Photocatalytic Treatment of Heavy Metal Waste Cr(VI) withTiO2 Photocatalyst

Authors

Slamet Slamet, Departemen Teknik Gas dan Petrokimia, Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424, IndonesiaFollow
Riyadi Syakur, Departemen Teknik Gas dan Petrokimia, Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia
Wahyu Danumulyo, Departemen Teknik Gas dan Petrokimia, Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia

Abstract

Photocatalytic Treatment of Heavy Metal Waste Cr(VI) with TiO2 Photocatalyst. The photocatalytic reduction of hexavalent chromium/Cr(VI) using TiO2 and copper-doped TiO2 as photocatalysts have been studied in stirred tank and circulating photoreactors. All photocatalysts were characterized with FTIR (Fourier Transform Infra Red), BET (Brunauer-Emmett-Teller), XRD (X-Ray Diffraction) and SEM (Scanning Electron Microscope). TiO2 Merck and Degussa P-25 are the commercial photocatalysts used to compare the photocatalytic activity of all the prepared catalysts. Blank test experiments as well as the effect of dopants, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) and activated carbon addition were studied. Cr(VI) reduction on various pH and initial Cr(VI) concentration were also conducted. The results of the experiments showed that the addition of EDTA as a hole scavenger can increases the activity of all catalysts at about 10%. Rate of Cr(VI) photoreduction is more feasible at low pH and low initial Cr(VI) concentration. The addition of activated carbon (AC) increases the photocatalytic activity at about 5% due to the synergy effect between catalyst and AC. Pure TiO2 powder prepared from TiCl4 has the highest activity in reducing Cr(VI) with the conversion of 80% due to the high crystalline (anatase) and surface area. Photoreduction of Cr(VI) over TiO2 film photocatalyst in circulating photoreactor has not shown a significant result yet. Therefore it is needed to improve furthermore the photoreactor system especially for the film type photocatalyst.

Bahasa Abstract

Reduksi fotokatalitik terhadap limbah logam berat Cr(VI) dengan menggunakan fotokatalis TiO2 telah dilakukan dalam fotoreaktor tangki berpengaduk dan fotoreaktor sirkulasi. Reduksi Cr(VI) dilakukan dengan katalis TiO2 murni hasil preparasi dari bahan awal TiCl4 dan Ti-acac dan katalis TiO2 yang dimodifikasi dengan penambahan 1% Cu atau CuO. Katalis hasil preparasi dikarakterisasi dengan FTIR (Fourier Transform Infra Red), XRD (X-Ray Diffraction), BET (Brunauer-Emmett-Teller) dan SEM (Scanning Electron Microscope). Seluruh katalis hasil preparasi diuji aktivitasnya dan dibandingkan dengan katalis komersial TiO2 Merck dan Degussa P-25. Parameter-parameter yang diuji meliputi test blanko, variasi jenis katalis, efek penambahan EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), pengaruh pH larutan, variasi konsentrasi awal Cr(VI), dan pengaruh penambahan karbon aktif. Hasil uji aktivitas fotokatalitik menunjukkan bahwa penambahan EDTA sebagai hole scavenger dapat meningkatkan aktivitas fotokatalisis sebesar 10 %. Laju reduksi Cr(VI) lebih cepat terjadi pada pH rendah dan pada konsentrasi awal Cr(VI) yang rendah. Penambahan karbon aktif dapat meningkatkan aktifitas fotokatalisis sekitar 5%, karena adanya efek sinergis antara karbon aktif dengan katalis. Katalis serbuk TiO2 murni yang dipreparasi dari bahan awal TiCl4 memiliki aktivitas tertinggi dalam mereduksi limbah Cr(VI) menjadi Cr(III), dengan konversi sekitar 80%. Hal ini disebabkan oleh tingginya luas permukaan dan kristal anatase yang terbentuk. Fotoreduksi limbah Cr(VI) yang dilakukan dengan katalis film dalam reaktor sirkulasi belum menunjukkan hasil yang signifikan. Oleh karena itu perlu dikembangkan lagi sistem reaktor yang lebih efektif untuk katalis bentuk film.

References

1. D.E. Kimbrough, Y. Cohen, A. M. Winer, Critical Reviews in Environ. Sci. and Technol.29 (1999)1.
2. Slamet, N. Suryantini, R. Syakur, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Proses Kimia IV, Depok, Indonesia, 2002, p.C11.2–11.8.
3. L.B. Khalil, W. Mourad, M.W. Rophael, Appl. Catal. B, 17 (1998) 267.
4. I. Sopyan, Alami 3 (1998) 45.
5. I. Sopyan, Majalah BPPT No. LXXXVIII (1998) 129.
6. J.A. Navio, G. Colon, M. Trillas, J. Peral, X. Domenech, J.J. Testa, J. Padron, D. Rodriguez, M.I. Litter, Appl. Catal. B 16 (1998) 187.
7. E. Kostina, Skripsi Sarjana, Jurusan Teknik Gas dan Petrokimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, 2000.
8. H.S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 2nd Ed., Prentice Hall International Series, 1992.

Recommended Citation

Slamet, Slamet; Syakur, Riyadi; and Danumulyo, Wahyu (2003) "Photocatalytic Treatment of Heavy Metal Waste Cr(VI) withTiO2 Photocatalyst," Makara Journal of Technology: Vol. 7: Iss. 1, Article 5.
DOI: 10.7454/mst.v7i1.132
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol7/iss1/5