Sintesis dan karakterisasi karbon aktif termodifikasi besi magnetit (Fe3O4)

ABSTRAK:

Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan bahan penjerap yang responsif terhadap medan magnet, sehingga dapat dipisahkan dari medium berair menggunakan teknik pemisahan magnet sederhana. Sintesis karbon aktif magnetit menggunakan metode kopresipitasi pada suhu 70 oC dengan perbandingan karbon aktif dan magnetit yang berbeda, yaitu 1:1, 1:2, dan 1:3. Karbon aktif magnetit merupakan material dengan potensi aplikasi luas, karena menggabungkan sifat adsorpsi karbon aktif dengan sifat magnetik dari senyawa magnetit. Hasil karakterisasi menggunakan XRD dimana difraksi sinar-X menunjukkan adanya kesamaan pada sampel 1:1, 1:2, dan 1:3 dengan puncak difraktogram dari standar PCDFWIN No.11-0614 yaitu, 30o[220], 35o[311], 43o[400], 57o[422], dan 63o[511]. Dimana, mengindikasikan keberadaan fasa oksida besi dalam bentuk magnetit (Fe3O4) pada sampel. FTIR menunjukkan adanya puncak karakteristik yang sesuai dengan gugus fungsi yang diharapkan, pada bilangan gelombang khas dari ikatan Fe-O pada pebandingan 1:1, 1:2, dan 1:3 berturut- turut yaitu, 425, 433, 433, 537, 550, dan 577 cm-1 sedangkan. Nilai magnetisasi yang diukur menggunakan VSM pada sampel oksida besi dan komposit magnet secara berturut-turut adalah 19,71 emu/g, 4,30 emu/g, dan 3,30 emu/g. Terjadi penurunan nilai magnetisasi seiring dengan berkurangnya fraksi oksida besi dalam sampel tersebut. Uji magnet eksternal menunjukkan korelasi positif dimana sampel dengan perbandingan 1:1,>1:2,>1:3 terjerap lebih banyak pada magnet eksternal.

ABSTRACT:

The aim of this research is to obtain a magnetically responsive adsorbent material that can be separated from an aqueous medium using a simple magnetic separation technique. Active carbon magnetite was synthesized using the co-precipitation method at a temperature of 70°C with different ratios of active carbon to magnetite, namely 1:1, 1:2, and 1:3. Active carbon magnetite is a material with a wide range of potential applications, as it combines the adsorption properties of active carbon with the magnetic properties of magnetite compounds. The characterization results using X-ray diffraction (XRD) showed similarities among the 1:1, 1:2, and 1:3 samples, with difractogram peak values of 30° [220], 35° [311], 43° [400], 57° [422], and 63° [511], which correspond to the PCDFWIN No.11-0614 standard. This indicates the presence of iron oxide phase in the form of magnetite (Fe3O4) in the samples. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) revealed characteristic peaks corresponding to the expected functional groups, specifically the Fe-O bond, at wavenumbers of 425, 433, 433, 537, 550, and 577 cm-1 for the 1:1, 1:2, and 1:3 ratios, respectively. The measured magnetization values using a vibrating sample magnetometer (VSM) for the iron oxide and composite magnet samples were 19.71 emu/g, 4.30 emu/g, and 3.30 emu/g, respectively. The magnetization value decreased as the iron oxide fraction in the sample decreased. The external magnetic test showed a positive correlation, where samples with the ratios of 1:1, >1:2, >1:3 exhibited a greater attraction to the external magnet.

مستخلص البحث:

كان الغرض من هذا البحث هو الحصول على المادة الماصة تستجيب للمجالات المغناطيسية، بحيث يمكن فصلها عن وسط مائي باستخدام تقنية فصل مغناطيسي بسيطة. توليف الكربون المنشط بالمغنتيت باستخدام طريقة الترسيب المشترك عند درجة حرارة ٧٠ درجة مئوية بنسب مختلفة من الكربون المنشط والمغنتيت، وهي ١: ١ و ١: ٢ و ١: ٣. الكربون المنشط بالمغنتيت مادة ذات إمكانات تطبيق واسعة، لأنه يجمع بين خصائص امتصاص الكربون المنشط والخصائص المغناطيسية لمركبات المغنتيت. نتائج التوصيف باستخدام XRDحيث يظهر حيود الأشعة السينية التشابه في العينة ١: ١، ١: ٢، و ١: ٣ مع ذرو ٢ من يكدفوين القياسية رقم 11-0614 وهي ٣٠ س[٢٢٠]، ٣٥ س[٣١١]، ٤٣ س[٤٠٠]، ٥٧ س[٤٢٢]، و ٦٣ س [٥١١]. مما يدل على وجود طور أكسيد الحديد على شكل أكسيد الحديد الأسود (Fe3O4) في العينة. يظهر FTIR ذروة مميزة تتوافق مع المجموعة الوظيفية المتوقعة، عند الرقم الموجي النموذجي لرابطة Fe-O عند نسبة ١: ١ و ١: ٢و ١: ٣ على التوالي، وهي, ٤٢٥, ٤٣٣, ٤٣٣, ٥٣٧, ٥٥٠, و ٥٧٧ سم-1 في حين. كانت قيم المغنطة المقاسة باستخدام VSM على عينات أكسيد الحديد والمركبات المغناطيسية ١٩.٧١ إمو / غ، ٤.٣٠ إمو / غ، و ٣.٣٠ إمو/غ على التوالي. كان هناك انخفاض في قيمة المغنطة مع انخفاض في جزء أكسيد الحديد في العينة. أظهر الاختبار المغناطيسي الخارجي وجود علاقة إيجابية في العينة عن طريق المقارنة ١: ١,> ١: ٢,> ١: ٣ يمتص أكثر على المغناطيس الخارجي.