Boron

Boron (B)

1. Informasi Dasar

2. Sifat Fisik dan Kimia

• Boron merupakan unsur metaloid dengan tiga bentuk alotropik: amorf, kristal, dan logam

• Memiliki titik leleh 2076°C dan titik didih 3927°C

• Unsur boron sangat keras, memiliki konduktivitas termal yang baik, dan semi-konduktor

• Bereaksi dengan oksigen membentuk boron oksida (B₂O₃)

• Bereaksi dengan nitrogen membentuk boron nitrida (BN)

3. Keberadaan dalam Air dan Efek Kesehatan

Boron secara alami terdapat dalam air tanah terutama di daerah vulkanik. Sumber lainnya termasuk detergen dan produk industri. Secara umum konsentrasinya berkisar 0,1-0,5 mg/L, namun bisa lebih tinggi di beberapa tempat. Pada kadar tinggi, boron dapat menyebabkan iritasi saluran pencernaan, kerusakan organ, dan gangguan reproduksi. WHO menetapkan batas 0,5 mg/L boron dalam air minum.

4. Aplikasi Pengolahan Air dan Metode Pemisahan

Boron sulit dihilangkan dari air karena sifatnya mirip dengan silika dan afinitasnya yang lemah terhadap resin penukar ion pada umumnya. Metode utama penghilangan boron meliputi:

• Reverse osmosis (RO): Membran RO dapat menolak boron dengan efisiensi tinggi. Menggunakan pH tinggi (10-11) dapat meningkatkan penghilangan boron.

• Resin penukar ion khusus: Resin penukar anion yang selektif terhadap boron seperti sorbitol-N-methylglucamine dapat digunakan secara efektif. Regenerasi resin menggunakan larutan asam dan basa.

• Adsorpsi: Adsorben berbasis oksida seperti alumina aktif, zirkonium oksida, dan oksida besi dimodifikasi mampu menyerap boron.

• Hybrid RO-IX: Menggabungkan RO dan penukar ion khusus (biasanya dalam skema lead-lag-polish) memberikan penghilangan boron maksimal.

5. Penggunaan Industri dalam Pengolahan Air

Pada industri pembangkit listrik, air blow-down desulfurisasi gas buang (FGD) sering mengandung boron dalam kadar tinggi (200-500 mg/L). Resin penukar anion khusus dapat dipakai untuk mengurangi kadar boron agar memenuhi batas pembuangan. Dalam pemurnian larutan magnesium klorida (bahan baku magnesia), resin selektif boron mampu menurunkan kadar dari sekitar 100 ppm menjadi <10 ppm pada konsentrasi MgCl2 12%.

6. Studi Kasus dan Contoh Aplikasi Nyata

• Pengolahan Air Minum di Pedesaan Turki

Di Desa Karakoçan, Turki, konsentrasi boron dalam air tanah mencapai 2-12 mg/L. Sebuah sistem RO skala kecil (7 m3/jam) dipasang untuk menyediakan air minum. Sistem ini terdiri dari unit pretreatment multimedia filter dan softener, dan 2 stage RO dengan pH 10,5. Sistem berhasil menurunkan kadar boron ke <0,5 mg/L dan menghasilkan air dengan kualitas prima.

• Program Pemantauan Boron di California

Badan Air Minum California (CDPH) sejak 2002 mewajibkan pemantauan rutin kadar boron dalam sumber air minum. Dari >7000 sumber air yang dipantau, 8% mengandung boron >1 mg/L dan 1% >5 mg/L. CDPH menetapkan standar 1 mg/L boron untuk perlindungan kesehatan. Berbagai teknologi seperti RO, penukar ion, dan adsorpsi telah diterapkan untuk mencapai target tersebut.

7. Pedoman dan Standar Regulasi

• WHO: 0,5 mg/L (sementara, 1998)

• US EPA: belum ditetapkan

• Uni Eropa: 1,0 mg/L (nilai parameter, 1998)

• Kanada: 5,0 mg/L (MAC, 2020)

• Australia: 4,0 mg/L (estetika, 2011)

• Indonesia: 0,5 mg/L (baku mutu air minum, 2010)

8. Dampak Lingkungan dan Pertimbangan Keberlanjutan

Senyawa boron pada umumnya tidak dianggap bahan kimia yang sangat beracun dan tidak terakumulasi dalam rantai makanan. Namun, boron kadar tinggi berpotensi merusak tanaman sensitif seperti jeruk. Ambang batas boron untuk irigasi di sebagian besar negara adalah 0,5-1 mg/L. Limbah regenerasi resin penukar ion boron harus ditangani dengan baik untuk mencegah pencemaran lingkungan. Penelitian perlu dikembangkan untuk mendaur ulang dan memulihkan boron dari rejeksi RO dan limbah regenerasi penukar ion.

9. Tren Masa Depan dan Penelitian

Beberapa bidang penelitian dan pengembangan terkait boron dalam pengolahan air antara lain:

• Pembuatan resin penukar ion dan adsorben selektif boron dengan kapasitas dan kinetika lebih tinggi

• Optimalisasi sistem hybrid/terintegrasi untuk penghilangan mendalam boron

• Teknologi pemisahan boron hemat energi seperti elektrodialisis, membran cair, dll

• Pemanfaatan dan pemulihan senyawa boron bernilai tambah dari air limbah/konsentrat

• Studi toksisitas dan penetapan regulasi boron yang lebih komprehensif

10. Fakta Menarik

• Dalam dosis kecil (<0,5 mg/L), boron sebenarnya penting untuk kesehatan manusia dan tanaman. Boron terlibat dalam metabolisme tulang, fungsi otak, dan penyerapan kalsium.

• Sumber utama paparan manusia terhadap boron adalah makanan (buah-buahan, sayuran, kacang-kacangan) dan suplemen kesehatan, bukan air minum.

• Industri semikonduktor memerlukan air murni dengan kadar boron sangat rendah (<50 ppt) untuk mencegah kerusakan chip akibat kontaminasi boron.