aa1

123

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Industri Eleketroplating Industri Elektroplating (pelapisan logam) merupakan industri yang terkait langs ung dengan industri pengerjaan logam. Di beberapa tempat, industri ini bisa meru pakan bagian dari industri logam, atau bisa juga industri yang berdiri sendiri y ang secara khusus menjual jasa untuk pelapisan logam. Elektroplating adalah pel apisan logam dengan menggunakan teknik elektrokimia atau elektrolisa. Secara tek nis, elektroplating disebut juga sebagai teknik lapis listrik, yaitu proses pen gendapan logam dalam bentuk ion logam yang dialirkan oleh arus listrik searah m elalui elektroda dalam larutan elektrolit dari kutub anoda ke kutub katoda. Tekn ik elektroplating biasanya dikerjakan dengan menggunakan bak larutan elektrolit yang mengandung larutan logam dalam bentuk ion. Dalam bakelektrolit dimasukkan sumber arus listrik searah mela- lui elektroda. Arus listrik searah mengalir dar i kutub positif ke kutub negatif, atau dari anoda ke katoda dengan membawa ion l ogam yang akan terkumpul pada katoda. Logam yang akan dilapis, biasanya dalam bentuk produk logam, disebut juga sebaga i benda kerja. Dalam praktek, benda kerja atau produk logam yang akan dilapis, d ihubungkan sebagai katoda. Selama arus listrik searah mengalir dari anoda ke kat oda maka ion logam dalam larutan elektrolit akan menuju ke katoda dan terkumpul pada benda kerja. Dengan proses tersebut benda kerja atau produk logam akan dilapisi dengan logam yang dikehendaki. Umumnya, produk logam bisa dilapisi dengan menggunakan emas, nikel, tembaga, seng,kuningan, perak, krom, atau logam pelapi s lainnya Produk industri yang membutuhkan pelapisan logam antara lain adalah, p eralatan rumah tangga yang terbuat dari besi, kuningan, dan aluminium. Biasanya produk seperti, meja, kursi, sendok makan, dan alat dapur lainnya dilap is dengan menggunakan logam nikel dan krom. Pelapisan bertujuan agar produk yang dihasilkan tahan korosi, lebih indah, dan meningkatkan mutu penampilannya. Larutan elektrolit yang digunakan untuk elektroplating mempunyai masa pakai. P enggantian larutan elektrolit akan menghasilkan limbah kimia yang berbahaya. Lim bah larutan elektrolit tidak boleh langsung dibuang tetapi harus dilakukan pengo lahan terlebih dahulu. yang di- hasilkan langsung dibuang ke lingkungan tanpa ad anya pengolahan terlebih dahulu.Larutan elektrolit yang digunakan untuk elektrop lating mempunyai masa pakai. Penggantian larutan elektrolit akan menghasilkan l imbah kimia yang berbahaya. Limbah larutan elektrolit tidak boleh langsung dibua ng tetapi harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu. yang di- hasilkan langsung dibuang ke lingkungan tanpa adanya pengolahan terlebih dahulu. Kegiatan elektroplating biasanya merupakan proses perlakuan akhir dari produksi barang logam. Elektroplating dilakukan untuk berbagai tujuan, misalnya agar pr oduk akhir yang dihasilkan memiliki penampilan lebih menarik, lebih tahan terhad ap korosi, tidak mudah aus, memperhalus permukaan, atau untuk tujuan khusus sepe rti meningkatkan daya hantar listrik atau panas.Dalam kegiatan elektroplating u mumnya banyak menggunakan bahan kimia berbahaya dan bersifat racun. Meskipun jum lah limbah yang dihasilkan tidak sebanyak limbah industri lainnya, tetapi jika l imbah yang dihasilkan tidak dikelola dengan baik, bisa menimbulkan masalah dan m encemari lingkungan. 2.1.1 Penggunaan Bahan Baku Mulai dari tahap pengerjaan awal hingga tahap pengerjaan akhir, industri elektro plating banyak menggunakan bahan-bahan kimia. Selain sebagai bahan utama sebaga i bahan larutan elektrolit, bahan kimia lainnya digunakan sebagai bahan untuk me mbantu dalam proses pencucian, sampai proses pelapisan dalam tahap pengerjaan ak hir. Penggunaan bahan kimia untuk industri elektroplating biasanya bisa bertaha n lama. Bahan kimia yang diguna- kan bisa berkurang karena penguapan atau tumpah . Larutan elektrolit misalnya, bisa bertahan sampai sangat lama. Dengan mengguna kan indikator untuk mengetahui efektivitas bahan, larutan elektrolit bisa diperb aiki dengan menambahkan bahan tertentu untuk menstabilkan kandungannya. Meskipun penggunaannya sangat hemat, pada umumnya bahan kimia yang digunakan ada lah logam berat dan bersifat racun. Bahan-bahan tersebut berpotensi menjadi sumb er cemaran, baik yang masih berupa bahan baku maupun senyawa kimia yang dihasilk

an selama proses elektroplating . 2.1.2 Proses ProduksiIndustri Elektroplating Proses pelapisan logam dengan cara elektroplating pada umumnya melalui tiga tah ap-an pengerjaan, yaitu: tahap pengerjaan awal, tahap pelapisan logam, dan tahap pengerjaan akhir. Dalam tahap pengerjaan awal, permukaan benda kerja dibersihkan agar siap dilapis i logam dengan baik. Pembersi- han dilakukan dengan cara menggosok supaya permuk aan benda kerja menjadi halus dan rata. Setelah permukaan halus, kemudian dibersihkan dari kotoran, minyak, dan karat. Pada tahap pelapisan, benda kerja dimasu kkan ke dalam bak berisi larutan elektrolit. Larutan elektrolit kemudian dialiri arus listrik searah melalui elektrode.Kutub positif dia- lirkan pada anoda dan kutub negatif dialirkan pada katode. Benda kerja berlaku sebagai katoda yang dih ubungkan dengan kutub negatif. Di tahap pengerjaan akhir, benda kerja yang sudah dilapisi logam selanjutnya dib eri lapisan pelindung. Lapisan pelind- ung biasanya berupa lapisan berwarna yang juga bisa memberikan efek dekoratif pada benda kerja. Tahapan Pengerjaan Awal Pengerjaan awal elektroplating berupa pember- sihan menyeluruh. Tujuan pembersi h-an adalah untuk menghaluskan permukaan serta membersihkan permukaan bahan/prod uk dari minyak dan karat. Menghaluskan permukaan Permukaan benda biasanya dihaluskan dengan cara dipoles (polishing), disikat (brushing), digerinda (grinding), dihaluskan (buffing), ata u dengan semprot pasir (sand blasting). Cara ini disebut juga dengan pembersihan mekanik. Permukaan benda yang dihaluskan dengan cara poles biasanya menggunakan kain poles yang terbuat dari bahan kanvas, belacu, satin, kulit, laken, dan seb againya. Menghilangkan minyak dan lemak Lemak dan minyak pada benda dapat mengganggu proses pelapisan. Jika pada permuka an benda terdapat minyak atau lemak, kontak logam dasar dengan logam pelapis aka n terganggu. Selain itu, minyak dan lemak dapat mengurangi daya hantar listrik. Untuk menghi- langkan minyak dan lemak, maka digunakan bahan penolong, yaitu den gan cara mencelup- kan benda kerja dalam larutan pencuci. Bahan pencuci yang dap at melarutkan lemak dan minyak umumnya adalah larutan yang mengandung zat organi k dan bersifat alkali. Pembersihan karat (Pickling) Karat adalah lapisan oksida yang menempel pada permukaan logam. Karat yangmenemp el pada benda kerja harus dibersih-kan. Lapisan karat akan mengurangi ikatan log am pelapis dengan benda kerja. Benda kerja yang masih mengandung karat membuat m utu pelapisan yang dihasilkan akan menurun. Pembersihan karat dapat d ilakukan dengan mencelupkan benda kerja ke dalam larutan asam. Bak penampung l arutan asam harus terbuat dari bahan yang tahan karat, misalnya stainless, plat baja karbon yang dilapisi PVC, karet, plastik, atau bahan tahan asam lainnya. La rutan asam untuk penghilang karat biasanya adalah asam sulfat (H2SO4) atau asam klorida (HCl) Pembilasan Sebelum memasuki tahap pelapisan, benda kerja yang sudah dibersihkan biasanya di bilas dengan air. Pembilasan bertujuan untuk menghilangkan sisa bahan pencuci ya ng masih menempel. Pembilasan dilakukan dengan mencuci benda kerja di da- lam ba k air mengalir atau dengan cara menyemprot. Tahap Pelapisan Logam Teknik elektroplating untuk berbagai macam logam pada dasarnya adalah sama. Per bedaan biasanya terletak pada larutan elektrolit dan elektroda yang diguna kan. Pelapisan logam tertentu meng- gunakan jenis larutan elektrolit tertentu. Jenis elektrolit dan elek- trode yang digunakan disesuaikan dengan jenis loga m yang akan dilapis. Pada tahap pelapisan dibutuhkan sumber arus listrik seara h, elektroda, dan larutan elektrolit. Sumber arus listrik searah dapat diperoleh dari jaringan tenaga listrik yang ada, setelah diubah menjadi arus searah (DC) dengan menggunakan trafo dan rangkaian elektronik.

Elektroda adalah penghantar yang dihubungkan dengan sum- ber arus listrik searah (DC). Elektrode terdiri dari anoda dan katoda. Anoda dihubungkan dengan sumber arus listrik positif dan katoda dihubungkan dengan sumber arus negatif. Benda ke rja atau produk yang akan di- lapisi dapat bertindak sebagai katoda. Melalui pro ses elektrolisa, ion logam dari larutan elektrolit akan terkumpul pada kutub kat ode dan melapisi benda logam yang akan dilapisi dengan logam yang dikehendaki. Tahap Pengerjaan Akhir Meski benda kerja telah dilapis dengan logam yang dikehendaki, tetapi untuk kepe rluan perlindungan biasanya perlu dilapisi lagi dengan pelapis lainnya. Proses p engerjaan akhir meliputi kromatisasi, fosfatisasi, pewarnaan, dan lapis transpar an (vernishing). Pelapisan akhir juga diperlukan untuk mencegah tim- bulnya bint ik atau noda yang muncul setelah proses pelapisan. Pelapisan akhir umumnya diper lukan untuk melindungi benda kerja dari goresan atau untuk menambah keindahan pr oduk. Adapun kromatisasi dan fosfatisasi umumnya dilakukan pada logam yang telah dilap isi seng, sedangkan vernishing sering dilakukan pada logam yang sudah dilapisi t embaga atau panduan lainnya. 2.1.3 Potensi Dampak Pencemaran Pada Lingkungan Air merupakan bagian terpenting dalam kegiatan industri elektroplating . Hampir 85% kapasitas air di pabrik dalam sebulannya digunakan untuk proses produksi. Ai r banyak digunakan dalam proses pembilasan. Sisanya atau sekitar 15%, kebutuhan air digunakan untuk kegiatan lainnya, termasuk untuk keperluan pekerja, kantor, dan lainnya. Kebutuhan air bersih pabrik bisa dipenuhi dari air PDAM atau dari sumur pompa. P ada saat pabrik mulai didirikan atau pada tahap konstruksi, air dibutuhkan untuk pembangunan pabrik. Air juga sangat dibutuhkan pada saat pabrik mulai beroperas i. Jika air untuk kebutuhan kegiatan diperoleh dari sumur pompa, pemakaian air u ntuk kegiatan operasional yang cukup besar akan sangat berpengaruh pada kuantita s air permukaan di lokasi sekitar kegiatan. Pada pabrik elektroplating , akan dihasilkan berbagai limbah, antara lain adalah limbah cair, limbah padat, dan limbah B3. Air buangan dari proses kegiatan tida k boleh dibuang langsung ke badan air. Sebelum dibuang air harus dimasukkan pada unit pengolahan limbah cair. Begitu juga limbah padat, sebelum limbah padat dib uang biasanya disimpan lebih dahulu pada unit pengolahan limbah padat. Limbah B3 dapat dihasilkan dari beberapa kegiatan, mi- salnya dari bak bahan kim ia, atau dari lumpur (sludge) yang terbentuk dalam unit pengolahan limbah cair. Lim- bah B3 umumnya berupa larutan asam atau basa kuat, atau logam berat. Jenis kimia logam berat yang ada mis- alnya, khrom valensi 6 (Cr6+) dan valensi 3 (Cr3 +), nikel, tembaga seng, senyawa sianida. Biasanya, limbah B3 untuk sementara di kumpulkan dan disimpan di lokasi pabrik. Selanjutnya, limbah B3 tersebut dikirim untuk diolah oleh pihak ke 3 yang memiliki izin pengolahan atau pembuangan limb ah B3. Jika penanganan pengolahan limbah cair kurang baik, akan mengakibatkan kerusakan pada kualitas air permu- kaan. Begitu juga pada pengolahan limbah padat yang ti dak baik akan menimbulkan gangguan pada kualitas udara (debu dan bau). Meskipun akan ditangani oleh pihak ketiga, jika penyimpanan limbah B3 tidak baik akan dap at mengakibatkan dampak pada kualitas air permukaan dan kualitas udara sekitarny a. 2.2 Logam Kromium (Cr) Salah satu logam yang termasuk dala golongan transisi adalah kromium. Kata kromi um berasal dari bahasa Yunani (= Chroma) yang berarti warna. Dalam struktur kimi a, kromium dilambangkan dengan simbol Cr. Sebagai salah satu unsur logam berat, kr omium mempunyai nomor atom (NA) 24 dan berat atom (BA) 51,996. Ion Cr pertama ka li ditemukan oleh Vagueline pada tahun 1797. Satu tahun setelah unsur ini ditemu kan, diperoleh cara untuk mendapatkan ion Cr. Logam Cr murni tidak pernah ditemu kan di alam. Logam ini ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau mineral de ngan unsur- unsur lainnya. Sebagai bahan mineral, Cr paling banyak ditemukan dal am bentuk chromite(FeO, Cr2O3). Kadang-kadang pada batuan mineral chromite juga

ditemukan logam-logam Mg, Al, dan senyawa SiO3. Logam-logam dan senyawa silikat tersebut dalam mineral chromite bukanlah merupakan penyusun pada chromite melain kan berperan sebagai pengotor (impurities) (Palar Heryando. 2004). 2.2.1 Sifat-sifat Kromium Kromium mempunyai konfigurasi elektron 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, dan 3d4 , sangat keras, mempunyai titik leleh dan didih tinggi di atas titik leleh dan t itik didih unsur-unsur transisi deretan pertama lainnya. Bilangan oksidasi yang terpenting adalah +2, +3, dan + 6, disebut terpenting karena reaksi dan senyawa kromium yang sering ditemukan hanya menyangkut kromium dengan bilangan oksidasi +2, +3, dan +6. Bilangan oksidasi +2, +3, dan +6 adalah bilangan yang menyatakan sifat muatan spesi tersebut ketika terbentuk dari atom- atomnya yang netral. Ji ka di dalam keadaan murni melarut dengan lambat sekali dalam asam encer membentu k garam kromium (II). 1. Kromium (+2) Logam kromium biasanya melarut dalam asam klorida atau asam sulfat yang membentu k larutan (Cr(H2O)6)2+ dengan warna larutan biru langit. Di dalam larutan air io n Cr2+ merupakan reduktor yang kuat dan mudah dioksidasi di udara menjadi senyaw a Cr3+. Ion Cr2+ dapat juga bereaksi dengan H+ dan dengan air jika terdapat kata lis berupa serbuk logam. 2. Kromium (+3) Senyawa kromium 3+ adalah ion yang paling stabil diantara kation logam transisi yang mempunyai bilangan oksidasi +3. Kompleks Cr3+ umumnya berwarna hijau dan da pat berupa kompleks anion atau kation. Larutan yang mengandung Cr3+ (Cr(H2O)6)+3 berwarna ungu, apabila dipanaskan menjadi hijau. 3. Kromium (+6) Kromium (VI) oksida (CrO3) bersifat asam sehingga dapat bereaksi dengan basa mem bentuk kromat. Jika larutan ion kromat diasamkan akan dihasilkan ion dikromat ya ng berwarna jingga. Dalam larutan asam, ion kromat atau ion dikromat adalah oksi dator kuat. Sesuai dengan tingkat valensi yang dimilikinya ion-ion kromium ya ng telah membentuk senyawa mempunyai sifat yang yang berbeda-beda sesuai dengan tingkat ionitasnya. Senyawa yang terbentuk dari ion Cr2+ akan bersifat basa, io n Cr3+ bersifat ampoter, dan senyawa yang terbentuk dari ion Cr6+ bersifat asam 1. Cr3+ dapat mengendap dalam bentuk hidroksida. Kromium hidroksida ini tidak larut , kondisi optimal Cr3+ dicapai dalam air dengan pH antara 8,5 9,5. Kromium hidro ksida ini melarut akan lebih tinggi apabila kondisi pH rendah atau asam. Cr6+ su lit mengendap, sehingga dalam penanganannya memerlukan zat pereduksi untuk mered uksi menjadi Cr3+ (Palar Heryando. 2004). Senyawa kromium umumnya dapat berbentuk padatan (kristal CrO3, Cr2O3) larutan da n gas (uap dikromat). Kromium dalam larutan biasanya berbentuk trivalen (Cr3+) d an ion heksavalen (Cr6+). Dalam larutan yang bersifat basa dengan pH 8 sampai 10 terjadi pengendapan Cr dalam bentuk Cr(OH)3. Sebenarnya kromium dalam bentuk io n trivalent tidak begitu berbahaya dibandingkan dengan bentuk heksavalen, akan t etapi apabila bertemu dengan oksidator dan kondisinya memungkinkan untuk Cr3+ te rsebut akan berubah menjadi sama bahayanya dengan Cr6+ (Anonim. 2008). 2.2.2. Kromium Dalam Lingkungan Pada umumnya logam-logam di alam ditemukan dalam bentuk persenyawaan dengan unsu r lain, dan sangat jarang ditemukan dalam bentuk elemen tunggal, demikian juga h alnya dengan logam kromium. Logam kromium dapat masuk ke dalam semua strata ling kungan, apakah itu pada strata perairan, tanah atau pun udara (lapisan atmosfir) . Kromium yang masuk ke dalam strata lingkungan dapat datang dari bermacam-macam sumber. Sumber masuknya logam Cr ke dalam strata lingkungan yang umum dan didug a paling banyak adalah dari kegiatan perindustrian (pabrik semen, baterai, cat,

industry pelapisan dengan Cr, pewarnaan, Pelapisan seng (galvanising Zn), dan fo tografi), dan dari pembakaran serta mobilisasi bahan-bahan bakar. Senyawa kromium di dalam strata udara ditemukan dalam bentuk debu dan ata partik ulat, dalam badan perairan Cr dapat masuk melalui dua cara, yaitu secara alamiah dan no alamiah. Masuknya Cr secara alamiah dapa terjadi disebabkan oleh beberap a faktor fisika seperti erosi (pengikisan) yang terjadi padabatuan mineral. Masu knya Cr yang terjadi secar non alamiah lebih merupakan dampak atau efek dari akt ivitas yang dilakukan manusia. 2.2.3. Keracunan dan Dampak Kontaminasi Kromium Adanya kromium dalam limbah cair menandakan telah terjadi pencemaran dari limbah industri, karena senyawa kromium murni tidak pernah terdapat di alam. Apabila s enyaw kromium terdapat dalam jumlah besar , maka dapat menimbulkan keracunan aku t dengan gejala mual, sakit perut, kurang kencing, dan koma. Apabila kontak deng an kulit, maka dapat menyebabkan dermatitis, dan kanker. Biasanya, senyawa kimia yang sangat beracun bagi organisme hidup adalah senyawa yang mempunyai bahan aktif dari logam berat. Sebagai logam Cr termasuk logam yan g mempunyai daya racun tinggi. Daya racun yang dimiliki oleh logam Cr ditentukan oleh valensi ion- ionnya. Ion Cr6+ merupakan logam Cr yang paling banyak dipela jari sifat racunnya, bila dibandingkan dengan ion-ion Cr3+ dan Cr2+. Sifat racun yang dibawa oleh logam ini juga dapat mengakibatkan terjadinya keracunan akut d an keracunan kronis Daya racun yang dimiliki oleh bahan aktif kromium akan bekerja sebagai penghalan g kerja enzim dalam proses fisiologi atau metabolism tubuh, sehingga rangkaian m etabolisme terputus. Ion Cr6+ dalam proses metabolisme tubuh akan menghambat ker ja dari enzim benzopiren hidroksilase, akibatnya terjadi perubahan dalam pertumb uhan sel, sehingga sel-sel tumbuh secara liar atau dikenal dengan istilah kanker . Hal itulah yang menjadi dasar dari penggolongan Cr ke dalam kelompok logam yan g bersifat karsinogenik (Anonim, 2003). Biasanya, senyawa kimia yang sangat beracun bagi organisme hidup adalah senyawa yang mempunyai bahan aktif dari logam berat. Sebagai logam Cr termasuk logam yan g mempunyai daya racun tinggi. Daya racun yang dimiliki oleh logam Cr ditentukan oleh valensi ion- ionnya. Ion Cr6+ merupakan logam Cr yang paling banyak dipela jari sifat racunnya, bila dibandingkan dengan ion-ion Cr3+ dan Cr2+. Sifat racun yang dibawa oleh logam ini juga dapat mengakibatkan terjadinya keracunan akut d an keracunan kronis Daya racun yang dimiliki oleh bahan aktif kromium akan bekerja sebagai penghalan g kerja enzim dalam proses fisiologi atau metabolism tubuh, sehingga rangkaian m etabolisme terputus. Ion Cr6+ dalam proses metabolisme tubuh akan menghambat ker ja dari enzim benzopiren hidroksilase, akibatnya terjadi perubahan dalam pertumb uhan sel, sehingga sel-sel tumbuh secara liar atau dikenal dengan istilah kanker . Hal itulah yang menjadi dasar dari penggolongan Cr ke dalam kelompok logam yan g bersifat karsinogenik. 2.3 Semikonduktor Semikonduktor adalah bahan yang memiliki energy celah (Eg) antara 0,5-5 eV. Baha n dengan energy celah diatas kisaran energy celah semikonduktor adalah bahan iso lator. Pada bahan logam yang kebanyakan adalah logam, tingkat energinya kontinu, sehingga electron yang dieksitasi oleh cahaya akan mengalami de-eksitasi dengan mudah. Hal ini menjadikan umur pasangan electron-hole sangat pendek sehingga fe nomena ini tidak dapat dimangfaatkan. Keberadaan band gap pada semikonduktor men cegah penggabungan kembali electron-hole sehingga waktu hidup pasangan electronhole menjadi lebih panjang untuk melakukan transfer electron antarmuka. Semikonduktor dapat menyerap cahaya yang memiliki energy lebih besar dari band g apnya (Eg), dan akan menghasilkan fotoelektron dan photohole. Keduanya dapat dik elola untuk menjalankan reaksi redoks. Secara termodinamika, tingkat energy pada sisi pita konduksi merupakan ukuran kekuatan reduksi dari electron, sedangkan e

nergy pada sisi pita valensi menunjukkan kekuatan hole untuk melakukan oksidasi. Makin negative nilai potensial sisi valensi semakin besar daya oksidasi hole. Gambar 2.1, memperlihatkan energi gap beberapa semikonduktor dan korelasinya den gan potensial redoks, yang memberikan gambaran wilayah reaksi fotokatalisis yang dapat diakomodirnya. Pada prinsipnya semuanya dapat digunakan untuk reaksi foto katalis, namun sifat-sifat samping dari beberapa zat kurang menguntungkan dalam praktek pengoperasiannya. Misalnya, logam sulfide mudah mengalami korosi, Zno ti dak stabil secara kimia karena mudah larut dalam air dan membentuk Zn(OH)2. Kinerja suatu katalis memerlukan beberapa kriteria yaitu; Aktifitas, yaitu kemampuan katalis untuk mengkonversi reaktan menjadi pr oduk yang diinginkan. Selektifitas, yaitu kemampuan katalis mempercepat satu reaksi di antara beberapa reaksi yang terjadi sehingga produk yang diinginkan dapat diperoleh de ngan produk sampingan seminimal mungkin. Kestabilan, yaitu lamanya katalis memiliki aktifitas dan selektifitas se perti pada keadaan semula. Rendemen katalis/yield, yaitu jumlah produk tertentu yang terbentuk untu k setiap satuan reaktan yang terkonsumsi (biasanya dinyatakan dalam % berat pro duk). Kemudahan diregenerasi, yaitu proses mengembalikan aktifitas dan selekti fitas katalis seperti semula Gambar 2.1 Energi Pita Beberapa Fotokatalis Umum TiO2 merupakan katalis yang banyak dipilih untuk proses fotokatalitik karena mem enuhi beberapa kriteria katalis yang baik diatas, yaitu ; inert secara biologi dan kimia stabil terhadap korosi akibat foton dan reaksi kimia mempunya daya oksidasi tinggi (E =3,1 V vs SHE) tidak beracun harga relative murah 2.3 Semikonduktor TiO2 TiO2 mempunyai 3 macam struktur Kristal, yaitu anatase, rutil dan brookite. TiO2 jenis anatase lebih lebih fotoaktif daripada jenis ruti sehingga sisi aktif per unit anatase lebih besar dari rutil sehingga sisi akrif per unit anatase lebih besar ketimbang yang dimiliki rutil. Struktur brookite paling stabil dan paling sulit di preparasi sehingga jarang digunakan dalam proses fotokatalitik. Struktu r anatase memiliki band gap sebesar 3,2 ev yang setra dengan energy gelombang ca haya uv dengan panjang gelombang 388 nm. Untuk struktur rutil, band gapnya adala h 3 ev setara dengan energi cahaya dengan panjang gelombang 413 nm. Gambar 2.2 Struktur TiO2 Anatase Dan Rutile Diagram energy pita konduksi dan pita valensi menunjukkan energy minimum yang di butuhkan agar terjadi konduktifitas listrik dimana electron terlempar ke pita ko nduksi dan menyisakan hole pada pita valensi . energy pita valensi untuk anatase dan rutil hamper mirip, yaitu sangat rendah dalam diagram energi. Hal ini menan dakan kedua struktur tersebut dapat menghasilkan hole dengan daya oksidasi yang besar . adanya hole dapat menyebapkan terjadinya reaksi oksidasi apabila hole in i mencapai permukaan kerena merupakan oksidator yang kuat. Hole yang bereaksi de ngan air atau gugus hidroksil dapat menghasilkan radikal (OH), radikal hidroksil juga berperan sebagai oksidator kuat. Adanya hole ini dapat mengoksidasi sebagia n besar zat organik. Energii pita konduksi untuk rutile nilainya mendekati potensial yang diperlukan untuk mereduksi air menjadi gas hidrogen secara elektrolisis, tetapi anatase mem iliki tingkat energi konduksi yang lebih tinggi , sehingga electron konduksinya mampu mereduksi molekul oksigen (O2) menjadi superoksida (O2) secara eletrolisis. superoksida memilki sifat mirip dengan radikal hidroksil dalam mendegradasi mate

rial organik. 2.4 Fotokatalis TiO2 2.4.1 Pengertian Fotokatalis Menurut gunzalur jarnuzi, 2002 dalam luly.i.k.d, 2008 bahwa fotokatalis adalah s uatu proses yang dibantu oleh adanya cahata dan material katalis dengan pencahay aan sinar UV( Ti^IV OH (> Ti^IV OH)^+ Electron pada pita konduksi terjebak pada permukaan metastabil

e^- cb+> Ti^IV OH (> Ti^III OH) e^- cb+> Ti^IV > Ti^III rekombinasi pembawa muatan disertai pembebasan energy dalam bentuk panas e^- cb+> (Ti^IV OH)^+ > Ti^III OH h^+ vb+> (Ti^III OH) > Ti^IV OH transfer muatan antarmuka Reaksi oksidasi oleh hole pada pita valensi > (Ti^IV OH)^++ Red> Ti^IV OH+ Red^+ Reaksi reduksi oleh electron pada pita konduksi > Ti^III OH+ Oks> Ti^IV OH+ Oks^Keterangan : >TiOH : permukaan TiO2 dalam keadaan terhidrat e^- cb : electron pada pita konduksi h^+ vb : hole pada pita valensi (> (Ti^IV OH)^+) : hole yang terjebak di permukaan (> Ti^III OH) : electron pita konduksi yang terjebak di permukaan Red : reduktor, donor electron Oks : oksidator, akseptor electron Reaksi degradasi fotokatalitik senyawa organic dapat terjadi langsung oleh hole maupun secara tidak langsung oleh radikal hidroksil (OH) yang dihasilkan dari int eraksi hole dengan air dan atau ion hidroksil. TiO2+hv TiO2(h^+ cb+e^- vb) h^+ vb+h2O (ads) OH+ H^+ h^+ vb+ OH^- (surf) OH Radikal hidroksil juga terbentuk melalui reaksi reduksi oksigen oleh electron pa da pita konduksi e^- cb+O2 O2^2O2^- cb+2H2O 2OH+2 OH^- + O2 Hole merupakan oksidator yang sangat kuat (+1 sampai 3,1 vs NHE) sehinmgga mam[p umengoksidasi senyawa-senyawa organic secara langsung. Radikal hidroksil merupak an oksidator yang cukup kuat dan sangat reaktif dalam menyerang senyawa-senyawa organic, sehingga senyawa organic dapat terdegradasi menjadi CO2,H2O, NH3 dan io n-ion halide bagi senyawa dengan kandungan atom halide.