Karbon aktif adalah bahan dengan struktur berpori tinggi dan luas permukaan spesifik yang besar, yang memiliki kapasitas adsorpsi dan reaktivitas kimia yang sangat baik. Sebelum memahami cara kerja karbon aktif, perlu dipahami terlebih dahulu konsep adsorpsi dan sifat permukaan.
Adsorpsi adalah proses dimana gas, cairan atau zat terlarut diadsorpsi dari suatu media (misalnya air, udara) ke permukaan padat. Struktur karbon aktif yang berpori memberikan luas permukaan yang lebih besar, menyediakan area kontak yang besar untuk menyerap zat.
Prinsip kerja arang aktif dapat diringkas menjadi beberapa aspek berikut:
1. Adsorpsi fisik: Karbon aktif menyerap molekul pada permukaannya melalui adsorpsi fisik. Hal ini disebabkan oleh luas permukaan spesifik yang sangat tinggi dan banyaknya mikropori serta struktur mesopori karbon aktif. Ketika molekul gas atau zat terlarut bersentuhan dengan permukaan karbon aktif maka akan teradsorpsi pada pori-pori karbon aktif akibat adanya gaya tarik menarik dan gaya yang ada pada permukaan adsorben.
2. Adsorpsi kimia: Selain adsorpsi fisik, karbon aktif juga dapat menangkap molekul melalui adsorpsi kimia. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa beberapa gugus fungsi kimia (seperti hidroksil, karboksil, dll.) pada permukaan karbon aktif dapat bereaksi secara kimia dengan jenis molekul tertentu. Adsorpsi kimia ini dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi karbon aktif terhadap zat organik tertentu.
3. Karakteristik permukaan: Permukaan karbon aktif mempunyai karakteristik muatan tertentu. Muatan permukaan ini dapat berinteraksi secara elektrostatik dengan ion atau molekul bermuatan dalam larutan. Tergantung pada sifat kimia dan struktur fisik permukaan karbon aktif, zat dengan sifat listrik tertentu dapat diadsorpsi atau dikeluarkan secara selektif.
Berbagai jenis karbon aktif dapat disesuaikan untuk berbagai jenis polutan. Misalnya, beberapa karbon aktif lebih baik dalam menyerap senyawa organik yang mudah menguap (VOC) atau zat berbau, sementara karbon aktif lainnya memiliki kapasitas adsorpsi selektif yang lebih tinggi terhadap zat seperti ion logam berat atau residu pestisida.
Kinerja karbon aktif berkaitan erat dengan sifat fisik dan kimia serta kondisi penerapannya. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja adsorpsi karbon aktif antara lain distribusi ukuran pori, luas permukaan spesifik, volume pori, dll. Selain itu, kapasitas adsorpsi dan efisiensi karbon aktif juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, kelembaban, konsentrasi zat terlarut, dan waktu kontak. .
Secara keseluruhan, karbon aktif dapat menyerap gas, cairan, atau zat terlarut ke permukaannya melalui mekanisme adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia melalui struktur berpori dan luas permukaan spesifik yang sangat besar. Prosesnya bergantung pada gaya interaksi antar zat dan sifat permukaan karbon aktif. Prinsip kerja karbon aktif adalah struktur dan sifat uniknya menjadikannya adsorben efektif yang banyak digunakan dalam pengolahan air, pemurnian udara, dan aplikasi lingkungan lainnya.
