Abstrak:

Fotolisis klorin adalah proses yang penting dalam pengolahan air limbah, namun masih banyak pengetahuan yang kurang tentang bagaimana panjang gelombang UV dapat mempengaruhi proses ini. Penelitian ini mempelajari pengaruh panjang gelombang pada fotolisis klorin dan pembentukan radikal sekunder dengan menggunakan sumber cahaya LED-UV berbeda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju fotodekay klorin sangat tergantung pada panjang gelombang, yang disebabkan oleh koefisien absorpsi molar dan yield kuantum yang berbeda-beda pada panjang gelombang yang berbeda. Model empiris yang dikembangkan dapat digunakan untuk memprediksi laju fotodekay klorin dan pembentukan radikal sekunder dengan tingkat akurasi yang baik.

Pendahuluan

Fotolisis klorin adalah proses yang penting dalam pengolahan air limbah, karena dapat menghilangkan mikroba dan senyawa kimia berbahaya. Meskipun demikian, penelitian tentang bagaimana panjang gelombang UV dapat mempengaruhi proses fotolisis klorin masih terbatas. Penelitian sebelumnya hanya meneliti laju fotolisis klorin pada panjang gelombang 254 nm (UV-C), 303-313 nm (UV-B), 355-365 nm (UV-A) dan 200-400 nm (MPUV) (Buxton et al., 1988; Remucal and Manley, 2016; Stefan, 2017). Panjang gelombang ini tidak dapat mempengaruhi laju fotolisis klorin dengan baik, karena tidak sesuai dengan spektrum absorpsi yang tertinggi dari klorin bebas. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh panjang gelombang pada fotolisis klorin dan pembentukan radikal sekunder dengan menggunakan sumber cahaya LED-UV berbeda.

Bahan dan Metode

Bahan kimia yang digunakan termasuk larutan hipoklorit sodium (4.0-5.0%), sulfite sodium, phosphate dibasik sodium, fosfat dihidrogen sodium, karbonat sodium, borat sodium, nitrobenzene, dan carbamazepine. Cairan deionized water yang dihasilkan oleh sistem Nanopure (Barnstead) digunakan untuk membuat larutan baku.

Pengumpulan cahaya UV dilakukan dengan menggunakan perangkat LED-UV (PearlBeam). Perangkat ini memiliki emisi panjang gelombang 257.7, 268, 282.3, dan 301.2 nm yang dapat digunakan untuk meneliti fotolisis klorin.

Hasil

Fig. 2 menunjukkan konstanta laju fotodekay klorin berbasis fluence pada panjang gelombang 257.7, 268, 282.3, dan 301.2 nm dan pH 5 dan 10. Konstanta laju ini meningkat dengan pH, yaitu 2.83 × 10^-5, 1.76 × 10^-5, 1.42 × 10^-5, dan 1.41 × 10^-5 m^2 J^-1 pada pH 5, serta 3.51 × 10^-4, 2.13 × 10^-4, 1.82 × 10^-4, dan 1.81 × 10^-4 m^2 J^-1 pada pH 10.

Kesimpulan

Laju fotodekay klorin dan OCl- sangat tergantung pada panjang gelombang, yang disebabkan oleh koefisien absorpsi molar dan yield kuantum yang berbeda-beda. Model empiris yang dikembangkan dapat digunakan untuk memprediksi laju fotodekay klorin dan pembentukan radikal sekunder dengan tingkat akurasi yang baik.

Penghargaan

Penelitian ini didukung oleh Hong Kong Research Grants Council (grant number 16202217). Kami juga ingin mengucapkan terimakasih kepada Mr. Ping Shen atas usulnya tentang programing Matlab.