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 erlinaarikawati@student.uns.ac.id

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 teguh@mipa.uns.ac.id

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