UNIVERSITAS INDONESIA
Final Report-Tas Swa Bersih dan Anti Polutan
Kelompok 1 Kharis Mukhifullah (1006679705) M ohamm ohammad Sofa Khodi Khodi (1106068 (11 06068453) 453)
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2014
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Tingginya kebutuhan akan tas pada zaman sekarang sudah tidak bisa dipungkiri lagi. Hampir untuk semua kegiatan outdoor , orang akan menggunakan tas sebagai salah satu sarana meletakkan barang-barangnya. Bahkan tidak jarang, tas merupakan erupaka n mode untu untukk menunjukk enunjukkaa n keang kea nggu gunan nan pemakainya. Terlepas dari semua fungsi tas, ada beberapa keluahan yang biasa dialami oleh pemilik tas yang ada. Keluhan tersebut adalah kotor dan bau. Adapun penyeba penyebabb dua hal ini adalah adalah kegiatan kegiatan outdoor outdoor yang yang memu emungki ngkinnkan kontak kontak dengan dengan polus polusii dan zat pengotor pengotor lainn ainnya, ya, seperti seperti debu ataupun ataupun pewarn pewarna. Hal inil nilah yang yang membuat para pemakai tas akan segera mencucinya atau dalam kasus terburuk membe membelili tas t as yang baru. Selain itu, di zaman yang serba modern ini, kita tidak akan pernah terlepas dari polusi yang ada di sekitar, terutama polusi udara. Setiap ada kendaraan bermotor bermotor lewat, ewat, pasti terdapat terdapat polus polusii yang yang bisa bisa terhi terhiru rupp oleh oleh hidung. dung. Selai Selainn itu, tu, banyakn banyaknya ya perokok yang yang ada diseki disekitar tar turu turutt menyu enyum mbang bang dalam dalam masalah asalah polus polusii udara. Pol Po lusi udara ini ini dapat dapa t menim enimb ulkan ulka n banyak gangg gangguan uan kesehatan. Sebagian besar produk tas yang beredar di pasaran, tidak dapat mengatasi permasal permasalah ahan an di atas. Terny Ternyata, ata, ada satu tas yang yang telah telah dikem dikembang bangkan kan di Jepang Jepang yang memiliki kemampuan untuk menghilangkan bau dan anti-bakteri dengan harga ±350rb. Namun, hal tersebut belum mempunyai fitur self-cleaning self-cleaning dan juga mendegradasi polutan sekitar. Dari permasalahan-permasalah di atas, maka timbul lah suatu gagasan mengenai modifikasi kain tas sehingga memiliki fungsi swa bersih ( self selfcleaning ), ), anti-bau anti-ba u dan d an anti polutan.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Tingginya kebutuhan akan tas pada zaman sekarang sudah tidak bisa dipungkiri lagi. Hampir untuk semua kegiatan outdoor , orang akan menggunakan tas sebagai salah satu sarana meletakkan barang-barangnya. Bahkan tidak jarang, tas merupakan erupaka n mode untu untukk menunjukk enunjukkaa n keang kea nggu gunan nan pemakainya. Terlepas dari semua fungsi tas, ada beberapa keluahan yang biasa dialami oleh pemilik tas yang ada. Keluhan tersebut adalah kotor dan bau. Adapun penyeba penyebabb dua hal ini adalah adalah kegiatan kegiatan outdoor outdoor yang yang memu emungki ngkinnkan kontak kontak dengan dengan polus polusii dan zat pengotor pengotor lainn ainnya, ya, seperti seperti debu ataupun ataupun pewarn pewarna. Hal inil nilah yang yang membuat para pemakai tas akan segera mencucinya atau dalam kasus terburuk membe membelili tas t as yang baru. Selain itu, di zaman yang serba modern ini, kita tidak akan pernah terlepas dari polusi yang ada di sekitar, terutama polusi udara. Setiap ada kendaraan bermotor bermotor lewat, ewat, pasti terdapat terdapat polus polusii yang yang bisa bisa terhi terhiru rupp oleh oleh hidung. dung. Selai Selainn itu, tu, banyakn banyaknya ya perokok yang yang ada diseki disekitar tar turu turutt menyu enyum mbang bang dalam dalam masalah asalah polus polusii udara. Pol Po lusi udara ini ini dapat dapa t menim enimb ulkan ulka n banyak gangg gangguan uan kesehatan. Sebagian besar produk tas yang beredar di pasaran, tidak dapat mengatasi permasal permasalah ahan an di atas. Terny Ternyata, ata, ada satu tas yang yang telah telah dikem dikembang bangkan kan di Jepang Jepang yang memiliki kemampuan untuk menghilangkan bau dan anti-bakteri dengan harga ±350rb. Namun, hal tersebut belum mempunyai fitur self-cleaning self-cleaning dan juga mendegradasi polutan sekitar. Dari permasalahan-permasalah di atas, maka timbul lah suatu gagasan mengenai modifikasi kain tas sehingga memiliki fungsi swa bersih ( self selfcleaning ), ), anti-bau anti-ba u dan d an anti polutan.
1.2 Rumusan Masalah Masalah yang akan diteliti adalah apakah kain yang telah dilapisis dengan TiO2 yang diakan memiliki kemampuan untuk miliki sifat swa bersih dan juga mendegradasi endegradas i senyawa organi organic dari asap rokok. roko k. 1.3 Tujuan Penelitian 1. Melakukan pelapisan kain kanvas dengan TiO2 2. Menguji Aktivitas kain kanvas berlapis katalis TiO2 untuk uji decolorization methyl orange, degradasi asap rokok dibawah sinar matahari. 1.4 Batasan Masalah 1.4.1 K ain yang digunaka digunakann adalah adalah kain kanvas ka nvas 1.4.2 Katalis menggunakan TiO2 murni murni tanpa dopant 1.4.3 Asap yang yang digun digunaka akann adal ada lah asap rokok 1.4.4 Pewarna Pe warna yang digunaka digunakann ada a dalah lah Metyl Orange Or ange 1.4.5 Uji dilakuka dilakukann di bawah sinar sinar matahari matahari pada pad a pukul 11.00 11. 00-1 -14.0 4.000 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan kali ini adalah sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN Berisi pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA Berisi tinjauan pustakan yang membahas, teori serta penelitian yang telah dilakukan mengenai penelitian yang terkait, seperti, fenomena fotokatalis, swa-bersih, oksidasi NOx, penggunaan TEOS, dan lainlain.
BAB 3
METODE PENELITIAN Berisi tentang diagram alir penelitian, variable penelitin, alat dan bahan, bahan, serta serta prosedur prosedur pernel perneliitian, tian, pengol pengol ahan ahan dan anal analiisis sis data, dan cara ca ra penyi penyimpu mpulan lan serta penafsi penafsira rann hasil peneli penelitt ia n.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Berisi tentang hasil penelitian yang bersifat kualitatif serta analisis mengenai hasil yang didapat. Di bagian ini juga terdapat analisis ekonomi berdasarkan hasil survey.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN Berisi kesimpulan yang didapat dari penelitian dan juga saran yang patut diperhatikan jika penelititan ini dilanjutkan.
DAFTAR PUSTAKA Berisi semua referensi yang telah diapakai dalam menyusun laporan ini.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Prinsip Das ar Fotokatalis
Fenomena fotokotalisis pertama kali dilakukan oleh Renz pada tahun 1921. Dalam
penelitiannya
dia melaporkan fenomena
fotokatalisis pada permukaan
semikonduktor metal-oksida. Akan tetapi, penelitian tersebut bersifat stagnan karena pada saat itu masih kurang diminati. Kemudian pada tahu 1972, dengan adanya isu krisis energi maka fotokatalis ini pun semakin popular karena dapat hidrogen
yang
menghasilkan
lebih ramah lingkungan. Fujishima dan Honda mempublikasikan
fenomena fotokatalisis dimana terjadi pemecahan H2 O menjadi hidrogen dan oksigen dengan input sinar UV yang memiliki energi yang rendah. Aplikasi teknologi untuk fenomena ini menjadi lahan penelitian yang terus berkembang. Salah satu aplikasi yang banyak berkembang dari teknologi material fotokatalis TiO 2 adalah upaya untuk untuk meminimalkan zat organic berbahaya
yang
disebabkan
oleh
pencemaran
limbah industri maupun limbah rumah tangga. Fotokatalis
dapat
difenisikan
sebagai
suatu
proses
reaksi
kimia
yang
melibatkan cahaya dan katalis padat seperti semikonduktor. Proses reaksi kimia tersebut
dapat digunakan sebagai media untuk mengubah zat-zat berbahaya
menjadi
zat-zat
permukaan
yang
yang
lebih
bersifat
ramah
lingkungan.
Fotokatalisis
sebagai pengoksidasi yang kuat
menghasilkan
sehingga
dapat
digunakan untuk mengurangi zat-zat yang berbahaya seperti senyawa organik atau bakteri ketika dikenakan cahaya matahari atau lampu yang berpijar. Fotokatalis dapat terjadi pada
material semikonduktor antara lain zink oksida (ZnO), Titanium
Oksida (TiO 2), Zink Sulfida (ZnS), Tungsten Oksida (WO 3 ), Stronsium Titanat (SrTiO3),
dan
(α-Fe 2O 3).
hematite
Fotokatalis semikonduktor sudah banyak
menarik perhatian pada pengolahan air limah dalam beberapa dekade ini, karena semikonduktor dapat menghasilkan radikal hidroksil bebas (OH•) memineralisasi sumber
zat- zat
oksidator
yang
kuat
berbahaya. Radikal
sekaligus
akselator
hidroksil
proses
yang dapat
(OH•) merupakan
penyisihan kontaminan
dalam limbah. Pemilihan Radikal hidroksil (OH•)
sebagai oksidator kuat adalah
karena memiliki potensial oksidasi relatif paling tinggi, yaitu 2.8 V. Tabel
2.1
menunjukkan bahwa potensial radikal OH ini merupakan oksidator yang paling kuat.
Potensial oksidasi yang tinggi tersebut membuat radikal OH mampu
mengoksidasi senyawa-senyawa reduktor lain yang ada disekitarnya. Tabel 2.1. Potensial Oksidasi dari beberapa Senyawa Senyawa Radikal OH Radikal Sulfat Ozon H2O 2 Ion Permanganat Chlorin Hyposclorous Acid
O2
Potensial Oksidasi (V) 2.8 2.6 2.1 1.77 1.67 1.36 1.5 1.23
Mekanisme Fotokatalis
Proses reaksi pada fotokatalisis melibatkan kehadiran pasangan elektron dan hole (e- dan h+) dan pasangan tersebut akan tercipta akibat penyinaran pada material
semikonduktor. Jika semikonduktor TiO 2 dikenai cahaya yang sama atau lebih besar dari energi celah pita, maka elektron pada TiO2 akan tereksitasi dari pita valensi menuju pita konduksi, pasangan terbentuk
pada
elektron
(e-)
dan lubang (h+) akan
permukaan fotokatalis. Elektron akan berkombinasi dengan
oksigen membentuk O2- dan lubang (h+) akan berkombinasi dengan air membentuk radikal hidroksil. Sebagian dari pasangan elektron-hole ini akan berkombinasi kembali dan sebagian lagi akan bertahan pada permukaan semikonduktor. Pasangan elektron-hole yang bertahan pada permukaan dapat mereduksi dan mengoksidasi zat kimia yang berbahaya yang berada disekitarnya. Pada prinsipnya, reaksi oksidasi pada permukaan semikonduktor dapat berlangsung melalui donor elektron dari subsrat ke h+.
Apabila potensial oksidasi
yang dimiliki oleh h+ pada pita valensi ini cukup besar untuk mengoksidasi air pada
permukaan partikel, maka akan dihasilkan gugus hidroksil. Berikut adalah reaksi kimia yang terjadi pada fotokatalis TiO:: TiO2 + hv
eCB- + hVB+
(1)
hVB+ + H2O(ads)
OH•(ads) + H+
(2)
hVB+ + OH•(ads)
OH•(ads)
(3)
dimana:
Di
hv
: sinar ultra violet dengan panjang gelombang < 400 nm
hVB+
: lubang positif pada pita valensi
eCB-
: elektron pada pita konduksi
antara
berbagai
macam
semikonduktor
oksida
logam,
Titanium
dioksida atau titania atau TiO 2 merupakan salah satu semikonduktor oksida yang telah
dipelajari
secara
ekstensif sebagai
fotokatalis
sejak
ditemukan
efek
sensitisasi cahaya oleh Honda dan Fujishima pada tahun 1971 karena memiliki sifat kimia fisik yang menguntungkan, biaya rendah, mudah untuk didapatkan, kestabilan dan ini
ketahanan memiliki
terhadap korosi pada media air. Akan tetapi, semikonduktor
kelemahan
yakni
membutuhkan
energi
UV
yang tinggi untuk
mengeksitasi elektron dan laju transfer elektron yang rendah untuk oksigen dan laju rekombinasi yang tinggi antara pasangan elektron-hole, dan laju oksidasi nanopartikel TiO2 yang terbatas. Pada beberapa tahun belakangan ini, nanopartikel ZnO merupakan alternatif yang dapat menggantikan semikonduktor TiO2 . Subtitusi TiO 2 dengan ZnO sebagai fotokatalis memiliki mekanisme degradasi foton yang sama dengan TiO2. K. Gouvea et al. Melaporkan bahwa ZnO memberikan efisiensi yang lebih baik dibandingkan dengann TiO2 sebagai fotokatalisis dalam larutan air. Aplikasi Fotokatalis
Fotokatalis yang dikenai cahaya UV dapat digunakan untuk mengoksidasi polutan organik menjadi material yang tidak berbahahaya dan dapat membasmi bakteri. Fotokatalis TiO2 mempunyai sifat self-cleaning yaitu daya membersihkan sendiri seperti debu pada kaca yang dapat dibersihkan dengan air hujan dan
membuat eksterior bangunan tetap bersih. Selain itu, fotokatalis dapat juga digunakan untuk mereduksi atau mengeleminasi senyawa-senyawa polutan pada udara seperti NO x dan asap rokok. 2.2 TiO2
Titanium dioksida, dikenal juga sebagai titanium (IV) oksida atau titania, adalah oksida dari titanium dengan rumus molekul TiO 2. TiO 2 memiliki indeks bias 2,49 dan kerapatan 3,83 gr/cm3 dengan berat molekulnya 79,89 gr/mol dan struktur kristal tetragonal. TiO 2 merupakan bubuk berwarna putih yang digunakan secara luas sebagai pewarna putih pada makanan dan kosmetik. Berdasarkan struktur kristalnya, TiO2 dibagi menjadi tiga jenis (Fujishima, et al., 1999) yaitu: 1. Rutile
: stabil pada suhu tinggi, bentuk kristalnya tetragonal, dan
terdapat pada batuan beku. 2. Anatase
: stabil pada suhu rendah, bentuk kristalnya tetragonal.
3. Brookite
: biasanya hanya terdapat pada mineral, dengan struktur
kristalnya orthorombik.
a. Rutile
b. Anatase Gambar 2.1. Struktur Kristal TiO 2
c. Brookite
(Sumber: http://ruby.colorado.edu/~smyth/min/tio2.html )
Dari ketiga jenis kristal TiO 2 di atas, hanya rutile dan anatase yang keberadaannya cukup stabil dan banyak dipakai untuk reaksi fotokatalisis. TiO2 jenis rutile lebih stabil secara termodinamika daripada jenis anatase tetapi TiO 2 jenis anatase menunjukkan fotoaktivitas yang lebih tinggi daripada jenis rutile. Struktur anatase dan rutile digambarkan dalam bentuk rantai oktahedral TiO 6 . Struktur kedua kristal dibedakan oleh distorsi oktahedron dan pola susunan rantai oktahedronnya. Setiap
ion
Ti4+ dikelilingi oleh enam atom O2- . Oktahedron pada rutile
memperlihatkan sedikit distorsi ortorhombik, sedangkan oktahedron pada anatase memperlihatkan distorsi yang cukup besar sehingga relatif tidak simetri. Jarak Ti-Ti pada anatase lebih besar yaitu 3.79 dan 3.04 Å serta 3.57 dan 2.96 Å untuk rutile,sedangkan jarak ion Ti-O lebih pendek dibandingkan rutil yaitu 1,937 Å dan 1,966 Å pada anatase dan 1,946 Å dan 1,983 Å untuk rutile. (Linsebigier, et al., 1995) TiO2 jenis anatase umumnya menunjukkan fotoaktivitas yang lebih tinggi daripada jenis rutile karena luas permukaan anatase lebih besar daripada rutile, sehingga sisi aktif per unit anatase lebih besar dibandingkan rutile. Pada rutile setiap oktahedronnya mengalami kontak dengan 10 oktahedron tetangganya, sedangkan pada anatase setiap oktahedron mengalami kontak dengan 8 oktahedron tetangganya. Perbedaan dalam struktur kisi ini menyebabkan perbedaan massa jenis dan struktur pita elektronik antara dua bentuk TiO2 yaitu anatase memiliki daerah aktivasi yang lebih luas dibandingkan rutile sehingga kristal tersebut menjadi lebih reaktif terhadap cahaya dibandingkan rutile. Selain itu karena perbedaan dalam struktur pita energi. (Linsebigier, et al., 1995) Kristal rutile memiliki struktur yang lebih padat dibandingkan anatase, karenanya memiliki densitas dan indeks refraktif yang lebih tinggi dimana massa jenis anatase: 3,894 gr/cm3; rutil: 4,250 gr/cm3; indeks bias anatase dan rutile berturut-turut adalah 2,5688 dan 2,9467. (Gunlazuardi, 2001) TiO2 jenis anatase mempunyai energi celah 3,2 elektron Volt (eV) yang sebanding dengan cahaya UV (λ = 388 nm). Sedangkan, energi celah pita untuk TiO2
jenis rutile adalah 3,0 elektron Volt (eV) yang sebanding dengan cahaya UV (λ = 413 nm) (Fujishima, et al., 1999). Dalam terminologi yang lebih teknis, energi celah pita untuk semikonduktor menunjukkan energi cahaya minimum yang diperlukan untuk menghasilkan elektron pada pita konduksi, sehingga menghasilkan konduktivitas listrik dan hole pada pita valensi yang mengalami kekosongan elektron. Hole ini dapat bereaksi dengan air atau gugus hidroksil untuk menghasilkan radikal hidroksil (•OH). Radikal hidroksil merupakan zat pengoksidasi yang sangat kuat, sehingga dapat digunakan untuk mengoksidasi sebagian besar material organik (Fujishima, et al., 1999). TiO2 banyak diaplikasikan pada pengolahan air limbah dikarenakan:
Proses fotokatalisis dapat berlangsung pada kondisi normal, yaitu pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer.
Pembentukan produk intermediet hasil fotokatalisis, tidak seperti pada teknik fotolisis langsung dapat dapat dihindari.
Oksidasi substrat menjadi CO berlangsung sempurna.
Harga TiO 2 tidak mahal dan dapat diregenerasi.
TiO2 dapat diimmobilisasikan pada substrat reaktor yang sesuai 2.2 Tetraethyl orthosislicate (TEOS)
TEOS digunakan sebagai prekursor atau sumber silika dalam pembuatan material mesopori. TEOS termasuk jenis senyawa silikon alkoksi yang terdiri dari atom Si yang berikatan dengan gugus organik (OR) dengan rumus kimia Si(OC2H5)4. Sifat fisik TEOS dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Sifat fisik TEOS Berat Molekul 208,33 Berat Jenis 0.94 gr/cc Titik Didih 189 oC Titik Lebur -88 o C Senyawa yang banyak digunakan dalam sintesis material mesopori adalah tetramethylorthosilicate (TMOS, Si(OCH3)4 ) dan tetraethylorthosilicate (TEOS,
Si(OCH2 CH3 )4). Pada penelitian ini, prekursor yang digunakan adalah TEOS. Gambar 2.2 menunjukka n struktur TEOS.
Gambar 2.2. Struktur kimia TEOS Alasan pemilihan TEOS dikarenakan TEOS dapatmenjadi binder pada substrat yangakan dilapisi oleh TiO2 seperti pada gambar 2.3.
Gambar 2.3. Binding Reaction TEOS pada substrat dan TiO2 Selain itu, dengan adanya binder ini, TiO2 akan tersebar lebih merata dan kemungkinan akan terbentuknya aggregate pada substratae akan menjadi kecil. 2.3 Kain Kanvas
Kain kanvas adalah sejenis kain buatan pabrik yang berserat tebal dan sangat kuat. Bahan ini awalnya digunakan untuk membuat lukisan. Pada perkembangannya kain kanvas mulai digunakan untuk membuat tas, sepatu, jaket, tenda, terpal, penutup truk, payung taman, dan berbagai macam aksesoris. (Fiinline.com, 2013). Bahan kanvas yang pada jaman dahulu terbuat dari jerami memang terkenal sebagai kain yang sangat kuat dan kokoh. Walaupun saat ini kanvas banyak terbuat dari kapas atau linen, namun tidak mengurangi kekuatan dari kain kanvas itu sendiri.
Terdapat juga kain kanvas yang terbuat dari bahan sintetis misalnya dari polyester, namun biasanya bahan polyester tersebut dicampur dengan katun.
Gambar 2.4. Kain Kanvas Kanvas terbuat serat kapas yang diolah sedemikian rupa sehingga memiliki tebal yang lebih dibandingkan kain pada umumnya, misal katun. Karena terbuat dari serat kapas, maka sifat-sifat fisika dan kimia pada kain kanvas akan hampir sama dengan kain pada umumnya, meskipun dalam segi ketahana terhadap ragangan akan berbeda karena tenunan untukjenis-jenis kain berbeda. Bahan kanvas stabil terhadap regangan dan kekuatannyaakan meningkat seiring dengan ditambahkannya pewarna (swewe.net, 2012). Namun, performa kain kanvas akan sedikit menurun dengan ditambahnya suatu asam, terutama asam kuat. 2.4 Mekanisme Swa Bersih Mekanisme swa bersih dari suatu substrate yang telah dilapisis oleh fotokatalis sangat berkaitan erat dengan sifat superhidrofilik dari suatu substrate tersebut setelah tersinari oleh cahaya. Mekanismenya adalah sebagai berikut : → →
→ →
Oksigen vacen inilah kemudian yang diisi oleh atom Oksigen (O) pada air, sedangkan atom H air yang tersisa akan mempunyai ikatan hydrogen dengan molekul air di atasnya. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini :
2.5 Mekanisme degradasi polutan (asap putih) Mekanisme degradasi polutan merupakan terdegradasi senyawa-senyawa polutan seperti NOx,VOC dll. Dikatakan bahwa asap putih dari rokok adalah senyawa air yang berfasa uap akibat dari pambakaran ditambah dengan senyawa NOx dan juga VOC. Oleh karena itu, penting untuk mengetahuibagaimana mekanisme yang terjadi untuk menghilangkan asap putih tersebut mengingat percobaan yang dilakukan adalah secara visual.
Mekanismenya adalah:
Oksidasi menggunakan radikal OH
Oksidasi menggunakan radikal O2 -
→
Sedangkan untuk degradasi VOC, mekanismenya adalah : TiO 2 + hν (UV)
TiO2 (eCB- + hVB+) … ….(1)
TiO2(hVB+) + H2O
TiO 2 + H+ + OH-
……(2)
TiO2(hVB+) + OH-
TiO2 + OH.
……(3)
TiO2 (eCB-) + O 2
TiO 2 + O2 .-
…..(4)
Dye or VOC + O 2.-
Dye or VOC + OH.
Degradation of Product (CO2 +H2O)…….(5)
Degradation products (CO2 +H2O) …….(6)
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Proses Preparasi kain berlapis TiO2
Uji Kinerja Kain
Uji Swa Bersih
Uji Degradasi Asap
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Gambar 3.1 menjelaskan gambaran besar penelitian yang dilakukan. 3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1. Bahan 1. TiO2 P2 Degussa 2g 2. TEOS 1.2 ml 3. HNO3 4. Tanah 5. Asap Rokok 6. Kain Kanvas 7. Air 8. Methyl Orange 3.2.2. Peralatan 1. Beaker Glass 500ml dan 100ml 2. Pipet 3. Kaca Arloji
4. Sonicator Probe 5. Timbangan Analitik 6. pH indikator 7. Magnetic stirrer 8. Labu Ukur 9. Hair Drier 3.3 Prosedur Preparasi
Setelah melakukan pelapisan, barulah kita melakukan pengujian. 3.4 UJi Kinerja Kain terlapisis Katalis a. Degradasi Pewarna Pencelupan Kain berlapis TiO2 dan tidak pada larutan MeO 5 dan 20 ppm
Penjemuran kain dibawah sinar matahari selama 4 jam
Menganalisa Hasil
b.
Swa Bersih Menjemur kain di bawah sinar matahari selama 2 jam
Memasukkan kain dalam tanah yang tersuspensi dalam air
Mengangakat kain dan menganali sa hasil
c.
Degradasi Polutan Menjemur kain di bawah si nar matahari selama 2 jam
Memasukkan kain dalam dalam syringe
Mengisi syringe dengan ¼ udara bebas
Mengisi dengan Asap rokok
Menunggu selama 20 menit dan menganalisis hasil
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Departemen Teknik KimiaFakultas Teknik Univerisitas Indonesia dan juga outdoor disamping gedung Departemen Teknik Kimia. 4.1. Hasil Preparasi Kain berlapis TiO 2 Pada penelitian ini, seperti yang telah dipaparkan pada prosedur, katalis dipreparasi dengan membuat sol TiO2 kemudian di sonikasi. Setelah disonikasi barulah diberi TEOS dan kemudian dilapiskan pada kain dengan hasil sebagai berikut:
Gambar 4.1. kain tidak berlapis TiO2 (kiri) dan Kain berlapis TiO 2(kanan) Terlihat pada gambar di atas bahwa kain yang terlapisis dengan fotokatalis akan terlihat lebih putih dibandingkan dengan kain yang tidak terlapisi. Hal ini karena sudah terdapat TiO 2 yang berwarna putin yang menempel. Hal in imenunjukkan bahwa pelapisan katalis yang digunakan cukup berhasil. Kain yang telah terlapisi oleh TiO2 akan diuji cobakan sebanyak 3 kali percobaan. 4.2. Penngujian Swa Bersih dengan 2 pengotor Pada percobaan kali ini, kain akan diuji dengan menggunakan dua pengotor yaitu zat warna dan juga tanah/debu pengotor yang tersuspensi dalam air.
4.2.1 Zat Warna Methyl Orange (MeO) Kain yang terlapisi dengan TiO2 dan juga kain pembanding yang tidak dilapisi oleh TiO2 akan dicelupkan pada dua buah larutan MeO berbeda konsentrasi yaitu 20 ppm dan 5 ppm. Hasil pencelupannya adalah sebagai berikut.
Gambar 4.2. kain tidak berlapis TiO2 (kiri) dan Kain berlapis TiO 2(kanan) pada MeO 5 ppm
Gambar 4.3. Kain tidak berlapis TiO 2 (kiri) dan Kain berlapis TiO2 (kanan) pada MeO 20 ppm Setelah itu, dilakukan penjemuran di bawah sinar matahari selama 4 jam dari jam 11.00 sampai jam 14.00. Hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut :
Gambar 4.4. kain tidak berlapis TiO2 (kiri) dan Kain berlapis TiO 2(kanan) pada MeO 5 ppm setelah penjemuran
Gambar 4.5. Kain tidak berlapis TiO 2 (kiri) dan Kain berlapis TiO2 (kanan) pada MeO 20 ppm setelah penjemuran Dari gambar 4.4 dan 4.5, terlihat bahwa, kain yang terlapisi dengan TiO 2 akan terlihat lebih bersih.Hal ini karena pewarna (MeO) akan terdegradasi sehingga warna yang ada pada kain akan kembali seperti semula. Dari eksperimen ini pula bahwa untuk konsentrasi yang cukup tinggi, TiO2 tidak mendegradasi secara sempurna terlihat dari kain yang masih terdapat sedikit pewarnayang tersisa padagambar 4.5.
4.2.2 Tanah tersuspensi dalam air Kain yang terlapisi dengan TiO2 dan juga kain pembanding yang tidak dilapisi oleh TiO2 akan dicelupkan pada tanah yang tersuspensi dalam air.
Gambar 4.6. Kain tidak berlapis TiO 2 (kiri) dan Kain berlapis TiO2 (kanan) pada sebelum dicelupkan pada suspensi tanah
Gambar 4.7. Tanah tersuspensi dalam air
Gambar 4.6. Kain tidak berlapis TiO 2 (kiri) dan Kain berlapis TiO2 (kanan) pada setelah dicelupka n pada suspensi tanah
Terlihat dari gambar di atas bahwa kain yang terlapisi oleh TiO2 akan terlihat lebih bersih dari partikulat. Hal ini karena sifat superhidrofilik yang dimiliki oleh kain berapis TiO2 menyebabkan kain tersebut memiliki sifat superhidrofilik sehingga akan menghalangi partikulat-partikulat untuk langsung menyentuh kain sehingga kain tidak mudah kotor. 4.3. Degradasi Polutan (Asap) Pada percobaan kali ini, kain akan diujicobakan untuk mendegrdasi asap rokok yang berwarna putih. Penyebab rokok berwarna putih dikarenakan air dalam vasa uap akibat terbakarnya senyawa organic. Hal ini juga ditambah dengan adanya NOx dan juga VOC yang menambah pekat asap yang ada. Oleh karena itu, parameter percobaan ini berhasil adalah menghilangnya asap yang ada pada ruang yang telah diberi kain berlapis TiO 2. Percobaan ini dilakukan pada syringe 50 ml. Sebelum kain dimasukkan pada syringe, kain terlebih dahulu disinari dibawah sinar matahasi selama ±3 jam.
Gambar 4.7. Syringe berisi kain berlapis TiO2 (kiri), tidak berlapis (tengah), dan tanpa kain (kanan) sebelum diisi asap
Gambar 4.8. Syringe berisi kain berlapis TiO2 (kiri), tidak berlapis (tengah), dan tanpa kain (kanan) setelah diisi asap. Langkah selanjutnya adalah menunggu sampai 20 menit kemudian melihat hasil yang terjadi.
Gambar 4.9. Syringe berisi kain berlapis TiO2 (kiri), tidak berlapis (tengah), dan tanpa kain (kanan) setelah ditunggu selama 20 menit. Dari gambar di atas,terlihat bahwa syringe yang telah diberi kain yang berlapi katalis TiO2 akan lebih cepat jernih dibandingkan dengan yang tidak dilapisi serta yang tidak diberi kain. Hal ini menunjukkan bahwa TiO2 yang berada pada katalis yang ada permukaan kain akan mengoksidasi air menjadi radikal OH, radikal OH ini akan mndegradasi NOx dan VOC yang ada dalam asap rokok tersebut. Terdegradasinya NOx dan VOC dan terpakainya H2O yang ada asap akan menghilangkan warna asap rokok lebih cepat dibandingkan dengan yang tanpa katalis TiO2.
4.2 Analisis Survey Dari penyebaran survei, kami mendapatkan 76 orang responden dimana 43 orang responden laki-laki dan 33 orang sisanya responden wanita. Dari responden tersebut, kami olah dalam bentuk grafik-grafik seperti dibawah ini: Tidak Tahu 8%
Tidak Tahu 4%
Pria Dewasa
Mahasiswa
Tidak Penting 33%
Tidak Penting 33%
Penting 59%
Tidak Tahu 4%
Penting 63%
Mahasiswi Tidak Tahu 25%
Wanita Dewasa
Penting 37%
Penting 44% Tidak Penting 52% Tidak Penting 38%
Grafik 1. Tingkat Kepentingan Kemampuan SWA Bersih Pada Tas Dari grafik ini, dapat dilihat bahwa kemampuan SWA Bersih pada tas itu cukup penting jika dibandingkan dengan responden yang memilih tidak penting di kalangan mahasiswa dan pria dewasa. Berbeda dengan kalangan mahasiswi yang
menganggap kebanyakan tidak penting dan wanita dewasa yang hampir sama persentasenya antara penting dan tidak penting. Tidak Dipikirka Tertarik n 6% Dahulu 10% Tertarik Agar Tidak Mencuci 42%
Tertarik Ingin Mencob a 42%
Mahasiswa Tertarik Agar Tidak Mencuc i 17%
Tertarik Ingin Menco ba 33%
Tidak Pria Tertarik 0%
Dewasa
Dipikirk an Dahulu 50%
Tertarik Agar Tidak Mencuci 28%
Tidak Tertarik 4%
Tertarik Ingin Mencob a 56%
Mahasiswi Tertarik Agar Tidak Mencuci 13%
Dipikirka n Dahulu 12%
Wanita Dewasa
Tertarik Ingin Mencob a 50%
Tidak Tertarik 25%
Dipikirka n Da hulu 12%
Grafik 2. Ketertarikan pada Tas SWA Bersih Sedangkan untuk ketertarikan pada Tas SWA Bersih atau self cleaning, ratarata tertarik di kalangan mahasiswa maupun mahasiswi yang hampir seratus persen dan wanita dewasa yang diatas lima puluh persen baik tertarik karena ingin mencoba keampuhan teknologi ini(warna abu-abu) maupun tertarik karena nantinya tidak repot untuk memikirkan kebersihan tas(warna kuning). Untuk pria dewasa, hanya lima puluh persen yang tertarik dan sisanya masih ragu-ragu sehingga dipikirkan terlebih dahulu.
500-1jt 50-100 3% 7%
50-100 16%
500-1jt 20%
300500 19%
300-500 16%
100300 71%
Mahasiswa
100-300 48%
Mahasiswi Wanita Dewasa
Pria Dewasa
500-1jt 300-50013%
500-1jt 50-100 0% 8%
50-100 12%
0%
300-500 50%
100-300 42%
100-300 75%
Grafik 3. Harga Tas yang dipakai Responden Harga tas yang dipakai responden mahasiswa maupun wanita dewasa rata-rata berkisar antara seratus ribu rupiah sampai tiga ratus ribu rupiah. Sedangkan mahasiswi dan pria dewasa, harga tas yang berkisar antara seratus ribu rupiah sampai tiga ratus ribu rupiah hanya dipakai oleh kurang dari sebagian responden. Untuk pria dewasa sendiri, sebagian dari responden memakai tas yang harganya berkisar antara tiga ratus ribu rupiah sampai lima ratus ribu rupiah.
400 10%
400+ 0%
Mahasiswa 400 13%
Mahasiswi
400+ 4%
250 35%
250 48%
300 35%
300 55%
400+ 0%
Pria Dewasa 250 27%
400 36%
Wanita Dewasa
300 14%
300 37%
400+ 400 0%
250 86%
Grafik 4. Harga Tas SWA Bersih yang Kami Ajukan Dari harga tas SWA Bersih yang kami ajukan, hasilnya sangat beragam. Ada yang menyanggupi dengan harga dua ratus lima puluh ribu rupiah, tiga ratus ribu rupiah, bahkan empat ratus ribu rupiah. Tapi, rata-rata dari responden banyak yang memilih dua ratus lima puluh ribu rupiah dan tiga ratu ribu rupiah. SPESIFIKASI PRODUK
Spesifikasi dari produk kami adalah: •
Berbahan Kanvas
•
Memiliki kemampuan SWA Bersih dan Anti Polutan
•
Ukuran 17-19 liter
•
Dikhususkan untuk Kalangan Mahasiswa, Mahasiswi, dan Pria Dewasa.
Modal yang kami dibutuhkan per tasnya berdasarkan asumsi kami yaitu: •
Bahan Kanvas
Rp. 8.000,-
•
Biaya Modifikasi Kanvas
Rp. 7.000,-
•
Biaya Pernak-Pernik
Rp. 5.000,-
•
Ongkos Jahit
Rp. 5.000,-
•
Biaya Pemasaran
Rp. 5.000,-
•
Total
Rp. 30.000,-
Sedangkan Tas dapat dijual seharga Rp. 250.000,- sampai Rp. 300.000,-. Tentu ini adalah bisnis yang sangat menguntungkan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN 1. Kain berlapis TiO2 terbukti dapat mendegradasi senyawa organik MeO di bawah sinar matahari. 2. Kain berlapis TiO2 mempunyai sifat sangat hidrofilik sehingga tidak mudah kotor. 3. Kain berlapis TiO2 terbukti dapat mendegradasi senyawa organik dari asap rokok. 4. Lebih dari 50% masyarakat antusias terhadap produk tas Swa bersih dan Anti Polutan. 5. Dari hasil survey yang ada, harga yang ditawarkan untuk produk tas berteknologi fotokatalis adalah Rp. 250.000,- sampai Rp. 300.000 per 19 Liter. 5.2 SARAN Dari hasil yang dihasilkan terlihat bahwa pelapisan pada kain kanvas dapat memberikan efek swa bersih serta mendegradasi senyawa organic polutan. Dari hasil ini terlihat potensi pengembangan kain jenis lain sebagai substrat kain yang bersifat swa bersih,misal untuk aplikasi pakaian, jaket, karpet ataupun barang barang lainnya yang membutuhkan sifat swa bersih dan juga anti polutan. Oleh karena itu, perlu adanya pengkajian dan penelitian lebih lanjut mengenai kainkain jenis lain sehingga aplikasi dari fotokatalisis lebih meluas
DAFTAR PUSTAKA Fujishima, A, and Honda, K. (1972). Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature 238, 37. Subramani, A.K., Byrappa, K., Ananda, S., Ray, K.M.L., Ranganathaniah, C., and Yoshimura, M. (2007). Photocatalytic Degradation of Indigo Carmine Dye Using TiO2 Impregnated Activated Carbon. Bull.Mater. Sci, vol 31, Indian Academy of Sciences, p 37-41. Xiao Qi, Yao Chi. (2010). Preparation and visible light photocatalytic activity of Zn1-xFexO nanocrystalline. School of Resourcess Processing and Bioengineering, Central South University, Changsa 410083, China. Andreozzi, R., Caprio, V., Insola, A., Marotta, R. and Sanchirici,. (200). Advanced Oxidation Processes for the Treatment of Mineral Oil-Contaminated Wastewater. Water Res. 34, 620-628. Bauer,
M., Herrmann, R., Martin, A. and Zellmann, H. (1998). Chemodynamics, Transport Behaviour and Treatment of Phthalic Acid Esters in Municipal Landfill Leachates. Wat. Sci. Tech. 38, 185-192.
Parekh Bipin, et. al. (2007). Advance Photocatallytic Oxidation Techjiques for Purification of Immersion Lithography Water. The Materials integrity management company. Bismo Setijo. 2006. Teknologi Radiasi Sinar Ulta-Ungu (UV) dalam Rancang Bangun Proses Oksidasi Lanjut untuk Pencegahan Pencemaran Air dan Fasa Gas: Departemen Teknik Kimia FTUI. C. Chen, J. Liu, P. Liu, B. Yu. Investigation of Photocatalytic Degradation of Methyl Orange by Using Nano-Sized ZnO Catalyst. Advance in Chemical Engineering and Sceince, 2011, 1, 9-14. K. Gouvea, F. Wypych, S. G. Moraes, N. Duran, N. Nagata and P. Peralta-Zamora, “Semiconductor -Assisted Photocatalytic Degradation of Reactive Dyes in Aqueous Solution”, Chemosphere, Vol. 40, 2000, pp. 433-440. doi: 10.1016/S0045-6535(99)00313-6. Brinker C.J., Scherer G.W., Sol-Gel Science-The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing ; Academic Press; San Diego; 1990.
