SINTESIS Fe3O4/SiO2/TiO2 TEREMBAN PADA STYROFOAM SEBAGAI FOTOKATALIS UNTUK DEGRADASI LAPISAN MINYAK TANAH PADA PERMUKAAN AIR

NUGROHO WAHYU S, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, MS; Dr. rer.nat. Nurul Hidayat Aprilita, M.Si.

2021 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Pada penelitian ini telah dilakukan modifikasi TiO2 melalui kombinasi dengan Fe3O4 yang memberikan sifat magnetik dan pengembanan pada limbah styrofoam yang memberikan sifat hidrofobik. Fotokatalis yang telah termodifikasi, digunakan untuk mendegradasi lapisan minyak tanah yang bersifat hidrofobik dan dapat dipisahkan secara mudah dengan adanya medan magnet. Preparasi material Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam dilakukan melalui 2 tahap yaitu kopresipitasi dan hidrolisis untuk membentuk Fe3O4/SiO2/TiO2 dan dilanjutkan metode sol-gel dengan sonikasi untuk memperoleh fotokatalis Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam. Dalam preparasi, dilakukan variasi perbandingan massa Fe3O4/SiO2/TiO2 dan styrofoam 1:1 dan 1:2. Material Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam dikarakterisasi menggunakan instrumen XRD, FTIR, SRUV-vis, TEM dan SEM-EDX, serta analisis pemisahan magnetik dengan turbidimeter. Fotodegradasi minyak tanah dilakukan melalui sistem batch, dengan fotokatalis Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam dengan perbandingan massa yang bervariasi, optimasi waktu penyinaran di bawah paparan sinar UV dan dosis fotokatalis. Minyak tanah yang terdegradasi dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis dan GC-MS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa material Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam dengan perbandingan massa Fe3O4/SiO2/TiO2 dan styrofoam 1:1 memiliki aktivitas fotodegradasi minyak tanah yang lebih baik di bawah radiasi UV dibandingkan dengan TiO2 dan dapat dipisahkan dengan medan magnet. Fotodegradasi minyak tanah oleh fotokatalis Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam (1:1) menunjukkan hasil yang maksimum pada waktu penyinaran 5 jam dan dosis fotokatalis 60 mg/50 mL dengan persentase degradasi 21,79%. Hasil analisis dengan GC-MS menunjukkan bahwa beberapa senyawa hidrokarbon dalam minyak tanah menurun secara bertahap selama proses fotodegradasi.

Modification of TiO 2 was conducted by the combination with Fe3O4, which gives magnetic properties, and the grafting on styrofoam waste which gives hydrophobic properties. Modified photocatalysts are applied to degrade the kerosene spill layer, which is hydrophobic and can be separated easily by a magnetic field. The Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam material was prepared in two steps. First, the coprecipitation and hydrolysis methods to synthesis Fe3O4/SiO2/TiO2 and second, the sol-gel method with sonication to obtain Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam material by variation the mass ratio of Fe3O4/SiO2/TiO2 and styrofoam. Characterization of Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam material was conducted by XRD, FTIR, SRUV-vis, TEM, and SEM-EDX instruments and analysis of magnetic properties with magnetic fields. A batch technique was used for photodegradation of kerosene with Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam photocatalyst under ultraviolet irradiation. In photodegradation evaluation, Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam photocatalyst was used with various mass ratios and optimization of irradiation time and photocatalyst doses. The degraded kerosene was analyzed by UV-vis spectrophotometer and GC-MS. The results indicated that the Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam material with a mass ratio of Fe3O4/SiO2/TiO2 and styrofoam 1:1 gave better photoactivity to degrade kerosene under ultraviolet irradiation than TiO2 and can be separated by a magnetic field. The photodegradation of kerosene by Fe3O4/SiO2/TiO2-styrofoam (1:1) photocatalyst showed maximum result at 5 hours of irradiation time and the photocatalyst dose 60 mg/50 mL with a degradation percentage of 21.79%. Additionally, GC-MS results indicated that several hydrocarbon compounds in kerosene decreased gradually during the photodegradation process.

Kata Kunci : Fe3O4, fotodegradasi minyak tanah, radiasi ultraviolet, styrofoam, TiO2