Teknologi Deionisasi untuk Produksi Air Murni

Teknologi Deionisasi untuk Produksi Air Murni

Anita Kusuma Wardani*

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Jalan Ganesa No. 10, Bandung, Indonesia

*Corresponding Author: anita.k.wardani@students.itb.ac.id

Abstrak

Kebutuhan air murni terus meningkat, terutama untuk keperluan industri. Salah satu parameter penting pada kualitas air murni yaitu nilai konduktivitas yang berkaitan erat dengan keberadaan ion di dalam air. Air murni memiliki syarat nilai konduktivitas yang mendekati nol, oleh karena itu proses penyisihan ion (deionisasi) perlu dilakukan. Beberapa teknologi penghilangan ion telah dikembangakan, antara lain sistem penukar ion (IE), elektrodialisis (ED), elektrodeionisasi (EDI), dan deionisasi kapasitif, baik tanpa membran (CDI) maupun dengan membran (MCDI). Teknologi-teknologi tersebut mampu menghilangkan garam dan ion terlarut dalam air hingga lebih dari 90% sehingga produk yang dihasilkan memenuhi kualitas air murni.

Kata kunci: deionisasi, air murni, konduktivitas

1. Pendahuluan

Air murni merupakan salah satu kompenen penting pada industri, terutama pada industri elektronik, semikonduktor, dan farmasi. Air murni didefinisikan sebagai air yang mengandung senyawa H2O murni, dengan

kandungan senyawa terlarut maupun ion-ion yang sangat rendah.

Teknologi yang digunakan untuk produksi air murni umumnya berbasis penyisihan ion (deionisasi), karena salah satu parameter penting pada kualitas air murni yaitu nilai konduktivitas yang berkaitan erat dengan keberadaan ion di dalam air.

Konduktivitas merupakan ukuran

kemampuan air untuk melewatkan aliran listrik. Kemampuan ini secara langsung berkaitan dengan konsentrasi ion di dalam air. Ion-ion di dalam air berasal dari garam terlarut dan senyawa anorganik seperti alkali, klorida, sulfida, dan senyawa karbonat. Senyawa terlarut yang menjadi ion

juga sering disebut sebagai elektrolit. Semakin tinggi jumlah elektrolit, maka semakin tinggi nilai konduktivitas air. Demikian juga sebaliknya, semakin sedikit kandungan elektrolit dalam air, maka semakin rendah konduktivitas, seperti air murni dengan konduktivitas mendekati nol [1].

2. Klasifikasi Air Murni

Air murni dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa parameter, seperti konduktivitas, resistivitas, keberadaan mikroorganisme, jumlah pirogen, silika, dan senyawa organik (TOC) [2]. Terdapat setidaknya lima kategori air murni berdasarkan standar yang telah digunakan secara konvensional, seperti pada tabel 1. Setiap kategori air murni memiliki aplikasi yang berbeda-beda, yaitu: a. Air terionisasi (deionised water) untuk

umpan boiler dengan tekanan sedang, make-up pada proses dialisis ginjal, dan pembuatan baterai;

Tabel 1 Klasifikasi kualitas air murni – adaptasi dari British Water (1986) Tipe air murni Resistivitas (MΩ.cm pada 25°C) Mikroorga nisme total CFU/mL TDS maks. (mg/L) Pyrogens/ endotoxins (EU/mL) Silika reaktif (μg/L sebagai SiO2) TOC (mg/L sebagai C) Deionised 0,05 - 10 - 500 - Purified 0,2 100 1 - 100 < 0,5 Apyrogenic 0,8 0,1 1 0,25 100 0,05-0,07 High purity 10 1 0,5 - 20 - Ultrapure 18 1 0,005 - 2 0,05

b. Air murni (purified water) untuk indutri farmasi, kosmetik, dan kimia;

c. Air apirogenik (apyrogenic water) digunakan pada pencucian botol, pembuatan tisu, dan air untuk injeksi; d. Air kemurnian tinggi (high purity water)

untuk boiler tekanan tinggi, sistem pembangkit, dan untuk keperluan laboratorium;

e. Air ultra murni (ultrapure water) untuk industri mikroelektronik, semikonduktor, dan umpan pada boiler superkritik.

3. Teknologi Deionisasi

Proses desalinasi untuk produksi air murni

dengan metode deionisasi terus

dikembangkan hingga saat ini. Beberapa teknologi untuk menyisihkan ion-ion terlarut di dalam air, antara lain:

3.1 Sistem Penukar Ion (IE)

Sistem penukar ion (IE) telah banyak digunakan untuk proses penghilangan kesadahan (water softening) dan produksi air murni [3]. Sistem penukar ion memiliki keunggulan yaitu proses yang sederhana dan tidak memerlukan energi untuk pertukaran ion, namun memiliki kelemahan yaitu memerlukan regenerasi dengan asam dan basa kuat [4, 5].

Sebuah sistem penukar ion terdiri dari sebuah tangki yang berisi kumpulan resin

sintesis (dengan diameter sekitar 0,6 mm). Kumpulan resin penukar ion tersebut yang bertugas menghilangkan ion-ion terlarut dalam air dengan mempertukarkan ion H+ dan OH- untuk menggantikan ion-ion terlarut [2, 6]. Resin penukar ion umumnya terbuat dari polimer yang tidak mudah larut dan memiliki sisi pertukaran ion dengan jumlah yang banyak [7]. Ion di dalam larutan berpindah menuju resin penukar ion akibat adanya perbedaan densitas muatan relatif (muatan per volum terhidrasi).

Umpan Produk Resin Penukar Ion Pembatas Resin

Gambar 1 Sistem penukar ion [8]

Resin penukar ion terdiri dari penukar ion positif (kation) dan penukar ion negatif (anion). Ion bermuatan positif (seperti kalsium dan magnesium) dihilangkan oleh resin kation dengan mempertukarkan ion H+. Sedangkan untuk ion bermuatan negatif (seperti sulfat dan klorida) dipertukarkan dengan ion OH- oleh resin anion. Ion H+ dan

OH- yang dilepaskan oleh resin akan berikatan membentuk senyawa H2O.

Ketika resin telah mencapai keadaan jenuh, pertukaran ion tidak dapat berlangsung, oleh karena itu perlu dilakukan regenerasi. Regenerasi untuk resin kation menggunakan senyawa asam kuat (biasanya HCl) dan untuk resin anion menggunakan basa kuat seperti NaOH [9, 10].

3.2 Elektrodialisis (ED)

Elektrodialisis merupakan proses industri yang pertama kali menggunakan membran penukar ion pada skala besar. Pada sebuah sistem elektrodialisis, membran penukar anion dan kation dipasang dengan susunan modul plate and frame mulai dari satu pasang sel hingga 100 pasang sel, sesuai dengan kebutuhan. Membran penukar anion dan kation dipasang di antara dua buah elektroda (anoda dan katoda), dengan jarak antar membran dibuat sekecil mungkin untuk meminimalkan resistansi elektrik dan konsumsi energi [11].

Membran yang digunakan pada sistem ED

merupakan membran selektif dan

semipermeabel yang mampu melewatkan ion-ion teralrut. Prinsip pemisahan pada elektrodialisis bedasarkan pada gaya tarik-menarik antar muatan bukan berdasarkan ukuran [12]. Larutan yang mengandung garam dipompakan pada sel antar membran, dan tegangan listrik dialirkan pada kedua elektroda di ujung sistem ED. Kation yang terlarut dalam umpan akan berpindah menuju katoda dan anion akan berpindah menuju anoda. Kation akan dengan mudah menembus membran penukar kation namun akan tertahan oleh membran penukar anion. Begitu juga dengan anion yang mampu menembus membran penukar anion namun tertahan oleh membran penukar kation [13, 14]. Oleh karena itu ion-ion tersebut akan terkumpul pada konsentrat, sedangkan

produk akan memiliki konsentrasi ion yang rendah [15].

Gambar 2 Modul elektrodialisis [13]

Elektrodialisis sebaiknya digunakan pada skala kecil dengan kapasitas kurang dari 100 m3/hari dengan umpan yang mengandung TDS antara 1.000 hingga 5.000 mg/L [16]. Lundstorm [17] merupakan orang pertama yang mengembangkan proses desalinasi skala kecil menggunakan ED dengan sumber energi berupa tenaga matahari. Kemudian, Ishimaru [18] mempelajari penggunaan sel photovoltaic (sumber energi DC yang diperoleh dari hasil konversi energi matahari) untuk mengoperasikan ED pada area terpencil di Jepang. Air umpan yang digunakan mengandung TDS 1.500 ppm. Proses desalinasi tersebut mampu menghilangkan TDS dengan cukup baik, sehingga produk dapat digunakan sebagai air minum.

Selanjutnya, Al Madani [19] ikut mengembangkan modul ED dengan tenaga dari sel photovoltaic. Modul terdiri dari 24 pasang sel membran penukar ion, dengan variasi berupa laju alir dan temperatur. Umpan yang digunakan ada dua jenis, yaitu larutan NaCl dan air permukaan dengan salinitas medium. Proses ED tersebut mampu menghilangkan garam hingga 95% pada air permukaan dan 99% pada larutan NaCl.

3.3 Elektrodeionisasi (EDI)

EDI memiliki prinsip kerja yang mirip dengan proses elektrodialisis (ED), dimana ion garam pada larutan umpan dipindahkan dengan bantuan medan listrik dan dipisahkan oleh membran selektif ion. Perbedaan dari kedua proses tersebut adalah penggunaan resin penukar ion didalam modul EDI yang berfungsi menurunkan hambatan modul secara keseluruhan [20, 21]. EDI mampu menolak garam hingga lebih dari 99,5% dengan resistivitas sebesar 1–18 MΩ.cm dan TOC kurang dari 0,05 mg/L [22-24]. Kadar bakteri juga dapat diminimalkan karena keberadaan arus listrik dalam sistem mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang ada dalam air. Elektrodeionisasi memiliki beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan sistem penukar ion konvensional, yaitu proses yang kontinyu dengan kualitas produk yang stabil, dan tidak memerlukan regenerasi [20, 25, 26].

Modul EDI terdiri beberapa kompartemen, yaitu diluat atau produk, konsentrat, dan elektroda. Kompartemen diluat diisi dengan resin penukar ion campuran, yang berfungsi untuk meningkatkan perpindahan komponen ion dari larutan umpan menuju kompartemen konsentrat melalui membran penukar ion [25, 27]. Penambahan resin penukar ion pada kompartemen diluat juga mengatasi masalah resistivitas listrik yang tinggi ketika diperoleh air berkualitas tinggi (nilai konduktivitas sangat rendah). Keberadaan resin membuat ion dalam larutan dapat bertransfer dengan konduktivitas yang lebih tinggi dan menciptakan proses transport yang lebih efektif, terutama pada kompartemen diluat [28].

Membran selektif pada EDI berfungsi sebagai pembatas antar kompartemen, serta untuk membantu regenerasi resin penukar ion [7, 29]. Membran yang digunakan bersifat selektif permeabel dan memiliki

muatan tetap, positif ataupun negatif [30].

Membran penukar kation (CEM)

memungkinkan pergerakan kation

menembus membran dan menghambat molekul lainnya yang bermuatan negatif. Begitu pula sebaliknya bagi membran penukar anion (AEM). AEM memungkinkan anion bergerak menembus lapisan membran dan menghambat molekul lainnya yang

bermuatan positif. Bagian ujung

kompartemen dilengkapi dengan elektroda dan ketika listrik dialirkan, beda tegangan dihasilkan dan proses pemisahan mulai berlangsung. Kation akan bergerak ke arah katoda (bermuatan negatif) dan anion akan bergerak ke arah anoda (bermuatan positif) [31, 32].

Pada EDI, proses ionisasi berlangsung melalui dua tahap, yaitu (1) elektropermutasi dimana ion dalam larutan umpan melekat pada resin penukar ion, dan (2) elektroregenerasi dimana ion yang melekat pada resin dilepaskan karena substitusi oleh ion H+ dan OH- dari pemecahan molekul air dengan beda voltase sebagai gaya dorong utama. Tahap regenerasi inilah yang menjaga kestabilan instrumen EDI melalui minimalisasi perubahan pH sehingga terhindar dari fenomena polarisasi. Hanya dengan menyuplai listrik, seluruh resin pada kompartemen dapat meregenerasi kandungan ion basa dan asamnya secara otomatis tanpa perlu melibatkan penambahan zat kimia dari luar.

EDI tidak memerlukan regenerasi namun memerlukan kualitas air umpan yang baik, umumnya dengan tingkat kesadahan kurang dari 1 mg/dm3 (sebagai CaCO3), sehingga perlakuan awal (pretreatment) harus dilakukan. Membran reverse osmosis (RO) banyak digunakan sebagai perlakuan awal umpan sebelum dialirkan ke sistem EDI karena membran RO umumnya mampu menolak TDS hingga 95-98% [33, 34].

Gambar 3 Aliran pada modul elektrodeionisasi [28]

Liang dkk. [35] memproduksi air dengan kemurnian tinggi menggunakan modul EDI yang terdiri dari 240 sel untuk aplikasi air make up pada boiler. Umpan EDI yang digunakan merupakan produk dari membran RO dengan kandungan 1% garam dan 3% silika. Selanjutnya D. Auerswald juga mengkombinasikan sistem RO/EDI untuk memproduksi air murni untuk keperluan power plant make up [36]. Sistem EDI yang

digunakan oleh Auerswald mampu

menghasilkan air murni sebanyak 25 juta galon selama 8 bulan, dengan konsentrasi ion rata-rata: natrium 2 μg/L, klorida dan sulfat masing-masing 0,2 μg/L, dan silika 8 μg/L.

Wang dkk. [37] memproduksi air ultra murni dengan mengumpankan produk RO pada sistem EDI. Resistivitas produk yang dihasilkan sebesar 12-18 MΩ.cm. Produk yang dihasilkan cenderung stabil bahkan setelah dioperasikan selama 6 jam, resistivitasnya berkisar 17±0,7 MΩ.cm. Song dkk. [38] juga mempelajari kombinasi RO/EDI untuk menghasilkan ultra murni dengan memvariasikan temperatur, laju alir umpan, dan densitas arus. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa ketika temperatur operasi meingkat maka resistivitas produk juga meningkat, namun

ketika laju alir umpan ditingkatkan, resistivitas produk justru berkurang.

3.4 Deionisasi Kapasitif (CDI)

Deionisasi kapasitif (CDI) merupakan teknologi desalinasi alternatif terutama untuk air payau dengan salinitas rendah [39]. Teknologi CDI bekerja berdasarkan prinsip electrosorption atau penyerapan elektron sehingga mampu menghilangkan ion terlarut dalam air [40]. Sebuah deionisasi kapasitif terdiri dari dua buah elektroda berpori yang diletakkan berhadapan dan sebuah saluran diantara kedua elektroda yang berfungsi untuk tempat mengalirnya air. Ketika arus listrik dari sumber energi DC (baterai, panel surya, dll.) dialirkan pada elektroda, ion-ion terlarut dalam air akan teradsorp pada mikropori elektroda, dan ketika arus listrik dihentikan, ion-ion terardsorp tersebut akan kembali lepas menuju saluran air. Kedua tahap tersbut disebut tahap adsorpsi ion (ion adsorption step) dan tahap desorpsi ion (ion desorption step) [41].

Aliran listrik pada elektroda menyebabkan elektroda menjadi bermuatan, anoda bermuatan positif dan katoda bermuatan negatif [21, 42]. Ion-ion positif yang terlarut dalam air akan teradsorp menuju katoda, dan sebaliknya ion-ion negatif akan teradsorp

pada anoda. Hal ini terjadi akibat adanya gaya elektrostatik antara elektroda dan ion-ion terlarut. Ketika kapasitas adsorpsi telah mencapai nilai maksimum, ion teradsorp dapat dengan mudah dilepaskan dengan membalik potensial antara kedua elektroda sehingga ion-ion akan lepas dan elektroda dapat digunakan kembali [42-48].

CDI mulai dipelajari pada pertengahan 1960an hingga awal 1970an oleh Caudle dkk. [49], dengan menggunakan elektroda karbon yang dibuat dari bubuk karbon aktif. Kemudian Johnson dkk. [50] mempelajari CDI dengan proses reversibel. Mereka mengkombinasikan berbagai parameter proses dengan teori dasar CDI yang telah ada, dan juga memvariasikan material elektroda yang digunakan [50-52].

Gambar 4 Sistem adsorpsi ion pada deionisasi kapasitif [28]

Jande and Kim [53] menggunakan CDI untuk menghasilkan air ultra murni dengan menggunakan tegangan 2 V, laju alir umpan 0,31 mL/s, dan volume saluran air 70 mL. Proses tersebut mampu mengurangi konsentrasi NaCl pada umpan sebesar 32.702 mg/L menjadi 2,1 mg/L, sehingga pengurangan garam mencapai 99,99%. Selanjutnya Andelman [54] melakukan desalinasi dengan umpan yang mengandung NaCl 23.953 mg/L. Tegangan listrik yang digunakan sebesar 1 V, dengan laju alir umpan 1,5 mL/s, dan volume saluran air 13 mL. Pengurangan garam yang dihasilkan sebesar 26,75%.

CDI dianggap sebagai alternatif yang potensial untuk pengolahan air karena beberapa alasan berikut:

 Tidak seperti proses berbasis membran, seperti reverse osmosis (RO) atau nanofiltrasi (NF), CDI tidak memerlukan tekanan tinggi,

 CDI membutuhkan tegangan yang rendah sehingga biaya operasi rendah dan lebih aman,

 CDI cocok untuk dioperasikan pada

daerah terpencil karena dapat

dioperasikan dengan panel surya, sehingga teknologi ini juga dapat dikatakan ramah lingkungan.

3.5 Deionisasi Kapasitif dengan Membran (MCDI)

CDI umumnya menggunakan elektroda berupa karbon yang memiliki luas permukaan besar untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi. Namun struktur pori pada elektroda karbon menyebabkan pengurangan efisiensi adsorpsi ion selama operasi berlangsung. Masalah tersebut dapat diminimalisir dengan mengkombinasikan proses CDI dengan membran penukar ion, atau sering disebut sebagai sistem deionisasi kapasitif dengan membran (MCDI) [55-59]. MCDI telah terbukti mampu meningkatkan efisiensi penghilangan ion [21]. MCDI juga

ramah lingkungan karena tidak

menghasilkan kontaminan atau produk samping yang berbahaya selama proses penghilangan ion maupun regenerasi [60]. MCDI merupakan modifikasi dari CDI dengan menambahkan membran penukar kation di depan katoda dan membran penukar anion di depan anoda [40, 55, 61]. Ion yang terlarut dalam air akan tertarik

menuju membran penukar ion dan

selanjutnya teradsorp pada elektroda, sehingga produk akan memiliki konsentrasi ion yang rendah. Sama seperti CDI, proses

regenerasi MCDI dapat dilakukan dengan mengurangi tegangan listrik atau membalik potensial kedua elektroda [56].

Gambar 5 Modul MCDI [62]

J. B. Lee dkk. merupakan tim yang pertama kali menggunakan sistem MCDI pada tahun 2006 untuk mengolah air limbah pada power plant. Hasil yang diperoleh menunjukkan

bahwa MCDI mampu menghilangkan

natrium dan klorida dengan laju pengurangan 19% lebih tinggi jika dibandingkan dengan CDI. MCDI mampu menghilangkan garam hingga 92% dengan konsumsi energi sebesar 1,96 kWh/m3 [55]. Uji MCDI juga dilakukan oleh H. Li dkk. [58] menggunakan CNT (carbon nanotube) dan CNF (carbon nanofiber) sebagai

elektroda. Hasil yang diperoleh

menunjukkan bahwa pengurangan garam yang dihasilkan oleh MCDI 49,2% lebih besar dari CDI. Mereka juga membuktikan

bahwa pengoperasian MCDI dengan

sepasang elektroda setara dengan CDI dengan 10 pasang elektroda.

Pada percobaan penghilangan ion lainnya, Y. J. Kimetal menunjukkan bahwa MCDI mampu menghilangkan ion nitrat sama baiknya dengan penghilangan ion natrium [63]. Percobaan yang sama juga dilakukan oleh Y. J. Kim dan J. H. Choi yang menunjukkan bahwa dengan menggunakan

elektroda komposit yang selektif terhadap nitrat, sistem MCDI mampu menghilangkan ion nitrat secara efektif [64].

Secara umum, MCDI bekerja seperti elektrodeionisasi, yaitu menghilangkan ion berdasarkan perbedaan tegangan sehingga ion-ion berpindah melalui membran penukar ion. Namun, MCDI memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan EDI. Pertama, MCDI menghilangkan ion dengan mengadsorp ion pada elektroda sehingga mampu meminimalisir adanya kontaminasi pada produk. Kontaminasi ini dapat terjadi akibat permselektivitas yang tidak sempurna dari membran penukar ion [23]. Kedua, modul MCDI lebih mudah disusun karena tidak memerlukan resin penukar ion. Ketiga, EDI membutuhkan minimal dua aliran umpan untuk kompartemen diluat dan

retentat, sedangkan MCDI hanya

memerlukan satu kompartemen karena proses adsorpsi dan desorpsi terjadi pada aliran yang sama [55, 56, 59].

4. Kesimpulan

Proses desalinasi untuk produksi air murni dengan metode penghilangan ion meliputi sistem penukar ion (IE), elektrodialisis (ED), elektrodeionisasi (EDI), dan deionisasi kapasitif (CDI), dan deionisasi kapasitif dengan membran (MCDI). Secara umum, teknologi-teknologi tersebut mampu menghilangkan kandungan garam dan ion-ion terlarut hingga lebih dari 90%.

Daftar Pustaka

[1] Rhoades, J., Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. Methods of soil analysis. Part, 1996. 3: p. 417-435.

[2] Bennett, A., Water processes and production: High and ultra-high purity water. Filtration & Separation, 2009. 46(2): p. 24-27.

[3] Osborn, G.H., Synthetic ion-exchangers. Recent development in theory and application. Synthetic ion-exchangers. Recent development in theory and application., 1955.

[4] Andrei, A.Z., Ion Exchange Materials, Properties and Applications, 2007, Elsevier, great Britain.

[5] Abdulgader, H.A., V. Kochkodan and N. Hilal, Hybrid ion exchange – Pressure driven membrane processes in water treatment: A review. Separation and Purification Technology, 2013. 116: p. 253-264.

[6] Osmonics, Pure Water Handbook. 1997: Osmonics.

[7] Nagarale, R.K., G.S. Gohil and V.K. Shahi, Recent developments on ion-exchange membranes and electro-membrane processes. Advances in Colloid and Interface Science, 2006. 119(2–3): p. 97-130.

[8] Agency, U.S.E.P. Ion Exchange. 2015. [9] Scott, K., Handbook of industrial

membranes. 1995: Elsevier.

[10] Baker, R.W., Membrane technology and applications. 2000: Wiley Online Library. [11] Li, N.N., A.G. Fane, W.W. Ho, and T.

Matsuura, Advanced membrane technology and applications. 2011: John Wiley & Sons.

[12] Wang, L.K., J.P. Chen, Y.-T. Hung, and N.K. Shammas, Membrane and desalination technologies. 2010: Springer. [13] Wenten, I.G., A.N. Hakim and Khoiruddin, Elektrodialisis, 2014, Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung. [14] Wenten, I.G., A.N. Hakim and

Khoiruddin, Peristiwa Perpindahan dalam Membran Penukar Ion, 2014, Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.

[15] Richard, W.B., Membrane technology and applications. John Wiley & Sons Ltd, 2004.

[16] Strathmann, H., Ion-exchange membrane separation processes. Vol. 9. 2004: Elsevier.

[17] Lundstrom, J.E., Water desalting by solar powered electrodialysis. Desalination, 1979. 31(1): p. 469-488.

[18] Ishimaru, N., Solar photovoltaic desalination of brackish water in remote areas by electrodialysis. Desalination, 1994. 98(1–3): p. 485-493.

[19] AlMadani, H.M.N., Water desalination by solar powered electrodialysis process. Renewable Energy, 2003. 28(12): p. 1915-1924.

[20] Hernon, B.P., R.H. Zanapalidou, Z. Li, K.J. Sims, and L.R. Siwak, Electrodeionization in power plant applications. Ultrapure Water, 1994. 11(5): p. 33-41.

[21] Lee, J.H. and J.H. Choi, The production of ultrapure water by membrane capacitive deionization (MCDI) technology. Journal of Membrane Science, 2012. 409-410: p. 251-256.

[22] Franken, T., Ultrapure water: More than membrane technology alone. Membrane Technology, 1999. 1999(105): p. 9-12. [23] Grabowski, A., G. Zhang, H. Strathmann,

and G. Eigenberger, The production of high purity water by continuous electrodeionization with bipolar membranes: Influence of the anion-exchange membrane permselectivity. Journal of Membrane Science, 2006. 281(1-2): p. 297-306.

[24] Wood, J., J. Gifford, J. Arba, and M. Shaw, Production of ultrapure water by continuous electrodeionization. Desalination, 2010. 250(3): p. 973-976. [25] Helfferich, F.G., Ion exchange. 1962:

Courier Corporation.

[26] Lee, J.W., K.H. Yeon, J.H. Song, and S.H. Moon, Characterization of electroregeneration and determination of optimal current density in continuous electrodeionization. Desalination, 2007. 207(1-3): p. 276-285.

[27] Widiasa, I.N., P.D. Sutrisna and I.G. Wenten, Performance of a novel electrodeionization technique during citric acid recovery. Separation and Purification Technology, 2004. 39(1-2 SPEC. ISS.): p. 89-97.

[28] Wenten, I.G., A.N. Hakim and Khoiruddin, Elektrodeionisasi, 2014, Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.

[29] Bouhidel, K.E. and A. Lakehal, Influence of voltage and flow rate on electrodeionization (EDI) process efficiency. Desalination, 2006. 193(1-3): p. 411-421.

[30] Wenten, I.G., Khoiruddin, A.N. Hakim, and P.T.P. Aryanti, Teori Perpindahan dalam Membran, 2012, Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.

[31] Wenten, I.G., Khoiruddin and A.N. Hakim, Pemisahan Elektroionik Berbasis Membran, 2014, Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.

[32] Wenten, I.G., Khoiruddin, F. Arfianto, and Zudiharto, Bench scale electrodeionization for high pressure boiler feed water. Desalination, 2013. 314(0): p. 109-114.

[33] Fu, L., J. Wang and Y. Su, Removal of low concentrations of hardness ions from aqueous solutions using electrodeionization process. Separation and Purification Technology, 2009. 68(3): p. 390-396.

[34] Wenten, I.G., Khoiruddin and A.N. Hakim, Osmosis Balik, 2014, Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung. [35] Liang, L.-S., J. Wood and W. Haas,

Design and performance of electrodeionization systems in power plant applications. Ultrapure Water, 1992. 9: p. 41-41.

[36] Auerswald, D., Regeneration without chemicals. Ultrapure water, 1994. 11(3): p. 52-61.

[37] Wang, J., S. Wang and M. Jin, A study of the electrodeionization process high-purity water production with a RO/EDI system. Desalination, 2000. 132(1-3): p. 349-352.

[38] Song, J.H., K.H. Yeon, J. Cho, and S.H. Moon, Effects of the operating parameters on the reverse osmosis- electrodeionization performance in the production of high purity water. Korean Journal of Chemical Engineering, 2005. 22(1): p. 108-114.

[39] Mossad, M. and L. Zou, Evaluation of the salt removal efficiency of capacitive deionisation: Kinetics, isotherms and

thermodynamics. Chemical Engineering Journal, 2013. 223: p. 704-713.

[40] Welgemoed, T.J. and C.F. Schutte, Capacitive Deionization Technology™: An alternative desalination solution. Desalination, 2005. 183(1–3): p. 327-340. [41] Zhao, R., S. Porada, P.M. Biesheuvel, and

A. van der Wal, Energy consumption in membrane capacitive deionization for different water recoveries and flow rates, and comparison with reverse osmosis. Desalination, 2013. 330: p. 35-41.

[42] Oren, Y., Capacitive deionization (CDI) for desalination and water treatment — past, present and future (a review). Desalination, 2008. 228(1–3): p. 10-29. [43] Ying, T.-Y., K.-L. Yang, S. Yiacoumi,

and C. Tsouris, Electrosorption of Ions from Aqueous Solutions by Nanostructured Carbon Aerogel. Journal of Colloid and Interface Science, 2002. 250(1): p. 18-27.

[44] Oda, H. and Y. Nakagawa, Removal of ionic substances from dilute solution using activated carbon electrodes. Carbon, 2003. 41(5): p. 1037-1047. [45] Zou, L., L. Li, H. Song, and G. Morris,

Using mesoporous carbon electrodes for brackish water desalination. Water Research, 2008. 42(8–9): p. 2340-2348. [46] Zou, L., G. Morris and D. Qi, Using

activated carbon electrode in electrosorptive deionisation of brackish water. Desalination, 2008. 225(1–3): p. 329-340.

[47] Kim, Y.-J. and J.-H. Choi, Improvement of desalination efficiency in capacitive deionization using a carbon electrode coated with an ion-exchange polymer. Water Research, 2010. 44(3): p. 990-996. [48] Anderson, M.A., A.L. Cudero and J.

Palma, Capacitive deionization as an electrochemical means of saving energy and delivering clean water. Comparison to present desalination practices: Will it compete? Electrochimica Acta, 2010. 55(12): p. 3845-3856.

[49] Caudle, D.D., Electrochemical demineralization of water with carbon electrodes. 1966: US Dept. of the

Interior;[for sale by the Superintendent of Documents, US Govt. Print. Off.].

[50] Johnson, A., A. Venolia, J. Newman, R. Wilbourne, C. Wong, W. Gilliam, S. Johnson, and R. Horowitz, The Office of Saline Water Research and Development, Progress Report.

[51] Johnson, A. and J. Newman, Desalting by means of porous carbon electrodes. Journal of the Electrochemical Society, 1971. 118(3): p. 510-517.

[52] Johnson, A., Electric Demineralizing Apparatus. US Pat, 1970(3515664): p. 1.2.

[53] Jande, Y.A.C. and W.S. Kim, Predicting the lowest effluent concentration in capacitive deionization. Separation and Purification Technology, 2013. 115: p. 224-230.

[54] Andelman, M., Flow Through Capacitor basics. Separation and Purification Technology, 2011. 80(2): p. 262-269. [55] Lee, J.-B., K.-K. Park, H.-M. Eum, and

C.-W. Lee, Desalination of a thermal power plant wastewater by membrane capacitive deionization. Desalination, 2006. 196(1–3): p. 125-134.

[56] Biesheuvel, P.M. and A. van der Wal, Membrane capacitive deionization. Journal of Membrane Science, 2010. 346(2): p. 256-262.

[57] Kim, Y.-J. and J.-H. Choi, Enhanced desalination efficiency in capacitive deionization with an ion-selective membrane. Separation and Purification Technology, 2010. 71(1): p. 70-75. [58] Li, H., Y. Gao, L. Pan, Y. Zhang, Y.

Chen, and Z. Sun, Electrosorptive desalination by carbon nanotubes and

nanofibres electrodes and ion-exchange membranes. Water Research, 2008. 42(20): p. 4923-4928.

[59] Biesheuvel, P.M., R. Zhao, S. Porada, and A. van der Wal, Theory of membrane capacitive deionization including the effect of the electrode pore space. Journal of Colloid and Interface Science, 2011. 360(1): p. 239-248.

[60] Li, H. and L. Zou, Ion-exchange membrane capacitive deionization: A new strategy for brackish water desalination. Desalination, 2011. 275(1–3): p. 62-66. [61] Farmer, J.C., D.V. Fix, G.V. Mack, R.W.

Pekala, and J.F. Poco, Capacitive deionization of NaCl and NaNO3 solutions with carbon aerogel electrodes. Journal of the Electrochemical Society, 1996. 143(1): p. 159-169.

[62] Zhao, Y., Y. Wang, R. Wang, Y. Wu, S. Xu, and J. Wang, Performance comparison and energy consumption analysis of capacitive deionization and membrane capacitive deionization processes. Desalination, 2013. 324: p. 127-133.

[63] Kim, Y.-J., J.-H. Kim and J.-H. Choi, Selective removal of nitrate ions by controlling the applied current in membrane capacitive deionization (MCDI). Journal of Membrane Science, 2013. 429: p. 52-57.

[64] Kim, Y.-J. and J.-H. Choi, Selective removal of nitrate ion using a novel composite carbon electrode in capacitive deionization. Water Research, 2012. 46(18): p. 6033-6039.