Bed berisi campuran resin kation dan anion.

Kedua tipe kolom resin di atas bekerja pada dua tipe sistem demineralisasi yang berbeda:

Multi-Stage Demineralisasi

Pada awal proses demineralisasi multi-stage, air akan melewati resin kation untuk mengikat ion-ion mineral positif. Proses ini diikuti dengan pelepasan ion H⁺ ke dalam air. Jika R dan K²⁺ berturut-turut adalah molekul ion resin dan ion mineral positif, maka reaksi ion exchange yang terjadi pada kolom resin yakni sebagai berikut:
2 R-H + K²⁺ → R₂K + 2 H⁺

Ion kalsium yang terlarut di dalam air biasanya berbentuk kalsium bikarbonat. Pada saat ion kalsium diikat molekul resin, kalsium bikarbonat akan terpecah membentuk molekul air dan karbondioksida.
2 R-H + Ca(HCO₃)₂ → R₂Ca + 2 H₂ + 2 CO₂
Molekul karbondioksida hasil reaksi di atas dikeluarkan melalui sistem CO₂ removal.

Kombinasi Kolom Resin Kation, Anion, serta Sistem Pembuang CO₂(Sumber)

Ion H⁺ yang lepas ke dalam air akan berikatan dengan anion terlarut di dalam air. Sehingga reaksi ion hidrogen tersebut akan menghasilkan asam kuat seperti asam sulfurik, hidroklorik, dan asam nitrit. Untuk menghilangkan keasaman ini, air dialirkan lebih lanjut ke resin anion. Saat melewati resin anion, ion-ion negatif yang larut di dalam air akan terikat oleh molekul resin diikuti dengab terlepasnya ion OH^-. Jika A adalah ion negatif yang terlarut di dalam air, maka reaksi yang terjadi pada resin anion adalah sebagai berikut: 2 R-OH + A^2- → R₂A + 2 OH^-
Pada akhirnya ion H⁺ dan OH^- akan bereaksi membentuk molekul air baru:H⁺ + OH^- → H₂O

Proses Demineralisasi Air Multi-stage
(Sumber)

Bentuk variasi sistem demineralisasi lain yakni dengan menggunakan kolom resin anion kuat dan lemah. Sistem ini menghasilkan kualitas output yang sama dengan hanya menggunakan satu resin anion. Keuntungan sistem ini yaitu lebih ekonomis saat harus mengikat anion-anion kuat seperti sulfat dan klorit, karena pada saat proses regenerasi resin, larutan NaOH pekat yang keluar dari kolom resin kuat sudah cukup untuk meregenerasi anion resin lemah. Untuk menghadapi anion kuat terlarut dalam air dengan jumlah yang sama, jumlah larutan NaOH yang dibutuhkan untuk meregenerasi dua anion resin tersebut, lebih sedikit dibandingkan NaOH yang meregenerasi sistem dengan satu anion resin.

Proses Demineralisasi Air Menggunakan Resin Anion Kuat dan Lemah
(Sumber)

Mixed Bed Demineralisasi

Pada beberapa kebutuhan industri, terkadang dibutuhkan tidak satu tahap proses pertukaran kation dan anion. Pada beberapa proses, bahan baku air dilewatkan sampai dua atau tiga kation dan anion kolom resin. Untuk meringkas proses, maka setiap stage pertukaran ion dapat digunakan satu kolom resin yang berisi resin kation dan anion sekaligus. Pada akhir proses demineralisasi, akan didapatkan air dengan kualitas sangat murni. Sistem ini sangat cocok digunakan pada pabrik-pabrik pengguna boiler bertekanan tinggi, serta industri elektronik untuk kebutuhan mencuci transistor dan komponen-komponen elektronika lainnya.

Kolom Resin Mixed Bed

(Sumber)

Proses Regenerasi (Cara Memperbaharui / Memperbaiki resin penukar ion)

Jika keseluruhan molekul resin telah mengikat ion sasaran mereka, maka resin dikatakan telah mencapai titik jenuhnya. Untuk dapat menggunakan kembali resin tersebut perlu dilakukan proses regenerasi. Yang dimaksud regenerasi adalah menrecycle resin tersebut agar bisa digunakan kembali. Karena harga resin penukar ion ini cukup menguras kantong, yakni berkisar rp.100.000/liternya. Berikut adalah tahapan umum proses regenerasi resin single-bed kation atau anion:

Lakukan pencucian resin backwash dengan mengalirkan air berlawanan arah dengan aliran normal treatment. Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan kotoran yang mungkin mengendap di dalam bejana.
Injeksi bahankimia(H₂SO₄ atau NaOH konsentrasi 5%) yang telah dilarutkan dengan air berkualitas, ke dalam kolom/ bejana resin. bahankimia tsb harus mengalir pada kecepatan yang cukup sehingga waktu kontak dengan resin adalah 20 hinga 40 menit.
Alirkan air murni ke dalam kolom dengan kecepatan yang sama dengan tahap sebelumnya.
Terakhir, bilas resin dengan mengalirkan air demin dengan kecepatan sama dengan proses treatment, sampai air output dari resin ini sesuai dengan kualitas yang diinginkan.

Untuk proses regenerasi resin mixed-bed, membutuhkan tahapan yang lebih banyak. Berikut adalah tahapan-tahapan tersebut:

Lakukan backwash untuk memisahkan resin kation dengan resin anion.
Hentikan backwash dan tunggu hingga butiran-butiran resin mengendap.
Jika diperlukan, buang air di dalam kolom hingga level mencapai setara dengan ketinggian resin.
Injeksikan NaOH pekat yang telah dilarutkan ke dalam air demin.
Keluarkan NaOH dari dalam kolom dengan mengalirkan air pelarut ke dalam kolom.
Injeksikan larutan asam pekat (seperti hidroklorik atau asam sulfat) ke dalam kolom resin.
Keluarkan larutan asam dari dalam kolom dengan mengalirkan air pelarut ke dalam kolom.
Buang air hingga mencapai level setara dengan butiran resin.
Aduk resin dengab menghembuskan udara terkompresi bersih atau nitrogen bertekanan.
Isi kembali kolom dengan air demineralisasi.
Lakukan pembilasan terakhir hingga didapatkan kualitas output yang sesuai dengan spesifikasi.

Sistem Demineralisasi Air

(Sumber)

Referensi dan sumber:

Deionised / Demineralised Water
Regeneration Methods for Ion Exchange Unit
Principle of Water Treatment
http://artikel-teknologi.com/proses-demineralisasi-air/

Referensi dan eBook Gratis: