Telah dilakukan degradasi Congo Red dalam air melalui proses fotokatalisis menggunakan TiO2 yang diimobilisasi dengan metoda sol-gel pada dinding bagian dalam kolom tabung gelas. Katalis TiO2 dibuat dari prekursor Titanium tetra isopropoksida (TTIP) dengan metoda sol-gel yang dikalsinasi pada suhu 400 oC. Karakterisasi TiO2 dengan XRD menunjukkan bahwa kristal TiO2 mempunyai struktur anatase, dengan ukuran partikel TiO2 sekitar 8,99 nm. Tabung gelas yang telah dilapisi TiO2 bagian dinding dalamnya dirangkai dalam sistem reaktor fotokatalisis. Rangkaian instrumen ini terdiri dari satu unit reaktor sistem batch yang terdiri dari lampu UV 22 watt (black light). Sistem reaktor dilengkapi dengan aerator yang bertujuan meningkatkan transfer massa dan ketersediaan oksigen larutan sampel dalam tabung gelas sehingga diharapkan dapat meningkatkan proses fotodegradasi. Absorbsi foton oleh TiO2 akan menghasilkan pasangan elektron dan hole positif pada permukaan yang kontak dengan larutan, dan memicu reaksi degradasi zat organik yang terdapat dalam larutan.Dalam penelitian ini dipelajari pengaruh jumlah lapisan TiO2, konsentrasi awal Congo Red, nilai pH dan nilai daya hantar listrik serta keberadaan senyawa intermediet dengan HPLC. Pengamatan yang dilakukan adalah perubahan spektrum serapan dari puncak serapan spesifik pada spektra serapan larutan Congo Red sebelum dan sesudah iradiasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Terjadinya degradasi Congo Red ditunjukkan dengan adanya penurunan konsentrasi larutan, penurunan nilai pH, kenaikan nilai daya hantar listrik dan terbentuknya asam oksalat sebagai senyawa intermediet. Sebagai kontrol percobaan, dilakukan iradiasi sinar UV tanpa TiO2 dan menggunakan TiO2 tanpa sinar UV.Hasil dari kedua kontrol percobaan ini tidak menunjukkan berkurangnya konsentrasi Congo Red secara signifikan. Dari hasil uji optimasi reaktor diperoleh jumlah lapisan optimum sebanyak delapan lapis TiO2. Laju degradasi Congo Red meningkat dengan semakin tingginya konsentrasi awal sampai batas konsentrasi optimum pada 50 ppm dengan persentase degradasi mencapai 99,0%. Dari hasil perhitungan kinetika Langmuir-Hinshelwood diperoleh tetapan laju reaksi, kr sebesar 1,311ppm/menit dan tetapan adsorpsi, K sebesar 0,043/ppm. Efisiensi reaktor sebagai nilai quantum yield adalah 77%. Produk senyawa intermediet yang terbentuk hasil degradasi Congo Red berupa asam oksalat yang ditandai adanya penurunan kadar asam oksalat selama iradiasi 11,5 jam.
Photocatalytic degradation of Congo Red in water was conducted in a reactor which consist of immobilized TiO2 film coated on to inner wall of glass column tube (IWGCT-TiO2). The TiO2 film was prepared, from titanium tetra isopropoxide (TTIP) as a precursor, by a sol-gel method and calcination at 400 oC. The resulted TiO2 was characterized by mean of UV-Vis spectrometry, XRD and SEM. It was observed that the film has a specific UV-Vis absorption started at 390 nm (that can be attributed to band gap of anatase), unique diffraction intensity at 2θ 25o (attributed to anatase), approximately 8.99 nm crystalite size (predicted from a Scherrer equation), and showsed a good coverage on the glass substrate. The IWGCT-TiO2 then was arranged in a batch reactor system where a 22 watt black UV light was used as the light source and equipped with an aerator to enhance mass transfer and oxygen availability. Upon UV-Vis light illumination, TiO2 surface will generate electron and positive hole that subsequently initiate degradation reaction of organic chemical in adjascent solution.Series investigation on photo catalytic degradation of Congo Red solution during this research revealed that thickness of TiO2 film resulted from eight times coating give an optimum performance. Optimum photo catalytic degradation rate of Congo Red solution was observed at 50 ppm (initial concentration), where almost 99.0% of Congo Red disappeared during 240 minutes treatment. Langmuir-Hinshelwood kinetic evaluation reveal that typical reaction rate constant, kr is 1,311 ppm/minute and adsorption constant, kr is 0,043/ppm were obtained. As for the present experimental setting, the reactor efficiency evaluation give a quantum yield value, of approximately 77%, for a 11.5 hours reaction time.It was observed during 11.5 hours photo catalytic degradation of Congo Red there were an occurrence of intermediate simple organic compounds (e.g. oxalic acid and others) before a complete mineralization occurred. Control experiments (the present of UV light but without TiO2 and the present of TiO2 but without light) were conducted for each of all experimental setting and indicated no significant degradation of Congo Red. |
