Sintesis Komposit Fe2O3-TiO2 dari Air Lindi Ilmenit Sebagai Sumber Besi untuk Fotodegradasi Tetrasiklin di Bawah Iradiasi Sinar Surya

ALICE LIM, Suherman, S.Si., M.Sc., Ph.D.; Dr. Osi Arutanti, M.Si.

2024 | Skripsi | KIMIA

Ekstraksi TiO2 dari pasir ilmenit alam (FeTiO3) melalui proses leaching dengan asam menyebabkan terbentuknya produk samping berupa air lindi asam dan berbahaya jika dibuang langsung ke lingkungan. Maka dari itu, ekstraksi hematit (Fe2O3) dari air lindi ilmenit dengan proses yang sederhana dan temperatur rendah telah dilakukan melalui metode kopresipitasi dengan variasi pH basa yaitu 5, 7, 9, dan 11. Hematit juga dimodifikasi dengan TiO2 melalui kombinasi metode sol-gel dan ultrasonikasi, sehingga diperoleh fotokatalis komposit Fe2O3-TiO2 untuk mengeliminasi tetrasiklin di bawah sinar surya. Fotokatalis yang telah disintesis juga dikarakterisasi dengan XRD, XRF, UV-Vis DRS, dan HRTEM. Hasil degradasi larutan tetrasiklin dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis.

Hematit berhasil diekstraksi dari air lindi ilmenit melalui metode kopresipitasi. Konsentrasi Fe2O3 terbesar diperoleh pada pH 5, yaitu 72,89 %. Keberadaan Fe2O3 (rombohedral) dan TiO2 (tetragonal) juga telah dikonfirmasi oleh hasil XRD. Pembentukan komposit Fe2O3-TiO2 berhasil menurunkan energi celah pita (Eg) dari TiO2, sehingga meningkatkan responnya terhadap sinar surya. Selain itu, jarak kisi untuk Fe2O3 (0,36 nm) dan TiO2 (0,28 nm) di dalam struktur komposit berbentuk spindle dengan panjang 546 nm dan diameter 229 nm dapat diamati pada citra HRTEM. Berdasarkan proses fotodegradasi yang telah dilakukan, komposit Fe5-Ti (0,2 g) mampu mengeliminasi hampir 90 ?ri tetrasiklin 10 ppm selama 120 menit di bawah paparan simulator sinar surya. Hasil studi radical scavengers menunjukkan bahwa mekanisme fotokatalisis dipengaruhi oleh radikal •O2– and h+.

Extraction of TiO2 from natural ilmenite through leaching process by acid resulted in the production of iron acid leachate that is harmful to the environment. In this work, a simple and low-temperature process to extract hematite (Fe2O3) from the acid leachate through coprecipitation method was performed by varying the pH value (5, 7, 9, and 11). Hematite was also modified with TiO2 through ultrasonic assisted sol-gel method to form composite photocatalyst for the efficient removal of tetracycline under solar light irradiation. The properties of prepared photocatalysts were investigated by XRD, XRF, UV-Vis DRS, and HRTEM. The degradation of tetracycline was analyzed by UV-Vis spectrophotometer. 

Hematite was successfully extracted from ilmenite acid leachate. The highest concentration of Fe2O3 (72.89 %) from the coprecipitation process was obtained at pH 5. The presence of Fe2O3 (rhombohedral) and TiO2 (tetragonal) was also confirmed by XRD results. The formation of Fe2O3-TiO2 composite successfully reduced the band gap energy (Eg) of TiO2 and thus enhanced the solar light absorption property. Furthermore, the lattice spacings of Fe2O3 (0.36 nm) and TiO2 (0.28 nm) in the structure of spindle-like composite with the length and diameter of 546 and 229 nm, respectively, were observed in HRTEM images. Based on the photodegradation process, the Fe5-Ti composite (0.2 g) eliminated almost 90 % of tetracycline (10 ppm) within 120 minutes under the irradiation of solar simulator. The study of radical scavengers showed that the photocatalysis mechanism was mainly influenced by •O2– and h+.

Kata Kunci : Fotokatalisis, Fe2O3, Fe2O3-TiO2, ilmenit, tetrasiklin