Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 PENENTUAN URANIUM KONSENTRASI RENDAH DENGAN METODA SPEKTROFOTOMETER UV-VIS Syamsul Fatimah, Sutri Indaryati, Yanlinastuti ABSTRAK PENENTUAN URANIUM KONSENTRASI RENDAH DENGAN METODA SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS, telah dilakukan penentuan uranium didalam fasa air hasil dari ekstraksi TBP/OK 30% dengan kecepatan pengadukan 1000 rpm selama 10 menit. Tujuan dari penenlitian ini adalah untuk mempelajarilmenguasai kandungan uranium yang tidak terekstraksi dalam fasa air. Analisis dilakukan dengan pengomplek arsenazo III, karena uranium dalam senyawa nitrat bereaksi dengan arsenazo III dan pembentukan senyawa komplek terjadi pada ph 2.5 untuk uranium valensi VI, sedangkan uranium valensi IV terbentuk pada ph 1.0. Hasil analisis menunjukkan bahwa kandungan uranium di dalam fasa air hasil dari ekstraksi TBOIOK dengan perbandingan 3:7 dengan kecepatan ekstraksi 1000 rpm selama 10 menit adalah berkisar 1%. Kata Kunci : Spektrofotometri uv-vis, Fasa air. PENDAHULUAN Elemen bakar dispersi tipe oksida maupun tipe silisida adalah elemen bakar yang telah digunakan pada reaktor penelitian nuklir serbaguna G.A. Siwabessy di Serpong. Kini di reaktor itu telah semua digunakan elemen bakar tipe silisida (U3Siz-AI). Pengetahuan mengenai burn-up mutlak dari bahan bakar paska iradiasi itu menjadi sang at penting untuk mengetahui kualitas bahan,bakar dan integritas elemen bakar nuklirnya setelah iradiasi. Penentuan burn-up biasanya dihitung dari fraksi bakar yang terkandung didalam bahan bakar tersebut. Untuk mendukung kegiatan ini dalam analisis kandungan uranium dapat digunakan beberapa metoda antara lain: Spektrometer a dan y, Spektrofotometer Uv-Vis, Potensiometer dan alat elektroda disposisi. Tujuan dari pad a penelitian ini adalah untuk mempelajarilmenguasai kandungan uranium yang tersisa (yang tidak terekstraksi) dalam fasa air dari hasil ekstraksi dengan TBP/OK 30%. Untuk menentukan kandungan uranium dalam fasa air tersebut dapat digunakan septrofotometer uv-vis[1]. Metoda spektrofotometri uv-vis adalah salah satu metoda analisis kimia untuk menentukan unsur logam, baik secara kualitatif dan secara kuantitatif. Analisis secara kualitatif berdasarkan pada panjang gelombang yang ditunjukkan oleh puncak spektrum (190 nm sid 900 nm), sedangkan analisis secara kuantitatif berdasarkan pada penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media. Intensitas ini sangat tergantung pada tebal tipisnya media dan konsentrasi warna spesies yang ada pada media tersebut. Pembentukan warna dilakukan dengan cara menambahkan bahan pengompleks yang selektif terhadap unsur yang ditentukan[z]. Pada penentuan uranium dengan metoda spektrofotometri uv-vis digunakan penggomplek arsenazo (III) 0,05%[3J, dimana uranium dalam senyawa nitrat bereaksi dengan Arsenazo(llI) membentuk senyawa kompleks uranium -arsenazo yang berwarna unggu kebiruan dengan panjang gelombang senyawa komplek uranium-arsenazo 651,0 nm..pembentukan senyawa kompleks terjadi pad a ph 2,5 untuk uranium dengan valensi VI, sedangkan uranium valensi IV terbentuk pad a ph sekitar 1.0. Pengukuran konsentrasi cuplikan didasarkan pada hukum Lambert-Beer, yang menyatakan hubungan antara banyaknya sinar yang diserap sebanding dengan konsentrasi unsur dalam cuplikan, dengan rumus sebagai berikut[4] : 522
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 A = log 1/10 atau A = a.b.c A = absorbansi a = koefisien serapan molar b = tebal media cuplikan yang dilewati sinar c = konsentrasi unsur dalam larutan cuplikan 10 = intensitas sinar mula-mula I = intensitas sinar yang diteruskan Aplikasi rumusan tersebut dalam pengukuran kuantitatif dilaksanakan dengan cara komparatif menggunakan kurva kalibrasi dari hubungan konsentrasi deret larutan standar dengan nilai absorbansinya. Konsentrasi cuplikan ditentukan dengan substitusi nilai absorban cuplikan ke dalam persamaan regresi dari kurva kalibrasi. METODELOGI 1. Alat 2.Bahan : PENELITIAN Preparasi standar dan cuplikan dilakukan menggunakan alat-alat kimia yaitu: Alat analisis yang digunakan adalah spektrofotometer uv-vis lamda 15, ekstraktor, Eppendolf, labu ukur, gelas piala, ph meter. Bahan standar yang digunakan pada kegiatan ini adalah larutan standar uranium spek 10.000 ppm yang digunakan untuk membuat kurva kalibrasi uranium. Larutan pereaksi yang dipakai adalah larutan arsenazo III 0.05% sebagai bahan pengompleks, dan larutan NaOH, HN03 untuk mengkondisikan ph larutan, sebagai sam pel adalah plat elemen bakar nuklir yang pengkayaan sebanyak 19.76%, serta aquades untuk menanda bataskan larutan hingga volume 25 ml. CARA KERJA A. Pembuatan Kurva Linieritas. Deret standar uranium dibuat dengan konsentrasi uranium bervariasi; Blanko ; 0,2 ppm; 0,5 ppm ; 1,0 ppm ; 1,5 ppm ; 2,0 ppm; 3,0 ppm dan 4,0 ppm dalam piala gelas 25 ml. Selanjutnya pada masing-masing standar tersebut ditambahkan 2 ml larutan arsenazo III 0.05%. Masingmasing deret standar tersebut ditambahkan aquades hingga volume kurang lebih 20 ml kemudian diatur ph larutan kompleks uranium arsenazo pada ph 2,5 dengan menambahhkan asam nitrat 0,1 N dan natrium hidroksida 0,1 N. Setelah ph larutan tercapai maka larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml lalu ditanda bataskan, dan dldiamkan selama 30 menit agar pembentukan senyawa komplek sempurna, larutan standar siap diukur dengan spektrofotometer uv-vis[s]. B. Pembuatan larutan sam pel. Plat elemen bakar dilarutkan dengan asam nitrat pekat, setelah larut diencerkan hingga 10 kali. Larutan ini dipipet 10 ml sebanyak empat kali pemipetan dan diekstraksi dengan larutan TBP/OK 3:7 sebanyak 3 ml pekerjaan ini dilakukan tiga kali ekstraksi dengan alat shaker dengan kecepatan, 1000 rpm. Fasa organik yang dihasilkan dimasukan kedalam labu ukur 10 ml lalu ditanda bataskan dengan TBP/OK, sedangkan fasa air ini dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml. Fasa air ini dipipet masir:g-masing 1 ml dimasukan ke dalam 4 gelas ukur 25 ml, selanjutnya ditambahkan 2 ml larutan arsenazo III 0,05%. Masing-masing larutan sample tersebut ditambahkan aquades hingga volume kurang lebih 20 ml kemudian diatur ph larutan komplek uranium arsenazo pada ph 2,5 dengan menambahkan asam nitrat 0,1 N dan natrium hidroksida 0,1 N. Setelah ph larutan tercapai maka larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml lalu ditanda bataskan, didiamkan selama 30 menit, larutan ini siap diukur dengan spektrofotometer uv-vis[s]. 523
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 c. Penentuan panjang gelombang optimum. Alat dinolkan dengan cara larutan blanko dimasukkan kedalam dua buah cuvet lalu ditekan back corect dan run, setelah alat pada kondisi nol salah satu banko tersebut di keluarkan, kemudian masukkan standar uranium 2 ppm pad a posisi metoda scan maka display akan menampilkan spektrum panjang gelombang optimum untuk uranium dengan pengomplek arsenazo 111(651.0nm ). D. Pengukuran standard dan sam pel. Analisis larutan standar dengan variasi konsentrasi diukur untuk membuat kurva kalibrasi yaitu hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi, dan analisis kandungan sam pel ditentukan dari nilai absorbansi yang diukur dan disubtitusikan ke dalam persamaan regresi yang dihasilkan dari kurva kalibrasi. E. Evaluasi data Rekoveri ekstraksi dapat dihitung dengan memperhitungkan koreksi X (rekoveri terhadap konsentrasi awal U dari perhitungan sertifikat, yaitu : analisis) Konsentrasi U standar sertifikat = Ustd± u mg/g(u30s atau U3Si2) Hasil analisis potensiometri adalah: Fstd± fmg/g ; RA dan faktor X = 1/RA FOstd,mg/g, hasil analisis U fasa TBP/OK (setelah ekstraksi) FAstd, mg/g, hasil analisis U fasa anorganik/air (setelah ekstraksi) Rekoveri ekstraksi, RE ( %) dan rekoveri yang tak-terekstraksi (sisa ekstraksi) RS(%) dihitung dengan rumusan berikut[3]: Rekoveri ekstraksi, RE, % = FO std X 100 Ustd HASIL DAN PEMBAHASAN A. Rekaveri uranium dalam fasa organik. (% ) FO 3.2253.215 3.3173.151 3.2393.298 3.1753.315 3.1853.261 Rerata 198.038 98.292 99.268 99.044 3.2783 3.2470 3.2223 3.2543 32140 3.227 3.196 3.289 3.273 Rekoveri tak - terekstraksi, RS, %, = FAstd X 100 Ustd Tabel1. Konsentrasi uranium didalam PEB Pengulangan ( 9 / I ) Rekaveri U Tabel 1 merupakan data pengukuran kandungan uranium didalam plat elemen bakar nuklir setelah diekstraksi dengan TBP/OK 30% (em pat kali pengulangan), dan data kandungan uranium sebelum diekstraksi. Rekaveri uranium dalam fasa organik cukup bagus hampir 99% sehingga dapat disimpulkan bahwa kemapuan TBP/Ok 30% sudah maksimal. Data ini sebagai acuan untuk mengetahui kandungan uranium yang tidak terekstraksi didalam fasa air. 524
ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 B. Penentuan panjang gelombang optimum. Hasil scanning larutan kompleks uranium-arsenazo(lli) pad a konsentarsi uranium 2 ppm dan 4 ppm didapatkan bahwa panjang gelombang maksimum serapan terjadi pada panjang gelombang 651,2 nm, selanjutnya pada panjang gelombang tersebut dipakai untuk pengukuran konsentrasi uranium dalam larutan standar dan sampel. v,s 1J.4 :) 2 G.U 1~0 90 Gambar 1. Scaning panjang gelombang optimum C. Pembuatan kurvalimier. Tabel 2. Konsentrasi uranium fasa air Konsen 0.936 0.9354 0.6348 0.3468 0.1438 0.2434 0.273 0.372 0.404 0.348 0.145 0.375 0.347 0.635 0.432 0.2761.189 0.3741.632 0.2451.048 0.4051.771 0,006 0.06 0.278 0.246 0.934 0.142 0.144 0..243 0.376 0.249 TelUkur I Konsentrasi 29.733 40.804 26.209 44.284 (ppm) Fasa (ppm) Air Absorbansi Konsen Relata 525
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 112345 g... 0.4 ~ 0.8~ ~ 00.2 0.6 0 Kurva Kalibrasi U Konsentrasi (ppm) Gambar-1 Kurva kalibrasi uranium Pada Tabel 2 tercantum data nilai absorbansi dari masing-masing larutan standar dan nilai absorbansi sam pel fasa air. Kurva kalibrasi uranium dibuat dari hubungan antara konsentrasi masing-masing larutan deret standar dengan nilai absorbansinya dan diperoleh seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Persamaan dan koefisien regresi kurva kalibrasi ditentukan menggunakan metoda "Leasfquare" dan didapatkan y = 0,2213 x + 0,0128 R = 0,9939. Dengan menggunakan persamaan tersebut maka konsentrasi uranium dalam larutan sam pel fasa air dapat dihitung dapat dilihat pada kolom konsentrasi terukur dan konsentrasi uranium dalam fasa air secara total pada kolom konsentrasi fasa air (ppm). D. Penentuan Kandungan Uranium Fasa Air Hasil Ekstaksi Dalam PEB Tabel 3. Konsentrasi Uranium FA Hasil Ekstraksi TBP/OK dalam PEB U3Si 2 Dengan Pengkayaan 19.76% NO Kons1.076 0.90799.268 0.80099.044 1.35198.091 1.24598.038 Fasa Uranium Kons 98.610 100.175 Air ( 99.442 99.686 99.283 99.844 %) Fasa Total ( % Organik Konst ) Tabel 3 ini dapat diketahui kemampuan dari rekaveri ekstraksi (FO) dan rekaveri tak-terekstraksi (FA) dari masing-masing sam pel tersebut di atas. Kemampuan dari ekstraksi TBP/OK 30% hampir 99% dan yang tidak terambil uraniumnya hanya berkisar 1% KESIMPULAN Dari hasil analisis penentuan kandungan uranium dalam fasa air setelah di ekstraksi dengan TBP/OK 30% dengan kecepatan pengocokan 1000 rpm selama 10 menit, dengan menggunakan metoda spektrofotometri uv-vis adalah berkisar 1%. Maka dapat disimpulkan bahwa uranium yang tidak ter-ekstraksi hanya 1% dari jumlah sam pel. DAFTAR PUSTAKA [1] YUSUF NAMPIRA "Diktat coaching spektrofotometer uv-vis" Maret Tahun 2009 [2] PERKIN ELMER & Co Gmbh, " Manual Operation UV-VIS Spentrometer", Lamda 15, April 1992 [3] Description of the Nukem Quality control of fuel element fabrication, part 3, Nukem GmbH, 1962. [4] A.I. VOGEL AND G.H. JEFFRY,''Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis", London, Longman Science and Technology, 1989. [5] INSPECTION SCHEME, MTR Control Fuel Element for the reactor MPR-30, NUKEM, DOCUMENT NO.15-mtr-05-189. 526