Pengaruh Ion Fe(III) terhadap efektivitas fotodegradasi p-Klorofenol terkatalisis TiO2

MUKAROMAH, Ana Hidayati, Dr. Endang Tri Wahyuni, MS

2004 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan kajian pengaruh ion Fe(III) terhadap efektivitas hasil fotodegradasi p-klorofenol terkatalisis TiO2. Proses fotodegradasi dilakukan dalam suatu reaktor tertutup yang disinari lampu UV tipe-C 40 Watt secara sistem batch. Suspensi yang terdiri dari larutan p-klorofenol, serbuk TiO2, dan larutan FeCl3, dialiri oksigen sampai jenuh kemudian disinari dengan lampu UV sambil diaduk dengan pengaduk magnet selama waktu tertentu. Konsentrasi larutan p-klorofenol yang tidak terdegradasi diukur dengan kromatografi gas (GC), dan efektivitas fotodegradasi p-klorofenol ditentukan dengan membandingkan selisih antara konsentrasi p-klorofenol awal dan konsentrasi p-klorofenol yang tidak terdegradasi dengan konsentrasi p-klorofenol awal. Dalam kajian ini telah dipelajari pengaruh rasio antara konsentrasi awal p-klorofenol dengan massa TiO2, konsentrasi awal larutan p-klorofenol, konsentrasi ion Fe(III), dan pH larutan terhadap efektivitas fotodegradasi senyawa p-klorofenol yang terkatalis TiO2. Selain itu, juga dikaji efek fotodegradasi p-klorofenol terkatalisis TiO2 terhadap kristalinitas TiO2 dan ion ion Fe(III). Senyawa hasil fotodegradasi p-klorofenol dengan metode kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) juga diidentifikasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan rasio antara konsentrasi p-klorofenol dengan massa TiO2, dan kenaikan konsentrasi awal larutan p-klorofenol memberikan peningkatan efektivitas fotodegradasi p-klorofenol terkatalisis TiO2. Adanya ion Fe(III) dalam proses fotodegradasi p-klorofenol yang terkatalis TiO2 dapat meningkatkan hasil fotodegradasi p-klorofenol yang peningkatannya sejalan dengan kenaikan konsentrasi ion Fe(III). Efektivitas proses fotodegradasi p-klorofenol sangat dipengaruhi oleh pH larutan yang terkait dengan spesiasi dari p-klorofenol, TiO2, dan ion Fe(III). Hasil fotodegradasi p-klorofenol terkatalis TiO2 dengan adanya ion Fe(III) yang tertinggi adalah 93,90% dan diperoleh pada kondisi rasio antara konsentrasi p-klorofenol dengan massa TiO2 adalah 300 mg/Lp-klorofenol : 20 mg TiO2 dalam 25 mL larutan, konsentrasi awal p-klorofenol 300 mg/L, konsentrasi ion Fe(III) 600 mg/L, pH larutan 6-8, dan lama penyinaran 25 jam. Selama proses fotodegradasi, kristalinitas TiO2 mengalami kerusakan kristal sebesar 14,13%, ion Fe(III) mengalami reduksi menjadi ion Fe(II). Senyawa p-klorofenol teroksidasi menjadi hidrokuinon dan 3 senyawa lain yang belum ditentukan jenis senyawanya.

The effect of Fe (III) ion on the effectiveness of p-chlorophenol photodegradation catalyzed by TiO2 has been studied. The photodegradation process was carried out in a closed reactor equipped with UV lamp C-type 40 Watt in a batch system. The suspension of p-chlorophenol, TiO2 powder, FeCl3 solution was saturated with oxygen then expossed by the UV light, and stirred for a period of time. The concentration of p-chlorophenol undegradated was determined by gas chromatography (GC). The effectiveness of p-chlorophenol of photodegradation was calculated by substracting the initial by residual p-chlorophenol concentration. In this study, the effects of concentration ratio of p-chlorophenol to mass of TiO2, the initial concentration of p-chlorophenol, the concentration of Fe(III) ion, and the pH of the solution on the effectiveness of p-chlorophenol photodegradation catalyzed by TiO2 have been investigated. The effects of the photodegradation process on TiO2 cristally, Fe(III) ion have also been studied. The compounds produced from the p-chlorophenol photodegradation have been identified by HPLC. The research results showed that the increasing concentration ratio of p-chlorophenol to mass of TiO2, and initial concentration of p-chlorophenol, have increased the effectiveness of photodegradation of p-chlorophenol catalyzed by TiO2. The presence of Fe(III) ion resulted in the increasing of the effectiveness of photodegradation of p-chlorophenol catalyzed by TiO2 and the increase is proportional to the Fe(III) concentration. It is also found that the effectiveness of p-klorofenol was considerably influenced by solution pH, regarding the speciation of p-klorofenol, TiO2, and Fe(III). The highest effectivenesss of photodegradation of p-chlorophenol catalyzed by TiO2 in the presence of Fe (III) ion was 93.90% and the condition giving maximum effectiveness was concentration ratio of p-chlorophenol to mass of TiO2 = 300 mg/L of p-chlorophenol : 20 mg TiO2 in 25 mL solution, 300 mg/L of the initial of concentration of p-chlorophenol, 600 mg/L of the concentration of Fe(III) ion, the pH of solution 6-8, and the time contact 25 hours. During the photodegradation process, TiO2 cristally was partially destroyed as much as 14.13%, Fe(III) ion was reduced to Fe(II) ion, and p-chlorophenol was oxidized into hydroquinon and the three other compounds that have not been identified yet.

Kata Kunci : Fotodegradasi p,Klorofenol,Terkatalis TiO2, Fe(III) ion, photodegradation, p-chlorophenol, and TiO2