Volume  15  No.1 Januari 2023 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek
Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A
SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT TiO 2 /ZEOLIT

## SEBAGAI FOTOKATALIS PADA DEGRADASI AMONIA DI DALAM AIR LIMBAH
Adhi Setiawan 1,* , Chelvin Sugiarto 1 , Novi Eka Mayangsari 1 , Muhamad Ari 2 , Indri Santiasih 3 1 Program Studi Teknik Pengolahan Limbah, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo Surabaya, 60111
2 Program Studi Teknik Pengelasan, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo Surabaya, 60111
3 Program Studi Teknik K3, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo
Surabaya, 60111
*E-mail: adhistw23@gmail.com
Diterima: 17  November 2021 Direvisi: 9 Juli 2022 Disetujui: 13 Oktober 2022

## ABSTRAK
Amonia merupakan salah satu polutan air limbah yang dapat menyebabkan deplesi oksigen serta eutrofikasi jika tidak diolah secara tepat. Fotokatalis menggunakan zeolite-TiO 2 merupakan metode yang efektif untuk  mendegradasi senyawa amonia di dalam air limbah. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik komposit zeolite-TiO 2 serta mengetahui pengaruh penggunaan komposit tersebut dalam menurunkan kadar amonia di dalam air limbah. Penelitian dilakukan secara ekperimen dengan proses batch pada variasi pH dan waktu iradiasi. Data penurunan konsentrasi amonia terhadap waktu digunakan untuk menganalisis kinetika reaksi degradasi ammonia.  Proses sintesis zeolit dari abu terbang menggunakan metode hidrotermal. Sintesis komposit zeolit-TiO 2 dilakukan dengan perbandingan komposisi yaitu 1:2. Karakerisasi komposit TiO 2 /zeolite dilakukan menggunakan metode SEM-EDX dan XRD. Hasil penelitian menunjukkan komposit zeolit abu terbang-TiO 2 memiliki morfologi berbentuk granular, serta memiliki diameter rata-rata mencapai 0,257  μm. Pola difraksi sinar X terdeteksi puncak berupa zeolite X dan TiO 2 .  Efisiensi penyisihan amonia tertinggi diperoleh pada pH 11 dengan waktu iradiasi selama 120 menit yaitu sebesar 91,60%. Proses penyisihan amonia dengan iradiasi sinar UV berlangsung mengikuti model kinetika orde dua dengan nilai k sebesar 0,1215 (mol.menit) -1 . Penyisihan amonia pada kondisi gelap berlangsung mengikuti model kinetika orde nol nilai k sebesar 0,0031 mol.menit- 1 .
Kata kunci: Amonia, abu terbang, fotokatalis, zeolit, TiO 2.

## ABSTRACT
Ammonia is a wastewater pollutant that can cause oxygen depletion and eutrophication if not treated properly. The Photocatalyst using zeolite-TiO 2 was effective method for degrading ammonia compounds in wastewater. This study aimed to analyze the characteristics of the zeolite-TiO 2 composite and determine the effect of using the composite in reducing ammonia levels in wastewater. The research were conducted experimentally with a batch process on variations in pH and irradiation
Jurnal Teknologi Volume 15 No. 1 Januari 2023
time. Data on the decrease in ammonia concentration with time was used to analyze the kinetics of the ammonia degradation reaction. The process of synthesizing zeolite from fly ash using the hydrothermal method. The synthesis of zeolite-TiO 2 composites was carried out with a composition ratio of 1:2. Characterization of TiO 2 /zeolite composites was carried out using SEM-EDX and XRD methods. The results showed that fly ash-TiO 2 zeolite composite has a granular morphology, and has an average diameter of 0.257 μm. X-ray diffraction pattern detected peaks in the form of zeolite X and TiO 2 . The highest ammonia removal efficiency was obtained at pH 11 with an irradiation time of 120 minutes, which was 91.60%. The process of removing ammonia by UV irradiation followed a second- order kinetic model with a k value of 0.1215 (mol.min) -1 . The removal of ammonia in dark conditions followed a zero-order kinetic model with a k value of 0.0031 mol.min -1 ..
Keywords: Ammonia, fly ash, photocatalyst, zeolite, TiO 2 .

## PENDAHULUAN
Amonia merupakan salah satu parameter air limbah yang diatur di dalam regulasi. Senyawa tersebut dapat mencemari lingkungan jika dalam kondisi tidak terkontrol dan dengan konsentrasi yang melebihi baku mutu. Menurut Environmental Protection Agency (EPA) ketika amonia ada di air pada tingkat yang cukup tinggi, organisme akuatik akan mengakumulasi racun di jaringan internal dan darah sehingga dapat menimbulkan kematian. Selain itu, jumlah amonia yang terlalu berlebihan dapat menyebabkan eutrofikasi yang berakibat pada turunnya kadar oksigen di dalam air (Slamet dan Imas, 2017).
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengurangi konsentrasi amonia di dalam air limbah adalah metode fotokatalisis menggunakan TiO 2 (Mohammadi et al .., 2016). Metode ini bekerja dengan menghasilkan spesi yang sangat reaktif yaitu radikal hidroksil (•OH) yang dapat mendegradasi polutan di dalam air limbah menjadi molekul kecil tidak berbahaya. Kelebihan yang dimiliki oleh metode ini adalah biaya operasi yang relatif rendah dan ramah lingkungan, tidak selektif terhadap polutan tertentu, memiliki efisiensi tinggi, harga relatif lebih murah, tidak beracun, dan tidak menghasilkan produk pencemar (Zendehzaban et al ., 2013). Namun, penggunaan fotokatalis TiO 2 memiliki keterbatasan antara lain laju rekombinasi yang cepat dari pasangan electron-hole yang difotogenerasi, panjang gelombang eksitasi yang pendek, selektifitas yang rendah, serta sulit untuk direcovery (Guesh et al ., 2016; Lum et al .., 2017).
Beberapa penelitian saat ini telah dilakukan untuk memperbaiki kinerja
fotokatalis TiO 2 dengan menentukan jenis support dari katalis TiO 2 yang sesuai. Kuwahara dan Yamashita  (2011)  melakukan penelitian tentang degradasi fotokatalitik organik yang diencerkan dalam air dan udara menggunakan TiO 2 yang dirancang dengan zeolit dan bahan silika mesopori.  Takeuchi et al . (2009)  menggunakan nanopartikel TiO 2 di dalam zeolit mordenit hidrofobik untuk proses oksidasi fotokatalitik gas asetaldehida. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa bahwa oksidasi fotokatalitik yang tinggi disebabkan faktor hidrofobisitas yang tinggi dari zeolit mordenit.  You-ji dan Wei (2011)  juga menggunakan komposit TiO 2 -zeolite untuk fotokatalitik dari polutan RhB.
Selain amonia, abu terbang  juga merupakan limbah yang berpotensi mencemari lingkungan. Sebanyak 80-90% dari limbah yang dihasilkan dari proses pembakaran batu bara adalah abu terbang. Di sisi lain, abu terbang memiliki kandungan alumina (Al 2 O 3 ) dan Silika (SiO 2 ) dengan jumlah tinggi (Andarini et al. , 2018). Tingginya kandungan mineral  tersebut menjadikan abu terbang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan zeolit. Pembuatan zeolit dengan bahan  abu terbang  merupakan salah satu langkah dalam meningkatkan nilai guna abu terbang  sebagai langkah untuk menekan dampak negatif yang ditimbulkan oleh abu terbang . Penggunaan TiO 2 yang diimpregnasikan dengan material zeolit abu terbang merupakan cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efektivitas metode fotokatalisis dalam mendegradasi senyawa amonia yaitu menghambat laju rekombinasi hole dan elektron, mengurangi potensi terjadinya agolmerasi dengan mempertahankan
Adhi Setiawan1, Chelvin Sugiarto, Novi Eka Mayangsari, Muhamad Ari, Indri Santiasih:  Sintesis Dan Karakterisasi Komposit Tio2/Zeolit Sebagai Fotokatalis Pada Degradasi Amonia Di Dalam Air Limbah
Jurnal Teknologi 15 (1) Pp 87- 96 © 2023
disperse katalis, meningkatkan kemampuan adsorpsi polutan, serta mempermudah dalam recovery katalis (Gilja et al ., 2019).
Berdasarkan uraian tersebut, penggunaan komposit TiO 2 -zeolit  abu terbang  berpotensi sebagai bahan fotokatalisis dalam mendegradasi polutan dalam air limbah. Bahkan, pada beberapa penelitian sebelumnya tidak membahas secara detail pemanfaatan zeolit abu terbang sebagai material pendukung katalis TiO 2 dalam mendegradasi polutan amonia di dalam air limbah.
Dalam penelitian ini akan dilakukan sintesis zeolite  dan karakterisasi komposit zeolite abu terbang  dengan TiO 2 serta pengujian kemampuannya dalam mendegradasi limbah amonia dalam berbagai kondisi pH dan waktu kontak. Data yang diperoleh dari hasil pengujian pengaruh waktu kontak terhadap degradasi amonia digunakan untuk menganalisis kinetika reaksi fotokatalis. Hasil penelitian  diharapkan dapat menjadi metode alternatif dalam mendegradasi komponen amonia dalam air limbah serta sebagai landasan pemanfaatan limbah abu terbang.

## METODE PENELITIAN Alat dan Bahan
Beberapa peralatan yang digunakan yaitu cawan porselen, furnac e, botol polipropilen, oven, hot plate and magnetic stirrer , peralatan Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-Ray (SEM- EDX) Hitachi SU-3500 X-Ray Difraction (XRD) X’Pert Pro PANanalitycal, dan Spektrofotometer UV-Vis Agilent Cary 60. Bahan yang digunakan pada penelitian ini bahan antara lain limbah abu terbang dari industri pengolahan susu di Jawa Timur, TiO 2 (Merck), akuades, NaOH (Merck), etanol 96%
(SAP), HCl 37% (Merck), dan NH 4 OH 25%
(Merk).
Pembuatan Komposit Zeolit-TiO 2 Pembuatan komposit zeolit-TiO 2 dilakukan terdiri dari tiga tahapan antara lain preparasi abu terbang, sintesis zeolite, serta sintesis komposit. Preparasi abu terbang bertujuan untuk menurunkan kontaminan berupa mineral logam dan zat organik yang terkandung di dalamnya. Proses tersebut dilakukan dengan mencampurkan HCl 1M dengan abu terbang perbandingan 2 mL/g. Abu
terbang kemudian dicuci untuk menetralkan pH dan dilanjutkan dengan pengeringan menggunakan oven pada suhu 110 o C selama 2 jam. Abu terbang yang diperoleh selanjutnya dipanaskan di dalam furnace pada suhu 500 o C selama 1 jam serta dilanjutkan dengan proses pengayakan pada ukuran 100 mesh sehingga diperoleh ukuran yang seragam.
Abu terbang yang telah dipreparasi selanjutnya dilarutkan dengan larutan NaOH 3.5 M dengan volume 10 ml tiap gram abu terbang. NaOH merupakan sumber basa yang lebih efektif dalam pembentukan zeolit. Campuran tersebut kemudian diaging selama 8 jam pada suhu normal dengan tujuan untuk mempercepat proses kristalisasi zeolit dan meningkatkan jumlah inti kristal yang terbentuk. Hasil aging dimasukkan di dalam botol polipropilen dan diproses secara hidrotermal pada suhu 100°C selama 5 jam agar terjadi interaksi antara natrium silikat dan natrium aluminat. Reaksi tersebut akan menghasilkan inti kristal yang semakin besar. Hasil proses hidrolisis selanjutnya disaring untuk memisahkan padatan dengan mother liquor. Padatanzeolit kemudian dicuci dan dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 110 o C selama 2 jam.
Zeolit yang telah disintesis kemudian dicampur dengan TiO 2 dengan perbandingan massa sebesar 1:2. Campuran tersebut selanjutnya ditambahkan etanol 96% dengan jumlah 2 mL untuk setiap gram massa campuran. Suspensi selanjutnya dihomogenkan dengan pengadukan selama 5 jam dilanjutkan dengan pengeringan di dalam oven pada suhu 110 o C selama 5 jam. Komposit yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada suhu 300°C selama 2 jam serta dilanjutkan dengan pengayakan pada ukuran 100 mesh sehingga diperoleh produk yang homogen.

## Karakterisasi Abu terbang dan Komposit
Morfologi dan komposisi unsur dari abu terbang dan komposit dianalisis menggunakan SEM-EDX. Diameter rata-rata partikel abu terbang dan komposit zeolit-TiO 2 yang diperoleh dari hasil SEM dihitung menggunakan software imageJ . Derajat kristalinitas dan fase dari abu terbang dan komposit yang telah disintesis di analisis menggunakan metode XRD pada interval sudut 2θ 10 o −60 o .
Jurnal Teknologi Volume 15 No. 1 Januari 2023
ISSN : 2085 – 1669

## Pengujian Efektifitas Komposit
Pengujian efektivitas fotokatalis dilakukan dengan mengamati kinerja komposit TiO 2 -zeolit abu terbang dalam menurunkan konsentrasi amonia dengan konsentrasi awal sebesar 25 mg/L. Tahap pertama pengujian dilakukan dalam pH 5, 7, 9, dan 11 dengan waktu reaksi selama 30 menit untuk mengetahui kondisi pH optimum dalam reaksi fotokatalisis. Desain reaktor proses fotokatalisis sebagaimana dapat diamati pada Gambar 1. Pengujian dilakukan dalam reaktor tertutup yang dilengkapi dengan 4 lampu UV light T5 BLB 6 W. Reaktor ini berbahan kayu berbentuk kubus dengan dimensi 30 x 30 x 45 cm serta di  setiap sisi bagian dalam dilapisi dengan alumunium foil.
Gambar 1 . Desain reaktor UV (A) tampak Samping (B) tampak Atas
Tahap kedua pengujian dilakukan dengan range waktu 5-120 menit dengan pH efektif yang telah diperoleh sebelumnya untuk mengetahu pengaruh lama waktu iradiasi. Tahap ini juga dilakukan dalam kondisi tanpa iradiasi untuk mengetahui kemampuan adsorpsi dari katalis. Data penyisihan amonia dengan variasi waktu kontak kemudian digunakan untuk menentukan kinetika reaksi fotokatalis.
Analisis kadar amonia sebelum dan setelah proses fotokatalis diuji menggunakan spektrofotometer UV-Vis berdasarkan SNI 06- 2479-1991 menggunakan reagen Nesler (BSN, 1991). Efisensi penyisihan amonia dari proses fotokatalis dapat dihitung menggunakan persamaan (1) sebagai berikut:
.100% o C e C - o C = (%) Ammonia Penyisihan ( 1)
Dengan C o dan C e masing-masing merupakan konsentrasi amonia sebelum dan setelah proses fotokatalis (mg/L).

## Analisis Kinetika Reaksi
Data variasi waktu proses degradasi amonia pada proses fotokatalisis digunakan untuk menganalisis kinetika reaksi kimia fotokatalis. Kinetika reaksi fotokatalis menggunakan model kinetika reaksi kimia orde nol, orde satu, dan orde dua dengan persamaan (2-4) sebagai berikut (Alakhras et al. , 2020):
t k C C o o t − = (2) t k C LnC o t 1 − = ln (3)
t k C C o t 2 1 1 + = (4)
Dengan  C o dan C t masing-masing merupakan konsentrasi awal amonia dan konsentrasi amonia pada  waktu tertentu (mol/L), t merupakan waktu reaksi fotokatalis (menit). Nilai k o merupakan konstanta kecepatan reaksi orde nol (mol/L.menit), k 1 merupakan konstanta laju reaksi orde satu (1/s), k 2 merupakan konstanta laju reaksi orde satu (L/mol.s).  Nilai konstanta k o , k 1 , dan k 2 masing-masing  diperoleh  slope  dari  regresi linear  data C t vs t, Ln C t vs t, dan 1/C t vs t. Pemilihan model kinetika ditentukan berdasarkan hasil regresi linear dipilih dengan koefisien korelasi (R 2 ) yang mendekati 1.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Abu Terbang
Berdasarkan pola difraktogram pada Gambar 2  dari sampel abu terbang terdeteksi puncak yang muncul pada daerah 2 𝜃𝜃 = 20,837;
26,644º; dan 50.076º. Berdasarkan referensi ( Powder Difraction File ) PDF 15-0776 puncak-puncak tersebut merupakan karakteristik dari puncak mineral kuarsa (SiO 2 ). Pola difraktogram menunjukkan puncak yang merupakan karakteristik dari mineral mullite berdasarkan PDF 46-1045. Puncak tersebut berada pada daerah 33,224º; 40,853º; dan 42,798º. Hasil analisa XRD menunjukkan bahwa sampel abu terbang yang diuji memiliki kandungan kuarsa dan mullite. Kedua kandungan mineral tersebut merupakan parameter suatu material dapat digunakan untuk pembuatan zeolit sintetis.
Adhi Setiawan1, Chelvin Sugiarto, Novi Eka Mayangsari, Muhamad Ari, Indri Santiasih:  Sintesis Dan Karakterisasi Komposit Tio2/Zeolit Sebagai Fotokatalis Pada Degradasi Amonia Di Dalam Air Limbah
Jurnal Teknologi 15 (1) Pp 87- 96 © 2023

## Gambar 2 . XRD abu terbang
Gambar 3 . SEM abu terbang
Gambar 3  menunjukkan hasil SEM dari sampel abu terbang. Sampel abu terbang memiliki morfologi permukaan yang didominasi dengan bentuk struktur berupa spherica l, permukaan yang halus, dan sedikit aglomerasi di beberapa titik karena ukuran partikel yang kecil sehingga mudah untuk saling menempel. Hasil analisis menunjukkan bahwa partikel abu terbang memiliki diameter rata- rata sebesar 13,156 μm Menurut beberapa penelitian yang telah mengamati morfologi abu terbang memperoleh hasil yang serupa yakni partikel cenderung berbentuk bulat dan memiliki permukaan yang halus (Kim et al. , 2005;  Reddy et al ., 2018; Slamet dan Imas, 2017). Hasil EDX pada Tabel 1 menunjukkan bahwa unsur dominan yang menyusun abu terbang adalah oksigen dan Karbon yaitu sebesar 38,12% dan 24,23%. Unsur Karbon merupakan pengotor dalam zeolit sehingga konsentrasinya perlu diturunkan melalui proses preparasi sampel (Amelia et al. , 2018).
Unsur oksigen merupakan unsur yang dapat
dijumpai pada ikatan organik, hidroksil, maupun pada ikatan mullite dan kuarsa. Tabel 1 . Komposisi kimia abu terbang Unsur Komposisi (%wt) Oksigen (O) 38,12 Karbon (C) 24,24 Silikon (Si) 13,73 Aluminium (Al) 10,36 Besi (Fe) 7,44 Kalsium (Ca) 3,47 Titanium (Ti) 1,67 Sulfur (S) 0,78 Magnesium (Mg) 0,19 Unsur Silika (Si) dan Aluminium (Al) sebagai unsur penyusun zeolit memiliki jumlah mencapai 13,73% dan 10,36%. Jumlah tersebut relatif lebih besar daripada penelitian yang dilakukan oleh Setiawan et al. (2021) yang melakukan karakterisasi abu terbang industri pembangkit listrik dengan jumlah Silika dan Aluminium sebesar 10,65% dan 5,26%. Semakin besar  nilai Al dan Si yang dimiliki oleh suatu material, maka material tersebut semakin berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan pembuatan zeolit. Menurut hasil pengujian tersebut, sampel abu terbang yang digunakan termasuk tipe C dengan nilai Al mendekati 10,64%  (Gamage et al. , 2011). Sampel abu terbang memiliki unsur-unsur lain dengan jumlah lebih kecil yaitu Fe (7,44%); Ca (3,47%); Ti (1,67%); S (0,78%); dan Mg (0,19%). Unsur-unsur tersebut merupakan jenis pengotor yang akan menghambat proses sintesis zeolit karena dapat menutupi permukaan pori dan menghambat proses modifikasi zeolit yang akan digunakan sebagai komposit
Karakterisasi Komposit Pola difraktogram XRD komposit dianalisis dengan menginterpretasikan sudut (2 𝜃𝜃 ) dari puncak-puncak yang timbul terhadap pola puncak pada Zeolit X yang tertera pada referensi PDF 38-0237 dan TiO 2 yang tertera pada Referensi PDF 21-1272. Analisis puncak komponen TiO 2 dan zeolit X dapat menjadi referensi tingkat keberhasilan proses impregnasi kedua komponen tersebut. Pola difraksi sinar X pada difraktogram komposit dapat dilihat pada Gambar 4. Hasil XRD menunjukkan bahwa terdapat beberapa puncak
Jurnal Teknologi Volume 15 No. 1 Januari 2023
ISSN : 2085 – 1669
yang  muncul  pada  daerah  2θ  sekitar  37,840°; 38,625°; 48,084°; 53,959°; 55,102°; 62,728°; 68,833°; 70,379°; 75,091°; 76,114°; dan 82.737° yang merupakan puncak dari material TiO 2 . Hasil pengujian XRD muncul puncak lain pada sekitar daerah 25.351°; 26,676°; 33,244°; 35,600°; 37,028°; 40,897°; dan 50,118° yang merupakan nilai puncak dari zeolit X.  Adanya puncak TiO 2 yang terdeteksi mengindikasikan bahwa proses impregnasi telah berhasil dilakukan.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 100 200 300 400 500 600 Int ens ita s [ a.u] Posisi 2 θ (o ) Zeolit X TiO 2
Gambar 4 . XRD komposit zeolit-TiO 2
Gambar 5 . SEM komposit zeolit-TiO 2 dengan perbesaran (a) 10.000x (b) 50.000x
Hasil identifikasi morfologi komposit dapat dilihat pada Gambar 5. Berdasarkan hasil pengujian SEM menunjukkan bahwa komposit zeolit abu terbang-TiO 2 memiliki morfologi berbentuk granular, seragam, serta memiliki diameter rata-rata mencapai 0,257 μm.  Pada  beberapa  t itik TiO 2 mengalami aglomerasi sehingga berpotensi menyebabkan impregnasi TiO 2 tidak terjadi secara merata pada permukaan zeolit. Terjadinya aglomerasi disebabkan karena TiO 2 memiliki ukuran partikel yang halus sehingga memiliki kecenderungan untuk saling menempel. Proses aglomerasi juga dapat terjadi karena penggunaan metode impregnasi menggunakan suhu tinggi (Supriyanto et al. , 2014). Data hasil pengujian EDX dari komposit zeolit dengan TiO 2 disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 . Komposisi kimia komposit zeolit-
TiO 2 Unsur Komposisi (%wt) Oksigen (O) 39,22 Silikon (Si) 1,00 Aluminium (Al) 1,37 Titanium (Ti) 57,98 Natrium (Na) 0,43
Berdasarkan Tabel 2  unsur dominan yang menyusun abu terbang adalah Titanium (Ti) yaitu sebesar 57,98%. Tingginya kadar Ti dikarenakan rasio massa penggunaan Ti terhadap zeolit adalah 0,5. Tingginya rasio massa tersebut menyebabkan tingginya nilai unsur Titanium yang muncul pada karakterisasi komposit. Unsur Oksigen, Aluminium, dan Silika merupakan unsur dengan jumlah besar selanjutnya dengan nilai 39,22%; 1,37%; dan 1,00%. Unsur Oksigen dapat ditemukan pada ikatan TiO 2 serta pada ikatan aluminium dan silika sebagai unsur utama penyusun zeolit (Widayat et al. , 2012). Terjadi penurunan unsur Al dan Si setelah proses sintesis zeolit dan proses penambahan TiO 2 . Hal tersebut dikarenakan terlarutnya kedua unsur tersebut pada proses sintesis. Unsur natrium sebesar 0,43% muncul dikarenakan adanya penggunaan NaOH selama proses sintesis zeolit. Pada penelitian ini, komposit  sintesis memiliki rasio molar Si/Al sebesar 0,706. Berdasarkan rasio tersebut, jenis zeolit yang digunakan dapat dikategorikan sebagai zeolit X karena
Adhi Setiawan1, Chelvin Sugiarto, Novi Eka Mayangsari, Muhamad Ari, Indri Santiasih:  Sintesis Dan Karakterisasi Komposit Tio2/Zeolit Sebagai Fotokatalis Pada Degradasi Amonia Di Dalam Air Limbah
Jurnal Teknologi 15 (1) Pp 87- 96 © 2023
memiliki kadar Si/Al rendah yakni kurang dari 1.

## Pengaruh pH Pada Penyisihan Amonia
Nilai pH larutan pada proses fotokatalisis berpengaruh dalam efektivitas degradasi polutan (Habib et al ., 2013). Hasil pengujian efektifitas komposit dalam kondisi pH berbeda dapat dilihat pada Gambar 6. Pada penelitian ini, nilai efisiensi penyisihan amonia semakin meningkat seiring meningkatnya nilai pH. Berdasarkan hasil proses fotokatalisis, nilai persentase penyisihan tertinggi yang diperoleh yaitu sebesar 84,40% pada pH 11. Nilai pH yang tinggi mengakibatkan meningkatnya reaktifitas interaksi antara fotokatalis dengan polutan yang ada pada air limbah sehingga meningkatkan laju degradasi amonia (Mohammadi et al ., 2016). Faktor lain disampaikan oleh Márquez et  al . (2012)  yang menyatakan jika reaksi terjadi pada pH tinggi, maka  akan terjadi kelebihan anion OH - . Ion tersebut akan memfasilitasi fotogenerasi dari radikal.
5 6 7 8 9 10 11 50 60 70 80 90 100 Ef isi en si Pe ny isi ha n (% ) pH
Gambar 6 . Pengaruh pH terhadap efisiensi penyisihan amonia
Material TiO 2 memiliki nilai pH point of zero charge (pHpzc) sebesar 6,3 (Shavisi et al ., 2014).  Dalam kondisi dibawah atau diatas pHzpc, permukaan TiO 2 mengalami reaksi protonasi  atau deprotonasi sehingga terbentuk muatan pada permukaan katalis.  Saat kondisi reaksi berada pada pH>pzc, muatan pada permukaan komposit bersifat negatif yang menyebabkan terjadinya interaksi antara komposit dengan ion amonium. Perbedaan karakteristik ion tersebut akan menyebabkan terjadinya gaya tarik adsorpsi yang lebih kuat daripada pada kondisi asam. Reaksi
pembentukan muatan pada permukaan TiO 2 dapat dituliskan sebagaimana persamaan (5) dan (6) berikut: pH<pzc : TiOH + H + → TiOH 2 + (5) pH>pzc :TiOH + OH - →TiO - + H 2 (6) Pada kondisi pH reaksi lebih tinggi daripada pHpzc, muatan pada permukaan komposit bersifat negatif yang menyebabkan terjadinya interaksi antara komposit dengan ion amonium. Perbedaan karakteristik ion tersebut akan menyebabkan terjadinya gaya tarik adsorpsi yang lebih kuat daripada pada kondisi asam (Shavisi et al ., 2014).

## Pengaruh Waktu Iradiasi
Intensitas waktu iradiasi pada proses fotokatalisis berperan signifikan karena berdampak pada besar interaksi antara sinar UV dengan fotokatalisis untuk menghasilkan radikal •OH. Hasil pengujian efektivitas komposit dengan waktu iradiasi berbeda dapat dilihat pada Gambar 7.
0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ef isi en si Pe ny isi ha n (% ) Waktu (menit) Dengan iradiasi Tanpa iradiasi
Gambar 7 . Pengaruh waktu iradiasi terhadap efisiensi penyisihan amonia
Waktu iradiasi efektif terjadi ketika sampel diiradiasi selama 120 menit yang menghasilkan persentase penyisihan ammonia sebesar 91,60%. Efisiensi penyisihan amonia dalam air limbah mengalami peningkatan seiring bertambahnya waktu iradiasi yang digunakan. Hal tersebut sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Shavisi et al .
(2014)  dan  Mohammadi et al . (2016)  yang menyatakan jika semakin lama waktu iradiasi yang digunakan maka akan ada lebih banyak waktu kontak bagi komposit untuk mendegradasi komponen amonia sehingga efisiensi penyisihan yang didapatkan akan
Jurnal Teknologi Volume 15 No. 1 Januari 2023
ISSN : 2085 – 1669
semakin meningkat. Interaksi yang intens dan semakin lama tersebut akan meningkatkan efektifitas fotodegradasi sehingga semakin banyak komponen amonia yang terdegradasi.
Nilai efisiensi penyisihan pada kondisi gelap lebih kecil daripada efisiensi penyisihan pada kondisi dengan iradiasi sinar  UV. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Mohammadi et al . (2016) dan Guadalupe et al . (2021), proses penyisihan pada kondisi gelap memiliki  efisiensi penyisihan relative lebih rendah  daripada kondisi dengan iradiasi sinar UV. Hal tersebut dikarenakan terjadinya proses fotodegradasi amonia pada sampel yang diiradiasi sinar UV sedangkan pada kondisi gelap tidak terjadi proses fotodegradasi namun lebih didominasi oleh proses adsorpsi amonia.

## Kinetika Reaksi Proses Fotokatalisis
Analisis kinetika reaksi dilakukan untuk mengobservasi mekanisme fotodegradasi ammonia oleh komposit zeolit abu terbang-TiO 2 dan untuk mengetahui laju reaksi proses degradasi terjadi dalam waktu tertentu. Hasil analisis kinetika reaksi dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Kinetika reaksi proses fotokatalisis Kondisi Kinetika Dengan Iradiasi Tanpa Iradiasi Orde nol k o (mol.menit -1 ) 0,0025 0,0031 R2 0,6166 0,6001 Orde satu k 1 (menit -1 ) 0,0152 0,0075 R2 0,8094 0,5036 Orde dua k 2 ((mol.menit) -1 ) 0,1215 0,0189 R2 0,9551 0,3823 Proses penyisihan amonia yang diiradiasi  sinar UV memiliki nilai R 2 sebesar 0,9551 pada kinetika reaksi orde dua  dengan nilai  k 2 sebesar  0,1215  (mol.menit) -1 .  Nilai Regresi  tersebut  lebih  besar  dan  lebih mendekati  nilai  1  daripada  orde  nol  dan  orde satu  yang  memiliki  nilai  R 2 masing-masing sebesar  0,6166  dan  0,0844.  Hasil  tersebut menyatakan  jika  reaksi  penyisihan amonia
pada kondisi diiradiasi sinar UV memiliki kecenderungan memenuhi model kinetika orde dua. Hal yang sama juga terjadi  pada penelitian yang  dilakukan  oleh  (Yang et al ., 2012). Berdasarkan pengujian tersebut, proses degradasi  bahan pencemar  pencemar organik toluena dan aseton menggunakan  metode fotokatalisis  TiO 2 /AC  berlangsung  mengikuti model  kinetika  reaksi  orde  dua.  Hal  tersebut mengindikasikan  jika  reaksi  yang    terjadi memiliki kelajuan yang sebanding dengan hasil kali konsentrasi dua  reaktannya atau berbanding secara langsung dengan kuadrat konsentrasi salah  satu reaktannya (Sanjaya dan Agustine, 2015).  Proses degradasi amonia pada kondisi gelap memiliki kecenderungan berlangsung  mengikuti  model  kinetika  orde nol. Hal tersebut dikarenakan orde nol memiliki nilai  regresi  sebesar  0,6001  dengan  nilai  k sebesar  0,0031  mol.menit -1 .  Nilai regresi tersebut lebih besar daripada nilai regresi pada orde  satu  dan  orde  dua  yaitu  sebesar  0,5036 dan  0,3823.  Terjadinya  perbedaan  jenis orde reaksi  dikarenakan  pada  kondisi  gelap  tidak terjadi  reaksi  fotokatalisis melainkan hanya terjadi proses adsorpsi.

## KESIMPULAN
Karakterisasi abu terbang menunjukkan adanya material kuarsa dan mullite sehingga material tersebut berpotensi untuk digunakan sebagai bahan pembuatan zeolit. Proses sintesis komposit telah berhasil dilakukan yang ditandai dengan hasil karakterisasi yang menunjukkan ciri khas dari zeolite X dan TiO 2 . Komposit tersebut memiliki efektivitas dalam mendegradasi amonia dalam air limbah. Efisiensi penyisihan amonia tertinggi diperoleh pada pH 11 dengan waktu iradiasi selama 120 menit yaitu sebesar 91,60%. Proses penyisihan amonia pada kondisi diiradiasi sinar UV memiliki kecenderungan berlangsung pada kondisi model kinetika orde dua dengan nilai k sebesar 0,1215 (mol.menit) -1 sedangkan penyisihan amonia pada kondisi gelap memiliki kecenderungan berlangsung mengikuti model kinetika orde nol nilai k sebesar 0,0031 mol.menit- 1 .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada P3M PPNS yang telah mendukung dan memfasilitasi penelitian ini sehingga penelitian
Adhi Setiawan1, Chelvin Sugiarto, Novi Eka Mayangsari, Muhamad Ari, Indri Santiasih:  Sintesis Dan Karakterisasi Komposit Tio2/Zeolit Sebagai Fotokatalis Pada Degradasi Amonia Di Dalam Air Limbah
Jurnal Teknologi 15 (1) Pp 87- 96 © 2023
dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu.

## DAFTAR PUSTAKA
Alakhras,F., E. Alhajria, R. Haounati, H. Ouachtak, A.A. Addi,  dan T.A. Saleh. (2020). A comparative Study of Photocatalytic Degradation of
Rhodamine B Using Natural-Based zeolite composites . Surfaces and
Interfaces, 20: 1 − 8.
Amelia, N., E.I. Marjuki dan N.H.,  Fithriyah.
(2018). Pembuatan Zeolit Sintetis Berteknologi Hidrotermal dari Limbah Kaca Dengan Variasi NaOH Dalam Pembuatan Larutan Natrium Silika . Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2018 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta, 17 Oktober: 1–
7.
Andarini, N., T. Haryati dan  Z. Lutfia. (2018).
Sintesis Zeolit A dari Abu terbang (Fly Ash) Batubara Variasi Rasio Molar Si/Al . Jurnal Ilmu Dasar,  19(2): 105–
110.
BSN (Badan Standardisasi Nasional). (1991). SNI 06-2479-1991:1991 Metode Pengujian Kadar Amonium Dalam Air
Dengan Alat Spektrofotometer Secara Nessler . Jakarta
Gamage, N., K. Liyanage, S. Fragomeni, dan S. Setunge.  (2011). Overview  of  Different Types  of  Fly  ash  and  Their  Use  As  a Building  and Contruction Material ". International Conference of Structural Engineering, Construction and
Management Sri  Lanka.  16−18

## Desember: 1−9.
Gilja, V., Z. Katancic, L.K. Krehula, V. Mandic, dan Z. Hrnjak-Murgic.  (2019). Eflciency of TiO 2 Catalyst Supported by Modified Waste Fly Ash During Photodegradation of RR45 D ye. Science Engineering and Composite Materials, 26: 292–300.
Guadalupe, J., P. López , O. Haciel, G. Pichardo, J. Alfonso , P. Escobar, D. Alejandro , D. Haro, H. Inchaurregui, L. Mario, G.Rodríguez , I.P. Nacional , U. Profesional, I. De Ingeniería , C. Zacatecas, B. El, B. Cerro, E. La Escondida, C. Cd. (2021). Photocatalytic Degradation of
Metoprolol in Aqueous Medium Using a TiO 2 /Natural Zeolite Composite . Fuel, 284: 119030.
Guesh, K., A.  Mayoral, C.M. Álvarez.,  Y. Chebude, dan I. Diaz. (2016). Enhanced Photocatalytic Activity of TiO 2 Supported on Zeolites Tested in Real Wastewaters from The Textile Industry of Ethiopia . Microporous Mesoporous Materials, 225: 88–97.
Habib, M.A., M.T. Shahadat, N.M. Bahadur,
I.M.I. Ismail, dan A.J. Mahmood. (2013). Synthesis and Characterization of ZnO-TiO 2 Nanocomposites and Their Application as Photocatalysts . International Nano Letters, 3: 2−8. Kim, B., M. Prezzi, dan R. Salgado. (2005).
Geotechnical Properties of Fly and Bottom Ash Mixtures for Use in Highway Embankments . Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 131: 914–924.
Kuwahara, Y. dan H.  Yamashita.  (2011).
Efficient Photocatalytic Degradation of Organics Diluted in Water and Air Using TiO 2 Designed With Zeolites and Mesoporous Silica Materials . Journal of Materials Chemistry, 21: 2407–2416.
Lum, P.T., N.A.  Zakaria, dan K.Y.  Foo.
(2017). Eco-Friendly and Visible Light Driven Photocatalytic Nanocomposites.
International Malaysia-Indonesia- Thailand Symposium on Innovation and Creativity 26−27 Juli: 1 –4.
Márquez, J.A.R., C.M. Herrera, M.L. Fuentes, dan L.M. Rosas. (2012). Effect of Three Operating Variables on Degradation of Methylene Blue by ZnO Electrodeposited: Response surface Methodology . International Journal of Electrochemical Science,  7(11): 11043– 11051.
Mohammadi, Z., S.  Sharifnia, dan Y.  Shavisi.
(2016). Photocatalytic Degradation of Aqueous Ammonia by Using TiO 2 - ZnO/LECA Hybrid Photocatalyst . Materials Chemistry and Physics,  184: 110–117.
Reddy, C.S., S. Mohanty, dan R. Shaik.
(2018). Physical, Chemical and Geotechnical Characterization of Fly Ash, Bottom Ash, And Municipal Solid Waste from Telangana State in India. International Journal of Geo-
Jurnal Teknologi Volume 15 No. 1 Januari 2023
ISSN : 2085 – 1669
Engineering 9: 1−23.
Sanjaya, A.S. dan R.P. Agustine. (2015). Studi Kinetika Adsorpsi Pb Menggunakan
Arang Aktif Dari Kulit Pisang . Jurnal Konversi, 4(1): 17−24.
Setiawan, A., A.N. Rahmadania,  dan N.E.
Mayangsari.  (2021). Adsorpsi Cu(II)
Menggunakan Zeolit Sintesis Kombinasi Abu Terbang dan Abu Dasar Dengan Variasi Waktu Aging . Jurnal Riset Teknologi Industri, 15(1): 113−124.
Shavisi, Y., S. Sharifnia, S.N. Hosseini, dan M.A. Khadivi. (2014). Application of TiO 2 /Perlite Photocatalysis for Degradation of Ammonia in Wastewater . Journal of Indutrial and
Engineering Chemistry 20: 278–283
Slamet, S. dan Imas, K.K. (2017).
Pemanfaatan Limbah Fly Ash Untuk Penanganan Limbah Cair Amonia.
Jurnal Kimia. dan Kemasan,  39(2): 69– 78.
Supriyanto, E., A. Holikin dan S. Suwardiyanto.
(2014). Pengaruh
Thermal Annealing       Terhadap  Struktur Kristal  dan  Morfologi  Bubuk  Titanium Dioksida  (TiO 2 ) .  Jurnal  Ilmu  Dasar,  15:
37−41.
Takeuchi, M., J. Deguchi, M Hidaka, S. Sakai,
K.  Woo, P.P.  Choi, J.-K. Park, dan M. Anpo.  (2009). Enhancement of The
Photocatalytic Reactivity of TiO 2 Nano- Particles by A Simple Mechanical Blending With Hydrophobic Mordenite (MOR) Zeolite . Applied. Catalysis B: Environmental, 89, 406–410.
Widayat, W., A. Sadikky DP dan H. Anggraeni.  (2012). Proses Produksi Katalis Zeolit X dan Uji Aktifitas Dalam Proses Penukaran Ion Kalsium . Jurnal Teknik, 33(1): 1–4.
Yang, Q., Y. Liao, dan L. Mao. (2012).
Kinetics  of Photocatalytic Degradation of Gaseous Organic Compounds on Modified TiO 2 /AC Composite Photocatalyst . Chinese Journal of Chemical. Engineering, 20(3): 572–576. You-ji, L. dan Wei, C. (2011). Photocatalytic Degradation of Rhodamine B Using Nanocrystalline  TiO 2 –Zeolite Surface Composite Catalysts: Effects of Photocatalytic Condition on Degradation Efficiency . Catalysis Science and Technology, 1(5): 802–809. Zendehzaban, M., S. Sharifnia, dan S.N.
Hosseini.
(2013). Photocatalytic degradation of Ammonia by Light Expanded Clay Aggregate (LECA)- Coating of TiO 2 Nanoparticles . Korean Journal of Chemical Engineering,  30: 574–579.