PHOTODEGRADATION OF REMAZOL YELLOW USING A-TYPE ZEOLITE/TIO 2
Fotodegradasi Remazol Yellow menggunakan Zeolit-A/TiO 2
Ezra Deborah Tumbel 1 , Audy D. Wuntu 1 , Jemmy Abidjulu 1
1 Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sam Ratulangi University, Manado, North Sulawesi, Indonesia
Received:  June 2014 Published: July 2014

## ABSTRACT
The  research aimed to study photodegradation of remazol yellow (RY) using  TiO 2 -impregnated A-type zeolite (zeolite-A/TiO 2 ) has been conducted. The materials having zeolite/TiO 2 ratio of 1:0.2,  1:0.4, 1:0.6, 1:0.8, 1:1.0, 1:1.2,  dan  1:1.4  g/g  were  used  to  degrade  remazol  yellow  (RY)  under  ultraviolet  irradiation  for  3  hours  and percentages of RY degraded were determined using spectrophotometer at 414 nm. Those with zeolite/TiO 2 ratio of 1:0.2, 1:0.8, and 1:1.2 were used to study photodegradation kinetics at time range up to 3 hours. The results showed that the highest amount of RY degraded (82.17%) was attained   by the use of material with zeolite/TiO 2 ratio of  1:0.2.  This material generated the highest value of rate constant (k=0.074 min -1 ),  followed by those of 1:1.2 (0.045 min -1 ) and 1:0.8 (0.025 min -1 ).
Keywords : photodegradation, remazol yellow, zeolite-A/TiO 2 .

## PENDAHULUAN
Zat  warna  sintetik  diaplikasikan  pada banyak  bidang,  seperti  pada  usaha  percetakan, industri  makanan,  dan  industri  tekstil.  Industri tekstik  dan  produk  tekstil  di  Indonesia  telah berkembang pesat dan seiring dengan itu muncul masalah  serius  yang  dapat  membawa  dampak buruk  pada  lingkungan,  khususnya  masalah limbah  cair  yang  dihasilkan.  Limbah  zat  warna yang  dihasilkan  dari  industri  tekstil  biasanya merupakan  senyawa  organik  yang  sukar  terurai di alam sehingga dapat menyebabkan pencemaran  lingkungan  terutama  lingkungan perairan  (Wijaya dkk ., 2006).  Limbah  zat  warna tekstil  menjadi  perhatian  tersendiri  karena adanya  struktur  aromatik  pada  zat  warna  yang sulit  terdegradasi  dan  sebagian  besar  zat  warna dibuat  agar  mempunyai  resistensi  terhadap pengaruh  lingkungan  seperti  efek  pH,  suhu,  dan mikroba.  Zat  warna  juga  merupakan  senyawa organik  yang  mengandung  gugus  kromofor terkonjugasi.  Zat  warna  reaktif  merupakan  zat warna  yang  banyak  digunakan  untuk pewarnaan tekstil,  contohnya remazol  brilliant  orange  3R , remazol  yellow,  remazol red , dan remazol  black B . Zat-zat warna tersebut sering digunakan untuk proses pewarnaan batik baik dalam skala industri
besar  maupun  industri  rumahan  (Nugroho dkk ., 2013). Remazol yellow (RY) mewakili salah satu zat warna pilihan dalam pewarnaan batik karena memberikan  warna  yang  cerah  dan  tidak  mudah luntur.
Salah  satu  metode  yang  relatif  murah  dan mudah  diterapkan  untuk  mengatasi  masalah pencemaran  oleh  limbah  cair  yang  mengandung pewarna  tekstil  adalah  fotodegradasi.  Metode fotodegradasi  merupakan  metode  yang  efektif karena diketahui dapat menguraikan senyawa zat warna  menjadi  senyawa  yang  tidak  berbahaya seperti  H 2 O  dan  CO 2 (Slamet dkk .,  2006). Metode  fotodegradasi  dapat  dilakukan  dengan menggunakan  katalis  berupa  semikonduktor seperti  TiO 2 ,  ZnO, CdS  dan Fe 2 O 3 .  TiO 2 adalah katalis semikonduktor yang paling efektif karena mempunyai  celah  energi  antara  pita  valensi  dan konduksi  relatif  besar  (3,2  eV)  yang  cocok digunakan  untuk  fotokatalis,  tidak  beracun, harganya  terjangkau  dan  melimpah  di  alam. Fotokatalisis  TiO 2 kurang  maksimal  jika digunakan dalam keadaan murni karena mempunyai  luas  permukaan  yang  relatif  rendah sehingga  TiO 2 perlu  diembankan  pada  suatu adsorben. Adsorben yang biasa digunakan adalah zeolit  karena  zeolit  mempunyai  struktur  tiga dimensi  dengan  pori  yang  besar  sehingga  dapat
Ezra Deborah Tumbel , dkk / Ind. J. Chem. Res , 2015, 3, 238 - 241
1
mengadsorbsi senyawa lain yang berukuran lebih kecil (Slamet dkk. , 2008).
Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan  fotodegradasi  RY  menggunakan fotokatalis  Zeolit-A/TiO 2 (Poluakan dkk .,  2015) dan  hasilnya  menunjukkan  bahwa  kemampuan fotodegradasi
Zeolit-A/TiO
2 , dengan perbandingan  berat  zeolit-A  :  TiO 2 sebesar  1  : 0,8, tidak jauh berbeda kemampuan TiO 2 sendiri dan  dalam  artikel  ini  dikemukakan  kajian pengaruh perbandingan berat zeolit-A: TiO 2 pada fotodegradasi  RY  dan  pada  laju  reaksi fotodegradasi.

## METODOLOGI Bahan
Bahan-bahan  kimia  yang  digunakan  adalah remazol  yellow dari  Sigma-Aldrich  serta  SiO 2 , Al(OH) 3 , NaOH, dan TiO 2 (E. Merck).

## Alat
Peralatan  utama  yang  digunakan  adalah spektrofotometer  visibel  Thermo  Spectronic GENESYS 20 dan kotak reaktor (60x50x50 cm) dilengkapi  dengan  4  buah  lampu  UV-A (Himawari T8 – 20 W).

## Prosedur Kerja
Zeolit-A  yang  digunakan  dalam  kajian ini disintesis  menurut  prosedur  yang  dikemukakan Wuntu  (2002)  sedangkan  impregnasi  TiO 2 pada zeolit-A  (material  Zeolit-A/TiO 2 )  dikerjakan menurut  prosedur  yang  dikemukakan  oleh Andari  dan  Wardhani  (2014).  Impregnasi dilakukan  dengan  variasi  perbandingan  berat zeolit-A  :  TiO 2 ,  yaitu  1:0,2;  1:0,4;  1:0,6;  1:0,8; 1:1,0;  1:1,2;  dan  1:1,4  g/g.  Material  yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk eksperimen fotodegradasi zat warna RY.
Pada  eksperimen  fotodegradasi,  0,05  g material  dimasukkan  dalam  20  mL  RY  20  ppm kemudian  diletakkan  dalam  kotak  reaktor  dan disinari dengan lampu UV selama 3 jam. Setelah penyinaran,  campuran  disaring  dan  filtrat  yang diperoleh  disentrifugasi  selama  30  menit. Konsentrasi zat warna yang tersisa dalam larutan kemudian  ditentukan  secara  spektrofotometri pada  panjang  gelombang  414  nm.  Material dengan  perbandingan  berat  yang  memiliki kemampuan fotodegradasi paling besar selanjutnya  digunakan  untuk  mendegradasi  RY
pada berbagai lama waktu penyinaran ultraviolet. Pengaruh  perbandingan  berat  zeolit-A  :  TiO 2 pada laju reaksi fotodegradasi dikaji menggunakan  material  dengan  perbandingan berat  1:0,2;  1:0,8;  dan  1:  1,2  g/g  yang  masing- masing diinteraksikan dengan RY pada berbagai waktu interaksi, yaitu 20, 30, 40, 50, 90, 60, 90, 120, dan 180 menit.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  variasi  perbandingan  berat zeolit-A: TiO 2 pada fotodegradasi RY ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Kemampuan
fotodegradasi RY oleh material Zeolit-A/TiO 2 pada beberapa perbandingan berat zeolit-A:
TiO 2 .
Gambar  1  menunjukkan  bahwa  material dengan  perbandingan  berat  zeolit-A  :  TiO 2 sebesar 1:0,2 g/g memiliki kemampuan mendegradasi RY yang paling besar (82,17% RY terdegradasi).  Penambahan  jumlah  TiO 2 dalam material  Zeolit-A/TiO 2 menyebabkan  terjadinya penurunan jumlah  RY  yang  terdegradasi  sampai pada  perbandingan  1:0,8  g/g  (59,88%  RY terdegradasi) sebelum kemudian kembali mengalami  kenaikan  hingga  pada  perbandingan 1: 1,4 g/g (78,00% RY terdegradasi).
Zeolit  merupakan  material  yang  banyak dipakai  sebagai  adsorben  karena  memiliki struktur  berpori  yang  memungkinkan  zeolit memiliki  luas  permukaan  besar  dan  bersama- sama  dengan  TiO 2 dalam  jumlah  yang  sesuai merupakan  material  yang  mampu  mengadsorpsi dan  mendegradasi  RY  dalam  jumlah  besar. Gambar 1 menunjukkan bahwa terjadi penurunan jumlah  RY  sebanyak  22,3%  pada  penggunaan zeolit-A  sendiri,  tetapi  karena  zeolit-A  bukan material  untuk  fotodegradasi  maka  diduga  RY
Ezra Deborah Tumbel , dkk / Ind. J. Chem. Res , 2015, 3, 238 - 241
1
yang berkurang adalah RY yang teradsorpsi pada material ini.
Penurunan  kemampuan  degradasi  RY sampai  pada  perbandingan  berat  zeolit-A/TiO 2 1:0,8  g/g  dapat  disebabkan  karena  adanya penurunan  luas  permukaan  spesifik  dan  volume total pori zeolit yang disebabkan oleh terjadinya penggumpalan yang menutup  pori  zeolit (Fatimah dkk ., 2006; Fatimah dan Wijaya, 2005). Penurunan luas permukaan zeolit mempengaruhi jumlah  RY  yang  teradsorpsi  pada  permukaan material  dan  selanjutnya  dapat  mengurangi jumlah RY yang dapat didegradasi. Penambahan selanjutnya TiO 2 dalam jumlah  yang lebih besar dari  perbandingan  berat  1:0,8  g/g  menunjukkan peningkatan  kemampuan  zeolit-A/TiO  untuk mendegradasi  RY  hingga  pada  perbandingan 1:1,4 g/g. Pada kasus ini, meskipun kemampuan adsorpsi  zeolit-A  menjadi  berkurang  dengan makin banyaknya TiO 2 namun peran TiO 2 untuk fotodegradasi  zat  warna  RY  menjadi  lebih dominan  sehingga  jumlah  RY  terdegradasi kembali meningkat.
Kemampuan  fotodegradasi  material  TiO 2 sendiri  (95,55%  RY  terdegradasi)  masih  lebih besar  dari  material  zeolit-A/TiO 2 dengan perbandingan  berat  1:0,2.  Meskipun  demikian, jumlah  TiO 2 yang  ada  dalam  material  zeolit- A/TiO 2 tersebut masih jauh lebih sedikit (0.008 g TiO 2 dalam setiap 0.05 g material zeolit-A/TiO 2 ) dibandingkan  dengan  jumlah  TiO 2 sendiri  (0.05 g).  Jika  dihitung  jumlah  RY  terdegradasi  (mg) untuk  setiap  gram  TiO 2 maka  diperoleh  angka 7,64  mg/g  untuk  zeolit  sendiri  dan  39,44  mg/g untuk material zeolit-A/TiO
2 dengan
perbandingan berat 1:0,2 g/g. Dengan menaikkan jumlah material zeolit-A/TiO 2 yang diaplikasikan  untuk  degradasi  RY,  maka  ada kemungkinan jumlah RY yang terdegradasi akan bertambah.
Material
zeolit-A/TiO 2 dengan perbandingan  berat  1:0,2;  1:0,8;  dan  1:1,2  g/g selanjutnya  digunakan  untuk  melihat  pengaruh waktu  (Gambar  2)  pada  fotodegradasi  material tersebut. Pada Gambar 2 terlihat bahwa semakin lama  waktu  penyinaran  ultraviolet  semakin banyak  RY  yang  mengalami  fotodegradasi  oleh Zeolit-A/TiO 2 .  TiO 2 dalam  material  tersebut merupakan  material  semikonduktor  dengan  pita valensi  yang  terisi  elektron  dan  pita  konduksi yang  kosong.  Ketika  menerima  energi  radiasi
yang  sesuai  atau  melebihi  celah  energi  antara kedua  pita  tersebut,  dalam  hal  ini  digunakan radiasi  ultraviolet,  terjadi  eksitasi  elektron  dari pita  valensi  ke  konduksi  dan  menyebabkan kekosongan  elektron  (selanjutnya  berperan sebagai  lubang  bermuatan  positif)  pada  pita valensi. Lubang bermuatan positif ini selanjutnya bereaksi dengan H 2 O dan ion OH - dalam larutan membentuk  radikal  hidroksil  (OH  )  sebagai oksidator kuat yang mengoksidasi zat warna RY. Di  sisi  lain,  elektron  yang  tereksitasi  bereaksi dengan  O 2 dalam  larutan  yang  pada  akhirnya menghasilkan  radikal  hidroksil  pengoksidasi  zat warna RY. Selama  TiO 2 masih menerima energi radiasi  ultraviolet,  pembentukan  radikal  tersebut terus  terjadi  sehingga  semakin  lama  waktu penyinaran ultraviolet semakin banyak RY yang mengalami fotodegradasi.
Gambar 2.Persentase RY yang terdegradasi oleh Zeolit-A/TiO 2 sebagai fungsi lama waktu penyinaran ultraviolet.
Pengaruh  perbandingan  berat  zeolit-A  : TiO 2 pada  laju  reaksi  fotodegradasi  RY  oleh material  zeolit-A/TiO 2 ditentukan  menggunakan model  kinetika  laju  reaksi  order  ke-satu  melalui plot  –ln(C t /C 0 ) vs .  t  di  mana  C t adalah konsentrasi  RY  tersisa  pada  waktu  t  dan  C 0 adalah  konsentrasi  RY  awal  (Gambar  3). Konstanta laju, k, adalah kemiringan kurva linear dan  dapat  ditentukan dari  persamaan  garis  lurus untuk plot data tersebut.
Pada Gambar 3 terlihat nilai konstanta laju fotodegradasi  RY  oleh  material  zeolit-A/TiO 2 semakin  besar  mengikuti  urutan  perbandingan berat zeolit-A:TiO 2 1:0,8 (0,025 menit -1 )  < 1:1,2 (0,045 menit -1 ) < 1:0,2 (0,074 menit -1 ). Kenaikan nilai  konstanta  laju  ini  memiliki  urutan  yang sama  dengan  bertambahnya  jumlah  RY  yang mengalami fotodegradasi pada berbagai
Ezra Deborah Tumbel , dkk / Ind. J. Chem. Res , 2015, 3, 238 - 241 1
perbandingan  berat  zeolit-A:TiO 2 (Gambar  1). Semakin tinggi laju fotodegradasi maka semakin banyak  jumlah  RY  yang  dapat  didegradasi  oleh zeolit-A/TiO 2 .  Fotodegradasi  zat  warna  oleh material  zeolit-A/TiO 2 melibatkan  dua  tahap utama,  yaitu  proses  adsorpsi  zat  warna  pada permukaan  material  dan  kemudian  diikuti dengan  proses  fotodegradasi.  Penggumpalan TiO 2 pada  permukaan  yang  mengakibatkankan tertutupnya  pori  zeolit-A  dapat  memperlambat molekul  zat  warna  RY  untuk  mencapai permukaan  partikel  zeolit-A.  Berkurangnya  luas permukaan spesifik zeolit juga dapat menyebabkan kompetisi antar molekul zat warna untuk mencapai permukaan zeolit-A.
Gambar 3.Plot –ln(C t /C 0 ) vs . t untuk material zeolit-A/TiO 2 dengan perbandingan berat zeolit- A:TiO 2 sebesar 1:0,2; 1:0,8; dan 1:1,2 g/g.

## KESIMPULAN
Dari  hasil kajian  ini  disimpulkan  bahwa perbandingan berat zeolit-A terhadap TiO 2 dalam material  zeolit-A/TiO 2 dapat  mempengaruhi kemampuan material tersebut untuk mendegradasi  zat  warna remazol  yellow .  Dari berbagai  perbandingan  berat  zeolit-A  terhadap TiO 2 yang  diuji,  material  dengan  perbandingan 1:0,2  mendegradasi remazol  yellow paling banyak  dengan  konstanta  laju  fotodegradasi paling besar.

## DAFTAR PUSTAKA
Andari,  D.N.,  dan  S.  Wardhani.  2014. Fotokatalis  TiO 2 –  Zeolit  Untuk  Degradasi Metilen Biru . Chem.Prog . 1 :9-14.
Fatimah,  I.,  E.  Sugiharto,  K.  Wijaya,  I.  Tahir,
Kamalia.  2006.  Titan  Dioksida  Terdispersi
Pada Zeolit Alam (TiO 2 /Zeolit) dan Aplikasinya  untuk  Fotodegradasi Congo Red . Indo. J. Chem., 2006, 6 (1), 38 - 42.
Fatimah,  I.  dan  K.  Wijaya.  2005.  Sintesis TiO 2 /Zeolit Sebagai Fotokatalis Pada Pengolahan  Limbah  Cair  Industri  Tapioka Secara  Adsorpsi-Fotodegradasi. TEKNOIN .
10(4). 257-267.
Nugroho,  S.,  A.T.  Prasetya,  dan  S.  Wahyuni. 2013.  Elektrodegradasi  Indigosol  Golden
Yellow  IRK  Dalam  Limbah  Batik  Dengan Elektoda  Grafit. Indonesian  Journal  of
Chemical Science . 3 :248-252.
Poluakan,  M.,  A.  Wuntu,  M.  S.  Sangi.  2015. Aktivitas  Fotokatalitik  TiO 2 -Karbon  Aktif dan  TiO 2 -Zeolit  pada  Fotodegradasi  Zat Warna Remazol Yellow . Jurnal MIPA Unsrat Online 4(2) 137-140.
Slamet, Ellyana, M., Bismo, S. 2008. Modifikasi Zeolit  Alam  Lampung  dengan  Fotokatalis TiO 2 Melalui Metode Sol Gel dan Aplikasinya untuk Penyisihan Fenol . Departemen Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Wuntu,  A.D.  2002.  Sintesis  dan  Karakterisasi Aluminosilikat  Serupa  Zeolit. Jurnal  Ilmiah Sains . 2 :4-7.