Distilasi membran (MD) adalah metode pengolahan air baru yang mencapai pemulihan sistem tinggi tanpa dibatasi oleh salinitas awal. Proses ini digerakkan secara termal, mengharuskan penggunaan membran semipermeabel dan hidrofobik untuk memungkinkan molekul air berpindah dari larutan bersuhu tinggi ke larutan bersuhu rendah. Distilasi membran semakin banyak digunakan untuk menyaring air dan mengolah air limbah. Namun, belum dievaluasi secara menyeluruh sebagai teknologi pengolahan untuk penggunaan kembali air minum dengan pemulihan air >95 persen; oleh karena itu, banyak masalah tetap ada. Kecenderungan terjadinya fouling pada membran adalah salah satu isu mengenai pengolahan MD air limbah kota. Metode MD tidak memerlukan tekanan apapun untuk mengatasi kehilangan gesekan saluran. Hal ini sebanding dengan pengolahan air limbah non-tekanan menggunakan proses osmosis maju, berdasarkan perbedaan salinitas antara feed dan fase permeat. Akibatnya, pengotoran membran selama pengolahan air limbah MD lebih kecil kemungkinannya. Meskipun demikian, tidak ada percobaan yang dilakukan untuk mengevaluasi kemungkinan mencapai pemulihan air yang tinggi (misalnya, 98 persen) dengan perlakuan MD dari konsentrat RO. Masalah penting lainnya adalah kualitas air permeat. Selama MD, hanya molekul air dan bahan kimia volatil lainnya yang dapat mengalir dari umpan ke aliran permeat. Namun, beberapa senyawa organik jejak berbobot molekul rendah (TOrCs) dengan cepat menembus membran RO, membuat konsentrat RO menyerap kualitas air menjadi masalah kritis untuk penggunaan kembali air minum. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menilai kelayakan penggunaan MD pada konsentrat RO untuk mendapatkan pemulihan air secara keseluruhan sebesar 98 persen selama daur ulang air untuk penggunaan kembali air minum. Kami memeriksa kecenderungan pengotoran dan kualitas air selama perawatan MD dari konsentrat RO pekat 6,7 kali lipat (yaitu, pemulihan sistem 85 persen). Kami menyelidiki kelayakan MD setelah RO dengan membandingkan hasil kami dengan hasil pengobatan RO saja dan memperkirakan permintaan energi dari pendekatan kami. Tujuan akhir kami adalah untuk menetapkan apakah itu dapat meningkatkan produktivitas daur ulang air (yaitu, pemulihan air) sekaligus mengurangi volume aliran keluar konsentrat RO.
Isi
Pemulihan air yang tinggi dengan membran reverse osmosis (RO) selama daur ulang air bermasalah. Konsentrasi organik dan anorganik yang lebih tinggi dalam air limbah dapat menyebabkan pengotoran membran yang cepat, yang memerlukan pembersihan rutin dengan bahan kimia. Studi ini melihat kemampuan distilasi membran (MD) untuk membersihkan air limbah yang terkonsentrasi RO dan mencapai pemulihan air total 98 persen untuk penggunaan kembali air minum. Menurut temuan, pengotoran membran minimal selama perawatan MD hingga pemulihan air mencapai 98 persen. Selanjutnya, dibandingkan dengan RO, MD menghilangkan lebih banyak ion terlarut dari air limbah. N-nitrosodimethylamine ditolak secara signifikan meskipun MD menghilangkan sebagian besar senyawa organik jejak yang dievaluasi dalam penyelidikan ini (produk sampingan desinfeksi berat molekul rendah yang diatur dalam penggunaan kembali air minum). Pasca perawatan (misalnya, oksidasi lanjutan) setelah RO dan MD mungkin diperlukan untuk mematuhi aturan N-nitrosodimethylamine. Secara keseluruhan, metode MD efektif dalam memurnikan konsentrat RO sambil menyebabkan fouling membran yang rendah.
Kesimpulan
Kami mampu menunjukkan bahwa pengobatan MD dapat memulihkan 98 persen dari air yang dikonsumsi. Distilasi membran dari konsentrat RO hanya menghasilkan sedikit penurunan permeabilitas membran, yang pulih sepenuhnya selama uji air murni. Sebaliknya, pengobatan RO secara drastis mengurangi permeabilitas membran, menjadikannya tidak layak. Penskalaan ditemukan pada permukaan membran PTFE yang digunakan untuk MD. Penskalaan, meskipun kontribusinya minimal terhadap pengotoran membran, dapat menjadi penghalang besar untuk operasi jangka panjang. Akibatnya, percobaan percontohan lebih untuk mengevaluasi pemulihan air di bawah pengobatan MD konsentrat RO diperlukan untuk masa depan. Air dengan kemurnian setara dihasilkan oleh MD dan RO. Meskipun MD memiliki penolakan konduktivitas listrik yang tinggi (99,8 persen), perawatan tersebut menyebabkan penetrasi TOrCs yang intens dengan volatilitas tinggi, terutama NDMA. Akibatnya, saat menggunakan MD untuk mengolah konsentrat RO, senyawa ini mungkin memerlukan perawatan ekstra. Meskipun MD menggunakan jauh lebih banyak energi daripada RO, kecenderungan pengotoran tinggi yang terakhir membuat pencapaian pemulihan air total 98 persen menjadi mustahil. Oleh karena itu, kami menawarkan terapi MD sebagai pilihan untuk perawatan yang membutuhkan pemulihan air tingkat tinggi. Bagaimana sumber energi (seperti limbah panas) dikendalikan akan mempengaruhi kelayakan MD dalam penggunaan kembali air minum.
Penulis: Satya Candra Wibawa Sakti, S.Si., M.Sc., Ph.D.
Link article: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653521030824
