naskah lynna rohmawati _0910920048

Studi Pengaruh Konsentrasi Sulfat (SO42-) Terhadap Konstanta Laju Degradasi Methyl Orange Menggunakan

Fotokatalis TiO2-bentonit

SKRIPSI

oleh: LYNNA ROHMAWATI

0910920048

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG

2013

i



SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains dalam bidang Kimia

oleh:

LYNNA ROHMAWATI 0910920048

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG

2013

ii

Lembar Pengesahan Skripsi

Studi Pengaruh Konsentrasi Sulfat (SO42-) Terhadap Konstanta Laju DegradasiMethyl Orange Menggunakan


oleh : LYNNA ROHMAWATI

0910920048

Setelah dipertahankan di depan Majelis Penguji pada tanggal ...........................

dan dinyatakan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains dalam bidang Kimia

Pembimbing I

Dra. Sri Wardhani, M.Si. NIP. 19680226 199203 2 001

Pembimbing II

Drs. Danar Purwonugroho, M.Si. NIP. 19600610 199203 1 002

Mengetahui, Ketua Jurusan Kimia

Fakultas MIPA Universitas Brawijaya

Dr. Sasangka Prasetyawan, M.S NIP. 19630404 198701 1 001

iii

LEMBAR PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Lynna Rohmawati NIM : 0910920048 Jurusan : Kimia Penulis skripsi berjudul :

Studi Pengaruh Konsentrasi Sulfat (SO42-) Terhadap Konstanta Laju DegradasiMethyl Orange Menggunakan Fotokatalis TiO2-bentonit

Dengan ini menyatakan bahwa : 1. Isi dari skripsi yang saya buat adalah benar-benar karya sendiri

dan tidak menjiplak karya orang lain, selain nama-nama yang termaktub di isi dan tertulis di daftar pustaka dalam skripsi ini

2. Apabila dikemudian hari ternyata skripsi yang saya tulis terbukti hasil jiplakan, maka saya akan bersedia menanggung segala resiko yang akan saya terima. Demikian pernyataan ini dibuat dengan segala kesadaran.

Malang, . Januari 2013 Yang menyatakan,

Lynna Rohmawati NIM. 0910920048

iv



ABSTRAK

Fotodegradasi methyl orange (MO) menggunakan fotokatalis TiO2-bentonit dengan adanya scavenger hole anion sulfat telah diamati. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh konsentrasi sulfat, lama penyinaran, dan jumlah TiO2-bentonit pada degradasi MO dengan penyinaran UV. Sebelum digunakan sebagai fotokatalis, TiO2 ditentukan luas permukaan fasa kristalinnya dan luas permukaan TiO2-bentonit diperoleh 4,747 mg2/g. larutan MO 10mg/L pada pH 4 sebanyak 25 mL ditambahkan dengan 50 mg TiO2-bentonit dan variasi konsentrasi larutan ion sulfat kemudian disinari UV pada variasi waktu untuk menentukan kinetika fotodegradasi MO. Konsentrasi setelah degradasi ditentukan melalui persamaan [MO]0/[MO]t vs waktu yang menghasilkan regresi linier y=ax+b. Fotodegradasi MOmengikuti kinetika pseudo orde pertama dengan slope sebagai kontanta laju. Kondisi optimum pada fotodegradasi diperoleh pada penambahan sulfat 3000 mg/L dengan konstanta laju sebesar 0,0143 menit-1. Fotodegradasi menggunakan variasi jumlah TiO2-bentonit dilakukan untuk mempelajari pengaruh jumlah fotokatalis terhadap degradasi MO. Degradasi MOmenggunakan 75 mg TiO2-bentonit dengan penyinaran UV selama 60 menit diperoleh persentase degradasi tertinggi sebesar 75,36%.

Kata kunci:degradasi, methyl orange, sulfat, TiO2-bentonit

v

Study of the Effect of Sulphate Concentration on the Rate Constant of Methyl Orange Degradation Using

TiO2-bentonite Photocatalyst

ABSTRACT

Photodegradation of methyl orange (MO) using TiO2-bentonite phtocatalyst in the presence of sulphate ion as hole scavenger was investigated. The objectives of the research were to study the effects of sulphate ion concentration, irradiation time, and amount of TiO2-bentonite toward degradation of MO under UV irradiation. Before used as photocatalyst, TiO2-bentonite was characterized to obtain its specific surface area, and it was found that the specific surface area of TiO2-bentonite was 41.747m2/g. Twentyfive milliliter of 10 mg/L MO solution pH 4 added with 50 mg of TiO2-bentonite and 5 mL of various concentration of sulphate ion solution were irradiated with UV light at various time to evaluate the photodegradation kinetics of MO. It was found that plot of ln [MO]o/[MO]t vs time was a linear function ofy = ax + b. It meant that photodegradation of methyl orange followed pseudo first order kinetics with a or the slope was its rate constant(k). Optimum condition was reached when the photodegradation was performed using sulphate ion concentration of 3,000mg/L with k=0.0143 min-1.Photodegradation experiments were also performed using various amount of TiO2-bentonite in order to study the effect of the amount of photocatalyst on MO degradation. The highest percentage of MO degradation was 75.36%, when experiment was performed using 75 mgTiO2-bentonite during 60 minutes UV irradiation.

Key words: degradation,methyl orange, sulphate, TiO2-bentonite

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat, rahmat dan karunia-Nya, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan lancar dan sesuai dengan waktu yang telah direncanakan.

Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan perhatian dari semua pihak, maka penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Dra. Sri Wardhani, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Drs.

Danar Purwonugroho, M.Si selaku dosen pembimbing II, serta dosen penasehat akademik yang telah memberikan bimbingan selama menjalani perkuliahan

2. Dr. H. Sasangka Prasetyawan, M.S. selaku Ketua Jurusan Kimia,Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya

3. Dosen penguji dan seluruh staf pengajar Jurusan Kimia Universitas Brawijaya yang telah memberikan ilmu dan bimbingan

4. Ketua laboratorium, staf laboran, dan karyawan Jurusan Kimia Universitas Brawijaya

5. Orang tua kami yang telah memberikan dukungan baik moral, material, maupun spiritual

6. Seluruh rekan-rekan mahasiswadi Jurusan Kimia, terutama untuk mahasiswa kimia angkatan 2009 yang telah memberikan dukungan serta doa

7. Semua pihak yang telah membantu selama penyelesaian skripsi Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan. Maka dari itu, saran dan kritik yang membangun dari semua pihak sangat diharapkan.Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya.

Malang, Januari 2013

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ....................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN ...................................................... iii ABSTRAK.................................................................................... iv ABSTRACT ...................................................................................v KATA PENGANTAR .................................................................. vi DAFTAR ISI ............................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................... ix DAFTAR TABEL ..........................................................................x DAFTAR LAMPIRAN ............................................................... xi BAB I PENDAHULUAN ............................................................1

1.1 Latar Belakang ............................................................1 1.2 Perumusan Masalah ....................................................2 1.3 Batasan Masalah .........................................................3 1.4 Tujuan Penelitian ........................................................3 1.2 Manfaat Penelitian ......................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................5 2.1 Methyl Orange ............................................................4 2.2 Na-Bentonit atau Swelling Bentonite ...........................4 2.3 TiO2-bentonit Sebagai Fotokatalis ...............................6 2.4 Karakterisai Fotokatalis TiO2-bentonit Menggunakan

Surface Area Analyzer dengan metode POD ............. 10 2.5Pengaruh anion Sulfat (SO42-) ..................................... 10 2.6 Degradasi Methyl Orange........................................... 11 2.7Laju Reaksi Fotodegradasi ......................................... 12

BAB III METODE PENELITIAN .............................................. 13 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .................................... 13 3.2 Alat dan Bahan Penelitian ......................................... 13 3.3 Tahap Penelitian ........................................................ 13 3.4Prosedur Penelitian .................................................... 14

3.4.1 Aktivasi Bentonit dengan aktivasi asam ........... 14 3.4.2 Sintesis Fotokatalis TiO2-Bentonit..................... 14 3.4.3 Karakterisasi TiO2 Bentonit menggunakan

Surface Area Analyzer (SAA) ........................... 14 3.4.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum ...... 15 3.4.5Penentuan Kurva Baku Methyl Orange .............. 15

viii

3.4.6 Uji Fotodegradasi Methyl Orange ..................... 15 3.4.6.1Uji Pendahuluan...................................... 15 3.4.6.2Pengaruh Konsentrasi SO42- .................... 15 3.4.6.3Pengaruh Jumlah Fotokatalis

TiO2-bentonit ........................................... 16 3.4.7 Penentuan KonsentrasiMethyl Orangesetelah

Degradasi. ........................................................ 16 3.4.8Penentuan Konstanta Laju Fotodegradasi Methyl

Orange ............................................................ 16 3.5Analisa Data ............................................................... 17

3.5.1 Penentuan Persen Degradasi Methyl Orange ..... 17 3.5.2 Penentuan Konstanta Laju degradasi ................. 17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................... 18 4.1Preparasi Bentonit dengan Aktivasi Asam ................... 18 4.2 Sintesis Fotokatalis TiO2-bentonit .............................. 18 4.3 Karakterisasi TiO2-bentonit menggunakan surface area

analyzer dengan metode POD................................... 19 4.4 Uji Fotodegradasi Methyl Orange .............................. 19

4.4.1 Uji Pendahuluan .............................................. 20 4.4.2 Pengaruh konsentrasi SO42- pada degradasi methyl

orange ............................................................. 22 4.4.3Pengaruh lama penyinaran UV pada degradasi

methyl orange .................................................. 25 4.4.4Pengaruh jumlah fotokatalis TiO2-bentonitterhadap

degradasi methyl orange ................................... 26 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................... 28

5.1 Kesimpulan ............................................................... 28 5.2 Saran ........................................................................ 28

DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 29 LAMPIRAN ................................................................................. 34

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rumus struktur methyl orange ......................................4 Gambar 2.2 Struktur bentonit ..........................................................5 Gambar 2.3 Skema perubahan reversible gugus hidroksil pada tio2

dibawah radiasi sinar UVdan dalam gelap ...................7 Gambar 2.4 Diagram tingkat energi yang menunjukkan pita

konduksidan pita valensi ..............................................8 Gambar 2.5 Reaksi degradasi senyawa azo methyl orange ............. 12 Gambar 3.1Kurva hubungan antara ln (C0/Ct)terhadap t (waktu) ..... 17 Gambar 4.1 Diagram hubungan antara persen degradasi terhadap

variasi kontrol perlakuan fotodegradasi larutan methyl orange ....................................................................... 21

Gambar 4.2 Grafik hubungan ln Co/Ct terhadapt(waktu) pada degradasi methyl orange 10 mg/L pH 4 denganpenambahan variasi konsentrasi SO42- ............. 23

Gambar 4.3 Grafik hubungan pada degradasi methyl orange 10 mg/L pH 4 terhadapt(waktu) pada berbagai konsentrasi SO42- .................................................................................. 25

x

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Degradasi methyl orange pada variasi kontrol perlakuan . 22 Tabel 4.2 Keterangan dari Gambar 4.2 ........................................... 23 Tabel 4.3 Konstanta laju degradasi methyl Orange ........................ 25 Tabel 4.4 Persen degradasi larutan methyl orange pada variasi

jumlah fotokatalis TiO2-bentonit ...................................... 27

xi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A. Preparasi Larutan ................................................ 34 A.1Pembuatan Larutan methyl orange 50 mg/L ........ 34 A.2Pembuatan larutan H2SO4 0,5 M ......................... 34 A.3 Pembuatan larutan BaCl2 0,1 M ......................... 34 A.4 Pembuatan larutan NaOH 0,1 M ........................ 35 A.5Pembuatan larutan HCl 0,1 M............................. 35 A.6Pembuatan larutan methyl orange 2,4,6,8,10,dan 12

mg/L dari larutan stok methyl orange 50 mg/L ... 35 A.7Pembuatan larutan stok SO42- 10000 mg/L .......... 36 A.8Pembuatan larutan SO42- 1500; 3000; 4500; dan

6000mg/L dari larutan stok SO42- 10000 mg/L ... 36 A.9Konsentrasi SO42- di dalam sistem ..................... 35

LAMPIRAN B. Perhitungan ......................................................... 38 B.1Penentuan Volume Pori, Luas Permukaan Spesifik,

dan Diameter Pori dengan Metode POD ( Pierce Orr dan Dalla Valle) ............................................ 38

B.2Penentuan Konsentrasi Methyl Orange Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis ............. 39

B.3 Panjang Gelombang Maximum Dan Kurva Baku Standar Larutan Methyl Orange ........................... 39

B.4 Panjang Gelombang Maximum Larutan Methyl Orange 10 mg/L .................................................. 40

B.5Uji Pendahuluan ................................................. 41 B.6 Degradasi Larutan Methyl Orange pada Variasi

Konsentrasi SO42- ................................................ 41 B.7 Data Karakterisasi Fotokatalis TiO2-bentonit .... 43 B.8 Uji Statistik pengaruh Konsentrasi SO42- Terhadap

Konstanta Laju Fotodegradasi Methyl Orange ..... 45 B.9 Degradasi Methyl Orange pada variasi waktu 1, 2,

3 dan 4jam .......................................................... 34 LAMPIRAN C. Diagram alir Penelitian ........................................ 50

C.1Aktivasi Bentonit dengan Aktivasi Asam ............ 34 C.2Sintesis Fotokatalis TiO2-bentonit ...................... 34 C.3 Pembuatan Larutan Methyl Orange 50 mg/L ..... 34 C.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum ....... 35 C.5Penentuan Kurva Baku Larutan Methyl Orange .. 35

xii

C.6Uji Pendahuluan ................................................. 35 C.7Uji Pengaruh Konsentrasi Sulfat (SO42-) ............. 35 C.8Uji Pengaruh Jumlah Fotokatalis ........................ 35 C.9Penentuan Kadar Methyl Orange setelah Degradasi

.......................................................................... 35 LAMPIRAN D. Gambar D.1Reaktor ............................................ 60

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebanyakan industri tekstil menggunakan zat warna sebagai agen pewarnaan dan sebagian besar air yang dikonsumsi antara 25-250 m3 per ton produk tergantung pada proses operasinya [1]. Limbah zat warna tekstil inisulit terdegradasi dan dapatmembahayakan lingkungan [2].Limbah tekstil mengandung senyawa azo sekitar 60%-70%. Senyawa ini merupakan pencemar organik yang bersifat non biodegradable dan memiliki gugus NN.Salah satu zat warna yang memiliki gugus NNyaitumethyl orange.Methyl orangebersifatkarsinogenik dan mutagenik, sehingga perlu alternatif yang efektif untuk mendegradasi senyawa tersebut[3].

Christina (2007) menyebutkan bahwa ada beberapa pengolahan limbah zat warna dengan cara konvensionalmelalui proses mikrobiologi yang hanya menguraikan senyawa biodegradable,sedangkan senyawa non-biodegradable tetap berada dalam sludge yang akan kembali ke lingkungan [3]. Proses adsorpsi banyak digunakanpada limbah organik, namun metode ini tadak cukup efektif [4]. Sehingga, diperlukan teknik pengolahan limbah zat warna yang efisien [5].Fotokatalis merupakan pengolahan limbah tanpa menimbulkan sludge [5]. Proses fotokatalitik dengan menggunakan katalis semikonduktor dapat melakukan mineralisasi total terhadap polutan organik [4]. Reaksi fotokatalis ini terjadi pada permukaan semikonduktor [6]. Salah satu semikonduktor yang sering digunakan yaitu TiO2 [7].

Semikonduktor titanium oksida (TiO2) banyak digunakan sebagai fotokatalis karena stabilitas termal cukup tinggi,dapat digunakan berulang kali tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya, dan tidak toksik [8]. Ketika titanium oksida (TiO2) diradiasi foton dengan panjang gelombang 100-400 nm, elektron (e) akan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi, meninggalkan hole () pada pita valensi.Hole bereaksi dengan H2O atau OH menghasilkan radikal hidroksil (OH), sedangkan e- akan bereaksi dengan O2 membentuk radikal superoksida (O2-) dan menghasilkan OH jika bereaksi dengan H2O.Radikal hidroksil akan mendegradasimethyl orange menjadi CO2 dan H2O [9].

2

Penggunaan semikonduktor TiO2 murni, tidak efektif karena luas permukaannya relatif rendah sehingga perlu diimobilisasi pada matriks sebagai komposit maupun pengembanan TiO2 ke dalam matriks berpori [10]. Sumerta(2002) melakukan penelitian meningkatkan aktivitas fotokatalis TiO2melalui proses pilarisasi antarlapis silikat montmorilonit. Hasil Penelitiannya menyebutkan bahwa montmorilonit terpilar TiO2 memiliki kemampuan lebih baik sebagai katalis fotodegradasi daripada montmorilonit [11].Bentonit merupakan lempung silikat yang terdiri dari montmorilonit [5]. Berdasarkan hasil penelitian Afifah, TiO2 tanpa pengemban dibandingkan TiO2-bentonit mengalami kenaikan persen terdegradasi sebesar 45,46% dan pada TiO2 tanpa pengembanan memiliki luas permukaan sisi aktif yang lebih kecil dibandingkan TiO2 yang telah terimpregnasi pada bentonit [12].

Fotodegradasi dipengaruhi oleh pH, anion anorganik, garam, dan ion logam. pH larutan sangat mempengaruhi reaksi fotokatalitik dan adsorpsi polutan pada permukaan fotokatalis [13]. Hasil penelitian Febriana (2012) menyebutkan bahwa laju fotodegradasi methyl orange optimum terjadi pada pH 4 [14].Salah satu anion anorganik yang mempengaruhi fotodegradasi adalahsulfat (SO42-).Efisiensi degradasi dipengaruhi oleh konsentrasi anion anorganik [15].Anion sulfat mampu meningkatkan efektivitas degradasi fotokatalitik karena ion sulfat bereaksi dengan h+membentuk radikal sulfat. Radikal sulfat ini merupakan oksidator kuat (Eo=2,6 eV) [16]. Sehingga pada penelitian ini dikaji mengenai pengaruhkonsentrasi sulfat (SO42-), lama penyinaran UV, jumlah fotokatalis, dan pengaruh kontrol perlakuan terhadap degradasi methyl orangemenggunakan fotokatalis TiO2-bentonit.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang dikemukakan dalam penelitian ini, yaitu :

1. Bagaimana luas permukaan fasa kristalin fotokatalis TiO2-bentonit?

2. Bagaimana pengaruhkonsentrasi sulfat (SO42-) terhadap konstanta laju reaksi degradasi zat warna methyl orangemenggunakan fotokatalis TiO2-bentonit?

3

3. Bagaimana pengaruhjumlah fotokatalisTiO2-bentonit terhadap persentase degradasi zat warna methyl orange?

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Bentonit yang digunakan adalah swelling bentonite atau Natrium bentonit (Brataco)

2. Bentonit diaktivasi dengan menggunakan larutan asam sulfat (H2SO4) 0,5 M

3. Reaktor yang digunakan berukuran 49,7cm x47,2 cm x 40,7cm yang dilengkapi dengan dua buah lampu UV Merk Sankyo 10 watt 352 nm

4. Variasi konsentrasi Sulfat (SO42-) dalam sistem adalah 0; 1.500; 3.000; 4.500; dan 6.000 mg/L

5. Penentuanluas permukaan fotokatalis TiO2-bentonitmenggunakan surface area analyzer dengan metode POD

1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui luas permukaan fasa kristalin fotokatalis TiO2-bentonit

2. Mengetahui pengaruhkonsentrasi sulfat (SO42-) terhadap konstanta laju reaksi degradasi zat warna methyl orangemenggunakan fotokatalis TiO2-bentonit

3. Mengetahui pengaruhjumlah fotokatalis TiO2-bentonit terhadap persentase degradasi zat warna methyl orange

1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi

mengenaipengaruhkonsentrasi sulfat (SO42-) terhadap konstanta laju degradasi zat warna methyl orange, lama penyinaran UV, dan pengaruh jumlah fotokatalis TiO2-bentonitterhadap persentase degradasi zat warna methyl orangemenggunakan fotokatalis TiO2-bentonit.

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Methyl Orange

Methyl orange termasuk zat warna anionik atau sering disebut dengan zat warna asam [17]. Methyl orange merupakan salah satu jenis zat warna yang mempunyai gugus azo [18]. Rumus struktur methyl orangetersaji pada Gambar 2.1 [3] :

Gambar 2.1 Rumus struktur methyl orange[3]

2.2 Na-Bentonit atau Swelling Bentonite

Bentonit merupakan jenis lempung silikat alam yang terdiri dari montmorilonit(lebih dari 85%), dengan rumus kimia [(OH)4Si8Al4O20nH2O]. Struktur dasar bentonit tersusun dari dua lapisan silika tetrahedral dengan lapisan intermediet aluminium oktahedral. Bentonit mempunyai ukuran partikel yang kecil, porositas tinggi, luas permukaan yang lebar, dan kapasitas penukar kation yang tinggi. Bentonit mempunyai kapasitas adsorpsi yang sangat baik dan kemampuan adsorpsinya ditentukan oleh sifat kimia dan struktur pori. Struktur pori bentonit secara luas diklasifikasikan menjadi tiga yaitu mikropori (>2nm), mesopori (2nm-50nm), dan makropori (>50nm). Bentonit ini memerlukan modifikasi untuk mengadsorpsi zat warna anionik [5]. Struktur bentonit tersaji pada Gambar 2.2.

5

Gambar 2.2 Struktur bentonit [19]

Bentonit terbagi menjadi 2 jenis yaitu swelling bentonite(Na-

bentonit) dan non-swelling bentonite(Ca-Bentonit). StrukturNa-bentonit relatif lebih stabil terhadap penambahan asam sulfat (tidak mempengaruhi terjadinya perubahan struktur). Hal ini terlihat dari adanya penambahan asam dengan konsentrasi 1M tidak menyebabkan menurunnya refleksi. Sudut difraksi 2 = 6,82 tidak hilang. Demikian pula pada penambahan asam konsentrasi 3M tidak menunjukkan penurunan refleksi dan puncak montmorilonit tetap muncul pada daerahnya. Tidak adanya penurunan dari refleksi mengindikasikan bahwa penambahan asam sulfat dengan konsentrasi 1M dan 3M belum mempengaruhi struktur dari montmorilonit. Kemungkinan dengan penambahan asam yang memiliki konsentrasi lebih tinggi dari 3M dapatmenyebabkan kerusakan struktur khususnya bidang 001 dari montmorilonit [20].

Menurut Sumerta(2002) menjelaskan bahwa Lempung montmorilonit tidak sepenuhnya homoionik, akan tetapi pada antarlapis terdapat ion-ion logam lain seperti kalsium, magnesium dan lain lain. Hasil analisis XRD mineral montmorilonit memiliki refleksi intensitas yang relatif ramping. Hal ini menunjukkan bahwa kristalinitas montmorilonit cukup homogen. Susunan atom tersebut kemungkinan terjadi akibat proses kalsinasi yang menyebabkan molekul air bebas pada ruang antarlapis mengalami penguapan sehingga kation terhidrat bisa tersusun lebih teratur [11].Pemanasan pada temperatur tinggi menyebabkan gugus OH lepas dari kerangka

6

montmorillonit, sehingga kerusakan struktur montmorilonit pada sisi lembaran dioktahedral dan tetrahedralnya tidak dapat dihindari [20].

Salah satu cara untuk memodifikasi struktur lempung adalah dengan melakukan interkalasi agen pemilar ke dalam antarlapis silikat lempung sehingga diperoleh senyawa lempungterpilar(pillared clay).Lempung terpilardidefinisikan sebagai turunan smektit yang kation-kationnya telah ditukar oleh kation-kation berukuran besar dan kation-kation tersebut berfungsi sebagai pilar atau tiang diantara lapisannya. Pilarisasi dapat dilakukan dengan interkalasi senyawa kompleks kation logam ke dalam antarlapis silikat lempung, selanjutnya dikalsinasi untuk membentuk pilar-pilar oksida logam (Al2O3, Cr2O3, ZrO2, TiO2 dan Fe2O3) [21].

Aktivasi asam pada bentonit akan mengubah sifat fisik yaitu meningkatkan luas permukaan dan volume pori. Aktivasi asam ini biasanya menggunakan HCl atau H2SO4. Aktivasi asam pada bentonit ini juga bisa mengubah sifat kimia yaitu kapasitas pertukaran kation dan keasaman permukaan sehingga dihasilkan sifat yang diinginkan sebagai adsorben yang efektif. Aktivasi asam merupakan metode yang baik untuk meningkatkan luas permukaan karena dekomposisi dari struktur kristalin dapat dikendalikan [19]. 2.3 TiO2-bentonit sebagai Fotokatalis

Fotokatalis merupakan katalis yang bekerja dengan bantuan sinar/foton. Titanium dioksida (TiO2) merupakan semikonduktor yang dimanfaatkan sebagai material fotokatalis. Fotokatalis TiO2tergolong fotokatalis heterogen karena fasa dari katalis berbeda fasa dengan substratnya. TiO2dikenal sebagai oksida logam yang tidak toksik (nontoxic), memiliki stabilitas termal cukup tinggi, dan kemampuannya dipergunakan berulang kali tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya [8].

TiO2memilik 3 jenis struktur kristal, yaitu rutil, anatase, dan brukit. Tiga jenis struktur tersebut, hanya anatase dan rutil yang keberadaanya cukup stabil [22]. Anatase menunjukkan fotoaktivitas yang lebih tinggi daripada jenis rutil karena luas permukaan anatase lebih besar daripada rutil, sehigga sisi aktif per unit anatase lebih besar dibandingkan rutil. TiO2 jenis anatase mempunyai energi celah 3,2 eV sedangkan energi celah pita rutil 3,0 eV [23].Perbedaan

7

struktur kristal dari titanium dioksida berpengaruh pada masa jenis (3,9 g/cm3untuk anatase dan 4,2 g/cm3 untuk rutil)[22].

Gambar 2.3 Skema perubahan reversible gugus hidroksil pada TiO2

dibawah radiasi sinar UV dan dalam gelap[24] TiO2 merupakan semikonduktor dengan band gap energi

Eg=3,2 eV (seperti pada Gambar 2.4). Fenomena fotokatalisis pada permukaan TiO2 yaitu jika material ini diiradiasi dengan foton berenergi lebih dari 3,2 eV (=388 nm), maka band gap akan terlewati dan elektron (e-) pada pita valensiakan tereksitasi menuju ke pita konduksi, dan hole akan terbentuk pada pita valensi yang ditinggalkan elektron [23]. Sebagaian besar pasangan e- danh+ini akan berekombinasi kembali, baik dipermukaan ataupun didalam bulk partikel. Sedangkan sebagian lain dari pasangan e-dan h+dapat bertahan sampai pada permukaan semikonduktor, hinggah+ dapat menginisiasi reaksi oksidasi sementara e- akan menginisiasi reaksi reduksi zat kimia yang ada di sekitar permukaan semikonduktor (TiO2) [11].

Proses fotooksidasi zat warna tersaji pada persamaan berikut [13,25]:

TiO2 + hv TiO2 ( + ) (2.1) + H2Oads H+ + OH (2.2) + OH OH (2.3) + O2ads 2O2 (2.4)

2O2 + 2H2O 2OH + 2OH + O2 (2.5)

8

Pada prinsipnya, reaksi oksidasi pada permukaan semikonduktor berlangsung melalui donasi elektron dari substrat ke hole. Kemampuan permukaan TiO2 sebagai fotokatalis dengan menyediakanh+ dan radikal oksidasi yang besar, sistem tersebut mampu menyediakan radikal hidroksil (OH) secara kontinyu sesuai dengan sumber fotonnya. Apabila potensi oksidasi h+ pada pita valensi cukup besar untuk mengoksidasi air pada permukaan partikel, maka akan dihasilkan gugus hidroksil. Radikal hidroksil merupakan oksidator kuat dan sangat reaktif menyerang senyawa organik. Radikal hidroksil memiliki potensial redoks sebesar 2,8 V, Sehingga cukup kuat untuk mengoksidasi sebagian besar zat organik menjadi air, asam mineral dan karbon dioksida [22].

Gambar 2.4 Diagram tingkat energi yang menunjukkan pita

konduksidan pita valensi[6]

Proses oksidasi fotokatalisis yaitu perusakan polutan organik oleh adanya fotokatalis semikonduktor (TiO2) dengan bantuan sumber sinar energetik, dan agen oksidasi seperti oksigen atau udara. Foton berenergi lebih tinggi daripada energi band-gap (E) menghasilkan eksitasi elektron ke pita valensi. Absorpsi foton dengan energi lebih rendah daripada E atau panjang gelombang lebih panjang biasanya menyebabkan kehilangan energi dalam bentuk panas. Pencahayaan permukaan fotokatalitik dengan cukup energi akan membentuk hole (h) pada pita valensi dan elektron (e-) pada pita konduksi[26].

9

Luas permukaan spesifik TiO2 dapat diperbesar melalui dispersititanium ke dalam struktur lempung dengan mekanisme pilarisasi. Pilarisasi bertujuan untuk meningkatkan aktivitas fotokatalitik semikonduktor TiO2 [8]. Pemilaran ini meningkatkan luas permukaan spesifik sebesar 143,54 m/g, volume total pori sebesar 1,139x10-1 mL/g. Pemilaran dengan TiO2 juga menyebabkan peningkatan basal spacing (d001) montmorilonit sebesar 11,07 dengan kandungan titan terukur adalah 18,17 %. Dalam aplikasinya, montmorilonit terpilar TiO2 memiliki kemampuan sebagai katalis reaksi fotodegradasi lebih baik daripada montmorilonit alam [11]. Menurut hasil penelitian Afifah TiO2 tanpa pengemban dibandingkan TiO2-bentonit mengalami kenaikan persen terdegradasi sebesar 45,46% dan pada TiO2 tanpa pengembanan memiliki luas permukaan sisi aktif yang lebih kecil dibandingkan TiO2 yang telah terimpregnasi pada bentonit. Semakin besar permukaan fasa aktif maka fotoaktivitasnya akan semakin baik [12].

Prinsip dasar pilarisasi terdiri dari (i) tahap interkalasi pertukaran oligokation logam dengan ion-ion pada antar lapis silika struktur smektit, dan (ii)dehidroksilasi oligokation membentuk pilar oksida logam yang stabil. Berdasarkan luas permukaannya yang tinggi, sifat keasaman, kemampuan tukar kationnya serta struktur dasarnya yang mampu mengembang secara teoritis memberikan kemudahan modifikasi menentukan ukuran pori dan dimensi titanium oksida. Namun, beberapa penelitian mengungkapkan kesulitan dispersi titanium ke dalam smektit disebabkan alasanstabilitas ionik titanium [8].

Kalsinasi pada interkalasi TiO2 ke dalam lempung meningkatkan keasaman lempung terpilar 75,24% (1,3453 mmol/g menjadi 2,3575 mmol/g) dari lempung asli. Keasaman meningkat karena Ti mempunyai orbital d yang dapat menjadi situs asam dengan menempatkan pasangan elektron bebaspiridin pada orbital d-nya. Selain itu, adanya kalsinasi pada temperatur tinggi menyebabkan pilar Ti yang diinterkalasikan ke dalam lempung menjadi suatu oksida TiO2, sehingga strukturnya menjadi rapat. Semakin rapat pilar TiO2, maka keasaman lempung terpilar akan meningkat. Hal ini terjadi karena pada pilar TiO2 yang rapat, atom Ti menjadi mudah menerima pasangan elektron dari piridin. Hasil ini sesuai dengan penelitian Figueras (1988) yang

10

menyatakan bahwa jumlah situs asam meningkat dengan meningkatnya kerapatan pilar [21].

2.4 Karakterisasi TiO2-bentonit Menggunakan Surface Area

Analyzerdengan Metode POD (Pierce Orr Dalla Valle) Peningkatan luas permukaan berguna dalam efisiensi aktivitas

fotokatalitik karena semakin luas permukaan yang kontak dengan reagen. Pada proses fotokatalis heterogen berlaku bahwa semakin tinggi luas permukaan dan volume pori dapat berfungsi menghasilkan elektron dan pasangan hole. Karena itu, fotokatalisis heterogen sangat dipengaruhi oleh luas permukaan dan struktur pori [27]. Sehingga perlu dilakukan karakterisasi untuk memperoleh data luas perrmukaan dari fotokatalis yang digunakan.

Gas yang biasanya digunakan dalam pengukuran surface area analyzeradalah gas nitrogen karena mudah didapatkan dalam kemurnian tinggi, zat pendingin yang paling sesuai nitrogen cair juga mudah didapatkan, interaksi nitrogen dengan permukaan padatan pada umumnya sangat kuat. Pada pengukuran nanometrik (berdasarkan perubahan tekanan gas), tekanan relatif lebih kecil daripada satuan yang dicapai dengan kondisi dibuat vacuum sebagian (tekanan absolut nitrogen murni di bawah tekanan atmosfer). Metode ini secara otomatis mudah dan gas mengadsorpsi pada perbedaan tekanan relatif [27]. 2.5Pengaruh KonsentrasiSulfat (SO42-)

Pada proses fotodegradasi zat warna methyl orange dipengaruhi oleh beberapa anion anorganik maupun organik. Anion sulfat dapat meningkatkan efektivitas degradasi fotokatalitik. Ion sulfat akan teradsorpsi ke permukaan TiO2 sehingga bereaksi dengan hole [16]: SO42- + h SO4 (2.8)

Radikal sulfat merupakan oksidator kuat dengan nilai Eo sebesar 2,6 eV. Radikal sulfat mempunyai beberapa model reaksi dengan senyawa organik. Penambahan anion sulfat dapat mempengaruhi proses degradasi mengikuti pesamaan reaksi [16]:

SO4 + H2O SO42- + OH + H+ (2.9) SO4 + zat warna SO42- + Intermediet (2.10) SO4 + Intermediet SO42- + CO2 + HNO3 (2.11)

11

2.6 Degradasi Methyl Orange

C C

O

OH

O

O

C

O

C

O

OHO

OH

H

H

O2

O2

CO2

O

ROH

H

OH

H2O

OH

H

O

R

C OO

O2

OH

HO

H

OH

OH

H

C C

O

OH

O

HO

NN SO2OH

NH3C

H3C

OH

H

C O

H2SO4

H2O

N2

OH

OH

C

CO

H

O

H

C

CO

OH

O

OH

N NH

O2

O2

H

OH

+ +

DegradasiCincin Aromatik

+

(o)

(o)+

++

Gambar 2.5 Reaksi degradasi senyawa azo methyl orange [29]

12

Mekanisme degradasi senyawa azo methyl orangetersaji pada Gambar 2.5.Radikal hidroksil (OH) merupakan radikal utama yang melakukan inisiasi degradasi pada gugus utama senyawa azo menghasilkan radikal fenil dan fenoksi. Oksigen terlarut akan menyebabkan terjadinya abstraksi ion hidrogen dan radikalnya, pada radikal fenil. Pada tahap selanjutnya, keluar gas nitrogen diikuti proses reduksi pada radikal cincin benzena menjadi senyawa aromatik sederhana. Di sisi lain, gugus radikal fenoksi akan teroksidasi oleh radikal hidroksil (OH) menjadi gugus benzena. Cincin aromatik benzena terdegradasi menjadi radikal hidroksi sikloheksadienil. Radikal ini berekasi dengan oksigen terlarut menghasilkan hidroksi hidroperoksida yang tidak stabil. Reaksi berikutnya terjadipenghilangan satu molekul air dan pembentukan cincin aromatis dari hidroksi hidroperoksida menjadi mukondialdehid. Mukodialdehid teroksidasi mejadi asam mukanot. Pada proses oksidasi selanjutnya terbentuk glioksial yang teroksidasi menjadi asam karboksilat [3]. 2.7 Laju Reaksi FotodegradasiMethyl Orange

Laju degradasi zat warna methyl orangemenggunakan fotokatalis TiO2 dengan radiasi sinar UV mengikuti persamaanLangmuir-Hinshelwood (L-H) dari reaksi fotokatalitik heterogen[28,30] : r = dCdt = kKC1 + KC dimana r adalah laju oksidasi reaktan (mg/L.min), C adalah konsentrasi reaktan (mg/L), k adalah konstanta laju reaksi (min-1), dan K adalah koefisien adsorpsi reaktan (L/mg). Ketika konsentrasi awal reaktan C0 dari persamaan diatas dapat disederhanakan menurut persamaan orde pertama [30] : ln CC = kt

Konstanta laju reaksi (k) dapat ditentukan melalui slope pada persamaan regresi linier hubungan antara ln (C0/Ct) terhadap t (waktu) [30].

13

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dan perancangan alat dilaksanakan di Laboratorium Kimia Anorganik, Laboratorium Kimia Fisik, Laboratorium Kimia Analitik, dan Laboratorium Instrumentasi Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya. Waktu penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober hingga Desember 2012. 3.2 Alatdan Bahan Penelitian 3.2.1 Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain oven merk Fisher Scientific Isotemp model 655F; ayakan 120 mesh; fotoreaktor terdiri dari lampu UV merk Sankyo 10 watt 352 nm; labu erlenmeyer (250 mL, 500 mL); labu ukur (25 mL, 500 mL, 1000 mL); pipet tetes; pipet volume 10 dan 25 mL; pipet ukur 2 mL dan 10 mL; gelas ukur 100 mL; gelas beker; pengaduk gelas; penggerus porselin; mortar;penyaring vakum; kertas saring Whatman No.41; shaker rotatory type H-SR-200; timbangan merk Mettler PE 300;dan spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1601 dan surface area analyzergas sorptionbuatan Quantachrome.

3.2.2 Bahan Penelitian

Bahan bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk bentonit jenis swelling bentonite atau Na-Bentonit (Brataco), TiO2(J.T Baker kode 3946-19), akuades, padatan methyl orange (Merck), larutan asam sulfat (H2SO4) 96%, padatan Natrium sulfat (Na2SO4) p.a, larutan ethanol absolute 99% (Merck), BaCl2.2H2O, NaOH 0,1; HCl 0,1 M. 3.3 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian ini adalah : 1. Preparasi bentonit dengan aktivasi asam 2. Sintesis fotokatalis TiO2-bentonit 3. Karakterisasi TiO2-bentonit menggunakansurface area

analyzerdengan metode POD 4. Uji fotodegradasi methyl orange

a) Uji pendahuluan

14

b) Pengaruh konsentrasi SO42-terhadap degradasi methyl orangemenggunakan fotokatalis TiO2-bentonit

c) Pengaruh jumlah fotokatalis TiO2-bentonit d) Penentuan konstanta laju reaksi degradasimethyl

orangepada variasi konsentrasi SO42- 5. Analisis Data

3.4 Prosedur Penelitian 3.4.1 Aktivasi Bentonit dengan Aktivasi Asam

Bentonit sebanyak 50 g didispersi dalam 150 mL larutan asam sulfat 0,5 M sambil diaduk menggunakan shaker selama 6 jam. Aktivasi bentonit ini dilakukan selama 24 jam, kemudian bentonit disaring dan dicuci dengan akuades panas hingga bebas ion sulfat dengan diuji menggunakan larutan BaCl2. Filtrat ditetesi larutan BaCl2hingga tidak terbentuk endapan putih. Bentonit teraktivasi dikeringkan dalam oven pada temperatur 100C hingga diperoleh massa konstan. Kemudian bentonit kering digerus menggunakan penggerus porselin hingga terbentuk serbuk halus dan diayak ukuran 120 mesh. Skema preparasi dan aktivasi bentonit alam tersaji pada Lampiran C.1.

3.4.2 Sintesis Fotokatalis TiO2-bentonit

Bentonit teraktivasi sebanyak 5 gram ditambah 4 gram TiO2 dan 15 mL ethanolabsolute diaduk selama 5 jam menggunakan shaker. Selanjutnya padatan disaring dengan kertas saring Whatman No.41 dan dikeringkan dalam oven pada temperatur 120C selama 5 jam. Setelah kering, padatan digerus dan diayak ukuran 120 mesh. Selanjutnya, TiO2-bentonitdikalsinasi dalam tanur pada temperatur 450C-500C selama 5 jam. Skema sintesis fotokatalis TiO2-bentonit tersaji pada Lampiran C.2. 3.4.3 Karakterisasi TiO2-bentonit menggunakan Surface Area

Analyzer Penentuan luas permukaan fasa kristalin fotokatalis TiO2-

bentonitmenggunakan surface area analyzergas sorption dengan metode POD (Pierce Orr Dalla Valle)

15

3.4.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Penentuan panjang gelombang maksimum dilakukan dengan

cara membuat larutan methyl orange konsentrasi 10mg/L kemudian diukur absorbansinya pada range panjang gelombang 380 500 nm menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Skema kerja tersaji pada Lampiran C.4

3.4.5 Penentuan Kurva Baku

Penentuan kurva baku dilakukan dengan cara pembuatan larutan methyl orange dengan konsentrasi 0, 2, 4, 6, 8, 10, dan 12mg/L. Kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasilpengukuran dibuat suatu kurva baku hubungan absorbansi terhadap konsentrasi sehingga diperoleh persamaan regresi linier. Skema kerja tersaji pada Lampiran C.5

3.4.6 Uji FotodegradasiMethyl Orange 3.4.6.1Uji Pendahuluan

Enam buah gelas beker diisi larutan methyl orange10mg/LpH 4 sebanyak 25 mL dengan kontrol perlakuan yang berbeda, yaitu masing-masing gelas beker berisi larutan methyl orange disinari UV; larutan methyl orange dan TiO2 sebanyak 50 mg disinari UV; larutanmethyl orange dan TiO2-bentonit sebanyak 50 mg disinari UV; larutanmethyl orange,TiO2-bentonit sebanyak 50 mg, dan oksidator Na2SO4 5 mL disinari UV; larutanmethyl orange, TiO2-bentonit sebanyak 50 mg, dan oksidator SO42- 5 mL gelap (tanpa disinari UV); larutanmethyl orange dan TiO2-bentonit sebanyak 50 mg gelap (tanpa disinari UV). Skema uji pendahuluan tersaji pada Lampiran C.6. Penentuan kadar methyl orange setelah degradasi tersaji pada prosedur 3.4.7. 3.4.6.2 Pengaruh Konsentrasi SO42-

Lima buah gelas beker diisi dengan 25 mL larutan methyl orange10 mg/L pada kondisi pH 4 dan fotokatalis TiO2-bentonit sebanyak 50 mg. Sampel ditambah SO42dengan konsentrasi SO42yaitu 1500 mg/L sebanyak 5 ml. Selanjutnya dilakukan penyinaran menggunakan sinar ultraviolet (UV) di dalam fotoreaktor selama 60 menit. Absorbansi larutan methyl orange diukur setiap selang waktu 10 menit dan waktu penyinaran awal yaitu 20 menit.

16

Prosedur yang sama dilakukan untuk variasi konsentrasi SO42 yang lain yaitu3000, 4500, dan 6000 mg/L. Setiap perlakuan dilakukan sebanyak dua kali. Skema kerja tersaji pada Lampiran C.7. Penentuan kadar methyl orange setelah degradasi tersaji pada prosedur 3.4.4.6 3.4.6.3 Pengaruh Jumlah Fotokatalis TiO2-bentonit

Empat buah gelas beker diisi dengan 25 mL larutan methyl orange 10 mg/L pada kondisi pH 4 dan ditambahkan konsentrasi sulfat (SO) pada kondisi optimum sebanyak 5 mL. Masing-masing gelas diisi variasi fotokatalis berturut-turut 13, 25, 50, dan 75mg. Selanjutnya dilakukan penyinaran menggunakan sinar ultraviolet (UV) di dalam fotoreaktor selama 60 menit. Setiap perlakuan dilakukan sebanyak dua kali.Skema kerja tersaji pada LampiranC.8. Penentuan kadar methyl orange setelah degradasi tersaji pada prosedur 3.4.7. 3.4.7 Penentuan Konsentrasi Methyl OrangeSetelah Degradasi

Setelah proses pengujian fotokatalisis, larutan methyl orangesetelah degradasi disentrifugedan didekantasi untuk memisahkan padatan fotokatalis TiO2-bentonit dari supernatannya. Supernatan diambil 5 mL ditambah 5 mL aquades dikondisikan pada pH larutan methyl orange standar menggunakan larutan HCl 0,1M dan NaOH 0,1M, selanjutnya dituang dalam labu takar 25 mL dan diencerkan dengan larutan pH standar hingga tanda batas. Selanjutnya, diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum larutan methyl orangemenggunakan spektrofotometer UV-Vis. Absorbansi yang diperoleh diplotkan pada persamaan kurva baku sehingga diperoleh konsentrasi larutan methyl orangesetelah degradasi. Skema kerja tersaji pada Lampiran C.9 3.4.8 Penentuan Konstanta Laju Fotodegradasi Zat

WarnaMethyl Orange Penentuan konstanta laju degradasi methyl orange

menggunakan fotokatalis TiO2-bentonit dilakukan dengan membuat kurva hubungan antara ln (C0/Ct) dari konsentrasi methyl orange terhadap waktu (t) penyinaran UV yang tersaji pada Gambar 3.1.

17

ln (C0/Ct)

t (min) Gambar 3.1 Kurva hubungan antara ln (C0/Ct)terhadap t (waktu)

Gradien kurva menunjukkan pengaruh SO42- pada setiap variasi konsentrasi terhadap konstanta laju fotodegradasi methyl orange menggunakan radiasi sinar UV.

3.5 Analisis Data 3.5.1 Penentuan Persen DegradasiMethyl Orange

Jumlah methyl orange yang terdegradasi dapat dihitung dengan Persamaan 3.1:

(3.1) Keterangan: Co : konsentrasi methyl orange sebelum penyinaran Ct :konsentrasi methyl orange setelah penyinaran 3.5.2 Penentuan Konstanta Laju Reaksi degradasi

Konstanta laju reaksi degradasi methyl orangedapat ditentukan dengan Persamaan 3.2 :

ln = kt (3.2)

Keterangan: Co : konsentrasi methyl orange sebelum penyinaran Ct :konsentrasi methyl orange setelah penyinaran

100% x Co

Ct-Co degradasi %

18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Preparasi Bentonit dengan Aktivasi Asam

Bentonit jenis swelling bentonite atau Na-bentonit diaktivasi dengan larutan asam sulfat 0,5 M. Aktivasi bentonit ini dilakukan selama 24 jam. Aktivasi asam pada bentonit ini bertujuan untuk mengubah sifat fisik yaitu luas permukaan dan meningkatkan volume pori serta mengubah sifat kimia yaitu kapasitas pertukaran kation yaitu menukar ion Na+ yang ada dalam Na-Bentonit menjadi ion H+ dan melepaskan oksida-oksida logam, sehingga secara fisik bentonit menjadi lebih aktif (ukuran pori dan luas permukaan lebih besar). Asam akan diserap oleh bentonit sehingga terjadi proses dealumninasi dan dekationasi yaitu keluarnya Al dan kation-kation dalam kerangka bentonit. Adanya dekationisasi menyebabkan bertambahnya luas permukaan bentonit karena berkurangnya pengotor yang menutupi pori-pori bentonit sehingga diharapkan dapat meningkatkan kemampuan bentonit sebagai adsorben [20]. Aktivasi ini juga meningkatkan keasaman permukaan.

Aktivasi asam merupakan metode yang baik untuk meningkatkan luas permukaan karena dekomposisi dari struktur kristalin dapat dikendalikan [19].Proses aktivasi bentonit secara fisika melalui pemanasan dengan tujuan untuk menguapkan air yang terperangkap di dalam pori-pori bentonit, sehingga luas permukaannya bertambah. Proses pemanasan bentonit dikontrol, karena pemanasan yang berlebihan kemungkinan akan menyebabkan bentonit tersebut rusak [19,20]. 4.2 Sintesis Fotokatalis TiO2-bentonit

Fotokatalis TiO2-bentonit disintesis dengan cara impregnasi semikonduktor TiO2melalui proses interkalasi (penyisipan) TiO2 ke dalam daerah antar lapis (interlayer) bentonit melalui mekanisme pertukaran kation dan membentuk komposit polimeruntuk memperoleh fotokatalis dengan kemampuan ganda antara adsorbsi dan katalisis dalam mendegradasi zat warna methyl orange secara fotokimia[1,8,21]. Kemampuan bentonit untuk swelling pada daerah interlayer dalam sistem pelarut mempermudah TiO2 terimpregnasi. Setelah tahap impregnasi, TiO2-bentonitdikeringkan dalam oven pada temperatur 120 oC. TiO2-bentonityang telah kering digerus dan

19

diayak dengan ukuran lebih besar dari 120 mesh. Tahap selanjutnya dilakukan kalsinasi pada temperatur 450 oC. Pada temperatur 450 oC bentonit akan melepas satu molekul air dari rangkaian kristalnya sehingga terjadi penggabungan partikel-partikel pada permukaan eksternal dan internal yang bertujuan agar TiO2 terikat lebih kuat pada permukaan bentonit [7]. 4.3 Karakterisasi TiO2-bentonit menggunakanSurface Area

Analyzerdengan Metode POD Penggunaan semikonduktor TiO2 murni, tidak efektif karena

luas permukaannya relatif rendah sehingga perlu diimobilisasi pada matriks sebagai komposit maupun pengembanan TiO2 ke dalam matriks berpori [10]. Untuk meningkatkan luas permukaanTiO2 maka dilakukan diimpregnasi ke dalam lapisan interlayer bentonit yang diaktivasi pada temperatur 450C untuk memperbesar luas permukaan dan pori. Hasil penentuan TiO2-bentonit menggunakan surface area analyzer dengan metode PODdiperoleh jari-jari 9,18253 , diameter 18,36505 , volume pori 0,019167 cm3/g, dan luas permukaan pori 41,747 m2/g. Perhitungan dan data hasil karakterisasi tersaji pada Lampiran Tabel B.5 dan Tabel B.6. 4.4 Uji FotodegradasiMethyl Orange

Fotokatalisis merupakan proses kimia yang kerjanya melibatkan foton. Semikonduktor TiO2 mempunyai band gap energi Eg =3,2 eV. Jika TiO2 diiradiasi foton berenergi lebih dari 3,2 eV (=388 nm), maka band gap akan terlewati dan elektron (e-) pada pita valensi akan tereksitasi ke pita konduksi, dan hole akan terbentuk pada pita valensi [23]. Sebagian pasangan e- dan h+ akan berekombinasi kembali, dan sebagian bertahan sampai pada permukaan semikonduktor, hingga h+ bereaksi dengan air menghasilkan OH sementara e- bereaksi dengan oksigen membentuk superoksida dan bereaksi lebih lanjut dengan air menghasilkan OH yang akan mendegradasi methyl orange seperti pada persamaan reaksi 4.1-4.6 [22,30]

TiO2 + hv TiO2 (e- +h+) (4.1) h+ + H2O H+ + OH (4.2) h+ + OH OH (4.3) e-+ O2 O2 (4.4) 2O2 + 2H2O 2OH + 2OH + O2 (4.5)

20

OH+ zat warna degradasi zat warna (4.6) Radikal hidroksil mempunyai potensial redoks 2,8 Volt dan

kebanyakan zat organik mempunyai potensial redoks lebih kecil dari potensial tersebut. Hal ini menyebabkan TiO2 dapat berfungsi sebagai fotokatalis dalam reaksi fotokatalitik. Radikal hidroksil (OH) memiliki potensial oksidasi paling besar (2,8 V) dibandingkan oksidator lainnya seperti atom oksigen (2,42 V), O3 (2,07 V) H2O2 (1,78 V), radikal hidroperoksi (1,70 V) dan klorin dioksida (1,57 V). [31]

4.4.1 Uji pendahuluan

Pada penelitian degradasi methyl orange dilakukan variasi kontrol perlakuan, yaitu fotodegradasi larutan methyl orange tanpa penambahan apapun; penambahan TiO2; penambahan fotokatalis TiO2-bentonit; dan penambahan oksidator SO42- dan TiO2-bentonit sekaligus. Variasi kontrol perlakuan fotodegradasi methyl orange bertujuan untuk mengetahui efektivitas penambahan fotokatalis TiO2-bentonit dan penambahan oksidator SO42- terhadap fotodegradasi larutan methyl orange.

Berdasarkan Gambar 4.1. dan Tabel 4.1. menunjukkan bahwa penambahan fotokatalis TiO2-bentonit dan oksidator SO42- dapat meningkatkan persen degradasi larutan methyl orange. Degradasi methyl orange dengan adanya sinar UV diperoleh persen degradasi 12,08%, penambahan fotokatalis TiO2 dan penyinaran UV mengakibatkan adanya proses fotokatalitik dari TiO2akibat adanya elektron yang tereksitasi karena adanya sinar UV (seperti pada persamaan reaksi 4.1-4.5) sehingga dapat memproduksi OH yang berfungsi mendegradasi larutan methyl orange, sementara penambahan TiO2yang terimpregnasi ke dalamlapisan interlayer bentonit dan sinar UV dapat meningkatkan efektifitas degradasi methyl orange karena selain adanya peran fotokatalitik dari TiO2dalam menghasilkan OH di permukaan, hal ini juga ada peran dari bentonit yang meningkatkan luas permukaan dari TiO2 dan peran adsorpsi dari bentonit karena sifat swelling pada sistem pelarut air dapat mengoptimalkan proses adsorpsi larutan methyl orange pada daerah interlayer[12,29]. Pada penambahan sulfat dan fotokatalis TiO2-bentonit semakin meningkatkan degradasi methyl orange karena selain adanya proses fotokatalitik dari TiO2-bentonit, ada peran oksidasi SO42-. Anion SO42 akan bereaksi dengan hole pada

21

pita valensi dan mencegah terjadinya rekombinasi antara elektron dengan hole sehingga proses produksi OH meningkat karena jika elektron berekombinasi dengan hole maka akan menghambat produksi OH.

Penambahan TiO2-bentonit pada kondisi gelap masih terjadi penurunan konsentrasi zat warnamethyl orange sebesar 32,69 % hal ini disebabkan adanya proses adsorpsi oleh bentonit, sementara pada penambahan TiO2-bentonit dan sulfat dalam kondisi gelap terjadi proses adsorpsi oleh bentonit dan oksidasi oleh SO42-sehingga dihasilkan persen degradasi lebih besar dengan penambahan sulfat dan fotokatalis TiO2-bentonit sekaligus (pada kondisi gelap) namun peningkatannya tidak terlalu signifikan dikarenakan kemampuan sulfat sebagai oksidator sangat lemah dengan nilai potensial reduksi Eo = +0,172 Vjauh lebih kecil jika dibandingkan S2O8(Eo = +2,02 V) dan NO3- (Eo=+0,94 V)[34].

Gambar 4.1. Diagram hubungan antara persen degradasi terhadap

kontrol perlakuan degradasimethyl orange

Berdasarkan Tabel 4.1 menunjukkan bahwa proses degradasi larutan methyl orange paling efektif dilakukan pada kondisi terang (disinari UV) dengan penambahan fotokatalis TiO2-bentonit dan oksidator SO42- secara bersamaan karena pada variabel kontrol perlakuan penambahan TiO2-bentonit dan oksidator SO42- dengan disinari UV diperoleh persen degadasi zat warna methyl orangeterbesar yaitu 56,28%.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

MO MO+TiO2 MO+TiO2-Bentonit

MO+TiO2-Bentonit+SO42-

Degr

adas

i (%

)

kontrol perlakuan

hv tanpa hv

22

Tabel 4.1. Degradasi methyl orange pada variasi kontrol perlakuan Kontrol Perlakuan Degradasi (%)

MO + hv 12,08 MO + TiO2 + hv 31,22 MO + TiO2-bentonit + hv 44,98 MO + TiO2-bentonit +SO42- + hv 56,28 MO + TiO2-bentonit + SO42- (gelap) 32,69 MO + TiO2-bentonit (gelap) 37,41

4.4.2 Pengaruh konsentrasi SO42-terhadap konstanta

lajudegradasi zat warna methyl orange Konsentrasi penambahan sulfat optimum dapat ditentukan

dengan melakukan variasi konsentrasi sulfat yaitu 0, 1500, 3000, 4500, dan 6000 mg/L pada variasi waktu 20, 30, 40, 50, dan 60 menit. Untuk mengetahui orde reaksi dan konstanta laju fotodegradasi methyl orange menggunakan TiO2-bentonit dengan sinar UV, dibuat grafik hubungan ln (C0/Ct) terhadap waktu penyinaran UV (t) seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2.Grafik hubungan ln C0/Ctterhadapt(waktu)pada

degradasi methyl orange 10 mg/L pH 4 dengan penambahan konsentrasi SO42-

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

10 20 30 40 50 60

ln C

0/C t

t (menit)

0 mg/L1500 mg/L3000 mg/L4500 mg/L6000 mg/L

23

Tabel 4.2 Keterangan dari Gambar 4.2 Konsentrasi SO42-(mg/L)

Persamaan Regresi R2

0 y = 0.009210x + 0.546660 0,939438 1500 y =0.009805x + 0.635380 0,948032 3000 y = 0.014302x + 0.431260 0,997934 4500 y = 0.013049x + 0.282960 0,994022 6000 y = 0.012214x + 0.437820 0,956843

Pada grafik yang disajikan pada Gambar 4.2, konstanta laju

reaksi (k) larutan methyl orange yang dikatalisis oleh TiO2-bentonit dengan bantuan sinar UV dapat ditentukan melaui perhitungan slope grafik tersebut.

Tabel 4.3. Konstanta laju degradasi methyl orange Konsentrasi SO42- (mg/L) k x 10-3(min-1)

0 9,210 1500 9,805 3000 14,302 4500 13,049 6000 12,214

Berdasarkan data statisitika uji F diperoleh hasil Fhitung> Ftabel

yang menunjukkan bahwa penambahan anion SO42- mempengaruhi konstanta laju fotodegradasi methyl orange.Tabel 4.3 menunjukkan bahwa konstanta laju reaksi degradasi methyl orangemeningkat hingga penambahan konsentrasi SO42- 3000 mg/L. Hal ini sesuai dengan persamaan reaksi 4.7-4.8 bahwa anion sulfat dapat meningkatkan efektivitas degradasi fotokatalitik karena anion SO42- bereaksi dengan hole menghasilkanSO4. Radikal sulfatini akan bereaksi dengan air menghasilkan OH yang mendegradasi larutan methyl orange [15]. Radikal hidroksil (OH)merupakan oksidator kuat dengan potensial reduksi sebesar 2,8 V [13].Ion sulfat akan teradsorpsi ke permukaan TiO2 sehingga bereaksi dengan hole(h+) menghasilkan SO4seperti pada persamaan reaksi 4.7. Radikal sulfat merupakan oksidator kuat dengan nilai Eo sebesar +2,6 eV. Radikal

24

sulfat mempunyai beberapa model reaksi seperti pada persamaan reakasi 4.8-4.10 [33].

SO42- + h SO4 (4.7) SO4 + H2O SO42- + OH + H+ (4.8) SO4 + zat warna SO42- + Intermediet (4.9) SO4 + Intermediet SO42- + CO2 + HNO3 (4.10) Namun, penambahan konsentrasi SO42- lebih dari 3000 mg/L

dapat menurunkan konstanta laju reaksi degradasi methyl orange. Hal ini dimungkinkan adanya proses penghambatan SO42- terhadap proses fotodegradasi karena konsentrasi SO42- yang berlebih akan menangkap atau bereaksi dengan OH membentuk sulfat kembali dan OH- seperti pada persamaan reaksi 4.11sehingga jumlah produksi OH di dalam sistem berkurang, akibatnyakonstanta laju reaksi degradasi methyl orange menurun [8]:

SO42- + OH SO42- + OH- (4.11) Proses fotodegradasi zat warna methyl orange mengikuti reaksi

orde pertama-semu karena reaktan yang terlibat dalam reaksi fotokimia adalah senyawa methyl orange dan OH. Konsentrasi OH pada sistem reaksi dapat diabaikan karena konsentrasi OH berlebih sehingga dianggap konstan [29,30].Hal ini dibuktikan dalam penelitian ini yang menghasilkan persamaan regresi linier hubungan antara ln (C0/Ct) terhadap waktu degradasi, diperoleh nilai R2 mendekati 1 seperti yang tersaji pada Tabel 4.2. 4.4.3 Pengaruh lama penyinaran UVpada degradasi methyl

orange Pengaruh lama penyinaran UV terhadap persen degradasi

larutan methyl orange dilakukan pada variasi waktu 20, 30, 40, 50,dan 60 menit dengan variasi penambahan konsentrasi sulfat 0, 1500, 3000, 4500, dan 6000 mg/L. Hasil penelitian ini diperoleh degradasi larutan methyl orange paling besar yaitu pada penyinaran UV selama 60 menit.

Pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa persentase degradasi larutan methyl orange meningkat dengan bertambahnya waktu radiasi. Semakin lama waktu penyinaran sinar UV pada larutan methyl orange maka OH yang dihasilkan akan semakin banyak pula, sehingga persen degradasi larutan methyl orange meningkat. Penambahan konsentrasi SO42- juga mempengaruhi persen degradasi

25

larutan methyl orange karena sulfat akan berperan sebagai oksidator dan menangkap hole seperti pada persamaan reaksi 4.7.

Gambar 4.3 Grafik hubungan persentase degradasi zat warna methyl

orangeterhadapt(waktu) pada variasi konsentrasi SO42-

Lama penyinaran sinar UV juga dilakukan dalam variasi waktu 1, 2, 3, dan 4 jam. Hal ini bertujuan untuk mengetahui pergeseran panjang gelombang dan profil spektra larutan methyl orangesetelah degradasi.Berdasarkan penelitian penyinaran UV selama 1 jam dihasilkan spektra dengan panjang gelombang maksimum 441nm seperti pada Lampiran Gambar B.2, rentang panjang gelombang ini merupakan panjang gelombang larutan methyl orange. Hal ini menunjukkan bahwa penyinaran UV selama 1 jam masih terdapat zat warna methyl orangenamun konsentrasinya berkurang karena absorbansinya diperoleh 0,036 dari absorbansi awal sebesar 0,818, setelah didiamkan selama satu hari (gelap) dihasilkan pergeseran panjang gelombang menjadi 372nm dengan absorbansi 0,011 (Lampiran Gambar B.6) yang menunjukkan konsentrasi senyawa methyl orangesemakin berkurang karena telah terdegradasi.Adanya proses fotokatalitik dengan bantuan penyinaran UV selama 1 jam menunjukkan penurunan panjang gelombang maksimum yang disebabkan adanya OH. Radikal hidroksil ini mendegradasi zat warna methyl orangesecara terus menerus hingga menghasilkan senyawa yang lebih sederhana, sehingga muncul puncak baru pada

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

10 20 30 40 50 60

% D

egra

dasi

t (menit)

0 mg/L1500 mg/L3000 mg/L4500 mg/L6000 mg/L

26

penyinaran selama 2 jam (panjang gelombang maksimum semakin kecil).

Pada penyinaran selama 2 jam diperoleh panjang gelombang maksimum 260 nm dengan absorbansi 0.066 (Lampiran Gambar B.3). Hal ini menunjukkan adanya puncak baru akibat adanya perbedaan lama waktu penyinaran. Range panjang gelombang 260nm ini dimungkinkan adanya senyawa aromatis tersubtitusi yang mengindikasikan bahwa senyawa methyl orange telah terdegradasi menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Berdasarkan teori panjang gelombang 261 nm adalah range panjang gelombang untuk toluena [35]. Setelah pendiaman selama satu hari, diperoleh panjang gelombang maksimum pada 226,5 nm dengan absorbansi 0,111 (Lampiran Gambar B.7). pada panjang gelombang maksimum 226 menunjukkan bahwa senyawa aromatis benzene sudah terdegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana, karena panjang gelombang maksimum yang dimiliki oleh benzena adalah 255 nm [35]. Sementara pada penyinaran selama 3 dan 4jam sudah tidak muncul lagi serapan panjang gelombang maksimum (Lampiran Gambar B.4 dan Gambar B.5), dimungkinkan larutan methyl orangetelah terdegradasi seluruhnya menjadi senyawa yang lebih sederhana. Berdasarkan penelitian ini dapat diketahui bahwa proses fotodegradasi methyl orange pada penambahan 50 mg fotokatalis dan konsentrasi SO42-3000 mg/L dengan adanya sinar UV mampu mendegradasi senyawa methyl orange menjadi senyawa sederhana dalam waktu 3 jam, karena proses degradasi selama 3 jam sudah tidak ditemukan serapan UV-Vis yang menunjukkan senyawa methyl orange. 4.4.4 Pengaruh jumlah fotokatalis TiO2-bentonit terhadap

degradasi zat warna methyl orange Pengaruh variasi jumlah fotokatalis TiO2-bentonit terhadap

persen degradasi larutan methyl orangediamati selama 60 menit dibawah sinar UV dengan variasi jumlah fotokatalis yang digunakan adalah 13, 25, 50, dan 75 mg dan penambahan konsentrasi sulfat 3000 mg/L. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efektivitas jumlah fotokatalisTiO2-bentonit yang digunakan dalam mendegradasi ataupun mengadsorpsi larutan methyl orange10 mg/L pH 4. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa degradasimethyl orange meningkat seiring dengan banyaknya jumlah fotokatalis yang

27

digunakan sepertiyang tersaji pada Tabel 4.4.Fenomena ini terjadi karena dengan semakin banyaknya jumlah katalis yang digunakan, maka OH yang dihasilkan akan semakin besar, sehingga degradasi senyawa methyl orange meningkat.

Tabel 4.4. Persen degradasizat warnamethyl orange pada variasi

jumlah fotokatalis TiO2-bentonit Jumlah fotokatalis (mg) Degradasi (%)

13 70,01 25 72,28 50 73,86 75 75,36

28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa : 1. Karakterisasi TiO2-bentonithasil impregnasi TiO2 ke dalam

bentonit teraktivasi asammenggunakan surface area analyzergas sorption buatan Quantachromedengan metode POD diperoleh luas permukaan total41,747 m2/g, jari-jari pori 9,18253 , diameter pori 18,36505 , dan volume pori 0,019167 cm3/g.

2. Konstanta laju (k) degradasi zat warnamethyl orange menggunakan fotokatalis TiO2-bentonitdipengaruhi olehkonsentrasi SO42-. Konstanta laju terbesar diperoleh 0,0143 min-1 pada penambahan konsentrasi SO42-3000 mg/L.

3. Persen degradasizat warnamethyl orange menggunakan fotokatalisTiO2-bentonit semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah TiO2-bentonit dan lama penyinaran.

5.2 Saran

Pada proses degradasi zat warnamethyl orangedengan bantuan sinar UV menggunakan fotokatalisTiO2-bentonitdi dalam reaktor, perlu dilakukan pengadukan menggunakan stirrer agar proses fotokatalisis di dalam sistem berlangsung secarahomogen dan pada kondisi gelap (tanpa sinar UV) proses adsorbsi bisa berlangsung homogen pula.

29

DAFTAR PUSTAKA [1] Divya, N., Bansal, A., and Jana, A.K.,2009,

SurfaceModification,Characterization and PhotocatalyticPerformance of Nano-Sized Titania Modified with Silver and Bentonite Clay , BCREC, No. 2, Vol. 4, pp.43-53.

[2] Panwar, O.P., Kumar, A., Ameta, R., Ameta, S. C., 2008, Use

of Zirconium Phosphate System as a Photocatalyst: Photobleaching of Tolonium Chloride, Macedonian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, No.2, Vol. 27, pp.133-139.

[3] Christina, M., Munisatun, S., Saptaaji, R., Marjanto, D., 2007,

Studi Pendahuluan Mengenai Degradasi Zat Warna Azo (Metil Orange) dalam Pelarut Air Menggunakan Mesin Berkas Elektron 350 keV/10 mA, JFN, No. 1, Vol.1, pp. 31-44.

[4] Dhamayanti, Y., Wijaya, K., dan Tahir, I., 2005,

Fotodegradasi Zat Warna Methyl Orange Menggunakan Fe2O3-Monmorilonit dan Sinar Ultraviolet, Proseding Seminar Nasional, FMIPA, UGM.

[5] Okoye, I.P and Obi C., 2011, Synthesis and Characterization

of Titanium Pillared Bentonite Clay Mineral, International Archive of Applied Sciences and Technology, No. 2, Vol.2, pp. 84-89.

[6] Choi, W., 2006, Pure and Modied TiO2 Photocatalysts and

their Environmental Applications, Catalysis Surveys from Asia, No.1, Vol. 10,pp. 16-28.

[7] Joshi, K.M and Shrivastava,V.S., 2010, Removal of

Hazardious Textile Dyes from Aqueous Solution by Using Commercial Activated Carbon With TiO2 And ZnO as Photocatalyst, International Journal of ChemTech Research, No. 1, Vol. 2, pp. 427-435.

30

[8] Fatimah, I., 2009, Dispersi TiO2 ke Dalam SiO2-Montmorillonit : Efek Jenis Prekursor, Jurnal Penelitian Saintek, No. 1, Vol. 14, pp. 41-58.

[9] Palupi, E., 2006, Degradasi Methylene Blue Dengan Metode

Fotokatalisis Dan Fotoelektrokatalisis Menggunakan Film TiO2, Skripsi, Departemen Fisika FMIPA, IPB, Bogor.

[10] Slamet., Bismo, S., Arbianti, R., dan Sari, Z., 2006,

Penyisihan Fenol dengan Kombinasi Proses Adsorpsi dan Fotokatalisis Menggunakan Karbon Aktif dan TiO2, Jurnal Teknologi, No.4, pp. 303-311.

[11] Sumerta, I. K., Wijaya,K., dan Tahir,I., 2002, Fotodegradasi

Metilen Biru Menggunakan Katalis TiO2-Montmorilonit dan Sinar UV, Makalah pada Seminar Nasional Pendidikan Kimia, Jurusan Kimia FMIPA , Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta.

[12] Afifah, K.N., 2011, Uji fotoaktivitas TiO2-Bentonit untuk

Mendegrdasi Senyawa Pewarna Methyl Orange dengan Menggunakan Sinar UV, Skripsi, FMIPA, Universitas Brawijaya, Malang.

[13] Naeem, K. and Feng O., 2009, Parameters Effect on

Heterogeneous Photocatalysed Degradation of Phenol in Aqueous Dispersion of TiO2, journal of environmental Sciences, Vol 21, pp. 527-533.

[14] Febriana, I. D., 2011, Pengaruh pH Awal Larutan Methyl

Orange pada Degradasi Zat Warna Methyl Orange dengan Fotokatalis Bentonit-TiO2, Skripsi, FMIPA, Universitas Brawijaya, Malang.

[15] Zhang, W., An, T., Cui,M., Sheng, G., and Fu, J., 2005,

Effects of Anions on the Photocatalytic and Photoelectrocatalytic Degradation of Reactive Dye in a Packed-bed Reactor, Journal of Chemical Technology and Biotechnology,Vol. 80, pp. 223-229.

31

[16] Barka, N., Assabbane, A., Nounah, A., Dussaud, J., and Ait Ichou, Y., 2008, Photocatalytic Degradation Of Methyl Orange With Immobilized TiO2 Nanoparticles: Effect Of pH and Some Inorganic Anions , Phy. Chem. News,Vol. 41, pp. 85-88.

[17] Mahatmanti, F. W dan Sumarni, W., 2003, Kajian

Termodinamika Penyerapan Zat Warna Indikator Metil Oranye (MO) Dalam Larutan Air Oleh Adsorben Kitosan, JSKA, No. 2, Vol VI, FMIPA, Universitas Negeri Semarang.

[18] Lee, S and Mills, A., 2004, Detoxification of Water by

Semiconductor Photocatalysis, J. Ind. Eng. Chem.,No. 2, Vol. 10, pp. 173-187.

[19] Toor, K. M., 2010, Enhancing Adsorption Capacity of

Bentonite for Dye Removal : Physiochemical Modification and Characterization, School of chemical Engineering, The University of Adelaide.

[20] Wijaya, K., Pratiwi,A. S., Sudiono, S., and Nurahmi,E., 2002,

Study of Thermal and Acid Stability of Bentonite Clay, Indonesian Journal of chemistry, Vol. 2(1), pp. 22-29.

[21] Darmawan, A., Suseno, A., dan Purnomo,S. A., 2005, Sintesis

Lempung Terpilar Titania, JSKA, Vol VIII, No. 3. [22] Arutanti, O., Abdullah,M., Khairurrijal, dan Mahfudz,H.,

2009, Penjernihan Air dari Pencemar Organik dengan Proses Fotokatalis pada Permukaan Titanium Dioksida (TiO2), Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi, pp. 53-55

[23] Stamate, M. and Lazar,G., 2007, Application of Titanium

Dioxide Photocatalysis to Create Self-Cleaning Materials, Romanian Technical Sciences Academy, Vol 3, pp.280-285

[24] Hashimoto, K.,Irie, H., andFujishima, A., 2005, TiO2

Photocatalysis: A Historical Overview and Future

32

Prospects, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44(12), pp.8269-8285.

[25] Ljubas, D., Curkovic, L., and Dobrovic, S., 2010,

Photocatalytic Degradation of An Azo Dye By UV Radiation at and 365 nm., Transactions of Famena XXXIV-I.

[26] Ahmed, S., Rasul,M.G., Martens,W., Brown,R., and

Hashib,M.A., 2011, Inuence of Parameters on the Heterogeneous Photocatalytic Degradation of Pesticides and Phenolic Contaminants in Wastewater : a short review, Journal of En-vironmental Management, No. 3, Vol. 92, pp. 311-330.

[27] Mohammadi, R., Massoumi, B., and Rabani, M.., 2011,

Photocatalytic Decomposition of Amoxillin Trihydrate Antibiotic in Aqueous Solution Under UV Irradiation Using Sn/TiO2 Nanoparticles, Article ID 514856, International Journal of Photoenergy, Volume 2012, 11 pages.

[28] Kumar, J and Bansal,A., 2010, Dual Effect of Photocatalysis

and Adsorption inDegradation of Azorubine Dye Using NanosizedTiO2 and Activated Carbon Immobilized withDifferent Techniques, International Journal of Chem Tech Research, No. 3, Vol.2, pp. 1537 1543.

[29] Prakasa, A. B., 2012, Studi Pengaruh Variasi Konsentrasi

Hidrogen Peroksida Terhadap Konstanta Laju Fotodegradasi Zat Warna Methyl Orange Menggunakan Fotokatalis Bentonit-TiO2, Skripsi, Departemen kimia Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang.

[30] Rashed, M.N. and El-Amin, A. A., 2007, Photocatalytic

Degradation Of Methyl Orange In Aqueous TiO2 Under Different Solar Irradiation Sources, International Journal of Physical Sciences,No. 3, Vol. 2, pp. 073-081.

33

[31] Anwar, D. I., 2011, Sintesis Komposit Fe-TiO2-SiO2 Sebagai Fotokatalis Pada Degradasi Erionyl Yellow, Thesis, Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, UGM, Yogyakarta

[32] Fatimah, I., Sugiharto, E., Wijaya, K., Tahir, I., and Kamalia.,

2006, Titanium Oxide Dispersed on Natural Zeolite (TiO2/Zeolite) and its Application for Congo Red Photodegradation, Indo. J. Chem., No. 1, Vol. 6, pp. 38-42

[33] Widihati, I.A.G., Diantariani, N. P. dan Nikmah, Y. F., 2011,

Fotodegradasi Metilen Biru dengan sinar UV dan katalis Al2O3., Jurnal Kimia, Vol 5(1), pp. 31-42

[34] Skoog,D.A., West, D.M., Holler, F.J., and Crouch, S.R., 2004,

Fundamental of Analytical Chemistry, eighth edition, Thomson Learning, Inc., Canada

[35] Fieser, L.F., and Williamson, K.L., 1992, Organic

Experiments, seventh Edition, D.C. Heath and Company, USA

34

LAMPIRAN A.Preparasi Larutan A.1Pembuatan Larutan Stok Methyl Orange50mg/L Larutan stok methyl orange50 mg/L dibuat dengan menimbang padatan methyl orange sebanyak 50 mg dan dilarutkan dengan aquades dalam gelas beaker. Setelah larut, Larutan methyl orange dipindahkan ke dalam labu takar 1000 mL dan ditambahkan aquades hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. Massa padatan methyl orange diketahui dengan melakukan perhitungan sebagai berikut : Massa methyl orange = Konsentrasi (mg/L) x Volume (mL) =

x x 1000 mL =50 A.2 Pembuatan Larutan H2SO4 0,5 M sebanyak 250 mL Kadar = 96% Massa jenis = 1,84 kg/L = 1,84 g/mL Mr H2SO4 = 98,08 g/mol Kadar (m/v) =

1,84 / = ,

Konsentrasi (M) = ,

x , / = 18 Pengenceran larutan H2SO4 18 M menjadi larutan H2SO4 0,5 M

C1 x V1 = C2 x V2 18 M x V1 = 0,5 M x 250 mL

V1 = 6,94 mL A.3 Pembuatan Larutan BaCl2 0,1 M sebanyak 100 mL Mr BaCl2.2H2O = 244,28 g/mol Perhitungan massa padatan BaCl2.2H2O yang dibutuhkan yaitu: Konsentrasi (M) =

0,1 =

Mol BaCl2 = 10 Mol BaCl2 =

. .

35

10 mmol = ., /

Massa BaCl2.2H2O = 24,428 = 0,024 A.4 Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M sebanyak 100 mL Perhitungan massa padatan NaOH yang dibutuhkan yaitu : Konsentrasi (M) =

0,1 =

Mol NaOH = 10 Mol NaOH =

10 mmol =

/ Massa NaOH = 400 = 0,4 A.5 Pembuatan Larutan HCl 0,1 M sebanyak 100 mL Kadar = 37% Massa jenis = 1,19 g/mL Mr H2SO4 = 36,461 g/mol Kadar (m/v) =

1,19 / = ,

Konsentrasi (M) = ,

x , / = 12 Pengenceran larutan HCl 12 M menjadi larutan HCl 0,1 M

C1 x V1 = C2 x V2 12 M x V1 = 0,1 M x 100 mL

V1 = 0,83 mL A.6 Pembuatan Larutan Methyl Orange 2,4, 6, 8, 10, dan

12mg/L dari Larutan Stok MethylOrange50 mg/L C1 x V1 = C2 x V2 50 mg/L x V1 = 2mg/L x 25 mL V1 = 1 mL Volume larutan stok yang dibutuhkan untuk pembuatan larutan methyl orange 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 mg/L tersaji pada Tabel J.1:

36

Tabel A.1. Volume larutan methyl orange 50mg/l yang dibutuhkan untuk membuat larutan methyl orange 4, 6, 8, 10,dan 12mg/L

C1 (mg/L) V1 (mL) C2 (mg/L) V2 (mL) 50 2 4 25 50 3 6 25 50 4 8 25 50 5 10 25 50 6 12 25

A.7 Pembuatan Larutan Stok SO42- 10000mg/L

Larutan stok SO42-10000mg/L dibuat dengan menimbang padatan Na2SO4sebanyak 14,786 g dan dilarutkan dengan akuades dalam gelas beker. Setelah larut, Larutan SO42-dipindahkan ke dalam labu takar 1000 mL dan ditambahkan akuades hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. Massa padatan Na2SO4diketahui dengan melakukan perhitungan sebagai berikut : Mr Na2SO4 = 142,05 g/mol Mr SO42- = 96,07 g/mol

Perhitungan massa padatan Na2SO4yang dibutuhkan untuk membuat larutan Na2SO4 dengan konsentrasi 10.000 mg/L : Massa Na2SO4 = M (mg/L) x V (mL) x

= x x 1000 mLx, /, /

=14,786 A.8 Pembuatan Larutan SO42- 1500; 3000; 4500; dan 6.000 mg/L dari Larutan Stok SO42- 10000 mg/L Konsentrasi larutan SO42-(1500; 3000; 4500; dan 6000 mg/L) C1 x V1 = C2 x V2 10000mg/L x V1 = 1500 mg/L x 100 mL V1 = 15 mL Volume larutan stok yang dibutuhkan untuk pembuatan variasikonsentrasi larutan SO42-(3.000 mg/L, 4.500 mg/L, dan 6.000 mg/L) tersaji pada Tabel L.2:

37

Tabel A.2.Volume larutan SO42-10000mg/Lyang dibutuhkanuntuk membuat larutanSO42-3000; 4500 mg/L; dan 6000 mg/L C1 (mg/L) V1 (mL) C2 (mg/L) V2 (mL)

10.000 30 3.000 100 10.000 45 4.500 100 10.000 60 6.000 100

A.9 Konsentrasi SO42-di dalam Sistem Konsentrasi SO42- dalam sistem dari konsentrasi 1.500 mg/L C1 x V1 = C2 x V2 1.500 mg/L x 5 mL = C2 mg/L x 30 mL C2 = 250mg/L Konsentrasi SO42- dalam sistem dari konsentrasi 3.000 mg/L C1 x V1 = C2 x V2 3.000 mg/L x 5 mL = C2 mg/L x 30 mL C2 = 500 mg/L Konsentrasi SO42- dalam sistem dari konsentrasi 4.500 mg/L C1 x V1 = C2 x V2 4.500 mg/L x 5 mL = C2 mg/L x 30 mL C2 = 750mg/L Konsentrasi SO42- dalam sistem dari konsentrasi 6.000 mg/L C1 x V1 = C2 x V2 6.000 mg/L x 5 mL = C2 mg/L x 30 mL C2 = 1000 mg/L

38

B. Perhitungan B.1 Penentuan Volume Pori, Luas Permukaan Spesifik, dan Diameter Pori dengan Metode POD ( Pierce Orr dan Dalla Valle)

= 1

P0 : Tekanan uap jenuh absorbat (N2) P : Tekanan gas saat pengukuran

= 4,15

rK : jari-jari Kelvin / jari-jari kritis rK rata-rata dieroleh dari rata-rata rK pada 2 baris yang berdekatan dalam kolom rK

= + 2 Perhitungan jari-jari pori nyata

= 3,54 52,303 log / t : tebal lapisan adsorbs pada kondensasi dan evaporasi rp = rK + t rp : jari-jari pori nyata rprata-rata diperoleh dari rata-rata rp pada 2 baris yang berdekatan dalam kolom rp pada tabel

= + 2 Perhitungan Volume Pori Vgas diperoleh dari selisih Vgas pada 2 baris yang berdekatan dalam kolom Vgas pada tabel

() = () = () = () 1,54. 10

39

= V daerah pori total = total Vp pada tabel POD V daerah pori total = 0,019167 cm3/g Perhitungan Luas Permukaan Spesifik

= 2 10

S daerah pori total = total S pada tabel POD S daerah pori total = 41,747 m2/g Perhitungan Diameter Pori

= 2

Dmeso = 2 x rmeso B.2 Penentuan Konsentrasi Methyl Orange Menggunakan

Spektrofotometer UV-Vis Penentuan konsentrasi larutan methyl orange dilakukan

dengan cara memplotkan nilai absorbansi larutan methyl orange setelah degradasi ke dalam persamaan kurva baku y = 0,081x dan dikalikan dengan faktor pengenceran. Perhitungan yang dilakukan yaitu :

Konsentrasi (mg/L) = fpay

dimana y adalah nilai absorbansi larutanmethyl orange setelah degradasi, a adalah nilai sloope dari kurva baku, dan fp adalah faktor pengenceran larutan methyl orange, dimana pada penelitian ini bernilai 5. B.3 Panjang Gelombang Maksimum dan Kurva Baku Standar

Larutan Methyl Orange Panjang gelombang maksimum larutan methyl orange

ditentukan dengan mengukur absorbansi dari larutan methyl orange 10 mg/L pada panjang gelombang 380-500 nm. Panjang gelombang maksimum diperoleh dari kurva hubungan antara panjang gelombang

40

dan absorbansi. Panjang gelombang maksimum larutan methyl orange 10 mg/L adalah 464 nm dengan absorbansi 0,818.

Kurva baku standar dibuat dengan mengukur nilai absorbansi larutan methyl orange dengan konsentrasi yaitu 2, 4, 6, 8, 10, 12 mg/L pada panjang gelombang maksimum 464 nm. Kurva baku standar larutan methyl orange memperlihatkan garis lurus dengan koefisien korelasi (R2) sebesar 0,99968. Persamaan regresi linier yang diperoleh adalah y=0.08359x.

Gambar B.1. Kurva baku methyl orange

Tabel B.1 Absorbansi methyl orange pada konsentrasi 0-12 mg/L

Konsentrasi (mg/L) Absorbansi (y) 0 0 2 0.167 4 0.334 6 0.491 8 0.672 10 0.829 12 1.012

B.4 Panjang gelombang maksimum methyl orange10mg/L Tabel B.2 Panjang gelombang maksimum larutan methyl orange 10

mg/L Panjang gelombang

maksimum (nm) Absorbansi

464 0.818

y = 0.083xR = 0.999

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 2 4 6 8 10 12

Abso

rban

si

Konsentrasi (mg/L)

41

B.5 Uji pendahuluan Tabel B.3Konsentrasi larutan methyl orange setelah degradasi dengan variasi kontrol perlakuan

Kontrol perlakuan Absorbansi

Ct Degradasi I II Rata-rata MO + hv 0.1520 0.1420 0.1470 8.7919 12.08% MO+TiO2 + hv 0.1150 0.1150 0.1150 6.8780 31.22% MO+TiO2-Bentonit + hv 0.0970 0.0870 0.0920 5.5024 44.98% MO+TiO2-Bentonit+SO42- + hv 0.0780 0.0682 0.0731 4.3720 56.28% MO+TiO2-Bentonit (Gelap) 0.1150 0.1101 0.1126 6.7315 32.69% MO+TiO2-Bentonit+SO42- (Gelap) 0.1090 0.1003 0.1047 6.2590 37.41%

B.6 Degradasi Larutan Methyl Orange Pada Variasi Konsentrasi SO42-

Tabel B.4 Konsentrasi larutan methyl orange setelah degradasi pada variasi konsentrasi SO42-

[SO42-] t Absorbansi Ct Degradasi ln (Co/Ct) I II Rata-rata

0 mg/L

20 0.0798 0.0856 0.0827 4.9462 50.54% 0.7040 30 0.0652 0.0824 0.0738 4.4139 55.86% 0.8178 40 0.0582 0.0676 0.0629 3.7620 62.38% 0.9776 50 0.0574 0.0650 0.0612 3.6603 63.40% 1.0050 60 0.0572 0.0574 0.0573 3.4270 65.73% 1.0709

41

42

1500 mg/L

20 0.0730 0.0680 0.0705 4.21651 57.83% 0.8636 30 0.0717 0.0630 0.0674 4.02811 59.72% 0.9093 40 0.0662 0.0550 0.0606 3.62440 63.76% 1.0149 50 0.0592 0.0540 0.0566 3.38517 66.15% 1.0832 60 0.0492 0.0450 0.0471 2.81699 71.83% 1.2669

3000 mg/L

20 0.0781 0.0853 0.0817 4.8864 51.14% 0.7161 30 0.0769 0.0654 0.0712 4.2554 57.45% 0.8544 40 0.0624 0.0582 0.0603 3.6065 63.94% 1.0199 50 0.0516 0.0558 0.0537 3.2117 67.88% 1.1358 60 0.0477 0.0443 0.0460 2.7512 72.49% 1.2905

4500 mg/L

20 0.0956 0.0975 0.0966 5.7745 42.25% 0.5491 30 0.0868 0.0868 0.0868 5.1914 48.09% 0.6556 40 0.0746 0.0737 0.0742 4.4348 55.65% 0.8131 50 0.0662 0.0625 0.0644 3.8487 61.51% 0.9549 60 0.0580 0.0588 0.0584 3.4928 65.07% 1.0519

6000 mg/L

20 0.0854 0.0861 0.0858 5.1286 48.71% 0.6678 30 0.0740 0.0789 0.0765 4.5724 54.28% 0.7826 40 0.0602 0.0629 0.0616 3.6812 63.19% 0.9993 50 0.0597 0.0603 0.0600 3.5885 64.11% 1.0248 60 0.0508 0.0543 0.0526 3.1429 68.57% 1.1574

42

43

B.7 Data Karakterisasi Fotokatalis TiO2-bentonit

Tabel B.5 Volume pori pada variasi tekanan gas nitrogen P/P0 V (mg/L)

0.051893 8.756 0.076352 9.240 0.101702 9.638 0.126665 9.974 0.151840 10.286 0.177173 10.571 0.201887 10.844 0.226997 11.118 0.252021 11.382 0.277174 11.655 0.302024 11.927

Hasil perhitungan pada Tabel B.5 diperoleh diameter (D), jari-jari (r), Volume pori total, dan luas permukaan total (S) diperoleh hasil sebagai berikut :

r 9.18253 D 18.36505 V pori total 0.019167 cm3/g S daerah pori total 41.747 m2/g

44

Tabel B.6Data Karakterisasi TiO2-bentonit menggunakan Surface Area Analyzer dengan metode POD

Po/P log P0/P (log P0/P)1/3 t Vgas Vliq rK rp Vp S 19.271 1.285 1.087 4.216 0.484 7.449E-04 3.230 3.472 7.446 7.789 3.749E-03 9.625 13.097 1.117 1.038 4.418 0.398 6.134E-04 3.715 3.948 8.132 8.454 2.813E-03 6.655 9.833 0.993 0.998 4.595 0.336 5.171E-04 4.181 4.403 8.776 9.076 2.198E-03 4.843 7.895 0.897 0.965 4.752 0.312 4.799E-04 4.625 4.847 9.377 9.673 1.911E-03 3.951 6.586 0.819 0.935 4.900 0.285 4.392E-04 5.070 5.296 9.970 10.266 1.651E-03 3.216 5.644 0.752 0.909 5.042 0.273 4.210E-04 5.522 5.747 10.563 10.855 1.502E-03 2.768 4.953 0.695 0.886 5.175 0.273 4.210E-04 5.972 6.208 11.147 11.450 1.432E-03 2.502 4.405 0.644 0.864 5.308 0.264 4.066E-04 6.444 6.689 11.752 12.062 1.322E-03 2.192 3.968 0.599 0.843 5.439 0.273 4.201E-04 6.933 7.190 12.372 12.695 1.310E-03 2.063 3.608 0.557 0.823 5.570 0.272 4.189E-04 7.447 3.724 13.018 6.509 1.280E-03 3.933 3.311 0.520 0.804 5.700

0.019 41.747

44

45

B.8 Uji Statistik Pengaruh Konsentrasi SO42-Terhadap Konstanta Laju Degradasi Zat Warna Methyl Orange

Tabel B.6 konstanta laju fotodegradasi larutan methyl orange pada variasi konsentrasi SO42-

SO42- Co data 1 data 2 fp Ct1 Ct2 %D1 % D2 %D rata2

%D1+ %D2 (%D1)2 (%D2)2 (%D1+%D2)2

0 10 0.0572 0.0574 5 4.145 4.159 58.55 58.41 58.47 116.95 3428.18 3411.23 13678.828 1500 10 0.0492 0.0450 5 3.565 3.261 64.35 67.39 65.86 131.73 4140.64 4541.59 17355.199 3000 10 0.0477 0.0443 5 3.457 3.210 65.43 67.90 66.66 133.33 4281.71 4610.21 17777.778 4500 10 0.0580 0.0588 5 4.203 4.261 57.97 57.39 57.68 115.36 3360.63 3293.76 13308.465 6000 10 0.0508 0.0543 5 3.681 3.935 63.19 60.65 61.92 123.84 3992.77 3678.68 15336.489

JKT JKP JKG KUADRAT TENGAH F-HITUNG

F TABEL 5%

KTP KTG 146.5349 135.4736 11.0612 33.8684 2.2122 15.3095 6.26

DB 9 4 5 Tolak H0, terima H1

45

46

Tabel B.7Persen Degradasi larutan methyl orange pada variasi Jumlah fotokatalis TiO2-bentonit TiO2-bentonit (mg) Co Abs 1 Abs 2 fp Ct1 Ct2

%Deg 1

% Deg 2

%Deg rata2

%D1+ %D2 (%D1)2 (%D2)2 (%D1+%D2)2

13 10 0.0535 0.0468 5 3.877 3.391 61.23 66.09 63.65 127.31 3749.34 4367.48 16210.08 25 10 0.0485 0.0442 5 3.515 3.203 64.86 67.97 66.41 132.82 4206.18 4620.06 17642.76 50 10 0.0459 0.0415 5 3.326 3.007 66.74 69.93 68.33 136.66 4454.11 4889.86 18677.77 75 10 0.0450 0.0374 5 3.261 2.710 67.39 72.90 70.14 140.28 4541.58 5314.19 19681.24

JKT JKP JKG KUADRAT TENGAH F-HITUNG

F TABEL 5%

KTP KTG 83.081 46.1930 36.8883 15.3977 9.2221 1.6697 9.12

DB 7 3 4 Terima H0, tolak H1

46

47

B.9 Degradasi LarutanMethyl Orangepada penyinaran UV selama 1, 2, 3, dan 4 jam

Gambar B.2 Spektrum UV-Vis dan max larutan methyl orange setelah 1 jam degradasi


48



49

Gambar B.6 Spektrum UV-Vis dan max larutan methyl orange setelah 1 jam degradasi dan diukur setelah 24 jam


50



51

C.Diagram alir penelitian

C.1 Aktivasi Bentonit dengan Aktivasi Asam

Aktivasi bentonit dan sintesis Fotokatalis TiO2 Bentonit

Karakterisasi TiO2-bentonitdengan SAA

Uji pengaruh konsentrasi sulfat (SO42-) terhadap konstanta laju reaksi fotodegradasi methyl orange

Uji pendahuluan

Penentuan konstanta laju reaksi fotodegradasi methyl orange

Pembuatan kurva baku methyl orange

Uji pengaruh jumlah fotokatalis TiO2-bentonit

Bentonit sebanyak 50 gram

Dimasukkan dalam erlenmeyer 500 mL

Ditambah larutan H2SO4 0,5M sebanyak 150 mL

52

C.2 Sintesis Fotokatalis TiO2-Bentonit

Dikocok dengan shaker selama 6 jam

Disaring dan dicuci dengan aquades panas hingga bebas dari ion sulfat

Didiamkan selama 24 jam

Dikeringkan pada temperatur 100oC

Digerus hingga halus dan diayak dengan ukuran 120 mesh

Bentonit teraktivasi

Dimasukkan dalam erlenmeyer

Bentonit teraktivasisebanyak 5 gram

Ditambahkan etanol absolute sebanyak 15 mL

Ditambahkan 4 gram TiO2

53

Dikocok dengan shaker selama 5 jam

Dikeringkan pada temperatur 120oC selama 5 jam

Disaring menggunakan kertas saring Whatman No. 41

Padatan kering

Digerus dan diayak ukuran 120 mesh

Dikalsinasi dalam tanur pada temperatur 450oC-500 oC selama 5 jam


Dikarakterisasi menggunakan SAA

54

C.3 Pembuatan Larutan Stok Methyl Orange50mg/L

Padatan methyl orange

Ditimbang sebanyak 0,05 mg

Dilarutkan dengan aquades secukupnya ke dalam gelas beker

Dipindah ke dalam labu takar 1000 mL

Ditambahkan akuades hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen

Dipindah ke dalam botol kaca yang dilapisi dengan alumunium foil dan dibungkus dengan plastik hitam

55

C.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum L.2.5 Penentuan Kurva Baku Methyl Orange C.5 Penentuan Kurva Baku Larutan Methyl Orange

C.6 Uji Pendahuluan

Diukur pada range panjang gelombang 380-500 nm menggunakan spektrofotometer UV-Vis

Larutan methyl orange 10 mg/L

Diukur pada panjang gelombang maksimum menggunakan spektrofotometer UV-Vis

Dibuat kurva baku hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi

Larutan methyl orange 2; 4; 6; 8; 10; 12 mg/L

Larutan methyl orange 10 mg/L pH 4

Dipipet masing masing sebanyak 25 mL

Dimasukkan dalam 7 gelas beker 50 mL

56

Gelas6

Disinari dengan UV di dalam reaktor fotokatalis selama 60 menit

Larutan methyl orange terdegradasi (duplo)

Gelas5

Ditambah TiO2-

bentonit 50 mg,

SO42- 6000 mg/L

Diletakkan dalam ruang gelap selama 60

menit

Ditambah TiO2-

bentonit 50mg

Gelas4 Gelas3 Gelas2 Gelas1

Ditambah TiO2-

bentonit 50mg

Ditambah TiO2-

bentonit 50 mg, SO42-

6000 mg/L

DitambahTiO2 50mg

57

C.7 Uji Pengaruh Konsentrasi Sulfat (SO42-)


Dipipet masing-masing sebanyak 25 mL

Gelas 1

Dimasukkan dalam 5gelas beker 50 mL

Gelas 2

Disinari UVselama 20 menit

Ditambahkan fotokatalis TiO2-Bentonit 50mg, larutan SO42-1500 mg/Lsebanyak 5 mL

Larutan methyl orange hasil degradasi

Dilakukan perlakuan yang sama untuk penambahan Larutan SO42- dengan konsentrasi 0; 3000; 4500; 6000 mg/L

Gelas 3 Gelas 4 Gelas 5





58

C.8 Uji Pengaruh Jumlah Fotokatalis


Dipipet masing-masing sebanyak 25 mL

Gelas 1

Dimasukkan dalam 4 gelas beker 50 mL

Gelas 2 Gelas 3 Gelas 4

Ditambahkan TiO2-

Bentonit 13 mg

Ditambahkan larutan SO42-konsentrasioptimum hasil L.2.7

Larutan methyl orange setelah degradasi

Disinari UV selama waktu optimum hasil L.2.7

Ditambahkan TiO2-

Bentonit 25 mg

Ditambahkan TiO2-

Bentonit 50 mg

Ditambahkan TiO2-

Bentonit 75 mg

59

C.9 Penentuan Kadar Methyl Or

naskah lynna rohmawati _0910920048

Documents