USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM
APLIKASI NANOTEKNOLOGI DALAM PENYEDIAAN AIR BERSIH LAYAK KONSUMSI DARI LIMBAH ZAT WARNA TEKSTIL DENGAN MATERIAL FOTOKATALITIK TITANIUM DIOKSIDA
TERMODIFIKASI KARBON/UREA
BIDANG KEGIATAN : PKM PENELITIAN
Diusulkan Oleh :
Erlina Arikawati (M0312020) Angkatan 2012
Kartiko Nugroho (M0312034) Angkatan 2012
Siti Khoirun Annisak (K3313068) Angkatan 2013
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2015
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Daftar Isi ... iii
Daftar Gambar ... iv
Ringkasan ... v
BAB I Pendahuluan A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Tujuan Khusus ... 2
C. Urgensi penelitian... 2
D. Temuan yang Diharapkan ... 2
E. Kontribusi Terhadap Ilmu Pengetahuan ... 2
F. Luaran yang Diharapkan ... 2
G. Manfaat ... 3
BAB II Tinjauan Pustaka A. Aplikasi Nanoteknologi ... 3
B. Fotokatalis Nanopartikel TiO2 ... 3
C. Metode Arc Discharge ... 4
D. Zat Warna Metilen Biru... 5
BAB III Metode Penelitian A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 5
B. Alat dan Bahan ... 5
C. Cara kerja ... 6
D. Luaran dan Indikator Capaian ... 7
E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data ... 7
F. Penafsiran Data ... 8
G. Penyimpulan Hasil Penelitian ... 8
BAB IV Biaya dan Jadwal kegiatan A. Anggaran Biaya ... 8
B. Jadwal Kegiatan ... 9
Daftar Pustaka... 9
Lampiran A. Biodata Ketua dan Anggota ... 11
B. Justifikasi Anggaran Kegiatan ... 17
C. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas ... 19
D. Surat Pernyataan Ketua Peneliti ... 20
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema fotoeksitasi yang diikuti oleh deeksitasi pada permukaan semikonduktor 3 ... 4 Gambar 2. Skematik rangkaian alat percobaan pada metode arc-
discharge konvensional dan dalam media cair ... 5
Gambar 3. Struktur zat warna metilen biru (C16H18ClN3S) ... 5 Gambar 4. Setting alat metode arc-discharge ... 6
Ketersediaan air bersih layak konsumsi di Indonesia semakin mengkhawatirkan. Selain cuaca ekstrem, peningkatan limbah cair industri tekstil juga menjadi penyebab semakin berkurangnya air bersih di Indonesia. Nanomaterial titanium dioksida merupakan semikonduktor paling dapat diandalkan dalam reaksi fotokatalitik dalam mendegradasi berbagai senyawa organik yang terkandung dalam limbah zat warna tekstil. Akan tetapi, kinerja TiO2 ini terbatas pada daerah sinar UV. Untuk meningkatkan aktivitas TiO2 dalam mendegradasi limbah pada panjang gelombang lebih lebar (Sinar tampak) dapat dioptimalkan dengan modifikasi karbon/urea. Pada penelitian ini dilakukan sintesis nanomaterial TiO2
termodifikasi karbon/urea yang digunakan sebagai material fotokatalitik dengan metode arc-discharge. Karbon akan menyempitkan energi bandgap dari TiO2 dan
urea akan membentuk gugus fungsi –NH2 pada permukaan nanomaterial yang
terbentuk sehingga meningkatkan dispersitas TiO2 terhadap limbah zat warna.
Metode arc discharge adalah salah satu metode top down yang digunakan untuk sintesis nanopartikel dengan keunggulan praktis, murah dan mudah dilakukan. Metode arc-discharge ini menghasilkan nanokomposit TiO2-Karbon dengan gugus
fungsi –NH2 pada permukaan yang diharapkan dapat terdispersi sempurna dalam
limbah cair dan sensitifitasnya melebar ke daerah sinar tampak. Hasil TiO2 termodifikasi selanjutnya dikarakterisasi untuk mengetahui perubahan struktur dan karakter kristal dengan XRD; morfologi dan ukuran material dengan SEM dan TEM; dan sifat-sifat kelistrikan dengan spektrofotometri Uv-Vis reflektansi serta gugus fungsional yang terkandung dengan FTIR. Untuk mengetahui aktivitas fotokatalitik TiO2 termodifikasi, dilakukan uji fotokatalitik terhadap limbah tekstil. Dengan melarutkan material dalam fasa padatnya ke dalam limbah tekstil, dilakukan scanning dengan sinar Uv-Visible. Uji ini berfungsi untuk mengetahui kisaran respon panjang gelombang material pada daerah Uv-Visible. Nanomaterial yang dihasilkan dalam penelitian ini diharapkan memiliki keefektifan fotokatalitik mencapai 90% dalam mendegradasi limbah tekstil. Dengan demikian limbah cair tekstil menjadi layak dikonsumsi dan ketersediaan air bersih semakin meningkat.
BAB 1 PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Air telah menjadi kebutuhan primer bagi manusia. Namun datangnya musim kemarau dan cuaca ekstrem mengakibatkan kondisi ketersediaan air minum dan air bersih di Indonesia semakin mengkhawatirkan. Menurut data LIPI 2012, Indonesia memiliki peringkat terburuk dalam pelayanan ketersediaan air bersih dan layak konsumsi se-Asia Tenggara (Koran Jakarta, 2015).
Di sisi lain, pertumbuhan industri tekstil di Indonesia mengalami peningkatan signifikan, hal ini dibuktikan dengan nilai ekspor tekstil dari tahun ke tahun yang menunjukkan sintemen positif (Hidayat, 2014). Industri tekstil ini memanfaatkan banyak air dalam proses produksi dan menghasilkan limbah cair yang memiliki warna pekat, umumnya berasal dari sisa-sisa zat warna yang merupakan suatu senyawa kompleks aromatik yangLimbah sulitcair did industri tekstil ini semakin mengurangi ketersediaan air bersih di Indonesia, maka
diperlukan pengolahan limbah cair tekstil yang mampu mendegradasi limbah secara maksimal sehingga menjadi layak untuk dikonsumsi.
Nanomaterial titanium dioksida (TiO2) merupakan semikonduktor paling dapat diandalkan dalam reaksi fotokatalitik dalam mendegradasi berbagai senyawa organik (Dai et al., 2015). Namun energi bandgap yang tinggi dari TiO2 mengakibatkan kinerja TiO2 terbatas pada daerah sinar UV. Kelemahan TiO2 ini perlu dioptimalkan dengan menggunakan media pendukung salah satunya adalah karbon (Subramani dkk, 2007). Grafit yang digunakan sebagai sumber karbon dapat melebarkan panjang gelombang kerja fotokatalitik TiO2 pada daerah cahaya sinar tampak. Hal ini memungkinkan penggunaan sinar matahari sebagai sumber sinar dalam fotokatalitik sehingga dihasilkan teknologi yang ramah lingkungan. Metode sintesis nanokomposit TiO2 dengan karbon yang digunakan ialah metode
arc-discharge karena memiliki banyak keunggulan yaitu praktis, mudah dan
murah (Miranzadeh et al., 2014). Menurut Sano (2002) metode arc-discharge di dalam media cair sebagai pengganti sistem vakum akan menghasilkan produk nanomaterial yang memiliki tingkat pemurnian yang cukup tinggi.
Berdasarkan penelitian Andhika (2014), nanokomposit TiO2-karbon telah berhasil difabrikasi dengan metode arc-discharge yang telah diuji aktivitas fotokatalitik sehingga diperoleh efisiensi degradasi sebesar 43,01%. Hal ini dikarenakan proses dispersi yang kurang sempurna, dimana material tidak dapat bercampur secara alami dengan media cair dari limbah. Kemudian berdasarkan penelitian Nandhika (2015) nanokomposit TiO2-karbon dengan modifikasi gugus –COOH dan OH pada permukaan TiO2-karbon memiliki efisiensi degradasi 73,6%. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai modifikasi permukaan dari nanokomposit TiO2-karbon sehingga dapat memaksimalkan
efisiensi aktivitas fotokatalitik untuk mendegradasi metilen biru hingga mencapai 90%.
Pada usulan ini, kami mengusulkan penelitian untuk modifikasi permukaan nanomaterial TiO2 termodifikasi karbon/urea sehingga diharapkan terbentuk material nanokomposit TiO2-Karbon yang pada permukaannya terdapat gugus – NH2. Material nanokomposit yang termodifikasi permukaan ini diharapkan dapat terdispersi sempurna dalam limbah cair dan sensitifitasnya melebar ke daerah sinar tampak. Sehingga ketika diaplikasikan dalam pengolahan limbah dapat digunakan cahaya matahari sebagai sumber sinar. Lebih lanjut diharapkan efisiensi aktivitas fotokatalitik nanokomposit TiO2-karbon termodifikasi permukaan dalam
mendegradasi limbah dapat meningkat hingga mencapai 90%. Limbah cair zat warna tekstil yang berhasil didegradasi diharapkan menjadi aman dan layak dikonsumsi sehingga dapat mendukung upaya peningkatkan ketersediaan air bersih di Indonesia.
B. TUJUAN KHUSUS
Pembuatan nanomaterial TiO2 termodifikasi karbon/urea menggunakan metode arc discharge media cair sebagai material dalam reaksi fotodegradasi limbah zat warna tekstil untuk aplikasi penyediaan air bersih layak konsumsi. C. URGENSI PENELITIAN
Pencemaran lingkungan akibat limbah zat warna adalah pencemaran yang krusial dan sulit diatasi karena sifatnya yang toksik, karsinogenik dan sulit diurai oleh mikroorganisme. Mengingat kebutuhan manusia terhadap air bersih dan potensi TiO2 termodifikasi karbon/urea sebagai material fotokatalitik dalam mendegradasi limbah zat warna tekstil maka penelitian pembuatan nanomaterial TiO2 termodifikasi karbon/urea ini sangat urgent untuk dilaksanakan sebagai solusi permasalahan pencemaran lingkungan akibat limbah zat warna dan mendorong upaya penyediaan air bersih layak konsumsi.
D. TEMUAN YANG DITARGETKAN
Dalam penelitian ini temuan yang ditargetkan adalah nanomaterial TiO2 hasil modifikasi dengan karbon/urea memiliki dispersitas yang tinggi terhadap zat warna tekstil, sehingga efektifitas fotodegradasi TiO2 akan meningkat hingga
mencapai 90%.
E. KONTRIBUSI TEHADAP ILMU PENGETAHUAN
Konstribusi dari penelitian ini adalah pengembangan ilmu pengetahuan di bidang penyediaan air bersih layak konsumsi berbasis nanoteknologi khususnya dalam sintesis material fotokatalitik. Dapat dijadikan referensi dalam sintesis dan modifikasi permukaan nanomaterial.
F. LUARAN YANG DIHARAPKAN
a. Material fotokatalisis TiO2 termodifikasi karbon/urea sebagai pengolah limbah tekstil dengan efektifitas tinggi.
b. Publikasi ilmiah tentang nanopartikel TiO2 termodifikasi karbon/urea sebagai material fotokatalisis dalam seminar nasional atau jurnal terakreditasi.
G. MANFAAT
a. Sebagai langkah pengembangan teknologi untuk modifikasi permukaan nanomaterial
b. Dapat memberikan informasi serta referensi baru mengenai sintesis dan aplikasi nanopartikel TiO2 termodifikasi karbon/urea dalam pengolahan
limbah tekstil.
c. Pengembangan teknologi penyediaan air bersih layak konsumsi berbasis fotokatalitik
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA A. Aplikasi Nanoteknologi
Nanoteknologi dapat didefinisikan sebagai rekayasa dalam
pembuatanmaterial, fungsional, maupun piranti dalam skala nanometer. Berbagai aplikasi nanoteknologi di berbagai bidang diantaranya yaitu elektronika, militer, industri automotif, dan industri konveksi.Aplikasi nanoteknologi dapat digolongkan menjadi tiga bagian, yakni nanoteknologi bertahap, nanoteknologi evolusioner, dan nanoteknologi radikal. Nanoteknologi bertahap adalah aplikasi nanoteknologi yangbersifat jangka pendek. Nanoteknologi evolusioner adalah aplikasi nanoteknologi yang belum terwujudkan dalam jangka pendek. Sedangkan nanoteknologi radikal adalah berbagai kemungkinan aplikasi yang di masa depan juga nampak tidak memungkinkan (Dwandaru, 2012).
B. Fotokatalis Nanopartikel TiO2
TiO2 merupakan semikonduktor yang paling sesuai digunakan dalam berbagai reaksi fotokatalis. TiO2 sebagai fotokatalis memiliki keunggulan diantaranya memiliki aktivitas fotokatalis tinggi, non toksik, tahan terhadap korosi, tidak larut dalam air. TiO2 juga memiliki kemampuan menyerap sinar yang tinggi yang ditandai dengan nilai energi celah pita (Eg) yang sesuai, yaitu sebesar 3,2 eV untuk struktur anatase (Castro et al., 2009). Aktivitas fotokatalisis TiO2 dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor yang menentukan aktivitas fotokatalis TiO2 adalah morfologi permukaan, luas permukaan, fasa kristal, kristalinitas (Sutrisno et al, 2005) dan ukuran kristal terutama dalam skala nano (Kustiningsi et al, 2009).
Prinsip dari semikonduktor dalam reaksi fotokatalis sesuai skema fotoekstitasi yang ditunjukkan Gambar 1 adalah sebagai berikut. Suatu semikondutor tipe n dikenai cahaya (hʋ) dengan energi yang sesuai, maka elektron (e-) pada pita valensi akan pindah ke pita konduksi, dan meninggalkan lubang positif (hole, disingkat sebagai h+) pada pita valensi. Sebagian besar pasangan e- dan h+ ini akan berekombinasi kembali, baik di permukaan (jalur A) atau di dalam bulk partikel (jalur B). Sementara itu sebagian pasangan e- dan h+
dapat bertahan sampai pada permukaan semikondutor (jalur C dan D). Di mana
h+ dapat menginisiasi reaksi oksidasi dan dilain pihak e- akan menginisiasi reaksi
reduksi zat kimia yang ada disekitar permukaan semikonduktor (Gunlazuardi, 2001).
Gambar 1. Skema fotoeksitasi yang diikuti oleh deeksitasi pada permukaan semikonduktor (Linsebigler, A.L., G. Lu, dan J.T. Yates, 1995)
Pada perkembangannya TiO2 banyak dimodifikasi menjadi ukuran nano (1-100 nm). Suatu material dengan ukuran nano diketahui memiliki berbagai keunggulan diantaranya: partikelnya memiliki ketahanan terhadap perubahan sifat kimia dan fisik lingkungan, kekerasan mekanik, ketahanan termal, dan elastisitas yang tinggi (Kartohardjono, 2009).
C. Metode Sintesis Arc Discharge
Metode arc discharge atau metode pijar api adalah salah satu metode top
down untuk membuat nanomaterial. Metode ini telah digunakan untuk
mempreparasinanopartikel berbasis karbon, seperti fullerenes, carbon nanotubes dan carbonbased nanoparticles yang lainnya dengan menggunakan elektroda grafit padatekanan rendah dengan mengalirkan arus dan tegangan tinggi (Ando dkk., 2004;Saraswati dkk., 2011). Metode arc discharge merupakan metode yang praktis dan ekonomis yang memiliki kemampuan menghasilkan produk dengan jumlah yang cukup besar. Dengan melimpahnya produk, juga dapat menyebabkan perubahan sifat-sifat materialnya di mana produk yang dihasilkan berupa nanomaterial. Namun selain nanomaterial yang dihasilkan, metode ini juga menimbulkan adanya kontaminan yang tidak diinginkan sehingga perlu adanya proses pemurnian yang mahal dan cenderung kompleks. Maka dari itu dibutuhkan
arc discharge di dalam media cair yang mekanisme kerjanya lebih alami
memisahkan nanomaterial dengan kontaminan sehingga produk nanomaterial yang dihasilkan memiliki tingkat pemurnian yang cukup tinggi (Sano dkk., 2002). Secara umum skematik rangkaian alat percobaan pada metode arc discharge konvensional dan dalam media cair dapat dilihat pada Gambar 2 sebagai berikut.
Gambar 2. Skematik rangkaian alat percobaan pada (a) metode arc-discharge konvensional (b) metode arc-discharge dalam media cair (Szabo et
al., 2010)
D. Zat Warna Metilen Biru
Zat warna umumnya dibuat dari senyawa azo dan turunannya yang merupakan gugus benzena.Dalam industri tekstil, metilen biru merupakan salah satu zat warnathiazine yang sering digunakan, karena harganya ekonomis dan mudah diperoleh (Hamdaoui and Chiha, 2006). Metilen biru yang memiliki rumus kimia C16H18ClN3S, adalah senyawa hidrokarbon aromatik yang beracun dan merupakan dye kationik dengan daya adsorpsi yang sangat kuat. Pada umumnya digunakan sebagai pewarna sutra, wool, kertas, peralatan kantor dan kosmetik. Senyawa ini berupa kristal berwarna hijau gelap. Ketika dilarutkan dalam air atau alkohol akan menghasilkan larutan berwarna biru. Memiliki berat molekul 319.86 gr/mol, dengan titik lebur di 105 oC (Uygur dan Kok, 2007). Struktur dari zat warna metilen biru ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur zat warna metilen biru (C16H18ClN3S)
BAB 3
METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan selama 5 bulan di sub laboratorium Kimia FMIPA UNS.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah Seperangkat alat Arc-discharge,
Spektrofotometer X-Ray Diffraction Shimadzu 6000, SEM (Scanning
Electron Microscopy), TEM (Transsmission Electron Microscopy),
Spektrofotometer Uv-Vis Reflektansi, Spektrofotometer Uv-Vis Shimadzu HR 4000, FTIR ( Fourier transform Infrared ), neraca snalitik Sartorius BP
110 (maks : 110 gram; min : 0,001 gram), power Supply (maks: 110 A; min: 10 A), kuvet, Furnace, hot plate, klem, peralatan gelas dan Plastik (Pyrex dan Duran). Sedangkan bahan yang digunakan adalah grafit, titanium dioksida teknis, etanol 70%, etanol 96%, akuades, urea, zat warna Metilen biru.
C. Cara Kerja 1. Sintesis
Dengan mengisi larutan etanol dan urea ke dalam gelas beker, elektroda karbon dipasang sebagai anoda dan katoda. Pada katoda di selubungi dengan bahan dengan perbandingan TiO2:C:Binder (1:3:1). Salah satu elektroda dibuat runcing supaya memudahkan dalam pemasangan elektroda dengan jarak kedekatan yang sangat kecil sekitar 1-5mm. Hal ini dilakukan supaya terjadi loncatan ion-ion listrik yang ditandai dengan loncatan bunga api. Anoda maupun katoda diset-up di dalam gelas beker berisi larutan etanol : Urea seperti pada Gambar 4. Arus yang digunakan dalam metode ini kisaran 10-20 A. Dilakukan variasi konsentrasi etanol dengan urea sebagai media larutan diantaranya (50%:0%); (50%:10%); (50%:25%); (50%:75%) dan (50%:100%). Proses ini berlangsung dari munculnya bunga api hingga tidak terlihat lagi dalam waktu antara 10-15 menit. Pengaturan alat dapat dilihat pada Gambar 4 sebagai berikut.
Gambar 4. Setting alat metode arc-discharge.
2. Karakterisasi
Karakterisasi modifikasi yang terbentuk dari karbon dan TiO2 dapat diketahui dengan menggunakan beberapa instrumen diantaranya yaitu : FT-IR digunakan untuk mengetahui gugus fungsional yang terkandung dalam nanokomposit, sedangkan untuk mengetahui perubahan struktur yang terkandung dalam modifikasi karbon dengan TiO2 digunakan SEM (Scanning Electron Microscopy) dan untuk mengetahui data kristalinitasnya dapat
digunakan difraktometer sinar X (XRD) serta untuk mengetahui morfologi kristalnya secara keseluruhan dapat digunakan TEM (Transsmission Electron
Microscopy). Digunakan pula spektrofotometer UV-Vis Reflektansi untuk
mengetahui besarnya energi band-gap hasil nanokomposit yang terbentuk. 3. Uji fotokatalitik
Setelah dilakukan karakterisasi, selanjutnya dilakukan uji fotokatalitik untuk mengetahui efisiensi dari aktivitas fotokatalitik masing-masing nanokomposit yang terbentuk. Uji ini dilakukan dengan cara menambahkan 0,1 gram partikel nanokomposit yang terbentuk ke dalam kuvet yang berisi 5 ml metilen biru. Proses degradasi limbah dilakukan langsung dibawah lampu
merkuri selama 60 menit, dan setiap 15 menit di hitung nilai absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui waktu dan efisiensi optimumnya. Hasil yang didapat berupa data absorbansi sehingga dapat dicari nilai dari konstanta laju reaksi guna mengetahui efektifitas sebagai material fotokatalisis.
D. Luaran dan Indikator Capaian
No. Tahapan Luaran Indikator capaian
1. Sintesis Nanokomposit Dispersitas dalam nanokomposit karbon-TiO2 dengan etanol dan air
TiO2 termodifikasi modifikasi meningkat
karbon/urea permukaan gugus – dibandingkan TiO2
NH2 tanpa modifikasi
2. Karakterisasi :
a. Uji XRD Data kristanilitas Terdapat puncak- puncak khas dari karbon dan TiO2
b. Uji TEM Data struktur kristal Struktur yang
terinkorporasi antara TiO2 dan karbon. c. Uji SEM Data morfologi Memiliki morfologi
kristal keseluruhan yang sperikal d. Uji Data energi bandgap energi band-gap
Spektrofotometri TiO2 mengalami
Uv-Vis Reflektansi penyempitan
e. Dispersitas Data dispersitas Material TiO2
material termodifikasi
terdispersi baik dalam air dan etanol f. FTIR Data gugus fungsi Terdapat gugus
fungsi Ti-O, Ti-C, - NH2
3. Uji efektivitas
Pengolahan Limbah tekstil dapat Konsentrasi
limbah tekstil terdegradasi berkurang mencapai 90%
E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data
Hasil material TiO2 termodifikasi karbon/urea dilakukan analisis FT-IR mengetahui gugus fungsional yang terkandung dalam nanokomposit, sedangkan untuk mengetahui perubahan struktur digunakan SEM (Scanning Electron
Microscopy) dan untuk mengetahui data kristalinitasnya dapat digunakan
difraktometer sinar X (XRD) serta untuk mengetahui morfologi kristalnya secara keseluruhan dapat digunakan TEM (Transsmission Electron Microscopy). Digunakan pula spektrofotometer UV-Vis Reflektansi untuk mengetahui besarnya
energi band-gap hasil nanokomposit yang terbentuk. Serta uji fotokatalitik dengan berdasarkan data penurunan absorbansi menggunakan spektrofotometer Uv-Vis. F. Penafsiran Data
Data kristalinitas dimungkinkan diperoleh puncak khas dari karbon dan TiO2. Dari data SEM akan diperoleh perubahan struktur antara TiO2 dan karbon dan dengan data TEM yang material TiO2 termodifikasi dapat diketahui morfologi serta gugus fungsi yang terkadung dalam nanomaterial berdasarkan data FTIR. Dari data UV-Vis reflektansi dapat diketahui data energi bandgapdari nanomaterial hasil modifikasi.Degradasi limbah tekstil dapat diamati dari perubahan konsentrasi. Perubahan konsentrasi limbah tekstil diketahui dari perubahan absorbansi dengan spektrofotometer Uv-Vis. Dengan mengetahui kisaran respon panjang gelombang material pada daerah Uv-Vis, didapat nilai absorbansi sehingga dapat dihitung konsentrasinya dengan perhitungan statistik. Semakin besar perubahan nilai konsentrasi, semakin efektif aktivitas material hasil sintesis sebagai fotokatalis. Oleh karena itu, degradasi limbah tekstil yang dilakukan semakin efektif.
G. Penyimpulan Hasil Penelitian
Material TiO2 termodifikasi karbon/urea yang dihasilkan memiliki gugus fungsional –NH2 pada permukaannya, masih terdapat puncak-puncak khas dari karbon dan TiO2, memiliki morfologi yang sperikal, serta struktur yang terinkorporasi antara TiO2 dan karbon. Material nanokomposit ini memiliki aktivitas fotokatalitik yang lebih baik dibandingkan dengan TiO2 murni tanpa modifikasi. Keefektifitasan degradasi limbah zat warna tekstil ditentukan dari persen penurunan konsentrasi limbah zat warna. Semakin besar penurunan nilai konsentrasi, semakin efektif aktivitas material hasil sintesis sebagai fotokatalis. Oleh karena itu secara keseluruhan, degradasi limbah tekstil yang dilakukan semakin efektif. Peningkatan degradasi limbah zat warna tekstil oleh material TiO2 termodifikasi karbon/urea akan berpotensi untuk mendukung upaya peningkatan ketersediaan air bersih layak konsumsi di Indonesia.
BAB 4
BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN A. Ringkasan Anggaran Biaya
No Jenis Anggaran Biaya (Rp)
1 Peralatan Penunjang 3.175.000
2 Bahan Habis Pakai 4.375.000
3 Perjalanan 3.125.000
4 Lain-lain 1.825.000
B. Jadwal Kegiatan
Bulan Bulan ke Bulan ke Bulan ke Bulan ke No Kegiatan ke1 2 3 4 5
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 Preparasi alat dan
Bahan 2 Preparasi alat metode arc- Discharge 3 Sintesis materialTiO2termodi Fikasi 4 Karakterisasi 5 Uji fotokatalitik 6 Penyusunan Laporan DAFTAR PUSTAKA
Ando, Y., Zhao, X., Sugai, T., dan Kumar, M., 2004, Growing Carbon Nanotubes,
Materials Today, Review Feature, Vol 7, 22-29.
Andika, I.F., 2014, Fabrikasi Nanokomposit Tio2/Karbon Sebagai Material Fotokatalitik dengan Metode Arc Discharge dalam Media Cair, Skripsi, Fakutas MIPA Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Castro, A.L., Synthesis of anatase TiO2 nanoparticles with high temperature stalility and photocatalytic activity. Solid State Sciences, 10 (2008), pp. 602–606.
Dai, J.,Yang J., Wang X., Zhang L., dan Li Y., 2015, Enhanced visible-light photocatalytic activity for selective oxidationof amines into imines over TiO2(B)/anatase mixed-phase nanowires, Applied Surface Science, Vol 349, 343–352
Dwandaru, W.S.B., 2012, Aplikasi Nanosains Dalam Berbagai Bidang Kehidupan:Nanoteknologi, Seminar Regional Nanoteknologi, 23 Juni 2012, Yogyakarta, Indonesia, 1-9
Gunlazuardi, J., 2001, Fotokatalisis pada Permukaan TiO2 : Aspek
Fundamentaldan Aplikasinya, Seminar Nasional Kimia Fisika II,
Universitas Indonesia, Jakarta
Hamdaoui, O., and Chiha, M., 2006, Removal of Methylene Blue from Aqueous Solutions by Wheat Bran, Acta Chimica Slovenica, Vol 54, 407–418.
Hidayat, A., 2014, MEA 2015, Ekspor Tekstil Indonesia akan Rajai ASEAN,
http://www.kompasiana.com/a.hidayat/mea-2015-ekspor-tekstil-indonesia- akan-rajai-asean_54f974fca3331148548b47df, diakses pada 17 September 2015.
Kartohardjono. 2009. Pengaruh Ukuran Nano Terhadap Sifat Mekanik
Partikel.Bandung: ITB Press.
Koran Jakarta, 2015, Awas, Indonesia Krisis Air Bersih, http://www.koran- jakarta.com/?35000-awas-indonesia-krisis-air-bersih, diakses pada 21 September 2015.
Kratschmer, W., Lamb, L.D., Fostiropoulos, K., dan Huffman, D.R., 1990, Solid C60 : A New Form of Carbon. Nature, 347, 6291, 354-358.
Kustiningsih, Slamet, Mulia, dan Purwanto. 2009. Sintesis dan Karakterisasi Fotokatalis TiO2 Nanotubes Dengan Metode Kombinasi Hydrothermal
dan Sonikasi. Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia.
Linsebigler, A.L., Lu, G., dan Yates, J.T., 1995, Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanism, and Selected Result, Chemical Review, Vol 95, 735-758.
Miranzadeh, M., dan Kassaee, M.Z., 2014, Solvent effects on arc discharge fabrication of durable silver nanopowder and its application as a recyclable catalyst forelimination of toxic p-nitrophenol, Chemical Engineering
Journal, Vol 257, 105–111.
Nandika, A.O., 2015, Sintesis dan Modifikasi Nanopartikel TiO2-Karbon Untuk Peningkatan Aktifitas Fotokatalitik dalam Reaksi Degradasi Metilen Biru dengan Metode Arc Discharge dalam Media Etanol/Asam asetat,
Skripsi, Fakutas MIPA Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Sa’adah,Hastuti, RN.,.dan Prasetya N., 2013, Pengaruh Asam Formiat Pada Bulu Ayam sebagai AdsorbenTerhadap Penurunan Kadar Larutan Zat Warna Tekstil Remazol Golden Yellow RNL,Chem info,Vol 1, No 1 Hal 202 - 209, 2013.
Sano, N., Wang, H., Alexandrou, I., Chhowalla, M., dan Teo, K.B.K., 2002,Properties of Carbon Onions Produced by an Arc Discharge in Water,Journal of Applied Physics, Vol 92, No. 5, 2783-2788.
Saraswati, T.E., Ogino, A., dan Nagatsu, M., 2011, Surface Modification of Graphite Encapsulated Iron Nanoparticles by Plasma Processing,
Diamondand Related Materials, Vol. 20, 359-363.
Subramani, A.K., Byrappa, K., Anada, S., Ray, K.M.L., Ranganathaiah, C., danYoshimura, M., 2007, Photocatalytic Degradation of Indigo Carmine DyeUsing TiO2 Impregnated Activated Carbon, Bulletin of Materials
Science,Vol. 31, No. 1, 37-41.
Sutrisno, R., Arianingrum dan Ariswan. 2005. Silikat dan Titanium Silikat Mesopori-Mesostruktur Berbasis Struktur Heksagonal dan Kubik. Jurnal
Matematika dan Sains, 10 (2): 69-74.
Szabo, A., Perri, C., dan Csato, A., 2010, Synthesis Methods of CarbonNanotubes and Related Materials, Journal Materials, Vol 3, 3092-3140.
Uygur, A., and Kök, E.2007, Decolorisation Treatments of Azo Dyes Waste
Waters including Dichlorotriazinyl Reactive Groups by Using Oxidation Method,Textile Dept., Faculty of Fine Arts. University of Marmara.
LAMPIRAN Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Identitas Diri
No. Nama Lengkap Erlina Arikawati
1. Jenis Kelamin Perempuan
2. Progran Studi S1 Kimia
3. NIM M0312020
4. Tempat dan Tanggal Lahir Pati, 14 Januari 1994
5. Email [email protected]
6. No. Hp 087831200131
b. Riwayat Pendidikan
SD SMP SMA
Nama Institusi NEGERI 01 Godo NEGERI 01 Winong NEGERI 01 Pati
Jurusan - - IPA
Tahun Masuk-Lulus 2000-2006 2006-2009 2009-2012
c. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No. Nama Judul Artikel Waktu dan Tempat
Pertemuan Ilmiah / Seminar
1. LKTIM TAMBOPLAS (Tempat 30 September 2013,
provinsi Sampah Botol Plastik) Inovasi Universitas Kristen Jateng 2013
Limbah Botol Plastik Menjadi Satya Wacana, Salatiga Tempat Sampah sebagai
Langkah Pencegahan Terhadap Penyakit Demam Berdarah
2. Miti Paper Peningkatan Kinerja Membran 24 April 2015,
Challenges Keramik Zeolit Alam Dengan Universitas Pendidikan Komposit Tio2 Untuk Filtrasi Indonesia, Bandung Zat Warna Metilen Yellow Dan
Identitas Pembimbing A. Identitas Diri
1. Nama Lengkap Teguh Endah Saraswati, M.Sc., Ph.D
2. Jenis Kelamin Perempuan
3. Program Studi S1 Kimia
4. NIDN 0026037902
5. Tempat dan Tanggal Lahir Kudus, 26 Maret 1979
6. Email [email protected]
7. Nomor Telepon/HP 0857-1910-8084
B. RiwayatPendidikan
S1 S2 S3
Nama Intitusi Universitas Sebelas Nagoya University Shizouka University
Maret
Jurusan Kimia Chemistry Department of
Department Nanovision
Technology
Tahun 1997-2003 2007-2009 2009-2012
Masuk–Lulus
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dan Artikel Ilmiah dalam jurnal
Nama Pertemuan Waktu, Tempat,
No Ilmiah/Seminar/Jurnal Judul Artikel Ilmiah Penerbit 1 10th Joint Conference Synthesis And Surface Semarang,
on Chemistry (JCC) Modification of TiO2/Carbon Indonesia 2014
Photocatalyst Produced By Arc Discharge In Ethanol Medium
2. 10th Joint Fabrication of Nanocomposite Semarang, Conference on Carbon-Coated Iron Magnetic Indonesia 2014 Chemistry (JCC) Nanoparticles by Arc Discharge in
Liquid Medium
3. International Fabrication of Carbon 16-17
Conference on Nanomaterial Using Arc- September, 2014 Advanced Discharge in Liquid Method for Solo, Indonesia Materials Science Battery Application
and Technology (ICAMST) 2014
4. International Photocatalytic Degradation of 16-17 Conference on Methylene Blue Using September, Advanced Materials TiO2/Carbon Nanoparticles 2014Solo, Science and Fabricated by Electrical Arc Indonesia Technology Discharge in Liquid Medium
(ICAMST) 2014
5. Seminar Nasional Pembuatan Material Fotokatalitik 21 Juni 2014 Kimia dan TiO2 Termodifikasi Karbon FKIP Kimia Pendidikan Kimia VI Menggunakan Limbah Batu UNS, Surakarta (SNKPK VI) Baterai Untuk Degradasi Zat
Warna
6. Joint Indonesia - UK Improvement of surface 3 Agustus 2013 Symposium on hydrophilicity of graphite Auditorium Inorganic Chemistry encapsulated iron magnetic Campus Centre
nanoparticles by microwave Institut surface-wave excited plasma Teknologi
Bandung,
7. International Covalent Functionalization of 17-18 September Conference on Amino Group onto Carbon-Based 2013
Advanced Materials Magnetic Nanoparticles Using Gadjah Mada Science and Pulsed-Powder Explosion University,
Technology Technique Yogyakarta,
(ICAMST) 2013 Indonesia
8. International Surface Modification of Graphite- 8-10 Juli 2011 Conference on Nano Encapsulated Iron Compound The Magani Electronics Research Magnetic Nanoparticles by Radio Hotel, Kuta, Education (ICNERE) Frequency Inductively-Coupled Bali, Indonesia
2012 Plasma for biomolecules
immobilization
9. 20th Int. Symp. on Biomolecule Immobilization onto 24-29 Juli 2011 Plasma Plasma-Functionalized Graphite- Loews Hotel, Chemistry(ISPC-20) Encapsulated Magnetic Philadelphia,
Nanoparticles for Medical USA Application
10 3rd Int. Symp. on Enhancement of Amino Group 12-15 Juli 2011 Surface and Interface Addition onto Graphite Hokkaido of Biomaterials Encapsulated Magnetic University (SIB-2011) Nanoparticles for Biomolecules Conference Hall
Immobilization by Plasma Processing
11 Inernational RF Plasma-Activated Matsue, Japan Confernece on New Immobilization ofBiomolecules
Diamond and Nano onto Graphite-Encapsulated
Carbons 2011 Magnetic Nanoparticles for Drug (NDNC2011) Delivery Application
12 Inernational Microwave Heating of Graphite- 17-19 Mei 2011 Confernece on New coated Magnetic Nanoparticles for Matsue, Japan Diamond and Nano Inactivation of Microorganisms
Carbons 2011
13 4th Int. Conf. on Medical Application of Graphite- 10-12 Maret
Plasma- coated Magnetic Nanoparticles 2011
Nanotechnology & Surface-Modified by Microwave Takayama, Japan Science (IC-Plants Plasma
2011)
14 International Immobilization of Dextran onto 15-18 Maret Conference on Graphene Layer-Encapsulated 2011 Biomaterials Science Magnetic Nanoparticles Tsukuba, Japan 2011 (ICBS2011) Functionalized by RF Plasma
Processing for Medical Application
15 2nd Workshop on Surface Modification and 1-4 Maret 2011 Plasma‐Nano Functionalization of Graphene Cerklji, Slovenia Interfaces & Plasma Layer-Encapsulated Magnetic
Diagnostics Nanoparticles by RF Plasma Processing for Medical Application
16 International Joint Plasma Surface Modification of 28 Februari 2011 Symposium on Magnetic Nanoparticles for Shizuoka Univ.,
Emerging Medical Application Japan
Technologies in Nano-Bioscience
17 Seminar at Institute Advanced Plasma Technology for 25 November of Plasma Physics Biomedical Application 2011
CAS, Hefei, China
18 63rd Annual Gaseous Structural Analysis of ZnO Nano- 4-8 Oktober Electronics phosphors Fabricated by Pulsed 2010 Conference and 7th Laser Ablation under the Glow Paris, France International Discharge Condition
Conference on Reactive Plasmas
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
1. Peralatan penunjang
Justifikasi Harga
No. Material Kuantitas Jumlah
Pemakaian Satuan
(Rp)
1 Alat gelas Proses Sintesis 4 30.000 120000
karakterisasi
4 Uji XRD material 6 100.000 600000
karakterisasi
5 Uji SEM material 6 100.000 600000
karakterisasi
6 Uji TEM material 6 100.000 600000
karakterisasi
7 uji FTIR material 6 50.000 300000
karakterisasi
8 Uji Uv Reflektansi material 6 100.000 600000
Pemanasan
9 Hot plate Elektroda 1 235.000 235000
Uji
Spektrofotometer karakterisasi
10 Uv-Vis material 6 20.000 120000
Subtotal 3175000
2. Bahan Habis pakai
Justifikasi Harga
No. Material Kuantitas Jumlah
Pemakaian Satuan (Rp) Grafit Pembuatan 3 kg 500000 1500000 1 material
Titanium dioksida Pembuatan
2 teknis material 1 kg 500.000 500.000
3 Urea Media cair 1 kg 1.200.000 1.200.000
4 Etanol 96% Pelarut 5 liter 90.000 450.000
5 Etanol 70% Media cair 5 liter 50.000 250.000
6 Aquadest Pelarut 50 liter 5000 250.000
7 Silika Binder 3 buah 20.000 60.000
Bahan uji
8 Limbah tekstil fotokatalitik 0 0 0
9 Masker Pelindung diri 1 50.000 50000
10 Sarung Tangan Pelindung diri 1 60.000 60000
11 Tisu Pembersih alat 5 5.000 25000
12 Kertas saring Penyaringan 3 box 15.000 30.000
1. Perjalanan
Justifikasi Harga
No. Material Kuantitas Jumlah
Pemakaian Satuan
(Rp) Solo-Kartosura
1 (PP) Pengambilan limbah 3 125000 375000
2 Solo-Malang (PP) Uji SEM dan TEM 2 400000 800000 3 Solo-Bandung (PP) Pengambilan limbah 3 400000 1200000
Uji Uv vis
4 Solo-Jogja (PP) Reflektansi 5 150000 750000
Subtotal 3125000
2. Lain-Lain
Justifikasi Harga
No. Material Kuantitas Jumlah
Pemakaian Satuan
(Rp)
1 Flashdisk penyimpanan data 2 100000 200000
2 Administrasi seminar Publikasi 4 200000 800000
3 DVD burning burning data 3 5000 15000
4 ATK penulisan laporan 110000 110000
Internet Informasi 3 200000 600000 Baterai Camera Dokumentasi 2 50000 5 Digital 100000 Subtotal 1825000 Total 12500000
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas
No Nama/NIM Program Bidang Alokasi Uraian Tugas
Studi Ilmu Waktu
1 Erlina S1 Kimia 10 Preparasi alat dan
Arikawati/ jam/minggu bahan,
M0312020 bertanggung jawab dalam Sintesis nanokomposit, Karakterisasi dan uji fotokatalitik
2 Siti Khoirun S1 Pendidika 8 jam/ Menyiapkan
Annisak/ n Kimia minggu Limbah,
K3313068 karakterisasi
nanokomposit dengan analisa FTIR, SEM, dan TEM menganalisa data dan membuat Laporan
3 Kartiko S1 Kimia 8 jam/ Penentuan
Nugroho/ minggu efektivitas
M0312034 degradasi limbah
zat warna, dan karakterisasi dengan analisa UV-VIS, UV-Vis reflektansi, XRD, Dispersitas.
5 Pembimbing Teknologi 4jam/ Mengarahkan,
Plasma minggu mengontrol dan
dan mengevaluasi
Nanotekno proses penelitian logi
