Komposit Fotokatalis TiO2/Fe2O3/Karbon Aktif untuk Degradasi Limbah Cair Industri Tekstil

Nugraha, Ahmad Jundullah Akbar and Wiguna, Bima and Dr. Eng. Christina Wahyu K,, ST., MT. and Diah Agustina P.,, S.T., M.T., Ph.D (2022) Komposit Fotokatalis TiO2/Fe2O3/Karbon Aktif untuk Degradasi Limbah Cair Industri Tekstil. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Aktivitas industri tekstil yang berkembang pesat mengakibatkan peningkatan limbah organik yang dapat mencemari perairan. Metode degradasi fotokatalitik merupakan teknologi yang banyak dikembangkan saat ini untuk dapat menurunkan pencemaran limbah organik. TiO2 merupakan semikonduktor fotokatalis yang memiliki aktivitas fotokatalitik yang baik dengan energi band gap yang tinggi. Dikarenakan nilai band-gap yang tinggi, menyebabkan TiO2 hanya dapat menyerap 5% energi dari cahaya matahari. Oleh karena itu, perlu dilakukan modifikasi pada semikonduktor TiO2 untuk mendapatkan aktivitas fotokatalitik yang optimal pada spektrum cahaya tampak Modifikasi TiO2 dilakukan dengan mengkompasitkannya dengan material Fe2O3 dengan variasi 3% dan 5% (wt/wt TTIP) dan karbon aktif dengan variasi 1:2, 1:4, 1:6, dan 1:8 (wt/wt TiO2). Sintesis komposit TiO2/Fe2O3/Karbon aktif dilakukan dengan metode liquid phase dengan prekursor Titanium (IV) Iso-propokside (TTIP) dan etanol sebagai pelarut. Fe2O3 dan Karbon aktif ditambahkan dalam larutan prekursor kemudian dilakukan pengadukan menggunakan magnetic stirrer. Komposit dikalsinasi dengan suhu 600 oC selama 2 jam untuk mendapatkan komposit dengan fasa kristalin anatase. Komposit TiO2/Fe2O3/Karbon aktif dikarakterisasi dengan pengujian berupa XRD, SEM-EDX, FTIR, dan UV-Vis. Pengujian fotodegradasi methyl orange dengan cahaya tampak selama 180 menit dilakukan untuk mengetahui aktivitas fotokatalitik komposit TiO2/Fe2O3/Karbon aktif. Hasil karakterisasi dengan XRD menunjukan bahwa fasa anatase pada komposit TiO2/Fe2O3 5%/Karbon aktif 1:8 yang terbentuk sebanyak 72,12% dengan rata-rata ukuran kristal sebesar 38,62 nm. Dari analisa SEM-EDX menunjukan ukuran partikel TiO2 sekitar 40 – 150 nm dengan persebaran yang lebih merata pada penambahan Fe2O3 dan karbon aktif. Hasil proses degradasi dengan material semikonduktor TiO2 yang ditambahkan dengan Fe2O3 dan karbon aktif didominasi dengan proses adsorpsi, diikuti dengan degradasi fotokatalitik. Variasi penambahan Fe2O sebesar 5% dan karbon aktif 1:8 menghasilkan penurunan konsentrasi methyl orange terbaik, yaitu sebesar 92,79%. Sementara itu, aktivitas fotokatalitik tertinggi terjadi pada komposit TiO2 yang ditambahkan dengan Fe2O3 5% dan karbon aktif 1:4.

English Abstract

The rapidly growing textile industry has resulted in an increase in organic waste which can contaminate waters. The photocatalytic degradation method is a technology that is currently being developed to reduce organic waste pollution. TiO2 is a semiconductor that has good photocatalytic activity with a high band gap energy. Due to the high band-gap value, TiO2 can only absorb 5% of the energy from sunlight. Therefore, it is necessary to modify the TiO2 semiconductor to obtain optimal photocatalytic activity in the visible light spectrum. Modification of TiO2 was carried out by combining it with Fe2O3 material at 3% and 5% (wt/wt TTIP) variation and activated carbon at 1:2, 1:4, 1:6, and 1:8 (wt/wt TiO2) variation. The synthesis of the TiO2/Fe2O3/Activated carbon composite was carried out using the liquid phase method with Titanium (IV) Iso-propoxide (TTIP) as Ti precursor and ethanol as a solvent. Fe2O3 and activated carbon were added to the precursor solution and then stirred using a magnetic stirrer. The composite was calcined at 600 oC for 2 hours to obtain a composite with anatase crystalline phase. TiO2/Fe2O3/Activated carbon composites were characterized by testing in the form of XRD, SEM-EDX, FTIR, and UV-Vis. Performance testing for photodegradation of methyl orange with visible light for 180 minutes was carried out to determine the photocatalytic activity of the TiO2/Fe2O3/activated carbon composite. The results of the characterization by XRD showed that the anatase phase in the TiO2/ 5% Fe2O3 / 1:8 activated carbon composite formed as much as 72.12% with an average crystal size of 38.62 nm. From the SEM-EDX analysis, the size of TiO2 particles is around 40 – 150 nm with a more even distribution on the addition of Fe2O3 and activated carbon. The results of the degradation process with TiO2 semiconductor material added with Fe2O3 and activated carbon were dominated by the adsorption process, followed by photocatalytic degradation. Variations in the addition of 5% Fe2O3 and activated carbon 1:8 resulted in the best methyl orange reduction, which was 92.79%. Meanwhile, the highest photocatalytic activity occurred in the TiO2 composite which was added with 5% Fe2O3 and 1:4 activated carbon.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0522070422
Uncontrolled Keywords:	Fotokatalis, Methyl orange, TiO2/Fe2O3/Karbon aktif .- Methyl orange, Photocatalyst, TiO2/Fe2O3 /Activated carbon
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 660 Chemical engineering and related technologies
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Kimia
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	05 Jun 2023 06:33
Last Modified:	05 Jun 2023 06:33
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/200724

Text (DALAM MASA EMBARGO) AHMAD JUNDULLAH AKBAR NUGRAHA.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (7MB)

Actions (login required)

View Item