Aktivitas Fotokatalis TiO2 Terdoping Cr dari Air Limbah Penyamakan Kulit dan Uji Aktivitasnya untuk Degradasi Metilen Biru

Winda Andjani Maharani, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S.; Prof. Drs. Roto., M.Eng., Ph.D.

2023 | Skripsi | KIMIA

Peningkatan aktivitas fotokatalis TiO2 di bawah sinar tampak melalui doping logam Cr dari air limbah penyamakan kulit telah dilakukan dalam penelitian ini. Proses doping logam Cr pada fotokatalis TiO2 dilakukan dengan metode hidrotermal, yaitu melalui interaksi secara langsung antara serbuk TiO2 dengan air limbah penyamakan kulit dengan konsentrasi Cr yang bervariasi. Fotokatalis TiO2 terdoping Cr hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan alat spektrofotometer SR-UV, XRD, FTIR, XRF, dan SEM. Selanjutnya, dilakukan uji aktivitas fotokatalis TiO2-Cr terhadap fotodegradasi zat warna metilen biru di bawah paparan sinar tampak dengan sistem batch. Dalam fotodegradasi zat warna, dilakukan optimasi kadar Cr terdoping, waktu penyinaran, massa fotokatalis, dan pH larutan. Penentuan konsentrasi zat warna metilen biru setelah fotodegradasi dilakukan dengan alat spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa doping Cr pada fotokatalis TiO2 telah berhasil dilakukan, yang ditandai oleh penurunan energi celah pita (Eg) TiO2 sehingga Eg dari TiO2-Cr masuk ke daerah sinar tampak. Hal ini menjadikan TiO2-Cr mampu menyerap sinar tampak dan aktivitasnya di bawah paparan sinar tampak lebih besar daripada TiO2 tanpa doping. Besarnya penurunan nilai Eg tergantung pada kadar dopan Cr dalam TiO2-Cr. Penurunan Eg terbesar ditunjukkan oleh TiO2-Cr dengan perbandingan mol TiO2:Cr sebesar 1:0,5 dengan nilai Eg sebesar 2,99 eV dari yang semula 3,24 eV. Hasil uji aktivitas TiO2-Cr pada fotodegradasi zat warna metilen biru di bawah paparan sinar tampak menunjukkan bahwa efektivitas fotodegradasi dipengaruhi oleh kadar dopan, waktu penyinaran, massa fotokatalis, dan pH larutan. Efektivitas fotodegradasi zat warna metilen biru sebesar 4 mg/L dalam 30 mL larutan secara maksimum dihasilkan oleh fotokatalis TiO2-Cr (1:0,5) yaitu sebesar 70,59?ngan kondisi optimum waktu kontak 60 menit, massa fotokatalis 5 mg, dan pH 7.

Enhancement of TiO2 photocatalytic activity under visible light through Cr metal doping from leather tanning wastewater has been carried out in this study. The doping process of Cr metal in TiO2 photocatalyst was carried out by hydrothermal method, through direct interaction between TiO2 powder and leather tanning wastewater with certain variation of Cr concentration. The synthesized Cr-doped TiO2 photocatalyst was characterized using SRUV, XRD, FTIR, XRF, and SEM. Furthermore, the activity of TiO2-Cr photocatalyst was tested on the methylene blue dye photodegradation under visible light with a system batch system. In dye photodegradation process, optimization of doped Cr content, irradiation time, photocatalyst mass, and pH of solution were carried out. Determination of methylene blue dye concentration after photodegradation was carried out using UV-Visible spectrophotometer. The result showed that Cr doping on TiO2 photocatalyst has been successfully carried out, which is characterized by the decrease of band gap energy (Eg) of TiO2 so the Eg of TiO2 enters the visible light region. Therefore, it makes TiO2-Cr photocatalyst able to absorb visible light and had greater activity under visible light irradiation than TiO2 without doping. The decrease in Eg value depends on the Cr doped concentration in TiO2-Cr. The most significant Eg decrease is shown by TiO2-Cr with mole ratio of TiO2:Cr at 1:0.5 with an Eg value of 2.99 eV from 3.24 eV. The result of TiO2-Cr photocatalyst activity test on methylene blue dye photodegradation under visible light showed that the effectivity of photodegradation was affected by dopant content, irradiation time, photocatalyst mass, and pH of solution. The effectivity of 4 mg/L in 30 mL of methylene blue solution in photodegradation process was optimally generated by TiO2-Cr (1:0.5) at 70.59% with optimum condition in 60 min of irradiation time, 5 mg of photocatalyst mass, and pH 7.

Kata Kunci : air limbah penyamakan kulit, doping Cr, fotodegradasi metilen biru, sinar tampak, TiO2