BAB II TINJAUAN PUSTAKA - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/files/disk1/82/jbptppolban-gdl-suciyasint... · pendingin lebih dominan mengandung komponen yang ... 2% timbal (Pb),

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Hemodialisis

Hemodialisis (cuci darah) diperlukan jika fungsi ginjal sudah sangat

menurun atau pada keadaan GGT (gagal ginjal terminal). Dialisat adalah cairan

yang digunakan pada proses HD (Hemodialisis), terdiri dari campuran air dan

elektrolit yang mempunyai konsentrasi hampir sama dengan serum normal dan

mempunyai tekanan osmotik yang sama dengan darah. Dialisat mengandung

macam-macam garam atau elektrolit atau zat yaitu NaCl (Sodium

Chloride), CaCl2 (Calium Chloride), MgCl2 (Magnesium Chloride),

NaC2H3O2.3H2O (acetat) atau NaHCO3, KCl (Potassium Chloride) (tidak selalu

terdapat pada dialisat), dan Dextrose. (http://3rr0rists.net/medical/hemodialisis.html)

Air dialisat tidak mengandung zat/elektrolit/mikroorganisme dan benda

asing lainnya, karena itu untuk mendapatkan air dialisis yang ideal dilakukan

tindakan pengolahan air/water treatment berupa : Saringan/filter (Penyaring

sedimen untuk menyaring partikel dan Penyaring penyerap/adsorption filter), dan

Sistem Reverse Osmosis. (http://3rr0rists.net/medical/hemodialisis.html)

Price dan Wilson (1995) menjelaskan bahwa dialisat pada suhu tubuh akan

meningkatkan kecepatan difusi, tetapi suhu yang terlalu tinggi menyebabkan

hemolisis sel-sel darah merah sehingga dapat menyebabkan pasien meninggal. (http://b11nk.wordpress.com/hemodialisa/)

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

http://3rr0rists.net/medical/hemodialisis.html)

http://3rr0rists.net/medical/hemodialisis.html)

http://b11nk.wordpress.com/hemodialisa/)

http://www.novapdf.com


Persyaratan air dialisat dari hasil dialysis dilihat dari tingkat maksimum

kontaminan kimia dalam air yang tercantum pada ANSI/AAMI RD62:2001,

sebagai berikut :

Tabel 2.1 Tingkat Maksimum Kontaminan Kimia Dalam Air Pada ANSI/AAMI RD62:2001

Kontaminasi Konsentrasi maksimum (mg/L)

Calcium 2 (0.1 mEq/L) Magnesium 4 (0.3 mEq/L) Potassium 8 (0.2 mEq/L)

Sodium 70 (3.0 mEq/L) Antimony 0.006 Arsenic 0.005 Barium 0.10

Beryllium 0.0004 Cadmium 0.001 Chromium 0.014

Lead 0.005 Mercury 0.0002 Selenium 0.09

Silver 0.005 Aluminum 0.01

Chloramines 0.10 Free Chlorine 0.50

Copper 0.10 Fluoride 0.20

Nitrate (as N) 2.0 Sulfate 100

Thallium 0.002 Zinc 0.10

Catatan : American National Standards direvisi setiap tiga sampai lima tahun.

pengguna harus berkonsultasi edisi terbaru dari ANSI/AAMI

RD62:2001 untuk memastikan bahwa tingkat tercantum dalam tabel ini

masih berlaku. Sumber : Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI), ANSI/AAMI

RD52:2004. 2004.




2.2 Limbah Elektronik

Limbah elektronik (E-Waste) merupakan suatu barang-barang yang terdiri

dari peralatan elektronik yang telah rusak atau tidak dikehendaki lagi. Komposisi

bahan-bahan yang terkandung dalam limbah elektronik adalah bahan plastik,

bahan oksida, logam-logam seperti Cu, Pd, Fe, Ni, Sn, Pb, Al, Zn, Ag dan Au.

Keberadaan limbah elektronik semakin lama akan semakin menumpuk sehingga

diperlukan penanganan dan pengolahan yang ramah lingkungan.

Beberapa komponen dalam limbah elektronik yang membutuhkan

pengelolaan yang memenuhi syarat karena mengandung bahan berbahaya dan

beracun (B3), sebagai contoh dalam limbah elektronik pada umumnya terdapat

PCB (Printed Circuit Board) mengandung logam berat seperti Cr, Zn, Ag, Sn, Pb

dan Cu. (http://dc408.4shared.com/doc/DwepYdk7/preview.html)

2.2.1 Karakteristik Limbah Elektronik

Limbah elektronik terdiri dari komponen-komponen listrik dan peralatan

elektronik. Peralatan elektronik didefinisikan sebagai peralatan yang dioperasikan

dengan menggunakan arus listrik atau memfungsikan medan magnet dan

menggunakan voltase 0-1000 V untuk arus AC dan 0-1500 V untuk arus DC.

Limbah elektronik dibagi menjadi 10 kategori yaitu :

Peralatan rumah tangga yang berukuran besar (contoh: lemari pendingin)

Peralatan rumah tangga yang berukuran kecil (contoh: kompor listrik)

Alat komunikasi dan teknologi informasi (contoh: komputer)

Peralatan untuk kehidupan sehari-hari (contoh: TV)

Peralatan untuk penerangan (contoh: lampu listrik)

Peralatan industri dengan tenaga listrik (contoh: mixer)

Permainan anak-anak (contoh: video game)

Peralatan kedokteran (contoh: alat X-ray)

Monitor

Peralatan automatik bertenaga listrik

Komposisi yang terkandung dalam limbah elektronik tergantung dari tipe


http://dc408.4shared.com/doc/DwepYdk7/preview.html)



dan umur alat tersebut. Sebagai contoh peralatan komputer lebih banyak

mengandung logam-logam, sedangkan peralatan rumah tangga seperti lemari

pendingin lebih dominan mengandung komponen yang berbahan plastik.

Secara umum limbah elektronik mengandung 40% logam, 30% plastik dan

30% bahan oksida. Menurut Gramatyka, Nowosielki, Sakiewicz, 2007, dalam

limbah elektronik mengandung 20% tembaga (Cu), 8% besi (Fe), 4% timah (Sn),

2% nikel (Ni), 2% timbal (Pb), 1% seng (Zn), 0,2% perak (Ag), 0,1% emas (Au)

dan 0,005% palladium (Pa). Selain itu mengandung polipropilen, polietilen,

poliester dan polikarbonat yang berasal dari komponen berbahan plastik.

Berdasarkan hasil-hasil pustaka menunjukkan bahwa logam-logam yang

terkandung dalam limbah elektronik memungkinkan untuk dilakukan

pengambilan kembali (recovery) melalui proses daur ulang atau dimanfaatkan

kembali. Meskipun demikian perlu diperhatikan salah satu permasalahan dalam

memberikan perlakuan pada limbah elektronik karena dalam limbah elektronik

mengandung logam-logam berat dan senyawa-senyawa organik. Adanya

kombinasi ini memungkinkan terbentuknya senyawa-senyawa volatil yang

berbahaya dan terbentuknya dioksin. (http://dc408.4shared.com/doc/DwepYdk7/preview.html)

2.2.2 Dampak Limbah Elektronik Dalam Bidang Kesehatan, dan

Lingkungan

Jika limbah elektronik tidak dilakukan pengolahan secara sempurna akan

berdampak pada kesehatan dan lingkungan, sebagai berikut :

1. Kesehatan : limbah elektronik mengandung logam-logam berat yang berbahaya

yang dapat merusak sistem saraf otak, merusak ginjal, berbahaya bagi janin

dan bisa berpindah melalui air susu ibu, serta cacat bawaan. Selain itu

kandungan logam-logam berat dari limbah elektronik mengganggu sistem

peredaran darah, dan perkembangan otak anak.

2. Lingkungan : limbah elektronik dapat mencemari lingkungan dengan bahan

kimia beracun, misalnya mencemari tanah dan air tanah. Selain itu juga dapat

menimbulkan polusi udara (pencemaran timbal) yang sangat berbahaya.


http://dc408.4shared.com/doc/DwepYdk7/preview.html)



Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor

Kep.51/MenLH/10/1995, Tentang : Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan

Industri.

Tabel 2.2 Baku Mutu Limbah Cair

No Parameter Satuan Golongan Baku Mutu Limbah Cair Fisika 1 Suhu Celcius 38 40 2 Zat padat terlarut mg/L 2000 4000 3 Zat padat tersuspensi mg/L 200 400 Kimia 1 Ph 6,0 sampai 9,0 2 Fe terlarut mg/L 5 10 3 Mn terlarut mg/L 2 5 4 Ba mg/L 2 3 5 Cu mg/L 2 3 6 Zn mg/L 5 10 7 Krom Heksavalen (Cr6+) mg/L 0,1 0,5 8 Cr total mg/L 0,5 1 9 Hg mg/L 0,002 0,005

10 Pb mg/L 0,1 1 11 Stanum (Sn) mg/L 2 3 12 Arsen mg/L 0,1 0,5 13 Selenium mg/L 0,05 0,5 14 Ni mg/L 0,2 0,5 15 Co mg/L 0,4 0,6 16 CN sianida mg/L 0,005 0,5 17 Sulfida (H2S) mg/L 0,05 0,1 18 Fluorida mg/L 2 3 19 Klorin bebas (Cl2) mg/L 1 2 20 Cd mg/L 0,05 0,1 21 Amonia Bebas (NH3-N) mg/L 1 5 22 Nitrat (NO3-N) mg/L 20 30 23 Nitrit (NO3-N) mg/L 1 3 24 BOD5 mg/L 50 150 25 COD mg/L 100 300 26 Senyawa Aktif Biru Metilen mg/L 5 10 27 Fenol mg/L 0,5 1 28 Minyak Nabati mg/L 5 10 29 Minyak Mineral mg/L 10 50 30 Radioaktivitas**) - - -

Catatan ; **) Kadar radioaktivitas mengikuti peraturan yang berlaku. Sumber : Sudarsono. 2006. “Himpunan Peraturan Perundang-undangan di Bidang Pengelolaan

Lingkungan Hidup”. Jakarta.




2.3 Logam Antimon (Sb)

Menurut Sejarah, antimon dalam bahasa yunani adalah anti plus monos

yang artinya logam yang tidak ditemukan sendiri. Antimon telah diketahui dalam

berbagai senyawa sejak zaman kuno. Antimon juga diketahui sebagai logam pada

awal abad ke-17.

Antimon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

lambang Sb dan nomor atom 51. Lambang diambil dari bahasa latin Stibium.

Antimon merupakan metalloid dan mempunyai empat alotropi bentuk. Sebuah

metalloid, antimon menyerupai logam dari bentuk dan fisiknya tetapi secara reaksi

kimia tidak demikian. Bentuk stabil antimon adalah logam biru-putih. Antimon

kuning dan hitam adalah logam tidak stabil. Antimon digunakan sebagai bahan

tahan api, cat, keramik, elektronik, dan karet.

Sumber unsur ini tidak banyak, tetapi ditemukan dalam 100 spesies mineral.

Kadang-kadang ditemukan sendiri, tetapi lebih sering sebagai sulfide stibnite. (http://selvianeta.blogspot.com/2012/01/pencemaran logam.html?zx=2448d0223bc211b3)

2.3.1 Sifat Antimon (stibium/Sb)

Antimon (stibium) adalah loagm putih keperakan yang mengkilap dan

melebur pada suhu 630 oC. Antimon tidak larut dalam asam klorida dan dalam

asam sulfat encer. Dalam suasana asam sulfat pekat yang panas antimon melarut

perlahan-lahan dengan membentuk stibium(III). Reaksinya sebagai berikut :

2Sb + 3H2SO4 + 6H+ 2Sb3+ + 3SO2 + 6H2O

(sumber : Vogel bagian 1, Analisis Anorganik Kuantitatif. Edisi kelima) Daya hantar listrik (konduktivitas) dan panasnya lemah. Zat ini menyublim

(menguap dari fase padat) pada suhu rendah. Sebagai sebuah metaloid, antimon

menyerupai logam dari penampilan fisiknya tetapi secara kimia bereaksi berbeda

dari logam sejati. Antimon dan banyak senyawanya sangat beracun.

2.3.2 Dampak Logam Antimon

Antimon dan senyawa-senyawanya adalah toksik (beracun). Secara klinis,

gejala akibat keracunan antimon hampir mirip dengan keracunan arsen. Dalam


http://selvianeta.blogspot.com/2012/01/pencemaran



dosis rendah, antimon menyebabkan sakit kepala dan depresi. Dalam dosis tinggi,

antimon akan mengakibatkan kematian dalam beberapa hari. (http://mualliffachrozi.blogspot.com/2010/03/tugas-kimling-individu-biogeokimia.html)

Antimon yang dijumpai di lingkungan adalah sebagai endapan rata-rata

sebesar 0.03-0.31 ppb, endapan lumpur sebesar 1.3-12.7 ppm, pada air sungai

levelnya berkisar 0.09-0.86 ppb, lima air sungai Jepang Sb dijumpai sebesar 0.07-

0.29 ppb, air danau (Biwa, Jepang) berkisar 0.09-0.46 ppb, air laut (di perairan

China) sebesar 0.8-0.9 ppb, perairan Jepang sebasar 0.18 ppb, tanah sebesar 4.3-

7.9 ppm, rambut manusia berkisar 0.03-1.63 ppm, ambien partikel (didaerah

industri jepang) berkisar 58-1170 ppm. Sifat racun antimon setara dengan arsenik

dan bismut yaitu menyebabkan penurunan kemampuan koordinasi penggerak,

gangguan pada urat saraf, pernafasan, serta ginjal. (http://selvianeta.blogspot.com/2012/01/pencemaran logam.html?zx=2448d0223bc211b3)

Keracunan yang sering terjadi menyebabkan iritasi gastrointestinal hebat

(berhubungan dengan lambung dan usus), nyeri hulu hati, disfagia, rasa logam

pada lidah, memuntahkan bahan berwarna merah darah, tenesmus (pemaksaan,

khususnya pemaksaan yang sangat nyeri dan tidak efektif saat berkemih dan

buang air besar), diare cair, nadi cepat, berkeringat, spasme otot lengan (kontraksi

involuntar otot atau sekelompok otot secara mendadak dan keras yang disertai

nyeri dan gangguan fungsi, menghasilkan gerakan involuntar dan distorsi),

tungkai dan jari-jari. Pada keracunan antimon (Sb) kronis akan menyebabkan

anoreksis (tidak mempunyai selera makan), mual, muntah, haus, diare, kejang

pada otot, dan keringat dingin, pada kasus fatal akan ditemui lapisan submukrosa

saluran cerna yang merah, membengkak (edema) dan kadang-kadang juga ulserasi

dan inflamasi jika antimon triklorda (SbCl3) yang ditelan. (http://mualliffachrozi.blogspot.com/2010/03/tugas-kimling-individu-biogeokimia.html)

2.4 Logam Timah (Sn)

Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

lambang Sn (bahasa latin : stannum) dan nomor atom 50. Unsur ini merupakan

logam sedikit keperakan, dapat ditempa (malleable), tidak mudah teroksidasi

dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak alloy dan digunakan


http://mualliffachrozi.blogspot.com/2010/03/tugas-kimling-individu-biogeokimia.html)

http://selvianeta.blogspot.com/2012/01/pencemaran

http://mualliffachrozi.blogspot.com/2010/03/tugas-kimling-individu-biogeokimia.html)



untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama

dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida. Jumlah kecil timah dalam

makanan kaleng tidak berbahaya bagi manusia. Senyawa timah trialkil dan

triaril berbahaya bagi makhluk hidup dan harus ditangani secara hati-hati. timah

juga digunakan dalam pembuatan rokok (timah putih) pada longsongan peluru

(timah hitam). (http://id.wikipedia.org/wiki/Timah)

Timah adalah logam berwarna putih keperakan dengan kekerasan yang

rendah, berat jenis 7,3 g/cm3, serta mempunyai sifat konduktivitas panas dan

listrik yang tinggi. Dalam keadaan normal (13 – 160oC), logam ini bersifat

mengkilap dan mudah dibentuk. Timah ini meleleh pada suhu 231,8oC. logam ini

melarut dengan lambat dalam asam klorida encer dan asam sulfat encer dengan

membentuk garam-garam timah(II) (stano) : Sn + 2H+ Sn2+ + H2

Asam nitrat encer melarutkan timah dengan lambat tanpa pelepasan gas

apapun dan terbentuk ion-ion timah(II) dan amonium :

4Sn + 10H+ + NO3- 4Sn2+ +NH4

+ + 3H2O (sumber : Vogel bagian 1, Analisis Anorganik Kuantitatif. Edisi kelima)

Dengan asam nitrat pekat terjadi reaksi yang keras dan menghasilkan zat

padat putih yang biasanya dirumuskan sebagai timah(IV) oksida terhidrasi,

SnO2.xH2O, dan kadang-kadang disebut sebagai asam metastanat :

3Sn + 4HNO3 + (x-2)H2O 4NO + 3SnO2.xH2O (sumber : Vogel bagian 1, Analisis Anorganik Kuantitatif. Edisi kelima)

Timah terbentuk sebagai endapan primer pada batuan granit dan pada

daerah sentuhan batuan endapan metamorf yang biasanya berasosiasi dengan

turmalin dan urat kuarsa timah, serta sebagai endapan sekunder, yang di dalamnya

terdiri dari endapan alluvium, elluvial, dan koluvium.

Mineral yang terkandung di dalam bijih timah pada umumnya mineral

utama yaitu kasiterit, sedangkan pirit, kuarsa, zirkon, ilmenit, plumbum, bismut,

arsenik, stibnite, kalkopirit, kuprit, xenotim, dan monasit merupakan mineral

ikutan.

Potensi timah di Indonesia terdapat di Pulau Bangka, Pulau Belitung, Pulau

Singkep, dan Pulau Karimun.


http://id.wikipedia.org/wiki/Timah)



Timah ada 2 macam, yaitu timah hitam dan timah putih harga jual dari

timah itu juga bervariasi, timah hasil tambang batu galena, timah hasil daur ulang

aki.

2.4.1 Sifat Timah

a) Sifat Fisika

Fasa : padatan

Densitas : 7,365 g/cm3 (Sn putih) 5,769 g/cm3 (Sn abu-abu)

Titik didih : 231,93 oC

Titik didih : 2602 oC

Panas fusi : 7,03 kJ/mol

Kalor jenis : 27,112 J/molK

b) Sifat Kimia

Bilangan oksidasi : 4,2, -4

Nomor atom : 50

Nomor massa : 118,71

Elektronegativitas : 1,96 (skala pauli)

Energi ionisasi 1 : 708,6 kJ/mol



Jari-jari atom : 140 pm

Jari-jari ikatan kovalen : 139 pm

Jari-jari van der waals : 217 pm

Struktur Kristal : tetragonal (Sn putih) kubik diamond (Sn abu-abu)

Konduktivitas termal : 66,8 W/mK

Timah merupakan logam lunak, fleksibel, dan warnanya abu-abu metalik.

Timah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya

lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. Timah tahan

terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat,

basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya

kandungan oksigen dalam larutan.




Jika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk SnO2.

Timah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. Timah alfa biasa disebut

timah abu-abu dan stabil dibawah suhu 13,2 oC dengan struktur ikatan kovalen

seperti diamond. Sedangkan timah beta berwarna putih dan bersifat logam, stabil

pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.

Timah larut dalam HCl, HNO3, H2SO4, dan beberapa pelarut organik seperti

asam asetat, asam oksalat dan asam sitrat. Timah juga larut dalam basa kuat

seperti NaOH dan KOH. Timah umumnya memiliki bilangan oksidasi +2 dan +4.

Timah(II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan Sn

dalam HCl pekat panas. Timah bereaksi dengan klorin secara langsung

membentuk Sn(IV) klorida. Hidrida timah yang stabil hanya SnH4. (http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/timah-dan-paduannya.html)

2.4.2 Dampak dari Timah (Sn)

Timah juga terdapat dalam beberapa makanan. Jumlah timah yang sedikit

dalam makanan tidak berbahaya. Limit dalam makanan di Amerika Serikat adalah

300 mg/kg. Senyawa timah triakil dan triaril digunakan sebagai racun biologi

(biocides) dan perlu ditangani secara hati-hati. (http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/timah-dan-paduannya.html)

2.5 AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer)

Spektrofotometer serapan atom (SSA) adalah salah satu instrumen yang

digunakan untuk analisis karena suhu nyalanya yang lebih rendah mendorong

terbentuknya atom netral dan dengan nyala yang kaya bahan bakar pembentukan

oksida dari banyak unsur dapat diminimalkan atau salah satu instrumen untuk

mengukur unsur-unsur logam dan metaloid yang berdasarkan pada penyerapan

(absorpsi) radiasi oleh atom bebas unsur tersebut (S,S, Gassing. 2005), AAS

mempunyai kepekaan, ketelitian serta selektivitas yang tinggi (Widiastuti,

Endang, dkk. 2010).

VGA (Vapor Generation Accessory) adalah sebuah aksesoris yang dipasang

pada bagian luar instrumen AAS sebagai alat untuk mempercepat atomisasi. AAS-

VGA adalah Atomisasi dengan pembentukan senyawa hidrida yang dilakukan


http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/timah-dan-paduannya.html)

http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/timah-dan-paduannya.html)



untuk unsur As, Se, Sb yang mudah terurai apabila dipanaskan pada suhu lebih

dari 800 ºC. Atomisasi dengan membentuk senyawa hidrida berbentuk gas atau

yang lebih terurai menjadi atom-atomnya melalui reaksi reduksi

oleh SnCl2 atau NaBH4, contohnya merkuri (Hg). Senyawa hidrida adalah

senyawa yang terbentuk antara atom H dengan unsur logam. Hidrida dipakai

untuk menyatakan bahwa bilangan oksidasi hidrogen yang bereaksi dengan unsur

yang lain adalah -1 dan dinotasikan sebagai H-.

Gambar 2.1 Skema AAS-VGA

Sumber : Gassing. 2005. Studi Literatur Instrumen AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer).

Keterangan :

1. Larutan Asam 2. Larutan Pereduksi 3. Larutan Sampel 4. Motor 5. Ruang pencampur 6. Separator 7. Nitrogen 8. Pembuangan

9. Lampu katoda 10. Lensa 11. Nyala 12. Absorption cell 13. Monokromator 14. Detektor 15. Amplifier 16. Read out

2.5.1 Prinsip Dasar AAS dengan Sistem VGA

Atomisasi dengan sistem VGA terbatas untuk senyawa As, Sb, Bi, Se, yang

terdapat dalam sampel direaksikan dengan HCl 20% 푣 푣⁄ , kemudian direduksikan

dengan KI menjadi valensi terendahnya. Unsur-unsur dengan valensi terendah

tersebut kemudian bereaksi dengan hydride berasal dari reaksi antar HCl dan

NaBH4 membentuk As, Sb, Bi, Se hydride di dalam liquid separator. As hydride

tersebut dalam bentuk aerosol kemudian dibawa dengan gas N2 menuju

absorption cell, kemudian dibakar dengan nyala udara acetilena sehingga




terbentuk atom-atom As, Sb, Bi, Se. Kabut atom-atom yang mempunyai panjang

gelombang komplementer terhadap panjang gelombang cahaya lampu katoda

yang dilewatkan akan menyerap cahaya lampu katoda, kelebihan cahaya akan

dideteksi oleh detektor (S,S, Gassing. 2005).

2.5.2 Atomisasi dengan Metode Penguapan (Vapor Generation Method)

Metode ini hanya dapat digunakan untuk 9 unsur saja, yaitu : As, Bi, Sb, Sn,

Se, Te, Ge, Pb, dan Hg. Dalam metode penguapan digunakan beberapa pereaksi

kimia dalam proses atomisasinya sehingga logam yang akan dianalisis dalam

larutan cuplikan dapat diuapkan dalam bentuk molekuler sederhana, kecuali untuk

Hg dalam bentuk atom-atom bebas. Metode atomisasi ini memberikan sensitivitas

yang lebih tinggi dari pada metode atomisasi nyala dan tanpa nyala (Widiastuti,

Endang, dkk. 2010). Metode atomisasi dengan cara penguapan terbagi 2 macam :

1. Metode Pembentukan Hidrida (Hydride Generation Method)

Metode pembentukan hidrida digunakan untuk menganalisis unsur selain

unsur Hg. Unsur-unsur yang akan dianalisis diubah menjadi senyawa-senyawa

hidrida yang mudah menguap. Proses pembentukan senyawa hidrida tersebut

dilakukan dengan memberikan reduktor, yaitu larutan KI dan SnCl2 ditambah Zn

dan asam kuat, atau reduktor natrium borohidrida (NaBH4) yang berbentuk larutan

atau pellet. Senyawa hidrida logam yang berbentuk uap (gas) tersebut bersama-

sama gas inert (N2 atau Ar) dialirkan ke dalam sel absorpsi (gas cell) di atas

udara-asetilen. Selanjutnya akan teratomkan menjadi atom-atom bebas. Serapan

dari unsur tersebut dapat diukur dengan melewatkan radiasi resonansi dari lampu

katoda rongga yang sesuai dengan unsur yang dianalisis (Widiastuti, Endang, dkk.

2010).

2. Metode Penguapan Merkuri (Mercury Generation Method)

Khusus untuk atomisasi merkuri (Hg), atom-atom Hg yang ada di dalam

sampel sebagai ion positif, direduksi menjadi netral dan akan menguap sebagai

atom-atom bebas pada suhu kamar. Sebagai reduktor dapat digunakan SnCl2 20%

atau NaHB4 dalam HCl 10%. Reaksi penentuan Hg dengan metode ini adalah:

Hg+ + BH4- HgH + HgO




Kemudian uap (gas) atom-atom Hg bersama-sama gas inert (N2 atau Ar)

dialirkan melalui sel-absorpsi. Serapan atom-atom Hg dapat ditentukan dengan

melewatkan radiasi dari lampu katoda rongga Hg melewati sel-absorpsi

tersebut. Pada metode ini tidak diperlukan nyala untuk atomisasi, jadi cara ini

adalah satu-satunya cara atomisasi benar-benar tanpa nyala (flameless

atomization). (Sumber : Widiastuti, Endang, dkk. 2010)

Ada 4 metode dalam menguapkan Hg yaitu :

1. Reduksi-Aerasi : Hg dalam larutan air direduksi dan

kemudian dikeluarkan dari larutan dengan cara mengalirkan gelembung gas.

2. Pemanasan : Cuplikan dipirolisis atau dibakar.

3. Amalgamasi Elektrolitik : Hg dilapiskan pada katode Cu selama

elektrolisis. Katoda kemudian dipanaskan untuk membebaskan Hg.

4. Amalgasi Langsung : Hg dikumpulkan pada kawat Ag atau Cu

yang kemudian dibebaskan dengan pemanasan. Metode ini dapat digabung

dengan 1 dan 2 sebagai metode konsentrasi. (http://zahirrazuka.wordpress.com/category/uncategorized/)

Sumber : Hasil foto di Laboratorium AAS VGA PT. SUCOFINDO

2.5.3 Kelemahan dan Kelebihan

Kelemahan metode ini hanya dapat digunakan untuk analisis As dan Se,

waktu yang dibutuhkan relatif lama agar reaksi sempurna kurang lebih 10 menit

sehingga proses analisis menjadi lebih lama.

Gambar 2.2 Instrumentasi AAS-VGA


http://zahirrazuka.wordpress.com/category/uncategorized/)



Kelebihan dari teknik generasi hidrida adalah analit dapat dipisahkan dari

sampel matriks dimana akan mengurangi potensial interferensi, sehingga batas

teliti dapat mencapai g/L.

2.5.4 Beberapa Hal yang Perlu Diperhatikan :

Pada atomiasasi dengan metode penguapan, yaitu :

1. Pengaruh asam dan konsentrasi asam sangat mempengaruhi hasil

pengukuran serapan atom

2. Pengaruh jumlah volume cuplikan

3. Pengaruh pada waktu preparasi cuplikan, misalnya lama pemanasan

4. Pengaruh penambahan reagen (pereaksi)

5. Pengaruh pH terhadap absorbansi

Optimasi kondisi alat AAS, pada metode penguapan yaitu :

1. Volume cuplikan

2. Waktu pengadukan (lama reaksi reduksi)

3. Kecepatan alir gas inert

4. Preparasi larutan cuplikan (Widiastuti, Endang, dkk. 2010).

2.6 ICP (Inductively Coupled Plasma)

ICP (Inductively Coupled Plasma) adalah suatu analisis yang menggunakan

couple induksi yaitu induksi medan magnet dan medan listrik sebagai sumber

energi untuk mengeksitasi elektron-elektron dari atom-atom yang ada dalam

sampel.

Coupled (gabungan 2 buah induksi) ini sangat penting, agar terbentuk

medan magnet dengan frekuensi tinggi, sehingga atom-atom dalam sampel tidak

hanya tereksitasi kesatu tingkat energi elektron yang lebih tinggi tetapi akan

tereksitasi ke beberapa macam tingkat energi elektron yang lebih tinggi.

Gabungan elektron-elektron yang tereksitasi ini akan membentuk awan-

awan elektron yang jenuh dengan elektron-elektron atau disebut juga plasma. Jadi

gabungan kedua induksi ini menimbulkan medan magnet dengan frekuensi plasma

yang tinggi atau disebut juga Inductively Coupled High Frequency plasma.




Elektron-elektron yang sudah tereksitasi ketingkat energi elektron yang

lebih tinggi akan kembali ke keadaan dasar sambil melepaskan energi yang berupa

sinar. Sinar yang dilepaskan masuk ke spektrometer. Dan oleh grating difraksi

sinar ini di dispersikan menjadi spektrum garis yang speksifik untuk masing-

masing atom atau ion yang terkandung dalam sampel tersebut.

Besarnya intensitas sinar yang dilepas atau diemisikan oleh elektron-

elektron waktu kembali ke keadaan dasar diukur oleh spektrometer karena

intensitas sinar yang diukur adalah intensitas sinar emisi maka ICP disebut juga

ICPAES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy).

Frekuensi tinggi yaitu 40,68 MHz dan daya 1600 watt dialirkan ke kawat

kumparan (kawat kumparan terbuat dari tembaga). Kawat kumparan ini berada

pada bagian puncak torch (tungku pembakaran), dan pada bagian dalam tungku

pembakaran dialiri gas argon.

Arus dengan frekuensi 40,68 MHz dan daya 1600 watt ini menyebabkan

timbulnya perubahan medan magnet dalam kawat kumparan. Perubahan medan

magnet akan menyebabkan timbulnya sirkulasi arus dalam kawat kumparan, yang

mana arus ini tegak lurus bidang kawat kumparan dan akhirnya timbul elektron-

elektron dan ion-ion.

Elektron-elektron dan ion-ion mengalir terus-menerus didalam kawat

kumparan dan meyebabkan kawat kumparan bertambah panas, sehingga timbul

perubahan medan magnet dengan suhu tinggi disekeliling kawat kumparan.

Gas argon pertama kali dipanaskan atau dibakar oleh kawat kumparan. Gas

argon pada suhu kamar tidak menghantarkan arus listrik, tetapi apabila dipanaskan

gas argon bersifat menghantarkan arus listrik maka terjadilah induksi medan

listrik pada kawat kumparan.

Arus listrik pada kawat kumparan menyebabkan pula gas argon terionisasi.

Ar Ar- + 1e

Elektron-elektron yang terbentuk dari gas argon bertubrukkan kembali

dengan gas argon yang belum terionisasi, akhirnya terbentuk elektron yang

banyak demikian seterusnya. Jumlah elektron-elektron yang terbentuk lebih

banyak dari pada elektron-elektron yang hilang (yang bertubrukkan dengan gas




argon), karena itu terbentuklah plasma (awan-awan elektron) disekeliling medan

listrik, akibat suhu disekeliling medan listrik dan suhu plasma bertambah tinggi

pula.

Plasma yang terdiri dari awan-awan elektron yang bersifat konduktor ini

bergerak keatas, sehingga terjadi interaksi plasma dengan medan magnet. Plasma

yang suhunya sudah tinggi tersebut akan menyerap panas yang dihasilkan oleh

perubahan medan magnet akibatnya suhu plasma semakin lebih tinggi lagi hingga

mencapai 10.000 oK.

Yang terpenting dalam ICP adalah gabungan induksi medan magnet dan

plasma yang mana kedua induksi ini menghasilkan suhu tinggi (10.000 oK),

sehingga partikel-partikel sampel yang sampai di tungku pembakaran (torch) akan

terbakar sempurna dalam arti elektron-elektron yang ada dikulit atom akan

tereksitasi kebeberapa tingkat energi elektron yang lebih tinggi.

Agar sampel yang dibakar terfokus pada bagian tengah torch (tidak

terdistribusi kepinggir torch), maka ke dalam nebulizer dialirkan gas argon

sebagai carrier gas sehingga eksitasi sampel sangat efektif. Apabila carrier gas

argon tidak dialirkan maka panas yang dihasilkan oleh induksi medan magnet dan

plasma tidak efektif.

Kondisi dalam ICP-OES Varian 725-ES, sebagai berikut :

1. Power = 1,20 KW

2. Plasma flow = 15,0 L/min

3. Auxiliary flow = 1,50 L/min

4. Nebulizer flow = 0,67 L/min

5. Viewing Height = 11 L/min

6. Replicate read time = 5 sekon

Berhubungan pembentukkan plasma pada medan listrik menimbulkan suhu

tinggi dan menjadi tinggi lagi dipuncak torch (10.000 oK), maka bisa

menyebabkan torch (tungku pembuatan plasma) pecah. Untuk menghindari hal

ini maka dialirkan gas argon pada dinding lapisan luar torch. Gas Argon sebagai

purge gas dialirkan melewati puncak torch, berfungsi untuk :

1. Mengusir komponen-komponen yang stabil/tidak/susah dieksitasi




2. Untuk mendorong komponen-komponen yang sudah tereksitasi keatas,

sehingga komponen-komponen yang belum teraksitasi naik keatas atau

ketengah torch.

Gambar 2.3 ICP Varian Vista MPX dan Aksesorisnya

Sumber : Ridha. Laporan Kerja Prektek. 2012 Keterangan: 1. Vista Spectometer 2. Gas Connection 3. Exhaust Fan 4. GPIB Card 5. IEEE-488 Cable 6. PC 7. Printer 8. Sample Preparation Sistem 9. IEEE-488 Cable 10. Water Cooler 11. Water Pipes

2.6.1 Prinsip ICP

Prinsip utama dari ICP adalah medapatkan unsur-unsur yang memancarkan

karakteristik cahaya pada panjang gelombang yang bisa di ukur. ICP perangkat

keras dirancang untuk menghasilkan plasma, yang mana atom dalam berbentuk

gas hadir dalam keadaan terionsasi. Susunan dasar dari ICP adalah terdiri dari 3

tabung, terbuat dari silika. Tabung ini yaitu : termed outer loop, intermediate

loop, and inner loop, yang bersama menyusun obor ICP. Obor di posisikan dalam

water-colled coil dari suatu frekuensi radio generator. Gas di alirkan dalam obor,

frekuensi radio bidang di aktifkan, dan gas di daerah coil di buat secara elektris.

Urutan peristiwa ini membentuk plasma. Pembentukan plasma bergantung pada




cukup kuatnya intensitas medan magnet dan pola arus gas mengikuti pola putaran

simetris tertentu. Plasma dijaga dengan induksi dari pengaliran gas.

Bagian yang harus ada pada ICP :

ICP torch

Sampel introduction system (nebulizer)

High frequency generator

Transfer optik and spektrometer

Computer interface

Unsur-unsur yang akan di analisa dengan ICP harus dalam bentuk larutan.

Larutan yang mengandung air lebih di suka daripada larutan organik sebab larutan

organik memerlukan perlakuan khusus sebelum penyuntikan kedalam ICP. Begitu

juga dengan sampel padat. Cahaya yang di pancarkan oleh atom dari unsur dalam

ICP di konversi menjadi sinyal elektrik yang dapat di ukur jumlahnya

(kuantitasnya). Hal ini terpenuhi dengan komponen radiasinya oleh kisi difraksi,

dan kemudian di ukur intensitas cahayanya dengan tabung photomultiplier pada

panjang gelombang yang spesifik untuk masing-masing garis unsur.

Cahaya yang dipancarkan oleh atom atau ion di dalam ICP dikonversi ke

isyarat elektrik oleh photomultiplier. Intensitas sinyal ini kemudian di bandingkan

dengan intensitas yang telah di ketahui, sehingga konsentrasi dapat di hitung.

Masing-masing Unsur akan mempunyai banyak panjang gelombang spesifik di

dalam spektrum yang bisa digunakan untuk analisa.

Keuntungan dengan menggunakan suatu ICP meliputi :

1. Kemampuannya untuk mengidentifikasi dan mengukur semua unsur-unsur

kecuali Argon, batas pengukurannya adalah 1-100 g/L,

2. Analisa kuantitatif dapat di lakukan dengan cepat, dan

3. Tidak memerlukan sampel yang banyak.




2.6.2 Prinsip Kerja

Langkah kerja ICP-OES :

a. Preparasi Sampel

Beberapa sampel memerlukan langkah preparasi khusus seperti penambahn

asam, pemanasan, dan desktruksi dengan mikrowave.

b. Nebulisasi

Cairan diubah menjadi aerosol.

c. Desolvasi/ Volatisasi

Pelarut dihilangkan sehingga terbentuk aerosol kering.

d. Atomisasi

Ikatan gas putus, dan hanya ada atom. Suhu plasma dan suhu sangat penting

pada tahap ini.

e. Eksitasi/ Emisi

Atom memperoleh energi dari tumbukan dan memancarkan cahaya dari

panjang gelombang yang khas.

f. Deteksi/ Pemisahan

Grating mendispersikan cahaya yang dapat diukur secara kuantitatif.

Gambar 2.4 Instrumentasi Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy ( ICP-

OES ) Varian Vista MPX Sumber : Hasil foto di Laboratorium AAS-ICP PT. SUCOFINDO

2.6.3 Proses Pendispersian Cahaya Pada ICP

Perangkat keras ICP dirancang untuk menghasilkan plasma yang merupakan

gas, dimana terdapat atom dalam keadaan terionisasi. Dasar pengaturan suatu ICP

terdiri dari tiga tabung konsentris, yang sering dibuat dari silika. Tabung-tabung




tersebut yaitu outer loop, loop menengah, dan loop dalam, yang membentuk obor

suatu ICP. Obor terletak dalam kumparan pendingin air frekuensi (rf) generator

radio. Sebagai gas mengalir diperkenalkan ke senter, bidang rf diaktifkan dan gas

di wilayah koil dibuat elektrik konduktif. Ini urutan kejadian pembentukan

plasma. Pembentukan plasma tergantung pada kekuatan medan magnet yang

cukup dan pola aliran gas mengikuti pola simetris rotationally tertentu. Plasma

dikelola oleh pemanasan induktif gas yang mengalir. Induksi medan magnet

menghasilkan frekuensi tinggi arus listrik yang melingkar dalam konduktor.

Konduktor pada akhirnya dipanaskan sebagai hasil dari tahanan tersebut.

Untuk mencegah kemungkinan arus pendek serta krisis, plasma harus

terisolasi dari sisa instrumen. Isolasi dicapai oleh aliran gas secara bersamaan

melalui sistem. Tiga gas mengalir melalui sistem gas luar, gas menengah, dan gas

dalam atau gas pembawa. Gas yang luar biasanya adalah Argon atau Nitrogen.

Gas luar digunakan untuk beberapa tujuan yaitu memelihara plasma,

memantapkan/menstabilkan posisi plasma, dan memisahkan plasma dari tabung

luar pada suhu tinggi. Argon biasanya digunakan sebagai gas intermediat dan gas

pembawa. Tujuan dari gas pembawa adalah untuk menyampaikan sampel untuk

plasma.

Sampel yang telah mengalami preparasi diantarkan pada plasma melewati

nebulizer dan spray chamber. Nebulizer berfungsi untuk mengubah cairan sampel

menjadi aerosol. Sedangkan spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan

aerosol ke plasma, pada spray chamber ini aerosol mengalami desolvasi atau

volatisasi yaitu proses penghilangan pelarut sehingga didapatkan aerosol kering

yang bentuknya telah seragam.

RF generator adalah alat yang menyediakan tegangan (700-1500 Watt)

untuk menyalakan plasma dengan argon sebagai sumber gasnya. Tegangan ini

ditransferkan ke plasma melalui load coil, yang mengelilingi puncak dari obor.

Saat sampel gas masuk ke dalam plasma terjadi eksitasi atom, Atom yang

tereksitasi kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan energi pada panjang

gelombang tertentu. Panjang gelombang setiap unsur memiliki sifat yang khas.

Intensitas energi yang dipancarkan pada panjang gelombang sebanding dengan




jumlah (konsentrasi) dari unsur dalam sampel yang dianalisis. Selanjutnya

panjang gelombang tersebut masuk kedalam monokromator, dan diteruskan ke

detektor. Lalu diubah menjadi sinyal listrik oleh detektor dan masuk ke dalam

integrator untuk diubah ke dalam sistem pembacaan data.

Sebuah ICP mensyaratkan bahwa unsur-unsur yang harus dianalisis adalah

larutan. Larutan dalam bentuk pelarut air lebih disukai daripada pelarut organik,

untuk larutan organik memerlukan perlakuan khusus sebelum injeksi ke dalam

ICP. Sampel padat juga tidak diperbolehkan, karena dapat terjadi penyumbatan

pada instrumentasi. Nebulizer yang mengubah larutan menjadi aerosol. Cahaya

yang dipancarkan oleh unsur atom-atom dalam ICP harus dikonversi ke sinyal

listrik yang dapat diukur secara kuantitatif. Hal ini dilakukan dengan memecahkan

cahaya menjadi komponen radiasi (hampir selalu melalui suatu kisi difraksi) dan

kemudian mengukur intensitas cahaya dengan tabung photomultiplier pada

panjang gelombang yang spesifik untuk setiap baris elemen. Cahaya yang

dipancarkan oleh atom atau ion dalam ICP diubah menjadi sinyal-sinyal listrik

oleh photomultiplier dalam spektrometer. Setiap elemen akan memiliki panjang

gelombang tertentu dalam spektrum yang dapat digunakan untuk analisis.

2.6.4 Instrumentasi

1. Plasma

Plasma, sebuah gas terionisasi, ketika obor dinyalakan medan magnet yang

kuat.

2. Medan magnet

Sebuah medan magnet adalah medan vektor yang dapat memberikan suatu

gaya magnet pada muatan listrik bergerak dan pada dipol magnetik. Ketika

ditempatkan dalam medan magnet, magnet dipol cenderung untuk

menyelaraskan dengan medan magnet dari RF generator dihidupkan. Argon

gas yang mengalir melalui dinyalakan dengan satuan Tesla (biasanya sebuah

strip tembaga di luar tabung). Argon gas yang terionisasi dalam bidang ini dan

mengalir dalam suatu pola simetris rotationally ke arah medan magnet

kumparan RF. Yang stabil, suhu tinggi plasma sekitar 7000 oK ini kemudian




dihasilkan sebagai hasil dari tumbukan inelastis dibuat antara atom argon netral

dan partikel bermuatan.

3. Pompa peristaltik

Sebuah pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan positif digunakan

untuk memompa berbagai cairan. Fluida yang terkandung dalam tabung

fleksibel yang dipasang di dalam kesing pompa melingkar memberikan sebuah

berair atau sampel organik menjadi nebulizer.

4. Nebulizer

Nebulizer berfungsi untuk mengubah cairan sampel menjadi aerosol.

5. Spray chamber

Spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan aerosol ke plasma,

pada spray chamber ini aerosol mengalami desolvasi atau volatisasi yaitu

proses penghilangan pelarut sehingga didapatkan aerosol kering yang

bentuknya telah seragam.

6. RF generator

RF generator adalah alat yang menyediakan tegangan (700-1500 Watt) untuk

menyalakan plasma dengan Argon sebagai sumber gas-nya. Tegangan ini

ditransferkan ke plasma melalui load coil, yang mengelilingi puncak dari obor.

7. Difraksi kisi

Dalam optik, kisi difraksi adalah komponen optik dengan pola yang teratur,

yang terbagi menjadi beberapa sinar cahaya perjalanan di arah yang berbeda di

mana ia dipisahkan menjadi komponen-komponen radiasi dalam spektrometer

optik. Intensitas cahaya kemudian diukur dengan photomultiplier.

8. Photomultiplier

Photomultiplier merupakan sebuah tabung vakum, dan lebih khusus lagi

phototubes, dimana alat ini sangat sensitif terhadap detektor cahaya dalam

bentuk sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah.




2.6.5 Interferensi (gangguan-gangguan)

Pelarut, reagen, gelas, dan perangkat keras pengolahan sampel lain mungkin

menghasilkan artefak dan gangguan pada analisis sampel. Semua materi ini harus

bebas dari gangguan dan pada kondisi baik saat analisis.

Gangguan fisik yang berhubungan dengan sampel nebulization dan

transportasi proses serta efisiensi transmisi dengan ion. Nebulization dan

transportasi proses dapat terpengaruh jika komponen matriks menyebabkan

perubahan pada tegangan permukaan atau viskositas. Perubahan komposisi

matriks dapat menyebabkan penekanan sinyal yang signifikan atau perangkat

tambahan padatan terlarut dapat deposit di ujung nebulizer dari nebulizer

pneumatik dan di interface skimmer (mengurangi ukuran mulut dan kinerja

instrumen).

Gangguan unsur isobarik dalam ICP-MS disebabkan oleh isotop yang

berbeda unsur-unsur membentuk ion atom dengan rasio muatan nominal massa-

yang sama (m/z). Sebuah sistem data harus digunakan untuk mengoreksi

gangguan ini. Hal ini meliputi penentuan sinyal untuk unsur campur dan

mengurangkan sinyal yang sesuai dari analit. Walaupun jenis gangguan biasa,

tidak mudah dikoreksi, dan contoh yang menunjukkan masalah yang signifikan

dari jenis ini dapat meminta resolusi perbaikan, pemisahan matriks, atau analisis

menggunakan lain diverifikasi dan didokumentasikan isotop, atau penggunaan

metode lain. Gangguan memori dapat terjadi bila ada perbedaan konsentrasi yang

besar antar sampel atau standar yang dianalisis secara berurutan.

2.6.6 Kelebihan dan Kekurangan Metode ICP

Keuntungan menggunakan ICP mencakup kemampuan untuk

mengidentifikasi dan mengkuantifikasi semua elemen dengan pengecualian argon

karena sensitivitas panjang gelombang bervariasi untuk setiap penentuan suatu

unsur. ICP cocok untuk semua konsentrasi, tidak memerlukan sampel yang

banyak, deteksi batas umumnya rendah untuk elemen dengan jumlah 1 - 100 g / L.

Keuntungan terbesar memanfaatkan suatu ICP ketika melakukan analisis

kuantitatif adalah kenyataan bahwa analisis multi-elemen dapat dicapai, dan




cukup cepat. Analisis sempurna multi-elemen dapat dilakukan dalam waktu 30

detik, memakai hanya 0,5 ml larutan sampel.

Meskipun dalam teori, semua unsur kecuali argon dapat ditentukan

menggunakan ICP, unsur-unsur yang tidak stabil tertentu memerlukan fasilitas

khusus dalam penanganan asap radioaktif plasma. Selain itu, sebuah ICP sulit

menganalisis unsur halogen, perlu optik husus untuk transmisi dari panjang

gelombang yang rendah.

2.6.7 Aplikasi

Sebuah ICP dapat digunakan dalam analisis kuantitatif sebagai berikut :

Bahan alami seperti batuan, mineral, tanah, udara sedimen, air, dan tumbuhan

dan jaringan hewan;

Murni dan terapan geokimia, mineralogi, pertanian, kehutanan, peternakan,

ekologi kimia, dan industri makanan ilmu lingkungan, termasuk distribusi

purifikasi dan air analisis dari unsur yang tidak mudah diidentifikasi oleh

AAS seperti Sulfur, Boron, Fosfor, Titanium, dan Zirkonium.

2.7 Linieritas

Linieritas adalah kemampuan suatu metode analisis untuk menghasilkan

hasil uji yang secara langsung porposional (sebanding) dengan konsentrasi analit

dalam suatu rentang kerja yang diberikan. Uji ini dilakukan dengan pengukuran

deret larutan kerja yang memiliki minimal lima konsentrasi yang semakin

meningkat. Deret larutan kerja dengan kadar yang berbeda secara proposional

mengakibatkan instrumen akan memberikan respon yang proposional pada tingkat

kadar tertentu. Perubahan secara proposonal antara kadar analit dengan respon

instrumen tersebut akan membentuk garis lurus. Garis lurus yang terbentuk

tersebut memenuhi persamaan (1) sebagai berikut :

Y = a + bx .............................(1)

Keterangan :

Y = Respon instrumen (absorban)

a = Intercept

x = Konsentrasi analit




b = Kemiringan (slope)

Biasanya linieritas dinyatakan dengan koefisien korelasi (r). Dimana

koefisien korelasi (r) adalah suatu ukuran hubungan linier antara dua set data.

Linieritas yang baik ditunjukkan dengan harga koefisien korelasi yang mendekati

satu. Dalam suatu penetapan harga koefisien korelasi (r) sebaiknya lebih besar

dari 0,995.

Pada analisa menggunakan sinar tampak atau ultraviolet perlu diperiksa

daerah konsentrasi yang menghasilkan serapan yang memenuhi hukum linearitas

Lambert-Beer, yang menyatakan bahwa besarnya serapan (A) sebanding dengan

konsentrasi analit dalam sampel (C).

Linearitas dapat dilihat dari nilai koefisien korelasi. Nilai yang mendekati

satu menunjukan bahwa titik-titik hasil percobaan linear pada konsentrasi yang

diperiksa.

Ketika korelasi positif sempurna (r = 1) tanpa bias maka intersep a = 0 dan

kemiringan b = 1 maka kondisi ini disebut garis 1:1, jika intercept a ≠ 0 maka hal

ini berarti telah terjadi bias karena adanya kesalahan sistematik (error systematic)

antara kadar analit dan respon instrumen yang diberikan. Bila kemiringan b ≠ 1

maka telah terjadi respon secara proposional dari instrumen terhadap kadar analit

yang diberikan.

Korelasi antara kadar analit (x) dengan respon instrumen (y) diungkapkan

sebagai koefisien korelasi yang dilambangkan dengan (r) dan dirumuskan dalam

persamaan (2) berikut ini :

푟 = ∑ – ̅ ( )

∑ – ̅ ∑ ( ) .............................................. (2)

Keterangan :

r = Koefisien regresi linear

xi = Kadar analit ke-i

x = Rerata kadar analit

yi = Respon instrumen ke-i

y = Rerata respon instrumen

Koefisien korelasi (r) bervariasi dari -1 hingga 1 yang berarti bahwa :




a) r = 1 : korelasi linear positif sempurna

b) r = 0 : tidak berkorelasi secara linear

c) r = -1 : korelasi linear negatif sempurna

Koefisien korelasi (r) yang baik dalam kurva kalibrasi yang memiliki nilai

r=1, yaitu korelasi linear positif sempurna. Seringkali koefisien korelasi (r)

diungkapkan dalam r2 yang berarti koefisien determinasi (coeffisient of

determination) atau koefisien varian (coeffisient of variance). Sedangkan

kemiringan (b) dan intersep (a) dapat dihitung dengan persamaan (3) dan (4)

berikut ini : 푏 = ∑ – ̅ ( )

∑ – ̅ ............... (3)

푎 = 푦 − 푏푥̅ ............................. (4)

Intersep (a) dalam kurva kalibrasi dapat dipertimbangkan sebagai sinyal dari

blanko. Sedangkan kemiringan (r) merupakan ukuran sensitifitas dari suatu

metode pengujian. Semakin besar nilai b, maka metode pengujian memberikan

sensitifitas lebih besar atau respon instrumen cukup kuat terhadap perubahan yang

ada.

Untuk membuktikan linearitas hubungan antara kadar dengan respon

instrumen, maka uji yang paling mudah adalah memvisualisasikan data kalibrasi

dalam grafik dan menghubungkan garis linear antara data yang ada. Dengan

mengevaluasi secara visual garis yang terbentuk maka dapat dibuktikan linearitas

suatu garis tersebut.

2.8 Detection Limit (Batas Deteksi)

Detection Limit adalah nilai batas terendah konsentrasi suatu elemen dalam

matriks sampel yang masih dapat terukur jika digunakan instrumen ataupun

metode analisis tertentu (Joedijanto. 2000). Detection limit juga memberikan

petunjuk kestabilan sistem instrumentasi secara menyeluruh, dimana detection

limit ini akan berbeda-beda untuk instrumentasi yang satu dengan yang lainnya.

Bahkan detection limit dari satu instrumentasi dapat berbeda dari hari ke hari.

Karakteristik konsentrasi (sering juga disebut sebagai sensitivitas) untuk 1 %

absorpsi adalah konsentrasi dari suatu elemen yang memberikan pembacaan

0,0044 unit absorban. Karakteristik konsentrasi tergantung pada beberapa faktor




misalnya efisiensi atomisasi, efesiensi nyala dan noise. Untuk menentukan

detection limit biasanya digunakan pengukuran dari blanko sampel, juga dari

sampel yang telah ditambahkan matriks kedalam sampel tersebut.

Fungsi dari penetapan limit deteksi adalah untuk memperkecil kesalahan

pada saat penetapan. Limit deteksi memiliki kriteria dalam laboratorium analisa

kimia, yaitu : IDL (Instrument Detection Limit) dan MDL (Method Detection

Limit).

2.8.1 IDL (Instrument Detection Limit)

Instrument Detection Limit (Batas Pengukuran Instrumen) adalah

konsentrasi yang terbaca dari pengukuran sinyal noise atau sinyal pengganggu

dari blanko pada instrumen yang digunakan. IDL (Instrument Detection Limit)

bermanfaat sebagai the estimated method detection limit sehingga dapat

digunakan untuk menghitung limit deteksi metode. Limit deteksi instrumen

ditetapkan dengan cara mengukur blanko. Besarnya nilai IDL adalah 3 kali

standar deviasi yang diperoleh.

Rumus : 푆퐷 = ∑( ̅) .................................. (5)

퐼퐷퐿 = 푥̅ + 3푆퐷 ................................. (6)

Keterangan :

푥̅ = Rata-rata konsentrasi blanko

SD = Standar deviasi

푛 = Jumlah pengulangan

푥푖 = Nilai hasil analisis

2.8.2 MDL (Method Detection Limit)

Limit Deteksi Metode (Method Detection Limit) adalah konsentrasi yang

terbaca dari pengukuran suatu sampel dengan mengaplikasikan secara lengkap

metode pengukuran sampel tersebut. Pada pelaksanaannya, penentuan MDL

adalah dengan melakukan analisa 7 pengulangan matriks sampel dengan

konsentrasi 2-5 kali diatas nilai IDL. Besarnya nilai MDL adalah 3,14 * S; dimana

S adalah standar deviasi dari 7 pengulangan. Dengan menggunakan derajat bebas




dari sekumpulan data dengan tingkat kepercayaan 99%, maka hasil Method

Detection Limit (MDL) yang diperoleh disusun menjadi sebuah tabel dan dihitung

standar deviasinya (SD) seperti persamaan (5), rumus MDL sebagai berikut :

MDL = t (n-1, alpha 1,99) x standar deviasi ............................ (7)

Keterangan :

t(n-1,99) = 3,14 (untuk 7 kali pengulangan).


푥̅ = Nilai rata- rata

푛 = Jumlah pengulangan

푥푖 = Nilai hasil analisis

Dari hasil perhitungan Method Detection Limit (MDL) harus dievaluasi

menggunakan beberapa pemeriksaan untuk menegaskan apakah nilai Method

Detection Limit (MDL) tersebut masuk dalam semua kriteria penting. Dibawah ini

ada lima kriteria yang disebut juga ”five point check” dan %RSD yaitu cara yang

sederhana untuk mengevaluasi hasil perhitungan Method Detection Limit (MDL) : Tabel 2.3 Lima Kriteria yang disebut juga ”five point check” dan %RSD

Pengujian MDL Rumus

HC ( HighCheck) MDL x 10 ≥ spike

LC ( LowCheck) MDL ≤ Spike

S/N ( Sinyal/ Noise ) Rerata/SD (2.5 - 10)

Recovery ( 85-115)% Rerata/ Spike

Requirement Regulasi>MDL>IDL

% RSD %RSD < CVHorwitz Sumber : Sari, Annisa Qilmiyah. 2011. Laporan Kerja Praktik. Bogor : SMK Analis Nusa Bangsa

Hasil perhitungan Method Detection Limit (MDL) tidak boleh tinggi

daripada spike level, jika hasil perhitungan MDL melebihi spike level tidak akan

mungkin secara statistik untuk membedakan sampel yang dispike dari blanko.

Ketidaksamaan dibawah ini digunakan untuk mengevaluasi hasil perhitungan

Method Detection Limit (MDL) :




푀퐷퐿 < 푠푝푖푘푒푙푒푣푒푙 < 10× 푀퐷퐿

Jika kondisi ini dipenuhi berarti spike levelnya tepat, jika ini tidak terpenuhi

maka nilai MDL harus dihitung kembali. United State Enviromental Protection

Agency (US. EPA) tidak akan menerima data MDL jika kedua kondisi diatas tidak

terpenuhi.

Sampel yang dispike dalam rentang yang dipersyaratkan untuk penetapan

MDL khususnya memiliki nilai signal to noise (S/N) dalam rentang 2,5-10. Nilai

S/N yang kurang dari 2,5 mengindikasikan bahwa kesalahan acak dalam beberapa

seri pengukuran terlalu tinggi dan hasil penetapan MDL kemungkinan terlalu

tinggi. Dalam hal ini, contoh harus dispike pada level yang rendah. Jika nilai S/N

lebih besar dari 10 berarti konsentrasi spike-nya terlalu rendah. Dalam hal ini,

contoh harus dispike dalam level yang tinggi. Pada waktu tertentu, khususnya

dengan teknik analisis ketelitian tinggi, nilai S/N bisa saja lebih besar dari 10.

Nilai S/N untuk beberapa seri pengukuran dapat dihitung dengan cara berikut :

푆푁 = .................... (8)

Keterangan :

X ave = Rata-rata pengukuran konsentrasi


Nilai S/N adalah tes yang dibutuhkan untuk melihat keabsahan nilai MDL

tetapi nilai S/N yang tinggi tidak mengindikasikan bahwa nilai MDL tidak absah

tidak ada persyaratan yang resmi untuk nilai S/N yang dapat dipercaya, US.EPA

tidak akan membuang hasil penetapan MDL semata-mata berdasarkan nilai S/N

yang terlalu tinggi atau rendah biasanya mengindikasikan masalah tambahan pada

MDLnya. Analis diharapkan dapat memutuskan apakah digunakan atau tidak hasil

perhitungan MDL berdasarkan nilai S/N.

Salah satu kekurangan dari prosedur MDL ini adalah tidak menerima dalam

laporan pengaruh dari bias yang terlalu tinggi atau rendah dalam beberapa seri

pengukuran. Pengaruh dari bias biasanya paling menonjol diantara sampel-sampel

selain blanko.

Kegunaan dari penentuan limit deteksi ini adalah untuk mereduksi

kesalahan Tipe I dan Tipe II, dimana :




a. Kesalahan Tipe I, disebut juga kesalahan positif yaitu terjadi apabila

suatu senyawa/elemen dilaporkan terdeteksi, padahal senyawa/elemen

tersebut tidak ada.

b. Kesalahan Tipe II, disebut juga kesalahan negatif yaitu terjadi apabila

suatu senyawa/elemen dilaporkan tidak terdeteksi, padahal

senyawa/elemen tersebut ada.

Dalam praktiknya, kesalahan Tipe I dapat direduksi dengan penentuan nilai

IDL, sedangkan kesalahan Tipe II dapat direduksi dengan penentuan nilai MDL

(Joedijanto,2000).

Kegunaan perhitungan IDL dan MDL adalah :

1. Dari nilai IDL analis dapat menentukan kisaran kurva kalibrasi untuk

parameter tertentu, berdasarkan kemampuan baca dari instrumen yang akan

digunakan. Hal ini dikarenakan nilai yang menunjukkan noise sudah dieliminir.

2. Dengan penentuan IDL, berarti kesalahan tipe I sudah direduksi

3. Dengan penentuan MDL, maka secara statistik sudah teruji nilai konsentrasi

terendah yang dapat dianalisa jika digunakan instrumen yang telah diketahui

nilai IDLnya dan teruji secara aplikasi metode yang lengkap pula.

4. Dengan penentuan MDL, berarti kesalahan tipe II sudah direduksi

(Joedijanto, Anton. 2000).




Documents

BAB II TINJAUAN PUSTAKA - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/files/disk1/82/jbptppolban-gdl-suciyasint... · pendingin lebih dominan mengandung komponen yang ... 2% timbal (Pb),