modifikasi tembikar tanah liat dengan fotokatalis tio

14 PROSIDING

Seminar Nasional Pelestarian Lingkungan (SENPLING) 2017

MODIFIKASI TEMBIKAR TANAH LIAT DENGAN FOTOKATALIS TiO2

UNTUK MENURUNKAN KADAR POLUTAN ORGANIK AIR GAMBUT

Kasman Ediputra, Hermansyah Aziz, Emriadi dan Admin Alif

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas - Padang

ABSTRACT

Has been made modifications Clay pottery commonly used as a container of water for

household needs. The pottery acts as a top-cut photocatalyst reactor so that the surface

area of the sample will be more readily exposed to UV, wherein the inner side of the

Pottery is coated with TiO2 sol gel method of split coating technique. TiO2 paste is

prepared by dissolving 5 gr of TiO2 (anatase) powder in 20 mL of ethanol. The paste is

stirred with a magnetic stirrer for 30 minutes at a rotational speed of 300 rpm for a

homogeneous solution. Prepared TiO2 paste is placed on the inner side of the Pottery by

split coating the TiO2 paste and flattened with a spatula, this layer is made up to 3 layers.

After the coating process, the pottery is allowed to dry in the open air. Then Titania coated

pottery is ready for dehydrolysis at 400 ° C for 10 minutes for the organic material to

evaporate. The results of crystal structure testing with x-ray diffractometer (XRD) showed

that more coatings were done causing the crystal quality of TiO2 thin films would be

increase. In addition, more coatings are done causing the crystal size of the TiO2 thin film

to increase. The results of test COD and BOD values, showed photocatalyst reactor from

clay pottery modification can reduce the content of BOD by 4.45mg / l and COD by 27.20

mg / l. The organic substance and the acidity level of the peat water samples appear to be

reduced is indicated by PH 5.7.

Keywords: Photocatalyst, Split Coating, Organic Pollutants.

PENDAHULUAN

Polusi air permukaan dan air tanah merupakan masalah serius pada masyarakat

daerah industry, karena itu sangat penting untuk mengembangkan proses untuk

membersihkan aquatik yang tercemar, serta menyediakan air bersih untuk fasilitas

industri. Detoksifikasi fotokatalitik, menggunakan titanium dioksida, yang merupakan

metode yang menjanjikan untuk tujuan ini. Photocatalysis heterogen baru-baru ini muncul

sebagai metode yang efisien untuk memurnikan air. Hal ini dapat dianggap sebagai salah

satu teknologi oksidasi baru yang canggih untuk pemurnian air ( Farid Madjene, 2013).

Reaksi oksidasi fotokatalitik memiliki potensi yang besar dengan mineral senyawa

organik menjadi karbon dioksida, uap air dan zat anorganik oleh cahaya matahari menuju

konseo " teknologi bersih dan pemurnian hijau " untuk pemurnian udara dan air yang

tercemar ( Farid Madjene, 2013).

Fenomena fotokatalitik pada permukaan TiO2 dapat diaplikasikan untuk

mendegradasi senyawa organic yang selanjutnya dapat digunakan untuk menguraikan

berbagai senyawa organic yang mengandung cincin aromatis yang berbahaya yang

merupakan hasil buangan industri menjadi senyawa yang tidak berbahaya seperti air dan

karbondioksida (Darwin Yunus Nasution, 2006).

Jika semikonduktor TiO2 (anatase atau rutile) menyerap cahaya UV dengan

panjang gelombang l = 380 nm akan terbentuk pasangan elektron dan lubang positif pada

permukaan semikonduktor tersebut, yang dapat menginisiasi reaksi redoks bahan kimia

yang kontak dengan semikonduktor tersebut. Telah dilaporkan bahwa dalam media air

sistem tersebut mampu menghasilkan radikal hidroksil (·OH). Radikal hidroksil adalah

ISBN 978-602-51349-0-6

15 PROSIDING


spesi pengoksidasi kuat, pada pH= 1 mempunyai beda potensial oksidasi sebesar 2,8 Volt

relatif terhadap elektroda hidrogen. Dengan potensial sebesar itu hampir kebanyakan

senyawa organik di dalam air dapat dioksidasi(Darwin Yunus Nasution, 2006).

Tembikar tanah liat pada umumnya digunakan oleh masyarakat sebagai wadah

penampung air, atau juga digunakan sebagai tempat cadanganan kebutuhan air. Tembikar

ukurannya lebih kecil dari tempayan, namun fungsi dan kegunaanya bisa dianggap sama.

Pada penelitian ini, peneliti memanfaatkan tembikar sebagai wadah atau reaktor

untuk reaksi fotokatalitik untuk penjernihan air gambut, dikarenakan tembikar mudah

didapat, harga ekonomis dan pada proses kalsinasi untuk penghilangan komponen organik,

yaitu dengan pemanasan hingga temperature 400OC termbikar tidak akan rusak. Kemudian

untuk diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari tembikar akan lebih efisien.

METODE PENELITIAN

Bahan Yang Dipakai Dalam Penelitian adalah TiO2, Etanol pekat, Air Gambut

(Sampel), Ampelas, alat-alat Gelas laboratorium, stirrer magnetic, Neraca analitis, Oven,

XRD. PHmeter.

a. Pembuatan Reaktor

Tembikar dipotong pada bagian Lehernya agar luas permuakaan yang didapat lebih

luas dan penyinaran dengan UV lebih banyak. Sisi bagian dalam tembikar yang sudah

dipotong dihaluskan dengan menggunakan ampelas dan dicuci hingga bersih dan

dikeringkan. Ditimbang bubuk TiO2 sebanyak 1 gram kemudian ditambahkan 4 ml

etanol dan diaduk dengan stirrer magnetic selama 30 menit dengan kecepatan 300 rpm

agar homogen. TiO2 yang sudah berbentuk pasta dilapiskan ke permukaan sisi dalam

tembikar, dan diratakan dengan spatula. Sesudah proses pelapisan, Tembikar yang

telah terlapisi TiO2 dibiarkan mengering di udara terbuka. Lalu siap untuk dehidrolisis

pada suhu 400°C selama 10 menit agar material organiknya menguap.

b. Pemurnian Sampel (air Gambut)

Ditempatkan 50 ml air sampel (Gambut) kedalam wadah Tembikar yang sudah

dilapisi Pasta TiO2 (batch reaktor fotokimia). Disinari dengan sinar matahari dengan

variasi penyinaran waktu 2, 4, 6, 8, dan 10 jam di 11,00-13,00 selama 5 hari dengan

intensitas cahaya dari 204,800 lux.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa fase TiO2

TiO2 dikarakterisasi menggunakan XRD. Sinar-X yang digunakan berasal dari Cu

dengan panjang gelombang 0,15406 nm dan dari sudut 20°-80°. Dari hasil karakterisasi ini

dapat dilihat fase kristalnya. Penentuan fase yang terjadi pada serbuk TiO2 tersebut

dilakukan dengan membandingkan puncak-puncak pada hasil karakterisasi, dapat diketahui

bahwa TiO2 dominan mengandung fase anatase.

ISBN 978-602-51349-0-6

16 PROSIDING


Gambar.1 Karakterisasi TiO2 dengan XRD

Analisa air Gambut

Sinar UV dengan Panjang gelombang di bawah 400 nm, dimana elektron akan

tereksitasi dari pita valensi melintasi celah pita ke arah pita konduksi, menghasilkan lubang

pada pita valensi dan elektron pada pita konduksi. Lubang TiO2 di pita valensi bereaksi

dengan molekul air atau ion OH- dan menghasilkan radikal hidroksil (OH•) yang kuat

senyawa pengoksidasi. Radikal hidroksil akan menguraikan polutan organik seperti asam

humat dalam cairan menjadi gas yang kemudian menguap atau menjadi zat lain yang tidak

berbahaya.

Pengukuran spektrum penyerapan air gambut bertujuan untuk menentukan

ketahanan lapisan TiO2 dengan penyinaran terus menerus setiap 2 jam dengan penggunaan

pengulangan sebanyak 4x. Penyinaran dilakukan pada rentang pukul 11.00-13.00 untuk 4

hari. Penyinaran dilakukan dengan mengganti sampel (air gambut) setiap 2 jam, dan

mengukur absorbansi masing-masing. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kestabilan TiO2

lapisan terhadap degradasi air. Pengukuran air gambut sebelum pemurnian diperoleh

sebagai 4,75. Hasil ini menunjukkan bahwa air mengandung beberapa senyawa organik

seperti asam humat, asam fulvat, dan humin. Setelah penyinaran dengan sinar matahari dan

lapisan Tembikar dengan TiO2 menunjukkan peningkatan pH. Hal ini dapat dilihat dari

kurva Gambar 2.

Gambar.2 Hubungan Waktu penyinaran dengan PH air Gambut

Dari kurva pada Gambar 2, tampak bahwa kenaikan pH selama penyinaran air

gambut dengan pemanfaatan sinar matahari. Setelah 10 jam terpapar peningkatan pH

0

2

4

6

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PH

waktu Penyinaran ( jam)

Hubungan PH dengan waktu penyinaran

ISBN 978-602-51349-0-6

17 PROSIDING


menjadi 5,44; Masing masing 6,65 dan 6,68 dan hingga 6.57. Ini karena semakin lama air

gambut dipenyinaran dengan sinar matahari, akan ada reaksi oksidasi yang dipicu oleh

adanya bahan fotokatalis TiO2 dalam reaksi mengakibatkan penurunan kandungan polutan

organik seperti asam humat dan dapat meningkatkan kualitas air. Dimana, semakin banyak

radikal OH yang terbentuk sehingga terjadi reduksi asam humat meningkatkan pH.

Hasil pengujian nilai COD dan BOD menunjukkan bahwa reaktor fotokatalis dari

modifikasi tembikar tanah liat dapat mereduksi kandungan dari BOD sebesar 4,45mg/l dan

COD sebesar 27,20 mg/l. Zat organik dan tingkat keasaman dari sampel air gambutpun

terlihat berkurang ditandai dengan PH 6,57.

KESIMPULAN

Tembikar Tanah Liat yang telah dimodifikasi dan dilapisi TiO2 dapat dijadikan sebagai

reactor fotokatalitik dalam proses pemurnian air, seperti dengan menaikkan PH air gambut

dari 4,75 hingga 6,57. Sehingga dapat dikalkulasikan sekitar 50,45% komponen asam

dalam air gambut dapat dihilangkan. Kemudian pemakaian reaktor fotokatalitik secara

berulang-ulang akan mengurangi kestabilan reaksi dari TiO2.

DAFTAR PUSTAKA

Ami pataya,S; Lobo Gareso,P; Juarlin,E. Characterization of a Layer of Titanium Dioxide

(TiO2) that is groun Using Spin Coating Method on a Glass Substrate. Physics

Department, Faculty of Mathematics and Natural Science, Hasanuddin

University.2016

Aziz, H.; Admin, A; Ririn,A; Lidya,T; Wahyuni,A; Munaf, E. Biomaterials supported with

titania as photocatalyst in peat water. Journal of Chemical and Pharmaceutical

Research, 2015:192-197

Aziz, H.; Admin, A.; Syukri; Safni; Olly, N.T.: Pengantar Fotokimia, Sukabina Press,

Padang, 2013.

Bergamasco, R; silva F; Arakawa, F; Yamaguchi,M; Miranda Reis,M.H; Tavares C.J;

Amorim, M.T; Granhen Tavares,C.R. Drinking water treatment in a gravimetric

flow system with tio2 coated membranes. Chemical Engineering Journal 174

(2011) 102– 109

Collet, R; Ribault, S, Use of ATP Bioluminescence for Rapid Detection and Enumeration

of Contaminants. The Milliflex Rapid Microbiology Detection and Enumeration

System. Merck. 2010.

Fajar. Uji Porositas Stoneware Sukabumi dengan Campuran Serbuk Gergaji Kayu Sengon.

Studio Keramik PPPPTK Seni dan Budaya Yogyakarta. 2016

Fujishima,A; N.Rao,T; A.Tryk,D. Titanium dioxide photocatalysis. Journal of

Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 (2000) 1–21

Madjene, F; Aoujit, Igout, S; Lebik,H; Boutra,B. a review: titanium dioxide Fotokatalis

for water treatment. Transnational Journal of Science and Technology, TJST. 2013

(34-39)

Nakata, K; Fujishima, A.. Titanium dioxide Fotokatalis. Journal of Photochemistry and

Photobiology C: Photochemistry Reviews 13 (2012) 169– 189

Tathe, A; Godhke, M; Pratima nikalje, A. A brief review: biomaterials and their

apllication. Pharmaceutical. International Journal of Pharmacy and

Pharmaceutical Sciences. 2010: 19-23.

Pori, P; Vilcnik, A.Structural studies of TiO2/wood coatings prepared by hydrothermal

deposition of rutile particles from TiCl4 aqueous solutions on spruce (Picea Abies)

wood. 2016:1-40.

ISBN 978-602-51349-0-6

18 PROSIDING


Tri Sanyoto, N; Trikasjono, T; Damar. Studi pendahuluan pembuatan fotoreaktor. Badan

Tenaga Nuklir Nasioanal. 2013.

Nasution, D,Y. Pengaruh waktu irradiasi dan laju alir terhadap degradasi fotokatalitik

larutan asam benzoat dengan titanium dioksida (tio2) sebagai katalis. Jurnal Sains

Kimia Vol 10, No.1, 2006: 27–30

Pan,S; Kudo,M. Recognition of Wood Porosity Based on Direction Insensitive Feature

Sets. Transactions on Machine Learning and Data Mining. ibai-publishing. 2012:

45-62

Gusfiyesi, A. Alif, H. Aziz, S. Arief, E. Munaf. J. 2014. Pharm. Biol. Chem Science.

Handbook Of Selected Indonesian Wood Species. 286/04 rev. 1 effecient wood processing

technologies in indonesia” 2008

Behera,S; Ghanty,S; Ahmad,F; santra,S; Benerjee,S. UV-Visible Spectrophotometric

Method Development and Validation of Assay of Paracetamol Tablet Formulation.

J Anal Bioanal Techniques 2012, 3:6

Hoffmann et al. Environmental Applications of Semiconductor Fotokatalis. W. M. Keck

Laboratories, California lnsfifute of Technology, Pasadena, California.1995.

Irianto. Kinetika Penurunan Warna & Zat Organik Air Gambut Menggunakan Tanah

Lempung Gambut Dengan Sistem Batch. Penelitian Puslitbang Pemukiman bekerja

sama dengan PAU ITB.1998

Kusnaedi. Mengolah Air gambut dan air kotor untuk air minum. Penebar swadaya.

Jakarta. 2006.

ISBN 978-602-51349-0-6

modifikasi tembikar tanah liat dengan fotokatalis tio

Documents