Perpustakaan Digital ITB

Pencemaran badan air oleh limbah zat warna menjadi salah satu masalah lingkungan yang memerlukan penanganan. Teknik fotokatalisis menggunakan material semikonduktor titanium dioksida (TiO2) yang diaktifkan oleh cahaya dipandang sebagai metode yang ekonomis untuk menyelesaikan masalah tersebut. Meskipun demikian, diperlukan teknik modifikasi katalis untuk mengantisipasi rumitnya pemisahan katalis setelah proses pengolahan berakhir. Modifikasi dilakukan melalui imobilisasi katalis pada permukaan polimer penyangga yang ringan, transparan dan bersifat termoplastik menggunakan teknik thermal milling. Massa jenis dan transmitansi merupakan dua parameter utama polimer berlapis katalis yang berperan penting dalam dekomposisi limbah zat warna tekstil. Modifikasi alat milling yang terintegrasi dengan pengatur temperatur dan waktu telah dilakukan untuk mengontrol massa jenis dan transmitansi polimer berlapis katalis. Imobilisasi dilakukan dengan melapiskan TiO2 anatase fase teknis pada permukaan polimer termoplastik. Selanjutnya, proses fotodegradasi diamati dalam dekomposisi larutan limbah model metilen biru (MB) berbantukan polimer berlapis katalis TiO2 di bawah penyinaran sinar matahari. Sebagai studi pendahuluan dalam penelitian ini, telah dilakukan dua macam modifikasi sistem peralatan thermal milling berupa modifikasi milling cylinder dengan menambahkan rangkaian pemanas dan modifikasi milling cylinder berbasis oven listrik. Modifikasi pertama belum dapat menjamin proses imobilisasi berlangsung dengan temperatur konstan, serta dibutuhkan waktu yang cukup lama dalam setiap proses imobilisasi. Modifikasi kedua ternyata dapat memperbaiki sistem pengontrolan temperatur, dan waktu yang diperlukan dalam setiap proses milling berlangsung dengan cukup singkat. Dengan demikian dalam eksperimen selanjutnya digunakan teknik thermal milling berbasis oven listrik. Pemilihan material penyangga katalis telah dilakukan melalui pelapisan partikel TiO2 pada tiga jenis polimer termoplastik berbentuk bulir, yaitu polystyrene (PS), linear-low density polyethylene (LLDPE), dan polipropilena (PP). Proses ini disertai pemanasan di sekitar titik Heat Deflection Temperature (HDT) masing-masing polimer. Berdasarkan massa jenis dan transmitansi polimer setelah dilapisi TiO2 pada temperatur 100 oC selama 60 menit, polimer PP menjadi material penyangga terbaik bagi partikel TiO2 dengan massa jenis dan transmitansi berturut-turut sebesar 0,872 g/cm3 dan 58%. Proses imobilisasi katalis di permukaan polimer telah dilakukan dengan melapiskan TiO2 pada permukaan polimer PP dengan memvariasikan parameter operasi milling (temperatur dan waktu milling). Perubahan massa jenis dan transmitansi akibat perlakukan tersebut dikaji untuk memprediksi parameter operasi milling yang optimum dalam pabrikasi polimer berlapis katalis yang digunakan dalam fotodegradasi metilen biru (MB). Uji fotodegradasi telah dilakukan untuk mengetahui pengaruh parameter-parameter katalis berupa jumlah lapisan polimer berlapis katalis di permukaan larutan uji, serta temperatur dan durasi milling terhadap fotodegradasi MB. Fotodegradasi MB ditunjukkan oleh pengurangan konsentrasi MB dalam larutan uji. Diperoleh hasil bahwa dua lapisan butiran PP berlapis TiO2 menghasilkan laju fotodegradasi larutan MB yang optimum. Proses milling yang berlangsung pada temperatur 100 oC selama 90 menit menghasilkan katalis yang mampu menguraikan MB secara optimal. Lamanya proses fotodegradasi juga mempengaruhi sifat fisika dan kimia limbah model MB. Setelah lima hari penyinaran, konsentrasi larutan MB mengalami degradasi sebesar 99,5 % dan warna larutan uji terdegradasi dari warna biru hingga menjadi bening. Spektrum serapan Infra Red (IR) larutan uji MB juga menunjukkan perubahan karakteristik ikatan kimia senyawa MB. Semakin lama proses penyinaran, semakin bertambah konsentrasi hidroksil radikal OH- dalam larutan MB yang ditunjukkan oleh bertambahnya nilai pH. Dalam penelitian ini juga telah dilakukan pengujian stabilitas penempelan katalis di permukaan polimer. Untuk menyelidiki stabilitas katalis, pengujian fotodegradasi diulang beberapa kali dengan menggunakan material polimer berlapis katalis yang sama. Setelah lima kali pengulangan, polimer berlapis katalis TiO2 masih mampu menguraikan hingga 97% senyawa MB dalam larutan uji. Material fotokatalis yang dipabrikasi dalam penelitian ini berpotensi besar untuk digunakan dalam pengolahan air limbah organik dalam skala besar di daerah beriklim tropis dengan memanfaatkan sinar matahari. Selain itu, teknik ini tidak memerlukan penanganan yang rumit dalam proses pemisahan katalis dari air olahan, sehingga dapat menekan biaya operasional. Lebih dari itu, material yang dikembangkan ini menjadi alternatif katalis yang yang digunakan secara berulang untuk menguraikan larutan MB atau polutan organik lainnya.