Teknologi Air Ionik Penetral Racun pada Air Limbah

Para ilmuwan di Rice University, Ohio, AS, sedang mengembangkan teknologi pengolahan air ionik. Teknologi ini diharapkan mampu menghemat uang serta energi dimana teknologi ini secara selektif hanya menarik dan mengeluarkan kontaminan secara spesifik dari minum air limbah dan saluran pipa.

Artinya hanya kontaminan berbahaya yang akan ditarik dan di keluarkan serta mengabaikan kontaminan lain yang dinilai tidak berbahaya. Teknologi ini nantinya dapat digunakan untuk mengolah air minum dan air limbah serta bisa di aplikasikan pada sektor industri seperti sumur minyak dan gas.

Bersama sejumlah rekannya, Qilin Li, peneliti di laboratorium Rice University saat ini sedang mengembangkan sebuah sistem pengolahan air yang dapat disetel untuk secara selektif menarik racun dari air minum dan air limbah dari pabrik, sistem pembuangan limbah dan sumur minyak dan gas. Para peneliti mengatakan teknologi mereka ini akan memangkas biaya dan menghemat energi jika dibandingkan dengan sistem pengolahan air konvensional.

"Metode tradisional untuk menghilangkan segala sesuatu, seperti reverse osmosis itu mahal dan intensif energi," kata Li. Li menjadi peneliti utama sekaligus penulis studi tentang teknologi yang muncul dalam jurnal American Chemical Society, Environmental Science & Technology. "Jika kita mencari cara untuk menghilangkan komponen minor ini, kita dapat menghemat banyak energi," tambah Li.

Jantung atau inti dari sistem yang dikembangkan di Rice ini adalah seperangkat elektroda komposit baru yang memungkinkan deionisasi kapasitif. Elektroda berpori dan pori-pori inilah yang secara selektif menarik ion target dari cairan yang melewati sistem seperti labirin.

Ketika pori-porinya dipenuhi dengan racun, elektroda dapat dibersihkan, dikembalikan ke kapasitas aslinya dan digunakan kembali. "Ini adalah bagian dari lingkup penelitian yang luas untuk mencari cara untuk menghilangkan kontaminan ion secara selektif," kata Li yang juga profesor di bidang teknik sipil dan lingkungan serta ilmu material dan nanoengineering.

"Ada banyak ion dalam air. Tidak semuanya beracun. Misalnya, natrium klorida (garam) sangat jinak. Kita tidak perlu membuangnya kecuali jika konsentrasinya terlalu tinggi," ujar Li. "Untuk banyak penggunaan dan keperluan, kita dapat meninggalkan ion yang tidak berbahaya, tetapi ada beberapa ion yang perlu kita hilangkan," kata Li.

"Misalnya, di beberapa sumur air minum, ada arsenik. Dalam pipa air minum kami, mungkin ada timah atau tembaga. Dan dalam aplikasi industri, ada ion kalsium dan sulfat yang membentuk kerak air, penumpukan deposit mineral yang busuk dan menyumbat pipa," Li melanjutkan.

Sistem proof-of-principal yang dikembangkan oleh tim Li menghilangkan ion sulfat. Yakni mineral pembentuk kerak air yang dapat memberi rasa pahit pada air dan bertindak sebagai pencahar.

Sisitem elektroda ini dilapisi dengan karbon aktif, yang pada gilirannya dilapisi oleh film tipis partikel resin kecil yang dipegang bersama oleh alkohol polivinil kuat. Ketika air yang terkontaminasi sulfat mengalir melalui saluran antara elektroda yang bermuatan, ion sulfat ditarik oleh elektroda, melewati lapisan resin dan menempel pada karbon.

Pengujian di laboratorium Rice menunjukkan lapisan bermuatan positif pada katoda ion sulfat yang lebih disukai ditangkap di atas garam pada rasio lebih dari 20 sampai 1.

Elektroda mempertahankan sifatnya lebih dari 50 siklus. "Namun pada kenyataannya, di laboratorium, kami telah menjalankan sistem untuk beberapa ratus siklus dan saya tidak melihat ada pemecahan atau pengelupasan materi," kata Kuichang Zuo, peneliti lain yang terlibat dalam riset ini sekaligus peneliti postdoctoral di laboratorium Li . "Ini sangat kuat," katanya.

Li mengatakan sistem ini dimaksudkan untuk bekerja dengan sistem pengolahan air komersial saat ini. "Manfaat sebenarnya dari pekerjaan ini bukanlah bahwa kita dapat secara selektif menghilangkan sulfat, karena ada banyak kontaminan lain yang mungkin lebih penting," katanya.

"Keuntungannya adalah kami mengembangkan platform teknologi yang dapat kami gunakan untuk menargetkan kontaminan lain juga dengan memvariasikan komposisi lapisan elektroda," tambah Li.

Tim Rice sedang mengembangkan pelapis untuk kontaminan lain dan bekerja dengan laboratorium di University of Texas di El Paso dan Arizona State University pada sistem uji skala besar. Zuo mengatakan itu juga harus memungkinkan untuk menurunkan sistem untuk pemurnian air di rumah.

Penelitian ini melibatkan banyak ilmuwan lain. Baik dari Rice maupun dari kampus lain termasuk dari dari universitas Shanghai Jiao Tong Cina. Riset ini juga didukung oleh Pusat Pengolahan air Berorientasi-Nanologi yang didukung oleh National Science Foundation, Yayasan Welch dan sebuah yayasan kerja sama Internasional Kota Shanghai. nik/berbagai sumber/E-6