TURBIDIMETRI

I. TUJUAN

a. Mempelajari dan memahami peralatan Visual Turbidimeter

b. Mempelajari sifat kekeruhan / turbidan dari suspensi padatan dalam cair

c. Menentukan konsentrasi sulfat pada larutan sampel secara turbidimetris

II. TEORI

Turbidimetri merupakan analisa kuantitatif yang didasarkan pada pengukuran

kekeruhan atau turbidan dari suatu cairan atau akibat adanya partikel padat

tersuspensi dalam cairan sehingga sebagian sinar akan ditebarkan

menyebabkan berkurangnya kemampuan penetrasi sinar oleh adanya partikel

tersuspensi serta akan mengurangi sinar yang diteruskan.

Larutan akan tersuspensi maksudnya :

1.terdiri dari dua fasa,tidak jernih dan campuran heterogen

2.dapat disaring dengan kertas saring serta ukuran partikelnya besar dari 10cm

Turbidimetri adalah suatu metoda analisis kuantitatif yang berdasarkan

pada pelenturan sinar oleh suspensi zat padat. Pada dasarnya yang diukur

adalah perbandingan antara intensitas sinar yang diteruskan dengan intesitas

sinar mula-mula. Sinar yang dipancarkan oleh lampu (sumber cahaya) akan

dipantulkan oleh cermin cekung dan kemudian dijatuhkan pada contoh yang

mengandung partikel yang tersuspensi. Sinar yang jatuh pada partikel-partikel

yang tersuspensi tersebut akan ditebarkan atau dihamburkan. Kemudian sinar

yang dihamburkan oleh cuplikan akan ditangkap oleh nephelometer yang

mana arahnya tegak lurus (90O) dari sumber cahaya. Sinar yang diteruskan

ditangkap oleh pengamat yang arahnya membentuk garis lurus dari sumber

cahaya disebut turbidimeter.

Peralatan turbidimeter dibedakan atas 2 yaitu:

a. Visual turbidimeter, yaitu yang didasarkan pada tercapainya kesamaan

pengamatan kekeruhan dengan detektor mata menggunakan sumber

cahaya putih.

b. Foto turbidimeter yaitu menggunakan sistem detektor fotosel.

Pada percobaan ini digunakan sistem peralatan Helige Visual

Turbidimetri.

Turbidan merupakan sifat optik akibat dispersi sinar dan dapat

dinyatakan sebagai perbandingan cahaya yang dipantulkan terhadap cahaya

yang datang. Intensitas cahaya yang dipantulkan oleh suatu suspensi adalah

fungsi konsentrasi jika kondisi-kondisi lainnya konstan.

Metode pengukuran turbiditas dapat dikelompokkan dalam tiga

golongan, yaitu:

1. Pengukuran perbandingan intensitas cahaya yang dihamburkan terhadap

intensitas cahaya yang datang.

2. Pengukuran perbandingan intensitas cahaya yang diteruskan terhadap

cahaya yang datang.

3. Pengukuran efek ekstingsi yaitu kedalaman dimana cahaya mulai tidak

tampak didalam lapisan medium yang keruh.

Turbidimeter meliputi pengukuran cahaya yang diteruskan . Turbiditas

berbanding lurus dengan kosentrasi dan ketebalan, tetapi turbiditas bergantung

juga pada warna. Untuk partikel yang lebih kecil rasio tyndall sebanding

dengan pangkat tiga dari ukuran partikel dan berbanding terbalik dengan

pangkat empat panjang gelombangnya.

Kekeruhan adalah keadaan mendung atau kekaburan dari cairan yang

disebabkan oleh individu partikel (suspended solids) yang umumnya tidak

terlihat oleh mata telanjang, mirip dengan asap di udara. Pengukuran

kekeruhan adalah tes kunci dari kualitas air. Cairan dapat mengandung

suspensi padatan yang terdiri dari partikel dari berbagai ukuran. Sementara

beberapa materi dihentikan sementara akan cukup besar dan cukup berat untuk

menyelesaikan cepat ke bagian bawah wadah jika sampel cairan yang tersisa

untuk berdiri (yang padat settable), partikel-partikel sangat kecil hanya akan

menyelesaikan sangat lambat atau tidak sama sekali jika sampel teratur atau

partikel koloid . Partikel padat kecil ini menyebabkan cairan menjadil keruh.

Kekeruhan dalam air terbuka dapat disebabkan oleh pertumbuhan

fitoplankton. Kegiatan manusia yang mengganggu tanah, seperti konstruksi,

dapat mengakibatkan tinggi sedimen tingkat masuk badan air selama hujan

badai, karena badai air limpasan, dan menciptakan kondisi keruh. Urbanisasi

daerah memberikan kontribusi dalam jumlah besar kekeruhan ke perairan

dekat, melalui stormwater polusi dari diaspal permukaan seperti jalan,

jembatan dan tempat parkir. Industri tertentu seperti penggalian,

pertambangan dan batubara pemulihan dapat menghasilkan tingkat kekeruhan

yang sangat tinggi dari partikel koloid batu.

Dalam air minum, semakin tinggi tingkat kekeruhan, semakin tinggi

resiko bahwa orang-orang dapat mengembangkan penyakit gastrointestinal.

Ini terutama masalah bagi orang terancam kekebalan, karena kontaminan

seperti virus atau bakteri dapat menjadi melekat pada padatan tersuspensi.

Padatan tersuspensi mengganggu disinfeksi air dengan klorin karena partikel

bertindak sebagai perisai untuk virus dan bakteri. Demikian pula, padatan

tersuspensi dapat melindungi bakteri dari ultraviolet (UV) sterilisasi air.

Dalam badan-badan seperti air danau dan waduk, tingkat kekeruhan

tinggi dapat mengurangi jumlah cahaya yang mencapai kedalaman lebih

rendah, yang dapat menghambat pertumbuhan terendam tanaman air dan

akibatnya mempengaruhi spesies yang tergantung pada mereka, seperti ikan

dan kerang. Banyak di area hutan mangrove, kekeruhan tinggi diperlukan

untuk mendukung spesies tertentu, seperti untuk melindungi anak-anak ikan

dari pemangsa. Untuk sebagian besar mangrove di sepanjang pantai timur

Australia, khususnya Moreton Bay, kekeruhan tingkat setinggi 6

Nephelometric Turbidity Unit (NTU).

Analisa kuantitatif secara turbidimetri didasarkan pada intensitas

cahaya yang diteruskan (P), setelah cahaya tersebut melalui larutan yang

mengandung partikel-partikel tersuspensi dari zat yang dianalisa.

Larutan akan tersuspensi maksudnya :

1. Terdiri dari dua fasa, yaitu:

a. Tidak jernih,

b. Campuran heterogen.

2. Dapat disaring dengan kertas saring serta ukuran partikelnya besar 10 -7 -

10-5 cm.

Prinsip spektrokopi absorpsi dapat digunakan pada turbidimeter dan

nefelometer. Untuk turbidimeter, absorpsi akibat partikel yang tersuspensi

diukur sedangkan pada nefelometer hamburan cahaya oleh suspensi yang

diukur. Meskipun presisi metode ini tidak tinggi, tetapi mempunyai kegunaan

praktis, sedangkan akurasi pengukuran tergantung pada ukuran dan bentuk

partikel. Setiap instrument spektrokopi absorbsi dapat digunakan untuk

turbidimeter sedangkan nefelometri memerlukan reseptor pada sudut 90o

terhadap lintasan cahaya.

Metoda nefelometri kurang sering digunakan dalam analisis anorganik.

Pada kosentrasi lebih tinggi, absorbsi bervariasi secara linier terhadap

kosentrasi, sedangkan pada kosentrasi lebih rendah untuk sistem koloid Te

dan SnCl, tembaga ferosianida dan sulfida logam berat tidak demikian halnya.

Kelarutan zat tersuspensi seharusnya kecil. Suatu pelindung koloid biasanya

digunakan untuk membentuk suatu dispersi koloid yang seragam dan stabil.

Persamaan-persamaan ini berlaku untuk larutan encer. Untuk radiasi

monokromatis α, K, d, λ adalah tetapan sehingga persamaan diatas dapat

diringkas menjadi :

S ??? bc atau S= Kbc

Persamaan ini sepadan dengan hukum Beer.

Untuk dapat memakai persamaan ini sebagai dasar penghitungan

kosentrasi untuk itu harus dipenuhi syarat sebagai berikut :

1. Kosentrasi cuplikan tidak boleh terlalu tinggi,

2. Suspensi partikel penghambur sinar harus encer serat ukuran partikelnya

tidak boleh terlalu besar,

3. Ukuran partikel tidak boleh terlalu kecil karena terlalu sedikit sinar yang

ditranmisikan.

Ada dua metoda yang digunakan untuk mengukur turbiditas, yaitu:

1. Metode Jackson Candell Unit

Satuan Jackson Turbidity Unit (JTU), dimana 1 JTU sama dengan

turbiditas yang disebabkan oleh 1 mg/L SiO2 dalam air.

2. Metoda Nephelometric Turbidity Unit (NTU)

Sebuah turbidimeter selalu memantau cahaya pantulan dari partikel dan

tidak atenuasi karena keadaan keruh. Di Amerika Serikat pemantauan

lingkungan unit standar kekeruhan disebut Nephelometric Turbidity Unit

(NTU), sedangkan unit standar internasional disebut Formazin

Nephelometric Unit (FNU). Unit berlaku paling umum adalah Formazin

Turbidity Unit (FTU), meskipun metode pengukuran yang berbeda dapat

memberikan nilai sangat berbeda seperti yang dilaporkan dalam FTU

Sinar yang dihamburkan oleh partikel terlarut dalam suatu larutan ada

bermacam-macam yaitu :

1. Hambatan Reyleigh

Yaitu hamburan sinar oleh molekul-molekul yang diameternya jauh lebih

kecil dari sinar yang dihamburkan.

Intensitas sinar yang terpancar sebanding dengan satu per panjang

gelombang berpangkat empat. Hamburan Tyndall

Yaitu hamburan sinar oleh molekul-molekul yang diameternya lebih besar

dari sinar yang dihamburkan. Pada hamburan Reyleigh dan Tyndall tidak

terjadi perubahan frekuensi sinar datang dengan sinar yang dihamburkan.

2. Hamburan Raman

Yaitu hamburan yang dapat mengubah frekuensi antara sinar yang datang

dengan sinar yang dihamburkan.

Proses hamburan cahaya yang mengenai partikel dalam larutan

dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut :

a. Kosentrasi cuplikan,

b. Kosentrasi emulgator,

c. Lamanya dibiarkan,

d. Kecepatan dan urutan pencampuran reagen,

e. Suhu,

f. pH atau derajat keasaman,

g. Kekuatan ion,

h. Intensitas sinar.

Secara garis besar peralatan turbidimeter terdiri dari 6 komponen,

yaitu:

1. Sumber cahaya

Cahaya yang dihasilkan oleh sumber cahaya harus memenuhi syarat-syarat

berikut :

a. Intensitas sinar yang dihasilkan harus stabil,

b. Cahaya yang dihasilkan harus memiliki range pada cahaya tampak,

c. Sinar yang dihasilkan harus kontiniu.

Sumber cahaya dapat berupa :

a. Lampu pijar (cahaya tampak),

b. Lampu busur (cahaya tampak),

c. Lampu fluoresen (UV),

d. Nerst Glower dan Globar (IR).

2. Pengatur intensitas (PI)

Berfungsi mengatur intensitas sinar yang dihasilkan sumber cahaya agar

sinar yang masuk tetap konstan.

PI dapat berupa :

a. Celah geser,

b. Tahanan geser,

c. Diafragma.

3. Monokromator

Berfungsi merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis.

Monokromator dapat berupa :

a. Filter cahaya,

b. Kisi difraksi,

c. Sistem prisma.

4. Kuvet ( tempat sampel ) berupa :

a. Kaca atau plastik,

b. Kuarsa (daerah UV),

c. Kristal garam (daerah IR).

5. Detektor

Berfungsi merubah sinar menjadi energi listrik.

Detektor ini dapat berupa :

a. Barier layer cell,

b. Photo Emisi,

c. Photo Multi Layer.

Namun, ada empat jenis detektor umum yang digunakan yaitu:

a. Tabung photomultiplier,

b. Dioda vakum,

c. Dioda silikon,

d. Photoconductors sulfida kadmium.

Masing-masing dari empat jenis detektor bervariasi dalam tanggapan

mereka terhadap panjang gelombang cahaya tertentu. Oleh karena itu, jika

sumber cahaya polikromatik digunakan, output spektrum dari sumber

cahaya memiliki pengaruh langsung pada jenis dan desain yang dipilih

sensor cahaya untuk instrumen. Spesifikasi photodector tidak hampir

sebagai kritis ketika cahaya monokromatik sumber digunakan. Secara

umum, dengan lampu filamen tungsten polikromatik sebagai cahaya

sumber, tabung photomultiplier dan fotodioda vakum lebih sensitif

terhadap lebih pendek panjang gelombang cahaya di sumber, membuat

mereka lebih sensitif dalam mendeteksi partikel yang lebih kecil.

Sebaliknya, dioda silikon lebih sensitif terhadap lagi panjang gelombang

pada sumber cahaya, sehingga lebih cocok untuk penginderaan partikel

yang lebih besar. Sensitivitas dari cadmium sulfida fotokonduktor adalah

antara sensitivitas photomultiplier tabung dan fotodioda silicon.

Turbiditas disebabkan oleh partikel-partikel padat yang tersuspensi

dalam air. Suspensi adalah suatu sistem heterogen dimana partikel atau

molekul zat terlarut (solute) terbagi diantara partikel atau molekul pelarut

(solvent) yang mana masih bisa dilihat antara solute dengan solvent, misalnya

suspensi pasir di dalam air. Sehingga menyebabkan cahaya yang dilewati pada

cairan tersebut terhamburkan oleh partikel-partikel tersebut dan cairan secara

fisik akan terlihat keruh. Partikel-partikel yang menyebabkan kekeruhan

dalam cairan diantaranya zat padat yang tidak larut, plankton dan

mikroorganisme lainnya yang terdapat di dalam air.

Meskipun partikel-partikel tersuspensi belum tentu berbahaya bagi

manusia, namun turbiditas merupakan suatu indikator awal dari pencemaran

air oleh beberapa material. Semakin tinggi turbiditas, maka tingkat

pencemaran dalam air semakin tinggi pula. Namun sebaliknya, semakin

rendah turbiditasnya, maka tingkat pencemaran dalam air akan semakin

rendah pula.

.

Ada tiga jenis turbidimeters umum yang dipakai sekarang, yaitu:

a. Bench top,

b. Portable,

c. On-line instruments.

Bench top dan portabel turbidimeters Bench digunakan untuk menganalisa

sampel ambil atas unit Bench biasanya digunakan sebagai laboratorium

stasioner instrumen dan tidak dimaksudkan untuk menjadi portabel. On-line

instrumen biasanya dipasang di lapangan dan terus menerus menganalisa

aliran sampel tumpah off dari proses unit. Sampling pengukuran dengan unit-

unit ini membutuhkan kepatuhan yang ketat untuk pabrik sampling prosedur

untuk mengurangi kesalahan dari gelas kotor, udara dalam gelembung sampel,

dan partikel yang menetap.

Penggunaan alat turbidimeter ini yaitu menyimpan sampel dan standar

pada botol kecil/botol sampel. Sebelum alat digunakan terlebih dahulu harus

diset, dimana angka yang tertera pada layar harus 0 atau dalam keadaan netral,

kemudian melakukan pengukuran dengan menyesuaikan nilai pengukuran

dengan cara memutar tombol pengatur hingga nilai yang tertera pada layar

pada turbidimeter sesuai dengan nilai standar. Setelah itu sampel dimasukan

pada tempat pengukuran sampel yang ada pada turbidimeter, hasilnya dapat

langsung dibaca skala pengukuran kekeruhan tertera pada layar dengan jelas.

Pada alat turbidimeter aplikasinya adalah cahaya masuk melalui

sample (air keran toilet, air tadah hujan, dan air sungai), kemudian sebagian

diserap dan sebagian diteruskan, cahaya yang diserap itulah yang merupakan

tingkat kekeruhan. Maka jika semakin banyak cahaya yang diserap maka

semakin keruh cairan tersebut.

III. PROSEDUR PERCOBAAN

III.1 Alat dan Bahan

Alat :

- Helige (visual) Turbidimeter digunakan sebagai pengukutr kekeruhan

- Labu ukur digunakan untuk mengencerkan larutan

- Buret digunakan untuk mengambil larutan dengan tepat

- Pipet gondok digunakan untuk mengambil larutan

Bahan :

- Larutan standar sulfat 1000 ppm

- Aquadest digunakan sebagai pelarut

- BaCl2 – Tween 80 sebagai reagen campuran

- HCl 4 M

III.2 Cara Kerja

a. Pembuatan larutan standar

1. Buat larutan standart sulfat 50 ppm dalam labu ukur 100 ml dengan

mengencerkan larutan induk 1000 ppm

2. Buat variasi larutan standar sulfat dengan mengeluarkan 0;5;10;20;30 dan

40 mL pada enam buah labu ukur 50 ml.

3. Ditambahkan 5 mL HCl 4 N dan 5 mL campuran BaCl2-Tween 80 lalu

dilakukan pengocokkan dan diencerkan sampai batas.

4. Diminta larutan tugas dengan menyerahkan labu ukur 50 mL yang

dilengkapi identitas praktikan pada asisten

5. Perlakukakn sama dengan standar, lalu kocok dan pindahkan pada cuvet

alat turbidimeter.

b. Pemakaian Alat

1. Hubungkan alat dengan sumber arus, on kan biarkan stabil selama

beberapa menit.

2. Masukkan larutan blanko kedalam kuvet dengan isi sepertiganya,

pasangkan tutupnya. Tempatkan pada alat Helige turbidimeter, jangan ada

gelembung gas yang terperangkap.

3. Atur lensa okulernya seperlunya sehingga didapatkan pengamatan yang

cukup tajam.

4. Atur tombol PI sedemikian rupa sehinngga dicapai keadaan pengamatan

indikator tetap sama baurnya, lingkaran tengah dan lingkaran pinggir

(tidak teramati bidang batas), baca nilai skala indikatornya.

5. Pengamatan dilakukan dua kali dari arah datang yang berbeda, lalu rata-

ratakan nilai pengamatan.

6. Ganti blanko dengan larutan standar C1, lakukan pengukuran dengan cara

yang sama, demikian juga terhadap standar lainnya serta sampel tugas Cx

dan selanjutnya llarutan sampel/ tugas. Baca skala dengan cara yang sama.

7. Buat kurva kalibrasi standar, lalu tentukan kadar Cx.

3.3 Skema Kerja

a. Pembuatan larutan standar

lart.standar sulfat 50 ppm

- Buat dalam labu ukur 100 ml

- Buat variasi lart .standar 0 ; 5 ; 10 ;

20 ; 30 ; 40 pada 6 buah labu ukr 50

ml

- + 5 ml HCl 4 N dan 5 ml BaCl2-

Tween 80, encerkan.

Larutan tugas

- Minta pada asisten

- Perlakukan sama dengan standart

- Kocok, pindahkan pada cuvet alat

turbidimeter

b. Pemakaian Alat

alat

- Hubungkan dengan sumber arus, on

kan, biarkan stabil

larutan blanko

- Masukkan ke cuvet, pasang tutupnya

- Tempatkan pada alat helige

turbidimeter

Alat

- Atur lensa okuler seperlunya

- Atur tombol PI, sehingga dicapai

keadaan pengamatan indikator tepat

sama dengan baurnya

- Baca nilai skala indikator

- Lakukan pengamatan dua kali dari

arah yang berbeda

Larutan blanko

- Diganti dengan lart.standar C1

- Lakukan pengukuran dengan cara

yang sama

Buat kurva kalibrasi standar

Tentukan kadar Cx

3.4 Skema Alat

DAFTAR PUSTAKA

Brink, O.G. 1983. DASAR-DASAR ILMU INSTRUMEN. Bandung: Bina Cipta.

Hal 183-203.

Hendavana, Summar, dkk. 1994. KIMIA ANALITIK INSTRUMEN. Semarang:

IKIP. Hal 139-143.

Ismono. 1980. CARA-CARA OPTIK DALAM ANALISA KIMIA. Bandung:

ITB.

Khopkar, S.M. 1990. KONSEP DASAR KIMIA ANALISA. Jakarta: UI. Hal 245-

246.

SNI 19-7117.3.1-2005 (SOx Turbidimetri - Emisi)