Mixed Bed Resin: Sistem Pertukaran Anion Kation Sebagai Sistem Penghasil Air Murni Ultrapure

Mixed Bed resin adalah sistem untuk memproduksi air murni (high purity water). Sistem ini menggunakan resin anion dan cation, dengan menempatkannya dalam satu tangki filter. Dengan resin di tabung yang sama, maka sistem regenerasi secara bersamaan, sehingga prosesnya lebih cepat.

Sistem Mixed bed resin ini sifatnya adalah sebagai mixed bed ‘polisher” dari Reverse Osmosis Membrane, atau juga setelah demineralizer anion-cation (two-bed).

Metode lain dalam menghasilkan air murni adalah dengan metode Electrodeionization (EDI) system. Berbeda dengan Mixed Bed, maka elektrodeionisasi menggunakan power elektrik tegangan tinggi untuk regenerasi resin. EDI tidak menggunakan bahan kimia, sehingga di industri pharmacy lebih banyak menggunakannya.

Mixed Bed Resin Adalah

Mixed bed adalah metode pertukaran ion atau water deionisation yang berfungsi untuk menghasilkan air murni dengan kandungan mineral rendah (mendekati air murni). Mixed bed resin ini sifatnya sebagai mixed bed polisher, artinya sebagai unit terakhir. Untuk itu air baku harus dari reverse osmosis atau demineralizer anion cation.

Fungsi utama dari system mixed bed resin adalah untuk menurunkan tingkat conductivity air (micro siemens). Pada industri yang lebih spesifik, akan menggunakan satuan resistivity. Berbeda dengan conductivity semakin kecil semakin baik, sedang resistivity (mega ohms) semakin tinggi nilainya semakin baik.

Pada operasionalnya sistem deionisasi ini, akan menggunakan banyak valve. Baik menggunakan sistem manual maupun sistem automatic. Untuk itu, karena banyak menggunakan valve (13 – 15 valve), lebih baik di desain secara otomatis. Apalagi dihubungkan dengan instrumentasi.

Seiring dengan penggunaan produksi, maka conductivity air pasti akan menuru. Saat inilah membutuhkan regenerasi kimia, yaitu dengan penukaran ion asam kuat (HCl) dan Basa Kuat (NaOH).

Bagaimana Proses Mixed Bed Resin?

Proses mixed bed resin saat operasional sama halnya dengan proses filter pada umumnya. Saat air mengalir pada lapisan resin anion dan cation (resin mixed bed) ini kontaminan ioniknya bertukar dengan ion H dan OH. Karena sudah hilangnya ion kontaminan ionik dari air, maka menghasilkan air murni.

Kapasitas penukaran ion ada batasnya, sehingga ketika kapasitas tukarnya “habis”, maka saat inilah membutuhkan REGENERASI. Sebelum proses regenerasi, maka resin harus bersih dari kotoran. Untuk itu perlu adanya tahapan backwash dan rinse sebelumnya.

Proses mixed bed selanjutnya, caustic (NaOH) masuk melalui aliran bawah. Sedangkan Asam (HCl) masuk melalui header regeneran upflow. Pipa hub kolektor akan mengalirkan sisa basa dan asam untuk membuangnya.

Setelah regenerasi, harus melakukan pembilasan lambat dan lanjutkan bilas dengan air produk. Setelah regenerasi, cek kualitas air benar sudah sesuai (< 1 microsiemens atau standar terbaik). Apabila belum tercapai, lakukan pembilasan atau flushing ke saluran drain.

mixed bed resin polisher — Layout Mixed Bed Resin

Step by Step Regenerasi Mixed Bed Resin

Plant water treatment seperti di PLTU dan lainnya sering membutuhkan air murni atau air ultrapure. Teknologi RO dan Mixed Bed adalah salah satunya yang sering terpasang. Di bawah ini, step by step proses regenerasi mixed bed resin seperti uraian di bawah ini:

Backwash – Bilas
Settling Bed Resin
Injeksi Kimia Asam & Basa
Perpindahan Kimia Asam & Kaustik
Tiriskan
Campuran Udara (jika ada)
Isi Ulang dengan air baku
Pembilasan
Cek Kualitas bypass sebelum masuk tangki produk

Pada umumnya setiap sistem air deionisasi mempunyai alat ukur konductivity pada unitnya. Conductivity myron adalah salah satu yang popular terpasang pada sistem. Unit ini mempunyai “toleransi” yang baik dalam pengukurannya, sehingga hasil pengukuran microsiemens mendekati pengukuran alat lainnya.

Air Deionisasi Setelah Proses Mixed Bed Resin

Proses air deionisasi sebelum mixed bed resin ada yang menggunakan reverse osmosis juga demineralisasi ion exchange. Proses keduanya pastinya menggunakan water softener yang juga menggunakan ion exchange.

Air deionisasi adalah air yang hampir sepenuhnya bebas dari mineral terlarut. Mineral-mineral ini ada sebagai kation (misalnya, natrium, kalsium, tembaga, besi, magnesium, timbal) dan anion (misalnya, klorida, fluoride, sulfat, nitrat). Air deionisasi setelah proses mixed bed resin akan memiliki conductivity yang rendah.

Nama lain untuk air deionisasi adalah air demineralisasi, secara teknis, air demineralisasi berarti air yang mineralnya sudah sebagian besar hilang. Pengertian air deionisasi dan demineralisasi tidak saja untuk proses mixed bed, melainkan juga terhadap proses anion-cation two bed (2 tabung).

Deionisasi dengan proses mixed bed resin akan menghasilkan air ultrapure dengan conductivity 0,15 us/cm, natrium 10 PPB dan silika 10 PPB. Hasil yang baik ini tentunya harus memperhatikan air bakunya, pada mixed bed resin membutuhkan air baku maksimal TDS 10 ppm.

Proses Flow Diagram Mixed Bed Resin

Proses flow diagram system menggambarkan aliran air dari tangki air baku, pretreatment, reverse osmosis, mixed bed unit serta tangki produk. Serta beberapa kontrol dan instrumentasi agar sistem secara fungsi dan control bekerja dengan baik.
Beberapa komponen yang ada di dalam sistem proses flow diagram adalah :

Langkah Start-Up

Adapun langkah – langkah memulai operasional (START – UP) unit mixed bed resin atau uji commissioning, sebagai berikut:

1) Mempersiapkan bahan kimia untuk regenerasi pertama, NaOH 48% 40kg dan HCL 32% 60 kg kemudian menuangkan ke dalam tangki chemicals. Tuangkan NaOH sampai batas 8 Gallon (lihat batas pada tangki ), tuangkan HCl sampai batas 15 Galon (lihat batas pada tangki).
2) Memutar Switch Regenerasi ke posisi MANUAL (tunggu 5 dt), kemudian tekan push button Manual Regeneration.
3) Regenerasi unit akan berjalan dengan 13 siklus dengan masing-masing siklus melakukannya secara otomatis, dengan waktu masing-masing siklus sesuai pengaturan.
4) Lakukan pengaturan tekanan udara pada Air Regulator, 3 bar untuk tekanan Pneumatic dan 5 bar untuk Air mixing.
5) Lakukan pengaturan flow Chemical melalui ball valve (tangki Chemical), sesuai yang perhitungan regenerasi (biarkan saja valve kondisi full open).

Tahapan Cycle Operasional Mixed Bed Resin

Apa Saja Komponen Mixed Bed Resin?

Beberapa komponen dari system mixed bed resin akan langsung “kontak” dengan air yang mengandung asam kuat dan basa kuat. Untuk itu perlu mempertimbangkan bahwa material tersebut adalah tahan terhadap korosif.

Hampir sebagian besar sistem menggunakan material PVC, baik class AW atau schedule 80. Hampir tidak ada pemipaan menggunakan material dari steel, atau dari stainless. Di bawah ini beberapa komponen tangki mixed bed adalah sebagai berikut:

Tangki Carbon Steel dengan lapisan karet (rubber)
Tiga buah Glass Sight pada sisi atas, tengah dan bawah.
Media Resin, Strong Acid Cation & Strong Base Anion Resin
Skid Mounted Schedule 80 PVC Piping
PVC Hub Radial Inlet
PVC Header Lateral Middle Collector
Strainer on Plate Bottom Collector

Thermal Safety Valve
Butterfly Valve & Ball Valves
Inlet/Outlet Pressure Gauges
Conductivity Analyzer on Product
Digital Flowmeter on Feed
Local Control Box
PLC Controls

Tangki Mixed Bed Resin

Tangki mixed bed resin terbuat dari pipa steel, yang terlapis dengan material rubber. Tujuan dari pelapisan ini agar material body tidak langsung terkena bahan kimia yang menimbulkan korosif.