DEGRADASI ELEKTROKIMIA
METANIL YELLOW
MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO
SKRIPSI
Muhamad Rosyid Habibulah
PROGRAM STUDI KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA
DEGRADASI ELEKTROKIMIA
METANIL YELLOW
MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO
SKRIPSI
Muhamad Rosyid Habibulah
PROGRAM STUDI KIMIA DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA
DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia Pada Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI
Judul : Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO
Penyusun : Muhamad Rosyid Habibulah NIM : 081115037
Pembimbing I : Dr. Muji Harsini, M.Si
Pembimbing II : Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Tanggal Ujian : 20 Januari 2016
Disetujui oleh :
Mengetahui,
Ketua Program Studi Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya:
Nama : Muhamad Rosyid Habibulah
NIM : 081115037
Program Studi : Kimia
Fakultas : Sains dan Teknologi Jenjang : Sarjana (S1)
Menyatakan bahwa saya tidak melakukan kegiatan plagiat dalam penulisan skripsi saya yang berjudul:
Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO
Apabila suatu saat nanti terbukti melakukan tindakan plagiat, maka saya akan menerima sanksi yang telah diterapkan.
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan
sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul “Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO”. Skripsi ini dibuat untuk memenuhi persyaratan akademis pendidikan sarjana sains dalam bidang Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
Penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan bimbingan serta motivasi kepada penulis, khususnya kepada:
1. Bapak Dr. Suyanto, Ir. M.Si selaku dosen wali dan dosen penguji yang telah memberi saran, masukan, dan arahan selama proses perkuliahan 2. Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Drs. Handoko
Darmokoesoemo, DEA selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan skripsi ini
3. Dr. Mulyadi Tanjung, M.S selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan, kritik dan saran untuk kebaikan skripsi ini
4. Dr. Purkan, M.Si selaku kepala Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi serta seluruh dosen dan karyawan program studi Kimia Universitas Airlangga
5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa, dukungan, dan materi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
6. Rekan-rekan angkatan 2011 yang telah memberikan banyak bantuan dan doa untuk kelancaran penulisan skripsi ini serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan. Sehingga kritik dan saran diharapkan demi sempurnanya penulisan.
Surabaya, Januari 2016
Habibulah, M. R., 2016. Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO. Skripsi di bawah bimbingan Dr. Muji Harsini, M.Si dan Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya.
ABSTRAK
Penelitian yang telah dilakukan ini bertujuan untuk mendegradasi zat warna
metanil yellow dengan menggunakan sumber tegangan potensial dan arus tertentu
yang dialirkan melalui elektroda karbon/ZnO sebagai anoda dan elektroda perak sebagai katoda. Degradasi dengan variasi potensial, pH dan waktu dilakukan pada larutan metanil yellow yang mengandung elektrolit pendukung NaCl 0,1 M. Hasil analisis diperoleh kondisi optimum pH 1 dan potensial 12 V dengan waktu degradasi selama 15 menit. Pada voltammetri terjadi reaksi ECE pada permukaan elektroda, dengan mekanisme kimia mengikuti reaksi elektrokimia, yaitu transfer elektron irreversibel, diikuti oleh reaksi kimia yang irreversibel. Metode ini dapat menurunkan nilai COD sampai 75,045% dan mendegradasi sampai 94,06 % larutan metanil yellow 25 ppm selama 30 menit. Proses degradasi pada penelitian ini mengikuti kinetika reaksi orde satu. Hasil penelitian menunjukkan metanil yellow sudah terdegradasi menjadi CO2.
Habibulah, M. R., 2016. Electrochemical Degradation of Metanil Yellow Using Carbon/ZnO Electrodes. The final research is under guidance of Dr. Muji Harsini, M.Si dan Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Department of Chemistry, Faculty Science and Technology Airlangga University, Surabaya.
ABSTRACT
Degradation of metanil yellow dye by using a voltage source potential and certain current is passed through carbon/ZnO electrodes as anode and silver electrodes as cathode has been developed in this research. Degradation with variation of potential, pH and time is performed into solution of metanil yellow containing electrolytes support NaCl 0,1 M . Results of this analysis obtained optimum conditions of pH 1 and potential 12 V at degradation time for 15 minutes. In the voltammetry ECE reaction occurs on the surface of the electrode, the chemical mechanism follows the electrochemical reaction, which is irreversible electron transfer, followed by a irreversible chemical reaction. This method can reduce the COD value up to 75,045% and 94,06 % degrade metanil yellow solution at 25 ppm during 30 minutes. The degradation process in this study follows the first order reaction kinetics. The result of analysis show that metanil yellow is degraded and produce CO2.
DAFTAR ISI
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ... v
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ... vi
3.2.2 Alat penelitian ... 15
3.3 Cara Kerja ... 16
3.3.1 Penentuan luas permukaan karbon nanopori ... 17
3.3.2 Optimasi komposisi dan penghantar arus serta pembuatan elektroda pasta karbon dengan material doping ZnO
3.3.7 Penentuan panjang gelombang maksimum larutan metanil mmmnyellow ... 20
3.3.8 Pembuatan kurva standar MY ... 20
3.4 Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow ... 21
3.4.1 Optimasi potensial degradasi ... 21
3.4.2 Optimasi pH larutan ... 21
3.4.3 Penentuan waktu optimum degradasi metanil yellow ... 22
3.5 Penentuan Kinetika Reaksi Kimia ... 22
3.6 Analisis Metanil Yellow Secara Voltammetri Siklik ... 23
3.7 Kebutuhan Energi Listrik ... 23
3.8 Analisis dan Penentuan Nilai COD Metanil Yellow ... 24
3.9 Analisis Hipoklorit (OCl-) ... 25
3.10 Analisis Ion Klorida (Cl-) ... 25
3.11 Analisis Gas CO2 ... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Metanil Yellow ... 27
4.2 Pembuatan Kurva Baku Metanil Yellow ... 28
4.3 Pemilihan Material Penghantar Arus dan Optimasi Komposisi Elektroda Pasta Karbon/ZnO ... 29
4.5 Optimasi pH Larutan Metanil Yellow ... 33
4.6 Optimasi Waktu Degradasi Metanil Yellow... 34
4.7 Hasil Kinetika Reaksi Kimia ... 38
4.8 Hasil Analisis Metanil Yellow Secara Voltammetri Siklik ... 39
4.9 Kebutuhan Energi Listrik... 43
4.10 Analisis COD ... 45
4.11 Analisis Hipoklorit (OCl-) ... 46
4.12 Analisis Klorida (Cl-) ... 47
4.13 Uji Senyawa CO2 ... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 49
5.2 Saran ... 50
DAFTAR PUSTAKA ... 51
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Tabel Halaman
3.1 Perbandingan komposisi elektroda 17
4.1 Absorbansi larutan metanil yellow pada berbagai konsentrasi
28
4.2 Hasil optimasi komposisi elektroda dan penghantar arus
elektroda 31
4.3 Hasil pengukuran arus puncak katodik dan anodik pada
metanil yellow 40
4.4 Data hasil pengukuran arus puncak dan persen degradasi
dari masing -masing voltammogram 42
4.5 Data energi dan tarif listrik/kWh yang dibutuhkan untuk degradasi metanil yellow dalam berbagai konsentrasi dan
waktu 43
4.6 Analisis COD larutan metanil yellow dan NaCl pada saat
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Gambar Halaman
2.1 Struktur molekul dari metanil yellow 7
2.2 Skema jalur penghilangan polutan selama oksidasi
elektrokimia 11
3.1 Diagram alir langkah kerja penelitian 16
3.2 Elektroda C/ZnO 18
3.3 Rangkaian alat degradasi elektrokimia 19
4.1 Spektrum UV-Vis larutan metanil yellow pada konsentrasi
6 ppm 27
4.2 Kurva baku larutan metanil yellow dengan berbagai
konsentrasi 28
4.3 Elektroda pasta karbon/ZnO 30
4.4 Kurva hubungan komposisi elektroda dan persen degradasi 32
4.5 Kurva hubungan antara potensial degradasi terhadap persentase metanil yellow 10 ppm yang terdegradasi dalam
larutan elektrolit NaCl 0,1 M selama 15 menit 32
4.6 Kurva hubungan antara pH larutan dan persentase degradasi
metanil yellow 10 ppm pada potensial 12 V selama 15
menit 33
4.7 Kurva hubungan waktu dengan persen degradasi metanil
yellow 25 ppm 35
4.8 Spektrum UV-Vis sampel hasil degradasi elektrokimia
metanil yellow 25 ppm pada berbagai variasi waktu 35
4.9 Perkiraan mekanisme reaksi degradasi metanil yellow 37
4.10 Kurva kinetika reaksi orde satu metanil yellow 38
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Gambar Halaman
4.12 Voltammogram larutan metanil yellow sebelum dan
sesudah degradasi pada keadaan optimum 41
4.13 Kurva hubungan antara konsentrasi metanil yellow dan
energi listrik (E) (Watt.detik) 44
4.14 Kurva hubungan antara massa metanil yellow terhadap tarif
energi listrik untuk mendegradasi 45
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Judul Lampiran
1 Pembuatan Larutan
2 Perhitungan
3 Perhitungan Luas Permukaan Karbon
4 Data Persentase Degradasi Metanil Yellow pada Variasi Potensial
5 Persentase Hasil Degradasi MetanilYellow pada Berbagai Nilai pH
6 Data Persentase Degradasi Metanil Yellow pada Variasi Waktu
7 Gambar Optimasi pH Larutan Metanil Yellow Sebelum Didegradasi
8 Gambar Optimasi Waktu Larutan Metanil Yellow
9 Data Kinetika Kimia Penetuan Orde Laju Reaksi
10 Voltammogram Hasil Analisis pada Masing-Masing Laju Pindai
11 Data Kebutuhan Energi Listrik untuk Metanil Yellow
12 Data Hasil Analisis COD Metanil Yellow dan NaCl
