PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanVogyakarta, 28 Agustus 2008

DEKOMPOSISI CUPLIKAN BIOLOGIS MENGGUNAKANTEKNIK TEFLON BOM DIGESTI UNTUK VALIDASI METODE

NYALA SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

Purwanto A., Ashar AndriantoPTAPB BATAN

ABSTRAK

DEKOMPOSISI CUPLIKAN BIOLOGIS MENGGUNAKAN TEKNIK TEFLON BOMDIGESTI UNTUK VALIDASI METODE NYALA SPEKTRO-METRI SERAPAN A TOM(SSA). Telah dilakukan dekomposisi cuplikan biologis (bovine liver) menggunakanteknik teflon bom digesti untuk validasi metode nyala spektrometri serapan atom(SSA). Cuplikan bovine liver dengan berat tertentu diamasukan ke dalam tabung yangterbuat dari teflon, kemudian ditambahkan 1,0 mL asam nitrat pekat. Tabung ditutuprapat dimasukan dalam tabung stainless steel, kemudian dipanaskan dalam tungkupemanas pada suhu 150°C selama 4 jam. Validasi alat uji menunjukan alat uji SSAmasih layak digunakan sebagai alat uji dengan perolehan harga presisi dan kepekaanalat uji SSA masing-masing 0,019 ppm dan 0,65 %, masih berada di bawah batasyang diijinkan. Validasi metode uji dengan menentukan kadar Fe, Cu, dan Zn dalamcuplikan SRM Bovine Liver menunjukan kadar unsur tersebut berada dalam rentangkonsentrasi yang ada dalam sertifikat.

ABSTRACT

THE DECOMPOSITION OF BIOLOGYCAL SAMPLE USING TEFLON BOMBDIGESTION TECHNIC FOR VALIDA T/ON OF FLAME A TOMIC ABSORPTIONSPECTROMETRY METHOD. The decomposition of biologycal samples using Teflonbomb digestion technic for validation of flame atomic absorption spectrometry methodhave been carried out. Certain weight of biological samples such as standardreference materials Bovine Liver was put in a Teflon tube then added 1ml nitric acid.Then the tube was closed, and then put into stainless steel tube and then heat at 150°c during 4 hour. The precision and sensitivity were obtained 0.019 ppm and 0.65 %respectively. It show that the instrument at the pennissible limit. The validation offlame atomic absorption spectrometry method showed by the content of Fe, Cu. andZn elements in the content of certificate legend.

PENDAHULUAN

Dalam kegiatan proses kimia, produksi,penelitian dasar, penelitian terapan ataupenelitian lainnya, analisis kimia merupakanpendukung utama yang sangat dibutuhkan untukmengetahui apakah rangkaian kegiatan yang sudahdilakukan benar-benar sesuai dengan rancanganatau tidak. Kesalahan dalam analisis kimia akan

berakibat fatal, karena kesalahan analisis kimia

akan menimbulkan kesalahan dalam pembahasan,perhitungan, penentuan diagnosa dan sebagainya.Keberhasilan dalam analisis kimia ditunjukkan darikeabsahan data hasil uji. Berdasarkan SNI-19-

17025-2005, data hasil uji dikatakan absah apabiladata uji tersebut mempunyai presisi dan akurasiyang baik dan mampu telusur (traceability)(1,2J,

Laboratorium Kimia Analitik PTAPB

BAT AN, merupakan laboratorium penguji yangsudah terakreditasi oleh Komite Akreditasi Nasional

(KAN), sehingga salah satu tujuan utama yang

harus dicapai adalah dihasilkannya data hasil ujiyang absah (valid). Salah satu metoda uji yangmendukung di Laboratorium Kimia Analitik adalah

metoda nyala spektrometri sera pan atom (SSA).Cuplikan yang dianalisis dalam metoda SSA adalahberbentuk larutan, sehingga permasalahan yangselalu muncul adalah pada proses pelarutan

96 ISSN 1410 - 8178 Purwanto A. dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

cuplikan baik cuplikan biologis, lingkungan,industri, maupun limbah. Permasalahan yangmuncul antara lain adalah kontaminasi pada hasilpelarutan, dan pelarutan yang kurang sempurna,masing-masing dapat menimbulkan bias pada datahasil uji yang diperoleh. Salah satu teknik pelarutanuntuk memperkecil terjadinya kontaminasi padaproses pelarutan cuplikan, adalah denganmenggunakan teknik pelarutan teflon born digester.Teknik teflon born digester merupakan teknikpelarutan dengan menggunakan tabung yang terbuatdaTi teflon yang berada dalam suatu tabung terbuatdari stainless steel, tertutup rapat dan pada tekanandan suhu tinggi. Keuntungan yang diperoleh antaralain proses pelarutan yang cepat, biaya murah,aman, dapat menekan kemungkinan hilangnyaunsur logam yang mudah menguap, dan dapatmengurangi kemungkinan terjadinya kontaminasi(3).

Persyaratan lain untuk memperolehkeabsahan data hasil uji berdasarkan pada SNI-19­17025-2005, adalah validitas metode uji dan alat ujiyang digunakan. Validitas metode uji diperolehdengan melakukan analisis bahan standarpembanding (standard reference material, SRM)yaitu bahan yang sudah diketahui kadar unsurdalam bentuk sertifikat. Metode uji dikatakan validapabila kadar hasil analisis berada dalam rentangkadar yang ada dalam sertifikat. Sedangkanvaliditas alat uji ditunjukkan dari perolehankepekaan dan presisi alat uji.

BAHAN DAN TATA KERJA

Bahan

Bahan-bahan yang digunakan meliputicuplikan SRM bovine liver buatan NBS USA,larutan standar spektrosol Fe, Cu, Zn masing­masing buatan BDH, HN03 pekat, HCI04 masing­masing buatan Merck, dan akuabides buatanlaboratorium Kimia Analitik PTAPB-BA TAN.

Alat

Alat yang digunakan seperangkat alat ujispektrofotometer serapan atom tipe AA 300-Pbuatan Varian, Techtron, Australia, teflon borndigester, furnace, peralatan gelas seperti labu takar10 ml, 50 ml, gelas beker 50 ml, pipet mikro ukuran10- 100 IJ.L,50 - 250 IJ.L100 - 1000 IJ.L.

Tata Kerja

I. Preparasi awal cuplikan SRMCuplikan SRM bovine liver dikeringkan

dalam oven pada suhu 80°C selama 4jam,menggunakan wadah gelas beker 10 ml. Hasilpengeringan setelah dingin ditimbang masing­masing 0,2 g dalam tabung teflon. Ditambahkan 11111 asam nitrat pekat dimasukan ke dalam tabung

terbuat dari stainless steel, kemudian ditutup rapatdan dimasukan ke dalam tungku pemanas,dipanaskan pada suhu 150°C selama 4 jam. Hasilpelarutan setelah dingin dituang ke dalam gelasbeker, dipanaskan di atas kompor pemanas, sampaihampir kering kemudian ditambahkan 0,2 ml asamperkhlorat dan ditambahkan akuabides secaraberulang. Hasil pelarutan setelah dingin ditepatkanke dalam labu takar 10 ml, ditambah akuabidessampai tanda batas.

2. Optimasi kondisi analisis unsur Fe, Cu, danZn.

Kondisi optimum analisis unsur Fe, Cu,dan Zn diperoleh dengan mengukur serapan yangmaksimum dari larutan standar Fe, Cu, dan Zndengan konsentrasi Fe 5 ppm, Cu, dan Zn masing­masing 2 ppm. Pengukuran serapan dilakukan padapanjang gelombang maksimum masing-masingunsur pada setiap perubahan laju alir cuplikan, lajualir udara dan asetilen, arus lampu, lebar celah, dantinggi pembakar.

3. Kepekaan dan presisi alat uji.Dibuat 25 ml larutan campuran yang terdiri

daTiCu 100 ppm, HN03, dan akuabides sedemikianrupa sehingga konsentrasi Cu dalam larutan 2 ppm,dan konsentrasi HN03 0,I N. Kepekaan alat ujiditentukan dengan mengukur serapan larutantersebut sebanyak 3 kali pengukuran, sedangkanpresisi alat uji ditentukan dengan mengukur serapanlarutan tersebut sebanyak 6 kali pengukuran padakondisi optimum analisis.

4. Analisis Kadar Fe, Cu, dan Zn dalamcuplikan SRM

Dibuat 5 buah larutan campuran yangterdiri dari Fe 100 ppm, Cu 100 ppm, dan Zn 10ppm, HN03 IN dan akuabides sedemikian rupasehingga konsentrasi HN03 dalam masing-masinglarutan campuran tetap 0, I N, sedangkankonsentrasi Fe, Cu, dan Zn dalam masing-masingiarutan campuran bervariasi Fe mulai dari 0,5; 1,0;1,5; 2,0; 2,5 ppm, Cu dan Zn masing-masing 0,1;0,2; 0,3; 0,4; 0,5 ppm. Masing-masing larutancampuran diukur serapannya pada kondisi analisisyang optimum dari masing-masing unsur. ~adarunsur Fe, Cu, dan Zn dalam cuplikan ditentukandengan cara mengintrapolasikan serapan cuplikanpada kurva standar campuran, konsentrasi yangdiperoleh dihitung kembali dengan faktorpengenceran.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Permasalahan yang selalu muncul padapenentuan kadar unsur logam dalam cuplikanpadatan dengan metoda nyala spektrometri serapanatom adalah preparasi pelarutan cuplikan sampai

Purwanto A, dkk ISSN 1410 - 8178 97

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

diperoleh cuplikan dalam bentuk larutan.Permasalahan tersebut seperti kemungkinankontaminasi yang terjadi, apalagi bila unsur yangditentukan dalam katagori trace element. Hasilpelarutan memberikan kelarutan yang kurangsempurna, sehingga dapat menyebabkan bias padadata hasil uji yang diperoleh. Demikian jugapenentuan kadar unsur Fe, Cu, dan Zn dalam SRMBovine Liver masuk dalam kategori trace element,sehingga semua perJakuan terhadap cuplikandiperlakukan secara trace element. Perlakuan secaratrace element terhadap cuplikan antara lain meliputipersiapan wadah, pencucian peralatan, teknikpelarutan, dan teknik penyimpanan bila analisisbelum siap dilakukan. Sebelum digunakan wadahdirendam dalam larutan asam nitrat (I : 3) selamasatu malam, kemudian dibilas dengan akuabides 3 ­4 kali sampai diperoleh pH air bekas cucianmenjadi netral. Dikeringkan dalam oven pada suhu50 - 60 DC, setelah kering dimasukan ke dalamkantong-kantong plastik dan disimpan dalam almaridi ruang bebas debu.

Pada Gambar I, disajikan teknik pelarutanmenggunakaJ1 tetlon born digester, dengan pelarutyang digunakan asam nitrat pekat. Pada pelarutanmenggunakan teknik tetlon born digester, cuplikandengan berat tertentu dimasukan ke dalam tetlonberbentuk tabung kemudian ditambahkan pelarutasam nitrat pekat, ditutup rapat dan dimasukan kedalam tabung terbuat dari stainless steel, kemudiandimasukan dalam tungku dan dipanaskan pada suhu150 DCselama 4 jam.

Pelarutan dengan sistim tertutup,menyebabkan efisiensi penggunaan asam nitratsebagai pelarut menjadi maksimal karena asamnitrat yang hilang relatif sedikit dan prosesdekomposisi akan lebih sempurna. Disamping itudapat menekan terjadinya kontaminasi yang dapatterjadi yang diakibatkan penggunaan pelarut asam.i"'";,..,t·..·:·. "'~:;-j""-.;;. ,:;rk·.l' ....;.I.__,._!

?~i~i,.--'-"-"--''''~lif1

~'0£~r··.,...~i~S~J

rn::.;:W'I"c)

.... '1 j.-n

'·-.oJ .If.'C (hblUlg ata1nlea.bel)1~[ B (te.tlo••)r .,. '" :..::;-~I:,nv .•.• \ .'-'>._;.:.,;_ •..-'"-_.~

r----'--'~~ tetlo ••)o ern 1

Gambar I. Teflon born digester untuk pelarutan

Dibandingkan dengan pemanasan secaraterbuka yaitu pelarutan menggunakan komporlistrik atau pemanasan secara terbuka, penggunaantetlon born digester lebih murah, dan relatif lebihcepat.

Pada Tabel I disajikan data kondisi analisisyang optimum untuk unsur-unsur Fe, Cu, dan Zn.Kondisi optimum analisis diperoleh dengan caramengukur serapan yang maksimum dari larutanstandar Fe, Cu, dan Zn dengan konsentrasi Fe 5ppm, Cu, dan Zn masing-masing 2 ppm.Pengukuran serapan dilakukan pada panjanggelombang maksimum masing-masing un5ur padasetiap perubahan laju alir cuplikan, laju alir udaradan asetilen, arus lampu, lebar celah, dan tinggipembakar.

Tabel I. Kondisi optimum unsur-unsur Cu, Cr danZn

Fe CuZn

284,3324,8213,9

555

0,20,51,0

2,47

2,51,78

13,5

13,513,5

4,5

4,54,5

14

1310

Parameter lain yang berpengaruh dan perlumendapatkan perhatian agar diperoleh data hasil ujiyang mempunyai validitas sesuai persyaratan adalahparameter alat uji, dan metode uji yang digunakan.Kelayakan alat uji ditunjukan dengan perolehanverifikasi terhadap alat uji, berupa kepekaan danpresisi alat uji. Sedangkan kelayakan metode ujiditunjukan dengan perolehan data hasil uji padabahan pembanding (SRM). Kepekaan dan presisialat uji SSA ditunjukan pada Tabel 2 sebagaiberikut :

Tabel2. Data kepekaan dan presisi alat uji AASNo ParameterCu 2 oorn

I.Kepekaan, ppm 0,019

Syarat acuan, ppm(4).0,040

2.Presisi, % 0,65

Syarat acuan, %(4)1,0

Pada Tabel 2 disajikan data kepekaan danpresisi yang menunjukan kelayakan alat uji (AAS).Harga kepekaan alat uji diperoleh dengan mengukurserapan larutan standar Cu konsentrasi 2 ppmdengan 3 kali pengukuran. Berdasarkan dataserapan yang diperoleh dihitung kepekaan alat uji(S) dengan formula S = 0,0044 (C/A) dimana C1

adalah konsentrasi dan A1serapan standar Cu yangdipilih. Nilai presisi alat uji (s) diperoleh denganmengukur serapan larutan standar Cu konsentrasi 2ppm dengan 6 kali pengukuran. Berdasar dataserapan yang diperoleh, dihitung presisi alat uji (s)dengan formula s = (A-B) x 0,40, dengan A = nilaiserapan tertinggi dan B = nilai serapan terendah dari

98 ISSN 1410 - 8178 Purwanto A. dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

6 nilai serapan yang diperoleh. Berdasarkanperhitungan diperoleh data kepekaan dan presisialat uji SSA masing-masing 0,019 ppm dan 0,65 %(Tabel 3). Berdasarkan data tersebut, alat uji SSAmasih layak digunakan dengan kepekaan dan presisiyang masih berada di bawah batas persyaratanperolehan kepekaan < 0,040 ppm dan presisi alat uji< 1 %(4).

Kelayakan metode uji ditunjukan denganperolehan kadar unsur hasil analisis pada SRMBovine Liver buatan NBS USA. Kadar unsur dalamSRM ditentukan dengan metode kurva kalibrasistandar yaitu dengan carn mengintrapolasikanserapan cuplikan SRM ke dalam kurva kalibrasimasing-masing unsur, sehingga akan diperolehharga konsentrasi regresi. Kadar unsur dihitungberdasarkan faktor pengenceran dan berat SRM.Metode uji dikatakar. layak apabila kadar hasilanalisis yang dilakukan berada dalam rentang kadaryang ada dalam sertifikat SRM, seperti disajikanpada Tabel 3 sebagai berikut :

Tabel 3. Kadar Fe, Cu, dan Zn dalam SRMBovine Liver.

Gambar 3. Kurva kalibrasi standar Cu dan Zn

Tabel4. Persamaan regresi dan batas deteksiunsur Cd, Cr, Pb

KoefisienBatasUnsur

Persamaan regresikorelasideteksi(r)

(ppm)Cu

Y = 0,231X + 0,00090,99990,05Fe

Y = 0,1378X + 0,03350,99990,03Zn

Y = 1,193X + 0,01030,99970,01

0,5

Cu

r = 0,9997Y = 1,193 X + 0,0103

0,7

0,6

0,5

i,4<II

JJ,30,2

0,1

0,0

0,1

Persamaan garis yang diperoleh kemudiandigunakan untuk menghitung konsentrasi regresimasing-masing unsur dalam cuplikan. Kadar unsurFe, Cu, dan Zn dihitung berdasarkan konsentrasiregresi yang diperoleh dikalikan dengan faktorpengenceran dan faktor berat cuplikan .

__!~1,1i'1.?_?

160,1 ± 4,2.'"-,.- ..-..- ..- ...-...

125,4 ± 4,2

160± 8

l27± 16

SRM

BovineLiver

Gambar 2. Kurva kalibrasi standar Fe

Pengukuran kadar unsur dalam cuplikandilakukan dengan mengukur serapan unsur padakondisi yang optimum, kemudian serapan yangdiperoleh diintrapolasikan ke dalam kurva kalibrasistandar masing-masing unsur, kurva kalibrasistandar Fe, Cu, dan Zn disajikan pada Gambar 2dan Gambar 3.

Pada Gambar 2 dan 3 disajikan hubunganantara serapan dan konsentrasi Fe, Cu, dan Zn.Berdasarkan perhitungan secara statistik diperolehpersamaan garis, dan harga regresi linier yangmendekati I, sehingga secara analisis kurvakalibrasi tersebut dapat digunakan (Tabel 2).

0.400

Konsentrasi Fe (ppm)

r = 0,99997

Y = 0,1378 X + 0,0335

I. ANONIM, Persyaratan Umum KompetensiLaboratorium Pengujian dan LaboratoriumKalibrasi, BSN, Jakarta, :WOO.

2. SAMIN DKK, "Standardisasi SpektrometerSerapan Atom Dengan Kalibrasi", ProsidingPertemuan dan Presentasi Ilmiah StandardisasiDan Jaminan Mutu, Jakarta, 2003.

3. KENSAKU OKAMOTO, KEIICHIROFUW A, "Low-Contamination DigestionBomb Method Using Teflon Double VesselFor Biological Materials", Journal OfAnalytical Chemistry, Vol. 56, No.9, 1984.

DAFTAR PUSTAKA

KESlMPULAN

Berdasarkan perolehan kadar unsur Fe, Cu,dan Zn dalam cuplikan SRM Bovine Liver yangberada dalam rentang konsentrasi yang ada dalamsertifikat SRM, maka dapat disimpulkan bahwapelarutan cuplikan padatan menggunakan teknikpelarutan tetlon born digester sangat sesuai untukanalisis unsur kelumit.

Berdasarkan perhitungan harga kepekaandan presisi alat uji SSA dengan metode nyala masihlayak digunakan sebagai alat uji.

2.52.01.51.0

0.000

0.5

0.300C<II

g- 0.200Q;(/)

0.100

Purwanto A, dkk ISSN 1410 - 8178 99

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusal Teknologi Akseleralor Dan ProsesBahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

4. ASTM E 663-86, "Standard Practice For

Flame Atomic Absorption Analysis", 1991.5. National Institute of Standard and Technology,

Certificate Reference Materials 1577b Bovine

Liver, 1991

TANYA JAWAB

Sumijanto~ Mengapa dipilih unsur Cu yang digunakan untuk

kalibrasi/menentukan kepekaan dan presisi ?

Purwanto~ Dipi/ih unsur Cu 2,0 ppm untuk menentukan

kepekaan dan presisi karena unsure Cumempunyai sifat potensial ionisasinyamenengah tidak ter/alu besar/tidak ter/alukecil, sehingga dalam nyala spektrofotometriserapan atom Cu tidak mudah terionisasi.

Purwoto~ Apa keuntungan/kerugian dekomposisi cuplikan

biologis SRM Bovine Liver menggunakan teknikTeflon bomb digester?

Purwanto~ Dekomposisi cuplikan SRM Bovine Liver

dengan teknik Teflon bomb digesterdibandingkan dengan pelarutan systemterbuka (dengan kampor pemanas) :a. Penggunaan asam nilrat bisa efisien, hanya

per/u sedikil bi/a disbanding denganpelarutan biasa.

b. Mencegah/mengurangi kemungkinanterjadinya kontaminasi dari penggunaanpelarut asam dan kontaminasi daripengaruh luar.

c. Waktu pelarutan lebih cepat.d. Kerugiannya investasi peralatan yang

maha/.

100 ISSN 1410 - 8178 Purwanto A. dkk