Fotodegradasi Cr (VI) Menggunakan Material Komposit TiO2- Karbon Aktif

Abstract

Perkembangan industri yang semakin pesat memberikan dampak negatif bagi lingkungan antara lain pencemaran terhadap air, tanah, dan udara. Pencemaran ini dihasilkan dari limbah buangan industri yang tidak diolah dengan baik. Limbah tersebut mengandung bahan-bahan yang berbahaya, sehingga dapat menimbulkan masalah terhadap kelangsungan hidup tumbuhan, hewan, dan manusia. Material berbahaya yang dihasilkan dari industri tersebut antara lain senyawa kimia, material organik, dan logam berat (Agustina, 2014). Logam berat merupakan unsur logam dengan berat molekul tinggi dan massa jenis lebih besar dari 5 g/cm3. Material ini dihasilkan oleh industri tekstil, penyamakan kulit, elektronik, dan lain sebagainya. Logam berat merupakan polutan berbahaya bagi makhluk hidup, sebab dapat masuk ke dalam tubuh organisme perairan melalui insang, permukaan tubuh, saluran pencernaan, otot, dan hati (Azaman et al., 2015). Logam berat yang ada di dalam tubuh akan mengalami absorbsi dan disalurkan ke seluruh tubuh, sehingga terakumulasi di tubuh organisme air. Logam berat yang terkandung di dalam organisme air, jika dikonsumsi oleh manusia akan menimbulkan masalah kesehatan antara lain radang tenggorokan, nyeri kepala, dermatitis, alergi, anemia, gagal ginjal, pneumonia, dan lain sebagainya (Pratiwi, 2020). Salah satu contoh logam berat yang cukup melimpah adalah kromium dengan konsentrasi rata-rata 100 ppm di kerak bumi. Kromium memiliki valensi 0-VI dengan tingkat valensi III paling stabil dan valensi VI paling toksik. Cr (III) berperan penting dalam metabolisme glukosa dan sebagian lemak pada manusia, sedangkan Cr (VI) dengan tingkat toksisitas tinggi dapat menyebabkan kematian (Sugiyanto dan Suyanti, 2010). Beberapa upaya pengolahan limbah kromium telah dilakukan secara fisika, kimia, maupun biologi antara lain reduksi kimia, ion exchange, adsorpsi dan reduksi dengan bantuan bakteri (Khairani, 2007). Pengolahan limbah kromium masih memiliki beberapa keterbatasan seperti biaya pengolahan yang relatif tinggi dan proses penyisihan kromium masih tidak sempurna. Biaya pengolahan yang relatif tinggi menyebabkan beberapa industri masih membuang limbah kromium secara langsung tanpa melalui proses lebih lanjut (Dhal et al., 2013). Oleh sebab itu, perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan potensi material yang optimum dalam mendegradasi Cr (VI). Penelitian tentang proses fotodegradasi Cr (VI) telah banyak dilakukan salah satunya oleh Slamet et al. (2003) dimana dilakukan proses fotodegradasi kromium menggunakan titanium dioxide (TiO2). Hasil yang diperoleh yaitu degradasi Cr (VI) oleh TiO2 masih sangat rendah, karena daya adsorpsi TiO2 relatif rendah. Rendahnya daya adsorpsi ini menyebabkan degradasi yang dihasilkan kurang optimum. TiO2 merupakan material semikonduktor yang memiliki energi celah pita (3-3,2) eV. Celah pita (band gap) pada semikonduktor terletak diantara batas pita konduksi dan pita valensi (Jameel et al., 2016). TiO2 banyak digunakan untuk aplikasi pemurnian lingkungan, karena memiliki aktivitas fotokatalitik yang baik, stabilitas tinggi, tidak beracun, dan harga terjangkau (Kim et al., 2012). Arutanti et al. (2009) menjelaskan penggunaan serbuk TiO2 untuk penjernihan limbah zat warna yang dilakukan dengan menaburkan serbuk TiO2 secara langsung ke dalam air limbah. Cara tersebut memiliki kelemahan yaitu aktivitas fotodegradasi yang kurang optimum, dan juga perlu proses lebih lanjut untuk memisahkan partikel TiO2 dari air hasil pengolahan. Salah satu alternatif untuk mengatasi kelemahan tersebut adalah dengan menggabungkan material TiO2 dengan material sorben untuk memperoleh hasil yang optimum. Material sorben merupakan material yang dapat mengadsorpsi dan mengikat molekul-molekul polutan di permukaannya, salah satunya yaitu karbon aktif. Karbon aktif merupakan senyawa kimia yang berbentuk padatan berpori dan mengandung karbon sekitar 85% - 95% (Bansal dan Goyal, 2005). Daya adsorpsi pada karbon dapat ditingkatkan melalui proses aktivasi, seperti mencampurkan karbon pada senyawa kimia. Aktivasi dilakukan untuk memperlebar luas permukaan dan menghilangkan pengotor yang terkandung pada karbon. Permukaan pori karbon aktif yang semakin luas menyebabkan daya adsorpsi yang semakin besar, sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi antara lain