Aktivitas Fotokatalitik TiO₂-N-ZA untuk Degradasi Metilen Biru di Bawah Sinar UV, Cahaya Tampak, dan Sinar Matahari

Abstract

Pencemaran lingkungan akibat limbah industri tekstil menjadi salah satu permasalahan yang mendapatkan perhatian khusus. Polutan yang terdapat pada limbah industri tekstil salah satunya adalah zat warna metilen biru. Metilen biru merupakan zat warna yang dapat menyebabkan gangguan pada kesehatan dan juga ekosistem lingkungan jika dibuang ke lingkungan dengan batas konsentrasi yang melebihi batas normal, maka diperlukan pengolahan limbah yang dapat memadai. Metode pengolahan limbah yang efektif salah satunya adalah metode fotokatalitik. Metode fotokatalitik merupakan metode yang memanfaatkan energi cahaya untuk mengaktifkan material semikonduktor dalam mengurai polutan. Material semikonduktor yang digunakan adalah titanium dioksida (TiO₂), namun material tersebut memiliki energi celah pita yang besar sehingga hanya aktif di cahaya UV saja. Kelemahan pada TiO₂ dapat diatasi dengan cara memodifikasinya menggunakan nitrogen dan zeolit alam yang teraktivasi sehingga menjadi material komposit TiO₂-N-ZA yang diharapkan memiliki kemampuan aktivitas fotokatalitik yang lebih baik. Sintesis TiO₂-N-ZA pada penelitian ini menggunakan metode hidrotermal. Proses sintesis TiO₂-N-ZA dimulai dengan mencampurkan etanol 35 mL, TTIP 6 mL, aquades 35 mL, dan urea dengan rasio molar urea:TTIP sebesar 3:2. Tahapan berikutnya menambahkan zeolit alam yang teraktivasi sebanyak 1,5 g, setelah tahapan pencampuran selesai larutan tersebut kemudian di hidrotermal dengan suhu 220°C selama 9 jam. Material yang didapatkan kemudian didiamkan selama 24 jam, kemudian dicuci hingga pH netral. material yang sudah netral kemudian dikeringkan selama 3 jam, kemudian dikalsinasi selama 3 jam dengan suhu 500°C. Material TiO₂-N-ZA hasil sintesis kemudian diuji aktivitas fotokatalitiknya dalam mendegradasi metilen biru. Pengujian dilakukan dengan variasi dosis TiO₂N-ZA yaitu 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, dan 100 mg/200 mL selama 6 jam di sinar UV. Hasil pengujian variasi dosis menunjukkan bahwa penambahan dosis hingga 70 mg/200 mL dapat membantu dalam meningkatkan kemampuan aktivitas fotokatalitik. Dosis optimum yang didapatkan pada penelitian ini adalah 70 mg/200 mL dengan nilai persentase degradasi sebesar 95,24% dan konstanta laju reaksi sebesar 0,00785 menit⁻¹. Dosis optimal tersebut kemudian digunakan untuk menguji pengaruh variasi sumber cahaya yaitu sinar UV, cahaya tampak, dan sinar matahari terhadap aktivitas fotokatalitik. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pengujian di bawah sinar matahari yang dilakukan pada pukul 08.00–14.00 WIB memiliki aktivitas fotokatalitik yang terbaik dengan persentase degradasi sebesar 99,95% dan konstanta laju reaksi 0,02185 menit⁻¹. Hasil tersebut menunjukkan bahwa variasi dosis dan sumber cahaya mempengaruhi aktivitas fotokatalitik TiO₂-N-ZA, serta modifikasi dengan nitrogen dan zeolit alam yang teraktivasi mampu meningkatkan kemampuan degradasi metilen biru dan berpotensi diaplikasikan dalam pengolahan limbah tekstil yang efektif dan hemat energi.