Saat mempertimbangkan sifat intrinsik senyawa yang diteliti, salah satu elemen terpenting yang harus diperhitungkan adalah karakteristik hidrofobik/hidrofilik, karena sangat mempengaruhi jenis dan kekuatan interaksi yang terjadi antara kelompok permukaan biochar dan polutan target. Oleh karena itu, untuk menghasilkan bukti kemungkinan tren korelasi antara kapasitas adsorpsi BC dan karakteristik hidrofobik dari senyawa organik yang dihilangkan, grafik distribusi dipilih. Untuk tujuan ini, distribusi data BC qe (mg/kg) yang diambil dari literatur ( n = 50) diplot sebagai fungsi dari nilailogKow dari polutan target yang akan dihilangkan. Harus ditentukan bahwa, dari semua data yang diambil sebelumnya, hanya molekul yang memiliki aliran logKmulai dari 0,5 (± 0,25) hingga 3,5 (± 0,25) yang dipilih untuk perlakuan statistik karena yang di luar nilai tersebut memiliki pengurangan frekuensi, membuat pemrosesan mereka tidak signifikan. Nilai aliran logK dari senyawa target yang dipilih mengacu pada analit hidrofobik yang sedikit hidrofobik hingga sedang -tinggi.
Untuk menguraikan, dalam kedua grafik, batang mewakili rentang frekuensi min-max qe untuk setiap 0,5 unit cluster logKow( ± 0,25) di mana semua senyawa target dibagi. Kotak hitam mewakili rata-rata qe , dan garis hitam mewakili rata-rata garis tren qe.
Representasi data mengarah pada pengamatan yang menarik. Saat berfokus pada nilai rata-rata qe , tren serupa Gaussian dapat diamati untuk BC. Faktanya, molekul yang dicirikan oleh aliranlogK mulai dari 1,5 hingga 2 lebih tertahan dari BC daripada yang dicirikan oleh karakteristik hidrofobik yang lebih rendah dan lebih tinggi. Sebaliknya, perilaku serupa tidak diamati ketika mempelajari penghilangan senyawa yang sama menggunakan AC karena adsorpsi meningkat dengan peningkatan aliranlogK, mencapai dataran tinggi pada aliranlogK yang kira-kira sama dengan 3,0 (hidrofobisitas sedang-tinggi).
Hasil tersebut dapat dijelaskan dengan memeriksa interaksi yang berbeda antara polutan organik dan biochar atau karbon aktif sebagai akibat dari sifat permukaan yang berbeda dari kedua adsorben. Bahkan, dapat ditentukan bahwa permukaan AC ditandai dengan tingkat aromatisitas yang lebih tinggi sehubungan dengan permukaan BC karena suhu produksi dan proses aktivasi ditunjukkan untuk mengubah karbon alifatik menjadi karbon aromatik. Fitur ini tercermin dalam interaksi π-π dan/atau hidrofobik yang disukai dalam AC daripada BC. Akibatnya, semakin tinggi aromatikitas molekul dan semakin tinggi hidrofobisitas polutan target, semakin kuat interaksinya, dan oleh karena itu, semakin tinggi kapasitas adsorpsi karbon aktif.
Sebagai alternatif, karena kondisi produksi prosesnya yang khas, BC dicirikan oleh permukaan yang mengandung gugus terionisasi alifatik (yaitu, -COOH), dan, pada tingkat yang lebih rendah, karbon aromatik. Faktanya, kondisi suhu pirolisis yang lebih rendah dalam produksi BC mengurangi konversi C alifatik menjadi C aromatik, sehingga rasio H/C biasanya lebih tinggi pada biochar daripada karbon aktif. Oleh karena itu, mekanisme yang lebih luas, seperti interaksi elektrostatik, π-π/hidrofobik, dan ikatan hidrogen, terlibat dalam polutan dan permukaan BC. Konsekuensinya, polutan organik yang dicirikan oleh karakter hidrofobik jarak menengah, yaitu aliranlogK sekitar 1,5–2 B, yang menampilkan gugus fungsi polar dan nonpolar) diharapkan berinteraksi dengan permukaan biochar, secara sinergis mengeksploitasi semua mekanisme yang disebutkan sebelumnya. Sebaliknya, senyawa target dengan nilai logKow yang lebih rendah diharapkan untuk berinteraksi dengan BC melalui pengurangan jumlah interaksi (elektrostatik, jika terionisasi , atau interaksi ikatan hidrogen), sehingga menghasilkan adsorpsi yang lebih rendah pada BCs . Sebaliknya, polutan dengan nilai logKow yang lebih tinggi diharapkan berinteraksi dengan BC melalui interaksi π-π atau hidrofobik, yang hanya membatasi tingkat retensi.
Plot distribusi yang dilaporkan di sini menunjukkan bahwa penggunaan biochar dalam penyaringan air dan penggantian karbon aktif dapat disarankan untuk menghilangkan senyawa non-polar menengah (yaitu, herbisida), yang afinitasnya mirip dengan karbon aktif (rata-rata q e sekitar 2,5 × 10 5 mg/kg untuk kedua sorben). Dalam hal ini, penggunaan proses aktivasi yang membutuhkan banyak energi yang khas dari AC dapat dihindari.
English