Evolusi sifat fisika-kimia karbon aktif turunan Dicranopteris linearis di bawah berbagai atmosfer aktivasi fisik

Evolusi sifat fisika-kimia karbon aktif turunan Dicranopteris linearis di bawah berbagai atmosfer aktivasi fisik

Karya ini menekankan efek aktivasi fisik menggunakan CO2 dan agen uap pada sifat fisikokimia karbon aktif yang dihasilkan dari Dicranopteris linearis (D. linearis), spesies pakis yang tersebar luas di ekoregion tropis dan subtropis. Karakter turunan D. linearis yang diproduksi di bawah pirolisis pada 400 °C selama 1 jam diaktifkan dalam berbagai proporsi uap-CO2. Seperti yang diungkapkan oleh spektrum IR dan Raman, struktur arang aktif sangat bergantung pada proporsi relatif CO2 dan uap. 

Total luas permukaan spesifik (SSA) dari arang aktif meningkat secara proporsional dengan peningkatan proporsi uap dan sebanding dengan nilai produk arang aktif komersial. Secara khusus, aktivasi di bawah CO2− dan kondisi jenuh uap telah menghasilkan peningkatan SSA dari 89 menjadi 653 m2g−1 dan dari 89 menjadi 1015 m2g−1. Steam juga meningkatkan pengembangan struktur mesopori dari produk arang turunan D. linearis, sehingga memperluas aplikasi potensialnya, terutama untuk industri yang memerlukan kekakuan tinggi dalam produk seperti sektor farmasi dan kosmetik.

Kata Pengantar

Karbon aktif telah menerima banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir berkat kapasitas adsorpsinya yang tinggi. Bahan ini telah diterapkan dalam berbagai aplikasi industri maju seperti pengolahan limbah, produksi logam, elektroda untuk superkapasitor, kosmetik dan industri farmasi. Kualitas dan sifat karbon aktif, yang sangat penting untuk memperluas potensi aplikasinya, telah ditunjukkan bergantung pada sifat bahan baku input dan metode aktivasi. 

Pada dasarnya, karbon aktif dapat diproduksi dengan dua metode umum, yaitu aktivasi kimia dan fisik. Aktivasi kimia adalah metode satu langkah yang menghamili bahan baku dengan zat pengaktif, diikuti dengan perlakuan panas dalam atmosfer inert. Berbagai agen pengaktif seperti H3PO4, ZnCl2, K2CO3, KOH telah dicoba untuk mempromosikan penghapusan pengotor dalam sistem pori, mencegah kehilangan massa, meningkatkan luas permukaan dan meningkatkan hasil produk arang. Namun, pendekatan aktivasi kimia ini pasti akan menyebabkan berbagai masalah lingkungan, terutama penggunaan berlebihan dari agen pengaktif korosif dan kemungkinan pelepasan agen dalam langkah pemurnian (pencucian dan pengeringan).

Berbeda dengan aktivasi kimia, aktivasi fisik adalah pendekatan yang lebih ramah lingkungan yang memungkinkan produksi arang tanpa langkah pembuangan limbah sekunder. Aktivasi fisik melibatkan karbonisasi bahan baku, diikuti oleh aktivasi arang yang dihasilkan dengan agen pengaktif yang berbeda seperti udara, karbon dioksida, uap, atau campurannya. Dengan memadatkan sejumlah massa karbon internal, struktur karbon yang berkembang dengan baik dengan luas permukaan yang tinggi dapat diperoleh. Mengikuti perubahan struktural ini, pengotor logam berat juga secara tidak sengaja dihilangkan. Oleh karena itu, aktivasi fisik cenderung lebih cocok untuk keperluan yang membutuhkan aspek kesehatan yang lebih ketat. 

Aktivasi fisik adalah proses halus yang mengalami berbagai faktor seperti pra-perlakuan bahan baku, kondisi karbonisasi, sifat agen pengaktif dan suhu aktivasi. Di antara faktor-faktor tersebut, zat pengaktif (jenis dan konsentrasi) dapat menjadi salah satu faktor yang paling menentukan dalam menentukan karakteristik arang. Udara juga dapat digunakan sebagai agen pengaktif. Namun, ia bereaksi lebih agresif dengan karbon, menyebabkan burnout di dalam struktur pori dan menghasilkan hasil produk yang lebih rendah

Penerapan CO2 dan uap secara individu atau bersama untuk aktivasi sangat potensial berkat reaktivitasnya yang lebih rendah dengan karbon. Aktivasi menggunakan uap terbukti hemat biaya dalam memproduksi karbon aktif yang berasal dari biomassa yang dapat menggantikan adsorben komersial yang mahal14. Memiliki gugus hidroksil (–OH) dan karboksil (–COOH) yang melimpah dan luas permukaan spesifik (SSA) yang tinggi, karbon aktif terinduksi uap berfungsi sebagai kapasitas adsorpsi yang baik15,16. 

Dibandingkan dengan CO2, uap memberikan kinerja yang lebih baik dalam meningkatkan mikroporositas dan mesoporis, SSA dan gugus fungsi permukaan reaktif. Perlu dicatat bahwa sebagian besar studi yang ada hanya berfokus pada aktivasi CO2 atau uap, sementara beberapa upaya telah dilakukan untuk menggabungkan agen pengaktif ini. Pada kenyataannya, sulit untuk mendapatkan lingkungan aktivasi yang terdiri dari CO2 atau steam secara individual. Ketika bahan baku biomassa terurai di bawah pengaruh suhu, sejumlah CO2 dan uap akan dihasilkan bersama. 

Oleh karena itu, campuran uap dan CO2 biasanya disajikan dalam proses nyata. Dalam lingkungan ini, konversi char akan saling dipengaruhi oleh agen-agen ini. Guizani et al. melaporkan efek sinergis pada konversi biochar kayu beech di bawah atmosfer campuran, di mana karakteristik produk arang akhir juga sangat dimodifikasi. Sebaliknya, persaingan antara CO2 dan uap di situs reaktif arang batubara juga dilaporkan. Efek timbal balik dari CO2 dan uap pada bahan baku yang berbeda, oleh karena itu, kurang dapat diprediksi. Oleh karena itu, eksperimen empiris lebih lanjut sangat diperlukan untuk menjelaskan sejauh mana struktur arang dapat dimodifikasi pada berbagai atmosfer aktivasi uap CO2.

Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi karakteristik pakis Dicranopteris linearis (D. linearis) dan karakter aktifnya yang dihasilkan pada atmosfer aktivasi uap CO2 yang berbeda. Pakis D. linearis, yang dominan di daerah subtropis dan tropis lembab, dipilih untuk menghasilkan karbon aktif

Spesies pakis ini mendaur ulang setiap tahun, sehingga berpotensi menjadi sumber biomassa yang melimpah. Di banyak daerah terpencil, D. linearis umumnya dibakar untuk mengembalikan abu dan unsur hara yang menyertainya ke lahan pertanian, sedangkan bagian tanaman herba yang tersisa dianggap sebagai sumber bahan bakar untuk memasak oleh masyarakat setempat. Namun, karena nilai ekonomi yang rendah dari penggunaan tradisional ini, memperluas penerapannya memainkan peran penting untuk memanfaatkan biomassa yang melimpah ini, serta membantu meningkatkan pendapatan masyarakat setempat. Selain itu, biochar yang diturunkan dari D. linearis pakis memperlihatkan kandungan karbon tetap yang tinggi (hingga 25% berat) dan porositas tinggi (hingga 700 m2g−1) mendorong gagasan untuk memproduksi karbon aktif. Lebih penting lagi, produksi karbon aktif dari D. linearis bisa menjadi pendekatan inovatif untuk membuka aplikasi bernilai tinggi untuk tanaman liar ini.

Bahan dan metode

Persiapan sampel

Dicranopteris linearis dikumpulkan di daerah perbukitan di distrik Trung Khanh, provinsi Cao Bang, Vietnam (Gambar S1) di bawah izin dari Pemerintah Vietnam. Protokol eksperimental penelitian dalam manuskrip ini telah mematuhi semua pedoman dan undang-undang Vietnam saat ini. Sampel tanaman dipanen dari tiga plot terpisah (1 m  ×  1 m) dan dicampur bersama untuk membentuk sampel komposit. Sampel dicuci dengan air deionisasi, dikeringkan di udara, digiling, dan kemudian melewati saringan 1 mm sebelum analisis dan preparasi biochar.

Karakteristik fisio-kimia D. linearis

Karakteristik fisikokimia utama D. linearis dianalisis untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam, yang berfungsi untuk penilaian awal potensi bahan ini. Struktur tanaman D. linearis (batang dan tangkai daun) divisualisasikan dengan mikroskopi tomografi sinar-X berbasis sinkrotron (SRXTM) di beamline TOMCAT, Sumber Cahaya Swiss, Institut Paul Scherrer, Swiss untuk memberikan gambar tiga dimensi dari tanaman utama pengaturan bahan organik untuk bundel vaskular di bagian tanaman yang berbeda. Analisis proksimat D. linearis dilakukan untuk mengetahui kandungan volatile (V) matter (ASTM D-3175), ash (A) (ASTM D-3174), dan fixed carbon (FC) (FC% = 100 − V). A). Sebuah penganalisis unsur (PerkinElmer 2400 Seri II) digunakan untuk menentukan komposisi unsur tanaman.

Susunan utama bahan organik untuk bundel vaskular di berbagai bagian tanaman (batang dan tangkai daun) divisualisasikan pada Gambar. 1. Ciri-ciri struktural batang dan tangkai daun D. linearis menyajikan pola yang sangat berpori dengan berbagai ukuran pori-pori yang mencerminkan bundel vaskular longitudinal, vena, atau serat di batang dan tangkai daun di D. linearis. Struktur berpori ini dapat menguntungkan untuk mengubah D. linearis dengan metode termokimia karena panas dapat ditransfer ke bagian yang berbeda lebih cepat dan merata. Hasil terdekat dan akhir D. linearis dilaporkan pada Tabel 1. Perlu dicatat bahwa D. linearis memiliki kandungan FC jauh lebih tinggi dibandingkan dengan jenis biomassa umum lainnya23, menjadikannya bahan yang menjanjikan untuk pembuatan biochar dan karbon aktif

LAYANAN ADY WATER

Jual zeolit untuk filter air jenis Batu, Pasir, dan Tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Sudah suplai zeolit ke industri Food and Beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Ready Stock, kemampuan suplai hingga puluhan ton rutin per bulan

Jual karbon aktif dengan merek import: HAYCARB, JACOBI, CALGON, dan NORIT. Merek karbon aktif lokal: KARBON AKTIF ADY WATER. Kemasan karbon aktif 25 kg per karung untuk karbon import, untuk karbon lokal 25 kg per karung dan 20 kg per karung. Menyediakan karbon aktif lokal eceran kiloan, untuk import tidak eceran. Fungsi karbon aktif untuk filter air bersih, filter air minum, filter air aquarium, filter air kolam, filter air proses industri, filter air lingkungan, dekolorisasi, gula rafinasi, pemulihan emas (gold recovery), menghilangkan klorin, bau pada air, dll.

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater