Eutrofikasi yang disebabkan oleh fosfor yang berlebihan merupakan fokus lingkungan di seluruh dunia. Fosfat yang berlebihan dalam air akan merangsang pertumbuhan alga dan memperburuk kualitas air. Dalam air alami, fosfat akan mengendap dalam waktu singkat tetapi akan dilepaskan kembali setelah kondisinya berubah, oleh karena itu efisiensi pemulihan alami fosfat rendah. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengeksplorasi teknologi penghilangan fosfat yang efisien sebelum fosfat dilepaskan ke dalam ekosistem air.
Saat ini, metode utama untuk menghilangkan fosfat meliputi presipitasi kimiawi, elektrodialisis , pemisahan membran, adsorpsi, dan metode biologis. Presipitasi kimia memiliki efisiensi dan biaya yang tinggi, namun lumpur yang dihasilkan sulit dihilangkan, sehingga mudah menyebabkan polusi sekunder. Metode biologis memiliki kisaran konsentrasi penghilangan fosfor yang luas, tetapi kondisi operasinya ketat dan tunduk pada banyak batasan. Proses adsorpsi biologis dianggap sebagai salah satu metode terbaik karena operasinya yang sederhana, biaya rendah, kepraktisan, dan ketersediaan berbagai adsorben yang mudah tanpa menyebabkan polusi sekunder.
Biochar adalah bahan karbon dengan struktur berpori dan kaya gugus fungsi yang dihasilkan oleh berbagai proses dekomposisi termokimia dari bahan biologis mentah dalam kondisi anoksik. Metode persiapan meliputi pirolisis pada suhu tinggi, gasifikasi, karbonasi hidrotermal, dan pembakaran bahan biomassa. Penelitian telah menunjukkan bahwa biochar murni dan tidak dimodifikasi menunjukkan kemampuan adsorpsi fosfat yang buruk dan bahkan melepaskan fosfor ke dalam air.
Modifikasi merupakan metode yang efektif untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi fosfat, kemampuan aktivasi, dan sifat fisikokimia biochar. Metode modifikasi biochar yang umum terutama meliputi metode fisik dan kimia. Modifikasi fisik dapat meningkatkan hidrofilisitas dan kinerja biochar dengan mendorong pembentukan kristal karbon dalam biochar dan optimalisasi struktur pori. Aktivasi uap sangat meningkatkan sifat biochar limbah teh, seperti permukaan spesifik dan volume pori-pori, sehingga meningkatkan adsorpsi sulfametazin dalam air. Metode modifikasi kimia meliputi asam-basa, oksidan, dan modifikasi logam (menambahkan garam logam atau oksidan logam). Modifikasi asam-basa umumnya mengoptimalkan kinerja biochar dengan meningkatkan jumlah dan variasi gugus fungsi dan luas permukaan spesifik. HNO 3 digunakan untuk memodifikasi biochar serat kaktus untuk meningkatkan gugus karboksil permukaannya, sehingga menyediakan lebih banyak situs adsorpsi untuk Cu dalam larutan berair. KOH digunakan untuk mengolah biochar yang dibuat dari limbah padat. Akibatnya, luas permukaan meningkat dari 14,4 m 2 g −1 menjadi 49,1 m 2 g −1, sehingga meningkatkan efek penghilangan As (V).
Modifikasi oksidan dicapai dengan peningkatan terarah dalam kategori dan jumlah gugus fungsi yang mengandung oksigen dalam biochar (Huff dan Lee, 2016). Setelah dimodifikasi dengan H 2 O 2 , jumlah gugus fungsi yang mengandung oksigen dan gugus karboksil dari biochar berbahan kulit kacang tanah meningkat, sehingga meningkatkan kuantitas adsorpsi Pb. Modifikasi logam tidak hanya meningkatkan kemampuan adsorpsi biochar tetapi juga memberikan biochar dengan magnet.
MnO ditambahkan ke biochar termodifikasi berbasis kotoran babi, yang meningkatkan laju penghilangan Cd ( Ⅱ ) dan Pb ( Ⅱ ) (Liang et al., 2017). Setelah dimodifikasi dengan La(OH ) 3 , laju adsorpsi fosfor dalam air mendekati 100 %. Metode modifikasi yang umum adalah dengan menggunakan kation logam untuk memodifikasi biochar. Biochar yang dimodifikasi oleh oksida logam dan garam logam menunjukkan gaya elektrostatik, presipitasi, dan kemampuan pertukaran anion yang sangat baik, sehingga meningkatkan kemampuan adsorpsi fosfor.
Penelitian sebelumnya membahas pengaruh beberapa faktor terhadap proses adsorpsi fosfat sebelum dan sesudah modifikasi biochar, tetapi bahan baku biochar dapat sangat berbeda, dan kondisi percobaan dan parameter kontrol juga berbeda. Hukum adsorpsi fosfat oleh biochar yang dimodifikasi dengan bahan baku yang berbeda tidak dapat diringkas dari hasil ini. Banyak penelitian telah mengukur kinerja adsorpsi fosfat dari biochar yang dimodifikasi dalam air, tetapi hasilnya tidak konsisten dan bahkan bertentangan.
Ada juga kurangnya penelitian tentang mekanisme perbedaan kinerja adsorpsi fosfat oleh biochar yang dimodifikasi, yang membawa ketidakpastian besar pada penerapan biochar dalam adsorpsi fosfat. Oleh karena itu , sangat penting untuk meringkas dan menganalisis jumlah data penelitian dan untuk mengidentifikasi kesenjangan pengetahuan dalam adopsi biochar secara luas sebagai biomaterial untuk menghilangkan P dari ekosistem air, dan memberikan panduan kuantitatif untuk mengurangi eutrofikasi air dengan biochar yang dimodifikasi di masa mendatang.
English