Aktivasi Biochar Serbuk Kayu Mahoni (Swietenia mahagoni) Menggunakan NaOH untuk Adsorpsi Ion Nitrat

Abstract

Biochar merupakan material berpori yang diperoleh melalui proses pirolisis biomassa dengan menggunakan suplai oksigen terbatas. Biochar dapat ditingkatkan kinerjanya atau diaktivasi, sehingga menjadi biochar teraktivasi dengan memiliki luas permukaan dan sifat porositas yang lebih dari dari biochar tanpa aktivasi. Struktur pori pada internal biochar aktif memiliki sifat adsorpsi yang baik sehingga sering dimanfaatkan sebagai adsorben. Salah satu aplikasinya yakni untuk adsorpsi ion nitrat. Pencucian nitrat oleh aliran air sering terjadi karena sifat mudah terlarut ion nitrat sehingga perlu adanya adsorben salah satunya dengan biochar. Tujuan dari penelitian ini yakni untuk mengetahui pengaruh aktivator NaOH pada biochar teraktivasi terhadap sifat fisikokimia dan kemampuan adsorpsi ion nitrat. Penelitian dilakukan beberapa tahapan yaitu proses pirolisis, aktivasi biochar, analisis sifat fisikomia biochar teraktivasi dan studi adsorpsi terhadap nitrat. Metode pirolisis yang digunakan yakni pirolisis lambat (280oC-400oC) selama 6 jam. Biomassa yang digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk kayu mahoni. Komponen dari serbuk kayu mahoni yaitu selulosa 47,26%, hemiselulosa 27,37%, dan lignin 25,82%. Aktivasi biochar pada penelitian ini dilakukan dengan metode aktivasi kimia dengan menggunakan NaOH. Aktivasi dilakukan dengan variasi konsentrasi NaOH 0; 0,25; 0,5; 1 dan 2 M selama 12 jam. Aktivasi bertujuan untuk membuka lebih banyak pori-pori biochar sehingga kemampuan adsorpsinya meningkat. Analisis gugus fungsi dilakukan menggunakan FTIR (Fourier Transform Infra Red) pada rentang bilangan gelombang 400-4000 cm-1. Analisis kadar air bertujuan untuk mengetahui kandungan air yang terkandung pada biochar dengan acara memanaskan biochar dalam oven hingga mendapatkan berat yang konstan. Analisis selanjutnya yakni analisis kadar abu yang bertujuan untuk mengetahui sisa abu yang terdapat dalam biochar. Analisis terakhir yakni analisis bilangan iodin yang bertujuan untuk mengetahui kapasitas adsorpsi biochar teraktivasi. Penentuan model adsorpsi pada biochar teraktivasi yakni dengan model isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich. Analisis sifat fisikokimia dari biochar meliputi analisis FTIR, kadar air, kadar abu dan bilangan iodin. Hasil FTIR pada biochar yang telah diaktivasi yakni serapan C=O karbonil pada bilangan gelombang ~1701 cm-1, gugus fungsi C=C aromatik yang teridentifikasi pada bilangan gelombang ~1576 cm-1 pada biochar teraktivasi dan gugus fungsi C-O pada bilangan gelombang ~1104 cm-1. Hasil analisis biochar teraktivasi seperti kadar air, kadar abu dan bilangan iodin menunjukkan bahwa pengaruh konsentrasi meningkat dengan bertambahnya konsentrasi aktivator dan hasil optimum didapatkan pada biochar teraktivasi dengan konsentrasi aktivator NaOH 0,5 M serta cenderung menurun pada konsentrai 1 M dan 2 M. Nilai optimum pada kadar air sebesar 0,998%, kadar abu sebesar 1,193%, dan bilangan iodin sebesar 1154,85 mg/g. Studi adsorpsi dilakukan dengan menentukan waktu kesetimbangan masing-masing biochar teraktivasi dilanjutkan dengan penentuan kinetika adsorpsi dan model isotherm adsorpsi. Hasil menunjukkan waktu awal mulai kesetimbangan diperoleh masing-masing biochar teraktivasi adalah 30 menit. Model kinetika adsorpsi yang didapatkan yakni model pseudo-second-order (PSO). Model isotherm adsorpsi masing-masing biochar teraktivasi mengikuti model isotherm Freundlich yang menunjukkan bahwa proses adsorpsi terjadi secara multilayer.