Bagaimana Cara Kerja Reverse Osmosis
Sebuah membran semi-permeable, seperti halnya membran yang tersusun dari dinding-dinding sel atau seperti susunan sel pada kantung kemih, bersifat selektif terhadap benda-benda yang akan melaluinya. Umumnya membran ini sangat mudah untuk dilalui oleh air karena ukuran molekulnya yang kecil; tapi juga mencegah kontaminan-kontaminan lain yang mencoba melaluinya. Sebagai percobaan, air diisikan di kedua sisi membran, dimana air di salah satu sisinya memiliki perbedaan konsentrasi mineral-mineral terlarut, karena air memiliki sifat berpindah dari larutan berkonsentrasi rendah menjuju larutan berkonsentrasi lebih tinggi, maka air akan berpindah (berdifusi) melalui membran dari sisi konsentrasi rendah ke sisi konsentrasi yang lebih tinggi. Sehingga, tekanan osmotik akan melawan proses difusi, dan akan terbentuk kesetimbangan.
skema proses osmosis
Proses Reverse Osmosis menggerakkan air dari konsentrasi kontaminan yang tinggi (sebagai air baku) menuju penampungan air yang memiliki konsentrasi kontaminan sangat rendah. Dengan menggunakan air bertekanan tinggi di sisi air baku, sehingga dapat menciptakan proses yang berlawanan (reverse) dari proses alamiah osmosis. Dengan tetap menggunakan membran semi-permeable maka hanya akan mengijinkan molekul air yang melaluinya dan membuang bermacam-macam kontaminan yang terlarut. Proses spesifik yang terjadi dinamakan ion eksklusi, dimana sejumlah ion pada permukaan membran sebagai sebuah pembatas mengijinkan molekul-molekul air untuk melaluinya seiring melepas substansi-substansi lain.
skema proses reverse osmosis
Membran semi-permeable di awal-awal percobaan osmosis berasal dari kantung kemih babi. Sebelum tahun 1960, membran-membran jenis ini dinilai sangat tidak efisien, mahal, dan tidak handal untuk penggunaan aplikasi osmosis diluar laboratorium. Bahan-bahan sintetik modern, mampu memecahkan masalah ini, membuat membran menjadi lebih efektif dalam menghilangkan kontaminan, dan membuatnya lebih kuat untuk menahan tekanan air yang lebih besar sebagai efisiensi pengoperasian.
Walaupun dengan kemampuannya untuk memurnikan air baku, sebuah sistem Reverse Osmosis harus secara berkala dibersihkan untuk mencegah terbentuknya kerak di permukaan membran. Sistem Reverse Osmosis memerlukan karbon sebagai penyaring awal untuk mereduksi kandungan klorin yang akan merusak membran Reverse Osmosis; dan juga membutuhkan filter sedimen untuk menyaring material-material terlarut dari air baku sehingga tidak menymbat di membran. Mereduksi kesadahan melalui proses water softening atau chemical softening juga dibutuhkan untuk wilayah-wilayah yang memiliki air baku yang sadah.
Low Pressure System (biasa digunakan di perumahan)
Sistem Reverse Osmosis bertekanan rendah adalah yang bertekanan kurang dari 100 psig. Biasanya digunakan di area perumahan yang menggunakan sistem penampungan seperti pada skema berikut.
skema sistem reverse osmosis
Tangki penampungan penempatan di atas (countertop) biasanya tidak bertekanan; namun jenis tangki penampung terbenam (undersink) biasanya bertekanan yang akan bertambah seiring bertambahnya isi tangki. Sistem bertekanan ini mampu menyediakan tekanan yang cukup untuk menggerakkan air dari tangki penampungan menuju kran. Tapi sayangnya, hal ini juga akan menciptakan tekanan balik melawan membran, yang dapat menurunkan efisiensi sistem. Beberapa unit mengatasi masalah ini dengan menggunakan tangki tidak bertekanan dengan pompa untuk mendapatkan air yang telah dimurnikan saat dibutuhkan.
Unit-unit bertekanan rendah biasanya mampu menghasilkan 2 – 15 galon per hari, dengan efisiensi besar jumlah air limbah (reject water) sebanyak 2 – 4 galon untuk setiap galon air murni yang dihasilkan. Kemurnian air yang dihasilkan mampu mencapai 95%. Sistem jenis ini sangat terjangkau. Unit jenis ini memerlukan pemeliharaan berupa penggantian pre dan post filter (biasanya 1 hingga 4 kali per tahun); dan penggantian membran Reverse Osmosis setiap 2 hingga 3 tahun sekali, tergantung penggunaan.
High Pressure System (biasa digunakan untuk komersial dan industri)
Sistem tekanan tinggi biasanya beroperasi pada tekanan 100 – 1000 psig, tergantung membran yang digunakan dan air yang akan diolah. Sistem ini biasanya digunakan untuk industri dan komersial dimana dibutuhkan volume yang besar namun tetap pada standar kemurnian yang tinggi.
Kebanyakan sistem komersial dan industri menggunakan banyak membran yang diatur secara pararel untuk menghasilkan jumlah air yang diinginkan. Air yang telah diproses dari stage pertama kemudian dilanjutkan ke modul membran tambahan untuk mendapatkan tingkat pemurnian yang lebih tinggi. Air limbah yang dihasilkan dapat juga diarahkan ke modul membran erikutnya untuk meningkatkan efisiensi sistem (lihat diagram dibawah berikut), walau pembersihan (flushing) masih tetap diperlukan saat konsentrasi meningkat mencapai tingkat kegagalan (fouling).
Sistem High Pressure untuk industri mampu menghasilkan 10 hingga ribuan galon air perhari dengan efisiensi 1 – 9 galon air limbah. Kemurnian air bisa mencapai 95%. Sistem ini lebih besar dan leih rumit dibandingkan sistem Low Pressure.
Apa yang Reverse Osmosis Treatment
Reverse Osmosis mampu menghilangkan banyak jenis kontaminan kesehatan dan aestatik. Didesain dengan efektif sehingga mampu menghilangkan rasa, warna dan bau yang tidak sedap, dan rasa asin atau soda yang disebabkan oleh klorida atau sulfat.
Reverse Osmosis juga efektif untuk menghilangkan kontaminan kesehatan seperti arsenik, asbestos, atrazine (hebrisida/pestisida), florida, timah, merkuri, nitrat, dan radium. Dengan menggunakan pre-filter karbon yang sesuai (yang biasanya termasuk di banyak sistem reverse osmosis), maka akan mampu menghilangkan kontaminan seperti benzene, trikloretilen, trihalometana, dan radon. Beberapa sistem reverse osmosis juga mampu menghilangkan kontaminan biologi seperti Crystosporidium. Peringatan dari Water Quality Association (WQA), bahwa membran reverse osmosis secara umum mampu menghilangkan semua mikro-organisme dan kontaminan kesehatan, dengan perancangan sistem reverse osmosis yang dapat mencegah kegagalan perlindungan pada sistem air minum.
Saat teman-teman mencari produk untuk sistem pemurnian air dari kontaminan kesehatan, pastikan produk tersebut sudah “lulus uji” secara laboratorium.
Kesimpulan
Reverse osmosis merupakan teknologi yang relatif baru, tapi sangat efektif, sebuah aplikasi proses sains yang ditemukan. Sistem reverse osmosis memiliki banyak jenis, dengan kapasitas untuk memnuhi satu lingkup keluarga atau sebesar kapasitas kebutuhan industri yang memerlukan ribuan galon per hari.Dengan kelebihan-kelebihan sistem ini dan desain membran telah meningkatkan efesiensi dan kehandalannya, reverse osmosis dapat digunakan dibanyak jenis aplikasi water treatment untuk waktu yang lama.
———————-
Artikel ini ditampilkan pertama kali pada Water riview Technical Brief (1995), volume 10, No 3; publikasi Water Quality Research Council; Copywrite 1995 oleh WQA.
Disadur dan diedit.
