Water Deionisation adalah mesin penghasil air murni atau air demineralisasi. Pada industri tertentu kebutuhan akan air murni sangat penting, bahkan jika tidak ada air murni maka industri tersebut akan berhenti produksinya. Beberapa diantaranya adalah Laboratorium, Perusahaan Bioteknologi, perusahaan Farmasi, perusahaan Kosmetik, pabrik elektronik, pabrik pengolahan makanan, Pelapisan dan anodisasi, dan mesin boiler tekanan tinggi.
Water Deionisation
Kualitas air dari produksi water deionisation akan berkurang drastis hampir semua kandungan mineralnya. Untuk itulah air produksi proses water deionisation disebut air murni atau bisa disebut high purity water.
Ada dua metode dalam proses water deionisation yaitu Mixed Bed Deionization Resin dan Electrodeionisation (EDI). Metode Mixed bed deionization adalah menggunakan bahan kimia, sedangkan metode electrodeionisation EDI tidak menggunakan bahan kimia. Pengganti dari penggunaan kimia pada EDI adalah modul unit yang disusun menggunakan voltage tegangan tinggi.
Pada ulasan dibawah akan menyampaikan khusus water deionisation menggunakan electrodeionization EDI. Mapurna sudah berpengalaman melakukan assembly dan pemasangan beberapa EDI system di Indonesia.
Apakah Water Deionisation?
Water Deionisation adalah teknologi penukar ion resin yang akan menghasilkan air murni. Pada prinsipnya ada 2 metode yang umum digunakan, yaitu menggunakan mixed bed resin dan yang kedua menggunakan EDI system.
Di Indonesia belum banyak teknologi EDI dikembangkan, hal ini mengingat asumsi bahwa metode mixed bed resin atau two bed resin lebih pasti hasilnya. Namun semenjak issue “green ecology” di beberapa industri, maka mengurangi bahan kimia menjadi keharusan, maka metode EDI lebih mampu menjadi solusinya.
Electrodeionisation Sebagai Alternatif Pengganti Mixed Bed Resin
Water deionisation dengan EDI adalah pilihan pengganti mixed bed resin anion dan cation. Dengan penggunaan electrodeionisation system ini maka tidak diperlukan lagi bahan kimia regenerasi. Selanjutnya regenerasi akan digantikan secara terus menerus dengan system elektrik voltage.
Electrodeionisation dapat menghilangkan garam dan kontaminan di dalam air yang dapat di diionisasi, termasuk amonia, karbon dioksida, boron dan silika. Air dengan kemurnian tinggi diperlukan di banyak industri, seperti obat-obatan, elektronik dan laboratorium. Untuk aplikasi ini dan lainnya, ion air dihilangkan dalam proses yang disebut diionisasi.
Ion adalah molekul apa pun dengan muatan listrik bersih yang positif atau negatif. Contoh umum ion termasuk natrium, kalsium, klorida dan kalium. Diionisasi membuat air murni, menghilangkan molekul-molekul ini. Setelah molekul-molekul ini hilang, air aman sehingga bisa digunakan untuk pencampuran dalam obat-obatan atau menggunakan laboratorium.
Saat ini lebih banyak dipilih teknologi high purity water dengan system yang tanpa bahan kimia. Electrodeionisation System adalah DI Water Treatment saat ini semakin banyak digunakan di dunia industri, pada bidang yang membutuhkan air murni dengan konduktivitas rendah. Bahkan di dunia pharmacy, penggunaan
Deionisation water dengan electrodeionisation adalah proses tahap lanjut (polishing) untuk mendapatkan hasil air murni (high purity water). Hasil maksimal yang bisa dicapai adalah 18 megaohms (~ conductivity 0,056 micro siemens). Hasil ini tentunya mempertimbangkan kondisi input air yang masuk ke dalam modul EDI.
Histori Water Deionisation Dengan Electrodeionisation
Kebutuhan air murni atau air demineralisasi untuk industri semakin meningkat seiring pertumbuhan industri di Indonesia. Disamping itu issue ramah lingkungan, hadir melengkapi pertumbuhan industri tersebut. Electrodeionization ini adalah salah satu solusi di bidang water treatment system.
Water deionisation dengan EDI sudah ada pada tahun 1980-an. Paten O’Hare1, yang dikeluarkan pada tahun 1984, merupakan dasar dari semua teknologi electrodeionization.
Sistem electrodeionization water treatment menggantikan tempat Mixed Bed ion resin diionisasi konvensional. Tidak seperti resin deionisasi, electrodeionization water treatment tidak memerlukan shut down untuk mengganti resin atau untuk regenerasi resin menggunakan bahan kimia.
Sistem konvensional umumnya menggunakan Mixed bed resin untuk polishing menurunkan mineral air. Mixed bed terdiri dari resin Cation Anion dimana dalam operasionalnya harus dilakukan “regenerasi” dengan asam kuat (HCL) dan basa kuat (NaOH).
Capex Opex Electrodeionisation Lebih Rendah
Dari sisi pengadaan modal, investasi Mixed bed cenderung sedikit lebih rendah dibanding electrodeionisation. Namun, operasionalnya membutuhkan biaya rutin yang signifikan. Sementara electrodeionisation hampir tidak membutuhkan biaya operasional.
Issue penggunaan kimia HCL dan NaOH yang mencemari lingkungan dan kesehatan menjadi halangan di beberapa industri. Sehingga pilihan penggunaan mixed bed resin semakin ditinggalkan.
Teknologi water deionisation dengan electrodeionisation menjadi pilihan untuk mengganti peran mixed bed. Di industri farmasi pilihan menggunakan electrodeionization water treatment sudah menjadi yang utama.
Pengoperasiannya jauh lebih sederhana daripada mixed bed dan yang terpenting penggunaan chemical sudah tidak ada sama sekali.
Deionization vs Electrodeionization — Apa Perbedaannya?
Electrodeionisation adalah bentuk deionisation yang menggunakan listrik untuk menghilangkan ion dari air. Electrodeionisation water adalah sistem yang tidak menggunakan bahan kimia, yang digunakan hanya power listrik. Sistem ini menjadi populer saat ini, karena kualitasnya lebih konstan.
Disamping electrodeionisation bentuk deionisation lainnya adalah metode pertukaran ion menggunakan bahan kimia.
Syarat Air Baku Water Deionisation Dengan Electrodeionisation
Water deionisation sifatnya adalah sebagai polishing, oleh sebab itu air yang masuk menjadi air baku harus sesuai dengan syarat minimum.
Syarat minimum mutlak adalah nilai TDS, yaitu maksimal 20 ppm. Semakin tinggi TDS air baku, maka akan dibutuhkan power energi yang lebih besar juga.
Berikut ini adalah persyaratan untuk beroperasi optimal modul EDI electrodeionisation. Kinerja optimal dari modul akan menghasilkan output yang bagus, apalagi persyaratan optimum terpenuhi.
Bagaimana Pretreatment Water Deionization Electrodeionisation?
Merujuk dari syarat air baku pada point 2, maka diperlukan pretreatment water deionisation electrodeionisation yang baik agar syarat optimal dipenuhi, atau setidaknya syarat minimal terpenuhi.
Pretreatment electrodeionisation water sebaiknya menggunakan reverse osmosis, baik single phase atau double phase. Untuk air baku yang nilai TDS agak tinggi diatas 1000 ppm, sebaiknya menggunakan double phase RO.
Penggunaan double phase RO juga dianjurkan, apabila ada unsur tertentu yang melebihi batas. Kecenderungan unsur silika paling banyak mempengaruhi air baku, untuk itu salah satu meminimalkan risiko adalah dengan menggunakan double phase RO.
Komponen Pretreatment Water Deionisation
Dari uraian gambar, komponen pretreatment water deionisation yang dibutuhkan adalah sama seperti pretreatment reverse osmosis. Adapun komponen yang sering terpasang seperti di bawah ini :
- Chlorine Removal
- Filtration (Multi-Media Filter dan Carbon Aktif)
- Softener
- Reverse Osmosis Single Phase atau Double Phase
pH Adjustment (catatan : jika Silika terlalu tinggi) - CO2 Removal
- Prefilter Cartridge (catatan : jika menggunakan tangki penampungan air baku)
Masalah Silika dan CO2 Pada System Water Deionisation
Beberapa kasus yang sering ditemukan pada saat pemasangan water deionisation electrodeionisation adalah kandungan silika dan CO2 yang tinggi. Mengurangi silika tentunya akan membutuhkan biaya yang tidak kalah kecil dibanding pengadaan electrodeionisation water treatment itu sendiri. Sehingga sering kali mempertimbangkan untuk mengabaikan menurunkan unsur silika, dengan asumsi waktu penggunaan modul electrodeionisation water masih terhitung ekonomis.
Sedangkan kasus CO2 yang tinggi, hampir sering ditemui pada air baku electrodeionisation water. Hal ini secara umum akan terjadi, karena setelah melalu RO, maka kecenderungan pH rendah menyebabkan akumulasi CO2.
Salah satu alternatif untuk mengurangi CO2 yang tinggi adalah dengan degasifier menggunakan membran khusus. Membrane ini selanjutnya akan bekerja menurunkan CO2. Pada teknologi konvensional, degasifier dilakukan dengan cara melakukan pembuangan air dari ketinggian tertentu, sehingga gas bisa dilepaskan di udara terbuka.
Pada air umpan electrodeionisation, Total CO2 adalah beban pada modul electrodeionisation water. Total CO2 adalah jumlah gas CO2 terlarut (atau H2CO3) dan bikarbonat (HCO3-) dan karbonat (CO3-2) ion. pH menentukan keseimbangan antara ketiga jenis gas ini. Namun, ” CO2 Test Kit” normal hanya mengukur 1 dari 3 jenis gas, sehingga sering meremehkan beban pada sistem electrodeionisation.
Bagaimana Proses Water Deionisation Dengan Electrodeionisation?
Konsep water deionisation dengan electrodeionisation bekerja berdasarkan adanya medan listrik yang menarik ion-ion dalam air. Medan listrik didapat melalui dua lempeng elektroda bermuatan. Elektroda ini berfungsi sebagai pensuplai muatan (Curent Colector); Elektroda (-) menarik ion+ (Cation) dan Elektroda (+)menarik ion- (Anion).
Aliran air ( IN brackish water) mengalir melalui dua lempeng elektroda terebut sehingga ion-ion terlarut akan ditarik ke elektroda yang bermuatan berlawanan. Proses pemisahan Cation dan Anion harus terus berlangsung, jangan sampai ion-ion tersebut lepas dan bersatu kembali pada outlet. (OUT desalination water).
Ion-ion yang terpisah dari air baku dialirkan pada ruang tersendiri yang disebut Concentrate. Dengan demikian Outlet merupakan aliran product murni dimana ion-ion sudah dipisahkan.
Aliran ion pada Concentrate membutuhkan perlakuan khusus agar Anion & Cation masing-masing mengalir pada saluran yang terpisah. Proses tersebut satu per satu disebutkan sebagai berikut:
- a) Resin Anion & Cation yang diletakan sepanjang aliran air baku mulai dari Inlet (IN brackish water) sampai Outlet (OUT desalinated water) berfungsi menangkap ion-ion dalam air baku, resin akan menjadi jembatan memindahkan ion-ion tersebut mendekati Elektroda (Current Kolektor). Resin berfungsi sebagai penangkap ion namun tidak mengikat, karena ion-ion tersebut langsung ditarik ke Elektroda dengan demikian dipastikan tidak ada ion-ion yang lewat ke outlet.
- b) Cation & Anion Exchange Membrane sebagai pembatas antara Resin dan Elektroda yang selektif terhadap ion-ion sesuai muatannya masing-masing. Cation Exchange Membrane terletak pada Elektroda (-) berfungsi melewatkan ion+, sedangkan Anion Exchange Membrane terletak pada Elektroda (+) berfungsi melewatkan ion-. Ion-ion yang telah masuk melalui Exchange membrane tidak dapat keluar dari Exchange membrane tersebut dan dialirkan ke Concentrate.
- c) Porous Elektrode adalah material yang terlepas dari Elektroda akibat adanya beda potensial listrik. Pada gambar, Porous Elektroda ditunjukkan sebagai butiran warna hitam yang terletak pada ruang antara Exchange Membrane dan Current Kolektor (Elektroda). Butiran hitam ini merupakan material berongga dan bermuatan akibat medan listrik, efektif menangkap (menyerap) ion-ion di sekitarnya dan mengalirkan ke luar. Porous+ akan mengikat Anion dan Porous- akan mengikat Cation dan dialirkan keluar. Saluran porous akan digabung menjadi Concentrate yang dibuang ke drain.
Simulasi Perhitungan Desain Water Deionisation
Beberapa vendor (manufaktur) modul EDI menyiapkan software khusus untuk membuat perhitungan (proyeksi) hasil dari rencana pemasangan system water deionisation. Sama halnya dengan reverse osmosis memiliki beberapa software seperti ROSA, Hydracap, dll., maka electrodeionisation modul juga memiliki software yang disebut electrodeionization CAD.
Electrodeionisation EDI CAD ini akan memberikan informasi nilai kualitas hasil dalam satuan micro siemens atau megaohm, juga terhadap hasil nilai silika. Contoh perhitungan electrodeionisationn CAD seperti dibawah ini :
Kebutuhan Power Elektrik Water Deionisation EDI
Hampir sebagian besar vendor modul electrodeionisation EDI menggunakan voltage DC, bukan AC. Tujuan menggunakan voltage DC adalah agar mudah diatur tegangannya. Pada desain water deionisation dengan EDI, pengaturan ini diperlukan sebagai variabel, ketika adanya sumber air baku yang berbeda menjadi umpan EDI modul.
Tentunya semakin tinggi TDS air umpan, akan semakin tinggi juga membutuhkan voltage elektrik.
Apa Keuntungan Water Deionization Dengan Electrodeionisation?
Apa Keuntungan menggunakan water deionisation dengan electrodeionisation daripada Mixed bed Ion Resin? Ada beberapa alasan untuk dijadikan pertimbangan sebagai berikut :
- a) Hasil produksinya konsisten : tidak seperti Mixed bed resin semakin mendekati waktu regenerasi biasanya kualitas air produk berubah.
- b) Operasionalnya bisa terus menerus : saat pergantian regenerasi maka sistem harus diberhentikan.
- c) Biaya sangat efektif : Asumsi kapasitas 1,8 M³/Jam beroperasional selama 8 jam, hanya membutuhkan 300 Vdc @ 2 ampere = 4.8 kWH. Biaya per 8 jam : 4.8 kWH @ Rp. 1500 = Rp. 7.200.
- d) Tidak ada limbah berbahaya : air rijek (dari concentrate) setara hanya 2% saja. Dan bukan limbah, bahkan bisa digunakan untuk keperluan lain.
- e) Tidak menggunakan bahan kimia, sehingga mengurangi biaya dan risiko.
- f) Membutuhkan sedikit tempat “space” ruangan.
- g) Kapasitas bisa di upgrade dengan mudah, bahkan bisa sampai 200 M³/Jam : Upgrade kapasitas dengan mudah, karena hanya menambahkan modul. Catatan : apabila pemipaan, power dan instrumentation masih mendukung.
Kualitas Hasil Water Deionisation
Kualitas hasil dari water deionisation menggunakan EDI water adalah air yang kualitasnya air ultrapure. Air ultrapure ini sangat dibutuhkan pada penunjang produksi di sektor industri, seperti : produksi mikroelektronika dan semikonduktor. Juga digunakan untuk bio teknologi, laboratorium, farmasi.
Untuk power plant digunakan sebagai air makeup pembangkit listrik, serta di industri makanan dan minuman, dan di mana saja di industri umum di mana air DI dibutuhkan.
Di bawah ini adalah spesifikasi konten ionik industri yang khas. Ini tidak mewakili semua spesifikasi untuk air di industri ini, hanya yang relevan dengan electrodeionisation.
Kualitas Air Electrodeionisation Untuk Pharmacy
- Tipe E-I: Air ini akan diklasifikasikan sebagai air mikroelektronik untuk digunakan sebagai bahan produksi dengan kualitas air di bawah 1,0 μm. Klasifikasi ini praktis menjadi kualifikasi tertinggi dan untuk penggunaan yang paling kritis.
- Tipe E-II: Air ini dapat diklasifikasikan sebagai air mikroelektronik untuk digunakan sebagai bahan produksi dengan kualitas air di bawah di bawah 5,0 μm.
- Tipe E-III: Tingkat air ini dapat diklasifikasikan sebagai air makroelektronik untuk digunakan sebagai bahan produksi dengan kualitas air lebih besar dari 5,0 μm.
- Tipe IV: Air Kelas Elektronik dapat diklasifikasikan sebagai air elektro plating untuk penggunaan non-kritis dan aplikasi umum lainnya di mana air terus-menerus bersentuhan dengan atmosfer karena penyimpanan tangki.
Standard USP Pharmaceutical Water
Persyaratan kualitas air sangat bervariasi tergantung pada undang-undang nasional (misalnya, USP). USP Water for Injection WFI membutuhkan perawatan akhir untuk distilasi atau membran (misalnya, RO) di AS. USP Purified Water adalah air yang memenuhi persyaratan kualitas USP yang telah dimurnikan dengan distilasi, pertukaran ion, elektrodeionisation, dan proses lain yang sesuai. USP sekarang selaras dengan standar lain di bawah WHO: The International Pharmacopoeia (PhInt). Electrodeionisation dapat digunakan sebagai operasi unit pilihan di sistem air standard USP.
Produk Water Deionisation EDI System dari MAPURNA
Produk water deionisation electrodeionisation dari MAPURNA adalah di Assembly dan di Install oleh TIM Mapurna. MAPURNA di dukung oleh salah satu Vendor electrodeionisation Modul di USA, yang tentunya menjadikan jaminan pengadaan.
Penawaran dari kami adalah kami bisa mengadakan unit dan system electrodeionisation. Pengetahuan dan pengalaman tentang water treatment system yang mendalam, menjadikan Tim MAPURNA bisa memberikan analisa desain secara keseluruhan.
Elektrodeionisasi Industri Series kapasitasnya 6 – 20 M3/Jam. Modul Unit yang digunakan dan jumlah sangat tergantung dari kapasitasnya. Misalnya untuk mendapatkan EDI dengan kapasitas 6 M3/Jam, maka dibutuhkan 4 modul XL – 500 series..
Power konsumsi listrik menggunakan listrik voltage 380V 3 phase, dengan daya berkisar 7,5 – 21 kW, dengan Recovery system berkisar 80 – 90%.
Perakitan Water Deionisation EDI Unit
Perakitan unit pada umumnya membutuhkan waktu 12 – 16 minggu, namun bisa juga lebih cepat. Perakitan yang lebih cepat tergantung terhadap ketersediaan rekanan vendor dari beberapa supplier, baik di dalam maupun di luar negeri. Dalam kondisi yang sangat dibutuhkan, perakitan dapat dipercepat 10 – 12 minggu.
Pengiriman Barang
Kami siap mengantarkan barang yang dipesan ke seluruh Indonesia, baik melalui darat ataupun kapal laut. Pada umumnya pengiriman dilakukan lebih dahulu dari waktu pemasangan. Setelah barang sampai di lokasi, jika diperlukan maka tim teknisi kami akan datang kemudian.
Pemasangan EDI System
Jika diperlukan Pemasangan, maka tim teknik kami bisa melaksanakannya. Pemasangan hanya Elektrodeionisasi (EDI) unit saja (stand alone EDI), maka akan membutuhkan waktu lebih cepat, kemungkinan hanya 2 – 3 hari. Namun apabila pemasangan dilakukan dengan sistem secara keseluruhan, misalnya beserta pre-treatment, Reverse Osmosis dan pemipaan, instrument, tangki, dll., maka akan dibutuhkan waktu 3 – 4 minggu.
Elektrodeionisasi (EDI) kapasitas 16 M3/Jam
Model Water Deionisation EDI
Model produk water deionisation dibedakan atas dasar kapasitasnya, namun ada hal lain yang ikut membedakan yaitu permintaan khusus menyesuaikan dengan kebutuhan. Dasar dari itu adalah istilah Spesifikasi Standar dan Spesifikasi Tambahan.
SPESIFIKASI STANDAR :
System Standar dari unit dilengkapi dengan :
- Pemipaan Tekanan Tinggi menggunakan Stainless SS – 304, sedangkan Pemipaan Tekanan Rendah menggunakan PVC Sch-80.
- EDI Modul XL-500 Cells atau persamaan Produk lainnya. Air reject (brine) tidak lagi digunkan untuk memproduksi air murni.
- Rectifier Electronic Power High Voltage Lamda 400 VDC
- Pemipaan FEED, PRODUK dan Koneksi Sensor menggunakan PVC Schedule 80. (Catatan : apabila menggunakan PP – R atau material SS – 316L Sanitary) akan didiskusikan kemudian.
- Liquid filled SS pressure gauges
- Digital conductivity monitors untuk monitoring inlet dan outlet kualitas air
- Flow Meter Rotameter pada Individual cell modul, brine dan electrolyte dengan control valve dan sample valve
- Stainless Steel Frame
- Elektronic Control Panel (Non – PLC), dengan material panel encloser adalah steel powder coating.
SPESIFIKASI TAMBAHAN :
Apabila diperlukan beberapa perubahan spesifikasi dan penambahan instrumentasi, unit tersebut dapat dirubah sesuai dengan kebutuhan, diantara lain :
- PLC Control, Programmed for intuitive operation/w/ Ethernet connection.
- Touch screen control
- Visual, back-lit Electrolyte monitoring panel.
- TriClover style Sanitary Connections.
- Liquid filled stainless steel pressure gauges w/gauge guards.
Syarat Air Baku
- Kualitas Air Baku dari RO max. 20 ppm atau lebih baik
- Hardness: 0.1 ppm
- Iron (Fe+++): 0.05 ppm
- Maximum inlet pressure: 50 psi
- Maximum inlet temperature: 32°C
- Silika < 0.1 ppm (CATATAN: Kandungan silika dan karbonat dalam air umpan menentukan kualitas air yang dihasilkan)
Model Produk Kapasitas 6 - 20 M3/Jam
Beberapa model produk water deionisation dari produk MAPURNA di antaranya seperti di bawah ini :
- MODEL SKEDI – 06 : Kapasitas 6 M3/Jam
- MODEL SKEDI – 08 : Kapasitas 8 M3/Jam
- MODEL SKEDI – 10 : Kapasitas 10 M3/Jam
- MODEL SKEDI – 13 : Kapasitas 13 M3/Jam
- MODEL SKEDI – 17 : Kapasitas 17 M3/Jam
- MODEL SKEDI – 20 : Kapasitas 20 M3/Jam
Kesimpulan
- 1. Water deionisation dengan Electrodeionisation sangat cocok dipertimbangkan sebagai pengganti diionisasi system konvensional, seperti mixed bed resin.
- 2. EDI electrodeionisation system tidak direpotkan dengan masalah regenerasi kimia dan cara menyimpan kimia di gudang. Hal ini mengingat electrodeionisation water tidak membutuhkan kimia dan space ruangan kecil.
- 3. Terbukti cocok untuk digunakan pada aplikasi di farmasi, laboratorium, klinik mata, power energy, pabrik penunjang pharmacy, dll
CONTACT
Mempunyai Project Untuk Kami ?
Visit Survey dan Preliminary desain juga draft quote.
Sales Tim
SUPPLY & PROJECT