Pemisahan magnetik adalah metode pemisahan zat target dari zat lain dengan perbedaan respons magnetik. Jika suatu zat target bersifat magnetis, zat tersebut dapat dengan mudah dipisahkan dari zat non-magnetik dengan penerapan medan magnet. Meskipun zat target bersifat non-magnetik, yang merupakan kasus umum, zat target dapat dipindahkan bersama-sama jika zat tersebut dilekatkan pada bahan magnetik dengan cara tertentu. Bahan magnetik yang dapat melekatkan zat target adalah adsorben magnetik. Metode pemisahan menggunakan adsorben magnetik telah digunakan di berbagai bidang karena kesederhanaan dan selektivitasnya yang tinggi. Beberapa contohnya adalah ekstraksi fase padat dalam kimia analitik, pemurnian makromolekul biologis (protein, antibodi, asam nukleat), mikroorganisme, dan sel dalam biokimia, pemulihan katalisis untuk digunakan kembali dalam kimia katalitik, dan penghilangan kontaminan beracun dalam perbaikan lingkungan. Keunggulan teknis mereka yang umum dari pemisahan magnetik adalah pemisahan yang cepat dan kinerja biaya yang baik. Selain itu, pemisahan magnetik dapat diterapkan pada skala besar dan pemrosesan aliran.
Adsorben magnetik yang dimodifikasi permukaan memiliki fitur yang sederhana dalam desain. Rancangan modifikasi ini hanya didasarkan pada dua hal: apa yang digunakan sebagai bahan magnet dan apa yang digunakan sebagai pengubah. Oksida besi sering digunakan sebagai bahan magnetik yang wajar Pengubah dapat dipilih dari berbagai bahan seperti senyawa organik, organologam, dan anorganik. Pengubah permukaan harus memenuhi dua persyaratan. Salah satunya adalah berinteraksi dengan permukaan partikel magnetik untuk modifikasi. Interaksi dengan permukaan partikel magnetik disebabkan oleh beberapa cara ikatan koordinasi dengan Fe atau ikatan hidrogen dengan gugus O dan OH pada permukaan partikelnya. Cara lainnya adalah berinteraksi dengan senyawa target yang ingin Anda hilangkan. Afinitas dengan senyawa target memainkan fungsi penting sebagai adsorben. Prinsip adsorpsi diklasifikasikan menjadi adsorpsi kimia dan adsorpsi fisik. Adsorpsi kimia disebabkan oleh ikatan yang kuat (ikatan kovalen, ionik, logam, dan koordinasi) melalui transfer elektron. Dalam adsorpsi ini, adsorpsi monolayer terutama terjadi. Adsorpsi fisik disebabkan oleh interaksi yang lemah antara zat (gaya van der Waals, interaksi hidrofobik, interaksi π-π, interaksi CH-π, dan ikatan hidrogen, dll), dan cepat dan reversibel. Reversibilitas adsorpsi memfasilitasi penggunaan kembali adsorben. Pada adsorpsi ini, tidak hanya adsorpsi monolayer tetapi juga adsorpsi multilayer dapat terjadi. Setelah menentukan pengubah untuk adsorben, Anda kemudian dapat memodifikasi permukaan partikel magnetik menggunakan pengubah yang dipilih. Banyak metode untuk metode modifikasi permukaan yang relatif sederhana, dan metode paling sederhana untuk menyiapkan adsorben magnetik yang dimodifikasi permukaan hanya dengan mencampur pengubah dengan partikel magnetik. Beberapa studi tentang adsorben magnetik yang dimodifikasi permukaan ditunjukkan pada bagian di bawah ini.
Pencemaran air merupakan salah satu masalah lingkungan yang menantang yang terutama disebabkan oleh pelepasan polutan yang tidak diolah ke badan air. Pewarna dan ion logam berat adalah dua jenis umum zat beracun dan berbahaya yang ada di air limbah atau limbah industri. Kehadiran zat warna dapat menghambat penetrasi sinar matahari, mengganggu fotosintesis, mengurangi nilai oksigen terlarut dan meningkatkan kebutuhan oksigen kimia dan biologis. Bahkan dalam konsentrasi rendah, adanya pewarna dalam air menyebabkan warna dan bau air yang tidak sedap. Setiap tahun, sekitar 7 x 105 ton pewarna disintesis dan lebih dari 100.000 jenis pewarna tersedia di pasaran. Jenis zat warna reaktif, asam, basa, langsung dan terdispersi merupakan zat warna yang paling umum digunakan oleh industri. Sayangnya, lebih dari 15% pewarna yang diproduksi tidak diolah dengan baik dan berakhir sebagai kontaminan di badan air. As (III), Cd(II), Co(II), Cr(III), Cr(VI), Cs(I), Cu(II), Pb(II), dan Se(IV) adalah yang umum terdeteksi ion logam berat dalam industri elektroplating, logam dan baja, elektronik, dan finishing logam. Terdapat berbagai metode yang telah dikembangkan untuk meremediasi ion logam berat dan pewarna air yang tercemar. Namun, adsorpsi dengan menggunakan adsorben magnetik mungkin merupakan salah satu metode terbaik untuk diterapkan karena kesederhanaannya, hemat biaya, mudah diingat dan memungkinkan regenerasi.
Sifat adsorpsi seperti pengenalan molekul dan selektivitas adsorpsi sangat penting dalam lingkungan. Untuk tujuan ini, pengetahuan di bidang kimia material, termasuk metal-organic frameworks (MOFs) seperti Prussian blue dan kimia tamu-tamu seperti siklodekstrin, dapat menjadi kunci pengembangan adsorben dengan sifat adsorpsi yang sangat fungsional. Kontrol struktural adsorben magnetik yang terdefinisi dengan baik memiliki potensi untuk memberikan beberapa sifat adsorpsi, yang akan menjadi penting dalam pengembangan adsorben magnetik untuk menghilangkan beberapa target. Selain itu, masih ada ruang untuk peningkatan efisiensi pemisahan magnetik dalam pemrosesan sistem besar dan terbuka seperti laut dan sungai, meskipun lebih baik daripada efisiensi metode pemisahan konvensional lainnya. Pemisahan magnetik yang lebih efisien dapat dicapai jika bahan fungsional dapat memberikan fungsi lanjutan seperti perakitan mandiri yang terkontrol ke adsorben.
Penulis: Satya Candra Wibawa Sakti, S.Si., M.Sc., Ph.D.
Jurnal: Magnetic Separation of Pollutants for Environmental Remediation
Design of Materials and Technologies for Environmental Remediation. The Handbook of Environmental Chemistry, vol 115. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/698_2021_822
