Solusi Inovatif untuk Limbah Industri: Biochar yang Dimodifikasi Mengatasi Polusi Logam Berat dan Pewarna!

Solusi Inovatif untuk Limbah Industri: Biochar yang Dimodifikasi Mengatasi Polusi Logam Berat dan Pewarna!

Kemajuan manusia dalam memenuhi kebutuhan populasi yang terus berkembang telah mendorong pertumbuhan pasar, inovasi teknologi, dan peningkatan standar hidup. Namun, kemajuan ini juga menyebabkan ekspansi industri yang signifikan di seluruh dunia. Salah satu tantangan lingkungan yang muncul adalah polusi oleh logam berat seperti timbal dan pewarna organik seperti methyl blue (MB), yang sering ditemukan dalam air limbah industri.

Bahaya Timbal dan Methyl Blue

Timbal adalah logam berat yang tidak dapat terurai di dalam air dan cenderung terakumulasi dalam organisme hidup, lumpur, dan sedimen. Paparan manusia terhadap timbal melalui konsumsi makanan dan air yang terkontaminasi dapat menyebabkan berbagai masalah kesehatan serius, termasuk gangguan saraf, paru-paru, dan ginjal. Selain itu, timbal juga terkait dengan hipertensi, anemia, neuropati perifer, keguguran, rendahnya kesuburan, gangguan kognitif, gangguan depresi, dan kerusakan ginjal.

MB adalah pewarna yang digunakan dalam berbagai industri seperti plastik, kulit, kertas, dan tekstil. Pewarna ini dapat merusak mata manusia dan menyebabkan masalah pernapasan saat terhirup; konsumsi MB melalui mulut dapat menyebabkan muntah, kebingungan mental, sensasi terbakar, keringat berlebihan, dan mual.

Berbagai teknologi digunakan untuk menghilangkan logam berat dari air limbah, termasuk pertukaran ion, evaporasi, presipitasi kimia, adsorpsi, osmosis balik, filtrasi membran, flotasi, deposisi elektrokimia, dan koagulasi-flokulasi. Namun, teknologi-teknologi ini memiliki beberapa kelemahan seperti biaya operasional yang tinggi, produk sampingan berbahaya, efisiensi penghilangan yang tidak memadai, pembentukan lumpur, kebutuhan energi tinggi, dan kesulitan dalam pembuangan.

Strategi sorpsi menawarkan keunggulan dibandingkan teknik lain, seperti kemudahan operasi, efisiensi penghilangan yang tinggi, keterjangkauan, dan kemampuan untuk meregenerasi sorben. Masalah-masalah ini dapat diatasi dengan menciptakan adsorben dengan luas permukaan besar, porositas tinggi, dispersi yang lebih baik, dan kelompok fungsional yang tepat.

Potensi Biochar sebagai Adsorben

Biochar adalah bahan berpori, stabil, dan kaya karbon yang telah digunakan untuk berbagai aplikasi seperti perbaikan tanah, peningkatan biodegradasi polutan organik, dan adsorpsi logam berat. Misalnya, biochar dari jerami efektif mengadsorpsi Pb2+ dari air. Namun, biochar asli menunjukkan adsorpsi yang lebih rendah terhadap logam berat beracun dibandingkan dengan biochar yang dimodifikasi.

Berbagai sistem modifikasi telah digunakan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi biochar asli. Misalnya, penggabungan biochar dengan material nano atau partikel oksida logam meningkatkan kapasitas sorpsi biochar asli. Perlakuan H2O2 dapat meningkatkan efisiensi biochar dalam mengeliminasi timbal dengan meningkatkan jumlah kelompok fungsional (oksigen) pada biochar.

Partikel atau adsorben oksida besi (magnetik) dianggap cocok untuk mengatasi masalah ini karena mereka memiliki luas permukaan tinggi dan dapat dengan mudah dipisahkan menggunakan medan magnet eksternal. Namun, penggunaan langsung partikel magnetik murni mungkin tidak sesuai untuk penghilangan logam karena luas permukaan yang rendah dan stabilitas yang rendah tanpa bantuan ikatan kovalen.

MXene, material 2D yang baru dikembangkan, memiliki luas permukaan besar dan komposisi kimia yang lebih kompleks daripada graphene. MXene memiliki kapasitas adsorpsi yang cepat dan efektif karena adanya kelompok O−, OH−, dan F−, yang menyediakan situs adsorpsi untuk pewarna dan logam berat yang bermuatan positif.

Komposit Fe2O3/BC/MXene telah terbukti secara efisien, selektif, dan cepat mengadsorpsi Pb2+ dari air. Ini menunjukkan bahwa komposit ini dapat digunakan secara praktis sebagai bahan baru untuk menghilangkan kontaminan dan polutan lingkungan. Tujuan utama penelitian kami adalah untuk memfungsikan biochar menggunakan MXene dan nanopartikel Fe2O3. MXene menyediakan kelompok kationik O, OH, dan F yang meningkatkan adsorpsi cepat anion timbal dan MB. Kelompok C=O, CN, dan OH dari biochar juga cepat menyerap Pb2+ dan MB. Kombinasi material dari tiga kategori berbeda ini menghasilkan komposit yang berperan penting sebagai adsorben baru untuk adsorpsi cepat, efisien, dan selektif logam berat, dengan tingkat penghilangan Pb2+ dari air limbah lebih dari 99%.

Penggunaan biochar yang dimodifikasi dengan MXene dan nanopartikel Fe2O3 menawarkan solusi inovatif untuk mengatasi masalah polusi logam berat dan pewarna organik dalam air limbah industri. Dengan sifat-sifat fisikokimia yang unggul dan kapasitas adsorpsi yang tinggi, komposit ini memberikan harapan baru dalam upaya menjaga kelestarian lingkungan dan kesehatan manusia.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

en_USEnglish