Tentunya Anda pernah mendengar tentang osmosis dan reverse osmosis. Osmosis alami atau langsung merupakan hal yang umum terjadi di alam, dipengaruhi terutama oleh adanya membran semipermeabel pada sel. Baik di akar tumbuhan maupun di sel tubuh manusia, fenomena ini penting bagi kehidupan. Faktanya, semua membran sel dalam organisme biologis bersifat semipermeabel, memungkinkan air mengalir dan nutrisi tertentu tetap seimbang. Di luar fungsi alaminya, prinsip osmosis juga diterapkan dalam teknologi pemurnian air melalui osmosis balik, seperti yang digunakan dalam desalinasi air laut. Pada artikel ini kami akan menjelaskan kedua konsep tersebut secara detail.
Apa itu osmosis dan osmosis balik?
Ketika kita memiliki dua larutan dengan konsentrasi garam berbeda yang dipisahkan oleh membran semipermeabel, proses alami cenderung terjadi: air mengalir dari sisi dengan konsentrasi garam lebih rendah ke sisi dengan konsentrasi lebih tinggi. Fenomena ini dikenal sebagai osmosis. Proses ini berlanjut hingga konsentrasi kedua belah pihak menjadi sama.
Tubuh manusia, yang sebagian besar terdiri dari air, secara alami mengalami osmosis sebagai bagian integral dari banyak fungsi biologis, mulai dari distribusi nutrisi hingga pembuangan limbah.
Namun jika menyangkut desalinasi air, seperti air laut, proses alami ini tidak berguna, karena memerlukan aliran balik, yaitu air murni mengalir dari sisi dengan konsentrasi garam tertinggi ke sisi dengan konsentrasi lebih rendah . Untuk melakukan ini, kita memerlukan proses yang disebut Osmosis terbalik, yang memerlukan penggunaan tekanan untuk melawan aliran alami sehingga air murni melewati membran semipermeabel meninggalkan garam dan kotoran lainnya.
Proses ini sangat penting saat ini karena digunakan untuk memproduksi air minum dari sumber non-minum, dan penerapannya yang paling terkenal adalah desalinasi air laut.
Bagaimana cara kerja reverse osmosis dan apa pentingnya?
Osmosis balik didasarkan pada pembalikan proses osmotik alami dengan memberikan tekanan. Mari kita bayangkan sebuah membran semipermeabel yang memisahkan larutan dengan konsentrasi garam tinggi dari larutan dengan konsentrasi rendah. Tujuan dari reverse osmosis adalah untuk memungkinkan air berpindah dari larutan dengan konsentrasi garam tinggi ke larutan dengan konsentrasi lebih rendah, sehingga menghasilkan air yang lebih bersih. Untuk mencapai hal ini, kita memerlukan tekanan yang melawan tekanan osmotik alami.
Proses ini tidak hanya menghilangkan garam, tetapi juga kotoran lainnya, seperti partikel terlarut, logam berat, dan bakteri, sehingga menjadikan air menjadi produk yang lebih murni. Hal ini relevan di banyak bidang, namun tidak diragukan lagi, salah satu penerapan terbesarnya adalah desalinasi air laut untuk memperoleh air minum di berbagai belahan dunia.
Reverse osmosis dan penolakan air
Salah satu kelemahan utama dari reverse osmosis adalah fenomena yang disebut penolakan air. Hal ini mengacu pada fakta bahwa tidak semua air yang diproses melalui membran semipermeabel menjadi air bersih, karena sebagian air dibuang bersama dengan kotoran yang tertahan di sisi pekat membran. Membran reverse osmosis dirancang untuk terus dibersihkan saat bekerja, sehingga menghindari kejenuhan oleh kontaminan dan partikel tersuspensi. Namun, hal ini berarti sebagian besar air, hingga 60%, dapat dibuang sebagai air buangan, tergantung pada kualitas peralatan dan jenis air yang diolah.
Pada beberapa peralatan canggih, perbandingan antara air produk (air bersih) dan air buangan lebih baik, yaitu mencapai 50%. Namun keberlanjutan proses ini masih menjadi tantangan besar, terutama di wilayah yang akses terhadap airnya terbatas.
Selain itu, membran reverse osmosis tidak memiliki umur yang tidak terbatas. Tergantung pada kualitas air dan pemeliharaan yang dilakukan, membran dapat bertahan antara 3 dan 5 tahun, meskipun dalam penggunaan rumah tangga jangka waktunya dapat dikurangi menjadi antara 2 dan 3 tahun. Untuk memperpanjang umurnya, diperlukan perawatan berkala, yang biasanya melibatkan pembersihan dengan bahan kimia khusus untuk menghilangkan penumpukan padatan terlarut yang lama kelamaan dapat menyumbat membran.
Bagaimana cara meningkatkan kinerja peralatan reverse osmosis?
Kinerja peralatan reverse osmosis yang baik bergantung pada beberapa faktor utama:
- Melakukan yang benar perawatan awal air sebelum bersentuhan dengan membran. Hal ini melibatkan penghilangan sebanyak mungkin padatan tersuspensi, kotoran dan kontaminan lainnya. Hal ini dapat dicapai dengan memasang filter sedimen dan karbon aktif.
- Penggunaan antifouling untuk mencegah akumulasi garam dengan kelarutan rendah seperti kalsium dan magnesium, yang dapat membentuk endapan pada permukaan membran.
- realisasi dari pembersihan berkala membran untuk mempertahankan kinerja optimalnya. Tergantung pada jenis air yang akan diolah, produk kimia tertentu perlu digunakan untuk menghilangkan kerak atau menghilangkan limbah organik.
Pemeliharaan preventif sangat penting untuk menghindari penurunan kinerja peralatan secara signifikan seiring berjalannya waktu. Jika tidak, penurunan efisiensi dapat mengakibatkan konsumsi energi yang lebih tinggi dan volume air yang disaring lebih rendah.
Filter osmosis di rumah dan kegunaannya
Filter reverse osmosis tidak eksklusif untuk aplikasi desalinasi industri atau skala besar. Mereka juga tersedia untuk digunakan di rumah-rumah, di mana mereka digunakan untuk memurnikan air dan meningkatkan rasanya, terutama di daerah yang airnya sadah atau memiliki kandungan klorin yang tinggi.
Menggunakan filter osmosis balik di rumah dapat menghilangkan padatan terlarut dan kotoran organik, sehingga secara signifikan meningkatkan kualitas air minum Anda. Namun, banyak orang memilih solusi yang lebih murah dan mudah diakses seperti wadah penyaring yang menggunakan filter karbon aktif untuk mengurangi unsur-unsur ini.
Meskipun filter osmosis balik dapat menjadi investasi yang signifikan, bagi banyak orang, mendiamkan air sebentar saja akan membuat sebagian klorin menguap, sehingga meningkatkan rasanya secara signifikan.
Singkatnya, reverse osmosis adalah proses yang sangat efisien untuk meningkatkan kualitas air. Dari aplikasi industri hingga solusi domestik, keserbagunaan dan kemampuannya menghilangkan berbagai macam kontaminan menjadikannya teknologi yang sangat diperlukan dalam pengolahan air global.