Muktaridha Primary Author mixed material bibliography Banda Aceh Program Studi Doktor Matematika Dan Aplikasi Sains Universitas Syiah Kuala 2023 id Indonesia

Dissertation

Penanganan limbah karet alam melalui proses fotodegradasi merupakan teknik baru untuk proses tersebut, karena saat ini umumnya menggunakan metode adsorbsi dan degradasi menggunakan mikroorganisme. Penelitian ini telah dilakukan untuk penanganan limbah karet menggunakan senyawa fotokatalis ZnO dan Fe-ZnO melalui teknik fotodegradasi. Sumber foton yang digunakan berasal dari sinar lampu ultraviolet dan cahaya matahari. Proses fotodegradasi berlangsung dalam reaktor aliran tertutup yang dirancang dengan mengaplikasikan teknik fixed-bed dan katalis yang diimmobilisasi pada permukaan kain fiberglass. Penelitian ini dimulai dengan pengujian parameter limbah cair dan gas yang dihasilkan dari proses koagulasi getah karet alam, khususnya yang berkaitan dengan proses fotodegradasi. Penelitian dilanjutkan dengan preparasi katalis dalam bentuk serbuk ZnO dan Fe-ZnO yang terimmobilisasi pada kain fiberglass (ZnO-KFG dan Fe-ZnO-KFG) dengan metode tetes dan pemerataan di permukaannya (doctor blade coating). Katalis yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi menggunakan SEM-EDX, DRS, XRD, dan PSA. Sebelum digunakan untuk fotodegradasi limbah karet, aktivitas katalis diuji pada fotodegradasi zat warna Rhodamine B (RhB) sebagai substrat yang mudah diamati perubahannya. Setelah katalis dipersiapkan dan dibuktikan keberhasilannya untuk mendegradasi zat warna, dilakukan pengujian pada limbah volatile organic compounds (VOCs) dari limbah karet alam menggunakan reaktor model batch. Reaktor aliran tertutup yang menerapkan fasa cair turut dirancang untuk memudahkan penanganan polutan. Reaktor tersebut diuji kinerjanya dan dibandingkan dengan model batch sederhana. Fotodegradasi limbah cair karet alam menggunakan reaktor aliran tertutup turut diuji setelah kinerja katalis dan reaktor dievaluasi menggunakan zat warna RhB sebagai substrat. Katalis yang digunakan untuk fotodegradasi diuji kemampuan penggunaan berulang untuk melihat tingkat ketahanan katalis dalam penggunaan jangka panjang. Hasil analisis awal terhadap limbah cair karet alam menunjukkan limbahnya memiliki komponen kimia lebih beragam dibandingkan limbah uap VOCs-nya. Nilai pH limbah nya mengindikasikan kondisi asam yang berada pada nilai 5.9 (skala 1 sampai 14). Katalis ZnO yang didoping dengan Fe memiliki karakteristik yang sedikit berbeda dibandingkan dengan tanpa pendopingan. Nilai bandgap-nya turun sebesar 0,026 eV dengan pendopingan, sehingga diperkirakan akan meningkatkan kemampuan serapan fotonnya pada panjang gelombang mendekati sinar tampak. Ukuran kristalinnya menurun pada bidang (1 0 0 dan 1 0 1) namun meningkat di bidang lainnya. Hasil pengujian kemampuan fotodegradasi senyawa fotokatalis ZnO-KFG dan Fe-ZnO-KFG dengan sinar matahari pada RhB menunjukkan kedua katalis tersebut mampu mendegradasi komponen kimianya dengan kemampuan yang relatif sama. Pengujian fotokalitik Fe-ZnO-KFG menggunakan lampu UV pada degradasi bau karet alam dalam bentuk VOC menunjukkan tingkat keberhasilan yang baik setelah reaksi dijalankan selama 80 menit yang ditandai dengan berkurang jumlah komponen kimia dari 30 senyawa menjadi 0 senyawa berdasarkan identifikasi menggunakan instrumen GC-MS. Uji organoleptik turut mengonfirmasi keberhasilan proses fotodegradasi VOC dalam gas emisi getah karet alam. Perancangan dan pengujian reaktor fotokalitik aliran tertutup untuk mendegradasi larutan RhB terbukti senyawa fotokatalis Fe-ZnO memiliki aktivitas yang sedikit lebih baik dibandingkan ZnO dengan nilai konstanta reaksi secara berturut-turut sebesar 209 x 10-4 dan 181 x 10-4 min-1. Hasil perbandingan aktivitas fotokatalitik dua jenis reaktor dengan volume 600 mL diperkirakan nilai konstata reaksi bertanda minus untuk penggunaan menggunakan sinar lampu ultraviolet menggunakan reaktor model batch (ZnO (-120x10-4 min-1) dan Fe-ZnO (-103x10-4 min-1)) yang mengindikasikan reaksi tidak berjalan sama sekali, namun reaksinya mampu berjalan menggunakan reaktor aliran tertutup dengan konstata reaksi yang cukup baik (ZnO (32x10-4 min-1) dan Fe-ZnO (31x10-4 min-1). Kondisi tersebut menunjukkan reaktor model aliran tertutup memiliki beberapa kelebihan, di antaranya adalah mampu bekerja dengan volume yang besar tanpa menyebabkan hilangnya kemampuan penetrasi cahaya ke permukaan katalis. Fotodegradasi limbah cair karet alam menggunakan reaktor aliran tertutup memberikan hasil yang cukup baik, di mana pH-nya mengalami peningkatan yang signifikan (6,9 - 8,3) dan analisis komponen kimia menggunakan LC-HRMS menunjukkan bahwa pengurangan dan perubahan pada komponen kimia limbahnya dari 106 senyawa menjadi 27 senyawa. Uji organoleptik pada limbah cair sebelum dan sesudah diproses dengan metode fotodegradasi turut membuktikan terjadinya pengurangan jumlah komponen kimia penyebab bau dalam limbah karet alam. Hasil pengujian ketahanan katalis menunjukkan stabilitas yang cukup baik setelah digunakan selama 50 kali ulangan yang setara dengan 100-150 jam kerja. Kemampuan fotodegradasinya hanya berkurang sekitar 1-2%. Jumlah katalis yang hilang selama pengoperasian hanya berkisar 0,055-0,067 g relatif terhadap massa katalis sebanyak 0,18 g dan massa fiberglass lebih dari 20 g. Penelitian ini telah membuktikan bahwa proses fotodegradasi mampu mendegradasi senyawa organik dalam zat warna dan limbah cair karet alam, sehingga dapat dioptimasi lebih lanjut untuk pengaplikasian di sektor yang lebih besar. RUBBER WASTE CONTROL - TECHNOLOGY 628.4 ELECTRONIC THESES AND DISSERTATION Universitas Syiah Kuala 108063 2023-01-07 09:56:54 2023-01-09 10:20:11 machine generated