Preparasi dan Karakterisasi Fotokatalis TiO2 Teremban pada Bahan dalam Serat Kayu Aren (Arenga pinnata) dan Uji Aktivitas pada Fotodegradasi Zat Warna dalam Limbah Cair Batik

DIAN KRESNADIPAYANA, Prof. Dr. Dra. Endang Tri Wahyuni, M.S., Prof. Drs. Mudasir, M.Eng., Ph.D., Prof. Drs. Sri Juari Santosa, M. Eng., Ph.D.

2018 | Disertasi | DOKTOR KIMIA

Dalam rangka memanfaatkan serat kayu aren (SKA) yang mengandung lignin dan selulosa, dari limbah industri sohun dan meningkatkan aktivitas fotokatalis TiO2. Pada penelitian ini juga mengembangkan metode penanganan zat warna dalam limbah cair batik dan dilakukan pengembanan TiO2 pada SKA sebagai fotokatalis pada fotodegradasi zat warna dalam limbah cair batik. Preparasi fotokatalis dilakukan dengan menginteraksikan suspensi TiO2 dengan berat yang bervariasi dengan serbuk SKA, dan sejumlah tertentu TiO2 dengan lignin maupun selulosa hasil pemurnian dari SKA, sehingga diperoleh TiO2/SKA,TiO2/LigninSKA dan TiO2/SelulosaSKA. Fotokatalis hasil preparasi selanjutnya dikarakterisasi menggunakan alat XRD, FTIR, SRUV-Vis, analisis luas permukaan, SEM dan TEM. Uji aktivitas katalitik TiO2/SKA, TiO2/LigninSKA dan TiO2/SelulosaSKA dilakukan pada degradasi zat warna limbah cair batik dengan parameter berupa intensitas warna dan COD. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembanan TiO2 pada serat kayu aren (SKA), dapat meningkatkan luas permukaan dan harga Eg, serta menurunkan ukuran partikel, dan efek yang maksimal ditunjukkan oleh perbandingan TiO2:SKA= 1:3 (TiO2/SKA1:3). Luas permukaan berurutan adalah TiO2/LigninSKA (18,379 m2/g), TiO2/SelulosaSKA (18,320 m2/g), TiO2/SKA1:3 (17,706 m2/g). Ukuran partikel TiO2 pada berbagai matriks, berurutan adalah TiO2/LigninSKA (24,37 nm - 26,25 nm), TiO2/SelulosaSKA (36,25 nm - 40,00 nm) dan TiO2/SKA1:3 (77,50 nm). Hasil uji aktivitas menunjukkan bahwa TiO2/SKA1:3 memberikan hasil fotodegradasi yang paling tinggi dibanding variasi perbandingan TiO2:SKA yang lain. Fotodegradasi zat warna dalam 50 ml limbah cair batik dengan menggunakan massa 100 mg fotokatalis dan waktu 24 jam menghasilkan degradasi zat warna yang maksimal. Aktivitas fotokatalitik pada fotodegradasi limbah batik yang paling tinggi ditunjukkan oleh TiO2/LigninSKA, diikuti oleh TiO2/SelulosaSKA dan TiO2/SKA.

In order to utilize palm wood fibers (SKA) containing lignin and cellulose from mung bean noodle industrial waste and to enhance TiO2 photocatalyst activity. This experiment to develop a dye handling method in batik industrial wastewater and impregnation of TiO2 on SKA as photocatalyst on dye photodegradation in batik industrial wastewater has been done. The photocatalyst preparation was carried out by interacting the various weights of TiO2 suspension with SKA powder, and a certain amount of TiO2 with lignin and cellulose purified from SKA, so that TiO2/SKA, TiO2/LigninSKA and TiO2/CelluloseSKA were obtained.The photocatalysts resulted from the preparation were then characterized by using XRD, FTIR, SRUV-Vis, surface area analysis, SEM and TEM instruments. Test of catalytic activity of TiO2/SKA, TiO2/LigninSKA and TiO2/CelluloseSKA was carried out in the degradation of dye from liquid batik waste using parameters of color intensity and COD content. The results demonstrated that TiO2 doping in palm wood fiber increases Eg value and surface area, and decreases particle size of TiO2.The maximum effects on those parameters are shown by photocatalyst with a ratio of TiO2:SKA=1:3 (TiO2/SKA1:3). The order of surface areas is respectively TiO2/LigninSKA (18.379 m2/g), TiO2/CelluloseSKA (18.320 m2/g) and TiO2/SKA1:3 (17.706 m2/g). The order of TiO2 particle size in various matrices are TiO2/LigninSKA (24.37 nm - 26.25 nm), TiO2/CelluloseSKA (36.25 nm - 40.00 nm) and TiO2/SKA1:3 (77.50 nm), respectively. The results of photodegradation test revealed that TiO2/SKA1:3 appears to have the highest activities. Photodegradation of dyes in 50 ml of batik wastewater with 100 mg of photocatalyst and 24 hours of reactiongives a maximum result. TiO2 doping on both palm wood fiber lignin and cellulose improves the TiO2 character as a photocatalyst. Photocatalytic activities of TiO2/LigninSKA on dyes photodegradation in batik wastewater is relatively higher than that of both TiO2/CelluloseSKAand TiO2/SKA.

Kata Kunci : fotokatalis, TiO2, serat kayu aren, lignin, selulosa, fotodegradasi, zat warna, limbah cair batik / photocatalyst, TiO2, palm wood fibers, lignin, cellulose, photodegradation, dyes, batik wastewater