Reverse Osmosis (RO)

Pengertian osmosis adalah perpindahan air dari sistem dengan konsentrasi zat terlarut rendah menuju sistem dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi melalui membran semipermeabel. Proses osmosis merupakan proses alami, maka ‘reverse’ osmosis (kebalikan dari osmosis) memerlukan paksaan dari luar (yaitu berupa tekanan). Sehingga reverse osmosis adalah memindahkan air dari sistem dengan konsentrasi zat pelarut tinggi menuju sistem dengan konsentrasi zat terlarut lebih rendah dengan cara meningkatkan tekanan pada sisi umpan.

Gb. 1 Diagram prinsip reverse osmosis

Reverse Osmosis (RO) merupakan teknologi pemurnian air yang menggunakan membran semipermeabel yaitu membrane yang hanya dapat dilalui oleh molekul atau ion dengan ukuran tertentu (ukuran yang lebih kecil dari ukuran lubang-lubang pada membran) dan memerlukan driving force berupa tekanan. Tekanan ini diperlukan untuk melawan tekanan osmosis dan mendorong mendorong molekul air untuk melewati membran. Tekanan yang diperlukan tergantung dari konsentrasi zat yang akaan dimurnikan. Misalkan untuk air laut diperlukan 55-82 bar, sedangkan untuk air payau 15-26 bar.

RO melibatkan mekanisme difusi sehingga efisiensi dari pemisahan (pemindahan) bergantung pada konsentrasi zat terlarut, tekanan dan laju fluks air. Selain itu, juga dipengaruhi oleh temperatur air dan kualitas membran yang digunakan. Berikut adalah salah satu diagram jalannya air melalui RO. Ini merupakan desain yang dimiliki oleh sebuah perusahaan, bukan tidak mungkin perusahaan lain memiliki desain yang berbeda meskipun prinsipnya sama.

Gb. 2 Diagram proses di dalam RO

Air atau larutan yang akan disaring masuk melalui satu sisi tabung (feed in). Sambil berjalan menuju sisi yang lain, air tersebut juga bergeser melewati membran. Tentu hanya molekul yang lebih kecil dari ukuran lubang pada membran yang dapat lewat. Pada gambar di atas ada dua membran yang di gunakan sehingga aliran hasil penyaringan (permeate) ada dari dua arah. Permeate ini dikumpulkan pada satu aliran sampai dalam permeate collection tube kemudian keluar pada permeate out. Air atau larutan yang tidak tersaring keluar pada sisi yang sama namun terpisah yaitu pada feed out.

Ukuran unit reverse osmosis ini sangat bervariasi, dari ukuran rumah tangga yang hanya berapa puluh sentimeter hingga di pabrik yang ukurannya beberapa meter. Ukuran lubang-lubang pada membran pun bervariasi, dari 0,1 nanometer hingga 5000 nanometer (dengan ukuran ini, tentu partikel/molekul/ion/mikroorganisme yang ukurannya lebih kecil akan tertinggal (tidak melewati membran).

Jika terdapat material yang terakumulasi  didalam membran dan tidak dapat dihilangkan dari permukaan membran, material ini dapat menyebabkan kerusakan atau fouling sehingga dapat menurunkan efisiensi/kapasitas kerja RO. Untuk menghindarinya maka air yang akan dimasukkan ke dalam RO harus bebas dari kandungan yang dapat merusak kinerja RO terutama bagian yang paling penting dan paling riskan yaitu bagian membran. Oleh sebab itu, air yang akan diumpankan ke dalam RO diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan kandungan berbahaya tadi. Pengolahan air umpan ini akan bervariasi tergantung kandungan-kandungan yang ada dalam air umpan, bukan tidak mungkin pengolahan awal tidak diperlukan karena air umpan telah memenuhi spesifikasi.

Secara garis besar, kandungan-kandungan yang harus dihilangkan adalah :

• Padatan yang tersuspensi (sedimen) atau berukuran besar. Padatan ini dapat memperbesar tekanan ataupun langsung merusak membran. Total Dissolved solid (TDS) maksimum 500 ppm, jika lebih dapat menyebabkan fouling pada permukaan membran.
• Klorin, sebab klorin reaktif terhadap membran. Senyawa-senyawa yang dapat bereaksi di dalam RO (baik dengan komponen senyawa lain maupun dengan bagian-bagian dari RO itu sendiri) kemudian membentuk padatan sehingga dapat merusak terutama bagian membran. Contoh senyawa yang harus dihilangkan adalah kalsium dan magnesium yang dapat menjadi scale di dalam RO.

Untuk menghilangkan klor yang terkandung dapat dilakukan deklorinasi dengan menambahkan bahan kimia seperti NaHSO3. Untuk mencegah scale pada membran, dapat ditambahkan antiscalant. Bila membran mengalami fouling pembersihan dapat dilakukan pada membran. 

RO umum digunakan dalam produksi air minum dari air laut (desalinasi) yaitu memisahkan kandungan garam dan komponen lain dari molekul air. RO juga dapat digunakan dalam industri lain misal dalam pemekatan whey dan susu, dalam industri wine digunakan untuk menghilangkan elemen yang tidak di inginkan seperti asam atau untuk mengontrol kandungan alkohol,  juga digunakan untuk memperoleh etanol murni (bebas dari kontaminan).

Gb. 3 Reverse osmosis plant

Sumber :

http://espwaterproducts.com/about-reverse-osmosis.htm

http://science.howstuffworks.com/reverse-osmosis3.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_osmosis

Slide kuliah

Sumber gambar :

Gb.1 westernro.com

Gb.2 www.h2odistributors.com

Gb.3 www.aplng.com.au