## Efektifitas Penyisihan Fosfat Pada Air Limbah Menggunakan Metode Kombinasi Elektrokoagulasi dan Fotokatalis Dengan Kaolin-TiO 2
Adhi Setiawan*, Lintang Indra Liuqil Mahfudz, Tarikh Azis Ramadani, Siti Muthi’ah,

## Muhammad Asrul Nizam, Denny Dermawan
Program Studi Teknik Pengolahan Limbah, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Indonesia Email: adhi.setiawan@ppns.ac.id

## Abstrak
Kandungan fosfat pada badan air salah satunya bersumber dari air limbah domestik dan industri. Fosfat yang berlebihan  dapat  menyebabkan  eutrofikasi.  Alternatif  pengolahan  fosfat  pada  air  limbah  salah  satunya menggunakan kombinasi metode elektrokoagulasi dan fotokatalis. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh  waktu  kontak  dan  besar  tegangan  pada  metode  elektrokoagulasi,  pengaruh  dosis  katalis  dan waktu penyinaran pada metode fotokatalis, dan karakteristik katalis komposit kaolin-TiO 2 . Penyisihan fosfat dilakukan secara batch menggunakan elektrokoagulasi yang dilanjutkan dengan proses fotokatalis.  Metode elektrokoagulasi menggunakan elektroda aluminium dengan variasi tegangan 10, 20, dan 30 V, serta waktu kontak 90 dan 120 menit. Metode fotokatalis menggunakan komposit kaolin-TiO 2 dan sumber foton lampu UV-C, dengan variasi dosis kaolin-TiO 2 yaitu 120, 180, dan 240 mg/L, serta waktu penyinaran 10, 20 dan 30 menit.  Komposit  kaolin-TiO 2 dikarakterisasi  menggunakan  XRD,  FTIR,  dan  SEM-EDX.  Hasil  penelitian menunjukkan efisiensi penyisihan fosfat pada elektrokoagulasi maksimal diperoleh pada kondisi tegangan 30 V  dan  waktu  kontak  120  menit  dengan  nilai  sebesar  87,31%.  Nilai  maksimum  penyisihan  parameter  fosfat fotokatalis terjadi pada dosis katalis 240 mg/L dengan waktu reaksi 30 menit dengan nilai sebesar 63,33%.
Kata kunci : Elektrokoagulasi, Fosfat, Fotokatalis, Kaolin-TiO 2 .

## Abstract
The Effectiveness of Phosphate Removal in Wastewater Using a Combination Method of Electrocoagulation and Photocatalyst with Kaolin-TiO 2
One of the phosphate contents in water bodies is sourced from household and industrial wastewater. Excessive phosphates can cause eutrophication. One alternative of phosphate treatment in wastewater is the combination of electrocoagulation and photocatalytic methods. This study aims to determine the influence of contact time and voltage magnitude on the electrocoagulation method, the effect of catalyst dosing and irradiation time on the  photocatalyst  method,  and  the  characteristics  of  kaolin-TiO 2 composite  catalysts.  The  electrocoagulation method  uses  aluminum  electrodes  with  voltage  variations  of  10,  20,  and  30  V,  as  well  as  contact  times variations  of  90  and  120  minutes.  The  photocatalyst  method  uses  kaolin-TiO 2 composite  and  UV-C  lamp photon  sources,  with  dose  of  kaolin-TiO 2 variations  of  120,  180,  and  240  mg/L,  as  well  as  irradiation  times variations of 10, 20 and 30 minutes. The kaolin-TiO 2 composite is characterized by XRD, FTIR, and SEM-EDX. The results showed that the maximum efficiency of phosphate removal in electrocoagulation was obtained at a voltage  of  30  V  and  a  contact  time  of  120  minutes  with  a  value  of  87.31%.  The  maximum  value  of photocatalyst phosphate removal occurred at a catalyst dose of 240 mg/L with a reaction time of 30 minutes with a value of 63.33%.
Keywords: Electrocoagulation, Phospate, Photocatalyst, Kaolin-TiO 2 .
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113

## PENDAHULUAN
Asam  fosfat  adalah  jenis  bahan  kimia  yang memiliki  peranan  yang  penting  dalam  proses produksi  pada  industri  pupuk.  Proses  produksi asam fosfat dilakukan dengan mereaksikan antara asam  sulfat  dengan  batuan  fosfat  sehingga menghasilkan  produk  samping  berupa  gipsum. Pada  umumnya  air  limbah  pada  industri  asam fosfat dihasilkan dari beberapa unit proses antara lain  produksi  asam  fosfat,  asam  sulfat,  dan pemurnian  gipsum.  Air  limbah  hasil  sisa  proses produksi  asam  fosfat  pada  umumnya  memiliki sifat  asam  dan  memiliki  kandungan  fosfat  yang cukup  besar  sehingga  diperlukan  proses pengolahan  sebelum  dibuang  ke  badan  air  agar tidak membahayakan lingkungan (Al-Harahsheh et al ., 2014).
Fosfat  merupakan  sumber  daya  alam  yang berperan  penting  dalam  kehidupan,  namun  pada konsentrasi  yang  tinggi  di  badan  air  dapat menyebabkan  masalah  pencemaran  air  seperti eutrofikasi  yang  ditandai  dengan  pertumbuhan tanaman  air  yang  tidak  terkendali.  Eutrofikasi menyebabkan  dampak  negatif  pada  badan  air yang  ditandai  dengan  munculnya  bau  dan  rasa, penurunan  penetrasi  cahaya  ke  dalam  air, penurunan  konsentrasi  oksigen  terlarut,  dan peningkatan  risiko  kematian  ikan  di  badan  air (Alfionita et al ., 2019).
Pengolahan  air  limbah  di  industri  asam fosfat  seringkali  menggunakan  proses  koagulasi- flokulasi  konvensional  yang  menggunakan  bahan kimia  antara  lain poly  aluminium  chloride (PAC), tawas,  dan  kapur  sehingga  membutuhkan  biaya operasional yang besar dan cenderung menghasilkan  volume sludge dalam  jumlah  yang relatif besar. Oleh karena itu, industri asam fosfat memerlukan teknologi pengolahan alternatif yang dapat  menunjang  proses  pengolahan  fosfat menjadi  lebih  efektif  dan  efisien  dibandingkan dengan  proses  koagulasi-flokulasi  konvensional. Penggunaan  metode  kombinasi  elektrokoagulasi dan  fotokatalis  sebagai  pengganti  proses koagulasi-flokulasi konvensional merupakan salah satu  metode  alternatif  yang  efektif  dan  efisien dalam menurunkan kandungan fosfat di dalam air limbah industri asam fosfat.
Proses  elektrokoagulasi  memiliki  beberapa kelebihan dibandingkan dengan proses koagulasi-
flokulasi  konvensional  karena  peralatan  lebih sederhana,  mudah  dioperasikan,  dan  tidak memerlukan  bahan  kimia  (Setiawan et  al .,  2020; Azzahroh et  al .,  2021).  Fotokatalis  merupakan salah  satu  metode Advanced  Oxidation  Processes (AOP)  dengan  mengubah  energi  cahaya  menjadi energi  kimia  dengan  menghasikan  radikal hidroksil  yang  dapat  mengoksidasi  kandungan senyawa  organik  pada  air  limbah  (Sucahya et  al ., 2016).  Metode  Fotokatalis  pada  umumnya menggunakan TiO 2 sebagai bahan semikonduktor yang  berperan  sebagai  aktivator  dan  katalis (Wang et  al .,  2004).  Penggunaan  material  TiO 2 dalam  proses  fotokatalis  memiliki  beberapa keunggulan  antara  lain  harganya  relatif  murah, ketersediaan melimpah, tidak larut dalam air, dan ramah  lingkungan  (Sudha  dan  Sivakumar,  2015). Namun,  rendahnya  daya  adsorpsi  TiO 2 terhadap polutan  dapat  menyebabkan  penurunan  aktivitas fotokatalitik dalam aplikasi pengolahan air limbah. Permasalahan  tersebut  dapat  diatasi  dengan penggunaan  kombinasi  TiO 2 dengan  material penyangga  berbasis  mineral clay (Henych  dan Stengl, 2013).
Penggunaan  komposit  TiO 2 dengan material clay cenderung  menghasilkan  strukur mesopori  yang  menyebabkan  peningkatan  yang signifikan  terhadap  daya  adsorbsi  polutan  karena luas permukaan spesifik partikel yang relatif besar (Jiang et  al .,  2013).  Kaolin  merupakan  salah  satu material clay yang memiliki ketersedian melimpah di Indonesia dan memiliki harganya relatif murah. Potensi kaolin di Indonesia diperkirakan mencapai 723,56  juta  Ton  sehingga  berpotensi  untuk dikembangan  material  alternatif  pembuatan komposit  TiO 2 (Haryadi,  2010).  Penggunaan material  kaolin  dalam  pembuatan  komposit memberikan keuntungan dalam proses pemisahan fotokatalis  TiO 2 sehingga  memungkinkan  katalis untuk  digunakan kembali  dalam  proses pengolahan air limbah (Henych dan Stengl, 2013).
Kombinasi  metode  elektrokoagulasi  dan fotokatalis  dipilih  sebagai  metode  alternatif sehingga diharapkan dapat menghasilkan efisiensi penyisihan  fosfat  yang  tinggi  di  dalam  proses pengolahan  air  limbah.  Kombinasi  metode elektrokoagulasi  dan  fotokatalis  dinilai  efektif untuk  menghilangkan  kandungan  senyawa organik.  Kombinasi  metode  elektrokoagulasi  dan fotokatalis  memiliki  beberapa  kelebihan  antara
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113
lain  dapat  meminimalkan  penggunaan  bahan kimia  dalam  pengolahan  air  limbah,  tidak menghasilkan sludge ,  dan  mampu  mendegradasi polutan  organik  menjadi  komponen  sederhana (Zhang et al ., 2013).
Beberapa  penelitian  telah  melaporkan efektifitas  kombinasi  proses  elektrokoagulasi  dan fotokatalis  dalam  menghilangkan  kandungan kontaminan  di  dalam  air  limbah.  Jati  dan Aviandharie (2015)
melaporkan bahwa penggunaan  metode  elektrokoagulasi  dan fotokatalis  terbukti  efektif  pada  pengolahan limbah logam berat Cr(VI). Proses tersebut mampu menghasilkan  efisiensi  penyisihan  maksimal terhadap  Cr(VI)  sebesar  98,8%  dengan  waktu fotokatalisis  sebesar  5  jam.  Sulistya  dan Rachmanto  (2020)  melakukan  pengolahan  air limbah  industri  batik  menggunakan  kombinasi elektrokoagulasi dan fotokatalis untuk menurunkan  kandungan  TSS,  COD,  dan  warna. Hasil  pengolahan  tersebut  memperoleh  efisiensi penyisihan  maksimal  terhadap  parameter TSS, COD,  dan  warna  masing-masing  sebesar  94,58%, 61,02%,  dan  88,1%.  Boroski et  al .  (2009) melaporkan  bahwa  penggunaan  kombinasi elektrokoagulasi dan fotokatalis TiO 2 efektif dalam menurunkan COD pada air limbah industri farmasi dengan efisiensi penyisihan berkisar 86%.
Penelitian  terdahulu  pada  umumnya  hanya terbatas  dalam  menginvestigasi  penggunaan metode kombinasi elektrokoagulasi dan fotokatalis  pada  pengolahan  air  limbah  industri dengan  parameter  kontaminan  yang  terfokus pada  COD,  logam  berat,  TSS,  dan  warna. Penggunaan  kombinasi  elektrokoagulasi  dan fotokatalis  menggunakan  material  berbasis komposit kaolin-TiO 2 belum dibahas secara detail pada  penelitian  sebelumnya  terutama  dalam menurunkan  kandungan  fosfat  di  dalam  air limbah.  Penelitian  ini  bertujuan  menganalisis pengaruh  waktu  kontak,  tegangan,  dan  dosis katalis  dalam  menurunkan  konsentrasi  fosfat menggunakan  kombinasi  proses  elektrokoagulasi dan  fotokatalis  kaolin-TiO 2 .  Penelitian  ini dilakukan  sintesis  dan  karakterisasi  terhadap komposit  kaolin-TiO 2 .  Hasil  dari  penelitian  ini diharapkan mampu memberikan alternatif metode pengolahan limbah fosfat yang efisien dan efektif sehingga  dapat  mengurangi  dampak  negatif terhadap lingkungan sekitar.

## METODOLOGI
Penelitian  ini  menggunakan  bahan  antara lain  serbuk  TiO 2 (Merck),  kaolin  (SAP  Chemicals). Asam  klorida  37%  (Merck),  Etanol  96%  (SAP Chemicals),  dan  air  limbah  yang  diambil  setelah proses  proses  presipitasi  pada pit  limbah  cair industri asam fosfat di Jawa Timur. Sampling air limbah  tersebut  dilakukan  sebanyak  satu  kali pengambilan  dengan  volume  total  air  limbah sebesar 100 L.
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian ini  antara  lain  pH  meter,  timbangan  analitik (Shimadzu  AY  220),  sumber  tegangan  DC  0-60  V 3A  (Zhaoxin),  spektrofotometer  UV  Vis  (Agilent Cary  60),  kaolin,  TiO 2 dan  lampu  UV-C.  reaktor elektrokoagulasi  dan  fotokatalis  masing-masing berdimensi 25 cm x 12 cm x 22 cm dan 30 x 30 x 45 cm. Bahan reaktor elektrokoagulasi terbuat dari akrilik  dengan  tebal  5  mm.  Bahan  reaktor fotokatalis  terbuat  dari  kayu.  Gambar  1 menunjukkan  desain  reaktor  elektrokoagulasi. Reaktor elektrokoagulasi terdiri dari empat pasang plat  anoda  dan  katoda  dari  aluminium  dengan dimensi 10x20 cm. Gambar 2 menunjukkan desain reaktor  fotokatalis.  Reaktor  fotokatalis  terdiri  dari 4 lampu UV-C yang dipasang di setiap sisi dalam reaktor.  Reaktor  fotokatalisis  memiliki  dimensi  30 cm  x  30  cm  x  45  cm,  berbahan  dasar  kayu  yang dilapisi aluminium foil dengan 4 lampu UVC 10 W di  setiap  sisinya  sebagai  sumber  energi  untuk mendegradasi polutan dalam air limbah.
A B C Keterangan : A = Power Supply
B = Elektroda Aluminium C = Kran (Outlet)
Gambar 1 . Reaktor elektrokoagulasi
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113
Gambar 2 . Reaktor fotokatalis Proses Pembuatan Komposit Kaolin-TiO 2 Preparasi kaolin dilakukan dengan
melakukan aktivasi menggunakan asam kuat yaitu asam  klorida.  Kaolin  dicampur  dengan  asam klorida  5  M,  kaolin/HCl  1:10  (b/v)  lalu  diaduk dengan magnetic stirrer selama 6 jam. Selanjutnya dilakukan penyaringan dan dinetralkan sampai pH 7 dengan akuades. Setelah itu, kaolin yang dioven pada  suhu  100°C  selama  24  jam  dan  diayak menggunakan ayakan 100 mesh.
Proses  pembuatan  komposit  dengan mengacu  pada  penelititian  Azeez et  al .  (2022). Sejumlah  10  gram  kaolin  yang  telah  diaktivasi dicuci  dengan  akuades  sebanyak  1000  mL  dan diaduk selama 2 jam. Kaolin selanjutnya dicampur dengan  7  gram  TiO 2 dan  diaduk  selama  24  jam. Hasil  pengadukan  selanjutnya  disentrifugasi  pada 4.000 rpm selama 10 menit untuk memisahkan air dan  komposit.  Komposit  yang  telah  dipisahkan dicampurkan lagi dengan  air dan alkohol dengan volume  1:1.  Komposit  yang  telah  dicampurkan diletakkan  pada  botol  untuk  dilakukan  proses hidrotermal  pada  suhu  120°C  selama  2  jam. Komposit  tersebut  dilakukan  sentrifugasi  kembali pada 4.000 rpm selama 15 menit. Komposit yang telah  terpisah  dioven  pada  suhu  110°C  selama  1 jam.

## Karakterisasi Komposit Kaolin-TiO 2
Morfologi  dan  komposisi  unsur  dari  kaolin serta  komposit  kaolin-TiO 2 dianalisis  menggunakan mentode Scanning  Electron  Microscope-Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) Inspect S50. Uji X-Ray Diffraction  (XRD)  X ’pert  PRO  PANAlytica l
dilakukan  dengan  sudut  2θ  5 o -60 o untuk komposisi  fasa  kaolin  serta  komposit  kaolin-TiO 2 . gugus  fungsional  dari  kaolin  aktivasi  dan komposit  kaolin-TiO 2 dianalisis  menggunakan Fourier  Transform-Infrared (FTIR)  Shimadzu IRPrestige 21.

## Proses Elektrokoagulasi-Fotokatalis
Proses pengolahan air limbah industri asam fosfat dilakukan menggunakan reaktor elektrokoagulasi dan fotokatalis yang
dioperasikan secara batch . Sebanyak 5 L air limbah dimasukkan  ke  dalam  reaktor  elektrokoagulasi. Proses  elektrokoagulasi  dilakukan  selama  waktu 90  dan  120  menit.  Proses  elektrokoagulasi dilakukan  pada  pH  7  dengan  variasi  tegangan sebesar  10,  20,  dan  30  V.  Jarak  antar  elektroda diatur  1  cm  dan  hubungan  elektroda  ke  sumber DC  dilakukan  secara  monopolar.  Limbah  hasil proses  elektroagulasi  dengan  efisiensi  penyisihan fosfat  tertinggi  selanjutnya  diolah  menggunakan reaktor  fotokatalis.  Proses  fotokatalis  dilakukan selama  waktu  10,  20  dan  30  menit.  Variasi  dosis fotokatalis sebesar 120, 180, dan 240 mg/L. Lampu UV-C  dipasang  pada  setiap  sisi  dalam  reaktor yang telah dilapisi aluminium foil.
Pengujian  parameter  pencemar  air  limbah yang  dilakukan  yaitu  fosfat  berdasarkan  SNI 6989.31-2005.  Pengujian  parameter  fosfat  di dalam  air  limbah  dilakukan  sebelum  dan  setelah proses elektrokoagulasi-fotokatalis. Hasil pengujian  konsentrasi  awal  fosfat  sebelum dilakukan pengolahan
menggunakan elektrokoagulasi  dan  fotokatalis  yaitu  sebesar 315,50  mg/L.  Besarnya  efisiensi  penyisihan parameter  fosfat  sebelum  dan  setelah  proses elektrokoagulasi  dan  fotokatalis  dapat  dihitung dengan persamaan (1) (Setiawan et al ., 2020):
% _ 100 o f o C C C penyisihan
Efisiensi − = (1)
Keterangan:  C o =  Konsentrasi  awal  (mg/L);  C f = merupakan Konsentrasi akhir (mg/L).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Komposit Kaolin-TiO 2 Analisis  SEM  pada  Gambar  3  menunjukkan morfologi  pada  permukaan  kaolin  yang  berupa kelompok lembaran heksagonal berlapis.
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113
Berdasarkan  pengukuran  diameter  kaolin  yang didapatkan  sebesar  2,528  µm.  Menurut  Sunardi dan  Aryanto  (2009)  kaolin  mempunyai  ukuran  1-10 µm.  Ukuran  kaolin  yang  telah  diaktivasi  masih dalam rentang ukuran tersebut.
Morfologi komposit kaolin-TiO 2 dapat pada Gambar 3 dimana permukaan partikel kaolin-TiO 2 berbentuk  gumpalan  yang  saling  membentuk aglomerat.  Ukuran  sebagian  partikel  berukuran besar  akibat  terjadinya  gumpalan  partikel  atau aglomerasi.  Hal  ini  disebabkan  sifat  TiO 2 sangat reaktif  terhadap  uap  air,  sehingga  sangat  mudah membentuk  aglomerat  ketika  kontak  dengan udara  (Yang et  al .,  2008)  Ukuran  partikel  kaolin- TiO 2 dari hasil analisis berkisar antara 26 nm.
Tabel 1 menunjukkan bahwa komposisi dari kaolin  terdiri  dari  unsur  yang  didominasi  dengan kandungan  Si,  O,  dan  Al.  Adanya  kandungan  O yang  tinggi  dapat  mengindikasikan  bahwa  unsur Si  dan  Al  berbentuk  senyawa  oksida.  Pada komposit terdeteksi unsur Ti yang paling dominan yang  mengindikasikan  kandungan  TiO 2 pada komposit kaolin.
Gambar 3 .  SEM (a) kaolin setelah aktivasi dan (b) komposit kaolin-TiO 2
Gambar  4  terlihat  bahwa  puncak  difraksi khas kaolinit pada kaolin aktivasi terdapat pad a 2θ =  12,35°;  19,85°;  21,25°;  24,85°,  dan  39,21°. Banyaknya  puncak  kaolinit  menunjukkan  bahwa sampel kaolin aktivasi memiliki banyak kandungan kaolinit yang merupakan ciri khas kaolin (Lu et al ., 2017).  Standar  difraksi  padatan  TiO 2 JCPDS  21- 1272  untuk  anatase  yang  dikeluarkan  oleh International  Centre  for  Diffraction  Data menunjukkan  bahwa  pola  difraktogram  hasil karakterisasi  XRD  untuk  TiO 2 terdapat  puncak- puncak  identitas  anatase  yang  muncul  pada daerah  2θ  =  22,80°;  25,37°;  37,87°;  43,23°;  dan 48,12°  (Sunardi et  al .,  2012).  Jika  dibandingkan dengan  hasil  tersebut,  difraktogram  komposit kaolin-TiO2  menunjukkan  puncak-puncak  yang sesuai dengan puncak yang khas untuk TiO 2 , yaitu pada daerah 2θ: 25,36°; 37,86°; 48,09°; 55,11° dan 62,72°.  Banyaknya  puncak  TiO 2 yang  muncul mengindikasikan  jika  proses  impregnasi  telah berhasil dilakukan (Sugiarto et al ., 2021).
Tabel 1. EDX Kaolin Teraktivasi dan Kaolin-TiO 2
Unsur Komposisi Unsur (%Wt) Kaolin Teraktivasi Kaolin-TiO 2 Si 28,41 9,01 O 44,97 48,57 Na 0,32 0 Al 24,97 9,79 K 1,32 0,50 Ti 0
32,13 10 20 30 40 50 60 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Ket : K = Kaolinit C = Klorit Kr = Kristoballite Ti = TiO 2 Ku = Kuarsa H = Halloysite Ku K Ti H Ku K K Ti K K Kr H Kr Ku K C K In te nsi ta s ( a.u ) 2 Theta Kaolin-TiO 2 Kaolin Aktivasi Kr
Gambar 4 .  Spektra  XRD  pada  kaolin  setelah aktivasi dan komposit kaolin-TiO 2
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113
Gambar  5  merupakan  spektra  hasil pengujian  FTIR.  Spektra  FTIR  dari  kaolin  aktivasi menunjukkan  munculnya  serapan  pada  bilangan gelombang  749,5  cm -1 yang  merupakan karakteristik vibrasi ulur dari Si-O-Si yaitu serapan khas  dari  kaolin  (Hosseini et  al .,  2011).  Selain  itu terdapat  puncak  serapan  yang  lain  yaitu  pada bilangan  gelombang  3687  cm -1 yang  merupakan karakteristik  dari  vibrasi  ulur  O-H  dari  H 2 O  yang masih  terkandung  didalam  kaolin;  pada  bilangan gelombang  523,38  cm -1 yang  merupakan karakteristik  dari  vibrasi  ulur  Si-O-Al;  dan  pada bilangan gelombang 998,95 cm -1 yang merupakan karakteristik dari vibrasi ulur Si-O.
Spektra  FTIR  dari  komposit  kaolin-TiO 2 menunjukkan  serapan  pada  bilangan  gelombang 1822,73  cm -1 817,82  cm -1 ;  dan  655,8  cm -1 yang merupakan karakteristik serapan dari TiO 2 dengan fase  anatase (Lu et al ., 2017; Sunardi et al ., 2012) Hasil ini membuktikan bahwa TiO 2 telah terbentuk pada  permukaan  kaolin.  Selain  itu  terdapat puncak  serapan  yang  lain  yaitu  pada  bilangan gelombang  3695  cm -1 dan  1018  cm -1 yang merupakan  karakteristik  dari  vibrasi  ulur  Al-OH dan  Si-O.  Serapan  untuk  vibrasi  ulur  O-H  dari  air terdapat  pada  bilangan  gelombang  3900  cm -1 . Serapan untuk gugus alkana yang berasal dari sisa senyawa organik karena adanya proses pencucian komposit  menggunakan  etanol  terdapat  pada bilangan  gelombang  2855  cm -1 dan  2970  cm -1 (González et al ., 2020).
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 525,38 909,99 998,65 1113,63 3619,00 3687,04 817,82 1109,07 1822,73 Tr an sm ita n ( % ) Wavenumber (1/cm) Kaolin Aktivasi Kaolin-TiO 2 3695,61 3620,39
Gambar 5 .  Spektra  FTIR  pada  kaolin  setelah aktivasi dan komposit kaolin-TiO 2

## Proses Elektrokoagulasi-Fotokatalis
Gambar  6  menunjukkan  nilai  efisiensi penyisihan  parameter  fosfat  di  dalam  air  limbah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan waktu  kontak  dan  tegangan  dalam  proses elektrokoagulasi  menyebabkan  meningkatnya efsiensi  penyisihan  parameter  fosfat.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa efiensi penyisihan maksimum  dari  parameter  fosfat  terjadi  pada kondisi waktu kontak 120 menit serta tegangan 30 V dengan  perolehan  sebesar  87,31%.  Hasil penelitian  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini memiliki tren yang sama dengan yang dilaporkan oleh Hashim et al . (2018). Hasil penelitian tersebut melaporkan  bahwa  meningkatkan  tegangan  serta waktu  kontak  dalam  proses  elektrokoagulasi cenderung  meningkatkan  efsiensi  penyisihan fosfat. Hal tersebut disebabkan dengan peningkatan tegangan menyebabkan laju oksidasi logam  Al  membentuk  Al 3+ akan  semakin  cepat sehingga  dapat  meningkatkan  pembentukan  flok yang  menyebabkan  penurunan  konsentrasi  fosfat di  dalam  limbah.  Ion  Al 3+ yang  terbentuk  akan mengalami  hidrolisis  membentuk  flok  Al(OH) 3 sehingga  dapat  menurunkan  konsentrasi  fosfat melalui  adsorpsi  ion  fosfat  pada  Al(OH )3 dan senyawa polimernya (Tibebe et al ., 2019).
Pada  saat  arus  listrik  dialirkan  melewati elektroda Al terjadi proses oksidasi menghasilkan kation  logam  yang  langsung  mengalami  lebih banyak  reaksi  membentuk  hidroksida  logam polimer  yang  berbeda.  Proses  tersebut  mirip dengan koagulasi dengan garam koagulan secara
80 82 84 86 88 90 87,31 85,32 83,76 86,44 83,28 85,01 90 120 Ef is ie nsi P en yis ih an Fosf at ( % ) Waktu (menit) 10 V 20 V 30 V
Gambar 6 .   Efiensi penyisihan fosfat pada proses elektrokoagulasi
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113
konvensional.  Beberapa  reaksi  kimia  pada  proses elektrokoagulasi  air  limbah  dengan  kandungan fosfat  menggunakan  elaktroda  Al  dapat  ditulis sebagaimana  persamaan  reaksi  kimia  (2)  sampai dengan (5) berikut (Tian et al ., 2016):
Reaksi anoda: Al (s) →Al 3+ (aq) + 3e - (2)
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) → Al(OH) 3 (s) (3) Al 3+ (aq) + 3H + (aq) → Al(OH )3 (s) + 3H + (aq) (4)
Reaksi Katoda:
3H 2 O (l) + 3e - ⇆ 1,5 H 2 (g) + 3OH - (aq)
(5)
Pada  proses  proses  presipitasi  fosfat  akibat adanya  reaksi  ion  fosfat  dengan  ion  aluminium dapat ditulis dengan persamaan reaksi (6) berikut:
Al 3+ (aq) + PO 4 3- (aq) →AlPO 4(s) (6)
Waktu  proses  elektrokoagulasi  memegang peranan  penting  dalam  proses  penyisihan parameter  fosfat  di  dalam  air  limbah.  Hasil penelitian  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa peningkatan  waktu  elektrokoagulasi  cenderung meningkatkan  persentase  penyisihan  fosfat. Waktu  penyisihan  fosfat  maksimum  pada  semua variasi tegangan terjadi pada waktu 120 menit. Hal tersebut
disebabkan peningkatan waktu elektrokoagulasi
menyebabkan peningkatan jumlah  koagulan  aluminium  hidroksida  yang diproduksi  (Tibebe et  al .,  2019).  Peningkatan waktu  elektrokoagulasi  memberikan  kontribusi
terhadap  laju  pembentukan  gelembung  gas hidrogen  yang  lebih  tinggi  yang  membantu menurunkan  konsentrasi  fosfat  dan  proses  flotasi flok (Behbahani et al ., 2011).
Gambar 7 menunjukkan efisiensi penyisihan  parameter  fosfat  di  dalam  air  limbah menggunakan  fotokatalis  kaolin-TiO 2 .  Hasil penelitian
menunjukkan
bahwa dengan peningkatan waktu reaksi fotakalisis pada interval 10−30  menit  serta  dosis  katalis  120−240  mg/L mampu  meningkatkan  efisiensi  penyisihan  fosfat berkisar 53,69−63,33%.
Nilai maksimum
penyisihan  parameter  fosfat  terjadi  pada  waktu reaksi  30  menit  serta    dosis  katalis  240  mg/L dengan  perolehan  nilai  sebesar  63,33%.  Menurut Suryandari et  al .  (2019)  bahwa  penurunan  kadar fosfat  pada  air  limbah  pada  proses  fotokatalisis dapat terjadi akibat terbentuknya radikal hidroksil ● OH  yang  berperan  sebagai  agen  reduktor senyawa organik termasuk fosfat.
Adanya interaksi antara radikal ● OH dengan fosfat  akan  menghasilkan  senyawa  yang  tidak berbahaya.  Penyisihan  fosfat  menggunakan fotokatalis  kaolin-TiO 2 terjadi  melalui  proses adsorpsi  fosfat  ke  permukaan  partikel  fotokatalis yang  secara  simultan  disertai  dengan  proses oksidasi fotokatalitik terhadap fosfat. Pada proses fotokatalis  ini  terjadi  proses  adsorben  yang  lebih dominan  untuk  menyerap  fosfat  pada  air  limbah fosfat  (Azeez et  al .,  2022).  Hal  ini  menyebabkan efisiensi penyisihan fosfat  pada proses fotokatalis cukup besar.
40 50 60 70 63,33 60,51 58,18 58,61 60,39 56,42 57,72 56,26 53,69 30 20 10 Ef is ie nsi P en yis ih an Fosf at ( % ) Waktu (menit) 120 mg/L 180 mg/L 240 mg/L
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113

## KESIMPULAN
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa penggunaan metode elektrokoagulasi dan fotokatalis  kaolin-TiO 2 terbukti  efektif  dalam menurunkan  kadar  fosfat  di  dalam  air  limbah. Peningkatan  waktu  kontak  dan  tegangan  pada elektrokoagulasi menyebabkan peningkatan efisiensi  penyisihan  fosfat.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  peningkatan  tegangan  dari 10-30V  dengan  waktu  kontak  90  dan  120  menit menyebabkan  peningkatan  efisiensi  penyisihan fosfat  berkisar  antara  83,28-87,31%.  Efisiensi penyisihan  elektrokoagulasi  maksimal  diperoleh pada kondisi tegangan 30 V dan waktu kontak 120 menit  dengan  nilai  sebesar  87,31%.  Peningkatan tegangan  menyebabkan  laju  oksidasi  logam  Al membentuk  Al 3+ akan  semakin  cepat  sehingga dapat  meningkatkan  pembentukan  flok  yang menyebabkan  penurunan  konsentrasi  fosfat  di dalam limbah. Pada proses fotokatalis menunjukkan  bahwa  semakin  besar  waktu penyinaran  dan  dosis  kaolin-TiO 2 semakin  tinggi efisiensi  penyisihan  fosfat.  Peningkatan  waktu reaksi  fotakalisis  pada  interval  10−30  menit  serta dosis katalis 120−240 mg/L mampu meningkatkan efisiensi  penyisihan  fosfat  berkisar  53,69−63,33%. Nilai  maksimum  penyisihan  parameter  fosfat terjadi  pada  waktu  reaksi  30  menit  serta  dosis katalis  240  mg/L  dengan  perolehan  nilai  sebesar 63,33%.
.

## DAFTAR PUSTAKA
Alfionita,  A.N.A.,  Patang,  P.  &  Kaseng,  E.S.  2019. Pengaruh Eutrofikasi Terhadap Kualitas Air di Sungai  Jeneberang.
Jurnal  Pendidikan
Teknologi Pertanian , 5(1): 9 – 23.
Al-Harahsheh,  M.,  Batiha,  M.,  Kraishan,  S.  &  Al-
Zoubi,  H.  2014.  Precipitation  Treatment  of Effluent  Acidic  Wastewater  from  Phosphate- Containing Fertilizer Industry: Characterization of Solid and Liquid Products. Separation  and  Purification  Technology ,  123:
1 90−199.
Azeez, S.O., Saheed, I.O., Adekola, F.A. & Salau, S.S. 2022. Preparation of TiO 2 -Activated Kaolinite Composite for Photocatalytic Degradation of Rhodamine  B  Dye. Chemical  Society  of Ethiopia , 1(1011 – 3924): 13 – 24.
Azzahroh, A., Setiawan, A. & Ramadani, T.A. 2021. Kombinasi  Elektrokoagulasi  Berbasis  Aerasi dengan Penambahan  NaCl dalam Penyisihan Minyak dan Lemak, 4 th Conference Proceeding on  Waste  Treatment  Technology ,  Surabaya, Oktober 30.
Behbahani,  M.,  Moghaddam,  M.R.A.  &  Arami,  M. 2011.  A  comparison  Between  Aluminum  and Iron  Electrodes  on  Removal  of  Phosphate from  Aqueous  Solutions  by  Electrocoagulation Process . International Journal of Environmental Research , 5(2): 403 – 412.
Boroski, M., Rodrigues, A.C., Garcia, J.C., Sampaio, L.C.,  Nozaki,  J.  &  Hioka,  N.  2009.  Combined Electrocoagulation  and  TiO 2 Photoassisted Treatment  Applied  to  Wastewater  Effluents from Pharmaceutical and Cosmetic Industries. Journal of Hazardous Materials , 162: 448 – 454. González, V.A., Duten, X. & Sauce, S. 2020. Plasma- Catalysis  for  Volatile  Organic  Compounds Decomposition:  Complexity  of  the  Reaction Pathways  during  Acetaldehyde  Removal. Catalysts , 10(10): 1146.
Haryadi,  H.  2010.  Perkembangan  dan  Prospek Bahan  Galian  Nonlogam  Indonesia. Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara , 6(1): 45 – 63. Hashim,  K.S.,  Khaddar,  R.A.,  Jasim,  N.,  Shaw,  A., Phipps,  D.,  Kot,  P.,  Pedrola,  M.O.,  Alattabi, A.W.,  Abdulredha,  M.  &  Alawsh,  S.H.  2018. Electrocoagulation as A Green Technology for Phosphate  Removal  from  River  Water. Separation  and  Purification  Technology ,  210:
135−144.
Henych, J.I. & Stengl, V.C. 2013. Feasible Synthesis of TiO 2 Deposited on Kaolin for
Photocatalytic  Applications. Clays  and  Clay Minerals , 61(3): 165 – 176.
Hosseini,  S.A.,  Niaei,  A.  &  Salari,  D.  2011. Production  of  γ -Al 2 O 3 from  Kaolin. Open Journal of Physical Chemistry , 1(2): 23 – 27.
Jati,  B.N.  &  Aviandharie,  S.A.  2015,  Kombinasi Teknologi  Elektrokoagulasi  dan  Fotokatalisis dalam  Mereduksi  Limbah  Berbahaya  dan Beracun  Cr(VI). Jurnal  Kimia  Kemasan ,  37(2): 133 – 140. Jiang, Z., Kong, L., Alenazey, F.S., Qian, Y. Xiao, T. & Edwards,  P.P.  2013.  Enhanced  Visible-Light- Driven Photocatalytic Activity of Mesoporous TiO 2 -xNx  Derived  from  Ethylenediamine- Based Complexes. Nanoscale , 5(12): 5396−5402.
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2022 Vol. 18(2):105-113
Lu, Z., Wu, A., Ou, X., Zhang, S., Niu, J., Ji, S. & Ling,
Y. 2017. Enhanced Antiaging And Mechanical Properties  of  Polyamide  1010  by  Sol- Hydrothermal  Synthetic  Titanium  Dioxide- Coated  Kaolinite  Addition. Journal  of  Alloys and Compounds , 693: 381 – 388. Setiawan, A., Ariningtyas, N.A., Mayangsari, N.E. & Dewi, T.U. 2020. Penyisihan Fluoride dan COD Air Limbah Industri Asam Fosfat Menggunakan  Kombinasi  Presipitasi  dan Elektrokoagulasi. Jurnal Metana , 16(2): 47 – 54. Sucahya, T.N., Permatasari,  N.  &  Nandiyanto, A.B.D. 2016.  Review:  Fotoktalisis  untuk  Pengolahan Limbah Cair. Jurnal Integrasi Proses , 6(1):1 – 15. Sudha,  D.  &  Sivakumar,  P.  2015,  Review  on  the Photocatalytic  Activity  of  Various  Composite Catalysts, Chemical  Engineering  and  Processing:
Process Intensification , 97: 112−113.
Sugiarto, C., Setiawan, A. & Mayangsari, N.E. 2021. Efektivitas  Metode  Fotokatalisis  TiO 2 -Zeolit Fly  Ash  dalam  Mendegradasi  Kandungan Amonia Pada Limbah Artifisial, 4 th Conference Proceeding  on  Waste  Treatment  Technology ,
Surabaya, Oktober 30.
Sulistya,  A.  &  Rachmanto,  T.A.  2020.  Peningkatan Efektivitas  Elektrokoagulasi  Dan  Fotokatalis Pada  Proses  Degradasi  Limbah  Batik. Jurnal Envirous , 1(1): 9 – 15.
Sunardi,  S.  &  Arryanto,  Y.  2009.  Purifikasi  Dan
Karakterisasi Kaolin Alam Asal Tatakan, Tapin, Kalimantan  Selatan,  Prosiding  Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan Fakultas MIPA,  Universitas Negeri Yogyakarta, Mei 16.
Sunardi,  S.,  Irawati,  U.  &  Sybianti,  N.R.  2012. Sintesis  dan  Karakterisasi  Komposit  Kaolin-
TiO 2 sebagai Fotokatalis untuk Degradasi Zat Warna  Rhodamine  B. Sains  dan  Terapan Kimia , 6(2): 118 – 129. Suryandari,  A.S.,  Mustain,  A.,  Pratama,  D.W.  & Maula,  I.  2019.  Studi  Aktivitas  Reaksi Fotokatalisis  Berbasis  Katalis  TiO 2 -Karbon Aktif Terhadap Mutu Air Limbah Power Plant. Jurnal Teknik Kimia dan Lingkungan , 3(2):95 – 101. Tian, Y., He, W., Zhu, X., Yang, W., Ren, N. & Logan, B.E. 2016. Energy efficient electrocoagulation using  an  air-breathing  cathode  to  remove nutrients from wastewater. Chemical Engineering Journal , 292:308 – 314.
Tibebe,  D.,  Kassa,  Y.,  &  Bhaskarwar,  A.  N.,  2019,
Treatment and Characterization of Phosphorus from Synthetic Wastewater Using Aluminum Plate Electrodes in the Electrocoagulation  Process, BMC  Chemistry , 13: 1−14 . Wang,  X.,  Pehkonen,  S.O.  &  Ray,  A.K.  2004, Removal of Aqueous Cr(VI) by a Combination of Photocatalytic Reduction and Coprecipitation. Industrial  and  Engineering
Chemistry Research , 43(7): 1665 – 1672.
Yang, J., Bai, H., Jiang, Q.  & Lian, J. 2008. Visible- Light  Photocatalysis  in  Nitrogen-Carbon- Doped  TiO 2 Films  Obtained  by  Heating  TiO 2 Gel-Film  in  An  Ionized  N 2 Gas. Thin  Solid Films , 516(8):1736 – 1742.
Zhang,  Y.,  Cong,  Y.Q.  &  Wang,  Q.  2013. Electrocoagulation-TiO 2 Photoassisted  Combined System Applied to Methyl Orange Wastewater Removal. Environmental  Engineering  and Management Journal , 12(3): 517 – 526.