Fotodegradasi Congo red menggunakan fotokatalis TiO2/karbon aktif yang disintesis dengan metode sonikasi

INDONESIA:

Zat warna Congo red merupakan salah satu limbah zat warna yang dihasilkan dari proses industri tekstil. Sifatnya yang toksik, karsinogen dan mutagen dapat merusak ekosistem perairan dan membahayakan keselamatan makhluk hidup. Salah satu upaya penanggulangan terhadap limbah zat warna tersebut adalah dengan fotodegradasi menggunakan material fotokatalis.

Fotokatalis TiO2/karbon aktif diuji aktivitas fotokatalitiknya dalam mendegradasi zat warna Congo red dengan variasi lama waktu penyinaran, massa fotokatalis dan konsentrasi zat warna Congo red. Sintesis fotokatalis TiO2/karbon aktif dilakukan menggunakan metode sonikasi dengan komposisi 90:10. Prekursor yang digunakan yaitu TiO2 anatas dan karbon aktif komersial. Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform- Infra Red Spectroscopy (FTIR) untuk mengetahui gugus fungsi dalam sampel, X-Ray Diffraction (XRD) untuk mengetahui fasa dan ukuran kristal, dan UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS) untuk mengetahui energi celah pita dan daerah serapan sinar. Data hasil degradasi dianalisis dengan ANOVA Rancangan Acak Kelompok (One Ways ANOVA) menggunakan software SPSS.

Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan bahwa terdapat adanya serapan aromatik C=C yang diasumsikan berasal dari karbon aktif. Fasa kristal yang terbentuk diidentifikasi sebagai fasa anatas dengan ukuran kristal sebesar 65, 71 nm berdasarkan hasil XRD. Data UV-Vis DRS menunjukkan penurunan nilai energi celah pita dari 3,21 eV menjadi 3,16 eV, dengan serapan paling tinggi pada daerah sinar UV. Hasil uji aktivitas fotokatalitik menunjukkan keadaan optimum degradasi zat warna Congo red oleh TiO2/karbon aktif yakni pada waktu penyinaran 100 menit dengan persen degradasi sebesar 81,77%, pada massa 30 mg dengan persen degradasi sebesar 88,46%, dan pada konsentrasi zat warna 25 ppm dengan persen degradasi sebesar 88,46%. Data hasil analisis ANOVA diketahui adanya beda nyata pada beberapa variasi.

ENGLISH:

Congo red dye is one of the dye wastes produced from the textile industry process. Its toxic nature, carcinogens and mutagens can damage aquatic ecosystems and endanger the safety of living things. One of the efforts to overcome the dye waste is photodegradation using photocatalyst material.

TiO2/activated carbon photocatalyst were tested for photocatalytic activity in degrading Congo red dye with variations in irradiation time, photocatalyst mass and concentration of Congo red dye. The synthesis of TiO2/activated carbon photocatalyst was carried out using the sonication method with a composition of 90:10. The precursors used are TiO2 anatase and commercial activated carbon. The synthesis results were characterized using Fourier Transform-Infra Red Spectroscopy (FTIR) to determine the functional groups in the sample, X-Ray Diffraction (XRD) to determine the phase and crystal size, and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS) to determine the band gap energy and light absorption region. The data of degradation results were analyzed by ANOVA Rancangan Acak Kelompok (One Ways ANOVA) using SPSS software.

The characterization of the FTIR results showed that there was a C=C aromatic absorption which was assumed to come from activated carbon. The crystalline phase formed was identified as anatase phase with a crystal size of 65,71 nm based on XRD results. UV-Vis DRS data showed a decrease in the band gap energy value from 3,21 eV to 3,16 eV, with the highest absorption in the UV region. The photocatalytic activity test results showed the optimum state of degradation of Congo red dye by TiO2 /activated carbon was at 100 minutes of irradiation with a percent degradation of 81,77%, at a mass of 30 mg with a percent degradation of 88,46%, and at a dye concentration of 25 ppm with a degradation percentage of 88,46%. Data from ANOVA analysis showed that there was a significant difference in several variation.

ARABIC:

صبغة الكونغو الحمراء هي إحدى نفايات الأصباغ الناتجة عن عملية صناعة النسيج. يمكن لطبيعتها السامة والمواد المسرطنة والمطفرة أن تلحق الضرر بالنظم الإيكولوجية المائية وتعرض سلامة الكائنات الحية للخطر. أحد الجهود المبذولة للتغلب على نفايات الصبغة هو التحلل الضوئي باستخدام مواد محفز ضوئي.

تم اختبار محفز ضوئي TiO2/ الكربون المنشط لنشاطه التحفيزي الضوئي في تحلل صبغة الكونغو الحمراء مع اختلافات في وقت التشعيع وكتلة محفز ضوئي وتركيز صبغة الكونغو الحمراء. تم إجراء تخليق TiO2/ محفز ضوئي للكربون المنشط باستخدام طريقة الصوتنة بتركيبة ۹۰:۱۰. المواد الأولية المستخدمة هي TiO2 اﻧﺎﺗﺎﺱ والكربون المنشط التجاري. تم توصيف نتائج التوليف باستخدام (FTIR) Fourier Transform-Infra Red Spectroscopy لتحديد المجموعات الوظيفية في العينة ‚(XRD) X-Ray Diffraction لتحديد المرحلة وحجم البلورة‚ UV-Vis DRS)) UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy لتحديد فجوة نطاق الطاقة ومنطقة امتصاص الضوء. تم تحليل البيانات المتدهورة باستخدام تصميم الكتل العشوائية ANOVA (ANOVA One Ways) باستخدام برنامج SPSS.

تشير نتائج توصيف FTIR إلى وجود امتصاص عطري C = C والذي يفترض أنه يأتي من الكربون المنشط. تم تحديد المرحلة البلورية المتكونة كمرحلة تحفيزية اﻧﺎﺗﺎﺱ بحجم بلوري ۶۵‚۷۱ نانومتر بناءً على نتائج XRD. كما أظهرت بيانات UV-Vis DRS انخفاضًا في قيمة طاقة فجوة النطاق من ۲۱‚٣ ﺇﻟﻜﺘﺮﻭﻥ فولت إلى ۱۶‚٣ فولت‚ مع أعلى امتصاص في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. أظهرت نتائج اختبار النشاط التحفيزي أن الحالة المثلى لتحلل صبغة الكونغو الحمراء بواسطة TiO2/ الكربون المنشط كانت عند ۱۰۰ دقيقة من التشعيع مع نسبة تحلل ٨۱‚٧٧% ‚عند كتلة ٣۰ مجم مع نسبة تحلل ٤٦‚٨٨%‚ وبتركيز صبغ ۲۵ جزء في المليون بنسبة تدهور ٤٦‚٨٨%. أظهرت البيانات المأخوذة من تحليل ANOVA أن هناك اختلافات كبير في بعض العلاجات.