Lompat ke isi

Elektrodialisis: Perbedaan antara revisi

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung
Maintenance script (bicara | kontrib)
Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29458819; atribusi sumber disertakan.
 
Maintenance script (bicara | kontrib)
Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi
 
Baris 1: Baris 1:
'''Elektrodialisis''' (ED) digunakan untuk membawa [[ion]] [[garam]] dari satu [[larutan]] melalui [[membran semipermeabel|membran]] [[pertukaran ion]] dari larutan lainnya di bawah pengaruh perbedaan [[potensial listrik]] yang diterapkan. Hal ini dilakukan dalam suatu konfigurasi yang disebut sebagai suatu sel elektrodialisis. Sel tersebut terdiri dari suatu kompartemen umpan (terlarut) dan suatu kompartemen konsentrat ([[air garam]]) yang dibentuk dari membran penukar [[anion]] dan membran penukar [[kation]] yang ditempatkan di antara dua [[elektrode]]. Dalam hampir seluruh praktik proses elektrodialisis, sel elektrodialisis ganda disusun ke dalam konfigurasi yang disebut tumpukan elektrodialisis, dengan anion bolak-balik dan membran pertukaran kation yang membentuk sel-sel elektrodialisis ganda. Proses elektrodialisis berbeda dari teknik [[distilasi]] dan proses berbasis membran lainnya (seperti [[osmosis terbalik]] (''reverse osmosis''; RO)) pada spesi yang terlarut dipindahkan jauh dari aliran umpan daripada sebaliknya. Karena jumlah spesi terlarut dalam aliran umpan jauh lebih sedikit daripada cairan, elektrodialisis menawarkan keuntungan praktis dari pemulihan umpan yang jauh lebih tinggi di banyak aplikasi.
[[File:Elektrodialyse.svg|thumb|right|280px|ka]]
 
'''Elektrodialisis''' (ED) digunakan untuk membawa [[ion]] [[garam]] dari satu [[larutan]] melalui [[membran semipermeabel|membran]] [[pertukaran ion]] dari larutan lainnya di bawah pengaruh perbedaan [[potensial listrik]] yang diterapkan.<ref>Davis, T.A. [https://archive.org/details/handbookofindust0000unse_g7e3 Handbook of Industrial Membrane Technology]. Noyes Publications. 1990.</ref> Hal ini dilakukan dalam suatu konfigurasi yang disebut sebagai suatu sel elektrodialisis. Sel tersebut terdiri dari suatu kompartemen umpan (terlarut) dan suatu kompartemen konsentrat ([[air garam]]) yang dibentuk dari membran penukar [[anion]] dan membran penukar [[kation]] yang ditempatkan di antara dua [[elektrode]].<ref>Strathmann, H. ''Membrane Handbook''. Van Nostrand Reinhold. 1992.</ref><ref>Mulder, M. ''Basic Principles of Membrane Technology''. Kluwer. 1996.</ref> Dalam hampir seluruh praktik proses elektrodialisis, sel elektrodialisis ganda disusun ke dalam konfigurasi yang disebut tumpukan elektrodialisis, dengan anion bolak-balik dan membran pertukaran kation yang membentuk sel-sel elektrodialisis ganda. Proses elektrodialisis berbeda dari teknik [[distilasi]] dan proses berbasis membran lainnya (seperti [[osmosis terbalik]] (''reverse osmosis''; RO)) pada spesi yang terlarut dipindahkan jauh dari aliran umpan daripada sebaliknya. Karena jumlah spesi terlarut dalam aliran umpan jauh lebih sedikit daripada cairan, elektrodialisis menawarkan keuntungan praktis dari pemulihan umpan yang jauh lebih tinggi di banyak aplikasi.<ref>Sata, T. ''Ion Exchange Membranes: Preparation, Characterization, Modification and Application''. Royal Society of Chemistry. 2004.</ref><ref>Strathmann, H. [https://archive.org/details/ionexchangemembr0000stra Ion-Exchange Membrane Separation Processes]. Elsevier. 2004.</ref><ref>[http://cape.uwaterloo.ca/che100projects/sea/ed.html ED - Turning Seawater into Drinking Water].</ref>


== Metode ==
== Metode ==
Dalam tumpukan elektrodialisis, aliran umpan encer (D), aliran air garam atau konsentrat (C), dan arus elektrode (E) dibiarkan mengalir melalui kompartemen sel yang tepat yang dibentuk oleh [[membran penukar ion]]. Di bawah pengaruh perbedaan potensial listrik, ion bermuatan negatif (misalnya, [[klorida]]) dalam aliran encer bermigrasi ke arah muatan positif [[anode]]. Ion-ion ini melewati membran pertukaran anion bermuatan positif, tetapi dicegah dari migrasi lebih lanjut ke arah anode oleh membran pertukaran kation bermuatan negatif dan karena itu tetap di aliran C, yang menjadi terkonsentrasi dengan anion. Spesies bermuatan positif (misalnya [[natrium]]) dalam aliran D bermigrasi ke arah [[katode]] bermuatan negatif dan melewati membran pertukaran kation bermuatan negatif. Kation ini juga tinggal di aliran C, dicegah dari migrasi lebih lanjut menuju katode oleh membran pertukaran anion bermuatan positif.<ref>AWWA. ''Electrodialysis and Electrodialysis Reversal''. American Water Works Association. 1995.</ref> Sebagai hasil dari migrasi anion dan kation, [[arus listrik]] mengalir antara katode dan anode. Hanya jumlah ekuivalen muatan anion dan kation yang sama yang ditransfer dari aliran D ke aliran C sehingga keseimbangan muatan dipertahankan di setiap aliran. Hasil keseluruhan dari proses elektrodialisis adalah peningkatan konsentrasi ion dalam aliran konsentrat dengan penipisan ion dalam aliran umpan larutan encer


Dalam tumpukan elektrodialisis, aliran umpan encer (D), aliran air garam atau konsentrat (C), dan arus elektrode (E) dibiarkan mengalir melalui kompartemen sel yang tepat yang dibentuk oleh [[membran penukar ion]]. Di bawah pengaruh perbedaan potensial listrik, ion bermuatan negatif (misalnya, [[klorida]]) dalam aliran encer bermigrasi ke arah muatan positif [[anode]]. Ion-ion ini melewati membran pertukaran anion bermuatan positif, tetapi dicegah dari migrasi lebih lanjut ke arah anode oleh membran pertukaran kation bermuatan negatif dan karena itu tetap di aliran C, yang menjadi terkonsentrasi dengan anion. Spesies bermuatan positif (misalnya [[natrium]]) dalam aliran D bermigrasi ke arah [[katode]] bermuatan negatif dan melewati membran pertukaran kation bermuatan negatif. Kation ini juga tinggal di aliran C, dicegah dari migrasi lebih lanjut menuju katode oleh membran pertukaran anion bermuatan positif. Sebagai hasil dari migrasi anion dan kation, [[arus listrik]] mengalir antara katode dan anode. Hanya jumlah ekuivalen muatan anion dan kation yang sama yang ditransfer dari aliran D ke aliran C sehingga keseimbangan muatan dipertahankan di setiap aliran. Hasil keseluruhan dari proses elektrodialisis adalah peningkatan konsentrasi ion dalam aliran konsentrat dengan penipisan ion dalam aliran umpan larutan encer
Aliran E adalah aliran elektrode yang mengalir melewati setiap elektrode di dalam tumpukan. Aliran ini dapat terdiri dari komposisi yang sama seperti aliran umpan (mis. [[Natrium klorida]]) atau dapat berupa larutan terpisah yang mengandung spesies berbeda (mis. [[Natrium sulfat]]).<ref>Strathmann, H. [https://archive.org/details/ionexchangemembr0000stra Ion-Exchange Membrane Separation Processes]. Elsevier. 2004.</ref> Tergantung pada konfigurasi tumpukannya, anion dan kation dari arus elektrode dapat dibawa ke dalam aliran C, atau anion dan kation dari aliran D dapat dibawa ke aliran E. Dalam setiap kasus, transportasi ini diperlukan untuk membawa arus melintasi tumpukan dan mempertahankan larutan tumpukan yang memiliki listrik netral.
 
Aliran E adalah aliran elektrode yang mengalir melewati setiap elektrode di dalam tumpukan. Aliran ini dapat terdiri dari komposisi yang sama seperti aliran umpan (mis. [[Natrium klorida]]) atau dapat berupa larutan terpisah yang mengandung spesies berbeda (mis. [[Natrium sulfat]]). Tergantung pada konfigurasi tumpukannya, anion dan kation dari arus elektrode dapat dibawa ke dalam aliran C, atau anion dan kation dari aliran D dapat dibawa ke aliran E. Dalam setiap kasus, transportasi ini diperlukan untuk membawa arus melintasi tumpukan dan mempertahankan larutan tumpukan yang memiliki listrik netral.


== Reaksi anode dan katode ==
== Reaksi anode dan katode ==
[[Reaksi kimia|Reaksi]] berlangsung di masing-masing elektrode. Di katode reaksi yang berlangsung yaitu:
[[Reaksi kimia|Reaksi]] berlangsung di masing-masing elektrode. Di katode reaksi yang berlangsung yaitu:<ref>Mulder, M. ''Basic Principles of Membrane Technology''. Kluwer. 1996.</ref>


:2e<sup>−</sup> + 2 H<sub>2</sub>O → H<sub>2</sub> (g) + 2 OH<sup>−</sup>
:2e<sup>−</sup> + 2 H<sub>2</sub>O → H<sub>2</sub> (g) + 2 OH<sup>−</sup>


sementara di anode berlangsung reaksi:
sementara di anode berlangsung reaksi:<ref>Mulder, M. ''Basic Principles of Membrane Technology''. Kluwer. 1996.</ref>


:H<sub>2</sub>O → 2 H<sup>+</sup> + ½ O<sub>2</sub> (g) + 2e<sup>−</sup> atau 2 Cl<sup>−</sup> → Cl<sub>2</sub> (g) + 2e<sup>−</sup>
:H<sub>2</sub>O → 2 H<sup>+</sup> + ½ O<sub>2</sub> (g) + 2e<sup>−</sup> atau 2 Cl<sup>−</sup> → Cl<sub>2</sub> (g) + 2e<sup>−</sup>
Baris 19: Baris 20:


== Efisiensi ==
== Efisiensi ==
Efisiensi arus adalah ukuran seberapa efektif ion dibawa melintasi membran penukar ion untuk [[arus listrik|arus terapan]] yang diberikan. Biasanya efisiensi saat ini >80% diinginkan dalam tumpukan komersial untuk meminimalkan biaya operasi [[energi]]. Efisiensi arus rendah menunjukkan [[pembelahan air]] dalam aliran pengencer atau konsentrat, [[Shunt (listrik)|shunt]] arus antara elektrode, atau difusi balik ion dari konsentrat ke diluat bisa terjadi.
Efisiensi arus adalah ukuran seberapa efektif ion dibawa melintasi membran penukar ion untuk [[arus listrik|arus terapan]] yang diberikan. Biasanya efisiensi saat ini >80% diinginkan dalam tumpukan komersial untuk meminimalkan biaya operasi [[energi]]. Efisiensi arus rendah menunjukkan [[pembelahan air]] dalam aliran pengencer atau konsentrat, [[Shunt (listrik)|shunt]] arus antara elektrode, atau difusi balik ion dari konsentrat ke diluat bisa terjadi.


Efisiensi arus dihitung melalui persamaan:
Efisiensi arus dihitung melalui persamaan:<ref>Shaffer, L., dan Mintz, M. [https://archive.org/details/principlesofdesa0002spie Principles of Desalination]. Academic Press. 1980.</ref>


:<math>\xi=\frac{zFQ_f (C_{inlet}^d - C_{outlet}^d)}{N I}</math>
:<math>\xi=\frac{zFQ_f (C_{inlet}^d - C_{outlet}^d)}{N I}</math>
Baris 36: Baris 36:
* <math>I</math> = [[arus listrik]], Amp.
* <math>I</math> = [[arus listrik]], Amp.


Efisiensi arus secara umum merupakan suatu fungsi dari konsentrasi umpan.
Efisiensi arus secara umum merupakan suatu fungsi dari konsentrasi umpan.<ref>[http://www.eetcorp.com/lts/graph_HEED1.htm Current Utilization Efficiency]</ref>


== Aplikasi ==
== Aplikasi ==
Dalam aplikasinya, sistem elektrodialisis dapat dioperasikan sebagai proses [[produksi berkelanjutan]] atau [[produksi batch]]. Dalam proses yang berkesinambungan, umpan dilewatkan melalui sejumlah tumpukan yang cukup yang ditempatkan secara seri untuk menghasilkan kualitas produk akhir yang diinginkan. Dalam proses batch, aliran pengencer dan/atau konsentrat disirkulasikan ulang melalui sistem elektrodialisis sampai produk akhir atau kualitas konsentrat tercapai.
Dalam aplikasinya, sistem elektrodialisis dapat dioperasikan sebagai proses [[produksi berkelanjutan]] atau [[produksi batch]]. Dalam proses yang berkesinambungan, umpan dilewatkan melalui sejumlah tumpukan yang cukup yang ditempatkan secara seri untuk menghasilkan kualitas produk akhir yang diinginkan. Dalam proses batch, aliran pengencer dan/atau konsentrat disirkulasikan ulang melalui sistem elektrodialisis sampai produk akhir atau kualitas konsentrat tercapai.


Elektrodialisis biasanya diterapkan pada [[deionisasi]] dari [[larutan berair]]. Namun, desalinasi dari larutan berair [[senyawa organik|organik]] dan larutan organik [[konduksi|konduktif]] juga dimungkinkan. Beberapa aplikasi elektrodialisis meliputi:
Elektrodialisis biasanya diterapkan pada [[deionisasi]] dari [[larutan berair]]. Namun, desalinasi dari larutan berair [[senyawa organik|organik]] dan larutan organik [[konduksi|konduktif]] juga dimungkinkan. Beberapa aplikasi elektrodialisis meliputi:<ref>Strathmann, H. ''Membrane Handbook''. Van Nostrand Reinhold. 1992.</ref><ref>Sata, T. ''Ion Exchange Membranes: Preparation, Characterization, Modification and Application''. Royal Society of Chemistry. 2004.</ref><ref>Strathmann, H. [https://archive.org/details/ionexchangemembr0000stra Ion-Exchange Membrane Separation Processes]. Elsevier. 2004.</ref><ref>[http://www.eetcorp.com/lts/HEEDsel_app.htm ED Selected Applications]</ref>


* [[Desalinasi]] skala besar [[air payau]] dan [[air laut]] serta produksi garam.
* [[Desalinasi]] skala besar [[air payau]] dan [[air laut]] serta produksi garam.
Baris 52: Baris 52:


== Lihat pula ==
== Lihat pula ==
* [[Dialisis]]
* [[Dialisis]]
* [[Desalinasi]]
* [[Desalinasi]]
Baris 60: Baris 59:
* [[Resin penukar ion]]
* [[Resin penukar ion]]
* [[Kromatografi pertukaran ion]]
* [[Kromatografi pertukaran ion]]
== Referensi ==


== Bacaan lebih lanjut ==
== Bacaan lebih lanjut ==
*
*  


== Pranala luar ==
== Pranala luar ==
*
*


== Referensi ==
<references />


== Sumber dan atribusi ==


== Sumber dan atribusi ==
Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektrodialisis&oldid=29458819 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29458819 (2026-07-14T17:59:45Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.


Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektrodialisis&oldid=29458819 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29458819 (2026-07-14T17:59:45Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.
<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->

Revisi terkini sejak 29 Agustus 2026 04.00

Elektrodialisis (ED) digunakan untuk membawa ion garam dari satu larutan melalui membran pertukaran ion dari larutan lainnya di bawah pengaruh perbedaan potensial listrik yang diterapkan.[1] Hal ini dilakukan dalam suatu konfigurasi yang disebut sebagai suatu sel elektrodialisis. Sel tersebut terdiri dari suatu kompartemen umpan (terlarut) dan suatu kompartemen konsentrat (air garam) yang dibentuk dari membran penukar anion dan membran penukar kation yang ditempatkan di antara dua elektrode.[2][3] Dalam hampir seluruh praktik proses elektrodialisis, sel elektrodialisis ganda disusun ke dalam konfigurasi yang disebut tumpukan elektrodialisis, dengan anion bolak-balik dan membran pertukaran kation yang membentuk sel-sel elektrodialisis ganda. Proses elektrodialisis berbeda dari teknik distilasi dan proses berbasis membran lainnya (seperti osmosis terbalik (reverse osmosis; RO)) pada spesi yang terlarut dipindahkan jauh dari aliran umpan daripada sebaliknya. Karena jumlah spesi terlarut dalam aliran umpan jauh lebih sedikit daripada cairan, elektrodialisis menawarkan keuntungan praktis dari pemulihan umpan yang jauh lebih tinggi di banyak aplikasi.[4][5][6]

Metode

Dalam tumpukan elektrodialisis, aliran umpan encer (D), aliran air garam atau konsentrat (C), dan arus elektrode (E) dibiarkan mengalir melalui kompartemen sel yang tepat yang dibentuk oleh membran penukar ion. Di bawah pengaruh perbedaan potensial listrik, ion bermuatan negatif (misalnya, klorida) dalam aliran encer bermigrasi ke arah muatan positif anode. Ion-ion ini melewati membran pertukaran anion bermuatan positif, tetapi dicegah dari migrasi lebih lanjut ke arah anode oleh membran pertukaran kation bermuatan negatif dan karena itu tetap di aliran C, yang menjadi terkonsentrasi dengan anion. Spesies bermuatan positif (misalnya natrium) dalam aliran D bermigrasi ke arah katode bermuatan negatif dan melewati membran pertukaran kation bermuatan negatif. Kation ini juga tinggal di aliran C, dicegah dari migrasi lebih lanjut menuju katode oleh membran pertukaran anion bermuatan positif.[7] Sebagai hasil dari migrasi anion dan kation, arus listrik mengalir antara katode dan anode. Hanya jumlah ekuivalen muatan anion dan kation yang sama yang ditransfer dari aliran D ke aliran C sehingga keseimbangan muatan dipertahankan di setiap aliran. Hasil keseluruhan dari proses elektrodialisis adalah peningkatan konsentrasi ion dalam aliran konsentrat dengan penipisan ion dalam aliran umpan larutan encer

Aliran E adalah aliran elektrode yang mengalir melewati setiap elektrode di dalam tumpukan. Aliran ini dapat terdiri dari komposisi yang sama seperti aliran umpan (mis. Natrium klorida) atau dapat berupa larutan terpisah yang mengandung spesies berbeda (mis. Natrium sulfat).[8] Tergantung pada konfigurasi tumpukannya, anion dan kation dari arus elektrode dapat dibawa ke dalam aliran C, atau anion dan kation dari aliran D dapat dibawa ke aliran E. Dalam setiap kasus, transportasi ini diperlukan untuk membawa arus melintasi tumpukan dan mempertahankan larutan tumpukan yang memiliki listrik netral.

Reaksi anode dan katode

Reaksi berlangsung di masing-masing elektrode. Di katode reaksi yang berlangsung yaitu:[9]

2e + 2 H2O → H2 (g) + 2 OH

sementara di anode berlangsung reaksi:[10]

H2O → 2 H+ + ½ O2 (g) + 2e atau 2 Cl → Cl2 (g) + 2e

Sejumlah kecil gas hidrogen dihasilkan pada katode dan sejumlah kecil gas oksigen atau klorin (tergantung pada komposisi aliran E dan pengaturan pertukaran ion akhir) di anode. Gas-gas ini biasanya kemudian dihamburkan sebagai efluen aliran E dari masing-masing kompartemen elektrode dikombinasikan untuk mempertahankan pH netral dan dibuang atau disirkulasikan kembali ke tangki E yang terpisah. Namun, beberapa telah mengusulkan pengumpulan gas hidrogen untuk digunakan dalam produksi energi.

Efisiensi

Efisiensi arus adalah ukuran seberapa efektif ion dibawa melintasi membran penukar ion untuk arus terapan yang diberikan. Biasanya efisiensi saat ini >80% diinginkan dalam tumpukan komersial untuk meminimalkan biaya operasi energi. Efisiensi arus rendah menunjukkan pembelahan air dalam aliran pengencer atau konsentrat, shunt arus antara elektrode, atau difusi balik ion dari konsentrat ke diluat bisa terjadi.

Efisiensi arus dihitung melalui persamaan:[11]

ξ=zFQf(CinletdCoutletd)NI

di mana:

Efisiensi arus secara umum merupakan suatu fungsi dari konsentrasi umpan.[12]

Aplikasi

Dalam aplikasinya, sistem elektrodialisis dapat dioperasikan sebagai proses produksi berkelanjutan atau produksi batch. Dalam proses yang berkesinambungan, umpan dilewatkan melalui sejumlah tumpukan yang cukup yang ditempatkan secara seri untuk menghasilkan kualitas produk akhir yang diinginkan. Dalam proses batch, aliran pengencer dan/atau konsentrat disirkulasikan ulang melalui sistem elektrodialisis sampai produk akhir atau kualitas konsentrat tercapai.

Elektrodialisis biasanya diterapkan pada deionisasi dari larutan berair. Namun, desalinasi dari larutan berair organik dan larutan organik konduktif juga dimungkinkan. Beberapa aplikasi elektrodialisis meliputi:[13][14][15][16]

Lihat pula

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar

Referensi

  1. Davis, T.A. Handbook of Industrial Membrane Technology. Noyes Publications. 1990.
  2. Strathmann, H. Membrane Handbook. Van Nostrand Reinhold. 1992.
  3. Mulder, M. Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer. 1996.
  4. Sata, T. Ion Exchange Membranes: Preparation, Characterization, Modification and Application. Royal Society of Chemistry. 2004.
  5. Strathmann, H. Ion-Exchange Membrane Separation Processes. Elsevier. 2004.
  6. ED - Turning Seawater into Drinking Water.
  7. AWWA. Electrodialysis and Electrodialysis Reversal. American Water Works Association. 1995.
  8. Strathmann, H. Ion-Exchange Membrane Separation Processes. Elsevier. 2004.
  9. Mulder, M. Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer. 1996.
  10. Mulder, M. Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer. 1996.
  11. Shaffer, L., dan Mintz, M. Principles of Desalination. Academic Press. 1980.
  12. Current Utilization Efficiency
  13. Strathmann, H. Membrane Handbook. Van Nostrand Reinhold. 1992.
  14. Sata, T. Ion Exchange Membranes: Preparation, Characterization, Modification and Application. Royal Society of Chemistry. 2004.
  15. Strathmann, H. Ion-Exchange Membrane Separation Processes. Elsevier. 2004.
  16. ED Selected Applications

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29458819 (2026-07-14T17:59:45Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.