Pengaruh variasi pH dan konsentrasi H2O2 terhadap proses fotodegradasi zat warna metil jingga menggunakan fotokatalis TiO2-zeolit alam

INDONESIA:

Limbah cair zat warna seperti metil jingga yang dibuang ke alam dapat menyebabkan kerusakan lingkungan dan ekosistem perairan. Salah satu cara untuk menanggulangi limbah zat warna tersebut adalah menggunakan metode fotokatalitik dengan memanfaatkan cahaya sebagai sumber energi dan material semikonduktor sebagai fotokatalis. Titanium dioksida (TiO2) fasa anatas menjadi fotokatalis yang sering digunakan karena memiliki kemampuan fotoaktivitas yang tinggi, mampu mengoksidasi polutan organik dan mereduksi ion logam, bekerja pada kondisi reaktif yang relatif ringan, tidak beracun, dan terjangkau. Penggunaan TiO2 menjadi lebih efisien dengan diembankan pada material penyangga seperti zeolit. Di antara beberapa faktor yang mempengaruhi aktivitas fotokatalitik adalah pengaruh pH dan penambahan H2O2.

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji karakteristik TiO2 yang diembankan pada zeolit serta pengaruh variasi pH dan konsentrasi H2O2 terhadap proses fotodegradasi zat warna metil jingga dengan menggunakan fotokatalis TiO2-zeolit alam yang disintesis dengan metode sonikasi. Karakterisasi material dilakukan dengan menggunakan XRF, XRD, dan UV-Vis DRS. Uji aktivitas fotodegradasi dilakukan dengan memvariasikan nilai pH menjadi 2, 4, dan 6, serta konsentrasi H2O2 menjadi 10, 15, 20, 25, dan 30%, dalam proses fotodegradasi.

Hasil XRF menunjukkan bahwa terjadi perubahan persentase Ti pada zeolit setelah proses pengembanan yang menunjukkan bahwa TiO2 telah berhasil diembankan pada zeolit. Keberhasilan proses pengembanan TiO2 pada zeolit alam berdasarkan data XRD diketahui dengan munculnya puncak khas TiO2 dan zeolit pada difraktogram TiO2-zeolit. Data hasil UV-Vis DRS menunjukkan adanya penurunan energi celah pita pada TiO2 setelah diembankan pada zeolit, yaitu dari 3,18 menjadi 3,12 eV. Hasil uji fotodegradasi dengan variasi pH diketahui bahwa degradasi 25 mL larutan metil jingga 10 ppm selama 60 menit menggunakan 50 mg fotokatalis TiO2-zeolit mencapai persen degradasi tertinggi yaitu 51,9066% pada kondisi pH = 2 dengan adanya perubahan struktur serta pergeseran panjang gelombang maksimum. Penambahan H2O2 30% memberikan aktivitas degradasi metil jingga paling optimum dengan persen degradasi sebesar 89,4823%.

ENGLISH:

Dye-liquid wastes, such as methyl orange, which are released into nature can cause damage on environment and aquatic ecosystems. One of dye-waste treatment methods is photocatalytic using light as an energy source and semiconductors as a photocatalyst. Anatase phase-titanium dioxide (TiO2), become one of an often used photocatalyst because of its good ability of photoactivity, can be able to oxidize organic pollutants and reduce metal ions, works in relatively mild conditions, non-toxic, and affordable. The use of TiO2 as a photocatalyst can be more efficient by being attached to a supporting material such as zeolite. Among several factors that affect photocatalyst activity are the effect of pH and the addition of H2O2.

This study aims to examine the characteristics of loaded TiO2 in zeolite and the influence of variation of pH and H2O2 concentration on the photodegradation process of methyl orange using TiO2-natural zeolite photocatalyst synthesized by sonication method. Material characterization was carried out using XRF, XRD, and UV-Vis DRS. The photodegradation activity test was carried out by varying the pH values to 2, 4, and 6, and the H2O2 concentration to 10, 15, 20, 25, and 30%, in the photodegradation process.

The XRF results show that there is a change in the percentage of Ti in the zeolite after the loading process, which indicates that TiO2 has been successfully loaded in the zeolite. The success of the loading process of TiO2 to natural zeolite based on XRD data is known by the appearance of typical TiO2 and zeolite peaks on the TiO2-zeolite diffractogram. The data from UV-Vis DRS showed a decreasement in the band gap energy of TiO2 after being loaded to the zeolite, from 3.18 to 3.12 eV. The results of the photodegradation test with variations in pH showed that the degradation of 25 mL of 10 ppm methyl orange solution for 60 minutes using 50 mg TiO2-zeolite photocatalyst reached the highest percentage of degradation, which was 51.9066% at pH = 2 with a change in structure and a shift in the maximum wavelength. The addition of 30% H2O2 gave the optimum degradation activity of methyl orange with a degradation percentage of 89.4823%.

ARABIC:

يمكن أن تتسبب النفايات السائلة للأصباغ مثل برتقال الميثيل الذي يتم تصريفه في الطبيعة في إلحاق الضرر بالبيئة والنظم الإيكولوجية المائية. تتمثل إحدى طرق التعامل مع نفايات الصبغة في استخدام طريقة التحفيز الضوئي من خلال استخدام الضوء كمصدر للطاقة ومادة أشباه الموصلات كمحفز ضوئي. أناتاز ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) هو محفز ضوئي يستخدم غالبًا لأنه يحتوي على نشاط ضوئي عالي ، وقادر على أكسدة الملوثات العضوية وتقليل أيونات المعادن ، ويعمل في ظروف تفاعلية معتدلة نسبيًا ، وغير سام ، وبأسعار معقولة. يصبح استخدام TiO2 أكثر كفاءة من خلال ربطه بمادة داعمة مثل الزيوليت. من بين العديد من العوامل التي تؤثر على نشاط التحفيز الضوئي تأثير الأس الهيدروجيني وإضافة .H2O2

تهدف هذه الدراسة إلى فحص خصائص TiO2 المحمل في الزيوليت وتأثير الاختلاف في تركيز الأس الهيدروجيني وتركيز H2O2 على عملية التحلل الضوئي لصبغة الميثيل البرتقالية باستخدام المحفز الضوئي-TiO2 الزيوليت الطبيعي المركب بطريقة الصوتنة. تم إجراء توصيف المواد باستخدام XRF و XRD و UV-Vis DRS تم إجراء اختبار نشاط الحفاز الضوئي بتغيير قيم الأس الهيدروجيني إلى ٢ و ٤ و ٦ وتركيز H2O2 إلى ١٠ و ١٥ و ٢٠ و ٢٥ و ٣٠ ٪ في عملية التحلل الضوئي.

تظهر نتائج XRF أن هناك تغيرًا في النسبة المئوية لـ Ti في الزيوليت بعد عملية التحميل ، مما يشير إلى أنه تم تحميل TiO2 زبنجاح في الزيوليت. يُعرف نجاح عملية تحميل TiO2 إلى زيوليت طبيعي استنادًا إلى بيانات XRD بظهور قمم TiO2 وزيوليت النموذجية على حيود TiO2- زيوليت. أظهرت البيانات المأخوذة من الأشعة فوق البنفسجية – المرئية (DRS) انخفاضًا في طاقة فجوة النطاق لثاني أكسيد التيتانيوم بعد ترسبه على الزيوليت ، من ٣،١٨ إلى ٣،١٢ فولت. أظهرت نتائج اختبار التحلل الضوئي مع الاختلافات في الأس الهيدروجيني أن تحلل ٢٥ مل من ١٠ جزء في المليون من محلول برتقال الميثيل لمدة ٦٠ دقيقة باستخدام ٥٠ مجم من المحفز الضوئي-TiO2 زيوليت وصل إلى أعلى نسبة تحلل ،والتي كانت ٥١،٩٠٦٦٪ عند الرقم الهيدروجيني = ٢ مع تغيير في الهيكل وتحول في الطول الموجي الأقصى. أعطت إضافة ٣٠٪ H2O2 إلى فعالية التحلل الأمثل لبرتقال الميثيل بنسبة تحلل ٨٩،٤٨٢٣٪.