PENENTUAN BATAS LINEARITAS METODE PENGUJIAN AIR RAKSA DALAM AIR SECARA SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM UAP DINGIN SESUAI SNI 6989.

Transkripsi

1 Ecolab Vol. 9 No. Jauari 205 : 0-46 PENENTUAN BATAS LINEARITAS METODE PENGUJIAN AIR RAKSA DALAM AIR SECARA SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM UAP DINGIN SESUAI SNI : 20 LIMIT OF LINEARITY DETERMINATION FOR TESTING METHOD OF MERCURY IN WATER BY COLD VAPOR ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY ACCORDING TO SNI : 20 Awar Hadi da Asiah (Diterima taggal ; Disetujui taggal ) ABSTRAK Retag kerja optimal istrume kimia utuk megukur kadar aalit yag terkadug dalam suatu cotoh uji berada diatara level of quatitatio (LoQ) da level of liearity (LoL). Umumya, laboratorium lebih megutamaka peetapa LoQ daripada LoL karea pelapora hasil pegujia mesyaratka batasa LoQ yag mampu dicapai oleh laboratorium. Peelitia ii bertujua utuk meetuka LoL metode pegujia air raksa (Mercury, Hg) dalam air da air limbah secara spektrofotometri serapa atom sesuai SNI : 20 dega kisara kadar μg Hg/L sampai dega 20 μg Hg/L. Secara prisip, Hg 2+ direduksi oleh S 2+ mejadi Hg 0 da selajutya atom tersebut diaalisis secara kuatitatif dega SSA - uap digi pada pajag gelombag 253,7 m. Peetua LoL dilakuka dega membuat kurva kalibrasi dari laruta stadar kerja sebagai uji liearitas kurva da dilajutka dega megukur laruta kerja μg Hg/L da 20 μg Hg/L sebayak 0 kali utuk medapatka ilai simpaga bakuya. Data tersebut kemudia diaalisis secara statistik megguaka aalysis of varia (aova). Uji liearitas kurva kalibrasi pada peelitia ii meghasilka ilai multiple R = 0,999. Pada tigkat kepercayaa 99%, diperoleh F tabel = F (0,0; 9; 9) = 5,35 sehigga F hitug < F tabel, maka dapat disimpulka bahwa µg Hg/L 20 µg Hg/L merupaka regresi liear da 20 µg Hg/L merupaka level of liearity (LoL) dari pegukura Hg megguaka SSA uap digi sesuai dega SNI :20. Kata kuci: batas liearitas, kurva kalibrasi, spektrofometer serapa atom (SSA), Mercury, SNI : 20 ABSTRACT Testig of samples usig a chemical istrumetatio has the ability to detect the rage of cocetratio accordig to the sesitivity. The test method of Mercury ( Hg ) i water ad wastewater usig atomic absorptio spectrophotometer (AAS) - cold vapor or Mercury aalyzer i accordace with SNI : 20, has the workig rage of μg Hg/L - 20 ughg/l. I priciple, Hg 2+ is reduced by S 2+ to Hg 0 ad the atom further aalyzed quatitatively by AAS - cold vapor at a wavelegth of m. Determiatio of the liearity test of calibratio curve coducted usig aalysis of variace (ANOVA) ad yields a multiple R = ad sigificace F = If the liearity test of calibratio curve complies with acceptace limit, the repeatability of measuremets coducted at lower level ( mg Hg/L) ad high level (20 ug Hg/L), ad calculated the stadard deviatio of each i order to obtai F calculatio = The degrees of freedom, df =df 2 = - at the 99% cofidece level, so the obtaied F table = F (0.0; 9; 9) = Due to F calculatio < F table, it ca be cocluded that the 99% cofidece level, μg Hg/L - 20 ug Hg/L is the liear regressio ad 20 ug Hg/L is level of liearity (LoL). Keywords: level of liearity (LoL), calibratio curve, atomic absorptio spectrophotometer (AAS), Mercury, SNI : 20. Pusarpedal- KLH, Kawasa Puspiptek, Serpog Bate 530, cak_war@yahoo.com. 36

2 Awar Hadi da Asiah : Peetua Batas Liearitas Metode Pegujia Air Raksa dalam Air... PENDAHULUAN Peetua kadar aalit dalam cotoh uji dapat dilakuka secara kovesioal dega megguaka metode titrimetri atau gravimetri. Pegujia dega cara tersebut membutuhka keterampila idividu da jamia ketertelusura metrologi yag sagat rumit. Kemajua tekologi memugkika pegujia aalit dalam sampel beralih megguaka peralata aalisis kimia moder, diataraya spektrofotometer UV- Vis, spektrofotometer serapa atom (SSA) da gas kromatograf. Kadar aalit dalam cotoh uji yag memiliki kadar sagat kecil yag tidak mugki diuji dega metode pegujia kovesioal mampu dideteksi dega megguaka peralata aalisis tersebut dega tigkat akurasi da presisi yag tiggi. Istrumetasi kimia memiliki kemampua medeteksi pada retag kadar teredah higga tertiggi sesuai sesitivitasya. Kadar teredah suatu aalit yag mampu dideteksi oleh istrumetasi kimia disebut level of quatitatio (LoQ), sedagka kadar tertiggi yag mampu dideteksi disebut level of liearity (LoL). Daerah retag LoQ higga LoL dari suatu respo istrumetasi kimia disebut daerah retag kerja yag merupaka regresi liear. Dalam praktekya, laboratorium lebih serig memprioritaska peetapa LoQ daripada LoL disebabka pelapora hasil pegujia yag mesyaratka batasa LoQ yag mampu dicapai oleh suatu laboratorium. Laboratorium sebaikya meetapka juga LoL sebagai batasa tertiggi kemampua laboratorium dalam melakuka pegujia aalit dega megguaka peralata istrumetasi kimia tertetu. Sehubuga dega hal tersebut, maka kajia ilmiah ii bertujua utuk meetuka LoL pegujia air raksa (Mercury, Hg) dalam air da air limbah secara spektrofotometri serapa atom sesuai SNI : 20[]. Peetua kadar aalit Hg dalam cotoh uji secara kuatitatif dega SSA dilakuka melalui kurva kalibrasi dega liearitas yag memeuhi batas keberterimaa. Kurva kalibrasi merupaka grafik yag membetuk garis lurus (liear) yag meyataka hubuga atara kadar laruta kerja dega respo yag proporsioal dari istrume yag diguaka. LoL ditetapka dega cara melakuka 0 kali pegulaga pegukura kadar redah da kadar tiggi pada retag kerja metode pegujia. Hasil pegulaga pegujia tersebut dievaluasi secara statistika utuk meetuka batas keberterimaaya. METODOLOGI Metode pegujia air raksa (Hg) dalam air da air limbah secara SSA uap digi atau Mercury aalyzer sesuai SNI : 20 memiliki kisara kadar μg Hg/L sampai dega 20 μg Hg/L. Secara prisip, io Hg 2+ direduksi oleh S 2+ mejadi atom Hg da selajutya atom tersebut diaalisis secara kuatitatif dega spektrofotometer serapa atom-uap digi pada pajag gelombag 253,7 m. Peetua LoL dilakuka melalui pembuata kurva kalibrasi pada retag μg Hg/L 20 μg Hg/L dega cara memasukka 00 ml laruta stadar kerja Hg pada kadar (, 2, 4, 8, 0, 5 da 20) μg Hg/L ke dalam masigmasig Erlemeyer 250 ml. Kemudia tambahka 5 ml H 2 SO 4 pekat da 2,5 ml HNO 3 pekat kedalam masig-masig Erlemeyer tersebut, lalu tambahka 5 37

3 Ecolab Vol. 9 No. Jauari 205 : 0-46 ml laruta KMO 4 da tuggu sampai 5 meit. Bila wara ugu hilag tambahka lagi KMO 4 sampai wara ugu tidak hilag. Setelah itu, tambahka 8 ml K 2 S 2 O 8 da paaska dalam peagas air selama 2 jam pada suhu 95 0 C, lalu digika sampai suhu kamar. Jika suhu laruta telah digi, maka tambahka secukupya laruta hidroksilami- NaCl utuk mereduksi kelebiha KMO 4 da tambahka 5 ml SCl 2,. Ukur segera kadar Hg dalam laruta megguaka SSA uap digi yag sudah dioptimasika sesuai petujuk alat. Hal yag perlu diperhatika adalah peambaha SCl 2 aka meghasilka atom Hg 0 yag mudah meguap sehigga harus segera ditutup [2-3]. Buat kurva kalibrasi dega meghubugka garis liear atara kadar dega absorbasi yag diperoleh dari respo SSA uap digi da hitug persamaa garis regresi liearya. Jika koefisie liearitas kurva kalibrasi (r) < 0,995, maka periksa kodisi alat SSA da ulagi tahapa pembuata kurva kalibrasi higga diperoleh ilai (r) 0,995. Jika kurva kalibrasi memeuhi batas keberterimaa, maka lakuka 0 kali pegulaga pegukura utuk kadar redah ( μg Hg/L) da kadar tiggi (20 μg Hg/L). Hitug masig-masig simpaga baku da lakuka evaluasi secara statistik dega megguaka uji F. Hasil peetapa LoL Hg dega megguaka SSA uap digi diyataka diterima apabila kurva liear dega ilai (r) 0,995, da pada derajat kebebasa df =df 2 = - dega tigkat kepercayaa 99%, diperoleh F hitug < F tabel,, maka uji F diterima da kadar tertiggi pada kurva kalibrasi 20 µg Hg/L merupaka ilai LoL. HASIL DAN PEMBAHASAN Ruag ligkup metode pegujia air raksa (Mercury, Hg) pada peelitia ii memiliki kisara kadar μg Hg/L - 20 μg Hg/L, maka kadar Hg yag dipilih utuk liearitas kurva kalibrasi ditetuka sebagaimaa Tabel da meghasilka ilai absorbasi sebagai berikut: Utuk membuktika liearitas hubuga atara kadar Hg dega respo istrume SSA, maka uji yag palig mudah adalah dega melihat kurva kalibrasi dalam grafik da membuat garis liear atar data yag ada. Evaluasi secara visual garis yag terbetuk dapat membuktika liearitas suatu garis tetapi kelemahaya adalah bersifat subyektif karea berbeda pegamat aka memberika kesimpula yag berbeda Tabel. Deret Laruta Kadar Hg dega Nilai Absorbasi dari SSA No. Kadar (µg/l) Absorbasi Slop Itersep Koef. Determiasi (R 2 ) Koef. Regresi Liear (r) 0,024 0,0240 0,048 0,0895 0,88 0,702 0,2306 0,04 0,002 0,9993 0,

4 Awar Hadi da Asiah : Peetua Batas Liearitas Metode Pegujia Air Raksa dalam Air... 0,25 0,2 Gambar : Kurva Kalibrasi Regresi Liear - Hg y = 0,04x + 0,002 R² = 0,9993 Absorbasi 0,5 0, 0, Kadar, μg Hg/L Gambar. Uji Liearitas Kurva Kalibrasi Melalui Perbedaa Simpaga Baku Residual terhadap suatu liearitas. Utuk meghidari hal tersebut, maka diguaka uji liearitas secara statistika dega megguaka perbadiga simpaga baku residual yag diperoleh dari perhituga regresi liear (`sd y`) dega simpaga baku residual yag diperoleh dari perhituga regresi o-liear (`sd y2`). Perbedaa varia yag diotasika sebagai DS 2 dihitug dega persamaa sebagai berikut [4] : dimaa:...() DS 2 = perbedaa varia = jumlah pasaga data atara kadar dega respo istrume SSA sd y` = simpaga baku residual regresi liear sd y2` = simpaga baku residual regresi o-liear sedagka sd y da sd y2 dirumuska sebagai berikut: da...(2) Utuk megevaluasi liearitas yag ada, maka F hitug ditetuka melalui persamaa sebagai berikut:...(4) Nilai F hitug yag diperoleh dibadigka dega F tabel, dega kesimpula sebagai berikut: a) jika F hitug < F tabel : garis yag terbetuk adalah regresi liear b) jika F hitug > F tabel : garis yag terbetuk adalah regresi o-liear Utuk medapatka ilai F tabel, maka derajat kebebasa utuk DS 2 adalah df = dega tigkat kepercayaa 99% maka F tabel = F (0,99; -; -). Dari gambar diatas, maka hubuga atara kadar (x i ) da absorbasi (y i ) diplotka sehigga didapat persamaa regresi liear kurva kalibrasi:...(3) y = 0,04x + 0,002 39

5 Ecolab Vol. 9 No. Jauari 205 : 0-46 Adapu simpaga baku residual regresi liear dihitug dega persamaa (2) da diperoleh:...(0)...() Utuk megetahui bahwa garis yag terbetuk merupaka regresi liear maka simpaga baku residual sd y dibadigka dega simpaga baku residual o-liear sd y2. Persamaa regresi o-liear ditetuka dega persamaa (5): Maka ilai c dalam persamaa regresi oliear adalah: y =cx 2 + bx + a...(5) Nilai c pada regresi o-liear tersebut ditetuka melalui persamaa sebagai berikut: Sedagka ilai b pada regresi o-liear tersebut ditetuka melalui persamaa sebagai berikut:...(2)...(6) jadi, dimaa:...(7)...(8)...(9) da ilai a ditetuka melalui persamaa dibawah ii : a = jadi, a = y b Dega demikia persamaa regresi oliear (Gambar 2) adalah: y = 6,08x 2 +,29x + 0,00 x c i i i= i= i= i= y b i i= x c i i= 2 xi...(3) x 2 i = 0,00 40

6 Awar Hadi da Asiah : Peetua Batas Liearitas Metode Pegujia Air Raksa dalam Air... Gambar 2: No-liearitas Kurva Kalibrasi Mercury Adapu simpaga baku residual regresi o-liear dihitug dega persamaa (3), sehigga diperoleh: da F hitug ditetuka melalui persamaa (4), sehigga diperoleh: Ketika ilai simpaga baku residual regresi liear (`sd y`) da simpaga baku residual regresi o-liear (`sd y`) telah ditetuka, maka perbedaa varia yag ditetuka sebagaimaa dalam persamaa () da didapatka: Sedagka F tabel = F (0,99; -; -) = F (0,99; 9; 9) = 5,35 (Tabel 2). Sehubuga dega F hitug < F tabel maka kurva kalibrasi tersebut merupaka garis regresi liear. Tabel 2: Nilai F tabel utuk α = 0,0 df2/df INF F

7 Ecolab Vol. 9 No. Jauari 205 : 0-46 Uji Liearitas Kurva Kalibrasi Melalui Aalysis of Varia (ANOVA) Pembuktia liearitas kurva kalibrasi dapat juga dilakuka dega aalysis of varia (aova). Jika data pada Tabel dilakuka evaluasi statistika dega aova, maka aka diperoleh iformasi, diataraya; itersep, slop, koefisie regresi liear da sigificace-f sebagai bukti suatu garis dapat diyataka memeuhi kriteria regresi liear atau regresi o-liear. Aova dapat dihitug dega megguaka program excel sebagaimaa ditampilka dalam Tabel 3. Jika hasil perhituga aova memberika ilai koefisie regresi liear yag diugkapka sebagai Multiple R 0,995 da ilai p-value yag diyataka sebagai Sigificace F 0,05 maka garis yag terbetuk merupaka garis regresi liear. Sehubuga dega kadar deret laruta kerja Hg dega absorbasi tersebut meghasilka ilai Multiple R = 0,9996 da ilai Sigificace F = , maka dapat disimpulka bahwa garis yag terbetuk merupaka garis regresi liear. Uji-F Level of liearity merupaka batas kadar tertiggi aalit dari suatu metode pegujia tertetu. Retag kerja metode tersebut harus merupaka garis lurus (liear) yag memeuhi batas keberterimaa statistika. Peetapa LoL adalah sebagai berikut[6]: a) buat miimum 7 deret kadar laruta kerja tapa blako dega mempertimbagka retag pegujia metode yag sedag diverifikasi; b) buat kurva kalibrasi berdasarka kadar laruta kerja dega respo istrume yag diguaka; c) lakuka 0 kali pegulaga pegukura utuk kadar redah da kadar tiggi pada laruta kerja tersebut; d) evaluasi batas keberterimaa secara statistika. Sehubuga dega pegujia kadar Mercury dalam air sesuai SNI : 20 memiliki retag µg Hg/L 20 µg Hg/L, maka sesuai tahapa diatas, diperoleh data seperti dalam Tabel 4, sebagai berikut: SUMMARY OUTPUT Regressio Statistics Multiple R 0,9996 R Square 0,9993 Adjusted R Square 0,999 Stadard Error 0,0024 Observatios 7 Tabel 3: Aalysis of Varia (aova) Regresi Liear ANOVA df SS MS F Sigificace F Regressio 0,0386 0, ,20 5,,E-09 Residual 5 2,9,E-05 5,8,E-06 Total 6 0,0386 CoefficietsStadard Error t Stat P-value Lower 95% Upper 95% Itercept 0,002 0,005 0,8077 0,4559-0,0026 0,005 Cocetratio 0,04 0,000 8,8853 0,0000 0,0 0,08 42

8 Awar Hadi da Asiah : Peetua Batas Liearitas Metode Pegujia Air Raksa dalam Air... Tabel 4: Peetua LoL utuk Pegujia Mercury Dalam Air (awal) Kadar (μg/l) Abs Abs 2 Abs 3 Abs 4 Abs 5 Abs 6 Abs 7 Abs 8 Abs 9 Abs 0 Sd Abs 0,024 0,0085 0,006 0,0075 0,009 0,0099 0,08 0,005 0,032 0,029 0, , , , ,88 5 0, ,2306 0,2324 0,2325 0,237 0,239 0,2309 0,2303 0,233 0,2322 0,232 0,0008 Berdasarka data dalam Tabel 4 tersebut diatas, maka uji-f diguaka utuk membadigka dua simpaga baku sesuai persamaa (4). Dega membadigka kedua simpaga baku data hasil pegulaga pegujia, maka presisi dapat diketahui hampir sama atau beda yata. Jika F hitug F tabel dega tigkat kepercayaa 99% (α = 0,0), maka dapat disimpulka bahwa kedua data hasil pegujia memiliki presisi yag tidak beda yata. Nilai F tabel diperoleh dari tabel F utuk F (α; df; df2) atau F (0,0; -; 2-). dega catata bahwa sd > sd 2... (4) dimaa: F hitug = hasil uji F berdasarka perhituga sd sd 2 = simpaga baku yag memiliki ilai lebih besar = simpaga baku yag memiliki ilai lebih kecil Hasil perhituga F hitug dibadigka dega ilai kritis dari tabel F (F tabel ). Utuk medapat ilai kritis dari tabel F maka derajat kebebasa utuk kedua simpaga baku sd da sd 2 didasarka kepada: df = (5) df = -....(6) dimaa: df = derajat kebebasa pegujia pertama df 2 = derajat kebebasa pegujia kedua = jumlah pegulaga pegujia pertama 2 = jumlah pegulaga pegujia kedua Dega derajat kebebasa df =df 2 = - da tigkat kepercayaa 99%, maka diperoleh F tabel = F (0,0; 9; 9) = 5,35 (Tabel 5). Dari data perhituga tersebut maka diketahui bahwa F hitug > F tabel. Dega demikia dapat disimpulka bahwa dega tigkat kepercayaa 99% maka µg Hg/L 20 µg Hg/L merupaka regresi liear amu kadar mercury 20 µg Hg/L buka LoL metode. Oleh karea uji-f ditolak dalam peetua LoL, maka dilakuka pegulaga pegujia mercury pada kadar 20 µg Hg/L da meghasilka data sebagai berikut: 43

9 Ecolab Vol. 9 No. Jauari 205 : 0-46 Tabel 6: Peetua LoL utuk pegujia Mercury dalam air (revisi) Kadar (μg/l) Abs Abs 2 Abs 3 Abs 4 Abs 5 Abs 6 Abs 7 Abs 8 Abs 9 Abs 0 Sd Abs 0,024 0,0090 0,006 0,0088 0,009 0,0090 0,0097 0,005 0,02 0,020 0, , , , ,88 5 0, ,2306 0,2309 0,2296 0,230 0,2299 0,2334 0,2302 0,2290 0,237 0,2322 0,0024 Simpaga baku hasil pegulaga dibadigka da diperoleh: Dega df =df 2 =- da tigkat kepercayaa 99% maka diperoleh F tabel = F (0,0; 9; 9) = 5,35 (Tabel 2) sehigga F hitug < F tabel. Dapat disimpulka bahwa dega tigkat kepercayaa 99% maka µg Hg/L 20 µg Hg/L merupaka regresi liear da 20 µg Hg/L merupaka LoL. SIMPULAN Peetua uji liearitas kurva kalibrasi metode pegujia air raksa (Mercury, Hg) dalam air da air limbah secara spektrofotometri serapa atom (SSA) uap digi sesuai SNI : 20 telah dilakuka melalui perbadiga simpaga baku residual regresi liear dega simpaga baku residual poliomial kuadratik. Pembuktia liearitas kurva kalibrasi dilakuka dega aalysis of varia (aova). Peroleha ilai Multiple R = 0,9996 da ilai Sigificace F = , membuktika bahwa garis yag terbetuk dari kurva kalibrasi merupaka garis regresi liear. Hasil pegulaga pegukura 0 kali dilakuka pada kadar redah ( µg Hg/L) da kadar tiggi (20 µg Hg/L) utuk meghitug simpaga baku da diperoleh F hitug = 3,348. Dega derajat kebebasa df =df 2 =- da tigkat kepercayaa 99% maka diperoleh F tabel = F (0,0; 9; 9) = 5,35, artiya F hitug < F tabel maka dapat disimpulka bahwa µg Hg/L 20 µg Hg/L merupaka regresi liear da 20 µg Hg/L merupaka level of liearity (LoL). DAFTAR PUSTAKA () Stadar Nasioal Idoesia, SNI : 20, Air da Air limbah Bagia 78: Cara Uji Raksa (Hg) secara Spektrofotometri Serapa Atom (SSA) Uap Digi atau Mercury Aalyzer. (2) Stadard Methods, Examiatio of Water ad Wastewater 2st Editio, 2005, Method 32. (3) ASTM D 3223, Stadard test method for total mercury i water. (4) Iteratioal Stadard, ISO 8466-, 990, Water Quality Calibratio ad Evaluatio of Aalytical Methods ad Estimatio of Performace Characteristics Part : Statistical Evaluatio of the Liear Calibratio Fuctio. 44

10 Awar Hadi da Asiah : Peetua Batas Liearitas Metode Pegujia Air Raksa dalam Air... (5) Iteratioal Stadard, ISO , 993, Water Quality Calibratio ad Evaluatio of Aalytical Methods ad Estimatio of Performace Characteristics Part 2y: Calibratio Strategy for No-Liear Secod Order Calibratio Fuctio. (6) Hadi, Awar, 2009, Verifikasi Metode Pegujia Parameter Kualitas Ligkuga, Jakarta. Kemeteria Ligkuga Hidup. 45