Sintesis Biochar Teraktivasi dari Serbuk Kayu Mahoni Menggunakan Aktivator H3PO4 dan Perilaku Adsorpsi. terhadap Ion Nitrat

Abstract

Biochar merupakan produk padat yang dihasilkan ketika biomassa dipanaskan dengan kondisi oksigen terbatas. Biomassa yang digunakan untuk membuat biochar pada penelitian ini adalah serbuk kayu mahoni. Komponen struktural serbuk gergaji kayu mahoni yaitu selulosa 47,26%, hemiselulosa 27,37%, dan lignin 25,82%. Dekomposisi hemiselulosa pada suhu sekitar 200-250℃, dekomposisi selulosa pada suhu sekitar 280-320℃ dan dekomposisi lignin pada suhu sekitar 380-400℃. Hasil dari pirolisis umumnya berupa gas, tar dan karbon. Salah satu aplikasi biochar sebagai adsorben adalah untuk adsorpsi nitrat. Pencucian nitrat oleh aliran air sering terjadi karena sifat mudah terlarut ion nitrat sehingga perlu adanya adsorben salah satunya biochar. Kemampuan adsorpsi pada biochar dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh aktivator H3PO4 pada biochar teraktivasi terhadap sifat fisikokimia dan kemampuan adsorpsi nitrat. Penelitian dilakukan pada tahapan yaitu proses pirolisis, aktivasi biochar, analisis sifat fisikomia biochar teraktivasi dan studi adsorpsi terhadap nitrat. Pirolisis biochar dilakukan menggunakan metode pirolisis lambat yaitu pada suhu 200-400℃ selama 6 jam. Aktivasi biochar pada penelitian ini dilakukan dengan metode aktivasi kimia menggunakan H3PO4. Aktivasi dilakukan dengan variasi konsentrasi H3PO4 0%, 10%, 20%, 30% dan 40% selama 9 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. Hasil analisis kadar air, kadar abu dan bilangan iodin menunjukkan bahwa konsentrasi aktivator terbaik adalah 30%, dengan nilai kadar air sebesar 0,973%, kadar abu 1,496% dan bilangan iod 1274,462 mg/g. Studi adsorpsi dilakukan dengan menentukan waktu optimum masing-masing biochar teraktivasi dilanjutkan dengan model isotermal adsorpsi. Hasil menunjukkan waktu optimum yang diperoleh masing-masing biochar teraktivasi adalah 20 menit. Adsorpsi nitrat pada waktu optimum biochar teraktivasi dengan konsentrasi aktivator H3PO4 0-40% berturutturut yaitu 3,313 mg/g, 3,903 mg/g, 3,951 mg/g, 5,755 mg/g, dan 5,056 mg/g. Model isotermal adsorpsi masing-masing biochar teraktivasi mengikuti model isotermal Freundlich yang menunjukkan bahwa proses adsorpsi terjadi secara multilayer