Pengaruh Konsentrasi Doping Nitrogen (N) pada Material Fotokatalis Seng Oksida (ZnO) Terhadap Degradasi Limbah Zat Pewarna Tekstil

DOI: https://doi.org/10.14710/reaktor.17.1.36-42
Copyright (c) 2017 REAKTOR

Article Metrics: (Click on the Metric tab below to see the detail)

Article Info
Submitted: 02-03-2017
Published: 12-04-2017
Section: Research Article
Fulltext PDF Tell your colleagues Email the author

Abstract

 

THE EFFECT OF NITROGEN (N) DOPING IN PHOTOCATALYST MATERIAL OF ZINC OXIDE (ZnO) ON DEGRADATION OF WASTE OF TEXTILES DYE. The textile industry produces 50% of the wasted dye and liquid waste which can cause damage to the river ecosystem. The results of synthesis and characterization of N-ZnO photocatalysts and its ability to degrade waste water of batik dye by identifying of the effect of nitrogen (N) doping on ZnO were reported in this paper. Synthesis of N-ZnO material was performed using sol-gel method at room temperature, then the solution was deposited on a glass substrate at 450oC with a spray coating method. N-ZnO was prepared by N doping with different percentages of 0, 3, 5, 7 and 9%, respectively. Degradation of dye waste was performed under UV radiation for 12 hours. The synthesis results show that thin layers have wurtzite polycrystalline structure with dominant orientation field (002). The addition of N doping causes the value of the energy band gap of ZnO to be smaller. The test results of photocatalysts show that the addition of doping N on ZnO does not have a significant influence on the percentage of degradation waste batik dye under UV light. The best ability of N-ZnO photocatalytic was obtained in 5% of N doping, and the degradation percentage, COD and BOD were 11.83%, 6.12% and 6.40% respectively.

 

Keywords: degradation; N doped; ZnO photocatalyst; batik dye waste

 

 

Abstrak

 

Industri tekstil menghasilkan 50% zat warna yang terbuang dan menjadi limbah dalam bentuk cair yang dapat mengakibatkan rusaknya ekosistem sungai. Pada paper ini dilaporkan hasil sintesis dan karakterisasi fotokatalis N-ZnO serta uji kemampuan fotokatalitiknya dalam mendegradasi limbah cair zat pewarna batik dengan mengidentifikasi pengaruh doping Nitrogen (N) pada ZnO. Sintesis material N-ZnO menggunakan metode sol-gel pada temperatur kamar, kemudian larutan dideposisi di atas substrat kaca pada temperatur 450oC dengan metode spray coating. Material N-ZnO dibuat dengan persentase doping N yang berbeda yaitu 0, 3, 5, 7, dan 9%. Degradasi limbah zat warna dilakukan dibawah radiasi sinar UV selama 12 jam. Hasil sintesis menunjukkan bahwa lapisan tipis mempunyai struktur polikristal wurtzite dengan bidang orientasi dominan (002). Penambahan doping N secara umum menyebabkan terjadinya pengecilan nilai celah pita energi ZnO. Hasil uji fotokatalitik menunjukkan bahwa penambahan doping N pada ZnO tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap persentase degradasi limbah cair pewarna batik dibawah cahaya UV. Diperoleh kemampuan uji fotokatalitik N-ZnO terbaik pada doping N sebesar 5% dengan nilai % degradasi sebesar 11,83%, COD 6,12% dan BOD 6,40%.

 

Kata kunci: degradasi; doping N; fotokatalis ZnO; limbah pewarna batik

.

Keywords

limbah pewarna batik; doping N; fotokatalis ZnO; degradasi

  1. Heri Sutanto  Orcid Scholar
    Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang Telp./Fax. (024)74680822/(024) 74680822, Indonesia
    https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55786780900
  2. Eko Hidayanto 
    Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang Telp./Fax. (024)74680822/(024) 74680822
  3. Muhammad Irwanto 
    Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang Telp./Fax. (024)74680822/(024) 74680822
  4. Agus Romadhon 
    Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang Telp./Fax. (024)74680822/(024) 74680822
  5. Yoyon Wahyono 
    Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang Telp./Fax. (024)74680822/(024) 74680822
  1. Christina, P.M., Mu’nisatun S., Saptaaji R., dan Djoko M. 2007. Studi Pendahuluan Mengenai Degradasi Zat Warna Azo (Metil Orange) dalam Pelarut Air Menggunakan Mesin Berkas Elektron 350 keV/ 10 mA. JFN, 1, 1, 1978-8738.
  2. Diebold, Ulrike. 2003. The Surface Science of Titanium Dioxide. Surface Science Report, 48, hal. 53-229.
  3. Ellmer, Klaus, Andreas K., dan Bernd R. 2008. Transparent Conductive Zinc Oxide: Basics and Applications in Thin Film Solar Cell. Verlag Berlin Heidelberg: Springer.
  4. Ertugay N., dan Acar F.N. 2013. Removal of COD and Color from Direct Blue 71 Azo Dye Wastewater by Fenton’s Oxidation: Kinetic Study. Arabian Journal of Chemistry.
  5. Halliday, David, Robert R., dan Jearl W. 2011. Fundamental of Physics (9th Edition). Jefferson: John Wiley & Sons, Inc.
  6. Kasuma N.Y. 2012. Penggunaan Komposit ZnO-CuO yang Disintesis Secara Sonochemistry yang Digunakan Sebagai Katalis untuk Fotodegradasi Metil Orange dan Zat Antibakteri Tesis. Prodi Studi Kimia Pascasarjana, Universitas Andalas. Padang.
  7. Lalnunhlimi S. dan Krishnaswamy V. 2016. Decolorization of Azo Dyes (Direct Blue 151 and Direct Red 31) by Moderately Alkaliphilic Bacterial Consortium. Brazilian Journal of Microbiology, 47 39-46.
  8. Lavand A.B. dan Yuvraj S.M. 2015. Synthesis, Characterization and Visible Light Photocatalytic Activity of Nitrogen-doped Zinc Oxide Nanospheres. Journal of Asian Ceramic Societies, 3 305-310.
  9. Lovestam G., Hubert R., Gert R., Birgit S.K., Neil G., Jean P.P., dan Hermann S. 2010. JRC Reference Reports: Considerations on a Definition of Nanomaterial for Regulatory Purpose. Luxemburg: Publications Office of the European Union.
  10. Manurung R., Rosdanelli H., dan Irvan. 2004. Perombakan Zat Warna Azo Reaktif Secara Anaerob-Aerob. Sumatera Utara: Universitas Sumatera Utara.
  11. Kementerian Lingkungan Hidup. 2014. Baku Mutu Air Limbah. PERMEN LH RI no.5.
  12. Perdana I.G.A., M. Fairuz A., dan Agus N. 2014. Penentuan Kadar COD pada Air Limbah Industri Tekstil di Desa Beng Gianyar dengan Metode Titrasi Titrimetri (Refluks Tertutup). Laboratorium Kima STIKes Wira Medika Bali.
  13. Reddy S.B. Venkatramana R., Koteeswara R., dan Pramoda K. 2013. Synthesis, Structural, Optikal Properties and Antibacterial Activity of Co-doped (Ag, Co) ZnO Nanoparticles. Research Journal of Material Sciences, 1, 11-20.
  14. Santhoshkumar A., Helen P.K, dan R Suresh. 2016. Spectroscopic Characterisation and Antibacterial Activity of ZnO Nanosheets. Journal of Modern Science 2, p. 196-202.
  15. Sistesya D., dan Sutanto H,. 2013. Sifat Optis Lapisan ZnO:Ag yang Dideposisi di Atas Substrat Kaca Menggunakan Metode Chemical Deposition (CSD) dan Aplikasinya pada Degradasi Zat Warna Methylene Blue. Youngster Physics Journal, 1, 4, 71-80.
  16. Windasari R,. 2009. Adsorpsi Zat Warna Tekstil Direct Blue 86 oleh Kulit Kacang Tanah. Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA. Universitas Negeri Semarang. Semarang.