USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL...
-
Upload
truongkhue -
Category
Documents
-
view
223 -
download
0
Transcript of USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL...
USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
APLIKASI NANOTEKNOLOGI DALAM PENYEDIAAN AIR BERSIH
LAYAK KONSUMSI DARI LIMBAH ZAT WARNA TEKSTIL
DENGAN MATERIAL FOTOKATALITIK TITANIUM DIOKSIDA
TERMODIFIKASI KARBON/UREA
BIDANG KEGIATAN :
PKM PENELITIAN
Diusulkan Oleh :
Erlina Arikawati (M0312020) Angkatan 2012
Kartiko Nugroho (M0312034) Angkatan 2012
Siti Khoirun Annisak (K3313068) Angkatan 2013
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
i
DAFTAR ISI
Halaman Judul ..................................................................................... i Halaman Pengesahan ........................................................................... ii Daftar Isi .............................................................................................. iii Daftar Gambar ..................................................................................... iv Ringkasan ............................................................................................ v BAB I Pendahuluan
A. Latar Belakang Masalah ......................................................... 1 B. Tujuan Khusus ...................................................................... 2 C. Urgensi penelitian.................................................................. 2 D. Temuan yang Diharapkan ....................................................... 2 E. Kontribusi Terhadap Ilmu Pengetahuan ................................. 2 F. Luaran yang Diharapkan ........................................................ 2 G. Manfaat .................................................................................. 3
BAB II Tinjauan Pustaka A. Aplikasi Nanoteknologi .......................................................... 3
B. Fotokatalis Nanopartikel TiO2 ............................................... 3 C. Metode Arc Discharge ........................................................... 4 D. Zat Warna Metilen Biru.......................................................... 5
BAB III Metode Penelitian A. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................ 5 B. Alat dan Bahan ....................................................................... 5 C. Cara kerja ............................................................................... 6 D. Luaran dan Indikator Capaian ................................................ 7 E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data .................................. 7 F. Penafsiran Data ...................................................................... 8 G. Penyimpulan Hasil Penelitian ................................................. 8
BAB IV Biaya dan Jadwal kegiatan A. Anggaran Biaya .................................................................... 8 B. Jadwal Kegiatan .................................................................... 9
Daftar Pustaka...................................................................................... 9 Lampiran
A. Biodata Ketua dan Anggota ................................................... 11 B. Justifikasi Anggaran Kegiatan ................................................ 17 C. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas ......... 19 D. Surat Pernyataan Ketua Peneliti ............................................. 20
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema fotoeksitasi yang diikuti oleh deeksitasi pada permukaan semikonduktor 3 .................................................................... 4 Gambar 2. Skematik rangkaian alat percobaan pada metode arc- discharge konvensional dan dalam media cair .......................................... 5
Gambar 3. Struktur zat warna metilen biru (C16H18ClN3S) ...................... 5 Gambar 4. Setting alat metode arc-discharge ........................................... 6
iv
RINGKASAN Ketersediaan air bersih layak konsumsi di Indonesia semakin mengkhawatirkan. Selain cuaca ekstrem, peningkatan limbah cair industri tekstil juga menjadi penyebab semakin berkurangnya air bersih di Indonesia. Nanomaterial titanium dioksida merupakan semikonduktor paling dapat diandalkan dalam reaksi fotokatalitik dalam mendegradasi berbagai senyawa organik yang terkandung
dalam limbah zat warna tekstil. Akan tetapi, kinerja TiO2 ini terbatas pada daerah
sinar UV. Untuk meningkatkan aktivitas TiO2 dalam mendegradasi limbah pada
panjang gelombang lebih lebar (Sinar tampak) dapat dioptimalkan dengan
modifikasi karbon/urea. Pada penelitian ini dilakukan sintesis nanomaterial TiO2 termodifikasi karbon/urea yang digunakan sebagai material fotokatalitik dengan
metode arc-discharge. Karbon akan menyempitkan energi bandgap dari TiO2 dan
urea akan membentuk gugus fungsi –NH2 pada permukaan nanomaterial yang
terbentuk sehingga meningkatkan dispersitas TiO2 terhadap limbah zat warna. Metode arc discharge adalah salah satu metode top down yang digunakan untuk sintesis nanopartikel dengan keunggulan praktis, murah dan mudah dilakukan.
Metode arc-discharge ini menghasilkan nanokomposit TiO2-Karbon dengan gugus
fungsi –NH2 pada permukaan yang diharapkan dapat terdispersi sempurna dalam
limbah cair dan sensitifitasnya melebar ke daerah sinar tampak. Hasil TiO2 termodifikasi selanjutnya dikarakterisasi untuk mengetahui perubahan struktur dan karakter kristal dengan XRD; morfologi dan ukuran material dengan SEM dan TEM; dan sifat-sifat kelistrikan dengan spektrofotometri Uv-Vis reflektansi serta gugus fungsional yang terkandung dengan FTIR. Untuk mengetahui aktivitas fotokatalitik TiO2 termodifikasi, dilakukan uji fotokatalitik terhadap limbah tekstil. Dengan melarutkan material dalam fasa padatnya ke dalam limbah tekstil, dilakukan scanning dengan sinar Uv-Visible. Uji ini berfungsi untuk mengetahui kisaran respon panjang gelombang material pada daerah Uv-Visible. Nanomaterial yang dihasilkan dalam penelitian ini diharapkan memiliki keefektifan fotokatalitik mencapai 90% dalam mendegradasi limbah tekstil. Dengan demikian limbah cair tekstil menjadi layak dikonsumsi dan ketersediaan air bersih semakin meningkat.
v
1
BAB 1 PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Air telah menjadi kebutuhan primer bagi manusia. Namun datangnya musim
kemarau dan cuaca ekstrem mengakibatkan kondisi ketersediaan air minum dan
air bersih di Indonesia semakin mengkhawatirkan. Menurut data LIPI 2012,
Indonesia memiliki peringkat terburuk dalam pelayanan ketersediaan air bersih
dan layak konsumsi se-Asia Tenggara (Koran Jakarta, 2015).
Di sisi lain, pertumbuhan industri tekstil di Indonesia mengalami peningkatan
signifikan, hal ini dibuktikan dengan nilai ekspor tekstil dari tahun ke tahun yang
menunjukkan sintemen positif (Hidayat, 2014). Industri tekstil ini memanfaatkan
banyak air dalam proses produksi dan menghasilkan limbah cair yang memiliki
warna pekat, umumnya berasal dari sisa-sisa zat warna yang merupakan suatu
senyawa kompleks aromatik yangLimbah sulitcair did industri tekstil ini semakin
mengurangi ketersediaan air bersih di Indonesia, maka diperlukan pengolahan limbah cair tekstil yang mampu mendegradasi limbah secara maksimal sehingga menjadi layak untuk dikonsumsi.
Nanomaterial titanium dioksida (TiO2) merupakan semikonduktor paling
dapat diandalkan dalam reaksi fotokatalitik dalam mendegradasi berbagai senyawa
organik (Dai et al., 2015). Namun energi bandgap yang tinggi dari TiO2
mengakibatkan kinerja TiO2 terbatas pada daerah sinar UV. Kelemahan TiO2 ini
perlu dioptimalkan dengan menggunakan media pendukung salah satunya adalah
karbon (Subramani dkk, 2007). Grafit yang digunakan sebagai sumber karbon
dapat melebarkan panjang gelombang kerja fotokatalitik TiO2 pada daerah cahaya
sinar tampak. Hal ini memungkinkan penggunaan sinar matahari sebagai sumber
sinar dalam fotokatalitik sehingga dihasilkan teknologi yang ramah lingkungan.
Metode sintesis nanokomposit TiO2 dengan karbon yang digunakan ialah metode
arc-discharge karena memiliki banyak keunggulan yaitu praktis, mudah dan
murah (Miranzadeh et al., 2014). Menurut Sano (2002) metode arc-discharge di
dalam media cair sebagai pengganti sistem vakum akan menghasilkan produk
nanomaterial yang memiliki tingkat pemurnian yang cukup tinggi.
Berdasarkan penelitian Andhika (2014), nanokomposit TiO2-karbon telah
berhasil difabrikasi dengan metode arc-discharge yang telah diuji aktivitas
fotokatalitik sehingga diperoleh efisiensi degradasi sebesar 43,01%. Hal ini
dikarenakan proses dispersi yang kurang sempurna, dimana material tidak dapat
bercampur secara alami dengan media cair dari limbah. Kemudian berdasarkan
penelitian Nandhika (2015) nanokomposit TiO2-karbon dengan modifikasi gugus
–COOH dan OH pada permukaan TiO2-karbon memiliki efisiensi degradasi
73,6%. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai modifikasi
permukaan dari nanokomposit TiO2-karbon sehingga dapat memaksimalkan
2
efisiensi aktivitas fotokatalitik untuk mendegradasi metilen biru hingga mencapai 90%.
Pada usulan ini, kami mengusulkan penelitian untuk modifikasi permukaan
nanomaterial TiO2 termodifikasi karbon/urea sehingga diharapkan terbentuk
material nanokomposit TiO2-Karbon yang pada permukaannya terdapat gugus –
NH2. Material nanokomposit yang termodifikasi permukaan ini diharapkan dapat
terdispersi sempurna dalam limbah cair dan sensitifitasnya melebar ke daerah sinar
tampak. Sehingga ketika diaplikasikan dalam pengolahan limbah dapat digunakan
cahaya matahari sebagai sumber sinar. Lebih lanjut diharapkan efisiensi aktivitas
fotokatalitik nanokomposit TiO2-karbon termodifikasi permukaan dalam
mendegradasi limbah dapat meningkat hingga mencapai 90%. Limbah cair zat
warna tekstil yang berhasil didegradasi diharapkan menjadi aman dan layak
dikonsumsi sehingga dapat mendukung upaya peningkatkan ketersediaan air bersih
di Indonesia. B. TUJUAN KHUSUS
Pembuatan nanomaterial TiO2 termodifikasi karbon/urea menggunakan
metode arc discharge media cair sebagai material dalam reaksi fotodegradasi
limbah zat warna tekstil untuk aplikasi penyediaan air bersih layak konsumsi. C. URGENSI PENELITIAN
Pencemaran lingkungan akibat limbah zat warna adalah pencemaran yang
krusial dan sulit diatasi karena sifatnya yang toksik, karsinogenik dan sulit diurai
oleh mikroorganisme. Mengingat kebutuhan manusia terhadap air bersih dan
potensi TiO2 termodifikasi karbon/urea sebagai material fotokatalitik dalam
mendegradasi limbah zat warna tekstil maka penelitian pembuatan nanomaterial
TiO2 termodifikasi karbon/urea ini sangat urgent untuk dilaksanakan sebagai
solusi permasalahan pencemaran lingkungan akibat limbah zat warna dan
mendorong upaya penyediaan air bersih layak konsumsi. D. TEMUAN YANG DITARGETKAN
Dalam penelitian ini temuan yang ditargetkan adalah nanomaterial TiO2 hasil
modifikasi dengan karbon/urea memiliki dispersitas yang tinggi terhadap zat
warna tekstil, sehingga efektifitas fotodegradasi TiO2 akan meningkat hingga
mencapai 90%. E. KONTRIBUSI TEHADAP ILMU PENGETAHUAN
Konstribusi dari penelitian ini adalah pengembangan ilmu pengetahuan di
bidang penyediaan air bersih layak konsumsi berbasis nanoteknologi khususnya
dalam sintesis material fotokatalitik. Dapat dijadikan referensi dalam sintesis dan
modifikasi permukaan nanomaterial. F. LUARAN YANG DIHARAPKAN
a. Material fotokatalisis TiO2 termodifikasi karbon/urea sebagai pengolah
limbah tekstil dengan efektifitas tinggi.
3
b. Publikasi ilmiah tentang nanopartikel TiO2 termodifikasi karbon/urea
sebagai material fotokatalisis dalam seminar nasional atau jurnal
terakreditasi. G. MANFAAT
a. Sebagai langkah pengembangan teknologi untuk modifikasi permukaan nanomaterial
b. Dapat memberikan informasi serta referensi baru mengenai sintesis dan
aplikasi nanopartikel TiO2 termodifikasi karbon/urea dalam pengolahan
limbah tekstil.
c. Pengembangan teknologi penyediaan air bersih layak konsumsi berbasis fotokatalitik
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
A. Aplikasi Nanoteknologi Nanoteknologi dapat didefinisikan sebagai rekayasa dalam
pembuatanmaterial, fungsional, maupun piranti dalam skala nanometer. Berbagai
aplikasi nanoteknologi di berbagai bidang diantaranya yaitu elektronika, militer,
industri automotif, dan industri konveksi.Aplikasi nanoteknologi dapat
digolongkan menjadi tiga bagian, yakni nanoteknologi bertahap, nanoteknologi
evolusioner, dan nanoteknologi radikal. Nanoteknologi bertahap adalah aplikasi
nanoteknologi yangbersifat jangka pendek. Nanoteknologi evolusioner adalah
aplikasi nanoteknologi yang belum terwujudkan dalam jangka pendek. Sedangkan
nanoteknologi radikal adalah berbagai kemungkinan aplikasi yang di masa depan
juga nampak tidak memungkinkan (Dwandaru, 2012).
B. Fotokatalis Nanopartikel TiO2
TiO2 merupakan semikonduktor yang paling sesuai digunakan dalam
berbagai reaksi fotokatalis. TiO2 sebagai fotokatalis memiliki keunggulan
diantaranya memiliki aktivitas fotokatalis tinggi, non toksik, tahan terhadap
korosi, tidak larut dalam air. TiO2 juga memiliki kemampuan menyerap sinar
yang tinggi yang ditandai dengan nilai energi celah pita (Eg) yang sesuai, yaitu
sebesar 3,2 eV untuk struktur anatase (Castro et al., 2009). Aktivitas fotokatalisis
TiO2 dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor yang menentukan aktivitas
fotokatalis TiO2 adalah morfologi permukaan, luas permukaan, fasa kristal,
kristalinitas (Sutrisno et al, 2005) dan ukuran kristal terutama dalam skala nano
(Kustiningsi et al, 2009).
Prinsip dari semikonduktor dalam reaksi fotokatalis sesuai skema
fotoekstitasi yang ditunjukkan Gambar 1 adalah sebagai berikut. Suatu
semikondutor tipe n dikenai cahaya (hʋ) dengan energi yang sesuai, maka
elektron (e-) pada pita valensi akan pindah ke pita konduksi, dan meninggalkan
lubang positif (hole, disingkat sebagai h+) pada pita valensi. Sebagian besar
pasangan e- dan h+ ini akan berekombinasi kembali, baik di permukaan (jalur A)
atau di dalam bulk partikel (jalur B). Sementara itu sebagian pasangan e- dan h+
4
dapat bertahan sampai pada permukaan semikondutor (jalur C dan D). Di mana
h+ dapat menginisiasi reaksi oksidasi dan dilain pihak e- akan menginisiasi reaksi
reduksi zat kimia yang ada disekitar permukaan semikonduktor (Gunlazuardi,
2001).
Gambar 1. Skema fotoeksitasi yang diikuti oleh deeksitasi pada permukaan
semikonduktor (Linsebigler, A.L., G. Lu, dan J.T. Yates, 1995)
Pada perkembangannya TiO2 banyak dimodifikasi menjadi ukuran nano
(1-100 nm). Suatu material dengan ukuran nano diketahui memiliki berbagai
keunggulan diantaranya: partikelnya memiliki ketahanan terhadap perubahan sifat
kimia dan fisik lingkungan, kekerasan mekanik, ketahanan termal, dan elastisitas
yang tinggi (Kartohardjono, 2009). C. Metode Sintesis Arc Discharge
Metode arc discharge atau metode pijar api adalah salah satu metode top
down untuk membuat nanomaterial. Metode ini telah digunakan untuk
mempreparasinanopartikel berbasis karbon, seperti fullerenes, carbon nanotubes
dan carbonbased nanoparticles yang lainnya dengan menggunakan elektroda
grafit padatekanan rendah dengan mengalirkan arus dan tegangan tinggi (Ando
dkk., 2004;Saraswati dkk., 2011). Metode arc discharge merupakan metode yang
praktis dan ekonomis yang memiliki kemampuan menghasilkan produk dengan
jumlah yang cukup besar. Dengan melimpahnya produk, juga dapat menyebabkan
perubahan sifat-sifat materialnya di mana produk yang dihasilkan berupa
nanomaterial. Namun selain nanomaterial yang dihasilkan, metode ini juga
menimbulkan adanya kontaminan yang tidak diinginkan sehingga perlu adanya
proses pemurnian yang mahal dan cenderung kompleks. Maka dari itu dibutuhkan
arc discharge di dalam media cair yang mekanisme kerjanya lebih alami
memisahkan nanomaterial dengan kontaminan sehingga produk nanomaterial
yang dihasilkan memiliki tingkat pemurnian yang cukup tinggi (Sano dkk., 2002).
Secara umum skematik rangkaian alat percobaan pada metode arc discharge
konvensional dan dalam media cair dapat dilihat pada Gambar 2 sebagai berikut.
5
Gambar 2. Skematik rangkaian alat percobaan pada (a) metode arc-discharge
konvensional (b) metode arc-discharge dalam media cair (Szabo et
al., 2010) D. Zat Warna Metilen Biru
Zat warna umumnya dibuat dari senyawa azo dan turunannya yang merupakan gugus benzena.Dalam industri tekstil, metilen biru merupakan salah satu zat warnathiazine yang sering digunakan, karena harganya ekonomis dan mudah diperoleh (Hamdaoui and Chiha, 2006). Metilen biru yang memiliki rumus
kimia C16H18ClN3S, adalah senyawa hidrokarbon aromatik yang beracun dan
merupakan dye kationik dengan daya adsorpsi yang sangat kuat. Pada umumnya digunakan sebagai pewarna sutra, wool, kertas, peralatan kantor dan kosmetik. Senyawa ini berupa kristal berwarna hijau gelap. Ketika dilarutkan dalam air atau alkohol akan menghasilkan larutan berwarna biru. Memiliki berat molekul 319.86
gr/mol, dengan titik lebur di 105 oC (Uygur dan Kok, 2007). Struktur dari zat
warna metilen biru ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur zat warna metilen biru (C16H18ClN3S)
BAB 3 METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan selama 5 bulan di sub laboratorium Kimia FMIPA UNS.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah Seperangkat alat Arc-discharge,
Spektrofotometer X-Ray Diffraction Shimadzu 6000, SEM (Scanning
Electron Microscopy), TEM (Transsmission Electron Microscopy),
Spektrofotometer Uv-Vis Reflektansi, Spektrofotometer Uv-Vis Shimadzu
HR 4000, FTIR ( Fourier transform Infrared ), neraca snalitik Sartorius BP
6
110 (maks : 110 gram; min : 0,001 gram), power Supply (maks: 110 A; min:
10 A), kuvet, Furnace, hot plate, klem, peralatan gelas dan Plastik (Pyrex dan
Duran). Sedangkan bahan yang digunakan adalah grafit, titanium dioksida
teknis, etanol 70%, etanol 96%, akuades, urea, zat warna Metilen biru. C. Cara Kerja
1. Sintesis
Dengan mengisi larutan etanol dan urea ke dalam gelas beker, elektroda
karbon dipasang sebagai anoda dan katoda. Pada katoda di selubungi dengan
bahan dengan perbandingan TiO2:C:Binder (1:3:1). Salah satu elektroda
dibuat runcing supaya memudahkan dalam pemasangan elektroda dengan
jarak kedekatan yang sangat kecil sekitar 1-5mm. Hal ini dilakukan supaya
terjadi loncatan ion-ion listrik yang ditandai dengan loncatan bunga api.
Anoda maupun katoda diset-up di dalam gelas beker berisi larutan etanol :
Urea seperti pada Gambar 4. Arus yang digunakan dalam metode ini kisaran
10-20 A. Dilakukan variasi konsentrasi etanol dengan urea sebagai media
larutan diantaranya (50%:0%); (50%:10%); (50%:25%); (50%:75%) dan
(50%:100%). Proses ini berlangsung dari munculnya bunga api hingga tidak
terlihat lagi dalam waktu antara 10-15 menit. Pengaturan alat dapat dilihat
pada Gambar 4 sebagai berikut.
Gambar 4. Setting alat metode arc-discharge. 2. Karakterisasi
Karakterisasi modifikasi yang terbentuk dari karbon dan TiO2 dapat
diketahui dengan menggunakan beberapa instrumen diantaranya yaitu : FT-IR
digunakan untuk mengetahui gugus fungsional yang terkandung dalam
nanokomposit, sedangkan untuk mengetahui perubahan struktur yang
terkandung dalam modifikasi karbon dengan TiO2 digunakan SEM (Scanning
Electron Microscopy) dan untuk mengetahui data kristalinitasnya dapat
digunakan difraktometer sinar X (XRD) serta untuk mengetahui morfologi
kristalnya secara keseluruhan dapat digunakan TEM (Transsmission Electron
Microscopy). Digunakan pula spektrofotometer UV-Vis Reflektansi untuk
mengetahui besarnya energi band-gap hasil nanokomposit yang terbentuk. 3. Uji fotokatalitik
Setelah dilakukan karakterisasi, selanjutnya dilakukan uji fotokatalitik
untuk mengetahui efisiensi dari aktivitas fotokatalitik masing-masing
nanokomposit yang terbentuk. Uji ini dilakukan dengan cara menambahkan 0,1
gram partikel nanokomposit yang terbentuk ke dalam kuvet yang berisi 5 ml
metilen biru. Proses degradasi limbah dilakukan langsung dibawah lampu
7
merkuri selama 60 menit, dan setiap 15 menit di hitung nilai absorbansinya
menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui waktu dan efisiensi
optimumnya. Hasil yang didapat berupa data absorbansi sehingga dapat dicari
nilai dari konstanta laju reaksi guna mengetahui efektifitas sebagai material
fotokatalisis. D. Luaran dan Indikator Capaian
No. Tahapan Luaran Indikator capaian
1. Sintesis Nanokomposit Dispersitas dalam
nanokomposit karbon-TiO2 dengan etanol dan air
TiO2 termodifikasi modifikasi meningkat karbon/urea permukaan gugus – dibandingkan TiO2 NH2 tanpa modifikasi
2. Karakterisasi :
a. Uji XRD Data kristanilitas Terdapat puncak-
puncak khas dari
karbon dan TiO2
b. Uji TEM Data struktur kristal Struktur yang terinkorporasi antara
TiO2 dan karbon.
c. Uji SEM Data morfologi Memiliki morfologi
kristal keseluruhan yang sperikal
d. Uji Data energi bandgap energi band-gap
Spektrofotometri TiO2 mengalami Uv-Vis Reflektansi penyempitan
e. Dispersitas Data dispersitas Material TiO2 material termodifikasi terdispersi baik
dalam air dan etanol
f. FTIR Data gugus fungsi Terdapat gugus fungsi Ti-O, Ti-C, -
NH2
3. Uji efektivitas
Pengolahan Limbah tekstil dapat Konsentrasi limbah tekstil terdegradasi berkurang mencapai
90% E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data
Hasil material TiO2 termodifikasi karbon/urea dilakukan analisis FT-IR
mengetahui gugus fungsional yang terkandung dalam nanokomposit, sedangkan
untuk mengetahui perubahan struktur digunakan SEM (Scanning Electron
Microscopy) dan untuk mengetahui data kristalinitasnya dapat digunakan
difraktometer sinar X (XRD) serta untuk mengetahui morfologi kristalnya secara
keseluruhan dapat digunakan TEM (Transsmission Electron Microscopy).
Digunakan pula spektrofotometer UV-Vis Reflektansi untuk mengetahui besarnya
8
energi band-gap hasil nanokomposit yang terbentuk. Serta uji fotokatalitik dengan berdasarkan data penurunan absorbansi menggunakan spektrofotometer Uv-Vis. F. Penafsiran Data
Data kristalinitas dimungkinkan diperoleh puncak khas dari karbon dan
TiO2. Dari data SEM akan diperoleh perubahan struktur antara TiO2 dan karbon
dan dengan data TEM yang material TiO2 termodifikasi dapat diketahui morfologi
serta gugus fungsi yang terkadung dalam nanomaterial berdasarkan data FTIR.
Dari data UV-Vis reflektansi dapat diketahui data energi bandgapdari
nanomaterial hasil modifikasi.Degradasi limbah tekstil dapat diamati dari
perubahan konsentrasi. Perubahan konsentrasi limbah tekstil diketahui dari
perubahan absorbansi dengan spektrofotometer Uv-Vis. Dengan mengetahui
kisaran respon panjang gelombang material pada daerah Uv-Vis, didapat nilai
absorbansi sehingga dapat dihitung konsentrasinya dengan perhitungan statistik.
Semakin besar perubahan nilai konsentrasi, semakin efektif aktivitas material hasil
sintesis sebagai fotokatalis. Oleh karena itu, degradasi limbah tekstil yang
dilakukan semakin efektif. G. Penyimpulan Hasil Penelitian
Material TiO2 termodifikasi karbon/urea yang dihasilkan memiliki gugus
fungsional –NH2 pada permukaannya, masih terdapat puncak-puncak khas dari
karbon dan TiO2, memiliki morfologi yang sperikal, serta struktur yang
terinkorporasi antara TiO2 dan karbon. Material nanokomposit ini memiliki
aktivitas fotokatalitik yang lebih baik dibandingkan dengan TiO2 murni tanpa
modifikasi. Keefektifitasan degradasi limbah zat warna tekstil ditentukan dari
persen penurunan konsentrasi limbah zat warna. Semakin besar penurunan nilai
konsentrasi, semakin efektif aktivitas material hasil sintesis sebagai fotokatalis.
Oleh karena itu secara keseluruhan, degradasi limbah tekstil yang dilakukan
semakin efektif. Peningkatan degradasi limbah zat warna tekstil oleh material
TiO2 termodifikasi karbon/urea akan berpotensi untuk mendukung upaya
peningkatan ketersediaan air bersih layak konsumsi di Indonesia.
BAB 4 BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
A. Ringkasan Anggaran Biaya
No Jenis Anggaran Biaya (Rp)
1 Peralatan Penunjang 3.175.000
2 Bahan Habis Pakai 4.375.000
3 Perjalanan 3.125.000
4 Lain-lain 1.825.000
Jumlah 12.500.000
9
B. Jadwal Kegiatan
Bulan Bulan ke Bulan ke Bulan ke Bulan ke
No Kegiatan ke1 2 3 4 5
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Preparasi alat dan
Bahan
2 Preparasi alat
metode arc-
Discharge
3 Sintesis
materialTiO2termodi
Fikasi
4 Karakterisasi
5 Uji fotokatalitik
6 Penyusunan Laporan
DAFTAR PUSTAKA
Ando, Y., Zhao, X., Sugai, T., dan Kumar, M., 2004, Growing Carbon Nanotubes,
Materials Today, Review Feature, Vol 7, 22-29. Andika, I.F., 2014, Fabrikasi Nanokomposit Tio2/Karbon Sebagai Material
Fotokatalitik dengan Metode Arc Discharge dalam Media Cair, Skripsi, Fakutas MIPA Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Castro, A.L., Synthesis of anatase TiO2 nanoparticles with high temperature
stalility and photocatalytic activity. Solid State Sciences, 10 (2008), pp. 602–606.
Dai, J.,Yang J., Wang X., Zhang L., dan Li Y., 2015, Enhanced visible-light photocatalytic activity for selective oxidationof amines into imines over TiO2(B)/anatase mixed-phase nanowires, Applied Surface Science, Vol 349, 343–352
Dwandaru, W.S.B., 2012, Aplikasi Nanosains Dalam Berbagai Bidang
Kehidupan:Nanoteknologi, Seminar Regional Nanoteknologi, 23 Juni 2012, Yogyakarta, Indonesia, 1-9
Gunlazuardi, J., 2001, Fotokatalisis pada Permukaan TiO2 : Aspek Fundamentaldan Aplikasinya, Seminar Nasional Kimia Fisika II, Universitas Indonesia, Jakarta
Hamdaoui, O., and Chiha, M., 2006, Removal of Methylene Blue from Aqueous Solutions by Wheat Bran, Acta Chimica Slovenica, Vol 54, 407–418.
10
Hidayat, A., 2014, MEA 2015, Ekspor Tekstil Indonesia akan Rajai ASEAN, http://www.kompasiana.com/a.hidayat/mea-2015-ekspor-tekstil-indonesia- akan-rajai-asean_54f974fca3331148548b47df, diakses pada 17 September 2015.
Kartohardjono. 2009. Pengaruh Ukuran Nano Terhadap Sifat Mekanik Partikel.Bandung: ITB Press.
Koran Jakarta, 2015, Awas, Indonesia Krisis Air Bersih, http://www.koran- jakarta.com/?35000-awas-indonesia-krisis-air-bersih, diakses pada 21 September 2015.
Kratschmer, W., Lamb, L.D., Fostiropoulos, K., dan Huffman, D.R., 1990, Solid C60 : A New Form of Carbon. Nature, 347, 6291, 354-358.
Kustiningsih, Slamet, Mulia, dan Purwanto. 2009. Sintesis dan Karakterisasi
Fotokatalis TiO2 Nanotubes Dengan Metode Kombinasi Hydrothermal dan Sonikasi. Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia.
Linsebigler, A.L., Lu, G., dan Yates, J.T., 1995, Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanism, and Selected Result, Chemical Review, Vol 95, 735-758.
Miranzadeh, M., dan Kassaee, M.Z., 2014, Solvent effects on arc discharge fabrication of durable silver nanopowder and its application as a recyclable catalyst forelimination of toxic p-nitrophenol, Chemical Engineering Journal, Vol 257, 105–111.
Nandika, A.O., 2015, Sintesis dan Modifikasi Nanopartikel TiO2-Karbon Untuk
Peningkatan Aktifitas Fotokatalitik dalam Reaksi Degradasi Metilen Biru dengan Metode Arc Discharge dalam Media Etanol/Asam asetat, Skripsi, Fakutas MIPA Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Sa’adah,Hastuti, RN.,.dan Prasetya N., 2013, Pengaruh Asam Formiat Pada Bulu Ayam sebagai AdsorbenTerhadap Penurunan Kadar Larutan Zat Warna Tekstil Remazol Golden Yellow RNL,Chem info,Vol 1, No 1 Hal 202 - 209, 2013.
Sano, N., Wang, H., Alexandrou, I., Chhowalla, M., dan Teo, K.B.K., 2002,Properties of Carbon Onions Produced by an Arc Discharge in Water,Journal of Applied Physics, Vol 92, No. 5, 2783-2788.
Saraswati, T.E., Ogino, A., dan Nagatsu, M., 2011, Surface Modification of Graphite Encapsulated Iron Nanoparticles by Plasma Processing,
Diamondand Related Materials, Vol. 20, 359-363. Subramani, A.K., Byrappa, K., Anada, S., Ray, K.M.L., Ranganathaiah, C.,
danYoshimura, M., 2007, Photocatalytic Degradation of Indigo Carmine DyeUsing TiO2 Impregnated Activated Carbon, Bulletin of Materials Science,Vol. 31, No. 1, 37-41.
Sutrisno, R., Arianingrum dan Ariswan. 2005. Silikat dan Titanium Silikat Mesopori-Mesostruktur Berbasis Struktur Heksagonal dan Kubik. Jurnal Matematika dan Sains, 10 (2): 69-74.
Szabo, A., Perri, C., dan Csato, A., 2010, Synthesis Methods of CarbonNanotubes and Related Materials, Journal Materials, Vol 3, 3092-3140.
Uygur, A., and Kök, E.2007, Decolorisation Treatments of Azo Dyes Waste Waters including Dichlorotriazinyl Reactive Groups by Using Oxidation Method,Textile Dept., Faculty of Fine Arts. University of Marmara. Istanbul, Turkey.
11
LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota
Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Identitas Diri No. Nama Lengkap Erlina Arikawati
1. Jenis Kelamin Perempuan
2. Progran Studi S1 Kimia
3. NIM M0312020
4. Tempat dan Tanggal Lahir Pati, 14 Januari 1994
5. Email [email protected]
6. No. Hp 087831200131
b. Riwayat Pendidikan SD SMP SMA
Nama Institusi NEGERI 01 Godo NEGERI 01 Winong NEGERI 01 Pati
Jurusan - - IPA
Tahun Masuk-Lulus 2000-2006 2006-2009 2009-2012
c. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No. Nama Judul Artikel Waktu dan Tempat
Pertemuan
Ilmiah /
Seminar
1. LKTIM TAMBOPLAS (Tempat 30 September 2013,
provinsi Sampah Botol Plastik) Inovasi Universitas Kristen
Jateng 2013 Limbah Botol Plastik Menjadi
Satya Wacana, Salatiga
Tempat Sampah sebagai
Langkah Pencegahan Terhadap
Penyakit Demam Berdarah
2. Miti Paper Peningkatan Kinerja Membran 24 April 2015,
Challenges Keramik Zeolit Alam Dengan Universitas Pendidikan
Komposit Tio2 Untuk Filtrasi Indonesia, Bandung
Zat Warna Metilen Yellow Dan
Rhodamin B
15
Identitas Pembimbing A. Identitas Diri
1. Nama Lengkap Teguh Endah Saraswati, M.Sc., Ph.D
2. Jenis Kelamin Perempuan
3. Program Studi S1 Kimia
4. NIDN 0026037902
5. Tempat dan Tanggal Lahir Kudus, 26 Maret 1979
6. Email [email protected]
7. Nomor Telepon/HP 0857-1910-8084
B. RiwayatPendidikan
S1 S2 S3
Nama Intitusi Universitas Sebelas Nagoya University Shizouka University
Maret
Jurusan Kimia Chemistry Department of Department Nanovision
Technology
Tahun 1997-2003 2007-2009 2009-2012
Masuk–Lulus
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dan Artikel Ilmiah dalam jurnal
Nama Pertemuan Waktu, Tempat,
No Ilmiah/Seminar/Jurnal Judul Artikel Ilmiah Penerbit
1 10th
Joint Conference Synthesis And Surface Semarang,
on Chemistry (JCC) Modification of TiO2/Carbon Indonesia 2014 Photocatalyst Produced By Arc
Discharge In Ethanol Medium
2. 10th
Joint Fabrication of Nanocomposite Semarang,
Conference on Carbon-Coated Iron Magnetic Indonesia 2014
Chemistry (JCC) Nanoparticles by Arc Discharge in
Liquid Medium
3. International Fabrication of Carbon 16-17
Conference on Nanomaterial Using Arc- September, 2014
Advanced Discharge in Liquid Method for Solo, Indonesia
Materials Science Battery Application
and Technology
(ICAMST) 2014
16
4. International Photocatalytic Degradation of 16-17
Conference on Methylene Blue Using September,
Advanced Materials TiO2/Carbon Nanoparticles 2014Solo,
Science and Fabricated by Electrical Arc Indonesia
Technology Discharge in Liquid Medium
(ICAMST) 2014
5. Seminar Nasional Pembuatan Material Fotokatalitik 21 Juni 2014
Kimia dan TiO2 Termodifikasi Karbon FKIP Kimia
Pendidikan Kimia VI Menggunakan Limbah Batu UNS, Surakarta
(SNKPK VI) Baterai Untuk Degradasi Zat
Warna
6. Joint Indonesia - UK Improvement of surface 3 Agustus 2013
Symposium on hydrophilicity of graphite Auditorium
Inorganic Chemistry encapsulated iron magnetic Campus Centre
nanoparticles by microwave Institut
surface-wave excited plasma Teknologi
Bandung,
7. International Covalent Functionalization of 17-18 September
Conference on Amino Group onto Carbon-Based 2013
Advanced Materials Magnetic Nanoparticles Using Gadjah Mada
Science and Pulsed-Powder Explosion University,
Technology Technique Yogyakarta,
(ICAMST) 2013 Indonesia
8. International Surface Modification of Graphite- 8-10 Juli 2011
Conference on Nano Encapsulated Iron Compound The Magani
Electronics Research Magnetic Nanoparticles by Radio Hotel, Kuta,
Education (ICNERE) Frequency Inductively-Coupled Bali, Indonesia
2012 Plasma for biomolecules
immobilization
9. 20th
Int. Symp. on Biomolecule Immobilization onto 24-29 Juli 2011
Plasma Plasma-Functionalized Graphite- Loews Hotel,
Chemistry(ISPC-20) Encapsulated Magnetic Philadelphia,
Nanoparticles for Medical USA
Application
10 3rd
Int. Symp. on Enhancement of Amino Group 12-15 Juli 2011
Surface and Interface Addition onto Graphite Hokkaido
of Biomaterials Encapsulated Magnetic University
(SIB-2011) Nanoparticles for Biomolecules Conference Hall
Immobilization by Plasma
Processing
17
11 Inernational RF Plasma-Activated Matsue, Japan
Confernece on New Immobilization ofBiomolecules
Diamond and Nano onto Graphite-Encapsulated
Carbons 2011 Magnetic Nanoparticles for Drug
(NDNC2011) Delivery Application
12 Inernational Microwave Heating of Graphite- 17-19 Mei 2011
Confernece on New coated Magnetic Nanoparticles for Matsue, Japan
Diamond and Nano Inactivation of Microorganisms
Carbons 2011
13 4th
Int. Conf. on Medical Application of Graphite- 10-12 Maret Plasma- coated Magnetic Nanoparticles 2011
Nanotechnology & Surface-Modified by Microwave Takayama, Japan
Science (IC-Plants Plasma
2011)
14 International Immobilization of Dextran onto 15-18 Maret
Conference on Graphene Layer-Encapsulated 2011
Biomaterials Science Magnetic Nanoparticles Tsukuba, Japan
2011 (ICBS2011) Functionalized by RF Plasma
Processing for Medical
Application
15 2nd
Workshop on Surface Modification and 1-4 Maret 2011
Plasma‐Nano Functionalization of Graphene Cerklji, Slovenia
Interfaces & Plasma Layer-Encapsulated Magnetic
Diagnostics Nanoparticles by RF Plasma
Processing for Medical
Application
16 International Joint Plasma Surface Modification of 28 Februari 2011
Symposium on Magnetic Nanoparticles for Shizuoka Univ.,
Emerging Medical Application Japan
Technologies in
Nano-Bioscience
17 Seminar at Institute Advanced Plasma Technology for 25 November
of Plasma Physics Biomedical Application 2011
CAS, Hefei,
China
18 63rd
Annual Gaseous Structural Analysis of ZnO Nano- 4-8 Oktober
Electronics phosphors Fabricated by Pulsed 2010
Conference and 7th Laser Ablation under the Glow Paris, France
International Discharge Condition
Conference on
Reactive Plasmas
19
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
1. Peralatan penunjang
Justifikasi Harga
No. Material
Kuantitas
Jumlah
Pemakaian
Satuan
(Rp)
1 Alat gelas Proses Sintesis 4 30.000 120000
karakterisasi
4 Uji XRD material 6 100.000 600000
karakterisasi
5 Uji SEM material 6 100.000 600000
karakterisasi
6 Uji TEM material 6 100.000 600000
karakterisasi
7 uji FTIR material 6 50.000 300000
karakterisasi
8 Uji Uv Reflektansi material 6 100.000 600000
Pemanasan
9 Hot plate Elektroda 1 235.000 235000
Uji
Spektrofotometer karakterisasi
10 Uv-Vis material 6 20.000 120000
Subtotal 3175000
2. Bahan Habis pakai
Justifikasi Harga
No. Material
Kuantitas
Jumlah
Pemakaian
Satuan
(Rp)
Grafit
Pembuatan 3 kg 500000
1500000
1
material
Titanium dioksida Pembuatan
2 teknis material 1 kg 500.000 500.000
3 Urea Media cair 1 kg 1.200.000 1.200.000
4 Etanol 96% Pelarut 5 liter 90.000 450.000
5 Etanol 70% Media cair 5 liter 50.000 250.000
6 Aquadest Pelarut 50 liter 5000 250.000
7 Silika Binder 3 buah 20.000 60.000
Bahan uji
8 Limbah tekstil fotokatalitik 0 0 0
9 Masker Pelindung diri 1 50.000 50000
10 Sarung Tangan Pelindung diri 1 60.000 60000
11 Tisu Pembersih alat 5 5.000 25000
12 Kertas saring Penyaringan 3 box 15.000 30.000
Subtotal 4375000
20
1. Perjalanan
Justifikasi Harga
No. Material
Kuantitas
Jumlah
Pemakaian Satuan
(Rp)
Solo-Kartosura
1 (PP) Pengambilan limbah 3 125000 375000
2 Solo-Malang (PP) Uji SEM dan TEM 2 400000 800000
3 Solo-Bandung (PP) Pengambilan limbah 3 400000 1200000
Uji Uv vis
4 Solo-Jogja (PP) Reflektansi 5 150000 750000
Subtotal 3125000
2. Lain-Lain Justifikasi Harga
No. Material
Kuantitas
Jumlah
Pemakaian Satuan
(Rp)
1 Flashdisk penyimpanan data 2 100000 200000
2 Administrasi seminar Publikasi 4 200000 800000
3 DVD burning burning data 3 5000 15000
4 ATK penulisan laporan 110000 110000
Internet Informasi 3 200000 600000
Baterai Camera Dokumentasi 2 50000
5 Digital 100000
Subtotal 1825000
Total 12500000
21
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas
No Nama/NIM Program Bidang Alokasi Uraian Tugas
Studi Ilmu Waktu
1 Erlina S1 Kimia 10 Preparasi alat dan
Arikawati/ jam/minggu bahan,
M0312020
bertanggung
jawab dalam
Sintesis
nanokomposit,
Karakterisasi dan
uji fotokatalitik
2 Siti Khoirun S1 Pendidika 8 jam/ Menyiapkan
Annisak/ n Kimia minggu Limbah,
K3313068
karakterisasi
nanokomposit
dengan analisa
FTIR, SEM, dan
TEM menganalisa
data dan membuat
Laporan
3 Kartiko S1 Kimia 8 jam/ Penentuan
Nugroho/ minggu efektivitas
M0312034
degradasi limbah
zat warna, dan
karakterisasi
dengan analisa
UV-VIS, UV-Vis
reflektansi, XRD,
Dispersitas.
5 Pembimbing Teknologi 4jam/ Mengarahkan,
Plasma minggu mengontrol dan
dan mengevaluasi
Nanotekno proses penelitian
logi