Sintesis Fotokatalis ZnO/karbon aktif berbahan dasar tempurung kelapa sawit untuk fotodegradasi Naphthol Blue Black

ABSTRAK:

Limbah zat warna sintesis seperti Naphthol Blue Black (NBB) yang dihasilkan dari industri tekstil memiliki sifat toksik, sulit terdegradasi, serta berpotensi mencemari lingkungan perairan. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis fotokatalis ZnO/karbon aktif berbahan tempurung kelapa sawit serta mengevaluasi kinerjanya dalam proses fotodegradasi NBB. Karbon aktif yang digunakan memiliki karakteristik kadar air sebesar 5,05%, kadar zat mudah menguap 2,77%, kadar abu 8,10%, dan karbon terikat 84,08%. Fotokatalis disintesis menggunakan metode sol-gel. Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan adanya gugus Zn-O sebagai ciri khas material ZnO dan gugus C≡C sebagai kerangka dasar dari material karbon. Analisis XRD mengindikasikan bahwa ZnO memiliki struktur kristal fase wurtzite dengan ukuran kristalit pada skala nanometer. Hasil UV-Vis/DRS menunjukkan nilai celah pita energi ZnO 3,06 eV dan ZnO/KA 2,96 eV. Selain itu, hasil SEM menunjukkan morfologi permukaan yang tidak merata serta adanya aglomerasi partikel dan distribusi ukuran partikel menunjukkan nilai rata-rata sebesar 14,34 nm, yang termasuk dalam kategori nanopartikel. Sedangkan, analisis EDX mengkonfirmasi keberadaan unsur Zn, O, dan C dalam material. Panjang gelombang maksimum NBB diperoleh pada 619 nm. Hasil uji fotodegradasi menunjukkan bahwa variasi massa fotokatalis menghasilkan efisiensi optimum pada massa 75 mg sebesar 81,29%, sedangkan variasi konsentrasi NBB menghasilkan efisiensi optimum pada konsentrasi 10 ppm sebesar 81,20%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ZnO/karbon aktif berbahan tempurung kelapa sawit berpotensi sebagai fotokatalis yang efektif dan ramah lingkungan dalam pengolahan limbah zat warna.

ABSTRACT:

Synthetic dye wastewater such as Naphthol Blue Black (NBB) generated from the textile industry is toxic, resistant to degradation, and has the potential to pollute aquatic environments. This study aims to synthesize a ZnO/activated carbon photocatalyst derived from oil palm shell and to evaluate its performance in the photodegradation of NBB. The activated carbon used exhibits characteristics of 5.05% moisture content, 2.77% volatile matter, 8.10% ash content, and 84.08% fixed carbon. The photocatalyst was synthesized using the sol–gel method. FTIR characterization results indicate the presence of Zn–O functional groups as a characteristic of ZnO material and C≡C groups as the basic framework of the carbon material. XRD analysis reveals that ZnO has a wurtzite crystal structure with crystallite size in the nanometer scale. UV-Vis/DRS results show that the band gap energy values are 3.06 eV for ZnO and 2.96 eV for ZnO/activated carbon. Furthermore, SEM analysis shows a non-uniform surface morphology with particle agglomeration, and the particle size distribution indicates an average size of 14.34 nm, which falls within the nanoparticle range. Meanwhile, EDX analysis confirms the presence of Zn, O, and C elements in the material. The maximum wavelength of NBB was obtained at 619 nm. Photodegradation test results show that variation in photocatalyst mass produced an optimum efficiency at 75 mg of 81.29%, while variations in NBB concentration resulted in an optimum efficiency at 10 ppm of 81.20%. These results demonstrate that ZnO/activated carbon derived from oil palm shell has strong potential as an effective and environmentally friendly photocatalyst for dye wastewater treatment.

مستخلص البحث:

تميز نفاايت األصباغ االصطناعية مثل انفثول بلو بالك(NBB)الناجتة عن صناعة النسيج خبصائص سامة، وصعوبة التحلل، فضال ً عن قدرهتا على تلويث البيئة املائية. هتدف هذه الدراسة إىل تصنيع حمفز ضوئيZnO/كربون نشط من قشور جوز اهلند وتقييم أدائه يف عملية التحلل الضوئي لـNBB.يتميز الكربون النشط املستخدم بنسبة رطوبة تبلغ٥,٠٥٪، وحمتوى من املواد املتطايرة بنسبة٢,٧٧٪، وحمتوى رماد بنسبة٨,١٠كربون مرتبط بنسبة٪، و٨٤,٠٨٪. مت تصنيع احملفز الضوئي ابستخدام طريقة سول-جيل. أظهرت نتائج حتليلFTIRوجود جمموعاتZn-Oكسمة مميزة ملادةZnOوجمموعاتC≡Cكهيكل أساسي ملادة الكربون. أشار حتليلXRDإىل أنZnOله بنية بلورية من طور الورتزيت حبجم بلوري يف نطاق النانومرت.أظهرت نتائج حتليل الطيف الضوئي(UV-Vis)والتحليل الطيفي ابالنعكاس(DRS)أن فجوة الطاقة لـZnOتبلغ٣,٠٦إلكرتون فولت، بينما تبلغ ٢,٩٦إلكرتون فولت لـZnO/KA.ابإلضافة إىل ذلك، أظهرت نتائج امليكروسكوب اإللكرتوين املاسح(SEM)أن شكل السطح غري متساو ٍ مع وجود تكتل للجسيمات، كما أظهر توزيع حجم اجلسيمات متوسطًا قدره١٤,٣٤ج ضمناننومرت، وهو ما يندر فئة اجلسيمات النانوية. يف حني أكد حتليلEDXوجود عناصر الزنك(Zn)واألكسجني(O)والكربون(C)يف املادة. مت احلصول على الطول املوجي األقصى لـNBBعند٦١٩اننومرت. أظهرت نتائج اختبار التحلل الضوئي أن تباين كتلة احملفز الضوئي ينتج كفاءة مثلى عند كتلة٧٥ملغ بنسبة٨١,٢٩كيز٪، يف حني أن تباين ترNBBكيزينتج كفاءة مثلى عند تر١٠جزء يف املليون بنسبة٨١,٢٠٪. تظهر نتائج هذا البحث أنZnO/الكربون النشط املصنوع من قشور جوز اهلند لديه إمكانية أن يكون حمفزًا ضوئيًا فعاال ً وصديقًا للبيئة يف معاجلة نفاايت األصباغ