Penghasilan aerogel dan membran berasaskan selulosa nanofibril dengan zink okisda bagi penyahwarnaan metilena biru di dalam larutan akueus

Abstract

Pembuangan air buangan daripada industri yang tidak terkawal ke dalam sungai serta sumber tadahan air yang tidak dirawat boleh menyebabkan pencemaran air. Pencemaran air merupakan isu global yang perlu ditangani serta dipandang serius. Ini memberi kesan terhadap hidupan air serta manusia sekiranya melepasi tahap selamat yang telah ditetapkan pihak berkuasa tempatan. Metilena biru (MB) merupakan bahan pewarna yang banyak digunakan terutama di dalam industri tekstil dan perubatan. Pelepasan sisa MB yang tidak dirawat ke sungai boleh menjadi punca keracunan yang menyebabkan loya, sakit dada dan perut, pening kepala dan masalah kecelaruan. Di dalam kajian ini, selulosa nano fibril (SNF) daripada teras kayu kenaf dan serat kapas digunakan sebagai matriks di dalam pembangunan biokomposit aerogel dan membran yang terisi pemangkin zink oksida (ZnO). ZnO dipegunkan ke dalam matriks SNF secara in-situ dan campuran terus ke dalam larutan selulosa membran dan aerogel dan dikeringkan menggunakan proses pengeringan beku bagi mendapatkan struktur poros disamping mengekalkan bentuknya. Tujuan utama kajian ini adalah menumpukan kepada proses penyediaan dan pencirian biokomposit aerogel dan membran SNF, diikuti dengan proses penyahwarnaan MB menggunakan aerogel dan membran yang telah dibangunkan. Pencirian terhadap aerogel dan membran dilakukan dengan analisis Spektroskopi infra-merah transformasi Fourier (FTIR), spektroskopi tenaga sinar-X terserak (XRD), mikroskopi elektron pengimbasan (SEM), Brunauer, Emmet dan Teller (BET), termogravimetri (TGA) dan spektrofotometer UV-vis. Kajian terhadap sifat penjerapan oleh aerogel dan membran pula ditentukan oleh kajian kinetik dan pemangkinan. Penjerapan MB ke atas aerogel SNF di dalam kajian isoterma menunjukkan bahawa penjerapan adalah lapisan mono dengan muatan penjerapan maksimum 24.53 mg/g. Kehadiran pemangkin ZnO (0.8, 1.2 dan 1.6 wt%) di dalam matriks SNF yang stabil di dalam aerogel dan membran bagi setiap analisis kinetik dan pemangkinan menunjukkan peningkatan pada muatan penyerapan dan penyahwarnaan MB. Peratusan ZnO tertinggi (1.6 wt%) mencatatkan prestasi optimum dengan peratus penyahwarnaan mencapai sehingga 87.6 %. Perbandingan dari dapatan kajian ini mendapati membran bersama pemangkin ZnO menunjukkan prestasi terbaik bagi penyahwarnaan MB diikuti aerogel dengan ZnO daripada teras kenaf dan kemudiannya aerogel dengan ZnO daripada serat kapas. Kebolehgunaan semula pula menunjukkan aerogel dan membran yang dibangunkan boleh digunakan sehingga 10 kitaran. Ini membuktikan aerogel dan membran yang dibangunkan adalah kos efektif dan mesra alam.