ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Transkripsi

1 Agusty, Inge Prima, 2012, Penggunaan Zeolit Terimpregnasi TiO 2 untuk Mendegradasi Zat Warna Congo Red, SKRIPSI, di bawah bimbingan Drs. Yusuf Syah, M. S, dan Alfa Akustia Widati, S. Si, M. Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang degradasi fotokatalitik congo red menggunakan zeolit terimpregnasi TiO 2 (TiO 2 /zeolit). TiO 2 /zeolit dibuat melalui pencampuran antara zeolit alam dan TiO 2 menggunakan media etanol absolut. Karakterisasi hasil impregnasi dilakukan dengan difraksi sinar-x dan spektrofotometri infra red untuk mengetahui distribusi TiO 2 pada permukaan zeolit. TiO 2 /zeolit digunakan untuk mendegradasi zat warna congo red secara fotokatalitik pada kondisi optimum yaitu ph 4 dan waktu degradasi 120 menit. Degradasi congo red menggunakan katalis TiO 2 /zeolit (81,66%) menunjukkan hasil yang lebih baik dibanding degradasi congo red menggunakan zeolit (80,69%), TiO 2 (78,87%) dan tanpa menggunakan katalis (57,63%). Kata kunci: degradasi, fotokatalitik, impregnasi, TiO 2 /zeolit, congo red. vii

2 Agusty, Inge Prima, 2012, The Use of Zeolite Impregnated TiO 2 for Degradation Congo Red Dyes, SKRIPSI, under Guidance Drs. Yusuf Syah, M. S, and Alfa Akustia Widati, S. Si, M. Si, Departement of Chemistry, Sains and Technology Faculty, Universitas Airlangga, Surabaya ABSTRACT Research on photocatalytic degradation of congo red using the zeolite impregnated TiO 2 (TiO 2 /zeolite) has been developed. TiO 2 /zeolite made by mixing the natural zeolite and TiO 2 using absolute ethanol media. Characterization of the impregnation was done using X-ray diffraction and infra red spectrophotometry to determine the distribution of TiO 2 on the surface of zeolite. TiO 2 /zeolite used for degradation congo red dyes in photocatalytic on the optimum conditions were ph 4 and degradation time 120 minutes. Degradation of congo red using TiO 2 /zeolite catalyst (81,66%) showed better result than the degradation of congo red using zeolite (80,69%), TiO 2 (78,87%) and without using a catalyst (57,63%). Keywords : degradation, photocatalytic, impregnation, TiO 2 /zeolite, congo red. viii

3 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI... iii LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Difraksi Sinar-X Fotodegradasi Fotokatalisis Semikonduktor Spektrofotometri UV-Vis Spektroskopi Infra Merah Tahapan Reaksi Fotokatalisis TiO TiO Zat Warna Senyawa azo Zat warna congo red Zeolit Komposisi zeolit Struktur zeolit Sifat-sifat zeolit BAB III METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Alat penelitian Bahan penelitian Diagram Alir Penelitian Prosedur Kerja Pembuatan larutan HCl 0,05 M ix

4 3.4.2 Pembuatan larutan NaOH 0,1 M Pembuatan larutan H 2 O 2 15% Pembuatan larutan induk congo red 1000 ppm Pembuatan larutan standar congo red Pembuatan larutan sampel congo red Penentuan panjang gelombang maksimum congo red Pembuatan kurva standar congo red Pembuatan katalis untuk degradasi congo red Preparasi zeolit Impregnasi TiO 2 ke dalam zeolit Penentuan waktu degradasi optimum Penentuan ph optimum Degradasi larutan sampel congo red Degradasi larutan sampel congo red dengan TiO 2 /zeolit pada kondisi optimum Penentuan pengaruh TiO 2 terhadap degradasi congo red Penentuan pengaruh zeolit terhadap degradasi congo red BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Congo Red Pembuatan Kurva Standar Congo Red Pembuatan Katalis untuk Degradasi Congo Red Preparasi zeolit Impregnasi TiO 2 ke dalam zeolit Penentuan Waktu Degradasi Optimum Penentuan ph Optimum Degradasi Larutan Sampel Congo Red Degradasi Larutan Sampel Congo Red dengan TiO 2 /zeolit pada Kondisi Optimum BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

5 DAFTAR TABEL Nomor Judul Tabel Halaman 2.1 Perbandingan sifat rutile dan anatase Nama mineral zeolit dan rumus kimianya Komposisi unsur zeolit alam Turen Malang Data pengukuran larutan standar congo red Data penentuan waktu optimum degradasi congo red Data pengukuran ph optimum degradasi congo red Data pengukuran degradasi congo red dengan TiO 2 /zeolit, TiO 2, zeolit dan tanpa katalis pada waktu dan kondisi ph optimum xi

6 DAFTAR TABEL Nomor Judul Tabel Halaman 2.1 Perbandingan sifat rutile dan anatase Nama mineral zeolit dan rumus kimianya Komposisi unsur zeolit alam Turen Malang Data pengukuran larutan standar congo red Data penentuan waktu optimum degradasi congo red Data pengukuran ph optimum degradasi congo red Data pengukuran degradasi congo red dengan TiO 2 /zeolit, TiO 2, zeolit dan tanpa katalis pada waktu dan kondisi ph optimum xi

7 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul 1 Kurva Panjang Gelombang Maksimum Congo Red 2 Data Hasil Pengamatan pada Penentuan Kurva Standar Congo Red 3 Data dan Kurva Optimasi Waktu Degradasi Congo Red 4 Data dan Kurva Optimasi ph Degradasi Congo Red 5 Data Perhitungan Optimasi Waktu dan Optimasi ph pada Degradasi Larutan Congo Red 6 Data dan Kurva Perbandingan Degradasi Congo Red pada Kondisi Optimum dengan Perlakuan Katalis yang Berbeda 7 Spektra Infra Red Zeolit Setelah Kalsinasi dan TiO 2 /zeolit serta Difraktogram Zeolit Sebelum Kalsinasi, Zeolit Setelah Kalsinasi, TiO 2 dan TiO 2 /zeolit xiii

8 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Di Indonesia, industri tekstil termasuk penyumbang devisa terbesar selain pariwisata dan minyak bumi. Namun, kemajuan dalam bidang industri tidak diiringi dengan kesadaran dalam pengelolaan lingkungan. Industri tekstil merupakan salah satu kontributor terbesar dalam pencemaran lingkungan terutama pencemaran oleh limbah zat warna tekstil. Limbah zat warna yang dihasilkan dari industri tekstil umumnya adalah senyawa organik yang sulit didegradasi secara alami. Saat ini, berbagai teknik dan metode penanggulangan limbah zat warna tekstil telah dikembangkan di antaranya adalah metode koagulasi, oksidasi, elektrokimia, biodegradasi, klorinasi, ozonisasi, adsorpsi, pengendapan dan penyerapan dengan karbon aktif, serta metode fotodegradasi. Metode koagulasi, oksidasi, dan elektrokimia dirasa kurang memadai untuk mengatasi masalah pencemaran zat warna. Hal ini dikarenakan metodemetode tersebut akan menghasilkan polutan yang lebih terkonsentrasi. Metode biodegradasi, klorinasi, dan ozonisasi memberikan hasil yang cukup memuaskan, tetapi membutuhkan biaya operasional yang cukup mahal sehingga kurang efektif diterapkan di Indonesia (Fatimah, et al., 2006). Metode adsorpsi kurang efektif karena limbah zat warna yang diadsorpsi masih terakumulasi di dalam adsorben. Metode pengendapan dan penyerapan dengan karbon aktif juga kurang efektif karena karbon aktif hanya dapat menyerap polutan senyawa dengan berat molekul 1

9 2 yang kecil dan bersifat non polar. Dari beberapa metode di atas, metode fotodegradasi adalah metode yang paling efektif karena relatif murah dan mudah diterapkan (Lachheb, et al., 2002; Ekimov, et al., 1985; Rao, et al., 2000). Metode fotodegradasi (fotokatalisis-degradasi) memerlukan bahan katalis semikonduktor dan radiasi sinar ultraviolet (UV). Panjang gelombang sinar UV disesuaikan dengan energi celah yang dimiliki bahan semikonduktor tersebut. Katalis yang umum digunakan untuk proses fotokatalisis adalah TiO 2, Fe 2 O 3, SnO 2, ZnO, ZnS, CuS, CeO 2 ZrO 2 dan WO 3 (Hermann, 1999). TiO 2 merupakan bahan semikonduktor yang ketersediaannya banyak di pasaran serta tergolong yang paling unggul (Fatimah, et al., 2006). TiO 2 lebih sering digunakan dalam fotokatalisis khususnya pengolahan limbah karena mempunyai celah pita yang besar (3,2 ev), stabil terhadap cahaya, tidak beracun, dan kemampuan mengoksidasi tinggi (Linsebigler, 1995). TiO 2 merupakan katalis yang sering digunakan baik dalam industri maupun dalam penelitian-penelitian yang sedang berkembang saat ini. Hal ini disebabkan karena TiO 2 mempunyai beberapa keunggulan yaitu harganya ekonomis, non toksik dan yang paling penting adalah kestabilan dan keaktifannya ketika dikenai cahaya. Jadi dapat disimpulkan bahwa TiO 2 adalah fotokatalis yang ramah lingkungan. Akan tetapi, terdapat kendala yaitu TiO 2 yang tersedia secara komersil memiliki aktivitas fotokatalis yang masih rendah dan tidak selektif dalam menguraikan zat warna. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk memaksimalkan kerja TiO 2 dengan cara mendistribusikannya ke dalam media pendukung. Salah satunya

10 3 adalah dengan mengimpregnasikannya pada karbon aktif. Dari hasil penelitian, TiO 2 /karbon aktif dapat mendegradasi zat warna indigo carmine (4 x 10-4 M) hingga 91,06 % (Subramani, et al., 2007). Cara lain yaitu dengan mengimpregnasikannya pada bentonit. Dari hasil penelitian, bentonit yang didukung katalis anatase lebih aktif daripada TiO 2 komersil. Dalam waktu 1 jam dengan konsentrasi zat warna metilen biru 40 mg/l, bentonit yang didukung katalis anatase dapat mendegradasi zat warna metilen biru hingga konsentrasi yang tersisa 1 mg/l sedangkan TiO 2 komersil 25 mg/l (Rossetto, et al., 2010). Penelitian lain menyebutkan bahwa untuk memaksimalkan kerja TiO 2 adalah dengan mengimpregnasikannya ke dalam zeolit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa TiO 2 /zeolit dapat mendegradasi zat warna alizarin s (10-4 M) hingga 99% dalam waktu 60 menit (Wijaya, et al., 2006). Zeolit mempunyai struktur berongga. Rongga berisi air dan kation yang dapat dipertukarkan. Sejauh ini, banyak penelitian yang telah memanfaatkan zeolit sebagai adsorben gas dan cairan (Sunara, 1987), adsorben logam berat (Harjanto, 1993), dan sebagai media pendukung (Sumartono dan Andayani, 2007; Slamet, et al., 2008; Wijaya, et al., 2006). Dalam penelitian ini akan digunakan metode fotodegradasi untuk mendegradasi zat warna congo red. Zat warna congo red dipilih karena dipandang cukup mewakili zat warna industri tekstil. Zat warna ini sebenarnya dapat mengalami fotodegradasi secara alami oleh adanya sinar matahari. Namun, reaksinya berjalan sangat lambat karena intensitas sinar UV yang sampai ke permukaan bumi relatif rendah. Hal ini mengakibatkan akumulasi zat warna

11 4 congo red ke dasar perairan dan tanah lebih cepat daripada proses fotodegradasinya (Wijaya, et al., 2006) Dari berbagai penjelasan di atas maka pada penelitian ini akan diteliti kemampuan TiO 2 /zeolit untuk mendegradasi zat warna congo red. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui potensi TiO 2 /zeolit jika dibandingkan dengan TiO 2 dan zeolit saja dalam mendegradasi zat warna congo red. Penelitian ini menggunakan metode adsorpsi dan fotodegradasi dengan variasi waktu penyinaran oleh UV dan ph pada proses degradasi. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang permasalahan maka dapat diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut 1. Berapa waktu dan ph optimum proses degradasi congo red menggunakan TiO 2 /zeolit? 2. Apakah TiO 2 /zeolit memiliki keaktifan lebih tinggi dibandingkan TiO 2 dan zeolit saja dalam mendegradasi zat warna congo red? 1.3 Tujuan Penelitian 1. Menentukan waktu dan ph optimum pada proses degradasi congo red menggunakan TiO 2 /zeolit. 2. Mengetahui keaktifan TiO 2 /zeolit dibandingkan dengan TiO 2 dan zeolit saja dalam mendegradasi zat warna congo red.

12 5 1.4 Manfaat Penelitian Pada penelitian ini, diharapkan dapat memberi informasi ilmiah tentang metode alternatif dalam pengolahan limbah industri tekstil menjadi zat yang ramah lingkungan. Selain itu, diharapkan hasil penelitian dapat mendukung pengembangan metode adsorpsi dan fotodegradasi, serta mengaplikasikan metode tersebut untuk mendegradasi limbah zat warna tekstil khususnya zat warna congo red.

13 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Difraksi Sinar-X Sinar-X adalah bentuk dari radiasi gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang sinar-x yaitu sampai 10-8 m (1-100 Å), dan yang digunakan untuk difraksi sinar-x hanya 0,3-0,25 Å. Apabila sinar-x diarahkan pada material yang kristalin, maka atom yang berada di dalam kristal akan menyerap energi, kemudian atom akan menghamburkan sinar-x ke segala arah. Berkas sinar-x yang dihamburkan oleh atom akan saling menguatkan jika sefasa dan saling meniadakan apabila tidak sefasa. Metode difraksi sinar-x biasnya digunakan untuk pemeriksaan bahan kristalin. Pola sinar-x dari bahan-bahan kristalin dapat disebut sebagai sidik jari (finger print). Dengan menggunakan metode difraksi ini, parameter yang diukur lebar lebar dari kisi-kisi mineral yang diketahui daripada menentukan struktur dari mineral tersebut. Hukum yang digunakan pada difraksi sinar-x adalah Hukum Bragg : 2 d sin = n dengan n adalah bilangan bulat (1,2,3,...dst) yang disebut orde hamburan/ refleksi. Persamaan tersebut dikenal sebagai persamaan Bragg. Hukum Bragg dapat diamati melalui dua metode. Pertama, menggunakan sinar-x dengan panjang gelombang tertentu dan mengukur λ, sehingga dapat ditentukan lebar (d) dari beberapa bidang kristal. Metode ini disebut dengan analis 6

14 7 struktur. Kedua, menggunakan kristal dengan lebar (d) bidang kristal diketahui, kemudian mengukur θ sehingga dapat ditentukan panjang gelombang dari radiasi yang digunakan. Metode ini disebut dengan X-ray spectroscopy. Pada gambar 2.1 ditunjukkan suatu berkas sinar monokromatis dari sinar- X yang bertumbukan dengan permukaan suatu kristal. Gambar 2.1 Kondisi Bragg untuk difraksi sinar X 2.2 Fotodegradasi Fotodegradasi (fotokatalisis-degradasi) adalah suatu proses peruraian suatu senyawa dengan bantuan energi foton atau cahaya. Senyawa yang diurai biasanya adalah senyawa organik. Proses fotodegradasi membutuhkan suatu fotokatalis yang umumnya merupakan bahan semikonduktor. Prinsip fotodegradasi yaitu adanya loncatan elektron dari pita valensi ke pita konduksi pada bahan semikonduktor ketika dikenai suatu energi foton. Loncatan elektron tersebut menyebabkan terbentuknya hole (lubang elektron) yang dapat berinteraksi dengan pelarut air membentuk radikal OH. Radikal OH bersifat aktif dan dapat menguraikan senyawa organik yang diinginkan (Fatimah dan Wijaya, 2005). Proses fotodegradasi secara alamiah dengan cahaya matahari biasanya

15 8 berlangsung lambat. Oleh karena itu telah dikembangkan berbagai macam fotokatalis untuk mempercepat proses fotodegradasi. 2.3 Fotokatalisis Fotokatalisis berasal dari kata fotokimia dan katalis yang dapat diartikan sebagai suatu reaksi kimia yang memerlukan cahaya dan katalis. Efek fotokatalisis terjadi pada permukaan semikonduktor, dalam hal ini bahan semikonduktor disebut fotokatalis. Bahan semikonduktor yang umum digunakan adalah TiO 2. Beberapa aplikasi fotokatalisis adalah dapat menguraikan (dekomposisi) zat-zat organik beracun dan juga dapat membunuh (inaktivasi) mikroorganisme di dalam media cair maupun udara (Maddu, et al., 2003). Reaksi fotokatalis melibatkan pasangan electron-hole (e - dan h + ). Jika suatu semikonduktor tipe n dikenai cahaya (hv) dengan energi yang sesuai, maka elektron (e - ) pada pita valensi akan pindah ke pita konduksi, dan meninggalkan lubang positif (hole) pada pita valensi. Katalis adalah zat yang mempengaruhi suatu proses kimia tanpa ikut berubah secara kimia. Katalis dapat mempercepat suatu reaksi. Perubahan kimia yang disebabkan oleh cahaya terjadi pada permukaan suatu katalis. Suatu reaksi tanpa katalis akan berjalan lambat kecuali dengan suhu yang sangat tinggi. Hal ini menyebabkan timbulnya kesulitan lain yaitu kesulitan mengatur suhu yang lebih tinggi dan terjadi reaksi lain yang tidak diinginkan (Suspeno, 2009)

16 9 2.4 Semikonduktor Menurut Kittel dan Charles (1979), zat padat dikelompokkan menjadi tiga macam berdasarkan daya hantar listriknya (σ) : 1. Konduktor, suatu bahan yang mudah menghantarkan arus listrik dengan nilai σ = ohm -1 cm Isolator, suatu bahan yang mempunyai daya hantar arus listrik lemah atau tidak mempunyai daya hantar arus listrik sama sekali dengan nilai σ = ohm -1 cm Semikonduktor, suatu bahan yang daya hantar arus listriknya berada di antara konduktor dan isolator dengan nilai σ = ohm -1 cm -1. Semikonduktor dapat bersifat sebagai isolator pada temperatur rendah, sedangkan pada temperatur kamar atau lebih tinggi dapat bersifat sebagai konduktor. Bahan semikonduktor yang biasa digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenit. Semikonduktor memiliki pita valensi yang terisi penuh dan pita konduksi yang kosong. Celah yang terdapat di antara pita valensi dan pita konduksi disebut energi gap. Energi gap pada semikonduktor bernilai (0,5-3,0) ev, nilai ini lebih kecil dibandingkan dengan isolator yang memiliki nilai energi gap 6,0 ev, sehingga memungkinkan elektron berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. Perpindahan elektron ini disebabkan adanya energi luar yang memenuhi (biasanya energi panas). Konduktor tidak mempunyai celah energi gap, sedangkan pada isolator tidak terjadi perpindahan elektron karena celah energi gap besar.

17 10 Gambar 2.2 Pita valensi dan pita konduksi semikonduktor Gambar 2.3 Pita energi pada zat padat Semikonduktor ada dua macam yaitu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni atau semikonduktor yang tidak ditambah dengan doping, sedangkan semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang ditambahkan pengotor doping dalam suatu bahan semikonduktor. Semikonduktor ekstrinsik ada 2 yaitu tipe n dan tipe p.

18 11 Penentuan tipe semikonduktor didasarkan pada doping yang diberikan kepada suatu semikonduktor. Misal pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom yang memiliki 5 elektron valensi, karena ion silikon memiliki 4 elektron maka doping ini menyebabkan silikon memiliki kelebihan elektron, sehingga membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron. Gambar 2.4 Semikonduktor tipe-n Apabila silikon diberi doping boron, gallium atau indium, akan didapat semikonduktor tipe-p. Hal ini disebabkan karena doping tersebut adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang memiliki 3 elektron pada pita valensi, sehingga ada ikatan kovalen yang berlubang (hole). Lubang ini sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Gambar 2.5 Semikonduktor tipe p

19 Spektrofotometri UV-Vis Spektrofotometer adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur transmisi atau absorbansi suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang (λ). Spektrofotometri UV-Vis yaitu suatu metode analisis spektroskopi yang menggunakan sumber radiasi elektromagnetik ultra violet dekat dan sinar tampak (visible) menggunakan alat spektrofotometer. Panjang gelombang ultra violet berada antara nm dan panjang gelombang sinar tampak antara nm (Mulya dan Suharman, 1995). Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-Vis karena molekul mempunyai elektron yang dapat dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi. Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis sehingga lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan dengan kualitatif (Mulya dan Suharman, 1995). Spektrum UV-Vis biasanya diambil dari larutan encer, jika radiasi atau cahaya putih dilewatkan melalui larutan berwarna maka radiasi dengan panjang gelombang tertentu akan diserap (absorpsi) sedangkan radiasi lainnya akan diteruskan (transmisi). Panjang gelombang dimana absorbansi itu terjadi bergantung pada kekuatan elektron yang terikat dalam molekul tersebut. Suatu molekul sederhana jika dikenakan radiasi elektromagnetik akan mengabsorpsi radiasi elektromagnetik dengan energi yang sesuai. Hal ini akan meningkatkan energi potensial elektron pada tingkat keadaan eksitasi. Jika pada molekul sederhana hanya terjadi transisi elektronik pada satu macam gugus, maka

20 13 akan terjadi satu absorpsi yang merupakan garis spektrum (Mulya dan Suharman, 1995). Ada beberapa transisi serapan elektronik pada pengukuran dengan spektrofotometer UV-Vis diantaranya adalah pergeseran batokromik dan pergeseran hipokromik. Pergeseran batokromik adalah pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih tinggi sedangkan pergeseran hipokromik adalah pergeseran serapan ke arah panjang gelombang yang lebih pendek Baik pergeseran batokromik atau hipokromik dapat disebabkan oleh substitusi atau pengaruh pelarut. Pengukuran spektroskopi melibatkan penggunaan kombinasi sumber, perangkat dispersif dan detektor untuk menganalisis spektrum absorpsi atau emisi dari suatu sampel. Pengukuran ini berdasarkan pada panjang gelombang atau frekuensi radiasi diukur. Jika suatu reaksi elektromagnetik dikenakan pada larutan dengan intensitas radiasi semula (I o ) sebagian radiasi tersebut akan diteruskan (I t ), dipantulkan (I r ), dan diabsorpsi (I a ) yang dirumuskan sebagai berikut : I o = I a + I t + I r (2.1) Dengan ketentuan : I o = Intensitas cahaya masuk I r = Intensitas cahaya yang dipantulkan I t = intensitas cahaya yang diteruskan I a = intensitas cahaya yang diserap Pada Spektrofotometer UV-Vis menggunakan hukum Lambert Beer, dengan menggunakan persamaan.

21 14 I t = I o.10 ε b c (2.2) (2.3) Atau A = ε b c (2.4) Dengan A = absorbansi ε = koefisien ekstinsi molar ( L mol -1 cm -1 ) c = konsentrasi senyawa yang mengabsorbsi ( mol/l ) b = tebal medium yang dilalui REM Pada umumnya konfigurasi dasar Spektrofotometer UV-Vis berupa susunan peralatan optik dengan urutan: Sumber Radiasi monokromator Sampel Detektor Amplifier atau Penguat Visual display/ meter (Mulya dan Suharman, 1995). 2.6 Spektroskopi Infra Merah Spektrofotometer infra merah (IR) adalah suatu alat untuk menganalisis serta mengidentifikasi senyawa organik maupun anorganik berdasarkan absorbsinya terhadap radiasi inframerah. Inframerah digunakan untuk menentukan gugus fungsi yang terdapat dalam suatu molekul. Sampel yang digunakan untuk alat ini dapat berupa cairan, padatan, atau gas. Identifikasi gugus-gugus fungsi dari suatu senyawa didasarkan pada daerah bilangan gelombang cm -1 yang disebut dengan daerah gugus fungsi. Sedangkan pada daerah bilangan gelombang cm -1 dapat disebut dengan daerah sidik jari (finger print).

22 15 Setiap molekul yang dianalisis menyerap radiasi yang berbeda, hal ini tergantung dari gugus fungsi yang terdapat di dalamnya. Apabila mengandung gugus C=O maka akan menghasilkan puncak pada bilangan gelombang cm -1, gugus OH menghasilkan spektra dengan puncak yang melebar pada bilangan gelombang cm -1, C-H aromatis menghasilkan puncak pada bilangan gelombang cm Tahapan Reaksi Fotokatalisis TiO 2 Fotokatalis berupa oksida logam seperti TiO 2 dapat menyerap radiasi antara fotokatalis dengan air. Peran fotokatalis ini adalah menyediakan lubang pada pita valensi (hv + b ) dan radikal hidroksil yang berfungsi meningkatkan efektivitas. Radikal hidroksil adalah oksidator kuat (Hoffmann et al., 1995). Tahap reaksi kimia yang terjadi pada fotokatalisis : TiO 2 hv TiO 2 (hv b + + ec b - ) hv b + + H 2 O OH + H + hv b + + OH - OH ec b - ec b - + O 2 O H 2 O 2 OH + 2 OH - + O TiO 2 Titanium dioksida (TiO 2 ) atau disebut juga titania adalah bentuk oksida yang paling umum untuk logam titanium. Titanium dioksida memiliki bentuk kristal berwarna putih, mempunyai berat molekul 79,886 g/mol, massa jenis 4,23

23 16 g/cc, titik leleh C tanpa adanya oksigen dan C dengan adanya oksigen, serta mempunyai titik didih C. Kristal TiO 2 bersifat asam yang tidak larut dalam air, asam klorida, asam sulfat encer, dan alkohol. Namun kristal ini larut dalam asam sulfat pekat dan asam flourida. Titanium dioksida cukup melimpah dalam kulit bumi yaitu sekitar 0,6% dengan mineral utama FeTiO 3 (ilmenite) dan CaTiO 3 (perovskite). Titanium dioksida berwarna putih dan mempunyai sifat tidak beracun dan tahan karat menyebabkan TiO 2 banyak dimanfaatkan sebagai pigmen (warna) putih pada makanan maupun kosmetik. Konfigurasi elektron atom titanium ( 22 Ti) adalah 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2, dan atom oksigen ( 8 O) adalah 1s 2 2s 2 2p 4. Dengan demikian orbital molekul TiO 2 terbentuk antara ikatan kulit 3d pada Ti dan kulit 2p pada O, tingkat energi pada kulit 3d menjadi daerah konduktif molekul sedangkan kulit 2p menjadi daerah valensi molekul. Titanium dioksida mempunyai pita valensi yang terisi penuh dan pita konduksi yang kosong dengan celah pita pada sekitar 3,2 ev. Energi foton dari cahaya memiliki panjang gelombang 400 nm, di luar daerah visibel mendekati ultraviolet. Bagian ultraviolet dari cahaya matahari dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi TiO 2 ke dalam pita konduksi sehingga meninggalkan lubang positif pada pita valensi. Dengan cara ini, TiO 2 dengan adanya sinar matahari dapat menyediakan elektron yang berenergi tinggi dari pita konduksi. Energi pasangan elektron donor 3,2 ev (309 kj/mol) lebih dari cukup untuk menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen (Suspeno, 2009).

24 17 Gambar 2.6 Kristal TiO 2 Titanium dioksida memiliki bentuk kristal dan amorf. Dalam bentuk amorf susunan atom pada TiO 2 tidak teratur sehingga bentuk ini juga memiliki pita valensi dan pita konduksi yang tidak teratur. Dalam bentuk kristal TiO 2 memiliki tiga fase, yaitu anatase, rutile dan brookite. Anatase adalah kristal yang paling reaktif terhadap cahaya dan mempunyai nilai Eg 3.2 ev. Hal ini menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi menuju pita konduksi mudah terjadi. Anatase dapat diperoleh melalui pemanasan TiO 2 amorf pada temperatur C sampai C. Anatase dapat bertranformasi menjadi rutile apabila dipanaskan hingga C. Brookite merupakan jenis kristal yang sulit diamati karena sifatnya yang tidak mudah dimurnikan. Rutile adalah bentuk kristal yang banyak dihasilkan di alam dan diproduksi secara komersil di pasaran. Rutile dan anatase mempunyai struktur sama yaitu struktur tetragonal, sedangkan brookite mempunyai struktur ortorombik yang jarang dijumpai.

25 18 A B C Gambar 2.7 Struktur kristal rutile (A), anatase (B), dan brookite (C) Tabel 2.1 Perbandingan sifat rutile dan anatase (Fujishima et al., 1999) Sifat Rutile Anatase Bentuk Kristal Tetragonal Tetragonal Tetapan kisi-kisi a 4,58 Ǻ 3,78 Ǻ Tetapan kisi-kisi c 2,95 Ǻ 9,49 Ǻ Berat jenis 4,2 3,9 Indeks bias 2,71 2,52 Kekerasan 6,0-7,0 5,5-6,0 Permivitas Titik didih 1855 ºC Berubah menjadi rutile pada suhu tinggi Titanium dioksida banyak digunakan sebagai fotokatalis karena stabil, tahan korosi, aman, memiliki sifat ampifilik, dan murah. Titanium hidroksida stabil pada ph 4,5-8. Sifat ampifilik adalah sifat yang awalnya superhidrofobik menjadi superhidrofilik pada permukaan TiO 2 setelah disinari UV. Sifat yang dimiliki TiO 2 ini dapat dimanfaatkan sebagai sistem desinfeksi, antifogging, dan self cleaning. 2.9 Zat Warna Suatu zat dapat dikatakan berwarna apabila zat tersebut melakukan absorbansi selektif dari sinar yang masuk, dan meneruskan (memantulkan)

26 19 sebagian dari sinar yang tidak diabsorbsi. Sinar yang diteruskan ini nampak pada indera penglihatan. Panjang gelombang warna yang terlihat oleh mata manusia atau daerah tampak berkisar antara nanometer. Molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik tak jenuh, kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat antara zat warna dengan serat. Contoh dari gugus kromofor adalah N=N, C=O dan benzena sedangkan contoh dari gugus auksokrom adalah OH, -OR dan -NH 2. Zat organik tak jenuh yang biasa dijumpai dalam pembentukan molekul zat warna adalah senyawa aromatik. Golongan senyawa hidrokarbon aromatik yang digunakan biasanya diperoleh dari reaksi suatu amino aromatik primer yang disuspensi dari suatu larutan asam mineral dalam air, kemudian direaksikan dengan natriun nitrit. Untuk menghasilkan suatu zat warna, senyawa hidrokarbon aromatik tersebut harus mengandung senyawa azo Senyawa azo Senyawa azo adalah senyawa yang paling banyak terdapat dalam limbah tekstil, yaitu sekitar 60 % - 70 %. Senyawa azo memiliki struktur umum R N N R. Senyawa ini memiliki gugus N N yang dinamakan struktur azo. Senyawa azo dapat berupa senyawa aromatik atau alifatik. Senyawa azo aromatik bersifat stabil dan mempunyai warna menyala. Senyawa azo alifatik seperti dimetildiazin lebih tidak stabil. Senyawa azo digunakan sebagai bahan celup, yang biasa disebut dengan nama azo dyes (Christina, et al., 2007). Dari segi strukturnya, senyawa azo sangat bervariasi hingga diketahui sedikitnya terdapat 3000 jenis (Chung dan Stevens, 1993). Zat warna azo adalah

27 20 kelompok bahan aromatik yang sukar terdegradasi secara alami karena adanya ikatan azo dan pada senyawa tertentu, mengandung gugus sulfat pada cincin aromatiknya. Zat warna yang berkromofor azo ini yang paling banyak adalah zat warna reaktif. Zat warna reaktif adalah suatu zat warna yang dapat membentuk ikatan kovalen dengan substratnya (serat tekstil) (Heanton, 1994). Ikatan kovalen ini sifatnya lebih kuat daripada ikatan lainnya sehingga sukar dilunturkan. Lingkungan zat warna azo sangat luas, dari warna kuning, merah, jingga, biru AL (Navy Blue), violet dan hitam. Jenis yang paling banyak digunakan saat ini adalah zat warna reaktif dan zat warna dispersi. Hal ini disebabkan produksi bahan tekstil dewasa ini adalah serat sintetik seperti serat poliamida, poliester dan poliakrilat. Bahan tekstil sintetik ini, terutama serat poliester, kebanyakan hanya dapat dicelup dengan zat warna dispersi (Manurung, et al., 2004) Zat warna congo red Congo red merupakan bahan kimia yang berbahaya terhadap kesehatan tubuh manusia. Bahaya yang ditimbulkan diantaranya bila tertelan dapat mengakibatkan rasa mual pada lambung, muntah dan diare. Selain itu, apabila bahan ini terkena mata dan teradsorpsi pada kulit dapat menyebabkan iritasi, dapat mengakibatkan kerusakan sistem pernapasan, menyebabkan kanker serta menyebabkan gangguan reproduksi dan janin. Congo red memiliki rumus molekul C 32 H 22 N 6 O 6 S 2 Na 2 (natrium difenilbis-alfa-naftilamin sulfonat). Congo red berbentuk bubuk berwarna merah kecoklatan, di dalam air akan berwarna merah kekuningan, sedangkan jika dilarutkan dalam etanol berwarna orange. Kelarutannya dalam air sebesar 25 g/l,

28 21 dan phnya sekitar 6,7 pada temperatur 20 o C. Pada konsentrasi rendah, spektrum adsorpsi UV-Vis menunjukkan intensitas puncak sekitar 498 nm dalam larutan air. Selain dapat larut dalam air, congo red juga dapat larut dalam alkohol dan sedikit larut dalam aseton tetapi tidak larut dalam eter. Selain digunakan sebagai zat warna atau pencelup, congo red juga biasa digunakan sebagai indikator, zat warna biologis dan bahkan untuk keperluan diagnostik. NH 2 N N N N NH 2 SO 3 Na SO 3 Na Gambar 2.8 Struktur congo red 2.10 Zeolit Zeolit adalah kristal berongga yang terbentuk dari tetrahedral alumina dan silika. Rongga zeolit berisi ion-ion logam, biasanya golongan logam alkali, dan molekul air yang bergerak bebas. Zeolit merupakan kelompok mineral yang dihasilkan dari proses hidrotermal pada batuan beku basa. Mineral zeolit biasanya mengisi celah-celah batuan tersebut. Selain itu zeolit juga merupakan endapan dari aktivitas vulkanik yang banyak mengandung unsur silika (Harjanto, 1993). Keberadaan atom aluminium pada zeolit secara keseluruhan dapat menyebabkan zeolit memiliki muatan negatif. Muatan negatif ini dapat menyebabkan zeolit mampu mengikat kation seperti besi (Fe), aluminium (Al) atau magnesium (Mg). Di samping itu, zeolit juga mudah melepas kation dan

29 22 diganti dengan kation lain, misal zeolit melepas natrium mengikat kalsium atau magnesium. Dengan demikian, zeolit berfungsi sebagai penukar ion dan adsorben (Kusnaedi, 2010). Zeolit juga sering disebut sebagai saringan molekuler karena memiliki pori yang berukuran molekuler sehingga mampu memisahkan/menyaring molekul dengan ukuran tertentu. Zeolit mempunyai beberapa sifat, salah satunya yaitu mudah melepas air akibat pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara lembab. Oleh karena sifat tersebut, zeolit banyak digunakan sebagai bahan pengering. Sifat ini pula yang menyebabkan zeolit dimanfaatkan untuk melunakkan air. Zeolit dengan ukuran rongga tertentu digunakan sebagai katalis untuk mengubah alkohol menjadi hidrokarbon sehingga alkohol dapat digunakan sebagai bensin (Kusnaedi, 2010) Komposisi zeolit Secara umum zeolit mempunyai rumus kimia M x/n.(alo 2 ) x.(sio 2 ) y. wh 2 O Dimana M = kation alkali/alkali tanah n = valensi dari kation logam w = jumlah molekul air per unit sel zeolit x dan y = bilangan total tetrahedral per unit sel biasanya x /y bernilai 1 sampai 5. Berdasarkan hasil analisa kimia total, kandungan unsur-unsur zeolit dinyatakan sebagai oksida SiO 2, Al 2 O 3, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O dan Fe 2 O 3. Namun, tergantung pada komponen bahan induk dan keadaan lingkungan di alam. Perbandingan Si/Al dapat bervariasi, dan unsur Na, Al, Si, sebagian dapat disubstitusikan oleh unsur lain (Sinaga, 2010)

30 23 Parameter kimia yang penting dari zeolit yaitu perbandingan Si/Al, yang menunjukkan persentase Si yang mengisi di dalam tetrahedral, jumlah kation monovalen dan divalen, serta molekul air yang terdapat di dalam celah kristal. Perbedaan kandungan atau perbandingan Si/Al berpengaruh terhadap ketahanan zeolit terhadap asam atau pemanasan. Ikatan ion Al-Si-O adalah pembentuk struktur kristal sedangkan logam alkali adalah kation yang mudah tertukar. Jumlah molekul air menunjukkan jumlah pori-pori atau volume rongga yang terbentuk apabila unit sel kristal zeolit dipanaskan. Hingga saat ini sudah 40 jenis (spesies) mineral zeolit yang telah diketahui. Dari jumlah tersebut, hanya 20 jenis yang diketahui terdapat dalam bentuk sedimen, terutama dalam bentuk piroklastik. Nama dan rumus kimia zeolit yang terdapat dalam bentuk piroklastik yaitu: Tabel 2.2 Nama mineral zeolit dan rumus kimianya (Krauss, et al., 1959). No Nama Mineral Rumus Kimia Unit Sel 1 Analsim Na 16 (Al 16 Si 16 O 96 ).16H 2 O 2 Kabasit (Na 2 Ca) 6 (A l12 Si 24 O 72 ).40H 2 O 3 Klinoptilolit (Na 4 K 4 )(Al 8 Si 40 O 96 ).24H 2 O 4 Erionit (Na 7 Ca 5 K) 9 (Al 9 Si 27 O 72 ).27H 2 O 5 Paujasit Na 58 (Al 58 Si 134 O 384 ).18H 2 O 6 Perrierit (Na 2 Mg 2 )(Al 6 Si 30 O 72 ).18H 2 O 7 Wairakit Ca(Al 2 Si 4 O 12 ).2H 2 O 8 Yugawaralit Ca(Al 2 Si 4 O 12 ).6H 2 O 9 Pillipsit (Na,K) 10 (Al 10 Si 22 O 64 ).20H 2 O 10 Epistilbit (Ca,Na 2 ) 3 (Al 6 Si 18 O 48 ).16H 2 O 11 Gismondin (Na,Ca 2,K 2 ) 4 (A l8 Si 8 O 48 ).16H 2 O 12 Connardit (Na 2 Ca)(Al 4 Si 6 O 20 ).5H 2 O 13 Harmotom (Ba,Na 2 )2(A l4 Si 12 O 32 ).12H 2 O 14 Natrolit Na 4 (Al 4 Si 6 O 20 ).4H 2 O 15 Scolecit Ca 2 (Al 4 Si 6 O 20 ).6H 2 O

31 24 Komposisi unsur zeolit alam Turen Malang dari hasil XRF pada penelitian Ismuyanto (2008) dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Komposisi unsur zeolit alam Turen Malang No. Nama Unsur % (b/b) 1 Al 14 2 Si 48 3 Na 0 4 Ca Cr Mn Fe Ni 0 9 Sr 0 10 Zr 0 11 Ag 0 12 Yb 0 13 P 0 14 S K Ti V Cu Zn Struktur zeolit Zeolit mempunyai struktur kristal tiga dimensi tetrahedral silikat (SiO -4 4 ) yang biasa disebut tectosilicate. Dalam struktur ini, sebagian silikon (tidak bermuatan atau netral) kadang-kadang diganti oleh aluminium bermuatan listrik, sehingga muatan listrik kristal zeolit tersebut bertambah. Kelebihan muatan ini biasanya diimbangi oleh kation-kation logam K, Na, dan Ca yang menduduki tempat tersebar dalam struktur zeolit alam. Struktur kisi kristal zeolit terbuka dan

32 25 mudah terlepas. Volume ruang hampa dalam struktur zeolit cukup besar kadang mencapai 50 Å. Gambar 2.9 Kerangka utama zeolit Dalam struktur tiga dimensi zeolit, masing-masing atom oksigen terdapat diantara atom silikon dan aluminium. Setiap atom terikat oleh dua struktur yang tetrahedral. Struktur yang hanya terdiri dari silikon dan oksigen bersifat netral. Dalam struktur zeolit terdapat pergantian silikon bervalensi empat dengan aluminium bervalensi tiga. Sebagian silikon (tidak bermuatan listrik atau netral) dapat diganti oleh aluminium (bermuatan listrik) sehingga muatan listrik zeolit tersebut bertambah. Kelebihan muatan ini biasanya diimbangi oleh kation logam, seperti K, Na, Ca, yang menduduki tempat-tempat tersebar dalam struktur kristal zeolit Sifat-sifat zeolit Zeolit mempunyai sifat di antaranya: 1. Dehidrasi Dehidrasi yaitu suatu proses yang bertujuan untuk melepaskan molekul air dari kisi kristal sehingga terbentuk rongga dengan permukaan yang lebih besar. Preses dehidrasi pada zeolit dapat mempertinggi keaktivannya. Bila zeolit

33 26 dipanaskan maka jumlah pori-pori atau rongga akan terbentuk sesuai dengan jumlah molekul air. Pemanasan dapat dilakukan hingga suhu C. 2. Adsorpsi Pada keadaan normal, rongga dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada di sekitar kation. Bila zeolit dipanaskan pada suhu C, molekul air akan keluar sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai adsorben. Zeolit dapat mengadsorpsi sejumlah besar substansi selain air dan dapat memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan kepolarannya. Apabila ada dua molekul atau lebih yang dapat melintasi saluran rongga zeolit, maka hanya satu molekul saja yang diserap, yang lain ditahan atau ditolak. Hal ini disebabkan karena adanya pengaruh kutub atau hubungan antara molekulmolekul zeolit dengan zat-zat yang diserap, hal ini merupakan suatu sifat yang tidak dimiliki oleh bahan jenis lain dalam penyerapan. Molekul yang tidak jenuh lebih lebih mudah diserap zeolit daripada molekul jenuh (Zussman, et al., 1996). 3. Penukar Ion Penukar ion di dalam zeolit adalah proses ketika ion yang berada di dalam zeolit diganti dengan kation lain dari larutan. Zeolit mempunyai struktur tiga dimensi yang terdiri dari tetrahedral SiO 2 dan AlO 4, trivalent Al 3+ dalam posisi tetrahedralnya memerlukan adanya penambahan muatan listrik, biasanya Na +, K +, Mg 2+, atau Ca 2+. Dalam struktur rangka zeolit, kation-kation tersebut tidak terikat dalam posisi yang tepat sehingga dapat dipertukarkan dengan kation-kation lain.

34 27 4. Katalisator Zeolit adalah katalisator yang baik karena mempunyai pori-pori yang besar dengan permukaan yang luas serta memiliki sisi aktif. Dengan adanya rongga, zeolit dapat digunakan sebagai katalis. Reaksi katalitik dipengaruhi oleh ukuran dan struktur rongga pada zeolit, karena hal ini tergantung pada difusi dan hasil reaksi. 5. Penyaring/Pemisah Zeolit dapat memisahkan suatu zat berdasarkan perbedaan ukuran, bentuk dan polaritas. Hal ini disebabkan karena zeolit mempunyai rongga yang cukup besar dengan ukuran yang bermacam-macam (antara 2-3 Å). Volume dan ukuran rongga zeolit menjadi dasar kemampuan zeolit untuk menyaring molekul. Molekul yang berukuran lebih kecil dapat masuk ke dalam pori zeolit sedangkan molekul yang lebih besar akan tertahan.

35 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di laboratorium Kimia Analitik dan laboratorium penelitian Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Februari sampai dengan bulan Juni Alat dan Bahan Penelitian Alat penelitian Peralatan laboratorium yang digunakan pada penelitian ini adalah reaktor fotokatalitik, timbangan analitik, pengaduk magnetik, ph meter, spektrofotometer UV-Vis Shimadzu tipe UV-1201, spektroskopi infra red Shimadzu, difraksi sinar- X Philips Analitycal, mortar, centrifuge model 228, oven, furnace, dan peralatan gelas yang biasa dipakai dalam laboratorium. Reaktor fotokatalitik terdiri dari : a) kotak pelindung reaktor yang terbuat dari kayu berukuran 50x50x50 cm. b) sumber sinar UV yaitu lampu dengan daya 24 watt yang diletakkan di tengahtengah kotak reaktor. c) tempat suspensi berupa gelas piala 1000 ml. 28

36 29 Lampu UV Kotak Kayu Gelas Piala Stirer Magnetik Tutup kayu Gambar 3.1 Reaktor fotokatalitik Bahan penelitian Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian adalah congo red, asam klorida (HCl) 37% (Merck), natrium hidroksida (NaOH) p.a (Merck), H 2 O 2 30%, TiO 2, etanol absolut 99,9% dan zeolit alam dari daerah Turen Malang. Air yang digunakan dalam penelitian ini adalah akuadem untuk melarutkan bahan dan sebagai blangko pada pengukuran dengan spektrofotometer UV-Vis.

37 Diagram Alir Penelitian P Pembuatan larutan congo red Membuat larutan induk 1000 ppm, larutan sampel 25 ppm, serta larutan standar 5, 10, 15, 20, & 25 ppm Penentuan panjang gelombang maksimum Menggunakan larutan standar congo red 25 ppm Pembuatan kurva standar congo red Kurva dibuat dari larutan standar congo red pada panjang gelombang maksimum Preparasi zeolit Analisis dengan XRD Impregnasi TiO 2 ke dalam zeolit Analisis dengan XRD dan IR Optimasi Optimasi waktu yaitu pada menit ke- 5, 10, 20, 30, 45, 60, 120, dan 180 Optimasi ph yaitu pada ph 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 Tanpa katalis Degradasi larutan sampel congo red 25 ppm pada kondisi optimum Menggunakan TiO 2 /zeolit Menggunakan TiO 2 Menggunakan zeolit Analisis Data

38 Prosedur Kerja Pembuatan larutan HCl 0,05 M Sebanyak 0,40 ml larutan HCl 37% diambil dengan pipet volume dan dipindahkan ke dalam labu ukur 100 ml, kemudian ditambahkan dengan akuadem sampai tanda batas Pembuatan larutan NaOH 0,1 M Sebanyak 0,40 g NaOH ditimbang dengan teliti dan dilarutkan dengan akuadem dalam gelas piala, kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 ml serta ditambahkan akuadem sampai tanda batas Pembuatan larutan H 2 O 2 15% Sebanyak 5,00 ml larutan H 2 O 2 30% diambil dan dipindah ke dalam labu ukur 10 ml, kemudian ditambahkan dengan akuadem sampai tanda batas Pembuatan larutan induk congo red 1000 ppm Sebanyak 1,000 g congo red ditimbang dengan teliti dan dilarutkan dengan akuadem dalam gelas piala, kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 1000 ml serta ditambahkan akuadem sampai tanda batas Pembuatan larutan standar congo red Sebanyak 0,50; 1,00; 1,50; 2,00 dan 2,50 ml diambil dari larutan induk congo red 1000 ppm dengan menggunakan buret. Masing-masing larutan dimasukkan dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan akuadem sampai tanda batas, sehingga diperoleh larutan standar congo red dengan konsentrasi berturutturut 5, 10, 15, 20, dan 25 ppm.

39 Pembuatan larutan sampel congo red Sebanyak 12,50 ml larutan induk congo red 1000 ppm diambil menggunakan buret. Larutan dimasukkan dalam labu ukur 500 ml dan ditambahkan akuadem sampai tanda batas, sehingga diperoleh larutan sampel congo red dengan konsentrasi 25 ppm Penentuan panjang gelombang maksimum congo red Larutan standar congo red 25 ppm diukur absorbansinya dengan alat spektrofotometer UV-Vis untuk mendapatkan panjang gelombang maksimum dari larutan congo red. Panjang gelombang maksimum diperoleh dari absorbansi tertinggi yang dibaca alat pada larutan congo red. Sebelum dilakukan pengukuran absorbansi larutan standar congo red 25 ppm, dilakukan pengukuran absorbansi larutan blangko terlebih dahulu pada spektrofotometer UV-Vis. Larutan blangko yang digunakan adalah akuadem Pembuatan kurva standar congo red Kurva standar congo red diperoleh dari pengukuran absorbansi larutan standar congo red dengan konsentrasi 5, 10, 15, 20, dan 25 ppm. Masing-masing konsentrasi diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum dengan blangko akuadem. Dari pengukuran tersebut diperoleh absorbansi dari masing-masing konsentrasi larutan standar. Dari data tersebut dibuat kurva standar hubungan antara absorbansi terhadap konsentrasi yang kemudian ditentukan persamaan garis regresi liniernya. Persamaan regresi linier secara umum: y = a + bx, dengan sumbu x sebagai konsentrasi congo red (ppm) dan sumbu y sebagai absorbansi.

40 Pembuatan katalis untuk degradasi congo red Pada penelitian ini, katalis yang digunakan untuk mendegradasi congo red adalah TiO 2 /zeolit. Katalis TiO 2 /zeolit disintesis melalui impregnasi TiO 2 ke dalam zeolit alam. Zeolit alam diperoleh dari daerah Turen Malang Preparasi zeolit Sebanyak 100 g zeolit alam ditimbang, digerus sampai halus, lalu diayak dengan ayakan 200 mesh. Zeolit alam hasil ayakan ditambah 2 L akuadem sambil diaduk selama 5 jam. Zeolit dipisahkan dan dikeringkan dalam oven kemudian dikalsinasi pada temperatur C selama 5 jam (Fatimah, et al., 2006). Hasil yang diperoleh dianalisis dengan XRD (X-ray diffraction) untuk mengetahui struktur kristal dari zeolit alam tersebut Impregnasi TiO 2 ke dalam zeolit Fotokatalis TiO 2 /zeolit dibuat dengan cara mencampurkan 20 g zeolit yang telah disiapkan pada butir dengan 1 g TiO 2 dan ditambah dengan 20 ml etanol absolut. Campuran diaduk dengan pengaduk magnet selama 5 jam. Setelah itu campuran dikeringkan dalam oven pada temperatur C selama 5 jam. Hal ini dilakukan untuk membersihkan pori-pori zeolit dari partikel TiO 2 yang tidak terikat dengan baik pada permukaan zeolit tersebut. Setelah kering TiO 2 /zeolit digerus sampai halus dan dikalsinasi pada temperatur C selama 5 jam (Fatimah, et al., 2006). Hasil yang diperoleh dianalisis dengan XRD (X-ray diffraction) dan spektroskopi infra red (IR). Analisis dengan XRD dilakukan untuk mengetahui ada tidaknya perubahan struktur zeolit akibat impregnasi TiO 2

41 34 sedangkan analisis dengan IR untuk mengetahui ikatan yang terbentuk antara TiO 2 dan zeolit Penentuan waktu degradasi optimum Penentuan waktu degradasi optimum dilakukan dengan menggunakan larutan sampel congo red 25 ppm sebanyak 500 ml dalam gelas piala 1000 ml. Larutan ditambah dengan 0,50 g TiO 2 /zeolit dan 100 µl H 2 O 2 15%. Larutan dihomogenkan selama 15 menit dan diirradiasi menggunakan sinar UV (3x8 watt) selama 3 jam. Selang menit ke 5, 10, 20, 30, 45, 60, 120, dan 180 menit, larutan hasil degradasi diambil sebanyak 5 ml, lalu diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimumnya dengan blangko akuadem. Selama proses irradiasi larutan tetap dalam keadaan dihomogenkan dengan pengaduk magnetik. Setelah itu dilakukan perhitungan konsentrasi dengan memasukkan absorbansi yang terbaca ke dalam persamaan kurva standar congo red. Waktu yang menunjukkan degradasi terbesar merupakan waktu degradasi optimum Penentuan ph optimum Penentuan ph optimum untuk degradasi congo red dilakukan dengan menggunakan larutan sampel congo red 25 ppm sebanyak 500 ml dalam gelas piala 1000 ml. Larutan diatur ph-nya kemudian ditambah 0,50 g TiO 2 /zeolit dan 100 µl H 2 O 2 15%, lalu dihomogenkan selama 15 menit. Pengaturan ph dilakukan pada kondisi ph 4, 5, 6 dengan penambahan HCl 0,05 M dan ph 7, 8, 9 dengan penambahan NaOH 0,1 M.

42 35 Pada masing-masing kondisi ph, larutan diirradiasi menggunakan sinar UV (3x8 watt) dalam reaktor selama waktu optimum (butir ) sambil dihomogenkan dengan pengaduk magnetik. Larutan hasil degradasi diambil sebanyak 5 ml, lalu diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV- Vis pada panjang gelombang maksimumnya. Blangko yang digunakan adalah akuadem ditambah HCl atau NaOH. Absorbansi yang terbaca dimasukkan ke dalam persamaan kurva standar untuk mengetahui konsentrasi congo red sisa. Kondisi ph yang menunjukkan degradasi terbesar pada larutan congo red digunakan sebagai ph optimum Degradasi larutan sampel congo red Sebanyak 500 ml larutan sampel congo red 25 ppm dalam gelas piala 1000 ml diatur ph-nya pada ph optimum (butir ). Larutan ditambah 100 µl H 2 O 2 15%, dihomogenkan selama 15 menit dan diirradiasi menggunakan sinar UV (3x8 watt) dalam reaktor selama waktu optimum (butir ). Selama proses irradiasi larutan tetap dalam keadaan dihomogenkan dengan pengaduk magnetik. Larutan yang telah didegradasi diambil sebanyak 5 ml, lalu diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimumnya. Blangko yang digunakan adalah akuadem ditambah HCl atau NaOH. Absorbansi yang terukur dimasukkan ke dalam persamaan kurva standar untuk mengetahui konsentrasi congo red sisa.

43 Degradasi larutan sampel congo red dengan TiO 2 /zeolit pada kondisi optimum Sebanyak 500 ml larutan sampel congo red 25 ppm dalam gelas piala 1000 ml diatur ph-nya pada ph optimum. Larutan ditambah 0,5 g TiO 2 /zeolit dan 100 µl H 2 O 2 15%, dihomogenkan selama 15 menit dan diirradiasi menggunakan sinar UV (3x8 watt) dalam reaktor selama waktu optimum. Selama proses irradiasi larutan tetap dalam keadaan dihomogenkan dengan pengaduk magnetik Larutan yang telah didegradasi diambil sebanyak 5 ml, lalu diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimumnya. Blangko yang digunakan adalah akuadem ditambah HCl atau NaOH. Absorbansi yang terukur dimasukkan ke dalam persamaan kurva standar untuk mengetahui konsentrasi congo red sisa Penentuan pengaruh TiO 2 terhadap degradasi congo red Sebanyak 500 ml larutan sampel congo red 25 ppm dalam gelas piala 1000 ml diatur ph-nya pada ph optimum. Larutan ditambah dengan 0,5 g TiO 2 dan 100 µl H 2 O 2 15%, dihomogenkan selama 15 menit dan diirradiasi menggunakan sinar UV (3x8 watt) dalam reaktor selama waktu optimum. Selama proses irradiasi larutan tetap dalam keadaan dihomogenkan dengan pengaduk magnetik Larutan yang telah didegradasi diambil sebanyak 5 ml, lalu diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimumnya. Blangko yang digunakan adalah akuadem ditambah HCl atau NaOH. Absorbansi yang terukur dimasukkan ke dalam persamaan kurva standar untuk mengetahui konsentrasi congo red sisa.