www.jtkl.polinema.ac.id
DOI: http://dx.doi.org/10.33795/jtkl.v5i2.225
Disetujui: 2 Oktober 2021
Jalan Prof. Hamka (Kampus III), Kota Semarang 50185, Indonesia
E-mail: kholidah@walisongo.ac.id
Fotodegradasi Terkatalisis TiO 2 -H 2 O 2 pada Pengolahan Limbah Cair Industri Mie Soun
Kholidah 1,* , Endang Tri Wahyuni 2 , Eko Sugiharto 2
1 Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Walisongo Semarang, Jalan Prof. Hamka (Kampus III), Ngaliyan, Kota Semarang 50185, Indonesia
2 Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Bulaksumur, Yogyakarta 55281, Indonesia
*E-mail: kholidah@walisongo.ac.id

## ABSTRAK
Fotodegradasi  terkatalisis  TiO 2 telah  terbukti  efektif  digunakan  untuk  mengolah  limbah  organik,  sehingga dilakukan  kajian  fotodegradasi  terkatalisis  TiO 2 pada  limbah  cair  industri  mie  soun  sebagai  upaya  untuk mengurangi  pencemaran  lingkungan  di  sekitar  daerah  produksi.  Kajian  penambahan  oksidator  H 2 O 2 juga dilakukan  untuk  meningkatkan  efektivitas  fotodegradasi.  Optimalisasi  reaksi  fotodegradasi  dilakukan  dengan optimasi  variabel  pH,  massa  fotokatalis,  konsentrasi  H 2 O 2 ,  dan  waktu  penyinaran.  Parameter  yang  digunakan untuk menilai efektivitas fotodegradasi berupa penurunan kandungan Chemical Oxygen Demand (COD) limbah yang ditentukan dengan metode volumetri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa limbah cair industri mie soun mempunyai  kandungan  COD  awal  sebesar  1920  mg  L  1 .  Proses  fotodegradasi  terkatalisis  TiO 2 hanya  dapat menurunkan kandungan COD limbah menjadi 1480 mg L  1 (22,92%), sedangkan penambahan H 2 O 2 pada sistem fotokatalis  TiO 2 dapat  meningkatkan  penurunan  kandungan  COD  menjadi  1120  mg  L  1 (41,67%).  Penurunan paling optimal tercapai pada pH 3, penggunaan 10 mg TiO 2 , penambahan 10 mM H 2 O 2 , dan waktu penyinaran UV selama 24 jam.
Kata kunci : COD, fotodegradasi, H 2 O 2 , limbah cair industri mie soun, TiO 2 .

## ABSTRACT
Photocatalytic degradation over TiO 2 has been proven to be effective in treating organic wastewater. So that a study of photocatalytic degradation over TiO 2 in the cellophane noodles industrial wastewater was conducted as an effort to reduce environmental pollution around the production area. Studies on the addition of H 2 O 2 as an oxidizing  agents  were  also  carried  out  to  increase  the  effectiveness  of  photodegradation.  Optimization  of  the photodegradation  reaction  was  carried  out  by  optimizing  the  variables  of  pH,  photocatalyst  mass,  H 2 O 2 concentration, and  irradiation time. Chemical Oxygen Demand (COD)  was used to assess the effectiveness of photodegradation and was determined by volumetric method. The results showed that the wastewater from the cellophane noodles  industrial wastewater  has an  initial  COD  level of 1920  mg L  1 . Photocatalytic  degradation over  TiO 2 process  can  only  reduce  the  COD  level  of  the  wastewater  to  1480  mg  L  1 (22.92%),  while  the addition of H 2 O 2 to the TiO 2 photocatalyst system can increase the decrease in the COD level to 1120 mg L  1 (41.67%).  The  most  optimal  decrease  was  achieved  at  pH  3,  the  use  of  10  mg  TiO 2 ,  the  addition  of  10  mM H 2 O 2 , and UV irradiation time for 24 hours.
Keywords : COD, photodegradation, H 2 O 2 , cellophane noodles industrial wastewater, TiO 2 .

## 1.  PENDAHULUAN
Industri  pembuatan  mie  soun  berkembang cukup  pesat  di  Desa  Manjung,  Kecamatan Ngawen,  Kabupaten  Klaten.  Produksi  mie soun  rata-rata  mencapai  17  ton  per  hari, yang dihasilkan oleh 65 pengusaha mie soun yang  tersebar  di  10  wilayah  Desa  Manjung,
dengan  total  ratusan  tenaga  kerja  yang terserap  [1].  Berdasarkan  fakta  tersebut, keberadaan  industri  ini  dapat  dipastikan telah memberikan kontribusi positif terhadap tingkat  perekonomian  masyarakat  desa. Namun,  keberadaan  industri  ini  juga memberikan efek negatif terhadap
lingkungan karena dihasilkannya limbah cair dari  proses  pencucian  tepung  aren,  yang merupakan  bahan  baku  mie  soun.  Tepung aren  merupakan  hasil  ekstraksi  batang bagian  dalam  tumbuhan  aren  ( Arenga pinnata Merr.)  yang  mengandung  serat  dan pati,  dengan  komposisi  berupa  protein 1,05%,  amilosa  29,07%,  air  17,41%,  abu 0,17%  [2],  lipida  0,52-0,74%,  serat  0,18- 0,23%, gula reduksi 0,02-0,03%, dan derajat asam  1,14-1,23%  [3].  Tepung  aren  ini memiliki  warna  coklat  kemerahan  yang diperkirakan  terbentuk  dari  reaksi  antara gugus  amino  dan  gugus  karbonil  dalam suatu  bahan  pangan  [4].  Sehingga,  limbah pencucian tepung aren diperkirakan memiliki  kandungan  senyawa  organik  dari tepung  aren,  baik  berupa  warna  coklat kemerahan  pada  tepung  maupun  pengotor lainnya. Limbah  cair  mie  soun  ini dilaporkan  memiliki  kadar Total  Suspended Solid (TSS)  dan Chemical  Oxygen  Demand (COD)  yang  tinggi  [5],  serta  kadar  amonia yang  melebihi  baku  mutu  air  limbah,  yaitu mencapai 24,199 mg L  1 [6].
Metode  yang  telah  dikaji  untuk  pengolahan limbah  cair  mie  soun  adalah  koagulasi  [5] dan  adsorpsi  [6].  Metode  koagulasi  dan adsorpsi  cukup  efektif  digunakan  untuk menurunkan  kadar  cemaran,  namun  kedua metode tersebut hanya memindahkan senyawa  organik  dari  air  ke  fasa  padat, sehingga  dapat  menyebabkan  pencemaran sekunder.  Selain  itu,  penggunaan  tawas sebagai koagulan menyebabkan turunnya pH sehingga membutuhkan bahan kimia tambahan untuk proses penetralan. Berdasarkan  hal  tersebut,  maka  perlu dilakukan  kajian  metode  lain  yang  dapat digunakan  untuk  mengolah  limbah  cair  mie soun.  Salah  satu  metode  yang  dapat digunakan  adalah  fotodegradasi  terkatalisis TiO 2 . Fotodegradasi terkatalisis TiO 2 merupakan suatu proses penguraian senyawa organik  oleh  radikal  OH  yang  dihasilkan saat  fotokatalis  TiO 2 dikenai  sinar  UV. Radikal  OH  merupakan  oksidator  kuat (E ° red =  2,8  V)  sehingga  dapat  berperan mendegradasi  senyawa-senyawa  organik.
Senyawa  TiO 2 dapat  berfungsi  sebagai fotokatalis  karena  mempunyai  struktur semikonduktor  yang  dikarakterisasi  oleh keadaan elektronik yang diskontinyu, dimana terdapat suatu daerah kosong energi yang  berada  sepanjang  bagian  atas  pita valensi yang terisi sampai bagian bawah pita konduksi  yang  kosong,  yang  disebut  celah pita  [7].  TiO 2 merupakan  fotokatalis  yang digunakan secara luas karena lembam secara biologi dan kimia, stabil terhadap fotokorosi dan  korosi  kimia,  serta  harganya  relatif murah [8].
Pengolahan  limbah  cair  dengan  kandungan senyawa  organik  yang  telah  dilakukan dengan  metode  fotodegradasi  terkatalisis TiO 2 antara  lain  yaitu  fotodegradasi  limbah zat warna [9], limbah batik [10], dan limbah cair  industri  obat  herbal  [11].  Namun, Krisnasiwi  [11]  melaporkan  bahwa  untuk kandungan  COD  yang  tinggi,  fotodegradasi terkatalisis  TiO 2 kurang  efektif  dalam menurunkan kandungan COD limbah karena jumlah  radikal  OH yang  lebih  rendah daripada yang diperlukan, meskipun digunakan TiO 2 secara maksimal. Peningkatan  efektivitas  fotodegradasi  pada limbah  cair  industri  obat  herbal  telah dilakukan  dengan  penambahan  H 2 O 2 yang merupakan oksidator anorganik [12].
Hidrogen  peroksida  mempunyai  potensial reduksi yang relatif tinggi, yaitu 1,78 V [13] dan dapat mengalami reaksi fotolisis dengan adanya sinar UV menghasilkan radikal  OH , sehingga memberikan tambahan radikal  OH yang  dapat  mendegradasi  senyawa  organik di  dalam  limbah  cair  secara  lebih  efektif. Selain itu, H 2 O 2 juga akan membentuk H 2 O sebagai hasil akhir sehingga tidak menghasilkan  limbah  baru.  Penambahan H 2 O 2 pada  fotokatalisis  TiO 2 ini  juga  telah berhasil  digunakan  untuk  meningkatkan degradasi fotokatalitik senyawa fenolik  [14] serta meningkatkan efektivitas degradasi dan penurunan kandungan COD pada limbah zat warna [15].
Sehingga,  penelitian  ini  dilakukan  kajian fotokatalisis  TiO 2 dengan  penambahan oksidator H 2 O 2 untuk mengolah limbah cair
mie  soun,  dengan  parameter  efektivitas fotokatalisis  berupa  penurunan  kandungan COD.  Kandungan  COD  dipilih  sebagai parameter  dikarenakan  kandungan  COD menggambarkan pencemaran air oleh senyawa  organik  yang  secara  alamiah  dapat maupun  tidak  dapat  dioksidasikan  melalui proses  mikrobiologis  [16],  sehingga  dapat mewakili  senyawa  organik  di  dalam  limbah secara keseluruhan.

## 2. METODE PENELITIAN 2.1.  BAHAN
Limbah  cair  industri  mie  soun  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  diambil  dari salah  satu  tempat  usaha  yang  tergabung dalam  sentra  industri  mie  soun  di  Desa Manjung,  Kecamatan  Ngawen,  Kabupaten Klaten,  Jawa  Tengah.  Bahan-bahan  kimia yang  digunakan  dalam  proses  fotodegradasi adalah  serbuk  TiO 2 dan  larutan  H 2 O 2 30% yang diproduksi Merck, serta larutan NaOH 1 M dan larutan H 2 SO 4 1 M yang digunakan untuk  mengatur  pH.  Bahan  yang  digunakan untuk  analisis  COD  limbah  meliputi  kristal K 2 Cr 2 O 7 ,  serbuk  HgSO 4 ,  serbuk  Ag 2 SO 4 , dan kristal ferro ammonium sulfat (Fe(NH 4 ) 2 .(SO 4 ) 2 .6H 2 O yang semuanya berkualitas  pro  analisis  dan  diproduksi Merck,  H 2 SO 4 dengan  kualitas  pro  analisis dari  Mallinckrodt,  serbuk  1,10-phenantrolin monohidrat  dan  kristal  FeSO 4 .7H 2 O  untuk membuat larutan indikator ferroin, akuabides  yang  diproduksi  Laboratorium Gizi  dan  Pangan  PAU  UGM,  kertas  saring Whatman 42, dan kertas pH universal.

## 2.2.  PERALATAN
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  satu  set  reaktor  UV  yang dilengkapi  dengan  lampu  UV  tipe black light  blue (BLB)  40  Watt-220  Volt  dan pengaduk  magnet,  reaktor  COD  HACH 45600-00,  neraca  analitik  Mettler  Toledo AB54-S,  pemusing  Sorvall  Biofuge  primo, pH  meter  TOA  DKK  HM-30R,  alat pengering  beku  ( freeze  drier )  Edward Modulyo, FTIR Shimadzu prestige-21 , serta
peralatan gelas untuk pembuatan larutan dan titrasi.

## 2.3.  PROSEDUR PENELITIAN 2.3.1. Pengambilan Limbah
Limbah  diambil  dari  bak  pencucian  awal dan  bak  pencucian  terakhir  yang  dicampur dengan  perbandingan  volume  yang  sama, kemudian  diawetkan  dengan  H 2 SO 4 pekat sampai  pH  kurang  dari  2  (pH  1,75)  serta didinginkan.

## 2.3.2. Pembuatan Larutan untuk Analisis COD
Larutan  Ag 2 SO 4 dalam  H 2 SO 4 pekat  dibuat dengan  melarutkan  10,12  g  serbuk  Ag 2 SO 4 dalam H 2 SO 4 pekat di dalam labu takar 1000 mL.  Proses  pelarutan  ini  disertai  dengan pengadukan  hingga  serbuk  Ag 2 SO 4 larut sempurna.  Larutan  baku  K 2 Cr 2 O 7 0,1  N ( digestion solution ) dibuat dengan melarutkan 4,903 g K 2 Cr 2 O 7 yang sebelumnya  telah  dikeringkan  pada  suhu 150  C  selama  2  jam,  ke  dalam  500  mL akuabides. Larutan tersebut kemudian ditambah  167  mL  H 2 SO 4 pekat  dan  33,3  g HgSO 4 . Setelah larut sempurna dan mencapai  suhu  kamar,  larutan  tersebut ditambah  akuabides  sampai  volume  1000 mL. Indikator  ferroin  dibuat  dengan melarutkan 1,485 g serbuk 1,10- phenantrolin monohidrat dan 0,695 g kristal FeSO 4 .7H 2 O  dengan  akuabides  dalam  labu takar 100 mL. Larutan baku ferro ammonium  sulfat  (FAS)  0,05  N  dibuat dengan melarutkan 19,6 g Fe(NH 4 ) 2 .(SO 4 ) 2 .6H 2 O dalam 300  mL akuabides,  kemudian  ditambah  20  mL H 2 SO 4 pekat dan ditepatkan dengan akuabides sampai volume 1000 mL. Larutan ini distandarisasi setiap akan digunakan.

## 2.3.3. Analisis COD
Analisis  COD  dilakukan  terhadap  limbah awal maupun limbah yang telah difotodegradasi untuk mengetahui efektivitas perlakuan yang diberikan. Metode  analisis  yang  digunakan  adalah refluks  tertutup  yang  dilanjutkan  dengan
titrimetri.  Analisis  COD  dilakukan  dengan cara  mengencerkan  limbah  dengan  faktor pengenceran  tertentu,  kemudian  sebanyak 2,5  mL  limbah  yang  telah  diencerkan dimasukkan ke dalam tabung reaksi bertutup ulir.  Tabung  yang  telah  berisi  limbah kemudian  ditambah  dengan  1,5  mL  larutan baku  K 2 Cr 2 O 7 0,1  N  dan  3,5  mL  larutan Ag 2 SO 4 dalam  H 2 SO 4 pekat.  Larutan  ini kemudian  direfluks  dalam  reaktor  COD pada suhu 150  C selama 2 jam. Setelah itu, larutan  didinginkan  hingga  mencapai  suhu kamar,  kemudian larutan  tersebut  dititrasi dengan larutan baku FAS 0,05 N menggunakan  2  tetes  indikator  ferroin sampai  terjadi  perubahan  warna  yang  jelas dari  hijau-biru  menjadi  coklat-kemerahan. Titrasi  ini  juga  dilakukan  terhadap  blanko dengan  prosedur  yang  sama,  namun  limbah diganti dengan akuabides.
2.3.4. Kajian Pengaruh Keberadaan Fotokatalis,  Sinar  UV,  dan  H 2 O 2 terhadap Efektivitas Fotodegradasi Pengaruh  TiO 2 ,  H 2 O 2 ,  dan  sinar  UV terhadap  efektivitas  fotodegradasi  dipelajari dengan  menerapkan  6  kondisi  pada  limbah yang  meliputi  penyinaran  UV,  penambahan TiO 2 dan penyinaran UV, penambahan TiO 2 tanpa  penyinaran  UV,  penambahan  H 2 O 2 dan  penyinaran  UV,  penambahan  H 2 O 2 tanpa  penyinaran  UV,  serta  penambahan TiO 2 ,  H 2 O 2 ,  dan  penyinaran  UV  secara bersamaan. Volume limbah  yang digunakan sebesar  25  mL,  massa  TiO 2 sebesar  10  mg, waktu  penyinaran  UV  selama  24  jam,  dan konsentrasi  H 2 O 2 sebesar  10  mM.  Sampel yang diberi perlakuan kemudian disentrifugasi  selama  10  menit  dengan kecepatan  5000  rpm,  lalu  disaring  sehingga diperoleh  filtrat  yang  kemudian  diukur  nilai COD-nya.
2.3.5. Kajian  Pengaruh  Derajat  Keasaman (pH), massa TiO 2 , waktu penyinaran, dan konsentrasi H 2 O 2 Kajian  terhadap  pengaruh  pH  dilakukan dengan  cara  mengkondisikan  25  mL  air limbah  menjadi  pH  1,  3,  (6,8),  dan  10,
kemudian  ditambah  25  µL  larutan  H 2 O 2 30%  dan  10  mg  serbuk  TiO 2 .  Pengaruh massa  dikaji  dengan  menggunakan  variasi massa TiO 2 sebesar 1, 5, 10, 15, dan 20 mg, pH  3,  25  µL  larutan  H 2 O 2 30%,  dan  waktu penyinaran  selama  24  jam.  Pengaruh  waktu penyinaran  dikaji  dengan  menggunakan variasi  waktu  penyinaran  selama  1,  6,  12, 24,  dan  48  jam,  pH  3,  25  µL  larutan  H 2 O 2 30%,  dan  10  mg  serbuk  TiO 2 .  Sedangkan pengaruh  konsentrasi  oksidator  H 2 O 2 dikaji dengan  menggunakan  variasi  konsentrasi H 2 O 2 30%  sebesar  5,  10,  15,  20,  dan  40 mM,  pH  3,  10  mg  serbuk  TiO 2 ,  dan  waktu penyinaran  UV  selama  24  jam.  Semua erlenmeyer  yang  telah  diisi  limbah  dan dikondisikan,  kemudian  ditutup  dengan plastik  bening  dan  dimasukkan  ke  dalam reaktor  UV,  lalu  disinari  dengan  lampu UV selama  24  jam  sambil  diaduk  dengan pengaduk  magnet.  Sampel  yang  telah difotodegradasi,  kemudian  disentrifugasi selama  10  menit  dengan  kecepatan  5000 rpm,  lalu  disaring  sehingga  diperoleh  filtrat yang kemudian diukur nilai COD-nya.

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Limbah  cair  industri  mie  soun  diketahui memiliki  kandungan  COD  awal  sebesar 1920  mg  L  1 ,  dimana  kandungan  tersebut melebihi baku mutu yang telah ditetapkan di dalam  Peraturan  Daerah  Provinsi  Jawa Tengah  untuk  industri  mie  soun  yaitu sebesar  250  mg  L  1 [16].  Fotodegradasi senyawa-senyawa  organik  secara  umum dapat  terjadi  dengan  adanya  fotokatalis  dan sinar  UV.  Selain  itu,  penambahan  oksidator juga dapat meningkatkan efektivitas fotodegradasi  senyawa-senyawa organik [12,14]. Oleh karena itu, dilakukan beberapa kondisi  reaksi  untuk  mengetahui  pengaruh ketiga  komponen  tersebut  pada  pengolahan limbah cair industri mie soun (Gambar 1).
Gambar  1. Perbandingan  kandungan  COD limbah  pada  beberapa  perlakuan  (a:  limbah awal,  b:  penyinaran  UV,  c:  UV/TiO 2 ,  d: TiO 2 , e: UV/H 2 O 2 , f: H 2 O 2 , g: UV/TiO 2 /H 2 O 2 ).
Gambar  1  menunjukkan  bahwa  penggunaan TiO 2 dengan  keberadaan  sinar  UV  dapat menurunkan  kandungan  COD  limbah,  lebih efektif  dibandingkan  penggunaan  sinar  UV saja maupun TiO 2 saja. Hal ini terjadi karena sinar  UV  dapat  mengaktivasi  molekul  TiO 2 dengan  menghasilkan  radikal  OH  sesuai reaksi 4.1, 4.2, 4.4, dan 4.5 [17]. Selain itu, molekul  air  di  dalam  limbah  dapat teradsorpsi pada fotokatalis TiO 2 yang telah teraktivasi dengan  menghasilkan  radikal  OH  [15],  sesuai  reaksi  4.3.  Radikal  OH merupakan oksidator utama untuk mendegradasi  senyawa-senyawa  organik  di dalam limbah, karena radikal  OH mempunyai  potensial  reduksi  yang  relatif tinggi, yaitu sebesar 2,8 V [18].
(4.1)  (4.2)  (4.3)  (4.4)   (4.5)
Sedangkan,  penggunaan  sinar  UV  saja hanya  dapat  menurunkan  kandungan  COD limbah  dengan  persentase  yang  relatif  kecil yaitu  6,25%.  Penurunan  kandungan  COD limbah diperkirakan terjadi karena degradasi senyawa  organik  oleh  sinar  UV  secara langsung  ataupun  degradasi  oleh  radikal
 OH  yang  dihasilkan  dari  penguraian molekul air sesuai reaksi 4.6 [19].
  (4.6)
Namun, penyinaran dengan sinar UV secara langsung  diperkirakan  tidak  cukup  efektif untuk menguraikan senyawa-senyawa organik  yang  terdapat  di  dalam  limbah. Selain  itu,  pembentukan  radikal  OH  juga kurang  efektif.  Hal  tersebut  disebabkan reaksi  fotolisis  air  yang  berlangsung  lambat karena  air  akan  terdekomposisi  secara efektif dengan adanya sinar yang mempunyai panjang gelombang kurang dari 190 nm [20].
Penurunan  kandungan  COD  limbah  pada penggunaan  TiO 2 saja  diperkirakan  terjadi karena  adsorpsi  senyawa-senyawa  organik dalam  limbah  pada  permukaan  TiO 2 [21]. Namun,  proses  adsorpsi  kurang  efektif dalam menurunkan kandungan COD limbah, dikarenakan senyawa-senyawa organik dalam limbah merupakan suatu makromolekul  dengan  ukuran  yang  relatif besar dan massa TiO 2 yang digunakan relatif sedikit,  sehingga  permukaan  TiO 2 yang tersedia  untuk  mengadsorpsi  juga  relatif sedikit.
Gambar  1  juga  menunjukkan  perbandingan penggunaan  H 2 O 2 dengan  ataupun  tanpa keberadaan  sinar  UV.  Senyawa  H 2 O 2 memiliki  potensial  reduksi  sebesar  1,78  V [13]  sehingga  dapat  berperan  sebagai oksidator pada pengolahan limbah. Penggunaan  H 2 O 2 dengan  adanya  sinar  UV akan  meningkatkan  peran  H 2 O 2 sebagai oksidator  karena  terjadinya  penguraian molekul  H 2 O 2 menghasilkan  radikal  OH sesuai reaksi 4.7 [22].
  (4.7)
Penambahan  H 2 O 2 pada  fotodegradasi terkatalisis  TiO 2 diketahui  menghasilkan penurunan kandungan COD terbesar. Sehingga dapat dipahami bahwa penggunaan sinar UV, TiO 2 dan H 2 O 2 secara bersama-sama akan menghasilkan
1920 1800 1480 1760 1760 1880 1120 0 1000 2000 Ka n du n g a n C OD (m g L  1 ) Perlakuan a         b        c         d        e         f         g
efektivitas fotodegradasi paling baik. Pemanfaatan suatu fotokatalis dalam pengolahan limbah organik dipengaruhi oleh beberapa  faktor,  diantaranya  yaitu  derajat keasaman  (pH),  massa  fotokatalis  (TiO 2 ), waktu penyinaran, dan konsentrasi oksidator H 2 O 2 yang  digunakan.  Pengkajian  terhadap pengaruh  beberapa  faktor  tersebut  perlu dilakukan agar dihasilkan efektivitas fotodegradasi yang baik.
Pengaruh derajat keasaman (pH) Derajat keasaman (pH) berpengaruh terhadap pembentukan muatan pada permukaan  fotokatalis  TiO 2 [23]  dan  reaksi penguraian molekul
H 2 O 2 [17]. Pembentukan  muatan  permukaan  tersebut sesuai  dengan  reaksi  4.8  dan  4.9  [23]. Pengaruh  derajat  keasaman  (pH)  terhadap penurunan  kandungan  COD  limbah  cair industri mie soun, disajikan pada Gambar 2.
(4.8)
(4.9)
Gambar  2. Pengaruh  variasi  pH  terhadap penurunan  kandungan  COD  limbah  cair industri mie soun.
Berdasarkan  Gambar  2  diketahui  bahwa pada  pH  1,  penurunan  kandungan  COD limbah  relatif  rendah  karena  terjadinya protonasi TiO 2 membentuk  TiOH 2 + , sehingga  sulit  membentuk  radikal  OH. Selain  itu,  pada  konsentrasi  ion  H + yang tinggi,  molekul  H 2 O 2 akan  tersolvasi membentuk  ion peroxone [H 3 O 2 ] + yang
bersifat  stabil  [13].  Hal  ini  menyebabkan semakin  sedikitnya  jumlah  radikal  OH dalam sistem. Sun dkk. [24] juga melaporkan bahwa TiO 2 mempunyai aktivitas sebagai oksidator yang lebih tinggi pada  pH  rendah,  namun  kelebihan  ion  H + pada  pH  yang  sangat  rendah  dapat menurunkan laju reaksi.
Pada  pH  3,  penurunan  kandungan  COD limbah  berlangsung  maksimal.  Hal  ini dikarenakan pada pH tersebut, molekul TiO 2 berada  dalam  bentuk  TiOH,  yang  dapat membentuk  radikal  OH  secara  efektif sebagai  hasil  reaksi  antara  lubang  (h vb + ) dengan  gugus  titanol  pada  permukaan  TiOH  [8].  Pada  pH  3,  molekul  H 2 O 2 juga mudah  terfotolisis  menghasilkan  radikal  OH tambahan, sesuai reaksi 4.10, 4.11, dan 4.12  [22],  sehingga  jumlah  radikal  OH dalam sistem ini melimpah.
 (4.10)  (4.11)   (4.12)
Laju  fotodegradasi  limbah  pada  sistem UV/TiO 2 /H 2 O 2 menurun  dengan  semakin naiknya  pH.  Hal  tersebut  terlihat  pada kondisi  pH  6,8  dan  10.  Pada  pH  6,8,  TiO 2 masih berada dalam bentuk  TiOH. Molekul H 2 O 2 yang  mempunyai  pKa  sebesar  11,7 [25],  seharusnya  juga  masih  berada  dalam bentuk  molekul  netralnya  sehingga  mudah terfotolisis  menghasilkan  radikal  OH.  Pada kondisi ini seharusnya fotodegradasi berlangsung efektif, namun data menunjukkan hal yang sebaliknya. Penurunan  efektivitas  fotodegradasi  limbah pada  pH  tersebut  dimungkinkan  terjadi karena  naiknya  konsentrasi  ion  hidroksida (OH  ),  sehingga  sebagian  molekul  H 2 O 2 telah terdeprotonasi menghasilkan ion HO 2  sesuai  reaksi  4.13.  Ion  HO 2  ini  berperan sebagai scavenger bagi  radikal  OH  sesuai reaksi  4.14  [18],  sehingga  penambahan jumlah  radikal  OH  oleh  H 2 O 2 ke  dalam sistem menjadi kurang signifikan.
1400 1120 1520 1640 1000 1200 1400 1600 1800 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 Ka n du n g a n C OD (m g L -1 ) pH
 (4.13)    (4.14)
Pada  pH  10,  penurunan  kandungan  COD limbah  semakin  tidak  efektif  dibandingkan penurunan kandungan COD pada variasi pH yang  lain.  Hal  ini  terjadi  karena  molekul TiO 2 sudah  mulai  berada  dalam  bentuk  TiO  sesuai reaksi 4.9 [23], sehingga lebih sulit  menghasilkan  radikal  OH.  Selain  itu, pada  suasana  basa,  H 2 O 2 akan  terurai menjadi  air  dan  oksigen  (reaksi  4.15), ataupun  terdeprotonasi  menghasilkan  ion HO 2  yang berperan sebagai scavenger bagi radikal  OH sesuai reaksi 4.13 dan 4.14 [18]. Hal tersebut menyebabkan semakin
sedikitnya jumlah radikal  OH yang terdapat di dalam sistem.
(4.15)
Pengaruh massa TiO 2 Berdasarkan  Gambar  3  diketahui  bahwa kenaikan massa yang digunakan mulai dari 1 hingga  10  mg,  menghasilkan  peningkatan efektivitas  penurunan  kandungan  COD limbah.  Peningkatan  massa  fotokatalis  TiO 2 yang  digunakan,  dapat  meningkatkan  laju reaksi  secara  signifikan  karena  terjadinya peningkatan jumlah situs aktif pada permukaan  TiO 2 .  Peningkatan  jumlah  situs aktif  berhubungan  dengan  peningkatan jumlah  radikal  OH  yang  dihasilkan  [15], serta  peningkatan  adsorpsi  senyawa  organik pada permukaan TiO 2 .
Penggunaan  massa  TiO 2 yang  lebih  besar dari  10  mg,  diketahui  justru  menghasilkan penurunan  kandungan  COD  yang  kurang efektif.  Hal  ini  terjadi  karena,  meskipun ketersediaan  situs  aktif  pada  permukaan TiO 2 semakin  meningkat  dengan  semakin meningkatnya  massa  TiO 2 yang  digunakan, namun  massa  TiO 2 yang  semakin  besar dapat  menyebabkan  kekeruhan  larutan  [26]. Peningkatan kekeruhan larutan akan mengurangi  penetrasi  sinar  UV  ke  dalam larutan tersebut, sehingga mengurangi jumlah  foton  yang  dapat  mengaktivasi molekul TiO 2 , dan mengakibatkan
berkurangnya  jumlah  radikal  OH  yang dihasilkan. Selain itu, terjadinya penghamburan  sinar,  aglomerasi,  serta deaktivasi  molekul  TiO 2 teraktivasi  akibat tumbukan  dengan  molekul  TiO 2 pada keadaan  dasar  [26],  juga  dapat  mengurangi situs aktif pada permukaan TiO 2 .
Gambar  3. Pengaruh  variasi  massa  TiO 2 terhadap penurunan kandungan COD limbah cair industri mie soun.

## Pengaruh waktu penyinaran
Pengaruh waktu penyinaran terhadap proses fotodegradasi limbah cair industri mie soun, disajikan  pada  Gambar  4.  Gambar  4 menunjukkan bahwa semakin lama penyinaran yang dilakukan, maka penurunan kandungan  COD  limbah  semakin  besar. Penurunan  kandungan  COD  limbah  yang maksimal  tercapai  pada  waktu  penyinaran selama 24 jam.
Semakin  lama  waktu  penyinaran,  maka ketersediaan energi foton yang mengaktivasi molekul  TiO 2 semakin  banyak,  sehingga jumlah  radikal  OH  yang  dihasilkan  juga semakin  besar.  Selain  itu,  molekul  H 2 O 2 yang  terurai  akan  semakin  banyak  akibat semakin  lamanya  waktu  penyinaran  UV, sesuai  reaksi  4.10,  4.11,  dan  4.12  [22], sehingga  semakin  meningkatkan  jumlah radikal  OH  dalam  sistem. Namun,  pada waktu penyinaran selama 48 jam, penurunan kandungan  COD  tidak  berbeda  secara signifikan  dengan  penurunan  kandungan COD yang dihasilkan dari waktu penyinaran selama  24  jam.  Hal  ini  diperkirakan  terjadi
1440 1360 1120 1240 1360 1000 1200 1400 1600 1800 0 5 10 15 20 Ka n du n g a n C OD (m g L -1 ) Massa TiO 2 (mg)
karena  pembentukan  radikal  OH  telah maksimal
sehingga tidak
dapat meningkatkan  reaksi  fotodegradasi.  Selain itu, dimungkinkan juga terjadinya kompetisi reaksi fotodegradasi antara senyawa organik dalam  limbah  dengan  produk  intermediet yang  dihasilkan  saat  reaksi  fotodegradasi [26]. Zangeneh dkk. [27] menyatakan bahwa lambatnya  laju  reaksi  fotodegradasi  juga dapat  terjadi  karena  sulitnya  reaksi  antara radikal  OH  dengan  senyawa  alifatik  rantai pendek yang dihasilkan saat proses fotodegradasi,  serta  deaktivasi  situs  aktif fotokatalis akibat deposisi produk samping.
Gambar 4. Pengaruh variasi waktu penyinaran  terhadap  penurunan  kandungan COD limbah cair industri mie soun.
Pengaruh Konsentrasi H 2 O 2 Penambahan H 2 O 2 ke dalam sistem UV/TiO 2 dapat  meningkatkan  fotodegradasi limbah  sehingga  dihasilkan  penurunan kandungan COD yang lebih efektif. Gambar 5 menunjukkan bahwa penambahan H 2 O 2 ke dalam sistem UV/TiO 2 dengan konsentrasi 5 sampai  10  mM,  telah  dapat  meningkatkan penurunan  kandungan  COD  limbah  secara maksimal.  Hal  ini  dikarenakan  terjadinya peningkatan  jumlah  radikal  OH  akibat semakin  besarnya  konsentrasi  H 2 O 2 yang ditambahkan. Penambahan konsentrasi H 2 O 2 yang  lebih  besar  dari  10  mM,  justru  akan menghambat  proses  fotodegradasi  limbah. Penurunan efektivitas tersebut terjadi karena pada  konsentrasi  H 2 O 2 yang  berlebihan, maka  molekul  H 2 O 2 akan  berperan  sebagai
scavenger untuk hole pada  pita  valensi  dan radikal  OH, sesuai reaksi:
(4.16)   (4.17)
  (4.18)
Gambar  5. Pengaruh  variasi  konsentrasi H 2 O 2 terhadap  penurunan  kandungan  COD limbah cair industri mie soun.
Radikal  hidroperoksil  (HO 2  )  (E ° red =  1,7  V; [28])  yang  terbentuk,  merupakan  oksidator yang  lebih  lemah  dibandingkan  h VB + (E ° red = +1,0  sampai  +3,5  V  [8])  dan  radikal  OH (E ° red =  2,8  V  [18]).  Selain  itu,  H 2 O 2 dapat teradsorpsi  pada  permukaan  TiO 2 sehingga menyebabkan terjadinya modifikasi permukaan TiO 2 dan menyebabkan menurunnya  aktivitas  katalitik  TiO 2 [26]. Adán  dkk.  [29]  juga  menyebutkan  bahwa penurunan  tersebut  dapat  terjadi  karena kompetisi adsorpsi senyawa organik dengan molekul  H 2 O 2 dan  dihasilkannya  senyawa kompleks  perokso  seperti  Ti(O) 2 (OH) 2 dan Ti(OOH)(OH) 3 pada permukaan TiO 2 . Berdasarkan penjelasan yang telah dikemukakan,  diketahui  bahwa  penurunan kandungan  COD  limbah  cair  industri  mie soun  menggunakan  sistem  UV/TiO 2 /H 2 O 2 maksimal  terjadi  pada  kondisi  pH  3, penggunaan  massa  TiO 2 sebesar  10  mg, waktu  penyinaran  selama  24  jam,  dan penambahan  H 2 O 2 sebesar        10  mM. Limbah yang pada awalnya berbau menyengat  dan  berwarna  kuning,  berubah
1640 1440 1280 1120 1160 1000 1200 1400 1600 1800 0 10 20 30 40 50 Ka n du n g a n C OD (m g L -1 ) Waktu penyinaran (jam) 1280 1120 1200 1440 1560 1000 1200 1400 1600 0 10 20 30 40 Ka n du n g a n C OD (m g L  1 ) [H 2 O 2 ] (mM)
menjadi berwarna bening namun dengan bau sedikit asam, setelah difotodegradasi (Gambar 6).
(a) (b)
Gambar  6. Warna  limbah  (a)  sebelum  dan (b) sesudah fotodegradasi.

## 4.  KESIMPULAN
Fotodegradasi terkatalisis TiO 2 pada kondisi pH  3,  menggunakan  massa  TiO 2 sebesar 10 mg dan waktu penyinaran selama 24 jam, hanya mampu menurunkan kandungan COD limbah  cair  industri  mie  soun  sebesar 22,92%.  Peningkatan  efektivitas  penurunan kandungan  COD  ini  dapat  tercapai  dengan penambahan  oksidator  H 2 O 2 pada  sistem tersebut, sebagai akibat terjadinya peningkatan jumlah radikal  OH. Penurunan kandungan  COD  yang  diperoleh  yaitu sebesar  41,67%,  sehingga  cukup  efektif digunakan  sebagai  metode  pengolahan limbah cair industri mie soun.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Pengusaha  Mie  Soun  dan  Kepala  Desa Manjung,  Kecamatan  Ngawen,  Kabupaten Klaten  dan  semua  pihak  yang  telah membantu dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] T.  Indrawati,  Pemanfaatan  Modal
Sosial Masyarakat dalam Pengembangan  Industri  Kecil  Mie Soun  di  Manjung,  Ngawen  Klaten, Jawa Tengah, Skripsi, Jurusan Pembangunan Sosial dan Kesejahteraan,  Fakultas  Ilmu  Sosial dan  Ilmu  Politik,  Universitas  Gadjah
Mada, 2014.
[2] F.  S.  Pranata,  D.  W.  Marseno,
Karakterisasi  Sifat-Sifat  Fisik  dan Mekanik Edible  Film Pati  Batang Aren  ( Arenga  pinnata  Merr .), Biota ,
vol. 7, hal. 121–130, 2002. [3] N.  Alam,  M.  S.  Saleh,  Karakteristik Pati  dari  Batang  Pohon  Aren  pada Berbagai Fase Pertumbuhan, J.
Agrol. ,  vol.  16,  no.  3,  hal.  199–205, 2009.
[4] M. Friedman, Food  Browning and Its Prevention :  An  Overview, J.  Agric. Food Chem. , vol. 44, no. 3, hal. 631– 653, 1996.
[5] I.  Y.  Salindri,  Efektivitas  Tawas dalam  Menurunkan  Kadar Total Suspended Solid (TSS) dan Chemical Oxygen Demand (COD) Limbah Cair Industri  Soun, Skripsi, Fakultas Kesehatan  Masyarakat,  Universitas Diponegoro, 2010.
[6] P.  Prasetyotami,  Efektivitas  Zeolit dan  Arang  Aktif  sebagai  Adsorben untuk  Menurunkan  Kadar  Amoniak dalam  Limbah  Cair  Industri  Soun, Tesis, Fakultas Kesehatan Masyarakat,  Universitas  Diponegoro,
2010.
[7] A.  L.  Linsebigler,  G.  Lu,  J.  T.  Yates Jr.,  Photocatalysis  on  TiO 2 Surfaces:
Principles, Mechanisms, and Selected Results, Chem.  Rev. ,  vol.  95,  no.  3, hal. 735–758, 1995.
[8] M.  R.  Hoffmann,  S.  T.  Martin,  W. Choi, D. W. Bahnemannt,
Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis, Chem. Rev. , vol. 95, no.1, hal. 69–96, 1995.
[9] M.  A.  Barakat,  Adsorption  and Photodegradation  of  Procion  yellow H-EXL  Dye  in  Textile  Wastewater
over  TiO 2 Suspension, J.  Hydro- Environment  Res. ,  vol.  5,  no.  2,  hal. 137–142, 2011.
[10]  B.  W.  Adi,  Penyisihan  Zat  Organik pada  Air  Limbah  Industri  Batik dengan  Fotokatalisis  TiO 2 ,  Jurusan
Teknik Lingkungan,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2010.
[11]  I.  F.  Krisnasiwi,  Penurunan  Nilai COD pada Limbah Cair Industri Obat Berbahan  Herbal  dengan  Metode Fotodegradasi  Terkatalisis  TiO 2 dan Oksidasi oleh Kaporit, Tesis, Program Studi Ilmu Kimia,
Universitas Gadjah Mada, 2013.
[12]  M.  R.  P.  Liestiono,  Pengaruh  H 2 O 2 terhadap Proses Fotodegradasi Terkatalisis  TiO 2 untuk  Menurunkan Nilai COD Limbah Cair Industri Obat Herbal, Tesis, Program Studi S2 Ilmu Kimia,  Jurusan  Kimia,  Universitas Gadjah Mada, 2014.
[13]  M. S.  Lucas, J. A. Peres, Removal of COD from Olive Mill Wastewater by Fenton’s  Reagent:  Kinetic  Study, J. Hazard.  Mater. ,  vol.  168,  hal.  1253– 1259, 2009.
[14]  M.  A.  Barakat,  J.  M.  Tseng,  C.  P. Huang,  Hydrogen  Peroxide-assisted Photocatalytic  Oxidation  of  Phenolic Compounds, Appl.  Catal.  B ,  vol.  59, hal. 99–104, 2005.
[15]  R. Jain, S. Sikarwar, Photodestruction and  COD  Removal  of  Toxic  Dye Erioglaucine  by  TiO 2 -UV  Process:
Influence  of  Operational  Parameters, Int.  J.  Phys.  Sci. ,  vol.  3,  no.  12,  hal. 299–305, 2008.
[16]  Prov. Jateng, Peraturan Daerah
Provinsi  Jawa  Tengah  Nomor  5 Tahun  2012  tentang  Perubahan  atas
Peraturan  Daerah  Provinsi  Jawa Tengah  Nomor  10  Tahun  2004
tentang  Baku  Mutu  Air  Limbah, 2012.
[17]  K.  Selvam,  M.  Muruganandham,  I. Muthuvel,  M.  Swaminathan,  The Influence  of  Inorganic  Oxidants  and Metal Ions on Semiconductor
Sensitized  Photodegradation  of  4- Fluorophenol, Chem.  Eng.  J. ,  vol. 128, hal. 51–57, 2007.
[18]  F. Orellana-garcía, M. A. Álvarez, M. V.  López-ramón, J. Rivera-utrilla, M. Sánchez-polo,  Effect  of  HO  ,  SO 4  and  CO 3  /HCO 3  Radicals  on  the Photodegradation  of  the  Herbicide Amitrole  by  UV  Radiation  in Aqueous  Solution, Chem.  Eng.  J. , vol. 267, hal. 182–190, 2015.
[19]  D.  C.  B.  Whittet,  Planetary  and Interstellar  Processes  Relevant  to  the Origins of Life, Springer Science+Business  Media,  Dordrecht,
1997.
[20]  A. Fujishima, K. Honda,
Electrochemical  Photolysis  of  Water at a Semiconductor Electrode, Nature , vol. 238, hal. 37–38, 1972.
[21]  C.  Singh,  R.  Chaudhary,  K.  Gandhi, Preliminary Study on Optimization of pH,  Oxidant  and  Catalyst  Dose  for High  COD  Content:  Solar  Parabolic trough  Collector, Iranian  J.  Environ. Health  Sci.  Eng., vol.  10,  no.  1,  hal. 1–13, 2013.
[22]  J.  Jing,  M.  Liu,  V.  L.  Colvin,  W.  Li, W. W. Yu, Photocatalytic
Degradation  of  Nitrogen-Containing Organic  Compounds  over  TiO 2 , J. Mol.  Catal.  A:  Chem. ,  vol.  351,  hal. 17–28, 2011.
[23]  S.  Ahmed,  M.  G.  Rasul,  W.  N. Martens,  R.  Brown,  M.  A.  Hashib, Heterogeneous
Photocatalytic
Degradation of Phenols in
Wastewater:  a  Review  on  Current Status and Developments, Desalinatioan ,  vol.  261,  hal.  3–18, 2010.
[24]  J.  Sun,  X.  Wang,  J.  Sun,  R.  Sun,  S. Sun, L. Qiao, Photocatalytic Degradation  and  Kinetics  of  Orange G  Using Nano-sized Sn(IV)/TiO 2 /AC
Photocatalyst, J.  Mol.  Catal.  A: Chem ., vol. 260, hal. 241–246, 2006.
[25]  H. H. B. Lee, A. H. Park, C. Oloman, Summaries of Peer Reviewed Papers- Stability  of  Hydrogen  Peroxide  in Sodium  Carbonate  Solutions, Tappi
J. , vol. 83, no. 8, hal. 94–99, 2000.
[26]  I.  K.  Konstantinou,  T.  A.  Albanis, TiO 2 -assisted
Photocatalytic Degradation of Azo Dyes in Aqueous Solution:  Kinetic  and  Mechanistic
Investigations:  A  Review, Appl. Catal. B , vol. 49, hal. 1–14, 2004.
[27]  H.  Zangeneh,  A.  A.  L.  Zinatizadeh, M.  Habibi,  M.  Akia,  M.  H.  Isa, Photocatalytic  Oxidation  of  Organic Dyes  and  Pollutants  in  Wastewater using  Different  Modified  Titanium
Dioxides:  A  Comparative  Review, J. Ind.  Eng.  Chem. ,  vol.  26,  hal.  1–36, 2014.
[28]  D.  G.  Rao,  R.  Senthilkumar,  J.  A. Byrne, S. Feroz, Wastewater Treatment:  Advanced  Processes  and Technologies,  IWA  Publishing  and CRC Press, UK, 2012.
[29]  C.  Adán,  J.  Carbajo,  A.  Bahamonde, A. Martínez-Arias,
Phenol Photodegradation  with  Oxygen  and Hydrogen Peroxide over TiO 2 and Fe- doped  TiO 2 , Catal.  Today ,  vol.  143, hal. 247–252, 2009.