ESTIMASI KETIDAKP ASTIAN PENGUKURAN LOGAM

Transkripsi

1 -246 ISSN Supriyanto C, t1kk. ESTIMASI KETIDAKP ASTIAN PENGUKURAN LOGAM BERA T Cd, Cr, Cu, Pb DAN Zn DALAM CONTOH UJI LIMBAH PADAT SECARA FAAS Supriyanto c., Samin OK. A. Purwanto Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN ABSTRAK ESTIMASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN LOGAM BERA T Cd, Cr, Cu, Ph DAN Zn DALAM CONTOH UJI LlMBAH PADAT SECARA FAAS. Telah dilakulwn estimasi ketidakpastian pengukuran logam berat Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn dalam contoh uji limbah padat dengan metode nyala spektrometri serapan atom. Perhitungan ketidakpastian dihitung berdasarlwn gabungan dari kesalahan percobaan (tipe A) dan kesalahan berdasarlwn informasi (tipe B). Diperoleh kontribusi kesalahan terbesar berasal dari kesalahan volume penepatan, sedanglwn yang terendah adalah kesalahan yang diberilwn alat uji SSA. Berdasarlwn perhitungan gabungan pada cakupan 0. = 2 dengan confidence level 95 % diperoleh ketidakpastian masing-masing unsur Cd = ± 0,022 I'g/ml, Cr = ± 0,023 I'g/ml, Cu = ± 0,023 I'g/ml, Pb = ± 0,030l'g/ml, Zn = ± O,066I'g/ml. ABSTRACT ESTIMA TION OF UNCERTAINTY MEASUREMENT OF HEA VY METALS SUCH AS Cd, Cr, Cu, Ph DAN Zn IN SOLID WASTE SAMPLES BY FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY. An estimation of uncertainty measurement of heavy metals such as Cd, Cr, Cu, Pb and Zn in solid waste samples has been carried out by flame atomic absorption spectrometry method. Calculation of uncertainty was based on experiment error (type A) and information error (type B). The greatest contribution was obtained from acljustment volume error and the lowest contribution was obtained from instrument (AAS) error. Based on calculated of combinated at confidence level 95 % were obtained Cd = ± 0,022 I'g/ml, Cr = ± 0,023 I'g/ml, Cu = ± O,023l'g/ml, Pb = ± 0,030 I'g/ml, Zn = ± 0,066I'g/ml. PENDAHULUAN Keabsahan, pengujian dan kebenaran pengukuran dan di ketelitian laboratorium hasil sangat tergantung antara lain pad a saran a dan prasarana laboratorium yang memadai, sumber daya manusia (SDM) yang profesional. Sarana dan prasarana yang dimaksud antara lain mempunyai peralatan yang handal dan secara berkala dilakukan kalibrasi oleh laboratorium yang berwenang, prosedur operasional yang baku, metoda analisis yang mutakhir, mempunyai program jaminan mutu perawatan alatnya terdokumentasi, mempunyai struktur organisasi laboratorium yang baik, sistem pengarsipan clan laporan pengujian yang rapi dan baik sehingga tujuan laboratorium pengujian sebagai laboratorium penguji yang terakreditasi dapat tercapai yakni diperoleh sajian data hasil uji yang abash(i). Laboratorium Kimia Analitik P3TM- SATAN merupakan laboratorium pengujian berdasarkan Komite Akreditasi Nasional (KAN), dimana salah satu metode uji yang digunakan adalah metode uji nyala spektrometri serapan atom (FSSA). Salah satu persyaratan yang harus dipenuhi berdasarkan SN adalah adanya nilai ketidakpastian (uncertainty) pengukuran dari suatu metode pengujian. Ketidakpastian didifinisikan sebagai suatu parameter yang menetapkan rentang nilai yang didalamnya diperkirakan nilai benar yang diukur berada. Nilai ketidakpastian pengukuran menggunakan suatu metode uji dapat diperoleh apabila persyaratan yang diperlukan terpenuhi. Persyaratan tersebut seperti penggunaan metode pengujian yang benar dan terkendali, peralatan yang terpelihara, terverifikasi, terkalibrasi, standar acuan, bahan acuan dan personil yang kompeten. Pada penelitian ini penentuan ketidakpastian dilakukan pada perhitungan ketidakpastian Prosldlng PPI - PDIPTN 2006

2 Supriyanto c., dkk. ISSN pengukuran logam-iogam berat Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn dalam contoh uji limbah padat dengan metode nyala spektrometri serapan atom. Untuk mempermudah dalam menentukan ketidakpastian pengukuran, urutan langkah yang harus diperhatian meliputi(2.3) : I. Menyusun suatu model dari langkah pengerjaan. 2. Melakukan inventarisasi semua factor yang dapat memberikan kontribusi kesalahan terhadap hasil akhir dalam bentuk cause and efject diagram dan mengelompokan factor di atas kedalam katagori komponen ketidakpastian. 3. Melakukan estimasi masing-masing komponen ketidakpastian, sehingga ekivalen dengan simpangan baku. 4. Menggabungkan komponen ketidakpastian baku untuk menghasilkan ketidakpastian baku gabungan. 5. Nilai ketidakpastian yang diperoleh diperluas untuk memberikan suatu interval dimana nilai kuantitas yang diukur diperkirakan berada dan pada tingkat kepercayaan tertentu. atas kompor listrik, selanjutnya dilakukan berulangulang. Setelah dingin hasil pelarutan dituang ke dalam labu takar 10 ml dan ditepatkan sampai batas tanda dengan penambahan akuatrides. Pembuatan larutan standar unsur Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn Dibuat 5 (lima) buah larutan campuran masing-masing volume 5 ml, terdiri dari larutan Cu 10 ppm, larutan HN03 I N dan akuatrides sedemikian rupa sehingga konsentrasi Cu dalam masiang-masing larutan campuran bervariasi mulai dari 0, I; 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 ppm, sedangkan konsentrasi larutan asam nitrat dalam masingmasing larutan tetap 0,1 N. Pembuatan larutan standar unsur Cd, Cr, Pb dan Zn dilakukan dengan cara kerja yang sarna pada pembuatan larutan standar Cu dengan variasi konsentrasi masingmasing unsur adalah Cd : 0,05-0,25 ppm, Cr : 1,0-5,0 ppm, Zn 0,1-0,5 ppm, dan Pb 0,5-2,5 ppm. Model sistem pengujian Contoh uji ditimhang (0,2 g) BAHAN DAN TAT A KERJA Bahan Dilarutkan (dengan HF dan UNO,) Pad a penelitian ini digunakan bahan-bahan standar Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn konsentrasi 1000 ppm buatan SDH, bahan pelarut (asam nitrat pekat, dan asam fluorida), contoh uji berupa contoh uji limbah padat, dan akuatrides buatan Lab. Kimia Analitik PHM. Labu 1akar 10 rnl (terka1ibrasi) 1 Ukur.erapan --< Pernb. Staruhr kilibrasi Kalibrasi SAA I Tata kerja Pada penelitian ini digunakan seperangkat alat spektrometer serapan atom buatan Varian, Techtron, Australia. Peralatan dari gelas seperti labu ukur, gelas beker, gelas arloji, peralatan dari teflon seperti beker teflon dan teflon bom digester, neraca analit, kompor listrik, tungku pemanas, pipet efjendorfukuran ~L, ~L, dan ~L. Preparasi contoh uji Ditimbang ± 0,2 g contoh uji dalam teflon bomb digester, dibasahi dengan akuatrides, tambahkan 0,2 ml HF pekat, dan 0,1 ml HN03 pekat. Dimasukkan ke dalam tungku pemanas, dipanaskan pada suhu 150 C selama 4 jam. Hasil pelarutan setelah dingin dituang ke dalam beker teflon dan dipanaskan di atas kompor pemanas. Ditambahkan akuatrides dan dipanaskan kembali di Formula penentuan kadar unsur dalam contoh uji x = _Y_-_b a Kadar(Cx) Xx VxP = -- M Dimana X = konsentrasi un sur hasil persamaan regresi linier Y = serapan hasil pengukuran SSA a = slope b = intersep (I) (2) perhitungan Prosiding PPI PDIPTN 2006 Yogyakarta, 10 Jull 2006

3 248 ISSN Supriyanlo C, dkk. P = faktor pegenceran V = volume penepatan M = berat contoh uji. HASIL DAN PEMBAHASAN Presisi I. Penentuan kadar unsur Cd dalam contoh uji Penentuan konsentrasi regresi unsur Cd dalam contoh uji limbah padat ditentukan dengan teknik pengukuran kurva kalibrasi standar yaitu dengan mengintrapolasikan serapan unsur yang diperoleh kedalam kurva kalibrasi standar unsure. Kadar unsur Cd dihitung berdasarkan rumus (2) di atas, diperoleh kadar unsur dalam contoh uji limbah padat Cx = 0,268 /lglml. 2. Parameter yang memberikan kontribusi kesalahan. Cx A. Kcsalahan yang bcrasal dari kurva kalihrasi standar., /l(cx) massa Labu ~ I kurn--->ol 1 Tabell. Data kurva kalibrasi unsur standar Cd V M Kons. 0,100,194 0,2 0,3 0,4 0,50,374 0,707 0,192 0,543 0,548 0,710 0,869 0,874 0,868 0,370 0,194 0,539 0, (ppm) No Aj 1. Gambar J. Jdentifikasi sumber ketidakpastian Pad a Gambar I, disaj ikan identifikasi sumber ketidakpastian atau cause and effect diagram yang menunjukan sumber-sumber yang dapat memberikan kontribusi kesalahan. Berdasarkan kesalahan-kesalahan yang diperoleh kemudian dilakukan evaluasi terhadap kesalahan tersebut. Kesalahan dengan katagori tipe A adalah evaluasi ketidakpastian yang berasal dari efek acak (random) dan berdasarkan asumsi distribusi normal. Kesalahan dengan kategori tipe B adalah evaluasi ketidakpastian yang berasal dari efek acak dan sistematik dan merupakan kutipan ketidakpastian (quoted uncertainty) yang diperoleh dari sumber informasi seperti sertifikat, spesifikasi pabrik tentang alat uji, catalog, handbook dl!. Evaluasi kesalahan yang diperoleh kemudian dilakukan penggabungan kesalahan menjadi kesalahan dengan suatu rentang tunggal (ketidakpastian). Untuk memperoleh ketidakpastian pada analisis unsur-unsur Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn dalam contoh uji limbah padat, urutan langkah perhitungan yang dikerjakan adalah penentuan kadar un sur dalam contoh uji limbah padat, kemudian penentuan parameter yang dapat memberikan kontribusi kesalahan. Sebagai contoh perhitungan ketidakpastian unsur disajikan contoh perhitungan ketidakpastian unsur Cd dalam contoh uji limbah pad at, dengan langkah-iangkah sebagai berikut : Berdasarkan data kurva kalibrasi diperoleh data-data harga regresi r = 0,9998, persamaan garis linier A = 1,689 C + 0,0299 dengan A = serapan, C = konsentrasi, BI = 1,689 dan Bo = 0,0299, P = 3, n = 15, C average = 0,3 /lglml. Kesalahan yang berasal dari kurva kalibrasi standar dihitung berdasarkan formula kalibrasi standar unsur Aj = BI C; + Bo dengan Aj = nilai pengukuran serapan ke j, C; = nilai konsentrasi larutan ke I, B,= slope, Bo = intersep. Harga /l(cx) dihitung dengan formula: /l(cx) S Sxx ~ L~+ ~ + (Cx - Cf BI ~ P n Sxx t[(a)-(bo+big)r )=1 n - 2 n 2 = I(G-c) )=1 Dari perhitungan berdasarkan rumus 3, 4, dan 5, diperoleh harga S = 0,005713, dan harga Sxx = 0, I, harga /l(cx) = 2,166 x 10.3/lglml. (3) (4) (5) Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Yogyakarta, 10 Jull 2006

4 SlIpr(I'II/I(tI C, tlkk. ISSN R 249 B. Kcsalahan yang bcrasal dari ncraca, l1(mx) Tabcl 3. Data erhitun an kesalahan neraca No. Kuantitas Nilai I. Presisi ± 0,00 I 2. Linieritas ± 3. Kontribusi dari neraca 0, Total, l1(mx) = 1, ' *) Dari ~(5,7735.1O-4)2 +(6, )2 = 9, **)Dari= ~(4, )2 +(9, )2 = 1, C. Kcsalahan yang berasal dari volume, I1(Vx) Tabel 4. Kctidakpastian dari V No. I Kuantitas I. Volume labu takar 2. Repeatabilitas (diukur) 3. ± 5 e variasi suhu Nilai (ml 10 ± 0,015 Total I1(VX) = 1, ' **) *) Dari ekspansi volume air ± 5 e, koef. Muai air = 2,1.10'4 per e Ekspansi = ± (10 x 5 x 2,1.10"') ml = 1,05 x 10-2 **)Dari = ~(8,6603.1O-4)2 + (2, )2 + (1, )2 = 1, ml, 8, '" 2, '3 1,05x 10'2") Tipe B A B D. Ketidakpastian berasal dari kemurnian unsur Cd I1(P) P) 0,002N3= 1, '3 E. Ketidak pastian alat uji AAS, I1(AAS). Tabel 6. Ketidak astian dari alat uii AAS No. Kuantitas I. Akurasi alat AAS 2. Re roduksibilitas Total, I1(AAS) = 2, *) Dari = ~(5,7735.1O-5)2 + (2, )2 = 2, ~ 0,000IN3=5,7735.IO' 0,0005N3= 2, '" F. Ketidak pastian yang berasal dari sera pan, l1(a.). Tabcl 7. Kctidak astian dari sera an, No. Kuantitas ml I. Akurasi alat AAS 0,0001N3 = 5, ' 2. Reproduksibilitas 0,0005N3 = 2, '" Total konstribusi alat 2, '40) Repeatability pengukuran a. 7, ,488± 1, '3 7, U) Total, l1(a.) = 7,7793 x 10 *) Dari= ~((5,7735.1O-5)2 +(2, )2) = 2, **) Dari = ~(2,9439.1O-4)2 + (7, )2 = 7, Tipe B A A Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan BATAN

5 250 ISSN Supriyanto C, dkk. G. Ketidakpastian gabungan, Il(Gab) Il(Gab) = ~(flcx)2 + (J1mX)2 + (flvx) 2 + (flp) 2 + (,uaas) 2 + (flllx) 2 = 0,0112 Ketidakpastian diperluas dengan nilai cakupan x = 2 untuk con vidence level 95 % menjadi 2 x 0,0112 ppm, diperoleh Il(Gab) = 0,0224 ppm. Berdasarkan perhitungan, dapat ditentukan ketidakpastian unsur Cd dalam contoh uji Iimbah padat yaitu 0,0224 ppm sehingga kadar Cd menjadi 0,268 ± 0,0224 ppm. Perhitungan datadata kontribusi kedidakpastian unsur yang lain (Cr, Cu, Pb dan Zn) dilakukan dengan cara kerja yang sarna seperti pada unsur Cd, seperti disajikan pada Tabel 8 sebagai berikut. Tabel 8. Data kontribusi ketidakpastian unsur Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn Unsur Cd Cr Cu Pb Zn,,Cx, 2, ' 1,240.10,2 3, ,3 1, ,2 2, ,2 1, ' 7, , '4 8, '4 1, '3 7, ,3 Data ketidakpastian unsur Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn diperoleh dengan menghitung ketidakpastian gabungan pad a Tabel 8, kemudian dilakukan perluasan ketidakpastian pad a nilai cakupan a = 2 untuk confidence level 95 % untuk masing-masing unsur seperti disajikan pada Tabel 9 sebagai berikut : Tabel 9. Data kadar unsur dan ketidakpastian unsur Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn dalam contoh uji limbah padat. ml I Unsur Cd Cu Zn Pb Cr Kadar ketidakpastian 0,690 0,880 0,268 0,159 0,137 ± 0,030 0,023 0,066 0,022 No. ( KESIMPULAN I. Berdasarkan perhitungan disimpulkan urutan terbesar yang memberikan kontribusi ketidakpastian adalah kesalahan volume (penepatan), sedangkan yang terkecil adalah kesalahan yang diberikan oleh alat uji. 2. Berdasarkan perhitungan diperoleh ketidakpastian unsur Cd, Cr, Cu, Pb dan Zn masing-masing Cd = ± 0,022 Ilglml, Cr = ± 0,023 Ilglml, Cu = ± 0,023 Ilglml, Pb = ± 0,030 Ilglml, Zn = ± 0,066 J.lglml. DAFT AR PUST AKA 1. Badan Standardisasi Nasional, "Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian dan Laboratorium Kalibrasi, SNI SUMARDI, Ketidakpastian pengukuran/pengujian: kursus estimasi ketidakpastian pengukuran untuk menunjang penerapan ISO/IEC Guide 17026, Pusat Penelitian Kimia LlPI, Bandung April JULIA KARTASUBRATA, Dasar Ketidakpastian Pengukuran, Pelatihan Ketidakpastian Pengukuran, P3TM-BA TAN Yogyakarta Nopember Prosiding PPI - PDIPTN 2006

6 Supriyallto c., dkk. ISSN / TANYAJAWAB Sukirno Parameter apa saja yang diperlukan untuk mengukur ketidakpastian ini? Standar yang dipakai padat atau cair, dan cara pembuatannya, untuk digunakan dalam percobaan FAAS? Supriyanto C. - Parameter yang diperlukan adalah kesalahan yang berdasarkan percobaan (Iipe A) dan kesalahan kemudian dilakukan penggabungan. - Standar yang digunakan adalah larutan slandar Spectrosol buatan BDH dengan konsentrasi masing-masing unsur 1000 ppm. Prosiding PPI PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan BATAN