Sintesis Dan Karakterisasi Fe3O4/Zeolit-NaY Sebagai Katalis Reaksi Fenton Untuk Mendegradasi Metilen Biru

Astira, Dinia (2023) Sintesis Dan Karakterisasi Fe3O4/Zeolit-NaY Sebagai Katalis Reaksi Fenton Untuk Mendegradasi Metilen Biru. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6004211004-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Reaksi Fenton merupakan suatu advanced oxydation process (AOP) yang dapat digunakan untuk menguraikan senyawa organik stabil seperti metilen biru (MB). Reaksi Fenton diinisiasi oleh pembentukan radikal hidroksil dan hidroperoksil dari H2O2 yang dikatalisis oleh Fe3O4 (magnetit). Partikel-partikel katalis Fe3O4 mudah menggumpal karena bersifat magnet yang menyebabkan penurunan luas permukaan katalis. Zeolit-NaY dapat digunakan sebagai support untuk mencegah penggumpalan partikel-partikel Fe3O4. Zeolit-NaY diketahui memiliki luas permukaan besar, berpori mikro, dan permukaannya bermuatan negatif. Pada penelitian ini telah disintesis katalis komposit Fe3O4/zeolit-NaY dengan dua metode yang berbeda. Zeolit-NaY berperan sebagai pendukung katalis Fe3O4. Metode pertama dilakukan dengan mencampurkan serbuk nano Fe3O4 dengan gel overall zeolit-NaY dan dilanjutkan dengan proses hidrotermal, sedangkan pada metode kedua komposit disintesis dengan mencampurkan zeolit-NaY ke dalam larutan prekursor sintesis Fe3O4. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa Fe3O4 dan zeolit-NaY telah terbentuk dan dikuatkan dengan data FTIR. Data SEM dan PSA menunjukkan bahwa partikel-partikel Fe3O4 berukuran nano. Gambar TEM memperlihatkan bahwa pembentukan komposit berhasil mengurangi aglomerasi Fe3O4 dan bentuk core-shell juga teridentifikasi pada komposit katalis yang disintesis dengan metode kedua menggunakan pelarut air (FeZ-2). Luas permukaan komposit katalis berkisar dari 26,82 m2/g yang ditunjukkan oleh CS-2 (metode pertama) dan 503,29 m2/g yang ditunjukkan oleh FeZ-2. Pada kondisi reaksi optimum dan waktu reaksi 60 menit, FeZ-A (metode kedua dengan pelarut HCl) dan CS-2 mampu menurunkan konsentrasi MB lebih dari 98% sedangkan FeZ-2 hanya 83%. FeZ-A mampu mempertahankan aktivitasnya di atas 60% sampai 15 kali penggunaan. Komposit katalis FeZ-2 memiliki aktivitas yang lebih rendah dibandingkan FeZ-A tetapi mengalami leaching ion Fe ke dalam larutan MB yang paling rendah. Aktivitas katalis Fe3O4/zeolit-NaY mengikuti urutan FeZ-A>FeZ-2>CS-2 dan kinerja ketiganya jauh lebih baik daripada katalis Fe3O4 saja. Adapun urutan kestabilan ketiganya ialah FeZ-A>FeZ-2>CS-2
====================================================================================================================================
The Fenton reaction is an advanced oxidation process (AOP) which can be used to decompose stable organic compounds such as methylene blue (MB). The Fenton reaction is initiated by the formation of hydroxyl and hydroperoxyl radicals from H2O2 catalyzed by Fe3O4 (magnetite). The Fe3O4 catalyst particles easily agglomerate because they are magnetic which causes a decrease in the surface area of the catalyst. Zeolite-NaY can be used as a support to prevent the agglomeration of Fe3O4 particles. Zeolite-NaY is known to have a large surface area, is micro-porous, and has a negatively charged surface. In this research, a Fe3O4/zeolite-NaY composite catalyst was synthesized using two different methods. Zeolite-NaY acts as a support for the Fe3O4 catalyst. The first method was carried out by mixing Fe3O4 nanopowder with overall zeolite-NaY gel and followed by a hydrothermal process, while in the second method the composite was synthesized by mixing zeolite-NaY into the Fe3O4 synthesis precursor solution. XRD characterization results show that Fe3O4 and zeolite-NaY have been formed and confirmed by FTIR data. SEM and PSA data show that the Fe3O4 particles are nano-sized. TEM images show that the formation of the composite succeeded in reducing Fe3O4 agglomeration and the core-shell shape was also identified in the catalyst composite synthesized by the second method using water as a solvent (FeZ-2). The surface area of the catalyst composites ranged from 26.82 m2/g indicated by CS-2 (first method) and 503.29 m2/g indicated by FeZ-2. At the optimum reaction conditions and reaction time of 60 minutes, FeZ-A (second method with HCl solvent) and CS-2 were able to reduce the concentration of MB by more than 98% while FeZ-2 was only 83%. FeZ-A is able to maintain its activity above 60% for up to 15 times of use. The FeZ-2 composite catalyst had lower activity than FeZ-A but experienced the lowest leaching of Fe ions into the MB solution. The activity of the Fe3O4/zeolite-NaY catalyst followed the order of FeZ-A>FeZ-2>CS-2 and the performance of the three was much better than the Fe3O4 catalyst alone. The stability order of the three is FeZ-A>FeZ-2>CS-2

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Fe3O4, Zeolite-NaY, Catalyst, Composite, Heterofenton, Fe3O4, Zeolit-NaY, Katalis, Komposit, dan Heterofenton
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD501 Catalysis. Catalysts.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Dinia Astira
Date Deposited:	16 Feb 2023 02:45
Last Modified:	16 Feb 2023 02:45
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/97348

Actions (login required)

View Item