Residu klorin (terutama asam hipoklorit HOCl dan hipoklorit OCl⁻) memiliki efek oksidasi dan destruktif yang kuat pada resin penukar ion. Penghancuran ini merupakan proses degradasi kimia yang secara signifikan memperpendek umur resin dan mengurangi kapasitas pertukarannya.
Inti dari resin penukar ion adalah-tulang punggung polimer yang berikatan silang. Residu klorin, sebagai oksidan kuat, menyerang struktur cincin benzena, merusak aromatisitasnya. Yang lebih parah lagi, ia mengoksidasi dan memecah ikatan karbon-yang menghubungkan rantai polimer dan ikatan penghubung dari zat pengikat silang, divinilbenzena.
Untuk gugus fungsi seperti gugus asam sulfonat, degradasi oksidatif tulang punggung oleh sisa klorin melemahkan titik perlekatan gugus asam sulfonat, yang pada akhirnya menyebabkan pelepasan gugus asam sulfonat dan hilangnya kapasitas pertukaran.
Oksidasi resin oleh sisa klorin menyebabkan penurunan kapasitas tukar secara permanen. Gugus fungsi yang rusak tidak dapat diregenerasi, sehingga mengurangi kapasitas pengolahan resin; siklus pengoperasian yang lebih pendek memerlukan regenerasi yang lebih sering, sehingga meningkatkan biaya pengoperasian (regenerasi, konsumsi air, waktu); dan kerusakan resin, karena degradasi oksidatif pada tulang punggung menyebabkan penurunan kekuatan resin, membuatnya rapuh dan rapuh. Puing meningkatkan penurunan tekanan sistem, menyumbat distributor air, dan mencemari limbah; bahan organik larut, dan produk degradasi (seperti asam organik dan amina dengan berat molekul rendah) terlepas dari resin, sehingga mencemari air yang diolah.
Bagaimana cara menghilangkan sisa klorin?
Metode untuk menghilangkan sisa klorin harus efisien, dapat diandalkan, dan layak secara ekonomi. Metode utamanya adalah sebagai berikut:
1. Adsorpsi Karbon Aktif
Lapisan karbon aktif-yang dirancang dengan baik (waktu kontak lapisan kosong EBCT biasanya 5-15 menit) dapat mengurangi sisa klorin yang masuk dari 1-2 mg/L menjadi < 0,01 mg/L.
Kapasitas adsorpsi karbon aktif untuk sisa klorin biasanya berkisar antara 0,1-1,0 gCl₂/g karbon aktif, bergantung pada jenis karbon, kualitas air, dan kondisi pengoperasian. Artinya, satu kilogram karbon aktif dapat mengolah ratusan hingga ribuan liter air yang mengandung klor (berdasarkan konsentrasi sisa klorin sebesar 1 mg/L).
Karbon aktif memiliki luas permukaan spesifik yang besar (biasanya 800-1500 m²/g) dan struktur mikropori yang berkembang dengan baik, memungkinkannya menghilangkan sisa klorin secara efisien melalui adsorpsi fisik dan reduksi kimia (pengurangan lokasi pada permukaan karbon aktif akan mengurangi HOCl/OCl⁻ menjadi Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), mampu menghilangkan bahan organik, bau, warna, dan polutan lainnya secara bersamaan dari air. Pengoperasian yang sederhana dan perawatan yang relatif mudah (pencucian balik secara teratur, penggantian setelah saturasi).
2. Dosis Agen Pengurang Bahan Kimia:
Secara teoritis, menghilangkan 1 mg/L sisa klorin (Cl₂) memerlukan sekitar 1,46 mg/L NaHSO₃ (atau sekitar 1,34 mg/L SO₂). Dalam aplikasi praktis, dengan mempertimbangkan reaksi yang tidak lengkap dan memastikan margin keamanan, rasio dosis biasanya 1,8:1 hingga 3:1 (mg NaHSO₃ : mgCl₂).
Pemantauan residu klorin online yang tepat dan pompa pengukur diperlukan untuk kontrol loop tertutup guna memastikan tidak adanya dosis yang terlalu rendah (yang akan merusak resin) maupun overdosis (yang akan membuang-buang reagen dan dapat memasukkan ion tambahan seperti SO₄²⁻).
Keuntungan: Reaksi sangat cepat (detik), kontrol dosis tepat, tapak kecil, cocok untuk menangani laju aliran besar atau situasi dengan fluktuasi besar dalam konsentrasi sisa klorin.
3. Iradiasi ultraviolet (UV) (lebih jarang digunakan): Panjang gelombang sinar UV tertentu (terutama 254nm) dapat memfotolisis sisa klorin. Namun, efisiensinya relatif rendah (memerlukan dosis yang lebih tinggi), biayanya tinggi, dan memerlukan persyaratan mengenai kekeruhan air dan transmisi cahaya. Umumnya metode ini tidak digunakan sebagai metode umum untuk perlindungan resin dan penghilangan klorinasi, melainkan untuk desinfeksi atau sebagai metode tambahan.