Asam fosfat, dengan rumus kimia H3PO4, merupakan asam poliprotik yang menunjukkan karakteristik kimia yang berbeda. Ini adalah cairan tidak berwarna, tidak berbau, dan kental, larut dalam air dan mampu membentuk beberapa rangkaian garam. Kekuatan asam asam fosfat bergantung pada konsentrasinya; larutan encer bersifat asam lemah, sedangkan larutan pekat lebih asam kuat. Ia bereaksi kuat dengan basa, logam, dan oksida, melepaskan panas dan membentuk fosfat yang sesuai. Selain itu, asam fosfat dapat mengalami reaksi esterifikasi dengan alkohol dan reaksi dehidrasi dengan karbohidrat. Sifat-sifat ini berkontribusi terhadap meluasnya penggunaan asam fosfat di berbagai industri, termasuk pupuk, bahan tambahan makanan, dan deterjen.
Penelitian tentang asam fosfat memberikan solusi yang lebih ramah lingkungan untuk mengolah lindi TPA
Seiring berkembangnya perekonomian dan bertambahnya jumlah penduduk perkotaan, produksi sampah terus meningkat. Metode TPA merupakan teknologi pembuangan limbah padat yang umum digunakan di dalam dan luar negeri. Namun pada proses TPA akan dihasilkan lindi dalam jumlah besar. Lindi mengacu pada limbah dengan konsentrasi tinggi yang disaring selama proses TPA akibat erosi fermentasi dan presipitasi, serta perendaman air permukaan dan air tanah. Jika lindi ini langsung dibuang tanpa pengolahan yang tepat, maka akan menimbulkan ancaman terhadap lingkungan ekologi dan kesehatan manusia. Karena ada beberapa zat organik yang sulit terurai dalam air lindi, metode pengolahan biologis tradisional tidak cocok untuk pengolahan bahan organik jenis ini. Oleh karena itu, teknologi fisikokimia seperti pertukaran ion, filtrasi membran dan metode adsorpsi telah menunjukkan keuntungan dalam pengolahan lindi. Dalam beberapa tahun terakhir, metode adsorpsi karbon aktif telah menarik perhatian banyak peneliti. Selain itu, jenis karbon aktif yang dibuat dari biomassa limbah pertanian untuk mengolah air limbah kondusif bagi pengembangan kimia berkelanjutan dan perlindungan lingkungan. Untuk mencapai pengolahan lindi yang efisien dengan karbon aktif, sangat penting untuk memahami mekanisme pengolahan lindi. Namun, mekanisme pengolahan lindi dengan karbon aktif masih belum jelas. Secara khusus, dampak struktur karbon aktif pada pengolahan lindi memerlukan studi lebih lanjut.
Asam fosfat yang diproduksi oleh BLOOM Tech memberikan dukungan produk untuk penelitian ini
Asam fosfat sebagai zat aktivasi pada pembuatan karbon aktif memiliki keunggulan berupa dampak lingkungan yang minimal dan pemulihan yang mudah. Di sini, biochar aktif yang dibuat dari sekam padi dengan aktivasi asam fosfat berhasil digunakan untuk pengolahan lindi TPA. Perlakuan awal yang dilakukan dengan NaOH dan HCl menghilangkan silika dan abu dari biochar secara menyeluruh, yang menyebabkan retakan dan terbukanya pori-pori. Selain itu, asam fosfat sebagai agen aktivasi dapat menghasilkan karbon aktif dengan gugus fosfor yang melimpah di permukaannya. Penelitian ini berfokus pada analisis kinerja sampel karbon yang diolah dengan berbagai cara pada pengolahan lindi TPA, mengungkap kemungkinan peran spesies fosfor yang terbentuk dalam biochar aktif dalam pengolahan lindi. Penerapan model kinetik dan isoterm adsorpsi untuk pengolahan lindi pada biochar teraktivasi asam fosfat (biochar teraktivasi H3PO4-) juga dibahas. Hal ini memberikan wawasan penting untuk memahami mekanisme pengolahan air limbah yang efisien dan menyiapkan biochar aktif berkinerja tinggi menggunakan residu limbah pertanian. Selain itu, pemanfaatan sisa limbah pertanian untuk pembuatan bahan karbon berkinerja tinggi dalam pengolahan lindi TPA menganut konsep kimia ramah lingkungan yang berkelanjutan.
Luo Yiping, a postdoctoral fellow at the Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences (co-supervisor: researcher Liu Xiaofeng), conducted research on the treatment of landfill leachate with activated carbon prepared from rice husk residue using phosphoric acid as an activator. By evaluating the color, pollutant removal rate, COD removal rate and NH4+-N removal rate of the leachate, the performance of carbon samples prepared by different treatment methods in leachate treatment was investigated. It was found that activated carbon prepared by phosphoric acid activation was more effective in treating landfill leachate than carbon samples prepared without phosphoric acid activation. When the mass ratio of phosphoric acid to carbon is greater than 2, the prepared activated carbon shows better performance in the leachate treatment process, namely chroma (100%), pollutants (>90%), COD (~80%) dan NH4+-N (100%) memiliki tingkat penghilangan yang lebih tinggi. Studi kinetik menunjukkan bahwa proses pengolahan lindi dengan karbon aktif yang dibuat melalui aktivasi asam fosfat sesuai dengan kinetika orde kedua semu dan model adsorpsi Langmuir. Proses adsorpsi pertama-tama dikendalikan oleh difusi partikel eksternal dan kemudian oleh difusi partikel internal. Dalam proses pengolahan lindi dengan karbon aktif, senyawa organik utama yang teradsorpsi adalah zat asam humat, dan peran spesies fosfor yang terbentuk dalam karbon aktif ditekankan. Spesies fosfor yang terbentuk pada karbon aktif dapat secara efektif mengatur dan mengontrol karakteristik dan struktur karbon aktif, sehingga struktur mikropori yang terbentuk pada karbon aktif kondusif untuk adsorpsi zat asam humat. Selain karakteristik pori karbon aktif, ikatan hidrogen dan interaksi pp antara spesies fosfor yang terbentuk dalam karbon aktif dan spesies asam humat ditemukan menjadi faktor penting dalam pengolahan lindi yang efektif. Hasil penelitian di atas memperjelas mekanisme karbon aktif yang dibuat melalui aktivasi asam fosfat untuk pengolahan lindi TPA yang efisien, dengan harapan dapat memberikan petunjuk untuk pengolahan air limbah yang efisien di industri.
Bahan
Asam fosfat ditawarkan oleh Shaanxi BLOOM Tech Co., Ltd. Biochar diperoleh dari Chongqing Jinhuan Biomass Energy Co. Ltd di Cina, yang diproduksi setelah konversi sekam padi menjadi bio-minyak pada suhu 400 derajat dalam reaktor fluidized bed. NaOH (AR), HCl (36% –38%) dan H3PO4 (85%) dibeli dari Pabrik Kimia Regent Chengdu Kelong di Cina tanpa pemurnian lebih lanjut. Lindi TPA diperoleh dari lokasi TPA sampah kota di Luodai, Chengdu, Provinsi Sichuan, Cina. Sebelum digunakan, disaring dengan membran natrium.
Kesimpulan
Penelitian ini mempelajari kinerja biochar yang diaktifkan asam fosfat dari sekam padi untuk pengolahan lindi TPA, agar kualitasnya sesuai dengan standar pembuangan. Adsorpsi polutan mengikuti model isoterm Langmuir dan model kinetika orde dua semu. Spesies fosfor dari biochar aktif tidak hanya dapat menyesuaikan dan mengontrol sifat tekstur karbon, dan juga berinteraksi dengan gugus fungsi asam humat dalam lindi melalui hidrogen.