pengolahan zat warna tekstil jingga metil …repository.unair.ac.id/25766/1/silviyanti.pdf ·...

PENGOLAHAN ZAT WARNA TEKSTIL JINGGA METILMENGGUNAKAN BENTONIT TERPILAR TiO2

SKRIPSI

IKE SILVIYANTI

DEPARTEMEN KIMIAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGASURABAYA

2012

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Pengolahan Zat Warna Tekstil Jingga Metil Menggunakan Bentonit Terpilar TiO2

Ike Silviyanti

ii

PENGOLAHAN ZAT WARNA TEKSTIL JINGGA METILMENGGUNAKAN BENTONIT TERPILAR TiO2

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang KimiaPada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Oleh :

IKE SILVIYANTINIM. 080810118

Tanggal lulus : 18 Juli 2012

Disetujui oleh :

Pembimbing I,

Dr. Muji Harsini, M.SiNIP. 19640502 198903 2 002

Pembimbing II,

Yanuardi Raharjo, S.Si., M.ScNIK. 139 090 961



Ike Silviyanti

iii

LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Pengolahan Zat Warna Tekstil Jingga Metil Menggunakan Bentonit Terpilar TiO2

Penyusun : Ike SilviyantiNIM : 080810118Tanggal Sidang : 18 Juli 2012

Disetujui oleh :

Pembimbing I,

Dr. Muji Harsini, M.SiNIP. 19640502 198903 2 002

Pembimbing II,

Yanuardi Raharjo, S.Si., M.ScNIK. 139 090 961

Mengetahui,Kepala Departemen Kimia

Fakultas Sains dan TeknologiUniversitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristianti, DEANIP. 19671115 199102 2 001



Ike Silviyanti

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga. Diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi

kepustakaan, tetapi pengutipan seijin penulis dan harus menyebutkan sumbernya

sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga



Ike Silviyanti

v

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji syukur senantiasa penyusun

panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga

penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengolahan Zat Warna

Tekstil Jingga Metil Menggunakan Bentonit Terpilar TiO2” dengan tepat waktu.

Penulisan skripsi ini tidak akan selesai tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak.

Oleh karena itu, penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Bapak Yanuardi

Raharjo, S.Si., M.Sc selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan

waktu, saran, dan bimbingan kepada penyusun hingga terselesaikan skripsi

ini.

2. Bapak Drs. Yusuf Syah, MS. dan Ibu Dr. Alfinda Novi Kristianti, DEA

selaku penguji skripsi ini, terima kasih atas kritik dan saran yang telah

diberikan sehingga penyusun dapat menyempurnakan penulisan skripsi ini.

3. Ibu Dr. Sri Sumarsih, M.Si serta Ibu Dr. Afaf Baktir selaku dosen wali yang

senantiasa memberikan banyak informasi dan membimbing penyusun dalam

menyelesaikan permasalahahan akademik.

4. Ibu Dr. Alfinda Novi Kristianti, DEA selaku Ketua Departemen Kimia yang

senantiasa memberikan ilmu dan saran yang sangat bermanfaat.

5. Bapak dan Ibu penyusun yang selalu memberikan kasih sayang, doa,

semangat kepercayaan, dan dukungan baik secara moril maupun materi

kepada penyusun.



Ike Silviyanti

vi

6. Serta pihak – pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang banyak

memberikan saran, masukan dan pengalamannya.

Penyusun menyadari bahwa dalam penulisan proposal skripsi ini masih

banyak kekurangan, sehingga penyusun mengharapkan kritik dan saran yang

membangun demi perbaikan proposal skripsi ini selanjutnya. Penyusun berharap

proposal skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Surabaya, Juli 2012

Penyusun

Ike Silviyanti



Ike Silviyanti

ix

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL ........................................................................................... iLEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ iiLEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iiiPEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ....................................................... ivKATA PENGANTAR...................................................................................... vABSTRAK ....................................................................................................... viiABSTRACT ..................................................................................................... viiiDAFTAR ISI..................................................................................................... ixDAFTAR TABEL ............................................................................................ xiDAFTAR GAMBAR........................................................................................ xiiDAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 11.1 Latar Belakang Masalah ................................................... 11.2 Rumusan Masalah................................................................... 51.3 Tujuan Penelitian .................................................................... 51.4 Manfaat Penelitian .................................................................. 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 72.1 Bentonit .................................................................................. 72.2 Fotokatalisis ............................................................................ 92.3 Fotodegradasi ......................................................................... 102.4 Titanium Tetraklorida ............................................................ 102.5 Titanium Dioksida .................................................................. 11

2.5.1 Mekanisme fotokatalisis semikonduktor TiO2 ............. 132.6 Zat Warna Azo ....................................................................... 152.7 Jingga Metil ........................................................................... 16

BAB III METODE PENELITIAN............................................................. 173.1 Tempat dan Waktu Penelitian................................................. 173.2 Bahan dan Alat Penelitian....................................................... 17

3.2.1 Bahan-bahan ................................................................. 173.2.2 Alat-alat ........................................................................ 17

3.3 Diagram Alir Penelitian .......................................................... 183.4 Prosedur Penelitian ................................................................ 19

3.4.1 Pembuatan larutan HCl 0,1 M ..................................... 193.4.2 Pembuatan larutan HCl 6,0 M ..................................... 193.4.3 Pembuatan larutan TiCl4 0,1 M ................................... 193.4.4 Pembuatan larutan induk jingga metil 1000 ppm......... 193.4.5 Pembuatan larutan standar jingga metil ...................... 193.4.6 Pembuatan larutan jingga metil 50 ppm ...................... 20



Ike Silviyanti

x

3.4.7 Pembuatan larutan jingga metil pada berbagai variasi konsentrasi ..................................................... 20

3.4.8 Pembuatan bentonit terpilar TiO2 ............................. 21 3.4.9 Karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction

(XRD)......................................................................... 213.4.10 Penentuan panjang gelombang maksimum................ 223.4.11 Pembuatan kurva kalibrasi jingga metil..................... 223.4.12 Penentuan waktu optimum degradasi zat warna

jingga metil ............................................................... 223.4.13 Penentuan pH optimum degradasi zat warna jingga

metil ........................................................................... 233.4.14 Karakteristik degradasi zat warna jingga metil pada

berbagai variasi konsentrasi terhadap kapasitas degradasi bentonit terpilar TiO2 ................................ 24

3.4.15 Degradasi jingga metil menggunakan sinar UV........ 253.4.16 Degradasi jingga metil menggunakan bentonit/UV

................................................................................... 253.4.17 Degradasi jingga metil menggunakan TiO2/UV

................................................................................... 263.4.18 Degradasi jingga metil menggunakan bentonit

terpilar TiO2 .............................................................. 273.4.19 Degradasi jingga metil menggunakan bentonit

terpilar TiO2/UV ....................................................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 294.1 Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2 ........................................... 294.2 Karakterisasi Menggunakan X-Ray Diffraction ....................... 314.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Larutan Jingga

Metil ........................................................................................ 344.4 Pembuatan Kurva Kalibrasi Jingga Metil ................................ 354.5 Penentuan Waktu Optimum Degradasi Larutan Jingga Metil

.................................................................................................. 374.6 Penentuan pH Optimum Degradasi Jingga Metil ..................... 394.7 Karakteristik Degradasi Zat Warna Jingga Metil pada

Berbagai Variasi Konsentrasi terhadap Kapasitas Degradasi Bentonit Terpilar TiO2 ............................................................ 41

4.8 Mempelajari Pengaruh Sinar UV, TiO2/UV, Bentonit/UV, TiO2/Bentonit, TiO2/Bentonit/UV terhadap Degradasi Zat Warna Jingga Metil ................................................................. 44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 495.1 Kesimpulan ............................................................................... 495.2 Saran ......................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 50LAMPIRAN



Ike Silviyanti

xi

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman

2.1 Karakteristik senyawa azo ........................................................... 16

4.1 Panjang gelombang maksimum larutan jingga metil ................... 35

4.2 Data absorbansi larutan standar jingga metil ............................... 36



Ike Silviyanti

xii

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Struktur kelompok smektit ................................................................ 7

2.2 Skema struktur bentonit . ........................................................................... 8

2.3 Struktur kristal Rutile (A), Anatase (B), dan Brookite (C) ........................13

2.4 Mekanisme fotokatalitik pada TiO2 ............................................................13

2.5 Struktur kimia jingga metil ................................................................ 16

3.1 Reaktor fotokatalitik ...................................................................................17

4.1 (a) Analisa XRD bentonit alam (b) Analisa XRD bentonit terinterkalasi Ti4+ (c) Analisa XRD bentonit terpilar TiO2 ........................32

4.2 Kurva kalibrasi jingga metil pada pH 2; 3,5; dan 6 ................................ 26

4.3 Grafik hubungan antara % degradasi terhadap waktu degradasi larutan jingga metil 50 ppm pada pH 2; 3,5; dan 6 menggunakan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 dan lampu UV 3 x 8 watt .........................38

4.4 Grafik hubungan antara pH dengan % degradasi larutan jingga metil 50 ppm pada pH 2; 3,5; dan 6 menggunakan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 dan lampu UV 3 x 8 watt ................................ 40

4.5 Struktur jingga metil pada keadaan asam (pH < 3,1) dan pada keadaan basa (pH > 4,4) .............................................................................41

4.6 Grafik hubungan antara konsentrasi awal jingga metil dengan kapasitas degradasi larutan jingga metil 25, 50, 75, 100, 150, 200, dan 250 ppm menggunakan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 serta sinar UV 3 x 8 watt ............................................................................42

4.7 Grafik perbandingan hasil degradasi larutan jingga metil 50 ppm pada pH 2 dan pH 6 dengan menggunakan sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, serta TiO2/bentonit/UV ................................44



Ike Silviyanti

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

1. Hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction

2. Tabel JCPDS untuk harga jarak antarbidang, d-spacing dengan intensitas terkuat untuk beberapa mineral

3. Tabel JCPDS untuk harga jarak antarbidang, d-spacing dengan intensitas terkuat untuk titanium dioksida anatase

4. Spektrum panjang gelombang jingga metil pada pH 2; 3,5; dan 65. Perhitungan persen degradasi jingga metil menggunakan

TiO2/bentonit/UV pada optimasi waktu pH 2; 3,5; dan 6

6. Perhitungan persen degradasi jingga metil menggunakan TiO2/bentonit/UV pada optimasi pH

7. Perhitungan kapasitas degradasi jingga metil pada konsentrasi 25, 50, 75, 100, 150, 200, dan 250 ppm menggunakanTiO2/Bentonit/UV

8. Perhitungan persen degradasi jingga metil menggunakan sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, dan TiO2/bentonit/UV



Ike Silviyanti

Silviyanti, I., 2012, Pengolahan Zat Warna Tekstil Jingga Metil Menggunakan Bentonit Terpilar TiO2, Skripsi ini di bawah bimbingan Dr. Muji Harsini, M.Si.dan Yanuardi Raharjo, S.Si., M.Sc., Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

vii

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pengolahan zat warna tekstil jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2. Tujuan penelitian ini adalah menentukan waktu dan pH yang optimum pada degradasi jingga metil, mengetahui karakteristik degradasi jingga metil pada berbagai variasi konsentrasi terhadap kapasitas degradasi bentonit terpilar TiO2, serta mempelajari pengaruh UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, dan TiO2/bentonit/UV terhadap degradasi zat warna jingga metil. Pembuatan TiO2/bentonit dilakukan dengan mendispersikan larutan pemilar dalam bentuk oligokation titanium ke dalam bentonit alam. Campuran diaduk selama 5 jam kemudian dicuci hingga terbebas dari ion klorida. Bentonit terinterkalasi Ti4+ kemudian dikalsinasi pada suhu 450oC selama 4 jam untuk membentuk pilar TiO2. Bentonit alam, bentonit terinterkalasi, dan TiO2/bentonit dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffractionuntuk mengetahui perubahan basal spacing. Larutan jingga metil 50 ppm dicampur dengan TiO2/bentonit kemudian disinari dengan lampu UV 3 x 8 watt di dalam reaktor tertutup selama waktu optimum 3 jam pada pH 2 dan 3,5 sedangkan pada pH 6 waktu optimumnya adalah 1 jam. Konsentrasi sisa jingga metil diukur dengan spektrofotometer UV-Vis. Hasil karakterisasi XRD TiO2/bentonit menunjukkan runtuhnya bidang d001= 15,5 Ao monmorilonit serta munculnya beberapa puncak difraktogram TiO2 anatase. Hasil optimasi pH pada degradasi jingga metil menggunakan TiO2/bentonit adalah pH 2 dengan persen degradasi sebesar 71,886 %. Pengaruh variasi konsentrasi awal menunjukkan tercapainya kesetimbangan pada konsentrasi 200 ppm dengan kapasitas degradasi sebesar 144,540 mg/g. Perbandingan hasil degradasi pada keadaan optimum menggunakan UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, dan TiO2/bentonit/UV menunjukkan persen degradasi masing-masing sebesar 2,757 %, 23,264 %, 90,757 %, 67,361 %, dan 71,886 %.

Kata kunci: bentonit terpilar TiO2, jingga metil, degradasi



Ike Silviyanti

Silviyanti, I., 2012, The Treatment of Methyl Orange Textile Dye Using TiO2

Pillared Bentonite. Script was under consulted by Dr. Muji Harsini, M.Si. and Yanuardi Raharjo, S.Si., M.Sc., Chemistry Department, Faculty of Science and Technology of Universitas Airlangga, Surabaya.

viii

ABSTRACT

The research of methyl orange textile dyes treatment using TiO2 pillared bentonite has been studied. The purposes of this research were to determine the optimumtime and pH value, knowing the degradation characteristics between methyl orange degradation at concentrations variety of the degradation capacity using TiO2 pillared bentonite, and studying the effects of UV, TiO2/UV, bentonite/UV, TiO2/bentonite, and TiO2/bentonite/UV to degrade methyl orange dye.TiO2/bentonit made by dispersing of pillaring solution (in form oligocations of titanium) into the natural bentonite. The mixture was stirred for 5 hours and thenwashed until free of chloride ion and then calcined at 450oC for 4 hours to form the pillars of TiO2. Natural bentonite, intercalated bentonite, and TiO2/bentonitewere characterized using X-Ray Diffraction to determine the changes in basalspacing. Methyl orange solution 50 ppm was mixed with TiO2/bentonit then irradiated with UV light 3 x 8 watts in closed reactor for 3 hours as the optimum time at pH value 2 and 3.5 while at pH value 6 it irradiated for 1 hour. Residual concentration of methyl orange was measured by spectrophotometer UV-Vis. The results of TiO2/bentonit XRD characterization was indicated the disappearance ofthe field's d001 = 15.5 Ao of montmorillonite and the appearance of multiple peaks of anatase TiO2 difractogram. The result of pH value optimization on the methyl orange degradation using TiO2/bentonit is pH 2. The effect of initial dyeconcentration variations indicate the achievement of equilibrium at a concentration of 200 ppm. Comparison study of degradation results in optimum condition using UV, TiO2/UV, bentonite/UV, TiO2/bentonite, and TiO2/bentonite/UV shows degradation percent amounting to 2.757%, 23. 264 %, 90.757%, 67.361% and 71.886%, respectively.

Key words : TiO2 pillared bentonite, methyl orange, degradation



Ike Silviyanti

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Sebagai negara yang sedang berkembang, Indonesia mengandalkan sektor

industri, salah satunya adalah industri tekstil. Industri dan produk tekstil

memberikan efek multiplier dalam kehidupan masyarakat baik dari sisi tenaga

kerja, pendapatan maupun terhadap output industri itu sendiri. Perkembangan

sektor industri tekstil dan produk tekstil di Indonesia menjadikan industri ini

sebagai salah satu industri terpenting dan menjadi ujung tombak dalam

meningkatkan perekonomian di Indonesia (Maryadi, 2007).

Seiring dengan perkembangan industri tekstil di Indonesia, produksi

limbah cair zat warna tekstil pun semakin meningkat. Kehadiran limbah tersebut

memberikan suatu permasalahan yang dominan terhadap lingkungan. Proses

pencelupan pada industri tekstil memberikan kontribusi yang besar pada

pencemaran air apabila limbah dibuang ke selokan atau sungai tanpa diolah

terlebih dahulu (Suwarsa,1998). Selama proses pencelupan berlangsung, sekitar

10-15% zat warna dihasilkan sebagai limbah (Fang et al., 2004).

Zat warna azo adalah senyawa yang paling banyak terdapat dalam limbah

tekstil, yaitu sekitar lebih dari 50 % (Blackburn dan Burkinshaw., 2002). Limbah

zat warna azo merupakan penggambaran dari kelas polutan organik yang

berpotensi karsinogenik (Garcia et al., 2006). Walaupun toksisitas akut zat warna

azo relatif rendah, akan tetapi keberadaannya dalam air dapat menghambat



Ike Silviyanti

2

penetrasi sinar matahari ke dalam air sehingga mengganggu aktivitas fotosintesis

mikroalga. Dampak lanjutannya adalah pasokan oksigen dalam air menjadi

berkurang dan akhirnya memicu aktivitas mikroorganisme anoksik-anaerobik

yang menghasilkan produk berbau tak sedap. Di samping itu, perombakan zat

warna azo secara anaerobik pada dasar perairan menghasilkan senyawa amina

aromatik yang kemungkinan lebih toksik dibandingkan dengan zat warna azo itu

sendiri (Zee, 2002).

Air limbah tekstil umumnya memiliki intensitas warna berkisar 50-100

mg/L dengan nilai parameter BOD dan COD berturut-turut 80-6.000 mg/L dan

150-12.000 mg/L (Pandey et al., 2007). Nilai parameter COD dan BOD tersebut

berada jauh di atas nilai ambang batas baku mutu limbah cair industri tekstil yang

terdapat pada KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995 yaitu masing-masing

sebesar 300 dan 150 mg/L. Metode alternatif secara fisika, kimia dan biologi telah

banyak dilakukan untuk mereduksi zat warna dan senyawa organik dalam limbah

cair industri tekstil (Lucas dan Peres, 2009).

Supriyati (2007) melakukan penelitian mengenai degradasi zat warna

dengan menggunakan ozon yang diproduksi dengan menggunakan plasma.

Namun, penelitian ini kurang efisien karena menggunakan sumber energi yang

sangat besar dalam jumlah kilovolt. Penghilangan warna secara kimia

menggunakan koagulan akan menghasilkan lumpur (sludge) dalam jumlah yang

relatif besar. Menurut Peraturan Pemerintah No. 19 tahun 1994, lumpur yang

dihasilkan industri tekstil diklasifikasikan sebagai limbah B3, sehingga

membutuhkan pengolahan limbah lebih lanjut terhadap lumpur yang terbentuk.



Ike Silviyanti

3

Dengan adanya penanganan lanjutan ini akan menaikkan biaya operasional unit

pengolahan limbah (Manurung dkk., 2004). Pengolahan limbah cair dengan

menggunakan proses biologi juga banyak diterapkan untuk mereduksi senyawa

organik limbah cair industri. Namun, berbagai penelitian menunjukkan bahwa

proses biologi konvensional kurang efektif dalam mereduksi zat warna. Hal

tersebut karena zat warna cenderung mempunyai sifat tahan terhadap degradasi

biologi (recalcitrance) (Manurung dkk., 2004).

Untuk mengatasi masalah di atas diperlukan alternatif baru untuk

mengolah limbah cair indutri tekstil yang efektif dan efisien dalam menurunkan

konsentrasi zat warna. Fotokatalitik heterogen merupakan salah satu metode yang

digunakan untuk pengolahan limbah cair. Proses ini dapat juga disebut proses

oksidasi berkelanjutan yang cocok untuk mengoksidasi zat warna. Proses oksidasi

berkelanjutan ini berdasarkan pada pembentukan radikal hidroksi (HO•), yang

merupakan oksidator kuat (E°=2.8 eV) yang dapat mempromosikan mineralisasi

total pada polutan organik (Faisal et al., 2007; Saquib et al., 2008; Singh et al.,

2008).

Titanium oksida merupakan fotokatalis yang paling banyak diteliti untuk

proses degradasi polutan organik pada limbah cair. Katalis ini sangat

menguntungkan jika dibandingkan dengan semikonduktor yang lain karena

kestabilan kimianya, tidak beracun, harganya murah dan tersedia secara komersial

(Li et al., 2008; Suwanchawalit dan Wongnawa, 2008; Wang et al., 2008; Yang et

al., 2008). Pada proses fotokatalitik menggunakan TiO2 akan dihasilkan radikal

hidroksil (OH ) yaitu suatu agen oksidator yang sangat kuat dan dapat



Ike Silviyanti

4

mengoksidasi senyawa organik (Barka et al., 2010). Radikal hidroksil merupakan

radikal yang paling reaktif di antara jenis-jenis radikal yang lain (Stephanson et

al., 2003).

Efektivitas TiO2 bergantung pada struktur kristal, ukuran partikel,

permukaan area, dan porositas. Serbuk TiO2 ultrafine menunjukkan aktivitas

katalitik yang baik. Akan tetapi dapat terjadi penggumpalan yang menghasilkan

partikel yang lebih besar sehingga dapat menyebabkan reduksi atau hilangnya

efektivitas katalitik (Valverde et al., 2003; Suwanchawalit dan Wongnawa, 2008).

Cara yang dapat digunakan untuk memaksimalkan kerja TiO2 adalah dengan

menjadikannya pemilar dalam lempung terpilar TiO2, dimana TiO2 dapat berperan

sebagai pemilar sekaligus sebagai katalis dalam reaksi fotokatalisis (Ding et al.,

1999)

Bentonit merupakan salah satu jenis lempung yang mempunyai kandungan

utama mineral montmorillonit (85% – 95%) dengan rumus kimia secara umum

Mx(Al4-xMgx)Si8O20(OH)4.nH2O. Montmorillonit merupakan kelompok mineral

lempung yang unik karena memiliki kemampuan mengembang (swelling),

memiliki kation-kation yang dapat dipertukarkan (exchangeable cations), dan

dapat diinterkalasi (Pinnavaia, 1983).

Berdasarkan uraian di atas, akan dilakukan pilarisasi bentonit dengan TiO2

untuk mendegradasi zat warna azo. Pembuatan bentonit terpilar TiO2 dilakukan

dengan merendam bentonit pada larutan TiCl4 kemudian dilakukan kalsinasi pada

suhu 450oC. Pada penelitian ini, dipilih zat warna azo yang mudah ditemui di

laboratorium dan sering digunakan sebagai zat warna tekstil yaitu jingga metil.



Ike Silviyanti

5

Karakterisasi struktur kristal bentonit dan bentonit terpilar TiO2 dilakukan dengan

XRD (X-Ray Diffraction). Sedangkan uji aktivitas fotokatalitik dianalisis

menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Penggunaan sinar ultraviolet selama

proses pengolahan zat warna tekstil menggunakan bentonit terpilar TiO2 dapat

meningkatkan kinerja fotokatalis TiO2 yang terpilar pada ruang interlamelar

bentonit dengan menghasilkan radikal hidroksil yang mampu mendegradasi zat

warna. Optimasi pH perlu dilakukan pada penelitian ini karena perubahan pH

mampu mempengaruhi perubahan struktur dari zat warna serta dapat

mempengaruhi kemampuan bentonit terpilar TiO2 untuk mendegradasi zat warna.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang tersebut, maka dapat dirumuskan

permasalahan sebagai berikut.

1. Berapakah waktu serta pH yang optimum untuk mendegradasi zat warna

jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2?

2. Bagaimana karakteristik degradasi zat warna jingga metil pada berbagai

variasi konsentrasi terhadap kapasitas degradasi bentonit terpilar TiO2?

3. Bagaimana pengaruh sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, serta

TiO2/bentonit/UV terhadap degradasi zat warna jingga metil?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Menentukan waktu serta pH yang optimum untuk mendegradasi zat warna

jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2.



Ike Silviyanti

6

2. Mengetahui karakteristik zat warna jingga metil pada berbagai variasi

konsentrasi terhadap kapasitas degradasi bentonit terpilar TiO2.

3. Mempelajari pengaruh sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, serta

TiO2/bentonit/UV terhadap degradasi zat warna jingga metil.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai

penggunaan bentonit terpilar TiO2 dengan bantuan sinar UV untuk mendegradasi

zat warna jingga metil pada limbah cair industri tekstil.



Ike Silviyanti

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bentonit

Bentonit adalah mineral lempung yang mengandung monmorilonit di atas

75%, sejumlah kuarsa, serta sedikit campuran illit, kalsit, mika, dan klorit.

Bentonit termasuk dalam kelompok smektit dalam golongan phyllosilicate

berstruktur 2:1 yang tersusun dari dua lembar tetrahedral [SiO4]4- (T) dan satu

lembar oktahedral alumina Al2(OH)6 (O) serta memiliki ruang interlamelar (I),

ditunjukkan oleh Gambar 2.1 (Nagendrappa, 2002 dan Kozak et al., 2002).

Gambar 2.1 Struktur kelompok smektit

Berdasarkan struktur tersebut, komposisi ideal monmorilonit adalah

HAlSi2O6 dan permukaan lapisannya bersifat netral, tetapi di alam komposisi

tersebut berubah menjadi tidak menentu, yaitu

Mn+x/n[Al4xMgx][Si8]O20(OH)4.nH2O dan permukaan lapisannya bermuatan

negatif. Kation Mn+ adalah kation penyeimbang muatan. Perubahan tersebut

terjadi karena substitusi isomorfis Si4+ oleh Al3+ pada lembar tetrahedral, substitusi



Ike Silviyanti

8

Al3+ oleh Mg2+ atau ruang kosong (vacancy) pada lembar oktahedral (Bergaya et

al., 2006). Jumlah muatan negatif pada lapisan (layer charge) bentonit tergolong

rendah yaitu 0.25 – 0.60 per unit formula. Hal ini menyebabkan ikatan

interlamelarnya lemah, sehingga molekul-molekul polar, seperti air dapat masuk

pada daerah interlamelar menyebabkan mineral monmorilonit dapat mengembang

atau mengalami swelling karena bidang basal lapisan bentonit akan bergerak

saling menjauh (Yerima dan Van Ranst, 2005). Masuknya air juga akan

menimbulkan terbentuknya kation hidrat pada daerah interlamelar, ditunjukkan

oleh Gambar 2.2. Semakin banyak air yang masuk, kation-kation yang ada pada

interlayer menjadi lebih mudah diganti (Nagendrappa, 2002).

Gambar 2.2 Skema Struktur Bentonit

Berdasarkan sifat-sifat tersebut, bentonit banyak dimanfaatkan sebagai

adsorben, penghilang warna (decoloration agent), penukar ion (ion exchange),

dan katalis. Daya guna bentonit berasal dari grup Si – O – Si, Al – OH – Al , dan

situs asam. Grup Si – O – Si pada permukaan bidang basal dapat mengadsorpsi

bahan organik non polar, grup Al – OH – Al pada bidang basal dapat

mengadsorpsi kation logam. Adsorpsi kation juga terjadi pada permukaan bidang



Ike Silviyanti

9

basal, karena difusi muatan negatif yang ditimbulkan oleh substitusi isomorfis

Si4+ oleh Al3+, sehingga kation logam dapat terperangkap oleh rongga di trigonal

pada siloksan. Situs-situs pada tepi bentonit cenderung lebih reaktif untuk

adsorpsi ion, karena terdapat gugus silanol, Si(IV) OH dan aluminol, Al(III).H2O

(Maurice et al.,2009).

2.2 Fotokatalisis

Fotokatalisis adalah reaksi perpaduan antara fotokimia dan katalis. Proses

reaksi fotokimia melibatkan suatu cahaya (foto). Fotokatalisis sendiri adalah suatu

proses yang dibantu oleh adanya cahaya dan material katalis. Katalis adalah suatu

zat yang mempengaruhi proses laju reaksi tanpa ikut berubah secara kimia.

Katalis dapat mempercepat fotoreaksi melalui interaksinya dengan substrat baik

keadaan dasar maupun tereksitasi atau dengan fotoproduk utamanya, tergantung

pada mekanisme fotoreaksi tersebut (Otmer dan Kirk, 1994).

Berdasarkan fasanya, fotokatalisis dibagi menjadi dua, yaitu fotokatalisis

homogen dan fotokatalisis heterogen.

1. Fotokatalisis homogen, merupakan suatu proses fotokatalisis satu fasa

antara subtrat dengan katalis. Pada umumnya katalis berupa oksidator

seperti ozon (O3) dan hidrogen peroksida (H2O2).

2. Fotokatalisis heterogen, merupakan suatu proses fotokatalisis dua fasa

yang dilakukan dengan bantuan semikonduktor. Semikonduktor yang

dipakai dalam proses ini adalah titanium dioksida (TiO2), seng oksida

(ZnO) dan cadmium sulfide (CdS) (Otmer dan Kirk,1994).



Ike Silviyanti

10

2.3 Fotodegradasi

Fotodegradasi adalah proses peruraian suatu senyawa (biasanya senyawa

organik) dengan bantuan energi foton. Proses fotodegradasi memerlukan suatu

fotokatalis, yang umumnya merupakan bahan semikonduktor. Prinsip

fotodegradasi adalah adanya loncatan elektron dari pita valensi ke pita konduksi

pada logam semikonduktor jika dikenai suatu energi foton. Loncatan elektron ini

menyebabkan timbulnya hole (lubang elektron) yang dapat berinteraksi dengan

pelarut (air) membentuk radikal •OH. Radikal bersifat aktif dan dapat berlanjut

untuk menguraikan senyawa organik target (Malldotti et al., 2000 dan Ranjit et

al., 1998).

2.4 Titanium Tetraklorida

Titanium tetraklorida merupakan cairan tidak berwarna yang dapat larut

pada air dengan penambahan panas serta larut pada asam hidroklorit encer.

Rumus kimia untuk titanium tetraklorida adalah TiCl4 dengan berat molekul

189,68 g/mol. Titanium tetraklorida memiliki aroma asam yang sangat kuat

(O’Neil, 2001). Tekanan uap titanium tetraklorida adalah 10.0 mm Hg pada suhu

20° C (ATSDR, 1997). Titanium tetraklorida memiliki sifat korosif, tidak mudah

terbakar, merupakan cairan yang stabil dan tidak dapat terdekomposisi secara

termal di bawah lapisan udara inert pada suhu kamar (Lewis, 2001). Titanium

tetraklorida dihidrolisis sempurna oleh udara lembab (Greenwood dan Earnshaw,

1997).



Ike Silviyanti

11

Titanium tetraklorida dapat digunakan sebagai senyawa intermediete pada

pembuatan logam titanium, titanium dioksida, pigmen titanium pada industri

gelas warna-warni dan mutiara imitasi, sebagai katalis polimerisasi serta untuk

menghasilkan layar asap. Titanium tetraklorida jika direaksikan dengan potassium

bitartrat dapat digunakan sebagai pengikat zat warna pada industri tekstil serta

direaksikan dengan zat warna kayu dalam pewarnaan kulit (O’Neil, 2001).

Titanium tetraklorida dapat menyebabkan iritasi pada kulit, mata, dan

membran selaput lendir pada manusia. Dampak akut jangka pendek akan terlihat

pada permukaan kulit yang terbakar, hidung tersumbat, dan sesak pada beberapa

bagian jalur pernapasan atas pada manusia. Dampak jangka pendek juga dapat

menimpa mata. Penyakit paru-paru merupakan dampak akut dalam jangka

panjang dari penggunaan titanium klorida pada pekerja produksi logam titanium

(ATSDR, 1997).

2.5 Titanium Dioksida

Titanium dioksida (TiO2) merupakan oksida logam Ti (Titanium) yang

paling banyak dijumpai (Greenwood dan Earnshaw, 1997). Titanium dioksida

dikenal sebagai senyawa dioksida berwarna putih yang tahan karat dan tidak

beracun. Berdasarkan sifatnya ini TiO2 telah lama digunakan sebagai bahan

pemberi warna (pigmen) putih pada makanan maupun produk kosmetik.

Konfigurasi elektron atom titanium (22Ti) adalah 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s2,3d2.

Sementara atom oksigen (8O) yaitu 1s2,2s2,2p4. Secara sederhana orbital molekul

Titanium dioksida terbentuk antara ikatan kulit 3d Ti dengan kulit 2p O. Tingkat



Ike Silviyanti

12

energi kulit 3d menjadi daerah konduktif molekul sedangkan kulit 2p menjadi area

valensi molekul.

Titanium dioksida (TiO2) secara mikroskopis memiliki dua bentuk utama

yaitu kristal dan amorf (Gunlazuardi, 2001). Titanium dioksida (TiO2) amorf

seperti layaknya senyawa amorf lain tidak memiliki keteraturan susunan atom

sehingga bahan tersebut tidak memiliki keteraturan pita konduksi dan valensi.

Titanium dioksida amorf juga dikenal memiliki kemampuan untuk mendegradasi

polutan dalam waktu yang singkat.

Titanium dioksida bentuk kristal diketahui memiliki tiga fase kristal yang

berbeda yaitu rutile, anatase, dan brookite. Rutile merupakan bentuk kristal yang

paling stabil dibandingkan dua fase lainnya, oleh karena itu kristal jenis ini lebih

mudah ditemukan dalam bentuk yang paling murni (bijih). Anatase dikenal

sebagai fase kristal yang paling reaktif terhadap cahaya, eksitasi elektron ke pita

konduksi dapat dengan mudah terjadi apabila kristal ini dikenai cahaya dengan

energi yang lebih besar dari pada celah energinya. Kristal ini juga dapat terbentuk

akibat pemanasan TiO2 amorf pada suhu 400oC hingga 600oC. Sedangkan

pemanasan hingga 700oC akan menyebabkan kristal anatase bertransformasi

menjadi rutile. Brookite merupakan jenis kristal yang paling sulit diamati karena

sifatnya yang tidak mudah dimurnikan.

Rutile adalah bentuk kristal TiO2 yang paling umum dihasilkan di alam

dan diproduksi secara komersial di pasaran. Struktur Rutile berbentuk oktahedral

yang ditempati oleh atom titanium. Sedangkan anatase dan brookite berbentuk



Ike Silviyanti

13

kubik (Greenwood dan Earnshaw, 1997). Struktur kristal TiO2 rutile, anatase, dan

brookite dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Struktur kristal Rutile (A), Anatase (B), dan Brookite (C)

2.5.1 Mekanisme fotokatalisis semikonduktor TiO2

Proses fotokatalitik pada TiO2 terjadi bila semikonduktor TiO2 menyerap

cahaya yang berenergi sama atau lebih besar dari energi celah yang dimilikinya

sehingga elektron (e-) pada pita valensi (pv) tereksitasi ke pita konduksi (pk) dan

meninggalkan hole positif (h+) pada pita valensi.

Semikonduktor + hv h+pv + e-

pk (2.1)

Proses fotokatalitik pada semikonduktor TiO2 dapat dijelaskan pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Mekanisme fotokatalitik pada TiO2



Ike Silviyanti

14

1. Pembentukan pasangan pembawa muatan (e- dan h+) oleh foton

TiO2 + hv TiO2 (h+pv + e-

pk)

2. Rekombinasi kedua pembawa muatan dengan membebaskan energi panas

e-pk + (>Ti(IV)OH•)+ >Ti(IV)OH

h+pv + (>Ti(III)OH) >Ti(IV)OH

3. Inisiasi reaksi oksidasi oleh hole positif pada pita valensi

(>Ti(IV)OH•)+ + red Ti(IV)OH + red•+

4. Inisiasi reaksi reduksi oleh elektron pada pita konduksi

e-tr + oks >Ti(IV)OH + oks•+

5. Reaksi fotkatalitik menghasilkan radikal pendegradasi senyawa organik dan

sel bakteri.

Keterangan :

>TiOH : permukaan TiO2 yang terhidrat primer

e-pk : elektron pada pita konduksi

h+pv : hole positif pada pita valensi

(>Ti(IV)OH•)+ : hole positif pita valensi yang terjebak di permukaan

(>Ti(III)OH)= e-tr : elektron pita konduksi yang terjebak di permukaan

Red : donor elektron, mengalami oksidasi

Oks : akseptor elektron, mengalami reduksi

Hole positif ini dapat bereaksi baik dengan H2O yang teradsorpsi secara

fisik sehingga mampu menguraikan molekul H2O dan O2 menjadi radikal •OH

dan ion superoksida (O2•) yang mampu mendegradasi senyawa organik dan sel-sel



Ike Silviyanti

15

bakteri sehingga menyebabkan inaktivasi dan kematian pada sel bakteri

(Sirimahachai et al., 2009).

2.6 Zat Warna Azo

Penggolongan zat warna menurut "Colours Index" volume 3, terutama

menggolongkan zat warna atas dasar sistem kromofor yang berbeda misalnya zat

warna Azo, Antrakuinon, Ftalosia, Nitroso, Indigo, Benzodifuran, Okazin,

Polimetil, Di- dan Tri-Aril Karbonium, Poliksilik, Aromatik Karbonil,

Quionftalen, Sulfer, Nitro, Nitrosol dan lain-lain (Heaton, 1994).

Zat warna azo adalah kelas terbesar dan terpenting pada golongan zat

warna. Jumlah zat warna azo mencapai ribuan (Fessenden dan Fessenden, 1986).

Senyawa azo memiliki struktur umum R─N═N─R’, dengan R dan R’ adalah

rantai organik yang sama atau berbeda. Senyawa ini memiliki gugus ─N═N─

yang dinamakan struktur azo. Nama azo berasal dari kata azote, merupakan

penamaan untuk nitrogen yang berasal dari bahasa Yunani a (bukan) + zoe

(hidup). Senyawa azo digunakan sebagai bahan celup, yang dinamakan azo dyes.

Salah satu contoh senyawa azo adalah jingga metil (Mirkhani, 2009).

Karakteristik dari beberapa senyawa azo diperlihatkan pada Tabel 2.1.



Ike Silviyanti

16

Tabel 2.1 Karakterisitik senyawa azo (Mirkhani, 2009)

2.7 Jingga Metil

Dalam dunia industri jingga metil digunakan sebagai zat pewarna tekstil,

sementara itu di laboratorium jingga metil digunakan untuk menentukan kadar

alkalinitas air serta sebagai indikator pada proses titrasi, khususnya titrasi asam

mineral dan basa kuat. Senyawa azo seperti jingga metil, dapat digunakan sebagai

indikator asam, karena dapat berfungsi sebagai asam lemah yang berbeda warna

antara asam dan garamnya. Trayek pH jingga metil berada di antara pH 3,1

(berwarna merah) sampai dengan pH 4,4 (berwarna kuning) (O’Neil, 2001).

Struktur senyawa jingga metil dapat dilihat pada Gambar 2.5.

(CH3)2N N N SO3Na

Gambar 2.5 Struktur kimia jingga metil



Ike Silviyanti

17

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik dan Laboratorium

Penelitian Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Airlangga, mulai bulan Februari 2012 sampai Juni 2012.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan-bahan

Bahan-bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini adalah bentonit

alam Turen Malang, TiCl4, TiO2, HCl, jingga metil, AgNO3, dan akuadem.

3.2.2 Alat-alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah spektrofotometer UV-

Vis, centrifuge, neraca analitik, reaktor fotokatalitik, Lampu UV 8 watt (Yumiko

T8) sebanyak 3 buah, pengaduk magnet, oven, furnace, buret, pH meter, X-Ray

Diffraction, serta peralatan gelas yang biasa digunakan dalam laboratorium.

Lampu UV

Kotak kayu

Pengaduk magnet Gelas piala

Tutup kotak kayu

Gambar 3.1 Reaktor fotokatalitik



Ike Silviyanti

18

3.3 Diagram Alir Penelitian

direndam & diaduk selama 5 jam

dikalsinasi pada suhu 450oC selama 4 jam

Sebanyak 150 gram bentonit yang telah dicuci, dikeringkan pada suhu120oC, dan lolos ayakan 100 mesh

450 ml larutan TiCl4

0,1 M

Ti4+/bentonit

TiO2/bentonit

Karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction

pH(2; 3,5; dan 5)

Waktu irradiasi (5, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120,180,

dan 240 menit)

Penentuan pengaruh variasi konsentrasi larutan awal

jingga metil

Optimasi

Degradasi larutan jingga metil

Degradasi jingga metil dengan berbagai zat pendegradasi

TiO2/bentonitTiO2/UV

bentonit/UV

TiO2/bentonit/UV

Analisis Data

UV



Ike Silviyanti

19

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Pembuatan larutan HCl 0,1 M

Diambil 4,2 ml larutan HCl 37 % dengan massa jenis sebesar 1,18 g/cc

dan dimasukkan ke dalam gelas beaker 500 ml yang telah berisi 100 ml akuadem.

Selanjutnya ditambahkan akuadem hingga volume larutan menjadi 500 ml.

3.4.2 Pembuatan larutan HCl 6,0 M

Diambil 50 ml larutan HCl 37 % dan dimasukkan ke dalam gelas beaker

250 ml yang telah berisi 50 ml akuadem. Selanjutnya ditambahkan akuadem

hingga volume larutan menjadi 100 ml.

3.4.3 Pembuatan larutan TiCl4 0,1 M

Diambil 5,6 ml larutan TiCl4 99 % dengan massa jenis sebesar 1,728

g/cc dituangkan ke dalam 4 ml larutan HCl 6,0 M. Larutan diencerkan dengan

akuadem hingga volume 500 ml kemudian larutan pemilar didiamkan (aging)

selama 2 jam agar hidrolisis menjadi sempurna.

3.4.4 Pembuatan larutan induk jingga metil 1000 ppm

Ditimbang 1,0000 g jingga metil yang dilarutkan dengan 100 ml

akuadem dalam gelas beaker. Kemudian dipindahkan ke dalam labu ukur 1000 ml

secara kuantitatif dan diencerkan dengan akuadem sampai tanda batas.

3.4.5 Pembuatan larutan standar jingga metil

Diambil larutan induk 1000 ppm secara kuantitatif menggunakan pipet

volume 10,0 ml kemudian diencerkan dengan akuadem hingga volume 100 ml



Ike Silviyanti

20

sehingga diperoleh larutan kerja jingga metil 100 ppm. Kemudian diambil

masing-masing 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 11 ml larutan kerja jingga metil 100 ppm

menggunakan buret lalu ditambahkan akuadem hingga tanda batas dalam labu

ukur 100 ml untuk menghasilkan larutan standar jingga metil dengan konsentrasi

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 11 ppm pada pH 6. Larutan standar tersebut diukur

pHnya menggunakan pH meter. Pembuatan larutan standar pada keadaan yang

lebih asam, yaitu pada pH 2 dan 3,5 sama dengan pembuatan larutan standar pada

pH 6 hanya saja sebelum diencerkan dengan akuadem, masing-masing larutan

standar diatur pada pH 2 dan 3,5 menggunakan HCl 0,1 M dan diukur pHnya

menggunakan pH meter.

3.4.6 Pembuatan larutan jingga metil 50 ppm

Diambil larutan induk jingga metil 1000 ppm secara kuantitatif

menggunakan pipet volume 25,0 ml dimasukkan ke dalam labu ukur 500 ml.

Selanjutnya larutan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas. Larutan

dihomogenkan sehingga diperoleh larutan jingga metil dengan konsentrasi 50

ppm.

3.4.7 Pembuatan larutan jingga metil pada berbagai variasi konsentrasi

Diambil larutan induk jingga metil 1000 ppm secara kuantitatif

menggunakan buret sebanyak 12,50; 37,50; 50,00; 75,00; 100,00; dan 125,00 ml

dimasukkan ke dalam labu ukur 500 ml. Selanjutnya larutan diencerkan dengan

akuadem hingga tanda batas. Larutan dihomogenkan sehingga diperoleh larutan



Ike Silviyanti

21

jingga metil dengan konsentrasi masing-masing 25, 75, 100, 150, 200, dan 250

ppm.

3.4.8 Pembuatan bentonit terpilar TiO2

Bentonit alam dicuci beberapa kali menggunakan akuadem kemudian

disentrifugasi dan dipisahkan dengan pasir. Selanjutnya, bentonit dikeringkan

dalam oven pada temperatur 120o C selama 5 jam. Setelah kering lempung

bentonit digerus sampai halus dan diayak menggunakan ayakan 100 mesh.

Ditimbang 150 gram lempung bentonit alam yang telah dipreparasi

Kemudian dituangkan sedikit demi sedikit larutan 450 ml TiCl4 0,1 M sambil

diaduk dengan pengaduk magnet selama 5 jam. Hasil interkalasi dipisahkan

dengan penyaring vakum kemudian dicuci beberapa kali dengan akuadem sampai

terbebas dari ion klorida. Pencucian dihentikan jika filtrat diuji dengan perak

nitrat tidak menghasilkan endapan putih. Bentonit yang telah diinterkalasi dengan

TiCl4 dikeringkan dalam oven pada suhu 120oC selama 5 jam.

Bentonit yang telah diinterkalasi dengan TiCl4 dan telah dikeringkan

kemudian digerus sampai halus dan diayak dengan ayakan 100 mesh. Bentonit

selanjutnya dikalsinasi menggunakan furnace pada suhu 450oC selama 4 jam.

3.4.9 Karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD)

Diambil 1 gram bentonit alam yang telah dipreparasi, bentonit yang

terinterkalasi Ti4+, dan bentonit terpilar TiO2 untuk diuji karakterisasi

menggunakan X-Ray Diffraction. Uji karakterisasi menggunakan XRD bertujuan

untuk mengetahui perubahan struktur kristal bentonit yang telah terpilar TiO2.



Ike Silviyanti

22

3.4.10 Penentuan panjang gelombang maksimum

Larutan jingga metil 10 ppm masing-masing pada pH 2; 3,5; dan 6

diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada daerah visible

300-700 nm. Blangko yang digunakan untuk larutan standar pH 6 adalah akuadem

sedangkan blangko untuk larutan standar pH 2 dan 3,5 adalah akuadem ditambah

HCl.

3.4.11 Pembuatan kurva kalibrasi jingga metil

Masing-masing larutan standar jingga metil pada pH 2; 3,5; dan 6 yang

telah dibuat pada bagian 3.4.5 diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-

Vis pada panjang gelombang maksimum menggunakan blangko seperti pada

bagian 3.4.10. Dari data absorbansi yang diperoleh dibuat kurva kalibrasi yang

kemudian ditentukan persamaan garis regresi linier. Persamaan regresi linier

secara umum adalah:

y = a + bx (3.1)

dimana sumbu y adalah absorbansi dan sumbu x sebagai konsentrasi zat warna

jingga metil dalam ppm.

3.4.12 Penentuan waktu optimum degradasi zat warna jingga metil

Sebanyak 500 ml larutan jingga metil dengan konsentrasi 50 ppm

dimasukkan ke dalam gelas beaker 1000 ml kemudian diatur pada pH 2; 3,5; dan

6. Pengaturan pH tersebut dilakukan dengan menambahan HCl 0,1 M

menggunakan buret dan dihentikan hingga tercapai pH yang sesuai. Pengukuran

pH dilakukan dengan menggunakan pH meter. Larutan jingga metil yang telah



Ike Silviyanti

23

diatur pHnya lalu dicampur dengan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2. Sebelum

diradiasi, campuran diaduk dengan pengaduk magnet selama 15 menit agar

larutan jingga metil dan katalis menjadi homogen. Campuran diradiasi dengan

lampu UV 3 x 8 watt selama 240 menit. Hasil degradasi pada menit ke-5, 10, 20,

30, 45, 60, 90, 120, 180, dan 240 diambil 5,0 ml kemudian disentrifugasi dan

disaring dengan kertas saring untuk memisahkan larutan jingga metil dengan

bentonit terpilar TiO2. Larutan tersebut kemudian diambil 2,0 ml dan diencerkan

pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer UV-Vis. Blangko yang digunakan untuk pH 6 adalah akuadem

sedangkan untuk pH 2 dan 3,5 adalah akuadem ditambah HCl. Data absorbansi

yang diperoleh dimasukkan dalam persamaan kurva kalibrasi jingga metil untuk

mengetahui konsentrasi jingga metil yang tersisa. Selanjutnya dibuat kurva

hubungan antara % degradasi terhadap waktu degradasi.

3.4.13 Penentuan pH optimum degradasi zat warna jingga metil


dimasukkan ke dalam gelas beaker 1000 ml kemudian diatur pada pH 2; 3,5; dan

6. Pengaturan pH 2 dan 3,5 dilakukan dengan menambahan HCl 0,1 M

menggunakan buret dan dihentikan hingga tercapai pH yang sesuai, sedangkan

pH 6 merupakan pH larutan jingga metil tanpa penambahan asam atau basa.

Pengukuran pH dilakukan dengan menggunakan pH meter. Larutan jingga metil

yang telah diatur pHnya lalu dicampur dengan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2.

Sebelum diradiasi, campuran tersebut diaduk dengan pengaduk magnet selama 15

menit agar larutan jingga metil dan katalis menjadi homogen kemudian diradiasi



Ike Silviyanti

24

dengan lampu UV 3 x 8 watt sesuai dengan waktu optimum yang telah diperoleh

pada bagian 3.4.12. Larutan yang telah didegradasi diambil 5,0 ml kemudian

disentrifugasi dan disaring dengan kertas saring untuk memisahkan larutan jingga

metil dengan bentonit terpilar TiO2. Larutan tersebut kemudian diambil 2,0 ml

dan diencerkan pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu diukur

absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis. Blangko yang digunakan untuk

pH 6 adalah akuadem sedangkan untuk pH 2 dan 3,5 adalah akuadem ditambah

HCl. Nilai absorbansi yang diperoleh dimasukkan ke dalam kurva kalibrasi jingga

metil untuk mengetahui konsentrasi jingga metil yang tersisa.

3.4.14 Karakteristik degradasi zat warna jingga metil pada berbagai variasi konsentrasi terhadap kapasitas degradasi bentonit terpilar TiO2

Larutan jingga metil yang telah dibuat dengan konsentrasi 25, 50, 75,

100, 150, 200, dan 250 ppm sebanyak 500 ml masing-masing dimasukkan ke

dalam gelas beaker 1000 ml kemudian diatur pada pH optimum yang telah

diperoleh pada bagian 3.4.13. Larutan tersebut kemudian dicampur dengan

0,5000 g bentonit terpilar TiO2. Sebelum diradiasi, campuran tersebut diaduk

dengan pengaduk magnet selama 15 menit agar larutan jingga metil dan katalis

homogen kemudian diradiasi dengan lampu UV 3 x 8 watt sesuai dengan waktu

optimum yang telah diperoleh pada bagian 3.4.12. Hasil degradasi diambil 5,0 ml

kemudian disentrifugasi dan disaring dengan kertas saring untuk memisahkan

larutan jingga metil dengan bentonit terpilar TiO2. Larutan tersebut kemudian

diambil 2,0 ml dan diencerkan pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu

diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis menggunakan blangko



Ike Silviyanti

25

yang sesuai dengan pH optimum pada bagian 3.4.13. Nilai absorbansi yang

diperoleh dimasukkan ke dalam kurva kalibrasi jingga metil untuk mengetahui

konsentrasi jingga metil yang tersisa.

3.4.15 Degradasi jingga metil menggunakan sinar UV


dimasukkan ke dalam gelas beaker 1000 ml. Larutan diatur pada pH 6 dan pada

pH optimum yang diperoleh pada bagian 3.4.13. Larutan tersebut diaduk dengan

pengaduk magnet dan diradiasi menggunakan sinar UV selama waktu optimum

yang telah diperoleh pada bagian 3.4.12. Campuran hasil degradasi diambil 2,0

ml dan diencerkan pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem. Larutan tersebut


akuadem untuk pH 6 sedangkan untuk pH optimum digunakan blangko akuadem

yang diatur pada pH optimum menggunakan HCl. Nilai absorbansi yang diperoleh

dimasukkan ke dalam kurva kalibrasi jingga metil untuk mengetahui konsentrasi

jingga metil yang tersisa.

3.4.16 Degradasi jingga metil menggunakan bentonit/UV



pH optimum yang diperoleh pada bagian 3.4.13. Larutan tersebut kemudian

dicampur dengan 0,5000 g bentonit. Sebelum diradiasi, campuran tersebut diaduk

dengan pengaduk magnet selama 15 menit agar larutan jingga metil dan bentonit

homogen. Setelah homogen kemudian diradiasi dengan lampu UV 3 x 8 watt



Ike Silviyanti

26

selama waktu optimum yang telah diperoleh pada bagian 3.4.12. Hasil degradasi

diambil 5,0 ml kemudian disentrifugasi dan disaring dengan kertas saring untuk

memisahkan larutan jingga metil dengan bentonit. Larutan tersebut kemudian

diambil 2,0 ml dan diencerkan pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu


akuadem untuk pH 6 sedangkan untuk pH optimum digunakan blangko akuadem

yang diatur pada pH optimum menggunakan HCl. Nilai absorbansi yang diperoleh



3.4.17 Degradasi jingga metil menggunakan TiO2/UV




dicampur dengan 0,5000 g TiO2. Sebelum diradiasi, campuran tersebut diaduk

dengan pengaduk magnet selama 15 menit agar larutan jingga metil dan TiO2

homogen. Setelah homogen kemudian diradiasi dengan lampu UV 3 x 8 watt

selama waktu optimum yang telah diperoleh pada bagian 3.4.12. Hasil degradasi

diambil 5,0 ml kemudian disentrifugasi dan disaring dengan kertas saring untuk

memisahkan larutan jingga metil dengan TiO2. Larutan tersebut kemudian diambil

2,0 ml dan diencerkan pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu diukur

absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis menggunakan blangko akuadem

untuk pH 6 sedangkan untuk pH optimum digunakan blangko akuadem yang

diatur pada pH optimum menggunakan HCl. Nilai absorbansi yang diperoleh



Ike Silviyanti

27



3.4.18 Degradasi jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2




dicampur dengan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 dan diaduk dengan pengaduk

magnet selama waktu optimum yang telah diperoleh pada bagian 3.4.13 tanpa

diradiasi sinar UV. Hasil degradasi diambil 5,0 ml kemudian disentrifugasi dan

disaring dengan kertas saring untuk memisahkan larutan jingga metil dengan

bentonit terpilar TiO2. Larutan tersebut kemudian diambil 2,0 ml dan diencerkan

pada labu ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer UV-Vis menggunakan blangko akuadem untuk pH 6 sedangkan

untuk pH optimum digunakan blangko akuadem yang diatur pada pH optimum

menggunakan HCl. Nilai absorbansi yang diperoleh dimasukkan ke dalam kurva

kalibrasi jingga metil untuk mengetahui konsentrasi jingga metil yang tersisa.

3.4.19 Degradasi jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2/UV




dicampur dengan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2. Sebelum diradiasi, campuran

tersebut diaduk dengan pengaduk magnet selama 15 menit agar larutan jingga



Ike Silviyanti

28

metil dan TiO2/bentonit homogen. Setelah homogen kemudian diradiasi dengan

lampu UV 3 x 8 watt selama waktu optimum yang telah diperoleh pada bagian

3.4.12. Hasil degradasi diambil 5,0 ml kemudian disentrifugasi dan disaring

dengan kertas saring untuk memisahkan larutan jingga metil dengan bentonit

terpilar TiO2. Larutan tersebut kemudian diambil 2,0 ml dan diencerkan pada labu

ukur 10 ml menggunakan akuadem lalu diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer UV-Vis menggunakan blangko akuadem untuk pH 6 sedangkan

untuk pH optimum digunakan blangko akuadem yang diatur pada pH optimum

menggunakan HCl. Nilai absorbansi yang diperoleh dimasukkan ke dalam kurva

kalibrasi jingga metil untuk mengetahui konsentrasi jingga metil yang tersisa.



Ike Silviyanti

29

29

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2

Bentonit alam yang digunakan terlebih dahulu dicuci beberapa kali

menggunakan akuadem untuk menghilangkan pengotor – pengotor larut air yang

terdapat pada permukaan bentonit. Bentonit yang telah dicuci kemudian dibuat

menjadi bubur dan disentrifugasi untuk memisahkan lempung bentonit dengan pasir.

Lempung bentonit yang telah terpisah dari pengotor dan pasir kemudian dikeringkan

di dalam oven pada suhu 120oC selama 5 jam. Bentonit yang telah kering kemudian

digerus dan diayak menggunakan ayakan 100 mesh.

Larutan pemilar dibuat dengan menambahkan 5,6 mL TiCl4

9,01 M sedikit

demi sedikit ke dalam 4 mL HCl 6,0 M. Hasil pencampuran diencerkan dengan

akuadem sehingga terbentuk larutan kompleks Ti tidak berwarna dengan volume 500

mL, selanjutnya larutan didiamkan selama 2 jam sebelum digunakan (Yuan et al.,

2006). Proses pendiaman tersebut bertujuan untuk menyempurnakan reaksi hidrolisis

pada pembuatan larutan pemilar (Fatma, 2008). Reaksi hidrolisis TiCl4 tersebut akan

menghasilkan kation kompleks polihidroksi titan dengan rumus [(TiO)8(OH)12]4+

(Sun et al., 2002). Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksoterm yang ditandai dengan

timbulnya rasa panas pada dinding gelas beker. Larutan yang telah homogen ditandai



Ike Silviyanti

30

dengan berubahnya warna larutan dari tidak berwarna menjadi berwarna kuning

sesuai dengan penelitian Suzuki Eichiro dkk. (1997).

Sebanyak 150 g bentonit yang telah dipreparasi didispersikan ke dalam 450

ml larutan kompleks titan. Larutan tersebut diaduk menggunakan pengaduk magnet

selama 5 jam. Pada proses ini terjadi interkalasi agen pemilar berupa titan

polihidroksi ke dalam antarlapis bentonit. Titan polihidroksi tersebut akan

menggantikan kation-kation Na+, Ca2+, Mg2+, dan kation lain yang ada pada

permukaan antarlapis bentonit. Interkalasi kompleks titan pada antarlapis bentonit

dapat berlangsung pada suhu kamar secara spontan yang ditunjukkan dengan

dihasilkannya cairan kental yang berwarna keabuan pada saat penambahan larutan

pemilar. Hal tersebut dinyatakan pula pada penelitian serupa oleh Kwon (2001).

Hasil interkalasi dipisahkan dengan penyaring vakum kemudian dicuci

beberapa kali dengan akuadem sampai terbebas dari ion klorida. Pada penelitian ini,

hilangnya ion klorida ditandai dengan tidak terbentuknya endapan putih AgCl pada

saat penambahan AgNO3 ke dalam filtrat terakhir. Bentonit terinterkalasi Ti4+ yang

telah bebas dari ion klorida kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 120oC

selama 5 jam. Bentonit yang telah diinterkalasi selanjutnya dikalsinasi pada suhu

450oC selama 4 jam sehingga terbentuk bentonit terpilar TiO2 berupa serbuk

berwarna coklat muda. Kalsinasi bertujuan untuk mengubah kation polihidroksi titan

agar terdekomposisi menjadi oksida logam TiO2, H2O, dan proton. Oksida logam

TiO2 dapat berfungsi sebagai pilar yang menyangga dan memisahkan antarlapis



Ike Silviyanti

31

bentonit sehingga bentonit menjadi lebih kuat dan stabil, sedangkan proton menjaga

keseimbangan muatan asal dari substitusi Al3+ dan Mg2+ pada lembaran oktahedral

(Tennakoon dkk., 1986). Dengan mengacu pada reaksi pembuatan titan dioksida dari

oligokation dalam Cotton et al., (1999), maka pembentukan TiO2

pada permukaan

bentonit dari oligokation titan mengikuti persamaan reaksi sebagai berikut:

[(TiO)8(OH)

12]

4+ 8 TiO2 + 4 H

2O + 4 H

+ …………………………… (4.1)

4.2 Karakterisasi Menggunakan X-Ray Diffraction

Karakterisasi bentonit alam, bentonit terinterkalasi Ti4+, serta bentonit terpilar

TiO2 dilakukan menggunakan X-Ray Diffraction dengan sinar Cu K-alpha pada λ =

1,54056. Analisis menggunakan XRD ini dilakukan untuk mengetahui perubahan

struktur bentonit sebelum dan setelah dilakukan pemilaran oleh TiO2. Keberhasilan

proses pilarisasi ditentukan dari hasil analisis XRD dengan membandingkan d-

spacing dan intensitas relatif dari difraktogram bentonit alam, bentonit terinterkalasi

Ti4+ serta bentonit terpilar TiO2. Hasil karakterisasi menggunakan XRD tersebut

dapat dilihat pada Gambar 4.1 serta Lampiran 1.



Ike Silviyanti

32

Gambar 4.1 (a) Analisa XRD Bentonit Alam (b) Analisa XRD Bentonit Terinterkalasi Ti4+ (c) Analisa XRD Bentonit Terpilar TiO2

Gambar 4.1 (a) merupakan hasil karakterisasi XRD untuk bentonit alam. Pada

gambar tersebut terlihat bahwa intensitas paling kuat terdapat pada jarak antarbidang

d001 = 15,50614 Ao. Hal ini menunjukkan bahwa penyusun utama dari bentonit alam

tersebut adalah mineral monmorilonit. Berdasarkan gambar terlihat juga puncak-

puncak pada jarak antarbidang d=4,48237 Ao dan d=3,0719 Ao yang juga merupakan

puncak dari mineral monmorilonit dengan intensitas yang lebih rendah. Kandungan

lain yang tampak pada difraktogram adalah kuarsa dengan puncak khas pada

d=3,34288 Ao; d=4,24917 Ao; dan d=1,81857 Ao. Puncak difraktogram tersebut

diperoleh dengan membandingkan data pada tabel difraktogram mineral standar

JCPDS (Joint Commite On Powder Diffraction Standard) yang tersaji pada

Lampiran 2.



Ike Silviyanti

33

Gambar 4.1 (b) merupakan hasil karakterisasi XRD untuk bentonit

terinterkalasi Ti4+. Berdasarkan gambar tersebut diketahui bahwa terjadi pergeseran

jarak antarbidang, terutama pada perubahan jarak antarbidang d001 bergeser menjadi

15,91499 Ao, d=4,48237 Ao bergeser menjadi d=5,11114 Ao, sedangkan d=3,0719 Ao

bergeser menjadi 3,42574 Ao. Meningkatnya jarak antarbidang ini terjadi karena

kemampuan swelling monmorilonit pada saat interkalasi. Lapisan-lapisan silikat pada

monmorilonit dapat terbuka semakin lebar ketika kation-kation Na+, Ca2+, Mg2+, dan

kation lain yang ada pada ruang antarlapis monmorilonit tertukar oleh spesies pemilar

berupa kation polihidroksi Ti4+ yang ukurannya lebih besar (Cool dan Vansant, 1998).

Hasil karakterisasi XRD untuk bentonit terpilar TiO2 ditunjukkan pada

Gambar 4.1 (c). Pada gambar tersebut tidak terlihat lagi adanya puncak difraktogram

pada bidang (001). Menurut Chen dkk. (1995), hilangnya bidang (001) setelah

lempung terinterkalasi diakibatkan oleh terjadinya delaminasi struktur lempung

akibat interkalasi kation kompleks. Delaminasi struktur lempung tersebut mempunyai

sifat yang unik yaitu dengan struktur berlapis dan didominasi oleh struktur rumah

kartu (house of card). Struktur rumah kartu menunjukkan bahwa permukaan lempung

memiliki struktur mesopori dan mikropori. Kristal TiO2 yang terbentuk setelah

kalsinasi adalah kristal anatase (Yuan et al., 2006). Pada Gambar 4.1 (c) muncul

puncak difraktogram pada 2θ=25,37681o ; 37,73554o ; serta 53,77962o yang

merupakan puncak dari TiO2 anatase (Zhao et al., 2007) namun intesitas relatif dari

TiO2 tersebut tidak terlalu tinggi. Tabel JCPDS untuk difraktogram TiO2 dapat dilihat



Ike Silviyanti

34

pada Lampiran 3. Berdasarkan hasil karakterisasi tersebut, diketahui bahwa terdapat

TiO2 pada antarlapis bentonit. Pilar TiO2 yang terbentuk pada antarlapis bentonit

tersebut dapat membuat bentonit menjadi lebih stabil dan dapat digunakan sebagai

fotokatalis pada pengolahan zat warna.

4.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Larutan Jingga Metil

Panjang gelombang maksimum larutan jingga metil ditentukan dengan

mengukur absorbansi larutan standar jingga metil 10 ppm menggunakan

spektrofotometer UV-Vis pada daerah visibel antara 300 nm sampai 700 nm. Pada

tahapan selanjutnya akan dilakukan degradasi dengan menggunakan variasi pH

sehingga perlu juga ditentukan panjang gelombang maksimum larutan jingga untuk

masing-masing variasi pH, yaitu pH 2; 3,5; dan 6. Dasar pemilihan variasi pH pada

pH 2; 3,5; dan 6 adalah dengan memperhatikan rentang pH jingga metil yaitu 3,1 -

4,4. Dengan memilih pH 2 yaitu ketika jingga metil berwarna merah, pH 3,5 ketika

jingga metil berwarna jingga, serta pH 6 ketika jingga metil berwarna kuning maka

dapat dilihat perbedaan pengaruh perubahan struktur jingga metil akibat pengaturan

pH terhadap efektivitas degradasi jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2.

Data hasil panjang gelombang maksimum larutan jingga metil tiap pH dapat

dilihat pada Tabel 4.1 sedangkan untuk melihat spektrum UV-Vis jingga metil pada

berbagai pH dapat dilihat pada Lampiran 4.



Ike Silviyanti

35

Tabel 4.1 Panjang gelombang maksimum larutan jingga metil

pH larutan jingga metil Panjang gelombang maksimum (nm)

2 5063.5 4966 464

Pada suasana asam terjadi penambahan ion H+ pada struktur jingga metil yang

menyebabkan semakin banyaknya ikatan rangkap terkonjugasi. Semakin banyak

ikatan rangkap terkonjugasi pada jingga metil akan menyebabkan terjadinya

pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih panjang yang disebut dengan

pergesaran batokromik atau pergeseran merah (red shift) (Fessenden dan Fessenden,

1986; Bruice, 1995).

4.4 Pembuatan Kurva Kalibrasi Jingga Metil

Larutan standar jingga metil dengan konsentrasi bervariasi yaitu 2, 3, 4, 5, 6,

7, 8, 9, dan 11 ppm diukur absorbansinya menggunakan alat spektrofotometer UV-

Vis pada panjang gelombang maksimum yang telah diperoleh pada bagian 4.3.

Karena jingga metil merupakan indikator warna maka panjang gelombang akan

bergeser pada saat dilakukan variasi pH sehingga menghasilkan kurva kalibrasi yang

berbeda pula. Data absorbansi larutan jingga metil pada berbagai konsentrasi yang

diperoleh ditunjukkan pada Tabel 4.2.



Ike Silviyanti

36

Tabel 4.2 Data absorbansi larutan standar jingga metil

pH 2 pH 3,5 pH 6Konsentrasi

(ppm)Absorbansi Konsentrasi

(ppm)Absorbansi Konsentrasi

(ppm)Absorbansi

2 0.213 3 0,204 3 0.2013 0.324 5 0.349 5 0.3454 0.423 7 0.486 7 0.4706 0.646 9 0.621 9 0.6078 0.860 11 0.800 11 0.763

Setelah diperoleh nilai absorbansi larutan standar jingga metil maka dapat

dibuat grafik hubungan antara konsentrasi terhadap absorbansi larutan standar jingga

metil. Dari kurva kalibrasi tersebut akan diperoleh persamaan regresi kurva kalibrasi

larutan jingga metil yang dinyatakan dengan persamaan y = a + bx dengan ketentuan

y adalah absorbansi (A) dan x adalah konsentrasi larutan jingga metil (ppm).

Gambar 4. 2 Kurva kalibrasi jingga metil pada pH 2; 3,5; dan 6

y = 0.107x - 0.003R² = 0.999 y = 0.073x - 0.020

R² = 0.997

y = 0.069x - 0.007R² = 0.998

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 2 4 6 8 10 12

Abso

rban

si

Konsentrasi (ppm)

pH 2

pH 3,5

pH 6



Ike Silviyanti

37

Dari gambar kurva kalibrasi jingga metil diperoleh persamaan garis regresi

jingga metil untuk pH 2; 3,5; dan 6 masing-masing adalah y = 0,107x – 0,003;

y=0,073x – 0,020; y = 0,069x – 0,007 dan koefisien korelasi (R² = 0,999; R² = 0,997;

R²= 0,998). Koefisien korelasi ini menunjukkan linearitas kurva, nilai R2 pada kurva

semakin mendekati 1 yang berarti kurva hampir linear. Persamaan regresi ini

digunakan untuk menentukan konsentrasi sisa larutan jingga metil setelah mengalami

proses degradasi.

4.5 Penentuan Waktu Optimum Degradasi Larutan Jingga Metil

Untuk menentukan waktu optimum degradasi larutan jingga metil pada

masing-masing variasi pH dilakukan penyinaran pada masing-masing 500 ml larutan

jingga metil 50 ppm pH 2; 3,5; dan 6 dengan menggunakan sinar lampu UV 3 x 8

watt selama 4 jam dengan rentang waktu pengambilan sampel pada menit ke-5, 10,

20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, dan 240 menit untuk didapatkan nilai absorbansi pada

masing-masing pH. Pada penentuan waktu optimum ini sampel didegradasi dengan

menambahkan 0,5000 gram bentonit terpilar TiO2. Hasil waktu degradasi optimum

untuk larutan jingga metil menggunakan bentonit terpilar TiO2 dapat dilihat pada

Gambar 4.3.



Ike Silviyanti

38

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara % degradasi terhadap waktu degradasilarutan jingga metil 50 ppm pada pH 2; 3,5; dan 6 menggunakan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 dan lampu UV 3 x 8 watt

Semakin lama waktu radiasi mengakibatkan persen degradasi larutan jingga

metil menggunakan TiO2/bentonit meningkat hingga tercapai keadaan

kesetimbangan kemudian persen degradasi tersebut akan menjadi konstan atau dapat

juga mengalami penurunan. Pada pH 2 dan 3,5 terjadi penurun persen degradasi pada

menit ke-240 sedangkan pada pH 6 terjadi penurunan pada menit ke-90. Berdasarkan

data tersebut dapat dikatakan bahwa pada menit sebelum terjadi penurunan persen

degradasi, larutan jingga metil berada dalam keadaan kesetimbangan. Pada saat

terjadi penurunan persen degradasi terjadi ketidakstabilan pada multilayer akibat

adanya daya tolakan antarmolekul yang diserap sehingga menyebabkan lapisan

adsorpsi terlepas kembali ke larutan (desorpsi). Oleh karena hal yang disebutkan di

atas, maka waktu optimum untuk degradasi larutan jingga metil menggunakan

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300

% d

egra

dasi

Waktu (menit)

pH 2

pH 3.5

pH 6



Ike Silviyanti

39

bentonit terpilar TiO2 pada pH 2 dan 3,5 adalah 180 menit sedangkan pada pH 6

adalah 60 menit.

4.6 Penentuan pH Optimum Degradasi Jingga Metil

Penentuan pH optimum bertujuan untuk mengetahui besarnya pH pada

efektivitas degradasi jingga metil. Sebanyak 500 ml larutan jingga metil 50 ppm

diatur pada variasi pH 2; 3,5; dan 6. Larutan tersebut kemudian ditambah dengan

0,5000 g bentonit terpilar TiO2 dan disinari dengan sinar UV 3 x 8 watt selama waktu

optimum yang telah diperoleh pada bagian 4.5, yaitu 1 jam untuk pH 6 sedangkan

unuk pH 2 dan 3,5 adalah 3 jam. Pengaturan pH 2 dan 3,5 dilakukan dengan

penambahan HCl 0,1M sedangkan untuk pH 6 tanpa penambahan larutan pH.

Larutan HCl digunakan dalam pengaturan pH karena larutan ini relatif stabil

terhadap proses degradasi fotokatalitik dengan TiO2. Apabila menggunakan larutan

bufer untuk pengaturan pH maka larutan bufer dapat terdegradasi oleh TiO2 sehingga

mempengaruhi proses degradasi jingga metil.

Setelah dilakukan degradasi terhadap larutan jingga metil dengan masing-

masing variasi pH, selanjutnya diukur absorbansi larutan jingga metil tersebut

menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada masing-masing panjang gelombang

maksimumnya. Dari pengukuran tersebut akan diperoleh absorbansi larutan jingga

metil yang kemudian digunakan untuk menentukan konsentrasi sisa serta persen



Ike Silviyanti

40

degradasi larutan jingga metil. Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara pH larutan

terhadap persen degradasi larutan jingga metil yang dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara pH dengan % degradasi larutan jingga metil 50 ppm pada pH 2; 3,5; dan 6 menggunakan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 dan lampu UV 3 x 8 watt

Dari grafik diketahui bahwa persen degradasi untuk pH 2; 3,5; dan 6 masing-

masing adalah 71,886 %, 54,640 %, dan 15,508 %. Keadaan maksimum ditunjukkan

pada degradasi larutan jingga metil pH 2 dengan persen degradasi sebanyak 71,886

%. Dari hasil tersebut diketahui bahwa larutan jingga metil pada suasana asam akan

lebih mudah mengalami degradasi dengan menggunakan bentonit terpilar TiO2. Pada

keadaan asam ion H+ akan melakukan protonasi pada ikatan rangkap N yang ada

pada struktur jingga metil, kemudian akan terjadi resonansi yang mengakibatkan

jingga metil bermuatan positif (Fessenden dan Fessenden, 1986). Muatan positif pada

jingga metil mengakibatkan bentonit yang mempunyai muatan permukaan negatif

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7

% d

egra

dasi

pH



Ike Silviyanti

41

lebih mudah untuk mengadsorpsi jingga metil pada keadaan asam. Sedangkan pada

keadaan basa, jingga metil akan bermuatan negatif karena mengikat gugus sulfonat

(SO3-) yang mengakibatkan jingga metil bermuatan negatif tersebut lebih susah

teradsorpsi oleh permukaan bentonit yang juga bermuatan negatif. Struktur jingga

metil pada keadaan asam (pH < 3,1) dan pada keadaan basa (pH > 4,4) dapat dilihat

pada Gambar 4.5 (Coutinho et al., 2009).

-O3S NH N N+CH3

CH3

H+-O3S N N N

CH3

CH3

OH-

H+

X+

Gambar 4.5 Struktur jingga metil pada keadaan asam (pH < 3,1) dan pada keadaan basa (pH > 4,4)

4.7 Karakteristik Degradasi Zat Warna Jingga Metil pada Berbagai Variasi Konsentrasi terhadap Kapasitas Degradasi Bentonit Terpilar TiO2

Penelitian untuk mengetahui pengaruh variasi konsentrasi awal larutan jingga

metil terhadap kapasitas degradasi menggunakan TiO2/bentonit dilakukan dengan

membuat variasi konsentrasi awal larutan jingga metil antara lain 25, 50, 75, 100,

150, 200, dan 250 ppm masing-masing sebanyak 500 ml kemudian diberikan

penambahan bentonit terpilar TiO2 dalam jumlah yang tetap yaitu 0,5000 gram.

Proses degradasi zat warna jingga metil dilakukan pada keadaan optimum yang telah

diperoleh pada bagian 4.5 dan 4.6, yaitu pada pH 2 selama 3 jam di dalam reaktor

fotokatalitik. Setelah dilakukan degradasi terhadap larutan jingga metil pada berbagai

variasi konsentrasi awal, selanjutnya diukur absorbansi larutan jingga metil tersebut



Ike Silviyanti

42

menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Dari pengukuran tersebut akan diperoleh

absorbansi larutan jingga metil yang kemudian digunakan untuk menentukan

konsentrasi sisa serta kapasitas degradasi zat warna jingga metil. Selanjutnya dibuat

grafik hubungan antara konsentrasi awal larutan jingga metil terhadap kapasitas

degradasi bentonit terpilar TiO2 yang dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara konsentrasi awal jingga metil dengan kapasitas degradasi larutan jingga metil 25, 50, 75, 100, 150, 200, dan 250 ppm menggunakan 0,5000 g bentonit terpilar TiO2 serta sinar UV 3 x 8 watt

Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa kapasitas degradasi bentonit

terpilar TiO2 akan meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi awal larutan jingga

metil. Semakin besar konsentrasi larutan jingga metil maka akan semakin banyak

pula jumlah molekul jingga metil di dalam larutan. Banyaknya jumlah molekul

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

0 50 100 150 200 250 300

Kapa

sita

s de

grad

asi

bent

onit

terp

ilar T

iO2

(mg/

g)

Konsentrasi awal jingga metil (mg/L)



Ike Silviyanti

43

tersebut mengakibatkan interaksi antara molekul jingga metil dan bentonit akan

meningkat.

Kenaikan konsentrasi akan diikuti dengan meningkatnya jumlah zat yang

terdegradasi oleh bentonit terpilar TiO2 hingga tercapai keadaan kesetimbangan, yaitu

pada konsentrasi 200 ppm dengan kapasitas degradasi sebesar 144,540 mg/g. Setelah

mencapai konsentrasi kesetimbangan, kapasitas degradasi akan cenderung konstan

atau dapat pula terjadi penurunan kapasitas degradasi seperti yang terlihat pada

Gambar 4.6. Penurunan kapasitas degradasi terjadi pada saat konsentrasi 250 ppm

yaitu menjadi 133,171 mg/g.

Hal ini disebabkan karena bentonit terpilar TiO2 yang massanya tetap akan

mengalami kejenuhan untuk mendegradasi jingga metil dengan konsentrasi yang

semakin besar. Kemampuan TiO2 untuk melepaskan radikal hidroksil yang berperan

dalam degradasi juga akan berkurang karena situs aktif dari permukaan titanium

dioksida tertutup oleh banyaknya ion zat warna jingga metil. Hal tersebut juga

menjadi penyebab terjadinya kejenuhan atau bahkan mungkin terjadi penurunan

kapasitas degradasi zat warna jingga metil oleh bentonit terpilar TiO2 (Poulios dan

Tsachpinis, 1999).



Ike Silviyanti

44

4.8 Mempelajari Pengaruh Sinar UV, TiO2/UV, Bentonit/UV, TiO2/Bentonit, serta TiO2/Bentonit/UV Terhadap Degradasi Zat Warna Jingga Metil

Pada penelitian ini dilakukan perbandingan hasil pengolahan zat warna jingga

metil dengan menggunakan sinar UV 3 x 8 watt tanpa penambahan katalis,

penambahan 0,5000 gram TiO2 dengan disinari UV, penambahan 0,5000 gram

bentonit dengan disinari UV, penambahan 0,5000 gram bentonit terpilar TiO2 tanpa

disinari UV, serta penambahan 0,5000 gram bentonit terpilar TiO2 dengan disinari

UV. Penelitian ini dilakukan pada keadaan pH 6 selama waktu optimum yang

diperoleh pada bagian 4.5 yaitu 60 menit serta pada pH 2 selama 180 menit. Data

hasil perbandingan dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Grafik perbandingan hasil degradasi larutan jingga metil 50 ppm pada pH 2 dan pH 6 dengan menggunakan sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, serta TiO2/bentonit/UV

UV TiO2/UV Bentonit/UV

TiO2/Bentonit

TiO2/Bentonit/

UV

pH 6 1,652 5,798 3,334 10,29 15,508

pH 2 2,757 23,264 90,757 67,361 71,886

0102030405060708090

100

% d

egra

dasi



Ike Silviyanti

45

Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa semua perlakuan dapat

memberikan pengaruh terhadap proses degradasi jingga metil. Sinar ultraviolet saja

dapat memberikan pengaruh pada proses degradasi larutan jingga metil. Dengan

pencahayaan ultraviolet kebanyakan polutan organik dapat dioksidasi menjadi CO2

dan H2O (Chen et al., 2003). Dengan hanya menggunakan sinar UV saja hasil

degradasi tidak terlalu baik yang ditunjukkan dengan persen degradasi sebesar 1,652

% pada keadaan netral dan 2,757 % pada keadaan optimum. Hal ini terjadi karena

tidak adanya dukungan dari katalis ataupun material pendegradasi.

Penambahan fotokatalis TiO2 dapat meningkatkan persen degradasi karena

TiO2 merupakan semikonduktor yang memiliki celah energi sehingga mampu

mengabsorpsi radiasi elektromagnetik pada daerah ultraviolet. Berdasarkan Gambar

4.7 adanya penambahan TiO2 meningkatkan persen degradasi sebesar 5,798 % pada

keadaan netral dan 23,264 % pada keadaan optimum. Pada keadaan optimum, yaitu

pada pH 2 akan terjadi protonasi oleh H+ terhadap struktur jingga metil, sehingga

struktur jingga metil menjadi lebih mudah diputus oleh sinar UV yang dikatalis TiO2.

Proses fotodegradasi TiO2 terhadap jingga metil terjadi setelah TiO2

mengabsorpsi radiasi sinar UV sehingga terjadi eksitasi elektron dari pita valensi ke

pita konduksi dan menyebabkan adanya kekosongan atau hole (h+vb

) yang dapat

berperan sebagai muatan positif. Selanjutnya hole (h+vb

) akan bereaksi dengan

hidroksida logam yaitu hidroksida oksida titan yang terdapat dalam larutan

membentuk radikal hidroksida logam yang merupakan oksidator kuat untuk



Ike Silviyanti

46

mengoksidasi jingga metil. Untuk elektron yang ada pada permukaan semikonduktor

akan terjebak dalam hidroksida logam dan dapat bereaksi dengan penangkap elektron

yang ada dalam larutan misalnya H2O atau O

2, membentuk radikal hidroksil (•OH)

atau superoksida (•O2

-) yang akan mengoksidasi zat warna jingga metil dalam larutan

(Lacheb et al., 2002).

Jika intensitas penyinaran konstan maka radikal hidroksil akan meningkat

seiring dengan lamanya waktu radiasi. Selama waktu radiasi cukup panjang, senyawa

organik seperti jingga metil dapat terdegradasi dengan sempurna menjadi H2O, CO2

dan asam mineral (Lian, 2002). Reaksi fotodegradasi jingga metil menggunakan

TiO2 dapat dituliskan sebagai berikut:

(C14H14N3O3S)-Na+ + 43/2O2 → NaOH + H2SO4 + 3HNO3 + 14CO2 + H2O ……. (4.2)

Penggunaan bentonit untuk mengadsorpsi zat warna jingga metil tidak terlalu

baik pada pH 6, dilihat dari persen degradasi yang hanya mencapai 3,334 %. Namun,

ketika larutan jingga metil berada pada pH 2, kemampuan bentonit dalam

mengadsorpsi zat warna jingga metil bertambah hingga mencapai 90,757 %. Hal

tersebut terjadi karena pada pH 6 struktur jingga metil bermuatan negatif dan pada

pH 2 struktur jingga metil bermuatan positif akibat adanya protonasi H+, sedangkan

keberadaan bentonit di alam memiliki lapisan permukaan yang negatif (Bergaya et

al., 2006). Bentonit yang bermuatan negatif akan mengadsorp jingga metil lebih baik

pada pH 2 yang bermuatan positif agar mencapai keadaan netral.



Ike Silviyanti

47

Sesuai dengan Gambar 4.7, penggunaan bentonit terpilar TiO2 memberikan

kenaikan efektivitas degradasi yang cukup tinggi. Proses adsorpsi dan proses

fotodegradasi akan berjalan bersamaan (sequential). Karena perubahan sifat

fisikokimia TiO2/bentonit, maka jingga metil akan teradsorp lebih dulu ke dalam

antarlapis bentonit kemudian mengadakan kontak dengan fotokatalis TiO2 yang ada

dalam struktur bentonit sehingga reaksi fotodegradasi dapat berlangsung.

Berdasarkan kenaikan persen degradasi larutan jingga metil pada keadaan optimum,

dengan menggunakan TiO2/bentonit tanpa penyinaran persen degradasi sebesar

67,361 % mengalami kenaikan menjadi 71,886 % ketika menggunakan TiO2/bentonit

dengan bantuan sinar ultraviolet. Hal tersebut menunjukkan bahwa sinar ultraviolet

cukup berperan besar dalam mengaktivasi semikonduktor TiO2 yang berada pada

antarlapis bentonit.

Kemampuan bentonit terpilar TiO2 cukup baik dalam mendegradasi senyawa

jingga metil hingga mencapai 71,886 %, namun kemampuan tersebut tidak lebih baik

jika dibandingkan kemampuan adsorpsi bentonit pada pH 2 yaitu sebesar 90,757 %.

Hal ini serupa dengan penelitian Saefudin (2008) yang meneliti pengaruh lempung

terpilar TiO2 terhadap Rhodamin B dan metanil kuning. Pada penelitian tersebut

degradasi terhadap Rhodamin B memberikan hasil yang sangat baik yaitu sebesar

95,58 % sedangkan persentase degradasi zat warna metanil kuning yang strukturnya

hampir sama dengan jingga metil hanya sebesar 31,75 %. Berdasarkan penelitian ini

yang didukung oleh penelitian sebelumnya mengenai degradasi beberapa macam zat



Ike Silviyanti

48

warna menggunakan lempung terpilar TiO2, diketahui bahwa kemampuan material

dalam mendegradasi zat warna dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya

adalah struktur dari zat warna tersebut. Struktur zat warna Rhodamin B lebih rapat

atau rigid sedangkan struktur zat warna jingga metil dan metanil kuning lebih

memanjang sehingga jingga metil akan lebih susah untuk masuk ke permukaan

bentonit. Selain karena pengaruh struktur zat warna, ruang antarlapis bentonit yang

lebih besar dibandingkan TiO2/bentonit menyebabkan zat warna jingga metil lebih

mudah masuk ke permukaan bentonit dibandingkan ke permukaan TiO2/bentonit.



Ike Silviyanti

49

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Waktu optimum untuk degradasi zat warna jingga metil menggunakan

bentonit terpilar TiO2 adalah 180 menit dengan pH optimum adalah

pH 2.

2. Karakteristik degradasi zat warna jingga metil menunjukkan

peningkatan kapasitas degradasi TiO2/bentonit seiring dengan

kenaikan konsentrasi awal larutan jingga metil hingga tercapai

kesetimbangan pada konsentrasi 200 ppm.

3. Sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, dan

TiO2/bentonit/UV dapat memberikan pengaruh terhadap degradasi zat

warna jingga metil yang ditunjukkan oleh masing-masing persen

degradasi pada keadaan optimum yaitu 2,757 %, 23,264 %, 90,757 %,

67,361 %, dan 71,886 % .

5.2 Saran

1. Pada penelitian lebih lanjut sebaiknya dilakukan proses identifikasi

terhadap produk hasil degradasi sehingga mekanisme yang terjadi

antara zat warna dengan TiO2/bentonit benar-benar diketahui.

2. Bentonit terpilar TiO2 dapat dimanfaatkan pada pengolahan limbah zat

warna terutama pada zat warna kationik.



Ike Silviyanti

50

DAFTAR PUSTAKA

ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry), 1997, Toxicological Profile for Titanium Tetrachloride, Public Health Service, U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta.

Barka, N., Qourzal, S., Assabbane, A., Ait-Ichou, Y., 2010, Kinetic Modeling of the Photocatalytic Degradation of Methyl Orange by Supported TiO2, J. of Environ. Sci. and Eng., Vol. 4, No.5, pp. 2.

Bergaya, F., Theng, B.K.G., Lagaly, G., 2006, Handbook of Clay Science, 1st ed. Elsevier, Amsterdam.

Blackburn, R.S., dan Burkinshaw, S.M., 2002, A Greener to Cotton Dyeing With Excellent Wash Fastness, Green Chemistry, 4, pp. 47-52.

Bruice, P.Y., 1995, Organic Chemistry, Prentice Hall, Inc, New Jersey, pp. 680-681.

Chen, J.P., Hausladen, M.C., Yang, R.T. 1995, Delaminated Fe2O3-Pillared Clay: Its Preparation, Characterization, and Activities for Selective Catalytic Reduction of NO by NH3+, J. of Catal., 151, pp. 135-146.

Chen, J., Liu, M., Zhang, L., Zhang, J., Jin, L. 2003, Application of Nano TiO2

Towards Polluted Water Treatment Combined with Electro-Photochemical Method, Water Research, 37, pp. 3815–3820.

Cool, P. dan Vansant, E. F., 1998, Pillared Clays : Preparation, Characterization and Applications, Catal. Rev., Sci. Eng., 3 : 265-285.

Cotton, F.A., Wilkinson, G., and Gaus, P.L., 1999, Basic Inorganic Chemistry, John Wiley and Sons, Inc., New York.

Coutinho, C.A., Gupta, V. K., 2009, Photocatalytic Degradation of Methyl Orange using polymer-titania Microcomposites, J. of Coll. and Int. Sci.333(2), pp. 457-64

Ding, Z., Zhu, H. Y., Lu, G. Q., Greenfield, 1999, Photocatalytic Properties of Titania Pillared Clays by Different Drying Methods, J. Colloid and Interface Sci., 209, pp.193-199.

Faisal, M., Abu Tariq, M., Muneer, M., 2007, Photocatalysed Degradation of Two Selected Dyes in UV-Irradiated Aqueous Suspensions of Titania, Dyes and Pigments 72, pp. 233–239.



Ike Silviyanti

51

Fang, H.,Wenrong, H., Yuezhong, L., 2004, Biodegradation Mechanisms And Kinetics of Azo Dye 4BS by A Microbial Consortium, Chemosphere 57, pp 293–301.

Fatma, T., dan Suna, B., 2008, Synthesis and Characterization of Pillared Interlayered Bentonites, J. of Sci., Chemical Engineering Department, Gazi University, Ankara.

Fessenden, J. R. dan Fessenden, J. S., 1986, Kimia Organik (diterjemahkan oleh A. H. Pudjaatmaka), Edisi Ketiga, Jilid II, Jakarta: Erlangga, hal. 441-451.

Garcia, J., Ruiz, N., Munoz, I., Domenech, X., Garcia-Hortal, J.A., Torrades, F., Peral, J., 2006, Environmental Assessment Of Different Photo-Fenton Approaches For Commercial Reactive Dye Removal, J, Hazard, Mater, A 138, pp 218– 225.

Greenwood, N.N. dan Earnshaw, A., 1997, Chemistry of The Elements, Second Edition, Elsivier Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford.

Gunlazuardi, J., 2001, Fotokatalisis pada Permukaan TiO2: Aspek Fundamental dan Aplikasinya, Seminar Kimia Fisika II.

Heaton , A., 1994, The Chemical Industry , Second edition, Blackie Academic and Profesional , Chapman dan Hal London.

Kozak, M., Domka, L., Skrzypczak, A., 2002, Adsorption of The Quaternanry Ammonium Salts on Bentonite, Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii, 36, page 299-306.

Kwon, O.Y., Park, W.K., Jeong, S.Y., 2001, Preparation of Porous Silica-Pillared Montmorillonite: Simultaneous Intercalation of Amine-Tetraethylorthosilicate into H-Montmorillonite and Intra-Gallery Amine-Catalyzed Hydrolysis of Tetraethylorthosilicate, Bull. Korean Chem. Soc., 22(7), 678-684.

Lacheb, H.,Puzenat, E., Houas, A., Khisbi, M., Elaloui, E., Guillard, C., Hermann, J.M., 2002, Photocatalytic Degradation of Various Types of Dyes (Congo Red, Crocein Orange G, Methyl Red, Congo Red, Methylene Blue) in Water by UV - Irradiated Titania, Appl.Catal.B.Environ., 39, 75-90.

Lewis, R. J., 2001, Hawley’s Condensed Chemical Dictionary, 14th edition, John Wiley & Sons, Inc.,New York, page 742,1105.



Ike Silviyanti

52

Li, Y., Ma, M., Sun, S.,Wang, X., Yan,W., Ouyang, Y., 2008, Preparation And Photocatalytic Activity of TiO2 - Carbon Surface Composites By Supercritical Pretreatment And Sol – Gel Process. Catalysis Communications 9, 1583–1587.

Lian, G., 2002, Photo-catalytic Materials of Nano-Titanium Dioxide and Its Application, Chemical Industry Press : Beijing, pp. 158-168.

Lucas, M.S. dan Peres J.A., 2009, Treatment of Olive Mill Wastewater by A Combined Process: Fenton's Reagent and Chemical Coagulation, J. Environ. Sci. Health Part AToxic/ -Hazard. Subst. Environ. Eng. 44, 198-205.

Malldotti,A., Andrenalli,L., Mollinari, A., Varani, G., Cerichelli,G., Chiarini, M., 2000, Photocatalytic Properties of Iron-Phorpyrin Revisited In Aqueous Micellar Environment, Green Chemistry, 3, 42-46.

Manurung, R., Hasibuan, R., Ivan, 2004, Perombakan Zat Warna Azo Reaktif secara Anaerob-Aerob, Fakultas Teknik, USU, Sumatera Utara.

Maryadi, M., 2007, Analisis Pertumbuhan Investasi Sektor Industri Tekstil dan Produk Tekstil (Tpt) Terhadap Perekonomian Indonesia : Analisis Input-Output, Skripsi, Jurusan Ilmu Ekonomi, IPB, Bogor.

Maurice, P. A., Haack, E.A., Mishra, B., 2009, Siderophore sorption to clays, Biometals, 22, 649 – 658.

Mirkhani, V., 2009, Photocatalytic Degradation of Azo Dyes Catalyzed by Ag Doped TiO2 Photocatalyst, J. Iran, Chem. Soc., Vol. 6, No.3, pp. 578-588.

Nagendrappa, G., 2002, Organic Synthesis Using Clay Catalysts, Resonance, 7, 6 4-77.

Otmer dan Kirk, 1994, Encyclopedia of Chemical Tecnology, vol. 18 ed.14, 592-593 dan 820-834.

O’Neil, M. J. (senior editor), 2001, The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 13th edition, Merck and Co. Inc., Whitehouse Station, NJ,USA, 6124, 9549.

Pandey, A., P. Singh, L. Iyengar, 2007, Bacterial Decolorization and Degradation of Azo Dyes [review], Int Biodet and Biodeg, 59: 73-84.

Pinnavaia, T. J., 1983, Intercalated Clay Catalysts, Science, 220 : 4595.



Ike Silviyanti

53

Poulios, I., dan Tsachpinis, I.,1999, Photodegradation of the Textile Dye Reative Black 5 in the Presence of Semiconducting Oxides, J. Chem. Technol. Biotechnol, 74, pp. 349-357.

Ranjit, K., Willner, I., Bossmann, S., Braun, A., 1998, Iron (III) Phtalocyanine-Modified Titanium Dioxide: A Novel Photocatalyst for Enhanced Photodegradation of Organic Pollutans, J. Phys.Chem. B., 102, 9397-9403.

Saefudin, A., Darmawan, A., Azmiyawati, C., 2008, Sintesis Lempung Terpilar TiO2 Menggunakan Surfaktan Dodesilamin, Karakterisasi dan Aplikasinya Sebagai Fotokatalis Degradasi Zat Warna Indigo Charmine, Methanil Yellow, dan Rhodamin, Kimia Anorganik, Jurusan Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang.

Saquib, M., Abu Tariq, M., Haque, M.M., Muneer, M., 2008, Photocatalytic Degradation of Disperse Blue 1 Using UV/TiO2/H2O2 Process, J. of Environ. Manag. 88, 300–306.

Singh, H.K., Saquib, M., Haque, M.M., Muneer, M., 2008, Heterogeneous Photocatalysed Decolorization of Two Selected Dye Derivatives Neutral Red And Toluidine Blue In Aqueous Suspensions, Chem. Eng.J. 136, 77–81.

Sirimahachai, U., Phongpaichit, S., Wongnawa, S., 2009, Evaluation of Bactericidal Activity of TiO2 Photocatalysts : a Comparative Study of Laboratory-made and Commercial TiO2 Sample, Sungklanakarin J.Sci. Technol., Prince Sung Klu University, Thailand.

Stephanson, C. J., Stephanson, A.M., Flanagan, G. P., 2003, Evaluation of Hydroxyl Radical-Scavenging Abilities of Silica Hydride, an Antioxidant Compound, by a Fe2+-EDTA-Induced 2-Hydroxyterephthalate Fluorometric Analysis, J Med Food 6 (3), pp. 249–253

Sun, Z., Chen, Y., Ke, Q., Yang, Y.; Yuan, J., 2002, Photocatalytic Degradation of Cationic Azo Dye by TiO2/bentonite Nanocomposite, J. of Photochem. and Photobio. A, Chemistry 149, pp. 169–174.

Supriyati, A., 2007, Aplikasi Lucutan Plasma Penghalang Dielektrik Berkonfigurasi Spiral Silinder Menggunakan Udara Bebas Sebagai Gas Sumber Untuk Menghasilkan Ozon, Skripsi 2007, Jurusan Fisika FMIPA; UNDIP, Semarang.



Ike Silviyanti

54

Suwanchawalit, C., dan Wongnawa, S., 2008, Influence of Calcinations on The Microstructures and Photocatalytic Activity of Potassium Oxalate-Doped TiO2 Powders, Applied Catalysis A: General 338, 87–99.

Suwarsa, S., 1998, Penyerapan Zat Warna Tekstil BR, Red HE 7B Oleh Jerami Padi, JMS Vol. 3 No.1, Fakultas MIPA : ITB, Bandung.

Suzuki, E., Kusano, S., Hatayama, H., Okamoto, M., dan Ono, Y, 1997, Synthesis of Titanium Tetraalkoxides from Hydrous Titanium Dioxide and Dialkyl Carbonates, J. Chem. Matter., 7(10), p.2049-2051.

Tennakoon, D.T., Jonesw, W., Thomas, J.M., 1986, Structural Aspect of Metal Oxide-Pillared Sheet Silicates, J. Am. Chem. Soc., Faraday Trans., 82, pp. 3081.

Valverde, J.L., Lucas, A., Sánchez, P., Dorado, F., Romero, A., 2003, Cation Exchanged and Impregnated Ti-Pillared Clays for Selective Catalytic Reduction of NOx By Propylene, Applied Catalysis B: Environmental43, 43–56.

Wang, L., Yang, F., Ji, T., Yang,Q., Qi,X.,Du,H., Sun, J., 2008, Preparation and Characterization of Ti1−xZrxO2/ZrO2 Nanocomposite, Scripta Materialia 58, 794–797.

Yang, X., Zhu, H., Liu, J., Gao, X., Martens, W.N., Frost, R.L., Shen, Y., Yuan, Z., 2008, A Mesoporous Structure For Efficient Photocatalysts: Anatase Nanocrystals Attached to Leached Clay Layers, Microporous and Mesoporous Materials 112, 32–44.

Yerima, B. P. K., dan Van Ranst, E., 2005. Introduction to Soil Science : Soils ofthe Tropics. Trafford Publishing Oxford, UK.

Yuan, P., Yin, X., He, H., Yang, D., Wang, L., Zhu, J., 2006, Investigation on the Delaminated-Pillared Structure of TiO2-PILC Synthesized By TiCl4 Hydrolysis Method, Microporous and Mesoporous Materials 93(1-3), pp. 240-247.

Zee, F. P. V. D., 2002, Anaerobic Azo Dye Reduction .Wageningan University. Netherlands.

Zhao, D., Zhou, J., Liu, N., 2007, Surface Characteristics and Photoactivity of Silvermodified Palygorskite Clays Coated With Nanosized Titanium Dioxide Particles, Materials Characterization 58: 249–255.



Ike Silviyanti

Lampiran 1. Hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction

a. Difraktogram XRD bentonit alam



Ike Silviyanti



Ike Silviyanti

b. Difraktogram XRD bentonit terinterkalasi Ti4+



Ike Silviyanti



Ike Silviyanti

c. Difraktogram XRD bentonit terpilar TiO2



Ike Silviyanti



Ike Silviyanti

Lampiran 2. Tabel JCPDS untuk harga jarak antarbidang, d-spacingdengan intensitas terkuat untuk beberapa mineral

a. Ca-monmorilonitd (Ao) 15,0 4,5 5,01 3,02

I/Io 100 80 60 60

b. Kuarsad (Ao) 3,34 4,26 1,82

I/Io 100 35 17

c. Illitd (Ao) 10,01 5,0 3,3

I/Io 100 70 50



Ike Silviyanti

Lampiran 3. Tabel JCPDS untuk harga jarak antarbidang, d-spacingdengan intensitas terkuat untuk titanium dioksida anatase

a. Titanium dioksida anatase2 θ 25, 281 37,80 48,049 53,890 55,06 62,69

I/Io 100 20 35 20 20 14



Ike Silviyanti

Lampiran 4. Spektrum panjang gelombang jingga metil pada pH 2; 3,5; dan 6

a. Spektrum panjang gelombang maksimum jingga metil pH 2



Ike Silviyanti

b. Spektrum panjang gelombang maksimum jingga metil pH 3,5



Ike Silviyanti

c. Spektrum panjang gelombang maksimum jingga metil pH 6



Ike Silviyanti

Lampiran 5. Perhitungan persen degradasi jingga metil menggunakan TiO2/bentonit/UV pada optimasi waktu pH 2; 3,5; dan 6

a. Menghitung konsentrasi awal larutan sebelum didegradasi untuk pH 2 dan 3,5

(V x M)1 = (V x M)campuran

Keterangan : V1 = Volume awal larutan jingga metil ( 500 ml)

M1 = Konsentrasi awal larutan jingga metil ( 50 ppm )

Vcampuran = V1 ditambah volume HCl yang digunakan untuk

mengatur pH ( ml )

Mcampuran = Konsentrasi awal sebelum didegradasi ( ppm )

b. Menghitung % degradasi

% Degradasi = 100%Keterangan : X0 = Konsentrasi awal sebelum didegradasi

Xt = Konsentrasi setelah didegradasi

Tabel hasil optimasi waktu larutan jingga metil pH 2

t (menit) Absorbansi Faktor Pengenceran

Xt % degradasi

5 0,392 5 x 18,458 61, 968

10 0,356 5 x 16,775 65, 437

20 0,317 5 x 16,355 66,302

30 0,338 5 x 15,935 67,167

45 0,335 5 x 15,794 67,458

60 0,322 5 x 15,187 68,708

90 0,306 5 x 14,439 70,250

120 0,294 5 x 13,878 71,406

180 0,250 5 x 11,822 75,642

240 0,255 5 x 12,056 75,160



Ike Silviyanti

Tabel hasil optimasi waktu larutan jingga metil pH 3,5


Xt % degradasi

5 0,416 5 x 29,863 40,070

10 0,405 5 x 29,110 41,581

20 0,394 5 x 28,356 43,094

30 0,374 5 x 26,986 45,844

45 0,357 5 x 25,822 48,180

60 0,356 5 x 25,753 48,318

90 0,351 5 x 25,411 49,005

120 0,343 5 x 24,863 50,104

180 0,315 5 x 22,945 53,953

240 0,326 5 x 23,699 52,440

Tabel hasil optimasi waktu larutan jingga metil pH 6


Xt % degradasi

5 0,601 5 x 44,058 11,884

10 0,595 5 x 43,623 12,754

20 0,576 5 x 42,246 15,508

30 0,564 5 x 41,377 17,246

45 0,558 5 x 40,942 18,116

60 0,543 5 x 39,855 20,290

90 0,590 5 x 43,261 13,478

120 0,576 5 x 42,246 15,508

180 0,571 5 x 41,884 16,232



Ike Silviyanti

Tabel volume HCl yang digunakan untuk pengaturan pH

pH Volume HCl (ml)

2 15,1

3,5 1,7

Cara menghitung nilai persen degradasi, misal pada menit ke 5 (pH 2)

Nilai absorbansi pada menit ke-5 (pH 2) dimasukkan dalam persamaan regresi kurva kalibrasi

y = 0,107x – 0,003

0,392 = 0,107x – 0,003

0,392 + 0,003 = 0,107x

x = 3,6916 x faktor pengenceran

x = 3,6916 x 5 = 18,458

Menghitung konsentrasi awal larutan sebelum didegradasi


500 x 50 = 515,1 x M campuran

M campuran = 48, 534 ppm

% Degradasi = , ,

, 100% = 61,968

Cara perhitungan % degradasi ini digunakan pada tahap perhitungan selanjutnya



Ike Silviyanti

Lampiran 6. Perhitungan persen degradasi jingga metil menggunakan TiO2/bentonit/UV pada optimasi pH

Menghitung konsentrasi awal larutan sebelum didegradasi untuk pH 2; 3,5; dan 10




Vcampuran = V1 ditambah volume HCl yang

digunakan untuk mengatur pH ( ml )


Menghitung % degradasi



Tabel degradasi jingga metil dengan berbagai pH

pH Xo

(ppm)

Absorbansi Faktor

Pengenceran

Xt

(ppm)

%

degradasiI II III rata-

rata

2 48,534 0,295 0,284 0,289 0,289 5 x 13,645 71,886

3,5 49,830 0,306 0,308 0,315 0,310 5 x 22,603 54,640

6 50 0,574 0,576 0,578 0,576 5 x 42,246 15,508

10 49,232 0,636 0,625 0,631 0,631 5 x 46,232 6,094



Ike Silviyanti

Tabel volume HCl yang digunakan untuk pengaturan pH

pH Volume HCl (ml)

2 15,1

3,5 1,7

Cara menghitung nilai persen degradasi, misal pada pH 2

Nilai absorbansi pada pH 2 dimasukkan dalam persamaan regresi kurva kalibrasi

y = 0,107x – 0,003

0,289 = 0,107x – 0,003

0,289 + 0,003 = 0,107x


x = 2,729 x 5 = 13,645



500 x 50 = 515,1 x M campuran


% Degradasi = , ,

, 100%= 71,886 %




Ike Silviyanti

Lampiran 7. Perhitungan kapasitas degradasi jingga metil pada konsentrasi25, 50, 75, 100, 150, 200, dan 250 ppm menggunakan TiO2/Bentonit/UV




M1 = Konsentrasi awal larutan jingga metil

Vcampuran = V1 ditambah volume HCl yang

digunakan untuk mengatur pH ( ml )


Menghitung kapasitas degradasi

Kapasitas degradasi = – ×

Keterangan : X0 = Konsentrasi awal sebelum didegradasi


V = volume larutan yang didegradasi (liter)

m = massa material pendegradasi ( g )

Tabel volume HCl yang digunakan untuk pengaturan pada pH 2

Konsentrasi (ppm) Volume HCl (ml)25 48,850 15,175 16,2100 17,9150 22200 23,3250 20



Ike Silviyanti

Tabel degradasi jingga metil dengan variasi konsentrasi awal pada kondisi optimum

Xo

(ppm)

Absorbansi Faktor

Pengenceran

Xt

(ppm)

Kapasitas

degradasi

(mg/g)

I II III rata-

rata

22,777 0,642 0,646 0,649 0,646 - 6,065 18,343

48,534 0,293 0,294 0,293 0,293 5 x 13,832 35,750

72,646 0,336 0,357 0,317 0,337 5 x 15,888 58,597

96,544 0,550 0,566 0,542 0,553 5 x 25,981 73,089

143,678 0,486 0,500 0,496 0,494 10 x 46,448 101,508

191,095 0,565 0,563 0,564 0,564 10 x 52,991 144,540

240,385 0,596 0,603 0,595 0,598 20 x 112,336 133,171

Cara menghitung nilai kapasitas degradasi, misal pada konsentrasi 25 ppm

Nilai absorbansi pada konsentrasi 25 ppm dimasukkan dalam persamaan regresi kurva kalibrasi

y = 0,107x – 0,003

0,646 = 0,107x – 0,003

0,646 + 0,003 = 0,107x

x = 6,065



500 x 25 = 548,8 x M campuran

M campuran = 22,777 ppm



Ike Silviyanti

Kapasitas degradasi = – ×

= ( , , ) ,

,= 18, 343 mg/g

Cara perhitungan kapasitas degradasi ini digunakan pada tahap perhitungan selanjutnya.



Ike Silviyanti

Lampiran 8. Perhitungan persen degradasi jingga metil menggunakan sinar UV, TiO2/UV, bentonit/UV, TiO2/bentonit, dan TiO2/bentonit/UV





Vcampuran = V1 ditambah volume HCl yang digunakan untuk

mengatur pH ( ml )


Menghitung % degradasi



a. Tabel degradasi larutan jingga metil dengan berbagai perlakuan pada pH 6

Perlakuan Absorbansi Faktor

Pengenceran

Xt

(ppm)

%


rata

UV 0,338 0,320 0,339 0,332 10 x 49,174 1,652

TiO2/UV 0,638 0,648 0,642 0,643 5 x 47,101 5,798

Bentonit/

UV

0,658 0,661 0,662 0,660 5 x 48,333 3,334

TiO2/

bentonit

0,610 0,613 0,613 0,612 5 x 44,850 10, 29

TiO2/

bentonit/UV

0,574 0,576 0,578 0,576 5 x 42,246 15,508



Ike Silviyanti

b. Tabel degradasi larutan jingga metil dengan berbagai perlakuan pada kondisi optimum

Perlakuan Absorbansi Faktor

Pengenceran

Xt

(ppm)

%


rata

UV 0,503 0,500 0,504 0,502 10 47,196 2,757

TiO2/UV 0,794 0,796 0,793 0,794 5 37,243 23,264

Bentonit/

UV

0,476 0,478 0,477 0,477 - 4,486 90,757

TiO2/

bentonit

0,333 0,331 0,344 0,336 5 15,841 67,361

TiO2/

bentonit/UV

0,295 0,284 0,289 0,289 5 13,645 71,886

Cara menghitung nilai persen degradasi, misal pada perlakuan dengan menggunakan sinar UV saja saat keadaan optimum

Nilai absorbansi dimasukkan dalam persamaan regresi kurva kalibrasi

y = 0,107x – 0,003

0,502 = 0,107x – 0,003

0,502 + 0,003 = 0,107x


x = 4,7196 x 10 = 47,196 ppm



500 x 50 = 515,1 x M campuran




Ike Silviyanti

% Degradasi = , ,

, 100% = 2,757 %




Ike Silviyanti

pengolahan zat warna tekstil jingga metil …repository.unair.ac.id/25766/1/silviyanti.pdf ·...

Documents