Pemanfaatan Biochar Magnetik Ni dari Kulit Jeruk untuk Pengolahan Limbah Zat Warna Laboratorium

Abstract

Limbah zat warna dari kegiatan laboratorium kimia berpotensi mencemari lingkungan karena mengandung senyawa organik kompleks yang sulit terdegradasi secara alami. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengaplikasikan material biochar/Ni dari limbah kulit jeruk peras sebagai katalis dalam pengolahan limbah zat warna melalui metode oksidasi fotokatalitik dan oksidasi katalitik berbantuan gelombang mikro. Sintesis biochar/Ni dilakukan melalui metode impregnasi logam nikel dengan konsentrasi 20% pada biomassa kulit jeruk peras, kemudian dilanjutkan dengan proses pirolisis pada suhu 500 °C selama 1 jam dalam aliran gas N2. Material hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan XRD, SEM-EDX, dan FTIR. Hasil karakterisasi menunjukkan adanya fase kristalin Ni dengan struktur face-centered cubic (FCC) dan ukuran kristalit rata-rata 14,38 nm. Analisis SEM-EDX menunjukkan morfologi biochar yang berpori dengan distribusi partikel Ni yang merata serta kandungan Ni sebesar 22,18%, sedangkan analisis FTIR mengonfirmasi keberadaan gugus fungsi hidroksil, karbonil, serta ikatan Ni pada permukaan material. Uji aktivitas oksidasi fotokatalitik menunjukkan bahwa biochar/Ni mampu mendegradasi berbagai limbah zat warna laboratorium dengan efisiensi degradasi sebesar 88% (LK2), 85,21% (LK1), 82,1% (LK4), dan 32,09% (LK3) serta menunjukkan penurunan kadar COD pada masing-masing sampel limbah setelah proses fotokatalitik selama 120 menit. Aktivitas fotokatalitik tersebut dipengaruhi oleh mekanisme surface plasmon resonance (SPR) pada partikel nikel yang meningkatkan pembentukan spesies oksidatif reaktif. Selanjutnya, pada uji oksidasi katalitik berbantuan gelombang mikro, penggunaan katalis biochar/Ni sebesar 0,1 gram selama 10 menit mampu mendegradasi limbah zat warna sebesar 84,15% dengan penurunan COD dari 507 mg/L menjadi 437 mg/L. Peningkatan massa katalis menjadi 0,2 gram meningkatkan degradasi hingga 90,90% dengan penurunan COD dari 110,33 mg/L menjadi 47 mg/L dan efisiensi penurunan COD sebesar 57,40%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biochar/Ni dari limbah kulit jeruk peras berpotensi sebagai katalis ramah lingkungan dalam pengolahan limbah zat warna laboratorium.