JAMINAN MUTU METODE F AAS DAN UV VIS UNTUK PENENTUAN UNSUR UNSUR DALAM AIR TANGKI REAKTOR

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