LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II
PERCOBAAN X
DEGRADASI FOTOKATALISIS ZAT WARNA DALAM PELARUT AIR
MENGGUNAKAN FOTOKATALIS OKSIDA LOGAM
 |
OLEH :
NAMA : ROSDIANA
STAMBUK : F1C1 10 016
KELOMPOK : IV (EMPAT)
ASISTEN : EKA SULYSTIAWATI
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2012
DEGRADASI FOTOKATALISIS ZAT WARNA DALAM PELARUT AIR
MENGGUNAKAN FOTOKATALIS OKSIDA LOGAM
A. Tujuan
Memahami prinsip degradasi fotokatalisis menggunakan bahan semikonduktor.
B. Landasan Teori
Dari hasil uji coba fotokatalisis yang menggunakan TiO2 khususnya terhadap faktor bau tidak enak, ternyata memberikan grafik hasil bahwa sistem fotokatalisis ini memang secara cepat menghapuskan bau tidak enak, dalam waktu 2 jam, misalnya dengan kepekatan 40 ppm (part per million) (http://www.chemistry.org).
Pada proses fotokatalitik konvensional, digunakan titanium dioksida serbuk untuk mendegradasi polutan organik, tetapi penggunaannya memberikan dua hambatan yang cukup serius. Pertama, diperlukannya tahap pemisahan TiO2 dari suspensi. Pemisahan ini memerlukan waktu yang lama dan biaya yang mahal. Ke dua, dalam sistim suspensi, penetrasi sinar UV menjadi terbatas karena absorbsi yang kuat dari TiO2.3 Oleh karena itu untuk mengatasi masalah ini digunakan TiO2 yang diimobilisasi pada suatu zat pendukung, biasanya pada logam atau silika. Beberapa peneliti, telah melakukan imobilisasi TiO2/karbon aktif untuk proses fotodekomposisi propizamida4, didapatkan bahwa laju fotodekomposisi semakin besar dengan adanya karbon aktif pada film fotokatalis hingga mencapai jumlah optimal (Andayani, 2006)
Oksida logam adalah suatu persamaan reaksi antara gol logam yang bereaksi dengan golongan non logam. Oksida logam termasuk oksida basa artinya oksida logam yang bersifat basa (http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090519082441AANbRCf)
Uji aktivitas fotokatalis ZrO2-montmorillonit hasil sintesis dilakukan terhadap sampel limbah cair industri tekstil. Uji aktivitas dilakukan dengan sistem suspensi fotokatalis limbah cair industri tekstil dengan perbandingan berat katalis: volume limbah = 1:20 dan ekspos dengan sinar UV pada panjang gelombang 366 nm selama 2 jam. Reaksi yang diharapkan adalah terurainya senyawa-senyawa organik yang terkandung pada sampel limbah. Fotoaktivitas ditengarai dengan penentuan angka COD dan kadar senyawa fenol total yang terkandung pada sampel sebelum dan sesudah mengalami fotodegradasi (Fatimah, 2006).
Ketika TiO2 menyerap sinar, elektron semikonduktor dipromosikan ke pita konduksi (ecb-), dan hole ditinggalkan pada pita valensi (hvb+). Ditinjau dari posisinya mereka sangat dekat dengan lainnya sebagaimana disebut pasangan electron-hole, dan mereka dengan mudah mengalami rekombinasi. Pada antarmuka bulk semikonduktor/elektrolit, medan listrik yang diberikan memisahkan posisi pasangan electron/hole. Pada permukaan TiO2 nanopartikel sistem slurry fotokatalitik nanopartikel TiO2, elektron tersebut terperangkap oleh group permukaan tetapi dari segi posisinya masih sangat dekat dengan yang lainnya. Sebagai hasil sistem seperti ini, efisiensi dari foton adalah lebih rendah tergantung pada kinetika reaksi permukaan. Untuk degradasi senyawa organik secara fotokatalitik dalam air pada sistem slurry, akseptor elektron, seperti oksigen, diperlukan untuk menghilangkan fotoelektron. Reaksi oksidasi dari senyawa organik oleh photohole yang ditangkap permukaan dan reaksi reduksi dari akseptor elektron terjadi pada partikel yang sama. Perlambatan dari proses akan menyebabkan pembentukan hubungan arus dan muatan yang memfasilitasi rekombinasi dari photoelectron dan photoholes (Nurdin, 2007).
C. Alat dan Bahan
1. Alat
¨ Pipet ukur 10 mL
¨ Filler
¨ Labu takar 25 mL dan 100 mL
¨ Magnetic stirer
¨ Neraca analitik
¨ Batang pengaduk
¨ Lampu UV
¨ Spektronik 20-D
¨ Pipet tetes
¨ Stopwatch
¨ Botol semprot
2. Bahan
¨ TiO2 – Pc 101, 0,05 gram
¨ Metilen orange 1 ppm
¨ aquadest
D. Prosedur Kerja
1.
|
 | |||
| |||
2. Pengukuran Absorbansi Sampel yang mengalami Degradasi
 | |||
| |||
E. Data Pengamatan
λ = 340 nm
| Konsentrasi (ppm) | Absorbansi |
| 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 | 0 0,341 0,659 0,959 1,214 1,563 |
| Sampel | 1,495 |
F. Pembahasan
Salah satu teknologi yang sedang banyak dikembangkan untuk mendegradasiberbagai limbah industri adalah proses fotokatalisis, yang memiliki beberapakeunggulan yaitu polutan organik dapat didegradasi menjadi senyawa yang tidak berbahaya seperti air dan CO2, serta lebih hemat pemakaian bahan kimia danenerginya. Akan tetapi proses fotokatalisis kurang efektif dalam mengolah limbahyang konsentrasinya tinggi karena rendahnya daya adsorpsi fotokatalis, sehinggamenyebabkan rendahnya laju reaksi fotokatalisis. Zat warnaseperti metil orange merupakan senyawa organik yang dapat terdegradasi denganproses fotokatalisis menggunakan bahan semikonduktor seperti yang terjadi padapercobaan ini.
Percobaan kali ini berjudul degradasi fotokatalisis zat warna dalam pelarut air menggunakan fotokatalis oksida logam degan tujuan untuk memahami prinsip degradasi fotokatalisis menggunakan bahan semikonduktor. Fotokatalisis didefinisikan sebagai kombinasi proses fotokimia dan katalis, yaitu proses transformasi kimia yang menggunakan foton sebagai sumber energi dan katalis sebagai pemercepat laju transformasi. Proses tersebut didasarkan pada kemampuan ganda suatu material semikonduktor (seperti TiO2, ZnO, Fe2O3, CdS, ZnS) untuk menyerap foton dan melakukan reaksi transformasi pada antar muka material secara simultan. Namun bahan yang digunakan yaitu TiO2 adalah material semikonduktor yang mempunyai energi celah pita (band-gap energy) 3,2 eV.
Degradasi merupakan suatu reaksi kimia yang secara bertahap mengubah suatu senyawa makromolekul menjadi senyawa yang lebih sederhana. Dalam proses fotodegradasi, fotokatalisis semikonduktor dapat diaktifkan dengan menggunakan sinar ultraviolet dan radiasi cahaya matahari. Sinar ultraviolet yang berasal dari matahari digunakan untuk menciptakan pasangan elektron lubang di dalam pita semikonduktor.
Dalam percobaan ini, diamati proses degradasi zat warna metil orange menggunakan fotokatalis oksida logam. Oksida logam yang digunakan dalampercobaan ini adalah titanium dioksida (TiO2), di mana diketahui bahwa prosesdegradasi fotokatalisis yang merupakan proses transformasi kimia didasarkan padakemampuan ganda suatu material semikonduktor untuk menyerap foton danmelakukan reaksi transformasi pada antar muka material secara simultan.titanium dioksida digunakan sebagai fotokatalis dalam percobaan ini karenamerupakan semikonduktor oksida logam yang memiliki celah energi sehinggamampu mengabsorpsi radiasi elektromagnetik pada daerah ultraviolet dari sumberfoton yang dalam percobaan ini adalah lampu UV.
Dalam percobaan ini, metilen orange dengan konsentrasi 0.2 , 0.4, 0.6, 0.8 dan 1 ppm setelah dicampur dengan titanium dioksida (TiO2) diaduk diatas magnetic stirrer dan selama 30 menit disinari dengan lampu UV. Dimana radiasi ultraungu yang sering disingkat dengan UV merupakan radiasi elektromagnetik terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak. Oleh karena itu, untuk nilai absorbansi dari metlen orange 0.2 , 0.4, 0.6, 0.8 dan 1 ppm secara berturut-turut yaitu 0,341 0,659 0,959 1,214 dan 1,563. Serta nilai absorbansi secarakeseluruhan pada sampel yaitu 1,495.
G. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa prinsip degradasi fotokatalisis menggunakan bahan semikonduktor yakni dalam proses fotodegradasi., fotokatalisis semikonduktor dapat diaktifkan dengan menggunakan sinar ultraviolet/radiasi cahaya matahari. Dimana reaksi fotodegradasi zat warna metilen orange diamati berdasarkan perubahan warna larutan selama proses penyinaran, dengan nilai absorbansi pada 1 ppm yaitu 1,563.
DAFTAR PUSTAKA
Andayani, Winarti dan Agustin Sumartono. 2006. ”Karakterisasi Katalis Tio2 Dan Tio2/Karbon Aktif Yang Diimobilisasi Pada Pelat Titanium Dan Uji Aktivitasnya Sebagai Fotokatalisis” .Jurnal Kimia Indonesia. BATAN Vol. 1 (2).
Fatimah, is., 2006. “Pengaruh Konsentrasi Agen Pemilar Terhadap Karakter Fisikokimiawi Dan Fotoaktivitas Zro2- Montmorillonit Pada Degradasi Fotokatalitik Limbah Cair Industri Tekstil” . Fakultas MIPA, Universitas Indonesia. Jokjakarta.
http://www.chemistry.org (diakses pada tanggal 27 Maret 2012).
http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090519082441AANbRCf (diakses pada tanggal 27 Maret 2012).
Nurdin, M., 2007, Degradasi Fotoelektrokatalik Pada Potassium Hydrogen Phtalate, Jurnal Teknologi Pengolahan Limbah Vol. 10(2)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar