DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW
MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO
SKRIPSI
Muhamad Rosyid Habibulah
PROGRAM STUDI KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2016
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW
MENGGUNAKAN ELEKTRODA KARBON/ZnO
SKRIPSI
Muhamad Rosyid Habibulah
PROGRAM STUDI KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2016
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL YELLOW MENGGUNAKAN
ELEKTRODA KARBON/ZnO
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia
Pada Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Disetujui oleh:
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI
Judul : Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan
Elektroda Karbon/ZnO
Penyusun : Muhamad Rosyid Habibulah
NIM : 081115037
Pembimbing I : Dr. Muji Harsini, M.Si
Pembimbing II : Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA
Tanggal Ujian : 20 Januari 2016
Disetujui oleh :
Mengetahui,
Ketua Program Studi Departemen Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Dr. Purkan, M.Si
NIP. 19721116 199702 1 001
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya:
Nama : Muhamad Rosyid Habibulah
NIM : 081115037
Program Studi : Kimia
Fakultas : Sains dan Teknologi
Jenjang : Sarjana (S1)
Menyatakan bahwa saya tidak melakukan kegiatan plagiat dalam penulisan skripsi
saya yang berjudul:
Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO
Apabila suatu saat nanti terbukti melakukan tindakan plagiat, maka saya akan
menerima sanksi yang telah diterapkan.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan
sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan hidayah-Nya
penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul “Degradasi Elektrokimia
Metanil Yellow Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO”. Skripsi ini dibuat
untuk memenuhi persyaratan akademis pendidikan sarjana sains dalam bidang
Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
Penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada
semua pihak yang telah membantu dan memberikan bimbingan serta motivasi
kepada penulis, khususnya kepada:
1. Bapak Dr. Suyanto, Ir. M.Si selaku dosen wali dan dosen penguji yang
telah memberi saran, masukan, dan arahan selama proses perkuliahan
2. Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Drs. Handoko
Darmokoesoemo, DEA selaku pembimbing II yang telah memberikan
bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan skripsi ini
3. Dr. Mulyadi Tanjung, M.S selaku dosen penguji yang telah memberikan
masukan, kritik dan saran untuk kebaikan skripsi ini
4. Dr. Purkan, M.Si selaku kepala Departemen Kimia Fakultas Sains dan
Teknologi serta seluruh dosen dan karyawan program studi Kimia
Universitas Airlangga
5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa, dukungan,
dan materi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
6. Rekan-rekan angkatan 2011 yang telah memberikan banyak bantuan dan
doa untuk kelancaran penulisan skripsi ini serta semua pihak yang tidak
bisa penulis sebutkan satu per satu
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan.
Sehingga kritik dan saran diharapkan demi sempurnanya penulisan.
Surabaya, Januari 2016
Penulis
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
Habibulah, M. R., 2016. Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow
Menggunakan Elektroda Karbon/ZnO. Skripsi di bawah bimbingan Dr.
Muji Harsini, M.Si dan Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Departemen
Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya.
ABSTRAK
Penelitian yang telah dilakukan ini bertujuan untuk mendegradasi zat warna
metanil yellow dengan menggunakan sumber tegangan potensial dan arus tertentu
yang dialirkan melalui elektroda karbon/ZnO sebagai anoda dan elektroda perak
sebagai katoda. Degradasi dengan variasi potensial, pH dan waktu dilakukan pada
larutan metanil yellow yang mengandung elektrolit pendukung NaCl 0,1 M. Hasil
analisis diperoleh kondisi optimum pH 1 dan potensial 12 V dengan waktu
degradasi selama 15 menit. Pada voltammetri terjadi reaksi ECE pada permukaan
elektroda, dengan mekanisme kimia mengikuti reaksi elektrokimia, yaitu transfer
elektron irreversibel, diikuti oleh reaksi kimia yang irreversibel. Metode ini dapat
menurunkan nilai COD sampai 75,045% dan mendegradasi sampai 94,06 %
larutan metanil yellow 25 ppm selama 30 menit. Proses degradasi pada penelitian
ini mengikuti kinetika reaksi orde satu. Hasil penelitian menunjukkan metanil
yellow sudah terdegradasi menjadi CO2.
Kata kunci : metanil yellow, elektroda karbon/ZnO, degradasi elektrokimia
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
Habibulah, M. R., 2016. Electrochemical Degradation of Metanil Yellow
Using Carbon/ZnO Electrodes. The final research is under guidance of Dr.
Muji Harsini, M.Si dan Drs. Handoko Darmokoesoemo, DEA Department of
Chemistry, Faculty Science and Technology Airlangga University, Surabaya.
ABSTRACT
Degradation of metanil yellow dye by using a voltage source potential and certain
current is passed through carbon/ZnO electrodes as anode and silver electrodes as
cathode has been developed in this research. Degradation with variation of
potential, pH and time is performed into solution of metanil yellow containing
electrolytes support NaCl 0,1 M . Results of this analysis obtained optimum
conditions of pH 1 and potential 12 V at degradation time for 15 minutes. In the
voltammetry ECE reaction occurs on the surface of the electrode, the chemical
mechanism follows the electrochemical reaction, which is irreversible electron
transfer, followed by a irreversible chemical reaction. This method can reduce the
COD value up to 75,045% and 94,06 % degrade metanil yellow solution at 25
ppm during 30 minutes. The degradation process in this study follows the first
order reaction kinetics. The result of analysis show that metanil yellow is
degraded and produce CO2.
Key word : metanil yellow, karbon/ZnO electrodes, electrochemical degradation
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL LUAR ............................................................................................... i
SAMPUL DALAM ........................................................................................... ii
LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. iii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ v
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ...................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
ABSTRAK ......................................................................................................... viii
ABSTRACT ....................................................................................................... ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 5
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 5
1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Metanil Yellow ................................................................................ 7
2.2 Metode Degradasi Metanil Yellow ................................................. 8
2.3 Degradasi Elektrokimia .................................................................. 10
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan ..................................................... 15
3.2 Bahan dan Alat Penelitian ............................................................... 15
3.2.1 Bahan penelitian .................................................................... 15
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
3.2.2 Alat penelitian ....................................................................... 15
3.3 Cara Kerja ....................................................................................... 16
3.3.1 Penentuan luas permukaan karbon nanopori ......................... 17
3.3.2 Optimasi komposisi dan penghantar arus serta pembuatan
elektroda pasta karbon dengan material doping ZnO
(C/ZnO) .................................................................................. 17
3.3.3 Sel degradasi elektrokimia .................................................... 18
3.3.4 Pembuatan larutan induk MY 1000 ppm............................... 19
3.3.5 Pembuatan larutan kerja 25 ppm ........................................... 19
3.3.6 Pembuatan larutan MY untuk kurva baku ............................. 20
3.3.7 Penentuan panjang gelombang maksimum larutan metanil
mmmnyellow ................................................................................... 20
3.3.8 Pembuatan kurva standar MY ............................................... 20
3.4 Degradasi Elektrokimia Metanil Yellow ......................................... 21
3.4.1 Optimasi potensial degradasi ................................................. 21
3.4.2 Optimasi pH larutan .............................................................. 21
3.4.3 Penentuan waktu optimum degradasi metanil yellow ........... 22
3.5 Penentuan Kinetika Reaksi Kimia ................................................... 22
3.6 Analisis Metanil Yellow Secara Voltammetri Siklik ...................... 23
3.7 Kebutuhan Energi Listrik ............................................................... 23
3.8 Analisis dan Penentuan Nilai COD Metanil Yellow ....................... 24
3.9 Analisis Hipoklorit (OCl-) ............................................................. 25
3.10 Analisis Ion Klorida (Cl-) ............................................................... 25
3.11 Analisis Gas CO2 ........................................................................... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Metanil Yellow .......... 27
4.2 Pembuatan Kurva Baku Metanil Yellow ......................................... 28
4.3 Pemilihan Material Penghantar Arus dan Optimasi
Komposisi Elektroda Pasta Karbon/ZnO ....................................... 29
4.4 Optimasi Potensial Degradasi ......................................................... 32
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
4.5 Optimasi pH Larutan Metanil Yellow ............................................. 33
4.6 Optimasi Waktu Degradasi Metanil Yellow.................................... 34
4.7 Hasil Kinetika Reaksi Kimia .......................................................... 38
4.8 Hasil Analisis Metanil Yellow Secara Voltammetri Siklik ............. 39
4.9 Kebutuhan Energi Listrik................................................................ 43
4.10 Analisis COD ............................................................................... 45
4.11 Analisis Hipoklorit (OCl-) ............................................................ 46
4.12 Analisis Klorida (Cl-) .................................................................... 47
4.13 Uji Senyawa CO2 ......................................................................... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................... 49
5.2 Saran .............................................................................................. 50
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 51
LAMPIRAN
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Tabel Halaman
3.1 Perbandingan komposisi elektroda 17
4.1 Absorbansi larutan metanil yellow pada berbagai
konsentrasi
28
4.2 Hasil optimasi komposisi elektroda dan penghantar arus
elektroda
31
4.3 Hasil pengukuran arus puncak katodik dan anodik pada
metanil yellow
40
4.4 Data hasil pengukuran arus puncak dan persen degradasi
dari masing -masing voltammogram
42
4.5 Data energi dan tarif listrik/kWh yang dibutuhkan untuk
degradasi metanil yellow dalam berbagai konsentrasi dan
waktu
43
4.6 Analisis COD larutan metanil yellow dan NaCl pada saat
sebelum dan sesudah degradasi
45
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Gambar Halaman
2.1 Struktur molekul dari metanil yellow 7
2.2 Skema jalur penghilangan polutan selama oksidasi
elektrokimia
11
3.1 Diagram alir langkah kerja penelitian 16
3.2 Elektroda C/ZnO 18
3.3 Rangkaian alat degradasi elektrokimia 19
4.1 Spektrum UV-Vis larutan metanil yellow pada konsentrasi
6 ppm
27
4.2 Kurva baku larutan metanil yellow dengan berbagai
konsentrasi
28
4.3 Elektroda pasta karbon/ZnO 30
4.4 Kurva hubungan komposisi elektroda dan persen degradasi 32
4.5 Kurva hubungan antara potensial degradasi terhadap
persentase metanil yellow 10 ppm yang terdegradasi dalam
larutan elektrolit NaCl 0,1 M selama 15 menit
32
4.6 Kurva hubungan antara pH larutan dan persentase degradasi
metanil yellow 10 ppm pada potensial 12 V selama 15
menit
33
4.7 Kurva hubungan waktu dengan persen degradasi metanil
yellow 25 ppm
35
4.8 Spektrum UV-Vis sampel hasil degradasi elektrokimia
metanil yellow 25 ppm pada berbagai variasi waktu
35
4.9 Perkiraan mekanisme reaksi degradasi metanil yellow 37
4.10 Kurva kinetika reaksi orde satu metanil yellow 38
4.11 Voltammogram metanil yellow dengan berbagai laju pindai 39
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Gambar Halaman
4.12 Voltammogram larutan metanil yellow sebelum dan
sesudah degradasi pada keadaan optimum
41
4.13 Kurva hubungan antara konsentrasi metanil yellow dan
energi listrik (E) (Watt.detik)
44
4.14 Kurva hubungan antara massa metanil yellow terhadap tarif
energi listrik untuk mendegradasi
45
4.15 Hasil uji gas CO2 pada larutan metanil yellow 48
ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI DEGRADASI ELEKTROKIMIA METANIL... M. ROSYID H.
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Judul Lampiran
1 Pembuatan Larutan
2 Perhitungan
3 Perhitungan Luas Permukaan Karbon
4 Data Persentase Degradasi Metanil Yellow pada Variasi
Potensial
5 Persentase Hasil Degradasi MetanilYellow pada Berbagai
Nilai pH
6 Data Persentase Degradasi Metanil Yellow pada Variasi
Waktu
7 Gambar Optimasi pH Larutan Metanil Yellow Sebelum
Didegradasi
8 Gambar Optimasi Waktu Larutan Metanil Yellow
9 Data Kinetika Kimia Penetuan Orde Laju Reaksi
10 Voltammogram Hasil Analisis pada Masing-Masing Laju
Pindai
11 Data Kebutuhan Energi Listrik untuk Metanil Yellow
12 Data Hasil Analisis COD Metanil Yellow dan NaCl
13 Rangkaian Alat Proses Uji Senyawa CO2