Doping Fe dan Magnetisasi Fe3O4 Pada TiO2 Menggunakan Limbah Karat Besi Sebagai Sumber Fe dan Uji Aktivitasnya untuk Fotodegradasi Surfaktan Anionik dalam Air Limbah Laundry di bawah Sinar Tampak

Eka Pratista, Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S.; Prof. Drs. Mudasir, M.Eng., Ph.D.

2024 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Penelitian mengenai fotodegradasi surfaktan anionik SDBS (sodium dodecylbenzenesulfonate) dalam air limbah laundry menggunakan fotokatalis TiO2 terdoping Fe dan termagnetisasi Fe3O4 dari limbah karat besi sebagai sumber Fe di bawah paparan sinar tampak telah dilakukan. Penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan aktivitas fotokatalis TiO2 di bawah sinar tampak dan dapat dipisahkan secara praktis oleh magnet eksternal. Doping logam Fe pada TiO2 dilakukan dengan metode hidrotermal menggunakan autoklaf dan preparasi dilakukan dengan variasi kadar dopan Fe. Proses magnetisasi pada TiO2-Fe dilakukan menggunakan metode ko-presipitasi dan dilakukan variasi fraksi Fe3O4. Fotokatalis yang diperoleh dikarakterisasi dengan menggunakan XRD, FTIR, SEM-EDX, dan SR UV-Vis. Fotokatalis hasil preparasi diuji untuk fotodegradasi SDBS dalam air limbah laundry dengan mempelajari pengaruh pH larutan, massa fotokatalis, dan waktu penyinaran terhadap efektivitas fotodegradasi SDBS. Konsentrasi SDBS sebelum dan sesudah proses fotodegradasi ditentukan menggunakan metode Methylene Blue Active Substances (MBAS) secara spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa melalui doping dan magnetisasi pada TiO2 telah diperoleh fotokatalis TiO2-Fe/Fe3O4 yang mampu secara efektif mendegradasi SDBS. Doping Fe telah menurunkan nilai Eg TiO2 menjadi 2,94 eV pada TiO2-Fe (1:0,50). Fotokatalis TiO2-Fe (1:0,50) juga menunjukkan efektivitas fotodegradasi SDBS tertinggi, yaitu sebesar 81,50%. Pada fotokatalis TiO2-Fe/Fe3O4 dengan fraksi Fe3O4 50,0% memiliki kemampuan degradasi SDBS tertinggi dengan efektivitas fotodegradasi sebesar 93,24?n memiliki sifat separabilitas yang baik. Kondisi optimum fotodegradasi SDBS dalam air limbah laundry sebanyak 50 mL diperoleh dengan pH air limbah laundry 6,0; massa fotokatalis 25 mg; dan waktu penyinaran 60 menit.

Research on the photodegradation of the anionic surfactant SDBS (sodium dodecylbenzenesulfonate) in laundry wastewater using TiO2 photocatalysts doped with Fe and magnetized with Fe3O4 derived from iron rust waste as the Fe source under visible light irradiation has been conducted. This study aimed to enhance the photocatalytic activity of TiO2 under visible light and to enable practical separation using an external magnet. The doping of Fe onto TiO2 was done using the hydrothermal method using an autoclave, and various Fe doping levels were prepared. The magnetization of TiO2-Fe was carried out using a co-precipitation method with different fractions of Fe3O4. The obtained photocatalysts were characterized using XRD, FTIR, SEM-EDX, and SR UV-Vis. The prepared photocatalysts were tested for the photodegradation of SDBS in laundry wastewater by studying the effects of solution pH, photocatalyst mass, and irradiation time on the photodegradation efficiency of SDBS. The concentration of SDBS before and after the photodegradation process was determined using the Methylene Blue Active Substances (MBAS) method via UV-Vis spectrophotometry. The results indicated that through doping and magnetization of TiO2, an effective TiO2-Fe/Fe3O4 photocatalyst for degrading SDBS was obtained. Fe doping reduced the Eg value of TiO2 to 2.94 eV in TiO2-Fe (1:0.50). The TiO2-Fe (1:0.50) photocatalyst also showed the highest SDBS photodegradation efficiency at 81.50%. The TiO2-Fe/Fe3O4 photocatalyst with a 50.0?3O4 fraction exhibited the highest SDBS degradation capability, with a photodegradation efficiency of 93.24% and good separability. The optimum conditions for the photodegradation of SDBS in 50 mL of laundry wastewater were achieved at a pH of 6.0, a photocatalyst mass of 25 mg, and an irradiation time of 60 minutes.

Kata Kunci : limbah karat besi, TiO2, doping Fe, Fe3O4, surfaktan anionik