Zat berbahaya yang berdampak signifikan terhadap ekosistem dan aktivitas manusia harus dihilangkan sebelum menyebar ke lingkungan. Sementara banyak teknologi telah dikembangkan, adsorpsi menawarkan keuntungan berupa kemudahan dalam penanganan dan kinerja serbaguna untuk berbagai zat pewarna dan berbagai jenis polutan. Adsorpsi telah diterapkan ke berbagai bidang seperti pengolahan makanan, pertanian, dan perikanan. Khususnya dalam pengolahan air, banyak adsorben karakteristik telah dikembangkan untuk menghilangkan berbagai logam berat dan pewarna. Ion logam alkali seperti Cs dan K memiliki kelarutan yang tinggi bahkan dalam kondisi basa untuk dikumpulkan sebagai endapan hidroksida. Oleh karena itu, pemisahan menggunakan beberapa adsorben dianggap efektif untuk logam alkali.
Spesies radioaktif dilepaskan ke lingkungan selama kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fukushima Daiichi di Jepang pada 11 Maret 2011. Secara khusus, 137C memiliki waktu paruh yang panjang sekitar 30 tahun dan terus berdampak pada lingkungan; dengan demikian, perlu untuk menghilangkan 137Cs dari larutan limbah dan mengubahnya menjadi bentuk yang stabil dan dapat dikelola. Selain larutan limbah, tanah tercemar yang diperkirakan berjumlah 13“14 juta m3 juga memerlukan pengolahan. Metode perlakuan kimia seperti pertukaran ion, perlakuan termal, dan pencucian dengan asam anorganik atau organik telah diteliti untuk mengurangi volume tanah yang terkontaminasi. Setelah elusi radionuklida dari tanah ini menggunakan metode basah, radionuklida akhirnya harus dihilangkan dari air yang diolah. Beberapa metode telah dikembangkan untuk menghilangkan Cs dari sejumlah besar air limbah dengan menggunakan adsorben, membran, dan kolom. Untuk adsorpsi Cs, banyak bahan telah diselidiki seperti biru Prusia, tembaga heksasianoferat-PAN, eter mahkota, selulosa kayu yang difungsikan, dll.
Interaksi kuat antara Cs dan mineral lempung telah dilaporkan sebelumnya. Cs telah dianggap terserap di interlayer atau frayed edge site (FES) mineral lempung. Di Prefektur Fukushima, Jepang, biotit dan vermikulit, produk lapuk dari granit Abukuma, didistribusikan di dalam tanah di seluruh prefektur untuk menyerap radioaktif Cs secara selektif. Ion Cs yang terikat dengan biotit dan vermikulit tidak mudah terdesorbsi karena pembentukan kompleks inner-sphere dengan interlayer atau FES. Sifat adsorpsi ireversibel dari mineral lempung untuk Cs ini menguntungkan dalam pengelolaan radionuklida yang stabil; Cs dapat disimpan karena teradsorpsi secara permanen dalam mineral lempung. Oleh karena itu, beberapa adsorben Cs radioaktif berbasis mineral lempung telah diselidiki. Asam alginat, zat organik alami dalam rumput laut, umumnya digunakan untuk mengenkapsulasi adsorben dalam bentuk bubuk. Misalnya, montmorillonit yang dienkapsulasi dalam butiran gel alginat telah diteliti untuk menghilangkan Cs. Adsorben ini dimodifikasi dengan litium untuk meningkatkan selektivitas Cs; namun, litium bukanlah bahan yang murah untuk prosedur modifikasi semacam itu. Kami menemukan bahwa kapasitas adsorpsi vermikulit yang didistribusikan di Prefektur Fukushima untuk menyerap Cs meningkat setelah perlakuan dengan natrium sitrat tanpa pemanasan.
Verm memiliki struktur berlapis seperti mineral tanah liat pada umumnya. Kandungan karbon Verm berada di bawah batas kuantitatif penganalisa unsur CHNS (<0,2%). Verm yang digunakan dalam penelitian ini memiliki jarak basal 1,4 nm sifat khas tanah liat vermikulit. Meskipun jarak basal Verm umumnya menjadi 1,0“1,1 nm setelah saturasi K, Verm dipertahankan pada jarak basal 1,4 nm. Klorit, juga mineral tanah liat phyllosilicate, memiliki bahan interlayer seperti lembaran di interlayer, dan jarak basal tidak menyempit setelah saturasi K. Karena tanah liat vermikulit dan klorit sering diproduksi sebagai campuran, Verm yang digunakan dalam penelitian ini mungkin memiliki struktur klorit parsial.
Kami membandingkan adsorben kami dengan penelitian sebelumnya dan AG-Verm-Cit memiliki kapasitas adsorpsi yang sama atau lebih tinggi dari penelitian sebelumnya. Meskipun beberapa adsorben yang dilaporkan memiliki kapasitas adsorpsi yang lebih besar daripada adsorben kami, adsorben ini memerlukan berbagai perlakuan awal selama penyiapan dan dipanaskan pada suhu 550 °C untuk mengurangi volume adsorben. Selanjutnya, karena banyak adsorben yang dilaporkan berbentuk bubuk, setelah adsorpsi Cs, adsorben dipisahkan dengan filtrasi. Namun, penyaringan adsorben bentuk bubuk merupakan tantangan dalam hal aplikasi praktis. Sebagai salah satu solusi untuk tantangan ini, dapat dibayangkan untuk mengenkapsulasi adsorben menjadi manik-manik. Telah dilaporkan bahwa kitosan dan poliakrilonitril digunakan selain alginat, dan magnetit ditambahkan untuk memungkinkan pemisahan magnetik. Namun, adsorben berbentuk manik ini juga memiliki kelemahan, seperti persyaratan untuk pemanasan, prosedur pembuatan yang rumit, dan penggunaan reagen dengan beban pada pengolahan air limbah. Dalam hal ini, adsorben kami memungkinkan kami dengan mudah memisahkan Cs dari air yang terkontaminasi karena enkapsulasi dalam manik AG, yang menawarkan beberapa keuntungan, termasuk persiapan yang mudah dan dampak lingkungan yang rendah. Dengan mengubah zat yang terkandung dalam manik-manik AG, aplikasi yang lebih luas untuk adsorpsi berbagai polutan dimungkinkan. Adsorben bead-encapsulated ini merupakan bahan yang menjanjikan karena berasal dari alam dan secara signifikan dapat berkontribusi pada pengembangan teknologi pengolahan air.
Penulis: Satya Candra Wibawa Sakti, S.Si., M.Sc., Ph.D.
Link Jurnal: Collectable adsorbent based on the adsorption characteristics of sodium citrate-pretreated vermiculite for cesium ion in an aquatic environment
Journal of Water Process Engineering, Volume 50, 103280
