Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
JAMINAN MUTU METODE FAAS DAN UVVIS UNTUK PENENTUAN UNSURUNSUR DALAM AIR TANGKI REAKTOR Samin Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanBATAN Yogyakarta
ABSTRAK
Telah dilakukan jaminan mutu metode FAAS (Flame Atomic Absobtion Spectrophometric) dan UVVIS (Ultra Violet – Visible Spectrophotometric) untuk penentuan unsurunsur (Ca, Cr, Fe, Mn, Na, Si) dalam air tangki reaktor (ATR). Parameter jaminan mutu metode FAAS dan UVVIS meliputi kalibrasi alat dan validasi metode. Kalibrasi FAAS terdiri dari penentuan kepekaan, presisi dan rentang konsentrasi terukur. Kalibrasi UVVIS terdiri dari kalibrasi panjang gelombang dan absorbansi. Validasi FAAS dan UVVIS meliputi penentuan presisi, kewtelitian dan batas deteksi. Hasil penelitian diperoleh hasil kalibrasi FAAS : kepekaan 0,02 ppm, presisi 0,6 % dan rentang konsentrasi terpakai 0,1 2 ppm. Kalibrasi UVVIS dengan larutan standar holmium diperoleh 7 panjang gelombang dengan 7 puncak absorbansi yang mendekati dengan acuan. Validasi metode FAAS untuk penentuan Ca, Cr, Fe, Mn, Na, Si diperoleh ketelitian 93,07 – 99,13 %, presisi 0,30 1,05 % dan batas deteksi Ca : 0,5 ppm, Cr : 0,03 ppm, Fe : 0,04 ppm, Mn : 0,02 ppm, Na : 4,59 ppm dan Si : 6,51 ppm. Validasi metode UVVIS untuk penentuan Si diperoleh ketelitian 98,457 % , presisi 2,853 % dan batas deteksi : 2,2 ppb. Metode FAAS memenuhi jaminan mutu untuk pentuan Ca, Cr, Fe, Mn dan metode UVVIS memenuhi jaminan mutu untuk penentuan Si. Kandungan unsurunsur dalam air tangki reaktor Ca : 0,5 ± 0,10 ppm, Cr : < 0,03 ppm, Fe : 0,83 ± 0,03 ppm, Mn : < 0,02 ppm, Na : < 4,59 ppm dan Si 0,2801 ± 0,0078 ppm.
ABSTRACT Quality assurance of FAAS (Flame Atomic Absobtion Spectrophometric) and UVVIS (Ultra Violet – Visible Spectrophotometric) methods for the determination of elements (Ca, Cr, Fe, Mn, Na, Si) in the water tank reactor have been carried out. The parameters of quality assurance of those methods includes the instrument calibration and methods validation. The FAAS calibration consists of sensitivity, precision and useful concentration range (UCR) determination. The UVVIS calibration consists of wavelength and absorbance calibrations. The FAAS and UVVIS validation includes precision, accuracy and detection limit determination. The calibration result of FAAS found were sensitivity 0,02 ppm, precision 0,6 % and UCR 0,1 to 2 ppm. The calibration result of UVVIS with holmium standard solution it was found 7 of the wavelength with 7 absorbance nearly the same as the reference . The validation of FAAS method for the determination of Ca, Cr, Fe, Mn, Na, Si it were found accuracy 93,07 – 99,13 %, precision 0,30 1,05 % and detection limit : Ca : 0,5 ppm, Cr : 0,03 ppm, Fe : 0,04 ppm, Mn : 0,02 ppm, Na : 4,59 ppm and Si : 6,51 ppm. The validation of UVVIS method for the determination of Si it was found sensitivity : 2,2 ppb, accuracy: 98,457 % , precision : 2,853 % and detection limit : 2,2 ppb. FAAS method was fulfil the quality assurance for the determination of Ca, Cr, Fe, Mn and UVVIS method fulfil the quality assurance for the determination of Si. The contain of elements in reactor tank water were Ca: 0,5 ± 0,10 ppm, Cr : < 0,03 ppm, Fe : 0,83 ± 0,03 ppm, Mn : < 0,02 ppm, Na : < 4,59 ppm dan Si 0,2801 ± 0,0078 ppm.
782
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
PENDAHULUAN Untuk mendukung keselamatan Reaktor Kartini, salah satu parameternya adalah komposisi air tangki reaktor harus diketahui setiap bulan. Untuk mengetahui komposisi unsurunsur dalam air tangki reaktor, digunakan metode FAAS dan UVVIS yang memenuhi jaminan mutu, agar hasil pengujian yang diperoleh absah / valid [1] . Untuk memenuhi jaminan mutu metode pengujian dalam laboratorium di Indonesia dipersyaratkan untuk mengikuti suatu standar, yaitu ISO/IEC 170252005 yang berlaku secara nasional dan internasional.[2]. ISO/IEC 170252005 memberikan persyaratan umum kompetensi laboratorium pengujian dan laboratorium kalibrasi. Standar ini merupakan revisi dari ISO/IEC 170252000. Standar tersebut secara rinci menjelaskan bagaimana dan persyaratan apa yang harus dipenuhi oleh laboratorium dalam meningkatkan mutu metode pengujian untuk mendapatkan hasil uji yang dapat dipercaya. Dalam rangka memenuhi persyaratan yang termuat dalam ISO/IEC 17025 2005, metode pengujian harus mempunyai sistem mutu yang sesuai dengan jenis kegiatan pengujian yang dilakukan.[2] Faktorfaktor untuk meningkatkan mutu metode pengujian, sehingga dapat menghasilkan data yang absah menurut ISO/IEC 170252005 adalah faktor manusia (personel), pengambilan cuplikan, penanganan cuplikan yang diuji, kondisi akomodasi dan lingkungan, metode pengujian (metode kalibrasi dan validasi metode), peralatan dan ketelusuran pengukuran. Kontribusi masingmasing faktor terhadap ketidakpastian pengukuran total pada berbagai pengujian juga tidak dapat dilupakan, karena juga berpengaruh terhadap hasil pengujian. Dalam melakukan pengujian cuplikan, laboratorium harus menggunakan metode dan prosedur yang sesuai untuk semua jenis pengujian. Hal tersebut mencakup pengambilan cuplikan, penanganan, transportasi, penyimpanan, penyiapan cuplikan untuk diuji, metode pengujian , perkiraan ketidakpastian pengukuran, dan teknik statistik untuk evaluasi data pengujian. Validasi adalah konfirmasi melalui pengujian dan penyajian bukti yang obyektif bahwa persyaratan tertentu untuk maksud tertentu sudah dipenuhi. Laboratorium melakukan validasi metode yang tidak baku, metode yang dikembangkan laboratorium. Validasi harus seluas yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan, hasil validasi dan prosedur yang digunakan untuk validasi direkam oleh laboratorium [2] . Rentang ukur dan akurasi nilai yang diperoleh dari metode yang divalidasi (misalnya ketidakpastian hasil, batas deteksi, selektifitas metode, linearitas, batas
783
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
reproduksibilitas dan sensitivitas silang terhadap gangguan matriks) harus relevan dengan kebutuhan. Peralatan dan piranti lunaknya yang digunakan untuk pengambilan cuplikan, preparasi cuplikan, pengukuran, pengujian dan kalibrasi harus mampu menghasilkan akurasi yang diperlukan dan harus sesuai dengan spesifikasi yang relevan pada pengujian. Sebelum digunakan peralatan pengukuran dan pengujian (termasuk alat pengambil cuplikan) harus dikalibrasi atau dikontrol untuk menetapkan peralatan tersebut memenuhi persyaratan spesifikasi laboratorium dan sesuai dengan spesifikasi standar yang relevan. Peralatan pengujian harus dioperasikan oleh personel yang berwenang. Instruksi mutakhir untuk menggunakan dan merawat peralatan sudah siap tersedia untuk digunakan oleh personel laboratorium yang sesuai. Data setiap peralatan dan piranti lunaknya yang digunakan untuk pengujian dan kalibrasi harus didokumentasikan. Laboratorium harus mempunyai prosedur untuk penanganan yang aman, transportasi, penyimpanan, penggunaan dan perawatan untuk peralatan pengukuran dan pengujian. Peralatan pengujian dan kalibrasi termasuk piranti keras dan lunak dijaga keamanan penyetelannya, agar tidak mengakibatkan ketidakabsahan hasil pengujian. Semua peralatan yang digunakan untuk pengukuran, pengujian dan kalibrasi termasuk alat sampling sebelum mulai digunakan harus dikalibrasi. Laboratorium Kimia Analitik sudah mempunyai program dan prosedur yang tetap untuk kalibrasi peralatannya. Laboratorium mempunyai program kalibrasi peralatan baik alat ukur maupun alat uji yang dirancang dan dioperasikan untuk memastikan kalibrasi dan pengukuran yang dilakukan laboratorium tertelusur ke sistem Satuan Internasional (SI). Laboratorium menetapkan ketertelusuran dari standar pengukuran dan peralatan ukurnya ke SI melalui rantai yang tidak terputus. Hubungan ke SI diperoleh melalui acuan ke Standard Reference Materials (SRM) atau CRM (Certified Reference Materials [2] . Hasil pengukuran kuantitatif akan tidak tepat, jika dilaporkan sebagai angka tunggal tanpa disertai nilai ketidakpastiannya. Faktorfaktor yang memberikan kontribusi penyimpangan dari nilai yang benar adalah ketidaksempurnaan peralatan, metode pengujian, personel dan kondisi lingkungan. Untuk meningkatkan mutu hasil pengujian maka pada hasil pengujian disertai ketidakpastian. Laboratorium pengujian yang melakukan kalibrasi sendiri, harus mempunyai dan menerapkan prosedur untuk mengestimasi ketidakpastian pengukuran. Laboratorium pengujian juga mempunyai dan menerapkan prosedur untuk mengestimasikan ketidakpastian pengukuran. Saat mengestimasi ketidakpastian pengukuran, semua komponen ketidakpastian yang penting dalam situasi yang ada harus diperhitungkan dengan metode yang sesuai.
784
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
Sumbersumber ketidakpastian antara lain standar acuan dan bahan acuan, metode dan peralatan, kondisi lingkungan, sifat dan kondisi cuplikan yang diuji, sertifikat kalibrasi dan personil operator. Alat FAAS (Spektrofotometer Serapan AtomFlame) masih memenuhi standar mutu untuk digunakan pengujian, jika kepekaannya (S) lebih rendah dari acuan maksimum (0,04 mg/l), presisi absorbansi (P) dibawah 1% dan Relative Concentration Eqivalent (RCE) lebih kecil 1 %. Kepekaan dianggap cukup, jika nilainya sesuai dengan yang ditetapkan dalam manual atau minimal 75 % dari nilaitersebut. Kepekaan (S) adalah konsentrasi analit yang memberikan nilai absorbansi = 0,0044 ekivalent dengan 1 % T (transmitansi). Kepekaan dapat dihitung dengan persamaan [3,4,5] : S = 0,0044 (C1/A1)
C1 : Konsentrasi analit dalam larutan kalibrasi A1 : Absorbansi ratarata larutan kalibrasi C1 Relative Concentration Eqivalent (RCE) dari setiap larutan kalibrasi dengan rumus [3,4,5] : RCE = 100 x [(C2 C1) / (A2 – A1)] ( σA/C2) C1 : Konsentrasi larutan kalibrasi terdekat yang lebih rendah dengan absorbansi A1 C2 : Konsentrasi larutan kalibrasi terdekat yang lebih rendah dengan absorbansi A2 σA : Simpangan baku untuk A2 Faktor yang terpenting untuk peningkatan mutu Spektrofotometer serapan atom adalah penentuan rentang konsentrasi terpakai atau Useful Concentration Range (UCR). UCR adalah konsentrasi unsure yang mempunyai harga RCE lebih kecil 1 %. Validasi Metode Spektrofotometri UVVis Atribut metode spektrofotometri UVVis antara lain memiliki akuasi, presisi dan batas deteksi. Nilai akurasi dapat diterima, jika diperoleh 80 – 120 % dan presisi dapat diterima jika diperoleh ≤ 20 % Nilai akurasi dihitung dengan persamaan : Akurasi = (nilai hasil / nilai sebenarnya) x 100 %
785
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
METODE Bahan : Larutan Spektrosol Cu katalog BDH 19787 untuk kalibrasi alat FAAS. Larutan standar holmium untuk kalibrasi panjang gelombang dan absorbansi alat UVVIS. SRM Soil7 IAEA untuk validasi metode FAAS. Larutan Spektrosol Si, buatan BDH untk validasi metode UVVIS. Ammonium hepta molibdat, (NH4)6 Mo7O24. 4 H2O buatan Merck untuk pembentukan kompleks silikomolibdenum. Asam oksalat, C2H2O2.2H2O buatan Merck untuk merusak kompleks fosfomolibdat tetapi tidak merusak kompleks siliko molibdenum. Asam askorbat, C2H8O6 buatan Merck digunakan sebagai reduktor. HCl 1 : 1 untuk pengaturan pH. Larutan standar titrisol Ca, Cr, Fe, Na dan Mn, buatan Merck digunakan sebagai larutan standar kalibrasi. Air tangki reaktor Kartini yang digunakan sebagai sampel dan aquatrides sebagai pengencer .
Alat : Satu unit alat Spektrofotometer Serapan Atom, AA300, Varian, Australia untuk penentuan Ca, Cr, Fe, Na dan Mn . Satu unit Spektrofotometer UV1601 PC 160, Shimadzu, untuk penentuan Si. Mikropipet, pipet volume dan labu ukur
Cara Kerja 1. Kalibrasi Spektrofotometer FAAS 1.1. Persiapan larutan kalibrasi Disiapkan 6 buah larutan Cu dengan 6 macam konsentrasi (0,1; 0,5; 1,0; 1,5 dan 2,0 ppm), dimana absorbansinya di antara 0,020 – 1, 00. Komposisi larutan kalibrasi harus menyamai larutan sampel yang akan diukur (kecuali analitnya). Jika komposisi larutan sampel tidak diketahui, perlu menggunakan metode adisi standar. Jika larutan blanko mengandung sejumlah analit, jumlah tersebut harus ditambahkan kedalam jumlah analit dalam larutan kalibrasi atau dikurangkan dari jumlah analit dalam larutan sampel.
1.2. Penentuan nilai Blanko, Kepekaan, Presisi dan UCR
a. Disiapkan alat FAAS sesuai petunjuk operasionalnya [6] . b. Diaspirasikan larutan pembanding dan nol kan skala absorbansi ( atau 100 % T)> teruskan aspirasi sampai diperoleh sinyal yang stabil
786
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
c. Dipilih salah satu larutan kalibrasi yg mempunyai nilai absorbansi A : 0,2 – 0,4.dan diharapkan berada dalam dalam daerah yang linier. d. Dengan larutan ini tentukan kondisi AAS yang optimal (tinggi dan posisi horizontal burner, nebulazer, laju alir, gasgas, dll). Dengan 3 kali ulangan, ukurlah absorbansi larutan kalibrasi yg terpolih itu, memakai larutan pembanding untuk menge nol kan skala absorbansi setiap kali satu pengukuran. Hitung nilai absorbansinya ratarata.
e. Dengan cara yg sama seperti (d) ukur larutan blanko (juga 3 kali). Hitung nilai absorbansi ratarata. f.
Hitung konsentrasi analit dalam larutan blanko.
g. Hitung kepekaan atau sensitivitas alat AAS. Penentuan nilai blanko Konsentrasi analit dalam larutan blanko (CB) dihitung dari : CB = AB (C1/A1) AB = rerata absorbansii larutan blanko CB C1 = konsentrasi analit dalam larutan kalibrasi A1 = rerata Absorbansi larutan kalibrasi C1 Penentuan nilai kepekaan (sensitivitas) Kepekaan (S) adalah nilai konsentrasi analit yg memberikan nilai absorbansi = 0,0044 (ekivalen 1 % T). S = 0,0044 (C1 / A1) Kepekaan dianggap cukup jika sesuai dengan yg ditetapkan dalam manual atau minimal 75 % dari nilai tersebut.
Penentuan Presisi a. Aspirasikan larutan pembanding dan nol kan skala absorbansinya. b. Ukur absorbansi larutan kalibrasi yg terpilih di atas c. Ulang a) dan b) secara berurutan sebanyak 5 kali sehingga didapatkan 6 nilai absorbansi larutan kalibrasi tersebut. d. Hitung simpangan baku dari 6 nilai tersebut Jika simpangan baku relatif (RSD= Relative Standard Deviation) melebihi 1 % dari absorbansi larutan kalibrasi, mungkin ada penyebab dari alat yg perlu diperbaiki (kapiler
787
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
tersumbat, burner terhambat oleh deposit, konsentrasi zat terlarut yg tinggi dlm larutan, dsb). Cara pendekatan yang cepat untuk memghitung simpangan baku (S) tersebut, yaitu : S = (A – B) x 0,40 A : nilai tertinggi, B : nilai terendah (dari 6 nilai absorbansi di atas) Penentuam UCR (useful concentration range = rentang konsentrasi terpakai) Diatomisasikan larutan pembanding dan skala absorbansi di buat nol Diatomisasikan 6 larutan kalibrasi yang telah dibuat dan diukur absorbansinya masingmasing
Dilakukan 6 kali pengukuran absorbansi untuk 6 larutan kalibrasi, dihitung nilai reratanya untuk setiap larutan dan simpangan baku masingmasing (σA)
dihitung RCE (Relative Concentration Eqivalent) dari setiap larutan kalibrasi dengan rumus : RCE = 100 x [(C2 C1) / (A2 – A1)] ( σA/C2) UCR adalah konsentrasi unsur yang mempunyai harga RCE lebih kecil 1 %. 2. Validasi Metode FAAS Untuk melakukan validasi metode digunakan SRM Soil 7, kemudian dihitung nilai akurasi, presisi dan batas deteksi . 3. Penentuan kandungan unsur – unsur dalam air tangki reator dengan FAAS Sampel air tangki raktor langsung diatomisasikan pada alat Spektrofotometer serapan atom pada kondisi yang optimal. Berdasarkan kurva standar absorbansi lawan konsentrasi unsur yang bersangkutan, maka konsentrasi setiap unsure dapat ditentukan. 4. Kalibrasi Spektrofotometer UVVIS Untuk melakukan kalibrasi Spektrofotometer UVVIS digunakan larutan standard holmium yang telah memiliki 7 puncak spektra pada 7 panjang gelombang tertentu, diamati absorbansinya pada setiap panjang gelombang, kemudian ditentukan nilai koreksinya. Untuk kalibrasi Spektrofotometer UVVIS dibutuhkan data berbagai panjang gelombang puncak spektra dan serapannya, kemudian dihitung koreksinya[7,8] . 5. Optimasi pengujian Si dengan Spektrofotometer UVVIS Untuk optimasi penentuan Si dilakukan 3 jenis optimasi, yaitu :
788
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
a. Optimasi kestabilan kompleks dengan variasi waktu 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30 dan 35 menit. b. Optimasi konsentrasi kompleksan dengan variasi konsentrasi : 0,06; 0,07; 0,8; 0,09; 0,10 M.
c. Optimasi konsentrasi reduktor dengan variasi konsentrasi : 1,425.102 ; 2,850.102 ; 4,275.102 ; 5,700.102 ; 7,125 .102 M. Pada setiap optimasi, larutan standard Si dibuat kompleks berwarna dengan ammonium heptamolibdat pada pH 1,2 dengan 0,5 ml HCl 1:1. Ditambahkan asam oksalat untuk merusak kompleks fosfomolibdat, tetapi tidak merusak kompleks silikomolibdenum. Senyawa kompleks yang berwarna kuning kemudian direduksi dengan asam askorbat sehingga menjadi larutan kompleks silikomolibdenum yang berwarna biru dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 813 nm[9]. 6.Validasi metode Pengujan Si dengan Spektrofotometri UVVIS. Untuk validasi metode penguji Si digunakan larutan Standar Spektrosol Si 0,3 ppm, kemudian ditentukan nilai akurasi, presisi dan batas deteksinya. 7. Penentuan kandungan Si dalam air tangki reaktor dengan Spektrofotometri UV VIS Pembuatan kurva standard Si. Disiapkan satu deret larutan standard Si dengan variasi konsentrasi 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 ppm. Masingmasing larutan standard Si dibuat kompleks berwarna dengan ammonium molibdat (0,09 M) pada pH 1,2 dengan 0,5 ml HCl 1:1. Ditambahkan asam oksalat untuk merusak kompleks fosfomolibdat tetapi tidak merusak kompleks siliko molibdat, senyawa kompleks yang berwarna kuning kemudian direduksi dengan asam askorbat (2,85 .102 M) sehingga menjadi larutan kompleks silikomolibdenum berwarna biru. Serapan biru masingmasing senyawa tersebut diukur pada panjang gelombang 813 nm. Dibuat kurva standar absorbansi lawan konsentrasi Si. Penentuan Si dalam Sampel ATR Sampel air tangki raktor dibuat kompleks berwarna seperi pembuatan standarnya. Berdasarkan kurva standar absorbansi lawan konsentrasi Si yang bersangkutan, maka konsentrasi Si dapat ditentukan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1. Data absorbansi Cu pada 324,8 nm, untuk penentuan kepekaan FAAS
789
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
Larutan Standar Cu Konsentrasi (ppm) 2,0
ISSN: 14123258
Kepekaan (ppm) 0,02
Rerata Absorbansi 0,582
Syarat Acuan (ppm) maksimum : 0,04
Catatan : Ketidakpastian pengukuran ± 0,0001 ppm dengan factor cakupan 2,0 dan tingkat kepercayaan 95 % Kepekaan alat FAAS diperoleh 0,02, jadi memenuhi syarat acuan Tabel 2. Data simpangan baku relatip (presisi) Larutan Standar Cu Konsentrasi (ppm)
Rerata Absorbansi
2,0
0,581
Simpangan Relatip (%) 0,6
Baku Syarat Acuan (%) maksimum : 1
Presisi alat FAAS diperoleh 0,6 % , masih memenuhi syarat acuan Tabel 3. Data Simpangan baku relatip dan RCE untuk Penentuan UCR Larutan Standar Cu Konsentrasi (ppm) 0,1 0,5 1,0 1,5 2,0
Simpangan Baku Relatip (%) 5,66 0,68 0,33 0,44 0,59
Absorbansi 0,025 0,151 0,300 0,443 0,581
RCE (%) 0,654 0,329 0,459 0,621
Berdasarkan data kalibrasi di atas FAAS masih memenuhi persyaratan acuan, sehingga layak digunakan dan memenuhi jaminan mutu untuk pengujian dengan harga UCR : 0,1 – 2 ppm Tabel 4. Data presisi, akurasi dan batas deteksi No
Parameter
Sertifikat SRM Soil 7 (ppm)
Rerata Hasil Presisi Uji (%) (ppm)
Akurasi (%)
Batas Deteksi (ppm)
1
Ca
174,3 ± 1,05
1,05
93,07
0,16
2
Cr
64,33 ± 0,39
0,60
92,78
0,03
3
Fe
157 – 174 (163) 49,00 – 74,00 (60,00) 25,20 – 26,30
25,42 ± 0,15
0,59
99,13
0,04
4
Mn
606,00 ± 1,82
0,30
96,04
0,02
5
Na
604 – 650 (631) 2,30 – 2,50 (2,40)
2,46 ± 0,007
0,30
97,50
6,51
790
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
Tabel 5. Kandungan unsurunsur dalam air tangki reaktor Kartini dengan metode FAAS No
Parameter
Rerata Hasil Uji (ppm)
1 2 3 4 5 6
Ca Cr Fe Mn Na Si
0,50 ± 0,10 < 0,03 0,83 ± 0,03 < 0,02 < 4,59 < 6,51
Tabel 6. Data kalibrasi panjang gelombang dengan standard Holmium pada Spektrofotometer UVVIS No 1 2 3 4 5 6 7
Standard Panjang Gelombang (nm) 360,0 418,2 445,2 453,0 459,4 536,2 637,2
Hasil (nm) 360,5 419,0 446,3 452,8 460,7 536,1 637,6
Koreksi (nm) 0,5 0,8 1,1 0,2 1,3 0,1 0,4
Ketidakpastian ± 0,6 nm, dinyatakan pada tingkat kepercayaan 95 % dengan faktor cakupan k = 2 Tabel 7. Data Absorbansi dengan standard Holmium pada Spektrofotometer UVVIS No Standard Absorbansi (A) Hasil (A) Koreksi (A) 1 0,250 0,1984 0,0516 2 0,561 0,5126 0,0484 3 1,076 1,0191 0,0569 4 1,509 1,4563 0,0527 5 2,119 2,0643 0,0547 6 2,745 2,7264 0,0186 Ketidakpastian ± 0,0051 A, dinyatakan pada tingkat kepercayaan 95 % dengan faktor cakupan k = 2 Berdasarkan spektra holmium pada alat Spektrofotometer, ternyata puncak spectra terletak pada panjang gelombang yang masih sesuai dengan syarat acuan. Jadi spektrofotometer masih layak digunakan dan memenuhi jaminan mutu untuk penentuan Si dalam ATR. Reaksi pembentukan kompleks silikomolibdenum [10]. (NH4)6 Mo7O24 6 (NH4)+ + [Mo7O24] 6
791
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
[Mo7O24] 6 MoO3 + 3 [MoO4] 2 [SiO4]4 + 12 [MoO4] 2 + 28 H+ H4[Si(Mo3O10)4] asam silikomolibdenum H4[Si(Mo3O10)]4 4 H+ + [Si(Mo3O10)4] 4 4 (NH4)+ + [Si(Mo3O10)4] 4 (NH4)4[Si(Mo3O10)4] garam ammonium silikomolibdenum Tabel 8. Data optimasi waktu kestabilan kompleks (t) silikomolibddenum No 1 2 3 4 5 6 7 8
t (menit) 2 5 10 15 20 25 30 35
Absorbansi, λ 813 nm A1 A2 0,2872 0,2664 0,2916 0,2717 0,2925 0,2724 0,2928 0,2727 0,2931 0,2732 0,2934 0,2733 0,2939 0,2735 0,2941 0,2738
Rerata Absorbasi A3 0,2667 0,2686 0,2695 0,2703 0,2708 0,2709 0,2710 0,2711
0,2734 0,2773 0,2781 0,2786 0,2790 0,2792 0,2795 0,2797
Berdasarkan data pada tabel 8, kestabilan kompleks silikomolibdenum biru serapan kompleksnya stabil setelah 20 – 35 menit, kecepatan pembentukan kompleks silikomolibdenum dipengaruhi oleh kekuatan reduktornya (asam askorbat) yang mereduksi dari kuning menjadi biru.untuk penelitian selanjutnya diambil 25 menit setelah penamabahan kompleksan. pada waktu tersebut pembentukan kompleks antara silikat dengan molibdat sudah sempurna. Tabel 9. Absorbansi Kompleks silikomolibdenum pada berbagai konsentrasi reduktor, C2H8O6. No 1 2 3 4 5
[reduktor] (102 M) 1,425 2,850 4,275 5,700 7,125
Absorbansi, λ 813 nm A1 A2 0,2647 0,2866 0,2880 0,3070 0,2799 0,3032 0,2852 0,3057 0,2823 0,2986
A3 0,2765 0,3042 0,2958 0,2942 0,2993
Rerata Absorbasi 0,2759 0,2997 0,2927 0,2950 0,2934
Dari data serapan kompleks pada tabel 9 , terlihat bahwa dengan penambahan reduktor sebesar 2,850. 102 M serapan kompleksnya relatip paling tinggi. Jadi agar diperoleh kepekaan yang cukup tinggi konsentrasi reduktor yang ditambahkan sebesar 2,850. 102 M, karena reaksi reduksi senyawa kompleks silikomolibdenum kuning menjadi silikomolibdenum biru mendekati sempurna.
792
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
Tabel 10. Absorbansi Kompleks Silikomolibdenum pada berbagai konsentrasi kompleksan, [Mo7O24] 6 No 1 2 3 4 5
[kompleksan] (M) 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10
Absorbansi, λ 813 nm A1 A2 0,2910 0,2903 0,2845 0,2849 0,2879 0,2864 0,3076 0,3090 0,2802 0,2822
Rerata Absorbasi 0,2898 0,2845 0,2877 0,3040 0,2822
A3 0,2877 0,2842 0,2889 0,2954 0,2842
Berdasarkan data serapan kompleks pada tabel 10, terlihat bahwa dengan penambahan kompleksan [Mo7O24]6 sebesar 0,09 M pada Si 0,3 ppm, serapan kompleksnya relatip paling tinggi. Jadi agar diperoleh kepekaan yang cukup tinggi kompleksan yang ditambahkan sebesar 0,09 M, pada reaksi tersebut ion hepta molibdat sebagai donor elektron dan atom Si sebagai aseptor elektron dan ikatan kompleksnya adalah ikatan kovalen koordinasi. Tabel 11. Data presisi,akurasi dan batas deteksi penentuan silikon No
Parameter
Konsentrasi sebenarnya (ppm)
Rerata Hasil Presisi Uji (%) (ppm)
Akurasi (%)
Batas Deteksi (ppb)
1
Si
0,300
0,295 0,008
98,457
2,2
± 2,85
Tabel 12. Kandungan unsur Si dalam air tangki reaktor Kartini dengan metode Spektrofotometri UVVIS No
Parameter
1
Si
Rerata Hasil Uji (ppm) 0,2801 ± 0,0078
793
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
KESIMPULAN 1.
Hasil kalibrasi FAAS diperoleh kepekaan 0,02 ppm, presisi 0,6 % dan rentang konsentrasi terpakai 0,1 2 ppm.
2. Hasil kalibrasi UVVIS dengan larutan standard holmium diperoleh 7 panjang gelombang dengan 7 puncak absorbansi yang mendekati acuan . 3. Hasil validasi metode FAAS untuk penentuan Ca, Cr, Fe, Mn, Na, Si diperoleh ketelitian 93,07 – 99,13 %, presisi 0,30 1,05 % dan batas deteksi Ca : 0,5 ppm, Cr : 0,03 ppm, Fe : 0,04 ppm, Mn : 0,02 ppm, Na : 4,59 ppm dan Si : 6,51 ppm. 4. Hasil validasi metode UVVIS untuk penentuan Si diperoleh ketelitian 98,457 % , presisi 2,853 % dan batas deteksi : 2,2 ppb. 5. Metode FAAS memenuhi jaminan mutu untuk penentuan Ca, Cr, Fe, Mn dalam air tangki reaktor, sedangkan untuk penentuan Na dan Si tidak memenuhi jaminan mutu. 6. Metode UVVIS memenuhi jaminan mutu untuk penentuan Si dalam air tangki reaktor. 7.
Kandungan unsurunsur dalam air tangki reaktor Ca : 0,5 ± 0,10 ppm, Cr : < 0,03 ppm, Fe : 0,83 ± 0,03 ppm, Mn : < 0,02 ppm, Na : < 4,59 ppm dan Si 0,2801 ± 0,0078 ppm.
UCAPAN TERIMA KASIH Dengan tersusunnya makalah ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Staf Kalibrator B4T Bandung yang telah melakukan kalibrasi alat, sdr Drs. Supriyanto dan Ida Rahmawati yang telah membantu penelitian ini sampai selesai.
794
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
DAFTAR PUSTAKA 1. BASUKI K.T., SARDJONO, SUCIPTO, SUPRIYANTO DAN SUKARMAN, A, Kimia Air Reaktor Kartini di Yogyakarta, Seminar Kimia Air –PPTKN Serpong, Jakarta 21 April 2003. 2. ISO/IEC 170252005, Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian dan Laboratoriuum Kalibrasi.
3. ASTM E 66386 (Reapproved 1991), Standard Practice For Flame Atomic Absorption Analysis, 1991.
4. ASTM E 181296, Optimation of Flame Atomic Absorption Spectrometric Equipment, 1996. 5. ASTM E1024 and E1330, 1992
6. ASTM E 66386 (Reapproved 1991) Standard Practice For Flame Atomic Absorption Analysis, 1991.
7. SHIMADZU, Instruction Manual UV1601 PC, Users System Guide, Shimadzu Corporation , Analytical Instrumen Division, Kyoto, 1998. 8. ASTM E9251983.
9. FANNING, K.A. AND PILSON, M.E.Q., On The Spektrophotometric Determination of Dissolved Silica in Natural Waters, Analytical Chemistry, Vol 45, No. 1, pp 136 – 140, 1973.
10. SVEHLA,G., Vogel’s Textbook of Macro and Semimicro Qualitative Inorganic Analyisis, 5th Edition, Longman Group Ltd, London. 1982.
795
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006
ISSN: 14123258
796