Dalam beberapa dekade terakhir, penggunaan kembali dan daur ulang limbah air limbah yang telah diolah menjadi semakin penting untuk menjaga kualitas, kuantitas, ekologi, dan keamanan air. Bahan Organik Terlarut (DOM), yang mengandung berbagai polutan, umumnya terdapat di lingkungan perairan alami dan sistem rekayasa. Ini terdiri dari campuran kompleks senyawa organik, termasuk aromatik, amina, dan alifatik , yang mengandung gugus fungsi yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang. Kehadiran DOM dapat memiliki efek buruk pada pengolahan air tingkat lanjut, seperti menyebabkan pengotoran membran, menghasilkan produk samping disinfeksi, dan meningkatkan dosis bahan kimia yang diperlukan untuk proses oksidasi tingkat lanjut.
Adsorpsi adalah teknologi konvensional yang sangat efektif, ekonomis, dan andal untuk mengolah senyawa refraktori dalam air limbah. Dalam beberapa tahun terakhir, biochar (BC) telah muncul sebagai adsorben yang menarik karena biaya produksinya yang rendah. BC adalah bahan karbon dengan sifat adsorpsi yang luar biasa untuk menghilangkan berbagai polutan dari larutan berair. Sifat hidrofobik BC merupakan faktor penting yang memengaruhi efisiensi adsorpsi fraksi hidrofobik DOM, yang merupakan proporsi signifikan air limbah yang berasal dari lindi TPA. Oleh karena itu, modifikasi yang ditargetkan diperlukan untuk mengoptimalkan kinerja BC sebagai adsorben.
Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa pirolitik BC yang diproduksi pada suhu sedang (400–600 °C) berdampak positif pada penghilangan DOM , tetapi efektivitasnya sangat bergantung pada bahan baku BC dan kondisi pemrosesan termal. Sebaliknya, gasifikasi BC diproduksi pada suhu yang lebih tinggi (700–1100 °C) dengan jumlah oksigen yang rendah, menghasilkan hasil energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pirolisis dan meninggalkan BC dengan karbon yang lebih sedikit tetapi lebih stabil. BC gasifikasi yang direkayasa dengan sifat permukaan yang berbeda dan desain baru menunjukkan peningkatan penyerapan berbagai bahan kimia, menghasilkan minat penelitian yang luas dalam pengembangannya.
Proses produksi BC secara signifikan dapat mempengaruhi gugus fungsinya. Gugus fungsi teroksigenasi pada BC adalah situs aktif utama untuk menghilangkan senyawa hidrofilik dari air melalui reaksi adsorpsi/redoks antar muka. Telah dilaporkan bahwa gugus fungsi permukaan yang mengandung O dapat meningkat secara signifikan selama proses aktivasi BC dengan H2O, sedangkan fenomena tersebut relatif lemah di atmosfer CO2 .
Investigasi penghapusan DOM sebelumnya sebagian besar menggunakan BC pirolisis dan dilakukan dalam sistem yang tidak praktis. Studi ini difokuskan pada perubahan karakteristik adsorpsi dasar bahan dengan mempelajari salah satu jenis BC. Namun, relatif sedikit penelitian yang telah dilakukan untuk menilai kemampuan adsorpsi DOM dari berbagai BC, termasuk gasifikasi dan BC pirolitik. Oleh karena itu, masih belum jelas apakah dan bagaimana proses produksi BC meningkatkan kemampuan adsorpsi adsorben untuk komponen DOM dalam sistem yang ada. Selain itu, saat ini tidak ada literatur tentang adsorpsi DOM oleh BC berbasis kayu, khususnya dalam sistem aktual, sepengetahuan penulis.
Selain itu, DOM adalah salah satu campuran paling heterogen di lingkungan dan tetap memiliki karakter yang buruk, membuat verifikasi fraksi adsorpsi BC untuk DOM menjadi tantangan. Untuk mengatasi tantangan ini, metode karakterisasi DOM non-destruktif seperti analisis faktor paralel emisi eksitasi (EEM-PARAFAC) dan korelasi 2D yang dilemahkan total refleksi fourier transform infrared (ATR-FTIR) telah digunakan untuk memberikan pemahaman mendetail tentang perubahan fluoresen senyawa dan gugus fungsi DOM selama proses adsorpsi.
Analisis kromatografi eksklusi ukuran kinerja tinggi multi-panjang gelombang (HPSEC) juga merupakan metode efektif yang berguna untuk menentukan komposisi DOM dan perubahan profil berat molekul pada berbagai panjang gelombang. Dengan menggabungkan analisis EEM-PARAFAC, korelasi 2D ATR-FTIR, dan HPSEC, sifat senyawa fluoresen dan senyawa organik dalam penghilangan DOM dapat dieksplorasi secara komprehensif, mengungkap interaksi antar muka dalam proses adsorpsi.
English