UJI KOMPOSISI NATRIUM ZIRKONAT HASIL OLAH PASIR ZIRKON DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

ISSN 0216 - 3128

222

Supriyanto C., dkk.

UJI KOMPOSISI NATRIUM ZIRKONAT HASIL OLAH PASIR ZIRKON DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA). Supriyanto C., Samin B. K., Susana T.S. Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan – Badan Tenaga Nuklir Nasional Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb Yogyakarta 55281 Email :[email protected]

ABSTRAK UJI KOMPOSISI NATRIUM ZIRKONAT HASIL OLAH PASIR ZIRKON DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA). Uji komposisi natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon perlu dilakukan untuk memenuhi persyaratan derajat nuklir, maupun industri. Preparasi contoh uji dilakukan menggunakan campuran 2 ml asam nitrat pekat dan 200 µL HF 40 % dalam bom digesti asam pada suhu 150 0C, selama 4 jam. Kalibrasi alat uji SSA dilakukan dengan menentukan kepekaan dan presisi dari alat uji, sedang validasi metode uji dilakukan dengan menentukan parameter akurasi, presisi, batas deteksi, daerah kerja optimal, linieritas, selektifitas, dan nilai ketidakpastian. Parameter akurasi dan presisi diperoleh dengan melakukan uji rekaveri parameter batas deteksi, daerah kerja yang optimal, dan linieritas diperoleh dengan perhitungan secara statistik, sedangkan parameter selektifitas diperoleh dengan melakukan optimasi kondisi analisis. Berdasarkan uji recovery, diperoleh akurasi pada analisis unsur berada pada rentang persyaratan 95 – 110 % dengan presisi masing-masing < 5 %. Data-data validasi yang diperoleh kemudian diterapkan pada contoh uji natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon dengan hasil kadar unsur ± ketidakpastian pengukuran masing-masing Pb : 132,03 ± 4,21 µg/g, Cd : 5,39 ± 0,42 µg/g, Cr : 162,80 ± 3,71 µg/g, Fe : 0,37 ± 0,014 %, Mn : 74,56 ± 1,27 µg/g, Cu : 40,40 ± 0,75 µg/g, Ca : 0,59 ± 0,005 %, Ni : 51,43 ± 1,45 µg/g, Zn : 884,0 ± 4,42 µg/g, Mg : 438,67 ± 8,77 µg/g, Na : 1,65 ± 0,001 %, dan K : 440,0 ± 8,56 µg/g. Kata kunci : uji komposisi, natrium zirkonat, pasir zirkon, metode SSA.

ABSTRACT THE COMPOSITION TEST OF NATRIUM ZIRKONAT PRODUCE FROM ZIRCON SANDS BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROPHOTOMETRY (AAS) METHOD. The composition test of natrium zirkonat is absolutely needed to rules and regulations of nuclear grade although industries permissible. The preparation of sample were using 2 ml nitric acid concentrated and 200 µl of HF 40 % in acid bomb digestion at temperature of 150 oC until 4 hours. The calibration of AAS instrument were done by determination of sensitivity and precision parameters, while the method for validation were done by determination of accuracy, precision, limit of detection, optimal working range of measurement, linierity, selectivity and uncertainty measurement parameters. The accuracy and precision parameters were obtained by recovery test, the limit of detection, optimal working range of measurement, linierity, and uncertainty measurement parameters were obtained by performing statistic calculation, while the selectivity parameter was obtained by optimizing the analysis condition. Based on the recovery test, the accuracy and precision parameters were obtained in the ring of permissible 95 – 110 % and < 5 % respectively. The application of validation method for analysis sample of natrium zirconat were obtained the content of elements ± uncertainty measurement were Pb : 132.03 ± 4.21 µg/g, Cd : 5.39 ± 0.42 µg/g, Cr : 162.80 ± 3.71 µg/g, Fe : 0.37 ± 0.014 %, Mn : 74.56 ± 1.27 µg/g, Cu : 40.40 ± 0.75 µg/g, Ca : 0.59 ± 0.005 %, Ni : 51.43 ± 1.45 µg/g, Zn : 884.0 ± 4.42 µg/g, Mg : 438.67 ± 8.77 µg/g, Na : 1.65 ± 0.001 %, and K : 440.0 ± 8.56 µg/g. Key words : test composition, natrium zirkonat, zirkon sands, AAS method.

PENDAHULUAN

Z

irkon (Zr) merupakan unsur yang mempunyai berbagai sifat yang menguntungkan, seperti tahan terhadap suhu tinggi, tahan korosi, mempunyai tampang lintang neutron thermal yang kecil (0,18-0,2 barn), dan dapat menaikkan sifat fisis terhadap logam paduannya(1). Berdasarkan sifat-sifat tersebut, zirkon sering digunakan dalam

berbagai bidang industri seperti bidang elektronik, kedokteran, industri bola lampu, dan inmdustri logam. Dalam bidang industri nuklir, zirkon dimanfaatkan sebagai bahan struktur reaktor nuklir maupun kelongsong bahan bakar nuklir, selain itu, pada bahan bakar reaktor suhu tinggi zirkon dalam bentuk zirkon karbida (ZrC) digunakan sebagai bahan pelapis bahan bakar. Logam zirkon dapat diperoleh dari proses pengolahan pasir zirkon. Ada

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2012 Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 4 Juli 2012

Supriyanto C., dkk.

ISSN 0216 - 3128

2 (dua) cara proses pengolahan pasir zirkon yaitu proses basah dan proses kering. Proses basah mempunyai kelebihan antara lain prosesnya relatif sederhana dan mudah dilakukan. Kelemahan proses basah antara lain proses panjang, banyak membutuhkan bahan dan alat serta menghasilkan banyak limbah. Saat ini sedang dikembangkan proses kering dengan beberapa kelebihan antara lain prosesnya pendek, sedikit alat, bahan dan limbah. Natrium zirkonat merupakan produk antara dari pengolahan pasir zirkon menjadi zirkon oksida. Pada proses basah, natrium zirkonat dihasilkan dengan cara peleburan pasir zirkon menggunakan natrium hidroksida sesuai reaksi(2) : ZrSiO4 +4NaOH→Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O (1) Tahap selanjutnya adalah dilakukan proses pelindihan menggunakan air dilanjutkan proses pelarutan menggunakan HCl sehingga diperoleh ZrOCl2 sesuai reaksi sebagai berikut : Na2ZrO3+4HCl→ZrOCl2+2NaCl+2H2O (2) Hasil yang diperoleh (ZrOCl2 ) kemudian dilakukan pengendapan menggunakan NH4OH, hasil yang diperoleh kemudian dikalsinasi sehingga diperoleh ZrO2 sesuai reaksi berikut : ZrOCl2+NH4 OH→Zr(OH)4+NH4Cl (3) Zr(OH)4→ZrO2 + H2O 

(4)

Untuk mengetahui kualitas hasil proses pasir zirkon menjadi ZrO2, perlu dilakukan kontrol kualitas hasil baik hasil antara (natrium zirkonat), maupun hasil akhir (ZrO2). Hal ini dapat dilakukan dengan melakukan analisis impuritis yang terdapat dalam natrium zirkonat. Salah satu metode analisis yang dapat digunakan adalah metode nyala spektrometri serapan atom dengan beberapa keuntungan antara lain mudah, sederhana, cepat dan mempunyai sensitivitas yang tinggi. Untuk memperoleh data-data analisis yang valid, diperlukan validasi terhadap metode analisis yang digunakan. Parameter yang diperlukan untuk memperoleh validitas adalah akurasi, presisi, batas deteksi, linieritas, daerah kerja, dan selektifitas. Dengan demikian tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi unsur logam yang terdapat dalam natrium zirkonat sebagai produk antara dan sebagai umpan proses selanjutnya dalam pengolahan pasir zirkon menjadi ZrO2.

TATA KERJA Bahan Dalam penelitian ini digunakan larutan spektrosol kadmium nitrat, besi nitrat, timbal nitrat, mangaan nitrat, tembaga nitrat, kalsium

223

nitrat, nikel nitrat, seng nitrat, dan magnesium nitrat masing-masing buatan BDH, larutan titrisol kromium nitrat, natrium nitrat, dan potasium nitrat masing-masing buatan Merck, akuabides buatan Laboratorium Kimia Analitik PTAPB, contoh uji natrium zirkonat produk PTAPB.

Alat Penelitian dilakukan dengan menggunakan seperangkat alat spektrometer serapan atom AA 300 P buatan Varian, Australia, teflon bom digester, tungku pemanas, peralatan dari gelas (labu takar 10 ml, gelas beker ukuran 25 ml), pipet mikro effendorf ukuran 10-100 µl, dan 250-1000 µl.

Cara K erja Preparasi contoh uji Contoh uji natrium zirkonat ditimbang ± 0,2 g dalam teflon bomb digester, dibasahi dengan akuabides, tambahkan 0,2 ml HF pekat, dan 2 ml HNO3 pekat. Dimasukkan ke dalam tungku pemanas, dipanaskan pada suhu 150 oC selama 4 jam. Hasil pelarutan setelah dingin dituang ke dalam beker teflon dan dipanaskan di atas kompor pemanas. Ditambahkan akuabides dan dipanaskan kembali di atas kompor listrik, selanjutnya dilakukan berulang-ulang. Setelah dingin hasil pelarutan dituang ke dalam labu takar 10 ml dan ditepatkan sampai batas tanda dengan penambahan akuabides. Kalibrasi alat uji Kalibrasi alat uji dilakukan dengan cara membuat 25 ml larutan campuran yang terdiri dari Cu 100 ppm, HNO3 1 N, dan akuabides sedemikian rupa sehingga konsentrasi Cu dalam larutan 2 ppm, dan konsentrasi HNO3 0,1 N. Kepekaan alat uji ditentukan dengan mengukur serapan larutan tersebut sebanyak 3 kali pengukuran, sedangkan presisi ditentukan dengan mengukur serapan larutan tersebut 6 kali pengukuran pada kondisi optimum analisis Cu. Selektifitas metode uji Selektifitas metode uji diperoleh dengan cara menentukan kondisi analisis masing-masing unsur yang optimal, yaitu dengan pengamatan serapan yang optimum pada panjang gelombang maksimum masing-masing unsur pada setiap perubahan arus lampu, lebar celah, laju alir cuplikan, laju alir udara, laju alir asetilen, dan tinggi pembakar. Penentuan batas deteksi unsur Batas deteksi unsur ditentukan berdasarkan perhitungan secara statistik dari kurva kalibrasi masing-masing unsur yang diperoleh.


224

ISSN 0216 - 3128

Berdasarkan kurva kalibrasi standar unsur diperoleh persamaan garis linier y = ax + b. Dari persamaan garis linier, dihitung besar serapan yang diperoleh dari persamaan garis linier (ŷ), harga standar deviasi penyimpangan (Sy/x), besar serapan pada limit deteksi (Yl.d ), dan kadar pada limit deteksi (Xl.d). Penentuan daerah kerja Penentuan daerah kerja unsur Fe dilakukan dengan membuat satu deret larutan standar Fe dengan konsentrasi 0, 0,05; 0,2; 0,5; 0,75; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 dan 10,0 ppm. Masingmasing deret larutan standar diukur serapannya pada kondisi optimum, kemudian daerah kerja ditentukan berdasarkan hasil perhitungan % relative concentration equivalent (% RCE) yaitu daerah konsentrasi yang memenuhi persyaratan (harga % RCE < 1 %). Penentuan daerah kerja unsur yang lain dilakukan dengan cara kerja yang sama seperti pada unsur Fe dengan perbedaan variasi konsentrasi masing-masing unsur. Akurasi dan presisi metode uji. Akurasi metode uji diperoleh dengan cara melakukan uji recovery masing-masing unsur. Uji recovery dilakukan dengan cara melakukan adisi terhadap larutan standar terendah dan tertinggi masing-masing unsur, kemudian kadar yang diperoleh dibandingkan dengan kadar unsur dalam contoh uji.

Supriyanto C., dkk.

Analisis kadar unsur dalam contoh uji. Dibuat 5 buah larutan campuran yang terdiri dari Fe 100 ppm, HNO3 1 N dan akuabides sedemikian rupa sehingga konsentrasi HNO3 dalam masing-masing larutan campuran tetap 0,1 N, sedangkan konsentrasi Fe dalam larutan campuran bervariasi 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 ppm. Masing-masing larutan campuran dan contoh uji diukur serapannya pada kondisi analisis yang optimum, kemudian dibuat kurva antara konsentrasi Fe lawan serapan dari masing-masing unsur. Kadar unsur dihitung dengan cara intrapolasi serapan contoh uji dalam kurva standar, konsentrasi regresi yang diperoleh kemudian dikalikan faktor pengenceran dan faktor berat contoh uji, sehingga diperoleh kadar unsur Fe dalam contoh uji. Kadar unsur yang lain dikerjakan dengan cara kerja yang sama sesuai dengan linieritas masing-masing unsur.

HASIL DAN PEMBAHASAN Parameter yang diperlukan untuk memperoleh validitas data hasil uji adalah kalibrasi alat uji SSA yang digunakan. Hasil kalibrasi berupa kepekaan dan presisi alat uji menunjukkan kelayakan alat uji SSA, seperti disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Kalibrasi alat uji SSA metode nyala No. Parameter Cu 2 ppm ASTM (3) 1. Kepekaan (ppm) 0,027 0,040 2. Presisi (%) 0,65 1,0

Tabel 2. Parameter selektifitas analisis unsur Cd, Fe, Pb, Cr, Mn, Cu Parameter Unsur Cd Fe Pb Cr Mn Cu Panjang gelombang, nm 228,6 248,3 217,0 357,0 279,5 324,8 Lebar celah, nm 0,5 0,2 1,0 0,5 0,2 0,5 Arus lampu, mA 4 5 5 10 5 5 Laju alir cuplikan, ml/mnt. 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 Laju alir udara l/menit 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 Laju alir asetilen l/menit 1,56 2,47 1,70 2,70 2,45 2,50 Tinggi pembakar, mm 14,5 14 14 15 13 13 Tabel 3. Parameter selektifitas analisis unsur Ca,Ni, Zn,Mg, Na, dan K Parameter Unsur Ca Ni Zn Mg Na K Panjang gelombang, nm 422,7 232,0 213,9 285,2 330,3 404,4 Lebar celah, nm 0,5 0,2 1,0 0,5 0,5 0,5 Arus lampu, mA 5 4 5 5 5 5 Laju alir cuplikan, ml/mnt. 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 Laju alir udara l/menit 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 Laju alir asetilen l/menit 2,45 1,75 1,78 2,20 2,25 2,35 Tinggi pembakar, mm 12 14 10 14 15 13 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2012 Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 4 Juli 2012

ISSN 0216 - 3128

Supriyanto C., dkk.

225

Tabel 4. Contoh perhitungan % RCE unsur Fe Kons. Fe 0 0,05 0,2 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 2,5 4,0 6,0 8,0 10,0

A1 0,001 0,009 0,015 0,120 0,168 0,220 0,325 0,414 0,513 0,811 1,231 1,44 1,905

A2 -0,001 0,010 0,016 0,119 0,169 0,219 0,319 0,421 0,518 0,82 1,233 1,42 1,901

A3 -0,002 0,010 0,015 0,117 0,168 0,217 0,318 0,421 0,514 0,821 1,223 1,44 1,899

A4 0.001 0,010 0,016 0,118 0,167 0,221 0,321 0,421 0,513 0,819 1,223 1,451 1,925

Kepekaan alat uji SSA diperoleh dengan mengukur larutan standar Cu 2 ppm sebanyak 3 kali pengukuran. Hasil rerata pengukuran digunakan untuk menghitung kepekaan dengan formula S = 0,0044 (C1 / A1), dengan C1 adalah konsentrasi Cu 2 ppm, A1 adalah nilai rata-rata serapan Cu 2 ppm. Presisi alat uji SSA dilakukan dengan cara kerja yang sama seperti pada penentuan kepekaan dengan pengukuran serapan sebanyak 6 kali pengukuran, kemudian presisi dihitung dengan formula s = (A-B) x 0,40 dengan A adalah nilai serapan tertinggi, dan B adalah serapan terendah. Berdasarkan perhitungan harga kepekaan dan presisi yang disajikan dalam Tabel 1, dapat dikatakan bahwa alat uji SSA masih layak digunakan sebagai alat uji dengan perolehan kepekaan dan presisi yang masih berada dibawah batas yang dipersyaratkan. Parameter lain yang berpengaruh adalah selektifitas metode uji yaitu kemampuan untuk mengukur analit atau unsur yang dituju secara tepat dan spesifik dengan adanya komponenkomponen lain sebagai matriks. Parameter selektifitas diperoleh dengan cara menentukan kondisi analisis masing-masing unsur yang optimal, meliputi panjang gelombang maksimum masing-masing unsur pada setiap perubahan arus lampu, lebar celah, laju alir cuplikan, laju alir udara, laju alir asetilen, dan tinggi pembakar. Data parameter untuk memperoleh selektifitas pada analisis unsur disajikan pada Tabel 2, dan Tabel 3. Daerah kerja optimum didifinisikan sebagai daerah konsentrasi terendah dan tertinggi dimana metode uji menunjukkan linieritas yang memenuhi persyaratan. Penentuan daerah kerja linier masing-masing unsur dilakukan dengan perhitungan % relative concentration equivalent (% RCE) yaitu daerah konsentrasi yang

A5 0,002 0,080 0,015 0,119 0,169 0,221 0,324 0,417 0,511 0,823 1,232 1,432 1,965

A6 0,001 0,012 0,015 0,120 0,168 0,219 0,322 0,418 0,509 0,821 1,231 1,443 1,955

Rerata 0,0002 0,0098 0,0153 0,1188 0,1682 0,2195 0,3215 0,4186 0,513 0,8192 1,2288 1,4377 1,925

SA 0,00164 0,00133 0,00052 0,00117 0,00075 0,00152 0,00273 0,00287 0,00303 0,00422 0,00458 0,01059 0,02882

%RCE #VALUE 13,7975 7,04179 0,67771 0,50863 0,73859 0,89497 0,72180 0,63355 0,52622 0,37257 1,26843 1,182626

mempunyai harga % RCE < 1 %. Harga % RCE dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:(4):

% RCE 

( C 2  C1) ( SA) X X 100 ( A2  A1) ( C 2 )

(5)

C1 = konsentrasi larutan standar terdekat yang lebih rendah. (A1 adalah serapannya) C2 = konsentrasi larutan standar terdekat yang lebih tinggi. (A2 adalah serapannya). SA = simpangan baku untuk A2. Pada Tabel 4, disajikan contoh perhitungan % RCE unsur Fe untuk menentukan daerah kerja yang optimum dengan % RCE < 1 %. Berdasarkan pada Tabel 4, diperoleh nilai % RCE unsur Fe dari berbagai variasi konsentrasi Fee dengan perolehan nilai % RCE < 1 %, yaitu dengan kisaran 2,5 – 6,0 ppm.

Gambar

1. Hubungan antara konsentrasi Fe

serapan

dan

Pada Gambar 1. disajikan hubungan antara serapan unsur Fe pada variasi konsentrasi Fe mulai dari 0,05 s/d 10,0 ppm. Pada Gambar 2, disajikan daerah kerja optimum unsur Fe berdasarkan nilai % RCE yang diperoleh. Sedangkan pada Gambar 3, disajikan hubungan antara nilai % RCE unsur Fe pada variasi


ISSN 0216 - 3128

226

konsentrasi Fe, yang menunjukkan daerah kerja optimum Fe pada nilai % RCE < 1 %. Daerah kerja yang optimum unsur-unsur yang lain ditentukan seperti pada perhitungan unsur Fe.

Gambar 2. Daerah kerja optimum unsur Fe

Gambar 3. Hubungan konsentrasi dan % RCE unsur Fe Batas deteksi unsur didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah yang masih dapat dideteksi. Perhitungan batas deteksi unsur Fe disajikan pada Tabel 5 sebagai berikut : Tabel 5. Perhitungan batas deteksi unsur Fe X Y Ŷ (Y-Ŷ)2 Sy/x Yid Xid ppm Serapan 0,5 0,119 0,0121 4,0.10-6 2,529.10-3 0,0299 0,039 1,0 0,220 0,2196 1,6.10-7 1,5 0,321 0,3182 7,84.10-6 2,0 0,418 0,4168 1,44.10-6 2,5 0,513 0,5154 5,76.10-6 ∑ (Y-Ŷ)2 = 1,92. 10-5 Berdasarkan pada Tabel 5, diperoleh persamaan garis linier Y = 0,1972 X + 0,0224, dengan harga a = 0,0224, b = 0,1972 dan harga regresi r = 0,99998. Harga standar deviasi penyimpangan (Sy/x), dihitung dengan formula : Sy/x =

 ( y  yˆ ) (n  2)

2

= 2,529.10-3

Supriyanto C., dkk.

Yl.d = a + 3 Sy/x = 0,0299 Xl.d =

Yl .d  a = 0,039 b

Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 5, diperoleh harga Xl.d yang menunjukan batas deteksi unsur Fe = 0,039 ppm. Batas deteksi unsur yang lain dihitung dengan cara perhitungan yang sama, seperti disajikan pada Tabel 6. Pada Tabel 6, disajikan daerah kerja optimum unsur Pb, Cd, Fe, Cr, Mn, Cu, Ca, Ni, Zn, Mg, Na, dan K. Perolehan daerah kerja optimum masing-masing unsur adalah berdasarkan perolehan nilai % RCE masing-masing unsur dengan nilai < 1 %. Sedangkan batas deteksi masing-masing unsur diperoleh berdasarkan perhitungan secara statistik dari kurva kalibrasi masing-masing unsur. Tabel 6. Daerah kerja dan batas deteksi unsur Unsur Daerah kerja (ppm) Batas deteksi (ppm) Pb 0,5 – 2,5 0,18 Cd 0,05 – 0,25 0,015 Fe 0,5 – 2,5 0,039 Cr 1,0 – 5,0 0,30 Mn 0,1 – 0,5 0,02 Cu 0,1 – 0,5 0,05 Ca 0,5 – 2,5 0,16 Ni 0,1 – 0,5 0,04 Zn 0,1 – 0,5 0,01 Mg 0,5 – 2,5 0,20 Na 5,0 – 10,0 4,90 K 5,0 – 10,0 6,96 Tabel 7. Data uji pungut ulang unsur. Unsur Adisi Rerata hasil uji Akurasi (ppm) (ppm) (%) Pb 0,5 0,492 ± 0,002 98,41 Cd 0,1 0,096 ± 0,001 96,00 Fe 0,5 0,481 ± 0,007 96,31 Cr 1,0 0,965 ± 0,011 96,50 Mn 0,1 0,096 ± 0,002 96,00 Cu 0,1 0,097 ± 0,001 97,00 Ca 0,5 0,481 ± 0,006 96,20 Ni 0,1 0,096 ± 0,003 96,00 Zn 0,1 0,096 ± 0,001 96,00 Mg 0,5 0,485 ± 0,012 97,00 Na 5,0 4,885 ± 0,072 97,70 K 5,0 4,798 ± 0,172 95,96

Presisi (%) 0,41 1,37 1,55 1,14 2,08 1,03 1,27 3,12 1,04 2,47 1,47 3,58

Parameter yang lain untuk memperoleh validitas data hasil uji adalah akurasi dan presisi. Akurasi merupakan ketelitian metode uji atau kedekatan antar nilai terukur dengan nilai yang diterima. Pada analisis unsur dalam contoh uji natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon, akurasi


ISSN 0216 - 3128

Supriyanto C., dkk.

metode uji dilakukan dengan cara uji recovery yaitu dengan cara adisi pada larutan standar unsur kemudian dihitung perolehan kembali kadar masing-masing unsur (Tabel 7). Parameter presisi menunjukkan kesesuaian antara beberapa pengulangan yang diukur dengan cara yang sama dan biasanya dinyatakan dalam bentuk nilai relative standard deviation (RSD). Dihitung berdasarkan rumus perhitungan : 

Presisi =

s 

X 100% dengan s =

X

( x  x)2 i 1 (n  1)



s = simpangan x = hasil uji x¯ = rerata hasil uji n = jumlah pengulangan. Berdasarkan pada Tabel 7 diperoleh akurasi dan presisi yang memenuhi persyaratan akurasi (kisaran 90 – 110 %)(5), hal tersebut menunjukkan metode uji yang digunakan adalah valid. Setelah diperoleh validasi metode uji, kemudian diaplikasikan pada contoh uji natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon. Kadar unsur dalam natrium zirkonat ditentukan dengan metode kurva kalibrasi standar yaitu dengan membuat kurva antara konsentrasi lawan serapan masingmasing unsur. Serapan contoh uji yang diperoleh kemudian diintrapolasikan ke dalam kurva kalibrasi standar, sehingga diperoleh konsentrasi regresi. Kadar unsur dalam contoh uji dihitung menggunakan persamaan : Kadar =

CregXPXV µg/g G

Creg = konsentrasi regresi unsur P = faktor pemekatan V = volume pelarutan contoh uji G = berat contoh uji Ketidakpastian merupakan persyaratan yang diharuskan dalam sistem akreditasi berdasarkan SNI-19-17025-2005. Demikian juga pada uji komposisi unsur dalam natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon, diperlukan perhitungan ketidakpastian masing-masing unsur. Perhitungan ketidakpastian dilakukan dengan cara sebagai berikut(6) : Tipe A µ=

s n

227

dengan s = simpangan baku n = jumlah pengamatan Tipe B SD digunakan sebagaimana adanya, µ(x) = s RSD dikalikan dengan xrata-rata, µ(x) = (s/xrata-rata). xrata-rata CV (%) dibagi 100, dikalikan dengan xrata-rata, µ(x)={CV(%)/100}. xrata-rata Untuk distribusi normal dengan : Tingkat kepercayaan 95 %, µ(x) = s/2 atau s/1,96 Tingkat kepercayaan 99 %, µ(x) = s/3 atau s/3,09 Untuk distribusi rectangular, µ(x) = s/V3 Untuk distribusi triangular, µ(x) = s/V6 Cara perhitungan ketidakpastian baku gabungan (µc) : Untuk memperoleh nilai ketidakpastian, langkah awal yang dilakukan adalah menentukan kadar unsur dalam contoh uji. Berdasarkan perhitungan diperoleh kadar unsur seperti disajikan pada Tabel 8. Tabel 8. Kadar unsur dalam contoh uji natrium zirkonat produk PTAPB Unsur Rerata hasil uji (ppm) Pb 132,03 Cd 5,39 Fe 0,370*) Cr 162,80 Mn 74,56 Cu 40,40 Ca 0,59*) Ni 51,43 Zn 884,0 Mg 438,67 Na 1,65*) K 440,0 *) dalam % Komponen-komponen ketidakpastian diubah hingga mempunyai satuan yang sama. Dikuadratkan, dijumlahkan dan ditarik akar pangkat dua dari jumlah tersebut.

a 2  b 2  ...... (untuk satuan yang

µc = sama) µc/C

=

( a / a ) 2  ( b / b ) 2  ....

(untuk

satuan yang tidak sama). Contoh perhitungan ketidakpastian unsur Fe dalam natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon sebagai berikut :


ISSN 0216 - 3128

228

Ketidakpastian baku (µ) yang berasal dari kurva kalibrasi standar, (µCx)

Supriyanto C., dkk.



S 1 1 Cx  C µCx =   B1 p n Sxx

Tabel 9. Data kurva kalibrasi unsur standar Fe No. Kons.(ppm) Aj Rerata Aj 1. 0,5 0,122 0,119 0,115 0,119 2. 1,0 0,219 0,217 0,224 0,220 3. 1,5 0,327 0,319 0,318 0,321 4. 2,0 0,414 0,451 0,421 0,418 5. 2,5 0,513 0,518 0,507 0,513

n

S=

Sxx =



 A

j



 B 0  B1Cj

j1

n2

n

2

2

2

  C  C j

j1

Berdasarkan data kurva kalibrasi diperoleh data-data harga regresi r = 0,9998, persamaan garis linier A = 0,1972 C + 0,0224 dengan A = serapan, C = konsentrasi, B1 = 0,0,1972 dan B0 = 0,0224, p = 3, n = 15, C rerata = 1,5 µg/ml dan Cx = 0,763 µg/ml. Harga µCx dihitung dengan formula :

Dari perhitungan diperoleh harga S = 1,378 x 10-3, dan harga Sxx = 2,5, harga µCx = 5,491 x 10 -3µg/ml.

Ketidakpastian baku yang berasal dari neraca, µm. Tabel 10. Data perhitungan kesalahan neraca No. Kuantitas Nilai (g) µ(g) 1. Presisi ± 0,001 0,001/V3 = 5,7735.10-4 2. Linieritas ± 0,0012 0,0012/V3 = 6,9282.10-4 3. Kontribusi dari neraca 9,0185.10-4 *) 4. Repeatabilitas 0,103 4,7141.10-4 (mx) Total, µ(mx) = 1,0176.10-3 **) *) Dari **)Dari =

(5,7735.10 4 ) 2  (6,9282.10 4 ) 2

Tipe evaluasi (µ) B B A

 9,0185.104

( 4,7141.10 4 ) 2  (9,0185.10 4 ) 2

 1,0176.10 3

Kesalahan yang berasal dari volume, µ(Vx) Tabel 11. Data perhitungan kesalahan dari volume (µV) No. Kuantitas Nilai (ml) µV (ml) 1. Volume labu takar 10 ± 0,025 1,443.10-2 2. Repeatabilitas (diukur) 9,744 ± 0,0515 1,627. 10-2 3. ± 5 oC variasi suhu 1,05x 10-2 6,062.10-3*) -2 Total µV = 2,2576.10 **) *) Dari ekspansi volume air ± 5 oC, koef. Muai air = 2,1.10-4 per oC Ekspansi = ± (10 x 5 x 2,1.10-4 ) ml = 1,05 x 10 -2/V3 = 6,062.10-3 **)Dari =

Tipe (µ) B A B

(1,443.102 ) 2  (1,627.102 ) 2  6,062.103 ) 2  2,2576.102

Kesalahan yang berasal dari pemekatan µf. Tabel 12. Data perhitungan kesalahan dari pemekatan, µf. No. Kuantitas Nilai (ml) µf 1. Volume labu 100 ± 0,015 8,66.10-3 2. Pemekatan (10 x) 10 ± 0,025 1,443.10-2 -2 *) Total, µf = 1,446.10 2

Tipe (µ) B B

2

 8,660.10 3   1,443.10  2  *) Dari = 10.      = 1,446.10-2  100 10     Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2012 Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 4 Juli 2012

ISSN 0216 - 3128

Supriyanto C., dkk.

229

Kesalahan berasal dari serapan, µ(ax). Tabel 14. Data perhitungan kesalahan dari serapan, µ(ax). No. Kuantitas Nilai (ml) µ (ml) 1. Akurasi alat AAS ± 0,0001 0,0001/V3 = 5,774.10-5 2. Reproduksibilitas ± 0,0005 0,0005/V3 = 2,887.10-4 Total konstribusi alat 2,944.10-4 *) Repeatability pengukuran µ(ax) 0,221 ± 0,004 0,004/V3= 2,309.10-3 Total, µ(ax) = 2,328 x 10-3 **) *) Dari = **) Dari =

(5,774.10

5 2

)  (2,887.10 4 ) 2



(2,944.104 )2  (2,309.103 )2

Tipe (µ) B B

A

 2,944.10 4

 2,328.103

Kesalahan berasal dari kemurnian unsur Pb, µ(P) Tabel 13. Data perhitungan kesalahan dari kemurnian unsur (µP) No. Kuantitas Nilai (µg/ml) µ (P) 1. Kemurnian unsur Fe, µ(P) 0,002 0,002/V3 = 1,155.10-3

Tipe (µ) B

Ketidakpastian gabungan, µ(C) µ(C)=CxX (

(

Cx 2 mx 2 V 1 2 P 2 f 2 ax 2 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0,763X Cx mx V1 P f ax

0,0019 2 1,0176.103 2 2, 2576.102 2 1,155.103 2 1, 446.102 2 2,328.103 2 µ(C) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0,763 0,103 10 0,98 10 0,221

0,763 X

=

0,000354 µg/ml = 0,0143 µg/ml

Ketidakpastian diperluas dengan nilai cakupan x = 2 pada tingkat kepercayaan 95 % menjadi 2 x 0,0143 µg/ml, diperoleh µ(C) = 0,0287 µg/ml. Berdasar perhitungan diperoleh harga ketidakpastian unsur Fe = 0,0287 µg/ml, konsentrasi regresi Fe = 0,763 ± 0,0287 µg/ml. Kadar Fe dalam contoh uji natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon setelah diperhitungkan dengan faktor pengenceran, berat contoh dan volume pelarutan menjadi 0,370 ± 0,014 %. Perhitungan nilai ketidakpastian unsur yang lain dilakukan dengan cara yang sama pada perhitungan nilai ketidakpastian unsur Fe seperti disajikan pada Tabel 14. Pada Tabel 15 disajikan perolehan kadar unsur dan nilai ketidakpastian unsur dalam natrium zirkonat produk PTAPB. Berdasarkan pada Tabel 15 diperoleh kadar unsur Na merupakan yang tertinggi 1,65 ± 0,001 %, sedang yang terendah adalah unsur Cd dengan kadar 5,39 ± 0,04 ppm. Nilai ketidakpastian yang diperoleh pada Tabel 15 menunjukkan akumulasi dari berbagai kesalahan seperti penimbangan, volume penepatan, pengenceran, kesalahan instrumen dll., sedangkan pada Tabel 8 tanpa nilai ketidakpastian.

Tabel 15. Kadar unsur dalam natrium zirkonat produk PTAPB Unsur Rerata hasil uji (ppm) Pb 132,03 ± 4,21 Cd 5,39 ± 0,04 Fe 0,370 ± 0,014*) Cr 162,80 ± 3,71 Mn 74,56 ± 1,27 Cu 40,40 ± 0,75 Ca 0,59 ± 0,005*) Ni 51,43 ±1,45 Zn 884,0 ± 4,42 Mg 438,67 ± 8,77 Na 1,65 ± 0,001*) K 440,0 ± 8,56 *) kadar dalam %

KESIMPULAN 1.Alat uji SSA masih layak digunakan sebagai alat uji, dengan validasi metode uji menggunakan uji recovery yang memenuhi persyaratan.. 2.Diperoleh kadar unsur dalam contoh uji natrium zirkonat hasil olah pasir zirkon masing-masing Pb : 132,03 ± 4,21 µg/g, Cd : 5,39 ± 0,42 µg/g, Cr : 162,80 ± 3,71 µg/g, Fe : 0,35 ± 0,004 %, Mn : 74,56 ± 1,27 µg/g, Cu : 40,40 ± 0,75 µg/g,


ISSN 0216 - 3128

230

Ca : 0,59 ± 0,005 %, Ni : 51,43 ± 1,45 µg/g, Zn : 884,0 ± 4,42 µg/g, Mg : 438,67 ± 8,77 µg/g, Na : 1,65 ± 0,001 %, dan K : 440,0 ± 8,56 µg/g.

DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3. 4.

5.

6.

DWI RETNANI SUDJOKO,”Pembuatan Zirkonia Kstabilan Parsial Dengan Cara Pengendapan”, PPIPDIPTN-BATAN Yogyakarta, 2008 SAJIMA,”Kajian Pemisahan Zirkonium Hafnium Secara Sinambung”, PPIPDIPTNBATAN Yogyakarta, 2009. ANONIM, American Society For Testing and Materials, ASTM E 663-78, 1979. SUKARJO, Analisis Varians dalam Bidang Kimia Analisis, Ceramah “Analisis Variansi untuk Kimia Analisis” bagi Peneliti Bidang Kimia, BATAN, Yogyakarta, 1989. SUMARDI, Validasi Metode Analisis, Bahan Kuliah Pelatiahan Asesor Laboratorium, Badan Standardisasi Nasional, BSN, Jakarta, Oktober 2001. WILLIAMS, A, ELLISON, S.L.R., ROSSLEIN, M., Quantifying Uncertainty in

Supriyanto C., dkk.

Analytical Measurement, EURACHEM/CITAC Guide, second edition, 2000.

TANYAJAWAB Sukirno  Dalam senyawa natrium zirkonat, natrium yang ada konsentrasinya besar dalam minor atau mayor akan tetapi pada uji akurasi kenapa dalam konsentrasi kelumit?  Kadar Na dalam senyawa tersebut dianalisa atau tidak? Supriyanto C.  Akurasi yang dilakukan adalah dengan uji recovery sehingga konsentrasi yang digunakan adalah pada daerah kerja optimum (dengan kisaran 10 – 50 ppm).  Kadar Na dilaukan analisis dengan hasil 1,65±0,01%.


UJI KOMPOSISI NATRIUM ZIRKONAT HASIL OLAH PASIR ZIRKON DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

Recommend Documents