Kajian pengaruh penambahan Cr(VI) terhadap efektivitas Fotodegradasi p-Klorofenol terkatalisis Fe2O3

KURNIAWATI, Lely, Dr. Endang Tri Wahyuni, MS

2004 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Pada penelitian ini telah dilakukan kajian pengaruh penambahan ion Cr(VI) terhadap efektivitas fotodegradasi p-klorofenol yang terkatalisis oleh Fe2O3 komersial. Sebelum dilakukan pengujian, kristalinitas dari oksida besi komersial tersebut terlebih dahulu ditentukan dengan metode Difraksi sinar-X. Uji aktivitas fotokatalitik Fe2O3 untuk reaksi fotodegradasi p-klorofenol dilakukan dengan cara menyinari selama waktu tertentu disertai pengadukan dalam suatu reaktor yang dilengkapi lampu UV-Visibel. Dalam tahap ini telah dilakukan kajian pengaruh penambahan ion Cr(VI), konsentrasi dan pH larutan terhadap efektivitas fotodegradasi pklorofenol. Efektivitas fotokatalis Fe2O3 dinyatakan sebagai (%) p-klorofenol terdegradasi yang dihitung dari selisih antara konsentrasi p-klorofenol mula-mula dan konsentrasi p-klorofenol yang tidak terdegradasi. Konsentrasi p-klorofenol yang tidak terdegradasi ditentukan dengan metode Kromatografi Gas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan fotokatalis α-Fe2O3 dapat meningkatkan efektivitas fotodegradasi p-klorofenol. Efektivitas proses fotodegradasi pklorofenol yang terkatalisis α-Fe2O3 dipengaruhi oleh waktu reaksi, berat fotokatalis α- Fe2O3 dan konsentrasi p-klorofenol. Semakin lama waktu reaksi semakin banyak fotokatalis α-Fe2O3 yang digunakan, dan semakin besar konsentrasi p-klorofenol memberikan fotodegradasi yang semakin efektif. Penambahan ion Cr(VI) ke dalam sistem reaksi fotodegradasi p-klorofenol yang terkatalisis oleh α-Fe2O3 dapat menghasilkan efektivitas fotodegradasi yang lebih besar daripada tanpa adanya ion Cr(VI). Kenaikan efektivitas fotodegradasi tersebut sejalan dengan kenaikan konsentrasi ion Cr(VI) yang ditambahkan. Efektivitas proses fotodegradasi p-klorofenol yang terkatalisis oleh α-Fe2O3 dengan adanya ion Cr(VI) dipengaruhi oleh pH larutan. Kenaikan pH dapat meningkatkan efektivitas fotodegradasi namun kenaikan pH yang lebih tinggi menyebabkan penurunan efektivitas reaksi tersebut. Hal ini terkait dengan spesiasi fotokatalis α-Fe2O3 maupun ion Cr(VI) dalam larutan. Pengaruh spesiasi permukaan fotokatalis lebih besar daripada spesiasi ion Cr(VI) Selama proses fotodegradasi p-klorofenol yang terkatalisis oleh α-Fe2O3, ion Cr(VI) mengalami fotoreduksi menjadi ion Cr(III) secara sinergi. Kondisi reaksi yang memberikan efektivitas tertinggi adalah waktu 25 jam, berat fotokatalis 40 mg untuk 50 ml larutan, konsentrasi p-klrofenol 400 ppm, dan konsentrasi ion Cr(VI) 500 ppm, serta pH larutan 6- 10. Pada kondisi tersebut p-klorofenol yang terdegradasi adalah 81,70 % dan 68 % untuk ion Cr(VI) yang tereduksi.

The influence of Cr(VI) ion addition towards p-chlorophenol photodegradation efectiveness catalyzed by commercial Fe2O3 was studied. Before experiments was done, the crystallinity of commercial Fe2O3 photocatalyst was measured by X-ray diffraction method. The photocatalytic activity test for p-chlorophenol degradation reaction was done by irradiating and stirring the solution containing p-chlorophenol for a certain time in the reactor equipped with UV-Vis lamp. In this study, the effects of increasing addition of Cr(VI) ion as well as the pH of the solution on the efectiveness of p-chlorophenol photodegradation were studied. The photocatalytic effectiveness of α-Fe2O3 photocatalyst was expressed as percentage (%) of photodegradation of p-chlorophenol and calculated by the difference between initial and undegraded concentrations of p-chlorophenol. Undegraded p-chlorophenol was determinaned by Gas Chromatographic method after the completion of the reaction process. The result shows that increasing the amount of α-Fe2O3 photocatalyst results in the increasing of p-chlorophenol photodegradation activity. The effectiveness of pchlorophenol photodegradation catalyzed by α-Fe2O3 was enhanced by reaction time, weight of α-Fe2O3 photocatalyst and initial concentration of p-chlorophenol. The addtion of Cr(VI) ion into reaction system improved the effectiveness of p-chlorophenol photodegradation catalyzed by α-Fe2O3. The effectiveness of p-chlorophenol photodegradation in the presence of Cr(VI) ion was also influenced by the pH of the solution. In general, photodegradation effectiveness increases with the increase of pH of the solution. However, further increasing of pH caused the photodegradation effectiveness to decrease. This phenomena may be explained with respect to speciation of either Cr(VI) ion, α-Fe2O3 or both of them. The speciation of photocatalyst surface influences more on the photodegradation as compared to that of Cr(VI) ion. During photodegradation process of p-chlorophenol catalyzed by α-Fe2O3, Cr(VI) ion was sinergically photo-reduced into Cr(III). The optimum condition for photodegradation of 50 ml of p-chlorophenol were achieved at photocatalyst weight of 40 mg, time reaction of 25 h, initial concentration of p-chlorophenol of 400 ppm, Cr(VI) ion concentration of 500 ppm, and pH range of 6 to 10. Using these conditions of reaction, the percentage of degraded p-chlorophenol reached 81,70% and the reduced Cr(VI) for the same process was found to be 68%.

Kata Kunci : Fotokatalis Fe2O3,Degradasi p,Klorofenol, Cr(VI) ions, photodegradation, p-chlorophenol, Fe2O3