Prosiding Perlemuan danPresentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarla 14-15Juli 1999
t BukuII
275
UJI KUALITAS BAHAN KANDIDAT SRM "YELLOW CAKE" DENGAN METODA ELEKTROKIMIA
.53]
Iswani GS, Samin BK, A.Purwanto P3TM-Batan,Jt. BabarsariKotak Pos 1008,Yogyakarta55010
ABSTRAK UJI KUALlTAS BAHAN KANDIDA T SRM "YELLOW CAKE" DENGAN METODA ELEKTROK/M/A. Te/ah di/akukan uji kua/itas Pb, Cd dan Cu di da/am bahan kandidat "YELLOW CAKE dengan teknik e/ektrokimia (ASV). Cup/ikan di/arutkan dengan HNO3 pekat, diuapkan dan diencernan dengan HNO3 1,0 N. hingga vo/um 25 mI. Larutan diekstraksi se/ama 10 menit dengan TBP-CC/4 2: 1. Fasa air sisa hasi/ ekstraksi digunakan untuk pengujian kadar Pb, Cd dan Cu.dengan kondisi pengujian, potensia/ deposisi -1000 mV, waktu deposisi danlaju aduk masing-masing 5 menit dan 1000 tpm, /aju /acak potensia/- 375 mV/detik dan e/ektro/it pendukung bufer asetat pH=4, O. Dipero/eh bahwa uji kua/itas kandidat SRM Yellow Cake untuk Pb ada/ah 4,74 ::!: 0.675, Cd tidak terdeteksi dan Cu = 5,60 ::!:0,537 ppm. Hasi/ ini tidak dapat dibandingkan dengan sertifikat yang disertakan, mengingat uji kua/itas unsur-unsur tersebut tidak di/apornan.
ABSTRACT THE QUALITY CONTROL OF SRM "YELLOW CAKE" CANDIDATE MATERIAL USING ELEKTROCHEMICAL METHOD. Thequality control of lead, cadmium and copper elements in "Yellow Cake" candidate material by electrochemical method (ASV) was canied out. The sample was digested first with HNO3 concentrated, then evaporated and diluted with HNO3 1 N. until 25 mtthe volume.reached. The solution was extracted by TBP-CCI4 2:1 for 10 minutes and the aqueous phase was used for assaying Pb, Cd and Cu in the assay condition,: deposition potensial of -1000 mV, deposition time and stining rate of 5 minutes and 1000 tpm, potential sweep rate of 375 mV/secon, supporting elect.'"Olyte buffer acetate of pH=4,0. It was found that the quality control of SRM Yellow Cake candidate for Pb was 4.74 .:t 0.675, for Cd was undetected and for Cu was 5.60 .:t 0.537 ppm. These resuls can not be compared to the certificate enclosed because the quality control of those elements were not reported.
yang dianalisis merupakan faktor yang sangat penting(2,3), Bahanyang akan dibuat menjadi SRM hams memenuhi beberapapersyaratanyaitu bahwa B ahan baku pembanding (SRM) atau bahan bahan hams stabil mudah diperolehkembali dalam pembanding bersertifIkat (CRM) merupakan bahanyang sangatdiperlukan untuk kalibrasi alat, jangka waktu yang lama serta akumulasi secara penilaian metoda pengukuranmaupunuji kualitas alamiah(4).SebagaibahankandidatSRM, beberapa bahan untuk penentuanunsur-unsur dalam orde tahappengujianperlu dikenakansepertipengayaan (sieving)hinggalolos 150-200mesh, uji kebasahan mayor, minor dan kelumit(l).Kebutuhanakan SRM (moisture content) hams < 10 % (uji fisis), uji yang telah diketahuisecarapastikadarnyadi dalam mikroskopis, clanuji homogenitasbahan (uji kimia) analisisbahan sangatdibutuhkanuntuk mengetahui Standard keandalan metode analisis yang digunakan. sebelum mencapai tahap sertifIkasi(S,6). Reference Material bahan Nuklir sangat sulit Berbagai bahan SRM baik yang berasal dari diperoleh di Indonesia di samping harganya mahal, dedaunan,tanah, sedimenmaupunair telah dibuat. National Institute of Standard and Technology kegunaanyasecara umum sebagai SRM belum (NIST) telah membuat citrus leaves dan tomato meluas serta laboratorium uji yang diperlukan sebagaipembandingdalam sertifIkasibahan nuklir leaves.SedangkanIAEA membuatsoil-S,soil-7 SL1 dan W-4. Mengingat komposisidan kadar unsur sedikit. Padahalkebutuhan bahan SRM tersebut yang terdapat dalam SRM berbagaijenis tersebut sangatdiperlukan untuk kalangan sendiri seperti berbeda maka keperluan akan SRM dengan halnya di PPNY. Oleh sebab itu untuk komposisi dan kadar unsur yang mirip cuplikan mengantisipasi masalah tersebut, telah dicoba
PENDAHULUA.N
Iswani.dkk
Teknologi Proses
ISSN 0216-3128
membuat sendiri bahan standar pembanding sekunder dariYellow Cake Perancis Mg2 U2 07 (bahan antara pada pembuatan U02 ) sebagai kandidat. Uji kebasahan (moisture), pengayaan hingga lolos 200 mesh dan uji homogenitas telah dilakukan untuk bahan kandidat YC tersebut dan diperoleh kandungan air = 0,617 :!: 0,055 %, sedangkan uji homogenitas yang dilakukan terhadap 10 cuplikan secara acak menunjukkan bahwa kandidat telah homogen ( rerata kadar U dalam 10 cuplikan acak secara spektrotometri pendar sinar X = 48,64 :!: 1,10%)(7).Pada penelitian ini dilakukan uji kualitas bahan kandidat YC eks Perancis untuk unsur-unsur Pb, Cd dan Cu (kadarnya tidak tercantum dalam sertifIkat yang disertakan ) secara elektrokimia (ASV, dengan PDV 2000). Diharapkan bahan tersebut dapat digunakan untuk keperluan kalangan sendiri maupun laboratoriilm/fasilitas lain yang membutuhkannya. Adapun kondisi pengujian untuk Ph, Cd, dan Cu secara elektrokimia berturutturut adalah : potensial deposisi -1000 m V, waktu deposisi dan laju aduk, 5 menit dan 1000 rpm, laju lacak potensial 375 mV/detik, dan elektrolit pendukung yang digunakan bufer asetat pada pH= 4,0. Mekanisme reaksi yang terjadi pada permukaan elektroda meliputi transfer massa, reaksi kimia, adsorbsi I desorbsi dan transfer elektron sebagai berikut: D-"1rock
~. 0
~
...,,~. ~i'
O~-~OtlZth
0 odscob,i ~'
.r
i
i
~= R
R~
..11<,;-
Gambar1. Mekanismereabi e/ektroda.
TATA
KERJA
Bahan kimia HN03, HCI04, Yellow Cakeeks Perancis( M~ U2 07), CH3COONa,NaCl, CH3COOH,TBP, CC4, Standar : Pb, Cd, Cu buatan Spektrosol, StandarU02(N03)26 H2O,Merkuri nitrat 1000ppm
Peralatan Seperangkat alat trace metal analyser PDV 2000. Alat ini terdiri dari sel voltameter yang dilengkapi dengan elektroda kerja glassy carbon serta unit pencatat, dijalankan dengan program komputer. Spektrofotometer HPUV dengan detektor diode ray, peralatan laboratorium : Neraca analitik
ISSN 0216-3128
Cara
kerja
Pembuatan elektrolit pendukung bufer asetat. Dilarutkan 2,2 gram natrium asetat, 1,2 ml asam asetat daD 14,6 gram natrium klorida ditepatkan dengan akuatrides hingga volume mi.
1000
Penyediaan tarutao TBP -CCI4 jenuh HNO3, Membuat tarutao TBP -CC4 perbandingan 2: 1 jenuh HNO3 .Diambil 200 ml TBP dicampur homogin dengan 100 ml CC4,. Diambil 100 ml dimasukkan ke dalam corong pisah, ditambah 100 ml HNO3 3 N kemudian diekstraksi selama 10 menit, didiamkan 20 menit dipisahkan antara rasa air clan rasa organik. Fasa organik ditampung clan siap digunakan untuk analisis uranium. Petarutan cuplikan "Yellow cake" . a. Kurang lebih 1,0 gram serbuk "Yellow Cake" ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam gelas beker. Ditambah 0,5 mtHNO3 pekat, didiamkan sesaat kemudian dipanaskan di atas kompor listrik hingga larut. b. Dilakukan penguapan asam nitrat sedemikian rupa hingga hampir kering clan uap NO2 habis. Penguapan ini dilakukan untuk memperoleh keasaman rendah. Larutan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur , clan volum akhir ditepatkan hingga 25 ml dengan HNO3 1,0 N. Ekstraksi "Yellow cake" a. Larutan YC sebanyak 25 ml, dimasukkan ke dalam corong pisah ukuran 250 ml b. Ditambahkan 30 ml larutan TBP-CC4 jenuh HNO3, kemudian diekstiaksi (I) selama 5 menit. c. Larutan didiamkan selama 10 menit, kemudian dipisahkan antara rasa air clan rasa organik. d. Fasa air ditambah lagi dengan 30 ml TBP-CC4 jenuh HNO3, kemudian diekstraksi selama 5 menit. Larutan didiamkan selama 10 menit, kemudian dipisahkan lagi antara rasa air clan rasa
rl
~" ,,~~.
digital, kompor pemanas, labu takar, corong pisah, stop watch, pipet ependorf daDkombitif.
organik. e. Fasa air mengandung logam-logam yang terdapat di dalam YC.
pengotor
Uji kualitas Pb ,Cd, daD Cu di dalam cuplikan "Yellow Cake". a. Pengujian kandungan logam Cu, Pb clan Cd di dalam cuplikan "Yellow Cake" dilakukan dengan teknik standar adisi. b. Dipipetkan 5 ml elektrolit pendukung bUreT asetat, dimasukkan ke dalam sel elektrokimia,': ditambahkan 5,0 nil akuatrides kemudian dibuat voltamogramnya ( sebagai larutan blanko). Dari' larutan rasa air sisa basil ekstraksi dipipetkan
Teknologi Proses
Iswani, dkk
,0
Prosiding Pertemuan danPresentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15Juli 1999
Buku II
sebanyak 200 ~llarutan cuplikan dimasukkan ke dalam sel elektrokimia PDV 2000. c. Kemudian dilakukan deposisi pacta potensial 1000 m V, waktu plating /deposisi dan laju aduk 5 menit dan 1000 rpm. Dilanjutkan dengan pelarutan kembali anodik mulai potensial -1000 m V sampai 100 m V dengan laju lacak potensial -375 mV/detik. d. Dilakukan adisi sejumlah volume tertentu (40, 80 ~l) larutan standar Cu konsentrasi 1 ppm, demikian halnya untuk larutan Pb dan Cu, adisi dilakukan minimal dua kali penambahan, setiap penambahan dibuat voltamogramnya seperti pacta(b). e. Dicatat puncak Cu, Pb sebelum dan setelah ditambah standar, dihitung konsentrasi Cu, Pb di dalam cuplikan menggunakan persamaan kurva adisi antara tinggi puncak lawan konsentrasi masing-masing unsur (Ppb).
~
.~
.,
~
~
I.,.od
.,,-,0'")'-
277
pacta uji kualitas kadar unsur-unsur tersebut terutama disebabkanmasih actarasa organik yang terikut ke rasa air saat pemisahan dilakukan, sehingga deposisi unsur ke permukaan elektroda kurang homogendan mengganggureaksielektroda walaupuncuplikanyang dimasukkanrelatif sedikit ( 200 III ). Dengan demikian basil uji kualitas menunjukkan sedikit perbedaan (untuk Pb). Sedangkan untuk Cu perbedaan kadar yang dihasilkan disebabkanjuga karena kelarutan Cu dalam Hg (merkuri) agak kurang sempuma dan tentu saja mempengaruhibasil uji kualitasnya. Pengujiankadarunsur-unsurPb, Cd,dan Cu dengan metodaini dilakukandalamrangkapembuatanSRM Yellow Cake sebagaistandar sekundermengingat uji kualitas kadar unsur-unsur tersebut belum disertakan/terterapactasertiflkat dengandemikian akan melengkapiuji kualitas SRM YC yang akan digunakan. Keunggulan metoda ini untuk uji kualitas kandidat SRM YC adalah cuplikan yang digunakan sedikit, kadar unsur yang di tentukan orde kelumit (Ppb) dan unsur dapat diuji secara serempakakan tetapi keasamanlarutan rasa air harusrendah.Adapun reaksielektrodayang terjadi pactapermukaanelektrodauntuk unsur-unsurPb, Cd dan Cu secaravoltametri pelarutankembali anodik adalah: Cu I Pb I Cd 2++2e <=:> Cu (Hg) Cu (Hg ) <=:> Cu 2++ 2 e
~1, ¥IN'
G"-~'-' ~~
.'o..~
~._:"
Gambar2. Perangkat sel
.-f:ca.~Pt1
..~
..elektrokimia
untuk
pengujian unsur-unsur Ph, Cd; dan Cu
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Hasil yang diperolehdari uji kualitaskadar. Ph, Cd daD Cu untuk 4 larutanrasa air sisa hasil ekstraksi menunjukkan hasil yang relatif mirip ( cuplikanrasa air FA-I, FA-3, FA-4 daDDK-l ) daD dapatdilihat padatabel 1. Ekstraksiyang dilakukan dengancara kerja baku tersebuf8)diharapkandapat memisahkantotal uraniumke fa~aorganik,sehingga pengujian unsur-unsur Ph, Cd, daD Cu yang diharapkantetap di rasa air memberikanhasil yang sebenarnya. Rerata untuk masing-masing unsur (ekstraksi dilakukan triplo) berturut-turut 4,74 :t 0.675 untuk Ph, tidak terdeteksiuntuk Cd daD5,60 :t 0,537 ppm untuk Cu. (Uji kualitas dilakukan di dalamlarutanpendukungbufer asetatpH =4,0 pada potensialdeposisi-1000 mY, laju aduk 1000 rpm daD laju lacak potensial 375 mV/detik, elektroda glassycarbondilapis merkuri). Adanya sedikit bias
Iswani, dkk
Uji kualitas kadar Pb, Cd, dan Cu dilakukandenganteknik adisi standaryaitu dengan menambahkan sejumlahtertentularutanstandarPb, Cd, dan Cu konsentrasiI ppm. Penambahanlarutan standar ini dibuat sedemikian rupa sehingga kesalahan uji kualitas kadar logam/unsur-unsur tersebut sekecil mungkin( ketelitian tinggi.) Ini diperolehuntukpenambahansejumlahlarutan yang menghasilkantinggi puncak 2 kali puncak awal sebelum penambahanlarutan standar ke dalam cuplikan untukmasing-masingunsur. Adapunkurva adisi standar untuk uji kualitas Pb, Cd, dan Cu dalam cuplikan FA-4 dan FA-D dapat dilihat pacta gambar3 dan4,. Tabell. Uji kualitas kadar Pb, Cd dan Cu (Voltametri) di dalam cuplikan YC eks Perancis.
I No.I UNSUR
Teknologi Proses
KADAR RE~ A(~gig) 4,729:1:0,450 4,778:1:0,629 4,934:1:1,006 4,729:!: 0,337
Cu(FA-1) ( FA-3) ( FA-4) I(FA-D)
4,727:t 0,606 4,705:t0,611 5,102:t 0,157 5,861~-:t 0,377
ICd
tidakterdeteksi ISSN 0216-3128
:[ --r--r--r-.
278
Prosiding Pertemuan danPresentasi Ilmiah P3TM-BA TAN,Yogyakarta 14-15Juli 1999
Buku II
7. SUSANNATS, ISWANI S., "Uji Kualitas unsur mayor dan minor dalam kandidat bahan baku pembanding YC", Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan TeknologiNuklir, (1997) 8. PATTERSON,J.H.,Manual of SpecialMaterials Analytical Laboratory Procedures, Argonne NationalLaboratory,Illinois (1955)
SIMPULAN
Uji kualitas unsur-unsurPb, Cd, dan Cu denganteknik voltametri pelarutankembali sangat dipengaruhioleh homogenandeposisi/ plating Hg ke permukaan elektroda Glassy Carbon sebelum pengujiandilakukan Uji kualitas kadar Pb, Cd, dan Cu dalam rasa air sisa basil ekstraksi(FA-I, FA-3, FA-4 dan DK-I ) denganvoltametri pelarutankembali anodik teknik adisi standar .secaratriplo memberikanbasil yang relatif sama.(bias kadaryang diperolehkarena LAMPIRAN adanya sedikit rasa organik tersisayang terikut ke iJ;60v" :cp: rasa air dan menyebabkangangguansaat deposisi unsurke permukaanelektroda). , .,--, .., fA! i'~ c.. Reratauji kualitaskadar Pb, Cd dan Cu di ~ -13;!(,9 14&'/46 oI;~~".J -~~1 riJ .<J4 riJ dalam kandidat Yellow Cake eks Perancis(larutan pendukungbUreTasetat,pH =4,0, potensialdeposisi -1000 mY, waktu deposisi5 menit, laju aduk 1000 I rpm dan Iaju lacak potensial 375 mV/detik) r~1 r ! berturut-turut : 4,74 :I: 0.675, tidak terdeteksidan ._, 5,60 :1:0,537ppm t ! Uji kualitas unsur-unsurPb, Cd, dan Cu I ,~ dalam kandidat SRM YC perlu dikerjakan _..~.-'~~ ~ ., , mengingatkadar unsur-unsurtersebut tidak tertera I pada sertifikat yang disertakantambahanlagi uji ~ -400~ .kualitas denganmetoda ini sangatmendukunguji Paleotlal (~J kualitasunsurkeseluruhan Gambar3. Kurva adisi standar Ph. Cd; dan Cu (cuplikan FA-3) .I
DAFTAR
PUSTAKA
1.4.50":.,., ~
~-
I. IRGOLIC, K, "StandardReferenceMaterialsfor P,ters .~ Ca Pb the identifications and dissemination of .;.~ 1469(~ j PI.;;~-;-:;;; .~ --M rll -III nOI II~:I~ Inorganic and Organometallic compounds of Imlt:.Nel 11M: 11>0 trace element, Rossbach,Schladot, Opstaczuk _p:,/';)ofJ/a (Eds.) in SpecimenBanking.", Environmental ,~ Jst:~~ r~ ~:'a -~ Monitoring Analytical Approach,Berlin (1992) W:CM 1*1 1 4t.:~ 2. MARTIN,M.H., COUGHTREY., Biological ., .;:000 '.1161:Monitoring of Heavy Metal Pollution, Applied tt~ / La.ot:-IStl'lp:Zs I SciencePublishers,London(1982) 1M _:-1I SoI.:CI~ 3. PENDIAS,A.K., PENDIAS,H., Trace Elements 5eo 11':5 in Soils and Plants, CRS Press, Inc., Bocca Raton,Florida (1986) .~ .7Oi ~ .~ -I~ I~ 4. IHNAT ,M., Selection and Preparation of Poto.tl,1(,.,) relevant Reference Materials for Agricultural Gambar4. Kurva adisi standar Ph, Cd; dan Cu ( Purposes,Rossbach,Schladot,Ostapczuk(Eds) Cuplikan FA-D) In SpecimenBanking{I 992) 5. ANONIM, Information Sheet, Certified ReferenceMaterialsSoil-5, Soil-7, IAEA, Viena (1983) TANYA JAWAB 6. L. EDY J. TRISNOWO, ISWANI G, ROSSBACH,M.,"HomogenitasKandidatbahan pembanding untuk uji kllalitas unsur dalam A. Suripto tanaman daun ketela pohon"..Prosiding Temu- ~ Denganmetoda yang dipakai, disimpulkan Cd tidak terdeteksi. Tapi dikaitkan dengan tujuan Ilmiah Jaringan Kerjasama Kimia Analitik Indonesia,(1993)
.
I
. I'
.
ISSN 0216-3128
Teknologi Proses
._k::;:::::~~~
Iswani, dkk
Prosiding Pertemuan danPresentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15Juli 1999
Buku II
mensertifikasi apakah tidak dirasa perlu memakai cara lain untuk mendeteksi Cd ? Iswani -9- Kemungkinan tidal terdeteksi dengan cara
ini
karena kadarnya sangat rendah,
meskipun batas deteksi pengukurannya relatif tinggi. Meskipun demikian sesuai dengan tzljuan sertifikasi YC, memang diperlukan teknik lain misalnya APN Sunarhadijoso
.
279
diperiksamemangtidak mengandungCd (sangat rendah) ataukah karena batas deteksi pengukurannya relatif tinggi ? Iswani
.{.. Hal ini ada 2 altematif yaitu memangCd bisa dikatakan tidak ada atau ada tetapi kadarnya sangat rendah « 0,1 ppb), sehingga dengan teknik ASV ini tidak terdetekri meskipun batas detekrinya tidak cukuptinggi.
» Dari hasil pengukuran yang disajikan, Cd tidak terdeteksi. Apakah ini berarti kandidat YC yang
Iswani, dkk
Teknologi Proses
ISSN 0216-3128
