Sugeng Purnomo
Transcript of Sugeng Purnomo
@>batan
PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
STUDI KOMP ARASI METODE ANALISIS URANIUMMENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER DAN VOLTAMETER
Sugeng PomomoPusat Teknologi Limbah Radioaktif- BATAN
Genom2 [email protected]
ABSTRAK
STUDI KOMPARASI METODE ANALISIS URANIUM MENGGUNAKANSPEKTROFOTOMETER DAN VOLTAMETER. Telah dilakukan studi komparasimetode analisis uranium menggunakan spektrofotometer dan voltammeter. Penelitiandimaksudkan untuk mengkaji keandalan metoda analisis dan performa instrumendengan memperhatikan parameter linieritas, akurasi, presisi, dan limit deteksi. Uranilnitrat heksahidrat (UNH) digunakan sebagai standar, sedangkan sampel berupasludge campuran solven tetrabutil fosfat dan kerosen yang mengandung uranium (dariunit pemurnian asam fosfat Petrokimia Gresik). Stripping uranium (U) dalam sampelmenggunakan HN03 0,5 N yang selanjutnya dianalisis menggunakan keduainstrumen. Analisis terhadap standar menunjukkan bahwa kedua metodemenunjukkan linieritas yang baik dengan koefisien korelasi > 0,999. Spektrofotometrimemberikan akurasi 99,34 - 101,05 % dengan rasio standar deviasi (RSD) 1,03 %;limit deteksi (LD) 0,051 ppm. Voltammetri memberikan akurasi 95,63 -101,49 %dengan RSD 3,91%; LD 0,509 ppm. Pada analisis sampel diperoleh hasil yangberbeda nyata; spektrofotometri memberikan konsentrasi U 4,445 ppm dengan RSD6,74 % sedangkan voltammetri memberikan konsentrasi U 7,693 ppm dengan RSD19,53 %.Kata kunci: Komparasi, metode analisis, spektrofotometer, voltameter.
ABSTRACT
COMPARA TION STUDIES OF URANIUM ANALYSIS METHOD USINGSPECTROPHOTOMETER AND VOLTAMMETER. Comparation studies ofuranium analysis method by spectrophotometer and voltammeter had been done. Theobjective of experiment is to examine the reliability of analysis method and instrumentperformance by evaluate parameters; linierity, accuracy, precision and detection limit.Uranyl nitrate hexahydrate is used as standard, and the sample is solvent mixture oftributyl phosphate and kerosene containing uranium (from phosphoric acid purificationunit Petrokimia Gresik). Uranium (U) stripping in the sample use HN03 0,5 N and thenwas analyzed by using of both instrument. Analysis of standard show that bothmethods give a good linierity by correlation coefficient > 0,999. Spectrophotometrygive accuration 99,34 - 101,05 % with ratio standard deviation (RSD) 1,03 %;detection limit (DL) 0,05 ppm. Voltammetry give accuration 95,63 -101,49 % with RSD3,91 %; detection limit (DL) 0,509 ppm. On the analysis of sludge samples were giventhe significantly different in result; spectrophotometry give U concentration 4,445 ppmby RSD 6,74 % and voltammetry give U concentration 7,693 by RSD 19,53%.Keywords: Comparation, analysis method, spectrophotometry, voltammetry
PENDAHULUAN
Metode analisis mempunyai peran pentingdalam banyak kegiatan penelitian, karena
kesimpulan yang dapat dirumuskan, tingkatkebenarannya ditentukan oleh akurasi metodeanalisis yang diterapkan. Kondisi sampel,konsentrasi analit, preparasi yang dibutuhkan,
Sugeng Purnomo ISSN 1410 - 8178 Buku 1 haI. 21
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
~
batan
ketersediaan bahan dan peralatan, serta tingkatketelitian yang dikehendaki menjadi bahanpertimbangan dalam memilih metoda analisis.
Kegiatan dekontaminiasi dandekomisioning Unit Pemurnian Asam Fosfat di PT.Petrokimia Gresik (P A F - P K G) menimbulkanbeberapa macam limbah radioaktif termasuk satudiantaranya berupa sludge yang mengandunguranium dalam solven TBP-Kerosen[ll. Kegiatanpenelitian untuk merumuskan metode pengolahanjenis limbah tersebut membutuhkan metoda analisisuranium. Instrumen analisis di Laboratorium
Bidang Pengolahan Limbah yang dapat digunakanuntuk keperluan tersebut adalah Spektrofotometerdan Voltameter, seberapa besar keandalan masingmasing instrumen ini perlu diuji komparatif.
TEORI DAN TATA KERJA
Keandalan metode analisis dapat dilihatdari beberapa parameter yaitu akurasi, presisi, limitdeteksi atau sensitivitas. Parameter tersebut dapatdievaluasi dari satu set data analisis yang telahdilakukan. Nilai akurasi menyatakan ketepatansuatu hasil analisis dibandingkan dengankonsentrasi sesungguhnya, nilai prisisimenunjukkan seberapa besar penyebaran nilai darisatu set data analisis dan limit deteksi menyatakankonsentrasi terendah analit yang dapat terukur[2,3J.
Pada visible spectrophotometry, ke dalamsampel ditambahkan bahan pengomplek yangdengan analit dapat membentuk senyawa kompleksberwarna dengan sifat absorpsi spesifik terhadapsinar monokromatik. Dari spektrum absorpsi dapatdiketahui nilai absorban senyawa kompleks padarentang panjang gelombang yang diamati. Panjanggelombang yang mengalami penyerapan maksimumditandai sebagai Amax yang selanjutnya digunakandalam .pengukuran fotometri. Konsentrasi analitsebanding dengan nilai absorb an. Ion uranil denganarsenazo III membentuk kompleks stabil pada pH2,5 dan berwarna biru, mempunyai Amax padakisaran 650 nm[2,41.
Pada Voltametri diamati arus listrik yangdihantarkan kation dalam larutan sampel ketikadiberikan beda potensial di antara elektrodaelektroda. Dari voltamogram dapat diketahui jenisdan konsentrasi kation berdasarkan besarnyapotensial serta arus listrik puncak (peak). Untukmeningkatkan kualitas pengukuran digunakanelektrolit yang sesuai dalam larutan sampel[2,sJ.
V oltametri pada dasamya menggunakankaidah polarografi dimana pengukuran arus-voltasemenggunakan elektroda tetes merkuri, skemaperalatan dapat dilihat pada gambar berikut[2,S]:
Gambar 1. Komponen polarografi
Pulsa diferensial merupakan teknikvoltametri / polarografi yang banyak dipilih saat inikarena lebih sensitif dan memberikan respon berupapeak yang mudah dievaluasi. Sebagai elektrodakerja, elektroda tetes merkuri mempunyai beberapakeunggulan; mempunyai sifat mendekati logammulia, mempunyai potensial melebihi hidrogen danmudah dibersihkan. Permukaan aktifuya selaludiperbaharui sehingga sifat-sifat permukaan sangatterj aga[2,SI.
A. Stripping Ion Uranil Dari Sludgeo Dipipet 25,0 mL sampel sludge, dimasukkan
kedalam corong pisah.o Ditambah 25,0 mL HN03 0,5 N.o Dilakukan penggojogan secukupnya.o Dibiarkan fasa air dan organik memisah.o Ditampung fasa air untuk analisis.
B. Analisis Spektrofotometrio Dibuat larutan uranil nitrat heksahidrat 100
ppm.o Dipipet 0,15; 0,30; 0,45; 0,60; dan 0,75 mL ke
dalam labu takar 25,0 mL.o Ditambahkan 2,0 mL arsenazo III 0,05%o Ditambahkan akuades sampai volume ± 23 mL.o Dituang ke dalam beakerglass 100 mL.o set pH 2,5 dengan HN03 atau NaOH
(pengukuran dengan pH-meter),o Dituang kembali ke labu takar semula 25 mL.o Ditambah akuades sampai tanda tera.o Dilakukan preparasi sampel seperti standar
dengan 5,0 mL fasa air hasil stripping.
C. Analisis Voltametri
i) Kalibrasi Pengukuran UNH
1. Dipipet 40 flL larutan standar UNH 1000ppm kedalam Voltameter cell,
2, ditambah 1,0 mL HN03 IN,3. ditambah 9,0 mL akuades.4. dilakukan pengukuran voltametri (setting
parameter sesuai manual).
Buku I hal. 22 ISSN 1410 - 8178 Sugeng Purnomo
©>batan
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
5. dilakukan adisi 40 ilL larutan standar UNH1000 ppm kemudian dilanjutkan pengukuranvoltametri.
6. diulangi adisi hingga seluruhnya selesai 7kali adisi.
7. disimpan data kalibrasi untuk analisissampel.
ii) Analisis Sam pel
1. dipipet 5,0 mL fasa air hasil stripping.2. Ditambah 5,0 mL akuades3. dilakukan analisis voltametri menggunakan
kurva kalibrasi dan parameter operasi yangsesuai.
4. disimpan data analisis sampel.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Contoh display analisis spektrofotometristandar UNH dan sampel hasil stripping sludgePAF-PKG dapat dilihat pada Gambar berikut:
UIII
Gambar 4. Kurva kalibrasi voltametri standar UNH
.0100
30000 50000
~ t~ PN j W""~r«Il Abf
1 1 rn £51.00 ot1.!'r-T- 0 4.?400 OG'2
Gambar 2. Scanning spektra absorpsi kompleks Uarsenazo III
Gambar 3. Plotting konsentrasi U dalam sampelpada kurva kalibrasi spektrofotometriUNH
Contoh display analisis voltametri standarUNH dan sampel hasil stripping sludge PAF-PKGdapat dilihat pada Gambar berikut:
Gambar 5. Plotting konsentrasi U dalam sampelpada kurva kalibrasi voltametri UNH
1. LlNIERIT AS
Untuk uji linieritas dilakukan pengukuransatu seri larutan standar UNH dengan hasil berikut:
Tabel 1. Data analisis standar UNH untuk evaluasilinieritas
SpektrofotometriKonsentrasi
Absorban
0,6
0,117
1,2
0,250Koefisien0,99991,8
0,371korelasi
2,4
0,506Intercept-0,00978
3,0
0,630Slope0,21348
Voltametri
IIIadisi
Arus puncak
UNH 1 QIL
(nA)
40
29,0
80
53,0
120
74,9
160
96,7Koefisien0.99983
200
119.9korelasi
240
140.3Intercept8,1714
280
162.3Slope0.5523
Sugeng Purnomo ISSN 1410 - 8178 Buku I hal. 23
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
@>batan
Koefisien korelasi data di atas - 0,99menunjukkan bahwa nilai absorban maupun aruspuncak terukur sebanding dengan konsentrasi UNHdalam larutan standar.
2. AKURASI dan PRESISI
Nilai akurasi dapat diketahui denganmengevaluasi data analisis larutan standar dansampel. Hasil yang diperoleh sebagai berikut:
Tabel 2. Data analisis standar UNH, untuk evaluasiakurasi dan presisi.
Soektrofotometri
PI mRecoveryStandar
T erukur
0,6
0,59499,00
1,2
1,217101,42
1,8
1,78499,11
2,4
2,416100,67
3,0
2,99799,90
Rerata +101,05
Rerata -
99,34
%RSO
1,03
Voltametri
Dim RecoveryStandarT erukur
1023,198
102,32
988,906
98,89
1000,00
937,18493,72
942,898
94,29
1006,465
100,65
Rerata +101,49
Rerata -
95,63
%RSO
3,91
Pengujian akurasi menggunakan standarUNH menunjukkan hasil yang baik denganrecovery antara 99,34 sid 101,05 untukspektrofotometri dan 95,63 sid 101,49 untukvoltametri. Presisi cukup baik ditunjukkan oleh nilairatio standar deviasi yang rendah sebesar 1,03 %untuk spektrofotometer dan 3,91 % untukvoltameter.
Pengujian akurasi berdasarkan data analisissampel hasil stripping menunjukkan hasil yangrelatif cukup baik untuk spektrofotometri denganrecovery spike antara 90,50 sid 107,60 % denganRSD 6,91 % sedangkan untuk voltametri nilairecovery spike antara 72,30 sid 138,70 % denganRSD 26,81 %. Rerata konsentrasi U dalam sampelsludge 4,445 ppm dengan RSD 6,74 (metodaspektrofotometri) dan 7,693 ppm dengan RSD19,53 (metoda voltammetri). Nilai ini sangatberbeda dengan hasil pengujian menggunakanlarutan standar UNH. Hal ini menunjukkan secaranyata besarnya pengaruh matriks larutan sampelhasil stripping terhadap ketelitian pengukuran,khususnya pada metode voltammetri.
Tabel 3. Data analisis sampel hasil stripping sludgeuntuk evaluasi akurasi dan presisi.
S~ektrofotometri
Sam pel +
Recove
No.Sam pelSpike ryspike spike
4,050
5,077102,7
4,745
5,65090,5
4,162
5,07090,8
4,3491,000
5,425107,6
4,667
5,679101,2
4,697
5,698100,1
Rerata +
102,90
Rerata -
90,65
Rerata
4,445 98,82
SO
0,299 6,83
%RSO
6,74 6,91
Voltametri
No.
SampelSpikeSampel +
Recoveryspike
spike
6.725
8,097137,2
10.593
11,885129,2
6.704
8,091138,7
6.7341,000
7,45772,3
7.848
9,122127,4
7.553
8,32677,3
Rerata +
133,13
Rerata -
74,8
Rerata
7,693 113,68
SO
1,503 30,48
%RSO
19,53 26,81
3. LIMIT DETEKSI (LD)
LD dapat dievaluasi dari data berikut:
Tabel 4. Data analisis standar UNH untuk evaluasilimit deteksi.
.SpektrofotometriKonsentrasi
Absorbany[V-YiP
[Xl[Vi]
0,6
0,1170,1180,00000171
1,2
0,2500,2460,00001299
1,8
0,3710,3740,00001214
2,4
0,5060,5030,00001175
3,0
0,6300,6310,00000041
r
0,9999
a
-0,00978
b
0,21348
L0,000039
LD
0,051 ppm
Buku I haI. 24 ISSN 1410 - 8178 Sugeng Purnomo
~
batan
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
Untuk Volum cell ""10 mL
KESIMPULAN
DAFT AR PUST AKA
Serangkaian analisis spektrofotometri danvoltammetri terhadap standar UNH maupun sampelhasil stripping sludge PAF-PKG dapat disimpulkanbesaran-besaran kuantitatif sebagai berikut:
Voltametri
Standar UNH
Sampel
striDDinaAkurasi95.63 -101,49 %
Presisi lRSD\3,91 %19,53 %
Umit deteksi0,509 ppm
Metode spektrofotometri U-arsenazomemberikan nilai akurasi, RSD, dan LD yang lebihbaik dibandingkan metode voltametri (simpanganakurasi maupun RSD mendekati 4 kali lebih kecilsedangkan LD meneapai 10 kali lebih keeil.Sehingga dapat disimpulkan bahwa unjuk kerjaspektrofotometer dalam analisis uranium dengankondisi percobaan yang telah dilakukan lebihungguidibandingkan voltameter, namun dernikianuntuk kondisi sampel asli yang berwarna makametode voltametri dapat dipertimbangkan sebagaimetode altematif.
6,74%
SampelstriDDin
Spektrofotometri
Standar UNH
99,34 -101,05 %
1,03 %
0,051 PDm
Akurasi
Presisi (RSDUmit deteksi
1. SALIMIN, Z., dkk, "Dekomisioning FasilitasPemurnian Asam Fosfat Petrokimia GresilC',Prosiding Seminar Nasional TeknologiPengolahan Limbah VI, Pusat TeknologiLimbah Radioaktif-BATAN, Tangerang.
2. DAY, R.A., UNDERWOOD, A.L., "AnalisaKimia Kuantitatif', edisi keenam, 1998, Jakarta.
3. MURSYIDI, A., ECKSCHLAGER, K.,"Kesalahan Pengukuran dan Hasil DalamAnalisis Kimia", Ghalia Indonesia, 1984.
4. LABOMED INC., "Spectro UVD 2950/2960Instruction Manual ", Culver city, USA.
5. BURMICZ, J., RACH, P., GRETHER,C.,"Polarography and Voltammetry, Monograph",Metrohm AG. 910 I Herisau, Switzerland.
VoltametriArusilL adisi
puncaky[Y-YiFUNH 1 g/L
(nA)lVi]40
29,030,261,587680
53,052,360,4096120
74,974,450,2025160
96,796,540,0256200
119,9118,641,5876240
1403140.730,1849280
162,3162,820,2704
r
0,99983
a
8,1714
b
0,5523L
4,2682LD
0,509 ppm
I
= [ 4,2682]27-2
= 0,9239
Yw=a+3 SYx
= 8,1747 + 3 (0,9239)= 10,9464
X= 10,49464-8,17470,5523
= 5,09 ilL UNH 1 g!L= 0,00509 mg;::;:0,509 ppm
I
= [0,00003899872] 25-2
= 0,0036054921
Yw=a+3 SYx
= -0,00978 + 3 (0,0036)= 0,00102
X = 0,00102 +0,009780,21348
= 0,051 ppm
Sugeng Purnomo ISSN 1410 - 8178 Buku I hai. 25
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
~
batan
TANYA JAWAB
Prayitno~ Mengapa sampel/ konstruksi berbeda kalau itu
ingin dibandingkan ?~ Apa yang sangat berpengaruh pada seperti
tersebut yang paling dorninan apa saja ?
Sugeng Purnomo~ Sampel hasi/ stripping mempeagruhi
pengukuran mA pada voltametry, tampakvoltanogram atandar berbeda dengan sampel
~ Salven yang menjadi impuritas sampel hasi/striping mempenagruh pengukuran voltametrykarena bersifat nonpolar.
Sri Sukmajaya~ Apakah model hitungan bisa diaplikasikan sama
diantara cuplikan di addisi dan tidak ?~ Asumsi pengaruh pada voltametry ?
Sugeng Purnomo~ Metoda adisi standar untuk sampel hasi/
stripping memberikan voltamogram yang tidakkonsisten sehingga lebih baik menggunakanmetode kurva kalibrasi standar dan mengukursecara terpisah.
~ Impuritas hasil stripping oleh solvenmengganggu pengukuran mA pada voltametrykurva sifat non polar.
Buku I hal. 26 ISSN 1410 - 8178 Sugeng Purnomo