Keberadaan logam berat Pb(II) dalam lingkungan perairan menjadi persoalan dengan potensi dampak negatif yang tinggi bagi kesehatan manusia. Paparan Pb(II) ke dalam tubuh manusia dapat mengalami bioakumulasi dalam sel dan menyebabkan terjadinya kerusakan ginjal, gangguan sistem reproduksi, kerusakan otak dan penyakit serius lainnya. Karena dampak negatifnya terhadap kesehatan manusia, World Health Organization (WHO) telah menetapkan ambang batas keberadaan timbal yang diperbolehkan dalam air minum sebesar 0,01 mg/L. Oleh karena itu, teknologi yang efektif untuk penyisihan dan reduksi Pb(II) dari system aquatic sangatlah dibutuhkan. Metode-metode yang telah dikembangkan untuk penyisihan ion logam Pb(II) antara lain: metode reduksi flokulasi, membran filtrasi, presipitasi, elektrokimia, filtrasi, dan reverse osmosis. Jika dibandingkan dengan beberapa jenis metode yang telah disebutkan, adsorpsi ialah metode yang paling luas digunakan karena efisiensinya yang tinggi, operasinya yang sederhana, serta relatif memiliki biaya operasional dan pemeliharaan yang rendah. Performance dari material adsorben memiliki peranan yang sangat penting dalam proses adsorpsi, sehingga pengembangan adsorben berbasis low-cost material dengan memanfaatkan precursor karbon telah menjadi ketertarikan para peneliti seiring dengan kelimpahan di alam yang besar. Karbon aktif merupakan material berbasis karbon yang memiliki luas permukaan dan struktur pori internal yang besar, distribusi ukuran pori yang bervariasi, dan spektrum gugus fungsional teroksigenisasi yang luas. Selain itu, proses adsorpsi dengan material karbon aktif yang sesuai telah menunjukkan performance, selektivitas yang tinggi, fleksibilitas dan design yang sederhana dengan pengoperasian tanpa menghasilkan produk yang berbahaya.
Dalam paper yang dipublikasikan, secara khusus kami melaporkan keberhasilan fabrikasi karbon aktif (ACMA) dari biomassa kayu kesambi (Schleichera oleosa) dengan menggunakan metode pirolisis dan aktivator H2SO4. Karakteristik material ACMA dengan pembanding NACMA telah dipelajari dengan menggunakan instrument FTIR, XRD, SEM-EDX dan BET-BJH. Secara umum, hasil analisis dengan instrumen tersebut menunjukkan adanya karakterisik yang sesuai untuk digunakan sebagai adsorben ion Pb(II). Data FTIR menunjukan bahwa material yang disintesis telah memiliki gugus fungsi karakteristik yang mendukung proses adsorpsi Pb(II) seperti hidroksil (-OH), karbonil (C=O), C=C, epoksi (C-O-C) dan alkoksi (C-O) yang mengonfirmasi peranan activator dalam pembentukan gugus fungsional teroksigenisasi. Analisis XRD menunjukan adanya dua puncak utama pada material ACMA dan NACMA masing-masing pada daerah sekitar 2胃 = 24o dan 2胃 = 41o yang merujuk pada bidang kristalografik (002) dan (101). Bidang (002) pada material ACMA maupun NACMA menunjukkan adanya pengembangan yang tidak sempurna dari kristalinitas dalam proses pembentukannya sehingga menghasilkan material dengan kristalinitas yang rendah. Hasil analisis SEM menunjukkan bahwa NACMA dan ACMA memiliki permukaan yang relatif kasar serta pori berstruktur sirkular dengan bentuk regularitas saluran yang rendah. Sementara hasil analisis EDX menunjukkan bahwa komposisi unsur pada kedua material sama- sama mengandung unsur C, O, K dan Ca. Hasil analisis BET-BEH menunjukkan bahwa isotherm adsorpsi-desorpsi ACMA mengikuti isotherm tipe III, sementara NACMA memperlihatkan pola kurva adsorpsi desorpsi yang memiliki percabangan atau loop histerisis tipe H3 dengan bentuk pori celah lebar.
Studi adsorpsi Pb(II) pada ACMA diawali dengan optimasi beberapa parameter dengan hasil kondisi optimum pada pH 5, massa adsorben optimum 0,2 g, waktu kontak optimum 45 menit dan temperature optimum 298 K. Studi kinetika dilakukan dengan sepuluh model yaitu
pseudo-first-order (PFO), pseudo-second-order (PSO), bangham, elovich, intraparticle diffusion, modified pseudo-first-order (MPFO), modified pseudo-first-order-2 (MPFO-2), modified pseudo-second-order (MPSO), modified pseudo-second-order-2 (MPSO-2) dan model Weber-morris. Hasil analisis menunjukkan bahwa adsorpsi Pb(II) pada permukaan ACMA mengikuti model PSO dengan nilai koefisien korelasi tertinggi (R2=0,997). Isotherm adsorpsi dievaluasi menggunakan lima model isotherm yaitu Langmuir, Freundlich, Dubinin揜adushkevich (DKR), Temkin dan Brunauer揈mmett揟eller (BET). Hasil analisis isotherm adsorpsi menunjukkan data eksperimen memiliki kesesuaian yang tinggi dengan model isotherm Langmuir dengan nilai koefisien korelasi yang tinggi (R2 = 0,996) dan kapasitas adsorpsi mencapai 1,634 mg/g. Interpretasi data termodinamika menunjukan bahwa adsorpsi terjadi secara eksotermis dengan nilai perubahan entalpi adsorpsi sebesar -11,95 kJ/mol. Selain itu, data entropi adsorpsi juga menunjukkan adanya penurunan derajat keacakan atau ketidakraturan pada permukaan adsorben ACMA selama proses adsorpsi. Nilai enthalpy isosterik memperlihatkan bahwa adsorpsi Pb(II) terjadi pada permukaan ACMA dengan derajat heterogenitas energy yang tinggi.
Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA
Link:
Darmokoesoemo, H., Neolaka, Y. A. B., Lawa, Y., Naat, J., Riwu, A. A. P., Widyaningrum, B. A., Iqbal, M., & Kusuma, H. S. (2021). Indonesian Kesambi wood (Schleichera oleosa) activated with pyrolysis and H2SO4 combination methods to produce mesoporous activated carbon for Pb(II) adsorption from aqueous solution. Environmental Technology & Innovation, 24, 101997.
