Perbandingan Karbon Aktif Dari Ampas Tebu, ZIF-8, Dan Kompositnya Sebagai Adsorben Dan Fotokatalis Degradasi Metilen Biru

Abti, Salsabilla Nur (2025) Perbandingan Karbon Aktif Dari Ampas Tebu, ZIF-8, Dan Kompositnya Sebagai Adsorben Dan Fotokatalis Degradasi Metilen Biru. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5004211040_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (8MB) | Request a copy

Abstract

Riset ini memanfaatkan limbah ampas tebu sebagai bahan baku karbon aktif (AC) yang dikombinasikan dengan Zeolitic Imidazolate Framework-8 (ZIF-8) untuk membentuk komposit AC/ZIF-8 sebagai material adsorben dan fotokatalis dalam degradasi metilen biru (MB). AC disintesis melalui cara kimia menggunakan ZnCl₂, sedangkan ZIF-8 dibuat dengan metode presipitasi menggunakan pelarut air pada suhu ruang. Komposit AC/ZIF-8 dibuat dengan variasi massa AC sebesar 5, 10, dan 20%. Karakterisasi XRD menunjukkan struktur kristal ZIF-8 tetap terjaga pada seluruh komposit. Spektra FTIR menampilkan vibrasi Zn–N pada 422 cm⁻¹, struktur khas koordinasi ZIF-8, serta pita grafitik AC di sekitar 1577 cm⁻¹. Hasil SEM menunjukkan kristal ZIF-8 berbentuk sferis, sedangkan AC memiliki morfologi serat dan balok memanjang dengan pori khas hasil aktivasi ZnCl₂. Hasil uji adsorpsi menunjukkan kapasitas tertinggi berturut-turut pada AC (81,71 mg/g), AC(20)/ZIF-8 (45,9 mg/g), AC(10)/ZIF-8 (38,69 mg/g), ZIF-8 (36,57 mg/g), dan AC(5)/ZIF-8 (31,76 mg/g). Kinetika adsorpsi mengikuti model orde dua semu, dengan isoterm Freundlich untuk ZIF-8 dan komposit, serta Langmuir untuk AC. Pada uji fotokatalitik, degradasi MB tertinggi ditunjukkan pada AC (99,53%), diikuti oleh ZIF-8 (70,61%), AC(5)/ZIF-8 (65,84%), AC(10)/ZIF-8 (59,41%), dan AC(20)/ZIF-8 (57,95%). Kinetika fotokatalitik menunjukkan AC(5)/ZIF-8 dan AC mengikuti orde dua, ZIF-8 orde satu, sedangkan AC(10)/ZIF-8 dan AC(20)/ZIF-8 mengikuti orde nol. Material AC dan AC(5)/ZIF-8 menunjukkan integrasi material yang baik dan performa kinetik yang lebih unggul dibanding ZIF-8 murni. Sementara itu, penambahan AC sebesar 20% menyebabkan agregasi dan penurunan performa fotokatalitik. FTIR setelah adsorpsi menunjukkan pita baru di 1580 cm⁻¹ yang menandakan interaksi MB di permukaan adsorben, sementara setelah fotokatalitik dengan energi celah pita (band gap) AC(5)/ZIF-8 sebesar 4,5 eV, lebih rendah dibanding ZIF-8 sebesar 4,8 eV, pita tersebut melemah menandakan keberhasilan proses degradasi.
===================================================================================================================================
This study utilizes sugarcane bagasse waste as a precursor for activated carbon (AC), which is combined with Zeolitic Imidazolate Framework-8 (ZIF-8) to form AC/ZIF-8 composites as adsorbent and photocatalyst materials for the degradation of methylene blue (MB). AC was synthesized chemically using ZnCl₂, while ZIF-8 was prepared via a precipitation method using water as the solvent at room temperature. The AC/ZIF-8 composites were synthesized with AC mass variations of 5, 10, and 20%. XRD characterization confirmed that the crystalline structure of ZIF-8 remained intact in all composites. FTIR spectra showed Zn–N vibrations at 422 cm⁻¹, the characteristic coordination structure of ZIF-8, and a graphitic band of AC around 1577 cm⁻¹. SEM analysis revealed that ZIF-8 crystals had a spherical morphology, while AC exhibited fibrous and elongated block structures with pores typical of ZnCl₂ activation. Adsorption tests showed the highest capacities in the following order: AC (81,71 mg/g), AC(20)/ZIF-8 (45,9 mg/g), AC(10)/ZIF-8 (38,69 mg/g), AC(5)/ZIF-8 (31,76 mg/g), and ZIF-8 (36,57 mg/g). Adsorption kinetics followed a pseudo-second-order model, with the Freundlich isotherm fitting ZIF-8 and the composites, and the Langmuir isotherm fitting AC. In photocatalytic tests, the highest MB degradation was observed for AC (99,53%), followed by ZIF-8 (70,61%), AC(5)/ZIF-8 (65,84%), AC(10)/ZIF-8 (59,41%), and AC(20)/ZIF-8 (57,95%). Photocatalytic kinetics showed that AC(5)/ZIF-8 and AC followed second-order kinetics, ZIF-8 followed first-order kinetics, while AC(10)/ZIF-8 and AC(20)/ZIF-8 followed zero-order kinetics. AC and AC(5)/ZIF-8 demonstrated good material integration and superior kinetic performance compared to pure ZIF-8. However, the addition of 20% AC led to aggregation, which reduced photocatalytic performance. Post-adsorption FTIR spectra showed a new band at 1580 cm⁻¹, indicating the interaction of MB on the adsorbent surface. Meanwhile, after photocatalysis using AC(5)/ZIF-8, which has a band gap energy of 4,5 eV lower than that of ZIF-8 (4,8 eV), the band weakened, indicating the successful degradation of MB.
Keywords: Activated Carbon, Methylene Blue, Photocatalytic Degradation, Sugarcane Bagasse, ZIF-8.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Ampas Tebu, Degradasi Fotokatalitik, Karbon Aktif, Metilen Biru, ZIF-8 Activated Carbon, Methylene Blue, Photocatalytic Degradation, Sugarcane Bagasse, ZIF-8
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD502 Chemical kinetics Q Science > QD Chemistry > QD716 Photocatalysis.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Salsabilla Nur Abti
Date Deposited:	06 Aug 2025 04:12
Last Modified:	06 Aug 2025 04:12
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127735

Actions (login required)

View Item