KE DAFTAR ISI ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
PENCEMBANCAN METODE ANALISIS MENCCUNAKAN" ALAT ICP AES PLASMA 40 UNTUK PENENTUAN UNSUR AS DAN Sb Arif Nugroho, Hendro Wahyono, S. Fatimah Abstrak PENGEMBANGAN PLASMA
40
DENGAN
METODE
ANALISiS
MENGALIRKAN
GAS
iviENGGUi-.JAKAN ALA T N2
TELAH
ICP AES
DILAKUKAN
UNTUK
PENENTUAN UNSUR As DAN Sb. Pengembangan metode ini digunakan untuk menganalisa unsur yang mempunyai panjang gelombang sekitar 200 nm atau lebih kecil dari 200 nm. Aliran gas N2 digunakan untuk menghilangkan pengaruh udara yang ada didalam sistem optik. Pada penelitian ini dibuat variasi tekanan aliran gas N2 digunakan untuk mendapatkan
hasil pengukuran yang baik dan diduga dengan besarnya tekanan
aliran gas N2 akan mempengaruhi kinerja alat khususnya pada system optiknya. Tahapan pengujian meliputi konfirmasi identitas, limit deteksi, standar linieritas, presisi dengan uji ripitabilitas konsentrasi
dan akurasi dengan pengukuran
bahan standar yang memiliki
pada daerah linier. Konfjrmasi identitas dilakukan untuk mendapatkan bentuk
spektrum yang baik dan ketepatan pengukuran pad a panjang gelombangnya.
Limit deteksi
dihitung dengan cara melakukan pengukuran intensitas setiap unsur sebanyak 7 (tujuh) kali dalam larutan blangko. Linieritas standard dilakukan dengan cara mengukur intensitas larutan standard untuk setiap konsentrasi yang berbeda. Ripitabilitas dilakukan dengan cara melakukan pengukuran ulang terhadap salah satu standar selanjutnya dihitung nilai chi square pada tingkat kepercayaan yang digunakan. Hasil penelitian yang baik diperoleh pada aliran gas N2 dengan tekanan 20 psi pada panjang gelombang untuk: As pada A 193,759 nm, Sb pada A 206,833 nm. Limit deteksi unsur As 1,2844 ppm, untuk unsur Sb 1,0785 ppm. Linieritas standar unsur As diperoleh mulai dari konsentrasi 1,2844 ppm, sedangkan untuk unsur Sb mulai dari konsentrasi 1,0785 ppm. Ripitabilitas untuk setiap unsur As dan Sb masuk dalam range tingkat kepercayaan 95%, hal ini didasarkan pada keberterimaan nilai chi square yang diperoleh. Sedangkan akurasi untuk As sebesar 97,81 % dan unsur Sb sebesar 96,49 %. Dengan hasil analisis yang diperoleh dapat dinyatakan bahwa adanya pengaliran gas N2 pada sistem optik dapat menaikkan kinerja alat, hal ini dapat ditunjukkan dengan perolehan limit deteksi yang lebih kecil dibanding tanpa gas metode analisis ini valid untuk konsentrasi diatas 1 ppm.
N2.
Pengembangan
PENDAHULUAN
semakin
Int;Judlvely COUplA Plasma - Atomic Emission Spectrometry (ICP AES) Plasma 40 merupakan alat untuk analisa unsur-unsur
ternyata alat ini mempunyai kelemahan yaitu kurang sensitif terhadap pengukuran unsur yang
dianalisa harus berwujud larutan yang homogen. Ada sekitar 80 unsur yang dapat dianalisa dengan menggunakan alat ini. Kelebihan alat ini untuk dalam
sangat
selektif
mengukur setiap
dan dapat
beberapa
pengukuran[1],
tetapi
pengukuran
ditunjukkan
dengan
nilai
limit deteksi
yang
diperoleh. Pad a penelitian sebelumnya tanpa menggunakan asupan gas N2 diperoleh limit deteksi 2,4370 ppm untuk As dan 3,8625 ppm
digunakan
unsur
permintaan
mempunyai panjang gelombang dibawah 200 nm. Keterbatasan pengukuran tersebut
logam dalam suatu bahi:m. Bahan yang akan
adalah
banyak
sekaligus
untuk unsur Sb. Sehingga untuk ii1e~gukur konsentrasi sampel yang lebih rendah tidak bisa
dengan
,-
201
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Metodelogi A.Bahan
dilakukan. Menurut petunjuk pengoperasian alat ICP AES Plasma 40 dan Annual Book of ASTM Standards[2]
ada
cara
untuk
mengatasi·
Pada penelitian ini digunakan bahanbahan antara lain: larutan standar As, Sb
hambatan ini antara lain dengan cara pengaliran
bersertifikat (produksi SPEX), gas Ar HP, gas N2HP, HN03dan aquadest. B. Peralatan
gas N2 pada sistem optik. Gas N2 digunakan untuk mengurangi kelembaban dan menghilangkan pengaruh udara atmosfir di sistem optik sehingga diharapkan dapat meningkatkan
Alat
mempunyai panjang gelombang dibawah 200 nm (dekat daerah Ultra Violet) dapat dideteksi baik[3] dan menurunkan
pengukuran.
adalah
ICP
melakukan preparasi.
Pada penelitian ini akan dipelajari
N2 pada
C. Tahapan Kerja
system
optik,
pengujian
1. Persiapan sam pel Dibuat larutan standar As dan
yang
Sb pad a berbagai konsentrasi
dilakukan meliputi: konfirmasi identitas, limit deteksi, linieritas standar, presisi dan akurasi dengan
digunakan
limit deteksi
pengembangan metode analisis menggunakan alat ICP AES Plasma 40 dengan mengalirkan gas
yang
AES Plasma 40 dengan merk Perkin Elmer dan beberapa peralatan gelas untuk
sensitivitas sinar yang dihasilkan dari unsur yang
dengan
Kegiatan
pengukuran
bahan
standar
dengan
cara mengencer~ar1 larutan standar induk As dan Sb menggunakan larutan
yang
HN03 1,5 %. sebagai blangko dipakai larutan HN03 1,5 %.
memiliki konsentrasi pada daerah linie~4]. Pengujian-pengujian diatas perlu dilakukan selain dapat meningkatkan unjuk kerja alat dan
2.
kualitas personil juga dapat meningkatkan kepercayaan terhadap hasil pengukuran.
Pelaksanaan
Penelitian
- Sebelum
dilakukan
pengukuran
terhadap larutan standar maka perlu Prinsip Kerja alat ICP AES Plasma 40 Prinsip
umum
pad a pengukuran
ini
adalah mengukur intensitas energi/radiasi yang dipancarkan oleh unsur-unsur yang mengalami perubahan tingkat energi atom (eksitasi atau ionisasi)
[1].
Larutan
sampel
dihisap
exhaust baik.
ruangan
Pengembangan
dan
dialirkan melalui capilarry tube ke Nebulizer. Nebulizer merubah larutan sampel kebentuk aerosol yang kemudian diinjeksikan
menyiapkan kondisi operasi eksternal diantaranya suhu ruangan berkisar antara 18-20 DC dan
dilakukan
oleh ICP.
berfungsi
dengan
metode
analisis
dengan
pengukuran Sb pada
melakukan
larutan standar As dan berbagai konsentrasi
Pada temperatur plasma, sampel-sampel
akan
dengan tekanan aliran gas N2 yang
teratomisasi dan tereksitasi. Atom tereksitasi akan kembali ke keadaan
yang awal
berbeda
(ground
state)
sambil
memancarkan
sinar
radiasi.
Sinar
radiasi
ini
oleh
aliran gas N2 meliputi: konfirmasi identitas, limit deteksi, linieritas
didispersi
unsur dan dirubah dalam
bentuk sinyal listrik yang besarnya sebanding dengan sinar yang dipancarkan
yaitu
5, 10 dan 20
untuk
setiap
psi.
tekanan
standar, presisi dan akurasi dengan pengukuran bahan standar yano memiliki konsentrasi pad a daerah linier. Konfirmasi identitas dilakukan
komponen optik. Sinar yang terdispersi, secara berurutan rY1uncul pad a masing-masing panjang gelombang
Pengujian
oleh besarnya
dengan sample
konsentrasi unsur. Sinyal listrik ini kemudian diproses oleh sistem pengolah data [3J.
melakukan standar pada
optimum berdasm alat, limit deteksi standar
202
pengukuran konsentrasi
buku dan
dilakukan
petunjuk linieritas . dengan
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
ISSN 0854 - 5561
melakukan
pengukuran
sam pel
Presisi dan akurasi Presisi pengukuran ditunjukkan dengan
blangko dan standar pad a berbagai macam konsentrasi masing-masing
melakukan uji ripitabilitas. Ripitabilitas pengukuran dilakukan dengan mengukur sample standar
sebanyak 7 (tujuh) kali pengulangan, selanjutnya besaran presisi dan
yang memiliki konsentrasi
akurasi sampel
Untuk mengetahui keberterimaan dari hasil yang diperoleh maka dilakukan uji chi square (X2 ),
diperoleh standar
konsentrasi
dari pengukuran yang memiliki
pada
daerah
linier
sebanyak 7 (tujuh) kali pengukuran dan dihitung nilai chi square pada tingkat kepercayaan 95 %.
pada daerah linier.
yang dihitung dengan menggunakan rumus: X 2 = L( Xi -X rt) 2/ Xrt (2) Pad a umumnya
derajat
kepercayaan
yang diambil untuk pengukuran secara spektrometri sebesar 95 % [4] . Pada tabel chi square
Tabel 1. Hubungan tekanan dengan nilai limit
untuk harga df 6 dan derajat kepercayaan 95 %
deteksi dan koefisien linier regresi deteksi Sb As Sb Koefisien As Limit 1,7091 0,9952 0,9925 0,9998 0,9843 2,6317 1,0785 1,5623 1,2844 0,9955 0,9941 1,4573 (ppm) (R2) linier regresi
diperoleh nilai 12,6 [5]. Syarat keberterimaan berdasarkan chi square adalah nilai X2
2
pengukuran lebih kecil atau sama dengan nilai yang diperoleh pad a tabel chi square.
10 20 (psi) Dari Tabel
Tabel 2. nilai chi square dan akurasi Sb As Sb As chiAkurasi 0,8143 89,40 93,20 1,4921 93,55 96,49 1,0502 1,2756 2,3751 4,4485 97,81 96,69 Nilai square (%) Tekanan 5
gas N2 1 terlihat
bahwa
dengan
semakin besar tekanan gas N2 yang digunakan diperoleh semakin gas N2
nilai limit deteksi pengukuran
yang
kecil, hal ini dapat dikatakan bahwa berfungsi menghilangkan pengaruh
udara atmosfir
dilingkungan
sistem optik se-
Pada Tabel 2 terlihat bahwa nilai chi squre ada
hingga sinar yang dihasilkan dapat ditangkap
dibawah
nilai
lebih jelas oleh optik. Fenomena ini men unjukkan bahwa adanya gas N2 dapat memper-
dikatakan diterima.
bahwa
besar ketajaman pengukuran kan sensitifitas pengukuran.
Akurasi
dan meningkat-
Standar linieritas ditentukan dari pengukuran sam pel unsur untuk tiap konsentrasi yang berbeda,
dimana
pengukuran
dilakukan
pada
konsentrasi rendah (± 0,2 ppm) sampai dengan konsentrasi yang tinggi (± 100 ppm). Kon-
chi
square
tabel
sehingga
hasil yang diperoleh dilakukan
dengan
dapat
mengukur
sample standar yang memiliki konsentrasi pada daerah linier, selanjutnya dibandingkan dengan nilai sertifikat. Pada Tabel 2 terlihat bahwa pada tekanan gas N2 20 psi diperoleh nilai akurasi yang tinggi. Nilai akurasi yang tinggi menggambarkan bahwa ketepatan pengukuran.
sentrasi tertinggi dibatasi sampai dengan 100 ppm dikarenakan untuk menghindari kejenuhan selang pipa masukan pada alat. Pad a Tabel 1 terlihat bahwa koefisien regresi dari persamaan linier sekitar 0,9843 hingga 0,9998. Dari pustaka diperoleh bahwa bila mana nilai koefisien regresi yang diperoleh lebih besar dari 0,98, hal tersebut menunjukkan
ketepatan
persamaan
terhadap data ukur cukup baik
linier
[5J.
203
HASIL DAN PEMBAHASAN Konfirmasi Identitas Pengukuran sample standar As dan Sb dilakukan pada konsentrasi 100 ppm (sesuai dengan buku petunjuk alat ICP AES Plasma 40) pada ;'=193,759 nm dan untuk As ;'=206,833 nm untuk Sb. Pengukuran ini bertujuan untuk mencari kondisi optimum pengukuran. Pengukuran pada panjang gelombang dan setting latar yang tepat dapat memberikan hasil spektrum yang berbentuk
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 lancip dan mempunyai koreksi latar yang kecil, sehingga diperoleh hasil pengukuran yang sebenarnya. Gambar spektrum As dan Sb dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2.
pengukuran
As dan Sb pad a variasi tekanan
dapat dilihat pada Tabel1. KESIMPULAN Hasil
pengembangan
metode analisis
menggunakan alat ICP AES Plasma 40 untuk penentuan unsur As dan Sb diperoleh hasil yang baik pada aliran gas Nz dengan tekanan 20 psi dengan panjang gelombang untuk: As pad a 1\ 193,759 nm, Sb pada 1\ 206,833 nm. Limit deteksi unsur As 1,2844 ppm, untuk unsur Sb 1,0785
ppm.
Standard
linieritas
unsur
As
diperoleh mulai dari konsentrasi 1,2844 ppm, untuk unsur Sb mulai dari konsentrasi 1,0785
Gambar 1. Spektrum As
ppm. Ripitabilitas untuk setiap unsur As dan Sb masuk dalam range tingkat kepercayaan 95%, hal ini didasarkan pada keberterimaan
nilai chi
square yang diperoleh. Sedangkan akurasi untuk As sebesar 97,81 % dan unsur Sb sebesar 96,49 %. Adanya
pengaliran gas Nz
pada sistem optik dapat menaikkan kinerja alat, hal ini dapat ditunjukkan dengan perolehan limit deteksi yang lebih kecil dibanding tanpa gas Nz. Sehingga dapat dikatakan bahwa pengembangan metode analisis konsentrasi diatas 1 ppm. Gambar 2. Spektrum Sb
mengukur
intensitas
diperoleh
blangko
1.
MANUAL
dengan
2.
Netherland, 1989. ANNUAL BOOK of ASTM
sebanyak
7
mengetahui
nilai
limit
3.
deteksi
pada
setiap
STANDARDS,
konsentrasi
PUSDIKLAT
BATAN,
4.
5.
Metod~", Ketidakpastian Pengukuran Hasil Uji laboratorium, PUSDIKLAT BAT AN , Serpong, 2003. ROBERT L. ANDERSON,"Practical
yang berbeda. Hasil linieritas yang baik ditunjukkan dengan nilai koefisien linier regresi
Statistics for Analytical No"Strand Reinhold
yang mendekati 100 % atau 1. Hasil limit deteksi dan linieritas standar untuk setiap
York,1987.
204
Volume
Serpong, 1997. YULIA KANTASUBRATA,
mendapatkan hasil pengukuran yang benar, linieritas dilakukan dengan mengukur standar
PV 8030,
SITI AMINI, "Spektrometri Emisi", Pelatihan dan Keahlian Analisis Kimia Bahan Nuklir secara Spektrometri,
dihitung dengan menggunakan rumus [4]: loD= Xrt +(3xSD) (1) Standar linieritas dilakukan untuk
intensitas
ICP AES, PHilLIPS
Point To The Plane Technique, 03.05.1992.
sentrasi blangko sebanyak 7 data dihitung konsentrasi rata-rata (Xrt) dan standar deviasinya Untuk
untuk
Optical Emission Spectrometric Analysis of Alumunium and Aluminium Alloy by The
(tujuh) kali, selanjutnya dikonversi kepersamaan kurva kalibrasi yang merupakan hubungan antara konsentrasi dan intensitas. Hasil kon-
(SO).
valid
DAFTAR PUSTAKA
Limit deteksi dan linieritas standar Limit deteksi (loD)
ini
"Validasi
Chemists" Van Company,New
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
LAMPIRAN Tabel 3. Data analisa unsur As pada tekanan gas
N2
5 psi
Akurasi =square 93,20 124 119 73 rata-rata 151,7143 Nilai =%Intensitas, 0,8143 30,7143 LaD =chi 1,7091 -14,1429 123,2857 -20;-11 ;-14;-7;-18;-15;-21 -15,1429 -4,7143 11,2857 -7,1429 118; 114; 124; 136 Y124; = 2,7644 x - 125; 4,8250 keterangan y Sample127; (50,0000)
Tabel 4. Data analisa unsur As pada tekanan gas
N2
R2
10 psi
I .~ Akurasi = 96,69 I,153,1429 rata-rata 10.0000 129,2857 -15,2857 Nilai square =% 4,4485 LaD =chi1,5623 130; 173;173; 139; 131,7143 151 -14,1429 -7,7143 Intensitas, I iI -20;-8;-17;-14;-15;-13;-20 y Y = 140; 2,7869 x - 6,9455 keterangan 61 Sample156; 111,4286 24,5714 12,8571 -4,2857 M..: .••.
I
40,0000
I I
(60,0000)
205
= 0,9843
R2
= 0,9941
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Tabel 5. Data analisa unsur As pada tekanan gas
N2
20 psi
= 97,81 Akurasi -24kyeterangan = 1,2844 LaD rata-rata Nilai chi square =%1,0502 -7,4286 483,1429 151,2857 -11,5714 23,8571 -17;-26;-26;-34;-25;-22;-18 358;372;424;411 ;392;421 ;394396 -10,5714 397,4286 323,5714 70,5714 834,5714 Y = 8,4576 x -I Intensitas, 17,6299 Sample 5,0000 (50,0000)
Tabel 6. Data analisa unsur Sb pada tekanan gas
N2
0,9998
5 psi
Akurasi =square 89,40 % 1,4921 LaD Ni!ai =chi2,6317 = rata-rata -15;-8;-18;-18;-3;-23;-18 -14,7143 -2,8571 -13,7143 18,5714 44,8571 4,2857 Y = 5,0063 x - 7,2705 -7,4286 ;268" 270,8571 364,8571 311,5714 Intensitas, yketerangan 272,7143 Sample279;274;267;304;276;241 (50,2000)
206
R2 =
R2 =
0,9952
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Tabel 7. Data analisa unsur Sb pada tekanan gas Nz 10 psi
-
-3 -5 Akurasi = 96,49 %Intensitas, rata-rata Nilai square 2,3751 LaD 1,4573 -6,1429 -8;-15;-16;-5;-12;-15;-8 -11,2857 5,4286 268,8571 270,7143 289,8571 345,7143 43,4286 21,1429 Y ==chi 5,3058 x -= 6,0899 292,256,240,265,244,302,283 . keterangan .. y Sample _ (592?'QQ.QL . I
RZ
= 0,9955
RZ
= 0,9925
Tabe! 8. Data analisa unsur Sb pada tekanan gas Nz 20 psi 994,7143
-
93,55 4 2 r68,2857 ata-rata Nilai LaD chi327; ==square 1,0785 154,1429 -27;3;-18;-3;-4;-5;-7 1123,1429 -4,7143 -6,4286 339; 327.. ;393; 309;365; 346,8571 368 -8.7143 341,8571 305,2857 860,5714 15,1429 Y = 12,0389 x=%- 1,2756 8,9848 Intensitas, keterangan y ----- Akurasi
Sample Uji (30,1200)
I
-
KE DAFTAR ISI 207
