Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854~561

KUALIFIKASI ALAT POTENSIOMETER METROHM 682UNTUK PENENTUAN KADAR URANIUM

Boybul, Yanlinastuti, Sutri Indaryati, dan Syamsul Fatimah

ABSTRAK

KUALlFIKASI ALAT POTENSIOMETER METROHM 682 UNTUK PENENTUAN KADAR

URANIUM. Telah dilakukan kegiatan kualifikasi alat potensiometer 682 yang berada

Instalasi Radiometalurgi untuk penentuan kadar uranium didalam Uranium Nitrat dan

U308 serta U02. Alat terse but sebelumnya mengalami kerusakan, setelah diperbaiki

maka dilakukan kualifikasi untuk penentuan kadar uranium. Penentuan kadar uranium

menggunakan metoda Davies-Gray atau metoda potensiometri titrasi reduksi oksidasi

dengan ferro sulfat sebagai reduktor dan kalium bikromat sebagai oksidator. Hasil

analisis larutan uranium nitrat standar menunjukkan bahwa uranium dengan kadar

berturut-turut 0,050 g/L, 0,100 g/L, 0,200 g/L, 0,300 g/L, 0,400 g/L, 0,500 g/L, 1,000 g/L,

10,000 g/L, didapatkan hasil berturut-turut sebesar 0,082 g/L, 0,126 g/L, 0,:257 g/L, 0,414

g/L, 0,539 gIL, 0,537 gIL, 1,095 gIL, 10,557 g/L. Sedangkan hasil analisis serbuk U308

dan U02 masing-masing sebesar 84,48 % dan 87,03 %. Dengan penyimpangan relatifmasing-masing sebesar 37,81 %, 10,32 %, 10,97 %, 2,90 %, 5,52 %, 4,10 %, 4,48 %,

dan 4,47 %, dan akurasi masing-masing sebesar 36,00 %, 74,00%, 71,50, 62,00 %,

72,20 %, 92,60 %, 90,50 %, dan 94,23 %. Dari hasil analisis U308 dan U02 mempunyai

penyimpangan relatif masing-masing sebesar 0,375 %, 1,136 % dan akurasi pengukuran

99,625 % sehingga dapat dinyatakan bahwa alat potensiometer yang barada

dilaboratorium IRM telah terkualifikasi untuk rentang konsentrasi uranium 0,500 g/L

sampai dengan 10,000 g/L.

PENDAHULUAN

Laboratorium Instalasi Radiometalurgi

(IRM) mempunyai beberapa alat, salah satu

diantaranya adalah Potensiometer Metrohm

682. Alat tersebut dapat digunakan untuk

menganalisis unsur-unsur kimia secara

kuantitatif1). Beberapa waktu yang lalu alat

tersebut mengalami kerusakan dan saat ini

telah diperbaiki. Untuk mengetahui unjuk kerja­

nya maka alat tersebut harus dikalibrasi yangselanjutnya dikualifikasi. Kalibrasi dilakukan

dengan menggunakan uranium standar,

sedangkan kualifikasi dilakukan terhadap

analisis uranium dalam U308 dan U02(2). Hasil

analisis dibandingkan dengan standar uranium

sehingga diperoleh besarnya penyimpangandan tingkat akurasi alat tersebut.

Penggunaan alat Potensiometer ini

selain untuk kegiatan rutin Bidang Teknologi

Daur Ulang dan Pasca Iradiasi juga untuk

158

mendukung kegiatan Land Mark Batan yaitu

dalam hal melakukan uji profesiensi antar

laboratorium uji yang berada di BATAN. Uji

profesiens[;. terse but dilakukan terhadapanalisis uranium beserta impuritasnya. Oleh

karena itu untuk mendukung program tersebut

dan mendapatkan hasil uji yang dapatdipercaya dengan ketepatan dan ketelitian

yang tinggi maka dilakukan kualifikasi terhadap

Potensiometer dengan menggunakan prosedur

yang valid(3), dan personel yang kompeten.

Dengan dilakukannya kualifikasi alat

potensiometer, diharapkan alat tersebut dapatberfungsi dengan baik dan memberikan hasil

pengukuran kadar uranium dan untuk

pengujian yang lain dengan hasil analisis yang

dapat dipercaya ketelitian dan akurasinya.

Sebagaimana alat tersebut sebelum menga­

lami kerusakan hasil pengukurannya men un­

jukkan ketelitian dan akurasi yang tinggi.

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

standar K2Cr207 seeara akurat yang diikuti

oleh perubahan potensial larutan hingga me­

lampaui titik ekivalennya. Untuk perubahan

pad a titik akhir titrasi dan juga berfungsi

sebagai katalisator, sebelum titrasi dilakukan

maka ditambahkan vanadium. Dengan ban­

tuar1 potensiometer-titraliser, perubahan poten­

sial dapat diikuti seeara elektronik hingga letak

titik ekivalen seeara akurat dapat dipastikan.

Tahap-tahap reaksi yang terjadi adalah :

Metoda yang digunakan dalam

kualifikasi Inl adalah titrasi potensiometri

reduksi oksidasi metoda Davies Gray. Cuplikanuranium dalam bentuk ion U02+ direduksi

menjadi ion U4+ dengan penambahan ion Fe2+

dalam jumlah berlebihan sebagai reduktor di

dalam medium asam fosfat pekat. !<elebihanion Fe2+ dioksidasi seeara selektif oleh asam

nitrat dengan bantuan molybdenum sebagai

katalisator tanpa mempengaruhi ion U4+.

Selanjutnya ion U4+ dioksidasi dengan larutan

UO/+ + 2 Fe2+ + 4 H+ ~ U4+ + 2 Fe3+ +2 H20

NH2S03H

Selanjutnya,

V(IV), katalis

~ 2 Cr3+ + 3 UO/+ + H20

Pad a proses titrasi ini pengaruh ion

asing seperti AI, Cr, Na, Ca, NH/ , F, C104'

dan SO/· dalam jumlah kee!1 tidak

berpengaruh. Ion Mo akan berpengaruh

apabila berada bersama-sama dengan ion

N03' dalam jumlah besar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi

ketelitian dan ketepatan analisis uranium

adalah konsentrasi uranium, konsentrasi titran,

konsentrasi media, kepekaan elektroda,konsentrasi reduktor.

METODELOGI PENELITIAN

1. Bahan:

Standar uranium

Serbuk U30R dan U02Ferro sulfat

Asam sulfamat

Asam nitrat

Asam fosfat

Amonium heptamolibdatKalium bikromat

Vahadium sulfat

159

2. Peralatan:

a. Potensiometer Metrohm 682

b. Alat-alat gelase. Pemanas listrik

d. Elektroda kombinasi Pt kalomel.

3. Cara kerja :

a. Penyiapan larutan pereaksi

-b. Penyiapan larutan standar U

e. Penyiapan larutan eontoh

d. Pengukuran dengan Potensiometer

Pembuatan larutan pereaksl:1. Larutan 1,5 M asam amidosulfonat

146 gram asam amidosulfonat dilarutkanJalam 1 liter air bebas mineral.

2. Larutan 1,0 M Ferro sulfat

280 gram FeS04.7H20 dilarutkan dalam

larutan 1,8 M asam sulfat, yaitu 600 ml airbebas mineral ditambah 100 ml asam

sulfat pekat 95-97%, lalu ditepatkandengan air bebas mineral menjadi 1liter.

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854 - 5561

3. Larutan A

4 gram ammonium heptamolibdattetrahidrat dilarutkan dalam 400 ml air

bebas mineral, ditambah 500 ml asam

nitrat pekat, dan 100 ml asam amido

sulfonat 1,5M.

4. Larutan 0,4 g/I Vanadium dalam larutan4,8 M asam sulfat2150 ml air bebas mineral ditambah 125

ml asam sulfat pekat, ditambah 1 ampul

titrisol 1 g/l Vanadium, kemudian

ditepatkan hingga 2,5 liter dengan airbebas mineral.

5. Larutan 0,027 N Kalium bikromat

1,324 gram kalium bikromat dilarutkandalam satu liter air bebas mineral.

Kemudian dimasukkan ke dalam labu takar

100 ml dan ditepatkan hingga tanda garis

dengan asam nitrat 3 M.

Pembuatan larutan contoh U02:

Ditimbang dengan teliti lebihkurang

0,5719 gram U02. Masukkan ke dalam beker

100 ml, ditambah 5 ml air bebas mineral dan 5

ml asam nitrat pekat. Selanjutnya beker ditutup

dengan kaca arloji, 'alu dipanaskan hingga

larllt sempurna, didinginkan, bilas kaca arloji

dan dinding beker dengan air bebas mineral.Kemudian dimasukkan ke dalam labu takar

100 ml dan ditepatkan hingga tanda garis

dengan asam nitrat 3 M.

Hasil analisis larutan UN standar

dengan konsentrasi 50 ppm, 1.00 ppm, 500

ppm, 1000 ppm dan 10000 ppm ditampilkan

pada tabel 1 dibawah ini.

Pembuatan larutan contoh U308 standar:

Ditimbang dengan teliti lebih kurang

0,5910 gram U308.Masukkan ke dalam beker100 ml, ditambah 5 ml air bebas mineral dan 5

ml asam nitrat pekat. Selanjutnya beker ditutup

dengan kaca arloji, lalu dipanaskan hingga

larut sempurna, didinginkan, bilas kaca arloji

dan dinding beker dengan air, bebas mineral.Tabel-1. Hasil analisis larutan Uranil Nitrat standar

Pengukuran

potensiometer

Ke dalam masing-masing 7 buah gelas

piala dipipet 1 ml larutan cuplikan. Ditambah1° ml air bebas mineral, 2 ml asam amido

sulfonat, 16 ml asam fosfat pekat, dan 2 ml

ferro sulfat, dipanaskan sampai suhu 40°Cselama 1 menit sambil diaduk. Kemudian

ditambah 4 ml larutan A, diaduk dengan

pengaduk mag nit selama tiga menit. Ditambah

40 ml larutan anadium 0,4 g/l, kemudian

dititrasi dengan 0,027 N kalium bikromat

sampai tercapai titik akhir titrasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

denganuraniumkadar

Dari larutan uranium standar 10000

ppm dipipet masing-masing ke dalam 4 buahlabu takar 100 ml berturut-turut 0,5 ml, 1 ml, 5

ml dan 1° ml, kemudian tepatkan hingga tanda

garis dengan air bebas meneral. Sehingga

diperoleh larutan standar uranium dengan

konsentrasi 50 ppm, 100 ppm, 500 ppm, 1000

ppm.

standar:

Pembuatan larutan standar dar; larutan UN

Ulangan Konsentrasi U (g/L)0,050

0,1000,2000,3000,4000,5001,00010,0001

0,1030,1210,Lf90,4270,5880,5711,06710,5872

0,1430,1010,2110,4220,5080,5291,07010,6313

0,0750,1360,2910,4190,512..

0,562 1,16010,6434

0,0770,1400,2700,3990,5510,5261,15910,5325

0,0560,1300,2680,3970,5120,5151,08710,5456

0,0600,1280,2310,4210,5460,5161,02610,5767

0,0600,1270,2500,4160,5560,5381,09610,522Rerata

0,0820,1260,2570,4140,5390,5371,09510,557SO

0,0310,0130,0280,0120,0300,0220,0490,473RSD,%

37,8110,3210,972,905,524,104,484,47Akurasi, %

36,0074,0071,5062,00 I 72,2092,6090,5094,23

160

ISSN 0854 - 5561

Oari data pada tabel 1, terlihat bahwa hasil

analisis larutan uranil nitrat standar dengan

konsentrasi 0,050 g/L, 0,1 OOg/L, 0,200 g/L,

0,300 g/L dan 0,400 g/L mempunyai

penyimpangan relatif 37,81 %, 10,32%, 10,97%, 2,90%, dan 5.52%, sedangkan akurasi

pengukuran sebesar 36,00%,74,00%,71,50%,62,00%, dan 72,20%. Hal ini menunjukkanhasil analisis tersebut berada diluar batasan

penyimpangan relatif 10 % dan akurasi

dibawah 90% untuk dapat diterima(4), yang

berarti bahwa alat potensiometer

menunjukkan hasil yang menyimpang untukanalisis kadar uranium untuk konsentrasi lebih

kecil dari 0,500 g/L.Hasil anal is is uranium dengan

konsentrasi 0,500 g/L, 1,000 g/L, dan 10,000

g/L didapatkan hasil penyimpangan relatif

masing-masing sebesar 4,10 %, 4,48 %, dan

Tabel 2. Hasil analisis U30a standar dan U02

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

4,47%, sedangkan akurasi pengukuran

masing-masing sebesar 92,60%, 90,50%, dan94,23%. Hal ini menunjukkan bahwa untuk

uranium dengan konsentrasi 0,500 g/L sampai

dengan 10,000 g/L hasil analisisnya dapat

diterima karena berada pada penyimpangan

relatif yang dapat diterima yaitu sebesar 10%dan akurasi lebih besar dari 90%.

Namun demikian, hasil analisis ini

masih kurang memuaskan, karena akurasi

pengukuran berada dibawah 99%. Hal inidisebabkan oleh larutan standar yang

digunakan telah mengalami perubahan karena

faktor waktu dan kondisi ruang penyimpanan.

Sehingga terjadi pengurangan volume, yangberarti konsentrasi larutan tersebut bertambah

besar dari seharusnya, yang dibuktikan

dengan hasil analisis seperti tercantum padatabel1 diatas.

!Ulangan

Hasil analisis U30aHasil analisis U02

Titrasi (g/L)

Kadar (%)Titrasi (g/L)Kadar (%)

1

4,98684,371,00487,782

4,97884,231,01388,563

5,00484,670,99386,824

4,97584,181,00988,215

4,97884,230,98486,036

5,00484,670,98886,387

5,02585,030,97785,42Rerata

4,99384,480,99587,03

SO, %

0,0190,3170,0141,180RSO,%

0,3810,3751,4101,136Akurasi, %

99,62999,625

Oari tabel 2 didapatkan hasil analisis

kadar uranium dalam serbuk U30a standar

84,48%, hasil ini mendt:l\aii kadar IJranium

dalam sertifikat yaitu sebesar 84,798% dan

serbuk U02 87,02%, hasil analisis inipunmendekati nilai kadar uranium secara teoritis

didalam U02 yaitu sebesar 88, %. Oari data

pada tabel 2 diatas, maka didapatkan

penyimpangan relatif pengukuran sebesar

0,375% dan akurasi pengukuran 99,625%

161

untuk U30a dan penyimpangan relatif sebesar

1,136 % untuk U02, dan akurasi pengukuran

untuk U02 tidak dapat dihitung, karena U02

yang dianalisis bukan standar yang diketahui

kadar uraniumnya.

KESIMPULAN

Oari kegiatan kualifikasi alat

potensiometer 862 Metrohm untuk penentuan

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005

kadar uranium dapat diambil kesimpulansebagai berikut:1. Alat potensiometer dapat dipakai untuk

analisis kadar uranium dengan ketelitiandan akurasi yang tinggi berada padarentang konsentrasi uranium 0,500 g/Lsampai dengan 10,000 g/L.

2. Uranium dengan konsentrasi dibawah0,500 g/L hasil analisisnya kurang teliti danakurat, karena penyimpangan relatif yangdiperoleh lebih besar dari 10% dan akurasilebih kecil dari 90%, sedangkan dariliteratur diketahiu bahwa besar

penyimpangan yang diterima lebih kecildari 10%.

3. Hasil analisis kadar uranium dalam serbuk

U30B dan U02 mempunyai ketelitian danakurasi yang tinggi, dengan ketelitian0,375% dan akurasi 99,625% untukU308, dan ketelitian 1,136% untuk U02·

ISSN 0854 - 5561

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim, Instructions for Use 682

Titroprocessor Series 01, Metrohm Ltd.CH-9100 HERISAU, Switzerland.

2. "NUKEM GmbH" Description of theNumkem Quality Control of Fuel ElementFabrication, part 3,1982

3. "1973 Annual Book of ASTM Standards,"Part 3.2 (Philadelphia: AmericanSociety for Testing and Materials, 1973),pp. 2-4, Method 696-72.

4. Robert L. Anderson,"Practical Statistic forAnalytical Chemist" Van NostrandReinhold Company, New York, 1987.

5. F. B. Stephens, R. G. Gutmacher, K. Ernst,and J. E. Harrar, "Method for Accountabilityof Uranium Dioxide" Lawrence Livermore

Laboratory, General Chemistry Division, U.S: Nuclear Regulatory Commission Officeof Standards Development, 1975, pp. 4-20.

162