Oleh: Febriyani Ningsih, Gabriela Stevanny, Lesa Octavia Br Sinulaki dan Juwita Angelia Barus.
Mahasiwa program Studi S-1 Kimia 21 A Universitas Negeri Medan, Sumatera Utara.
Pencemaran air saat ini menjadi masalah lingkungan serius yang mengancam kesehatan manusia, ekosistem, dan ekonomi. Limbah industri, pertanian, dan domestik yang mengandung bahan kimia berbahaya, logam berat, dan mikroplastik mencemari sumber air, menyebabkan penyakit pada manusia serta kerusakan ekosistem. Dampak ekonominya meliputi meningkatnya biaya pengolahan air bersih dan kerugian di sektor perikanan dan pariwisata. Oleh karena itu, diperlukan tindakan kolaboratif antara pemerintah, industri, dan masyarakat untuk menerapkan pengelolaan limbah yang lebih ketat dan teknologi pemurnian air yang lebih canggih guna mengatasi pencemaran air.
Carbon nanotubes (CNTs) menjadi salah satu material unggul teknologi nano yang membawa banyak keuntungan karena memiliki sifat kimia dan mekanik yang baik. Carbon nanotubes (CNTs) dapat digunakan dalam berbagai cara untuk mengatasi pencemaran air. Salah satu aplikasi utamanya adalah sebagai absorbent. CNTs memiliki struktur yang sangat kecil dan permukaan yang besar, sehingga mampu menangkap partikel-partikel pencemar seperti logam berat, senyawa organik, dan mikroplastik saat air mengalir melalui mereka. Selain itu, CNTs juga dapat berfungsi sebagai katalis dalam proses oksidasi lanjutan untuk menguraikan senyawa-senyawa organik yang sulit terurai. Dengan memanfaatkan teknologi CNTs dalam sistem pemurnian air, kita dapat mencapai hasil yang lebih baik dalam menghilangkan pencemar-pencemar tersebut, menjaga kesehatan manusia, memperbaiki ekosistem, dan mengurangi biaya pengolahan air bersih.
Karbon aktif, juga dikenal sebagai arang aktif, adalah bentuk karbon yang telah diproses untuk memiliki pori-pori kecil berjumlah banyak yang meningkatkan luas permukaannya sehingga membuatnya sangat efektif untuk proses adsorpsi. Karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan dasar dalam sintesis karbon nanotube (CNTs). Proses penggunaan karbon aktif sebagai bahan baku untuk sintesis karbon nanotube (CNTs) melibatkan beberapa tahap penting, termasuk karbonisasi dan katalisis.
Pembuatan Karbon Aktif
- Tempurung kelapa dibersihkan dari serabut tempurung kelapa.
- Setelah dibersihkan dipecah menjadi bagian-bagian kecil kurang lebih 3 cm.
- Tempurung kelapa kemudian ditanur pada suhu 600 C selama 4 jam.
- Karbon aktif yang dihasilkan digerus dan diayak sehingga mendapatkan serbuk karbon aktif.
Sintesis Karbon NanoTube.
- Arang aktif dilarutkan dalam benzene (C6H6) dan Ferrocine (Fe(C6H6)2. Dengan perbandingan 10:2.
- Campuran kemudian diCVD pada temperatur 700C dan dilanjutkan pirolisis pada suhu 500C selama 4 jam.
- Campuran kemudian difungsionalisasi dengan larutan HNO3 65%.
- Setelah difungsionalisasi campuran kemudian dicuci dengan aquadest hingga pH netral.
- CNT terbentuk dikeringkan dengan oven pada suhu 120C.
- Setelah itu CNT yang sudah teraktivasi kemudian di karakterisasi dengan SEM dan EDX.
Aplikasi CNT sebagai adsorben
- CNT kemudian di campurkan dengan polystyrene dan epoxy resin. Penambahan ini bertujuan untuk memberikan sifat mekanis yang baik dan kestabilan pada bahan filtrasi, serta memfasilitasi pencetakan sampel dalam bentuk yang diinginkan.
- Campuran karbon, polystyrene, dan epoxy resin dicetak dalam bentuk tertentu yang sesuai dengan desain kotak penghubung.
- Kotak penghubung yang berisi media filtrasi nano karbon kemudian dihubungkan dengan sistem lahan basah buatan.
Mekanisme cara kerja karbon nanotubes sebagai absorbent
- Gambar a. ketika MWCNTs bergabung kembali dengan partikel magnetik, gugus COOH akan dimuat pada permukaan MWCNTs yang terdiri dari dua ikatan kimia, yaitu ikatan --COOH dan ikatan --OH.
- Gambar b. Logam kontaminasi seperti ion Pb (ll), Cu (ll) memiliki orbit d yang kosong, sedangkan atom oksigen mempunyai pasangan elektron bebas yang dapat mengikat ion logam melalui pasangan elektron untuk membentuk kompleks. Ikatan C=O pada gugus COOH terbuka dan berubah dari ikatan kovalen menjadi ikatan ionik, dan terbentuk ikatan C--O--Pb(II).
- Gambar c. Setelah proses adsorpsi selesai, langkah selanjutnya adalah pemisahan partikel magnetik yang telah mengikat ion logam dari air. Pemisahan ini dilakukan dengan menggunakan medan magnet. Partikel magnetik yang sudah terikat dengan ion logam akan tertarik ke arah medan magnet dan dapat dipisahkan dari larutan.
