Kajian pengaruh ion Cr(VI) terhadap efektivitas fotodegradasi 2,4-Dinitrofenol terkatalis TiO2

ERNAWATI, Tri, Dr. Endang Tri Wahyuni, MS

2006 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Dalam rangka pengembangan metode fotodegradasi katalitik, pada penelitian ini telah dilakukan kajian pengaruh ion Cr(VI) terhadap efektivitas proses fotodegradasi 2,4-dinitrofenol yang terkatalisis oleh TiO2. Proses fotodegradasi dilekukan dalam reaktor tertutup yang dilengkapi dengan lampu UV tipe C 40 watt, dengan cara menyinari campuran yang terdiri dari larutan 2,4-dinitrofenol dan serbuk TiO2, baik tanpa maupun dengan penambahan ion Cr(VI) yang disertai dengan pengadukan selama waktu tertentu. Dalam langkah ini telah dilakukan optimasi waktu reaksi, konsentrasi 2,4- dinitrofenol, dan massa TiO2, dan juga telah dipelajari pengaruh penambahan ion Cr(VI) deengan konsentrasi yang bervariasi dan pH larutan terhadap efektivitas fotodegradasi, serta identifikasi awal senyawa-senyawa hasil fotodegradasi. Efektivitas dinyatakan sebagai % 2,4-dinitrofenol terdegradasi, yang dihitung berdasarkan selisih antara jumlah 2,4-dinitrofenol awal dengan yang tak terdegradasi. Konsentrasi larutan 2,4-dinitrofenol yang tak terdegradasi ditentukan dengan metode kromatografi gas. Identifikasi senyawa hasil fotodegradasi dilakukan dengan metode gabungan kromatografi gas-spektrometri massa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan TiO2 dengan massa yang semakin besar telah meningkatkan efektivitas fotodegradasi, namun efektivitas fotodegradasi mengalami penurunan ketika massa TiO2 yang ditambahkan semakin tinggi lagi. Kenaikan efektivitas fotodegradasi juga terjadi sejalan dengan kenaikan konsentrasi awal larutan 2,4-dinitrofenol. Waktu reaksi yang semakin lama, memberikan kenaikan fotodegradasi, namun untuk waktu yang lebih lama lagi, tidak memberikan efek yang berbeda. Penambahan ion Cr(VI) dapat meningkatkan efektivitas fotodegradasi, dan secara simultan ion tersebut mengalami reduksi menjadi ion Cr(III). Fotodegradasi semakin tinggi dengan semakin besarnya konsentrasi ion Cr(VI) yang ditambahkan. Kenaikan pH dari 1 sampai 7 memberikan hasil fotodegradasi yang tinggi dan relatif tetap, baik tanpa maupun dengan adanya ion Cr(VI), sedangkan fotodegradasi mengalami penurunan pada kenaikan pH dari 7 – 14. Hasil fotodegradasi yang tertinggi yaitu 96,60% untuk 40 ml larutan 2,4-dinitrofenol 200 mg/L dengan adanya 300 mg/L Cr(VI) dapat dicapai ketika digunakan 30 mg TiO2, pH larutan 3 dan waktu reaksi 12 jam. Identifikasi awal senyawa-senyawa hasil fotodegradasi telah dilakukan, tetapi masih perlu dilakukan analisis yang lebih detil untuk memastikan bahwa hasil fotodegradasi berupa senyawa-senyawa yang aman bagi lingkungan.

In order to develop a photocatalytic degradation method for removing 2,4-dinitrophenol in the solution, the influence of Cr(VI) ions on the effectiveness of 2,4-dinitrophenol photodegradation catalyzed by TiO2 has been studied. Photodegradation process has been carried out in a closed reactor equipped with UV lamp 40 watt, by irradiating a mixture of 2,4-dinitrophenol solution and TiO2 powder as a photocatalyst, for a period of time accompanied by stirring. In this study, reaction time, concentration of 2,4-dinitrophenol solution, and mass of TiO2 have been optimized. Furthermore the influence of Cr(VI) concentration and solution pH have also been evaluated. The effectiveness is expressed as % 2,4-dinitrophenol degradation, that was calculated by subtracting the initial concentration with undegraded2,4-dinitrophenol. The concentration of undegraded 2,4-dinitrophenol was determined by gas chromatography method. The research result showed that increasing mass of TiO2 photocatalyst could improve the effectiveness of photodegradation, but a decrease in the photodegradation was observed when further increase of TiO2 mass was added. The effectiveness of photodegradation could also increase as the initial concentration of 2,4-dinitrophenol was increased. Whwn reaction time was extended, photodegradation could improve, but further extent of time gave no different effect. The presence of Cr(VI) ions could enhance the photodegradation, and Cr(VI) ion was reduce simultaneously into Cr(III) ions. The effectiveness further enhanced when the concentration of Cr(VI) in the solution were increased. Increasing pH from 1 to 7 resulted in the high and same effectiveness of 2,4- dinitrophenol photodegradation, whether absece or presence of Cr(VI) ions, while photodegradation decreased as the pH was increased from 7 to 14. the highest photodegradation, that was 96,6%, of 40 ml 200 mg/L 2,4-dinitrophenol solution in the presence of 300 mg/L Cr(VI) ions could be reached when 30 mg TiO2, solution pH 3 and 12 h of reaction time were employed. Further research is suggested to identify in detail the compounds produce from photodegradation.

Kata Kunci : Fotodegradasi Katalitik,TiO2,Ion Cr(VI),2,4-dinitrophenol,Photodegradation, Cr(VI) ,TiO2