Fotodegradasi zat warna metil jingga menggunakan fotokatalis TiO2-N/Zeolit yang disintesis dengan metode sonikasi

INDONESIA:

Limbah cair industri tekstil merupakan limbah yang mengandung zat warna yang disebabkan karena adanya proses pewarnaan menggunakan bahan kimia. Salah satu metode teknologi penanggulangan limbah pada industri tekstil adalah fotodegradasi menggunakan fotokatalis dari semikonduktor dengan bantuan sinar UV. TiO2 merupakan material semikonduktor yang sering digunakan dalam fotokatalis karena memiliki stabilitas termal yang tinggi dan mempunyai aktivitas fotokatalitik yang baik. Namun TiO2 memiliki laju rekombinasi yang cepat dengan energi celah pita yang besar (Eg= 3,20 eV) sehingga hanya dapat bekerja pada sinar UV. Salah satu upaya untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan mendoping TiO2 dengan nitrogen serta diimpregnasikan ke dalam zeolit alam. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji sifat fotokatalis material TiO2-N/zeolit yang disintesis dengan metode sonikasi dan dikarakterisasi menggunakan UV-Vis DRS, XRD, dan FTIR. Fotokatalis TiO2-N/zeolit berhasil disintesis dengan rekatan TiO2 dan urea dengan perbandingan komposisi 90:10. Data UV-Vis DRS menunjukkan bahwa TiO2 murni dan TiO2-N/zeolit masing-masing memiliki energi celah pita sebesar 3,05 dan 2,70 eV. Hasil XRD menunjukkan fasa tunggal TiO2-N/zeolit dan tidak ditemukan fasa pengotor. Hasil FTIR menunjukkan puncak vibrasi ulur Ti-O-Ti dan kisi TiO2 teridentifikasi pada bilangan gelombang 667 cm-1 dan 1385 cm-1, puncak Ti-N pada bilangan gelombang 1455 cm 1, sedangkan puncak zeolit alam mordenit pada bilangan gelombang 445, 1056, 1649, dan 3435 cm-1. Hasil uji aktivitas dengan bantuan sinar UV menunjukkan fotokatalis TiO2-N/zeolit optimum pada waktu penyinaran selama 100 menit dengan massa fotokatalis sebanyak 50 mg dan konsentrasi metil jingga 10 ppm dengan persen degradasi sebesar 29,47%.

ENGLISH:

Textile industry wastewater is waste that contains dye caused by chemical dyeing process. One of technological methodes to prevent waste from textile industry is photodegradation using photocatalyst from semiconductor with help of UV rays. TiO2 is semiconductor material which is often used in photocatalyst because it has high thermal stability and has good photocatalytic activity. But TiO2 has fast recombinant rate with large bandgap energy (Eg=3,20 eV) so it can only work in UV rays. One of the efforts to overcome this problem is by doping TiO2 with nitrogen and impregnating it into natural zeolites. The aim of the research is to examine the properties of photocatalyst material TiO2-N/zeolite which is synthesized with sonication methode and characterized with UV-Vis DRS, XRD, and FTIR. Photocatalyst TiO2-N/zeolite successfully synthesized with TiO2 dan urea with a composition ratio is 90:10. The UV-Vis DRS data showed that each pure TiO2 and TiO2-N/zeolite had bandgap energy was 3,05 and 2,70 eV. The XRD result showed single phase and no impurity was found. The FTIR results showed that the Ti-O-Ti stretching vibration peaks and the TiO2 lattice were identified at wave numbers 667 cm-1 and 1385 cm-1, the Ti-N peaks at wave numbers 1455 cm-1, while the mordenite natural zeolite peaks at wave numbers 445, 1056, 1649, and 3435 cm-1. The result of activity test with help of UV rays showed photocatalyst TiO2-N/zeolite was optimum at 100 minutes irradiation time with 50 mg photocatalyst mass and 10 ppm concentration of methyl orange with percent degradation was 29.47%.

ARABIC:

النفايات السائلة من مصنع النسيج هي النفايات التي تحتوي على المواد الملونة الناتجة من عملية التلوين باستخدام المواد الكيميائية. وإحدي طريقة التقنية في إدارة النفايات في صناعة النسيج هو التحلل الضوئي باستخدام التحفيز الضوئي من أشباه الموصلات بمساعدة الأشعة فوق البنفسجية (UV) . إن مادة ثاني أكسيد التيتانيوم(TiO2) هي مادة أشباه الموصلات التي تستخدم غالبا في التحفيز الضوئي لأن لديها استقرار حراري عال و لديها أيضا نشاط التحفيز الضوئي الجيد. ولكن لمادة ثاني أكسيد التيتانيوم(TiO2) معدل إعادة التركيب السريع بطاقة فجوة النطاق الكبيرة (على سبيل المثال = 3.20 إلكترون فولت) التي يمكنها العمل في ضوء الأشعة فوق البنفسجية. إحدي الجهود المبذولة للتغلب على هذه المشكلة هي إشابة مادة TiO2 بالنيتروجين وتشريبها في الزيوليت الطبيعي. يهدف هذا البحث إلى دراسة فحص الخصائص التحفيزية الضوئية لمادة TiO2-N أو توليف الزيوليت من خلال طريقة السونيكاسي وتتميز باستخدام التحليل الطيفي للانعكاس المنتشر بالأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Vis DRS) ، و حيود الأشعة السينية (XRD)، و تحويل فورييه للطيف بالأشعة تحت الحمراء (FTIR). تم تصنيع التحفيز الضوئي TiO2-N / توليف الزيوليت برابطة TiO2 و برابطة اليوريا بنسبة التكوين 90:10. وتظهر من بيانات التحليل الطيفي للانعكاس المنتشر بالأشعة فوق البنفسجية حيث أن TiO2 الخالص و TiO2-N / الزيوليت يحتويان على طاقة فجوة 3.05 و2.70 إلكترون فولت. وظهرت أن نتائج حيود الأشعة السينية في مرحلة واحدة من TiO2-N / زيوليت ولم يجد في مرحلة قذرة. وظهرت أن نتائج تحويل فورييه للطيف بالأشعة تحت الحمراء تدلّ على حد اهتزازات التمدد Ti-O-Ti و مادة شعرية TiO2 التي تم تحقيقها في رقم الموج 667 سم-1 و 1385 سم-1 ، وحد Ti-N في رقم الموج 1455 سم-1، أما حد الزيوليت الطبيعي الموردينايت في رقم الموج 445 ، 1056. ، 1649 ، 3435 سم-1. وظهرت أن نتائج اختبار النشاط بمساعدة ضوء الأشعة فوق البنفسجية حيث أن المحفز الضوئي TiO2-N / الزيوليت الأمثل أثناء وقت التعرض هو 100 دقيقة بكتلة محفزة ضوئية 50 مجم وتركيز الميثيل البرتقالي من 10 ترميز جزء في المليون بنسبة التحلل 29.47٪.