Immobilisasi TiO 2 dan Fe 2 O 3 dalam Matriks SiO dengan Metode Sol-Gel Sebagai Pendegradasi Limbah Cair Pewarna Tekstil ; Hendra Setiawan,

Abstract

Selama ini pemanfaatan TiO2 hanya terkonsentrasi pada bidang pewarna cat, pernis, pelapis, plastik, tinta, dan keramik. Padahal TiO memiliki potensial redoks +2,53 Volt, dimana dengan potensial redoks sebesar itu hampir semua senyawa organik dapat dioksidasi. Keadaan ini dapat dimanfaatkan untuk mengoksidasi polutan organik menjadi produk yang lebih ramah lingkungan. Fotokatalis berbasis TiO2 yang banyak berkembang saat ini, digunakan untuk memperbaiki beberapa metode pengolahan limbah konvensional yang dirasa masih kurang efektif, seperti metode koagulasi, karbon aktif, klorinasi, dan ozonisasi. Pada kenyataannya penggunaan TiO2 serbuk dalam mendegradasi limbah masih kurang efektif. Penggunaan TiO2 dalam sistem suspensi menyebabkan serbuk TiO yang telah terdispersi dalam zat warna sulit untuk diregenerasi, selain itu dalam konsentrasi TiO tinggi, aktivitas fotokatalis juga akan semakin menurun karena adanya peristiwa turbulensi. Rendahnya daya adsorbsi dari TiO2 juga menjadikan suatu alasan bahwa penggunaan TiO2 serbuk tidak optimal dalam pengolahan limbah. Selain TiO2 , semikonduktor lain yang sering kali digunakan untuk mendegradasi limbah adalah Fe 2 O3 , semikonduktor ini memiliki kemampuan degradasi limbah yang cukup baik namun mudah mengalami pelarutan oksida, sehingga aktivitas fotokatalisnyapun menurun. Kelemahan dari metode penggunaan TiO2 dan Fe2O3 serbuk dapat diperbaiki dengan mengimobilisasikan dengan metode sol-gel pada matriks SiO2 yang memiliki struktur berpori dan daya adsorbsi yang besar. Selain itu dengan mengimobilisasi komposit TiO2 -Fe 2 O 3 diharapkan dapat mengatasi kelemahan satu sama lain, yaitu meningkatkan waktu rekombinan karena adanya penghambatan rekombinan dari Fe 2 O 3 sehingga aktivitas fotokatalisnya semakin meningkat. Tujuan penelitian ini adalah (i) mengetahui pengaruh komposisi lapis tipis SiO 2 -TiO 2 -Fe 2 O 3 terhadap aktivitas fotokatalis dalam mendegradasi limbah cair pewarna tekstil, (ii) mengetahui pengaruh suhu kalsinasi pembuatan lapis tipis SiO viii 2 -TiO terhadap aktivitas fotokatalis dalam mendegradasi limbah cair pewarna tekstil, (iii) Mengetahui struktur kristal dari fotokatalis SiO 2 -TiO 2 -Fe 2 O 3. 2 Pelaksanaan penelitian ini terdiri atas beberapa tahap, yaitu : (i) immobilisasi TiO 2 dan Fe 2 O 3 ke dalam matriks SiO , (ii) uji fisik, (iii) uji aktivitas, (iv) penentuan struktur kristal, (v) analisa data. Proses immobilisasi TiO 2 2 dan Fe 2 O dalam matriks SiO 2 dilakukan dengan cara mencampurkan TEOS dengan HNO , etanol, aquades, serta bubuk TiO 90% TiO 2 2 dan Fe(NO - 10%Fe 2 O 3 3 ) 3 sesuai dengan variasi komposisi 95% TiO , dan 85% TiO 2 - 15%Fe 2 O 3 3 -Fe 3 2 O 2 3 - 5%Fe . Campuran kemudian diaduk dengan pengaduk magnetik selama 24 jam dan dipoleskan pada permukaan kaca. Setelah lapisan kering, dilanjutkan dengan pemanasan pada variasi 100 C, 300 o C, dan tanpa pemanasan. Uji aktivitas dilakukan menggunakan larutan pewarna Procion Red MX-8B yang telah ditambahkan fotokatalis SiO 2 -TiO , dan disinari UV selama 24 jam. Larutan hasil uji kemudian ditentukan konsentrasinya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui aktivitas fotokatalis dan persen degradasi. Lapis tipis fotokatalis juga diuji dengan metode XRD untuk mengetahui struktur kristalnya. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa Komposisi fotokatalis memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap aktivitas fotokatalis. Aktivitas fotokatalis paling besar adalah dengan penambahan Fe 2 O 3 sebanyak 10%, jika jumlah Fe terlalu sedikit maka aktivitas fotokatalis kecil, begitu pula jika jumlahnya terlalu besar maka aktivitas juga akan menurun. Untuk variasi suhu kalsinasi, semakin tinggi suhu kalsinasi maka aktivitas fotokatalis akan mengalami penurunan yang cukup signifikan. Sedangkan berdasarkan data difraktogram menunjukkan bahwa terdapat 3 macam kristal dengan kristalinitas yang cukup baik yaitu TiO 2 2 o C, 200 -Fe 2 2 O anatase, SiO , dan Fe 2 O 3 . Dari beberapa fotokatalis yang diuji, variasi komposisi SiO 10%Fe 10 -7 2 O 3 mg/cm 2 tanpa pemanasan memiliki aktivitas fotokatalis paling baik, yaitu 5.736 x 2 s, dan persen degradasi sebesar 99, 111%.