Optimasi pH Larutan dan Dosis Katalis Komposit TiO₂ Nanotube/Polianilina (TNT/PANi) untuk Fotodegradasi Diazinon

Abstract

Diazinon adalah insektisida organofosfat yang beracun dan persisten di lingkungan, sehingga membutuhkan metode pengolahan yang efektif. Fotokatalisis heterogen merupakan metode yang menjanjikan untuk mendegradasi diazinon, salah satunya menggunakan TiO₂, namun TiO₂ hanya aktif di bawah sinar UV karena celah pita yang lebar yaitu 3,0–3,2 eV. Oleh karena itu, TiO₂ perlu dimodifikasi menjadi TiO₂ nanotube (TNT) dan dikompositkan dengan polianilina (PANi) sebagai fotosensitizer karena memiliki celah pita energi 2,8 eV sehingga dapat menggeser aktivitas fotokatalitik ke cahaya tampak. Studi ini bertujuan untuk menentukan pengaruh variasi pH larutan dan dosis katalis komposit TNT/PANi terhadap kinerja fotodegradasi diazinon. Komposit TNT/PANi disintesis dalam dua langkah. Tahap pertama, sintesis TNT menggunakan metode hidrotermal pada suhu 130 °C selama 24 jam dengan mereaksikan TiO₂ dan NaOH 10 M (rasio 1:40), ditambahkan dengan HCl 1M hingga pH 3 dan air suling hingga netral, dikeringkan pada suhu 80 °C selama 12 jam, dan dikalsinasi pada suhu 400 °C selama 2 jam. Tahap kedua, sintesis komposit TNT/PANi melalui polimerisasi menggunakan metode slow mixing selama 1 jam menggunakan HCl 0,02 M sebagai medium polimerisasi dengan rasio mol anilina dan APS (1:1), dicuci dengan air suling, etanol, dan aseton, kemudian dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 80 °C selama 1 jam. Pengujian keasaman permukaan menggunakan metode indikator Hammett dengan metil merah dan metil jingga menunjukkan bahwa katalis TNT/PANi memiliki kekuatan asam dalam kisaran 3,1-4,2 merupakan asam, yang berasal dari gugus -OH pada permukaan TNT dan gugus -NH- pada PANi, yang terprotonasi menjadi -NH₂⁺. Pengujian aktivitas fotokatalitik dilakukan pada larutan diazinon 25 mg/L dengan variasi pH larutan 5, 6, 7,dan 8 menggunakan dosis tetap 2,4 g/L. Variasi dosis yang digunakan bervariasi 1,2; 2,4; dan 4,8 g/L pada pH optimum. Lampu LED 100 watt dengan variasi waktu penyinaran 10, 15, 20, 30, 60, 90, 120, 180, dan 210 menit. Hasil menunjukkan pH optimum 5 dengan persen penghilangan (%R) sebesar 72,02% pada 120 menit. Pada pH 5, permukaan TNT terprotonasi menjadi TiOH₂⁺ (pH < pHpzc 6,3–6,5) dan PANi terprotonasi menjadi -NH₂⁺ (pH < pKa 5,5), sehingga katalis bermuatan positif, sedangkan diazinon (pKa 2,6) bermuatan negatif sehingga menciptakan interaksi elektrostatik yang kuat sehingga dapat meningkatkan adsorpsi dan degradasi. %R menurun pada waktu optimum yaitu pada menit ke-120 pada pH 6 sebesar 69,19%, pH 7 optimum menit ke-180 sebesar 68,18%, dan pH 8 optimum pada menit ke-180 sebesar 66,16% karena melemahnya interaksi elektrostatik. Analisis FTIR katalis setelah digunakan menunjukkan pergeseran bilangan gelombang pada gugus O-H, C=C, dan Ti-O-Ti (akibat interaksi elektrostatik, serta munculnya serapan baru pada 1150 cm⁻¹ menunjukkan gugus P-O-C dan 1231 cm⁻¹ menunjukkan gugus P=O yang membuktikan bahwa diazinon telah teradsorpsi pada permukaan katalis. Dosis optimum diperoleh pada 4,8 g/L dengan %R 97,38% pada 120 menit. Peningkatan dosis dari 1,2 g/L menjadi 2,4 g/L hanya meningkatkan %R sebesar 3,43% (68,59% menjadi 72,02%), sedangkan peningkatan dari 2,4 g/L menjadi 4,8 g/L meningkatkannya sebesar 25,36% (72,02% menjadi 97,38%). Komposit TNT/PANi terbukti efektif sebagai fotokatalis untuk degradasi diazinon di bawah cahaya tampak dengan %R yang kompetitif (97,38%), berpotensi sebagai solusi pengolahan air limbah pertanian yang efisien dan berkelanjutan.