Sintesis dan karakterisasi Material Fotokatalis TiO2-karbon aktif dari tempurung kelapa sawit dengan variasi massa untuk Fotodegradasi zat warna metil jingga

ABSTRAK:

Limbah cair organik yang dihasilkan dari industri tekstil umumnya mengandung zat pewarna berbahaya yang sifatnya beracun dan sulit terdegradasi dalam lingkungan perairan. Salah satu upaya mengatasi permasalahan limbah pewarna adalah melakukan fotodegradasi menggunakan fotokatalis dari semikonduktor dengan bantuan sinar UV. TiO2 adalah material konduktor yang memiliki stabilitas termal yang tinggi dan aktivitas kataliknya baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan komposit TiO2-KATKS sebagai fotokatalis yang efektif dalam proses fotodegradasi. Komposit ini disintesis menggunakan metode sonikasi untuk meningkatkan luas permukaan dan aktivitas fotokatalitik TiO2. Karbon aktif tempurung kelapa sawit diaktivasi menggunakan larutan HCl 1 M untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi fotokatalitik TiO2. Variasi komposisi massa fotokatalis TiO2-KATKS yang digunakan sebesar 95:5%. Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Difraksi Sinar-X (XRD) untuk menentukan fasa senyawa, dan UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS) untuk menentukan energi celah pita material. Kemudian dilakukan uji efektivitas dari beberapa fotokatalis dengan atau tanpa penyinaran UV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fotokatalis TiO2-KATKS yang disintesis memiliki struktur kristal dengan fasa anatas yang menghasilkan puncak yang khas dengan intensitas tertinggi yaitu pada posisi 2θ = 25,52º pada TiO2 anatas sedangkan untuk TiO2-KATKS pada posisi 2θ = 25,37º. Hasil karakterisasi UV-DRS diperoleh energi celah pita TiO2 anatas sebesar 3,31 eV yang lebih besar dari energi celah pita TiO2-KATKS yaitu 3,27 eV. Aktivitas fotokatalitik TiO2-KATKS pada fotodegradasi metil jingga diperoleh persen degradasi paling tinggi yaitu 71,65% dengan penambahan massa fotokatalis sebanyak 50 mg yang disinari lampu UV selama 100 menit.

ABSTRACT:

Organic liquid waste generated from the textile industry generally contains hazardousdyes that are toxic and difficult to degrade in the aquatic environment. One of the efforts toovercome the problem of dye waste is to photodegrade using photocatalysts fromsemiconductors with the help of UV light. TiO2 is a conductor material that has high thermalstability and good catalytic activity. This research aims to develop a TiO2-KATKS compositeas an effective photocatalyst in the photodegradation process. This composite wassynthesized using sonication method to increase the surface area and photocatalytic activityof TiO2. Oil palm shell activated carbon was activated using 1 M HCl solution to improve thephotocatalytic adsorption ability of TiO2. The variation of TiO2-KATKS photocatalyst masscomposition used was 95:5%. The synthesis results were characterized using X-ray Diffraction(XRD) to determine the phase of the compound, and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy(UV-Vis DRS) to determine the band gap energy of the material. Then the effectiveness testof several photocatalysts with or without UV irradiation was conducted. The results showedthat the synthesized TiO2-KATKS photocatalyst has a crystal structure with an anatas phasewhich produces a distinctive peak with the highest intensity at position 2θ = 25.52º on anatasTiO2 while for TiO2-KATKS at position 2θ = 25.37º. The results of UV-DRS characterizationobtained TiO2 anatas band gap energy of 3.31 eV which is greater than the TiO2-KATKS bandgap energy of 3.27 eV. The photocatalytic activity of TiO2-KATKS on the photodegradation ofmethyl orange obtained the highest percent degradation of 71.65% with the addition of 50 mgof photocatalyst mass illuminated by UV lamps for 100 minutes

مستخلص البحث:

املخلفات السائلة العضوية الناجتة عن صناعة النسيج حتتوي عمومًا على مواد صبغية ضارة ذات طبيعة سامة وصعبةالتحلل يف البيئة املائية. ومن اإلجراءات املتبعة يف معاجلة مشكلة نفاايت الصبغ هي إجراء التحلل الضوئي ابستخدام الضوئيات منأشباه املوصالت مبساعدة األشعة فوق البنفسجية2. TiOهو مادة موصلة تتمتع ابستقرار حراري عال ٍ ونشاط حتفيزي جيد.كبهتدف هذه الدراسة إىل تطوير مر2TiO-KATKSكبكعامل حفاز فعال يف عملية التحلل الضوئي. يتم حتضري هذا املرابستخدام طريقة الصوتية لزايدة مساحة السطح ونشاط التحفيز الضوئي لـ2TiO. يتم تنشيط الفحم النشط من قشور جوز اهلندابستخدام حملولHCl1Mلزايدة قدرة االمتزاز التحفيزي الضوئي لـ2TiO.مت استخدام نسبة تكوين اجلسيمات من العاملاحلفاز2TiO-KATKSبنسبة95:5٪.مت متييز نتائج التخليق ابستخدام حيود األشعة السينية(XRD)لتحديد مرحلةكب، وطيف االنعكاس املتفرق لألشعة فوق البنفسجيةاملر-املرئية(UV-Vis DRS)لتحديد طاقة فجوة املادة. بعد ذلك،مت إجراء اختبار فعالية بعض احملفزات الضوئية مع أو بدون إشعاعUV.أظهرت نتائج البحث أن احملفز الضوئي2TiO-KATKSالذي مت ختليقه يتمتع ببنية بلورية مع مرحلة األاناتز اليت تنتج قمة مميزة مع أعلى شدة عند املوضع2θ=25،52ºلـ2TiOاألاناتز، بينما ابلنسبة لـ2iOT-KATKSعند املوضعθ2=25،37º.مت احلصول على طاقة فجوة2TiOاألاناتز مبقدار3،31eVالذي هو أكرب من طاقة فجوة2TiO-KATKSواليت هي.eV 3,27مت احلصول علىالنشاط التحفيزي الضوئي لـ2TiO-KATKSيف التحلل الضوئي للون الربتقايل امليثيلي حيث بلغت نسبة التحلل األعلى71،65كتلة احملفز الضوئي مبقدار ٪ مع إضافة50ملغ حتت إشعاع ضوءUVملدة100دقيقة