ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 15 (2) (2012) : 58 – 61
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi

## Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Kajian Metode Elektrofotokatalisis, Elektrolisis dan Fotokatalisis pada Dekolorisasi Larutan Zat Warna Remazol Red RB yang Mengandung Ion Logam Cd 2+
Rosida Puspita Sari a , Abdul Haris a* , Nor Basid Adibawa Prasetya a
a Analytical Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: a.haris@live.undip.ac.id A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t
Keywords: Electrophotocatalysis,
Electrolysis, Photocatalysis, Decolorization, Remazol Red RB
Textile industry wastewater contains dyes and heavy metals. Remazol red RB and copper metal are often found in textile wastewater. Disposal of liquid waste textile waste without prior treatment causes pollution of aquatic environments. Electrolysis, photocatalysis and  electrophotocatalysis  are  methods  that  can  be  used  in  the  treatment  of  textile wastewater. In this research the three methods were used to compare the decolorization solution  of  remazol  red  RB  dye  containing  Cd 2+ ions  and  determine  the  effect  of  the presence of Cd 2+ ions and UV-C light irradiation of decolorization remazol red RB dye. The results showed that the method electrophotocatalysis was the most effective method to decolorize remazol red RB up to 97.85% and to lower concentrations of Cd 2+ ions up to 96.50%. The presence of Cd 2+ ions and UV-C light irradiation increased decolorization Remazol Red RB dye.

## A b s t r a k
Kata kunci: Elektrofotokatalisis, Elektrolisis,
Fotokatalisis, Dekolorisasi, Remazol Red RB
Limbah cair industri tekstil mengandung zat warna dan logam berat. Remazol Red RB dan logam  kadmium  merupakan  zat  warna  dan  logam  berat  yang  banyak  terdapat  pada limbah tekstil. Pembuangan limbah cair tekstil tanpa pengolahan limbah terlebih dahulu akan menyebabkan pencemaran lingkungan perairan. Metode elektrolisis, fotokatalisis dan elektrofotokatalisis merupakan metode yang dapat digunakan dalam penanganan limbah  tekstil.  Pada  penelitian  ini  akan  dibandingkan  ketiga  metode  tersebut  untuk dekolorisasi larutan zat warna remazol red RB yang mengandung ion logam Cd 2+ serta mengetahui pengaruh keberadaan ion logam Cd 2+ dan penyinaran lampu UV-C terhadap dekolorisasi  zat  warna remazol  red  RB .  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  metode elektrofotokatalisis  merupakan  metode  yang  paling  efektif  karena  mampu mendekolorisasi remazol red RB hingga 97,85% dan menurunkan konsentrasi ion logam Cd 2+ hingga  96,50%.  Keberadaan  ion  logam  Cd 2+ dan  penyinaran  lampu UV-C meningkatkan dekolorisasi zat warna remazol red RB.

## 1. Pendahuluan
Semakin pesat perkembangan industri di Indonesia diikuti  dengan  bertambahnya  limbah  yang  dihasilkan. Salah satu dari berbagai industri yang berkembang pesat adalah industri tekstil yang menghasilkan limbah seperti zat warna dan logam. Zat warna yang sering digunakan dalam industri tekstil salah satunya yaitu remazol red RB
sedangkan  logam  Cd  termasuk  logam  berat  yang terkandung  dalam  limbah  tekstil.  Berbagai  metode dekolorisasi  larutan  zat  warna  yang  mengandung  ion logam telah dilakukan baik secara biologi, fisika maupun kimia. Dekolorisasi larutan zat warna secara biologi telah dilakukan dengan menggunakan mikroorganisme tetapi hasil  yang  diperoleh  sering  kurang  efektif  dan membutuhkan  biaya  yang  mahal.  Dekolorisasi  larutan
zat  warna  secara  fisika  telah  dilakukan  dengan  cara adsorpsi  menggunakan  zeolit  dan  kitosan.  Namun metode  ini  menghasilkan  limbah  padat  adsorben  yang terisi  polutan  [1].  Oleh  karena  itu  dibutuhkan  metode yang  efektif  untuk  mendekolorisasi  zat  warna  yang mengandung  logam  seperti  fotokatalisis  menggunakan TiO 2 .TiO 2 dipandang sebagai katalis yang paling efisien dan  ramah  lingkungan  [2],  walaupun  jenis  katalis  lain telah  banyak  diteliti,  titanium  dioksida  (TiO 2 )  lebih banyak digunakan karena kemampuan fotokatalisis yang baik,  harga  murah,  toksisitas  rendah,  tahan  karat  dan memiliki stabilitas terhadap cahaya [3]. Pada penelitian ini akan dilakukan dekolorisasi larutan zat warna remazol red RB yang mengandung ion logam  Cd 2+ menggunakan katalis  TiO 2 dengan  metode  elektrofotokatalisis, elektrolisis  dan  fotokatalisis.  Dari  penelitian  ini diharapkan  mampu  mengkaji  ketiga  metode  dalam mendekolorisasi larutan zat warna remazol red RB yang mengandung ion logam Cd 2+ .

## 2. Metode Penelitian
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah remazol  red  RB  3CdSO 4 .8H 2 O  p.a,  Na 2 SO 4 p.a,  Titanium dioksida  p.a,  Karbon,  Akuadest  dan  Aseton.Alat  yang digunakam  dalam penelitian  ini meliputi  Labu  takar  25 mL  dan  50  mL,  Gelas  Ukur  10  mL,  Pengaduk,  Pipet, Erlenmeyer  250  mL,  Gelas  Beker  150  mL,  Timbangan elektrik (merk KERN), Elektroanaliser, Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 390, Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).
Prosedur  penelitian  meliputi  preparasi  larutan sampel  dengan  mencampurkan  larutan remazol  red  RB dan  larutan  3CdSO 4 .8H 2 O.  Selanjutnya  penentuan potensial  kerja  untuk  metode  elektrofotokatalisis  dan elektrolisis. Elektroda yang digunakan adalah karbon/karbon. Massa TiO 2 yang digunakan sebesar 0,05 gram  dan  waktu  optimum  untuk  semua  metode  pada menit ke-240. Selanjutnya dilakukan proses elektrofotokatalisis,  elektrolisis  dan  fotokatalisis  pada dekolorisasi  larutan  zat  warna  remazol  red  RB  yang mengandung  ion  logam  Cd 2+ .  Untuk  mengetahui pengaruh  adanya  ion  logam  Cd 2+ dan  penyinaran  UV dilakukan dengan
Analisis
menggunakan
Spektrofotometer  UV-Vis  dan  Atomic  Absorption Spectroscopy  (AAS)  dilakukan  sebelum  dan  sesudah proses dekolorisasi.

## 3. Hasil Dan Pembahasan

## Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dengan Menggunakan Spektrofotometri UV-Vis
Spektra  UV-Vis  remazol  red  RB  seperti  disajikan pada  gambar  IV.1  menunjukkan  kurva  spesifik  adanya gugus  kromofor  dalam  senyawa  tersebut  yang  terlihat pada puncak 519 nm. Puncak serapan 288 nm merupakan karakteristik benzene  [4] dan serapan puncak pada 372 nm  merupakan  benzen  terkonjugasi  dan  adanya kenaikan tetapan dielektrik dari pelarut [5].
Gambar 1. Spektra campuran UV-Vis remazol red RB dan ion logam Cd 2+

## Penentuan Potensial Kerja
Untuk metode elektrofotokatalisis dengan elektroda C/C  diperoleh  rentang  potensial  4,9-5  volt  sedangkan pada  metode  elektrolisis  diperoleh  rentang  potensial 5,2-5,7  volt.  Potensial  aplikasi  untuk  metode elektrofotokatalisis ditetapkan sebesar 5 volt dan untuk metode elektrolisis sebesar 5,5 volt.
Gambar 2. Kurva hubungan antara arus dan potensial pada elektrofotokatalisis larutan sampel dan blangko dengan elektroda C/C
Gambar 3. Kurva hubungan antara arus dan potensial pada elektrolisis larutan sampel dan blangko dengan elektroda C/C

## Penentuan Waktu Optimum
Dari gambar 5 diperoleh data waktu optimum untuk dekolorisasi zat warna remazol red RB yang mengandung ion  logam  Cd 2+ terlarut  yaitu  menit  ke-240  menit  dan persentasenya  97,85  %.  Selanjutnya  ditetapkan  menit ke-240  sebagai  waktu  optimum  untuk  metode elektrofotokatalisis, elektrolisis dan fotokatalisis.
Gambar 4. Kurva absorbansi terhadap waktu pada elektrofotokatalisis larutan sampel dengan elektroda karbon/karbon dengan potensial 5,0 volt yang diukur pada 519 nm.
Dekolorisasi Larutan Remazol Red RB yang Mengandung ion logam Cd 2+ Secara Elektrofotokatalisis
Permukaan  TiO 2 juga  akan  mengalami  reaksi oksidasi  dan  reduksi.  Menurut  Ismunandar  [6], mekanisme  penyerangan  zat  warna  oleh  TiO 2 dapat dijelaskan  secara  bertahap  yaitu  mekanisme  yang melibatkan  eksitasi  fotokatalisis  TiO 2 ketika  dikenai cahaya dengan panjang gelombang sekitar 380 nm.
TiO 2 + hv → (TiO 2 ) h vb + + e cb - e - s + O 2(ads) → O 2 - h + vb,s + - OH - (ads) → HO - (ads)
Hal  ini  menandakan  zat  warna  telah  terdegradasi. Penurunan absorbansi pada panjang gelombang 519 nm menunjukkan dekolorisasi sebesar 97,85%
Gambar 6. Spektra UV-Vis larutan sampel pada elektrofotokatalisis menit ke- 240 dengan elektroda C/C
Dekolorisasi Larutan Remazol Red RB yang Mengandung ion logam Cd 2+ Secara Elektrolisis
Hasil  analisis  spektra UV-Vis terhadap  larutan sampel setelah elektrolisis seperti disajikan pada gambar IV.8  menunjukkan  masih  adanya  puncak  serapan  pada 507  nm  yang  merupakan  puncak  dari  gugus  kromofor. Hal ini menandakan zat warna belum terdegradasi secara sempurna.  Penurunan  absorbansi  pada  panjang gelombang  519  nm  menunjukkan  dekolorisasi  sebesar 85,34%.
Gambar 7. Spektra UV-Vis larutan sampel pada elektrolisis menit ke- 240 dengan elektroda karbon/ karbon
Dekolorisasi Larutan Remazol Red RB yang Mengandung ion logam Cd 2+ Terlarut Secara

## Fotokatalisis
Dari gambar IV.9 dapat dilihat bahwa dalam waktu 240  menit,  metode  fotokatalis  belum  sempurna mendekolorisasi zat warna remazol red RB , pada spektra UV-Vis jelas terlihat masih adanya gugus kromofor pada panjang  gelombang 526 nm  dan  benzena  pada panjang gelombang  287  nm  yang  belum  sempurna  teroksidasi oleh  TiO 2 .  Dalam  waktu  240  menit  fotokatalisis  hanya mampu menurunkan absorbansi sebesar 46,29%.
Gambar 8. Spektra UV-Vis larutan sampel pada fotokatalisis menit ke- 240
Pengaruh Ion Logam Cd 2+ dan Penyinaran Sinar UV Terhadap Dekolorisasi Larutan Zat Warna Remazol Red Rb
Dari gambar di bawah menunjukkan bahwa adanya ion  logam  Cd 2+ pada  setiap  metode akan  menaikkan efektifitas  dekolorisasi  larutan remazol  red  RB. Sistem terkatalisis  TiO 2 jika  dikenai  cahaya  UV  akan menghasilkan  elektron  dan  radikal · OH  secara  terus menerus. Sebagian besar pasangan elektron dan hole ini akan  berekombinasi  kembali.  Adanya  ion  logam  Cd 2+ maka  elektron  akan  menginisiasi  reaksi  reduksi  Cd 2+ yang  ada  di  sekitar  permukaan  semikonduktor sementara hole akan menginisiasi reaksi oksidasi larutan remazol  red  RB yang  mencegah  terjadinya  reaksi rekombinasi.
Gambar 9. Kurva persentase perbandingan efektifitas dekolorisasi dengan menggunakan metode elektrofotokatalisis, fotokatalisis dan elektrolisis dengan dan tanpa adanya ion logam Cd 2+ 600 ppm
Gambar 10. Kurva persentase perbandingan efektifitas dekolorisasi dengan menggunakan metode elektrofotokatalisis dan fotokatalisis dengan dan tanpa adanya penyinaran UV
Gambar 11. Kurva persentase perbandingan efektivitas penurunan konsentrasi ion logam Cd 2+ dengan menggunakan metode elektrofotokatalisis dan fotokatalisis dengan dan tanpa adanya penyinaran UV dengan konsentrasi awal ion logam Cd 2+ 600 ppm
Dari gambar 11 dan gambar 12 menunjukkan bahwa adanya  penyinaran  sinar  UV pada  setiap  metode akan meningkatkan  efektivitas  dekolorisasi  larutan remazol red  RB. Sistem  terkatalisis  TiO 2 jika  dikenai  cahaya  UV akan menghasilkan elektron dan radikal •OH secara terus menerus. Menurut Ismunandar [7], pada larutan sampel yang  tidak  dikenai  sinar  UV  hanya  berlangsung  reaksi adsorpsi  yang  akan  terjadi  pada  sisi  aktif  permukaan TiO 2 .  Adanya  kekosongan  berjembatan  tunggal  dan berjembatan ganda pada permukaan TiO 2 yang akan diisi oleh zat warna remazol red RB dan ion logam Cd 2+ .

## 4. Kesimpulan
Metode elektrofotokatalisis, elektrolisis dan fotokatalisis mampu mendekolorisasi zat warna remazol red RB yang mengandung ion logam Cd 2+ secara simultan namun  metode  elektrofotokatalisis  lebih  efektif dibandingkan dengan metode elektrolisis dan
fotokatalisis. Persentase dekolorisasi zat warna remazol red  RB dengan  metode  elektrofotokatalisis,  elektrolisis, dan fotokatalisis berturut-turut adalah 97,85%, 85,34%, dan  46,29%.  Persentase  penurunan  konsentrasi  ion logam Cd 2+ dengan dengan metode elektrofotokatalisis, elektrolisis,  dan  fotokatalisis  berturut-turut  adalah 96,50%,  68,66%,  dan  28,66%.  Adanya  ion  logam  Cd 2+ dan penyinaran lampu UV akan meningkatkan efektifitas dekolorisasi  larutan  zat  warna remazol  red  RB yang mengandung ion logam Cd 2+ .

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Arh-Hwang  Chen,  Shin-Ming  Chen,  Biosorption  of azo dyes from aqueous solution by glutaraldehyde- crosslinked chitosans, Journal of Hazardous Materials , 172, 2, (2009) 1111-1121 http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.07.104 [2]  Xiaobo  Chen,  Samuel  S  Mao,  Titanium  dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and  applications, Chemical  reviews ,  107,  7,  (2007)
2891-2959 http://dx.doi.org/10.1021/cr0500535
[3]  Oana  Carp,  Carolien  L  Huisman,  Armin  Reller, Photoinduced reactivity of titanium dioxide, Progress in  solid  state  chemistry ,  32,  1,  (2004)  33-177
http://dx.doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2004.0
8.001
[4]  Robert  M  Silverstein,  G  Clayton  Bassler,  Terence  C Morrill,  Spectroscopic  identification  of  organic compounds, Wiley, New York , (1981) 196
[5]  Hardjono Sastrohamidjojo, Spektroskopi, Yogyakarta: Liberty , (1991)
[6]  Ismunandar,  Padatan  Oksida  Logam:  Struktur, Sintesis dan Sifat-Sifatnya, Penerbit ITB, Bandung, 2006.
[7]  Ismunandar,  Padatan  Oksida  Logam,  Struktur, Sintesis, dan Sifat-sifatnya, ITB, Bandung, 2004.