02_PPT Semkim_Yuliana Dewi Anugrah
description
Transcript of 02_PPT Semkim_Yuliana Dewi Anugrah
Seminar KimiaTransformation and Composition Evolution of
Nanoscale Zero Valent Iron (nZVI) Synthesized by Borohydride Reduction in
Static WaterJing Liu, Wei-xian Zhang
Transformasi dan Komposisi Evolusi Nanopartikel Besi Bervalensi Nol (nZVI) yang Disintesis oleh
Reduksi Borohidrat dalam Air
Dikaji Oleh:Yuliana Dewi Anugrah
3325120249
Pencemaran Air
nZVI Sebagai
Absorben
Reaktivitas nZVI
Pendahuluan
Menyelidiki evolusi morfologi dan struktur dari nZVI
Menentukan komposisi lapisan oksida dalam media air statis selama 90 hari.
Tujuan
1. nZVI
•Dalam kondisi normal, nZVI reaktif dalam air, dapat bertindak sebagai donor electron yang sangat baik, dan sebagai material dalam proses remediasi
Kajian Teori
•Nanoscale zero valent iron (NZVI) dan nanomagnet oksidanya seperti magnetite, Fe3O4, menunjukkan efektivitas untuk pengolahan air tanah yang terkontaminasi dengan menargetkan atau menyerap kontaminan organik terutama chlorinated (misalnya, pelarut, pestisida) dan anion anorganik atau logam.
•Nanopartikel ini juga dapat digunakan untuk proses dekontaminasi partikel radioaktif di dalam air.
2. Sintesis nZVI oleh Reduksi Natrium Borohidrat
Gambar. 1. Skema diagram untuk sintesis nanopartikel besi
Titrasi dengan borohidrida digunakan untuk mereduksi ion
besi (Fe3+) menjadi besi bervalensi nol [Fe0], menurut reaksi
berikut:
4Fe3+ + 3BH4- + 9H2O → 4Fe°↓ + 3H2BO−3 + 12H+ + 6H2
3. Instrumen Karakterisasi
•TEM
Prinsip TEMMenembakkan berkas electron yang
berenergi sangat tinggi pada sample yang sangat tipis
Berkas electron dapat menembus bagian yang “lunak” sample tetapi ditahan oleh bagian keras sample (seperti partikel).
Detektor yang berada di belakang sample menangkap berkas electron yang lolos dari bagian lunak sample.
Akibatnya detector menangkap bayangan yang bentuknya sama dengan bentuk bagian keras sample (bentuk partikel).
•XRD
Prinsip Kerja
Sinar-X dipancarkan pada sampel kristal
Bidang kristal tersebut akan membiaskan
sinar-X yang memiliki panjang gelombang
sama dengan jarak antar kisi dalam
kristal
Sinar yang dibiaskan di tangkap oleh
detektor
dan diterjemahkan sebagai puncak
difraksi.
Gambar. Berkas sinar-X pada XRD (Nishikicho, 2013)
Gambar. Hasil Difraksi Sinar X
•XPS
Prinsip Kerja
Sumber foton yang berasal dari radiasi sinar X, dilewatkan pada sampel.
Elektron yang berada pada tingkat dekat inti atau kulit bagian dalam akan diemisikan keluar
Elektron tersebut ditangkap oleh penganalisa dan dideteksi dalam bentuk energi ikatan elektron pada tingkat inti.
Energi ikatan elektron akan ditampilkan dalam bentuk spektrum energi ikatan terhadap intensitas, yang akhirnya dapat diinterpretasikan sebagai kehadiran molekul atau atom tertentu.
Gambar. Prinsip kerja XPS (Endang W, 2001)
Alat
Transmission Electronic Microscopy (TEM),
X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS),
dan X-ray Diffraction (XRD).
MetodePenelitian
FeCl3.6H2
O, NaBH4
Partikel fresh nZVI
Etanol 95%
Bahan
MetodePenelitian
1. Proses Penuaan pada nZVIProses penuaan yang dilakukan pada
partikel nZVI, sebagai berikut:•Menimbang 0,5 g nZVI suspensi
nanopartikel•Menambahkannya ke dalam 100 mL air
deionisasi (di dalam wadah terbuka)•Memisahkan sampel padat setelah 5, 10,
15, 20, 25, 30, 60, dan 90 hari di bawah air statis.
Prosedur Percobaan
2. Karakterisasi fase padat dari nZVI fresh dan yang berusia
NZVI fresh dan berusia di karakterisasikan menggunakan TEM, XRD, dan XPS.
Prosedur Percobaan
Hasil
1. TEM
Gambar 8. gambar TEM dari nZVI berusia di air 5-90 d; (a) 5 d; (b) 10 d; (c) 20 d; (d) 30 d; (e) 60
d; (f) 90 d.
2. XRD
Hasil
Gambar 9. Analisis XRD dari nZVI dalam air statis bersih selama 5-90 hari. Puncak mengacu pada magnetit/maghemite (Fe3O4/ ɣ-Fe2O3) (M), ferihidrit (F), lepidocrocite (ɣ-FeOOH) (L), dan nZVI
(Fe(0))
3. XPS
Hasil
Gambar.10. Analisis XPS dari daerah Fe 2p untuk nZVI berusia 5-90 hari.
Gambar 11. Daerah O 1s
untuk nZVI yang berusia 5-90 hari.
o Komposisi nZVI terdiri dari inti Fe (0) yang dikelilingi oleh kulit oksida dengan bentuk bulat hampir sempurna.
o Struktur, bentuk, dan komposisi nZVI berubah saat terkena air.
o Proses penuaan menyebabkan pembentukan produk utama yaitu lepidocrocite dan sejumlah kecil magnetit / maghemite.
o nZVI yang teroksidasi strukturnya berubah menjadi cekung, dan berubah menjadi lembaran berbentuk jarum, yang merupakan morfologi khas lepidocrocite.
o Pembentukan fase mineral yang berbeda pada permukaan partikel mempengaruhi reaktivitas, hidrodinamika, dan mobilitas nZVI di lingkungan.
Kesimpulan
Terimakasih.
PROSES PEMBENTUKAN LAPISAN OKSIDASI
•Fe° + 2H2O → Fe2+ + H2 + 2OH- (1)
•6Fe2+ + O2 + 6H2O → 2Fe3O4(s) + 12H+
(2)•4Fe° + 3O2 + 2H2O → 4ɣ-FeOOH
(3)
Rumus Molekul
•Ferrihidrit (Fe5HO8.4H2O)
•Magnetit/Maghemite (Fe3O4/ ɣ-Fe2O3)•Lepidocrocite (ɣ-FeOOH)
Magnetit Maghemite
Lepidocrocite
Fe°mudah teroksidasi
•Fe0 bersifat reaktif•Feo tidak stabil dan cenderung
membentuk Fe3+•Fe memiliki potensial reduksi yang
rendah yaitu Ep = -o,44 ev