Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
SEMIKONDUKTOR TiO2 SEBAGAI MATERIAL FOTOKATALIS BERULANG
Hasniah Aliah1 ,Yuni Karlina2 1
Jur. Fisika FST UIN SGD Bandung * Email:
[email protected]
Abstrak Telah dilakukan studi mengenai polimer polipropilena (PP) berlapis TiO2 sebagai material fotokatalis berulang (reusable photocatalyst) yang diaplikasikan pada fotodegradasi metilen biru (MB). Pabrikasi pelapisan TiO2 pada polimer PP dilakukan menggunakan tehnik thermal milling dengan pengaturan suhu pada 100°C selama 90 menit dalam alat cylinder milling. Pengujian fotodegradasi dilakukan dengan cara penggunaan polimer berkatalis TiO2 yang sama secara berulang dimulai dengan sekali pemakaian, dua kali, tiga kali, dan seterusnya hingga sepuluh kali pemakaian dengan proses penyinaran selama lima hari. Berdasakan uji fotodegradasi, diperoleh hasil bahwa penggunaan material fotokatalis secara berulang hingga sepuluh kali pengulangan menghasilkan pengurangan konsentrasi berturut-turut sebesar 96,09%, 96,73%, 96,31%, 96,30%, 97,27%, 96,53%, 94,58%, 95,81%, 95,5%, dan 91,01%. Dengan demikian, katalis TiO2 yang telah digunakan berulang hingga sepuluh kali masih mampu mengurai senyawa MB hingga 90%. Kata kunci: Fotokatalisis, TiO2, Polimer polipropilen, materail fotokatalis berulang
185
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
dkk., 2012). Salah satu contoh zat warna
PENDAHULUAN
yang banyak digunakan industri tekstil Air merupakan salah satu faktor adalah metilen biru. penting
dalam
menunjang
kebutuhan Rata-rata konsentrasi limbah dari
hidup bagi seluruh mahluk di permukaan industri tekstil dilaporkan memiliki sekitar bumi. Dewasa ini sumber air secara 300 mg/L (Chittaranjan dkk., 2012). bertahap
semakin
maraknya
limbah
tercemar
karena Adapun
yang
tidak
konsentrasi
penggunaan
zat
diolah pewarna lebih dari 1 ppm akan sangat
terlebih dahulu sebelum dibuang. Adapun terlihat di dalam air. Selain menyebabkan air limbah yang mencemari lingkungan polusi estetika, zat pewarna juga akan bersumber dari berbagai industri, yang menghambat proses fotosintesis tanaman banyak menghasilkan air limbah berwarna. air, sehingga mengurangi tingkat oksigen Air limbah berwarna yang sulit diolah terlarut dalam air (Veliev dkk., 2006). berasal dari berbagai industri seperti Semua fakta di atas mendorong kebutuhan tekstil, pulp dan kertas, kosmetik, tinta, untuk mengembangkan teknologi yang pengolahan makanan dan lain-lain. layak
dan
mudah
dilakukan
untuk
Industri tekstil merupakan salah pengolahan zat pewarna pada air limbah. satu
penghasil
air
limbah
berwarna Banyak
peneliti
sebelumnya
telah
terbanyak, karena menggunakan sekitar berupaya untuk mencari solusi dengan 80%
zat
pewarna
pada
proses berbagai metode melalui proses fisika,
produksinya. Pada saat ini ada sekitar kimia dan biologi. 10.000 jenis pewarna yang digunakan di seluruh dunia dengan total produksi 8×106
Proses fisika seperti adsorpsi, koagulasi
dan
penggunaan
membran
ton per tahun atau 10-15%, zat pewarna menunjukkan hasil yang bagus dalam berakhir menjadi air limbah (Chittaranjan penyisihan warna, namun dalam beberapa 186
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
metode tersebut masih memiliki banyak
dalam proses pengolahan (Srinivasan dan
kekurangan, yaitu menghasilkan lumpur
Murthy, 2009).
dalam proses pengolahan, kurang efektif
Dari beberapa proses pengolahan
pada zat warna tertentu, menghambat
limbah zat warna di atas, ada metode yang
penyaringan dan cenderung mahal karena
kini sedang berkembang yaitu proses
memerlukan tempat yang cukup luas serta
fotokatalis, merupakan metode alternatif
sulit dilakukan oleh masyarakat awam
yang
(Gupta, 2009; Hai dkk., 2008).
pengolahan limbah maupun fotodegradasi
Proses biologis seperti aerobik dan anaerobik
biodegradasi,
potensial
dilakukan
untuk
senyawa organik seperti zat warna metilen
biosorpsi,
biru dengan skala besar dan dengan biaya
bioremediasi enzimatik dan degradasi
yang relatif murah. Teknik fotokatalis
dengan
merupakan
menggunakan
batch
reactor
proses
fotokimia
yang
(Kaushik dan Malik, 2009). Metode
dikombinasikan dengan katalis terintegrasi
tersebut memiliki kelebihan yaitu dapat
untuk melakukan suatu reaksi transformasi
mengoksidasi zat warna sekitar 90%
kimia. Transformasi kimia tersebut terjadi
(Harush dkk., 2011), namum memiliki
pada
kekurangan yaitu tingkat degradasi zat
semikonduktor yang melibatkan cahaya
warna yang sangat rendah serta sulit
yang berasal dari foton dengan energi
merealisasikan pada masyarakat umum
tertentu.
dan hanya mampu dilakukan dalam skala
fotokatalis dapat menguraikan senyawa
laboratorium.
dengan bantuan cahaya. Mekanisme dasar
Proses
kimia
seperti
permukaan
Dengan
proses
lain,
untuk
pasangan electron-hole pada permukaan
mengatasi masalah limbah zat warna
katalis semikonduktor ketika terinduksi
namun tidak efisien dan cenderung mahal
oleh energi foton yang sesuai. Dari
digunakan
yaitu
lain
dari
dapat
ini
kata
katalis
ozonisasi, Ozonisasi UV, Fenton dan lainjuga
proses
bahan
terbentuknya
187
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
beberapa penelitian sebelumnya terdapat
setelah
banyak bahan katalis semikonduktor yang
dilakukan.
digunakan, terutama serbuk TiO2 terutama
tersebut juga telah dilakukan oleh berbagai
dalam
yang
peneliti, diantaranya dengan melakukan
memiliki aktivitas fotokatalis yang cukup
pelapisan serbuk TiO2 terhadap benang
tinggi, stabil secara kimia, serta tidak
nilon
beracun (Hashimoto dkk., 2010). Teknik
menggunakan aica aibon, ada pula yang
ini
menempelkan
bentuk
juga
kristal
memiliki
anatase
keunggulan
lebih
proses
penjernihan
Pemecahan
dengan
dari
masalah
metode
pada
selesai
perekatan
permukaan
high
dikarenakan mengunakan bahan yang
density polyethylene (HDPE) dengan cara
murah dan mudah didapatkan serta tidak
penggilingan disertai pemanasan secara
memerlukan instalasi atau tempat yang
konvensional (Subiayanto dkk., 2009;
luas seperti halnya metode pengolahan air
Arutanti,
limbah lainnya. Juga dapat di gunakan
polipropilena
oleh masyarakat umum karena perosesnya
nanopartikel TiO2 untuk pengganti HDPE,
yang mudah.
dengan
Pada
beberapa
sebelumnya
penggunaan
penelitian serbuk
TiO2
2010).
Pengunaan
polimer
sebagai
matriks
(PP)
cara
dilapiskan
pada
permukaannya dirasa mampu bekerja lebih baik,
karena
polimer
polipropilena
untuk penjernihan limbah zat warna
memiliki densitas yang lebih rendah
dilakukan dengan cara menaburkan serbuk
daripada
TiO2 secara langsung kedalam air limbah
transparansi yang sangat baik sehingga
(Arutanti, 2009). Tetapi teknik tersebut
mampu mengapung pada permukaan air
memiliki kendala yaitu serbuk TiO2
sebelum dan sesudah dilapisi nanopartikel
menjadi polutan baru dalam limbah karena
TiO2.
perlu
memudahkan dalam penanganan akhir
penanganan
khusus
dalam
pemisahan serbuk TiO2 dengan air limbah
berupa
air
Hal
serta
memiliki
tersebut
pemisahan
juga
antara
tingkat
dapat
fotokatalis 188
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
berlapis TiO2 dengan air limbah setelah
sangat
bergantung
pengujian (Fitria, 2011).
(1000C)
dan durasi pengadukan (90
Serbuk spektrum
TiO2
teknis
absorbansi
memiliki
temperatur
menit), dengan nilai optimum dari kedua
lebar
parameter
dibandingkan dengan serbuk TiO2 murni,
pengujian
jika TiO2 murni hanya memiliki efisiensi
model limbah organik (Aliah, 2012).
fotokatalitik
dari energi
Dalam penelitian tersebut juga telah
matahari maka TiO2 teknis mempunyai
mengkaji mengenai kestabilan katalis pada
spektrum penyerapan cahaya tampak yang
permukaan polimer PP dengan pemakaian
lebih besar sekitar 45% energi matahari
berulang hingga lima kali dan didapatkan
dalam proses fotokatalisnya (Nurmawati
hasil bahwa polimer berkatalis TiO2
dkk., 2009). Hal tersebut terjadi karena
mampu mengurai senyawa metilen biru
pada TiO2 teknis terdapat dopan seperti N,
hingga 97%.
sebesar
yang
pada
5%
B, C, F, dan lain-lain sehingga mampu
tersebut
diperoleh
fotodegradasi
dari
katalis
pada
Berdasarkan pemaparan diatas,
memperkecil band gap dan memperbesar
fokus
spektrum serapan cahaya dari titania.
penelitian
Penggunaan TiO2 teknis pada proses
fotodegradasi metilen biru hingga sepuluh
fotokatalis
mampu
kali pengulangan. Dari hasil pengujian
energi
tersebut, akan dapat diketahui kualitas
diharapkan
memaksimalkan
pemanfaatan
matahari dalam proses degradasi. Penelitian
sebelumnya
yang ini
penempelan telah
polimer
dikembangkan adalah
katalis
propilena
pada dalam
diketahui teknik pelapisan partikel TiO2
senyawa metilen biru.
pada permukaan polimer polipropilena
METODE EKSPERIMEN
dengan cara pemanasan terkontrol disertai pengadukan. Proses pelapisan tersebut
dalam pengujian
permukaan mengurai
Penelitian ini meliputi beberapa tahapan,
yaitu
sintesis
polimer 189
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
polipropilena (PP) dilapisi TiO2, pengujian
hanya dengan memodifikasi milling yang
katalis polimer PP berlapis
TiO2 yang
terbuat dari bahan stainless steel dengan
telah digunakan secara berulang hingga
diameter 12,1 cm dan panjang 22,9 cm.
sepuluh kali untuk mendegradasi limbah
Ilustrasi proses pelapisan TiO2 pada
organ metilen biru, dan karakterisasi
permukaan PP dalam cylinder milling
sampel uji limbah organik dan morfologi
dapat dilihat pada Gambar 1.
permukaan katalis berturut-turut dengan menggunakan UV-Vis dan SEM. Pada dilakukan
penelitian sebelumnya,
yang
telah
pabrikasi
polipropilena (PP) dilapisi TiO2 telah berhasil dilakukan dengan menggunakan GAMBAR 1. Ilustrasi proses milling alat cylinder milling yang dimodifikasi dalam eksperimen ini (Aliah, 2012) dari sebuah oven pemanas rumah tangga Parameter yang digunakan dalam (Aliah, 2012). Spesifikasi milling yang sintesis katalis TiO2/PP dan pengujian digunakan adalah KIRIN electrik oven fotodegradasi dapat dilihat pada Tabel 1. model KBO-190 RAW yang dilengkapi Kalibrasi pembuatan kurva standar dengan suhu dan waktu terkontrol. Alat MB
telah
dilaporkan
pada
paper
pemanas tersebut juga memiliki sistem sebelumnya yaitu dengan membuat larutan pemutar di dalamnya, ini membuat proses standar dari metilen biru PA dengan sintesis pelapisan akan lebih sempurna konsentrasi 0,5×10-5 M, 1×10-5 M, dan karena suhu dan waktu dapat dengan 2×10-5M. Kurva karakterisasi absorbansi otomatis diatur. Pemanas tersebut adalah MBdengan beberapa variasi konsentrasi oven pemanas biasa yang banyak dijual didapat
dengan
pengukuran
UV-Vis
dipasaran, modifikasi yang telah dilakukan 190
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
menggunakan alat UV Visible Hewlett
kerapatan katalis lebih kecil daripada
Packard 8453 Diode Array pada panjang
kerapatan
gelombang
ilustrasi Gambar 2.
400-800
nm.
Proses
pengukuran dilakukan di Laboratorium Kimia
Analitik
Institut
Teknologi
larutan
MB
terlihat
pada
Pengujian fotodegradasi dilakukan di bawah sinar matahari langsung selama
Bandung.
lima hari. Sampel uji diambil setiap sore
Tabel 1 Parameter sintesis katalis TiO2/PP
hari sekitar pukul 15.30 WIB untuk
dan
kemudian
pengujian
aktivitas
fotokatalitik
(Aliah, 2012).
absorbansi
Temperatur pengadukan Durasi pengadukan Konsentrasi awal MB Volume larutan MB Massa katalis
Pada
tahap
dilakukan larutan
pengukuran
MB.
Absorbansi
100 0C
larutan diukur dengan menggunakan UV-
90 menit
VIS spektrometer dan konsentrasinya
2,00×10-5 M
dihitung
250 ml
larutan standar MB.
berdasarkan
kurva
kalibrasi
9 gram
fotodegradasi
MB,
pengujian dilakukan dengan menggunakan sumber cahaya matahari langsung dengan intensitas cahaya yang diukur secara periodik.
Pengujian
kinerja
katalis
dilakukan dengan memasukkan sembilan gram katalis TiO2/PP ke dalam 250 ml model limbah MB (konsentrasi awal
Gambar 2 Ilustrasi proses degradasi larutan MB dengan fotokatalisis dibawah sinar matahari
2,00×10-5 M). Katalis akan mengapung pada permukaan model limbah karena 191
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
Adapun
dapat
Selanjutnya, pengujian dilakukan dengan
dinyatakan dengan persamaan kecepatan
menggunakan katalis yang baru digunakan
reaksi kinetik yaitu:
satu
−
degradasi
MB
ISSN 1979-8911
=
(1)
=
(2)
kali
dengan
uji
fotodegradasi MB dengan katalis yang dipakai untuk kedua kalinya. Demikian seterusnya
=
bersamaan
hingga
proses
pengujian
(3) sampai pada penggunaan katalis sepuluh, sembilan, delapan dan seterusnya yang
dengan
adalah laju degradasi metilen
biru (M/hari), awal
merupakan konsentrasi
metilen
biru
(M),
C
dilakukan
secara
bersamaan.
Dengan
demikian, pada hari kelima pengujian
adalah
diperoleh sampel uji yang menunjukkan
konsentrasi metilen biru setelah waktu t
fotodegradasi MB yang menggunakan
(M), t menunjukkan waktu (hari), dan k
katalis satu kali pakai hingga katalis yang
merupakan tetapan kelajuan degradasi
telah digunakan hingga sepuluh kali.
(hari-1).
Karakterisasi yang akan dilakukan
Untuk
mengetahui
penempelan
material
TiO2
permukaan
polimer
PP
mendekomposisi
material
kualitas pada dalam organik,
pada sampel limbah organik yang telah melalui
penjernihan
melalui
teknik
fotokatalisis adalah karakterisasi UV-Vis (Ultraviolet-Visible)
yaitu
karakterisasi
material TiO2/PP digunakan dalam uji
untuk
fotodegradasi MB secara berulang hingga
terhadap cahaya tampak yang bersumber
sepuluh kali pemakaian. Pada tahap awal,
dari cahaya matahari, selanjutnya hasil
uji fotodegradasi MB dilakukan untuk
karakterisasi tersebut dapat dikonversi
katalis yang baru pertama kali digunakan
menjadi penurunan konsentrasi sampel
dan sampel uji diambil pada hari kelima.
limbah organik dari hari ke hari untuk
mengetahui
serapan
sampel
192
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
melihat peluang penggunaan katalis secara
Temperatur yang digunakan sebesar 100°C
berulang
dengan lama pelapisan yaitu 90 menit.
(reusabilitas)
fotokatalis
yang
Karakterisasi
telah
material digunakan.
menggunakan
SEM
mengetahui
kondisi
dilakukan
untuk
morfologi
permukaan
dengan
dari
kestabilan
katalis
penempelan
terkait TiO2
setelah digunakan hingga sepuluh kali.
Gambar 3. Cylinder milling dengan pengaturan suhu dan waktu otomatis, KIRIN electrik oven model KBO-190
HASIL DAN PEMBAHASAN Pabrikasi pelapisan material TiO2
RAW Pada penelitian ini, MB digunakan
pada permukaan polimer PP dilakukan dengan menggunakan teknik pemanasan terkontrol dari alat cylinder milling yang ditunjukan dalam Gambar 3. Alat ini berupa oven dengan pengatur waktu, suhu, dan putaran otomatis. Tabung milling
sebagai model limbah organik yang akan dijernihkan memakai teknik fotokatalisis. Agar konsentrasi MB selama eksperimen berlangsung
(PP),
dan
silinder
nonmagnetik sebagai penumbuk. Pada proses ini dimasukan material serbuk TiO2 teknis
dan
Polimer
PP
dengan
perbandingan yang sama secara bersamaan ke dalam cylinder milling dengan suhu dan lama
pelapisan
yang
diketahui,
maka
diperlukan kalibrasi MB. Pengukuran kalibrasi konsentrasi
sebagai wadah pelapisan TiO2 terhadap Polypropylene
dapat
MB
dilakuka
dengan
menggunakan
spektroskopi UV-Vis yang menunjukan hasil metilen
kurva biru
karakterisasi berada
absorbansi
pada
puncak
maksimum panjang gelombang 664 nm (Aliah dkk., 2012). Hasil pengukuran
terkontrol. 193
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
kurva
hubungan
ISSN 1979-8911
absorbansi-konstanta
dapat dilihat pada Gambar 4
Karena
proses
fotokatalisis
berlangsung dalam keadaan terbuka maka proses akan sangat dipengaruhi oleh kondisi
cuaca
dan
intensitas
cahaya
matahari dari keadaan sempel uji. Secara umum Gambar 4. Kurva kalibrasi larutan standar
di
atas
menunjukkan
hubungan linear antara konsentrasi dan absorbansi
larutan
MB
hari
menunjukan
perbedaan kondisi cuaca, seperti dilihat pada Gambar 6 yang menunjukan kondisi
metilen biru (Aliah dkk., 2012) Kurva
perbedaan
menurut
matahari yang diukur pada lima hari penyinaran
berturut-turut.
Parameter
intensitas cahaya ini merupakan informasi
persamaan,
A 0,47 105 C
cuaca rata-rata dari intensitas cahaya
(4.1)
tambahan mengenai kondisi lingkungan di sekitar
lokasi
eksperimen
pengujian
dengan A adalah absorbansi larutan MB fotodegradasi berlangsung. pada panjang gelombang 664 nm dan C merupakan konsentrasi larutan MB. Sampel larutan MB pada hari ke-0 dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 6. Parameter fisis intensitas cahaya matahari rata-rata per hari Gambar 7 menunjukkan spektrum Gambar 5. Sampel uji di hari ke-0
serapan di hari pertama dan hari ke lima.
( C0 2.40 105 M)
Dapat dilihat bahwa puncak absorbansi
194
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
larutan MB juga mengalami penurunan
dimana terjadi degradasi warna dari biru
yang signifikan pada setiap sampel uji
menjadi
dimulai
dari
penggunaan
yang
bening
(Gambar
8).
baru
dilakukan pertama kali, kedua, ketiga, hingga penggunaan ke sepuluh. Spektrum serapan pada sempel uji larutan MB tanpa katalis juga mengalami penurunan puncak namun tidak menurun seoptimal larutan MB dengan menggunakan katalis, hal ini disebabkan karena peran katalis pada polimer
adalah
untuk
mempercepat
dekomposisi senyawa MB dalam larutan. Proses dekomposisi larutan MB tanpa katalis cenderung lambat dikarenakan proses dekomposisi senyawa MB hanya terjadi apabila adanya bantuan cahaya matahari langsung yang bereaksi dengan katalis. Dari masing-masing sempel larutan MB yang diuji dalam reaktor tak alir, dapat dlihat bahwa semakin lamanya penyinaran
dilakukan
maka
semakin
berkurang konsentrasi dari larutan MB tersebut.
Hal
berkurangnya
ini
ditunjukkan
absorbansi
larutan
oleh MB 195
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
Gambar 7. Spektrum serapan MB hari ke-1 (H-1) dan hari ke-5 (H-5) menggunakan katalis yang dipakai berulang hingga sepuluh kali.
196
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
Gambar 8. Hasil degradasi larutan metilen biru dari hari ke-1 (dari kiri ke kanan) hingga hari ke-10.
Pada Gambar
9
tampak
adanya
menggunakan
sinar
matahari
perbedaan laju dekomposisi untuk setiap
memungkinkan
larutan MB mulai terlihat pada hari pertama
elektron
penyinaran. Kurva grafik hubungan antara
membangkitkan hole pada pita valensi dari
Ct/C0
perlakuan
material katalis semikonduktor (TiO2). Hole
memperlihatkan adanya penurunan tetapan
tersebut akan bereaksi dengan air yang
kelajuan degradasi. Penyinaran dengan
menghasilkan radikal bebas hidroksil OH-
terhadap
lamanya
ke
terjadinya
langsung
pita
eksitasi
konduksi
dari
sehingga
yang berperan dalam mengoksidasi senyawa 197
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
organik. Semakin lama waktu penyinaran
Bila ditinjau dari nilai laju kinetik
maka degradasi konsentrasi larutan MB akan
degradasi untuk masing-masing sampel uji,
semakin menurun. Hal ini disebabkan karena
nilai
adanya katalis yang berada di dalam larutan
menggunakan katalis sekali hingga sepuluh
MB akan mendapat penyinaran yang lebih
kali penggunaan berturut-turut sebesar, 0,973
lama yang berakibat lebih banyaknya katalis
hari-1, 0,984 hari-1, 0,952 hari-1, 0,734 hari-1,
yang aktif dan menghasilkan hydroxyl radikal
0,94 hari-1, 0,906 hari-1, 0,911 hari-1, 0,912
yang membantu mendegradasikan larutan
hari-1, 0,837 hari-1, dan 0.919 hari-1 dengan
MB.
konsentrasi awal 2.40×20-5M.
k
untuk
larutan
MB
dengan
Gambar 9 menunjukkan stabilitas polimer
berlapis
katalis
TiO2
untuk
fotodegradasi MB secara berulang setelah penyinaran lima hari masih mampu mengurai senyawa diatas 90%.
Gambar 10. Grafik fotodegradasi MB secara berulang setelah penyinaran lima hari.
Gambar
10
menunjukkan
pengurangan konsentrasi senyawa MB dalam Gambar
9.
Fotodegradasi
MB
untuk
larutan uji pada hari kelima pengujian dengan
pengujian penggunaan polimer berkatalis
katalis yang digunakan secara berulang dari
TiO2/PP secara berulang.
konsentrasi awal 2,00×10-5 M. Pada hari 198
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1 kelima,
katalis
yang
ISSN 1979-8911
digunakan
untuk
polimer. Gambar 11b menunjukan citra SEM
pertama kali hingga penggunaan sepuluh kali
butiran polimer berkatalis TiO2 yang sudah
mampu
mendegradasi MB berturut-turut
digunakan satu kali pada proses fotodegradasi
penggunaan pertama kali sebanyak 96,09%,
MB yang menunjukan bahwa material TiO2
penggunaan kedua
masih
96,73%,
penggunaan
menempel
dengan
sempurna.
ketiga 96,31%, penggunaan keempat 96,30%,
meskipun terlihat adanya aglomerasi MB
penggunaan kelima 97,27%, penggunaan
yang menempel pada permukaan katalis,
keenam
ketujuh
namun setelah proses fotodegradasi berakhir
94,58%, penggunaan kedelapan 95,81%,
permukaan berlapis katalis akan kembali
penggunaan
kesembilan
pada kondisi semula.
penggunaan
yang
96,53%,
penggunaan
95,5%,
mampu
Gambar 11c menunjukkan citra SEM
mengurai hingga 91,01%. Maka dari itu,
polimer PP berlapis katalis TiO2 yang sudah
katalis berlapis TiO2 yang telah digunakan
digunakan hingga sepuluh kali pengulangan.
masih
MB
Dapat dilihat bahwa lebih banyak lagi
secara
berulang
senyawa MB yang menempel pada katalis di
masih
mungkin
permukaan polimer. Meskipun demikian,
mampu
kesepuluh
dan
mengurai
sehingga
penggunaan
(reusable
photocatalyst)
senyawa
terjadi.
masih cukup banyak katalis yang menempel Gambar 11a menunjukkan citra SEM
untuk butiran polimer berlapis TiO2 sebelum
sehingga
masih
mampu
mendegradasi
senyawa MB hingga 90%.
diterapkan pada proses fotodegradasi katalis TiO2 menempel sempurna pada permukaan
199
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
(a)
(b)
(c)
Gambar 11. Citra SEM butiran polimer berlapis TiO2 (a) sebelum digunakan, (b) setelah satu kali penggunaan, dan (c) setelah melalui 10 kali penggunaan berulang
KESIMPULAN Penggunaan berulang katalis TiO2/PP
hingga
melebihi
sepuluh kali
penggunaan.
pada proses fotodegradasi hingga sepulih kali pemakaian
dalam
pengujian
aktifitas
fotokatalitik larutan limbah organik metilen biru menunjukkan bahwa katalis TiO2/PP bersifat reusable, dengan ditunjukan pada
REFERENSI Abdullah,
M.
dan
Khairurrijal.,
2010.
Karakterisasi Nanomaterial: Teori, Penerapan Dan Pengolahan Data, CV. Rezeki Putera, Bandung, 71-
hasil penurunan konsentrasi senyawa MB dalam proses fotodegradasi dihari ke lima
77. Arutanti, O., Abdullah, M., Khairurrijal, dan
penyinaran mampu mengurai hingga lebih
Mahfudz, H., 2009. Penjernihan
dari 90%. Pada karakterisasi citra SEM juga
Air dari Pencemar Organik dengan
menunjukan bahwa katalis TiO2
masih
Proses
Fotokatalis
Permukaan
Titaniun
pada Dioksida
menempel dengan baik pada permukaan
(TiO2).
polimer, hal tersebut
Nanoteknologi, Edisi khusus, ISSN
memberi peluang
pemanfaatan katalis berlapis TiO2/PP secara
Jurnal
Nanosains
dan
1979-0880.
200
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
Chittaranjan, S., Ashok, K., Gupta., Indu, M,
Coating
Temperature
dan Pillai S., 2012. Heterogeneous
Powder
on
photocatalysis
textile
Polymer Surface for Photocatalytic
wastewater: Evaluation of reaction
Degradation of Methylene Blue” in
kinetics
The
of
and
real
characterization.
the
Fourth
of
TiO2
Polypropelene
Nanoscience
and
Journal of Environmental Science
Nanotechnology Symposium 2011,
and Health, Bagian A 47, 2109–
edited by Ferry Iskandar et al., AIP
2119. ISSN: 1093-4529 (Print);
Conf.
1532-4117 (Online)
Institute of Physics, Melville, NY,
Proc.
1415,
American
2011, pp. 155-158. Darajat, S., Aziz, H., dan Alif, A., 2008. Seng Oksida
(ZnO)
sebagai
H. Aliah, A. E. Nurasiah, Y. Karlina, O.
Proses
Arutanti, E. Sustini, M. Budiman,
Degradasi Senyawa Biru Metilen.
M. Abdullah., 2012. “Optimasi
J. Ris. Kim. Vol. 1, No. 2 ISSN
Durasi Pelapisan Katalis TiO2
1978-628X, hal 179-185.
pada
Fotokatalisis
pada
Permukaan
Polipropilena Fitria, I., 2011. Pelapisan Nanopartikel TiO2 pada Bulir Polimer Transparan dan
Aplikasinya
Fotokatalis
dengan
sebagai Radiasi
Matahari. TESIS, Jurusan Fisika,
serta
Polimer Aplikasinya
dalam
Fotodegradasi
Larutan
Metilen
Biru”
Seminar
dalam
Nasional Material 2012, diedit oleh Khairurrijal et al., Prosiding SNM 2012, Bandung
Fakultas Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam , ITB.
H. Aliah, A. Sawitri, M. P. Aji, A. Setiawan, E. Sustini, M. Budiman, dan M.
Gupta, V.K., dan Suhas., 2009. Application of low-cost
adsorbents
for
dye
removal—A review. J. Environ. Mgt., 90, 2313–2342.
Sustini,
M.
Budiman,
Partikel
2012. TiO2
Polipropilena
“Pelapisan
pada dan
Polimer
Aplikasinya
sebagai Reusable Photocatalyst”
H. Aliah, O. Arutanti, Masturi, A. Setiawan, E.
Abdullah.,
M.
Abdullah., 2011. “Optimization of
dalam Seminar Nasional Material 2012, diedit oleh Khairurrijal et al., Prosiding SNM 2012, Bandung 201
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1
ISSN 1979-8911
H. Aliah., 2012. Imobilisasi TiO2 pada Permukaan
Bulir
Polipropilena
dan
sebagai
Polimer
DISERTASI,
21 Agustus 2013 waktu 01:30 WIB
Aplikasinya
Fotokatalis
Fotodegradasi
30506-209998.html. Diakses pada
pada
Metilen
Kaushik, P., dan Malik, A., 2009. Fungal dye decolourization: Recent advances
Biru.
Jurusan
and
Fisika,
Karlina,
submerged
membrane
reactor-
dyes
2013.
Polimer
Propilena
pada
Fotodegradasi
Metilen Biru, Skripsi, Universitas
in
Islam Negeri Sunan Gunung Djati
fungi
Bandung.
Biosorption/PAC-
adsorption, membrane retention
Kudo, A., 2003. Photocatalyst Materials for
and biodegradation. J. Membrane
Water Splitting. Catalysis Surveys
Sci., 325, 395–403.
from Asia, Vol. 7, No. 1, pp 31-38.
Hashimoto, K., Irie, H., Fujishima, A., 2005.
Litter,
M.
I.
1999.
Heterogenous
TiO2 Photocatalysis: A Historical
Photocatalysis Transition Metal
Overview and Future Prospects,
Ion
Japanese
Applied
Journal
of
Applied
Physics, 44, 8269-8285. Hitachi,
Y.,
Berulang
Fukushi, K., 2008. Removal of different
Environ.
Berlapis TiO2 sebagai Fotokatalis
Hai, F.I., Yamamoto, K., Nakajima, F.,
structurally
potential,
International, 35, 127–141.
Fakultas Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam , ITB.
future
2010.,
Scanning
in
Photocatalytic Catalysis
System, B
:
Environmental, pp 89-114. Electron
Malato, S., Blanco, J., Vidal, A., Alarcón, D,.
(SEM)
Maldonado, M. I., Cáceres, W. J.,
Microscope
http://www.directindustry.com/pro
2003. Gernjak. Applied studies in
d/hitachi-high-technologies
solar photocatalytic detoxification:
europe/variable-pressure-
an overview. Solar Energy , 75 ,
analytical-field-emission-scanning-
329-336.
electron-microscopes-vp-fe-semSawitri, A., 2012. Fotodegradasi Pewarna Organik Metilen Biru dibawah 202
Edisi Juni 2015 Volume IX No. 1 Sinar
Matahari
Fotokatalis
ISSN 1979-8911
Menggunakan
Polimer
Berlapis
Nanoteknologi, Edisi khusus, ISSN 1979-0880.
Titanium Dioksida (TiO2), Skripsi, Universitas Islam Negeri Sunan
Veliev, E.V., Ozturk, T., Veli, S., dan Fatullayev,
Gunung Djati Bandung.
A.G.,
2006.
Application of diffusion model for Slamet, Syakur, R., and Danumulyo, W.,
adsorption of azo reactive dye on
2003. Pengolahan Limbah Berat
pumice. Polish J. Environ. Study,
Chromium (VI) dengan Fotokatalis
15(2), 347–353.
TiO2, Jurnal Teknologi, 7, 27-32. Wahyuni, NF., 2009. Spektrofotometer UVS.M. SZE. 1985. Semiconductor Devices
Vis
(Ultra
Violet-Visible)
Physics and Technology,. Bell
http://repository.ipb.ac.id/bitstream
Telephone Laboratories, Inc.
/handle/123456789/60196/BAB%2 0III%20Metodologi.pdf.
Srinivasan, S.V., dan Murthy, D.V.S., 2009. Statistical
optimization
for
Diakses
pada 21 Agustus 2013 waktu 01:35 WIB.
decolorization of textile dyes using Trametes
versicolor.
J.
Hazard.Mater., 165, 909–914.
Xu, T.H.,song, C.-L., Liu, Y., dan Han, G.-R. (2006): Band Structure of TiO2 Dopen With N, C and B, J.
Subiayanto, H., Abdullah, M., Khairurrijal,
Zhejiang Univ. Science, B7, 299.
dan Mahfuz, H., 2009. Pelapisan Nanomaterial TiO2 Fasa Anatase
Zaleska, A. 2008. Doped-TiO2: A Review,
pada Nilon Menggunakan Bahan
Recent Patents on Engineering, 2,
Perekat
pp 157-164.
Aica
Aibon
dan
Aplikasinya sebagai Fotokatalis, Jurnal
Nanosains
dan
203
