SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KAOLIN-Cr2O3 SERTA PEMANFAATANNYA SEBAGAI FOTOKATALIS DALAM MENDEGRADASI ZAT
WARNA REMAZOL BRILLIANT ORANGE
SKRIPSI
Oleh :
NI LUH EKA ANGGARAYANTI NIM : 1208105009
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA
i
SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KAOLIN-Cr2O3 SERTA PEMANFAATANNYA SEBAGAI FOTOKATALIS DALAM
MENDEGRADASI ZAT WARNA REMAZOL BRILLIANT ORANGE
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si.) di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana
Oleh:
Ni Luh Eka Anggarayanti NIM 1208105009
Menyetujui
Pembimbing I Pembimbing II
(I Nengah Simpen, S.Si., M.Si.) (Ir. Ni G. A. M. Dwi Adhi Suastuti, M.Si)
NIP. 19720926 199801 1 001 NIP. 19660410199103 2 002
Mengesahkan Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
ii
TEAM PENGUJI SIDANG SKRIPSI
SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KAOLIN-Cr2O3 SERTA PEMANFAATANNYA SEBAGAI FOTOKATALIS DALAM
MENDEGRADASI ZAT WARNA REMAZOL BRILLIANT ORANGE
Oleh:
Ni Luh Eka Anggarayanti NIM 1208105009
Skripsi ini disidangkan di Bukit Jimbaran
pada hari Senin tanggal 18 bulan Juli tahun 2016
Penguji Sidang Skripsi
Ketua Sekretaris
(I Nengah Simpen, S.Si., M.Si.) (Ir. Ni G. A. M. Dwi Adhi Suastuti, M.Si)
NIP. 19720926 199801 1 001 NIP. 19660410199103 2 002
Anggota
(Drs. Made Arsa, M.Si.) NIP. 19511029198103 1 003
(Dr. I Wayan Gede Gunawan, S.Si., M.Si.) NIP. 19650410199412 1 001
iii
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit kaolin-Cr2O3 yang
digunakan dalam proses fotodegradasi zat warna remazol brilliant orange. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik dari komposit kaolin-Cr2O3 dengan metode adsorpsi biru metilen, X-RD dan FT-IR, menentukan
waktu penyinaran optimum dan konsentrasi remazol brilliant orange terhadap kemampuan fotodegradasi menggunakan komposit kaolin-Cr2O3 serta persentase
fotodegradasi remazol brilliant orange dengan komposit kaolin-Cr2O3 dan sinar
UV pada kondisi optimum.
Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffraction (X-RD) untuk mengamati fase dan ukuran kristal, Fourier Transform Infrared (FT-IR) untuk menentukan gugus fungsi yang terkandung dalam komposit dan metode biru metilen untuk mengetahui luas permukaan komposit. Karakterisasi dengan menggunakan X-RD diperoleh 2θ spesifik dari Cr2O3 pada pergeseran puncak pada 2θ = 35,960 dan 41,900. Ukuran kristal kaolin dan kaolin-Cr2O3 dihitung
menggunakan persamaan Scherrer dan dihasilkan ukuran kristal kaolin adalah 32,63 nm dan ukuran komposit kaolin-Cr2O3 adalah 29,33 nm. Hasil karakterisasi
komposit menggunakan FT-IR didapatkan gugus spesifik dari Cr2O3 ditunjukkan
pada bilangan gelombang 653,87 cm-1 dan 613,36 cm-1. Luas permukaan spesifik kaolin dan kaolin-Cr2O3 secara metode biru metilen diperoleh berturut-turut
15,8554 m2/g dan 17,8376 m2/g terjadi peningkatan luas permukaan kaolin-Cr2O3
sebesar 1,9822 m2/g dibandingkan dengan kaolin. Kondisi optimum fotodegradasi komposit kaolin-Cr2O3 terjadi pada menit ke-50 dengan konsentrasi
zat warna remazol brilliant orange 50 ppm dan persentase degradasi zat warna
remazol brilliant orange sebesar 81,49 ± 0,57% lebih besar dibandingkan degradasi oleh Cr2O3(11,97 ± 2,58%).
Kata kunci : komposit kaolin-Cr2O3, karakterisasi, fotokatalis, remazol brilliant
iv
ABSTRACT
The research was conducted to synthesis Cr2O3-kaolin composite use in
photodegradation process of remazol brilliant orange dye. The aims of this study was detected characteristics of the Cr2O3-kaolin composite by methylene blue
method, X-RD and FT-IR instrument, known the optimum time and concentration remazol brilliant orange toward the ability of photodegradation by Cr2O3-kaolin composite and find out percentage of photodegradation remazol
brilliant orange with Cr2O3-kaolin composite and UV radiation on optimum
conditions.
The characterization of composite was used X-Ray Diffraction (X-RD) to determine the crystallinity, Fourier Transform Infrared (FT-IR) to find out the functional groups in composite and methylene blue method to determine the spesific surface area of the composite. Characterization using X-RD’s showed
that the specific 2θ of Cr2O3 from Cr2O3-kaolin experienced a shift of 2θ peak as
35,960 and 41,900. Crystal size of kaolin and Cr2O3-kaolin was calculated using
Scherrer equation and the result successively were 32,63 nm and 29,33 nm.. The characterization results obtained composite using FT-IR specific group of Cr2O3
shown in wave numbers 653,87 cm-1 and 613,36 cm-1. In methylene blue method specific surface area of kaolin and Cr2O3-kaolinconsecutive was 15,8554 m2/g
and 17,8376 m2/g indicated the specific surface area of Cr2O3-kaolin, compared
to kaolin was increased by 1,9822 m2/g. The optimum conditions for photodegradation of remazol brilliant orange dye using 0,5 grams of Cr2O3-kaolin
composite occurred in the 50th minute and with the concentration of remazol brilliant orange dye was 50 ppm. Degradation percentage of remazol brilliant orange dye was 81,49 ± 0,57% which is greater than the degradation using Cr2O3
(11,97 ± 2,58%).
Keywords: Cr2O3-kaolin composite, characterization, photocatalyst, remazol
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa,
Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunianya sehingga saya dapat
menyelesaikan skripsi yang berjudul “ Sintesis dan Karakterisasi Komposit
Kaolin-Cr2O3 serta Pemanfaatannya sebagai Fotokatalis dalam Mendegradasi Zat
Warna Remazol Brilliant Orange” ini dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi
ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan studi S1 di Jurusan Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana.
Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bantuan,
semangat, dan dorongan positif dari semua pihak baik secara langsung maupun
tidak langsung. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Nengah Wirajana, S.Si., M.Si., selaku Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana
yang telah memberikan fasilitas dan dukungan selama penyusunan skripsi.
2. Bapak I Nengah Simpen, S.Si., M.Si., selaku pembimbing I yang bersedia
memberikan bimbingan, pengarahan, waktu, serta saran dalam
menyempurnakan skripsi ini.
3. Ibu Ir. Ni Gst. Ayu Made Dwi Adhi Suastuti, M.Si., selaku pembimbing
akademik sekaligus pembimbing II yang bersedia memberikan
bimbingan, pengarahan, waktu, serta saran dalam menyempurnakan
skripsi ini
4. Ibu Ida Ayu Gede Widihati, S.Si., M.Si., yang selalu memberikan
bimbingan, saran serta nasehat yang sangat membantu penulisan skripsi
ini.
5. Bapak dan Ibu dosen serta segenap staf Jurusan Kimia yang telah
memberikan saran-saran dan masukan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Bapak I Wayan Wirnada dan Ni Made Suarini selaku orang tua penulis
yang selalu mendukung dan mendoakan penulis.
7. Sahabat penulis yang selalu memberi semangat selama melewati
vi
Yuliarti, Liya, Arie Odong, Yunita, Mery, Putra Sihombing (Ketawa),
teman-teman angkatan 2012 yang selalu membantu dan memberi
semangat. I Wayan Suastika, I Wayan Agus Wingky Darmawan, I Wayan
Sutama dan Bapak I Nyoman Murah beserta keluarga, para senior di
Dewata Restaurant Seafood and Bar dan semua pihak yang telah
memberikan semangat, dukungan, dan bantuan selama penyusunan skripsi
ini.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini sangat jauh dari sempurna,
oleh Karena itu segala bentuk kritikan dan saran dari pembaca sangat diharapkan
penulis demi kesempurnaan skripsi ini.
Bukit Jimbaran, 18 Juli 2016
vii DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
TEAM PENGUJI SIDANG SKRIPSI ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 4
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Zat Warna Remazol Brilliant Orange ... 5
2.2 Kaolin ... 7
2.3 Katalis Semikonduktor, Fotodegradasi dan Fotokatalis ... 9
2.3.1 Katalis Semikonduktor ... 9
2.3.2 Fotodegradasi dan Fotokatalis ... 11
2.3.3 Fotokatalis Semikonduktor ... 13
viii
2.4.1 Adsorpsi kimia ... 14
2.4.2 Adsorpsi fisika... 15
2.5 Spektrofotometer ... 16
2.5.1 Spektrofotometer sinar tampak ... 19
2.6 Difraksi Sinar-X (X-RD) ... 19
2.7 Spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FT-IR) ... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 25
3.1 Peralatan dan Bahan Penelitian ... 25
3.1.1 Alat penelitian ... 25
3.1.2 Bahan penelitian ... 25
3.2 Tempat Penelitian ... 25
3.3 Metode Penelitian ... 26
3.3.1 Preparasi larutan remazol brilliant orange ... 26
3.3.2 Penentuan panjang gelombang maksimum larutan RBO ... 26
3.3.3 Pembuatan kurva kalibrasi larutan RBO ... 26
3.3.4 Preparasi kaolin ... 26
3.3.5 Aktivasi lempung kaolin dengan asam sulfat ... 27
3.3.6 Preparasi Cr2O3 ... 27
3.3.7 Sintesis komposit kaolin- Cr2O3 ... 27
3.3.8 Penentuan luas permukaan komposit ... 28
3.3.8.1 Penentuan panjang gelombang maksimum metilen biru ... 28
3.3.8.2 Penentuan luas permukaan komposit ... 28
ix
3.3.10 Penentuan konsentrasi optimum terhadap fotodegradasi zat
warna RBO menggunakan komposit kaolin-Cr2O3 ... ...29
3.3.11 Efektifitas fotodegradasi RBO dengan sinar UV dan komposit kaolin-Cr2O3 pada kondisi optimum ... 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32
4.1 Panjang Gelombang Maksimum dan Kurva Kalibrasi Larutan RBO ... 32
4.2 Hasil Karakterisasi ... 34
4.2.1 Luas permukaan spesifik komposit kaolin-Cr2O3 ... 34
4.2.1.1 Panjang gelombang maksimum dan kurva kalibrasi MB .. 34
4.2.1.2 Luas permukaan spesifik ... 35
4.2.2 Difraksi sinar X ... 35
4.2.3 FT-IR ... 37
4.3 Waktu Penyinaran Optimum terhadap Persentase Fotodegradasi Zat Warna RBO Menggunakan Komposit Kaolin-Cr2O3 ... 39
4.4 Konsentrasi Optimum RBO terhadap Persentase Fotodegradasi Zat Warna RBO Menggunakan Komposit Kaolin-Cr2O3 ... 41
4.5 Efektifitas Fotodegradasi RBO pada Kondisi Optimum ... 42
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 45
5.1 Simpulan... 45
5.2 Saran ... 45
DAFTAR PUSTAKA ... 46
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Struktur remazol brilliant orange ... 7
Gambar 2.2. Struktur kaolin ... 8
Gambar 2.3 Struktur Cr2O3 ... 11
Gambar 2.4 Mekanisme reaksi fotodegradasi zat warna azo ... 12
Gambar 2.5 Mekanisme fotokatalisis pada bahan semikonduktor... 13
Gambar 2.6 Instrumen Spetrometer ... 19
Gambar 2.7 Diagram sinar X ... 20
Gambar 2.8 Ilustrasi Hukum Bragg ... 21
Gambar 2.9 Difragtogram a. kaolin alam b. kaolin hasil preparasi ... 22
Gambar 2.10 Difraktogram a. kaolin hasil preparasi, b. Kaolin-TiO2 ... 22
Gambar 2.11 Spektra FT-IR dari (a) Kaolin dan (b) Komposit Kaolin-TiO2 ... 24
Gambar 4.1 Panjang gelombang maksimum RBO 25 ppm ... 32
Gambar 4.2 Kurva kalibrasi larutan standar RBO ... 33
Gambar 4.3 Panjang gelombang maksimum larutan biru metilen 3 ppm ... 34
Gambar 4.4 Kurva kalibrasi larutan biru metilen... 34
Gambar 4.5 Difraktogram X-RD A0 (kaolin) dan Aa (kaolin-Cr2O3) ... 35
Gambar 4.6 Difragtogram Cr2O3 berdasarkan literatur ... 36
Gambar 4.7 Spektra inframerah A0 (kaolin) dan Aa (kaolin-Cr2O3) ... 37
Gambar 4.8 Kurva hubungan waktu penyinaran dengan persentase degradasi ... 40
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi kaolin ... 9
Tabel 4.1 Nilai luas permukaan A0 (kaolin) dan Aa (kaolin-Cr2O3) ... 35
Tabel 4.2 Serapan karakteristik kaolin dan komposit kaolin-Cr2O3 ... 38
Tabel 4.3 Hasil fotodegradasi menggunakan komposit kaolin-Cr2O3 dan Cr2O3
dengan irradiasi sinar UV ... 43
Tabel 4.4 Hasil degradasi menggunakan komposit kaolin-Cr2O3 dan Cr2O3 tanpa
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran bagan kerja ... 50
Lampiran perhitungan ... 59
Lammpiran data ... 76
