Tinjauan Pustaka

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar TeoriII.1.1 NitratAir yang terdapat di alam mengandung bahan-bahan terlarut maupun bahan-bahan tersuspensi. Begitu juga halnya dengan air yang berasal dari sumber mata air mengandung komponen-komponen terlarut seperti CO2, O2, N2, dan bahan-bahan terlarut lainnya yang terbawa dari atmosfer, serta bahanbahan terlarut yang berasal dari lingkungan sekitarnya, misalnya adanya NO3-, NO2- yang berasal dari limbah pertanian maupun limbah peternakan ataupun limbah dari rumah tangga di sekitar sumber mata air tersebut (Putra, 2007). Nitrat adalah bentuk utama nitrogen di perairan dan merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat nitrogen sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil (Hendrawati, 2007).Kadar nitrat dalam air minum yang tinggi dapat menyebabkan gangguan kesehatan (Iryani, 2011). Kandungan nitrat yang tinggi dalam air minum dapat menyebabkan gangguan sistem peredaran darah pada bayi (Putra, 2007).Knobeloch menemukan kasus penyakit Blue Baby syndrome atau methemoglobinemia (Iryani, 2011). Penyakit ini disebut gejala bayi biru dengan gejala yang khas yaitu terlihat warna kebiruan pada daerah sekitar bibir dan beberapa bagian tubuh (Putra, 2007).Gejala penyakit ini disebabkan oleh karena besi II dalam darah (hemoglobin) sebagai inti sel darah merah teroksidasi oleh nitrat menjadi besi III (methemoglobin) sehingga darah tak dapat mengangkut oksigen. Menurut Permenkes No. 416/MENKES/PER/IX/1990 dan Peraturan Pemerintah RI PP No. 82 tahun 2001 klas I yaitu air yang dapat diminum nilai ambang batas atau baku mutu kadar nitrat sebesar 10 mg/L, namun demikian jika kadar nitrat dalam air sumur sudah mencapai 3 mg/L harus dilakukan pemantauan setiap tahun (Iryani, 2011).WHO mencatat 2000 kasus bayi biru di berbagai negara karena bayi tersebut diberi air minum yang mengandung 20 mg nitrat/L air. Di lain pihak, beberapa peneliti melaporkan bahwa nitrat yang direduksi oleh flora usus menjadi nitrit sehingga mengakibatkan kanker pada lambung dan saluran pernapasan) (Putra, 2007).Kandungan nitrat (NO3-) berlebih pada air tanah dan air permukaan merupakan permasalahan yang sering terjadi di daerah dengan aktivitas pertanian yang tinggi (Yohanes Suwandi, 2014).Analisa nitrat cuku sulit, karena rumit dan peka terhadap berbagai jenis gangguan. Namun ada beberapa cara analisa yang tersedia antara lain:1. Analisa spektrofotometri pada panjang gelombang 220 nm (sinar ultra ungu yang cocok sebagai analisa penduga bagi air tanpa zat organis dengan kadar NO3- antara 0,1 sampai 11 mg/l);2. Analisa dengan elektroda khusus (dan pH meter) yang cocok sebagai analisa penduga baik untuk air bersih maupun air buangan dengan skala kadar NO3- antara 0,2 sampai 1400 mg/l;3. Analisa dengan brusin untuk air dengan kadar 0,1 sampai 2 mg NO3-;4. Analisa dengan asam kromatoprik untuk air dengan kadar 0,1 sampai 5 mg NO3- ;5. Analisa dengan reduksi menurut Devarda untuk air dengan kadar NO3- lebih dari 2 mg/l (Santika, 1984).

II.1.2 SpektrofotometriSpektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang (Khopkar, 2014). Kelebihan spektrofotometer dibandingkan dengan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating ataupun celah optis (Khopkar, 2014). Pada fotometer filter, sinar dengan panjang gelombang yang diinginkan diperoleh dengan berbagai filter dari berbagai warna yang mempunyai spesifikasi melewatkan trayek panjang gelombang tertentu. Pada fotometer filter, tidak mungkin diperoleh panjang gelombang yang benar-benar monokromatis, melainkan suatu trayek panjang gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma (Khopkar, 2014). Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blangko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blangko ataupun pembanding (Khopkar, 2014).1. SumberSumber yang biasa digunakan pada spektroskopi absorpsi adalah lampu wolfram. Arus cahaya tergantung pada tegangan lampu (Khopkar, 2014),i = K Vn

I= arus cahayaV= tegangan N= eksponen (3-4 pada lampu wolfram), variasi tegangan masih dapat diterima 0,2% pada suatu sumber DC, misalnya baterai. Lampu hydrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah UV. Kebaikan lampu wolfram adalah energy radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang. Untuk memperoleh tegangan yang stabil dapat digunakan transformator. Jika potensial tidak stabil, kita akan mendapatkan energy yang bervariasi. Untuk mengompensasi hal itu maka dilakukan pengukuran transmitan larutan sampel selalu disertai larutan pembanding (Khopkar, 2014).2. Monokromator Digunakan untuk memperoleh sumber, sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma atau grating. Untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini dapt digunakan celah. Jika posisinya tetap, maka prisma atau gratingnya yang dirotasikan untuk mendapatkan yang diinginkan. Ada dua tipe prisma yaitu susunan Cornu dan susunan Littrow (Khopkar, 2014).3. Sel absorpsiPada pengukuran di daerah tampak kuvet kaca atau kuvet kaca corex dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV kita harus menggunakan sel kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini. Umumnya tebal kuvetnya adalah 10 mm, tetapi yang lebih kecil ataupun yang lebih besar dapat digunakan. Sel yang biasa digunakan berbentuk persegi, tetapi bentuk silinder dapat juga digunakan. Kita harus menggunakan kuvet yang bertutup untuk pelarut organic. Sel yang baik adalah kuarsa atau gelas hasil leburan serta seragam keseluruhannya (Khopkar, 2014).4. DetectorPeranan detector penerima adalah memberikan respons terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Pada spektrofotometer, tabung pengganda electron yang digunakan prinsip kerjanya telah diuraikan (Khopkar, 2014).Pengukuran transmitan dalam pita frekuensi yang sempit membutuhkan spektrofotometer yang sesuai dan mempunyai sumber cahaya panjang gelombang yang dapat diubah atau dibatasi menggunakan filter 530 nm untuk pengukuran serapan pada pengujian dengan cara tabung (Radji, 2008). Untuk tujuan tersebut, alat dapat diatur sehingga dapat menerima tabung yang digunakan untuk inkubasi dan menggunakan sel yang dimodifikasi, yang dilengkapi dengan pipa pembuangan untuk memudahkan pertukaran isi dengan cepat, atau lebih disukai sel yang mempunyai saluran untuk pengaliran secara sinambung selama pengukuran. Atur serapan dengan blangko untuk serapan nol menggunakan media cair yang jernih tanpa inokula yang disiapkan seperti dinyatakan untuk masing-masing antibiotic, termasuk larutan uji dan formaldehida dalam jumlah yang sesuai dalam setiap contoh. (Catatan pengukuran serapan atau transmitans dapat digunakan untuk penyimpan inokula) (Radji, 2008).

II.1.3 Metode SpektrofotometriMetode pengukuran menggunakan prinsip spektrofotometri adalah berdasarkan absorpsi cahaya pada panjang gelombang tertentu melalui suatu larutan yang mengandung kontaminan yang akan ditentukan konsentrasinya. Proses ini disebut absorpsi spektrofotometri, dan jika panjang gelombang yang digunakan adalah gelombang cahaya tampak, maka disebut sebagai kolorimetri, karena memberikan warna (Lestari, 2010). Selain gelombang cahaya tampak, spektrofotometri juga menggunakan panjang gelombang pada gelombang ultraviolet dan infra merah. Prinsip kerja dari metode ini adalah jumlah cahaya yang diabsorpsi oleh larutan sebanding dengan konsentrasi kontaminan dalam larutan (Lestari, 2010). Prinsip ini dijabarkan dalam Hukum Beer-Lambert, yang menghubungkan antara absorbansi cahaya dengan konsentrasi pada suatu bahan yang mengabsorpsi, berdasarkan persamaan berikut :A = log (Iin/Iout) = (1/T) = abc

A = absorbance,Iin= intensitas cahaya yang masuk,Iout= intensitas cahaya yang keluar,T= transmitansi,a= tetapan absorpsivitas molar,b= panjang jalur,c= konsentrasi pada suatu bahan yang mengabsorpsi (Lestari, 2010).

Jika absorbansi di plot terhadap konsentrasi, maka diperoleh garis lurus. Grafik ini dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi kontaminan dalam suatu larutan yang diperoleh dari sampel gas dan uap. Perubahan intensitas warna sebanding dengan konsentrasi. Salah satu aplikasi dari metode ini adalah analisis laboratorium untuk menetukan konsentrasi nitrogen oksigen di udara menggunakan reagen. Selain itu, senyawaan yang dapat dianalisis antara lain adalah formaldehida, fosfin, amoniak, anhidra asetat, hidrazin (Lestari, 2010).Metode spektrofotometri ini masih digunakan di laboratorium, namun penggunaannya saat kini mulai digantikan dengan teknik yang lebih spesifik seperti kromatografi gas. Contohnya metode analisis untuk senyawa organic yang dahulu menggunakan metode spektrofotometri saat kini telah digantikan oleh metode Kromatografi Gas (Lestari, 2010). Metode spektrofotometri UV saat kini banyak digunakan untuk aplikasi direct-reading (pembacaan langsung) seperti misalnya untuk instrument pembacaan langsung senyawa organic dan pengukuran uap merkuri. Demikian pula untuk spektrofotometri inframerah, saat kini banyak digunakan untuk direct-reading khususnya untuk instrument pembacaan langsung senyawa organic (Lestari, 2010).

II.1.4 Cara Kerja SpektrofotometerCara kerja spektrofotometer secara singkat adalah sebagai berikut. Tempatkan larutan pembanding, misalnya blangko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan dianalisis pada sel kedua. Kemudian pilih fotosel yang cocok 200 nm- 650 nm (650 nm-1100 nm) agar daerah yang diperlukan dapat terliputi. Dengan ruang fotosel dalam keadaan tertutup nol galvanometer dengan menggunakantombol dark-current. Pilih h yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas cahay pada blangko dan nol galvanometer didapat dengan memutar tombol sensitivitas. Dengan menggunakan transmitansi, kemudian atur besarnya pada 100%. Lewatkan berkas cahaya pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sampel (Khopkar, 2014).

II.1.5 Analisis Logam (Analisis Spektroskopi)Logam yang terseposit pada filter maupun cairan absorber, untuk selanjutnya dianalisis menggunakan metode spektroskopi. Salah satu spektroskopi yang paling banyak digunakan untuk analisis logam adalah atomic absorption spectroscopy (AAS) atau spektroskopi serapan atom (SSA) (Lestari, 2010). Pada metode ini electron-elektron dari ion logam diatomisasi ke orbital yang lebih tinggi dengan cara mengabsorpsi sejumlah energy (misalnya energy cahaya pada panjang gelombang tertentu). Panjang gelombang ini khusus dan spesifik untuk transisi electron bagi unsur logam tertentu, sehingga setiap panjang gelombang hanya berkaitan dengan satu unsur logam. Oleh karena itu, teknik ini bersifat selektif untuk masing-masing logam (Lestari, 2010). Jumlah energy yang diaplikasikan pada nyala dapat diukur, sehingga jumlah energy pada sisi lainnya dapat diketahui. Prinsip ini berdasarkan Hukum Beer-Lambert, dan energy yang ditransmisikan menjadi signal yang terdeteksi pada detector. Jumlah energy yang ditransmisikan ini sebanding dengan konsentrasi logam (Lestari, 2010).Sampel yang mengandung ion logam diatomisasi dengan atomizer sehingga membentuk atomnya, yang kemudian diiluminasi dengan energy pada panjang gelombang tertentu sehingga elektronnya mengalami eksitasi ke orbital yang lebih tinggi. Sumber radiasi dapat menggunakan lampu yang mempunyai panjang gelombang spesifik untuk logam tertentu. Energy yang diberikan diketahui, sehingga energy pada sisi lainnya dapat diketahui oleh detector (Lestari, 2010).Atomizer berfungsi untuk menjadikan sampel ion logam menjadi atomnya (proses ini disebut atomisasi). Beberapa jenis atomizer adalah :1. Nyala (flame)2. Graphite furnace3. Inductively Coupled Plasma (ICP) (Lestari, 2010).

II.1.6 Titrasi FotometriPerubahan dalam absorbansi larutan dapat digunakan untuk mengikuti perubahan konsentrasi konstituen pengabsorpsi cahaya selama titrasi. Absorpsi berbanding secara linier dengan konsentrasi konstituen pengabsorpsi, yaitu titrasinya dimana titran, reaktan atau hasil reaksi mengabsorpsi; maka pplot absorbansi terhadap volume titran ajkan terdiri dua garis yang lurus yang saling berpotongan pada satu titik. Kadangkala ekstrapolasi dari dua segmen garis lurus diperlakukan pada kurva titrasi untuk memperoleh perpotongannya yang merupakan volume titik akhir (Khopkar, 2014).Macam-macam polanya adalah sebagai berikut :1. titran saja yang mengabsorpsi (misalnya magnesium oksinat dengan larutan bromate-bromida)2. produk reaksi yang mengabsorpsi (misalnya kobalt terhadap versene)3. analit diubah menjadi zat yang mengabsorpsi (misalnya toludin terhadap propanol)4. analit berwarna diubah menjadi zat yang tidak berwarna dengn titran seperti pereksi brominasi (Khopkar, 2014). Titrasi fotometri mempunyai kelebihan dibandingkan titrasilangsung. Adanya spesies lain yang mengabsorpsi pada panjang gelombang optimum tidak menyebabkan suatu gangguan. Presisi 0,5% atau lebih dapat tercapai. Panjang gelombang dipilih berdasarkan dua tinjauan, yaitu hindari pencampuran oleh spesies absorpsi lain dan perlu absorpsivitas molar dimana menyebabkan perubahan dalam absorbansi selama titrasi untuk jatuh padarange yang tepat (Khopkar, 2014).

II.2 Aplikasi IndustriANALISIS TOTAL FOSFAT, NITRAT DAN LOGAM TIMBAL PADASUNGAI SAIL DAN SUNGAI AIR HITAM PEKANBARUYohanes Suwandi, Subardi Bali, Itnawita

Pekanbaru adalah sebuah kota yang dibelah oleh Sungai Siak yang mengalir dari barat ke timur. Memiliki beberapa anak sungai antara lain : Sungai Umban, Air Hitam, Sibam, Setukul, Pengambang, Ukui, Sago, Senapelan, Limau, Tampan dan Sungai Sail. Sungai Sail dan Sungai Air Hitam merupakan anak sungai yang terbesar. Di sekitar daerah anak sungai ini terdapat berbagai aktivitas masyarakat seperti perumahan penduduk, rumah sakit, perbengkelan, perhotelan, pertokoan, pasar, industri kecil dan tempat pembuangan sampah. Aktivitas masyarakat sehari-hari dapat menyebabkan masuknya bahan pencemar seperti nitrat, fosfatdan logam berat seperti timbal ke dalam badan sungai.Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofotometer Serapan Atom (AA 7000F-1.01), HCL (Hollow Cathode Lamp), Spektrofotometer Uv-Vis (V-1100D Spectrophotometer), neraca analitik (OHAUS Analytical Plus), termometer, pH meter, hot plate B290, botol KOB, refluks, Buret, Helligemeter, seperangkat alat-alat gelas dan peralatan yang biasa digunakan di laboratorium. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Natrium Hidroksida (NaOH), Kalium dihidrogen fosfat (KH2PO4), ammonium molibdat ((NH4)6Mo7O24.4H2O), potassium antimonil tartarat (K(SbO) C4H4O6. H2O), H2SO4 p, HNO3, KI, NH2PO4, asam askorbat, indikator ferroin, HgSO4, MnSO4, NaOH, CaCO3, K2Cr2O7, Na2S2O3, Fe (NH4)2(SO4), air suling.Sampel diambil di Sungai Sail dan Sungai Air Hitam Pekanbaru. Pengambilan sampel dilakukan secara purposive sampling. Pengambilan sampel dilakukan pada bulan Oktober- November pada saat cuaca hujan dan cuaca panas setelah 3 hari tidak turun hujan pada 4 titik stasiun. Sampel masing-masing diambil tiap titik pada bagian pinggir kiri, kanan dan tengah pada ke dalaman 0,5 meter dari permukaan sungai menggunakan botol polietilen kemudian disaring lalu dihomogenkan.Sampel dipisahkan berdasarkan analisis yang akan ditentukan seperti untuk analisis Pb sampel terlebih dahulu harus diawetkan dengan penambahan HNO3 sampai pH < 2, analisis nitrat, fosfat, BOD, TSS dan kekeruhan tidak ditambahkan pengawet, analisis COD ditambahkan H2SO4 sampai pH < 2.Penentuan posfat dilakukan dengan cara mengambil 50 mL larutan sampel kedalam erlenmeyer 125 mL yang bersih dan kering. Tambahkan 0,05 mL indikator PP. Jika terbentuk warna merah tambahkan larutan 5N H2SO4 sampai dengan warna hilang. Tambahkan 8 mL reagen campuran dan aduk. Setelah 10 menit tapi tidak lebih dari 30 menit, ukur absorbansi untuk sampel pada panjang gelombang 880 nm, gunakan larutan blanko sebagai referensi. Larutan standar Nitrat yang dipilih dan air suling sebagai blanko dipipet masing-masing 10 mL ke dalam Erlemeyer 50 mL. Ditambahkan 2 mL larutan NaCl 30% dan 10 mL larutan H2SO4 ( 4 : 1) kedalam masing-masing erlemeyer, diaduk perlahan-lahan dan dibiarkan hingga dingin. Kemudian ditambahkan 0,5 mL brussin-asam sulfanilat diaduk perlahan-lahan dan dipanaskan dalam penangas air pada suhu 950C selama 20 menit lalu didinginkan. Dimasukkan dalam kuvet pada spektrofotometer, lalu ditentukan serapan maksimum pada 385 nm hingga 435 nm dengan selang panjang gelombang 5 nm.Sebanyak 50 mL sampel sedimen air dimasukkan ke dalam gelas piala 100 mL. Ke dalam gelas piala ditambahkan 5 mL asam nitrat, lalu diaduk hingga bercampur rata. Larutan ini dipanaskan hingga memiliki volume akhir 10 mL. Setelah itu ditambahkan lagi 5 mL asam nitrat dan dipanaskan kembali larutan hingga terlihat jernih. Larutan jernih kemudian disaring dengan kertas saring Wathman 42 kemudian diencerkan. Filtrat sampel siap diaspirasikan ke dalam spektrofotometer pada panjang gelombang 283,3 nm untuk ditentukan konsentrasinya.Dari analisis yang telah dilakukan terhadap Fosfat, Nitrat dan logam berat Pb dalam air Sungai Sail dan Sungai Air Hitam Pekanba dapat disimpulkan bahwa konsentrasi fosfat dan logam timbal telah melewati batas baku mutu yang ditetapkan dalam PP No.82 Tahun 2001 Pengelolaan Kualitas A Pengendalian Pencemaran Air serta Keputusan Gubernur Riau No.8 Tahun 2001 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri di Provinsi Riau, sedangkan konsentrasi nitrat masih di bawah baku mutu.

II-1

II-2Laboratorium Analisa InstrumenProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITS