Penurunan cod dan turbidity air lindi menggunakan nanokomposit ZnO/NiFe2O4 sebagai fotokatalis yang disintesis dari limbah baterai dengan metode solid state

INDONESIA:

Air lindi merupakan limbah cair yang dihasilkan timbunan sampah yang berpotensi mencemari lingkungan karena kandungan zat kimia organik dan anorganiknya. Salah satu metode alternatif yang efisien untuk menangani pencemaran ini adalah fotokatalis berbasis ZnO. Namun, ZnO memiliki kelemahan seperti nilai band gap tinggi yakni 3,37 eV yang membatasi penyerapan sinar tampak serta sifat diamagnetiknya yang menyulitkan pemisahan kembali. Untuk mengatasi hal ini, NiFe2O4 digunakan sebagai material pendukung karena memiliki sifat magnetik yang lebih baik dan band gap lebih rendah yakni 2,0 eV yang memungkinkan sifat superparamagnetik pada komposit ZnO/NiFe2O4. Sintesis ZnO dan NiFe2O4 dilakukan dari limbah baterai menggunakan metode kopresipitasi yang ekonomis dan efisien. ZnO dan NiFe2O4 dikombinasikan menjadi nanokomposit dengan rasio 1:1 dan 2:1 mol menggunakan metode solid state yang lebih ramah lingkungan. Karakterisasi material dilakukan dengan XRD untuk fasa dan kristalinitas, UV-Vis DRS untuk energi band gap, serta SEM-EDX untuk morfologi dan komposisi unsur. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan fasa wurtzite pada ZnO dan spinel kubik pada NiFe2O4 dengan ukuran kristal 29-55 nm. Hasil SEM-EDX menunjukkan morfologi ZnO yakni plate-like dan rod-like yang bertumpuk membentuk aglomerat. NiFe2O4 menunjukkan morfologi nanosphere yang beraglomerasi membentuk cluster besar dengan ukuran partikel 210-582 nm. Hasil analisis menggunakan UV-Vis DRS ZnO, NiFe2O4, ZnO/NiFe2O4 rasio 1:1, dan 2:1 menghasilkan nilai band gap 3,12 eV, 1,52 eV, 1,61 eV, dan 1,63 eV. Nanokomposit ZnO/NiFe2O4 yang telah terbentuk dari limbah baterai diaplikasikan untuk penurunan COD, turbidity, dan %removal air lindi. Adapun kondisi nanokomposit terbaik terdapat pada rasio 2:1 dengan waktu penyinaran selama 6 jam.

ENGLISH:

Leachate is a liquid waste produced by garbage dumps that have the potential to pollute the environment because of the content of organic and inorganic chemicals. One efficient alternative method of dealing with this pollution is a ZnO-based photocatalyst. However, ZnO has disadvantages such as its high band gap value is 3.37 eV which limits the absorption of visible light as well as its diamagnetic properties which make re-splitting difficult. To overcome this, NiFe2O4 is used as a support material because it has better magnetic properties and a lower band gap is 2.0 eV which allows superparamagnetic properties in ZnO/NiFe2O4 composites. The synthesis of ZnO and NiFe2O4 was carried out from battery waste using an economical and efficient coprecipitation method. ZnO and NiFe2O4 are combined into nanocomposites with ratios of 1: 1 and 2: 1 mol using a more environmentally friendly solid state method. Material characterization was done with XRD for phase and crystallinity, UV-Vis DRS for energy band gap, and SEM-EDX for morphology and elemental composition. Xrd characterization results showed wurtzite phase on ZnO and spinel cubic on NiFe2O4 with crystal size 29-55 nm. The results of SEM-EDX showed that the morphology of ZnO is plate-like and rod-like which are stacked to form agglomerates. NiFe2O4 shows the morphology of nanospheres that agglomerate to form large clusters with particle sizes of 210-582 nm. The results of the analysis using UV-Vis DRS ZnO, NiFe2O4, ZnO/NiFe2O4 ratio 1:1, and 2: 1 resulted in band gap values of 3.12 eV, 1.52 eV, 1.61 eV, and 1.63 eV. ZnO/ NiFe2O4 nanocomposite that has been formed from battery waste is applied for COD reduction, turbidity, and decolorization of leachate. The best nanocomposite conditions are found in a ratio of 2:1 with an irradiation time of 6 hours.

ARABIC:

المياه الناتجة عن النفايات السائلة هي نفايات سائلة تنتج عن تراكم القمامة ولديها القدرة على تلويث البيئة بسبب محتواها من المواد الكيميائية العضوية وغير العضوية. إحدى الطرق البديلة الفعالة للتعامل مع هذا التلوث هي المحفزات الضوئية المبنية علىZnO. ومع ذلك، فإن ZnO له عيوب مثل قيمة فجوة النطاق العالية التي تصل إلى ٣,٧٣ eV والتي تحد من امتصاص الضوء المرئي، بالإضافة إلى خصائصه المغانطية الساكنة التي تجعل إعادة فصله أمراً صعباً. للتغلب على ذلك، يُستخدم NiFe2O4 كمواد داعمة لأنه يمتلك خصائص مغناطيسية أفضل وفجوة نطاق أقل تصل إلى ٢,٠ eV مما يسمح بخاصية مغناطيسية فائقة في مركب ZnO/ NiFe2O4. يتم تحضير ZnOو NiFe2O4من نفايات البطاريات باستخدام طريقة الترسيب المشترك والتي تعتبر اقتصادية وفعالة. يتم دمج ZnO و NiFe2O4 لتكوين نانو مركب بنسبة ١: ١ و ٢: ١ مول باستخدام طريقة الحالة الصلبة الصديقة للبيئة. تم إجراء تحليل خصائص المواد باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) لتحديد الطور والبلورية، والمطيافية البنيوية بالأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Vis DRS) لتحديد فجوة الطاقة، وكذلك المجهر الإلكتروني الماسح مع تحليل الطاقة (SEM-EDX) لدراسة المورفولوجيا وتركيب العناصر. أظهرت نتائج تحليل XRD وجود طور وورتزايت في أكسيد الزنك (ZnO) وطور سبينيل مكعب في أكسيد النيكل الحديدي (NiFe2O4)بحجم بلوري يتراوح بين ٩٢-٥٥ نانومتر. أظهرت نتائج SEM-EDX أن مورفولوجيا ZnO عبارة عن صفائح وعصي متراكمة مكونة كتلات، بينما أظهر NiFe2O4مورفولوجيا كرات نانوية متجمعة لتشكل لعقد كبيرة بحجم جزيئي يتراوح بين ٠١٢-٢٨٥ نانومتر. أظهر تحليل UV-Vis DRS أن فتحة الطاقة لكل من ZnO، NiFe2O4، ZnO/ NiFe2O4بنسبة ١ : ١، و٢ : ١ تبلغ ٣,١٢ إلكترون فولت، ١, ٢٥ إلكترون فولت، ١, ١٦ إلكترون فولت، و١, ٣٦ إلكترون فولت على التوالي. تم تطبيق النانومركبات ZnO/ NiFe2O4المستخلصة من نفايات البطاريات لخفض الطلب الكيميائي للأكسجين(COD)، العكارة، وإزالة اللون من مياه الصرف. وكانت أفضل حالة للنانومركب عند النسبة ١: ٢ مع مدة إشعاع تصل إلى ٦ ساعات.