Proseding Seminar Nasional DIES ke 50 FMIPA UGM , 17 September 2005 22 FOTODEGRADASI ZAT WARNA METHYL ORANGE MENGGUNAKAN Fe 2 O 3 -MONTMORILLONIT DAN SINAR ULTRAVIOLET Yuni Dhamayanti, Karna Wijaya dan Iqmal Tahir Laboratorium Kimia Fisika, Jurusan Kimia, FMIPA Universitas Gadjah Mada Sekip Utara Kotak Pos BLS 21 Jogjakarta 55281 INTISARI Telah dilakukan uji kemampuan Fe 2 O 3 -montmorillonit untuk reaksi fotodegradasi zat warna methyl orange dengan bantuan sinar ultraviolet. Katalis Fe 2 O 3 -montmorillonit dibuat dengan cara mendispersikan larutan kation besi polihidroksi ke dalam suspensi montmorillonit dengan perbandingan 40 mmol Fe/g montmorillonit (bentonit). Campuran diaduk selama lima jam dan dikalsinasi pada temperatur 250 ºC selama lima jam. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar- x, spektroskopi inframerah, serapan gas N 2 , fluoresensi sinar-x, dan spektroskopi uv-vis diffuse reflectance. Uji aktivitas fotokatalis Fe 2 O 3 -montmorillonit dilakukan dengan cara mendispersikan 25 mg fotokatalis tersebut ke dalam 25 mL larutan methyl orange dengan konsentrasi 10 -4 M pada berbagai variasi waktu penyinaran pada panjang gelombang 365 nm. Filtrat larutan methyl orange hasil fotokatalitik kemudian dianalisis menggunakan spektrofotometer uv-vis. Terbentuknya Fe 2 O 3 -montmorillonit diindikasikan dari pergeseran ke kiri sudut 2θ dari puncak utama refleksi bidang 001 montmorillonit, peningkatan luas permukaan spesifik, volume pori total dan kandungan besi bila dibandingkan dengan montmorillonit. Peningkatan sifat semikonduktivitas ditunjukkan dengan kenaikan E g dari 3,69 eV pada Fe 2 O 3 ruah menjadi 3,80 eV pada Fe 2 O 3 -montmorillonit. Aktivitas fotokatalisis Fe 2 O 3 -montmorillonit untuk mendegradasi methyl orange mencapai 53,55% selama 70 menit penyinaran uv pada panjang gelombang 365 nm. Kata Kunci: montmorillonit, Fe 2 O 3 -montmorillonit, fotokatalis, methyl orange PENDAHULUAN Pesatnya perkembangan sektor industri, selain memberi berbagai kemudahan bagi manusia, misalnya: efisiensi waktu, tenaga, dan biaya; ternyata juga telah memberi dampak negatif bagi kehidupan manusia itu sendiri, misalnya pencemaran air oleh senyawa-senyawa organik berwarna ataupun ion-ion logam berat. Salah satunya adalah pencemaran lingkungan perairan oleh senyawa organik berwarna yang berasal dari limbah industri maupun limbah laboratorium. Penelitian ini menggunakan methyl orange yang bersifat toksik serta murah dan mudah didapat sebagai zat warna yang akan diuji aktivitas fotodegradasinya. Dalam dunia industri, methyl orange digunakan sebagai zat pewarna tekstil, sementara itu di laboratorium methyl orange digunakan sebagai indikator pada titrasi basa lemah dengan asam kuat, di mana trayek pH methyl orange berada di antara pH 3,1 (berwarna merah) sampai dengan pH 4,4 (berwarna orange-kuning) Upaya penanganan masalah pencemaran lingkungan telah dilakukan dengan berbagai cara. Mulai dari metode konvensional, misalnya adsorbsi menggunakan karbon aktif atau zeolit hingga metode mutakhir, misalnya biodegradasi, klorinasi, ozonisasi, radiasi pengion, ataupun teknologi plasma. Namun kedua metode itu masing-masing memiliki kelemahannya sendiri-sendiri. Metode konvensional tidak cukup efektif mendegradasi zat pencemar lingkungan, sedangkan metode mutakhir tidak cukup efisien karena memerlukan biaya yang relatif tinggi. Pada akhirnya penggunaan semikonduktor fotokatalis diharapkan dapat menjadi alternatif pilihan. Keunggulan penggunaan semikonduktor fotokatalis diantaranya adalah dapat melakukan mineralisasi total terhadap polutan organik, biayanya murah, prosesnya relatif cepat, tidak beracun dan punya kemampuan penggunaan jangka panjang. Oksida logam transisi, misalnya Fe 2 O 3 telah dilaporkan dapat berfungsi sebagai semikonduktor fotokatalis, sehinggan dapat mempercepat reaksi oksidasi yang diinduksi oleh cahaya. Kemampuan ini disebabkan karena struktur yang dikarakterisasi oleh adanya pita valensi terisi dan pita konduksi kosong yang membentuk band gap (E g ) di antara kedua pita tersebut (Mondestov, 1997). Jika oksida tersebut dikenai cahaya atau energi foton sebesar hυ yang sama atau lebih besar dari energi band gap (E g ) semikonduktor fotokatalis itu, maka satu elektron dari pita valensi terisi akan tereksitasi ke dalam pita konduksi kosong dengan meninggalkan hole. Elektron yang tereksitasi dan hole tersebut akan saling berekombinasi sambil membebaskan energi panas, atau terperangkap di dalam suatu akseptor dan donor elektron (reduktor dan oksidator), sehingga akan merubah energi radiasi menjadi energi kimia yang akan mempercepat reaksi