STUDI KOMPARASI METODE ANALISIS URANIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER DAN VOLTAMETER Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN Genom7@yahoo.com ABSTRAK STUDI KOMPARASI METODE ANALISIS URANIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER DAN VOLTAMETER. Telah dilakukan studi komparasi metode analisis uranium menggunakan spektrofotometer dan voltammeter. Penelitian dimaksudkan untuk mengkaji keandalan metoda analisis dan performa instrumen dengan memperhatikan parameter linieritas, akurasi, presisi, dan limit deteksi. Uranil nitrat heksahidrat (UNH) digunakan sebagai standar, sedangkan sampel berupa sludge campuran solven tetrabutil fosfat dan kerosen yang mengandung uranium (dari unit pemurnian asam fosfat Petrokimia Gresik). Stripping uranium (U) dalam sampel menggunakan HNO 3 0,5 N yang selanjutnya dianalisis menggunakan kedua instrumen. Analisis terhadap standar menunjukkan bahwa kedua metode menunjukkan linieritas yang baik dengan koefisien korelasi > 0,999. memberikan akurasi 99,34 0,05 % dengan rasio standar deviasi (RSD),03 %; limit deteksi (LD) 0,05 ppm. Voltammetri memberikan akurasi 95,63-0,49 % dengan RSD 3,9%; LD 0,509 ppm. Pada analisis sampel diperoleh hasil yang berbeda nyata; spektrofotometri memberikan konsentrasi U 4,445 ppm dengan RSD 6,74 % sedangkan voltammetri memberikan konsentrasi U 7,693 ppm dengan RSD 9,53 %. Kata kunci: Komparasi, metode analisis, spektrofotometer, voltameter. ABSTRACT COMPARATION STUDIES OF URANIUM ANALYSIS METHOD USING SPECTROPHOTOMETER AND VOLTAMMETER. Comparation studies of uranium analysis method by spectrophotometer and voltammeter had been done. The objective of experiment is to examine the reliability of analysis method and instrument performance by evaluate parameters; linierity, accuracy, precision and detection limit. Uranyl nitrate hexahydrate is used as standard, and the sample is solvent mixture of tributyl phosphate and kerosene containing uranium (from phosphoric acid purification unit Petrokimia Gresik). Uranium (U) stripping in the sample use HNO 3 0,5 N and then was analyzed by using of both instrument. Analysis of standard show that both methods give a good linierity by correlation coefficient > 0,999. Spectrophotometry give accuration 99,34 0,05 % with ratio standard deviation (RSD),03 %; detection limit (DL) 0,05 ppm. Voltammetry give accuration 95,63-0,49 % with RSD 3,9 %; detection limit (DL) 0,509 ppm. On the analysis of sludge samples were given the significantly different in result; spectrophotometry give U concentration 4,445 ppm by RSD 6,74 % and voltammetry give U concentration 7,693 by RSD 9,53%. Keywords: Comparation, analysis method, spectrophotometry, voltammetry PENDAHULUAN M etode analisis mempunyai peran penting dalam banyak kegiatan penelitian, karena kesimpulan yang dapat dirumuskan, tingkat kebenarannya ditentukan oleh akurasi metode analisis yang diterapkan. Kondisi sampel, konsentrasi analit, preparasi yang dibutuhkan, ISSN 40 878 Buku I hal.
ketersediaan bahan dan peralatan, serta tingkat ketelitian yang dikehendaki menjadi bahan pertimbangan dalam memilih metoda analisis. Kegiatan dekontaminiasi dan dekomisioning Unit Pemurnian Asam Fosfat di PT. Petrokimia Gresik (P A F P K G) menimbulkan beberapa macam limbah radioaktif termasuk satu diantaranya berupa sludge yang mengandung uranium dalam solven TBP-Kerosen []. Kegiatan penelitian untuk merumuskan metode pengolahan jenis limbah tersebut membutuhkan metoda analisis uranium. Instrumen analisis di Laboratorium Bidang Pengolahan Limbah yang dapat digunakan untuk keperluan tersebut adalah Spektrofotometer dan Voltameter, seberapa besar keandalan masingmasing instrumen ini perlu diuji komparatif. TEORI DAN TATA KERJA Keandalan metode analisis dapat dilihat dari beberapa parameter yaitu akurasi, presisi, limit deteksi atau sensitivitas. Parameter tersebut dapat dievaluasi dari satu set data analisis yang telah dilakukan. Nilai akurasi menyatakan ketepatan suatu hasil analisis dibandingkan dengan konsentrasi sesungguhnya, nilai prisisi menunjukkan seberapa besar penyebaran nilai dari satu set data analisis dan limit deteksi menyatakan konsentrasi terendah analit yang dapat terukur [,3]. Pada visible spectrophotometry, ke dalam sampel ditambahkan bahan pengomplek yang dengan analit dapat membentuk senyawa kompleks berwarna dengan sifat absorpsi spesifik terhadap sinar monokromatik. Dari spektrum absorpsi dapat diketahui nilai absorban senyawa kompleks pada rentang panjang gelombang yang diamati. Panjang gelombang yang mengalami penyerapan maksimum ditandai sebagai max yang selanjutnya digunakan dalam pengukuran fotometri. Konsentrasi analit sebanding dengan nilai absorban. Ion uranil dengan arsenazo III membentuk kompleks stabil pada ph,5 dan berwarna biru, mempunyai max pada kisaran 650 nm [,4]. Pada diamati arus listrik yang dihantarkan kation dalam larutan sampel ketika diberikan beda potensial di antara elektrodaelektroda. Dari voltamogram dapat diketahui jenis dan konsentrasi kation berdasarkan besarnya potensial serta arus listrik puncak (peak). Untuk meningkatkan kualitas pengukuran digunakan elektrolit yang sesuai dalam larutan sampel [,5]. pada dasarnya menggunakan kaidah polarografi dimana pengukuran arus-voltase menggunakan elektroda tetes merkuri, skema peralatan dapat dilihat pada gambar berikut [,5] : Gambar. Komponen polarografi Pulsa diferensial merupakan teknik voltametri / polarografi yang banyak dipilih saat ini karena lebih sensitif dan memberikan respon berupa peak yang mudah dievaluasi. Sebagai elektroda kerja, elektroda tetes merkuri mempunyai beberapa keunggulan; mempunyai sifat mendekati logam mulia, mempunyai potensial melebihi hidrogen dan mudah dibersihkan. Permukaan aktifnya selalu diperbaharui sehingga sifat-sifat permukaan sangat terjaga [,5]. A. Stripping Ion Uranil Dari Sludge Dipipet 5,0 ml sampel sludge, dimasukkan kedalam corong pisah. Ditambah 5,0 ml HNO 3 0,5 N. Dilakukan penggojogan secukupnya. Dibiarkan fasa air dan organik memisah. Ditampung fasa air untuk analisis. B. Analisis Dibuat larutan uranil nitrat heksahidrat 00 ppm. Dipipet 0,5; 0,30; 0,45; 0,60; dan 0,75 ml ke dalam labu takar 5,0 ml. Ditambahkan,0 ml arsenazo III 0,05% Ditambahkan akuades sampai volume 3 ml. Dituang ke dalam beakerglass 00 ml. set ph,5 dengan HNO 3 atau NaOH (pengukuran dengan ph-meter). Dituang kembali ke labu takar semula 5 ml. Ditambah akuades sampai tanda tera. Dilakukan preparasi sampel seperti standar dengan 5,0 ml fasa air hasil stripping. C. Analisis i) Kalibrasi Pengukuran UNH. Dipipet 40 L larutan standar UNH 000 ppm kedalam Voltameter cell.. ditambah,0 ml HNO 3 N. 3. ditambah 9,0 ml akuades. 4. dilakukan pengukuran voltametri (setting parameter sesuai manual). Buku I hal. ISSN 40 878
5. dilakukan adisi 40 L larutan standar UNH 000 ppm kemudian dilanjutkan pengukuran voltametri. 6. diulangi adisi hingga seluruhnya selesai 7 kali adisi. 7. disimpan data kalibrasi untuk analisis sampel. ii) Analisis Sampel. dipipet 5,0 ml fasa air hasil stripping.. Ditambah 5,0 ml akuades 3. dilakukan analisis voltametri menggunakan kurva kalibrasi dan parameter operasi yang sesuai. 4. disimpan data analisis sampel. HASIL DAN PEMBAHASAN Contoh display analisis spektrofotometri standar UNH dan sampel hasil stripping sludge PAF PKG dapat dilihat pada Gambar berikut: Gambar 4. Kurva kalibrasi voltametri standar UNH Gambar. Scanning spektra absorpsi kompleks U- arsenazo III Gambar 3. Plotting konsentrasi U dalam sampel pada kurva kalibrasi spektrofotometri UNH Contoh display analisis voltametri standar UNH dan sampel hasil stripping sludge PAF-PKG dapat dilihat pada Gambar berikut: Gambar 5. Plotting konsentrasi U dalam sampel pada kurva kalibrasi voltametri UNH. LINIERITAS Untuk uji linieritas dilakukan pengukuran satu seri larutan standar UNH dengan hasil berikut: Tabel. Data analisis standar UNH untuk evaluasi linieritas Konsentrasi Absorban 0,6 0,7, 0,50 Koefisien,8 0,37 korelasi 0,9999,4 0,506 Intercept -0,00978 3,0 0,630 Slope 0,348 L adisi UNH g/l Arus puncak (na) 40 9,0 80 53,0 0 74,9 60 96,7 Koefisien 0,99983 00 9,9 korelasi 40 40,3 Intercept 8,74 80 6,3 Slope 0,553 ISSN 40 878 Buku I hal. 3
Koefisien korelasi data di atas > 0,99 menunjukkan bahwa nilai absorban maupun arus puncak terukur sebanding dengan konsentrasi UNH dalam larutan standar.. AKURASI dan PRESISI Nilai akurasi dapat diketahui dengan mengevaluasi data analisis larutan standar dan sampel. Hasil yang diperoleh sebagai berikut: Tabel. Data analisis standar UNH, untuk evaluasi akurasi dan presisi. ppm Standar Terukur Recovery 0,6 0,594 99,00,,7 0,4,8,784 99,,4,46 00,67 3,0,997 99,90 Rerata + 0,05 Rerata - 99,34 %RSD,03 ppm Standar Terukur Recovery 03,98 0,3 988,906 98,89 000,00 937,84 93,7 94,898 94,9 006,465 00,65 Rerata + 0,49 Rerata - 95,63 %RSD 3,9 Pengujian akurasi menggunakan standar UNH menunjukkan hasil yang baik dengan recovery antara 99,34 s/d 0,05 untuk spektrofotometri dan 95,63 s/d 0,49 untuk voltametri. Presisi cukup baik ditunjukkan oleh nilai ratio standar deviasi yang rendah sebesar,03 % untuk spektrofotometer dan 3,9 % untuk voltameter. Pengujian akurasi berdasarkan data analisis sampel hasil stripping menunjukkan hasil yang relatif cukup baik untuk spektrofotometri dengan recovery spike antara 90,50 s/d 07,60 % dengan RSD 6,9 % sedangkan untuk voltametri nilai recovery spike antara 7,30 s/d 38,70 % dengan RSD 6,8 %. Rerata konsentrasi U dalam sampel sludge 4,445 ppm dengan RSD 6,74 (metoda spektrofotometri) dan 7,693 ppm dengan RSD 9,53 (metoda voltammetri). Nilai ini sangat berbeda dengan hasil pengujian menggunakan larutan standar UNH. Hal ini menunjukkan secara nyata besarnya pengaruh matriks larutan sampel hasil stripping terhadap ketelitian pengukuran, khususnya pada metode voltammetri. Tabel 3. Data analisis sampel hasil stripping sludge untuk evaluasi akurasi dan presisi. No. Sampel Spike Sampel + spike Recove ry spike 4,050 5,077 0,7 4,745 5,650 90,5 4,6 5,070 90,8 4,349,000 5,45 07,6 4,667 5,679 0, 4,697 5,698 00, Rerata + 0,90 Rerata - 90,65 Rerata 4,445 98,8 SD 0,99 6,83 % RSD 6,74 6,9 No. Sampel Spike Sampel + Recovery \ spike spike 6.75 8,097 37, 0.593,885 9, 6.704 8,09 38,7 6.734 7,457 7,3,000 7.848 9, 7,4 7.553 8,36 77,3 Rerata + 33,3 Rerata - 74,8 Rerata 7,693 3,68 SD,503 30,48 % RSD 9,53 6,8 3. LIMIT DETEKSI (LD) LD dapat dievaluasi dari data berikut: Tabel 4. Data analisis standar UNH untuk evaluasi limit deteksi. Konsentrasi Absorban [X] [Yi] Ŷ [Ŷ-Yi] 0,6 0,7 0,8 0,000007, 0,50 0,46 0,000099,8 0,37 0,374 0,00004,4 0,506 0,503 0,000075 3,0 0,630 0,63 0,0000004 r 0,9999 a -0,00978 b 0,348 0,000039 LD 0,05 ppm Buku I hal. 4 ISSN 40 878
SY X Y Yi n 0,0000389987 = 5 = 0,00360549 Y LD = a + 3 S Y X = -0,00978 + 3 (0,0036) = 0,000 0,000 0,00978 X 0,348 = 0,05 ppm Arus [Yi] L adisi puncak UNH g/l (na) Ŷ [Ŷ-Yi] 40 9,0 30,6,5876 80 53,0 5,36 0,4096 0 74,9 74,45 0,05 60 96,7 96,54 0,056 00 9,9 8,64,5876 40 40,3 40,73 0,849 80 6,3 6,8 0,704 r 0,99983 a 8,74 b 0,553 4,68 LD 0,509 ppm SY X Y Yi n 4,68 = 7 = 0,939 Y LD = a + 3 S Y X = 8,747 + 3 (0,939) = 0,9464 0,49464 8,747 X 0,553 = 5,09 L UNH g/l = 0,00509 mg 0,509 ppm Untuk Volum cell 0 ml KESIMPULAN Serangkaian analisis spektrofotometri dan voltammetri terhadap standar UNH maupun sampel hasil stripping sludge PAF-PKG dapat disimpulkan besaran-besaran kuantitatif sebagai berikut: Standar UNH Sampel stripping Akurasi 99,34-0,05 % Presisi (RSD),03 % 6,74 % Limit deteksi 0,05 ppm Standar UNH Sampel stripping Akurasi 95,63-0,49 % Presisi (RSD) 3,9 % 9,53 % Limit deteksi 0,509 ppm Metode spektrofotometri U-arsenazo memberikan nilai akurasi, RSD, dan LD yang lebih baik dibandingkan metode voltametri (simpangan akurasi maupun RSD mendekati 4 kali lebih kecil sedangkan LD mencapai 0 kali lebih kecil. Sehingga dapat disimpulkan bahwa unjuk kerja spektrofotometer dalam analisis uranium dengan kondisi percobaan yang telah dilakukan lebih unggul dibandingkan voltameter, namun demikian untuk kondisi sampel asli yang berwarna maka metode voltametri dapat dipertimbangkan sebagai metode alternatif. DAFTAR PUSTAKA. SALIMIN, Z., dkk, Dekomisioning Fasilitas Pemurnian Asam Fosfat Petrokimia Gresik, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VI, Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN, Tangerang.. DAY, R.A., UNDERWOOD, A.L., Analisa Kimia Kuantitatif, edisi keenam, 998, Jakarta. 3. MURSYIDI, A., ECKSCHLAGER, K., Kesalahan Pengukuran dan Hasil Dalam Analisis Kimia, Ghalia Indonesia, 984. 4. LABOMED INC., Spectro UVD 950 / 960 Instruction Manual, Culver city, USA. 5. BURMICZ, J., RACH, P., GRETHER,C., Polarography and Voltammetry, Monograph, Metrohm AG. 90 Herisau, Switzerland. ISSN 40 878 Buku I hal. 5
TANYA JAWAB Prayitno Mengapa sampel/ konstruksi berbeda kalau itu ingin dibandingkan? Apa yang sangat berpengaruh pada seperti tersebut yang paling dominan apa saja? Sampel hasil stripping mempeagruhi pengukuran ma pada voltametry, tampak voltanogram atandar berbeda dengan sampel Solven yang menjadi impuritas sampel hasil striping mempenagruh pengukuran voltametry karena bersifat nonpolar. Sri Sukmajaya Apakah model hitungan bisa diaplikasikan sama diantara cuplikan di addisi dan tidak? Asumsi pengaruh pada voltametry? Metoda adisi standar untuk sampel hasil stripping memberikan voltamogram yang tidak konsisten sehingga lebih baik menggunakan metode kurva kalibrasi standar dan mengukur secara terpisah. Impuritas hasil stripping oleh solven mengganggu pengukuran ma pada voltametry kurva sifat non polar. Buku I hal. 6 ISSN 40 878