PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Vogyakarta, 28 Agustus 2008

Transkripsi

1 PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR Vogyakarta, 28 Agustus 2008 DEKOMPOSISI CUPLIKAN BIOLOGIS MENGGUNAKAN TEKNIK TEFLON BOM DIGESTI UNTUK VALIDASI METODE NYALA SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SSA) Purwanto A., Ashar Andrianto PTAPB BATAN ABSTRAK DEKOMPOSISI CUPLIKAN BIOLOGIS MENGGUNAKAN TEKNIK TEFLON BOM DIGESTI UNTUK VALIDASI METODE NYALA SPEKTRO-METRI SERAPAN A TOM (SSA). Telah dilakukan dekomposisi cuplikan biologis (bovine liver) menggunakan teknik teflon bom digesti untuk validasi metode nyala spektrometri serapan atom (SSA). Cuplikan bovine liver dengan berat tertentu diamasukan ke dalam tabung yang terbuat dari teflon, kemudian ditambahkan 1,0 ml asam nitrat pekat. Tabung ditutup rapat dimasukan dalam tabung stainless steel, kemudian dipanaskan dalam tungku pemanas pada suhu 150 C selama 4 jam. Validasi alat uji menunjukan alat uji SSA masih layak digunakan sebagai alat uji dengan perolehan harga presisi dan kepekaan alat uji SSA masing-masing 0,019 ppm dan 0,65 %, masih berada di bawah batas yang diijinkan. Validasi metode uji dengan menentukan kadar Fe, Cu, dan Zn dalam cuplikan SRM Bovine Liver menunjukan kadar unsur tersebut berada dalam rentang konsentrasi yang ada dalam sertifikat. ABSTRACT THE DECOMPOSITION OF BIOLOGYCAL SAMPLE USING TEFLON BOMB DIGESTION TECHNIC FOR VALIDA T/ON OF FLAME A TOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY METHOD. The decomposition of biologycal samples using Teflon bomb digestion technic for validation of flame atomic absorption spectrometry method have been carried out. Certain weight of biological samples such as standard reference materials Bovine Liver was put in a Teflon tube then added 1ml nitric acid. Then the tube was closed, and then put into stainless steel tube and then heat at 150 c during 4 hour. The precision and sensitivity were obtained ppm and 0.65 % respectively. It show that the instrument at the pennissible limit. The validation of flame atomic absorption spectrometry method showed by the content of Fe, Cu. and Zn elements in the content of certificate legend. PENDAHULUAN Dalam kegiatan proses kimia, produksi, penelitian dasar, penelitian terapan atau penelitian lainnya, analisis kimia merupakan pendukung utama yang sangat dibutuhkan untuk mengetahui apakah rangkaian kegiatan yang sudah dilakukan benar-benar sesuai dengan rancangan atau tidak. Kesalahan dalam analisis kimia akan berakibat fatal, karena kesalahan analisis kimia akan menimbulkan kesalahan dalam pembahasan, perhitungan, penentuan diagnosa dan sebagainya. Keberhasilan dalam analisis kimia ditunjukkan dari keabsahan data hasil uji. Berdasarkan SNI , data hasil uji dikatakan absah apabila data uji tersebut mempunyai presisi dan akurasi yang baik dan mampu telusur (traceability)(1,2j, Laboratorium Kimia Analitik PTAPB BAT AN, merupakan laboratorium penguji yang sudah terakreditasi oleh Komite Akreditasi Nasional (KAN), sehingga salah satu tujuan utama yang harus dicapai adalah dihasilkannya data hasil uji yang absah (valid). Salah satu metoda uji yang mendukung di Laboratorium Kimia Analitik adalah metoda nyala spektrometri sera pan atom (SSA). Cuplikan yang dianalisis dalam metoda SSA adalah berbentuk larutan, sehingga permasalahan yang selalu muncul adalah pada proses pelarutan 96 ISSN Purwanto A. dkk

2 cuplikan baik cuplikan biologis, lingkungan, industri, maupun limbah. Permasalahan yang muncul antara lain adalah kontaminasi pada hasil pelarutan, dan pelarutan yang kurang sempurna, masing-masing dapat menimbulkan bias pada data hasil uji yang diperoleh. Salah satu teknik pelarutan untuk memperkecil terjadinya kontaminasi pada proses pelarutan cuplikan, adalah dengan menggunakan teknik pelarutan teflon born digester. Teknik teflon born digester merupakan teknik pelarutan dengan menggunakan tabung yang terbuat dati teflon yang berada dalam suatu tabung terbuat dari stainless steel, tertutup rapat dan pada tekanan dan suhu tinggi. Keuntungan yang diperoleh antara lain proses pelarutan yang cepat, biaya murah, aman, dapat menekan kemungkinan hilangnya unsur logam yang mudah menguap, dan dapat mengurangi kemungkinan terjadinya kontaminasi(3). Persyaratan lain untuk memperoleh keabsahan data hasil uji berdasarkan pada SNI , adalah validitas metode uji dan alat uji yang digunakan. Validitas metode uji diperoleh dengan melakukan analisis bahan standar pembanding (standard reference material, SRM) yaitu bahan yang sudah diketahui kadar unsur dalam bentuk sertifikat. Metode uji dikatakan valid apabila kadar hasil analisis berada dalam rentang kadar yang ada dalam sertifikat. Sedangkan validitas alat uji ditunjukkan dari perolehan kepekaan dan presisi alat uji. BAHAN DAN TATA KERJA Bahan Bahan-bahan yang digunakan meliputi cuplikan SRM bovine liver buatan NBS USA, larutan standar spektrosol Fe, Cu, Zn masingmasing buatan BDH, HN03 pekat, HCI04 masingmasing buatan Merck, dan akuabides buatan laboratorium Kimia Analitik PTAPB-BA TAN. Alat Alat yang digunakan seperangkat alat uji spektrofotometer serapan atom tipe AA 300-P buatan Varian, Techtron, Australia, teflon born digester, furnace, peralatan gelas seperti labu takar 10 ml, 50 ml, gelas beker 50 ml, pipet mikro ukuran IJ.L, IJ.L IJ.L. Tata Kerja I. Preparasi awal cuplikan SRM Cuplikan SRM bovine liver dikeringkan dalam oven pada suhu 80 C selama 4 jam,menggunakan wadah gelas beker 10 ml. Hasil pengeringan setelah dingin ditimbang masingmasing 0,2 g dalam tabung teflon. Ditambahkan asam nitrat pekat dimasukan ke dalam tabung terbuat dari stainless steel, kemudian ditutup rapat dan dimasukan ke dalam tungku pemanas, dipanaskan pada suhu 150 C selama 4 jam. Hasil pelarutan setelah dingin dituang ke dalam gelas beker, dipanaskan di atas kompor pemanas, sampai hampir kering kemudian ditambahkan 0,2 ml asam perkhlorat dan ditambahkan akuabides secara berulang. Hasil pelarutan setelah dingin ditepatkan ke dalam labu takar 10 ml, ditambah akuabides sampai tanda batas. 2. Optimasi kondisi analisis unsur Fe, Cu, dan Zn. Kondisi optimum analisis unsur Fe, Cu, dan Zn diperoleh dengan mengukur serapan yang maksimum dari larutan standar Fe, Cu, dan Zn dengan konsentrasi Fe 5 ppm, Cu, dan Zn masingmasing 2 ppm. Pengukuran serapan dilakukan pada panjang gelombang maksimum masing-masing unsur pada setiap perubahan laju alir cuplikan, laju alir udara dan asetilen, arus lampu, lebar celah, dan tinggi pembakar. 3. Kepekaan dan presisi alat uji. Dibuat 25 ml larutan campuran yang terdiri daticu 100 ppm, HN03, dan akuabides sedemikian rupa sehingga konsentrasi Cu dalam larutan 2 ppm, dan konsentrasi HN03 0, I N. Kepekaan alat uji ditentukan dengan mengukur serapan larutan tersebut sebanyak 3 kali pengukuran, sedangkan presisi alat uji ditentukan dengan mengukur serapan larutan tersebut sebanyak 6 kali pengukuran pada kondisi optimum analisis. 4. Analisis Kadar Fe, Cu, dan Zn dalam cuplikan SRM Dibuat 5 buah larutan campuran yang terdiri dari Fe 100 ppm, Cu 100 ppm, dan Zn 10 ppm, HN03 IN dan akuabides sedemikian rupa sehingga konsentrasi HN03 dalam masing-masing larutan campuran tetap 0, I N, sedangkan konsentrasi Fe, Cu, dan Zn dalam masing-masing iarutan campuran bervariasi Fe mulai dari ; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 ppm, Cu dan Zn masing-masing 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; ppm. Masing-masing larutan campuran diukur serapannya pada kondisi analisis yang optimum dari masing-masing unsur. ~adar unsur Fe, Cu, dan Zn dalam cuplikan ditentukan dengan cara mengintrapolasikan serapan cuplikan pada kurva standar campuran, konsentrasi yang diperoleh dihitung kembali dengan faktor pengenceran. HASIL DAN PEMBAHASAN Permasalahan yang selalu muncul pada penentuan kadar unsur logam dalam cuplikan padatan dengan metoda nyala spektrometri serapan atom adalah preparasi pelarutan cuplikan sampai Purwanto A, dkk ISSN

3 diperoleh cuplikan dalam bentuk larutan. Permasalahan tersebut seperti kemungkinan kontaminasi yang terjadi, apalagi bila unsur yang ditentukan dalam katagori trace element. Hasil pelarutan memberikan kelarutan yang kurang sempurna, sehingga dapat menyebabkan bias pada data hasil uji yang diperoleh. Demikian juga penentuan kadar unsur Fe, Cu, dan Zn dalam SRM Bovine Liver masuk dalam kategori trace element, sehingga semua perjakuan terhadap cuplikan diperlakukan secara trace element. Perlakuan secara trace element terhadap cuplikan antara lain meliputi persiapan wadah, pencucian peralatan, teknik pelarutan, dan teknik penyimpanan bila analisis belum siap dilakukan. Sebelum digunakan wadah direndam dalam larutan asam nitrat (I : 3) selama satu malam, kemudian dibilas dengan akuabides 3 4 kali sampai diperoleh ph air bekas cucian menjadi netral. Dikeringkan dalam oven pada suhu DC, setelah kering dimasukan ke dalam kantong-kantong plastik dan disimpan dalam almari di ruang bebas debu. Pada Gambar I, disajikan teknik pelarutan menggunakaj1 tetlon born digester, dengan pelarut yang digunakan asam nitrat pekat. Pada pelarutan menggunakan teknik tetlon born digester, cuplikan dengan berat tertentu dimasukan ke dalam tetlon berbentuk tabung kemudian ditambahkan pelarut asam nitrat pekat, ditutup rapat dan dimasukan ke dalam tabung terbuat dari stainless steel, kemudian dimasukan dalam tungku dan dipanaskan pada suhu 150 DCselama 4 jam. Pelarutan dengan sistim tertutup, menyebabkan efisiensi penggunaan asam nitrat sebagai pelarut menjadi maksimal karena asam nitrat yang hilang relatif sedikit dan proses dekomposisi akan lebih sempurna. Disamping itu dapat i"'" menekan ;,.. terjadinya kontaminasi yang dapat terjadi yang diakibatkan penggunaan 2. I. Syarat pelarut acuan, asam. %(4) ppm(4). ~'0 ~r.,...~i ""-.;;.,:;rk.l',t.. :....;.I.,._! "'~:;-j?~i~i,.--'-"-"--''''~li f1 ~S~J... '1 j.-n.if.' 1~[ B rn::.;:w'i"c) ' -.oj C (te.tlo ) r.,. '" :..::;-~I:,n (hblulg ata1nlea.bel) v.. \.'-'>._;.:.,;_..-'"-_.~ r----'--'~~ o ern 1 tetlo ) Gambar I. Teflon born digester untuk pelarutan Dibandingkan dengan pemanasan secara terbuka yaitu pelarutan menggunakan kompor listrik atau pemanasan secara terbuka, penggunaan tetlon born digester lebih murah, dan relatif lebih cepat. Pada Tabel I disajikan data kondisi analisis yang optimum untuk unsur-unsur Fe, Cu, dan Zn. Kondisi optimum analisis diperoleh dengan cara mengukur serapan yang maksimum dari larutan standar Fe, Cu, dan Zn dengan konsentrasi Fe 5 ppm, Cu, dan Zn masing-masing 2 ppm. Pengukuran serapan dilakukan pada panjang gelombang maksimum masing-masing un5ur pada setiap perubahan laju alir cuplikan, laju alir udara dan asetilen, arus lampu, lebar celah, dan tinggi pembakar. Tabel I. Kondisi optimum unsur-unsur Cu, Cr dan Zn 284,3 0,25 2,47 13,5 4,5 14 Fe 1, ,5 13, ,9 Zn 1,0 Cu 324,8 2,5 Parameter lain yang berpengaruh dan perlu mendapatkan perhatian agar diperoleh data hasil uji yang mempunyai validitas sesuai persyaratan adalah parameter alat uji, dan metode uji yang digunakan. Kelayakan alat uji ditunjukan dengan perolehan verifikasi terhadap alat uji, berupa kepekaan dan presisi alat uji. Sedangkan kelayakan metode uji ditunjukan dengan perolehan data hasil uji pada bahan pembanding (SRM). Kepekaan dan presisi alat uji SSA ditunjukan pada Tabel 2 sebagai berikut : Tabel2. No Data kepekaan dan presisi alat uji AAS Kepekaan, Presisi, Parameter % ppmcu 2 oorn 0,040 0,019 0,65 1,0 Pada Tabel 2 disajikan data kepekaan dan presisi yang menunjukan kelayakan alat uji (AAS). Harga kepekaan alat uji diperoleh dengan mengukur serapan larutan standar Cu konsentrasi 2 ppm dengan 3 kali pengukuran. Berdasarkan data serapan yang diperoleh dihitung kepekaan alat uji (S) dengan formula S = 0,0044 (C/A) dimana C1 adalah konsentrasi dan A1serapan standar Cu yang dipilih. Nilai presisi alat uji (s) diperoleh dengan mengukur serapan larutan standar Cu konsentrasi 2 ppm dengan 6 kali pengukuran. Berdasar data serapan yang diperoleh, dihitung presisi alat uji (s) dengan formula s = (A-B) x 0,40, dengan A = nilai serapan tertinggi dan B = nilai serapan terendah dari 98 ISSN Purwanto A. dkk

4 6 nilai serapan yang diperoleh. Berdasarkan perhitungan diperoleh data kepekaan dan presisi alat uji SSA masing-masing 0,019 ppm dan 0,65 % (Tabel 3). Berdasarkan data tersebut, alat uji SSA masih layak digunakan dengan kepekaan dan presisi yang masih berada di bawah batas persyaratan perolehan kepekaan < 0,040 ppm dan presisi alat uji < 1 %(4). Kelayakan metode uji ditunjukan dengan perolehan kadar unsur hasil analisis pada SRM Bovine Liver buatan NBS USA. Kadar unsur dalam SRM ditentukan dengan metode kurva kalibrasi standar yaitu dengan carn mengintrapolasikan serapan cuplikan SRM ke dalam kurva kalibrasi masing-masing unsur, sehingga akan diperoleh harga konsentrasi regresi. Kadar unsur dihitung berdasarkan faktor pengenceran dan berat SRM. Metode uji dikatakar. Unsur Zn Fe Cu layak apabila kadar hasil (r) analisis yang dilakukan berada dalam rentang kadar yang ada dalam sertifikat SRM, seperti disajikan pada Tabel 3 sebagai berikut : Tabel 3. Kadar Fe, Cu, dan Zn dalam SRM Bovine Liver. SRM Bovine Liver 160± 8 l27± 16!~1,1i'1.?_? 160,1 ± 4,2.'"-, ,4 ± 4,2 Pengukuran kadar unsur dalam cuplikan dilakukan dengan mengukur serapan unsur pada kondisi yang optimum, kemudian serapan yang diperoleh diintrapolasikan ke dalam kurva kalibrasi standar masing-masing unsur, kurva kalibrasi standar Fe, Cu, dan Zn disajikan pada Gambar 2 dan Gambar 3. Pada Gambar 2 dan 3 disajikan hubungan antara serapan dan konsentrasi Fe, Cu, dan Zn. Berdasarkan perhitungan secara statistik diperoleh persamaan garis, dan harga regresi linier yang mendekati I, sehingga secara analisis kurva kalibrasi tersebut dapat digunakan (Tabel 2) C <II g Q; (/) r = 0,99997 Y = 0,1378 X + 0, Konsentrasi Fe (ppm) Gambar 2. Kurva kalibrasi standar Fe 2.5 0,7 0,6 i,4 <II JJ,3 0,2 0,1 0,0 0,1 r = 0,9997 Y = 1,193 X + 0,0103 Gambar 3. Kurva kalibrasi standar Cu dan Zn Tabel4. Persamaan regresi dan batas deteksi unsur Cd, Cr, Pb Y = (ppm) 0,1378X Persamaan 0,231X 1,193X deteksi 0,01 0,05 0,03 Batas+ 0,01030,9997 0,00090,9999 0,03350,9999 regresi korelasi Koefisien Persamaan garis yang diperoleh kemudian digunakan untuk menghitung konsentrasi regresi masing-masing unsur dalam cuplikan. Kadar unsur Fe, Cu, dan Zn dihitung berdasarkan konsentrasi regresi yang diperoleh dikalikan dengan faktor pengenceran dan faktor berat cuplikan. KESlMPULAN Berdasarkan perolehan kadar unsur Fe, Cu, dan Zn dalam cuplikan SRM Bovine Liver yang berada dalam rentang konsentrasi yang ada dalam sertifikat SRM, maka dapat disimpulkan bahwa pelarutan cuplikan padatan menggunakan teknik pelarutan tetlon born digester sangat sesuai untuk analisis unsur kelumit. Berdasarkan perhitungan harga kepekaan dan presisi alat uji SSA dengan metode nyala masih layak digunakan sebagai alat uji. DAFTAR PUSTAKA I. ANONIM, Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian dan Laboratorium Kalibrasi, BSN, Jakarta, :WOO. 2. SAMIN DKK, "Standardisasi Spektrometer Serapan Atom Dengan Kalibrasi", Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Standardisasi Dan Jaminan Mutu, Jakarta, KENSAKU OKAMOTO, KEIICHIRO FUW A, "Low-Contamination Digestion Bomb Method Using Teflon Double Vessel For Biological Materials", Journal Of Analytical Chemistry, Vol. 56, No.9, Cu Purwanto A, dkk ISSN

5 Pusal Teknologi Akseleralor Dan Proses Bahan 4. ASTM E , "Standard Practice For Flame Atomic Absorption Analysis", National Institute of Standard and Technology, Certificate Reference Materials 1577b Bovine Liver, 1991 TANYA JAWAB Sumijanto ~ Mengapa dipilih unsur Cu yang digunakan untuk kalibrasi/menentukan kepekaan dan presisi? Purwanto ~ Dipi/ih unsur Cu 2,0 ppm untuk menentukan kepekaan dan presisi karena unsure Cu mempunyai sifat potensial ionisasinya menengah tidak ter/alu besar/tidak ter/alu kecil, sehingga dalam nyala spektrofotometri serapan atom Cu tidak mudah terionisasi. Purwoto ~ Apa keuntungan/kerugian dekomposisi cuplikan biologis SRM Bovine Liver menggunakan teknik Teflon bomb digester? Purwanto ~ Dekomposisi cuplikan SRM Bovine Liver dengan teknik Teflon bomb digester dibandingkan dengan pelarutan system terbuka (dengan kampor pemanas) : a. Penggunaan asam nilrat bisa efisien, hanya per/u sedikil bi/a disbanding dengan pelarutan biasa. b. Mencegah/mengurangi kemungkinan terjadinya kontaminasi dari penggunaan pelarut asam dan kontaminasi dari pengaruh luar. c. Waktu pelarutan lebih cepat. d. Kerugiannya maha/. investasi peralatan yang 100 ISSN Purwanto A. dkk