DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW …repository.unair.ac.id/23798/1/HALAMAN DEPAN.pdfdegradasi...

DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW

MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO

SKRIPSI

Muhamad Rosyid Habibulah

PROGRAM STUDI KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2016

ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.

DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW

MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO

SKRIPSI

Muhamad Rosyid Habibulah

PROGRAM STUDI KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2016



DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW MENGGUNAKAN

ELEKTRODA KARBON/ZnO

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia

Pada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Disetujui oleh:



LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan

Elektroda Karbon/ZnO

Penyusun : Muhamad Rosyid Habibulah

NIM : 081115037

Pembimbing I : Dr. Muji Harsini, M.Si

Pembimbing II : Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA

Tanggal Ujian : 20 Januari 2016

Disetujui oleh :

Mengetahui,

Ketua Program Studi Departemen Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Purkan, M.Si

NIP. 19721116 199702 1 001



SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya:

Nama : Muhamad Rosyid Habibulah

NIM : 081115037

Program Studi : Kimia

Fakultas : Sains dan Teknologi

Jenjang : Sarjana (S1)

Menyatakan bahwa saya tidak melakukan kegiatan plagiat dalam penulisan skripsi

saya yang berjudul:

Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO

Apabila suatu saat nanti terbukti melakukan tindakan plagiat, maka saya akan

menerima sanksi yang telah diterapkan.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.



PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi

kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan

sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.



KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan hidayah-Nya

penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul “Degradasi Elektrokimia

Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO”. Skripsi ini dibuat

untuk memenuhi persyaratan akademis pendidikan sarjana sains dalam bidang

Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.

Penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada

semua pihak yang telah membantu dan memberikan bimbingan serta motivasi

kepada penulis, khususnya kepada:

1. Bapak Dr. Suyanto, Ir. M.Si selaku dosen wali dan dosen penguji yang

telah memberi saran, masukan, dan arahan selama proses perkuliahan

2. Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Drs. Handoko

Darmokoesoemo, DEA selaku pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan skripsi ini

3. Dr. Mulyadi Tanjung, M.S selaku dosen penguji yang telah memberikan

masukan, kritik dan saran untuk kebaikan skripsi ini

4. Dr. Purkan, M.Si selaku kepala Departemen Kimia Fakultas Sains dan

Teknologi serta seluruh dosen dan karyawan program studi Kimia

Universitas Airlangga

5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa, dukungan,

dan materi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

6. Rekan-rekan angkatan 2011 yang telah memberikan banyak bantuan dan

doa untuk kelancaran penulisan skripsi ini serta semua pihak yang tidak

bisa penulis sebutkan satu per satu

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan.

Sehingga kritik dan saran diharapkan demi sempurnanya penulisan.

Surabaya, Januari 2016

Penulis



Habibulah, M. R., 2016. Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow

Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO. Skripsi di bawah bimbingan Dr.

Muji Harsini, M.Si dan Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Departemen

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya.

ABSTRAK

Penelitian yang telah dilakukan ini bertujuan untuk mendegradasi zat warna

metanil yellow dengan menggunakan sumber tegangan potensial dan arus tertentu

yang dialirkan melalui elektroda karbon/ZnO sebagai anoda dan elektroda perak

sebagai katoda. Degradasi dengan variasi potensial, pH dan waktu dilakukan pada

larutan metanil yellow yang mengandung elektrolit pendukung NaCl 0,1 M. Hasil

analisis diperoleh kondisi optimum pH 1 dan potensial 12 V dengan waktu

degradasi selama 15 menit. Pada voltammetri terjadi reaksi ECE pada permukaan

elektroda, dengan mekanisme kimia mengikuti reaksi elektrokimia, yaitu transfer

elektron irreversibel, diikuti oleh reaksi kimia yang irreversibel. Metode ini dapat

menurunkan nilai COD sampai 75,045% dan mendegradasi sampai 94,06 %

larutan metanil yellow 25 ppm selama 30 menit. Proses degradasi pada penelitian

ini mengikuti kinetika reaksi orde satu. Hasil penelitian menunjukkan metanil

yellow sudah terdegradasi menjadi CO2.

Kata kunci : metanil yellow, elektroda karbon/ZnO, degradasi elektrokimia



Habibulah, M. R., 2016. Electrochemical Degradation of Metanil Yellow

Using Carbon/ZnO Electrodes. The final research is under guidance of Dr.

Muji Harsini, M.Si dan Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Department of

Chemistry, Faculty Science and Technology Airlangga University, Surabaya.

ABSTRACT

Degradation of metanil yellow dye by using a voltage source potential and certain

current is passed through carbon/ZnO electrodes as anode and silver electrodes as

cathode has been developed in this research. Degradation with variation of

potential, pH and time is performed into solution of metanil yellow containing

electrolytes support NaCl 0,1 M . Results of this analysis obtained optimum

conditions of pH 1 and potential 12 V at degradation time for 15 minutes. In the

voltammetry ECE reaction occurs on the surface of the electrode, the chemical

mechanism follows the electrochemical reaction, which is irreversible electron

transfer, followed by a irreversible chemical reaction. This method can reduce the

COD value up to 75,045% and 94,06 % degrade metanil yellow solution at 25

ppm during 30 minutes. The degradation process in this study follows the first

order reaction kinetics. The result of analysis show that metanil yellow is

degraded and produce CO2.

Key word : metanil yellow, karbon/ZnO electrodes, electrochemical degradation



DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL LUAR ............................................................................................... i

SAMPUL DALAM ........................................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ v

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ...................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

ABSTRAK ......................................................................................................... viii

ABSTRACT ....................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 5

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 5

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Metanil Yellow ................................................................................ 7

2.2 Metode Degradasi Metanil Yellow ................................................. 8

2.3 Degradasi Elektrokimia .................................................................. 10

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan ..................................................... 15

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ............................................................... 15

3.2.1 Bahan penelitian .................................................................... 15



3.2.2 Alat penelitian ....................................................................... 15

3.3 Cara Kerja ....................................................................................... 16

3.3.1 Penentuan luas permukaan karbon nanopori ......................... 17

3.3.2 Optimasi komposisi dan penghantar arus serta pembuatan

elektroda pasta karbon dengan material doping ZnO

(C/ZnO) .................................................................................. 17

3.3.3 Sel degradasi elektrokimia .................................................... 18

3.3.4 Pembuatan larutan induk MY 1000 ppm............................... 19

3.3.5 Pembuatan larutan kerja 25 ppm ........................................... 19

3.3.6 Pembuatan larutan MY untuk kurva baku ............................. 20

3.3.7 Penentuan panjang gelombang maksimum larutan metanil

mmmnyellow ................................................................................... 20

3.3.8 Pembuatan kurva standar MY ............................................... 20

3.4 Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow ......................................... 21

3.4.1 Optimasi potensial degradasi ................................................. 21

3.4.2 Optimasi pH larutan .............................................................. 21

3.4.3 Penentuan waktu optimum degradasi metanil yellow ........... 22

3.5 Penentuan Kinetika Reaksi Kimia ................................................... 22

3.6 Analisis Metanil Yellow Secara Voltammetri Siklik ...................... 23

3.7 Kebutuhan Energi Listrik ............................................................... 23

3.8 Analisis dan Penentuan Nilai COD Metanil Yellow ....................... 24

3.9 Analisis Hipoklorit (OCl-) ............................................................. 25

3.10 Analisis Ion Klorida (Cl-) ............................................................... 25

3.11 Analisis Gas CO2 ........................................................................... 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Metanil Yellow .......... 27

4.2 Pembuatan Kurva Baku Metanil Yellow ......................................... 28

4.3 Pemilihan Material Penghantar Arus dan Optimasi

Komposisi Elektroda Pasta Karbon/ZnO ....................................... 29

4.4 Optimasi Potensial Degradasi ......................................................... 32



4.5 Optimasi pH Larutan Metanil Yellow ............................................. 33

4.6 Optimasi Waktu Degradasi Metanil Yellow.................................... 34

4.7 Hasil Kinetika Reaksi Kimia .......................................................... 38

4.8 Hasil Analisis Metanil Yellow Secara Voltammetri Siklik ............. 39

4.9 Kebutuhan Energi Listrik................................................................ 43

4.10 Analisis COD ............................................................................... 45

4.11 Analisis Hipoklorit (OCl-) ............................................................ 46

4.12 Analisis Klorida (Cl-) .................................................................... 47

4.13 Uji Senyawa CO2 ......................................................................... 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .................................................................................... 49

5.2 Saran .............................................................................................. 50

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 51

LAMPIRAN



DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman

3.1 Perbandingan komposisi elektroda 17

4.1 Absorbansi larutan metanil yellow pada berbagai

konsentrasi

28

4.2 Hasil optimasi komposisi elektroda dan penghantar arus

elektroda

31

4.3 Hasil pengukuran arus puncak katodik dan anodik pada

metanil yellow

40

4.4 Data hasil pengukuran arus puncak dan persen degradasi

dari masing -masing voltammogram

42

4.5 Data energi dan tarif listrik/kWh yang dibutuhkan untuk

degradasi metanil yellow dalam berbagai konsentrasi dan

waktu

43

4.6 Analisis COD larutan metanil yellow dan NaCl pada saat

sebelum dan sesudah degradasi

45



DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Struktur molekul dari metanil yellow 7

2.2 Skema jalur penghilangan polutan selama oksidasi

elektrokimia

11

3.1 Diagram alir langkah kerja penelitian 16

3.2 Elektroda C/ZnO 18

3.3 Rangkaian alat degradasi elektrokimia 19

4.1 Spektrum UV-Vis larutan metanil yellow pada konsentrasi

6 ppm

27

4.2 Kurva baku larutan metanil yellow dengan berbagai

konsentrasi

28

4.3 Elektroda pasta karbon/ZnO 30

4.4 Kurva hubungan komposisi elektroda dan persen degradasi 32

4.5 Kurva hubungan antara potensial degradasi terhadap

persentase metanil yellow 10 ppm yang terdegradasi dalam

larutan elektrolit NaCl 0,1 M selama 15 menit

32

4.6 Kurva hubungan antara pH larutan dan persentase degradasi

metanil yellow 10 ppm pada potensial 12 V selama 15

menit

33

4.7 Kurva hubungan waktu dengan persen degradasi metanil

yellow 25 ppm

35

4.8 Spektrum UV-Vis sampel hasil degradasi elektrokimia

metanil yellow 25 ppm pada berbagai variasi waktu

35

4.9 Perkiraan mekanisme reaksi degradasi metanil yellow 37

4.10 Kurva kinetika reaksi orde satu metanil yellow 38

4.11 Voltammogram metanil yellow dengan berbagai laju pindai 39



DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

4.12 Voltammogram larutan metanil yellow sebelum dan

sesudah degradasi pada keadaan optimum

41

4.13 Kurva hubungan antara konsentrasi metanil yellow dan

energi listrik (E) (Watt.detik)

44

4.14 Kurva hubungan antara massa metanil yellow terhadap tarif

energi listrik untuk mendegradasi

45

4.15 Hasil uji gas CO2 pada larutan metanil yellow 48



DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Judul Lampiran

1 Pembuatan Larutan

2 Perhitungan

3 Perhitungan Luas Permukaan Karbon

4 Data Persentase Degradasi Metanil Yellow pada Variasi

Potensial

5 Persentase Hasil Degradasi MetanilYellow pada Berbagai

Nilai pH

6 Data Persentase Degradasi Metanil Yellow pada Variasi

Waktu

7 Gambar Optimasi pH Larutan Metanil Yellow Sebelum

Didegradasi

8 Gambar Optimasi Waktu Larutan Metanil Yellow

9 Data Kinetika Kimia Penetuan Orde Laju Reaksi

10 Voltammogram Hasil Analisis pada Masing-Masing Laju

Pindai

11 Data Kebutuhan Energi Listrik untuk Metanil Yellow

12 Data Hasil Analisis COD Metanil Yellow dan NaCl

13 Rangkaian Alat Proses Uji Senyawa CO2

DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW …repository.unair.ac.id/23798/1/HALAMAN DEPAN.pdfdegradasi...

Documents

Transcript of DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW …repository.unair.ac.id/23798/1/HALAMAN DEPAN.pdfdegradasi...