Adsorpsi Nitrat Menggunakan Biochar Kulit Buah Kakao Teraktivasi H3PO4 dengan Variasi Waktu Kontak, Massa, dan Konsentrsi Adsorbat

Abstract

Biochar sebagai padatan yang kaya akan kandungan karbon dan dihasilkan melalui pemanasan biomassa dengan jumlah oksigen terbatas atau tanpa oksigen (pirolisis). Biomassa yang digunakan pada penelitian ini adalah kulit buah kakao yang merupakan limbah dengan kandungan lignoselulosa. Kulit buah kakao mengandung selulosa 19,7- 26,1%, hemiselulosa 8,7-12,8%, lignin 14,28%, dan sisanya berupa air, protein serta mineral. Konversi biomassa menjadi biochar dapat dilakukan dengan pirolisis lambat pada suhu 200-400°C. Senyawa selulosa dan hemiselulosa terdekomposisi pada suhu 200-300°C, pada suhu 300-400°C lignin mulai terurai dengan menghasilkan senyawa aromatik, sementara senyawa organik kompleks terurai menjadi gas, cairan, dan tar. Biochar dapat diaplikasikan sebagai adsorben untuk menyerap kontaminan ion-ion dalam air salah satunya adalah nitrat. Jumlah ion yang yang terserap akan diukur sebagai efisiensi adsorpsi. Peningkatan nilai efisiensi adsorpsi dapat dicapai dengan aktivasi salah satunya menggunakan aktivator kimia yaitu H3PO4. Proses adsorpsi terhadap nitrat dipengaruhi oleh berbagai faktor di antaranya yaitu waktu kontak, massa adsorben, dan konsentrasi awal adsorbat. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji sifat fisikokimia biochar kulit buah kakao teraktivasi H3PO4, serta pengaruh variasi waktu kontak, massa adsorben, konsentrasi awal adsorbat terhadap efisiensi adsorpsi biochar kulit buah kakao yang teraktivasi H3PO4. Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu pirolisis, aktivasi, karakterisasi biochar teraktivasi, dan studi adsorpsi biochar teraktivasi terhadap ion nitrat (NO3-). Proses pirolisis dilakukan pada suhu 200-400°C selama 4 jam. Proses aktivasi biochar dilakukan menggunakan H3PO4 30% selama 9 jam, kemudian dilakukan pemanasan suhu tinggi menggunakan furnace pada suhu 575°C selama 1 jam. Proses aktivasi dilakukan untuk meningkatkan pori-pori dan gugus aktif pada permukaan biochar, sehingga dapat meningkatkan luas permukaannya. Biochar teraktivasi diuji analisis FTIR pada bilangan gelombang 4000-500 cm-1, kadar air, kadar abu, dan bilangan iodin. Hasil analisis gugus fungsi biochar teraktivasi menggunakan FTIR diperoleh gugus fungsi O-H, C=O, C=C, dan P=O. Nilai kadar air, kadar abu, dan bilangan iodin biochar teraktivasi yaitu 1,948%; 7,777%; dan 1023,418%. Studi adsorpsi dilakukan pada variasi waktu kontak, massa adsorben, dan konsentrasi awal nitrat. Variasi waktu kontak diperoleh efisiensi adsorpsi maksimum pada waktu kontak 90 menit yaitu sebesar 82,929%. Waktu kontak yang diperoleh digunakan untuk studi adsorpsi dengan variasi massa adsorben. Variasi massa adsorben diperoleh efisiensi adsorpsi maksimum pada massa adsorben 0,05 gram yaitu sebesar 81,539%. Massa adsorben optimum yang diperoleh digunakan untuk studi adsorpsi dengan variasi konsentrasi awal nitrat. Variasi konsentrasi awal diperoleh efisiensi adsorpsi maksimum pada C0 50 ppm yaitu sebesar 83,683%. Nilai efisiensi adsorpsi masing-masing variasi semakin tinggi seiring dengan bertambahnya angka, namun setelah mencapai maksimum mengalami penurunan pada angka yang lebih tinggi