JURNAL KIMIA

ORTHO-CHLOROANILINE DEGRADATION UNDER THE INFLUENCE OF OZONE IN AQUEOUS SOLUTION

Untuk Memenuhi Tugas pada Mata Kuliah Teknologi Informasi dan Komunikasi

(AMDK 322)

Dosen Pembimbing: Drs. Syahmani, M.Si

Nama : Karina Nurul Fajar

NIM : A1C311216

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARMASIN

2012

Indo. J. Chem, 2007., 7 (2), 137-140

Degradasi Orto-kloroanilin Dibawah Pengaruh Ozon di Larutan Air

Ermin Katrin Winarno*

Pusat Aplikasi Isotop dan Teknologi Radiasi, Badan Tenaga Nuklir NasionalJl. Cinere Pasar Jumat, Lebak Bulus, Jakarta Selatan, 12440

Diterima 16 Februari 2007; yang diterima 14 Mei 2007

ABSTRAK

Studi pada degradasi 2-kloroanilin (2-ClA) digunakan sebagai model polutan air dengan ozonisasi telah dilakukan. Perubahan spektrum dan konsentrasi substrat larutan diukur dengan spektrofotometer serta dengan metode HPLC. Perubahan pH larutan setelah ozonisasi diamati. Hasil dari produk yang terbentuk (ion klorida, ion amonium, dan formaldehida) diselidiki sebagai fungsi dari waktu ozonisasi . Hasil penelitian menunjukkan bahwa ozonisasi memberikan ke degradasi efisien kepada 2-ClA.

Kata kunci: degradasi, orto-kloroanilin, ozon

PENDAHULUAN

Peningkatan kontaminasi senyawa kloro-organik di lingkungan adalah salah satu masalah yang terbesar untuk masa depan manusia. Produksi dan penggunaan berbagai pestisida yang mengandung klorin, berbagai bahan kimia, serta pupuk dalam pertanian modern, sebagian besar memberikan kontribusi pada pencemaran di dalam air tanah [1]. Di sisi lain, proses oksidasi lanjut (AOP) berdasarkan berbagai teknik yang telah diteliti sebagian besar pada skala laboratorium dan diusulkan untuk pemurnian air minum, air limbah industri, air tanah dan lindi TPA [1-3]. Teknik itu masih belum efisien, maka pengembangan metode baru dan efisien untuk radiasi degradasi polutan air diperlukan [3-5]. Untuk tujuan itu ozonisasi diusulkan [6-7]. Ozon adalah oksidator kuat dan digunakan pada skala teknis untuk pemurnian air minum serta air limbah [8,9]. Reaktivitas kimia ozon dengan berbagai zat telah dipelajari oleh beberapa peneliti [1,10,11]. Ozon (O3) Dapat bereaksi dengan zat terlarut oleh oksidasi langsung, O3 menyerang pada daerah kaya elektron dari zat pelarut atau dengan reaksi tidak langsung, OH radikal dihasilkan dari reaksi dekomposisi O3 sangat selektif dalam hal zat terlarut yang memiliki ikatan rangkap. Namun, pada pH> 6, radikal OH menjadi oksidan yang dominan. Meskipun radikal bereaksi sangat cepat dengan larutan organik dan anorganik (k = 108 untuk 1010 dm3 . mol-1 . S-1) [12], mereka kurang selektif untuk menyerang dalam larutan.

BAGIAN PERCOBAAN

Bahan

Ortho-kloroanilin (2-ClA) yang digunakan sebagai model senyawa dalam pekerjaan ini dibeli dari Fluka AG (Kemurnian tinggi,> 99,5%). Semua bahan kimia lainnya dari kualitas p.a. dan digunakan seperti yang diperoleh. Larutan 100 mL 1 x 10-4 mol.L-1 2-ClA dipersiapkan

menggunakan setidaknya tiga kali air suling baru. Ozon (6,6 x 10 -2 mol.L-1) dialirkan ke dalam larutan substrat berair.

Instrumentasi

Ozon Generator yang digunakan adalah Ozonia AG, Jenis CFS-1, 3A model. Pita penyerapan diukur dengan Perkin Elmer UV-Vis Spektrofotometer Lambda 16. PH larutan diukur dengan pH meter. Tingkat konsentrasi 2-ClA setelah setiap iradiasi ditentukan dengan menggunakan HPLC Hewlett-Packard, model 1046A/1050. Detektor amperometer-elektrokimia dan Kromasil 100-C18 kolom (150 mm x 4,6 mm) digunakan. Asam karboksilat diukur dengan menggunakan HPLC Shimadzu, LC Model 7A, uv detektor dan Shodex KC-811 kolom (300 mm x 8 mm) digunakan.

Prosedur

Ozonisasi 2-ClALarutan substrat itu dimasukkan ke dalam kapal radiasi yang dirancang khusus. Ozon dialirkan ke dalam larutan substrat. Setiap ozonisasi dilakukan pada laju aliran gas dari 1 L.min-1 O3. Waktu ozonisasi adalah 1, 2, 4, 5, 7, 9, 13, 18, dan 22 menit. Sampel diambil setelah waktu perlakuan tertentu.

AnalisaPenyerapan Spectra. Hasil degradasi pertama kali diikuti dengan mengukur perubahan dari penyerapan spektrum larutan 2-ClA tanpa ozon dan dengan perlakuan ozon, menggunakan UV-Vis spektrofotometer. Perubahan signifikan dari spektra (Tergantung dari pH larutan) diamati pada λ 232 nm dan 285 nm. Perubahan dari kepadatan optik (OD / cm) pada panjang gelombang ini sebagai fungsi dari absorbansi dipelajari sebagai indikator untuk radiasi degradasi 2-ClA.

Penentuan 2-CLA menggunakan HPLC. Tingkat konsentrasi 2-CLA setelah setiap iradiasi ditentukan dengan menggunakan metode HPLC. Eluen ituMeOH / H2O = 5/1 dan laju alir 1 mL / menit.

Penentuan ion klorida. Formasi ini dari ion klorida sebagai salah satu produk degradasi dilakukan mengikuti metode Florence [13]. Nilai OD/cm- ini tercatat pada λ = 460 nm Sebuah kalibrasi kurva digunakan untuk penentuan hasil.

Penentuan amonia. Amonia (diukur sebagai ion NH4+) ternyata menjadi salah satu produk

degradasi. Hasil ini ditentukan dengan cara Reagen Nessler dan penyerapan diukur pada λ = 410 nm [14].

Penentuan formaldehida. Untuk tujuan ini diterapkan dengan metode Nash [15]. Pembentukan formaldehida diukur dengan spektrofotometrik di 412 nm. Hasil yang diperoleh dihitung berdasarkan kurva kalibrasi.

Penentuan asam karboksilat. Asam karboksilat diukur dengan metode HPLC. Eluen adalah H3PO4 0,03% dan laju alir 1 mL / menit.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penyerapan Spektrum dari Larutan 2-ClA

Substrat 2-ClA memiliki pKa = 2.6. PH larutan 2-ClA yang digunakan dalam pekerjaan ini dijaga pada pH = 6,85. Oleh karena itu, bentuk substrat tanpa proton diselidiki dengan adanya O3.

Spektrum penyerapan 2-ClA (1 x 10-4 mol.L-1) menunjukkan dua maksima pada 232 nm dan 285 nm (lihat pada Gambar 2). Anilin klorinasi sering digunakan sebagai mulai bahan untuk sintesis kimia dan muncul sebagai polutan dalam air limbah industri. Karena hingga sekarang sangat sedikit diketahui pada degradasi dari kelompok ini zat menggunakan ozonisasi, sehingga 2-kloroanilin (2 -ClA) dipilih sebagai model substrat percobaan ini. Dalam Gambar 1 terlihat bahwa penyerapan larutan menurun dengan berjalannya waktu ozonisasi. Setelah 13 menit puncak penyerapan menghilang, itu adalah menunjukkan banyaknya substrat 2-ClA yang terdegradasi. Persentase penyerapan setelah 13 menit menurun menjadi 44%, ini menunjukkan bahwa masih ada senyawa lainnya sebagai produk degradasi, yang memiliki konjugasi ikatan ganda. Senyawa meningkat dengan meningkatnya waktu ozonisasi.

Gambar 1. Perubahan spektrum serapan dari 2-ClA (1 x 10-4 mol.L-1) Sebelum dan setelah ozonisasi

Gambar 2. Degradasi larutan 1 x 10-4 mol.dm-3 2-ClA dengan kehadiran O3 (6,6 x 10-2 mol.L-

1 O3) Sebagai fungsi waktu (mulai pH 6.85)

Gambar 3. Penurunan pH sebagai urutan ozonisasi dari larutan 1. 10-4 mol.L-1 2-ClA sebagai fungsi waktu (pH awal = 6.85)

Hasil degradasi 2-ClA menggunakan ozon diplot pada Gambar 2. Konsentrasi ozon yang tinggi (6,6 x 10-2 mol.dm-3), Sehingga degradasi 2-ClA sangat cepat, penguraian mencapai 100% dalam waktu 22 min.

Gambar 4. H+ (4a) ion klorida, (4b), NH3 / NH4+ (4c), dan formaldehida (4d) Pembentukan

sebagai urutan ozonisasi yang dari larutan air 1 x 10-4 mol L-1 2-ClA sebagai fungsi dari waktu (pH awal = 6.85)

Gambar 5. Kemungkinan OH-serangan di berbagai posisi dari molekul 2-ClA

Selama degradasi untuk berbagai periode waktu, penurunan pH larutan diamati (Gambar 3), dan pembentukan H+ dapat dilihat pada Gambar 4. pH awal 6,85 larutan substrat menurun menjadi 3,97 setelah ozonisasi selama 22 min. Hal ini menunjukkan bahwa produk senyawa asam terbentuk. Hasil yang diamati ion klorida adalah ditunjukkan pada Gambar 4b, 4c dan kemudian Gambar 4d ditampilkan ion Cl-, ion NH4

+ dan pembentukan formaldehida. Ini dibawa

sebagai indikator untuk degradasi substrat dengan ozon hanya dalam larutan. Setelah 22 menit, ozonisasi dari 2-ClA menghasilkan beberapa produk dari degradasi (ion klorida 3,15 x 10-5 mol L-1, ion NH4

+ 4,25 x 10-5 mol L-1, Dan formaldehida 1,34 x 10-5 mol L-1). Berdasarkan ketidakstabilan O3 dalam airpada suhu kamar dapat memulai reaksi sebagai berikut:

Kemungkinan serangan OH pada berbagai posisi (o -, m -, - p, dan ipso-posisi) dari molekul 2 -ClA diilustrasikan seperti Gambar 5. Berdasarkan hasil yang diamati ion klorida, ion NH4

+ dan formaldehida terbentuk, kemungkinan serangan OH dapat dijelaskan sebagai Gambar 6.

Gambar 6. Kemungkinan serangan OH

Dengan keberadaan O3, Substrat dapat membentuk ozonida yang mudah terurai untuk membentuk aldehida [3]:

Aldehid muccon serta asam mucconic dapat mengalami reaksi lebih lanjut dengan ozon menghasilkan asam karboksilat. Spesies pengoksidasi HO2

• /O2•- dapat menyerang substrat

yang terbentuk menunjukkan kemiripan dengan radikal OH (lihat eq. 7a-7d). Selain itu, sejumlah asam karboksilat (asam oksalat), aldehida (formaldehida), dll dapat terbentuk.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa ozonisasi dapat menguraikan 2-kloroanilin dengan cepat. Setelah 22 menit ozonisasi, terjadi degradasi 2-ClA 100% (6,6 x 10-

2 mol dm-3 O3). Degradasi 2-ClA dalam larutan air menggunakan ozonisasi diproduksi ion H+, ion klorida, ion NH4

+, formaldehida dan asam oksalat.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis sangat menghargai dukungan keuangan yang diberikan oleh IAEA, Wina, Austria yang membuat pekerjaan ini menjadi mungkin. Terima kasih juga kepada Profesor Nikola Getoff untuk bimbingannya, Mr Horst Wolfgner dan Dr K. Krapfenbauer untuk bantuan mereka serta pengenalan pada berbagai metode analisis.

REFERENSI

1. Getoff, N., 1993, Lanjutkan. India Acad. Sci.(Chem. Sci.), 105, 373-391.2. Getoff, N., 1997, radikal peroxyl dalam pengobatansolusi limbah, dalam: "peroxyl radikal", ed. ZBALFASSI, John Wiley & Sons Ltd, GB, 483-5063. Balcioglu, IA dan Getoff, N., 1998, Chemosphere,36, 1993-2005.4. Cooper, WJ, NIikelsen, MG, Meacham, DE,dan Cadavid, EM, 1992, Lingkungan. Sci. Kesehatan,127, 219-244.5. Solar, S., Solar, W., Getoff, N., 1986, Radiat. Phys.Kimia, 28., 229-234.6. Masten, S. dan Davies, SHR, 1994, Lingkungan. Sci.Technol. 28, 180A.7. Yao, CCD dan Haag, WR, 1991, Air Res.,25, 761-773.8. Masschelin, WJ (ed), 1982, ozonisasi Manual untukAir dan Pengolahan Air Limbah, John Wiley &

Sons, Chichester, Inggris.9. Beras, RG dan Netzer, A. (eds), 1984, Buku PanduanTeknologi Ozon dan Aplikasi, Kluwer,Dordrecht.10. Sehested, K., Holman, J. dan Hoigne, J., 1984, J.Phys. Chem .., 88, 5999.11. Sehested, K., Cornfitzen, H., Holman, J., Ficsher,CH dan Hart, EJ, 1991, Lingkungan. Sci. Technol.25, 1589.12. Buxton, GV, Greenstock, CL, Helman, WP danRoss, AB, 1988, Phys. Chem. Lihat. Data, 17,513.13. Florence, TM dan Farror, YT, 1971, Analyt.Chem. Acta, 54, 373-377.14. Charlot, G., 1964, Penentuan Colorimetric dariElemen-Prinsip dan Metode, Amsterdam,Elsevier Publishing Co, 320-321.15. Nash, T., 1953, Biochem, 55., 416-421.