PEMANFAATAN LIMBAH KARAT BESI SEBAGAI SUMBER DOPAN PADA TIO2 UNTUK MENINGKATKAN AKTIVITAS FOTOKATALITIKNYA DI BAWAH SINAR TAMPAK DALAM FOTODEGRADASI ZAT WARNA RHODAMIN B

SYAFRIYANTI ANNUR, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S; Prof. Drs. Mudasir, M.Eng., Ph.D.

2022 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Pada penelitian ini, telah dilakukan upaya peningkatan aktivitas fotokatallis TiO2 di bawah paparan sinar tampak dalam degradasi zat warna rhodamin B, dengan cara yang murah yaitu melalui doping menggunakan logam Fe dari limbah karat. Proses doping Fe pada fotokatalis TiO2 dilakukan dengan menggunakan metode sol-gel dengan cara menginteraksikan larutan titania tetra isopropoksida (TTIP) dengan ion Fe(III) hasil pelarutan limbah karat besi dalam aquaregia. Pada proses doping dilakukan variasi konsentrasi ion Fe(III) yang didopingkan. Fotokatalis TiO2-Fe hasi preparasi dikarakterisasi menggunakan instrumen UV-VIS Diffuse Reflectance Spectroscopy (SRUV), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Scanning Elektron Microscope with Energi Dispersive X-Ray Spectrometer (SEM-EDX). Uji aktivitas fotokatalis TiO2-Fe dalam fotodegradasi zat warna rhodamin B di bawah paparan sinar tampak dilakukan dengan teknik batch. Dalam proses ini dilakukan optimasi massa fotokatalis, pH larutan, waktu penyinaran dan konsentrasi awal zat warna. Konsentrasi zat warna ditentukan menggunakan instrumen UV-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa doping Fe(III) dari karat besi pada fotokatalis TiO2 telah berhasil dilakukan dan mampu menurunkan energi celah pita dari 3,2 eV menjadi 2,28 eV. Doping Fe pada TiO2 mampu meningkatkan aktivitas TiO2 di bawah paparan sinar tampak secara efektif, dan peningkatan aktivitas tertinggi ditunjukkan oleh TiO2-Fe dengan rasio mol TiO2:Fe = 1:1,2. Efektivitas fotodegradasi rhodamin B 6 mg/L dalam 20 mL larutan yang paling efektif yaitu sebesar 99,2%, diperoleh dengan penggunaan massa fotokatalis TiO2-Fe (1:1,2) 50 mg, pH larutan 5, waktu penyinaran 180 menit. Fotokatalis TiO2-Fe (1:1,2) dapat digunakan gembali setelah proses fotodegradasi sebanyak 2 kali tanpa mengalami penurunan fotoaktivitas yang berarti.

In this study, doping Fe from rust waste on TiO2 has been conducted for degradation of rhodamine B dye under visible light irradiation. The Fe doping process on TiO2 photocatalyst was prepared by using sol-gel method by interacting titania tetra isopropoxide (TTiP) with Fe(III) ions resulting from dissolution of iron rust waste in aqua regia. The concentration of the doped Fe(III) ion is varied. The TiO2-Fe was characterized using UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy, X-Ray Diffraction, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, and Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive X-Ray Spectrometer instruments. The activity of TiO2-Fe in photodegradation of rhodamine B dye under visible light was conducted using batch technique. Optimization of photodegradation consists of photocatalyst mass, solution pH, irradiation time, and initial concentration of rhodamine B. The dye concentration was determined using a UV-Vis instrument. The results showed that Fe(III) doping of iron rust on TiO2 was successfully conducted, and was able to reduce the band gap energy from 3.2 eV to 2.28 eV and effectively increase TiO2 activity under visible light irradiation, and the highest increase in activity was shown by TiO2-Fe (1:1.2). The effectiveness of photodegradation of 6 mg/L of rhodamine B in 20 mL of the most effective solution, which is 99.2%, can be obtained by using 50 mg of TiO2-Fe (1:1.2) photocatalyst, pH 5 of the solution, 180 minutes of irradiation time. The TiO2-Fe (1:1.2) photocatalyst can be reused 2 times after the photodegradation process without a significant decrease in photoactivity.

Kata Kunci : karat besi, TiO2, doping Fe(III), fotodegradasi rhodamin B, sinar tampak.