C;3h EVALUASI LOC}AM ALKALI DAN ALKALI TANAH ASAM HU]riAT HASIL ISOLASI.TANAH GAMBUT
DALAM
A. Purwanto, Muzakky, Supriyanto. C P3TM-Batan,JI. BabarsariKotakPos 1008,Yogyakarta55010
ABSTRAK EVALUASI LOC,AM AL.KALI DAN ALKALI TANAH DALAM ASAM HUMA T HASIL ISOLASI TANAH GAMBUT. Telah dipelajari isolasi dan pemumian asam humat daTi tanah gambut Sumatra menggunakan proses basa NaOH. Evaluasi kemumian hasil, ditentukan kandungan logam alkali dan alkali tanah yang terdapat dalam asam humat menggunakan metode spektrofotometri serapan atom (SSA). Perr;obaan dilakukan dengan menimbang .:t 100 mg asam humat, dilarutkan dengan HNO3 suprapure dan HCIO4 pekat, dengan pemanasan. Hasil. evaluasi diperoleh bahwa kandungan Na dalam Humus> Silaut III > Silaut IV; dengan konsentrasi 8,8 -32,9 mg/gram, tetapi kandungan Na dalam Cecil 10,3 mg/gram. Kandungan : Na, Ca dan Mg dalam asam humat Silaut IV relatif kecil yaitu 0,36 -8,38 mg/gram. Sedangkan kandungan K dalam as,~m humat Humus, Silaut III dan Silaut IV relatif kecil antara 1,4 -6,9 mgigram, tetapi Ca dan Mg masih cukup besar antara 13-21 mg/gram Evaluasi kandungan Ca dan Mg dalam humus ,dan Silaut III masih tinggi antara 13,3 -20,5 mgigram dibandingkan dengan asam humat Ce~cil antara 1,0 -1,8 mg/gram. Oleh karena kandungan Na, Ca dan Mg dalam asam humat Humus, Silaut III dan Silaut IV masih cukup besar maka perlu dilakukan pemumian kembali.
ABSTRACT THE EVALUA TION OF ALKALI AND ALKALINE EARTH METALS IN HUMIC ACID FROM THE ISOLA TION YIELD OF PEA T SOIL. The isolation and purification of humic acid from Sumatra peat soil with soda process (NaOH) have been studied. The detennination of alkali and alkaline earth element in humic acid by Atomic Absorption Spectroscopic (AAS) method was done to evaluate the purity yield. The sample was dissolved by wann concentrated HNO3 suprapure and HCIO4, tor about 100 mg of humic acid powder. The evaluation shows that Na content in Humus>Silaut III >Silaut IV are 8.8-32.9 mg/gram, but Na content in Cecil was 10.3 mg/gram. The are content Na, Ca and Mg in humic acid from Silaut IV relatively small (about 0.36 -8.38 mg/gram) eVE~nthough K in Humus, Silaut //land Silaut IV are relatively small (about 1.4 -6.9 mg/gram) but j~hatin Ca and Mg is high (about 13-21 mg/gram). When compared to humic acid Cecil was 1.0-1.8 mg/gram, since the Na, Ca and Mg content in humic acid from Humus, Silaut III, Silaut IV high, the purification must be repeated..
prosentasesisa.abu (ashf3). Semakin kecil prosen kandungansisa abu diperkirakankemumian asam I solasisenyawahumat dari tanahkhususnyatanah humatsemakintinggi, Untuk menghilangkan kation pengotor, gambut dilakukan dengan proses basa, yaitu denganmengekstraksitanahdenganNaOH 0,1 N.(l) dilakukandenganmelewatkanlarutan asam humat Isolasi daD pemurnian dengan tujuan untuk ke dalamresinpenukarkation Amberlit IR 120yang mendapatkansenyawa humat yang murni, bebas terlebih dahulu dijenuhkan dengan W. Pengotor dari silikat, kation daDanion pengotoryang terdapat tersebutdiharapkandapatterikat oleh resinpenukar ion dan senyawa humat dalam bentuk Na-humat dalam tanah. Metode ekstraksidenganbasa alkali (NaOH) ini dipilih karena terbukti mendapatkan bereaksidenganW menjadi asam humat. Larutan proseDekstraksi senyawahumat sebesar80%.( 3 ) basil pemumian kemudian dikeringkan menggunakan freeze drying sehingga diperoleh Fraksi asam hu~at yang didapat dari proses asam humat berupa serbuk halus berwama coklat ekstraksi alkali NaOH tersebut masih banyak tua hingga kehitaman. Sampai dengan tahap ini mengandungpengotor-pengotol~ material anorganik, diperlukan evaluasi kandungan material anorganik, hal ini secarakualitatif ditandai denganbesarnya khususnyalogamalkali dan alkali tanah.
PENDAHULUAN.
ISSN 0216-3128
Kimia Nuklir
A. Purwanto, dkk
Prosiding Pertemuan danPresentasi IImiah P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15Juli 1999
Buku II
Logam alkali daD alkali tanah golongan I.a dan I.b terdapat sebagai unsur mayor di dalam tanah, berfungsi sebagai fraksi penyubur tanah. Secara teoritis logam alkali tanah sulit dihilangkan hingga 100 % untuk itu perlu dianalisis. Untuk melakukan evaluasi tersebut dilakukan analisis logam alkali daD alkali tanah menggunakan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA). Cara ini diplih karena metode SSA cocok untuk analisis logam-logam Na, K, Ca clan Mg sampai dengan tingkat bagian perjuta (ppm) dengan kedapat ulangan yang baik, sensitif, ketelitiannya tinggi, dan cara analisisnya cepat tanpa memerlukan pemisahan unsur yang dianalisis dengan unsur-unsur lainnya. Analisis kandungan logam dalam cuplikan asam humat hasil isolasi dilakukan dengan Spektroskopi Serapan Atom AA-300 P Varian. Cuplikan asam humat dilarutkan dengan campuran HCIO4, HF dan HNO3 suprapure dengan dipanaskan. Dari hasil evaluasi terhadap logam alkali dan alkali tanah ini diharapkan dapat menaikkan nilai ekonomis asam hum at yang diisolasi dari tanah gambut yang mana bahan dasarnya banyak terdapat di Indonesia terutama di daerah Kalimantan daDSumatra.
TATA
KERJA
Bahan
-bahan
Larutan NaOH 0,1 N, HCIO4, pekat, CampuranHCI-HF encer5 %, ResinAmberlite IR120, Tanah gambut asal Silaut (Sumatra), HNO3 suprapure,Larutan Sr 10.000 ppm, Cs 5000 ppm, HCI 0,1 N, Larutan standar Na, K, Ca, Mg, Spectrosol,AkuatridesbuatanPPNY
Peralatan
55
1/3 bagian. Pemisahan dilakukan dengan sentrifugasi3000 rpm selama 1 jam, diulangi beberapa kali sampai pemisahan sempuma. Endapan mengandungasam humat dilakukan pemumian dengan kolom penukar ion menggunakan resinAmberliteIR 120 Pemurnian asam humat menggunakan kolom penukarion a. Endapan asam humat dilarutkan dengan penambahan larutancampuranHCI-HF encer. b. Kemudian HCI-HF dihilangkan dicuci dengan akuadesberulangkali dengansentrifugasi. c. Endapan yang diperoleh dilarutkan kembali denganakuades d. Larutandilewatkanke dalam kolom penukar ion yangtelahdijenuhkandenganW. e. Larutanditampung(asam humat berupa larutan) dibekukandi dalamfreezer f. Dikeringkan dengan pengering beku ( freeze drying). Setelahkering dilakukan analisis baik kualitatif maupunkuantitatif. Pembuatanlarutan cuplikan a. Cuplikan asamhumat ditimbang masing-masing seberat:!:100mgramdimasukkanke dalam beker teflon. b. Ditambah 1,0 ml HNO3 suprapure, 0,5 ml HCIO4, 200 III HF, campuran didiamkan sebentar,kemudiandipanaskandiatas penangas paslf. c. Seletah larut ditambah akuatrides, diuapkan beberapa kali sampai keasamannyaserendah mungkin. d. Larutan yang terjadi dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu takar 10 ml, clan ditepatkandenganakuatrides sampai batastera clanlarutancuplikansiapuntukdianalisis.
Centrifuge "Labofuge GL" Heraeus, Pembuatan larutan standar daD kurva kalibrasi Kolom untuk resinpeaukarion, Pengocok/ Shaker, (Na, K, Ca, Mg) Neraca analitik Sartorius,Free;~eDryer Lyovac GT a. Dari larutanindukNa, K, Ca clanMg konsentrasi masing-masing1000 ppm buatan Spectrosol, 2, Spektr.SerapanAtom AA-300 P, Pipet ependorf dibuat deret larutan standar dalam wadah vial dan kombitif, Labu takar berba~~ai ukuran polietilen5 ml, dalamsuasanaasamnitrat 0,1 M . b. Variasikonsentrasiuntukmasing-masingunsur: Cara kerja Na : 0; 10;20; 30 ; 40 ; 50 ppm Pengambilan senyawa humat dari cuplikan K : 0; 10;20; 30 ; 40 ; 50 ppm tanah gambut Ca : 0,0; 1,0;1,5; 2,0; 3 ppm a. Cuplikan tanah gambut SumatraBarat (Silaut), Mg :0,0;0,5; 1,0; 1,5;2,0;2,5ppm dikocok dengan larutan NaOH 0,1 N dengan c. Larutan standar dianalisis dicatat absorbansi perbandingan volume 1:5, selama 8 jam, untuk setiapkonsentrasi.Dibuat kurva kalibrasi didiamkan24jam antarakonsentrasiterhadapabsorbansi,dihitung b. Padatanlumpur dipisahkan dengan sentrifugasi persamaan garisregresinya. pacta kecepatan 3000 rpm selama I jam. d. Dianalisis larutan cuplikan dengan Sentrifugasi dilakukan beberapa kali hingga memperhatikanfaktor pengenceranagar dapat masukke da:lamkisarankonsentrasidalam kurva bersihdaTiendapan. c. Asam humat daD fulvat dipisahkan dengan kalibrasi pengendapanmenggunakanHCI pekat volume
A. Purwanto, dkk
Kimia Nuklir
ISSN 0216-3128
56
Prosiding Perfemuan danPresentasi "miah P3TM-BATAN, Yogyakarfa 14-15Juli 1999
Buku II
Batasdeteksi(L.o.d) = 2,5 ppm
e. Dengan persamaan garis regresi dihitung konsentrasi masing-masing unsur dalam asam humat daTi Silut III, Silaut IV, Humus dan Cecil, dengan memperhatikan faktor pengenceran.
./Il..sc.'tlar"i
_Y=o.Q16'J(+ QO1~ Ir= 0. ~92
HASIL
DAN PEMBAHASAN.
y'
).15 Sx---SyJ:=Q0141
Kurva
batas
standar
,dan
penentuan
'(='(.s+3Sx=Q 0592 )-1
deteksi
Lo.d=
Sebelum melakukan analisis unsur-unsur di dalam cuplikan, terlebih dulu dibuat kurva standar untuk masmg-masing unsur ~{ang akan dianalisis. Kisaran konsentrasi standar dibuat sedemikian rupa sehingga diperoleh pengamatan absorbansi yang
Z S~m
lJ
u
II
II
.11
.Kon~rItTa..:
'"
41
")I'
ppm
Gambar 1. Kurva standar Na konsentrasi 10 -50
baik.
Kondisi operasi alat untuk pembuatan ppm kurva standarclananalisis cuplikan, diatur terlebih Dari tabel 2 diperolehbahwa padakisaran dahulusepertipadatabel1. setlagaiberikut : konsentrasiNa : 10 -50 ppm, batas penentuan terendah adalah 2,24 ppm. Dari kurva kalibrasi Tabell. Kondisi operasi alat AAS AA-300 P diperolehhubunganlinier antarakonsentrasidengan Varian untuk analisisunsurK, Na, Ca, Mg absorbansi denganpersamaan garis : Y = 0,0169X + 0,0163dengankoefisienkorelasi(r ) = 0,9992 X : konsentrasi Y : absorbansi Seperti haInya pada contoh standar Na, persamaangaris regresihubunganlinieritas antara konsentrasidenganabsorbansiuntuk unsur : K, Ca danMg, ditunjukkanpadatabel3. Tabel3. Persamaangaris regresidan batasdeteksi kurvastandar: Na, K, Ca danMg
_1~~;:~l=~I~~~=O,O141
Sb=Sy/X-V
ISSN 0216-3128
n-2
V-
4
Kimia Nuklir
A. Purwanto, dkk
ProsidingPerlemuan denPresentasi llmiah P3TM-BATAN, Yogyakarla 14-15Juli 1999
Buku II
Penentuan kandungan logam dalam cuplikan as am humat
KESIMPULAN
Analisis kandungan logam Na, K, Ca dan Mg dalam cuplikan asam humat basil isolasi daTi tanah gambut Sumatra dilakukan dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan:Atom AA-
300 P Varian. Cuplikan asam humat dilarutkan dengan campuran HNO3 supraptire clan HCIO4. Konsentrasi unsur Na, K,Ca clan Mg dalam 4 buah cuplikan asam hum at ditunjukkan pada gambar 2.
".0. ",(
~ll
..
.~
"
~,~ ~
:--.
.
J'. I
57
~~.~I ~
I. Evaluasi kandungan Na di dalam Humus> Silaut III > Silaut IV, dengankonsentrasi8,8 32,9 mg/gram yang masih terlalu besar dibandingkandenganCecil yaitu 10,3mgigram. 2. Evaluasikandungan: Na, K, Ca dan Mg dalam Silaut IV konsentrasinyasudahrelatif kecil 0,36 -8,8 mgigram , mendekatidenganasamhumat Cecil. KandunganK dalamhumusdan Silaut III sudahrelatifkecil yaitu 1,6dan 1,7mgigram, 3. KandunganCa dan Mg dalamhumusdan Silaut III masih terlalu tinggi antara 13,3 -20,5 mg/gram hila dibandingkandenganCecil yaitu antara1,0 -1,8 mg/gram. 4. Oleh karenakandunganNa, Ca dan Mg dalam asamhumat Humus dan Silaut III, maka perlu dilakukanpemurniankembali.
1.1
':"C::
"".r",:'
DAFTAR
:;,\.;,,:1;.1 :-il.''I I..:
m":, mr: 1;:;:]-,.: :~-fi' Gambar2. Kandunganbeberapalogam alkali dan alkali tanah dalam (:uplikanasamhumat (mg/g) Berikut basil analisis logam alkali dan alkali tanah yang terdapatdalam asamhumatjenis Cecil menurutTAN. K.H.(2) . Tabel 5. Kandungan beberapa logam dalam cuplikanasamhumat Cecil (mg/gram)
PUSTAKA
1. TAN, K.H., "Principles of Soil Chemistry". MarcelDekker,Inc., New York, 1993. 2. TAN, K.H., "High and Low Molecular Weight Fractions ofHumic and Fulvic Acids". Plantand Soil, International Journal of Plant Nutrition, Plant Chemistry, Soil Microbiology and SoilBorne Plant Diseases.The Hague, Martinus Nijhoff 1977,Vol.48, No. I, September1977 3. STEVENSON,F.J., "Soil components,Organic Components" Vol. 1, Springer Verlag, New York, 1975 4. WINNER,R.W., "Bioaccumulationand toxicity of Cu as affected by interactionbetweenhumic acid and water hardness",Water Res, 19, 449455, 1985. 5. KIM, J.I., and Czerwinski,K.R., "Complexation of ions with humic acid" : Metal ion charge neutralizationmodel", RadiochimicaActa 73,510,1996. 6. GERSE,J, at all, "Application of humic acids and their derivatives in environmentalpollutant control"., Elsevier Science B.V, p.1297-1301,
1994. 7. INSTRUCnON MANUAL "Flame Atomic Absorption Spectrofotometry", Analytical Method, VARIAN, Mulgrave Victoria, Australia, Publication No 85 -100009 -00, RevisedMarch 1989.
LAMPIRAN Data analisis unsur : K, Ca dan Mg menggunakan Spektrometer SerapanAtom AA-300 P.
A. Purwanto, dkk
Kimia Nuklir
ISSN 0216-3128
58 StandarK
ProsidingPerlemuandan PresentasiIlmiah P3TM-BATAN,Yogyakarla14-15Juli 1999
Buku II
Analisis Mg
TANYA
JAWAB
Analisis K Djokowidodo
~ Mengapaunsurlogam yang actadi dalamhumat dianggappengotor,apa pengaruhnyahila kadar unsur-unsurtersebutterlalu tinggi, berapabatas minimumyangbaik? Purwanto
~ Unsur-unsurlogam di dalam asam humat dianggappengotor karenaapabila diabukan akan meninggalkan sisa abu (kadar abu tinggi). Semakin banyak kation pengotor, semakin tinggi kadar abu. Isolasi dan pemurnian dianggapbaik hila kadar abu 1-2 %. ~ Apabila kadar unsur/kation terlalu tinggi, maka akan menurunkan kualitas asam humat, menurunkan kapasitas pertukaran kation. Kapasitas pertukaran kation yaitu kapasitasasam humat untuk menyerapdan mempertukarkan kation.
StandarCa
Analisis Ca
Oamunir
Standar Mg
~ Apakah pactapenelitian saudara menggunakan asamhumatmumi (Merck) ataubagaimana? ~ Kalau tidak, bagaimana saudara bisa membuktikanbahwahasilnyacukupbaik. Sebab dalam penelitian dasar harus menggunakan bahanstandar. ~ Mengapasaudaramenggunakanbatas deteksi3 Sb, pactagaris linieritasnya. Mengapa tidak 6 atau12. Purwanto
~ Penulis belum mempunyai asam humat standar,SRMasamhumatbelumada. ~ Hasil isolasi asamhumattanahgambutkami bandingkan dengan asam humat "Cecil". Asamhumat Cecil diisolasi dari tanah Cecil, Georgia, USA oleh Kim H. Tan yang telah ahli dalamkimia tanahdan senyawahumat. ~ Penentuan batas deteksi, pada garis linieritasnya menggunakan3 Sb,tidak 6 Sb, atau 12 Sb,karenapenentuanL.o.d. secara
y = Y b+ 3 Sb= 0,00998
Batasdeteksi(L.o.d) = 0,171 ppm
ISSN 0216-3128
Kimia Nuklir
A. PUlWanto, dkk
statistik jauh lebih ,(cecildari kenyataan, sehinggadengan3 Sbkami anggapcukup. Susanna T.S. );> Berapa %kandungan pengotor logam-logam Na,
Cu, K clanMg dalamasamhumatmumi (sebagai standar)yangdiperbolehkim? );> Mengapa
Cecil
dipakai
sebagai "standar",
apakah belum ada standar asam humat yang sudahmurni? Purwanto
~ Belum diperoleh batasan prosentase kandungan logam pengotor. Pengotor
A. Purwanto. dkk
Kimia Nuklir
material anorganik, secara kualitatif ditandai dengan prosentase sisa abu. Makin kecil prosen kandungan sisa abu kemurnian asam humat makin tinggi. -<.,-Belum ada standar asam humat, belum ada/belum mempunyai SRM asam humat, sehingga asam humat "Cecil" digunakan sebagai standar. Cecil digunakan sebagai standar untuk mengetahui sejauh mana tingkat kemurnian hasil isolasi dan pemurnian yang penulis kerjakan.
ISSN 0216-3128
