Perpustakaan Digital ITB

Fenol (C6H5OH) merupakan golongan senyawa aromatik yang dapat ditemukan pada beberapa limbah cair industri, seperti industri perminyakan, pemrosesan batubara, pembuatan kokas, petrokimia, industri kertas, dll. Fenol dapat berperan sebagai polutan meskipun pada konsentrasi rendah dalam air dan menimbulkan masalah kesehatan serius bagi manusia, hewan, serta kehidupan perairan. Oleh karena itu, perlu adanya pengolahan limbah cair yang mengandung fenol sebelum dibuang ke lingkungan. Batas kadar fenol dalam limbah cair yang diperboehkan untuk langsung dibuang ke lingkungan di Indonesia adalah 7 mg/L. Salah satu teknologi yang dikembangkan untuk mengolah limbah berbasis fenol adalah teknologi ozonasi. Ozon sudah banyak digunakan untuk menghilangkan polutan organik seperti fenol, sulfida, dan nitrat karena kemampuan oksidasi yang tinggi. Namun, proses ozonasi tunggal memiliki beberapa kelemahan antara lain proses oksidasi lambat, menghasilkan produk antara yang beracun, dan kelarutan ozon dalam air yang rendah mengakibatkan dosis ozon yang diperlukan tinggi. Penambahan katalis dalam reaktor ozonasi dapat meningkatkan selektivitas, mengurangi konsumsi ozon, dan meningkatkan laju reaksi dengan kontaminan, proses ini dikenal sebagai ozonasi katalitik. Zeolit dengan kandungan silika tinggi telah banyak digunakan sebagai katalis dalam proses ozonasi katalitik untuk mendegradasi berbagai senyawa organik dan anorganik termasuk fenol. Zeolit yang sudah pernah digunakan sebagai katalis dalam proses ozonasi katalitik untuk menghilangkan kontaminan fenol dalam air, antara lain zeolit ZSM-5, modernite, USY, beta, dan de-aluminated Y zeolite. Hidrofilisitas/hidrofobisitas, rasio silika dengan alumina (SiO2/Al2O3), luas permukaan, dan ukuran pori zeolit adalah halhal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan zeolit sebagai katalis dalam proses ozonasi katalitik. Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menentukan efisiensi optimum degradasi fenol dari limbah cair menggunakan teknologi ozonasi katalitik dengan katalis berbasis zeolit. Zeolit ZSM-5 dipilih sebagai katalis yang digunakan dalam penelitian ini. Tujuan khusus dari penelitian ini adalah (i) Sintesis zeolit nano ZSM- 5 menggunakan tubular reactor dalam oil bath dengan sistem batch. (ii) Melakukan karakterisasi sifat fisik dan kimia zeolit alam clinoptilolite, zeolit H-Y, zeolit HZSM- 5 komersial dan zeolit nano ZSM-5 hasil sintesis menggunakan XRD, XRF, dan SEM. (iii) Uji aktivitas katalis zeolit nano ZSM-5 dibandingkan dengan zeolit alam dan zeolit komersial menggunakan teknologi ozonasi katalitik untuk mendegradasi fenol dari limbah cair. Metode sintesis menggunakan reaktor tubular dalam oil bath dengan sistem batch terbukti dapat digunakan untuk sintesis zeolit nano ZSM-5 (producible) dan menghasilkan ukuran partikel dengan kisaran 86-96 nm. Ukuran kristalit dan ukuran kristal zeolit bertambah dengan seiring bertambahnya waktu dan temperatur sintesis. Rasio SiO2/Al2O3 zeolit hasil sintesis yang dihasilkan sekitar 50% rasio SiO2/Al2O3 prekursor. Konstanta laju degradasi fenol optimum sebesar 0,111 menit-1 dicapai menggunakan teknologi ozonasi katalitik dengan katalis ASP-5-210 (katalis nano ZSM-5 disintesis selama 5 jam dengan temperatur 210°C). Persentase degradasi fenol sebesar 95,63% dapat dicapai dengan durasi 30 menit pada kondisi tekanan (P) atmosferik, temperatur (T) = 30ºC, pH = 9, konsentrasi fenol 200 mg/L, laju alir 1 L/menit, dan 0,5 g katalis. Efisiensi degradasi limbah fenol ini dipengaruhi diantaranya oleh: (i) struktur kristal zeolit terutama bukaan pori yang sesuai dengan ukuran fenol, (ii) ukuran kristalit dan ukuran partikel yang kecil juga meningkatkan luas permukaan zeolit untuk mengadsorpsi ozon dan fenol, (iii) rasio SiO2/Al2O3 yang tinggi sehingga sifat hidrofilik zeolit sangat berkurang dan lebih selektif terhadap fenol. Degradasi fenol meningkat seiring bertambahnya rasio SiO2/Al2O3, namun hal tidak berlaku untuk zeolit alam clinoptilolite karena meskipun rasio SiO2/Al2O3 rendah kemampuan degradasinya tinggi, hal ini dipengaruhi oleh kekuatan asam lewis dan ukuran kristalitnya yang kecil.