Unit Ultrafiltrasi-Karbon Aktif-Resin Penukar Ion Terintegrasi untuk Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Minum
DOI:
https://doi.org/10.26874/jt.vol20no2.426Kata Kunci:
Pengolahan Air, Resin Penukar Ion, Ultrafiltrasi, Air Minum, Karbon AktifAbstrak
Ketersediaan air sumur yang terbebas dari kontaminan organik dan zat mineral masih menjadi permasalahan di beberapa daerah di Indonesia. Pada umumnya, air sumur diolah secara fisik dengan menggunakan sand filter dan adsorben (karbon aktif atau zeolit) atau integrasi keduanya. Walaupun prosesnya sederhana, produk air belum memenuhi standar baku mutu air minum. Penelitian ini mengusulkan teknologi terintegrasi ultrafiltrasi berbasis polisulfon (UF), karbon aktif (KA), dan resin penukar ion (Ion Exchange/IE) sebagai alternatif pengolahan air sumur menjadi air baku untuk minum. Membran UF memiliki fluks permeat sebesar 42 L.m-2h-1. Hasil analisa menggunakan model Hermia menunjukkan bahwa fouling yang terbentuk didominasi oleh fouling total dan standard dengan nilai R2 masing-masing sebesar 0.8989 dan 0.8952. Selama 2 (dua) jam proses filtrasi, penurunan fluks permeat sebesar 19%. Berdasarkan data hasil analisa produk air, unit UF-KA mampu menurunkan kesadahan, zat organik, zat besi, dan kontaminan lainnya hingga di bawah nilai ambang batas kontaminan untuk standar baku mutu air minum. Namun konsentrasi senyawa mangan masih sebesar 0,601 mg/L di atas ambang batas standar (0,4 mg/L). Dengan penambahan unit IE setelah proses UF-KA, produk air yang dihasilkan memenuhi standar baku mutu air minum. Penyisihan turbiditas, besi, dan mangan untuk unit UF-KA-IE adalah masing-masing sebesar 95,9%; 99,9%; dan 72,5%.
Referensi
Abe, M. (2018). Oxides and hydrous oxides of multivalent metals as inorganic ion exchangers. In Inorganic ion exchange materials.(Mitsuo Abe, Eds) (pp. 161-274): CRC press, USA.
Ariono, D., Aryanti, P. T. P., Wardani, A. K., & Wenten, I. G. (2018). Fouling characteristics of humic substances on tight polysulfone-based ultrafiltration membrane. Membrane Water Treatment, 9(5), 353-361. doi:https://doi.org/10.12989/mwt.2018.9.5.353
Ariono, D., Wardani, A. K., Widodo, S., Aryanti, P. T. P., & Wenten, I. G. (2018). Fouling mechanism in ultrafiltration of vegetable oil. Materials Research Express, 5(3), 034009. doi:https://doi.org/10.1088/2053-1591/aab69f
Aryanti, P. T. P., Joscarita, S. R., Wardani, A. K., Subagjo, S., Ariono, D., & Wenten, I. G. (2016). The Influence of PEG400 and Acetone on Polysulfone Membrane Morphology and Fouling Behaviour. Journal of Engineering and Technological Sciences, 48(2), 135-149. doi:https://doi.org/10.5614/j.eng.technol.sci.2016.48.2.1
Aryanti, P. T. P., Mukhaimin, I., Shiddiqi, Q. Y. A., & Triyastuti, M. S. T. (2020a). Instalasi Unit Ultrafiltrasi untuk Penyediaan Air Minum di Kota Cimahi. Jurnal Abdimas Kartika Wijayakusuma, 1(1), 20-27.
Aryanti, P. T. P., Nugroho, F. A., & Susilowati. (2020b). Unit Terintegrasi Elektrokoagulasi dan Ultrafiltrasi untuk Pengolahan Limbah Cair Tempe di Kelurahan Cimahi, Kecamatan Cimahi Tengah. WIDYA LAKSANA, 9(2), 176-182.
Aryanti, P. T. P., Subagjo, S., Ariono, D., & Wenten, I. G. (2015). Fouling and rejection characteristic of humic substances in polysulfone ultrafiltration membrane. Journal of Membrane Science and Research, 1, 41-45. doi:10.22079/JMSR.2015.12305
Baker, R. W. (2012). Membrane technology and applications: John Wiley & Sons, USA.
Chen, Y., Xu, W., Zhu, H., Wei, D., He, F., Wang, D., Du, B., & Wei, Q. (2019). Effect of turbidity on micropollutant removal and membrane fouling by MIEX/ultrafiltration hybrid process. Chemosphere, 216, 488-498. doi:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.10.148
Cheng, L.-H., Xiong, Z.-Z., Cai, S., Li, D.-W., & Xu, X.-H. (2020). Aeration-manganese sand filter-ultrafiltration to remove iron and manganese from water: Oxidation effect and fouling behavior of manganese sand coated film. Journal of Water Process Engineering, 38, 101621.
Cheng, X., Li, P., Zhou, W., Wu, D., Luo, C., Liu, W., Ren, Z., & Liang, H. (2019). Effect of peroxymonosulfate oxidation activated by powdered activated carbon for mitigating ultrafiltration membrane fouling caused by different natural organic matter fractions. Chemosphere, 221, 812-823.
Delgado, N., Capparelli, A., Navarro, A., & Marino, D. (2019). Pharmaceutical emerging pollutants removal from water using powdered activated carbon: study of kinetics and adsorption equilibrium. Journal of Environmental Management, 236, 301-308.
Ding, J., Wang, S., Xie, P., Zou, Y., Wan, Y., Chen, Y., & Wiesner, M. R. (2020). Chemical cleaning of algae-fouled ultrafiltration (UF) membrane by sodium hypochlorite (NaClO): characterization of membrane and formation of halogenated by-products. Journal of Membrane Science, 598, 117662.
Gozali, G., Kusuma, B. J., & Mulyanto, S. (2020). Penerapan Teknologi Pengolahan Dan Peningkatan Distribusi Air Bersih Di Lingkungan Masyarakat RT 36 Kelurahan Graha Indah. Jurnal Karya Abdi Masyarakat, 4(3), 660-666.
Guo, Y., Bai, L., Tang, X., Huang, Q., Xie, B., Wang, T., Wang, J., Li, G., & Liang, H. (2018). Coupling continuous sand filtration to ultrafiltration for drinking water treatment: Improved performance and membrane fouling control. Journal of Membrane Science, 567, 18-27.
Keskitalo, T., Tanskanen, J., & Kuokkanen, T. (2007). Analysis of key patents of the regeneration of acidic cupric chloride etchant waste and tin stripping waste. Resources, conservation and recycling, 49(3), 217-243.
Mande, A., Kavathekar, B., Langade, A., Lasankute, N., & Patle, S. (2018). Low Cost Household Water Treatment Systems: A Review. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), ISSN, 2278-0181.
Oka, P., Khadem, N., & Bérubé, P. (2017). Operation of passive membrane systems for drinking water treatment. Water Research, 115, 287-296.
Rangreez, T. A., & Asiri, A. M. (2019). Applications of Ion Exchange Materials in Chemical and Food Industries: Springer.
Ranjan, P., & Prem, M. (2018). Schmutzdecke-a filtration layer of slow sand filter. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 7(07), 637-645.
Said, N. I. (2007). Pengolahan Air Minum dengan Karbon Aktif Bubuk Prinsip Dasar Perhitungan, Perencanaan Sistem Pembubuhan dan Kriteria Disain. Jurnal Air Indonesia, 3(2).
Silva, B., Costa, F., Neves, I. C., & Tavares, T. (2015). Removal of Psychiatric Drugs in Water Treatment Systems. In Psychiatric Pharmaceuticals as Emerging Contaminants in Wastewater (pp. 47-71): Springer.
Tagliavini, M., Weidler, P. G., Njel, C., Pohl, J., Richter, D., & Schńfer, A. I. (2020). Polymer-based spherical activated carbon–ultrafiltration (UF-PBSAC) for the adsorption of steroid hormones from water: material characteristics and process configuration. Water Research, 185, 116249.
Urbanowska, A., & Kabsch-Korbutowicz, M. (2018). The application of nanofiltration in NaOH solution regeneration after ultrafiltration membrane cleaning. Desalination and Water Treatment, 128, 70-78.
Wenten, I. G., Ariono, D., Purwasasmita, M., & Khoirudin. (2017). Integrated processes for desalination and salt production: A mini-review. Paper presented at the AIP Conference Proceedings, 1818, 020065 (2017).
Wenten, I. G., Aryanti, P. T. P., Khoiruddin, K., Hakim, A. N., & Himma, N. F. (2016). Advances in polysulfone-based membranes for hemodialysis. Journal of Membrane Science and Research, 2(2), 78-89. doi:10.22079/JMSR.2016.19155
Wenten, I. G., Khoiruddin, K., Wardani, A. K., Aryanti, P. T. P., Astuti, D. I., & Komaladewi, A. A. I. A. S. (2020). Preparation of antifouling polypropylene/ZnO composite hollow fiber membrane by dip-coating method for peat water treatment. Journal of Water Process Engineering, 34, 101158. doi:https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101158
Wenten, I. G., Victoria, A. V., Tanukusuma, G., Khoiruddin, K., & Zunita, M. (2019). Simultaneous clarification and dehydration of crude palm oil using superhydrophobic polypropylene membrane. Journal of Food Engineering, 248, 23-27.
Xu, D., Bai, L., Tang, X., Niu, D., Luo, X., Zhu, X., Li, G., & Liang, H. (2019). A comparison study of sand filtration and ultrafiltration in drinking water treatment: Removal of organic foulants and disinfection by-product formation. Science of the Total Environment, 691, 322-331.
Yin, Z., Ma, Y., Tanis-Kanbur, B., & Chew, J. W. (2020). Fouling behavior of colloidal particles in organic solvent ultrafiltration. Journal of Membrane Science, 599, 117836. doi:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.117836
Yu, H., Huang, W., Liu, H., Li, T., Chi, N., Chu, H., & Dong, B. (2021). Application of Coagulation–Membrane Rotation to Improve Ultrafiltration Performance in Drinking Water Treatment. Membranes, 11(8), 643.
Yu, H., Li, X., Chang, H., Zhou, Z., Zhang, T., Yang, Y., Li, G., Ji, H., Cai, C., & Liang, H. (2020). Performance of hollow fiber ultrafiltration membrane in a full-scale drinking water treatment plant in China: a systematic evaluation during 7-year operation. Journal of Membrane Science, 613, 118469.
Yu, W., Liu, M., & Graham, N. J. (2019). Combining magnetic ion exchange media and microsand before coagulation as pretreatment for submerged ultrafiltration: Biopolymers and small molecular weight organic matter. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 7(22), 18566-18573.
Yusuf, K., Sadiku, I., Yusuff, S., & Bukoye, S. (2021). Effect of granular activated carbon particle sizes and depths in slow sand filter on water purification. Nigerian Journal of Pure and Applied Sciences, 34(1), 3881-3891.
Zeman, L. J., & Zydney, A. L. (1996). Microfiltration and ultrafiltration: principles and applications: M. Dekker.
Zhang, Y., & Fu, Q. (2018). Algal fouling of microfiltration and ultrafiltration membranes and control strategies: A review. Separation and Purification Technology, 203, 193-208. doi:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.04.040
Zhang, Y., Wang, X., Jia, H., Fu, B., Xu, R., & Fu, Q. (2019). Algal fouling and extracellular organic matter removal in powdered activated carbon-submerged hollow fiber ultrafiltration membrane systems. Science of the Total Environment, 671, 351-361.
File Tambahan
Diterbitkan
Terbitan
Bagian
Lisensi
Hak Cipta (c) 2021 Putu Teta Aryanti, Tania Finarianingrum, Annisa Rakhmawati Darlis, Fahmi Widjaya, Adhani Nur Fajrina5
Artikel ini berlisensiCreative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Penulis yang menyerahkan artikel di Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan Aplikasi Teknik untuk keperluan publikasi telah mengetahui bahwa Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan Aplikasi Teknik memberikan akses terbuka terhadap konten untuk mendukung pertukaran informasi mengenai ilmu pengetahuan, sesuai dengan penerbitan daring yang berbasis Open Access Journal dan mengikuti Creative Commons Attribution 4.0 International License. Sehingga penulis setuju dengan ketentuan-ketentuan berikut:
1. Penulis memegang hak cipta dan memberikan hak publikasi pertama kepada pihak jurnal dengan pekerjaan secara bersamaan
di bawah Creative Commons Attribution 4.0 International License yang memungkinkan orang lain untuk berbagi pekerjaan
dengan pengakuan kepengarangan karya dan publikasi pertama artikel tersebut di Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan
Aplikasi Teknik.
2. Penulis dapat melakukan perjanjian tambahan untuk hak distribusi non-eksklusif artikel yang telah diterbitkan di jurnal ini
(misalnya, posting ke sebuah repositori institusi atau menerbitkannya dalam sebuah buku), dengan mengakui bahwa
publikasi pertama dilakukan di Jurnal Teknik: Media Pengembangan dan Aplikasi Teknik.
3. Penulis diizinkan dan didorong untuk menyebarkan karya mereka secara daring (misalnya, dalam repositori institusi atau
laman web penulis) setelah artikel terbit (proses penerbitan artikel selesai). Hal ini terkait dengan imbas dari pertukaran
informasi yang produktif (Lihat Pengaruh Open Access).
