Modifikasi zeolit alam dengan TiO2 dan aplikasinya sebagai fotokatalis dalam reaksi degradasi untuk menurunkan angka COD limbah cair industri tekstil

UTUBIRA, Yeslia, Dr.rer.nat. Karna Wijaya, M.Eng

2006 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan penelitian tentang fotodegradasi limbah cair tekstil menggunakan sinar ultra violet dan TiO2/Zeolit (TiO2 yang terdispersi dalam zeolit) serta TiO2-Zeolit (TiO2 yang terinklusi dalam zeolit). TiO2/Zeolit diperoleh dari pencampuran secara mekanik 50 g zeolit dengan 2,5 g kristal TiO2 yang dipanaskan dengan microwave oven 800 watt selama 5 menit. TiO2-Zeolit disintesis dengan cara inklusi larutan oligokation titan ke dalam zeolit alam (oligokation titan dibuat dengan cara melarutkan TiCl4 ke dalam larutan HCl 6 M sampai terbentuk larutan homogen) dan dilanjutkan dengan pemanasan menggunakan microwave oven 800 watt selama 5 menit Zeolit alam dan fotokatalis TiO2/Zeolit dan TiO2-Zeolit kemudian dikarakterisasi untuk mempelajari perubahan sifat fisikokimianya. Kristalinitas, jarak dasar, ditentukan dengan X-Ray Difractometer; luas permukaan spesifik, distribusi ukuran pori, volume total pori, rerata jejari pori dan isoterm adsorpsi dipelajari dengan Gas Sorption Analyzer; serapan gugus-gugus fungsional dipelajari dengan Spektrofotometer FTIR serta kandungan Ti ditentukan dengan X-Ray Fluorescent Analyzer (XRF). Aktivitas fotokatalitik dari TiO2/Zeolit dan TiO2-Zeolit diuji dengan mendispersikan 50 mg fotokatalis dalam 100 mL limbah cair yang disinari UV dengan panjang gelombang 366 nm pada temperatur kamar selama 15-75 menit. Filtrat hasil degradasi fotokatalitik dianalisis COD nya dengan metode refluks terbuka. Hasil karakterisasi dengan XRD menunjukkan terbentuknya TiO2 dalam zeolit dengan munculnya puncak difraksi sinar-X pada 2θ = 37,83o, 38,44o, 48,12o 55,14o dan 2θ= 35,78o, 48,54o, 56,91o yang karakteristik untuk anatase dengan intensitas yang rendah. Namun hasil analisis unsur dengan XRF menunjukkan peningkatan kandungan Titanium dari 0,26% (b/b) pada zeolit menjadi 1,60 %(b/b) pada TiO2/Zeolit dan 2,80% (b/b) pada TiO2-Zeolit. Hasil karakterisasi dengan gas sorption analyzer menunjukkan peningkatan luas permukaan spesifik dari 19,565 m2/g pada zeolit menjadi 21,530 m2/g pada TiO2/Zeolit dan 67,964 m2/g pada TiO2- Zeolit; volume total pori dari 20,640x10-3 mL/g menjadi 21,755 x 10-3 mL/g pada TiO2/Zeolit dan 49,561 x 10-3 mL/g pada TiO2-Zeolit. Aktivitas fotokatalitik TiO2/Zeolit dan TiO2-Zeolit terhadap degradasi limbah cair tekstil menunjukkan bahwa selama 75 menit penyinaran UV terjadi penurunan angka COD limbah cair sebesar 61,33% dan 57,85%. Sedangkan pada perlakuan yang sama penurunan angka COD adsorpsi limbah cair menggunakan zeolit dan fotokatalis TiO2/Zeolit dan TiO2- Zeolit sebesar 57,85% dan 43,95%.

The photodegradation of textile industry wastewater using TiO2/Zeolite and UV, TiO2-Zeolite and UV systems have been investigated. TiO2/Zeolite was prepared by mixing 50 g zeolite with 2.5 g of TiO2 chrystal which were heated using microwave oven of 800 watt for 5 minutes. TiO2-Zeolite was prepared by dispersing oligocations of titanium solution into zeolite suspension (the oligocation of titanium was made by dissolving TiCl4 solution into 6 M HCl until a clear solution was produced), and was continued by calcining the product using microwave oven of 800 watt for 5 minutes. Natural zeolite and photocatalyst TiO2/Zeolite and TiO2-Zeolite were characterized to observe some physical and chemical properties. The observered properties were crystalinity, basal spacing, determined by X-Ray Difractometer; specific surface area, distribution of pore radius and total pore volume were analyzed by Gas Sorption Analyzer; functional groups were analyzed by FTIR spectrophotometer; and titanium concentration was determined by X-Ray Fluorescent Analyzer (XRF). Photocatalytic activities of TiO2/Zeolite and TiO2-Zeolite were tested by dispersing 50 mg photocatalyst into 100 mL wastewater and exposing the suspension by the UV light of 366 nm at room temperatute for 15 – 75 minutes. The filtrate was analyzed its COD by open reflux method. XRD characterization result showed that TiO2 formation in zeolite appear with small intensity in XRD difractograms at 2θ= 37.83o , 38.44o, 48.12o, 55.14o and 2θ= 35.78o, 48.54o, 56.91o respectively, which were characteristics of anatase However, analysis result with XRF indicated that titanium content increased from 0.26% (w/w) in zeolite to 1.60% (w/w) in TiO2/Zeolite and 2.80% (w/w) in TiO2-Zeolite. Characterization result by GSA exhibited the increase of specific surface area from 19.565 m2/g in zeolite to 21.530 m2/g in TiO2/Zeolite and 67.964 m2/g in TiO2- Zeolite; total pore volume from 20.640x10-3 mL/g in zeolite to 21.755 x 10-3 mL/g in TiO2/Zeolite and 49.561 x 10-3 mL/g in TiO2-Zeolite. Photocatalytic activities of TiO2/Zeolite and TiO2-Zeolite for textile wastewater degradation showed that for 75 minutes UV radiation resulted in the decrease COD number up to 61.33% and 57.85%. Meanwhile the sorption study showed that zeolite and photocatalyst TiO2/Zeolite and TiO2-Zeolite caused the decrease of COD number up to 57.85% and 43.95% respectively.

Kata Kunci : Fotodegradasi Limbah Cair Tekstil,TiO2 dan Zeolit Alam, natural zeolite,TiO2/Zeolite and TiO2-Zeolite photocatalyst, photodegradation