Efek sinergis adsorpsi-fotokatalis senyawa aurivillus CaBi4Ti4O15 dalam mendegradasi ciprofloxacin yang diperoleh dari metode lelehan garam NaCl dan KCl

ABSTRAK:

Ciprofloxacin merupakan antibiotik golongan fluoroquinolone yang sering ditemukan sebagai kontaminan lingkungan akibat pembuangannya dalam limbah farmasi. Keberadaan ciprofloxacin di lingkungan berpotensi menimbulkan resistensi antibiotik serta mencemari ekosistem perairan. Oleh karena itu, diperlukan metode efektif untuk menguraikan senyawa ini menjadi komponen yang lebih ramah lingkungan. Salah satu adalah penggunaan fotokatalis berbasis senyawa Aurivillius, khususnya CaBi₄Ti₄O₁₅. Dalam penelitian ini, dilakukan sintesis CaBi₄Ti₄O₁₅ dengan metode lelehan garam menggunakan campuran NaCl dan KCl. Difraktogram menunjukkan bahwa senyawa CaBi₄Ti₄O₁₅ memiliki struktur kristal sesuai JCPDS dan tidak adanya pengotor. Hasil karakterisasi SEM menunjukkan bahwa morfologi senyawa CaBi₄Ti₄O₁₅ berbentuk plate-like, serta memiliki energi celah pita sebesar 3,2 eV. Uji adsorpsi ciprofloxacin menunjukkan efisien penurunan sebesar 38,29% (30 menit), 38,94% (60 menit), dan 46,82% (90 menit), sedangkan hasil uji adsorpsi-fotokatalitik sebesar 55,2% (30 menit), 62,65% (60 menit), dan 66,13% (90 menit). Uji sinergis adsorpsi–fotokatalis menggunakan lampu UV menunjukkan kemampuan degradasi masing-masing sebesar 16,91% (30 menit), 23,71% (60 menit), dan 19,31% (90 menit). Hasil ini mengindikasikan bahwa mekanisme adsorpsi berperan lebih dominan dibandingkan fotodegradasi.

ABSTRACT:

Ciprofloxacin is a fluoroquinolone antibiotic frequently detected as an environmental contaminant due to its disposal in pharmaceutical waste. Its presence in the environment poses a significant risk of promoting antibiotic resistance and polluting aquatic ecosystems. Therefore, an effective method is required to degrade this compound into more environmentally friendly components. One promising approach is the use of photocatalysts based on Aurivillius-type compounds, particularly CaBi₄Ti₄O₁₅. In this study, CaBi₄Ti₄O₁₅ was synthesized using the molten salt method with a NaCl and KCl mixture. The diffractogram shows that the CaBi₄Ti₄O₁₅ compound possesses a crystal structure consistent with the JCPDS standard and contains no impurities. SEM characterization reveals that the CaBi₄Ti₄O₁₅ compound exhibits a plate-like morphology and has a band gap energy of 3.2 eV. The ciprofloxacin adsorption test shows removal efficiencies of 38.29% (30 minutes), 38.94% (60 minutes), and 46.82% (90 minutes), while the adsorption–photocatalysis test yields efficiencies of 55.2% (30 minutes), 62.65% (60 minutes), and 66.13% (90 minutes). The synergistic adsorption–photocatalysis test under UV illumination demonstrates degradation efficiencies of 16.91% (30 minutes), 23.71% (60 minutes), and 19.31% (90 minutes). These results indicate that the adsorption mechanism plays a more dominant role than photodegradation.

مستخلص البحث:

سيبروفلوكساسين هو مضاد حيوي من فئة الفلوروكوينولونات، وغالبًا ما يُعثر عليه كمادة ملوِّثة للبيئة نتيجة التخلص منه في المخلفات الصيدلانية. وجود السيبروفلوكساسين في البيئة قد يؤدي إلى مقاومة المضادات الحيوية وتلويث النظم البيئية المائية. لذلك، هناك حاجة إلى طرق فعالة لتفكيك هذه المركبات إلى مكونات أكثر صداقة للبيئة. ومن هذه الطرق استخدام الحفازات الضوئية المستندة إلى مركبات أوريفيليوس، وخاصة. CaBi4Ti4O15 في هذا البحث، تم تحضير CaBi4Ti4O15 باستخدام طريقة ذوبان الملح من خلال خلط NaCl وKCl . أظهرت حيود الأشعة السينية أن مركب CaBi4Ti4O15 له بنية بلورية متوافقة مع JCPDS ولا يوجد أي شوائب. أظهرت نتائج التحليل باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن مورفولوجيا مركب CaBi4Ti4O15 على شكل صفيحة، كما أن لديه فجوة نطاق طاقة تبلغ ٣.٢ إلكترون فولت. أظهر اختبار امتصاص السيفروفلوكساسين كفاءة انخفاض بنسبة ٣٨.٢٩ % (٣٠ دقيقة)، ٣٧٠٩٤% (٦٠ دقيقة)، و٤٦٠٨٢% (٩٠ دقيقة)، بينما كانت نتائج اختبار الامتصاص الضوئي التحفيزي ٥٥٠٢% (٣٠ دقيقة)، ٦٢٠٦٥% (٦٠ دقيقة)، و٦٦٠١٣% (٩٠ دقيقة). أظهر اختبار التآزر بين الامتصاص والتحفيز الضوئي باستخدام ضوء UV قدرة تحلل قدرها ١٦٠٩١% (٣٠ دقيقة)، ٢٣.٧١% (٦٠ دقيقة)، و١٩.٣١% (٩٠ دقيقة). تشير هذه النتائج إلى أن آلية الامتصاص تلعب دورًا أكثر هيمنة مقارنة بالتحلل الضوئي.