Optimasi Penurunan Konsentrasi Zat Warna Rhodamin B dengan Kombinasi
Sistem Adsorpsi dan Fotoelektrodegradasi
Disusun Oleh :
VELINA ANJANI
M0311070
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi
Optimasi Penurunan Konsentrasi Zat Warna Rhodamin B dengan Kombinasi
Sistem Adsorpsi dan Fotoelektrodegradasi
VELINA ANJANI NIM. M0311070
LEMBAR SIAP UJI Surakarta, 10 Juli 2015
Skripsi ini di bimbing oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si Candra Purnawan, M.Sc
NIP. 197112111997022001 NIP. 197812282005011001
Disahkan oleh Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “OPTIMASI PENURUNAN KONSENTRASI ZAT WARNA RHODAMIN B DENGAN KOMBINASI SISTEM ADSORPSI DAN FOTOELEKTRODEGRADASI” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta,
Optimasi Penurunan Konsentrasi Zat Warna Rhodamin B dengan Kombinasi Sistem Adsorpsi dan Fotoelektrodegradasi
VELINA ANJANI
Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36A Surakarta 57126
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian kombinasi sistem adsorpsi dan fotoelektrodegradasi untuk pengurangan kandungan zat warna Rhodamin B di dalam pelarut air. Proses adsorpsi dilakukan menggunakan adsorben silika dan alumina yang diaktivasi menggunakan H2SO4 1 M dan NaOH 1 M. Selain itu, adsorpsi Rhodamin B 10 ppm menggunakan adsorben teraktivasi asam dan basa juga dilakukan pada variasi pH awal Rhodamin B antara lain 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, dan 12. Sedangkan fotoelektrodegradasi dilakukan menggunakan elektroda Ti/TiO2 sebagai katoda dan Ti/TiO2-NiO sebagai anoda. TiO2 disintesis dengan menggunakan prekursor Tetra isopropoksida(TTiP) dengan metode sol gel dan komposit TiO2-NiO disintesis dengan precursor TTiP dan Ni(NO3)2.6H2O. Karakterisasi material dilakukan dengan spektrofotometer ultraviolet-visibel, X-Ray Diffraction (XRD), dan Fourrier Transform Infra Red (FTIR).
Aktivasi adsorben yang dilakukan dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi zat warna Rhodamin B pada adsorben silika teraktivasi asam sebesar 97,23% ±0,113 dan alumina teraktivasi basa sebesar 87,12% ±0,371. pH juga mempengaruhi kemampuan adsorpsi Rhodamin B pada silika dan alumina. Silika teraktivasi asam memiliki kemampuan adsorpsi rhodamin B optimum pada pH = 9 sedangkan silika teraktivasi basa memiliki kemampuan adsorpsi rhodamin B optimum pada pH = 2. Alumina teraktivasi asam memiliki kemampuan adsorpsi rhodamin B optimum pada pH = 8 sedangkan alumina teraktivasi basa memiliki kemampuan adsorpsi rhodamin B optimum pada pH = 2. Fotoelektrodegradasi zat warna Rhodamin B menggunakan elektroda yang telah disintesis, dengan lama waktu 10 menit dan beda potensial 6 Volt mampu mendegradasi zat warna hingga 90,76% ±0,046. Kombinasi sistem adsorpsi dan fotoelektrodegradasi menyebabkan aktivitas penurunan konsentrasi zat warna rhodamin B mengalami peningkatan rata-rata sebesar 12,11% ±6,04.
Optimation of Rhodamin B Decolorination by Adsorption and Photoelectrodegradation Combination Systems
VELINA ANJANI
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Jl. Ir. Sutami 36A Surakarta 57126
ABSTRACT
The experiments of adsorption and photoelectrodegradation for Rhodamine B decolorination in aqueous have been done. Adsorption process was carried out using silica and alumina adsorbent were activated by 1 M H2SO4 and 1 M NaOH, respectively. Moreover, the adsorption of 10 ppm Rhodamine B using acid activated adsorbent as well as base activated adsorbent were performed at a various initial pH of Rhodamine B i.e 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, and 12. Meanwhile, the photoelectrodegradation was performed using Ti/TiO2 electrode as cathode and Ti/TiO2-NiO electrode as anode. TiO2 was synthesized using Titanium tetraisopropoxide (TTiP) precursor, while TiO2-NiO composite was synthesized using TTiP and Ni(NO3)2.6H2O precursor. The materials obtained were characterized by Ultraviolet-Visible spectrophotometer, X-Ray Diffraction (XRD), and Fourrier Transform Infra Red (FTIR).
Acid activated silica has adsorption capability about 97,23% ±0,113for Rhodamine B adsoption, whereas base activated alumina has it about 87,12% ±0,371. pH also affects the adsorption ability of Rhodamine B onto both silica and alumina adsorbent. Acid activated silica has optimum adsorption ability of rhodamine B at pH = 9, while the base activated silica has adsorption ability of rhodamine B optimum at pH = 2. Acid activated alumina have optimum adsorption ability of rhodamine B at pH = 8, while the base activated alumina have adsorption ability of rhodamine B optimum at pH = 2. Photoelectrodegradation of Rhodamine B which carried out by 6 Volt bias potential for 10 minute reached 90,76% ±0,046 degradation result. Then, the combination of adsorption and photoelectrodegradation process has led average improvement to reduce the concentration of Rhodamine B up to 12,11% ±6,04.
MOTTO
"Sesuatu yang belum dikerjakan, seringkali tampak mustahil; kita baru yakin kalau kita telah
berhasil melakukannya dengan baik." (Evelyn Underhill)
PERSEMBAHAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat, karunia, dan ijin-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret.
Dalam penyusunan laporan ini, penulis tidak lepas dari bimbingan, pengarahan dan bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Allah SWT atas berkat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Kedua Orang tua saya dan keluarga saya yang telah memberikan kasih sayang dan dukungan.
3. Ibu Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si selaku Pembimbing 1.
4. Bapak Candra Purnawan, M.Sc selaku Pembimbing 2
5. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS
6. Bapak Dr. rer. nat. Fajar Rakhman Wibowo, M.Si selaku Pembimbing Akademis.
7. Bapak dan Ibu dosen Jurusan Kimia FMIPA UNS
8. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
PERNYATAAN ... 3 BAB I. PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. A. Latar Belakang Masalah ... Error! Bookmark not defined. B. Perumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1. Identifikasi Masalah ... Error! Bookmark not defined. 2. Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 3. Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. C. Tujuan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. D. Manfaat Penelitian ... Error! Bookmark not defined. BAB II. LANDASAN TEORI ... Error! Bookmark not defined. A. Tinjauan Pustaka ... Error! Bookmark not defined. 1. Adsorpsi ... Error! Bookmark not defined. 2. Degradasi Fotoelektrokatalitik TiO2 ... Error! Bookmark not defined. 3. Titanium Dioksida ... Error! Bookmark not defined. 4. Komposit TiO2-NiO ... Error! Bookmark not defined. 5. Rhodamin B... Error! Bookmark not defined. 6. Spektrofotometer Ultraviolet-Visible (UV-Vis)Error! Bookmark not defined. 7. X-Ray Diffraction (XRD) ... Error! Bookmark not defined. 8. Spektrofotometer Fourrier Transform Infra Red (FT-IR)Error! Bookmark not defined.
C. Alat dan Bahan yang Digunakan ... Error! Bookmark not defined. 1. Alat yang digunakan... Error! Bookmark not defined. 2. Bahan yang digunakan ... Error! Bookmark not defined. D. Prosedur Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 1. Aktivasi Adsorben Silika dan Alumina ... Error! Bookmark not defined. 2. Sintesis TiO2 ... Error! Bookmark not defined. 3. Sintesis Komposit TiO2-NiO ... Error! Bookmark not defined. 4. Preparasi Elektroda Ti/TiO2 dan Ti/TiO2-NiOError! Bookmark not defined. 5. Preparasi Zat Warna Rhodamin B ... Error! Bookmark not defined. 6. Adsorpsi Rhodamin B ... Error! Bookmark not defined. 7. Degradasi Rhodamin B ... Error! Bookmark not defined. E. Teknik Pengumpulan Data ... Error! Bookmark not defined. F. Teknik Analisa Data dan Penyimpulan HasilError! Bookmark not defined. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.
A. Aktivasi Adsorben dan Karakterisasi ... Error! Bookmark not defined. B. Sintesis dan Karakterisasi TiO2 ... Error! Bookmark not defined. C. Sintesis dan Karakterisasi Komposit TiO2-NiOError! Bookmark not defined. D. Karakterisasi Elektroda Ti/TiO2 dan Ti/TiO2-NiOError! Bookmark not defined. E. Aktivitas Adsorpsi Rhodamin B pada Adsorben Alumina dan SilikaError! Bookmark
not defined.
F. Degradasi Fotoelektrokatalitik zat warna Rhodamin BError! Bookmark not defined. G. Gabungan Sistem Adsorpsi dan Sistem Fotoelektrodegradasi pada zat warna Rhodamin B
Error! Bookmark not defined.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined. A. Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined. B. Saran ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined. Lampiran ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 1. Mekanisme fotokatalitik pada TiO2 (Pelaez et al., 2012) 11
2. Gambar 2. Skema proses fotoelektrodegradasi ……….... 12
3. Gambar 3. Struktur kristal anatase dan rutil ………. 13
8. Gambar 8. Reaksi aktivasi adsorben alumina menggunakan asam dan basa ………... 29
9. Gambar 9. Spektra FT-IR adsorben alumina (a) tanpa aktivasi (b) aktivasi asam (c) aktivasi basa……….... 30
10. Gambar 10. Difraktogram XRD kristal TiO2 anatase hasil sintesis ... 31
11. Gambar 11. Difraktogram XRD komposit TiO2-NiO hasil sintesis (N : NiTiO3; A : TiO2 anatase; R : TiO2rutil ……… 32
12. Gambar 12. Difraktogram XRD elektroda Ti ……….. 33
13. Gambar 13. Difraktogram XRD fotoanoda Ti/TiO2-NiO ……… 33
14. Gambar 14. Difraktogram XRD katoda Ti/TiO2………. 34
15. Gambar 15. Grafik persentase (%) Rhodamin B teradsorp dengan adsorben silika tanpa aktivasi, teraktivasi asam dan teraktivasi basa ………. 35
16. Gambar 16. Grafik persentase (%) Rhodamin B teradsorb dengan adsorben alumina tanpa aktivasi, teraktivasi asam, dan teraktivasi basa ……….. 36
17. Gambar 17. Grafik persentase (%) teradsorp dari Rhodamin B bervariasi pH dengan adsorben silika teraktivasi asam dan basa ………. 37
19. Gambar 19. Grafik persentase terdegradasi dari zat warna Rhodamin B (a) tanpa perlakuan pH, (b) kondisi optimum asam (pH 2), (c) kondisi optimum basa (pH 8), dan (C) kondisi optimum basa (pH 9) dengan voltase (6 volt) …………. 39 20. Gambar 20. Grafik persentase dari zat warna Rhodamin B teradsorp
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Lampiran 1. Perhitungan %ΔT adsorben silika dan alumina tanpa
aktivvasi, teraktivasi asam, dan teraktivasi basa ………… 49
2. Lampiran 2. Data konsentrasi sisa zat warna Rhodamin B teradsorp menggunakan variasi adsorben silika dan alumina ……… 52
3. Lampiran 3. Data konsentrasi sisa zat warna Rhodamin B pada variasi pH awal larutan menggunakan adsorben silika teraktivasi asam dan basa ………. 52
4. Lampiran 4. Data konsentrasi sisa zat warna Rhodamin B pada variasi pH awal larutan menggunakan adsorben alumina teraktivasi asam dan basa ……… 53
5. Lampiran 5. Standar JCPDS TiO2anatase ………. 54
6. Lampiran 6. Standar JCPDS NiTiO3……….. 55
7. Lampiran 7. Standar JCPDS Ti ……….. 55
8. Lampiran 8. Data presentase degradasi zat warna Rhodamin B menggunakan variasi pH optimum adsorpsi ……….. 56
