Apa Itu Demin Plant?

Kita telah membahas tentang dua metode desalinasi yaitu Distilasi dan Reverse Osmosis (RO) di artikel sebelumnya. Nah kali ini kita akan membahas metode desalinasi ketiga yaitu Ion Exchange Demineralization atau lebih singkat disebut Demin Plant.

Apa itu Demin Plant? Seperti kita ketahui TDS adalah jumlah kandungan garam terlarut di dalam air. Garam-garam terlarut tersebut melepaskan ion-ion positif (kation) dan ion-ion negative (anion) ke dalam air, di antaranya sbb:

• Kation, contohnya: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, dan K⁺.
• Anion, contohnya: SO₄^2-, CO₃^2-, Cl^–, HCO₃^–, NO₃^–

Demin Plant adalah proses menurunkan kandungan TDS dengan cara menukar kation dalam air dengan ion H⁺ dan anion dengan ion OH^– yang ada di dalam Resin penukar ion.

Resin penukar ion (ion exchange resin) adalah resin/polimer yangbersifat tidak larut, berbentuk butiran kecil (jari-jari 0.25-1.43mm), berpori baik di permukaan maupun di dalam, sehingga luas permukaan sangat besar untuk terjadinya proses pertukaran ion. Matriks resin ada yang gel (transparan) dan ada yang macroporous (opaque). Setiap resin penukar ion di strukturnya terdapat ion tetap (fixed ion) dan ion lawannya (counter ion) supaya tetap netral. Counter ion bersifat mobile sehingga dapat keluar masuk dalam butiran resin. Nah counter ion inilah yang akan bertukar dengan ion-ion dalam TDS air, tentu saja harus dengan ion bermuatan sama, kation dengan kation dan anion dengan anion, supaya muatan dalam resin tetap netral. Jadi resin penukar ion sudah pasti resin penukar kation atau resin penukar anion, tidak bisa penukar anion dan kation sekaligus dalam satu resin.

Berikut ini adalah type resin berdasarkan jenis ion yang ditukar:

• Resin Strong Acid Cation (SAC)àsemua kation: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, dll.
• Resin Weak Acid Cation (WAC)à kation hardness yang berhubungan dengan alkalinity
• Resin Strong Base Anion (SBA) à semua anion:SO₄^2-, CO₃^2-, Cl^–, SiO₂, dll.
• Resin Weak Base Anion (WBA) àfree mineral acids: HCl, H₂SO₄, HNO₃

Pemilihan equipment dalam Demin plant tergantung pada TDS input dan TDS output yang diinginkan. Bentuk paling sederhana terdiri dari SAC Exchanger – SBA Exchanger. Beberapa opsi yang bisa dilakukan untuk mencapai TDS output yang diinginkan, adalah sbb:

• Menambahkan Degassifier di antara SAC dan SBA, jika kandungan HCO₃> 1 meq/l dan kapasitas flowrate besar, sehingga beban SBA lebih ringan
• Menambahkan WAC sebelum SAC jika kandungan kation lemah cukup signifikan
• Menambahkan WBA sebelum SBA jika kandungan anion lemah cukup signifikan
• Menambahkan Mixed Bed Exchanger (resin SAC dan SBA digabung dalam satu vessel) jika kualitas output TDS yang diinginkan lebih kecil dari 5 mg/l.

Jadi untuk mendesain demin plant yang baik, semua diawali dari data analisa air feed yang lengkap, flowrate, dan running / cycle time yang diinginkan. Data analisa air yang lengkap diperlukan untuk menghitung jumlah kation dan anion yang akan ditukar, beban kation dan anion, volume resin, dan seterusnya.

• Beban kation = Flowrate (l/jam) x cycle time (jam) x jumlah kation (meq/l)
• Beban anion  = Flowrate (l/jam) x cycle time (jam) x jumlah anion (meq/l)
• Operating exchange capacity resin biasanya 60-90% dari total exchange capacity resin
• Volume resin kation = Beban kation / Operating exchange capacity resin kation
• Volume resin anion = Beban anion / Operating exchange capacity resin anion
• Hydraulic loading (BV/jam) = Flowrate (m³/jam) / Volume resin (m³)à typical 8-40 BV/jam

Setelah jenuh resin harus di-regenerasi untuk mengembalikan kemampuan menukar ionnya. Resin kation di-regenerasi menggunakan HCl atau H2SO4, sedangkan resin anion di-regenerasi menggunakan NaOH. Berdasarkan arah aliran regenerasi ada 2 macam sistem yang digunakan: co-flow dan counter flow. Co-flow berarti aliran regenerasi searah dengan aliran operasi, sedangkan counter flow berarti aliran regenerasi berlawanan arah dengan aliran pada saat operasi.

Desain demin plant yang baik tidak hanya memperhitungkan biaya pembuatan yang murah, namun juga memperhitungkan biaya operasional yang optimal seperti konsumsi bahan kimia, listrik, tenaga kerja dan penggantian consumable dan spare part. Untuk lebih jelasnya tentang Demin Plant ini, silakan menghubungi dan berdiskusi lebih lanjut dengan tim engineering kami.

Demikian artikel kita kali ini, semoga bermanfaat. Sampai jumpa di artikel berikutnya.