Uji aktivitas Fotokatalis ZnO-karbon aktif tempurung kelapa sawit dalam fotodegradasi metil jingga

ABSTRAK:

Zat warna metil jingga merupakan senyawa hasil industri tekstil yang karsinogenik, non-biodegradable dan merusak lingkungan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, bisa menggunakan metode fotodegradasi dengan fotokatalis ZnO yang memiliki sensitifitas tinggi, dan tidak toksik. Akan tetapi ZnO memiliki keterbatasan dalam adsorpsi sehingga perlu dimodifikasi menggunakan karbon aktif yang diaktivasi menggunakan HCl. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas fotokatalis ZnO-KATKS dengan karakterisasi struktur menggunakan XRD, karakterisasi komponen dan morfologi dengan SEM-EDS yang disintesis menggunakan metode sonikasi dalam proses fotodegradasi metil jingga. Pada hasil fotodegradasi akan dikarakterisasi berdasarkan interpretasi data spektroskopi UV-Vis. Produk yang diperoleh dari sintesis ZnO-KATKS dengan perbandingan 85%:15% berbentuk serbuk abu-abu terang. Pada analisis XRD terbentuk struktur kristal hexagonal wurtzite dengan space group P63mc, dan tidak ada pelebaran puncak yang menunjukan kristalinitas sangat baik. Pada analisis SEM terbentuk struktur batang hexagonal yang menunjukkan dominasi ZnO dan diperoleh presentase unsur Zn sebesar 96,98%, unsur C sebesar 1,79%, dan unsur O sebesar 1,23 % dengan nilai distribusi ukuran partikel ZnO-KATKS sebesar 280 nm pada analisis menggunakan Image-J. Hasil uji aktivitas fotokatalis ZnO-KATKS menunjukkan waktu optimum untuk mendegradasi metil jingga pada lama waktu penyinaran 90 menit dengan persen degradasi sebesar 96,1654% dan pH optimumnya adalah pada pH 3 dengan persen degradasi sebesar 97,0473%.

ABSTRACT:

Methyl orange dye is a compound produced by the textile industry which carcinogenic, non-biodegradable, and harm the environment. To addres this problem, a photodegradation method using a ZnO photocatalyst which has high sensitivity non-toxic. However, ZnO has limitations in adsorption.Therefore, it needs to be modified using activated carbon that is activated using HCl. This study aims to determine the photocatalytic activity of ZnO–KATKS through structural characterization using XRD, and component and morphology characterization using SEM-EDS. The ZnO–KATKS photocatalyst was synthesized using the sonication method and applied in the photodegradation process of methyl orange. In addition, the photodegradation results were characterized based on the interpretation of UV–Vis spectroscopic data. The product obtained from the synthesis of ZnO–KATKS with a ratio of 85%:15% was in the form of a light gray powder. Furthermorr, XRD analysis formed hexagonal wurtzite crystal structure with space group P63mc, and no peak broadening was observed. Therefore, it indicates very good crystallinity result. Moreover, SEM analysis revealed a hexagonal rod-like structure dominated by ZnO, with elemental compositions of 96.98% Zn, 1.79% C, and 1.23% O. Particle size distribution analysis using Image-J showed an average ZnO–KATKS particle size of 280 nm. In conclusion, the photocatalytic activity test of ZnO–KATKS indicated that the optimum time for methyl orange degradation was 90 minutes of irradiation, resulting in a degradation percentage of 96.1654%. The optimum pH was pH 3, with a degradation percentage of 97.0473%.

مستخلص البحث:

صبغة برتقالي الميثيل مركب ينتجه قطاع صناعة النسيج، وهو مادة مسرطنة، غير قابلة للتحلل الحيوي، ومضرة بالبيئة. وللتغلب على هذه المشكلة، يمكن استخدام طريقة التحلل الضوئي باستخدام محفز ضوئي من أكسيد الزنك (ZnO) يتميز بحساسية عالية وغير سام. مع ذلك، يعاني أكسيد الزنك من محدودية في الامتزاز، لذا يلزم تعديله باستخدام الكربون المنشط بواسطة حمض الهيدروكلوريك. تهدف هذه الدراسة إلى تحديد فعالية المحفز الضوئي ZnO-KATKS من خلال توصيف بنيته باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، وتوصيف مكوناته، ودراسة مورفولوجيته باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح المزود بمطياف تشتت الطاقة للأشعة السينية (SEM-EDS)، والذي تم تصنيعه باستخدام طريقة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، وذلك في عملية التحلل الضوئي لبرتقالي الميثيل. سيتم تحليل نتائج التحلل الضوئي بناءً على تفسير بيانات مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية. المنتج الناتج من عملية تصنيع ZnO-KATKS بنسبة %۸۵: %١٥ يكون على شكل مسحوق رمادي فاتح. أظهر تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) وجود بنية بلورية سداسية من نوع وورتزيت، ذات مجموعة فراغية P63mc ، دون أي اتساع في قمم الحيود، مما يدل على بلورية عالية الجودة. أما تحليل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) فقد أظهر وجود بنية قضيبية سداسية، مما يشير إلى غلبة أكسيد الزنك (ZnO)، حيث بلغت نسبة عنصر الزنك. %٩٦٠٩٨ ، وعنصر الكربون. %١.٧٩، وعنصر الأكسجين %١.٢٣. بالإضافة إلى ذلك، بلغ متوسط ​​حجم جسيمات ۱ZnO-KATKS ۲۸۰ نانومتر. وأظهرت نتائج اختبار نشاط المحفز الضوئي ZnO-KATKS أن الوقت الأمثل لتحلل صبغة برتقالي الميثيل هو ۹۰ دقيقة من الإشعاع، بنسبة تحلل بلغت %٩٦.١٦٥٤، وأن الرقم الهيدروجيني الأمثل هو ۳، بنسبة تحلل بلغت %٩٧.٠٤٧٣.