Penentuan massa katalis, lama penyinaran dan konsentrasi zat warna optimum dalam fotodegradasi methyl violet menggunakan fotokatalis TiO2/zeolit

ABSTRAK:

Methyl violet merupakan zat warna atau pewarna yang dapat mencemari lingkungan. Metode fotodegradasi diperlukan karena dapat menanggulangi limbah yang disebabkan oleh methyl violet. TiO2 merupakan fotokatalis yang dapat digunakan untuk mendegradasi methyl violet. Zeolit alam digunakan untuk meningkatkan kemampuan TiO2 untuk mendegradasi methyl violet. TiO2/Zeolit disintesis dengan menggunakan metode sonikasi. Hasil dari sintesis tersebut akan dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) untuk mengetahui struktur kristal dan ukuran kristal, XRF (X-Ray Fluorescence) untuk mengetahui gugus fungsi serapan, dan UV-Vis/DRS (Diffuse Reflectance Spectroscopy) untuk mengetahui energi celah pita dan daerah serapan sinar panjang gelombang. Sampel kemudian diuji aktivitas fotodegradasi dengan pengaruh lama penyinaran yang dibutuhkan untuk fotodegradasi zat warna, massa optimum katalis dan mengetahui konsentrasi optimum zat warna yang dibutuhkan untuk fotodegradasi zat warna. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa TiO2 fasa anatas dengan ukuran kristal 41,43 nm, zeolit fasa moderenit dengan ukuran 40,86 nm dan TiO2/Zeolit dengan ukuran 55,52 nm. Hasil XRF didapatkan beberapa pengotor pada zeolit telah berhasil dihilangkan dengan meningkatnya kandungan Si pada zeolit, pada hasil TiO2/Zeolit telah berhasil disintesis dengan ditandai adanya kandungan Ti pada TiO2/Zeolit sebesar 63,64 %. Hasil UV-Vis DRS menunjukkan bahwa zeolit dapat menurunkan band gap TiO2 dari 3,31 eV menjadi 3,29 eV. Waktu optimum didapat pada proses fotodegradasi adalah 150 menit dengan persen fotodegradasi sebesar 98,27%. Massa optimum fotokatalis didapat pada proses fotodegradasi adalah 20 mg dengan persen degradasi sebesar 99,47%. Konsentrasi optimum zat warna didapat pada proses fotodegradasi adalah 10 ppm dengan persen degradasi sebesar 99,74%.

ABSTRACT:

Methyl violet is a dye or coloring agent that can contaminate the environment. Photodegradation methods are needed to address the waste caused by methyl violet. TiO2 is a photocatalyst that can be used to degrade methyl violet. Natural zeolite is used to enhance the ability of TiO2 to degrade methyl violet. TiO2/Zeolite is synthesized using sonication method. The synthesized samples will be characterized using XRD (X-Ray Diffraction) to determine crystal structure and crystal size, XRF (X-Ray Fluorescence) to determine functional groups, and UV-Vis/DRS (Diffuse Reflectance Spectroscopy) to determine band gap energy and absorbance in the long wavelength region. The samples will then be tested for photodegradation activity, including the effect of irradiation time required for dye degradation, optimum catalyst mass, and optimum dye concentration for dye degradation. The XRD characterization results show that TiO2 has an anatase phase with a crystal size of 41.43 nm, zeolite has a modernite phase with a size of 40.86 nm, and TiO2/Zeolite has a size of 55.52 nm. The XRF results indicate that some impurities in zeolite have been successfully removed with the increase in Si content. In the TiO2/Zeolite sample, the Ti content is 63.64%. The UV-Vis DRS results show that zeolite can decrease the band gap of TiO2 from 3.31 eV to 3.29 eV. The optimum time for the photodegradation process is found to be 150 minutes with a degradation percentage of 98.27%. The optimum catalyst mass for the photodegradation process is 20 mg with a degradation percentage of 99.47%. The optimum dye concentration for the photodegradation process is 10 ppm with a degradation percentage of 99.74%.

مستخلص البحث:

الميثيل بنفسجي هو صبغة يمكن أن تلوث البيئة. هناك حاجة إلى طريقة التحلل الضوئي، لأنها يمكن أن تتغلب على النفايات التي يسببها بنفسجي الميثيل. TiO2 هو محفز ضوئي يمكن استخدامه لتحلل بنفسجي الميثيل. يستخدم الزيوليت الطبيعي لزيادة قدرة TiO2 على تحلل الميثيل البنفسجي. تم تصنيع TiO2 / الزيوليت باستخدام طريقة الصوتنة. سيتم تمييز نتائج التوليف باستخدام XRD (حيود الأشعة السينية) لتحديد البنية البلورية وحجم البلورة، XRF (فلورية الأشعة السينية) لتحديد المجموعة الوظيفية للامتصاص، وUV-Vis / DRS (مطيافية الانعكاس المنتشر) لتحديد طاقة فجوة النطاق ومنطقة امتصاص أشعة الطول الموجي. ثم يتم اختبار العينة لنشاط التحلل الضوئي مع تأثير طول التشعيع المطلوب للتحلل الضوئي للصبغة، والكتلة المثلى للمحفز ومعرفة تركيز الصبغة الأمثل اللازم للتحلل الضوئي للصبغة. أظهرت نتائج توصيف XRD أن المرحلة العليا TiO2 بحجم بلوري ٤١.٤٣ نانومتر، الزيوليت في الطور الحديث بحجم ٤٠.٨٦ نانومتر و TiO2 / الزيوليت بحجم ٥٥.٥٢ نانومتر. تم إزالة نتائج XRF التي تم الحصول عليها من بعض الشوائب في الزيوليت بنجاح عن طريق زيادة محتوى Si في الزيوليت، في نتائج TiO2 / الزيوليت تم تصنيعها بنجاح مع محتوى Ti ملحوظ في TiO2 / الزيوليت بنسبة ٦٣.٦٤%. أشارت نتائج DRS UV-Vis إلى أن الزيوليت يمكن أن يقلل من فجوة نطاق TiO2 من ٣.٣١ eV إلى ٣.٢٩ eV. الوقت الأمثل الذي تم الحصول عليه في عملية التحلل الضوئي هو ١٥٠ دقيقة مع نسبة تحلل ضوئي تبلغ ٩٨.٢٧%. الكتلة المثلى للمحفز الضوئي التي تم الحصول عليها في عملية التحلل الضوئي هي ٢٠ مجم مع نسبة تدهور ٩٩.٤٧%. التركيز الأمثل للصبغة التي تم الحصول عليها في عملية التحلل الضوئي هو ١٠ جزء في المليون مع نسبة تدهور ٩٩.٧٤%.