Photocatalyst activity test of tio2-active charcoal from palm shells for degradation of synthetic dye remazol brilliant blue r

INDONESIA:
Pencemaran air akibat limbah industri tekstil merupakan permasalahan lingkungan yang serius, terutama karena keberadaan zat warna sintetis seperti Remazol Brilliant Blue R (RBBR) yang bersifat toksik, stabil, dan sulit terdegradasi secara alami. Senyawa ini dapat menurunkan kualitas air serta membahayakan organisme akuatik dan kesehatan manusia, sehingga diperlukan metode pengolahan yang efektif dan berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi aktivitas fotokatalitik komposit TiO₂-arang aktif dalam mendegradasi RBBR di bawah iradiasi sinar ultraviolet (UV). Arang aktif disintesis melalui proses karbonisasi dan aktivasi kimia untuk meningkatkan luas permukaan dan kapasitas adsorpsi, kemudian TiO₂ diimpregnasikan ke dalam matriks arang aktif guna membentuk material komposit yang sinergis. Karakterisasi material dilakukan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XRF), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan UV-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-DRS) untuk mengidentifikasi struktur kristal, komposisi unsur, gugus fungsi. Uji fotodegradasi dilakukan dengan variasi massa fotokatalis 10–50 mg dan konsentrasi awal zat warna 10–50 ppm. Efisiensi degradasi ditentukan berdasarkan penurunan absorbansi menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit TiO₂-arang aktif berhasil disintesis, ditandai oleh terbentuknya fase anatase TiO₂. Analisis UV-DRS menunjukkan penurunan energi celah pita dari 3,19 eV menjadi 2,89 eV yang mengindikasikan peningkatan kemampuan penyerapan cahaya. Kondisi optimum diperoleh pada massa fotokatalis 30 mg dalam 25 mL larutan dengan efisiensi degradasi 86,07% dan total remediasi 87,52%, sedangkan konsentrasi awal optimum 10 ppm dengan efisiensi degradasi 91,47%. Secara keseluruhan, komposit TiO₂-arang aktif menunjukkan kinerja yang lebih baik dibandingkan TiO₂ murni, arang aktif, maupun sistem tanpa katalis, yang menunjukkan adanya efek sinergis antara adsorpsi dan fotokatalisis dalam meningkatkan degradasi RBBR.

ENGLISH:
Water pollution caused by textile industry wastewater is a serious environmental problem, particularly due to the presence of synthetic dyes such as Remazol Brilliant Blue R (RBBR), which are toxic, stable, and difficult to degrade naturally. These compounds reduce water quality and pose risks to aquatic organisms and human health; therefore, effective and sustainable treatment methods are required. This study aimed to evaluate the photocatalytic activity of a TiO₂-activated carbon composite for RBBR degradation under ultraviolet (UV) irradiation. Activated carbon was synthesized through carbonization and chemical activation to enhance its surface area and adsorption capacity, followed by TiO₂ impregnation to form a synergistic composite. Material characterization was conducted using XRD, XRF, FTIR, and UV-DRS. Photodegradation experiments were performed using photocatalyst masses of 10–50 mg and initial dye concentrations of 10–50 ppm. Degradation efficiency was determined from the decrease in absorbance measured by UV-Vis spectrophotometry. The results confirmed the successful synthesis of the TiO₂-activated carbon composite, indicated by the formation of the anatase phase of TiO₂. UV-DRS analysis showed a decrease in band gap energy from 3.19 eV to 2.89 eV, indicating enhanced light absorption. The optimum condition was achieved using 30 mg photocatalyst in 25 mL solution, resulting in a degradation efficiency of 86.07% and total remediation of 87.52%. The optimum initial dye concentration was 10 ppm, with a degradation efficiency of 91.47%. Overall, the TiO₂-activated carbon composite performed better than pure TiO₂, activated carbon, and the system without a catalyst, demonstrating a synergistic effect between adsorption and photocatalysis for RBBR degradation.

ARABIC:

التلوث المائي الناتج عن نفايات صناعة النسيج يعد مشكلة بيئية خطيرة، خاصة بسبب وجود أصباغ صناعية مثل رمازول بريليانت بلو آر (RBBR) التي تتميز بالسمية والثبات وصعوبة تحللها طبيعيًا. هذه المركبات يمكن أن تقلل من جودة المياه وتضر بالكائنات المائية وصحة الإنسان، لذا هناك حاجة إلى أساليب معالجة فعالة ومستدامة. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم النشاط التحفيزي الضوئي لمركب TiO₂-الفحم النشط في تحلل RBBR تحت إشعاع الأشعة فوق البنفسجية (UV). يتم تصنيع الفحم النشط عبر عملية الكربنة والتنشيط الكيميائي لزيادة مساحة السطح وقدرة الامتزاز، ثم يُشرب TiO₂ داخل مصفوفة الفحم النشط لتكوين مادة مركبة متآزرة. تم إجراء توصيف المواد باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، وفلورة الأشعة السينية (XRF)، وطيفية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، وطيفية الامتصاص المنتشر للأشعة فوق البنفسجية-المرئية (UV-DRS) للتعرف على البنية البلورية، وتركيب العناصر، والمجموعات الوظيفية. تم إجراء اختبار التحلل الضوئي مع تغيّر كتلة المحفز الضوئي من ۱۰–۵۰ ملغ وتركيز أولي لصبغة ۱۰–۵۰جزء في المليون. تم تحديد كفاءة التحلل بناءً على انخفاض الامتصاص باستخدام مقياس الطيف الضوئي UV-Vis. أظهرت نتائج البحث أن مركب TiO₂-الفحم النشط تم تصنيعه بنجاح، وتم تمييز ذلك بتكوّن طور أناتاز TiO₂. تحليل الأشعة فوق البنفسجية-الانعكاس الانتشاري أشَار إلى انخفاض فجوة الطاقة من ۳.۱۹إلكترون فولت إلى ۲.۸۹إلكترون فولت، مما يدل على زيادة قدرة الامتصاص الضوئي. حصلت الظروف المثلى عند كتلة المحفز الضوئي ۳۰ملغ في ۲۵مل من المحلول مع كفاءة تحلل ۸۶.۰۷٪ وإجمالي المعالجة ۸۷.۵۲٪، بينما كانت التركيز الابتدائي الأمثل ۱۰جزء في المليون مع كفاءة تحلل ۹۱.۴۷٪. بشكل عام، أظهر المركب TiO₂-الفحم النشط أداءً أفضل مقارنة بـ TiO₂ النقي، الفحم النشط، أو النظام بدون محفز، مما يشير إلى وجود تأثير تكافلي بين الامتزاز والتحفيز الضوئي في تعزيز تحلل RBBR.