Ciprofloxacin adalah antibiotik yang cukup penting dan banyak digunakan. Ciprofloxacin digolongkan sebagai senyawa yang cukup persisten. Proses metabolisme ciprofloxacin akan mengeluarkan ciprofloxacin dalam bentuk tidak berubah sebanyak 45-62% melalui urin. Hal ini dapat menyebabkan cemaran ciprofloxacin dalam air limbah dan air permukaan jika tidak diolah dengan baik. Cemaran dapat menimbulkan perhatian akan dampak bagi kesehatan maupun dampak lingkungan berupa timbulnya bakteri resisten. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi degradasi ciprofloxacin melalui jalur fotokatalisis menggunakan fotokatalis TiO2@PANI beserta variabel-variabel yang berpengaruh terhadap jalannya fotokatalisis.
Fotokatalis TiO2@PANI disintesis menggunakan anatase TiO2 nanopartikel (<25>dopant. Loading TiO2 dalam komposit divariasikan mulai dari 0%-100%. Komposit selanjutnya dipirolisis pada berbagai suhu hingga 500 oC. Material yang diperoleh kemudian dikarakterisasi menggunakan ash content analysis, SEM-EDX, FTIR, N2 sorption analysis, dan XRD. Fotokatalis yang didapatkan selanjutnya digunakan untuk mendegradasi air limbah model ciprofloxacin 10 ppm menggunakan proses degradasi 1 langkah. Variasi daya lampu dan recyclability analysis juga dilakukan. Enam model kinetika selanjutnya dibuat untuk mempelajari perilaku dari degradasi ciprofloxacin menggunakan fotokatalis TiO2@PANI.
Hasil analisis kadar abu menunjukkan adanya pengaruh rasio antara TiO2 dan anilin terhadap loading TiO2. Hasil SEM-EDX menunjukkan keberhasilan coating PANI di permukaan TiO2. Hasil dari analisis FTIR menunjukkan atom nitrogen tetap berada dalam backbone PANI dalam keadaan aromatik. Hasil N2 sorption analysis menunjukkan luas permukaan terbesar dicapai pada suhu pirolisis 400oC. Hysteresis pada kurva isotherm mengkonfirmasi keberadaan mesopori. Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa fase kristal TiO2 tetap berada di anatase pada suhu pirolisis 500oC. Enam model kinetika degradasi disusun mencakup asumsi homogen dan heterogen, serta mencakup model empirik dan mekanistik. Model heterogen mekanistik, model heterogen orde 1 dan model pseudo-homogen orde 1 dapat memodelkan proses degradasi ciprofloxacin dengan baik. Analisis Vis-Spektrofotometri menunjukkan degradasi secara hampir sempurna telah terjadi. Suhu pirolisis 400oC memberikan performa degradasi yang paling baik dengan nilai kapp orde 1 mencapai 0,03489 /menit. Pengaruh loading TiO2 dan daya lampu adalah berbanding lurus dengan performa degradasi ciprofloxacin. Pada loading TiO2 0%-100%, didapatkan nilai kapp orde 1 berkisar 0,00378-0,02476 /menit. Aktivasi dengan H2O2 memberikan perbaikan performa degradasi ciprofloxacin pada suhu pirolisis rendah. TiO2@PANI memiliki recyclability yang lebih baik dibanding TiO2. TiO2@PANI juga bisa mendegradasi antibiotik pada moiety yang sama dan berbeda dengan ciprofloxacin. Hasil penelitian menunjukkan TiO2@PANI adalah material fotokatalis yang cukup menjanjikan untuk dikembangkan untuk advance wastewater treatment pada limbah farmasetika.
Ciprofloxacin is a significant and amongst most consumed antibiotic. Ciprofloxacin is classified as persistant antibiotic. Metabolism process of ciprofloxacin will excrete ciprofloxacin in unchanged form about 45-62% via urine. This phenomenon leads to ciprofloxacin contamination in environment. Ciprofloxacin contamination is raising concern for its impact on human health as well as to environment by the emergence of resistant bacterias. Current research is aimed to explore ciprofloxacin degradation via photocatalytic process by utilizing TiO2@PANI as well as its contributing variables.
TiO2@PANI photocatalyst was synthesized by nanoparticles TiO2 (<25>
Ash content analysis result shows that ratio of TiO2/ANI has positive impact to the value of TiO2 loading. Result of SEM-EDX analysis shows the successful attempt to coat TiO2 surface with PANI. The result of FTIR analysis shows that nitrigen atom is still attached into PANI backbone with aromatic manner after pyrolysis. N2 sorption analysis shows that optimum surface area is reached at pyrolysis temperature 400oC. Hysteresis at isotherm curve confirmed the mesoporous manner of the pores. XRD analysis shows that crystal phase of TiO2 is kept in anatase at pyrolysis temperature 500oC. Kinetic model development resulting 6 models, including homogenous and heterogenous model, as well as empiric and mechanistic model. Heterogenous mechanistic model, heterogenous 1st model and pseudo-homogenous 1st order model shows a good fit with experimental data. VIS-Spectrophotometric analysis shows that near complete ciprofloxacin degradation is obtained. Pyrolysis temperature 400oC gives best degradation performance with kapp for pseudo-1st order model is 0.03489 min-1. The effect of TiO2 and UV lamp power shows positive relation with ciprofloxacin degradation performance. For TiO2 loading value 0%-100%, gives kapp for pseudo-1st order varies from 0.00378 to 0.02476 min-1. Activation of photocatalyst with H2O2 gives performance improvement at low-temperature-pyrolyzed photocatalyst. TiO2@PANI gives better recyclability properties than bare TiO2. TiO2@PANI also shows excellent performance to degrade another antibiotic with the same and different moiety. TiO2@PANI is a promising material for advance wastewater treatment, especially for pharmaceutical wastewater to suppress its effect to environment
Kata Kunci : Ciprofloxacin, Fotokatalis, Komposit, TiO2, PANI
