Karbon

Karbon (C)

1. Informasi Dasar

2. Sifat Fisik dan Kimia

• Massa jenis: 2,26 g/cm³ untuk grafit, 3,51 g/cm³ untuk berlian

• Titik leleh: 3550°C untuk grafit

• Titik didih: 4827°C

• Kelarutan dalam air: Tidak larut

• Valensi: Umumnya +4, tetapi dapat juga +2 atau -4 dalam beberapa senyawa

• Karbon dapat membentuk berbagai macam senyawa organik dan anorganik. Kecenderungannya membentuk rantai panjang dan cincin atomik menjadi dasar struktural bagi semua makhluk hidup.

3. Keberadaan dalam Air dan Efek Kesehatan

• Karbon ditemukan dalam air terutama sebagai senyawa karbonat dan bikarbonat, atau sebagai zat organik terlarut (misalnya asam humus).

• Senyawa organik tertentu yang mengandung karbon seperti pestisida, pelarut, dan hidrokarbon aromatik bisa berbahaya bagi kesehatan jika tertelan dalam jumlah besar.

• Karbon dalam bentuk bebas (misalnya karbon aktif) secara umum tidak beracun, tetapi paparan jangka panjang terhadap debu karbon hitam bisa merusak paru-paru dan jantung.

• Beberapa senyawa karbon sederhana seperti karbon monoksida (CO) dan sianida (CN^-) sangat beracun.

4. Aplikasi Pengolahan Air dan Metode Penghilangan

• Karbon aktif digunakan secara luas dalam pengolahan air untuk menyerap kontaminan organik, bau, rasa, dan warna.

• Asam karbonat dan organik serta garamnya dapat dihilangkan menggunakan resin penukar anion dalam pengolahan air.

• Senyawa organik yang mudah menguap (VOCs) seperti BTEX dapat dihilangkan dengan adsorpsi menggunakan adsorben polimer khusus.

• Bahan organik alami (NOM) dan produk sampingan desinfeksi (DBPs) dapat dikurangi dengan menggunakan scavenger resin untuk mencegah fouling membran.

• Dekolorisasi sirup gula dan jus buah sering dilakukan dengan karbon aktif atau adsorben polimer untuk memenuhi spesifikasi warna yang ketat.

5. Penggunaan Industri dalam Pengolahan Air

• Karbon aktif dalam bentuk granular atau bubuk adalah adsorben yang paling umum digunakan di industri untuk pemurnian air.

• Scavenger resin ditempatkan sebelum peralatan demineralisasi atau reverse osmosis untuk melindungi dari fouling zat organik.

• Adsorben polimer menawarkan alternatif karbon aktif untuk penyisihan berbagai bahan organik sintetis dari limbah industri.

• Dekolorisasi adalah langkah penting dalam industri makanan dan minuman untuk memproses gula, sirup, dan jus.

6. Studi Kasus atau Contoh Aplikasi Nyata

• Kota Haverhill, Massachusetts menggunakan karbon aktif bubuk untuk mengontrol rasa dan bau musiman dalam pasokan air minumnya.

• Dow Chemical's Freeport, Texas pabrik menggunakan sistem ultrafiltrasi dan karbon aktif untuk mengolah 5 juta galon per hari air limbah menjadi air proses berkualitas.

• Pabrik Nestle di Mogi Guacu, Brasil, menggunakan resin organik scavenger untuk melindungi resin penukar ion dari asam humus saat mengolah sirup glukosa.

• Miller Brewing Company memasang sistem adsorpsi karbon untuk warna dan pemurnian rasa senyawa malt sebelum pencampuran bir.

7. Pedoman dan Standar Peraturan

• Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) menetapkan batas legal untuk lebih dari 90 kontaminan, termasuk senyawa organik, dalam air minum.

• Di Indonesia, Permenkes No.492/2010 mengatur persyaratan kualitas air minum, termasuk kadar maksimum yang diizinkan untuk zat organik.

• EPA dan organisasi lain seperti WHO menyediakan pedoman rinci tentang penggunaan karbon aktif untuk pengolahan air.

8. Dampak Lingkungan dan Pertimbangan Keberlanjutan

• Penggunaan adsorben berbasis karbon membantu menghilangkan polutan organik berbahaya dari air limbah sebelum dilepaskan ke lingkungan.

• Regenerasi dan penggunaan kembali adsorben karbon dan resin dapat meminimalkan limbah dan meningkatkan keberlanjutan.

• Adsorben polimer menawarkan keunggulan lingkungan dibandingkan karbon aktif dalam hal umur layanan yang lebih lama dan regenerasi yang lebih mudah.

9. Tren dan Penelitian Masa Depan

• Adsorben nano berbasis karbon seperti graphene oksida sedang dieksplorasi untuk penyisihan yang efisien dari polutan air yang muncul.

• Modifikasi permukaan dan fungsionalisasi adsorben karbon dan polimer sedang dipelajari untuk meningkatkan selektivitas dan kapasitas untuk kontaminan sasaran.

• Pengembangan adsorben magnetik memungkinkan pemisahan magnetik yang mudah setelah pengolahan.

• Menggabungkan adsorpsi karbon dengan proses lain seperti oksidasi fotokatalis sedang diselidiki untuk pengolahan air limbah yang efektif.

10. Fakta Menarik

• Karbon aktif sudah digunakan untuk pemurnian air sejak zaman kuno Mesir, Yunani dan Roma kuno.

• Satu pon karbon aktif memiliki luas permukaan lebih dari 100 acre, memungkinkan absorpsi polutan yang luar biasa.

• Karbon aktif dapat dibuat dari hampir semua bahan yang mengandung karbon, termasuk batok kelapa, batu bara, kayu, dan bahkan tulang hewan.

• Penyaringan menggunakan karbon sudah menjadi praktik yang sangat umum sehingga istilah "penyaringan karbon" kadang-kadang secara bergantian digunakan untuk "pemurnian air".