Pengertian Fotokatalis

Pengertian Fotokatalis Pengertian Fotokatalis

Istilah fotokatalis merupakan gabungan dua kat

Istilah fotokatalis merupakan gabungan dua kat a yaitu foto dan katalisis, sehingga dapata yaitu foto dan katalisis, sehingga dapat

diartikan sebagai suatu proses kombinasi reaksi fotokimia yang memerluakan unsure cahaya dan diartikan sebagai suatu proses kombinasi reaksi fotokimia yang memerluakan unsure cahaya dan katalis untuk mempercepat terjadinya transformasi kimia. Transformasi tersebut terjadi pada katalis untuk mempercepat terjadinya transformasi kimia. Transformasi tersebut terjadi pada  permukaan katalis yang katalisnya d

 permukaan katalis yang katalisnya disebut sebagai fotokatalis. Fotokatalis merupakan salah satuisebut sebagai fotokatalis. Fotokatalis merupakan salah satu metode AOPs (Advanced Oxidation Pro

metode AOPs (Advanced Oxidation Processes). Karakteriscesses). Karakteristik AOPs adalah petik AOPs adalah pembentukan radikalmbentukan radikal  bebas yang sangat

 bebas yang sangat aktifaktif, teruta, terutama radikal hidroksil (OHma radikal hidroksil (OHÚÚ) [Litter, 1999; Malato,2003]. Bahan) [Litter, 1999; Malato,2003]. Bahan yang dapat dijadikan fotokatalis merupakan semikonduktor yang mampu mengadsorp foton. yang dapat dijadikan fotokatalis merupakan semikonduktor yang mampu mengadsorp foton. Proses fotokatalis banyak diaplikasikan untuk penghilangan at

Proses fotokatalis banyak diaplikasikan untuk penghilangan at au pendegradasian polutan cair au pendegradasian polutan cair  menjadi senyawa yang lebih ramah lingkungan, misalanya untuk pengolahan fenol. Suatu menjadi senyawa yang lebih ramah lingkungan, misalanya untuk pengolahan fenol. Suatu teknologi yang didasarkan pada

teknologi yang didasarkan pada iradiasi fotokatalis semikonduktor seperti titaniiradiasi fotokatalis semikonduktor seperti titanium dioksidaum dioksida (TiO

(TiO22), seng oksida (ZnO) at), seng oksida (ZnO) atau cadmium sulfide (CdS) yang tergoau cadmium sulfide (CdS) yang tergolong sebaagai fotokatalislong sebaagai fotokatalis

heterogen [Hermann, 1999]. heterogen [Hermann, 1999].

Fotokatalis heterogen didefinisiakan sebagai proses kat

Fotokatalis heterogen didefinisiakan sebagai proses kat alisialisis dimana satu s dimana satu atau lebih tahapanatau lebih tahapan reaksi berlangsung dengan kehadiran pasangan electron-hole yang dihasilakn pada permukaan reaksi berlangsung dengan kehadiran pasangan electron-hole yang dihasilakn pada permukaan  bahan semiokonduktor yang diiluminasi oleh cahaya pada tingkat energi yang sesuai. Adapun  bahan semiokonduktor yang diiluminasi oleh cahaya pada tingkat energi yang sesuai. Adapun  prosesenya dapat dilakukan dalam berbagai media, yaitu organik murni fase cair dan larutan  prosesenya dapat dilakukan dalam berbagai media, yaitu organik murni fase cair dan larutan

encer. encer.

Proses keseluruhan yang terjadi padea

Proses keseluruhan yang terjadi padea reaksi katalisis heterogen, baik yang diaktifasi secarareaksi katalisis heterogen, baik yang diaktifasi secara termal (katalisis konvensional) maupun yang diaktivasi dengan ca

termal (katalisis konvensional) maupun yang diaktivasi dengan ca haya (fotokatalis) adalahhaya (fotokatalis) adalah sebagai berikut [Fogler, 1999] :

sebagai berikut [Fogler, 1999] : 1.

1. Transfer mTransfer massa reaktan dalassa reaktan dalam fase fam fase fluida (cailuida (cair atau gas) ke r atau gas) ke permukaan katalipermukaan katalis.s. 2.

2. Adsorpsi Adsorpsi reaktan reaktan ke ke permukaan permukaan katalis.katalis. 3.

3. reaksi reaksi dalam dalam fase fase teradsorpsi.teradsorpsi. 4.

4. Desorpsi Desorpsi produk produk dari dari permukaan.permukaan. 5.

5. Pemindahan Pemindahan produk (transfproduk (transfer massa) er massa) dari daerah dari daerah antar permukaan antar permukaan (interfasa).(interfasa). Reaksi fotokatalisis terjadi pada fase teradsorpsi (lamhkah 3). Perbedaanya deng

Reaksi fotokatalisis terjadi pada fase teradsorpsi (lamhkah 3). Perbedaanya deng an katalisisan katalisis konvensional hanyalah model akt

konvensional hanyalah model aktivasi katalis dimana aktivasi termal pada proses katalisisivasi katalis dimana aktivasi termal pada proses katalisis digantikan oleh aktivasi foton. Model aktivasi ini tidak pada tahap 1, 2, 4 dan 5, walaupun digantikan oleh aktivasi foton. Model aktivasi ini tidak pada tahap 1, 2, 4 dan 5, walaupun fotoadsorpsi dan fotodesorpsi reaktan terutama oksigen ada.

fotoadsorpsi dan fotodesorpsi reaktan terutama oksigen ada. Reaksi fotokatalisis memp[unyai sifat yang khusus bola d

Reaksi fotokatalisis memp[unyai sifat yang khusus bola d ibandingkan dengan reaksi lainnya.ibandingkan dengan reaksi lainnya. Sifat khusus tersebut meliputi [Sofyan, 1998] :

Sifat khusus tersebut meliputi [Sofyan, 1998] : 1.

2. Reaksi fotokatalisi merupakan reaksi permukaan. 3. Reaksi fotokatalisis terjadi melalui radiasi sinar UV.

Mekanisme Fotokatalisis

Fenomena fotokatalisis diawali dengan fotoeksitasi, sebagai akibat adanya cahaya ultraviolet yang mengenai dahan semikonduktor memiliki energi yanga lebih besar dari celah pita

semikonduktornya, sehingga akan mentransfer electron dari pita valensi ke pita konduksi

sekaligus menghasilkan hole (h+) pada pita valensi. Jadi, proses fotoeksitasi akan menghasilakn electron pada pita konduksi dan hole pada pita valensi. Reaksi yang terjadi untuk fenomena ini adalah [Hermann, 1999; Sopyan, 1998] :

Semikonduktor + hv (ecb-+ hvb+) (2.1)

Selanjutnya pasangan elektron-hole yang tyerbentuk akan berekombinasi di dalam partikel (jalur  B), dan berekombinasi di permukaan part ikel (jalur A), tetapi ada pula yang tidak bereko mbinasi dsan langsung ke permukaan partikel. Reaksi rekombinasi pasangan h+/e- dituliskan sebagai  berikut [Hermann. 1999; Sopyan, 1998] :

Semikonduktor(ecb- + hvb+) Semikonduktor + heat (

Elektron yang sampai pada permukaan partikel (jalur C) akan mendonasikan dirinya kepada molekul yang teradsorpsi dipermukaan dimana molekul tersebut akan mengalami reduksi sehingga dihasilakan radikal anion, A-(oksidator), sedangkan hole yang sampai permukaan (jalur D) akan menarik elektron dari molekul yang ada dipermukaan sehinga molekul akan mengalami oksidasi. Molekul yang teradssorpsi bersifat donor elektron sehingga hasil  penangkapan hole akan menghasilakan radikal kation, D+(reduktor). Reaksi tersebut dapat

ditunjukkan sebagai berikut [Litter, 1999; Fogler, 1999] :

D(ads) + h+ D+(ads) (2.3)

A(ads) + e-A-(ads) (2.4)

Donor elektron yang teradsorpsi (reduktor) dapat dioksidasi melalui transfer elektron ke hole diatas permukaan dan penangkapan hole akan menghasilkan adikal kation, D+(persamaan 2.3).

adapaun akseptor elektron yang teradsorpsi (oksidator) dapat tereduksi dengan menerima sebuah elektron dari permukaan sehingga penangkapan elektron akan menghasilkan radikal anion, A -(persamaan 2.4).

Reaksi rekombinasi antara elektron dan hole dapat ditunjukaan dengan persamaan berikut :

e- + h+ N + E(2.5)

dimana N adalah bahan semikonduktor yang netral dan E adalah energi yang dilepaskan dibawah sinar UV atau panas semikonduktor [Litter, 1999].

Katalis Semikonduktor

Semikonduktor adalah bahan yang memiliki daerah energi kosong (void energy region) yang disebut celah pita (band gap) yang berada diantara konduktor dan isolator. Banyak jenis bahan semikonduktor yang tersedia secara komersial tetapi hanya sedikit yang cocok dipakai sebagai fotokatalis dalam menguraikan ber4bagai polutan organik. Kriteria yang diperlukan bahan semikonduktor sebagai katalis adalah [Litter, 1999] :

1. Bersifat fotoaktif 

2. Mampu memanfaatkan cahaya tampak atau ultraviolet dekat 3. Bersifat inert secara biologis dan kimiawi

4. Bersifat fotostabil (stabil terhadap cahaya) 5. Murah dan mudah didapatkan

6. Tidak larut dalam reaksi

Katalis semikonduktor untuk proses fotokatalisis terdiri dari jenis oksida dan sulfida. Katalis semikonduktor termasuk jenis oksida contohnya TiO2, Fe2O3, ZnO, SnO2, dan WO3,

sedangkan yang termasuk jenis sulfida contohnya CdS, CuS, dan ZnS [Hermann, 1999; Toyoda, 2000].

Bahan semikonduktor ini memiliki energi celah pita, yaitu daerah kosong yang memanjang dari  puncak pita valensi terisi (Filled Valency Band) hingga dasar pita valensi yang kosong (Vacant

Conduction Band), yang cukup untuk dieksitasi oleh sinar ultraviolet (sinar UV) atau sinar  tampak, dan potensial reduksi anatar valance band (vb) dan conduction band (cb), dapat

menghasilkan rangkaian reaksi oksidasi dan reduksi. Besarnya ce lah energi antara pita valensi dan pita konduksi tersebut akan menentukan tingkat populasi termal dari pita konduksi atau dengan kata lain tingkat konduktivitas listrik dari semikonduktor tersebut. Celah piata tersebut mendefinisikan sensivitas panjang gelombang dari semikonduktor yang bersangkutan terhadap radiasi [Hermann, 1999].

Fotokatalis TiO2

Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa umumnya TiO2 paling setring digunakan sebagai fotokatalis dalam aplikasi reaksi fotokatalisis khususnya pengolahan limbah. Ada beberapa

keunggulan TiO2 dibandingkan fotokatalisis semikonduktor lainnya [Linsebigler, 1995; Sopyan, 1998] :

1. Mempunyai celah pita (band gap) yang besar (3,2 eV anatase dan 3,0 eV untuk rutile),

sehingga memungkinkan banyak terjadinya eksitasi elektron ke pita konduksi dan pembentukan hole pada pita valensi saat diinduksi cahaya ultraviolet.

2. TiO2 mempunyai sifat stabil terhadap cahaya (fotostabil) 3. Mampu menyerap cahaya ultraviolet dengan baik 

4. Bersifat inert dalam reaksi

5. Tidak baracun dan tidak larut dalam kondisi eksperimen

6. Secara umum memiliki aktivitas fotokatalisis yang lebih tinggi dari pada fotokatalisis lain seperti ZnO, CdS, WO2, dan SnO2.

7. Memiliki kemampuan oksidasi yang tertinggi, termasuk zat organik yang sulit terurai sekalipun haloaromatik, polimer, herbisida dan pestisida

TiO2 terdiri dari dua bentuk kristalogafik utama, anatse dan rutile. Energi band gap untuk  anatase (3.23 eV , 3.84 nm) dan ritile eV , 411 nm) [Litter, 1999]. Specific grafity anatse 3,84 dan rutile 4,26. Indeks refraktif anatase 2,25 dan rutile 2,75 dan daya adsorpsi rutile terhadap sinar ultraviolet lebih kuat (360 nm ± 400 nm) [Byrne, 1998]. Anatase merupakan bentuk 

alotrofik paling aktif dibangdingkan bentuk lainnya yang ada, bentuk alami (rutile dan brookite) atau bentuk artificial (TiO2-B, TiO2-H). TiO2 dalam bentuk anatase secara termodinamika lebih stabil daripada rutile tetapi pembentukannya secara kinetik lebih baik pada suhu rendah

(<600oC). Temperatur rendah ini dapat menjelaskan luas permukaan yang lebih tinggi. TiO2  bentuk komersila yang apaling p[opuler dan sangat aktif adalah Degussa P-25 yang memiliki

komposisi 80% anatase dan 20% rutile [Sopyan, 1998], luas permukaan BET 55 m2/g, dan diameter partikel 30 nm [Linsebigler, 1995].

Fotokatalisis TiO2 memiliki celah pita (band gap) sebesar 3,2 volt yang bila disinari UV pada  panjang gelombangsekitar 340-390 nmdalam larutan (air), maka akan menghasilakan pasangan

elektron (e-) dan hole (h+) yang bermuatan positif, seperti pada persamaan 2.1.

Besarnya energy band gap akan mempengaruhi daerah panjang gelombang penyinaran yang optimal untuk mengeksitasi elektron pada pita valensi semikonduktor. Hal ini dinyataka lewat  persamaan :

E = hv= hc/ (2.6)

Dimana h adalah konstanta planck, c adalah cepat rambat cahaya, dan  adalah panjang gelombang cahaya yang digunakan. Bagi TiO2 anatase, dengan band energy sebesar 3,2 eV, dapat menyerap secara optimal sinar pada panjang gelombang 388 nm [Amemiya, 2004]. Secara umum, TiO2 dalam fasa anatase mempunyai aktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan fasa rutile, karena pada fasa anatase TiO2 memiliki luas p[ermukaan yang lebih besar  dan ukuran yang lebih kecil dibanding rutile. Fotokatalis dapat digunakan dalam bentuk serbuk  dan lapisa tipis atau film dalam aplikasi fotokatalisis fasa cair. Keuntungan kat alis serbuk adalah effisiensi pengolahan yang tinggi karena memilki luas permukaan yang besar untuk adsorpsi ataupun reaksi, transfer massa yang baik antara kontaminan dalam larutan dengan fotoikatalisnya dan pressure dropnya rendah [Djikstra, 2001; Hermann, 1999; Malato, 2002; Matthews, 1992; Sopyan, 1996].

 Namun, permasalahan yang timbul akibat pemakaian TiO2 dalambentuk serbuk yaitu [Chan, 2003; Hermann, 1999; Malato, 1992; Matthews, 1992] :

1. Sulitnya pemisahan katalis dari suspensi setelah reaksi 2. Partikel yang tersuspensi cenderung menggumpal

3. Suspensi partikel tidak mudah diaplikasikan ke sistem aliran kontinyu 4. Kedalam penetrasi sinar UV ke dalam suspensi TiO2 terbatas

Parameter Yang Mempengaruhi Proses Fotokatalis

Beberapa parameter yang mempengaruhi proses fotokatalisis diantaranya pH, loading katalis,  panjang gelombang cahaya, konsentrasi awal reaktan, temperatur, serta pengaruh keberadaan dan

tekanan oksigen [Hermann, 1999]. a. pH

Ukuran partikel katalis TiO2 sangat dipengaruhi oleh pH. Semakin asam atau basa suatu limbah maka ukuran katalis TiO2 akan semakin kecil, sehingga luas permukannnya senakin besar.

Dalam keadaan asam maka permukaan katalis akan bermuaran positif, sehingga daya tolak antar   partikel katalis akan semakin besar yang menyebabkan katalis akan terdistribusi merata diseluruh

spesi cairan. Begitu pula sebaiknya dalam keadaan basa [Hermann, 1999].

Pada keadaan pH netral katalis memiliki ukuran partikel yang sangat besar. Dalam pH netral dimana cairan tidak bermuatan menyebabkan permukaan katalis juga menjaditidak bermuatan (zero Charge Point) sehingga daya tarik antar partikel katalis menjadi lebih besar dan

Pada proses yang menggunakan sistem katalis slurry, pada tahap pengendapan katalis dilakukan  pada pH netral. Dengan ukuiranya yang besar pada pH netral, maka separasi antar katalis dan

limbah yang telah diolah lebih mudah dilakukan sehingga dapat di recovery dan produk akhir  yang telah murni dapat dimanfaatkan untuk keperluan yang lain. Sistem ini telah diaplikasikan di PSA, Spanyol dengan adanya satu unit khusus yang memisahkan katalis dari produk akhir 

dengan sistem penetralan.   b. Berat katalis

 baik adalam keadaan statis, slurry ataupun dalam aliran dianamis pada fotoreaktor, laju reaksi awal dipengaruhi oleh jumlah katalis. Pada Gambar 2.5 terlihat laju reaksi awal tergantung p ada  berat katalis. Semakin tinggi berat katalis yang digunakan maka laju reaksi awalnya men jadi

lebih besar sampai pada berat tertentu laju reaksi awalnya menjadi konstan.

Untuk TiO2 yang memiliki EG= 3,02 eV (rutile) sebagai contoh, membutuhkan  < 400 nm

yaitu pada rentang sinar UV-A (near-UV). Sebagai tambahan, sifat reaktan juga harus diperhatikan apakah dapat menyerap cahaya atau tidak.

d. Konsentrasi awal reaktan

secara umum, kinetika laju reaksi mengikuti mekanisme Langmuir-Hinshelwood yang berlaku untuk katalisis keterogen dimana laju reaksi berbanding lurus dengan  sesuai persamaan berikut :

r = k  (2.7)

Adapun hubungan antara konsentrasi awal reaktan dengan laju reaksi ditunjukkan pada Gambar  2.7

e. Temperatur 

Energi aktifasi pada proses fotokatalisis dalah energi foton, maka pada reaksi fotokatalisis tidak  membutuhkan pemenasan dan dapat beroprasi pada temperatur ruang. Pengaruh temperatur  terhadaplaju reaksi dapat dilihat pada Gambar 2.8. pada rentang tewmperatur medium (20oC    80oC) energi aktifasi sebenarnya (true activation energy) sangat kecil (beberapa kJ/mol).

Tetapi pada temperatur yang sangat rendah (-40oC    0oC), aktivasinya berkurang sedangkan Ea meningkat seperti yang terlihat pada gambar 2.7 diatas. Desorpsi produk menjadi tahap

 penentulaju reaksi dan Ea dipengaruhi oleh panas adsorpsi produk. Sedangkan pada suhu diatas 80oC, proses eksotermis dari adsorpsi reaktan A menjadi tahapa penetu laju reaksi, akibatnya aktifitas menurun.

f. Pengaruh keberadaan dan tekanan oksigen

Untuk beberapa reaksi, keberadaan oksigen sangat penting yaitu sebagai reduktor diaman elektron yang dihasilkan oleh proses fotokatalisi akan digunakan mereduksi molekul oksigen yang terlartut menjadi anion oksigen. Fenomena ini terutama dibutuhkan pada proses oksidasi limbah organik.

Sc

Polutan organik + O2 CO2 + H2O + asam mineral (2.8) E

G

Pada reaksi fasa cair, umunya diasumsikan oksigen diadsorpsi oleh katalis dari fasa cairnya. Jika oksigen terus menerus disupplai dapat diasumsikan bahwa keberadaannya pada permukaan katalis konstan.

Ozon

Ozon adalah molekul yang tersusun dari 3 (tiga) buah atom oksigen, senyawa ini merupakan oksidator kuat (oksidasi potensial 2,07 eV), sehingga dapat digunakan sebagai oksidator dalam  penguraian zat/pencemar organik dan penyisihan logam-logam terlarut dalam proses pengolhan

limbah dan dalam pengolahan air [www.sinarharapan.com].

Ozon pertama kali ditemukan oleh CF Schonbein pada tahun 1840. penemaan ozon diambil dari  bahasa yunani ozein yang berarti smell atau bau dan dikenal sebagai gas yang tidak memiliki

warna [Sugiarto, 203]. Ozon dapat larut dalam air yang menghasilkan hidroksil radikal (OH-), diaman memiliki potensial oksidasi sangat tiggi (2,8 V) [Be ltran, 1997].

Proses ozonasi pertama kali dikenalkan oleh Nies dari negara Perancis sebagai metode intuk  mensterilkan air minum pada tahun 1996. penggunaan proses ozonasi ini kemudian berkembang dengan pesat yaitu untuk pengolahan air minum yang menggunakan sistem ozonasi di Amerika Serikat [Sugiarto, 2003].

Di Asia, pemanfaatan ozon untuk mengolah air minum pertama kali dilakukan dikota

Amagasaki, Jepang pada tahun 1973. Menurut Kuprianoff (1953) berbagai pemanfaatan ozon antara lain untuk pengolahan air minum adan air limbah, ozon untuk sterilisasi bahan makanan mentah seperti daginmg dan ikan dengan menghambat perkembangan jamur, sayur mayur dan  buah-buahan, ozon sterilisasi peralatan seperti aplikasi dalam bidang kedokteran, dan

memperlancar aliran darah [Sugiarto, 2003].

Ozon dengan kemampuan oksidasinya dapat menguraikan berbagai macam senyawa organik   beracun yang terkandung dalam air limbah, seperti benzene, atrazine, dioxine, dan berbagai ztat  pewarna organik [Sugiarto, 2003]. Menurut violle (1929) melalui proses oksidasinya pula ozon

mampu membunuh berbagai macam mikroorganisme seperti bakteri Escherichia coli, Salmonella enteriditis, serta bakteri pathogen lainnya.

2 Sifat Kimia Ozon

Ozon berbentuk gas apada suhu dan tekanan normal. Ozon merupakan senyawa yang tidak stabil yang mudah terdekomposisi kembali menjadi oksigen, oksidator yang sangat kuat dan reaktif, tidak menghasilkan produk yang berbahaya (rmah lingkungan), menghilangkan bau sulfur, dan dapat mendegradasi senyawa Fe dan Mn yang terlarut dalam air, terutama didasarkan pada fenomene terurainya ozon dalam air seperti dapat digambarkan dalam persamaan berikut [www.ozonapplication.com] :

O3 + H2O HO3+ + OH- (2.9)

HO3+ + OH- 2 H2O (2.10)

O2 + H2O HO + 2 O2 (2.11)

HO + 2 O2 H2O + O2 (2.12)

3 Sifat Fisik Ozon

Ozon (O3) adalah bentuk alotropik dari oksigen (O2) yang tidak berwarna (pada su hu kamar) yang dapat mengembun membentuk suatu cairan biru pada suhu -112oC dan akan membeku pada suhu -251oC. Pada shu diatas 100oC akan dengan cepat mengalami dekomposisi. Dalam larutan cair, ozon relatif tidak stabil dan memiliki waktu apruh sekitar 20-30 menit dalam air destilasi  pada suhu 20oC. Tetapi pada udara kering, ozon lebih stabil dan memiliki waktu paruh sekitar 12  jam [B. Lnglais., dkk, 1991].

4 Pembuatan ozon

Secara ilmiah ozon dapat terbentuk melalui radiasi sinar ultraviolet pancaran sinar matahari. Chaperman menjelaskan pembentukan ozon secara ilmiah (1930) bahwa sinar ultraviolet dari  pancaran sinar matahari mampu menguraikan gas oksigen di udara bebas [Sugiarto, 2003].

Molekul oksigen tersebut terurai menjadi dua buah atom oksigen, proses ini kemudian dikenal dengan nama photolysis. Lalu ayom oksigen secara ilmiah bertumbukan dengan molekul gas oksigen yang ada disekitarnya, lalu terbentuklah ozon. Ozon yang terdapat pada lapisan

stratosphere dikenal dengan nama ozone layer (lapisan ozon) dalah ozon yang terjadi dari hasil  proses alamiah photolysis ini [Sugiarto, 2003].

Selain proses alamiah, ozon juga dapat terbentuk dengan menggunakan peralatan antara lain dengan metode electrical discharge dan sinar radioaktif. Pembuatan ozon dengan electrical

discharge pertama kali dilakukan oleh Siemens pada tahun 1857 dengan mempergunakan metode dielectric barrier discharge.

Pembentukan ozon dengan electrical discharge ini secara prinsip sangat mudah. Prinsip ini

dijelaskan oleh Devins pada. tahun 1956, yang menjelaskan bahwa tumbukan dari elektron yang dihasilkan oleh electrical discharge dengan molekul oksigen menghasilkan dua buah atom

oksigen. Selanjutnya atom oksigen ini secara alamiah akan bertumbukan kembali dengan

molekul oksigen disekitarnya, lalu terbentuklah ozon. Akhir-akhir ini metode electrical discharge merupakan metode yang paling banyak dipergunakan dalam pembuatan ozon diberbagai

kegiatan industri [Sugiarto, 2003]. O2 + 2e-O2-(2.13)

2O-+ 2O2 2O3 + 2e-(2.14)

5 Ozon dan Ultraviolet

Teknologi oksidasi (ozon dan ultraviolet) dapat mengolah limbah cair sehingga air yang dihasilkan dari proses tersebut dapat digunakan ke mbali sebagai air baku dalam proses. Kombinasi antara ozon dan u ltraviolet sangat potensial untuk mengoksidasi berbagai jenis senyawa organik beracun, bakteri patogen, dan minyak yang terkandung di dalam limbah cair. Kombinasi antara ozon dan u ltraviolet menghasilkan sistem oksidasi pengolahan limbah cair  yang sangat kompak untuk penyediaan bahan baku air bersih [www.mediaindonesia.com].

Ozon yang merupakan spesies aktif dari oksigen memiliki oksidasi potensial 2,07 V, lebih tinggi dari klorin yang hanya memiliki oksidasi potensial 1,36 V. Perpaduan antara ozon dan ultraviolet menghasilkan spesies aktif hidroksil radikal yang memiliki kemampuan o ksidasi lebih tinggi dari ozon yaitu 2,8 V pada pH asam, sehingga mampu mengoksidasi hampir seluruh bahan organic yang umumnya terkandung dalam limbah cair [www.mediaindonesia.com].

Reaksi pembentukan radikal OH- akibat penyinaran UV adalah sebagai berikut :

hv

O3 + H2O 2OH-+ O2 (2.15)

Adapun manfaat hidroksil radikal meliputi mengoksidasi berbagai senyawa o rganik seperti clorofenol, pestisida, dioxin, nitrat, dan sianida, mengoksidasi besi dan mangan, menghancurkan dan menguraikan algae, dan dapat menghilangkan senyawa-senyawa turunan yang mungkin terbentuk selama proses oksidasi berlangsung. Keunggulan yang didapat dari kombinasi ozon dan ultraviolet tidak membutuhkan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, waktu

 pengolahan yang cepat, penggunaan bahan kimia yang sedikit, penguraian senyawa organik yang efektif, keluaran limbah lumpur sedikit, dan air hasil pengolahannya dapat digunakan kembali [www.mediaindonesia.com].

Katalis

Katalis adalah substansi yang mempercepat reaksi tetapi tidak terkonsumsi apada reaksi tersebut [http//www.uic.com]. Senyawa antara yang dihasilkan bersifat sangat aktif sehingga secara cepat dapat mengalami perubahan mengikuti tahap reaksi yang berlangsung sampai akhirnya menjadi  produk dan meninggalkan katalis kembali ke bentuk semula. Hal ini disebabkan karena katalis

dapat menurunkan energi aktivasi suatu reaksi.

Umumnya katalis bersifat spesifik, artinya katalis tertentu dapat mempercepat reaksi tertentu. Katalis yang dibentuk dari komponen ± komponen yang menunjang sifat katalis yang

diharapkan. Pada dasarnya sifat katalis yang diharapkan adalah akt if, selektif, stabil dan ekonomis [Fogler, 1999].

Berdasarkan fasanya, katalis dibagi menjadi dua jenis yaitu katalis homogen dan kata lis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang berada pada fasa yang sama dengan fasa

reaktan, biasanya fasa cair. Sedangkan katalis heterogen adalah katalis yang berbeda fasa dengan reaktannya.