fotodegradasai zat warna remazol yellow fg dengan fotokatalis komposit tio2sio2

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

FOTODEGRADASI ZAT WARNA REMAZOL YELLOW FG

DENGAN FOTOKATALIS KOMPOSIT TiO2/SiO2

Disusun oleh:

ANDY ALFAN QODRI

M0304002

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


commit to user

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Sebelas Maret Surakarta telah mengesahkan skripsi mahasiswa :

Andy Alfan Qodri, NIM M0304002, dengan judul ” Fotodegradasi Zat Warna

Remazol Yellow FG dengan Fotokatalis Komposit TiO2-SiO2 ”

Skripsi ini dibimbing oleh

Pembimbing I Pembimbing II

Candra Purnawan, M.Sc Drs. Patiha, MS

NIP. 19781228 200501 1001 NIP. 19490131 198103 1001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Rabu

Tanggal : 16 Februari 2011

Anggota Tim Penguji :

1. Drs. Mudjijono, Ph.D 1.

NIP. 19540418 198601 1 001

2. IF Nurcahyo, M.Si 2.

NIP. 19780617 200501 1 001

Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Prof.Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D

NIP. 19560507 198601 1001


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ”

FOTODEGRADASI ZAT WARNA REMAZOL YELLOW FG DENGAN

FOTOKATALIS KOMPOSIT TiO2-SiO2 ” belum pernah diajukan untuk

memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang

pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain,

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Surakarta, Februari 2011

Andy Alfan Qodri


commit to user

iv

FOTODEGRADASI ZAT WARNA REMAZOL YELLOW FG DENGAN

FOTOKATALIS KOMPOSIT TiO2/SiO2

ANDY ALFAN QODRI

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah dipelajari pengaruh sinergis pengembanan TiO2 ke dalam SiO2 dan pengujian aktivitas katalitiknya dalam proses fotodegradasi zat warna Remazol Yellow FG beserta karaketisasi fisiknya.

Komposit TiO2-SiO2 disintesis melalui proses sol-gel dengan bahan awal TiCl4 dan Na2SiO3. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi komposit TiO2/SiO2, pH larutan dan lama penyinaran sinar UV terhadap fotodegradasi zat warna Remazol Yellow FG. Identifikasi dan karakterisasi komposit dilakukan dengan Infrared Spectroscopy (IR) and X-Ray Diffraction (XRD). Kondisi fotodegradasi Remazol Yellow FG oleh komposit TiO2/SiO2 dilakukan dengan variasi konsentrasi komposit TiO2/SiO2 atau perbandingan Ti:Si sebesar 1:0,1; 1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2. Variasi pH larutan sebesar 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 dan variasi waktu penyinaran sinar UV selama 3, 6, 12, 24, 30 dan 48 jam.

Hasil penelitian menunjukkan puncak karakteristik XRD komposit TiO2-SiO2 pada 2q sebesar 22,94 derajat dan 36,24 derajat. Karakteristik IR menunjukkan serapan Ti-O-Si pada bilangan gelombang 962 cm-1. Kondisi optimum fotokalis fotodegradasi Remazol Yellow FG dengan komposit TiO2-SiO2 diperoleh pada komposisi Ti:Si = 1:1, pada pH 3 dengan waktu penyinaran UV selama 24 jam dengan penurunan konsentrasi zat warna sebesar 95,84%. Kata Kunci: Fotodegradasi Remazol Yellow FG, komposit TiO2/SiO2


commit to user

v

PHOTODEGRADATION OF REMAZOL YELLOW FG DYE WITH COMPOSITE TiO2/SiO2 PHOTOCATALYST

ANDY ALFAN QODRI

Department of Chemistry, Faculty of Mathematic and Science, Sebelas Maret University

ABSTRACT

This thesis is based on the investigation of synergic effect of supporting TiO2 into SiO2 and its activity test in photodegradation of Remazol Yellow FG dye liquid and characterization of physical properties.

Composite TiO2/SiO2 has been synthesized using sol-gel process with starting materials TiCl4 and Na2SiO3. The purposes of this research were to know the effect of composite composition, pH solution and UV radiation time for photodegradation Remazol Yellow FG dye. The identification and characterization of composite were done by infrared spectroscopy (IR) and X-Ray Diffraction. Condition of Remazol Yellow FG photodegradation by composite TiO2/SiO2 were carried out with variation of composite TiO2/SiO2 concentration or the ratio Ti:Si were 1:0,1 ; 1:0,5 ; 1:1 ; 1:1,5 ; 1:2. Variation of pH solution in 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 and variation of UV radiation times in 3, 6, 12, 24, 48 hours.

The result showed that XRD characteristic of TiO2/SiO2 composite showed 2q peaks at 22.94 degrees and 36.24 degrees. IR characteristic of TiO2/SiO2 showed absorption of Ti-O-Si in the wave number 962 cm-1. The optimum photodegradation of Remazol Yellow FG dye using TiO2/SiO2 composite in Ti:Si = 1:1 composition, pH 3 and with 24 hours radiation times reduce 95,84% dye.

Keywords: Composite TiO2-SiO2, photodegradation of Remazol Yellow FG


commit to user

vi

MOTO

”Sungguh!! Argumen paling utama itu adalah dari Allah” (QS. 6:149)

Siapa yang menuntut ilmu untuk mendebat orang-orang bodoh, atau

untuk menyombongkan diri terhadap ulama, atau untuk mencari perhatian orang lain (popularitas), pasti Allah akan memasukkannya

ke dalam neraka ( HR. At-Turmudzi)

”Pendamlah wujudmu dalam ”tanah” tak dikenal, karena sesuatu

yang tumbuh dari benih yang tak ditanam, buahnya tiada sempurna”

(Sy. Ahmad Ibn ’Athooillaah as-Sakandariy) Al-Hikam, maqoolah 11

“Dan hanya menikmati indahnya ketetapan dari-Nya”

(Lien Iffah Naf’atu Fina)

--Mencoba meneguhkan bahwa diri ini hanyalah seorang “hamba”--

(AAQ)


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Ku persembahkan karya kecilku ini untuk:

Emak dan Bapak, hanya dengan “washilah” mereka, aku ada

Mbak Wiwin, Mas Amin. Dari keduanya mengalir teladan tak terkira

Icha, Ifa, Faza, Zidan. Keceriaan itu menumbuhkan senyuman

Simbah Virgiawan Oi, sahabat tak lekang waktu


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunia-

Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Shalawat dan

salam senantiasa terlimpah curahkan kepada al-Mushthofa Sayyidinaa

Muhammad, Rosulullah SAW dan para Shohabat serta Ahli Baitnya.

Skripsi yang berjudul ”Fotodegradasi Zat Warna Remezol Yellow FG dengan

Fotokatalis Komposit TiO2-SiO2” ini disusun atas dukungan dari berbagai pihak,

untuk itu penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Prof. Drs. Sutarno, M. Sc. Ph. D, selaku Dekan FMIPA Universitas Sebelas

Maret.

2. Prof. Drs. Sentot Budi Raharjo, Ph. D, selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA

Universitas Sebelas Maret.

3. Candra Purnawan, M. Sc selaku pembimbing I, atas bimbingan, dorongan,

arahan dan ilmu yang telah diberikan.

4. Drs. Patiha, MS selaku pembimbing II, atas bimbingan, ilmu dan wawasan

tentang logika yang diberikan.

5. IF. Nurcahyo, M. Si selaku Ketua Lab. Kimia Dasar, FMIPA, Universitas

Sebelas Maret, beserta laboran mbak Nanik dan mas Anang atas bantuannya

selama di laboratorium kimia.

6. Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M. Si selaku Ketua Sub Lab. Kimia Pusat

MIPA Universitas Sebelas Maret, beserta laboran (Mbak Retno, Pak Ken, Pak

Baz, Mbak Wati dkk).

7. Seluruh Dosen di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Sebelas Maret, atas ilmu yang telah diberikan.

8. Pak Zamroni selaku operator XRD lab Kimia Analitik FMIPA UGM, dan

Bapak Operator Spektrofotometer IR lab Kimia Organik FMIPA UGM

9. Ibu Alvina Kusuma Ayuningtyas, sang “super katalis” dalam reaksi bernama

“SKRIPSI” ini, beserta mas NH dan si Kecil Oryz

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.


commit to user

ix

Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah

diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena

itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam rangka untuk

menyempurnakan skripsi ini. Akhir kata, semoga karya kecil ini dapat

memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan dan bagi pembaca.

Wallahul Muwaffiq ilaa Aqwamith Thoriiq

Surakarta, Februari 2011

Andy Alfan Qodri


commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ......................................................................... iii

ABSTRAK ....................................................................................................... iv

ABSTRACT ...................................................................................................... v

MOTTO ........................................................................................................... vi

PERSEMBAHAN ........................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

A. Latar Belakang Masalah .............................................................. 1

B. Perumusan Masalah ..................................................................... 3

1. Identifikasi Masalah ............................................................... 3

2. Batasan Masalah .................................................................... 5

3. Rumusan Masalah .................................................................. 5

C. Tujuan Penelitian ......................................................................... 6

D. Manfaat Penelitian ....................................................................... 6

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 7

A. Tinjauan Pustaka .......................................................................... 7

1. Fotodegradasi (Fotokatalitik Degradasi) ................................................ 7


commit to user

xi

2. Fotokatalis .............................................................................. 8

3. Titanium Dioksida (TiO2) ................................................................................. 9

4. Silika Oksida (SiO2) ............................................................. 11

5. Komposit TiO2-SiO2 ............................................................ 12

6. Zat Warna Remazol Yellow FG ............................................ 13

B. Kerangka Pemikiran ................................................................... 16

C. Hipotesis..................................................................................... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 18

A. Metode Penelitian ...................................................................... 18

B. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 18

C. Alat dan Bahan ........................................................................... 18

1. Alat-alat yang digunakan ..................................................... 18

2. Bahan-bahan yang digunakan .............................................. 19

D. Prosedur Penelitian .................................................................... 20

1. Preparasi Komposit TiO2 -SiO2 ........................................... 20

2. Karakterisasi komposit TiO2-SiO2 ....................................... 21

a. Karakterisasi dengan Spektroskopi Infra Merah ............ 21

b. Karakterisasi dengan Difraksi Sinar-X .......................... 21

3. fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG ..................... 21

a. Pembuatan Larutan Induk Zat Warna ............................ 21

b. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Zat Warna Remazol Yellow FG ............................................ 21

c. Pembuatan Kurva Standar Zat Warna Remazol Yellow FG untuk Spektrofotometer UV-Vis .................. 21

d. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG .............. 22

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data .................................... 23


commit to user

xii

1. Pengumpulan Data ...................................................................... 23

2. Analisis Data ................................................................................ 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 28

A. Sintesis Komposit TiO2-SiO2 ..................................................... 28

B. Karakterisasi Komposit TiO2-SiO2 ............................................ 29

1. Difraksi Sinar-X (XRD) ....................................................... 29

2. Fourrier Transform Infra Red (FT-IR) ................................ 31

C. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG dengan Komposit TiO2-SiO2 ................................................................. 33

1. Penentuan panjang gelombang maksimum .......................... 33

2. Pembuatan kurva standar zat warna ..................................... 33

3. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG ............................... 33

a. Variasi perbandingan konsentrasi komposit ................... 33

b. Variasi pH larutan awal .................................................. 36

c. Variasi waktu penyinaran UV ......................................... 39

BAB V PENUTUP ........................................................................................ 40

A. Kesimpulan ................................................................................ 40

B. Saran........................................................................................... 40

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 41


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Skema data perubahan absorbansi dengan variasi komposisi komposit, pH larutan dan lama penyinaran UV .............................. 23

Tabel 2. Skema data perubahan konsentrasi dengan variasi komposisi komposit, pH larutan dan lama penyinaran UV .............................. 24

Tabel 3. Skema data persentase penurunan konsentrasi zat warna pada variasi komposisi komposit, pH larutan dan lama penyinaran UV ....................................................................................................... 24

Tabel 4. Skema data persentase penurunan konsentrasi zat warna pada berbagai variasi, untuk keperluan analisis ANOVA dan Uji Duncan ................................................................................................ 25

Tabel 6. Uji Blangko perubahan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG .............................................................................................. 35

Tabel 5. Uji Blangko perubahan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG pada pH 3 .............................................................................. 37


commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Ilustrasi skematis proses fotoeksitasi dan de-eksitasi pada suatu semikonduktor ................................................................... 9

Gambar 2. Struktur TiO2 rutil, anatase, dan brokit ....................................... 10

Gambar 3. Gugus – gugus kromofor dalam zat warna ................................. 14

Gambar 4. Struktur Kimia Remazol Yellow FG............................................ 15

Gambar 5. Spektra difraksi sinar-X (XRD) untuk komposit TiO2 100%, SiO2 100% dan TiO2-SiO2 dengan perbandingan komposisi 1:1 ...................................................................................... 30

Gambar 6. Spektra Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk komposit TiO2-SiO2 dengan perbandingan komposisi TiO2-SiO2 1:1 SiO2 100% dan TiO2 100% .......................................................... 31

Gambar 7. Grafik prosentase penurunan konsentrasi Zat Warna dengan variasi komposisi komposit TiO2-SiO2 ....................................... 34

Gambar 8. Grafik prosentase penurunan konsentrasi Zat Warna dengan variasi pH larutan awal ............................................................... 36

Gambar 9. Grafik prosentase penurunan konsentrasi Zat Warna dengan variasi waktu ............................................................................... 39


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Bagan Prosedur Kerja Sintesis dan Karakterisasi Komposit TiO2-SiO2 dan Aplikasinya Terhadap Fotodedradasi Zat Warna Remazol Yellow FG .......................... 46

1. Sintesis dan karakterisasi komposit TiO2 dan SiO2 ............ 46

2. Fotodedradasi Zat Warna Remazol Yellow FG ................... 47

a. Pembuatan Larutan Induk Zat Warna Remazol Yellow FG ...................................................................... 47

b. Penentuan panjang gelombang maksimum Zat Warna Remazol Yellow FG ........................................... 47

c. Pembuatan Kurva Standar Zat Warna Remazol Yellow FG Untuk Spektrofotometer UV-VIS............... 46

d. Fotodegradasi Zat Warna Remzol Yellow FG menggunakan komposit TiO2-SiO2 dengan sinar UV ................................................................................... 48

Lampiran 2. Perhitungan Komposisi larutan Sintesis TiO2-SiO2 ..................... 50

Lampiran 3. Pola Difraksi dan Perhitungan Kelimpahan Fase TiO2-SiO2 dalam Sampel Komposit TiO2-SiO2 ............................................. 53

Lampiran 4. Pola Difraksi dan Perhitungan Kelimpahan Fase TiO2 Anatase dan Fase TiO2 Rutil dalam Sampel TiO2 Hasil Sintesis ..................................................................................... 54

a. Tabel Pola Difraksi dan Intensitas (counts) Puncak-Puncak Sampel TiO2 yang sesuai dengan Standar TiO2 anatase ................................................................... 54

b. Tabel Pola Difraksi dan Intensitas (counts) Puncak-Puncak Sampel TiO2 yang sesuai dengan Standar TiO2 rutil ........................................................................ 55

Lampiran 5. Pola Difraksi Sinar X dari Komposit TiO2-SiO2 ................... 56

Lampiran 6. Pola Difraksi Sinar X dari TiO2 Hasil Sintesis ....................... 60

Lampiran 7. Pola Difraksi Sinar X dari SiO2 Hasil Sintesis ....................... 64


commit to user

xvi

Lampiran 8. Standar JCPDS TiO2-SiO2, TiO2 anatase dan TiO2 rutil .......... 68

Lampiran 9. Pola Spektra FTIR Komposit TiO2-SiO2 ................................ 70

Lampiran 10. Pola Spektra FTIR TiO2 dan SiO2 ........................................... 71

Lampiran 11. Data Panjang Gelombang Maksimum .................................... 73

Lampiran 12. Data Pembuatan Kurva Standar Remazol Yellow FG .............. 75

Lampiran 13. Data hasil Pengukuran Fotodegradasi Remazol Yellow FG dengan Variasi Komposisi Komposit TiO2-SiO2 .................... 77

a. Absorbansi UV-VIS Remazol Yellow FG dengan variasi Komposisi TiO2-SiO2 ........................................ 77

b. Konsentrasi Remazol Yellow FG dengan variasi Komposisi TiO2-SiO2 berdasarkan kurva standar ......... 77

c. Prosentase Penurunan Kadar Remazol Yellow FG dengan variasi Komposisi TiO2-SiO2 ............................ 77

d. Hasil Uji ANOVA ......................................................... 78

Lampiran 14. Data hasil Pengukuran Fotodegradasi Remazol Yellow FG dengan Variasi pH larutan awal ........................................ 79

a. Absorbansi UV-Vis Remazol Yellow FG dengan variasi pH larutan awal ................................................. 79

b. Konsentrasi Remazol Yellow FG dengan variasi pH larutan berdasarkan kurva standar ................................. 79

c. Prosentase Penurunan Kadar Remazol Yellow FG dengan variasi pH........................................................... 80

d. Hasil Uji ANOVA ......................................................... 80

Lampiran 15. Data Hasil Pengukuran Fotodegradasi Remazol Yellow FG dengan Variasi Waktu Pneyinaran UV ............................. 82

a. Absorbansi UV-VIS Remazol Yellow FG dengan variasi Waktu Penyinaran .............................................. 82

b. Konsentrasi Remazol Yellow FG berdasarkan kurva baku dengan variasi waktu penyinaran ................ 82


commit to user

xvii

c. Prosentase Penurunan Kadar Remazol Yellow FG dengan variasi waktu penyinaran ................................... 82

d. Hasil Uji ANOVA ......................................................... 83


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di Indonesia secara

langsung mendorong tumbuhnya perindustrian. Adanya berbagai macam industri

dapat memberikan dampak negatif, salah satunya adalah emisi polutan-polutan ke

dalam lingkungan.

Limbah cair sebagai hasil samping dari aktivitas industri sering

menimbulkan permasalahan bagi lingkungan (Krim et al., 2006). Limbah cair

yang mengandung bahan-bahan berbahaya dan beracun dapat mengganggu

proses-proses biologi yang terjadi di dalamnya, dan juga dapat mengganggu

estetika badan perairan akibat munculnya bau busuk. Pencemaran air oleh logam-

logam berat maupun limbah-limbah organik dapat berasal dari proses-proses

industri seperti industri metalurgi, industri penyamakan kulit, industri pembuatan

fungisida, industri cat dan industri tekstil (Redhana, 1994).

Jawa tengah merupakan salah satu provinsi yang mempunyai intensitas

tinggi dalam hal industiri tekstilnya. Tercatat sebesar 14 % dari total perusahaan

tekstil nasional terkonsentrasi di Jawa Tengah (Miranti, 2007). Di Surakarta dan

sekitarnya, industri tekstil menjadi sektor yang terbilang cukup besar mewarnai

dunia industri. Hal ini mengakibatkan buangan limbah cair indutri tekstil di

Surakarta dan sekitarnya juga cukup besar.

Limbah cair tekstil yang mengandung zat warna dapat memberikan

masalah tersendiri karena zat warna tekstil berbahaya bagi makhluk hidup

khususnya manusia. Limbah zat warna tekstil menjadi perhatian tersendiri hal ini

di karenakan : (1) Konsumsi tekstil akan selalu mengikuti peningkatan populasi

penduduk, (2) Sebagian besar zat warna dibuat agar mempunyai resistensi

terhadap pengaruh lingkungan seperti efek pH, suhu dan penyeberangan mikroba

(Albanis, 2000), (3) Pengolahan limbah zat warna menjadi sulit karena struktur

aromatik pada zat warna sulit terdegradasi.


commit to user

2

Salah satu jenis zat warna sintetik yang banyak digunakan terutama di

wilayah Surakarta dan sekitarnya yang merupakan salah satu sentral industri batik

adalah Remazol Yellow FG. Remazol Yellow FG menjadi pilihan karena

dipandang cukup mewakili zat warna industri tekstil, sementara gugus

kromofornya mudah sekali dalam memberikan warna-warna yang cerah dan tahan

uji. Di lingkungan senyawa Remazol Yellow FG sebenarnya dapat mengalami

fotodegradasi secara alami oleh adanya sinar UV dari cahaya matahari, namun reaksi

ini berlangsung relatif lambat, karena intensitas cahaya uv yang sampai ke permukaan

bumi relatif rendah sehingga akumulasi Remazol Yellow FG ke dasar perairan atau

tanah lebih cepat daripada proses fotodegradasinya (Gunlazuardi, 2001; Hamdan,

1992; Lachheb et al., 2002).

Saat ini berbagai teknik atau metode penanggulangan limbah tekstil telah

dikembangkan, diantaranya adalah metode adsorpsi. Namun metode ini ternyata

kurang begiti efektif karena zar warna tekstil yang diadsopsi tersebut masih

terakumulasi di dalam adsorben yang pada suatu saat nanti akan menimbulkan

persoalan baru. Sebagai alternatif dikembangkan metode fotodegradasi dengan

menggunakan bahan fotokatalis dan radiasi sinar ultraviolet. Dengan metode

fotodegradasi ini, zat warna akan diurai menjadi komponen-komponen yang lebih

sederhana yang lebih aman untuk lingkungan (Corrent, et al., 1999; Colton, et al.,

1999; Ekimov, et al., 1985 dan Gunlazuardi, 2000).

Untuk mengoptimalkan kemampuan sinar UV dalam degradasi zat warna

Remazol Yellow, maka perlu digunakan fotokatalis. Titanium dioksida dikenal

sebagai fotokatalis yang banyak diterapkan untuk mengatasi masalah lingkungan

seperti pencemaran limbah industri yang mengandung zat warna, fenol, dan

sebagainya. Hal ini dikarenakan TiO2 memiliki aktivitas yang tinggi dan stabil

terhadap proses biologi dan kimia.

Pada umumnya TiO2 digunakan dalam bentuk serbuk. Hal ini tidak cukup

efektif, karena diperlukan jumlah TiO2 yang cukup banyak. Untuk mengatasi hal

ini dapat dilakukan dengan cara mengembankannya dalam matriks seperti

lempung zeolit, atau dengan membuatnya sebagai komposit dengan matriks silika.

Pengembanan TiO2 dalam lempung maupun zeolit dilaporkan dapat

menghasilkan distribusi TiO2 yang merata dengan ukuran yang relatif kecil


commit to user

3

sehingga menghasilkan luas permukaan yang relatif besar. Hal ini dapat

meningkatkan aktivitas fotokatalitik TiO2 (Hapsari, 2008).

Dalam penelitian ini, dilakukan kajian tentang preparasi, karakterisasi

senyawa komposit TiO2-SiO2 dan aplikasinya dalam fotodegradasi zat warna

Remazol Yelow FG. Diharapkan dengan pembuatan komposit TiO2-SiO2

didapatkan aktivtas fotokatalitik yang lebih tinggi dibandingkan dengan aktivitas

fotokatalitik TiO2 dalam bentuk serbuk. Selain itu, dalam penelitian ini juga akan

dipelajari pengaruh kadar TiO2 dalam komposit TiO2-SiO2 terhadap efektivitas

fotodegradasi za warna Remazol Yellow FG.

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Secara garis besar permasalah yang timbul dari penelitian ini antara lain:

a. Metode preparasi fotokatalis TiO2-SiO2

Terdapat beberapa metode preparasi katalis teremban yang lazim

digunakan. Beberapa metode tersebut, seperti yang dikemukakan oleh Othmer

antara lain extruding, tableting dan impregnasi. Impregnasi ini mencakup

impregnasi basah dan impregnasi kering. Selain itu terdapat pula metode sol-gel

(Xu, et. al.,1997) serta metode precipitatiaon (Bedja et. al., 1995). Dari beberapa

metode tersebut masing-masing memberikan hasil yang berbeda terhadap sifat-

sifat material hasil sintesis. Selain itu, tingkat kesulitan dalam penerapan metode

juga perlu dipertimbangkan. Oleh karena itu perlu dipilih suatu metode yang

efektif dalam pembuatan fotokatalis TiO2-SiO2.

b. Jenis perkusor Ti dan Si yang digunakan

Spesies Ti dapat diperoleh dalam bentuk serbuk maupun larutan.

Beberapa perkusor yang digunakan sebagai bahan awal pembuatan TiO2 antara

lain larutan ammonium titanil oksalat (NH4)2TiO(C2O4)2H2O (Yamashinta et al.,

1999) dan titanium (IV) tetraisopropoxide (Ti-(O-C3H7)4) (Xu et. al.,1999).

Sumber larutan logam Ti lainnya adalah Titanium (III) Chlorire dan Titanium

(IV) Chloride. (Ehrman et. al.,1999). Perkusor Si yang biasa digunakan dalam

pembuatan SiO2 diantaranya tetra etil orto silikat atau TEOS (Fatimah dkk 2006),


commit to user

4

dexamethyl disiloxilane, HDMS (C6H18OSi2) (Ehrman et. al.,1999), sodium meta

silikat (Na2SiO3) (Hidayat, 2005). Dari beberapa perkusor yang disebutkan

memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Salah satu yang harus

dipertimbangkan adalah ketersediaan perkusor. Berdasar pada hal ini, perlu dipilih

satu perkusor yang tepat dalam pembuatan fotokatalis TiO2-SiO2.

c. Variasi Rasio komposisi penyusun fotokatalis TiO2-SiO2

Aktivitas katalitik dari fotokatalis TiO2-SiO2 diduga bergantung pada

besarnya komposisi penyusun di dalamnya. Hal ini akan menentukan aktivitas

fotokatalitik dan perbedaan orientasi atau persebaran material TiO2-SiO2 yang

berperan dalam proses fotokatalisis. Oleh karena itu, perlu dikaji komposisi

optimum campuran berdasarkan rasio molar masing-masing bahan penyusunnya

untuk mendapatkan komposisi optimum yang digunakan dalam proses

fotodegradasi.

d. Variasi pH larutan

Keasaman larutan menjadi salah satu faktor yang menentukan dalam

proses reaksi fotokatalitik degradasi pada zat warna. Seperti yang telah di

sebutkan oleh Rasjid dkk (1976) bahwa gugus reaktif pada Remazol Yellow FG

dapat bereaksi dengan baik memerlukan penambahan alkali atau asam sehingga

mencapai suatu pH tertentu. Selain itu, berdasarkan penelitian Gumus and Akbal

(2010), TiO2 memiliki point of zero pada pH 6,8 sehingga memiliki

kecenderungan sifat yang berbeda ketika berada pada pH di atas atau di bawah pH

tersebut. Oleh karena itu perlu dikaji tentang pH optimum yang digunakan dalam

proses fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG.

e. Waktu penyinaran sinar UV

Aktivitas fotokatalitik dari Ti bergantung pada banyaknya radikal

hidroksil yang terbentuk selama proses penyinaran. Hal ini disebabkan karena

radikal hidroksil menjadi pengoksidasi kuat senyawa-senyawa organik. Semakin

banyak hidroksil yang dihasilkan semakin besar pula aktivitas fotodegradasinya.

Pembentukan radikal hidroksil ini ditentukan oleh banyaknya hole positif (h+)

yang berekasi dengan uap air pada permukaan TiO2. Pembentukan hole positif

dipengaruhi oleh lama waktu penyinaran dengan sinar UV. Oleh karena itu, perlu


commit to user

5

dikaji pula pengaruh lama penyinaran terhadap efektivitas fotodedradai zat warna.

.

1. Batasan Masalah

Pada penelitian ini permasalahan dibatasi pada :

a. Metode preparasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode sol-

gel dengan temperatur rendah. Pemilhan metode ini didasarkan pada

penelitian yang dilakukan oleh Lenza (2002) yang medapatkan hasil bahwa

metode sol-gel dalam temperatur rendah pada pembuatan komposit TiO2-

SiO2 dapat memberikan homogenitas dan kemurnian yang lebih baik

daripada dengan metode konvensional dengan suhu tinggi. Selain itu,

metode sol-gel cukup mudah dilakukan.

b. Perkusor logam Ti yang digunakan dalam penelitian ini adalah Titanium

(IV) Chloride atau TiCl4, karena senyawa ini mudah teroksidasi menjadi

TiO2. Selain itu, larutan TiCl4 lebih mudah didapat daripada larutan

ammonium titanil oksalat (NH4)2TiO(C2O4)2H2O dan titanium (IV)

tetraisopropoxide (Ti-(O-C3H7)4). Untuk perkusor Si digunakan Na2SiO3,

sebagaimana penelitian yang telah dilakukan Hidayat (2005) yang

mensintesis TiO2-SiO2 dengan perkusor TiCl4 dan Na2SiO3 dan

memberikan hasil yang cukup baik.

c. Perbandingan rasio mol katalis Ti/Si yang digunakan pada awal reaksi

adalah 1:0,1 ; 1:0,5 ; 1:1 ; 1:1,5 dan 1:2. Rasio molar dari Ti:Si ini merujuk

pada penelitian yang dilakukan oleh Ehrman et. al.(1999) dan hapsari

(2006).

d. Variasi pH larutan dikondisikan pada pada pH yang berbeda yaitu 3, 4, 5,

6, 7, 8, 9 dan 10. Variasi pH larutan awal ini merujuk pada penelitian yang

telah dilakukan oleh Gumus and Akbal (2010).

e. Untuk mengetahui pengaruh lama penyinaran terhadap degradasi zat warna

Remazol Yellow FG dilakukan variasi lama penyinaran dengan sinar UV

selama 3, 6, 12, 24 dan 48 jam dan dilakukan pada suhu kamar


commit to user

6

3. Rumusan Masalah

Dari batasan masalah yang telah disebutkan diatas maka rumusan masalah pada

penelitian ini adalah :

1. Apakah rasio molar TiO2:SiO2 (saat preparasi) berpengaruh terhadap

fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG ?

2. Apakah pH larutan awal berpengaruh terhadap fotodegradasi Remazol Yellow

FG?

3. Apakah lama penyinaran UV berpengaruh terhadap fotodegradasi Remazol

Yellow FG ?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh rasio molar TiO2:SiO2 (saat preparasi) terhadap

fotodegradasi zat warna Remazol Yellow FG.

2. Mengetahui pengaruh pH larutan awal terhadap fotodegradasi zat warna

Remazol Yellow FG

3. Mengetahui pengaruh lama penyinaran sinar UV terhadap fotodegradasi zat

warna Remazol Yellow FG

D. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif penanganan bahan

pencemar lingkungan berupa zat warna Remazol Yellow FG dengan

memanfaatkan komposit TiO2-SiO2 sebagai fotokatalis.


commit to user

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Fotodegradasi (Fotokatalitik Degradasi)

Reaksi fotokatalitik merupakan reaksi yang melibatkan cahaya atau foton dan

katalis secara bersama-sama sehingga katalis ini dapat mempercepat fotoreaksi

melalui interaksinya dengan substrat baik dalam keadaan dasar atau dalam keadaan

tereksitasi dan fotoproduk utamanya tergantung pada fotorekasi tersebut.

Fotodegradasi merupakan sebuah teknik yang relatif baru untuk pengolahan

polutan air dan udara. Polutan yang berupa senyawaan organik didestruksi secara

oksidatif menggunakan cahaya. Pada proses degradasi ini dikenal dua macam

senyawa yang ditambahkkan untuk mempercepat reaksi degradasi senyawa organik,

yaitu oksidan kimia dan fotokatalis yang biasanya berupa semikonduktor.

Metode fotokatalitik dengan semikonduktor akhir-akhir ini mendapat

perhatian yang besar dalam hubungannya dengan berbagai aplikasnya seperti untuk

meningkatkan kecepatan fotodegradasi polutan organik. Partikel semikonduktor

berukuran kecil (nanopartikel) tersebut telah diteliti dalam bentuk yang berbeda yaitu

glasses, lempung dan terenkapsulasi ke dalam zeolit sebagai penyaring molekular.

Sinar matahari yang keberadaannya melimpah di alam ini menjadikan proses

ini membutuhkan biaya yang rendah (low cost). Sinar matahari yang langsung

mempunyai salah satu fraksi energi pada daerah UV dekat yang dapat digunakan

dalam induksi fotodegradasi.

Bila sinar dengan panjang gelombang pendek (dibawah ~390 nm) ini

mengiluminasi serbuka anatase (TiO2), elektron pada pita valensi akan tereksitasi ke

pita konduksi meninggalkan hole positif (h+). Hole-hole ini bereaksi dengan ion-ion

hidroksida dalam uapa air yang teradsorbsi pada permukaan TiO2, menghasilkan

radikal hidroksil (OH*). Radikal hidroksil ini merupakan reagen oksidasi yang sangat

7


commit to user

8

kuat dan dapat bereaksi dengan senyawa organik menghasilkan produk-produk

sedarhana, mislanya CO2, H2O, atau HCl jika senyawa tersebut mengandung klorida.

TiO2 + hv à h+vb + eeb

-

h+vb + OH- à OH•

Senyawa organik + OH• à CO2 + H2O

Secara keseluruhan mekanisme reaksi yang terlibat dalam reaksi redoks

terkatalisis semikonduktor ini masih belum jelas meskipun dalam banyak kasus,

adsorpsi substrat pada partikel diyakini sebagai tahap awal reaksi (Purtadi, 1999)

2. Fotokatalis

Fotokatalis merupakan katalis yang dapat mempercepat fotoreaksi. Ketika

fotokatalis dikenai oleh cahaya maka akan menjadi uap air dan dua macam zat yang

kereaktifannya tinggi berbentuk radikal hidroksil (.OH•) dan radikal anion

superoksida (.O2-). Radikal hidroksil dan radikal anion superoksida ini dapat

mengoksidasi senyawa organik beracun menjadi karbondioksida dan air pada

temperatur kamar dengan sumber cahaya UV atau sekitar UV (Greenmillenium.com).

Secara umum fenomena fotokatalisis pada permukaan semikonduktor dapat

dipahami dengan penjelasan seperti yang terlihat pada gambar 1.

Jika terjadi penyerapan cahaya oleh suatu semikonduktor tipe-n dengan energi

foton hυ setara atau lebih besar daripada energi band-gap (Eg) semikonduktor

tersebut, maka elektron (e-) pada pita valensi akan pindah ke pita konduksi, dan

meninggalkan lubang positif (hole+, disingkat sebagai h

+) pada pita valensi. Sebagian

besar pasangan e- dan h

+ ini akan berekombinasi kembali, baik di permukaan (jalur A)

atau di dalam bulk partikel (jalur B). Sementara itu sebagian pasangan e- dan h

+ dapat

bertahan sampai pada permukaan semikonduktor (jalur C dan D), dimana h+

dapat

menginisiasi reaksi oksidasi dan di lain pihak e- akan menginisiasi reaksi reduksi zat

kimia yang ada di sekitar permukaan semikonduktor.

Pada prinsipnya reaksi oksidasi pada permukaan semikonduktor dapat


commit to user

9

berlangsung melalui donasi elektron dari substrat ke h+(menghasilkan radikal pada

substrat yang akan menginisiasi reaksi berantai). Apabila potensial oksidasi yang

dimiliki oleh h+pada pita valensi ini cukup besar untuk mengoksidasi air dan/atau

gugus hidroksil pada permukaan partikel, maka akan dihasilkan radikal hidroksil.

Radikal hidroksil adalah spesi pengoksidasi kuat pada pH=1 memiliki potensial

redoks sebesar 2,8volt (relatif pada elektroda Nernst). Potensial sebesar ini cukup

kuat untuk mengoksidasi kebanyakan zat organik menjadi air, asam mineral, dan

karbondioksida

Gambar1. Ilustrasi skematis proses fotoeksitasi dan de-eksitasi pada suatu semikonduktor

(Linsebigler et al., 1995)

3. Titanium Dioksida (TiO2)

Pertikel TiO2 telah cukup lama digunakan sebagai fotokatalis pendegradasi

berbagai senyawa organik. Titanium dioksida merupakan semikonduktor yang

berfungsi sebagai fotokatalis yang memilki fotoaktivitas tinggi dan stabilitas kimia

meski dalam kondisi keras sekalipun (Sophian et a.l., 1996; Cao et al., 1999; Xu et

al.,1999). Selain itu, titanium dioksida juga bersifat non toksik, murah dan memiliki


commit to user

10

sifat redoks yakni mampu mengoksidasi polutan organik dan mereduksi sejumlah ion

logam dalam larutan (Rajh et al.,1996)

Oksda TiO2 merupakan padatan berwarna putih, degan berat molekul 79,90

dengan titik lebur 1885oC. Senyawa ini tidak larut dalam air,asam klorida, dan asam

nitrat tetapi larut dalam asam sulfat pekat (Cotton et al., 1999). Titanium dioksida

memiliki tiga fase yaitu anatase, rutil dan brokit (gambar 2), akan tetapi hanya

anatase dan rutil saja yang mempunyai peran penting dalam akativitas

fotokatalitik.anatase dan rutil memiliki perbedaan dalam massa jenis (massa jenis

anatase 3,9 g/mL dan rutil 4,2 g/mL), luas permukaan dan sisi aktifnya.

Perbedaan struktur kristal tersebut juga mempengaruhi perbedaan tingkat

energi pita elektroniknya. Tingakat energi hasil hibridisasi yang berasal dari kulit 3d

titanium bertindak sebagai pita konduksi, sedangkan tingkat energi hasil hibridisasi

dari kulit 2p oksigen bertindak sebagai pita valensi. Sebagai konsekwensinya posisi

tingkat energi pita valensi, pita konduksi, dan besarnya energi gap diantara keduanya

akan berbeda jika lingkungan dan/atau penyusunan atom Ti dan O dalam kristal TiO2

berbeda, seperti pada anatase (Eg = 3,2 eV) dan rutil (Eg = 3,0 eV) (Gunlazuardi,

2001)

TiO2 anatase TiO2 Rutil TiO2 Brokit

Gambar 2. struktur TiO2 rutil, anatase, dan brokit (Gnanasekar et al., 2002)

Meskipun TiO2 tidak menyerap cahaya tampak, ia menyerap radiasi UV.

Absorpsi UV olehnya dapat menyebabkan radikal hidroksil yang menyebabkan

pigmen sebagai fotokatalis. Rekativitas TiO2 terhadap asam tergantung temperatur

saat dipanaskan. Efisiensi fotokatalitik TiO2 sangat besar, dipengaruhi oleh struktur

kristal, ukuran partikel, luas permukaan dan porositas yang berbeda-beda tergantung


commit to user

11

dari metode preparasinya. Cara paling nyata untuk memperbaiki efisiensi fotokatalitik

rekasi oksidasi dalah dengan meningkatkan luas muka fotokatalis.

Solusi alternatifnya adalah dengan mendukungkan TiO2 pada material-

material berpori dengan ukuran partikel yang tepat dan ini telah dieliti terhadap silika

gel, karbon aktif, pasir, lempung, dan zeolit (Xu et al., 1997). Kirk Othmer

menambahkan contoh yang lain dari pengemban seperti silika carbide, lempung

terpilar, keramik, aeolit alam maupun sintesis, purnice, material polimer, kalsium

karbonat, barium karbonat dan sulfat serta magnesium halida (Kirk-Othmer, 1993)

Penggunaan TiO2 sebagai fotokatalis untuk mendegradasi zat-zat organik

telah sering dilaporkan. Noguiera, et al. (1993), melakukan penelitian tentang

fotodegradasi oleh sinar matahari dengan menggunakan katalis TiO2. Aktivitas TiO2

untuk mendegradasi metilen blue tersebut sangat tinggi, yaitu hampir 99% dalam

waktu 1 jam. Penelitian yang sama dilaporkan oleh Houras et al. (2000), yang

hasilnya menunjukkan bahwa TiO2 mampu mendegradasi dan menghilangkan warna

(decolorization) senyawa meliten biru pada temperatur kamar yang menghasilkan

produk akhir berupa CO2, SO4-, NH4

+, dan NO3-.

4. Silika (SiO2)

Silikon jarang ditemukan secara alami dalam bentuk murninya. Silikon

murni yang dikandung kerak bumi sekitar 25,7%. Silikon berikatan kuat dengan

oksigen dan hampir selalu ditemukan sebagai silikon dioksida, SiO2 (quartz), atau

sebagai silikat (SiO4-4). Silikon ditemukan sebagai mineral asli hanya dalam

pernafasan vulkanis dan kandungan kecil dalam emas.

Silika adalah suatu istilah yang digunakan dalam geologi untuk SiO2 atau

silikon dioksida dalam bentuk quartz, atau sebagai suatu segmen kimia dari silikat

atau silikon dioksida yang larut dalam air.

Unit dasar kimia dan silikat adalah SiO4 bentuk tetrahedron, anionik dengan

muatan negatif empat (-4). Ion pusat silikon mempunyai muatan positif empat


commit to user

12

dimana oksigen mempunyai muatan negatif dua (-2) dari energi ikatan total oksigen.

Kondisi ini memungkinkan oksigen mengikat ion silikon sehingga menghubungkan

satu (SiO4) tetrahedron dengan yang lain. Struktur tetahedron silikat ini sungguh

mengagumkan karena dapat membentuk unit tunggal, unit ganda, rantai, lembaran,

cincin dan sruktur kerangka (Berry et al,.1983)

Scott (1993) menyatakan bahwa silika bersifat amorf, mempunyai daya

serap tinggi, serta sebagian berada dalam bentuk terhidrat. Silika amorf memiliki

densitas yang rendah. Luas permukaan yang besar dan porositas yang tinggi sehingga

dapat digunakan sebagai katalis. Silika memiliki gugus aktif pada permukaannya

yaitu gugus silanol (Si-OH) dan gugus siloksan (Si-O-Si) (Oscik, 1982). Silika dipilih

sebagai host material agar dapat berfungsi sebagai pembatas pertumbuhan kristal

oksida yang berada di dalamnya sehingga ukuran partikel menjadi sangat kecil.

Efektivitas dari suatu semikonduktor dapat meningkat jika memiliki ukuran partikel

relatif kecil atau dalam skala nanometer (Ekimov et al., 1985)

5. Komposit TiO2-SiO2

Komposit TiO2-SiO2 memiliki koefisien termal yang rendah dan indeks

refraksi yang terkontrol, sehingga TiO2-SiO2 memiliki kegunaan-kegunaan khusus di

bidang optik. Selain itu, TiO2-SiO2 juga dapat digunakan sebagai material katalis

maupun sebagai material pendukung katalis. Reaktivitas permukaannya sangat

tergantung pada komposisi dan homogenitas dari campuran.

Preparasi komposit TiO2-SiO2 pada umumnya dilakukan dengan metode

sol-gel pada temperatur rendah. Dilaporkan bahwa metode sol-gel pada temperatur

rendah untuk pembuatan komposit TiO2-SiO2 dapat memberikan homogenitas dan

kemurnian yang lebih baik daripada dengan metode konvensional dengan temperatur

tinggi (Lenza, 2006)

Tahapan yang terjadi pada pembentukan komposit TiO2-SiO2 dengan

metode sol-gel pada temperatur rendah diawali dengan proses kondensasi dan


commit to user

13

hidrolisis dilanjutkan dengan pembentukan sol dari TiO2 dan SiO2 kemudian

mengalami proses aging sehingga sol tersebut berubah menjadi gel yang kaku.

Fenomena yang menyebabkan sifat kaku dari gel disebut aging atau masa

pertumbuhan sel (Schubert, 2000) untuk memperoleh komposit yang diinginkan,

dilakukan perlakuan termal pada suhu 500 oC, dan hasilnya disebut xerogel.

Beberapa penelitian telah membahas tentang pembuatan komposit dengan

matriks silika dan menggunakan TiO2 sebagai katalis. Zhou et al. (1996) dalam

penelitiannya telah membuktikan keberhasilan preparasi nanokomposit dari pertikel

nanokristal TiO2 yang terdispersi dalam SiO2 dengan metode sol-gel, yang ternyata

dapat meningkatkan energi band gap-nya dari 2,8 eV menjadi 3,5 eV.

6. Zat Warna Remazol Yellow FG

Molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik tidak jenuh

dengan kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat warna

dengan serat. zat organik tidak jenuh yang dijumpai dalam pembentukan zat warna

adalah senyawa aromatik antara lain senyawa hidrokarbon aromatik dan turunannya,

fenol dan turunannya serta senyawa-senyawa hidrokarbon yang mengandung

nitrogen. Gugus kromofor adalah gugus yang menyebabkan molekul menjadi

berwarna.

Sebagian zat warna adalah racun bagi tubuh manusia, tetapi ada zat warna

yang relatif tertentu ynag relatif aman bagi manusia, yaitu zat warna yang

digunakan dalam industri pangan, minuman dan farmasi. Penggolongan zat warna

berdasarkan pada sifat-sifat dan penggunaannya yaitu zat warna asam, basa, direct,

mordan, komplek logam, azoat, belerang, bejana, dispersi dan reaktif (Isminingsih

et al., 1982).

Zat warna reaktif merupakan suatu zat warna yang dapat mengadakan

reaksi dengan serat sehingga zat warna tersebut merupakan bagian dari pada serat.

Zat warna reaktif mengandung gugus fungsi elektrofilik yang dapat bereaksi


commit to user

14

dengan nukleofilik untuk membentuk ikatan kovalen satu sama lain melalui reaksi

adisi atau pertukaran. Nukleofilik pada serat yang secara khusus bereaksi dengan

zat warna adalah gugus hidroksil pada selulosa ; amino, hidroksil ; gugus amino

pada poliamida (Kirk Othmer, 1992).

Zat warna reaktif terdiri dari tiga komponen dasar ; zat warna (dye), gugus

perantara (B) dan gugus reaktif (R) sehingga rumus umumnya adalah dye-B-R .

Gugus reaktif terdiri dari dua bagian, gugus pembawa dan komponen reaktif. Salah

satu contoh zat warna reaktif dengan gugus reaktif golongan vinil sulfon telah

diperkenalkan Hoechst tahun 1958 dengan nama dagang Remazol atau rumus

umunya adalah dye (Kirk Othmer, 1992).

Zat warna (dye) atau kromogen dapat berupa spesies berwarna. Biasanya

digunakan kromofor seperti azo logam dengan zat warna formazan sebagai

kromofor zat warna biru. Zat warna kuning umunya adalah monoazo dan sebagian

besar dikoplingkan dengan pyrazolone atau pyridine (Kirk Othmer, 1992).

Beberapa gugus kromofor yang biasa digunakan dalam zat warna

ditunjukkan pada gambar 1 berikut ini.

Gambar 3 . Gugus – gugus kromofor dalam zat warna

Zat warna Remazol Yellow FG merupakan salah satu zat warna reaktif

yang banyak digunakan dalam industri batik. Gugus reaktif pada zat warna reaktif

merupakan bagian dari zat warna yang mudah lepas sehingga zat warna mudah

bereaksi dengan serat.

Zat warna ini dapat larut dalam air, mempunyai gugus reaktif yang berupa

vinil sulfon, dimana gugus sulfon akan menyebabkan kepolaran pada gugus vinil

sehingga ikatan rangkap pada senyawa tersebut dapat bereaksi dengan gugus OH

dari air, alkohol, dan selulosa, sehingga dalam pewarnaan akan lebih tahan lama.


commit to user

15

Limbah cair, khususnya yang mengandung zat warna, dapat menimbulkan masalah

tersendiri karena zat warna dalam konsentrsai rendah saja dapat sangat terlihat di

perairan dan mungkin beracun bagi organisme air.

Struktur molekul zat warna Remazol Yellow FG ditunjukkan pada Gambar 2.

SO3Na

NaO3S

N N SO2 CH2 CH2 OSO3Na

Gambar 4 . Struktur Kimia Remazol Yellow FG

Gugus reaktif merupakan bagian dari zat warna dan mudah lepas, sehingga

bagian zat yang berwarna mudah bereaksi dengan serat. Reaksi dapat berjalan

dengan baik memerlukan penambahan alkali atau asam sehingga mencapai suatu

pH tertentu (Rasjid et al., 1976).


commit to user

16

B. Kerangka Pemikiran

Fotokatalisis degradasi dengan katalis TiO2 merupakan proses degradasi

senyawa dengan cahaya sebagai sumber energi dan katalis TiO2 sebagai pemercepat

reaksi. Proses fotodegradasi salah satunya dipengaruhi oleh besarnya kontribusi TiO2

dalam reaksi tersebut. Efektifitas katalis TiO2 akan meningkat ketika memiliki ukuran

yang relatif kecil hingga pada skala nanometer dan luas permukaan yang relatif besar

(Ekimov et al., 1985). Ukuran partikel yang lebih kecil akan meningkatkan band gap.

Semakin besar band gap, potensial oksidasi reduksinya akan semakin besar sehingga

aktivitas katalitiknya juga semakin besar (Ekimov et al., 1985). Ukuran yang relatif

kecil dapat terjadi ketika pertumbuhan kristal oksidanya dihambat. Hal tersebut dapat

dilakukan dengan mengembankan TiO2 pada matriks silika (SiO2). Aktivitas

komposit TiO2-SiO2 sebagai katalis dipengaruhi oleh orientasi atau persebaran TiO2

dalam matrik silika. Perbedaan rasio molar Ti/Si yang digunakan dalam pembuatan

komposit akan memberikan pengaruh yang berbeda pada aktivitas fotokatalitiknya,

sebagaimana yang dilaporkan oleh Qourzal et. al. 2009 bahwa perbedaan komposisi

Ti/Si memberikan hasil yang berbeda dalam mendegradasi senawa β-napthol.

Katalis TiO2 memiliki point of zero pada pH 6,8 (Neppolian dalam Gumus and

Akbal, 2010). Saat TiO2 berada pada sistem dengan pH di bawah 6,8 akan bermuatan

positif, sebaliknya ketika berada pada pH di atas 6,8 akan bermuatan negatif. Zat

warna Remazol Yellow FG memiliki gugus reaktif berupa gugus sulfonat yang

memiliki muatan negatif. Reaksi fotodegradasi diawali dengan adsorpsi substrat pada

permukaan fotokatalis (Purtadi, 1999). Salah satu yang mempengaruhi adsorbsi

substrat pada susatu partikel adalah adanya perbedaan muatan antara keduanya.

Fotokatalis TiO2 dalam suasana asam akan bermuatan positif, sedangkan zat warna

Remazol Yellow FG sebagai substrat memiliki gugus sulfonat yang bermuatan

negatif. Adsorbsi zat warna pada permukaan fotokatalis akan semakin besar dengan

adanya perbedaan muatan antara substrat dan katalis (Gumus and Akbal, 2010).

Salah satu hal yang paling berpengaruh pada proses fotodegradasi adalah


commit to user

17

banyaknya radikal hidoksil yang berperan dalam reaksi degradasi. Radikal hidoksil

dihasilkan dari hole positif (h+) yang bereaksi dengan OH- dari uap air yang teradsorp

pada permukaan katalis semikonduktor sebagaimana reaksi berikut

TiO2 + hv à h+ + eeb-

h+vb + OH- à OH•

Senyawa organik + OH• à CO2 + H2O

Pembentukan h+ sebagai reagen penghasil radikal hidroksil dipengaruhi oleh

energi (hv) yang terus dipancarkan oleh sinar UV. Semakin besar hv yang

dipancarkan oleh sinar UV, semakin banyak h+ yang terbentuk. Secara otomatis

radikal hiroksil yang dihasilkan juga semakin besar. Semakin banyak hidroksil yang

tebentuk, semakin banyak reagen pengoksidasi senyawa organik dan akan

meningkatkan degradasi senyawanya. Besarnya energi (hv) yang dipancarkan oleh

sinar UV sebanding dengan lamanya penyinaran.

C. Hipotesis

Berdasarkan kerangka pemikiran dapat diajukan hipotesis sebagai berikut:

1. H0 (semua komposisi memiliki aktivitas fotodegradasi yang sama) ditolak dan

H1(ada komposisi yang memiliki aktivitas fotodegradasi berbeda) diterima,

sehingga rasio TiO2:SiO2 (saat preparasi) berpengaruh terhadap fotodegradasi Zat

Warna Remazol Yellow FG

2. H0 (pada semua pH memiliki aktivitas fotodegradasi yang sama) ditolak dan

H1(ada kondisi pH yang memiliki aktivitas fotodegradasi berbeda) diterima,

sehingga pH larutan berpengaruh terhadap fotodegradasi Remazol Yellow FG

3. H0 (pada semua waktu penyinaran memiliki aktivitas fotodegradasi yang sama)

ditolak dan H1(ada waktu penyinaran yang memiliki aktivitas fotodegradasi yang

berbeda) diterima, sehingga lama penyinaran UV berpengaruh terhadap

fotodegradasi Remazol Yellow FG


commit to user

18

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental yang

dilakukan di laboratorium untuk memperoleh data. Penelitian ini melibatkan tiga

variabel bebas dan satu variabel terikat. Variabel bebasnya adalah katalis dengan

variasi komposisi TiO2 dan SiO2, pH larutan awal dan waktu penyinaran sinar

UV. Variabel terikatnya adalah prosentase konsentrasi zat warna yang hilang

selama proses fotodegradasi. Harga prosentase didapatkan dari perubahan

absorbansi sebelum penyinaran UV dan setelah penyinaran UV yang diplotkan

pada kurva standar yang dibuat untuk masing-masing variabel.

Metode analisis data menggunakan pendekatan statistik dengan

memanfaatkan metode analisis varians ANOVA satu faktor. Masing-masing

faktor yang diujikan berupa komposisi komposit, pH larutan serta waktu

penyinaran dengan UV. Level untuk masing-masing faktor adalah lima level

untuk faktor komposisi, delapan level untuk faktor pH larutan dan lima level

untuk faktor waktu penyinaran.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Sub Laboratorium Kimia, Sub Laboratorium

Biologi UPT Laboratorium Pusat Universitas Sebelas Maret Surakarta dan

Laboratorium Kimia Dasar FMIPA Surakarta dari bulan Januari–November 2010.

C. Alat dan Bahan

1. Alat-alat yang digunakan

a. Peralatan gelas

b. Spektrofotometer X-Ray Diffraction

Spektrofotometer XRD yang digunakan adalah merek Shimadzu XRD-

6000, dengan dengan kondisi pengukuran sebagai berikut: sumber sinar-X

dari lampu tabung dengan logam target Cu (1,54060 oA); voltase = 40,0


commit to user

19

kV; arus = 30,0 mA, scan range 2θ = 5o – 90o; scan mode = continous

scan; scan speed = 5 (deg/min); preset time = 0,24 sec.

c. Spektrofotometer UV-VIS

Menggunakan spektrofotometer Shimadzu PC 1601dengan sumber sinar

UV dari lampu muatan hidrogen atau deuterium (D2).

d. Spektroskopi FT-IR

Menggunakan Spektrofotometer FTIR Shimadzu 8201 PC dengan sampel

padatan (pellet) dan range scan pada bilangan gelombang 300 cm-1 – 4000

cm-1.

e. Furnace (Thermolyne 48000)

f. Oven

g. pH meter (Walklab TI 9000)

h. Neraca analitis (Sartorius BP 110, maksimum 110 g; minimum 0.001 g)

i. Stop watch

j. Lampu UV 9 W (Goldstar ; SNI : 04-6504-2001)

k. Magnetic stirer

l. Desikator

2. Bahan-bahan yang digunakan

a. Zat warna Remazol Yellow FG

b. Asam Klorida 37 % p.a. (Merck)

c. Asam Sulfat 98 % p.a. (Merck)

d. Titanium (IV) klorida p.a. (Merck)

e. Natrium Silikat (Merck)

f. Metanol absolute (Merck)

g. Isobutanol (Merck)

h. CTABr p.a. (Merck)

i. Asam Nitrat (Merck)

j. NH3 (Merck)

k. Akuades (Sub Lab Kimia Pusat UNS)

l. Kertas saring Whatman 42


commit to user

20

D. Prosedur Penelitian

1. Preparasi Komposit TiO2 -SiO2

a. Pembuatan komposit TiO2-SiO2

Sintesis komposit TiO2-SiO2 mengacu pada penelitian Nugraheni (2006)

dengan bahan Na2SiO3 dilarutkan dalam 30 mL metanol dengan ditambahkan 4.10

mL HCl 37%, CTABr 16 mM dan perbandingan mol air/mol Na2SiO3 sama

dengan 2.385 . Pada tempat yang berbeda juga dilarutkan TiCl4 dalam 15 mL

metanol dengan ditambahkan pengompleks isobutanol sebanyak 15 mL untuk

mengurangi kecepatan hidrolisa dari TiCl4. Volume Na2SiO3 dan TiCl4 yang

digunakan menyesuaikan dengan variasi perbandingan mol Ti/Si (1/0,1; 1/0,5;

1/1; 1/1,5 dan 1/2).

Sintesis material komposit TiO2-SiO2 dengan bahan awal SiO2

menggunakan Na2SiO3 yang dilarutkan dalam campuran metanol, HCl 37%, H2O

dan CTABr dalam hal ini konsentrasi CTABr yang digunakan 16 mM,

berdasarkan penelitian Setyaningsih (2005) yang melakukan sintesis grafit/TiO2

dengan variasi konsentrasi CTABr 4, 8, 12 dan 16 mM dan diperoleh bahwa

kondisi maksimum pada penggunaan CTABr 16 mM. Surfaktan CTABr berfungsi

sebagai agen pembentuk struktur pori.

Larutan SiO2 direfluks dengan ditambahkan TiCl4 sedikit demi sedikit dan

distirer sampai homogen dengan menjaga temperatur 70 OC. Proses refluks

dihentikan setelah TiCl4 habis dan campuran ditutup rapat kemudian distirer

selama 3 hari. Setelah 3 hari ditambahkan NH3 sebanyak 6.20 ml dan diaduk

disertai pemanasan pada temperatur 70 oC sampai menjadi gel. Setelah menjadi

gel, kemudian dioven pada temperatur 100 oC selama 1 hari. Serbuk komposit

TiO2-SiO2 yang terbentuk dikalsinasi pada temperatur 600 oC. (Nugraheni, 2006

dan Andreanis, 2008), pada suhu 600 ºC ini diketahui merupakan suhu optimum

pembentukan TiO2-SiO2 (Hidayat S, 2005), kalsinasi ini dimaksudkan untuk

menghilangkan CTABr sebagai surfaktan (thermal decomposition = 250 ºC,

melting range = 249-253 ºC), sehingga tempat surfaktan yang ditinggalkan akan

membentuk pori-pori dalam bahan komposit sehingga terbentuk kristal mesopori.


commit to user

21

2. Karakterisasi komposit TiO2-SiO2

a. Karakterisasi dengan Spektroskopi Infra Merah

Karakterisasi dilakukan untuk mengidentifikasi gugus fungsional TiO2-SiO2

pada bilangan gelombang 300-4000 cm-1 dengan sampel dibuat dalam bentuk

pellet. Terjadinya polimerisasi antara SiO2 dan TiO2 membentuk komposit SiO2-

TiO2 akan ditandai dengan munculnya gugus Si-O-Ti, yang dapat dikarakterisasi dari

spektra IR pada panjang gelombang 945-950 cm-1.

b. Karakterisasi dengan Difraksi Sinar-X

Karakterisasi dilakukan untuk menentukan fase kristal dengan

menggunakan sinar-X pada 2θ = 20 s/d 90o (Slamet et al., 2001).. Peak yang

melebar menunjukkan kristalinitas yang rendah, sedangkan peak yang meruncing

tajam menunjukkan kristalinitas yang lebih baik. Pergeseran dan perubahan pola peak

menandakan terjadinya perubahan d spacing (jarak antar bidang kristal) atau

transformasi bentuk dari kisi kristal. Struktur dan sistem kristal komposit hasil

sintesis dapat diketahui berdasarkan difraktogram XRD-nya yang dibandingkan

dengan beberapa standar difraktogram SiO2-TiO2. Munculnya puncak serapan

karakteristik dibandingkan dengan difraktogram standar.

3. fotodegradasi zat warna Remazol Yellow FG

a. Pembuatan Larutan Induk Zat Warna

Larutan induk zat warna 100 ppm dibuat dengan melarutkan 10 mg

Remazol Yellow FG dalam 100 ml aquades. Larutan induk ini kemudian

digunakan dalam setiap pembuatan zat warna.

b. Penentuan Panjang Gelombang Optimum Zat Warna

Larutan Remazol Yellow FG dengan konsentrasi 5, 10, 15, 20, 25 dan 30

ppm sebanyak 10 ml diukur absorbansinya pada variasi panjang gelombang antara

350 – 450 nm dengan spektroskopi UV-VIS untuk mendapatkan panjang

gelombang maksimumnya.

c. Pembuatan Kurva Standar Untuk Spektroskopi UV-VIS

Larutan Remazol Yellow FG dengan variasi 0, 5, 10, 15, 20, 25 dan 30

ppm (dibuat dengan cara mengencerkan larutan induk dengan akuades) sebanyak


commit to user

22

10 ml diukur absorbansinya dengan spektroskopi UV-VIS pada panjang

gelombang optimum.

d. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow dengan UV

Sampel komposit berbagai komposisi dimasukkan ke dalam wadah plastik

masing-masing 0,1 gram TiO2-SiO2 ditambah 25 ml Remazol Yellow FG 20 ppm

dan dilakukan pengadukan (Slamet et al., 2005), kemudian disinari dengan sinar

UV dengan panjang gelombang 254 nm dalam reaktor selama 24 jam. Jarak

antara lampu dengan larutan + 20 cm. Kemudian masing masing larutan

dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis. Dari percobaan ini akan didapatkan

komposisi optimum.

Sebanyak 0,1 gram komposit SiO2-TiO2 pada komposisi optimum

dimasukkan ke dalam wadah plastik masing-masing 0,1 gram TiO2-SiO2

ditambah 25 ml larutan Remazol Yellow FG 20 ppm dan masing-masing larutan

dikondisikan pada pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 selanjutnya dilakukan pengadukan.

Selanjutnya larutan disinari dengan sinar UV dalam reaktor selama 24 jam.

Kemudian masing masing larutan dianalisis dengan spektroskopi UV-Vis. Dari

percobaan ini didapatkan pH optimum.

Sebanyak 0,1 gram komposit SiO2-TiO2 pada komposisi optimum

dimasukkan ke dalam wadah plastikr kemudian ditambah ditambah 25 ml

Remazol Yellow FG 20 ppm dengan pH optimum dan dilakukan pengadukan.

Selanjutnya larutan disinari dengan sinar UV dalam reaktor. Pengukuran

absorbansi larutan Remazol Yellow FG masing-masing dilakukan setiap 3, 6, 12,

24 dan 48 jam. Dari percobaan ini akan didapatkan waktu optimum.

Penentuan zat warna sisa hasil fotodegradasi didasarkan pada kurva

standar Remazol Yellow FG dengan cara membuat grafik asorbansi lawan

konsentrasi.


commit to user

23

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

1. Pengumpulan Data

Untuk mengetahui pengaruh komposisi awal TiO2-SiO2, pH larutan awal dan

lama penyinaran terhadap tingkat degradasi zat warna Remzol Yellow FG, digunakan

bebas berupa komposisi komposit, pH larutan dan waktu penyinaran dengan UV.

Variabel terikatnya adalah prosentase penurunan konsentrasi zat warna. Penurunan

konsentrasi zat warna didapatkan dari data absorbansi zat warna sebelum dan setelah

proses fotodegradasi yang dihitung berdasarkan kurva standar yang telah dibuat. Data

yang dikumpulkan adalah komposisi komposit dan absorbansi. Harga absorbansi

dikonversi menjadi konsentrasi dan persen penurunan konsentarsi zat warna. Data

yang didapatkan disusun seperti dalam tabel berikut.

Tabel 1. Skema data perubahan absorbansi dengan variasi komposisi komposit, pH larutan dan lama penyinaran UV

Data absorbansi selanjutnya dikonversi dalam konsentrasi, dikumpulkan

berdasar tabel berikut:

Parameter Absorbansi awal Absorbansi Akhir

A.1 A.2 A 1 A2

A B C A B C Komposisi

molar komposit ( 1:0,1;

1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2)

A1.K. (1:0,1-

1:2)

A2.K (1:0,1-

1:2)

A1.K. (1:0,1-

1:2) A

A1.K. (1:0,1-

1:2) B

A1.K. (1:0,1-

1:2) C

A2.K (1:0,1-

1:2) A

A2.K (1:0,1-

1:2) B

A2.K (1:0,1-

1:2) C

pH larutan awal

(3,4,5,6,7 ,8,9,10)

A1.pH (3-10)

A2.pH (3-10)

A1.pH (3-10)

A

A1.pH (3-10)

B

A1.pH (3-10)

C

A2.pH (3-10)

A

A2.pH (3-10)

B

A2.pH (3-10)

C

Lama penyinaran

UV (3,6,12, 24,48)

A1.W (3-48)

A2.W (3-48)

A1.W (3-48)

A

A1.W (3-48)

B

A1.W (3-48)

C

A2.W (3-48)

A

A2.W (3-48)

B

A2.W (3-48)

C


commit to user

24

Tabel 2. Skema data perubahan konsentrasi dengan variasi komposisi komposit, pH larutan dan lama penyinaran UV

Setelah dikonversi dalam bentuk konsentrasi, dihitung persentase penurunan

konsentrasi zat warna sebelum dan sesudah proses fotodegradasi. Data disusun

berdasarkan tabel berikut

Tabel 3. Skema data persentase penurunan konsentrasi zat warna pada variasi komposisi komposit, pH larutan dan lama penyinaran UV

Parameter Konsentrasi awal Konsentrasi Akhir

C.1 C.2 C.1 C.2

A B C A B C Komposisi

molar komposit ( 1:0,1;

1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2)

C1.K. (1:0,1-

1:2)

C2.K (1:0,1-

1:2)

C1.K. (1:0,1-

1:2) A

C1.K. (1:0,1-

1:2) B

C1.K. (1:0,1-

1:2) C

C2.K (1:0,1-

1:2) A

C2.K (1:0,1-

1:2) B

C2.K (1:0,1-

1:2) C

pH larutan awal

(3,4,5,6,7 ,8,9,10)

C1.pH (3-10)

C2.pH (3-10)

C1.pH (3-10)

A

C1.pH (3-10)

B

C1.pH (3-10)

C

C2.pH (3-10)

A

C2.pH (3-10)

B

C2.pH (3-10)

C

Lama penyinaran

UV (3,6,12, 24,48)

C1.W (3-48)

C2.W (3-48)

C1.W (3-48)

A

C1.W (3-48)

B

C1.W (3-48)

C

C2.W (3-48)

A

C2.W (3-48)

B

C2.W (3-48)

C

Parameter % Penurunan konsentrasi Remazol Yellow FG

Sampel 1 (S1) Sampel 2 (S2) A B C A B C

Komposisi molar

komposit ( 1:0,1;

1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2)

% S1.K (1:0,1-1:2)

A

% S1.K. (1:0,1-1:2)

B

% S1.K. (1:0,1-1:2)

C

% S2.K (1:0,1-1:2)

A

% S2.K (1:0,1-1:2)

B

% S2.K (1:0,1-1:2)

C

pH larutan awal

(3,4,5,6,7 ,8,9,10)

% S1.pH (3-10)

A

% S1.pH (3-10)

B

% S1.pH (3-10)

C

% S2.pH (3-10)

A

% S2.pH (3-10)

B

% S2.pH (3-10)

C

Lama penyinaran

UV (3,6,12, 24,48)

% S1.W (3-48)

A

% S1.W (3-48)

B

% S1.W (3-48)

C

% S2.W (3-48)

A

% S2.W (3-48)

B

% S2.W (3-48)

C


commit to user

25

Data persentase penurunan konsentrasi zat warna ini dianalisis dengan uji

ANOVA untuk mengetahui adanya pengaruh variasi masing-masing variabel dan uji

Duncan untuk mengetahui perbedaan perbedaan rerata masing-masing parameter

yang diujikan. Data untuk uji ANOVA dan uji Duncan disusun berdasar tabel berikut

Tabel 4. Skema data persentase penurunan konsentrasi zat warna pada berbagai variasi, untuk keperluan analisis ANOVA dan Uji Duncan

Pengamatan Parameter yang diuji (komposisi, pH, waktu penyinaran)

X1 X2 X3 Xn

1 % X1.1 % X2.1 % X3.1 % Xn.1

2 % X1.2 % X2.2 % X3.2 % Xn.2

3 % X1.3 % X2.3 % X3.3 % Xn.3

4 % X1.4 % X2.4 % X3.4 % Xn.4

5 % X1.5 % X2.5 % X3.5 % Xn.5

6 % X1.6 % X2.6 % X3.6 % Xn.6

Dari analisis anova didapatkan data ANOVA didapatkan nilai F tabel, F hitung

dan P(F) atau signifikansi. Berdasarkan data ini dilakukan penarikan kesimpulan.

Untuk keperluan karakterisasi material hasil sintesis diperlukan data XRD dari

komposit TiO2-SiO2 dan data spektrum standarnya yang didapatkan dari data JCPDS,

serta data spektra uji FTIR.

2. Analisis Data

Untuk mengetahui komposisi, pH dan waktu optimum fotodegradasi zat warna

Remazol Yellow FG dilakukan dengan mengamati grafik penurunan konsentrasi zat

warna. Sebagai pendukung untuk penarikan kesimpulan, digunakan pendekatan

metode statistik. Metode pendekatan yang digunakan adalah analisis ANOVA satu

faktor untuk menentukan ada tidaknya pengaruh masing-masing variabel dalam

fotodegradasi oleh fotokatalis komposit TiO2-SiO2 dan analisa Duncan untuk

mengetahui perbedaan rerata tiap parameter yang diujikan.


commit to user

26

Dalam analisis ANOVA dibandingkan hasil fotodegradasi antar variasi

variabel bebas, sehingga dapat diketahui apakah variasi variabel bebas tersebut

berpengaruh terhadap fotodegradasi atau tidak. Uji Duncan digunakan untuk

membuktikan pada variasi berapakah perbedaan pengaruh itu terjadi.

Untuk semua hipotesis digunakan tingkat kesalahan sebesar 5% atau tingkat

kepercayaan sebesar 95%. Dari data uji ANOVA didapatkan nilai F hitung, F tabel

dan nilai P(F). Untuk keperluan hipotesis, ditetapkan Ho dan H1 untuk masing-masing

parameter yang diuji. Berikut H0 dan H1 untuk masing-masing parameter.

Variasi Komposisi

Variasi pH

Variasi waktu penyinaran

Dari pembacaan F tabel, F hitung dan nilai P(F) didapatkan dua kemungkinan

a. Jika F hitung > F tabel dan nilai P(F) < 0,05 maka Ho ditolak dan H1 diterima.

Dengan demikian maka hipotesis terbukti, yaitu pada tingkat kepercayaan 95%

masing-masing variabel bebas (komposisi komposit, pH larutan dan waktu

penyinaran) berpengaruh terhadap fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG

dan minimal ada satu variasi yang berpengaruh signifikan terhadap

fotodegradasi.

b. Sebaliknya, jika F hitung < F tabel dan nilai P(F) > 0,05 maka Ho diterima dan

H1 ditolak. Dengan demikian maka hipotesis tidak terbukti, yaitu pada tingkat

kepercayaan 95% masing-masing variabel bebas (komposisi komposit, pH

larutan dan waktu penyinaran) tidak berpengaruh terhadap fotodegradasi Zat

Warna Remazol Yellow FG.

H0: µ1= µ2 = µ2 = µ3 = µ4 = µ5

H1: tidak demikian

H0: µ1= µ2 = µ2 = µ3 = µ4 = µ5 = µ6 = µ7 = µ8

H1: tidak demikian

H0: µ1= µ2 = µ2 = µ3 = µ4 = µ5

H1: tidak demikian


commit to user

27

Untuk melacak perbedaan rerata setiap pasang variasi digunakan analisis

Duncan. Signifikansi untuk setiap pasang variasi dapat diketahui dari sebaran data

pada masing-masing kolom. Jika sebaran data merata pada setiap kolom, maka dapat

disimpulkan bahwa semua variasi memberikan pengaruh yang signifikan terhadap

fotodegradasi. Akan tetapi, jika terjadi pengelompokan pada satu kolom, maka variasi

pada kolom tersebut tidak memberikan penngaruh yang signifikan terhadap proses

fotodegadasi.

Karakteriasasi fase dan komposisi komposit TiO2-SiO2 dilakukan dengan

mencocokkan spektrum XRD sampel dengan standar spektrum XRD dari data

JCPDS. Untuk mengetahui gugus fungsi TiO2-SiO2 yang terbentuk, dilakukan dengan

pencocokan data spektrum FTIR dengan serapan karakteristik dari komposit TiO2-

SiO2.


commit to user

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Komposit TiO2-SiO2

Sintesis material semikonduktor komposit TiO2-SiO2 pada penelitian ini mengacu

pada penelitian Nugraheni (2006), yang dilakukan dengan menggunakan metode sol-gel,

serta melalui dua proses yaitu: (1) hidrolisis, yaitu dengan mereaksikan prekursor dengan

air; dan (2) kondensasi, yaitu merubah larutan menjadi fase sol. Proses dilanjutkan

dengan menguapkan pelarut melalui pemanasan hingga membentuk fase gel, kemudian

gel dikeringkan dan diikuti dengan perlakuan pemanasan untuk membersihkan material

dari pengotor organik, ligan NH3 dan air.

Prekursor TiO2 menggunakan TiCl4 yang dilarutkan dalam metanol dan

pengomplek isobutanol untuk mengurangi kecepatan hidrolisis senyawa TiCl4.

Sedangkan prekusor SiO2 menggunakan Na2SiO3 yang dilarutkan dalam campuran

metanol, HCl 37% 0,1 M, H2O dan CTABr sebagai surfaktan. Larutan Na2SiO3 diaduk

selama satu jam dimaksudkan untuk membuat larutan menjadi homogen sehingga

terhidrolisis menghasilkan ion-ion prekursor SiO32- yang optimum. Pengompleks

isobutanol digunakan untuk mengurangi proses hidrólisis TiCl4 membentuk Ti(OBu)4

sebagaimana telah dilakukan oleh Babonneau, et al., (1994). Surfaktan CTABr berfungsi

sebagai agen pembentuk struktur pori. Konsentrasi CTABr yang digunakan adalah

sebesar 16 mM mengacu penelitian Setyaningsih (2005). Larutan TiO2 ditambahkan ke

dalam larutan SiO2 tetes demi tetes sambil dilakukan refluks pada suhu 70 oC. hal ini

dilakukan agar proses polimerisasi TiO2-SiO2 berjalan secara perlahan, sehingga

kompleks Ti (IV) efektif berikatan dengan SiO32-. Pengadukan dilakukan selama 3 hari

untuk memperoleh larutan yang homogen dan agar terbentuk gel. Penambahan NH3

pascapengadukan diamksudkan untuk menetralkan kelebihan asam pada larutan.

Pengeringan dilakukan pada suhu 100 oC untuk menghilangkan pelarut dan air.

Setelah kering, komposit dihaluskan untuk mendapatkan serbuk komposit TiO2-SiO2.

28


commit to user

29

Serbuk komposit TiO2-SiO2 hasil sintesis ini diberikan perlakuan kalsinasi pada suhu 600 oC secara bertahap dengan laju pemanasan 5 oC/menit untuk membersihkan pengotor

organik, ligan NH3 dan surfaktan CTABr. Kalsinasi pada suhu 600 ºC diketahui

merupakan suhu optimum pembentukan TiO2-SiO2 (Hidayat S., 2005). Fase kristal TiO2-

SiO2 terdiri atas anatase, rutile dan brokite. Sedang yang berpengaruh dalam proses

fotodegradasi adalah fase anatase dan rutile. Fase anatase pada komposit TiO2-SiO2

paling banyak terbentuk pada teperatur 400 oC sebagai fase transisi dari fase amorf

menjadi fase anatase, sebagaimana disebutkan oleh Nugraheni (2006).

B. Karakterisasi Komposit TiO2-SiO2

1. Karakterisasi Komposit TiO2-SiO2 degan X-Ray Diffraction (XRD)

Karakterisasi dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) digunakan untuk

mengetahui kristalinitas serbuk komposit TiO2-SiO2 dengan membandingkan hasil

pengukuran sampel dengan standar JCPDS (Join Commite Powder Diffraction

Standard) sampel TiO2-SiO2 yang digunakan adalah serbuk TiO2-SiO2 dengan

kemampuan fotokatalitik paling optimum yaitu TiO2-SiO2 dengan perbandingan mol

1:1.

Dari spektra XRD diketahui puncak utama karakteristik milik TiO2 dan SiO2.

TiO2 memiliki puncak utama pada 2q sebesar 25,49 derajat dan SiO2 memiliki

puncak utama pada 2q sebesar 32,01. Dari data XRD TiO2 yang dibandingkan dengan

JCPDS dapat diketahui kehadiran fase rutil dan anatase. Pada difraktogram komposit

TiO2-SiO2 dibandingkan dengan difraktogram TiO2 dan SiO2 hasil sintesis untuk

mengetahui puncak-puncak karakteristik masing-masing. Adanya penurunan

intensitas pada puncak utama milik TiO2 dan SiO2 karena terjadinya pembentukan

TiO2-SiO2 yang ditunjukkan oleh adanya puncak-puncak baru yang merupakan

karakteristik komposit TiO2-SiO2 yaitu diantaranya pada 2q sebesar 23,94 derajat dan

36,24 derajat. Hal ini juga diperkuat dengan adanya intensitas SiO2 yang hilang pada

difraktogram komposit TiO2-SiO2 yaitu pada 2q sebesar 21,73 derajat.


commit to user

30

Ket. S:SiO2, T:TiO2, A:TiO2 anatase, R:TiO2 Rutil, ST:SiO2/TiO2

Gambar 5. spektra difraksi sinar-X (XRD) untuk komposit TiO2 100%, SiO2 100% dan TiO2-SiO2 dengan perbandingan komposisi 1:1

Spektra difraksi sinar-X dari komposit TiO2-SiO2 pada Gambar 5.

Memperlihatkan masing-masing puncak untuk TiO2-SiO2, SiO2, TiO2 anatase dan

TiO2 rutil, dimana R sebagai TiO2 Rutil, A sebagai TiO2 Anatase, TS sebagai TiO2-

SiO2, S sebagai SiO2. Persentase masing-masing komponen adalah TiO2-SiO2 sebesar

11,05 %, SiO2 sebesar 18,54 % dan TiO2 anatase 76,18 %.

A/S

S

A/ST A

R/A

R/A

T/SA R/A

S

S S/ST

S S

S

R/A

R/A

S

R/A

A

A

A


commit to user

31

2. Karakterisasi Komposit TiO2-SiO2 dengan Spektrofotmeter Fourier Transform

Infrared (FTIR)

Analisa dengan spektrum Fourier Transform Infrared (FTIR) terhadap material

komposit TiO2-SiO2 digunakan untuk mengetahui serapan gugus fungsi komposit TiO2-

SiO2. Spektrum Fourier Transform Infrared (FTIR) material komposit TiO2-SiO2 -

dengan perbandingan komposisi 1:1, SiO2 100% dan TiO2 100% adalah sebagai

berikut.

Gambar 6. spektra Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk komposit TiO2-SiO2

dengan perbandingan komposisi TiO2-SiO2 1:1 SiO2 100% dan TiO2 100%

Secara umum, dari spektra FTIR komposit TiO2-SiO2 hasil sintesis ditemukan

pola-pola serapan serupa dengan hasil yang didapatkan oleh S.H Ehman, et.al (1999)

dan Aziz, et.al (2009). Dimana ditemukan serapan pada 962 cm-1 yang diindikasikan

sebagai ikatan Si-O-Ti, pada 1095.57 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi ulur asimetri

Si-O-Si-O-

Si-O-Ti Ti-O-Ti

Ti-O-Ti

-OH

470,63

2337,72

1095,57

1095,57

802,39

962

3425,68

3425,68


commit to user

32

Si-O dari ikatan Si-O-Si. Serapan sebesar 3425.58 merupakan indikasi adanya Si–OH,

serapan pada 470,63 cm-1 yang merupakan rocking mode dari ikatan Si-O-Si, serapan

802,39 cm-1 yang juga merupakan karakteristik serapan dari Si-O.

Serapan khas Ti-O ditemukan pada 524.64 cm-1 yang mengindikasikan adanya

ikatan Ti-O-Ti dan serapan lemah pada sekitar 2337,72 cm-1 mengindikasikan adanya

vibrasi Ti-O-Ti dari TiO2.

Perubahan terjadi pada spektra FTIR komposit TiO2-SiO2, dimana serapan pada

470,63 cm-1 yang merupakan rocking mode dari ikatan Si-O-Si yang tidak muncul pada

spektra FTIR untuk material komposit TiO2-SiO2. Hal ini dipekirakan karena adanya Si-

O yang berikatan dengan Ti yang kemudian mempengaruhi panjang gelombang

spektrum yang akhirnya menyebabkan serapan tidak muncul. Serapan pada 1095,57 cm-1

yang muncul pada SiO2 dengan intensitas yang cukup tinggi, pada komposit TiO2-SiO2

serapan ini mengalami penurunan intensitas.

Serapan 802,39 cm-1 yang muncul pada spektra SiO2, tidak muncul pada komposit

TiO2-SiO2, hal ini mungkin disebabkan karena Si pada Si-O-Si berikatan dengan Ti

menjadi Si-O-Ti yang ditandai dengan munculnya puncak baru pada 962 cm-1 (S.H

Ehman, et.al.,1999).

Pada spektra FTIR TiO2-SiO2 muncul serapan 3425,68 cm-1 yang menunjukkan

vibrasi ulur –OH pada Ti-OH dan Si-OH yang terikat hidrogen dengan nilai panjang

gelombangnya sama persis dengan nilai serapan pada pola spektra TiO2 yang

diperkirakan diperkirakan berinteraksi dengan molekul air melalui ikatan hidrogen

(Aziz, et.al., 2009). Walaupun besar panjang gelombangnya sama persis, tetapi intensitas

yang dihasilkan melebar, hal ini dikarenakan adanya pengaruh dari gugus OH pada Si-

OH yang ikut terserap dalam spektra komposit TiO2-SiO2 yang jika dibandingkan dengan

spektra SiO2 serapan pada kisaran panjang gelombang ini mengalami penurunan

intensitas yang cukup besar. Penurunan intensitas ini juga dimungkinkan karena Si pada

Si-OH berikatan dengan Ti dan menimbulkan serapan baru yaitu Si-O-Ti pada panjang

gelombang 962 cm-1.


commit to user

33

C. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Zat Warna

Pada larutan zat warna Remazol Yellow FG dilakukan pengukuran panjang

gelombang maksimum dari panjang gelombang 350-450 nm dengan spektroskopi UV-

VIS. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh data diketahui bahwa absorbansi

maksimum terjadi pada panjang gelombang 414,50 nm. Panjang gelombang ini

digunakan sebagai standar dalam pengukuran dengan spektroskopi UV-VIS.

2. Pembuatan Kurva Standar Zat Warna Remazol Yellow FG

Pembuatan kurva standar zat warna Remazol Yellow FG dilakukan dengan

mengukur absorbansi larutan zat warna dengan variasi konsentrasi 0, 5, 10, 15, 20, 25,

30 ppm masing-masing sebanyak 10 ml. untuk pengukuran kurva standar dilakukan

pada panjang gelombang maksimum yakni 414,50 nm. Dari pengukuran diperoleh data

kurva standar yang digunakan pada masing-masing variasi,

3. Fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG

Fotodegradasi zat warna Remazol Yellow FG terkatalis komposit semikonduktor

TiO2-SiO2 dilakukan dengan menggunakan sinar Ultraviolet (UV) dari sumber lampu

UV dengan panjang gelombang 254 nm. Proses fotodegradasi dilakukan dengan

beberapa variasi yaitu variasi konsentrasi komposit, variasi pH larutan awal dan variasi

waktu penyinaran UV.

a. Variasi perbandingan konsentrasi komposit TiO2-SiO2

Variasi konsentrasi komposit berdasarkan perbandingan mol TiO2-SiO2 yang

digunakan adalah 1:0,1 1:0,5 ; 1:1 ; 1: 1,5 dan 1:2. Berdasarkan penelitian Slamet, et al.

(2003), banyaknya komposit yang digunakan untuk proses fotodegradasi adalah sebesar

0,1g/mL. Sedangkan waktu penyinaran UV selama 24 jam. Hasil fotodegradasi Zat

Warna Remazol Yellow FG untuk masing-masing konsentrasi komposit dapat dilihat

pada gambar berikut.


commit to user

34

Gambar 10. Penurunan konsentrasi zat warna dengan variasi komposisi komposit TiO2-

SiO2

Berdasarkan gambar di atas dapat diketahui bahwa persentase rata-rata penurunan

konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG paling rendah adalah pada perbandingan

komposit 1: 0,1 yaitu sebesar 24,28%. Sedangkan persentase penurunan konsentrasi Zat

Warna Remazol Yellow FG paling tinggi adalah pada perbandingan komposit 1:1 yaitu

sebesar 91,89%.

Dari hasil percobaan ini dapat diketahui bahwa semakin besar konsentrasi SiO2

yang ada dalam komposit, semakin besar pula aktivitas fotokatalitiknya. Akan tetapi

setelah mencapai kondisi optimum, aktivivitasnya menurun. Hal ini diebabkan karena

persebaran TiO2 yang merata pada silika sebagai host material akan menyebabkan

ukuran TiO2 menjadi lebih kecil (mendekati ukuran nano), sekaligus akan memperluas

permukaan TiO2 yang dapat meningkatkan aktivitas fotokatalitiknya. Pada komposisi

molar Ti : Si perbandingan 1: 0,1 dan 1: 0,5, aktivitas katalitiknya lebih kecil. Hal ini

disebabkan karena pada perbandingan komposisi TiO2 yang terlalu besar, molekul-

molekul TiO2 akan berdesak-desakan pada host silika sehingga akan membentuk

agregat-agregat TiO2 yang dapat menurunkan aktivitas fotokatalitiknya (Hapsari, 2008).

Demikian pula pada saat konsentrasi SiO2 dalam komposit terlalu besar, maka aktivitas

katalitiknya akan menurun, karena saat SiO2 yang terkandung dalam komposit terlalu


commit to user

35

besar, kadar SiO2 bebasnya akan semakin besar. Keberadaan SiO2 bebas ini

kemungkinan menyebabkan interaksi antara sinar UV dengan TiO2 akan terhambat. Hal

ini disebabkan karena SiO2 bebas akan menghalangi sinar UV sampai pada permukaan

katalis, sehingga menyebabkan aktivitas katalitiknya juga akan menurun.

Dilakukan pula uji blanko untuk mengetahui pengaruh penambahan komposit saja

tanpa dilakukan penyinaran dan pengaruh penyinaran tanpa ditambahkan komposit. Hasil

yang didapatkan adalah sebagai berikut:

Tabel 5. Uji Blangko perubahan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG

No Blanko Perubahan konsentrasi

1 Dengan komposit, tanpa penyinaran UV Turun 1,26%

2 Tanpa komposit, dengan penyinaran UV Turun 0,55 %

3 Tanpa komposit, tanpa penyinaran UV Naik 0,43 %

Dari data pada Tabel 1 di atas, dapat diketahui bahwa pengaruh penambahan

komposit dan pengaruh penyinaran saja relatif kecil dan tidak memberikan perubahan

konsentrasi zat warna yang cukup berarti.

Pengujian hipotesis tentang pengaruh konsentrasi SiO2 yang ditambahkan pada

TiO2 dalam mendegradasi larutan Zat Warna Remazol Yellow FG dibuktikan dengan uji

ANOVA. Uji ini digunakan untuk membuktikan apakah semakin besar penambahan

SiO2 pada pembuatan komposit SiO2-TiO2, semakin besar pula fotodegradasi Remazol

Yellow FG hingga pada komposisi tertentu. Hasil uji ANOVA diperlihatkan pada

lampiran 13.

Dari hasil uji ANOVA diperoleh nilai Fhitung sebesar 17681,522 dan P(F) atau

signifikansi sebesar 9,61 x 10-43(mendekati nol). Sedangkan nilai Ftabel adalah sebesar

2,759. Karena nilai Fhitung > Ftabel (17681,522>2,759), dan nilai P(F) < 0,05 maka dapat

disimpulkan bahwa pada tingkat kepercayaan 95%, komposisi komposit TiO2 -SiO2

berpengaruh terhadap degradasi Zat Warna Remazol Yellow FG, dan minimal terdapat

satu komposisi yang memberikan perbedaan pengaruh secara signifikan.


commit to user

36

Untuk mengetahui adanya perbedaan rerata pada tiap komposisi, digunakan uji

lanjut dengan menggunakan komparasi ganda. Model uji komparasi yang digunakan

pada penelitian ini adalah uji Duncan. Hasil uji Duncan ditunjukkan di lampiran 13.

Berdasarkan uji duncan dapat diketahui bahwa semua komposisi mempunyai

pengaruh yang berbeda terhadap fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG.

Sedangkan kondisi optimum fotodegradasi terletak pada komposisi 1:1 dengan

persentase pengurangan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG sebesar 91,89%.

Dari kedua uji di atas, dapat disimpulkan bahwa komposisi komposit TiO2-SiO2

berpengaruh signifikan terhadap tingkat fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG.

Sedangkan komposisi komposit optimum untuk proses fotodegradasi adalah pada

komposisi 1:1. Dengan demikian hipotesis pertama penelitian ini terbukti.

b. Variasi pH larutan awal

Variasi pH larutan awal zat warna Remazol Yellow yang digunakan adalah 3, 4, 5,

6, 7, 8, 9, 10. Hasil fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG untuk masing-masing

pH adalah sebagai berikut.

Gambar 11. penurunan konsentrasi zat warna dengan variasi pH larutan awal


commit to user

37

Berdasarkan data, didapatkan rata-rata penurunan konsentrasi Zat Warna Remazol

Yellow FG bervariasi antara 64,02 % sampai 95,84%. Penurunan konsentrasi tertinggi

adalah sebesar 95,84% yang terjadi pada pH 3. Berdasarkan grafik dapat diketahui pula

bahwa prosentase penurunan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG semakin

meningkat seiring dengan penurunan pH larutan.

Besar kecilnya pH mempengaruhi adsorpsi zat warna pada permukaan TiO2,

dimana proses adsorpsi zat warna pada permukaan material fotokatalis ini merupakan

tahapan penting dalam proses fotodegradasi (Neppolian, et al., dalam Gumus and Akbal,

2010). Permukaan TiO2 akan bermuatan positif pada medium asam dan bermuatan

negatif pada medium basa sebagaimana terlihat pada persamaan reaksi berikut

(Muruganandham dalam Gumus and Akbal, 2010)

Zat Warna Remazol Yellow FG memiliki gugus sulfonat di dalam strukturnya,

dimana gugus sulfonat ini bermuatan negatif, sehingga keasaman larutan dapat

mendukung adsorpsi zat warna ke permukaan fotokatalis. Hal ini yang menyebabkan

pada pH asam, efektifitas fotodegradasi semakin meningkat.

Tabel 6. Uji Blangko perubahan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG pada pH 3

No Blangko Perubahan Konsentrasi

1 pH 3, dengan katalis tanpa penyinaran Turun 1,64 %

2 pH 3, tanpa katalis dengan penyinaran Naik 0,80 %

3 pH 3, tanpa katalis, tanpa penyinaran Turun 0,68 %

Uji blangko dilakukan untuk mengetahui pengaruh pH larutan saja, pengaruh pH

larutan dan penyinaran UV, serta pengaruh pH larutan dan katalis terhadap perubahan

konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG. Dari Tabel 4 diketahui selama 24 jam,

perubahan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG sangat kecil.

· Pada pH asam (pH< 6,8): Ti – OH + H+ TiOH2+

· Pada pH basa (pH >6,8): Ti – OH + OH- TiO- + H2O


commit to user

38

Pengujian hipotesis tentang pengaruh pH larutan terhadap kemampuan

fotokatalitik komposit TiO2-SiO2 dalam proses fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow

FG dibuktikan dengan uji ANOVA. Uji ini digunakan untuk membuktikan apakah

semakin rendah pH larutan, fotodegradasi Remazol Yellow FG akan semakin besar. Hasil

uji ANOVA diperlihatkan pada lampiran 14


signifikansi sebesar 3,03 x 10-29(mendekati nol). Sedangkan nilai Ftabel adalah sebesar

2,422. Karena nilai Fhitung > Ftabel (1269,967 >2,422), dan nilai P(F) < 0,05 maka dapat

disimpulkan bahwa pada tingkat kepercayaan 95%, pH larutan berpengaruh terhadap

degradasi Zat Warna Remazol Yellow FG, dan minimal terdapat satu variasi pH yang

memberikan perbedaan pengaruh secara signifikan.

Untuk mengetahui adanya perbedaan rerata pada tiap pH, digunakan uji lanjut

dengan menggunakan komparasi ganda. Model uji komparasi yang digunakan adalah uji

Duncan. Hasil uji Duncan terlihat dalam tabel berikut.

Berdasarkan uji Duncan dapat diketahui bahwa semua variasi pH mempunyai

pengaruh yang berbeda terhadap fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG.

Sedangkan kondisi optimum fotodegradasi terletak pada pH 3 dengan persentase

pengurangan konsentrasi Zat Warna Remazol Yellow FG sebesar 95,84%.

Dari kedua uji di atas, dapat disimpulkan bahwa pH larutan berpengaruh signifikan

terhadap tingkat fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG. pH optimum untuk proses

fotodegradasi adalah pH 3. Dengan demikian hipotesis ke dua penelitian ini terbukti.


commit to user

39

c. Variasi waktu penyinaran sinar UV

Variasi waktu penyinaran oleh sinar UV yang digunakan adalah 3, 6, 12, 24 dan

48 jam. Hasil fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG untuk masing-masing waktu

adalah sebagai berikut.

Gambar 12. penurunan konsentrasi zat warna dengan variasi waktu penyinaran UV

Dari data gambar dapat diketahui bahwa persentase rata-rata penurunan kadar Zat

Warna Remazol Yellow FG bervariasi antara 8,73 % - 94,73 %, dimana persentase

degradasi terbesar terletak pada penyinaran UV selama 48 jam yaitu sebesar 94,73%.

Dari grafik persentase degradasi terhadap waktu dapat diketahui bahwa penurunan

konsentrasi zat warna semakin besar seiring dengan lamanya waktu penyinaran UV.

Akan tetapi pada range waktu antara 24 jam hingga 48 jam tidak terjadi penurunan

konsentrasi yang signifikan (dibuktikan pada uji Duncan).

Hasil ini sesuai dengan hasil yang didapat oleh Wijaya dkk. (2006) yang

membuktikan bahwa semakin lama penyinaran sinar UV maka aktivitas fotokatalitik

TiO2 juga akan semakin meningkat. Hal ini dikarenakan semakin lama penyinaran sinar

UV, maka semakin banyak elektron yang terus tereksitasi sehingga semakin banyak pula

h+ yang terbentuk. Semakin banyak h+, maka radikal hidroksil juga akan semakin banyak

yang akan berperan dalam proses fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG.


commit to user

40

Z.W. – SO2 – CH = CH2 + ●OH Z.W. – SO2 – CH2 – CH2 – OR

Pengujian hipotesis tentang pengaruh waktu penyinaran UV terhadap

kemampuan fotokatalitik komposit TiO2-SiO2 dalam proses fotodegradasi Zat Warna

Remazol Yellow FG dibuktikan dengan uji ANOVA. Uji ini digunakan untuk

membuktikan apakah semakin lama waktu penyinaran, fotodegradasi Remazol Yellow

FG akan semakin besar. Hasil uji ANOVA diperlihatkan pada tlampiran 15.


signifikansi sebesar 1,61 x 10-23 (mendekati nol). Sedangkan nilai Ftabel adalah sebesar

3,056. Karena nilai Fhitung > Ftabel (5455,433 >3,056), dan nilai P(F) < 0,05 maka dapat

disimpulkan bahwa pada tingkat kepercayaan 95%, waktu penyinaran berpengaruh

terhadap degradasi Zat Warna Remazol Yellow FG, dan minimal terdapat satu variasi

waktu yang memberikan perbedaan pengaruh secara signifikan.

Untuk mengetahui adanya perbedaan rerata pada tiap waktu, digunakan uji lanjut

dengan menggunakan komparasi ganda. Model uji komparasi yang digunakan adalah uji

Duncan. Hasil uji Duncan ditunjukkan pada lampiran 15.

Berdasarkan Uji Duncan dapat diketahui bahwa pada variasi waktu 3, 6, 12 dan 24

jam terdapat perbedaan tingkat degradasi yang signifikan. Akan tetapi pada range waktu

penyinaran 24 dan 48 jam tidak terjadi kenaikan tingkat degradasi yang signifikan. Hal

ini menunjukkan bahwa pengaruh penyinaran terhadap degradasi Zat Warna Remazol

Yellow FG mulai optimum pada 24 jam penyinaran.

Dari kedua uji di atas, dapat disimpulkan bahwa waktu penyinaran berpengaruh

signifikan terhadap tingkat fotodegradasi Zat Warna Remazol Yellow FG. Sedangkan

waktu optimum untuk proses fotodegradasi adalah waktu penyinaran selama 24 jam.

Dengan demikian hipotesis ke tiga penelitian ini terbukti.


commit to user 41

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Semakin besar komposisi SiO2 yang ditambahkan, efektivitas degradasi Remazol

Yellow FG semakin besar, tetapi setelah mencapai suatu keadaan optimum

(komposisi TiO2:SiO2 = 1:1), efektivitas akan menurun.

2. Semakin rendah pH larutan, maka fotodegradasi Remazol Yellow FG akan semakin

besar.

3. Semakin lama penyinaran UV, fotodegradasi Remazol Yellow FG akan semakin

besar. Akan tetapi, setelah penyinaran selama 24 jam tidak terjadi perubahan yang

signifikan.

B. Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang aplikasi komposit TiO2-SiO2 sebagai

fotokatalis degradasi pada polutan organik yang bermuatan netral.

2. Perlu dilakukan penelitian tenteng aktivitas fotokatalisis degradasi dengan

menggunakan komposit TiO2-SiO2 hasil regenerasi.

fotodegradasai zat warna remazol yellow fg dengan fotokatalis komposit tio2sio2

Documents