Pengembangan nanokomposit Fe₃O₄/MgO/activated carbon merupakan inovasi material hibrida mutakhir yang sangat efektif untuk pengolahan limbah cair karena mengintegrasikan tiga fungsi utama: adsorpsi dengan kapasitas tinggi, aktivitas katalitik/antibakteri, dan pemisahan magnetik yang cepat. Gabungan ketiga material ini menciptakan efek sinergis yang mengatasi kelemahan masing-masing komponen jika digunakan secara tunggal. Fe₃O₄ atau magnetit Memberikan sifat superparamagnetik. Hal ini mempermudah pemisahan adsorben dari air limbah menggunakan medan magnet eksternal setelah proses pengolahan selesai, sehingga material dapat digunakan kembali (reusable). MgO atau oksida magnesium berperan dalam menyediakan situs aktif berbasis basa untuk mengikat ion logam berat, meningkatkan stabilitas material, serta memberikan sifat antibakteri dan aktivitas fotokatalitik untuk mendegradasi polutan organik. Activated Carbon atau karbon aktif): Berfungsi sebagai matriks penyangga berpori dengan luas permukaan spesifik yang sangat besar. Karbon aktif berperan menangkap molekul pewarna, pestisida, atau senyawa organik lainnya melalui fenomena adsorpsi fisik.

Nanokomposit Fe₃O₄/MgO/activated carbon dapat disintesis melalui pendekatan green chemistry atau metode kimia basah ramah lingkungan untuk memastikan distribusi ukuran nanopartikel yang merata. Sebelum dilakukan penggabungan 3 material tersebut membentuk nanokomposit, karbon aktif diperoleh dengan memanfaatkan limbah biomassa lokal (seperti tempurung kelapa, tongkol jagung, atau kulit buah) melalui proses pirolisis dan aktivasi kimia seperti KOH atau NaOH. Di sisi lain, Fe₃O₄ dan MgO disintesis menggunakan metode kopresipitasi. Pada proses ini, prekursor garam Fe³⁺ dan Fe²⁺ digunakan untuk mensintesis Fe₃O₄. Sedangkan, garam magnesium digunakan untuk mensintesis MgO. Setelah semua bahan dasar terbentuk, semuanya dicampurkan bersama suspensi karbon aktif. Larutan basa seperti NaOH atau NH₄OH ditambahkan tetes demi tetes di bawah pengadukan cepat atau bantuan sonikasi untuk mengendapkan nanopartikel Fe₃O₄ dan MgO secara simultan pada permukaan karbon. Pada proses sintesis juga dilakukan heat treatment kalsinasi. Pada proses kalsinasi, campuran akhir dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu tertentu dalam kondisi atmosfer inert untuk mengkristalkan fasa oksida logam tanpa merusak struktur arang aktif.

Nanokomposit Fe₃O₄/MgO/activated carbon dapat menghilangkan kontaminan air melalui beberapa mekanisme yang berjalan bersamaan, yaitu proses adsorpsi dan pengisian pori nanokomposit. Struktur mesopori dari karbon aktif menjebak molekul polutan berukuran besar seperti pewarna tekstil. Interaksi elektrostatik dan ikatan hidrogen pada permukaan MgO membentuk ikatan dan menimbulkan daya tarik elektrostatik yang kuat dengan ion logam berat bermuatan negatif atau molekul pewarna spesifik. Kompleksasi permukaan nanokomposi mendukung dan memfasilitasi pengikatan ion toksik berbahaya seperti arsenik atau kromium dengan efisiensi penyisihan mencapai di atas 95%.

Penulis: Tahta Amrillah, Ph.D

Link: https://scholar.unair.ac.id/en/publications/engineered-fesub3subosub4submgoactivated-carbon-nanocomposites-as/