Sintesis dan karakterisasi komposit TiO2-Karbon aktif dari jerami padi dengan variasi komposisi massa untuk Fotodegradasi zat warna metil jingga

INDONESIA:

Metil jingga merupakan salah satu zat warna yang digunakan dalam industri tekstil yang bersifat karsinogenik, mutagenik, dan sulit didegradasi sehingga dapat berbahaya bagi lingkungan. Salah satu cara untuk menanggulangi permasalahan limbah tekstil berupa zat warna yaitu dengan fotodegradasi menggunakan fotokatalis. Senyawa TiO2 sering digunakan sebagai fotokatalis dalam fotodegradasi karena memiliki stabilitas termal yang tinggi dan tidak toksik. Akan tetapi, senyawa TiO2 memiliki daya adsorpsi yang lemah dan sulit untuk dipisahkan dari larutan. Penambahan karbon aktif pada TiO2 mampu meningkatkan aktivitas fotokatalitik TiO2 dengan adanya efek sinergisme antara kemampuan adsorpsi karbon aktif dengan fotokatalitik TiO2.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat katalitik TiO2-Karbon aktif yang disintesis menggunakan metode sonikasi dengan variasi komposisi massa dan dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis DRS, Difraksi Sinar-X, dan FTIR. Karbon aktif dalam penelitian ini diperoleh dari jerami padi yang diaktivasi menggunakan larutan asam fosfat (H3PO4). Fotokatalis TiO2 - Karbon Aktif Jerami Padi (TiO2-KAJP) diuji aktivitasnya terhadap degradasi zat warna metil jingga dengan variasi komposisi massa dan massa fotokatalis. Selain itu, dilakukan uji efektivitas dari beberapa fotokatalis dengan atau tanpa penyinaran UV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit TiO2-KAJP yang disintesis memiliki struktur kristal dengan fase anatase dan energi celah pita TiO2-KAJP semakin berkurang seiring dengan bertambahnya jumlah karbon aktif yang ditambahkan. Hasil karakterisasi menggunakan FTIR menunjukkan munculnya serapan baru pada TiO2-KAJP di daerah bilangan gelombang 1100-1051 cm-1 dan 668-650 cm-1 yang mengindikasikan adanya serapan gugus Si-O-Si asymmetry dan Si-O symmetry yang berasal dari karbon aktif. Aktivitas fotokatalitik TiO2-KAJP 5% menunjukkan hasil terbaik yaitu mampu mendegradasi zat warna metil jingga sebanyak 68,03% dengan massa fotokatalis yang ditambahkan 50 mg dan penyinaran UV selama 100 menit.

ENGLISH:

Methyl orange is one of the dyes used in the textile industry which is carcinogenic, mutagenic, and difficult to degrade so it can be harmful to the environment. One way to overcome the problem of textile waste in the form of dyes is by photodegradation using a photocatalyst. TiO2 compounds are often used as photocatalysts in photodegradation because they have high thermal stability and are non-toxic. However, the TiO2 compound has a weak adsorption capacity and is difficult to separate from the solution. The addition of activated carbon to TiO2 is able to increase the photocatalytic activity of TiO2 with a synergistic effect between the adsorption ability of activated carbon and photocatalytic TiO2.

This study aims to determine the catalytic properties of TiO2-activated carbon synthesized using the sonication method with variations in mass composition and characterized using UV-Vis DRS spectrophotometer, X-Ray Diffraction, and FTIR. Activated carbon is obtained from rice straw which is activated using a solution of phosphoric acid (H3PO4). Photocatalyst TiO2 - Rice Straw Activated Carbon (TiO2-KAJP) was tested for its activity against the degradation of methyl orange dye with variations in the mass composition and mass of the photocatalyst. In addition, the effectiveness of several photocatalysts was tested with or without UV irradiation. The results showed that the synthesized TiO2-KAJP composite had a crystal structure with an anatase phase and the TiO2-KAJP band gap energy decreased with the addition of activated carbon. The results of characterization using FTIR showed the emergence of new absorptions on TiO2-KAJP in the wave number region of 1100-1051 cm-1 and 668-650 cm-1 which indicated the absorption of Si-O-Si asymmetry and Si-O symmetry groups originating from activated carbon. The photocatalytic activity of TiO2-KAJP 5% showed the best results, which was able to degrade methyl orange dye as much as 68.03% with a photocatalyst mass added of 50 mg and UV irradiation for 100 minutes.

ARABIC:
الميثيل الجوريّ هو أحد المادّة اللّوني المستخدمة في صناعة النسيج وهي مادّة مسرطنة ومطفرة ويصعب متحلّلها حتّى ضارّة بالبيئة. تتمثّل إحدى طرق التّغلب على مشكلة نفاية النسيج على شكل المادّة اللّوني في التّحلّل الضوئي باستخدام محفز ضوئيّ. غالبًا ما تستخدم مركب TiO2 كمحفزات ضوئيّة في التحلّل الضوئي لأنّها تتمتّع باستقرار حراريّ مرتفع وغير سامة. ومع ذلك ، فإنّ مركب TiO2 له قدرة امتصاص ضعيفة ويصعب فصله عن المحلول. امّا إضافة الكربون المنشط إلى TiO2 قادرة على زيادة نشاط التحفيز الضوئي TiO2 مع تأثير تآزري بين قدرة امتصاص الكربون المنشط و التحفيز الضوئي TiO2.

يهدف هذا البحث إلى معرفة الخصائص التحفيزيّة للكربون المنشط TiO2 المُصنَّع باستخدام طريقة الصّوتنة مع تنوّع تكوين الكتلة وتوصيف باستخدام مقياس الطيف الضوئي بالأشعة المرئيّة وفوق البنفسجيّة ، وانحراف الأشعة السينية ، و FTIR. يتمّ الحصول على الكربون المنشط من قشّ الأرزّ اّلذي يتمّ تنشيطه باستخدام محلول حمض الفوسفوريك (H3PO4). تمّ اختبار محفز ضوئي TiO2 - الكربون المنشط لقشّ الأرزّ (TiO2-KAJP) لنشاطة ضدّ تحلّل المادّة اللّوني الميثيل الجوريّ تنوّع تكوين الكتلة المحفز الضوئي. بالإضافة إلى ذلك ، تمّ تنفيذ فعالية العديد من المحفزات الضوئية مع أو بدون تشعيع فوق البنفسجي.أظهرت النّتائج أنّ مركب TiO2-KAJP المركب له بنية بلورية مع طور anatase وطا قة فجوة نطاق من TiO2-KAJP ينخفض مع إضافة كمّيّة الكربون المنشط. أظهرت النتائج التوصيف باستخدام FTIR ظهور امتصاصات جديدة على TiO2-KAJP في منطقة رقم الموجة ١٠٥١ - ١١٠٠ سنت مترا -1 و ٦٥٠- ٦٦٨ سنت مترا -1 مما يشير إلى امتصاص تناظر Si-O-Si وعدم تناسق Si-O مجموعات منشؤها الكربون المنشط. أظهر نشاط محفز ضوئي لـ TiO2-KAJP ٥٪ أفضل النتائج ، والتي كانت قادرة على المادّة اللّوني الميثيل الجوريّ بقدر ٦٨٬٠٣٪ مع إضافة كتلة محفز ضوئي بمقدار ٥٠ مجم وتشعيع بالأشعة فوق البنفسجيّة لمدّة ١٠٠ دقيقة.