#NOPUBLISH 13/01/2026# Sintesis dan uji efektivitas Fotodegradasi limbah batik menggunakan Fotokatalis TiO2-Zeolit dengan metode Sol-Gel

ABSTRAK:

Industri batik merupakan salah satu sektor penting yang berkontribusi terhadap perekonomian Indonesia, namun aktivitas produksinya menghasilkan limbah cair dengan karakteristik pencemar yang tinggi. Limbah batik umumnya memiliki pH basa, kandungan Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), dan Total Suspended Solid (TSS) yang sangat tinggi sehingga berpotensi mencemari lingkungan apabila tidak diolah dengan tepat. Salah satu pendekatan yang menjanjikan untuk mengurangi polutan tersebut adalah fotodegradasi berbasis fotokatalis. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis komposit fotokatalis TiO2-zeolit menggunakan metode sol-gel, mengkarakterisasi struktur dan sifat optiknya, serta mengevaluasi efektivitasnya dalam menurunkan parameter pencemar limbah batik.
Metode penelitian meliputi sintesis TiO2-zeolit dengan perbandingan massa 10:90% menggunakan teknik sol-gel, diikuti kalsinasi dan proses pengembanan. Karakterisasi dilakukan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) untuk menentukan fase kristal, X-Ray Fluorescence (XRF) untuk identifikasi unsur, serta UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) untuk menentukan energi celah pita. Pengujian efektivitas fotodegradasi dilakukan pada sampel limbah batik menggunakan analisa pH, BOD, COD, dan TSS.
Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa komposit TiO2-zeolit berhasil disintesis dengan fase TiO2 anatas dan zeolit mordenit. Analisis UV-Vis DRS menunjukkan penurunan band gap dari 3,21 eV (TiO2) menjadi 2,89 eV (TiO2-zeolit), menunjukkan peningkatan kemampuan penyerapan cahaya. Uji fotodegradasi menunjukkan bahwa TiO2-zeolit menurunkan pH dari 10,03 menjadi 9,715 dan memberikan penurunan COD terbesar, yaitu dari 93.670 mg/L menjadi 76.900 mg/L. Namun, komposit ini kurang efektif menurunkan BOD dan TSS, di mana TiO2 murni memberikan penurunan terbesar untuk kedua parameter tersebut. Secara keseluruhan, TiO2-zeolit menunjukkan potensi signifikan dalam menurunkan COD namun belum mampu memenuhi baku mutu limbah tekstil, sehingga diperlukan proses pengolahan lanjutan.

ABSTRACT:

The batik industry is one of Indonesia’s prominent economic sectors; however, its production activities generate large volumes of wastewater characterized by high pollutant loads. Batik wastewater typically exhibits alkaline pH, along with elevated levels of Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), and Total Suspended Solids (TSS), all of which pose serious environmental risks if discharged without proper treatment. Photodegradation using photocatalysts has emerged as a promising method to reduce these pollutants. This research aims to synthesize a TiO2–zeolite composite photocatalyst using the sol-gel method, characterize its structural and optical properties, and evaluate
its effectiveness in reducing key pollution parameters in batik wastewater.
The synthesis was performed by combining TiO2 and natural zeolite at a 10:90% mass ratio using a sol-gel process followed by calcination and catalyst embedding. Characterization involved X-Ray Diffraction (XRD) to identify crystalline phases, X-Ray Fluorescence (XRF) to determine elemental composition, and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) to assess optical properties and band gap energy. The photocatalytic performance was evaluated by measuring changes in pH, BOD, COD, and TSS after treatment.
The characterization results confirmed that the TiO2–zeolite composite was successfully synthesized, containing anatase phase TiO2 and mordenite zeolite. UV-Vis DRS analysis revealed a reduction in band gap energy from 3.21 eV (pure TiO2) to 2.89 eV (TiO2-zeolite), indicating improved light absorption capability. Photodegradation tests showed that TiO2-zeolite reduced the wastewater pH from 10.03 to 9.715 and produced the greatest reduction in COD, decreasing from 93,670 mg/L to 76,900 mg/L. However, the composite was less effective in reducing BOD and TSS, where pure TiO2 exhibited better performance. Overall, TiO2-zeolite demonstrates significant potential for COD reduction but remains insufficient to meet textile industry effluent standards, indicating that additional treatment processes are required.

مستخلص البحث:

تعتبر صناعة الباتيك واحدة من القطاعات الهامة التي تسهم في الاقتصاد الإندونيسي، إلا أن نشاطها الإنتاجي ينتج نفايات سائلة ذات خصائص ملوثة عالية. عادةً ما تكون نفايات الباتيك قلوية، وتحتوي على مستويات عالية جدًا من الطلب البيولوجي على الأكسجين(BOD)، والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، والمواد الصلبة المعلقة الكلية(TSS)، مما يجعلها قادرة على تلويث البيئة إذا لم تُعالج بشكل صحيح. إحدى الطرق الواعدة لتقليل هذه الملوثات هي التحلل الضوئي باستخدام المحفزات الضوئية. تهدف هذه الدراسة إلى تصنيع مركب محفز ضوئي من TiO2- زيوليت باستخدام طريقة الجل-الناعمة، وتوصيف بنيته وخصائصه البصرية، وتقييم فعاليته في تقليل معايير التلوث في نفايات الباتيك.
تشمل طرق البحث تخليق TiO2- زيوليت بنسبة كتلة 10:90% باستخدام تقنية السول-جيل، تليها عملية التكليس والتعبئة. تم إجراء التحليل باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) لتحديد الطور البلوري، وتفلور الأشعة السينية (XRF) لتحديد العناصر، وكذلك مطيافية الامتصاص المنتشر للأشعة فوق البنفسجية والمرئية (DRS) لتحديد طاقة الفجوة. تم اختبار فعالية التحلل الضوئي على عينات نفايات الباتيك باستخدام تحليل الرقم الهيدروجيني، الأكسجين البيوكيميائي (BOD)، الطلب الكيميائي للأكسجين(COD)، وإجمالي المواد العالقة (TSS).
أظهرت نتائج التحليل أن مركب TiO2- الزيوليت تم تصنيعه بنجاح مع وجود مرحلة TiO2 أناتاز والزيوليت موردينيت. أظهر تحليل الأشعة فوق البنفسجية-المرئية (UV-Vis DRS) انخفاض فجوة الطاقة من 3.21 إلكتروفولت (TiO2) إلى 2.89 إلكتروفولت (TiO2-الزيوليت)، مما يشير إلى زيادة قدرة امتصاص الضوء. أظهر اختبار التحلل الضوئي أن TiO2-الزيوليت يخفض الرقم الهيدروجيني من 10.03 إلى 9.715 ويحقق أكبر انخفاض فيCOD، حيث انخفض من 93,670 ملغ/ل إلى 76,900 ملغ/ل. ومع ذلك، فإن هذا المركب أقل فعالية في خفض BOD وTSS، حيث أن TiO2 النقي يعطي أكبر انخفاض لكلا المعيارين. بشكل عام، يظهر TiO2- الزيوليت قدرة كبيرة على خفض COD ولكنه لم يتمكن بعد من تلبية معايير جودة مياه نفايات النسيج، لذلك هناك حاجة إلى عملية معالجة متقدمة.