Remediasi Fotokatalitik In-situ Kontaminan Organik pada Air Permukaan

In-situ Photocatalytic Remediation OfOrganic Contaminants In GroundwaterTugas Kuliah Magister SainsDasar-Dasar Ekonomi PSLChaerul AnwarNRP: P052140044

Pendahuluan Industri & Rumah Tangga banyak menghasilkan limbah organik yang menkontaminasi air permukaan di sekitarnya, di antaranya yang paling dominan adalah deterjen. Aplikasinya yang mendasar bagi hampir semua proses menjadikan deterjen (ABS Alkyl Benzene Sulfonat) seringkali ditemukan sebagai polutan pada sumber-sumber air permukaan yang berdekatan dengan sentra aktivitas domestik maupun industri.

Pendahuluan Sifat deterjen yang bio-resisten (terutama ABS) menjadikannya semakin sulit terdegradasi di alam secara alami, sehingga dari waktu ke waktu jumlahnya semakin bertambah melampaui daya dukung lingkungan. Diperlukan metode remediasi alternatif yang handal, tidak mengganggu keseimbangan lingkungan, dan murah. Fotokatalisis secara in-situ menggunakan TiO2 dapat menjadi alternatif yang feasible karena mekanismenya yang hanya mengkatalisis, sehingga secara teori dapat terbarukan kembali tanpa terlepas ke media.

PendahuluanTeori Dasar Fotokatalisis

Semikonduktor titanium dioksida (TiO2) digunakan secara luas sebagai fotokatalis, karena bersifat inert secara kimia maupun biologi, non toksik, dan tidak mahal.

Suatu reaksi yang dipengaruhi oleh cahaya dan katalis secara bersama-sama atau suatu proses terjadinya reaksi suatu materi terhadap lainnya yang diperantarai oleh energi dari penyinaran ultra violet dinamakan dengan reaksi fotokatalisis.

PendahuluanTeori Dasar Fotokatalisis

Mekanisme fotokatalitik TiO2

PendahuluanTeori Dasar Fotokatalisis

Mekanisme fotokatalitik TiO2

PendahuluanTeori Dasar Fotokatalisis

Reaksi-reaksi yang terjadi:Pembentukan pembawa muatan (e-CB, h+VB ) Rekombinasi pembawa muatan, dengan membebaskan energi dalam bentuk panas. Reaksi oksidasi oleh hole pada pita valensi

PendahuluanTeori Dasar Fotokatalisis

Reaksi-reaksi yang terjadi:Reaksi reduksi oleh elektron pada pita konduksi

Reaksi fotokatalisis atau reaksi termal lebih lanjut menghasilkan produk akhir mineral.Elektron pada pita konduksi terjebak dalam permukaan metastabil menghasilkan Ti (III)

PendahuluanTeori Dasar Fotokatalisis

Reaksi-reaksi yang terjadi:

Metode Penelitian Efektifitas fotokatalisis TiO2 diikuti dengan membandingkan kuantitas ABS sebagai kontaminan organik dalam matriks air permukaan sebelum dan sesudah dipaparkan terhadap TiO2 yang di-imobilisasi pada berbagai konsentrasi dan waktu. Teknik pengukuran yang dilakukan menggunakan molekular spektrofotometri.

Metode Penelitian Pada penelitian ini 1000 mL limbah sintetik yang terdiri dari campuran LAS dan ABS 100 mg/L didegradasi secara fotokatalitik selama 1, 2, 3, 4, dan 5 jam dalam sebuah reaktor semi batch TiO2 3, 4, dan 5% yang dilengkapi dengan lampu UV-Mercury. Proses dilakukan pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer. Kadar LAS dan ABS sebelum dan sesudah degradasi dianalisa dengan Spectrophotometer UV-VIS secara MBAS (Methtylene Blue Active Substance).

Hasil & Bahasan Semakin lama waktu degradasi maka penurunan konsentrasi limbah akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena katalis yang berada di dalam reaktor akan mendapat penyinaran lebih lama sehingga lebih banyak katalis yang teraktifkan dan akan menghasilkan OH yang lebih banyak. OH ini kemudian akan mengoksidasi limbah. Demikian pula halnya dengan konsentrasi, semakin tinggi konsentrasi TiO2 yang digunakan, semakin kecil kuantitas deterjen yang tersisa, semakin besar yang terdegradasi.

Hasil & Bahasan

Chart1

100100100

757060

635540

504225

453010

32252

TiO2 2%

TiO2 3%

TiO2 4%

Waktu (jam)

ppm MBAS

Grafik Penurunan ppm MBAS

Sheet1

Waktu (jam)Konsentrasi MBAS (ppm)% Efektifitas

TiO2 2%TiO2 3%TiO2 4%TiO2 2%TiO2 3%TiO2 4%

0100100100

1757060

2635540

3504225

4453010

532252687598

Sheet1

TiO2 2%

TiO2 3%

TiO2 4%

Waktu (jam)

ppm MBAS

Grafik Penurunan ppm MBAS

Sheet2

Sheet3

Simpulan Proses fotokatalisis dengan reaktor slurry yang bekerja secara semi batch menggunakan katalis TiO2 telah berhasil mendegradasi campuran Linear Alkilbenzen Sulfonat (LAS) dan Alkil Benzen Sulfonat (ABS). Kondisi optimum diperoleh pada konsentrasi TiO2 4% selama waktu paparan 5 jam dengan efektifitas pengolahan sebesar 98%.