Sintesis dan Aplikasi Komposit TiO2-Biochar Okara (Ampas Tahu) Teraktivasi KOH sebagai Fotokatalis untuk Degradasi Erythrosine B

Nabila Anggivia Putri, Dr.rer.nat. Adhitasari Suratman, S.Si., M.Si. ; Prof. Dr. Endang Tri Wahyuni, M.S.

2025 | Skripsi | KIMIA

Dalam upaya meningkatkan aktivitas fotokatalitik TiO? di bawah sinar ultraviolet (UV) untuk degradasi zat warna erythrosine B, telah dilakukan sintesis komposit TiO?–biochar okara teraktivasi KOH melalui proses imobilisasi TiO? pada permukaan biochar. Biochar diperoleh dari ampas kedelai (okara) melalui proses pirolisis dan diaktivasi menggunakan larutan KOH. Komposit TiO?–biochar disintesis menggunakan metode sol-gel dengan mereaksikan titanium tetraisopropoksida (TTiP) dengan biochar okara teraktivasi KOH (BOK), sehingga menghasilkan struktur di mana TiO? terimobilisasi secara merata pada permukaan biochar. Karakterisasi material dilakukan menggunakan FTIR, SEM-EDX, SSA, dan XRD. Uji aktivitas fotokatalitik terhadap degradasi erythrosine B dilakukan dengan memvariasikan empat parameter, yaitu pH larutan, massa komposit, waktu kontak, dan konsentrasi zat warna. Penentuan konsentrasi zat warna Eryhtrosine B dilakukan menggunakan metode spektrofotometri UV-Vis.

Hasil menunjukkan bahwa aktivasi biochar dengan KOH secara signifikan meningkatkan luas permukaan spesifik. Komposit TiO?–biochar berhasil disintesis dengan nilai band gap (Eg) sebesar 2,96 eV, yang lebih rendah dibandingkan TiO? murni, sehingga meningkatkan kemampuan penyerapan cahaya tampak. Efisiensi degradasi mencapai 99,78%, jauh lebih tinggi dibandingkan dengan TiO? murni (2,04%). Kondisi optimum diperoleh pada pH 6, massa komposit 30 mg, waktu kontak 90 menit, dan konsentrasi erythrosine B sebesar 80 mg L?¹. Studi kinetika menunjukkan bahwa reaksi mengikuti model pseudo-second-order (PSO), dan model isoterm adsorpsi mengikuti model Elovich dan Jossens, yang menunjukkan bahwa permukaan TiO?–biochar okara teraktivasi KOH (TBOK) bersifat heterogen dan membentuk lapisan multilayer. Regenerasi komposit menggunakan akuades, HCl 0,1 M, dan NaOH 0,1 M menunjukkan penurunan aktivitas yang signifikan setelah siklus pertama, disebabkan oleh luruhnya TiO? dari permukaan biochar. Secara keseluruhan, hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit TiO? yang diimobilisasi pada biochar  okara teraktivasi KOH memiliki potensi tinggi sebagai fotokatalis yang efektif dan ekonomis untuk pengolahan air limbah yang mengandung zat warna di bawah pencahayaan sinar ultraviolet (UV).

To enhance the photocatalytic activity of TiO? under ultraviolet (UV) light for the degradation of erythrosine B dye, a TiO?–biochar composite was synthesized through the immobilization of TiO? onto the surface of KOH-activated okara biochar. The biochar was prepared from soybean pulp (okara) via pyrolysis and subsequently activated using a KOH solution. The TiO?–biochar composite was synthesized using the sol-gel method by reacting titanium tetraisopropoxide (TTiP) with the KOH-activated biochar (BOK), resulting in the homogeneous immobilization of TiO? on the biochar surface. The composite was characterized using FTIR, SEM-EDX, SSA, and XRD. The photocatalytic activity for erythrosine B degradation was evaluated by varying four parameters: solution pH, composite dosage, contact time, and dye concentration. The concentration of erythrosine B was determined using UV-Vis spectrophotometry.

The results showed that KOH activation significantly increased the specific surface area of the biochar. The TiO?–biochar composite was successfully synthesized with a band gap energy (Eg) of 2.96 eV, which was lower than that of pure TiO?, enhancing its visible light absorption capacity. The degradation efficiency reached 99.78%, significantly higher than that of pure TiO? (2.04%). Optimal photocatalytic conditions were achieved at pH 6, 30 mg of composite dosage, 90 minutes of contact time, and 80 mg L?¹ of erythrosine B concentration. Kinetic studies indicated that the degradation followed a pseudo-second-order (PSO) model, while the adsorption isotherms fit the Elovich and Jossens models, suggesting that the surface of the TiO?–biochar composite (TBOK) was heterogeneous and multilayered. Regeneration studies using distilled water, 0.1 M HCl, and 0.1 M NaOH showed a significant decrease in photocatalytic activity after the first cycle, attributed to the leaching of TiO? from the biochar surface. Overall, this study demonstrates that the TiO? immobilized on KOH-activated okara biochar exhibits high potential as an efficient and cost-effective photocatalyst for dye-contaminated wastewater treatment under ultraviolet (UV) light.

 

Kata Kunci : adsorpsi, biochar, degradasi fotokatalitik, erythrosine B, okara