Perpustakaan Digital ITB

Permasalahan industri tekstil di Indonesia adalah konsumsi air bersih yang tinggi serta limbah cair yang mengandung zat warna dengan molekul kompleks sehingga sukar terdegradasi secara alami, bersifat toksik dan mutagenik. Masalah ini bertambah berat ketika limbah tersebut mengandung zat warna tekstil dengan berat molekul tinggi seperti zat warna reaktif kromofor phthalocyianine. Struktur kimia zat warna ini mengandung ligan yang mengikat logam Co, Cu ataupun Cr sehingga menjadi lebih kompleks. Oleh karena itu, diperlukan metode pengolahan limbah yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi zat warna dengan berat molekul tinggi dan kompleks secara efisien. Selain itu, hasil pengolahannya diharapkan dapat digunakan kembali sebagai sumber air proses basah tekstil atau memiliki potensi wastewater recycle. Salah satu metode yang berkembang saat ini adalah penggunaan teknologi plasma dengan menghasilkan spesies oksidatif seperti OH•, O•, O3, dan H2O2 sehingga mampu menyisihkan zat organik. Pada penelitian ini digunakan plasma pijar lucutan korona yang dihasilkan dari generator listrik tegangan tinggi dengan konfigurasi elektroda titik-bidang. Jenis plasma ini termasuk ke dalam plasma dingin yang efisien dalam menghasilkan spesies oksidatif. Penelitian penyisihan zat organik menggunakan plasma ini telah banyak dilakukan peneliti lain, namun menggunakan model zat organik dengan berat molekul yang relatif rendah. Oleh karena itu, pada penelitian disertasi ini digunakan zat warna reaktif kromofor phthalocyanine yang memiliki ukuran molekul besar (BM 1079.60 g/mol) dan kompleks serta penggunaan katalis besi secara tersuspensi maupun terimobilisasi pada material poliakrilonitril (PAN) yang menjadi kebaruan dan menarik untuk diteliti. Perhitungan kinetika, energi efisiensi serta prediksi derivate zat warna juga menjadi kebaruan dalam penelitian ini. Tahapan penelitian dibagi menjadi empat tahap meliputi pembuatan dan karakteristik plasma pijar lucutan korona, pengolahan zat warna menggunakan plasma pijar, pembuatan katalis terimobilisasi dan pengolahan zat warna menggunakan plasma dengan katalis terimobilisasi. Hasil percobaan menunjukkan bahwa plasma pijar lucutan korona tertinggi dapat dibentuk dari elektroda titik-bidang pada tegangan 21 kV yang menghasilkan panjang pancaran 1,52 cm serta konsentrasi ozon sebesar 69,8 ppm. Konsentrasi zat warna, pH, katalis maupun waktu pajanan berpengaruh terhadap efisiensi penyisihan zat warna menggunakan plasma pijar lucutan korona. Nilai optimum proses plasma pijar lucutan korona diperoleh pada tegangan 21 kV, jarak antar elektroda 4,0 cm dan laju alir O2 1 L/menit, pH 3, serta katalis Fe 0,5 mM dengan efisiensi dekolorisasi 100% dan penyisihan COD 82,9 % selama 60 menit pajanan. Kinetika reaksi penyisihan zat warna reaktif phthalocyanine menggunakan plasma pijar lucutan korona mengikuti orde 1 dengan nilai 0,0249 menit-1 tanpa katalis dan meningkat hampir 2,5 kali lipat menjadi 0,0644 menit-1 dengan katalis terimobilisasi dan 5 kali lipat menjadi 0,1283 menit-1 dengan penambahan katalis tersuspensi. Energi efisiensi penyisihan zat warna mencapai 0,17 g/kWh tanpa penambahan katalis dan meningkat menjadi 0,27 g/kWh dengan penambahan katalis tersuspensi. Pajanan plasma pada serat poliakrilonitril berhasil merubah struktur kimia serat sehingga mampu melakukan imobilisasi katalis besi. Hasil uji Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkan bahwa katalis besi menempel pada kain poliakrilonitril baik sebelum maupun setelah percobaan pencucian. Hasil uji gugus fungsi menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR) diketahui bahwa terjadi perubahan gugus fungsi yang meningkatkan sifat hidrofil kain poliakrilonitril. Penggunaan katalis besi terimobilisasi pada poliakrilonitril mampu menyisihkan zat warna tekstil dengan efisien. Dalam waktu 60 menit, penyisihan zat warna phthalocyanine mencapai 98,3 % dengan tetapan laju reaksi 0,0644 menit-1. Hasil ini menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan zat warna menggunakan plasma pijar lucutan korona menggunakan katalis besi terimobilisasi lebih rendah dibandingkan dengan katalis besi tersuspensi namun lebih tinggi dibandingkan tanpa katalis. Pengujian FTIR dan AAS menunjukkan bahwa logam Cu yang terikat pada ligan zat warna terputus sehingga kromofor Phthalocyanine rusak dan tidak mampu menghasilkan warna pada cahaya tampak. Selain itu, hipotesis baru disampaikan dari hasil uji FTIR yang menunjukkan bahwa endapan zat warna terbentuk karena dari putusnya gugus sulfonate. Hasil penelitian menunjukkan bahwa plasma pijar lucutan korona dengan penambahan katalis besi tersuspensi maupun terlekat meningkatkan kinerja penyisihan zat warna dengan molekul besar. Pengembangan lebih lanjut untuk menempelkan katalis besi pada media masih diperlukan supaya tercapai jumlah massa yang optimal per unit luas material. Hasil pengolahan limbah cair pencelupan menggunakan plasma pijar lucutan korona memiliki potensi sebagai alternatif substitusi air proses untuk proses basah tekstil.